JPH02287301A - 入射角非依存性高反射率誘電体多層膜反射鏡 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は誘電体多層膜からなる反射増加膜を有する反射
鏡に関し、特にポリゴンミラーに有用な反射率が実質的
に入射角に依存しない反射鏡に関する。

〔従来技術〕

従来から屈折率の異なる誘電体薄膜を交互に重ねてなる
多層反射増加膜を反射膜上に備えた裔反射率の反射鏡が
知られていた。

〔発明が解決すべき問題点〕

しかしながら従来のこの種の反射鏡はその反射率に入射
角依存性があり、レーザビームプリンタ等に用いられる
回転多面鏡あるいはポリゴンミラーに適さないという問
題点があった。例えばレーザビームプリンタにおいては
ポリゴンミラーからなる多面走査器を高回転速度で作動
し入射レーザビームを反射的に走査偏向させて印刷媒体
上にフライングスポットを照射する事により印刷を行な
っている。この際、ポリゴンミラーの反射率に入射角依
存性があるとフライングスボ・ソトの光強度が走査中に
変動し均一な印字品質が得られない。

〔問題点を解決する為の手段］ 上述した従来技術の問題点に鑑み、本発明はポリゴンミ
ラーに最適な入射角依存性の無い高反射率反射鏡を提供
する事を目的とする。以下問題点を解決する為の手段を
第１図に基いて説明する。

ポリカーボネート樹脂あるいはアクリル樹脂等で構成さ
れた基板１の上には下地膜２が形成されている。下地膜
２は例えば−酸化硅素ＳｉＯの真空蒸着により膜厚１０
００人で形成される。下地膜２の上には入射光を反射す
る為の反射膜３が形成されている。反射膜３は例えばア
ルミニウムの真空蒸着により膜Ｊ’（７００人で形成さ
れる。反射膜３と基板１の間に介在する下地膜２は両者
に対して密着性が優れているので、反射膜３は基板１に
対して強固に固着され剥離、クラック等の問題が生じな
い。

反射膜３の上には反射増加膜が設けられており特定波長
λを有する入射光例えばレーザビームを選択的に増幅す
る。該反射増加膜は多層構造を有し低屈折率の誘電体薄
膜４（以下低屈折膜という）と高屈折率の誘電体薄膜５
（以下高屈折膜という）を交互に複数層重ねて形成され
る。低屈折膜４は例えば半導体レーザから発するレーザ
ビームの特定波長λ−ｆ３３３ｎｆｆｉに対して屈折率
約１．４６を有する誘電体二酸化硅素Ｓ　ｌ　０２から
なりその光学的膜厚（以下中に膜厚という）はλ／４に
設定されている。又高屈折膜５は例えば特定波長λ−６
３３ｎｍに対して屈折率約２．３を有する誘電体二酸化
チタンＴ　ｉ　０２からなりその膜厚はλ／４に設定さ
れている。多層型反射増加膜はこれら誘電体材料ＳｉＯ
及びＴ　ｔ　Ｏ２を膜厚をモニタしながら交互に真空蒸
着して作成する。反射ｒｉｇ、３と接する反射増加膜の
最下層は低屈折膜４により構成されている。

多層反射増加膜の上部には所定の膜厚を有する低屈折率
の誘電体表面膜６（以下表面膜という）が形成されてい
る。該表面膜６は例えば膜厚λ／４を有し、低屈折膜４
と同一の材料ＳｉＯ２を真空蒸着する事により作成され
る。

以上述べた様に本発明にかかる反射鏡はすべて真空蒸希
膜によって形成する事ができるので製造的にも有利であ
る。

〔作　　用〕

本発明によれば反射膜３の上部に形成された反射増加膜
により特定波長λの入射光は増幅され高反射率が得られ
る。すなわち波長λの入射光及び反射膜３から反射され
た波長λの反射光は低屈折膜４と高屈折膜５の境界にお
いて多重反射を生じ、且つ各屈折膜の膜厚がλ／４に設
定されているので多重反射光は互いに干渉しその光強度
は選択的に増幅され、最終的に反射鏡から出射する波長
λの光は大きな光強度をＨする。

さらに反射膜３の上部出射側に形成された表面膜６は低
屈折率を有するので、その全反射に対する臨界角は充分
大きい。従って出射光線は広角度範囲に渡って実質的に
表面膜６による全反射を受けずそのまま出射していく。

その為本発明にかかる反射鏡は広角度範囲に渡って反射
率（出射光強度）の入射角度依存性が実質的に認められ
ない。

〔実　施　例〕

以ド図面を参照して本発明にかかる反射鏡の種々の実施
例を説明する。まず６層構造の反射増加膜の上に表面膜
を形成した試料Ａを作成した。

試料Ａは第１図に示すと同様の層構造を有し、入射光波
長λ−８３３ｒ＋ｎ＋に対して高反射率を示す様に反射
増加膜のｊ膜厚を設定している。すなわち反射増加膜は
膜厚λ／４を６するＳ　ｉＯ２膜及びＴ　ｉｏ　２膜を
交互に６層重ねて形成し、その上部には膜厚λ／４を有
する低屈折率Ｓ　ｉ　Ｏ２表面膜を形成した。なお比較
の為に試料Ａの層構造から表面膜のみを除いた試料Ａ′
を作成した。さらに試料Ａの層構造と類似し、ただ反射
増加膜が２層少い４層構造の上に表面膜を形成したサン
プルＢを作成した。加えて比較の為に試料Ｂの層措造か
ら表面膜のみを除いた試料Ｂ′を作成した。

各試料Ａ、　Ａ’　　　Ｂ、　　Ｂ’の反射率を入射角
を変えてｌ１ｌｌｌ定した結果を第２図に示す。図から
明らかなように、試料ＡとＡ′を比較すると低屈折率の
表面膜を有する試料Ａは入射角０°から７０″の法人射
角範囲に渡って反射率９５％以上の一定高反射率が得ら
れたのに対して、低屈折率の表面膜を有しない比較試料
Ａ′は垂直入射に近いＯｏから３０°の狭い角度範囲に
おいて試料Ａより大きな反射率を有しているものの入射
角が３０″を越えると急激に反射率が下方に変化する。

又試料Ｂと比較試料Ｂ′についても同様であり低屈折率
表面膜を有する試料Ｂは入射角０°から７０°の広範囲
に渡って反射率が一定であるのに対して低屈折率表面膜
を有しない試料Ｂ′は入射角３０°を越えると下方に向
って変化する。

さらに試料ＡとＢを比較すると明らかなように反対増加
膜の層数が多い試料Ａの方が少い試料Ｂよりも大きな反
射率を白゛している。実使用上９５％以上の反射率を有
する事が好ましい。

次に低屈折率表面膜の膜厚を種々変えた試料を作成した
。各試料はいずれも第１図に示すと同様の層構成を有し
、波長λ〜０３３ｎｍを有する入射光に対して高反射率
を示す様に設計されている。試料ＣはＳｉＯ膜とＴ　ｔ
　Ｏ２膜の４層からなる反射増加膜を有し、その上に膜
厚λ／８の低屈折率Ｓ　ｉ　Ｏ２表面膜が形成されてい
る。試料りは試料Ｃと同一の層構成を有するが、Ｓ　ｌ
　０２表面膜の膜厚がλ／４である。試料Ｅも試料Ｃと
同一の層構成を有するがＳ　ｉＯ２表面膜の膜厚がλ／
２である。又比較の為ＳｉＯ２表面膜を有しない試料Ｅ
′を作成した。

これら試料Ｃ，Ｄ、Ｅ及びＥ′の反射率と入射角との関
係を第３図に示す。図から明らかな様に表面膜の膜厚が
λ／４である試料りは最も一定した反射率を示し入射角
０″から７０＠の範囲で実質的に変化は無い。又表面膜
の膜厚がλ／８である試料Ｃも反射率は入射角０″から
７０″の範囲でほぼ一定であるがただ入射角８０＠の付
近で若干低下する。これに対して表面膜の膜厚がλ／２
である試料Ｅは入射角３０″を越えると反射率が急激に
下方に変化する。この変化は表面膜を有しない比較試料
Ｅ′の場合と全く同様である。以上の事から、反射率の
入射角度依存性を除き実質的に広い角度範囲で反射率を
一定に保つ為に低屈折率表面膜の膜厚を特定入射光波長
λの四分の一程度に設定するｉ１↓が好ましい。膜厚が
λ／４±λ／８程度であっても実用上問題は少い。しか
しながら膜厚をλ／２の近傍に設定すると、はとんど反
射率−走化の効果が得られない。

第４図は上述した試料Ｃ，Ｄ、Ｅ及びＥ′の反射率を入
射光の波長を変えて７ｊ□Ｐ１定した結果を示す。

入射角度は０°すなわち垂直入射角に設定した。

図から明らかな様に特定入射光波長λ−８３３ｎｉの付
近では試料Ｅと比較試料Ｅ′が最も大きな反射率を有し
、ついで試料ＣＳ試料りの順となっている。つまり反射
率の入射角度依存性が最も小さい試料りが最も小さい反
射率を有している。しかしながら反射率は反射増加膜の
層数を増加する事により容易に上方に調整可能であり実
用上問題は無い。

次に反射増加膜の層数を種々変えた試料を作成した。各
試料共に入射光波長λ−８３３ｎｍに対して一定且つ高
い反射率を与える様設計されている。

基本構造は第１図に示すと同様であり、アルミニウム反
射膜、５１０２膜とＴ　Ｉ　Ｏ２膜の積層構造を有する
反射増加膜及び膜厚λ／４の低屈折率Ｓ　ｉｏ　２表面
膜からなる。ただ各試料において反射増加膜の層数が異
なり、試料Ｆは６層からなり、試料Ｇは４層からなり、
試料Ｈは２層からなる。

第５図は試料Ｆ、　Ｇ及びＨの反射率を入射波長を変え
て４ｐ１定した結果を示す。入射光を垂直に入射して測
定した。図から明らかな様に特定人射光波長λ−８３３
ｎｍ付近において、試料Ｆが最も大きな反射率を有し、
以下試料Ｇ及び試料Ｈの順になっている。すなわち反射
増加膜の層数が大きい程その光増幅効果が大きい。従っ
て実用上望ましい反射率の下限である９５％以上を得る
為には、反射増加膜の層数を６以上に設定する事が好ま
しい。

最後に種々の異なった誘電体材料を用いて試料を作成し
た。各試料共に入射光波長λ−６３３ｎｍに合わせて構
成膜の膜厚を設定している。各試料は基本的に同一の層
構成を有し、膜材料のみが異なっている。層構成は第１
図に示すと同様であり、アルミニウム反射膜、低屈折膜
及び高屈折膜の４層よりなる反射増加膜、及び該低屈折
膜と同一の材料からなる表面膜を順に重ねたものである
。各誘電性薄膜の膜厚はλ／４である。試料■は屈折率
的１．３８を有するＭ　ｇ　Ｆ　２からなる低屈折膜及
び表面膜と、屈折率的２．３を有するＴ　ｉ　Ｏ２から
なる高屈折膜で形成されている。試料Ｊは屈折率的１．
４０のＳ　１０２からなる低屈折膜及び表面膜と、屈折
率的２．３を有するＴ　ｉ　０２からなる高屈折膜で形
成されている。試料には屈折率的１．３８のＮ１　ｇ　
Ｆ　２からなる低屈折膜及び表面膜と、屈折率的２．１
を有するＺ　ｒ　０２からなる高屈折膜で形成されてい
る。試料りは屈折率的１．４６のＳ　ｉｏ　２からなる
低屈折膜及び表面膜と、屈折率的２．１のＺ　ｒ　Ｏ２
からなる高屈折膜で形成されている。

第６図に各試料１．Ｊ、Ｋ及びＬの反射率を入射光波長
を変えてａＰ１定した結果を示す。垂直入射で測定した
。図から明らかな様に特定入射光波長λ近辺において、
試料Ｉが最も大きな反射率を有し以下試料Ｊ、に、Ｌの
順となっている。

試料ｌにおける低屈折率材料ＭｇＦ２と高屈折率材料Ｔ
　１０２の屈折率の差は２．３−ＩＪ８−０．９２であ
る。同様試料ＪにおけるＳｉＯとＴ　ｔ　０２の屈折率
の差は２Ｊ−１，４１３−０，８４である。試料Ｉ（に
おけるＭ　ｇ　Ｆ　２とＺ　ｒ　Ｏ２の屈折率の差は２
．１−１．３８−０．７２である。さらに試料りにおけ
るＳ　ｉ　Ｏ２とＺ　ｒ　Ｏ２の屈折率の差は２．１−
１．４８−０．６４である。従って低屈折率材料と高屈
折率材料の屈折率の差が大きい程大きな反射率が得られ
る。しかしながら最も大きな値が得られるＭｇＦ２とＴ
　１０２の組み合わせでは、両屈折膜ともに引っ張り応
力を示すため互いに交互に重ねて多層構造とすると基板
からの剥離やクラックを生じ実用上は好ましくない。従
って実用上かかる応力が生ぜず、且つ比較的大きな屈折
率の差を有するＳ　ｔ　０２低屑折膜とＴ　ＩＯＺ高屈
折膜の組み合わせが適当である。

すなわちＳｉＯ２蒸着膜は基板に対して圧縮応力を示し
、他方Ｔ　ｌ　０２蒸告膜は前述した様に引っ張り応力
を示す為、両者を重ねた場合応力成分が互いに打ち消し
合い、多層膜の剥離やクラックが生じにくいのである。

最後に第７図に本発明を適用したポリゴンミラーを組み
込んだレーザビームプリンタを示す。

転写マスタードラム７上の感光体８を半導体レーザ９か
らのレーザビームにより感光させるため、ポリゴンミラ
ー１０を回転させてレーザビームを転写マスタードラム
７の回転軸方向に走査すると共に該ドラム７も回転させ
る。ポリゴンミラー１０は六角柱形状の樹脂基材側面部
に第１図に示す多層反射膜を形成して得る。従ってポリ
ゴンミラー１０はその回転によりレーザビームの入射角
が常に変化していても、反射率が一定であるため、ビー
ムスポット光強度も一定であり、感光体８は常に一定強
度のレーザビームで照射される事となる。

〔発明の効果〕

以上述べた様に本発明によれば、反射膜の上に低屈折率
及び高屈折率の誘電体薄膜を交互に積層した反射増加膜
を設け、さらにその上に低屈折率の表面膜を配置した多
層構造を有する為、本発明にかかる反射鏡は従来に比し
高反射率で且つ反射率が実質的に入射角度に依存しない
ので、レーザビームプリンタ等に用いられるポリゴンミ
ラーに最適である。

又本発明にかかる積層反射鏡は全て基板に対する真空蒸
若処理によって形成できるので製造が容易であるという
効果がある。

さらに膜を重ねる事により実使用上必要な９５％以上の
反射率を極めて容易に達成できるという効果がある。

加えて低屈折率表面膜を用いる事により実質的に入射角
が７０″付近に到るまで反射率を一定に維持する事がで
きる。

【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図は種々
の反射鏡試料の反射率と入射角の関係を示す線図、第３
図は表面膜の膜厚の異なる種々の反射鏡試料について反
射率と入射角の関係を示す線図、第４図は第３図に示す
試料について反射率と入射光波長の関係を示す線図、第
５図は多層反射増加膜の層数が異なる種々の反射鏡試料
について反射率と入射光波長の関係を示す線図、第６図
は表面膜′及び反射増加膜の材料が異なる種々の反射鏡
試料について反射率と入射光波長の関係を示す線図、及
び第７図はポリゴンミラーの斜視図である。 １・・・基　板、　　　　　　２・・・下地膜、３・・
・反射膜、　　　　　　　４・・・低屈折膜、５・・・
高屈折膜、　　　　　　６・・・表面膜。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、基板と、基板上に設けられ波長λの入射光を反射す
   る為の反射膜と、反射膜上に設けられ光学的膜厚λ／４
   を有する低屈折率の誘電体薄膜と光学的膜厚λ／４を有
   する高屈折率の誘電体薄膜を交互に重ねてなる多層の反
   射増加膜と、反射増加膜の最上部に位置し所定の光学的
   膜厚を有する低屈折率の誘電体表面膜とから構成され、
   実質的に反射率が入射角に依存しない反射鏡。 ２、該誘電体表面膜は該低屈折率誘電体薄膜と同一の誘
   電体材料からなる請求項１に記載の反射鏡。 ３、該誘電体表面膜は光学的膜厚が約λ／４である請求
   項１に記載の反射鏡。 ４、該低屈折率誘電体薄膜はＳｉＯ＿２からなり、該高
   屈折率誘電体薄膜はＴｉＯ＿２からなる請求項１に記載
   の反射鏡。 ５、該反射増加膜は少くとも６層の誘電体薄膜を有し反
   射率が９５％以上である請求項１に記載の反射鏡。 ６、該反射増加膜はその最下層に該低屈折率の誘電体薄
   膜を有する請求項１に記載の反射鏡。