(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウムまたはその合金からなる基体上に、ＴｉＯ２からなる中間層と、Ｃｕからなる金属反射層と、Ａｌ２Ｏ３からなる保護層とが順次積層され、さらに最表層にＳｉＯ２からなる保護層を有していることを特徴とする金属鏡。
【請求項２】
前記金属鏡は金属回転多面体であることを特徴とする請求項１記載の金属鏡。
【請求項３】
請求項１記載の金属鏡において、前記中間層の膜厚は５０ｎｍ〜１５０ｎｍであり、前記反射膜の膜厚は８０ｎｍ〜１５０ｎｍであることを特徴とする金属鏡。
【請求項４】
請求項１記載の金属鏡において、前記Ａｌ２Ｏ３からなる保護層の膜厚は１５０ｎｍ〜２００ｎｍであり、前記ＳｉＯ２からなる保護層の膜厚は１０ｎｍ〜２０ｎｍであることを特徴とする金属鏡。
【請求項５】
請求項１記載の金属鏡において、前記Ａｌ２Ｏ３からなる保護層とＳｉＯ２からなる保護層との間に、さらにＴｉＯ２からなる保護層を有することを特徴とする金属鏡。
【請求項６】
請求項５記載の金属鏡において、前記Ａｌ２Ｏ３からなる保護層の膜厚は１５０ｎｍ〜２００ｎｍであり、前記ＴｉＯ２からなる保護層の膜厚は８０ｎｍ〜１００ｎｍであり、前記ＳｉＯ２からなる保護層の膜厚は１０ｎｍ〜２０ｎｍであることを特徴とする金属鏡。
【請求項７】
請求項１記載の金属鏡の製造方法であって、
（１）アルミニウムもしくはアルミニウム合金からなる金属多面鏡体の素材金属の上に真空蒸着によってＴｉＯ２からなる中間層を形成する工程と、
（２）該中間層の上に真空蒸着によってＣｕからなる高反射率の金属反射膜を形成する工程と、
（３）該金属反射膜の上に真空蒸着によってＡｌ２Ｏ３からなる保護層を形成する工程と、
（４）真空蒸着によって最表層にＳｉＯ２からなる保護層を形成する工程とを有し、
前記工程（３）は、Ａｌ２Ｏ３からなる保護層の膜形成し始めの所定の膜厚の１５〜３０％までは、Ｏ２ガスを添加しないでＡｌ２Ｏ３の層を形成し、その後Ｏ２ガスを６．６５〜２６．６×１０−３Ｐａ添加しながらＡｌ２Ｏ３の層を形成して該Ａｌ２Ｏ３からなる保護層を形成する工程を含むことを特徴とする金属鏡の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、複写機、ファクシミリ、レーザービームプリンタなどの反射鏡として用いられる回転多面鏡およびその製造方法に関し、特に、環境安定に優れ、反射率の安定性を持った高反射率の金属鏡および金属多面鏡およびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、金属回転多面鏡は次に説明する（１）、（２）、（３）等のものがある。
（１）アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる回転多面鏡の基体の切削鏡面を陽極酸化して透明皮膜を生成し、鏡面保護膜としたもの（特開昭５８−１８４９０３号）。
（２）アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる回転多面鏡の基体上に真空蒸着法により形成されたＣｒからなる金属薄膜上に真空蒸着法によりさらに形成されたＣｕからなる高反射率金属薄膜を有するもの（特開昭６０−１９５５０２号）。
（３）アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる回転多面鏡の基体上に真空蒸着法により順次、中間層、金属反射層、保護層が形成され、中間層は膜厚が５０ｎｍ以上１００ｎｍ以下のＣｒ層であり、金属反射層は膜圧が１００ｎｍ以上１５０ｎｍ以下のＣｕ層であり、保護膜は膜厚が１５０ｎｍ以上２００ｎｍ以下のＡｌ2 Ｏ3 層としたもの（特開平６−２０８０７６号）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術のうち、（１）は平均反射率は約８５％であって、複写機やレーザービームプリンタなどの高速化を図るためには十分な反射率とはいえず、さらにアルミニウムやアルミニウム合金からなる基体に陽極酸化膜を形成する場合、Ｓｉ等の不純物が回転多面鏡の基体に存在すると、陽極酸化膜にピット状の欠陥が生じる恐れがあるので、前記アルミニウムやアルミニウム合金は高純度のものにする必要があるため回転多面鏡の基体材料の価格が高くなりコスト高となってしまう。
【０００４】
また、（２）、（３）は、反射率は高くなるが、耐環境安定性に問題がある。高温度環境（４５℃９５％１００Ｈ  Ｏ3 ｌｐｐｍ、７０℃８５％１００Ｈ  Ｏ3 ｌｐｐｍ）に、この金属回転多面鏡が置かれると、次の様な現象が起きる。
【０００５】
▲１▼  図３に模式的に示すように、金属の溶解反応と酸素の還元反応が起きて局部電池を形成していることによると考えられる。この反応が起こるきっかけは、膜表面に吸水性のゴミが付着し、そのごみが吸水性の場合、水分が局所膜表面に吸水性のゴミが付着しＨ2 Ｏが局所的に侵入する。さらに水に溶けている溶存酸素も加わって最表層からＳｉＯ2 →Ａｌ2 Ｏ3 →Ｃｕ→Ｃｒと通過して下地のＡｌまで達する。その結果、Ａｌの酸化物が形成され、Ａｌ2 Ｏ3 となり体積膨張を起こして膜を隆起させて不良となってしまう。この現象は、以下の式に示す様な酸化還元反応で説明できる。
陽極：Ａｌ→Ａｌ3+＋３e-（Ａｌの溶解反応）
陰極：Ｏ2 ＋２Ｈ2 Ｏ＋４e-→４ＯＨ- （酸素の還元反応）
これらの腐食現象の光顕写真、断面写真（ＦＩＢによる解析）をそれぞれ図６〜図８の写真１〜３に示す。
【０００６】
即ち、本発明者は、アルミニウム基体上に、中間層としてＣｒ層、反射層としＣｕ層、保護層としてＡｌ2 Ｏ3 層およびＳｉＯ2 層を積層した金属回転多面鏡を、高湿度環境（４５℃，９５％ＲＨ，１００時間，Ｏ3 １ｐｐｍ；７０℃，８５％ＲＨ，１００時間，Ｏ3 １ｐｐｍ）に置いた後、表面を観察したところ、図６および図７（どちらも腐食部の光学顕微鏡写真）、図８（腐食部のＦＩＢ（ｆｏｃｕｓｅｄ  ｉｏｎ  ｂｅａｍ）断面写真）に示すように、腐食が発生していた。
【０００７】
▲２▼  また図９に表示する写真４および図１０〜図１２に表示する写真６〜８に示す様に“膜浮き現象”の発生が起きる事がある。断面写真を見ると中間層のＣｒ膜と反射層のＣｕ膜間で剥離していることが分かる。
【０００８】
中間層Ｃｒ、反射層Ｃｕ、誘電体層Ａｌ2 Ｏ3 間の各膜応力を測定すると、Ｃｒ膜：＋４．１５×１０8 Ｐａ、Ｃｕ膜：＋１．５３×１０8 Ｐａ、Ａｌ2 Ｏ3 膜：−０．６３×１０8 Ｐａであり、これらの間の応力差が大きく、Ｃｒ膜とＣｕ膜間で剥離していることが応力に起因するものであると推論できる。
【０００９】
したがって、本発明の目的は、従来の技術が有する課題に鑑みてなされたものであって、耐環境性に優れた高反射率を有する金属鏡および金属回転多面鏡およびその製造方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、アルミニウムまたはその合金からなる基体上に、ＴｉＯ２からなる中間層と、Ｃｕからなる金属反射層と、Ａｌ２Ｏ３からなる保護層とが順次積層され、さらに最表層にＳｉＯ２からなる保護層を有していることを特徴とする金属鏡を採用するものである。
【００１２】
また、本発明は、
（１）アルミニウムもしくはアルミニウム合金からなる金属多面鏡体の素材金属の上に真空蒸着によってＴｉＯ２からなる中間層を形成する工程と、
（２）該中間層の上に真空蒸着によってＣｕからなる高反射率の金属反射膜を形成する工程と、
（３）該金属反射膜の上に真空蒸着によってＡｌ２Ｏ３からなる保護層を形成する工程と、
（４）真空蒸着によって最表層にＳｉＯ２からなる保護層を形成する工程とを有し、
前記工程（３）は、Ａｌ２Ｏ３からなる保護層の膜形成し始めの所定の膜厚の１５〜３０％までは、Ｏ２ガスを添加しないでＡｌ２Ｏ３の層を形成し、その後Ｏ２ガスを６．６５〜２６．６×１０−３Ｐａ添加しながらＡｌ２Ｏ３の層を形成して該Ａｌ２Ｏ３からなる保護層を形成する工程を含むことを特徴とする金属鏡の製造方法を採用するものである。
【００１３】
【作用】
アルミニウムもしくはアルミニウム合金製の回転多面鏡基体の鏡面と金属反射層であるＣｕ膜との間に、中間層としてＴｉＯ2 薄膜を設けることにより、高湿度環境における膜最表層からのＨ2 Ｏ、Ｏ2 の侵入を防止する。その結果、基体であるアルミニウム、アルミニウム合金が酸化してＡｌ2 Ｏ3 に変化して体積膨張を起こし膜を持ち上げる腐食不良を抑えることが可能となる。
【００１４】
また、Ｃｒ（応力：＋４．１５×１０8 Ｐａ）、Ｃｕ（応力：＋１，５３×１０8 Ｐａ）、Ａｌ2 Ｏ3 （応力：−０．６３×１０8 Ｐａ）の各種薄膜の応力がＣｒとＣｕとの間での差が大きかったのが、これに代えて、薄膜の構成をＴｉＯ2 （応力：＋０．３０×１０8 Ｐａ）、Ｃｕ、Ａｌ2 Ｏ3 にすることにより各種薄膜の応力のバラツキを小さくすることが可能となり、ＣｒとＣｕとの間で発生していた“膜浮き”現象の抑えることが可能となる。
【００１５】
ここで、応力の測定は、ガラス基板上に各膜を単膜に成膜してその反りから求めるＳｔｏｎｅｙの方法により、次の式から算出した。
応力σ＝ＥｓＤ2／（６（１−ν）Ｒ）
ここで
Ｅｓ：基板のヤング率、
Ｄ：基板の厚さ
ν：基板のポアソン比
Ｒ：反りの曲率半径
であり、＋が引っ張り方向、−が圧縮方向である。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１に示すようにアルミニウム製またはアルミニウム合金製の回転多面鏡の基体１の周面には切削加工等により鏡面が形成されている。ここでは、８面体の金属回転多面鏡の例を示しているが、８面体以外の多面体であってもよい。
【００１７】
このままの状態では、反射率も８６％前後で不十分であり、また基体の耐食性も十分とは言えない。そこで、本発明では、この金属多面鏡基体１の上にＴｉＯ2 からなる中間層２と、Ｃｕからなる金属反射層３を設ける。Ｃｕ金属反射層３は、基体金属（即ちアルミニウムまたはアルミニウム合金）よりも高反射率であり、それにより金属回転多面鏡としての反射率を高めることができる。本発明では、ＴｉＯ2 中間層２を設けることで、基体金属の鏡面の腐食を防止し、基体と高反射率の金属反射層との密着性を向上させる。
【００１８】
本発明においてＴｉＯ2 からなる中間層の厚さは、薄すぎると耐久性が不十分であり、厚すぎると成膜に時間がかかり生産性が悪くなるので、通常は、２０ｎｍ〜２００ｎｍ、好ましくは５０ｎｍ〜１５０ｎｍ、最も好ましくは５０ｎｍ〜１００ｎｍである。尚、本出願において、膜厚は、特に明示しない限り機械膜厚である。
【００１９】
また、Ｃｕからなる金属反射層の厚さは、薄すぎると反射率が不十分になり、また厚すぎると成膜に時間がかかり生産性が悪くなるので、通常は、８０ｎｍ以上、好ましくは８０ｎｍ〜１５０ｎｍ、最も好ましくは８０ｎｍ〜１００ｎｍである。
【００２０】
ＴｉＯ2 中間層およびＣｕ金属反射層の形成方法は、特に制限はないが、蒸着法が好ましく、この蒸着法には、真空蒸着法（狭義）、スパッタリング法およびイオンプレーティング法等が含まれる。尚、Ｃｕ膜についてはメッキ等のウェット成膜法も適用できるが、通常は蒸着法の方が好ましい。
【００２１】
本発明では、鏡面の保護のために、さらに必要により増反射の目的を兼ねて、金属反射層の表面に１層以上の保護層が設けられていることが好ましい。この保護層は、通常、透明な誘電体材料で形成される。保護機能を高めるため、あるいは増反射の効果を高めるために、さらに複数の層としてもよい。特に、金属反射層側から、低屈折率と高屈折率の誘電体材料が交互に成膜されていると、高反射率が得られやすいので好ましい。
【００２２】
低屈折率の誘電体材料としては、ＭｇＦ2 、ＳｉＯ2 、Ａｌ2 Ｏ3 等を挙げることができる。高屈折率の誘電体材料としては、ＺｒＯ2 、ＴｉＯ2 、ＣｅＯ2 、ＳｉＯ等が好ましい。また、このときの各保護層の膜厚は所望の波長で反射率が最大で、入射光に対する角度依存性が最小になるように最適化を図ることが好ましい。
【００２３】
素材金属の鏡面の腐食を防止し、素材金属と高反射率金属薄膜との密着性を向上する目的で中間層の膜は不可欠なものであり、本発明おける最重要項目である。
【００２４】
次に、本発明の実施例を説明する。図１は、本発明の実施例１、２の金属回転多面鏡の約半分を示す模式断面図である。図２は、本発明の実施例３、４の金属回転多面鏡の約半分を示す模式断面図である。
【００２５】
（実施例１）
図１に示すように、アルミニウム合金（Ａｌ−Ｍｇ系）の金属多面鏡体１に順次、中間層２、金属反射層３、保護層（第１保護層）４、保護層（第２保護層）５を形成した。
【００２６】
中間層２は膜層が５０ｎｍから１５０ｎｍのＴｉＯ2 膜である。５０ｎｍ未満であると耐久性が不十分であり、１５０ｎｍ以上であると蒸着に時間がかかり生産性が悪い。
【００２７】
またこのＴｉＯ2 膜からなる中間層を真空蒸着法により膜形成する際、反応空間の全圧が圧力６．６５〜２６．６×１０-3ＰａのＯ2 ガスを添加しながら膜形成するのが好ましい。Ｏ2 ガス圧力が６．６５×１０-3Ｐａ未満であると下地であるアルミニウム合金とＴｉＯ2 膜との間の親和性がとぼしくなると考えられ、結果的にＴｉＯ2 膜とＣｕ膜との間で膜の剥がれが生じ易くなる。逆に２６．６×１０-3Ｐａを越えるとＣｕ膜が酸化されやすくなると考えられ、結果的に、反射率が所望の９５％を下回ってしまう。よって所望の反射率９５％以上を確保しつつ膜剥がれを防止するために添加するＯ2 ガス圧力は６．６５〜２６．６×１０-3Ｐａがよい。
【００２８】
金属反射層３は、膜厚が８０ｎｍ以上１５０ｎｍ以下のＣｕ膜である。Ｃｕ膜の膜厚が８０ｎｍ未満であると反射率が低下し、１５０ｎｍ以上では蒸着に時間がかかり生産性が悪くなる。金属反射層３は蒸発材料加熱方式としてＷボード抵抗加熱方式を用いている。
【００２９】
ＴｉＯ2 膜からなる中間層の上にＣｕからなる高反射率の金属薄膜を真空蒸着法により形成する際、ＴｉＯ2 膜からなる中間層を真空蒸着法により形成した後真空蒸着機チャンバー内真空度が２．６６×１０-3Ｐａ以上になるまで待ってから、ＴｉＯ2 膜からなる中間層の上にＣｕからなる高反射率の金属薄膜を真空蒸着法により形成するのが好ましい。真空蒸着機チャンバーの真空度が２６．６×１０-3Ｐａを越えて低くなると、反射率が所望の９５％を下回ってしまう。一方、２６．６×１０-3Ｐａ以上になるまで待ってからＣｕ膜を真空蒸着法により形成すると、所望の９５％以上の反射率を確保することが出来る。これはＣｕ膜蒸着前の真空蒸着機チャンバー内を高真空状態にしたチャンバー内の余分な残留ガス成分を少なくすることによって、Ｃｕ膜中への残留ガスの侵入（酸化）が防がれるために高品質のＣｕ膜が形成出来、高反射率を確保出来るものと考えられる。
【００３０】
保護層（第１保護層）４はＡｌ2 Ｏ3 膜からなり膜厚は１５０ｎｍ以上２００ｎｍ以下である。Ａｌ2 Ｏ3 膜の膜厚が１５０ｎｍ未満であると耐久性が不十分であり、２００ｎｍより大きいと、入射角依存性を含めた反射特性等の光学特性が不十分となる。
【００３１】
Ｃｕからなる高反射率の金属薄膜の上にＡｌ2 Ｏ3 からなる保護層を真空蒸着法により膜形成する際に、膜形成し始めの所定膜厚の１５〜３０％の膜厚まではＣｕ膜との親和性、言い換えれば、密着性を高めるべくＯ2 ガスを添加しないで真空蒸着法により膜形成し、さらにその上に１５〜３０％を越えてから所定膜厚まではＯ2 ガスを添加することでほとんどがＡｌ：Ｏの比が２：３となる膜、言い換えれば、酸素と十分に結合するＡｌ2 Ｏ3 を形成するのが好ましい。所定の膜厚形成し始めから終了まで全てＯ2 ガスを添加しながら真空蒸着法により膜形成しても、反射率、膜剥がれ共に何ら問題はないが、膜形成し始めの所定膜厚の１５〜３０％の膜厚まではＯ2 ガスを添加しないで真空蒸着法により膜形成し、さらにその上に１５〜３０％を越えてから所定の膜厚まではＯ2 ガスを添加しながら膜形成すると、反射率の値が０．３〜０．５％ほど高くなる。
【００３２】
これはＣｕからなる高反射率の金属薄膜を膜形成した後、Ａｌ2 Ｏ3 からなる保護層を形成するためにＯ2 ガスを真空蒸着機チャンバー内に導入すると、Ｃｕ膜の表層が酸化してしまい所望の反射率９５％は確保出来るものの反射率が若干低く出てしまうが、膜形成し始めの所定の膜厚の１５〜３０％の膜厚まではＯ2 ガスを添加しないことによってＣｕ膜表層の酸化を防ぎ、反射率の値が高くなるものと考えられる。しかし３０％を越えてＯ2 ガスを添加しないと反射率に問題はないが膜剥がれが発生してしまうため、Ｏ2 ガスを添加せずに、Ａｌ2 Ｏ3 膜を形成するのは膜形成し始めの所定膜厚の１５〜３０％の膜厚までの間でよい。またＡｌ2 Ｏ3 膜蒸着時に添加するＯ2 ガス添加量は、即ちチャンバ内へ供給されるＯ2 ガスによってほとんど決定されてしまう反応空間の全圧は、膜剥がれ発生の有無から６．６５〜２６．６×１０-3Ｐａの間がよい。なお、Ａｌ2 Ｏ3 膜を形成する場合に、Ｏ2 ガスを添加しなくともＡｌ2 Ｏ3 の膜はできる。というのも、酸素原子はＯ2 ガスとは別の原料中に含まれており、その原料をＡｌ2 Ｏ3 膜形成に用いるからである。
【００３３】
保護層（第２保護層）５は、膜厚１０ｎｍ以上２０ｎｍ以下のＳｉＯ2 膜である。１０ｎｍ未満であると表面強度が低く、２０ｎｍ以上であると反射特性等の光学特性が不十分となる。
【００３４】
各膜の成膜条件を別紙の表１に示す。
【００３５】
（実施例２）
図１に示すように、実施例１と同様に、アルミニウム合金（Ａｌ−Ｍｇ系）の金属多面鏡体１に順次、中間層２、金属反射層３、保護層（第１保護層）４、保護層（第２保護層）５を形成した。本実施例は金属反射層３を作成するにあたり、実施例１と異なり、電子ビームを用いた蒸着材料加熱方式を採用した。
【００３６】
中間層２は膜厚が５０ｎｍから１５０ｎｍのＴｉＯ2 膜である。５０ｎｍ未満であると耐久性が不十分であり、１５０ｎｍ以上であると蒸着に時間がかかり生産性が悪い。
【００３７】
またこのＴｉＯ2 膜からなる中間層を真空蒸着法により膜形成する際、圧力６．６５〜２６．６×１０-3ＰａのＯ2 ガスを添加しながら膜形成するのが好ましい。Ｏ2 ガス圧力が６．６５１０-3Ｐａ未満であるとＴｉＯ2 膜とＣｕ膜との間で膜剥がれが生じ、逆に２６．６×１０-3Ｐａを越えると反射率が所望の９５％を下回ってしまう。よって所望の反射率９５％以上を確保しつつ膜剥がれを防止するために添加するＯ2 ガス圧は６．６５〜２６．６×１０-3Ｐａがよい。
【００３８】
金属反射層３は、膜厚が８０ｎｍ以上１５０ｎｍ以下のＣｕ膜である。Ｃｕ膜の膜厚が８０ｎｍ未満であると反射率が低下し、１５０ｎｍ以上では蒸着に時間がかかり生産性が悪くなる。金属反射膜３は蒸着材料加熱方式として電子ビーム方式を用いる。
【００３９】
ＴｉＯ2 膜からなる中間層の上にＣｕからなる高反射率の金属薄膜を真空蒸着法により形成する際、ＴｉＯ2 膜からなる中間層を真空蒸着法により形成した後真空蒸着機チャンバー内真空度が２６．６×１０-3Ｐａ以上になるまで待ってから、ＴｉＯ2 膜からなる中間層の上にＣｕからなる高反射率の金属薄膜を真空蒸着法により形成するのが好ましい。真空蒸着機チャンバーの真空度が２６．６×１０-3Ｐａを越えて低くなると、反射率が所望の９５％を下回ってしまう。一方、２６．６×１０-3Ｐａ以上になるまで待ってからＣｕ膜を真空蒸着法により成形すると、所望の９５％以上の反射率を確保することが出来る。これはＣｕ膜蒸着前の真空蒸着機チャンバー内を高真空状態にしたチャンバー内の余分な残留ガス成分を少なくすることによって、Ｃｕ膜中への残留ガスの侵入（酸化）が防がれるために高反射率を確保出来るものと考えられる。
【００４０】
保護層（第１保護層）４は、Ａｌ2 Ｏ3 膜からなり膜厚は１５０ｎｍ以上２００ｎｍ以下である。Ａｌ2 Ｏ3 膜の膜厚が１５０ｎｍ未満であると耐久性が不十分であり、２００ｎｍより大きいと、入射角依存性を含めた反射特性等の光学特性が不十分となる。
【００４１】
Ｃｕからなる高反射率の金属薄膜の上にＡｌ2 Ｏ3 からなる保護層を真空蒸着法により膜形成する際に、膜形成し始めの所定膜厚の１５〜３０％の膜厚まではＯ2 ガスを添加しないで真空蒸着法により膜形成し、さらにその上に１５〜３０％を越えてから所定の膜厚まではＯ2 ガスを添加しながら膜形成するのが好ましい。所定の膜厚形成し始めから終了まで全てＯ2 ガスを添加しながら真空蒸着法により膜形成しても、反射率、膜剥がれ共に何ら問題はないが、膜形成し始めの所定の膜厚の１５〜３０％の膜厚まではＯ2 ガスを添加しないで真空蒸着法により膜形成し、さらにその上に１５〜３０％を越えてから所定の膜厚まではＯ2 ガスを添加しながら膜形成すると、反射率の値が０．３〜０．５ほど高くなる。
【００４２】
これはＣｕからなる高反射率の金属薄膜を膜形成した後、Ａｌ2 Ｏ3 からなる保護層を形成するためにＯ2 ガスを真空蒸着機チャンバー内に導入すると、Ｃｕ膜の表層が酸化してしまい所望の反射率９５％は確保出来るものの反射率が若干低く出てしまうが、膜形成し始めの所定膜厚の１５〜３０％の膜厚まではＯ2 ガスを添加しないことによってＣｕ膜表層の酸化を防ぎ、反射率の値が高くなるものと考えられる。
【００４３】
しかし３０％を越えてＯ2 ガスを添加しないと反射率に問題はないが膜剥がれが発生してしまうため、Ｏ2 ガスを添加せずにＡｌ2 Ｏ3 膜を形成するのは膜形成し始めの所定の膜厚の１５〜３０％の膜厚までの間がよい。またＡｌ2 Ｏ3 膜蒸着時に添加するＯ2 ガス添加量、言い換えれば、Ｏ2 ガスを添加した場合の反応空間の全圧は膜剥がれ発生の有無から６．６５〜２６．６×１０-3Ｐａの間がよい。
【００４４】
保護層（第２保護層）５は、膜厚１０ｎｍ以上２０ｎｍ以下のＳｉＯ2 膜であり、１０ｎｍ未満であると表面強度が低く、２０ｎｍ以上であると反射特性等の光学特性が不十分となる。
【００４５】
各膜の成膜条件を別紙の表２に示す。
【００４６】
別紙の表１および表２から明らかなように、実施例１と実施例２では、金属反射層の形成における蒸着材料加熱方式が異なり、実施例１では、Ｗボート抵抗加熱を用いているが、実施例２では、電子ビームを用いている。
【００４７】
（実施例３）
図２に示すように、アルミニウム合金（Ａｌ−Ｍｇ系）の金属多面鏡体１に順次、中間層膜２、金属反射層３、保護層（第１保護層）４、保護層（第２保護層）５、保護層（第３保護層）６を形成した。実施例３は、実施例１、２と異なり、第２保護層の上に第３保護層を有する。
【００４８】
中間層２は膜厚が５０ｎｍから１５０ｎｍのＴｉＯ2 膜である。５０ｎｍ未満であると耐久性が不十分であり、１５０ｎｍ以上であると蒸着に時間がかかり生産性が悪い。
【００４９】
またこのＴｉＯ2 層からなる中間層を真空蒸着法により膜形成する際、圧力６．６５〜２６．６×１０-3ＰａのＯ2 ガスを添加しながら膜形成するのが好ましい。Ｏ2 ガス圧力が６．６５×１０-3Ｐａ未満であるとＴｉＯ2 膜とＣｕ膜との間で膜剥がれが生じ、逆に２６．６×１０-3Ｐａを越えると反射率が所望の９５％を下回ってしまう。よって所望の反射率９５％以上を確保しつつ膜剥がれを防止するために添加するＯ2 ガス圧は６．６５〜２６．６×１０-3Ｐａがよい。
【００５０】
金属反射層３は、膜厚が８０ｎｍ以上１５０ｎｍ以下のＣｕ膜である。Ｃｕ膜の膜厚が８０ｎｍ未満であると反射率が低下し、１５０ｎｍ以上では蒸着に時間がかかり生産性が悪くなる。金属反射層３は蒸着材料の熱方式として実施例１と同様Ｗボート抵抗加熱方式を用いている。
【００５１】
ＴｉＯ2 膜からなる中間層の上にＣｕからなる高反射率の金属薄膜を真空蒸着法により形成する際、ＴｉＯ2 膜からなる中間層を真空蒸着法により形成した後真空蒸着機チャンバー内真空度が２６．６×１０-3Ｐａ以上になるまで待ってからＴｉＯ2 膜からなる中間層の上にＣｕからなる高反射率の金属薄膜を真空蒸着法により形成するのが好ましい。真空蒸着機チャンバー内真空度が２６．６×１０-3Ｐａを越えて低くなると、反射率が所望の９５％を下回ってしまう。しかし２６．６×１０-3Ｐａ以上になるまで待ってからＣｕ膜を真空蒸着法により形成すると、所望の９５％以上の反射率を確保することが出来る。これはＣｕ膜蒸着前の真空蒸着機チャンバー内を高真空状態にしたチャンバー内の余分な残留ガス成分を少なくすることによって、Ｃｕ層中への残留ガスの侵入（酸化）が防がれるために高反射率を確保出来るものと考えられる。
【００５２】
保護層（第１保護層）４は、Ａｌ2 Ｏ3 膜からなり膜厚は１５０ｎｍ以上２００ｎｍ以下である。Ａｌ2 Ｏ3 膜の膜厚が１５０ｎｍ未満であると耐久性が不十分であり、２００ｎｍより大きいと、入射角依存性を含めた反射特性等の光学特性が不十分となる。
【００５３】
Ｃｕからなる高反射率薄膜の上にＡｌ2 Ｏ3 からなる保護膜層を真空蒸着により膜形成する際に、膜形成し始めの所定膜厚の１５〜３０％の膜厚まではＯ2 ガスを添加しないで真空蒸着法により膜形成し、さらにその上に１５〜３０％を越えてから所定膜厚まではＯ2 ガスを添加しながら膜形成するのが好ましい。所定の膜厚を形成し始めてから終了まで全てＯ2 ガスを添加しながら真空蒸着法により膜形成しても、反射率、膜剥がれ共に何ら問題はないが、膜形成し始めの所定膜厚の１５〜３０％の膜厚まではＯ2 ガスを添加しないで真空蒸着法により膜形成し、さらにその上に１５〜３０％を越えてから所定膜厚まではＯ2 ガスを添加しながら膜形成すると、反射率の値が０．３〜０．５ほど高くなる。
【００５４】
これはＣｕからなる高反射率金属薄膜を膜形成した後、Ａｌ2 Ｏ3 からなる保護膜層を形成するためにＯ2 ガスを真空蒸着機チャンバー内に導入すると、Ｃｕ膜の表層が酸化してしまい所望の反射率９５％は確保出来るものの反射率が若干低く出てしまうが、膜形成し始めの所定の膜厚の１５〜３０％の膜厚まではＯ2 ガスを添加しないことによってＣｕ膜表層の酸化を防ぎ、反射率の値が高くなるのと考えられる。しかし３０％を越えてＯ2 ガスを添加しないと反射率に問題がないが膜剥がれが発生してしまうため、Ｏ2 ガスを添加せずにＡｌ2 Ｏ3 膜を形成するのは膜形成し始めの所定膜厚の１５〜３０％の膜厚までの間がよい。またＡｌ2 Ｏ3 膜蒸着時に添加するＯ2 ガス添加量、言い換えれば、Ｏ2 ガスを添加した場合の反応空間の全圧は膜剥がれ発生の有無から６．６５〜２６．６×１０-3Ｐａの間がよい。
【００５５】
保護層（第２保護層）５は、ＴｉＯ2 層からなり膜厚８０ｎｍ以上１００ｎｍ以下である。８０ｎｍ以下でも１００ｎｍより大きくても入射角依存性を含めた反射特性等の光学特性が不十分となる。
【００５６】
保護層（第３保護層）６は１０ｎｍ以上２０ｎｍ以下のＳｉＯ2 膜である。１０ｎｍ未満であると表面強度が低く、２０ｎｍ以上であると反射特性等の光学特性が不十分となる。
【００５７】
各膜の成膜条件を別紙の表３に示す。
【００５８】
（実施例４）
図２に示すように、実施例３と同様にアルミニウム合金（Ａｌ−Ｍｇ系）の金属多面鏡体１に順次、中間層膜２、金属反射層３、保護層（第１保護層）４、保護層（第２保護層）５、保護層（第３保護層）６を形成した。本実施例は、金属反射膜３を形成するにあたり実施例３と異なり、電子ビームを用いた蒸着材料加熱方式を採用した。
【００５９】
中間層２は膜厚が５０ｎｍから１５０ｎｍのＴｉＯ2 膜である。５０ｎｍ未満であると耐久性が不十分であり、１５０ｎｍ以上であると蒸着に時間がかかり生産性が悪い。
【００６０】
またこのＴｉＯ2 層からなる中間層を真空蒸着法により膜形成する際、圧力６．６５〜２６．６×１０-3ＰａのＯ2 ガスを添加しながら膜形成するのが好ましい。Ｏ2 ガス圧力が６．６５×１０-3Ｐａ未満であるとＴｉＯ2 膜とＣｕ膜との間で膜剥がれが生じ、逆に２６．６×１０-3Ｐａを越えると反射率が所望の９５％を下回ってしまう。よって所望の反射率９５％以上を確保しつつ膜剥がれを防止するために添加するＯ2 ガス圧は６．６５〜２６．６×１０-3Ｐａがよい。
【００６１】
金属反射層３は、膜厚が８０ｎｍ以上１５０ｎｍ以下のＣｕ膜である。Ｃｕ膜の膜厚が８０ｎｍ未満であると反射率が低下し、１５０ｎｍ以上では蒸着に時間がかかり生産性が悪くなる。金属反射層３は蒸着材料加熱方式として電子ビーム方式を用いている。
【００６２】
ＴｉＯ2 膜からなる中間層の上にＣｕからなる高反射率金属薄膜を真空蒸着法により形成する際、ＴｉＯ2 膜からなる中間層を真空蒸着法により形成した後真空蒸着機チャンバー内真空度が２６．６×１０-3Ｐａ以上になるまで待ってからＴｉＯ2 膜からなる中間層の上にＣｕからなる高反射率金属薄膜を真空蒸着法により形成するのが好ましい。真空蒸着機チャンバー内真空度が２６．６×１０-3Ｐａを越えて低くなると、反射率が所望の９５％を下回ってしまう。しかし２６．６×１０-3Ｐａ以上になるまで待ってからＣｕ膜を真空蒸着法により形成すると、所望の９５％以上の反射率を確保することが出来る。これはＣｕ膜蒸着前の真空蒸着機チャンバー内を高真空状態にしチャンバー内の余分な残留ガス成分を少なくすることによって、Ｃｕ層中への残留ガスの侵入（酸化）が防がれるために高反射率を確保出来るものと考えられる。
【００６３】
保護層（第１保護層）４は、Ａｌ2 Ｏ3 膜からなり膜厚は１５０ｎｍ以上２００ｎｍ以下である。Ａｌ2 Ｏ3 膜の膜厚が１５０ｎｍ未満であると耐久性が不十分であり、２００ｎｍより大きいと、入射角依存性を含めた反射特性等の光学特性が不十分となる。
【００６４】
Ｃｕからなる高反射率薄膜の上にＡｌ2 Ｏ3 からなる保護膜層を真空蒸着法により膜形成する際に、膜形成し始めの所定膜厚の１５〜３０％の膜厚まではＯ2 ガスを添加しないで真空蒸着法により膜形成し、さらにその上に１５〜３０％を越えてから所定膜厚まではＯ2 ガスを添加しながら膜形成するのが好ましい。所定の膜厚を形成し始めてから終了まで全てＯ2 ガスを添加しながら真空蒸着法により膜形成しても、反射率、膜剥がれ共に何ら問題はないが、膜形成し始めの所定膜厚の１５〜３０％の膜厚まではＯ2 ガスを添加しないで真空蒸着法により膜形成し、さらにその上に１５〜３０％を越えてから所定膜厚まではＯ2 ガスを添加しながら膜形成すると、反射率の値が０．３〜０．５ほど高くなる。
【００６５】
これはＣｕからなる高反射率金属薄膜を膜形成した後、Ａｌ2 Ｏ3 からなる保護膜層を形成するためにＯ2 ガスを真空蒸着機チャンバー内に導入すると、Ｃｕ膜の表層が酸化してしまい所望の反射率９５％は確保出来るものの反射率が若干低く出てしまうが、膜形成し始めの所定膜厚の１５〜３０％の膜厚まではＯ2 ガスを添加しないことによってＣｕ膜表層の酸化を防ぎ、反射率の値が高くなるのと考えられる。しかし３０％を越えてＯ2 ガスを添加しないと反射率に問題がないが膜剥がれが発生してしまうため、Ｏ2 ガスを添加せずにＡｌ2 Ｏ3 膜を形成するのは膜形成し始めの所定膜厚の１５〜３０％の膜厚までの間がよい。またＡｌ2 Ｏ3 膜蒸着時に添加するＯ2 ガス添加量、言い換えればＯ2 ガスを添加した場合の反応空間の全圧は膜剥がれ発生の有無から６．６５〜２６．６×１０-3Ｐａの間がよい。
【００６６】
保護層（第２保護層）５は、ＴｉＯ2 層からなり膜厚８０ｎｍ以上１００ｎｍ以下である。８０ｎｍ以下でも１００ｎｍより大きくても入射角依存性を含めた反射特性等の光学特性が不十分となる。
【００６７】
保護層（第３保護層）６は１０ｎｍ以上２０ｎｍ以下のＳｉＯ2 膜である。１０ｎｍ未満であると表面強度が低く、２０ｎｍ以上であると反射特性等の光学特性が不十分となる。
【００６８】
各膜の成膜条件を別紙の表４に示す。
【００６９】
別紙の表３および表４から明らかなように、実施例３と実施例４では、金属反射層の形成における蒸着材料加熱方式が異なり、実施例３では、Ｗボート抵抗加熱を用いているが、実施例４では、電子ビームを用いている。
【００７０】
上記実施例（１）〜（４）の“中間層ＴｉＯ2 膜蒸着時のＯ2 ガス添加量、言い換えればＯ2 ガスを添加した場合の反応空間の全圧と耐久試験前後の反射率、膜剥がれの関係”を別紙の表５に、“金属反射層Ｃｕ膜蒸着時の真空度と反耐久試験前後の反射率の関係”を別紙の表６に、“保護層Ａｌ2 Ｏ3 膜蒸着時開始からのＯ2 ガス添加しない膜厚と耐久試験前後の反射率、膜剥がれの関係”を別紙の表７に、“保護層Ａｌ2 Ｏ3 膜蒸着時のＯ2 ガス添加量、言い換えればＯ2 ガスを添加した場合の反応空間の全圧と膜剥がれの関係”を別紙の表８にまとめた。なお、各表中「膜ハガレ」の評価結果として表した〇と×とは、即ち、〇は膜はがれしにくうことを示す、×は膜はがれが生じることを示す記号である。また、上記実施例の耐久試験後の腐食発生率、反射率膜浮き発生率、密着度、拭き強度の評価結果について別紙の表９にまとめた。
【００７１】
表５から明らかなように、中間層ＴｉＯ2 膜蒸着時のＯ2 ガス添加量、言い換えればＯ2 ガスを添加した場合の反応空間の全圧は６．６５×１０-3Ｐａ以下では膜はがれが見られた。また、表６から明らかなように、Ｃｕ蒸着時の真空度は３．３２×１０-3Ｐａ以下の状態では、反射率が波長により９５パーセント以下になる場合がある。また、表７から明らかなように、保護層Ａｌ2 Ｏ3 膜蒸着時開始からのＯ2 ガス添加しない膜厚が所定の膜厚の３０％を超えた場合（例えば、３８％の場合）膜剥がれが見られた。さらに、表８から明らかなように、保護層Ａｌ2 Ｏ3 膜蒸着時のＯ2 ガス添加量、言い換えれば反応空間の全圧が６．６５〜２６．６×１０-3Ｐａ以外では膜はがれが見られた。さらにまた、表９から明らかなように、実施例１〜４において、密着度、拭き強度とも良好であった。密着テストは、粘着テープ（ニチバン社製）を金属回転多面鏡の表面に密着させ、２０ｍｍ／ｓｅｃの速さで引き剥がし、前記表面の剥離の有無を目視で確認した。
【００７２】
また、表面強度テストについては、レンズクリーニングペーパー（ダスパーを使用）に溶剤（エーテル５０ｖｏｌ％、メタノール５０ｖｏｌ％）を浸透させ、上記クリーニングペーパーを金属回転多面鏡に、２ｋｇ／ｃｍ2 の圧力で押し当てて１０往復した後、表面のキズの有無を目視で確認した。
【００７３】
（比較例）
別紙の表１０、表１１に示すようにＣｒ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｎｉ−Ｃｒ（Ｃｒ２０ｗｔ％）、Ｃｒ3 Ｏ3 （Ｏ2 有り）、Ｃｒ2 Ｏ3 （Ｏ2 無）、ＺｒＯ2 ／ＴｉＯ2 （Ｏ2 有り）、ＺｒＯ2 （Ｏ2 有り）、Ａｌ2 Ｏ3 （Ｏ2 無）、ＳｉＯ2 （Ｏ2 有り）、Ｔａ2 Ｏ5 （Ｏ2 無）、ＴｉＯ2 （Ｏ2 有り）の各種材料を膜厚８０ｎｍから１２０ｎｍ成膜した。
（Ｏ2 有りは添加雰囲気での蒸着を行ったものであり、Ｏ2 分圧１．９９×１０-3Ｐａである。）
【００７４】
その上にＣｕの薄膜を約１００ｎｍ積層して、さらにＣｕの薄膜の上にＡｌ2 Ｏ3 薄膜を１７０ｎｍ、最表層にＳｉＯ2 薄膜を１４ｎｍ成膜した。Ａｌ2 Ｏ3 ，ＳｉＯ2 は、Ｏ2 分圧１．９９×１０-3Ｐａで成膜した。
【００７５】
各々の金属回転多面鏡を７０℃８５％Ｏ3 濃度１ｐｐｍの雰囲気で１００Ｈ放置して耐環境特性を調べた。膜構成はＡｌ／中間層／Ｃｕ／Ａｌ2 Ｏ3 ／ＳｉＯ2 である。
【００７６】
表中の腐食状況については、耐久試験前後の鏡面の外観による変化が少しでも発生していれば、腐食発生ありとしてカウントした。また、密着テストは、粘着テープ（ニチバン社製）を金属回転多面鏡の表面に密着させ、２０ｍｍ／ｓｅｃの速さで引き剥がし、前記表面の剥離の有無を目視で確認した。表面強度については、レンズクリーニングペーパー（ダスパーを使用）に溶剤（エーテル５０ｖｏｌ％，メタノール５０ｖｏｌ％）を浸透させ、上記クリーニングペーパーを金属回転多面鏡表面に、２ｋｇ／ｃｍ2の圧力で押し当てて１０往復した後、表面のキズの有無を目視で確認した。
【００７７】
その結果、表１０、表１１に示すように、
▲１▼  素材と金属反射層の密着は中間層が無いもの以外は規格を満足した。
▲２▼  腐食の発生は、耐久試験前後の鏡面の外観による変化が少しでも発生すればカウントする方法で調べたところ、発生率１０％以下のものは、Ｎｉ−Ｃｒ（Ｃｒ２０）、Ｃｒ3 Ｏ3 （Ｏ2 有り）、ＴｉＯ2 （Ｏ2 有り）の３種類である。
▲３▼  ６５５ｎｍ、６７５ｎｍ、７８０ｎｍ各波長でのＳ偏光の入射角１５°での反射率の耐久試験前後で見ると殆どの中間層で規格の９５％以上を満たさない。
▲４▼  膜浮き現象に関しては、中間材料として金属系に比べ酸化物系の方が発生抑制効果がある。
【００７８】
上記▲２▼の腐食発生に関して結果の良好であったＣｒ2 Ｏ3 （Ｏ2 有り）については、反射率が初期から十分でない。図４に、ＴｉＯ2 （（ａ）の曲線）、Ｃｒ2 Ｏ3 （（ｂ）の曲線）の反射率の分光特性を示すように、Ｃｒ2 Ｏ3 は反射率が不十分である。▲２▼の腐食発生に関して結果の良好であったＮｉ−Ｃｒ（Ｃｒ２０ｗｔ％）については、膜浮き現象の発生に関して若干問題があり、さらに成膜スピードが遅く生産に適さない問題もある。
【００７９】
図５は、中間層としてＴｉＯ2 膜を用いたとき（（ｂ）の曲線：保護層２層、（ｃ）の曲線：保護層３層）と従来のＣｒを用いたとき（（ａ）の曲線）の入射各１５°、Ｓ偏光の反射率の分光特性を比較した図である。これから、中間層としてＴｉＯ2 膜を用いても、従来と同等以上の反射率が得られることがわかる。
【００８０】
中間層としてＴｉＯ2 膜が優れていることを確かめるために、ＴｉＯ2 薄膜とＣｒ薄膜の膜表面の状態をＦＥＳＥＭ（電界放出型走査型電子顕微鏡）で観察した。Ｃｒ薄膜の膜表面は、図１３に示すように柱状組織が見られ外部からＨ2 Ｏ、Ｏ2 を通しやすいことが予想されるのに対し、図１４に示されるようにＴｉＯ2は緻密な膜構造でありそのためにＨ2Ｏ、Ｏ2の浸入を防ぐことができるものと考えられる。
【００８１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によると、表面反射率が高く、高湿度環境において腐食の発生を抑え、膜浮き現象を殆ど０にすることが可能な金属鏡および金属回転多面鏡およびその製造方法が得られる。また、本発明によると、表面反射率が９５％以上の金属鏡および金属回転反射鏡を高い歩留りで提供できる。
【表１】
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【表２】
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【表３】
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【表４】
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【表５】
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【表６】
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【表７】
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【表８】
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【表９】
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【表１０】
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【表１１】
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【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の実施例１、２の金属回転多面鏡の約半分を示す模式断面図である。
【図２】図２は、本発明の実施例３、４の金属回転多面鏡の約半分を示す模式断面図である。
【図３】図３は、腐食現象を模式的に示す説明図である。
【図４】図４は、中間層の材料として、ＴｉＯ2 （（ａ）の曲線）、Ｃｒ2 Ｏ3 （（ｂ）の曲線）を用いたときの反射率の分光特性を示すグラフである。
【図５】中間層としてＴｉＯ2 膜を用いたとき（（ｂ）の曲線：保護層２層、（ｃ）の曲線：保護層３層）と従来のＣｒを用いたとき（（ａ）の曲線）の入射各１５°、Ｓ偏光の反射率の分光特性を比較した図である。
【図６】図６は、従来例の中間層の腐食の光顕写真である。
【図７】図７は、従来例の中間層の腐食の光顕写真である。
【図８】図８は、腐食部のＦＩＢの断面図写真である。
【図９】図９は、膜浮き現象のＦＩＢ断面写真である。
【図１０】図１０は、膜浮き現象の表面光顕写真である。
【図１１】図１１は、膜浮き現象の表面光顕写真である。
【図１２】図１２は、膜浮き現象の表面光顕写真である。
【図１３】図１３は、Ｃｒ膜表面のＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）写真である。
【図１４】図１４は、ＴｉＯ2 膜表面のＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）写真である。
【符号の説明】
１        回転多面鏡体
２        中間層
３        金属反射層
４、５、６        保護層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0004410367.tif 000019
【図８】
0004410367.tif 000020
【図９】
0004410367.tif 000021
【図１０】
0004410367.tif 000022
【図１１】
0004410367.tif 000023
【図１２】
0004410367.tif 000024
【図１３】
0004410367.tif 000025
【図１４】
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