JPH0469603A - 多層膜反射鏡 - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、成形樹脂基板の表面に形成された多層膜から
なる反射鏡に関し、特にレーザプリンタやバーコードリ
ーダ等に用いられるプラスチック製回転多面鏡に関する
。

〔従来の技術〕

従来、プラスチック基板に対する多層反射膜の作成方法
及び多層反射膜の層構成は、例えば特開昭５２−４０３
４８号公報及び特開昭８０−１３１５０１号公報に開示
されている。特開昭５２−４０３４８号公報に開示され
た多層膜反射鏡は、プラスチック基板の上に順に重ねら
れたＳｉＯからなる下地層と、アルミニウムからなる光
反射層と、ＳｉＯ２からなる保護膜とを有する多層膜構
造からなっている。

又、特開昭６０〜３３１５０１号公報に開示された多層
膜反射鏡は、プラスチック基板の表面に順次形成された
Ｓｉｎ、次にＳ　ｉＯ２を重ねた下地層と、アルミニウ
ムからなる光反射層と、ＳｉＯ又はＭｇＦ　　又はＳ　
Ｉ　Ｏ２等の保護層とからなる積層構造を有している。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、特開昭５２−４０３４８号公報に開示さ
れた積層構造は反射率か低く、また耐環境性に劣り、高
温多湿の環境下において光反射層に剥離や亀裂が発生す
るという問題点があった。

又、特１ｍ昭６０−１３Ｊ５０１号公報に開示された積
層構造についても、高温多湿下における信頼性に問題が
あった。

ところで、従来から反射光率を向上させる為に、反射膜
の上に低屈折率層と高屈折率層を交互に重ねる構造も知
られている。しかしながら、この光反射増加層を単に上
述した従来の積層構造に重ねると内部応力の増大等によ
り信頼性はさらに悪くなる傾向にある。

又、上述した光反射増加層を含む多層膜構造は光学飼料
からなるプラスチック基板上に形成するりｆが一般的で
ある。しかしながら、より加工性に優れた低融点プラス
チック材料例えばポリカーボネート等にかかる多層膜構
造を形成した場合には、市場の要求を満たす高信頼性の
多層膜反射鏡を得る事ができな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、上述した従来の技術の問題点に鑑み、加工性
の優れた射出成形樹脂基板の上に形成した場合にも十分
な耐湿性を保証する事のできる多層膜反射鏡構造を提供
する事を目的とする。

この目的を達成する為に、本発明にかかる多層膜反射鏡
は第１図に示す積層構造を有している。

図示する様に、基板］としては、加工性あるいは成形性
に優れたポリカーボネート等の樹脂が用いられる。基板
１の表面は好ましくはＲＦ放電によりプラズマ処理を施
こされており、予じめ清浄化されている。基板１の清浄
化された表面にはＳｉＯからなる一ド地層２が通常の真
空蒸るにより形成されている。ＳｔＯ下地層２の上には
金属例えばアルミニウムからなる光反射層３が通常の真
空蒸着により形成されている。その上にはＳｉＯからな
る低屈折率層４が通常の真空蒸着により形成されている
。さらにその上には、高屈折率層５が形成されている。

この高屈折率層５は好ましくしている。さらにこの上に
は、ＳｉＯ２からなる低屈折率層６が形成されている。

この低屈折率層６は好ましくはＳ　ｌ　０２のイオンビ
ームアシスト蒸着により形成された膜からなっている。

さらにその」二には、高屈折率層７か形成されている。

この高屈折率層７は最初の高屈折率層５と同様に例えば
Ｚ　ｒ　Ｏ２の真空蒸着により成膜される。

〔発明の作用〕

上述した積層構造によれば、光反射層３の上に低屈折率
層及び高屈折率層が交互に少なくとも４層重ねられてい
る。各屈折率層の層厚は所定の入射光線の波長の１／４
となる様に設定されている。

従って、この４層構造は入射光線に対して増幅作用を行
ない反射増加膜として機能する。即ち、特定波長を有す
る入射光線は選択的に高反射率で光反射層３により反射
される。又、アルミニウムからなる光反射層３は上下か
ら直接ＳｉＯ低屈折率層４とＳｉＯ下地層２により挾ま
れた構造となっている。これらＳｉＯからなる層は基板
並びに光反射層に対して極めて密層性に優れており、水
分の侵入が原因となるアルミニウム光反射層の腐蝕ある
いは剥離を有効に抑える事ができる。特に、成形樹脂基
板１の表面に対して、予めＲＦ放電によりプラズマ処理
を施こす事により、基板表面を清浄化あるいは活性化し
、下地層２の密着性をさらに向上させる事ができる。加
えて、５１０２からなる低屈折率層６をイオンビームア
シスト蒸着により形成する事で、極めて緻密な膜構成を
得る事ができ、水分の侵入を有効に防いでいる。

〔実　施　例〕

以下に図面を参照して第１図に示す本発明にかかる多層
膜反射鏡の組成、物理的特徴及び成膜方法を詳細に説明
する。第２図は、多層膜反射鏡を製造する為の真空処理
装置を説明する為の模式図である。この実施例において
は、回転多面鏡あるいはポリゴンミラーを製造する場合
を例にとって説明する。真空処理装置のチャンバ１１の
内部には、加工性に優れたプラスチック材料例えばポリ
カーボネート等を用いて面精度よく成形された回転多面
鏡材１２を搭載する。回転多面鏡材１２はチャンバＩＩ
の内部において自公転式治具１３によって保持される。

この自公転式治具１３はその中心軸に沿って自転すると
ともにチャンバ１１の垂直中心軸の周りを公転する。こ
の様に、回転多面鏡材１２の自転及び公転を同時に行な
う事によりその表面に均−且つ−様な組成を有する多層
膜を形成する事ができる。チャンバ１１のＦ部には、真
空蒸着の為の電子銃１４とイオンビーム発生装置１５と
ＲＦ放電用アンテナ１６とか収納されている。又、チャ
ンバ１１の」二部には膜厚制御用のゲージ１７が設置さ
れている。

次に第３図を参照して、第２図に示す真空処理装置を用
いて第１図に示す多層膜反射鏡を製造する場合の工程を
詳細に説明する。先ず、第３図Ａに示す工程において、
ポリカーボネートからなる成形基板１を真空処理装置の
内部に搭載する。この樹脂基板１は実際には第２図に示
す回転多面鏡材Ｉ２の一部分を拡大して模式的に示した
ものである。チャンバ１１を真空排気した後、アルゴン
ガスを導入してＲＦ放電用アンテナ１６を動作させプラ
ズマを作る。このプラズマは基板１の表面に作用しく＝
１着物を物理的にクリーニングするとともに表面活性化
を行なう。

続いて第３図Ｂに示す工程において、チャンバＩＩの内
部を５　Ｘ　１Ｏ−６Ｔｏｒｒ程度の真空度に保ち成膜
処理を行なう。先ず、電子銃１４を動作させてＳｉＯの
真空蒸着を行ない清浄化及び活性化された基板１の表面
に対して下地層２を形成する。続いて、蒸着源をＳｉＯ
からアルミニウムに代え電子銃１４を動作させて光反射
層３を形成する。

ＳｉＯ下地層２は基板１及び光反射層３の双方に対して
極めて優れた密着性を有している。耐環境性を高める為
に、ＳｉＯ下地膜２は例えば１０００への膜厚に形成さ
れ、所望の反射率を得る為にアルミニウム反射層３は例
えば７００人の膜厚に形成される。

次に第３図Ｃに示す工程において、光反射層３の上にＳ
ｉＯからなる低屈折率層４を形成する。

この低屈折率層４は、蒸着源としてＳｉＯを用い電子銃
１４を動作させる事により成膜する。ＳｉＯ低屈折率層
４の膜厚はゲージＩ７を用いて逐次測定されており最終
的に特定入射光線（例えば半導体レーザから出力される
レーザ光線）の波長のおよそ１／４に相当するまて蒸着
が行なわれる。真空蒸着されたＳｉＯ薄膜は通常１．７
ないし２．０の屈折率を有する。図から明らかな様に、
アルミニウム反射層３は上下からＳｉＯ蒸着層２，４に
よって挟まれている。ＳｉＯは極めて密着性に優れてい
る為水分に侵入を防ぐ事ができアルミニウム反射層３の
腐蝕や剥離を防止できる。これに対して、低屈折率層４
をＳｉＯやＭｇＦ２で形成した場合には優れた耐湿性を
得る事ができない。続いて、ＳｉＯ低屈折率層４の上に
Ｚ　ｒ　Ｏ２からなる高屈折率層５を形成する。この成
膜は蒸着源をＺ　ｒ　Ｏ２に代えて電子銃１４を動作さ
せる事により行なわれる。その膜厚は同様に特定人射光
線の波長の約１／４に制御される。Ｚ　ｒ　Ｏ２は屈折
率２．１を有する。このＺ　ｒ　Ｏ２に代えて他の高屈
折率材料例えばＣｅ　Ｏ２を用いた場合には十分な耐湿
性を得る事かできない事が実験的に判明している。又、
その他の高屈折率材料としてＴ　ｉ　０２を用いる事も
考えられる。しかしながら、Ｔ　ｉｏ　２を真空蒸着す
る場合には加熱によって生ずる輻射熱か大きい為、比較
的低融点のポリカーボネート基板１に悪影響を及はす場
合が考えられる。

続いて第３図りに示す上程において、ＺｒＯ２高屈折率
層５の上に８１０２からなる低屈折率層６を形成する。

この層の成膜は所謂イオンビームアシスト蒸着により行
なわれる。即ち、蒸着源としてＳ　ｉＯ２を用い電子銃
１４を動作させて真空蒸着を行なうと同時に、イオンビ
ーム発生装置１５を作動させて蒸着面に対してアルゴン
又は酸素からなるイオンビームを照射する。この結果、
蒸着膜表面は加速イオンによってたたかれ緻密な組成と
なる。基板加熱の行われない場合のＳｉＯ２真空蒸着膜
は多孔性であり水分を透過させてしまうのに対して、イ
オンビームアシスト蒸着により得られたＳｉＯ３膜は水
分の侵入を、有効に抑える事かでき多層膜の耐湿性が著
しく向上する。なお、Ｓ　１０２低屈折率層６ばかりで
なく他の層もイオンアシストビーム族るにより形成する
ｊ１も考］　Ｏ えられる。しかしながら、この場合には各層ともに強い
内部応力が発生し逆に剥離の原因ともなり好ましくない
。本実施例においては、イオンアシストビーム蒸着が用
いられたが、これに代えてＲＦ放電用アンテナ１６を動
作させてイオンブレーティングを行なっても同様の結果
を得る事かできる。Ｓ　ｉ　Ｏ２からなる低屈折率層６
も特定入射光線の波長の約１／４に相当する膜厚まで堆
積される。Ｓ　１０２は比較的小さな屈折率１．４６を
有する。なお膜の密着性を考慮すると５１０２に代えて
ＳｉＯを用いる事も考えられる。しかしながら、ＳｉＯ
の屈折率は１．６ないし１．７であり５１０２の屈折率
１．４６に比べて大きい。一般に、反射増加膜の増幅効
率を上げる為には積層される高屈折率層と低屈折率層の
間の屈折率の違いが大きい程よい。この点に鑑みて本実
施例においてはＳ　ｉＯ２からなる低屈折率層が用いら
れている。

最後に第３図Ｅに示す工程において、Ｓ　ｉ　Ｏ２から
なる低屈折率層６の」二にＺ　ｒ　Ｏ２からなる高屈折
率層７か形成される。この高屈折率層７はＺ　ｒ　Ｏ２
を蒸着源とした通常の真空蒸着法により得られ、その膜
厚は同様に特定入射光線の波長の１／４に約等しい膜厚
に制御される。この様にして、光反射層３の上に低屈折
率層及び高屈折率層が交互に重ねられた反射増加膜が形
成される。

この反射増加膜により入射角４２°から６０°の範囲で
９０％以上の反射率を得る事ができた。この反射率をさ
らに向上させる為には反射増加膜の総数を増やせば良い
。

最後に第４図に本発明を適用して得られた回転多面鏡又
はポリゴンミラーの外観及びその使用状態を説明する。

第４図においては、回転多面鏡２１はレーザビームプリ
ンタに組込まれている。転写マスタドラム２２の上に形
成された感光体２３を半導体レーザ２４から放射された
レーザビームにより感光させる為、回転多面鏡２１を回
転させてレーザビームを転写マスクドラム２２の回転軸
方向に走査するとともに該ドラム２２も回転させる。回
転多面鏡２１は六角柱形状の樹脂基板側面部に第１図に
示す多層反射膜を形成して得られる。従って、同転多面
鏡２１は比較的広い入射角範囲において高反射率を有す
るので、比較的強い強度を有するビームスポットを感光
体２３の表面に照射させる事ができる。レーザビームプ
リンタは耐久性を要求されるものであり、長時間に渡っ
てその信頼性が維持されなければならない。この点、本
発明にかかる多層膜反射鏡は極めて耐湿性に優れており
長期に渡る安定ｊ７た連続運転を可能ならしめている。

〔発明の効果〕

以上説明した様に本発明によれば光反射層の」二に密着
性の優れた層及び緻密性に優れた層を含む反射増加膜を
形成する事により、所望の高反射率を得る事ができると
ともに、高温多湿条件下において光反射層の腐蝕による
反射率低下及び光反射層の剥離を防１１−する事ができ
るという効果がある。

又、樹脂成形基板に対して予じめ清浄化処理及び活性化
処理を施こす事によりさらに多層膜反射鏡の信頼性を高
める事ができるという効果かある。

加えて、多層膜反射鏡の製造が一貫して同一の真空チャ
ンバ内で行なう１ｆかできる様な構造を有している為、
製造コストの低減あるいは作業時間の短縮といった経済
的な効果を得る１「ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる多層膜反射鏡の構造を示す模式
的断面図、第２図は第１図に示す多層膜反射鏡の製造に
用いられる真空処理装置の模式図、第３図は第１図に示
す多層膜反射鏡の製造工程図、及び第４図は本発明にか
かる多層膜反射鏡の一形態である回転多面鏡の外観を示
す為の斜視図である。 １・・・基　板　　　　　　２・・・ＳｉＯ下地層３・
・・光反射層　　　　　４・・・ＳｉＯ低屈折率層５・
・・ＺｒＯ□高屈折率層 ６・・・Ｓ　ｉＯ２低屈折率層 ７・・・Ｚ　ｒ　Ｏ２高屈折率層 出　願　人　　株式会社　　コ　パ　ル１゛３ 第 図 第３図 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、成形樹脂基板の表面上に順次形成された、ＳｉＯか
   らなる下地層と、金属からなる光反射層と、ＳｉＯから
   なる低屈折率層と、第１の高屈折率層と、ＳｉＯ＿２か
   らなる低屈折率層と、第２の高屈折率層とを有する多層
   膜からなる反射鏡。 ２、該第１及び第２の高屈折率層はＺｒＯ＿２からなる
   請求項１に記載の反射鏡。 ３、該ＳｉＯ＿２からなる低屈折率層はイオンビームア
   シスト蒸着により形成された膜からなる請求項１に記載
   の反射鏡。 ４、該成形樹脂基板は、プラズマ処理により清浄化され
   た表面を有する請求項１に記載の反射鏡。