JPH02287302A - シリカゲル保護膜付射鏡及びその製法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は光学装置に用いられる反射鏡に関し特に、基板
上に形成された反射膜及びその保護膜からなる反射鏡、
及びその製造方法に関する。

〔従来の技術〕

従来からプラスチック基板上にアルミニウム等の反射膜
を形成し、この反射膜を保護膜で覆う構造の光学的反射
鏡が知られている。保護膜とじては例えばアルミニウム
に密着性の良い一酸化硅素ＳｉＯ真空蒸若膜が用いられ
ている。

〔発明が解決すべき間通点〕

しかしながら従来のＳｉＯ蒸着保護膜には耐湿効果が乏
しく、高湿度環境に置かれると反射膜の腐食、変色、剥
離あるいは亀裂が生じるという問題点があった。

又従来から保護膜は真空蒸着等のＰＶＤ法により形成さ
れていたが、真空装置等を用いる為作業性及び量産性が
悪いという問題点があった。

〔問題点を解決する為の手段〕

本発明は前述した従来の問題点に鑑み、耐湿性に優れた
反射鏡及び量産性に優れた反射鏡製造方法を提供する事
を目的とする。

上記目的を達成する為に本発明によれば、反射鏡は基板
と、基板上に形成された光反射膜と、光反射膜上に形成
された単結晶性の網状構造を有し実質的にピンホールの
無いシリカゲル層からなる保護膜とで構成されている。

又本発明にかかる製造方法によれば、反射鏡は基板上に
光反射膜を形成する工程と、光反射膜上にシリカゾル溶
液を塗布する工程と、該シリカゾルを重合させシリカゲ
ルとする事により保護膜を形成する工程とから製造され
る。

好ましくはシリカゾル塗布膜は低温プラズマ照射により
重合されシリカゲル皮膜に変換される。

〔作　　用〕

本発明にかかる構成によれば、保護膜として単結晶性の
網状構造を有しピンホールの無い均一且つ緻密なシリカ
ゲル皮膜を用いているので外部からの湿気の侵入を阻止
できる。

又本発明にかかる製造方法によれば、保護膜はシリカゾ
ル溶液を反射膜上に塗布した後塗布膜をシリカゲル皮膜
に化学的に変換する事により製造され、作業性及び量産
性に優れている。

〔実　施　例〕

以下添付図面に従って本発明にかかる反射鏡の構造及び
製法を詳細に説明する。第１図は本発明にかかる反射鏡
の一実施例を示す断面図である。

反射鏡は基板１により構成される。基板１は例えばポリ
カーボネート又はアクリル等のプラスチック成形材料に
より構成される。基板１の上には下地膜２が形成されて
いる。下地膜２は基板１との密着性が良く且つその上に
形成される光反射膜３とも密着性の良い材料が選ばれる
。具体的にはＳｉＯ真空蒸着膜が多用されている。下地
膜２の上に形成される光反射膜３は例えばアルミニウム
の真空蒸着膜で構成されており、露出状態では空気中の
水分等と反応し酸化されて光反射特性を失う。これを防
ｌ卜する為、光反射膜３の上には保護膜４が形成されて
いる。保護膜４は膜厚数千オングストローム程度のシリ
カゲル皮膜より構成されている。このシリカゲル皮膜は
光反射膜３の表面に塗布されたシリカゾルの重合によっ
て得られる為、本質的に単結晶性若しくはモノリシック
である。従ってピンホールの無い緻密な網状構造を有し
、外部の湿気をほぼ完全に遮断できる。これに比し従来
の真空蒸着により形成された保護膜は本質的に多結晶性
であり且つピンホールを多く含む為防湿性に劣る。又防
湿性を向上させる為蒸着膜厚を増加させると、その表面
張力も増大し、反射膜の剥離や亀裂を生じ現実的ではな
かったのである。

次に第２図を参照して本発明にかかる反射鏡の製造方法
を説明する。まずステップ１において基板を洗浄する。

基板は例えばポリカーボネート樹脂成形品で直径３０ｍ
ｍ厚み３ｍｍの円板である。この基板をトリクレン、ア
ルコール、フレオン等の有機溶媒を用いて洗浄する。

次いでステップ２において洗浄乾燥した基板表面に下地
膜を真空蒸着する。これは例えばＳｉＯを１０００人の
膜厚で蒸着する事により行なわれる。

続いてステップ３において下地膜上にアルミニウムを約
７００人の膜厚で真空蒸着し光反射膜を形成する。

ステップ４において光反射膜上にシリカゾル溶液を塗布
する。シリカゾル溶液は以下の表に示す組成を有する。

上記衣の組成においてはテトラエトキシシランの含有率
はＳｉＯに換算してＨ２Ｏに対してはＳ　１０２　／　
Ｈ２０−１／　７−７５　（ｇ＋ｏＮ　）又エタノール
に対してはＳ　ｉ０２　／エタノール　−１／６．８（
ＩＩｏ＃　）である。この含有率により好ましいシリカ
ゾル溶液が得られる。該シリカゾル溶液を作成するには
まず、エタノールにテトラエトキシシランを加え撹拌し
ながら、濃塩酸をＨ２Ｏに溶かした塩酸水溶液を加えて
いく。この溶液を８０℃の温度で３０分間還流する事に
よりシリカゾル溶液が得られる。

この還流によりテトラエトキシシランは加水分解し部分
的に重合して微粒子を形成する。これがコロイド状に溶
液中に分散した状態にあるのがシリカゾル溶液である。

なおかかるシリカゾル溶液は他のシラン及び溶媒を用い
ても作成でき、上記衣の組成は一例に過ぎない。

該シリカゾル溶液を０．５ｍ１分基板上に滴下し５００
０ｒｐｍで２０分間のスピンコーティングを行い均一な
塗布膜を形成する。塗布方法としてはこの他にディッピ
ング、スプレー等を用いる事ができる。

次いでステップ５において基板を室温乾燥する。

この乾燥処理を例えば２４時間行なう事によりシリカゾ
ル塗膜中の重合化が進み比較的荒い網状構造を有する乾
燥ゲル皮膜が得られる。この乾燥ゲル皮膜は防湿性に優
れておりこのままで保護膜としての機能を有する。なお
重合化を促進する為に加熱乾燥を行なう事もできるが、
この場合には１００℃以下の乾燥温度が好ましい。この
温度以上であると、熱的ストレスにより乾燥処理後、光
反射膜の剥離亀裂が生じる恐れがある。

ここでいわゆるシリカゾルゲル系の反応過程を説明する
。まずテトラエトキシシランは溶液中の水分と反応し次
式で示す様に加水分解し、シラノールを生じる。

ｎ５Ｉ（ＯＣ２Ｈ５）４＋４ｎＨ２０→ｎ５ｌ（ＯＨ）
　４＋４ｎＣ２Ｈ５０Ｈこの加水分解の程度は溶液中に
おける水分の量及び溶液のｐＨによって決定される。本
発明の場合前述した様な組成を用いる事により加水分解
はすみやかに行なわれる。

次いで加水分解したシラノール５ｔ（ＯＨ）４は次式で
示す様に互いに脱水縮合を繰り返し巨大分子化されてい
く。

ｎ５ｉ（ＯＨ）　　　　ｎ５ｉｏ　　＋２ｎＨ２０生成
された重合分子ｎ　Ｓ　ｉｏ　２は当初溶液中において
微粒子として存在し、コロイド溶液を形成する。これら
粒子のサイズは１０人から１０００人程度である。

このシリカゾル粒子群はその濃度が高い程重合が進行す
る。外部から加熱等の手段によりエネルギーを加えると
重合はさらに進行し全体として一つの巨大分子ｎ　Ｓ　
Ｉ　Ｏ２を形成する。この状態がシリカゲルでありＳｉ
原子とＯ原子が３次元的に網状に連なったモノリシック
構造を有する。そしてシリカゾルを塗膜とし重合を行な
うとシリカゲルの皮膜となる。

しかしながら、乾燥のみではシリカゾルの完全な重合を
行ない石英ガラスの状態すなわち緻密な網状構造を有し
モノリシックな構造を有する状態を得る事は困難である
。従来重合化の方法として１０００℃以上の高温での加
熱処理が行なわれていたが、樹脂基板を用いる反射鏡に
はこの方法は適用できない。従って本発明においては、
高温加熱処理に替わる重合方法を採用している。以下に
それを説明する。

まず前処理としてステップ６において室温乾燥された基
板を真空中に放置する。真空度は例えば０．７　Ｘ　１
０’Ｔｏｒｒに設定される。この処理により乾燥ゲル塗
膜中に物理吸着されているＨ２Ｏ及びエタノール等の揮
発成分が除去される。

次いでステップ７において基板はプラズマ照射処理を受
ける。第３図はプラズマ照射処理に用いられる真空装置
の概略模式図である。真空チャンバ５の内部には互いに
対向配置された一対の電極板６及び７が置かれている。

下方の電極板７はテフロンからなる絶縁板８を介して接
地板９上に載置されている。又下方の電極板７の上面に
はプラズマ照射処理されるべき基板１０が搭載されてい
る。

Ｑ空チャンバ５にはアルゴン９５％と酸素５％からなる
混合ガスが流ｍｌｍ１０５ｃで導入される。

金高周波電力Ｐｆ’−１００Ｗ及び加速電圧１ｋＶを両
電極間に印加すると混合ガスはイオン化されほぼ常温状
態でプラズマ化され、且つプラズマ粒子は加速されて基
板１０の表面に形成された乾燥ゲル皮膜に衝突する。こ
の衝突によりプラズマ粒子の有するエネルギーは乾燥シ
リカゲルの反応系に供給され、未反応のシラノールが全
て互いに架橋重合反応を起し、完全な網状構造を形成す
る。このプラズマ処理により乾燥シリカゲル皮膜はモノ
リシックかつ均一な石英ガラス構造を有するシリカ保護
膜に変換される。加えてプラズマ照射によりシリカゲル
膜中に存在する残存エトキシド基（−〇Ｃ２Ｈ３）も破
壊分解され除去される。最終的に得られた保護膜の膜厚
は約４０００人であった。

又２０００倍の倍率の顕微鏡で観察したところ、ピンホ
ールは発見されなかった。

なお用いる混合ガスの成分として酸素ガスに替えて窒素
ガスを加えると、窒素原子がシリカ膜中に導入され、酸
窒化硅素を形成する。この膜は、二酸化硅素膜よりもさ
らに強固で良好な耐湿性を示す。

〔発明の効果〕

以下に従来の一酸化硅素蒸着保護膜を有する反射鏡、乾
燥シリカゲル保護膜を有する反射鏡及びプラズマ処理さ
れたシリカゲル保護膜を有する反射鏡を６０℃９５％Ｒ
Ｈの高温多湿下に放置し、耐湿性を試験した結果を表に
示す。

表 上記表から明らかな様に従来の反射鏡は１４０時間の放
置により劣化し光反射膜にクラックが生じた。これに対
して乾燥処理のみを行なった本発明にかかる反射鏡にお
いては２００時間経過後に保護膜にクラックが生じた。

又プラズマ処理を行なった本発明にかかる反射鏡におい
ては１０００時間経過後も何らの変化が認められなかっ
た。

以上の通り、本発明によれば、反射膜の表面にシリカゾ
ル溶液を塗布し、これに乾燥処理及び又はプラズマ処理
を施す事により緻密かつモノリシックなシリカゲル皮膜
からなる保護膜を形成する事ができ、反射鏡の耐湿性を
著しく向上できるという効果がある。又本発明によれば
、光反射膜上に形成されたシリカゾル塗膜を低温プラズ
マ硬化処理によりシリカゲル皮膜に変換する事ができ、
基板に対して熱的ストレスを加える事がない。

従って基板材料としてガラスや金属の他、ポリカーボネ
ートやアクリル等のプラスチック樹脂成形品を用いる事
ができるので、安価且つ高信頼性の光学的反射鏡を得る
事が可能であるという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる反射鏡の断面図、第２図は本発
明にかかる反射鏡の製造方法を示す工程図、及び第３図
は第２図に示す製造方法に用いる真空装置の斜視図であ
る。 １・・・基　板、　　　　　　２・・・下地膜、３・・
・光反射膜、　　　　　４・・・保護膜、５・・・真空
チャンバ、　　　６及び７・・・電極板、１０・・・反
射鏡。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、基板と、基板上に形成された光反射膜と、光反射膜
   上に塗布されたシリカゾルの重合により生じたシリカゲ
   ルから構成される保護膜とからなる反射鏡。 ２、該保護膜はシリカゾルの低温プラズマ照射により重
   合された均一且つピンホールの無い網状構造を有するシ
   リカゲルから構成されている請求項１に記載の反射鏡。 ３、該基板はプラスチックにより構成されている請求項
   ２に記載の反射鏡。 ４、基板上に光反射膜を形成する工程と、光反射膜上に
   シリカゾルを塗布する工程と、該シリカゾルを重合させ
   シリカゲルとする事により保護膜を形成する工程とから
   なる反射鏡製造方法。 ５、シリカゾルを塗布する工程は、シリコンアルコキシ
   ドの水溶液を塗布する工程である請求項４に記載の反射
   鏡製造方法。 ６、シリコンアルコキシドの水溶液は、テトラエトキシ
   シランとエタノールと塩酸を含む水溶液を用いる請求項
   ５に記載の反射鏡製造方法。 ７、保護膜を形成する工程は、乾燥処理によりシリカゾ
   ル塗膜をシリカゲル皮膜に変換する工程である請求項４
   に記載の反射鏡製造方法。 ８、保護膜を形成する工程は、低温プラズマ照射により
   シリカゾル塗膜をシリカゲル皮膜に変換する工程である
   請求項４に記載の反射鏡製造方法。