JPS62165601A - レ−ザビ−ム用反射鏡 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は高速レーザビームプリンター等に使用されるレ
ーザビーム用反射鏡に関し、特に赤外領域（波長０．８
μｍ程度）のレーザビームに対して優れた反射率を示し
、且つ基板に対する反射膜の密着性及び熱放散性が良好
でしかも安価に提供することのできるレーザビーム用反
射鏡に関するものである。

［従来の技術］ 電子工業技術の発展はめざましいものがあり、それにつ
れて直進性及び集束性の優れたレーザビームの応用範囲
は急激に増大してきている０例えばコンピューターの超
高速演算に対応する高速印字能を備えたレーザビームプ
リンター、高速ファクシミリやインテリジェントコピー
、ワードプロセッサー等の高速、高解像、低騒音のレー
ザスキャニング用等としての用途等が代表的なものであ
る。この様なレーザビーム応用技術を実用化していくう
えで、レーザビーム反射鏡は極めて重要な部品の１つと
される。即ちレーザビーム反射鏡とは、レーザビーム発
生装置から発生されるレーザビームを目的とする方向に
指向させるうえで欠くことのできないものであり、該反
射鏡に求められる特許としては：■レーザビームの反射
ロスをできる限り少なくすべく０．８μｍ程度の赤外領
域で高い反射率を有すること、■反射鏡自体の昇熱を抑
制すべく放熱特性が優れたものであること、■超高速回
転を実現する為にはできるだけ軽量であり、且つ反射膜
と基板の密着性が良好であること、等が挙げられる。

こうした要求特性を一応溝足するものとじて既にいくつ
かの複合反射鏡が開発され、一部は実用化されている。

例えばＧ、Ｈａｓｓ等（フィジックス　オブ　シン　フ
ィルム第１２巻第１号、１９８２）は、ガラス基板上に
ニクロム製又はクロム類の接合層を介して銀又は金より
なる反射膜を設けたレーザビーム用反射鏡を提唱し、ま
た同じ（Ｇ、ＨａＳＳ等（アプライド　オプティクス第
１４巻第２号、１９７５）は、ガラス基板上に酸化アル
ミニウムよりなる接合層を介して銀製反射膜を設け、更
に該反射膜の表面を酸化アルミニウム製保護膜で被覆し
たレーザビーム用反射鏡を提案している。更に特開昭５
６−１２９６４５号公報には、ガラス基板上に、（ＳＬ
又は５ｉｎ）製のアンダーコート層と（Ｓｔ又は５ｉｎ
２＋反射膜物質の単体）からなる中間混合層を介して金
（又は銅、インジウム）製の反射膜を接合した反射鏡が
開示されている。

［発明が解決しようとする問題点］ ところが上記Ｇ、Ｈａｓｓ等が開発した反射鏡は、反射
膜として金や銀の如き貴金属を使用している為材料コス
トが非常に高くつき、しかも基板としてガラスを用いて
いる為に重く、軽量化及び超高速回転の要請に十分答え
ることができない。また特開昭５６−１２９６４５号に
開示された反射鏡にしても上記と同様の難点があり、し
かもこの反射鏡を得る為にはガラス基板と反射膜の間に
アンダーコート層と中間混合層からなる２層の接合層を
形成しなければならないので生産性が低い。しかもこの
接合層は耐吸湿性が乏しく長期使用に耐えないという問
題もある。但しこの発明で反射膜として使用することの
できる銅は、赤外領域で高レベルの反射率を示し且つ放
熱特性も良好であるところからミ反射膜素材として非常
に適したものといえる。

本発明はこうした状況のもとで、反射膜構成素材として
銅を８選択し、安価且つ軽量で超高速回転にも十分に耐
え得る接合力を有するレーザビーム用反射鏡を提供しよ
うとするものである。

［問題点を解決する為の手段］ 本発明に係るレーザビーム用反射鏡の構成は、アルミニ
ウム合金製基板上に、酸化アルミニウムを主成分とする
接合層を介して銅製反射膜が形成され、該反射膜の表面
を保護膜で被覆してなるところに要旨を有するものであ
る。

［作用］ 前述の如く銅はレーザビームに対して高レベルの反射率
を示し、しかも放熱特性も非常に優れたものであり、加
えて金や銀に比べて格安であるところから、反射膜素材
として非常に適したものといえる。ちなみに第１図は、
金、銀、銅及びアルミニウムについて入射光の波長（λ
：μｍ）と反射率の関係を示したものであり、約０．８
μｍの赤外領域における銅の反射率は金や銀とほぼ同等
であり、アルミニウムの反射率は極端に低い。また銅の
熱伝導率は約４００Ｗ／ｍ−にであって銀の熱伝導率と
ほぼ同等であり、金（約３００Ｗ／ｍ−Ｋ）やアルミニ
ウム（約２４０Ｗ／ｍ−Ｋ）に比べるとむしろ優れた放
熱特性を有していることが分かる。こうした物性からも
明らかな様に銅はコスト的にみてもまた性能的にみても
反射膜素材として非常に優れたものと思われる。しかも
上記公報記載の反射鏡は、前述の如く基板がガラスであ
る為軽量化の要求を満たすことができず、しかも接合層
が２層構造である為生産性が低いばかりでなく、接合層
の耐吸湿性にも問題がある。

そこで本発明者等は、銅を反射膜素材として設定し、軽
量で生産性や耐吸湿性においても優れた性能を有するレ
ーザビーム用反射鏡を開発すべく研究を進めた。

そしてまず基板としては、代表的な軽金属であるアルミ
ニウムを使用すれば軽量化が推進され超高速回転への適
性が高められるであろうと考えた。ところかアルミニウ
ムは機械的強度が乏しい為、基板としての適性を欠く。

そして軽量化の目的を達成しつつ強度面の要請をも満足
させる為には、アルミニウムーマグネシウムの如きアル
ミニウム合金を使用すべきであるとの結論に到達した。

但しアルミニウム合金製基板上に銅製の反射膜を直接被
覆若しくは積層圧着しても両者を強固に接合させること
ができず、使用時の超高速回転で反射膜が簡単に剥離し
てしまう為実用化できない。そこで両者の接合力を強化
すべく更に研究を重ねた結果、アルミニウム合金製基板
と銅製反射膜の間に接合層として酸化アルミニウムを介
在させてやれば両者が強固に接合され、本発明の目的に
かなう反射鏡が得られることを知った。

この様に酸化アルミニウムを介在させることによってア
ルミニウム合金基板と銅製反射膜の接合力が強化される
理由は次の様に考えられる。

■接合力の要因と考えられるファンデアヮールス力を比
較した場合、アルミニウムー銅間の力よりもアルミニウ
ムー酸化アルミニウム間及び酸化アルミニウムー銅間の
力の方が大きく、また酸化アルミニウム層を介在させる
ことによって凹凸面が形成され接合有効面積が拡大する
為、両者間の接合力が高まる。

■金属の表面に絶縁物が付着すると、金属の表面状態（
特に仕事関数）が変化し、このとき界面で電荷の移動が
あると電気２重層ができて結合力が増すと言われている
が、本発明でも電気絶縁性の酸化アルミニウムの介在に
よって接合界面に電気２重層ができ、接合力が高まった
ものと考えられる。Ｄｅｒｊａｇａｉｎ　＆　Ｓｉｍｉ
ｌｇａの計算によると、電気２重層によって生ずる接合
力は１０８〜１０９ｄｙｎｅ／ｃｍ２程度と推定される
。

何れにしても本発明ではアルミニウム合金製基板の表面
に酸化アルミニウム製の接合層を介して銅製反射膜を接
合することによって、高い反射率を示し且つ軽量で高い
層間接合力を示す反射鏡を安価に製造することができる
。尚本発明の反射鏡を構成する各層及び膜の肉厚は用途
によっても若干違ってくるので一部に決めることはでき
ないが、一般的な基準として示すならば、銅製反射膜は
７００〜１００ＯＡ程度、酸化アルミニウム製接合層は
３００〜５００Ａ程度でありアルミニウム合金製基板の
肉厚や形状等は用途に応じて任意に決めることができ、
得られる反射鏡のミラー面数は該基板の形状や構造によ
って決まってくる。

尚銅製反射膜が薄壜ぎる場合は、レーザビームの一部が
反射膜を通過し反射率が低下してくるので、該膜厚は少
なくとも７００八以上とすることが望まれる。また酸化
アルミニウム製接合層は熱伝導率が低い為（約２１Ｗ／
ｍ−Ｋ）厚すぎると反射鏡としての放熱特性に悪影響が
現われてくるので、接合層としての機能を果たし得る範
囲でできるだけ薄くするのがよい。

更に本発明では、銅製反射膜の損傷或は酸化劣化を防止
する為表面をＡ１□０３．ＳｉＯ２゜ＴｉＯ□等の保護
膜で被覆しておく必要があるが、該保護膜の厚さは、光
学的厚さｎｄ（ｎ：屈折率、ｄ：膜厚）が入射ビームと
反射ビームの間で実質的な位相差を生ずることのない様
１／４λ（λ：波長）となる様に設定すべきである。

尚本発明で基板として使用するアルミニウム合金として
は、優れた機械的強度を有しているアルミニウムーマグ
ネシウム合金が最適である。

また上記の様な積層構造の反射鏡を製造する方法も特に
限定されないが、最も一般的な方法は第２図に示す様な
電子ビーム蒸着装置を用いる方法である。即ち第２図に
示す如く真空容器１内の上方部に被処理面を下向ぎにし
てＡ１合金基基板を固定し、そ９下部の移動式銅ハース
２内へＡｌ２Ｏ，、銅、ＳｉＯ，などを装入する。そし
て容器１内を高真空状態とし、Ａ１合金基基板を適当な
温度（例えば２００℃程度）に加熱しつつ、銅ハース２
内のＡ１．Ｏ，を電子ビーム加熱によって加熱蒸発せし
め、Ａ１合金基基板の下面にＡｌ２Ｏ，よりなる接合層
Ｂを蒸着させる。

Ａｌ２Ｏ３の蒸着を終えた後は、引き続きハースを移動
させて同様の処理を行ない、接合層Ｂ上に銅製反射膜Ｃ
を形成する。次いでＡｌ２０３（又はＳｉＯ２，ＴｉＯ
２等）について同様の処理を行なって銅製反射膜の表面
に保護膜りを形成すればよい。

［実施例コ 第２図に示した方法に準じて第３図に略示する断面構造
のレーザビーム反射鏡を作製した。

即ち真空容器１内の上方部にＡｔ−Ｍｇ合金製の基板Ａ
を略水平に固定し、銅ハース上にＡｔ２０３とＣｕを装
入する。そして真空容器Ｉ内が１０−’Ｔｏｒｒとなる
まで真空引きした後基板を２００℃に加熱し、まず銅ハ
ース２内のＡｌｚＯａを電子ビームにより加熱して、基
板上に３００Ａの厚さとなるまでＡｌ２Ｏ３を蒸着させ
て接合層Ｂを形成する。この間の蒸着速度は２０Ａ／５
ＩＩＣであった。

次いで真空容器内の真空度を１０−’Ｔｏｒｒ以上に高
めた状態でＣｕを電子ビーム加熱し、１００Ａ／ｓｅｃ
の蒸着速度でＡＩ、Ｏ，蒸着膜上に１０００〜２０ＧＯ
ＡのＣｕを蒸着させ反射膜Ｃを形成した。

その後最初のＡｌ２Ｏ，蒸着と同一の条件でＣｕ蒸着膜
上に１ｏｏｏＡのＡｌ２Ｏ，蒸着膜りを形成し、レーザ
ビーム用反射鏡を得た。

得られた反射鏡の眉間密着性をテープ剥離試験により調
べたところ、十分な密着性を有していることが確認され
た。また該反射鏡のレーザビーム反射率は波長８００ｎ
ｍにおいて計算値で９７％、実測値で９０％と非常に優
れたものであった。

［発明の効果］ 本発明は以上の様に構成されており、レーザビームに対
して高い反射率を有するばかりでなく放熱特性の優れた
銅を反射膜素材として用い、また基板としては軽量で且
つ十分な強度をもったアルミニウム合金を使用し、これ
らをＡ１．Ｏ，よりなる接合層によって強固に接合させ
ることにより、安価且つ軽量で優れた性能を有するレー
ザビーム用反射鏡を提供することができた。

【図面の簡単な説明】

第１図は各種金属を反射膜として用いた場合におけるレ
ーザビームの波長と反射率の関係を示すグラフ、第２図
は本発明に係る反射鏡の製造手順を示す略図：第３図は
本発明に係る反射鏡の断面模式図である。 １・・・真空容器　　　　　２・・・銅ハースＡ・・・
アルミニウム合金基板 Ｂ−Ａｔ、Ｏ，製接合層

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. アルミニウム合金製基板上に、酸化アルミニウムを主成
   分とする接合層を介して銅製反射膜が形成され、該反射
   膜の表面を保護膜で被覆してなることを特徴とするレー
   ザビーム用反射鏡。