JP2016206230A - ミラー - Google Patents

Abstract

【課題】 入射光側となる基体面に反射層が形成されているため、従来方式に比べ、光の伝播行程が短くなり、二重映り込みが発生しにくく、表面層が充分に硬いため、過酷な条件でも表面が傷つきにくく、被覆層の縁部においても基体との間に剥離が発生しにくく、長期信頼性を有するミラーを提供する。【解決手段】 ミラーを形成するための基体と、前記基体の上に光の入射面側に積層された反射層を含む内層と、前記内層を覆うように形成された第１セラミック層である最外層とからなるミラーであって、前記第１セラミック層は、炭化物系セラミック又は窒化物系セラミックからなり、かつ、前記基体の表面の縁部より内側に前記内層の縁部が位置するように形成されていることを特徴とするミラー。【選択図】 図５

Description

本発明は、ミラーに関する。

特許文献１は、フィルム基材に反射層が設けられたフィルムミラーであって、前記反射層の光反射側に隣接して設けられた防食層と、前記防食層よりも光反射側に設けられたハードコート層とを備え、前記防食層はシリコーン変性樹脂を有し、シランカップリング剤を含んで形成され、前記ハードコート層は、ＵＶ吸収剤を有するフィルムミラーが開示されている。
図６は、特許文献１に開示されたフィルムミラーを模式的に示す断面図であり、このフィルムミラー２００では、基材２０３上にアンカー層２０４、反射層２０５、腐食防止層２０６、接着層２０７、透光性樹脂層２０８及びハードコート層２０９が形成されている。
太陽光等の光は、ハードコート層２０９、透光性樹脂層２０８、接着層２０７及び腐食防止層２０６を通過した後、反射層２０５により反射され、再び、腐食防止層２０６、接着層２０７、透光性樹脂層２０８及びハードコート層２０９を通過して空気中に出る。

国際公開第２０１２／０９０９８７号

特許文献１に開示されたフィルムミラー２００は、基材２０３上にアンカー層２０４、反射層２０５、腐食防止層２０６、接着層２０７、透光性樹脂層２０８及びハードコート層２０９の６つの層が形成されており、これら６つの層の縁部は、空気中に露出しているため、水や湿気を含んだ空気の攻撃を受けて浸食され易いという問題があった。
さらに、ハードコート層は、主成分が樹脂であるため硬さが充分でなく、傷つき易いという問題があった。

本発明は、上記のような問題点に鑑みてなされたものであり、入射光側となる基体面に反射層が形成されているため、従来方式に比べて、光の伝播行程が短くなり、二重映り込みが発生しにくく、表面層が充分に硬いため、過酷な条件でも表面が傷つきにくく、被覆層の縁部においても基体との間に剥離が発生しにくく、長期信頼性を有するミラーを提供することを目的とする。

上記課題を解決するための本発明のミラーは、ミラーを形成するための基体と、上記基体の上に光の入射面側に積層された反射層を含む内層と、上記内層を覆うように形成された第１セラミック層である最外層とからなるミラーであって、
上記第１セラミック層は、炭化物系セラミック又は窒化物系セラミックからなり、かつ、上記基体の表面の縁部より内側に上記内層の縁部が位置するように形成されていることを特徴とする。

本発明のミラーは、入射光側となる上記基体面に反射層が形成されているため、従来方式に比べ、光の伝播行程が短くなり、二重映り込み等が発生しにくく、精度の求められる光学測定用途、光学用途等に最適である。
また、最外層である第１セラミック層は、炭化物系セラミック又は窒化物系セラミックからなり、充分に硬く、耐摩耗性に優れているので、過酷な条件でも表面が傷つきにくく、長期にわたる耐久性に優れる。
さらに、上記第１セラミック層は、炭化物系セラミック又は窒化物系セラミックからなり、上記第１セラミック層が上記基材上に積層された反射層を含む他の層全体を被覆するように形成されているので、第１セラミック層の内部に存在する反射層等は、外気に晒されることがなく、腐食等が発生しにくい。また、第１セラミック層は、樹脂と異なり、機械的特性、耐久性に優れるので、上記第１セラミック層の縁部は、浸食されにくく、反射層等に腐食が発生しない。
第１セラミック層は、反射層を含む内層の全体を覆うとともに、基体の表面の縁部より内側に第１セラミック層の縁部が位置するように形成されていてもよく、内層の全体を覆い、内層が形成されていない基体の表面全体を覆うとともに、基体の側面にも形成されていてもよい。
第１セラミック層が基体の側面にも形成されている場合、基体側面から空気等が侵入して内層が劣化するのをより効果的に防止することができる。

本発明のミラーにおいて、上記第１セラミック層は、ＳｉＣ、ＷＣ、ＴｉＣ、ＴａＣ、ＺｒＣ、ＶＣ、ＨｆＣ、Ｂ_４Ｃ、Ｍｏ_２Ｃ、ＮｂＣ、Ｃｒ_３Ｃ_２、Ｓｉ_３Ｎ_４、ＴｉＮ、ＡｌＮ、ＢＮ、ＺｒＮ、ＴａＮ、ＮｂＮ、Ｃｒ_２Ｎ、ＶＮ及びＨｆＮからなる群から選択された少なくとも一種からなるセラミック層であることが好ましい。

本発明のミラーにおいて、上記した材料は、機械的特性、耐久性に優れており、反射層等を覆う第１セラミック層として好適に使用することができる。

本発明のミラーにおいて、上記第１セラミック層は、ＳｉＣからなることが好ましい。
上記ミラーにおいて、機械的特性、耐久性に優れるとともに、耐熱性、熱伝導性にも優れているので、第１セラミック層として、より好適に使用することができる。また、ＳｉＣは紫外線成分を吸収するため 基体が樹脂からなる場合、直下に位置する基体樹脂の劣化を防止することができる。

本発明のミラーにおいて、上記第１セラミック層の厚さは、１０〜５００ｎｍであることが好ましい。
本発明のミラーにおいて、上記第１セラミック層の厚さが１０〜５００ｎｍであると、スパッタリング等により比較的容易に形成することができ、要求される機械的特性や耐久性の条件を充分に満たすことができる。

上記第１セラミック層の厚さが、１０ｎｍ未満であると、第１セラミック層の厚さが薄すぎるため、機械的特性や耐久性が不充分となる。
一方、上記第１セラミック層の厚さが、５００ｎｍを超えると、第１セラミック層の厚さが厚すぎるため、光学的特性が悪化する。

本発明のミラーにおいて、上記反射層は、Ａｇ、Ａｕ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｎｉ及びＰｔからなる群から選択された少なくとも一種からなることが好ましい。

本発明のミラーにおいて、上記反射層がＡｇ、Ａｕ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｎｉ及びＰｔからなる群から選択された少なくとも一種からなると、反射層としての特性を充分に発揮することができる。

本発明のミラーにおいて、上記基体は、樹脂又はセラミックからなることが好ましい。
本発明のミラーでは、基体の上に反射層が形成されるので、基体に透明性は要求されず、上記基体は、樹脂又はセラミックからなり、様々の材料を基体として使用することができる。

本発明のミラーにおいて、上記基体表面上に、第２セラミック層、反射層、第３セラミック層、第１セラミック層の順に形成され、かつ、上記第１セラミック層は、上記第２セラミック層、上記反射層及び上記第３セラミック層を覆うように形成されていることが好ましい。

本発明のミラーでは、上記第１セラミック層は、上記第２セラミック層、上記反射層及び上記第３セラミック層を覆うように形成されているので、第１セラミック層の内部に存在する上記第２セラミック層、上記反射層及び上記第３セラミック層は、外気に晒されることがなく、腐食等が発生しにくい。

本発明のミラーは、上記第２セラミック層及び上記第３セラミック層は、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２からなる群から選択された少なくとも一種からなることが好ましい。

上記ミラーにおいて、上記第２セラミック層及び上記第３セラミック層は、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２からなる群から選択された少なくとも一種からなると、上記第２セラミック層上に充分に平坦な反射層を形成することができ、上記反射層の上に形成される第３セラミック層も要求される光学特性を充分に満たす。

本発明のミラーは、形成するミラーの入射光側となる上記基体表面は、凹面鏡となるように凹面が形成されていることが好ましい。

本発明のミラーでは、凹面鏡となるように、基体表面に凹面が形成されているので、太陽光等の光を集光する機能を有し、太陽熱発電装置を構成するミラー等として好適に使用することができる。

本発明のミラーは、形成するミラーの入射光側となる上記基体表面は、凸面鏡となるように凸面が形成されていることが好ましい。

本発明のミラーでは、凸面鏡となるように、基体表面に凸面が形成されているので、より広範な面積の景色等を写すことができ、自動車用のミラー等として好適に使用することができる。

図１は、本発明のミラーの一例を模式的に示す断面図である。 図２は、基体の上部に、基体の縁部付近にＡｇ等が蒸着するのを防止する遮蔽板が設置された装置を模式的に示す断面図である。 図３は、本発明のミラーの別の一例を模式的に示す断面図である。 図４は、本発明のミラーのさらに別の一例を模式的に示す断面図である。 図５は、本発明のミラーのさらに別の一例を模式的に示す断面図である。 図６は、特許文献１に開示されたフィルムミラーを模式的に示す断面図である。

（発明の詳細な説明）
以下、本発明のミラーについて具体的に説明する。しかしながら、本発明は、以下の構成に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において適宜変更して適用することができる。なお、以下において記載する本発明の個々の望ましい構成を２つ以上組み合わせたものもまた本発明である。

本発明のミラーは、ミラーを形成するための基体と、上記基体の上に光の入射面側に積層された反射層を含む内層と、上記内層を覆うように形成された第１セラミック層である最外層とからなるミラーであって、上記第１セラミック層は、炭化物系セラミック又は窒化物系セラミックからなり、かつ、上記基体の表面の縁部より内側に上記内層の縁部が位置するように形成されていることを特徴とする。

図１は、本発明のミラーの一例を模式的に示す断面図である。
図１に示すミラー１０は、基体１１と、基体１１の表面に形成された反射層１２と、反射層１２を覆うように形成された炭化物系セラミック又は窒化物系セラミックからなる第１セラミック層１３とからなり、第１セラミック層は、反射層１２の全体を覆っており、基体１１の表面の縁部１１ａより内側に反射層１２の縁部１２ａが位置するとともに、基体１１の表面の縁部１１ａより内側に第１セラミック層１３の縁部１３ａが位置するように形成されている。

本発明のミラー１０を構成する基体１１は、樹脂又はセラミックからなる。
基体１１は、ミラー１０に厚みを持たせる役割を果たし、下記する材料からなることが望ましい。
基体１１を構成する樹脂としては、エポキシ樹脂、炭素繊維強化エポキシ樹脂、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、変性ポリフェニレンエーテル（ｍ−ＰＰＥ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリスチレン（ＰＳ）、アクリル樹脂（ＰＭＭＡ）等が挙げられる。これらの中では、炭素繊維強化エポキシ樹脂等が好ましい。

基体１１を構成するセラミックとしては、例えば、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、窒化ホウ素、窒化チタン等の窒化物セラミック、炭化ジルコニウム、炭化チタン、炭化タンタル、炭化タングステン等の炭化物セラミック、アルミナ、ジルコニア、コージェライト、ムライト、チタン酸アルミニウム等の酸化物セラミック等が挙げられる。

また、基体１１を構成する非晶質のセラミックとしては、例えば、ＳｉＯ_２−Ｂ_２Ｏ_３−ＺｎＯ系ガラス、ＳｉＯ_２−Ｂ_２Ｏ_３−Ｂｉ_２Ｏ_３系ガラス、ＳｉＯ_２−ＰｂＯ系ガラス、ＳｉＯ_２−ＰｂＯ−Ｂ_２Ｏ_３系ガラス、ＳｉＯ_２−Ｂ_２Ｏ_３−ＰｂＯ系ガラス、Ｂ_２Ｏ_３−ＺｎＯ−ＰｂＯ系ガラス、Ｂ_２Ｏ_３−ＺｎＯ−Ｂｉ_２Ｏ_３系ガラス、Ｂ_２Ｏ_３−Ｂｉ_２Ｏ_３系ガラス、Ｂ_２Ｏ_３−ＺｎＯ系ガラス、ＢａＯ−ＳｉＯ２系ガラス等のガラスが挙げられる。

基体１１の形状は、特に限定されるものではないが、形成するミラーの入射光側となる基体１１の表面は、平面状であるか、凹面鏡となるように凹面が形成されているか、凸面鏡となるように凸面が形成されていることが望ましい。
凹面鏡となるように凹面を形成する場合、円筒の一部を切り取り、その内面を凹面とした形状のものあってもよく、所定厚さの球体の一部を切り取り、その内面を凹面とした形状のものであってもよい。
凸面鏡となるように凸面を形成する場合、円筒の表面の一部と同様の形状であってもよく、球体の一部と同様の形状であってもよい。
基体１１の厚さは、特に限定されず、用途に適した厚さとすればよい。また、基体１１の反射層１２が形成される面以外の面の形状は、特に限定されず、種々の形状をとり得る。

基体１１の表面の表面粗さＲｚ_ＪＩＳは、１〜５０ｎｍが望ましい。上記した表面粗さＲｚ_ＪＩＳは、ＪＩＳ Ｂ ０６０１（２００１）で定義される十点平均粗さである。
上記基体の粗化面の表面粗さＲｚ_ＪＩＳが１ｎｍ未満であると、基体の表面積が小さくなるため、基体１１と反射層１２との密着性が充分に得られにくくなる。一方、基体表面の表面粗さＲｚ_ＪＩＳが５０ｎｍを超えると、基体の表面に平坦な反射層１２が形成されにくくなる。
なお、基体表面の表面粗さＲｚ_ＪＩＳは、レーザー顕微鏡（キーエンス社製ＶＫ−Ｘ２００ｖｉｏｌｅｔ仕様）を用いて表面の輪郭曲線を測定した後、ＪＩＳ Ｂ ０６０１（２００１）に準拠して、走査距離は３０μｍとして測定することができる。

本発明のミラー１０を構成する基体１１の表面には、反射層１２が形成されている。
反射層１２は、光を反射するミラーとしての機能を有するものであり、平坦性が要求される。
反射層１２は、Ａｇ、Ａｕ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｎｉ及びＰｔからなる群から選択された少なくとも一種からなるものであることが望ましい。これらのなかでは、Ａｇが特に望ましい。
反射層１２の厚さは、５０〜３００ｎｍが望ましい。

反射層１２は、ミラーとして機能するので、表面粗さＲｚ_ＪＩＳは、１〜２０ｎｍが望ましい。
反射層１２の表面粗さＲｚ_ＪＩＳを１ｎｍ未満とすることは、供給する材料の精密な制御や、後加工としての精密な研磨が必要となるため、技術的に難しく、高価になり、一方、反射層１２の表面粗さＲｚ_ＪＩＳを２０ｎｍを超えた値とすると、表面の凹凸が大きくなるため、反射層１２としての機能が低下してしまう。

基体１１の表面に形成する反射層１２は、反射層１２の縁部１２ａが基体１１の表面の縁部１１ａよりも内側になるように形成する必要がある。
反射層１２は第１セラミック層１３により完全に覆われる必要があり、第１セラミック層１３の縁部１３ａが基体１１の表面の縁部１１ａより内側に位置するように形成されているからである。
反射層１２の縁部１２ａが空気中に露出することにより、反射層１２が腐食するのを防止するためである。

本発明のミラー１０では、基体１１の最表面には、炭化物系セラミック又は窒化物系セラミックからなる第１セラミック層１３が形成されている。
第１セラミック層１３は、反射層１２を外気雰囲気から保護するとともに、反射層１２が傷つくのを防止する役割を果たす。

炭化物系セラミックとしては、ＳｉＣ、ＷＣ、ＴｉＣ、ＴａＣ、ＺｒＣ、ＶＣ、ＨｆＣ、Ｂ_４Ｃ、Ｍｏ_２Ｃ、ＮｂＣ、Ｃｒ_３Ｃ_２等が挙げられる。
また、窒化物系セラミックとしては、Ｓｉ_３Ｎ_４、ＴｉＮ、ＡｌＮ、ＢＮ、ＺｒＮ、ＴａＮ、ＮｂＮ、Ｃｒ_２Ｎ、ＶＮ、ＨｆＮ等が挙げられる。
また、炭窒化物セラミックも、炭化物系セラミック又は窒化物系セラミックに含まれ、炭窒化物セラミックとしては、炭窒化タングステン等が挙げられる。
第１セラミック層１３は、これらの炭化物系セラミック及び窒化物系セラミックのうちの１種のみを含んでいてもよいし、２種以上の炭化物系セラミック及び窒化物系セラミックを含んでいてもよい。
これらの中では、硬度の高いセラミックが好ましく、ビッカース硬度が５００〜１００００ＨＶであるセラミックが好ましい。また、第１セラミック層１３はＳｉＣであることが好ましい。

また、第１セラミック層１３は非晶質であることが好ましい。第１セラミック層１３が非晶質であると、第１セラミック層１３の厚さが薄い場合でも紫外線を吸収する作用を発現できる。

第１セラミック層１３の厚さは１０〜５００ｎｍであることが好ましく、１０〜１００ｎｍであることがより好ましい。
第１セラミック層１３の厚さが上記範囲であると、紫外線を充分に吸収することができ、基体に樹脂材料を用いた場合であっても、樹脂に紫外線の影響が及び、樹脂が劣化することを防ぐことができる。また、耐摩耗性も充分に付与される。
第１セラミック層１３の厚さが１０ｎｍ未満であると、耐摩耗性が充分とならず、ミラーの表面が傷つき易くなり、また、基体に樹脂材料を用いた場合、紫外線の影響により樹脂に分解等の劣化が発生し易くなる。第１セラミック層１３の厚さが５００ｎｍを超えて厚くしても、特性に大きな変化はなく、そのような厚さの第１セラミック層１３を形成することが難しく、時間もかかるため、工程タクトが長くなりミラーが高価なものとなる。

反射層１２や第１セラミック層１３の厚さは、例えば、レーザー顕微鏡を用いて測定することができる。
基体の表面に反射層１２や第１セラミック層１３が形成された部分と反射層１２や第１セラミック層１３が形成されていない部分がある試料を準備し、基体の表面に反射層１２や第１セラミック層１３が形成された部分と反射層１２や第１セラミック層１３が形成されていない部分の境界の段差をまたぐようにレーザー顕微鏡を走査して、その段差の高さを反射層１２や第１セラミック層１３の厚さとして測定することができる。
上記測定用試料は、反射層１２や第１セラミック層１３の形成時に一部をマスキングして反射層１２や第１セラミック層１３を形成することにより作製してもよいし、形成した反射層１２や第１セラミック層１３の一部を除去することによって作製してもよい。

上記したミラー１０では、基体１１の表面に反射層１２が形成されており、反射層１２を覆うように第１セラミック層１３が形成されていたが、基体１１と反射層１２の間に、１層又は複数層からなる他のセラミック層が形成されていてもよく、反射層１２と第１セラミック層１３との間に１層又は複数層からなる他のセラミック層が形成されていてもよい。

上記基体表面上に、第２セラミック層、反射層、第３セラミック層、第１セラミック層の順に形成され、かつ、第１セラミック層は、第２セラミック層、反射層及び第３セラミック層を覆うように形成されているミラーについては、後で説明することとする。

次に、本発明の図１に示すミラー１０の製造方法について説明する。
（１）基体の準備
はじめに、基体を準備する。
基体としては本発明のミラーを構成する基体の説明で説明した材料を使用することができる。
樹脂材料を基体として使用する場合、使用する用途に応じて任意の形状に切削加工、押出成形等により成形した材料を準備する。セラミックを基体材料として使用する場合にも、焼成等において所定の形状となるように製造したものを使用してもよく、製造した材料を所定の形状となるように加工し、使用してもよい。

また、基体の表面の不純物を除去するために洗浄処理を行うことが好ましい。
上記洗浄処理としては特に限定されず、従来公知の洗浄処理を用いることができ、具体的には、例えば、水やアルコール溶媒中で超音波洗浄を行う方法等を用いることができる。
また、スパッタリング装置内に基体を設置し、プラズマを発生させることによって基体の表面をプラズマ洗浄してもよい。この場合、プラズマ洗浄の後にそのままスパッタリング等の方法により反射層１２や第１セラミック層を形成をしてもよい。

また、上記洗浄処理後には、必要に応じて、基体の表面の粗さを調整するために、基体の表面に鏡面化処理や粗化処理を施してもよい。具体的には、例えば、サンドブラスト処理、エッチング処理等の処理を施してもよい。これらは単独で用いてもよいし、２種以上併用してもよい。
上記処理の後に、さらに洗浄処理を施してもよい。
基体を構成する材料や基体表面の好ましい表面粗さ等については、既に説明したので、ここでは、その説明を省略する。

（２）反射層の形成
反射層１２は、ＰＶＤ（物理蒸着）法等により形成することができる。具体的なＰＶＤ（物理蒸着）法としては、例えば、抵抗加熱蒸着法、電子ビーム蒸着法、分子線エピタキシー法等の蒸着法、イオンめっき法、イオンビームデポジション法、スパッタリング法等が挙げられる。
これらの方法のなかでは、スパッタリング法が望ましく、Ａｇ、Ａｕ等の材料は金属であり、導電性を有するので、ＤＣ（直流）スパッタリング法がより望ましい。

基体１１の表面に形成する反射層１２の縁部１２ａは、基体１１の表面の縁部１１ａよりも内側に形成する必要がある。
図１に示すように、反射層１２は、反射層１２の縁部１２ａが基体１１の表面の縁部１１ａよりも内側になるように形成する必要があり、そのために、例えば、基体１１の縁部１１ａから所定の範囲に、後で簡単に除去できるような樹脂層やセラミック層を形成しておき、その後、反射層１２を形成してもよい。樹脂層やセラミック層は、後で除去し、その上に形成されていた反射層を除去する。

図２は、基体の上部に、基体の縁部付近にＡｇ等が蒸着するのを防止する遮蔽板１５が設置された装置を模式的に示す断面図である。
図２に示すように、基体１１の縁部１１ａ付近に、物理的に縁部１１ａへの蒸着を阻害するような遮蔽板１５を設置してもよい。
上記方法により、基体の表面に５０〜３００ｎｍの反射層を形成する。

（３）第１セラミック層の形成
続いて、反射層を有する基体に、炭化物系セラミック又は窒化物系セラミックからなる第１セラミック層を形成する。
第１セラミック層の形成は、反射層の形成と同様に、物理蒸着（ＰＶＤ）法により行うことができる。
物理蒸着法により第１セラミック層を形成する場合、基体の温度が高温にならず、基体に樹脂材料を用いた場合であっても、樹脂材料の耐熱温度以下の温度で第１セラミック層を形成することができるので、第１セラミック層の形成方法として適している。
具体的には、物理蒸着を５〜２００℃で行うことが好ましい。この温度はチャンバー内の設定温度であり、常温（２５℃±１５℃）であることも好ましい。

物理蒸着法は、スパッタリング、真空蒸着、イオンプレーティング、又は、イオンビーム蒸着により行われることが好ましい。
これらの中でもスパッタリングにより行われることがより好ましく、スパッタリングは、マグネトロンスパッタリング法、イオンビームスパッタリング法、２極スパッタリング法、反応性スパッタリング法、又は、ＥＣＲスパッタリング法であることが好ましい。
特に、ＲＦ（交流、高周波）スパッタリングであることが好ましく、ＲＦマグネトロンスパッタリングであることがより好ましい。
ＲＦスパッタリングであると、絶縁体であるセラミックターゲットについてもスパッタリングが可能であり、マグネトロンスパッタリングとすることによって成膜速度を速くすることができる。

ＲＦマグネトロンスパッタリングによる物理蒸着を行う場合には、スパッタリング装置に第１セラミック層の材料となるターゲットを設置して、反射層が形成された基体をチャンバー内に載置し、チャンバー内をアルゴン雰囲気としてチャンバー内の圧力を例えば０．２〜１．２Ｐａに減圧する。
そして、高周波電圧を印加してスパッタリングを所定時間行い、所定の厚さの第１セラミック層を基体上に形成する。

第１セラミック層１３を形成する際にも、基体１１の表面の縁部１１ａより内側に第１セラミック層１３の縁部１３ａが位置するように形成する必要がある。従って、反射層１２を形成する際に、基体１１の縁部１１ａから所定の範囲に、後で簡単に除去できるような樹脂層やセラミック層を形成しておき、その後、反射層１２及び第１セラミック層１３を形成してもよいが、第１セラミック層１３が反射層１２を完全に覆うように反射層１２の縁部１２ａより第１セラミック層１３の縁部１３ａが外側になるように第１セラミック層１３を形成する必要がある。また、基体１１の縁部１１ａ付近に、図２に示すような、物理的に縁部１１ａへの蒸着を阻害するような物体を設置し、反射層１２及び第１セラミック層１３を形成してもよい。

本発明のミラーは、耐紫外線性及び耐摩耗性が必要な用途に使用することができ、例えば、自動車、航空機、船舶、鉄道、自転車、２輪車等のミラーや、太陽熱発電のミラー等との用途に使用することができる。

本発明のミラーは、上記した構成以外の構成のものであってもよい。本発明の別の一例であるミラーについて説明する。
本発明の別の一例であるミラーは、基体表面上に、反射層、第１セラミック層の順に形成され、かつ、上記第１セラミック層は、上記反射層の全体を覆い、反射層が形成されていない基体の表面の全体を覆うとともに、基体の側面にも形成されている。

図３は、本発明のミラーの別の一例を模式的に示す断面図である。
図３に示すミラー３０は、基体３１と、基体３１の表面に形成された反射層３２と、反射層３２を覆うように形成された炭化物系セラミック又は窒化物系セラミックからなる第１セラミック層３３とからなり、基体３１の表面の縁部より内側に反射層３２の縁部３２ａが位置している。
一方、第１セラミック層３３は、反射層３２の全体を覆い、反射層３２が形成されていない基体３１の表面３１ａの全体を覆うとともに、基体３１の側面３１ｂにも形成されている。

図３に示すミラー３０では、第１セラミック層３３が、反射層３２が形成されていない基体３１の表面３１ａの全体を覆うとともに、基体３１の側面３１ｂにも形成されている点が、図１に示すミラー１０と異なるほかは、図１に示すミラー１０と同様に形成されている。
従って、図３に示すミラー３０についての詳しい説明は、省略することとする。

図３に示すミラー３０の製造方法に関しては、第１セラミック層３３を形成する際、基体３１の側面３１ｂにも、第１セラミック層３３を形成する必要があるので、ターゲットの大きさを大きくして、セラミック粒子が基体の側面に回り込み易いようにする必要がある。第１セラミック層３３は、基体３１の側面３１ｂの一部に形成されていてもよく、側面３１ｂの全体に形成されていてもよい。

図３に示すミラー３０では、第１セラミック層３３が、基体３１の側面３１ｂにも形成されているため、基体３１の側面３１ｂから空気等が侵入して反射層３２が劣化するのをより効果的に防止することができる。

本発明のミラーでは、第１セラミック層は、第２セラミック層、反射層及び第３セラミック層の全体を覆い、第２セラミック層、反射層及び第３セラミック層が形成されていない基体の表面の全体を覆うとともに、基体の表面の縁部より内側に、内層の最も外側の層である第３セラミック層の縁部が位置していてもよい。

図４は、本発明のミラーのさらに別の一例を模式的に示す断面図である。
図４に示すミラー２０は、基体２１と、基体２１の表面上に第２セラミック層２２、反射層２３、第３セラミック層２４、及び、第１セラミック層２５の順に形成された層とからなり、かつ、第１セラミック層２５は、第２セラミック層２２、反射層２３及び第３セラミック層２４を覆うように形成されており、基体２１の表面の縁部２１ａより内側に、第３セラミック層２４の縁部が位置するとともに、基体２１の表面の縁部２１ａより内側に第１セラミック層２５の縁部２５ａが位置するように形成されている。

本発明の図４に示すミラー２０を構成する基体２１は、図１に示すミラー１０を構成する基体１１とほぼ同様に構成されており、樹脂又はセラミックからなる。
以下に説明する事項を除き、基体２１を構成する樹脂材料やセラミック材料、その形状等については、図１に示すミラー１０を構成する基材１１と同様であり、図１のミラー１０を構成する基体１１の説明において説明したので、ここでは、その説明を省略することとする。

基体２１の表面の表面粗さＲｚ_ＪＩＳは、１〜５０ｎｍが望ましい。
このミラー２０では、基体２１の表面上に第２セラミック層２２を形成した後、反射層２３を形成するので、図１に示すミラー１０の場合ほど、厳密な平坦性は要求されない。

基体２１の表面上には、第２セラミック層２２が形成されている。
第２セラミック層２２は、基体２１との密着性に優れるともに、第２セラミック層２２上に形成
される反射層２３との密着性にも優れるため、基体２１と反射層２３との密着性を改善することができる。
第２セラミック層２２は、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２からなる群から選択された少なくとも一種からなることが望ましく、Ａｌ_２Ｏ_３がより望ましい。
第２セラミック層２２の厚さは、１０〜２００ｎｍであることが望ましい。
第２セラミック層２２の厚さが１０ｎｍ未満であると、第２セラミック層２２の厚さが薄すぎるため、基体２１や反射層２３との密着性が不充分となり、第２セラミック層２２の厚さが２００ｎｍを超えても、基体２１や反射層２３との密着性は変わらず、第２セラミック層２２の厚さが厚くなり過ぎるため、工程タクトが長くなり、経済的に不利となる。

基体２１の表面上に形成された第２セラミック層２２の上には、反射層２３が形成されている。
反射層２３を構成する材料、その厚さ等については、図１に示すミラー１０を構成する反射層１２と同様であり、図１のミラー１０を構成する反射層１２の説明において説明したので、ここでは、その説明を省略することとする。
反射層２３は、上下の層との密着性に優れた第２セラミック層２２の上に形成されているため、基体２１との密着性に優れる。

基体２１の表面上に形成された第２セラミック層２２の上に反射層２３が形成され、その上に第３セラミック層２４が形成されている。
第３セラミック層２４は、反射層２３との密着性に優れるとともに、第３セラミック層２４の上に形成される第１セラミック層２５との密着性にも優れるため、第１セラミック層２５をその下に形成された第２セラミック層２２、反射層２３、第３セラミック層２４の全体に密着させることができる。

第３セラミック層２４は、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２からなる群から選択された少なくとも一種からなることが望ましく、Ａｌ_２Ｏ_３がより望ましい。
第３セラミック層２４の厚さは、５０〜２００ｎｍであることが望ましい。第３セラミック層２４の厚さが、５０〜２００ｎｍであると、第３セラミック層２４は、干渉層としての役割を果たすことができる。すなわち、目的とする波長に関し、下の層である反射層２３により反射された特定の波長の光と、第３セラミック層２４の表面で反射される特定の波長の光とが強め合い、増幅された光が放射されるので、ミラーとしての反射率を向上させることができる。

第３セラミック層２４の厚さが５０ｎｍ未満であると、第３セラミック層２４の厚さが薄すぎるため、反射層２３や第１セラミック層２５との密着性が不充分となり、第３セラミック層２４の厚さが２００ｎｍを超えても、反射層２３や第１セラミック層２５との密着性は変わらず、干渉層としての役割を果たすことができない。

第３セラミック層２４の上には、最外層として第１セラミック層２５が形成されている。
第１セラミック層２５を構成する材料、その厚さ等については、図１に示すミラー１０を構成する第１セラミック層１３と同様であり、図１のミラー１０を構成する第１セラミック層１３の説明において説明したので、ここでは、その説明を省略することとする。

図４に示すミラー２０の場合にも、基体２１の表面に形成する第２セラミック層２２、反射層２３、第３セラミック層２４は、第２セラミック層２２、反射層２３、第３セラミック層２４の縁部が基体２１の表面の縁部２１ａよりも内側になるように形成されており、これら第２セラミック層２２、反射層２３、第３セラミック層２４の全体を覆うように、第１セラミック層２５が形成されている。
そのため、第２セラミック層２２、反射層２３、及び、第３セラミック層２４の縁部が空気中に露出することはなく、第２セラミック層２２、反射層２３、及び、第３セラミック層２４の縁部が空気中に露出することにより、反射層１２が腐食するのを防止することができる。

次に、本発明の図４に示すミラー２０の製造方法について説明する。
（１）基体の準備
上述した図１に示すミラー１０の製造方法における基体の準備方法と同様の方法により基体を準備することができる。

（２）第２セラミック層の形成
基体の表面上に第２セラミック層を形成するが、第２セラミック層は、ＰＶＤ（物理蒸着）法等により形成することができる。具体的なＰＶＤ（物理蒸着）法としては、例えば、抵抗加熱蒸着法、電子ビーム蒸着法、分子線エピタキシー法等の蒸着法、イオンめっき法、イオンビームデポジション法、スパッタリング法等が挙げられる。
これらの方法のなかでは、スパッタリング法が望ましい。スパッタリング法としては、上述した図１に示すミラー１０の製造方法において、第１セラミック層を形成する際に採用した方法と同様の方法を挙げることができる。これらの方法のなかでは、ＲＦ（交流、高周波）スパッタリングであることが好ましく、ＲＦマグネトロンスパッタリングであることがより好ましい。

（３）反射層の形成
基体上に形成された第２セラミック層の上に反射層を形成する。
反射層は、上述した図１に示すミラー１０の製造方法における反射層の形成方法と同様の方法により形成することができる。表面が鏡面になるように反射層を形成するためには、スパッタリング、蒸着、プラズマＣＶＤ等の方法を採用することが望ましい。

（４）第３セラミック層の形成方法
基体上に形成された第２セラミック層及び反射層の上に第３セラミック層を形成する。
第３セラミック層は、上記した第２セラミック層の形成方法と同様の方法により形成することができる。

（５）第１セラミック層の形成
最外層である第１セラミック層は、図１に示すミラー１０の製造方法における第１セラミック層の形成方法と同様の方法により形成することができる。

図１や図４では、第１セラミック層の縁部が、基体の表面の縁部より内側に位置するように形成されている場合を説明したが、第１セラミック層は、内層の全体を覆い、内層が形成されていない基体の表面全体を覆うとともに、基体の側面にも形成されていてもよい。

図５は、本発明のミラーのさらに別の一例を模式的に示す断面図である。
図５に示すミラー４０は、基体４１と、基体４１の表面上に第２セラミック層４２、反射層４３、第３セラミック層４４、及び、第１セラミック層４５の順に形成された層とからなり、かつ、基体の表面の縁部より内側に、内層の最も外側の層である第３セラミック層４４の縁部が位置している。また、第１セラミック層４５は、第２セラミック層４２、反射層４３及び第３セラミック層４４を覆い、第２セラミック層４２、反射層４３及び第３セラミック層４４が形成されていない基体４１の表面４１ａの全体を覆うとともに、基体４１の側面４１ｂにも形成されている点が、図４に示すミラー２０と異なるほかは、図４に示すミラー２０と同様に形成されている。また、第１セラミック層４５の形成方法は、図３に示すミラー３０と同様である。
従って、図５に示すミラー４０及びその製造方法についての詳しい説明は、省略することとする。
図５に示すミラー４０では、第１セラミック層４５が、基体４１の側面４１ｂにも形成されているため、基体４１の側面４１ｂから空気等が侵入して反射層４３等が劣化するのをより効果的に防止することができる。

以下に、本発明のミラーの作用効果について列挙する。
（１）本発明のミラーは、入射光側となる上記基体面に反射層が形成されているため、従来方式に比べ、光の伝播行程が短くなり、二重映り込み等が発生しにくく、精度の求められる光学測定用途、光学用途等に最適である。

（２）本発明のミラーは、最外層である第１セラミック層が、炭化物系セラミック又は窒化物系セラミックからなり、充分に硬く、耐摩耗性に優れているので、過酷な条件でも表面が傷つきにくく、長期にわたる耐久性に優れる。

（３）本発明のミラーは、最外層である第１セラミック層が炭化物系セラミック又は窒化物系セラミックからなり、第１セラミック層が上記基材上に積層された反射層を含む他の層全体を被覆するように形成されているので、第１セラミック層の内部に存在する反射層等は、外気に晒されることがなく、腐食等が発生しにくい。また、第１セラミック層は、樹脂と異なり、機械的特性、耐久性に優れるので、上記第１セラミック層の縁部は、浸食されにくく、反射層等に腐食が発生しにくい。

本発明のミラーにおいて、第１セラミック層が内層の全体を覆い、内層が形成されていない基体の表面全体を覆うとともに、基体の側面にも形成されている場合、基体の側面から空気等が侵入して反射層等が劣化するのをより効果的に防止することができる。

（実施例）
以下、本発明をより具体的に開示した実施例を示す。なお、本発明は、これらの実施例のみに限定されるものではない。

（実施例１）
鏡面加工された厚さ２ｍｍ、縦３００ｍｍ、横３００ｍｍの炭素繊維強化プラスチック（以下、ＣＦＲＰという）製の基体をスパッタリング装置に搬入し、１×１０^−５となるまで排気した。
このとき、基体の縁部より５ｍｍの領域には、スパッタリング等により被膜が形成されないように、縦２９０ｍｍ、横２９０ｍｍの開口が形成された遮蔽板を、基体の直上に配置した。

次に、ターゲットとしてＡｌ_２Ｏ_３を用い、スパッタリング装置内を０．６Ｐａの圧力に調整した後、ＲＦ電源を用い、５００Ｗで基体表面に、１００ｎｍの厚さのＡｌ_２Ｏ_３膜（第２セラミック層）を形成した。
次に、ＤＣ電源を用い、２００Ｗで１２０ｎｍの厚さのＡｇ膜（反射層）を形成し、続けてＲＦ電源を用い、９０ｎｍのＡｌ_２Ｏ_３膜（第３セラミック層）を形成した。なお、９０ｎｍは、ミラーが反射する光の主波長（λ：３６８ｎｍ）の４／λに相当する。

さらに、ＳｉＣターゲットを使用し、ＲＦ電源を用いて５００Ｗで２０ｎｍの厚さのＳｉＣ膜（第１セラミック層）を形成した。ＳｉＣ膜を形成する際には、遮蔽板の開口面積を大きくし、ＳｉＣ膜（第１セラミック層）がＡｌ_２Ｏ_３膜（第２セラミック層）、Ａｇ膜（反射層）及びＡｌ_２Ｏ_３膜（第３セラミック層）の全体を覆うように、ＳｉＣ膜（第１セラミック層）を形成した。

上記方法により製造したミラーでは、基体上にＡｌ_２Ｏ_３膜（第２セラミック層）が形成され、その上にＡｇ膜（反射層）が形成され、さらにその上にＡｌ_２Ｏ_３膜（第３セラミック層）が形成されており、これらの層全体を被覆するようにＳｉＣ膜（第１セラミック層）が形成されている。
各層の厚さは、レーザー顕微鏡を用いて測定した。

１０、２０、３０、４０ ミラー
１１、２１、３１、４１ 基体
１１ａ、２１ａ 縁部（基体表面）
１２ａ 縁部（反射層）
１３ａ 縁部（第１セラミック層）
１２、２３、３２、４３ 反射層
１３、２５、３３、４５ 第１セラミック層
１５ 遮蔽板
２２、４２ 第２セラミック層
２４、４４ 第３セラミック層
３１ａ、４１ａ 表面
３１ｂ、４１ｂ 側面

Claims (10)

1. ミラーを形成するための基体と、前記基体の上に光の入射面側に積層された反射層を含む内層と、前記内層を覆うように形成された第１セラミック層である最外層とからなるミラーであって、
   前記第１セラミック層は、炭化物系セラミック又は窒化物系セラミックからなり、かつ、前記基体の表面の縁部より内側に前記内層の縁部が位置するように形成されていることを特徴とするミラー。
2. 前記第１セラミック層は、ＳｉＣ、ＷＣ、ＴｉＣ、ＴａＣ、ＺｒＣ、ＶＣ、ＨｆＣ、Ｂ_４Ｃ、Ｍｏ_２Ｃ、ＮｂＣ、Ｃｒ_３Ｃ_２、Ｓｉ_３Ｎ_４、ＴｉＮ、ＡｌＮ、ＢＮ、ＺｒＮ、ＴａＮ、ＮｂＮ、Ｃｒ_２Ｎ、ＶＮ及びＨｆＮからなる群から選択された少なくとも一種からなるセラミック層である請求項１に記載のミラー。
3. 前記第１セラミック層は、ＳｉＣからなる請求項１又は２に記載のミラー。
4. 前記第１セラミック層の厚さは、１０〜５００ｎｍである請求項１〜３のいずれかに記載のミラー。
5. 前記反射層は、Ａｇ、Ａｕ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｎｉ及びＰｔからなる群から選択された少なくとも一種からなる請求項１〜４のいずれかに記載のミラー。
6. 前記基体は、樹脂又はセラミックからなる請求項１〜５のいずれかに記載のミラー。
7. 前記基体表面上に、第２セラミック層、反射層、第３セラミック層、第１セラミック層の順に形成され、かつ、前記第１セラミック層は、前記第２セラミック層、前記反射層及び前記第３セラミック層を覆うように形成されている請求項１〜６のいずれかに記載のミラー。
8. 前記第２セラミック層及び前記第３セラミック層は、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２からなる群から選択された少なくとも一種からなる請求項１〜７のいずれかに記載のミラー。
9. 形成するミラーの入射光側となる前記基体表面は、凹面鏡となるように凹面が形成されている請求項１〜８のいずれかに記載のミラー。
10. 形成するミラーの入射光側となる前記基体表面は、凸面鏡となるように凸面が形成されている請求項１〜８のいずれかに記載のミラー。

Images