(57)【要約】【課題】アルミニウム基合金から成る基材上に設けられたアルミ酸化膜下地を下地層として光反射膜が形成されて成る反射鏡において、照明器具に適用しても光反射膜の剥離が抑制されるようにする。【解決手段】反射鏡１のアルミ酸化膜下地２は、光反射膜３側から基材２１側に向かうに連れて、アルミニウム基合金中の酸素成分比率が漸減するようにアルミ酸化膜層２２が構成される。この構成により、基材２１と光反射膜３の下地層となるアルミ酸化膜層２２との間に界面が存在しないので、基材２１とアルミ酸化膜層２２とが剥離することがなく、光反射膜３との接着強度が向上する。また、アルミ酸化膜下地２はラジカル酸化膜であるため、陽極酸化処理が不要とあり、多孔質の発生等がない緻密な下地が形成され、電解液等に浸す必要もないので、電解液成分がアルミ酸化膜下地２に残留して光反射膜３を剥離させる虞もない。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウム基合金から成る基材上に設けられて、光反射膜の下地層となるアルミ酸化膜下地であって、
該下地の前記光反射膜側から基材側に向かうに連れてアルミニウム基合金中の酸素成分比率が漸減するように構成されていることを特徴とするアルミ酸化膜下地。
【請求項２】
ラジカル酸化膜から成ることを特徴とする請求項１に記載のアルミ酸化膜下地。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のアルミ酸化膜下地上に、アルミニウム材料から成る光反射膜を備えたことを特徴とする反射鏡。
【請求項４】
請求項３に記載の反射鏡の光反射膜上に、光学多層膜を更に備えたことを特徴とする反射鏡。
【請求項５】
請求項３又は請求項４に記載の反射鏡を備えたことを特徴とする照明器具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルミニウム基合金から成る基材上に設けられ、光反射膜の下地層となるアルミ酸化膜下地及びこれを用いた反射鏡、照明器具に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、反射鏡の基材上に有機材料を用いた下地を形成しておき、この下地上に反射膜を形成することにより、平滑な反射膜の形成が可能となり、反射効率を向上させた反射鏡が提案されている。例えば、特許文献１に示されるように、プラスチック基板にポリプロピレン等の高分子材料をレーザ蒸着させて形成した高分子下地を備えた反射鏡がある。この高分子下地は、基材表面を平滑化して、下地上に形成される反射膜の接着強度を向上させるために採用されるものである。
【０００３】
また、特許文献２に示されるように、有機材料に代えてアルミ酸化膜下地を用いた反射鏡がある。この反射鏡は、アルミニウム基合金から成る基材表面に、陽極酸化（アルマイト）処理を施して、陽極酸化膜から成る下地を備えたものであり、陽極酸化膜の膜厚を０．０５〜０．８μｍとすることにより、陽極酸化膜の表面が緻密になって陽極酸化膜上に成膜される反射膜との密着性が高くなるので、高い反射効率が可能となる。
【特許文献１】特開平１０−４６３２２号公報
【特許文献２】特開平８−２９２３０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に示される反射鏡では、ランプ等の光源から放射される紫外線雰囲気下や、高温雰囲気下において、有機材料から成る下地の耐久性が低下し、下地と共に反射膜が剥離することがあった。また、特許文献２に示される反射鏡では、下地形成に用いられる陽極酸化処理において、基材を電解液に浸す工程を要するが、その際、陽極酸化被膜表面に電解質成分が残留することがある。このように電解質成分が残留した状態で反射膜が成膜されると、陽極酸化膜と反射膜との密着性が低下し、特に、高温雰囲気下に置かれた場合や紫外線に晒された場合等には、反射膜の剥がれやクラック発生の原因となる虞がある。
【０００５】
また、上記の陽極酸化処理により陽極酸化膜を形成したとき、アルミニウム基合金から成る基材の材質や基材の形状、使用される電解液の種類、陽極酸化の条件（温度・印加電圧・電流密度・処理時間等）によって、作製される陽極酸化膜の膜厚や緻密度等が異なる。そのため、基材の材質や形状によっては、陽極酸化膜と反射膜との密着性に優れた緻密な陽極酸化膜を得ることが困難となることがある。
【０００６】
陽極酸化膜の表面を平滑化する方法として、陽極酸化処理により生じた陽極酸化膜表面の孔を水和物等で塞ぐ封孔処理が一般に知られている。しかし、成膜時にかかる熱や光源からの熱によって水和物から水蒸気等のガス成分が発生することがあり、これらのガス成分が陽極酸化膜上に形成された反射膜の密着性を妨げる虞がある。
【０００７】
また、上記の陽極酸化処理により陽極酸化膜を形成したときには、酸化された部分と酸化されていない部分との界面で剥離が生じる可能性があり、光反射膜の密着性を低下させる虞がある。更に、上記の陽極酸化処理に用いられる電解液は、一般的に硫酸や硝酸等の有害物質を含み、環境衛生上も好ましくない。また、陽極酸化処理では、酸化膜の膜厚の約半分が元のアルミニウム基材の上に形成されるため、アルミニウム基材に若干の寸法変形を及ぼすので、寸法精度が要求される反射部材の形成においては適していない。
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するものであり、陽極酸化処理によらずに形成され、照明器具に適用しても光反射膜の剥離が生じることがないアルミ酸化膜下地及びこれを用いた反射鏡、照明器具を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、請求項１の発明は、アルミニウム基合金から成る基材上に設けられて、光反射膜の下地層となるアルミ酸化膜下地であって、該下地の前記光反射膜側から基材側に向かうに連れてアルミニウム基合金中の酸素成分比率が漸減するように構成されているものである。
【００１０】
また、請求項２の発明は、請求項１に記載のアルミ酸化膜下地がラジカル酸化膜から成るものである。
【００１１】
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載のアルミ酸化膜下地上に、アルミニウム材料から成る光反射膜を備えた反射鏡である。
【００１２】
請求項４の発明は、請求項３に記載の反射鏡の光反射膜上に、光学多層膜を更に備えたものである。
【００１３】
請求項５の発明は、請求項３又は請求項４に記載の反射鏡を備えた照明器具である。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１の発明によれば、アルミ酸化膜下地に酸化された部分と酸化されていない部分との界面が存在しないので、界面の存在する下地処理膜のように、下地が基材から剥離するといったことがなく、アルミ酸化膜下地上に形成される光反射膜との間における接着強度が向上する。
【００１５】
請求項２の発明によれば、基材上にラジカル酸化膜を形成するので、多孔質の発生等がない緻密なアルミ酸化膜下地が作製される。また、陽極酸化処理が不要なため、電解液等に浸す必要がなく、電解液成分がアルミ酸化膜下地に残留して光反射膜の剥離させることがない。
【００１６】
請求項３の発明によれば、請求項１又は請求項２に記載のアルミ酸化膜下地を下地層として光反射膜が成膜されるので、光反射膜の密着性が向上する。
【００１７】
請求項４の発明によれば、光学多層膜により可視光領域の反射率を向上させることができ、また、光学多層膜がアルミ反射膜の保護膜となるので、アルミ反射膜の耐摩耗性、耐熱性及び耐光性が向上する。
【００１８】
請求項５の発明によれば、請求項３に記載の反射鏡を備えているので、光反射膜が経時的に十分な接着強度を有するので、器具としてのメンテナンス頻度が低減し、ユーザにとって取扱いが容易である照明器具を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の一実施形態に係るアルミ酸化膜下地を用いた反射鏡について図１を参照して説明する。反射鏡１は、アルミ酸化膜下地２と、このアルミ酸化膜下地２上に設けられた光反射膜３と、この光反射膜３上に設けられた光学多層膜４と、を備える。アルミ酸化膜下地２は、アルミニウム基合金から成る基材２１と、この基材２１の表面からその内部にかけて設けられた光反射膜３の下地層となるアルミ酸化膜層２２と、から成る。光反射膜３は、アルミ酸化膜層２２上に形成された光輝性金属材料から成る。また、光学多層膜４は、光反射膜３上に形成された屈折率の異なる偶数層から成り、光反射膜３側に低屈折率層４１が、他の側に高屈折率層４２を備える。
【００２０】
上記反射鏡１の構成をより詳細に説明する。反射鏡１の基材となる基材２１は、一般的なアルミニウム基合金が用いられ、アルミニウム純度が９９％以上の高反射アルミ材料であれば特に限定されない。また、基材２１全体が高純度アルミニウムにより構成された材料でなく、例えば、アルミ酸化膜層２２が形成される近傍部が高純度アルミニウムとなるように、アルミニウム純度の異なる複数のアルミニウム基合金材料を積層させたクラッド材（合わせ板）であってもよい。この基材２１は、反射鏡１の使用用途に応じて、スピニング加工、液圧成形、プレス加工等の加工方法により、任意の形状に加工される。また、加工時に付着した油脂成分等を除去するため、アルカリ脱脂洗浄が行われた後、基材２１の表面を平滑化するために、バフ研磨及び電解研磨等が施される。
【００２１】
アルミ酸化膜層２２は、ＲＦ（ｒａｄｉｏ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）放電励起により酸素ラジカルを発生させ、この酸素ラジカルを基材２１の表面に供給することによって、基材２１の表面からその内部にかけてラジカル酸化膜を形成することにより成る。また、本実施形態のアルミ酸化膜層２２は、光反射膜３側から基材２１側に向かうに連れて、アルミニウム基合金中の酸素成分比率が漸減するように構成されている。すなわち、アルミ酸化膜下地２は、基材２１のうち、酸化されていない部分と、基材２１の表面からその内部にかけて酸化された部分がアルミ酸化膜層２２と、から構成される。
【００２２】
アルミ酸化膜下地２が上記のように構成されることにより、基材２１とアルミ酸化膜層２２との間に明確な界面が存在しないので、基材２１の非酸化部分とアルミ酸化膜層２２とが剥離することない。また、アルミ酸化膜下地２は、従来の酸化膜下地のように剥離することがないので、光反射膜３との接着強度も向上する。更に、陽極酸化処理を行う必要がないので、多孔質状でない平滑で綿密なアルミ酸化膜層２２が形成される。また、電解液等を用いる必要がないため、電解液の残留成分等による光反射膜３の剥離が生じる虞もない。
【００２３】
光反射膜３は、上記のアルミ酸化膜下地２を下地層として、純度９９．９％以上のアルミニウムや銀等の光輝性金属を、真空蒸着法又はスパッタ法等の物理的蒸着法（ＰＶＤ）により蒸着させることにより製膜される。この光反射膜３の膜厚は、特に限定されるものではないが、略１００〜２００ｎｍが好ましい。
【００２４】
光学多層膜４は、光反射膜３上に低屈折率材料及び高屈折材料から成る光干渉膜層を交互に偶数層重ねることにより形成される。反射鏡１に入射した光は、屈折率の異なる光干渉膜層の界面で干渉される。そのため、増反射効果が生じ、反射鏡１の反射効率が向上することになる。なお、図１においては、光反射膜３の上に、低屈折率層４１及び高屈折率層４２の２層から成る光学多層膜４が形成された反射鏡１を示しているが、本実施形態の光学多層膜４は、図示した２層構成に限られるものではなく、低屈折率層４１及び高屈折率層４２を交互に４層、６層又はそれ以上の偶数層積層させてもよい。
【００２５】
低屈折率層４１は、屈折率（ｎ）が１．７以下の透明誘電体材料から成る。この低屈折率材料として、例えば、シリカ（ＳｉＯ２）、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ２）、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）等が用いられるが、これらに限定されるものではない。また、高屈折率層４２は、屈折率（ｎ）が２．０以上の透明誘電体薄材料から成る。この高屈折率材料には、例えば、チタニア（ＴｉＯ２）、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）、ジルコニア（ＺｒＯ２）、硫化亜鉛（ＺｎＳ）等が用いられる。
【００２６】
光学多層膜４の形成方法としては、例えば、物理的方法として、真空蒸着法、スパッタリング法等が挙げられる。また、化学的方法として、化学的蒸着法（ＣＶＤ）、液相成長法（ＬＰＤ）等が挙げられるが、平滑な膜が形成可能ならばこれらに限られるものではない。本実施形態の反射鏡１は、増反射効果によって反射効率がより向上するのみならず、光学多層膜４が光反射膜３の保護膜となるので、光反射膜３の耐摩耗性、耐熱性及び耐光性が向上する。
【００２７】
以下に、本実施形態に係る反射鏡１の実施例について、比較例１，２と対比して説明する。
【００２８】
＜実施例＞
アルミニウム板（Ａ１０５０）をスピニング成形により光反射体形状に成形加工した基材２１をアルカリ洗浄剤により脱脂洗浄した後、基材２１表面にバフ研磨及び電解研磨を施して、表面粗さの最大高さ（Ｒｍａｘ）が０．１μｍ以下になるように基材２１の表面を平滑化させた。次に、ＲＦ（ｒａｄｉｏ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）放電励起により酸素ラジカルを発生させて、この酸素ラジカルを基材２１表面に供給してラジカル酸化処理を行うことにより、光反射膜３の下地層となるアルミ酸化膜層２２が形成された。ラジカル酸化処理の条件は、圧力０．３Ｐａ、酸素流量１５０ｓｃｃｍ、ＲＦラジカル源出力４．５ｋＷ、酸化処理時間２０分とした。
【００２９】
アルミ酸化膜層２２の膜厚の測定結果（Ｘ線光電子分光法（ＥＳＣＡ）による深さ方向分析の結果）を図２に示す。なお、同図に示される「分析深さ」は、光反射膜３に接する基材２１の表面を基準とし、基材側に対する深さを表している。上記のラジカル酸化処理により形成されたアルミ酸化膜層２２は、基材２１の表面において、アルミニウム基合金中の酸素成分比率が高く、基材側へ向かうに連れて酸素成分比率が漸減するように構成されている。
【００３０】
アルミ酸化膜下地２の形成後、これを下地層として、真空蒸着法により純度９９．９％のアルミニウム材料を用いて光反射膜３が膜厚１５０ｎｍとなるように成膜された。更に、真空蒸着法により、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）から成る低屈折率層４１及びチタニア（ＴｉＯ２）から成る高屈折率層４２の２層から成る光学多層膜４が成膜された。低屈折率層４１及び高屈折率層４２は、何れも光学的膜厚（屈折率×膜厚）が１２５ｎｍとなるように成膜されることにより実施例の反射鏡１が得られた。
【００３１】
＜比較例１＞
実施例と同様にして形成された基材に、電解液として硫酸を用いて陽極酸化処理を行うことにより、膜厚略５００ｎｍのアルマイト層が形成された。陽極酸化処理を行った後、上記の実施例と同様の手法により光反射膜及び光学多層膜が成膜されることにより比較例１の反射鏡が得られた。
【００３２】
＜比較例２＞
実施例と同様にして形成された基材に、電解液として硫酸を用いて陽極酸化処理を行うことにより、膜厚略３０００ｎｍのアルマイト層が形成された。この比較例２では、陽極酸化処理を行った後、酢酸ニッケルを用いて封孔処理が施された。封孔処理の後、上記の実施例と同様の手法により光反射膜及び光学多層膜が成膜されることにより比較例２の反射鏡が得られた。
【００３３】
実施例及び比較例１，２の反射鏡について、反射率の測定及び基材と光反射膜間の密着性の試験を行った。測定及び試験方法を以下に示す。
【００３４】
各反射鏡における反射率の測定は、波長５５５ｎｍの光に対する反射スペクトルを自記分光光度計（日立製作所製、商品名Ｕ−４０００）により測定した。なお、反射率の測定は、各反射鏡製造後の初期段階に１回行われた。
【００３５】
各反射鏡における密着性の試験は、粘着テープ（セロハンテープ（登録商標）ニチバン製Ｎｏ．４０５ 、幅１８ｍｍ）を光学多層膜表面に押し当てた後、粘着テープを剥ぎ取り、光反射膜が基材から剥離しているか否かを目視により確認した。この密着性の試験は、反射鏡製造後の初期段階（Ａ条件）、３００℃の恒温槽中に３０日間設置した後（Ｂ条件）及び３００℃の恒温槽中で、メタルハライドランプを照射（ランプ−サンプル間距離２００ｍｍ）して３０日間設置した後（Ｃ条件）に夫々実施された。
【００３６】
上記の密着性の試験は、試験前から既に剥離が生じた場合を××、試験において剥離が生じた場合を×、一部のみに剥離が生じた場合を△、試験後も剥離が生じなかった場合を○として評価し、上記の試験結果を表１に示す。
【００３７】
【表１】
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【００３８】
上記の結果より、各反射鏡製造後の初期段階においては、何れも高い反射率を示すことが分かる。また、密着性の試験においては、実施例の反射鏡１は比較例１，２の反射鏡よりも、密着性に優れていることが分かる。なお、比較例２の反射鏡は、陽極酸化膜の膜厚が厚いため、多孔質孔の奥深くに陽極酸化処理で用いられた電解質成分が残存し、これが高温条件等により揮発して、基材と光反射膜との密着性を低下させたものと考えられる。
【００３９】
また、上記の反射鏡１を備えた照明器具（図示せず）においては、光反射膜３が経時的に十分な接着強度を有するので、器具としてのメンテナンス頻度が低減し、ユーザにとって取扱いが容易である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の一実施形態に係る反射鏡の断面図。
【図２】上記反射鏡のアルミ酸化膜下地におけるアルミニウム基合金中の酸素及びアルミニウム成分比を示す図。
【符号の説明】
【００４１】
１    反射鏡
２    アルミ酸化膜下地
２１    基材
２２    アルミ酸化膜層
３    光反射膜
４    光学多層膜
４１  低屈折率層
４２    高屈折率層
【図１】
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【図２】
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