JPH01246504A - 保護膜付き銅ミラー - 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】 本発明は、保護膜付き銅ミラーに関するものであり、特
には表面の傷つき及び酸化を防止する為セレン化亜鉛保
護膜を表面に被覆したことを特徴とする保護膜付き銅ミ
ラーに関する。本保護膜付き銅ミラーは、ＣＯ□レーザ
ー、半導体レーザーその他のレーザー加工機においてレ
ーザー光の反射、絞り等に好適に用いられる０本発明は
特に、近時注目を浴びている高純度（例えば６Ｎ等級）
鋼材を用いる銅ミラー用に最適である。

１匪り亘１ 光学装置においては、光ビームを目標とする方向に伝旙
するために反射鏡としてのミラーが用いられていること
は周知の通りである。例えば、代表例として、最近では
ＩＫＷ以上の出力を持つ炭酸ガス（Ｃｏ□）レーザー加
工機が開発され、熱処理、切断、溶接、精密加工等の分
野に広く使用されている。また、近時、短波長レーザー
への関心がとみに高まっており、レーザー光の単色性、
指向性、干渉性、エネルギー集中性１．及び輝度性とい
った固有の特徴を生かすべく多方面に応用が広まりつつ
ある。こうしたレーザー加工機には、レーザービームの
伝旙用外部反射鏡としてまた共振器用内部鏡としてミラ
ーが使用されている。こうしたレーザー加工機に代表さ
れる高出力光学装置においては、メンテナンスを容易に
して光学装置の連続運転を向上せしめるためには、耐久
性のあるミラーが不可欠である。

レーザー用ミラーの素材の一つとして銅が広く用いられ
るようになっている。

藍來弦斐 こうした銅ミラーは、理論反射率が高くしかも廉価であ
る等の長所がある反面、柔らかいため表面が傷つきやこ
と及び化学的に不安定で酸化され易いことといった欠点
を呈する。

このような欠点を解決する為に、従来から銅ミラーの表
面にＴｈＦ４等の誘電体保護膜を施すことが提唱されて
きた。しかし、ＴｈＦ、は、放射性物質であり、我国を
含め国際的に国際規制物質として取扱に大きな制約を受
ける。更には、ＴｈＦ４は高純度のものが入手しにくく
、吸収の多い保護膜しか生成しえない。

このように保護膜として適当な材料が見出されていない
という理由の為、銅ミラーは保護膜を付けないそのまま
の状態でやむをえず使用されてきたのが実情であった。

口が７゛シようとする課題 しかし、前述したように、その表面の傷つき及び酸化等
により反射率が低下し、使用寿命が短い点が、レーザー
加工機の普及と共に看過しえない問題となってきた。特
に、性能向上の為に高純度（例えば６Ｎ以上の等級）鋼
材を用いる銅ミラー出現に伴なって、この問題は一層重
大となっている。

本発明の目的は、こうした銅ミラー用に好適な保護膜を
見出すことにある。

ｌ匪ユ旦１ 銅の保護膜用材料としては、次の条件を満足する必要が
ある： ■）レーザー光、特に炭酸ガス（ＣＯ２）レーザーの波
長１０．６μｍで吸収が少ないこと、２）硬質であるこ
と、及び ３）空気中で安定なこと。

１）は、保護膜を付けることで銅本来の「反射率が高い
」と云う最大の長所が失われてはならないことを意味し
、２）及び３）は、保護膜として必要な物性である。そ
の他、次のような事項も考慮されねばならない： ４）銅ミラー基板との付着強度が高いこと、５）保護膜
の作製が容易であること、及び６）膜材料に毒性等の危
険のないこと。

本発明者等は、検討を重ねた結果、セレン化亜鉛（Ｚｎ
Ｓｅ）が最適であることを見出すに至った。この知見に
基すいて、本発明は、セレン化亜鉛保護膜を表面に被覆
したことを特徴とする保護膜付き銅ミラーを提供する。

１辺肢ｌ セレン化亜鉛は、ＩｎＧａＡＩＰ系或いはＩｎＧａＡｓ
Ｐ系半導体レーザーの端面保護膜として使用する提案は
ある。また、セレン化亜鉛は、透明光学部品の素材とし
ても使用されている。しかし、セレン化亜鉛を銅ミラー
用保護膜として実用化した例はなく、銅ミラーとの適合
性はこれまで知られていなかった。

１訓しγ区丼」Ｕ夏用 セレン化亜鉛は、上述した１）〜６）の諸条件を最適に
満たす材料である。即ち、■）に関しては、特にＣＯ２
レーザ：光吸収が他の物質（例えばＴｈＦ、）と比較し
て少なく、２）及び３）も充分に満足する。４）につい
ては、その形成条件を適正に選定することにより満足し
得る保護膜が生成しうることが判明した。次に、５）に
関しても、真空蒸着法が適用出来、作製は容易に実施出
来る。６）についても、例えばＴｈＦ、と較べて危険性
は非常に少なく、取扱いも容易である。

銅ミラーは、銅単結晶乃至多結晶を用いて、その表面を
超精密ダイヤモンド切削することにより作製される。こ
れは従来からの方法によれば良いので、説明は省略する
。

本発明の保護膜付き銅ミラーは、セレン化亜鉛を銅ミラ
ー基板に例えば真空蒸着することにより容易に生成しつ
る。但し、スパッタリングその他の方法の使用も妨げな
い。

第１図は、本発明銅ミラー製造のための蒸着装置例を示
す。第１図において、真空度１０−５ｔｏｒｒ以下のチ
ャンバー１内に銅ミラー基板２を複数個支持するドーム
３が蒸着源（Ｚｎ５ｅ）　５と対峙して匠かれている。

ドーム３の背後にはヒータ４が設置されている。

蒸着法については、酸化を防止する為に、真空度は１０
−５ｔｏｒｒ以下とされ、蒸着源５の加熱方法としては
ＥＢ（電子ビーム）加熱方式でも抵抗加熱方式でも良い
。蒸着源としてはＺｎ５ｅのバルク或いは粉末を用いる
ことができる。

保護膜の膜厚は、薄すぎると保護膜としての機能を果た
さず、他方厚すぎると吸収が多くなることから一般に１
０００〜１００００人とされる。

銅ミラー基板は、膜厚を均一にする為に、ホルダーに取
り付け、ホルダーごと回転させることが好ましい。基板
は、付着強度を上げる為に例えば５０〜１５０’Ｃに加
熱するのが良い。但し、温度を上げすぎると銅とＺｎ５
ｅが反応し、反射率が低下するので注意を要する。

このようにして銅ミラーに蒸着したＺｎ５ｅ保護膜は、
銅本来の反射率を下げることなく傷付き及び酸化を防ぐ
という目的を果たす。従って、本発明銅ミラーは、レー
ザー加工機において好適に用いられる。

夫里」じＣ」傾校眉 第１図に示したような蒸着装置を用い、以下の条件で通
常的な銅ミラーにＺｎ５ｅ保護膜を蒸着した。

・銅ミラー基板　無酸素銅多結晶、１．５１ｎｃｈφ６
ｍｍｔ ・蒸着方法　　　ＥＢ加熱 ・真空度　　　　２　Ｘ　１０−’ｔｏｒｒ・基板温度
　　　８０℃ ・蒸着膜厚　　　２０００人 ・蒸着速度　　　１５人／５ｅｃ ＺｎＳｅ保護膜を蒸着した銅ミラーと、保護膜なしの銅
ミラーの特性の比較を表１に示す。また第２図には、相
対反射率の赤外分光特性のチャートを示す。尚、相対反
射率とは、蒸着前の銅ミラーの反射率を１００．０％と
し、赤外分光光度計で測定したものである。

以上の条件で銅ミラーに蒸着したＺｎ５ｅ保護膜は、表
１に示したように、銅本来の反射率を下げることなく傷
付き及び酸化を防ぐという所期の目的を果たした。

すなわち、反射率については、短波長側では若干の低下
が見られるものの、問題とするＣＯ２レーザーの発振波
長１０．６μでは銅ミラー本来の反射率と殆ど同じ値を
示した。

また、硬さに関しては、マイクロビッカースで測定した
ところ、Ｚｎ５ｅ保護膜付き銅ミラーの硬度は保護膜の
無い銅ミラーの値を上回った。

ベンコツトによる拭き取り試験では、保護膜の無い銅ミ
ラーの場合には容易に表面に傷が付いたが、保護膜付き
ミラーでは傷が付かなかった。

環境試験（温度２３℃、湿度９９％以上、１日放置）で
も、保護膜の無い銅ミラーの場合は反射率の低下が見ら
れたが保護膜付きミラーは反射率に変化はなかった。

付着強度に関しては、ビニールテープを使ったビーリン
グテストを行なった結果、Ｚｎ５ｅ蒸着膜は、銅ミラー
基板から剥離しなかった。

ｌ豆少力Ｊ 以上説明したように、銅ミラーをＺｎ５ｅ保護膜を蒸着
することのより、銅ミラーが、その固有の、傷付きやす
い、酸化しやすいという問題点がなくなり、反射率が高
い、比較的安価であるという本来の長所を生かしつつ、
従来使用が難しかった外部ミラー等にも用いることがで
きるようになった。本ミラーは、レーザー装置の一層の
普及に貢献する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、銅ミラーに基板Ｚｎ５ｅ（ｆｆｌｉＪ！膜を
蒸着する為の真空蒸着装置例の概略図である。 第２図は、Ｚｎ５ｅ保護膜付き銅ミラーの相対反射率の
赤外分光特性を示すグラフである。 １、　チャンバー ２・　銅ミラー基板 ３：　　ドーム ４・　　ヒーター ５、　蒸着源（ＺｎＳｅ） 寸 苛裟ｄ尊珪〆

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）セレン化亜鉛保護膜を表面に被覆したことを特徴と
   する保護膜付き銅ミラー。