JP2003073148A - ガラスの描画方法 - Google Patents
ガラスの描画方法Info
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- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
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- C03C3/04—Glass compositions containing silica
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Abstract
(57)【要約】
【課題】レーザ光照射によって着色可能なソーダライム
ガラスに位置精度良く、精緻に文字、図形、絵柄、また
はバーコードなどを描画する。 【解決手段】構造中に非架橋酸素を持つシリケートガラ
ス、好ましくは、Ａｇ、ＳｎまたはＥｕを含む、Ａｇを
含む場合は、その含有量がＡｇ2Ｏに換算して０．００
５〜０．５ｗｔ％、Ｓｎを含む場合は、その含有量がＳ
ｎＯ2に換算して０．０１〜１ｗｔ％、Ｅｕを含む場合
は、その含有量がＥｕ2Ｏ3に換算して０．０１〜１ｗｔ
％含むシリケートガラスにレーザ描画装置によりレーザ
光を照射して非架橋酸素ホールセンタを形成して着色
し、該着色部により描画することを特徴とするガラスの
描画方法。
ガラスに位置精度良く、精緻に文字、図形、絵柄、また
はバーコードなどを描画する。 【解決手段】構造中に非架橋酸素を持つシリケートガラ
ス、好ましくは、Ａｇ、ＳｎまたはＥｕを含む、Ａｇを
含む場合は、その含有量がＡｇ2Ｏに換算して０．００
５〜０．５ｗｔ％、Ｓｎを含む場合は、その含有量がＳ
ｎＯ2に換算して０．０１〜１ｗｔ％、Ｅｕを含む場合
は、その含有量がＥｕ2Ｏ3に換算して０．０１〜１ｗｔ
％含むシリケートガラスにレーザ描画装置によりレーザ
光を照射して非架橋酸素ホールセンタを形成して着色
し、該着色部により描画することを特徴とするガラスの
描画方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ガラスにレーザ光
を照射して描画する方法および該方法によって精緻描画
が行われたガラスに関する。
を照射して描画する方法および該方法によって精緻描画
が行われたガラスに関する。
【０００２】
【従来の技術】ガラスにレーザ光を照射してレーザマー
キングする方法について、特開平３−１２４４８６号公
報、特開平４−７１７９２号公報および特開平１１−１
５６５６８号公報にて開示されている。
キングする方法について、特開平３−１２４４８６号公
報、特開平４−７１７９２号公報および特開平１１−１
５６５６８号公報にて開示されている。
【０００３】特開平３−１２４４８６号公報にて、対象
物の内部にレーザ光を収束させて表面に損傷を与えるこ
となく内部にマークするレーザマーキング方法が開示さ
れている。しかしながら、係る公報に記載のレーザマー
キング方法においては、対象物がガラスの場合、レーザ
光を内部に集光させるとクラックが発生し表面まで到達
することがあり、対象物が脆くなるという問題があっ
た。
物の内部にレーザ光を収束させて表面に損傷を与えるこ
となく内部にマークするレーザマーキング方法が開示さ
れている。しかしながら、係る公報に記載のレーザマー
キング方法においては、対象物がガラスの場合、レーザ
光を内部に集光させるとクラックが発生し表面まで到達
することがあり、対象物が脆くなるという問題があっ
た。
【０００４】また、特開平４−７１７９２号公報にて、
透明基板内部に焦点を結ぶようにレーザ光を照射して透
明基板内部を選択的に不透明化することによりマーキン
グする方法が開示されている。しかしながら、かかる公
報に記載のマーキング方法においては、レーザ照射によ
ってガラス内部にマーキングすることが可能であるが、
レーザ光の集光位置を材料の深さ方向に厳密に制御でき
ないため、薄い透明材料のマーキングに適さないという
問題があった。
透明基板内部に焦点を結ぶようにレーザ光を照射して透
明基板内部を選択的に不透明化することによりマーキン
グする方法が開示されている。しかしながら、かかる公
報に記載のマーキング方法においては、レーザ照射によ
ってガラス内部にマーキングすることが可能であるが、
レーザ光の集光位置を材料の深さ方向に厳密に制御でき
ないため、薄い透明材料のマーキングに適さないという
問題があった。
【０００５】また、特開平１１−１５６５６８号公報に
て、マーキング対象物を透過する波長域のレーザ光を、
ｆθレンズを用いて対象物の内部に集光させてマーキン
グする方法が開示されている。しかしながら、係る公報
に記載のマーキング方法においては、マーキングがレー
ザ光を照射したことによる内部のクラックによるので、
マーキング対象は透明材料に制限されるという問題があ
った。
て、マーキング対象物を透過する波長域のレーザ光を、
ｆθレンズを用いて対象物の内部に集光させてマーキン
グする方法が開示されている。しかしながら、係る公報
に記載のマーキング方法においては、マーキングがレー
ザ光を照射したことによる内部のクラックによるので、
マーキング対象は透明材料に制限されるという問題があ
った。
【０００６】一方、光やＸ線をガラスに照射すると、ガ
ラスが着色する現象が知られている。この着色は、ソー
ダライムシリケートガラスなどのアルカリガラス中の非
架橋酸素Ｓｉ−Ｏ−Ｎａに、光またはＸ線を照射しＯ−
Ｎａより電子を放出させることで、可視光が吸収される
非架橋酸素ホールセンタなどのカラーセンタを形成さ
せ、光またはＸ線を照射した部分が褐色に着色したこと
によるものである。しかしながら、光またはＸ線照射
は、ガラスの強度低下、透明性の劣化などの原因となる
ので、着色方法としては、積極的に研究されず、逆に光
照射による着色を防ぐ研究が盛んに行われ、カラーセン
タによるガラスの着色は、常温においても不安定で、徐
々に退色するという問題もあり、ガラスの着色手段とし
て顧みられることはなかった。
ラスが着色する現象が知られている。この着色は、ソー
ダライムシリケートガラスなどのアルカリガラス中の非
架橋酸素Ｓｉ−Ｏ−Ｎａに、光またはＸ線を照射しＯ−
Ｎａより電子を放出させることで、可視光が吸収される
非架橋酸素ホールセンタなどのカラーセンタを形成さ
せ、光またはＸ線を照射した部分が褐色に着色したこと
によるものである。しかしながら、光またはＸ線照射
は、ガラスの強度低下、透明性の劣化などの原因となる
ので、着色方法としては、積極的に研究されず、逆に光
照射による着色を防ぐ研究が盛んに行われ、カラーセン
タによるガラスの着色は、常温においても不安定で、徐
々に退色するという問題もあり、ガラスの着色手段とし
て顧みられることはなかった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】特開平３−１２４４８
６号公報、特開平４−７１７９２号公報、または特開平
１１−１５６５６８号公報に記載の方法は、ガラスに文
字、図形、絵柄などをレーザマーキングする方法である
が、レーザ光をガラス内部で集光させたことによるガラ
ス内部のクラック発生による不透明化によりマーキング
する方法なので、ミクロン（μｍ）単位の極微細なマー
キングがし辛いという問題があった。
６号公報、特開平４−７１７９２号公報、または特開平
１１−１５６５６８号公報に記載の方法は、ガラスに文
字、図形、絵柄などをレーザマーキングする方法である
が、レーザ光をガラス内部で集光させたことによるガラ
ス内部のクラック発生による不透明化によりマーキング
する方法なので、ミクロン（μｍ）単位の極微細なマー
キングがし辛いという問題があった。
【０００８】即ち、本発明の課題は、ガラスにレーザ光
を照射しクラックを発生させることなく着色し、着色部
により極めて精緻に文字、図形または絵柄を描画できる
ガラスの描画方法を提供することである。
を照射しクラックを発生させることなく着色し、着色部
により極めて精緻に文字、図形または絵柄を描画できる
ガラスの描画方法を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明はかかる問題を解
決するものであり、レーザ光をガラスに照射して、可視
光を吸収する非架橋酸素ホールセンタを生成させて着色
させることで、ガラスにクラックなどのダメージを与え
ることなく着色部としての文字、図形または絵柄を精緻
に描画することを可能とするものである。 非架橋酸素
ホールセンタを高濃度に生成させるためには、光源は、
Ｘ線またはγ線のような高エネルギーの電磁波をガラス
に照射することが好ましい。
決するものであり、レーザ光をガラスに照射して、可視
光を吸収する非架橋酸素ホールセンタを生成させて着色
させることで、ガラスにクラックなどのダメージを与え
ることなく着色部としての文字、図形または絵柄を精緻
に描画することを可能とするものである。 非架橋酸素
ホールセンタを高濃度に生成させるためには、光源は、
Ｘ線またはγ線のような高エネルギーの電磁波をガラス
に照射することが好ましい。
【００１０】しかしながら、本発明者らが鋭意研究した
ところ、紫外線、可視光線または赤外線などの低エネル
ギーの電磁波を構造中に非架橋酸素を有するガラスに照
射しても、多フォトン吸収などの非線形光学効果を誘起
するため、非架橋酸素ホールセンタを生成することが判
った。紫外線、可視光線または赤外線は、Ｘ線またはγ
線に比べると反射、回折、および集光が容易であるた
め、レーザビームとしガラス上に照射位置を移動させつ
つ照射する、即ち、走査することによって精緻な、文
字、図または絵柄を容易に描画することができた。
ところ、紫外線、可視光線または赤外線などの低エネル
ギーの電磁波を構造中に非架橋酸素を有するガラスに照
射しても、多フォトン吸収などの非線形光学効果を誘起
するため、非架橋酸素ホールセンタを生成することが判
った。紫外線、可視光線または赤外線は、Ｘ線またはγ
線に比べると反射、回折、および集光が容易であるた
め、レーザビームとしガラス上に照射位置を移動させつ
つ照射する、即ち、走査することによって精緻な、文
字、図または絵柄を容易に描画することができた。
【００１１】本発明は、構造中に非架橋酸素を有するシ
リケートガラスにレーザ描画装置によりレーザ光を照射
して非架橋酸素ホールセンタを形成して着色し、該着色
部により描画することを特徴とするガラスの描画方法で
ある。
リケートガラスにレーザ描画装置によりレーザ光を照射
して非架橋酸素ホールセンタを形成して着色し、該着色
部により描画することを特徴とするガラスの描画方法で
ある。
【００１２】更に、本発明は、前記シリケートガラスが
Ａｇ、Ｓｎおよび／またはＥｕを微量成分として含み、
Ａｇを含む場合は、その含有量がＡｇ2Ｏに換算して
０．００５〜０．５ｗｔ％、Ｓｎを含む場合は、その含
有量がＳｎＯ2に換算して０．０１〜１ｗｔ％、Ｅｕを
含む場合は、その含有量がＥｕ2Ｏ3に換算して０．０１
〜１ｗｔ％を含むことを特徴とする上記のガラスの描画
方法である。
Ａｇ、Ｓｎおよび／またはＥｕを微量成分として含み、
Ａｇを含む場合は、その含有量がＡｇ2Ｏに換算して
０．００５〜０．５ｗｔ％、Ｓｎを含む場合は、その含
有量がＳｎＯ2に換算して０．０１〜１ｗｔ％、Ｅｕを
含む場合は、その含有量がＥｕ2Ｏ3に換算して０．０１
〜１ｗｔ％を含むことを特徴とする上記のガラスの描画
方法である。
【００１３】更に、本発明は、前記レーザ描画装置が、
レーザ発振器、光変調器、リニアトランスレータに搭載
された集光レンズ、対物レンズ、ガルバノメータミラー
およびステージからなることを特徴とする上記のガラス
の描画方法である。
レーザ発振器、光変調器、リニアトランスレータに搭載
された集光レンズ、対物レンズ、ガルバノメータミラー
およびステージからなることを特徴とする上記のガラス
の描画方法である。
【００１４】更に、本発明は、 前記レーザ描画装置
が、レーザ発振器、光変調器、ガルバノメータミラー、
ｆθレンズおよびステージからなることを特徴とする上
記請求項１または請求項２に記載のガラスの描画方法で
ある。
が、レーザ発振器、光変調器、ガルバノメータミラー、
ｆθレンズおよびステージからなることを特徴とする上
記請求項１または請求項２に記載のガラスの描画方法で
ある。
【００１５】更に、本発明は、レーザ光の種類が、紫外
光、可視光、近赤外光または赤外光であることを特徴と
する上記のガラスの描画方法である。
光、可視光、近赤外光または赤外光であることを特徴と
する上記のガラスの描画方法である。
【００１６】更に、本発明は、光変調器が、音響光学変
調器または電気光学変調器であることを特徴とする上記
のガラスの描画方法である。
調器または電気光学変調器であることを特徴とする上記
のガラスの描画方法である。
【００１７】更に、本発明は、複数のガルバノメータミ
ラーによって、前記ガラスへのレーザ光の照射位置を移
動させることを特徴とする上記のガラスの描画方法であ
る。
ラーによって、前記ガラスへのレーザ光の照射位置を移
動させることを特徴とする上記のガラスの描画方法であ
る。
【００１８】更に、本発明は、水平方向および／または
垂直方向に移動可能なステージによって、前記ガラスを
移動させることを特徴とする上記のガラスの描画方法で
ある。
垂直方向に移動可能なステージによって、前記ガラスを
移動させることを特徴とする上記のガラスの描画方法で
ある。
【００１９】更に、本発明は、上記のガラスの描画方法
によって、文字、図形、絵柄またはバーコードが描画さ
れていることを特徴とするガラスである。
によって、文字、図形、絵柄またはバーコードが描画さ
れていることを特徴とするガラスである。
【００２０】本発明のガラスの描画方法に使用するガラ
スは、構造中に非架橋酸素を有するシリケートガラスで
あればよく、例えばフロート法で製造されたフロート板
ガラスを含むソーダライムシリケートガラスなどを使用
することができる。
スは、構造中に非架橋酸素を有するシリケートガラスで
あればよく、例えばフロート法で製造されたフロート板
ガラスを含むソーダライムシリケートガラスなどを使用
することができる。
【００２１】構造中に非架橋酸素を有するシリケートガ
ラスにレーザ光を照射することで、ガラス中に可視光を
吸収するカラーセンタである非架橋酸素ホールセンタを
生成させることができるが、非架橋酸素ホールセンタに
よる着色が、長時間安定であり、退色しないためには、
電子捕獲中心となる元素を微量ガラス中に含有させるこ
とが好ましい。
ラスにレーザ光を照射することで、ガラス中に可視光を
吸収するカラーセンタである非架橋酸素ホールセンタを
生成させることができるが、非架橋酸素ホールセンタに
よる着色が、長時間安定であり、退色しないためには、
電子捕獲中心となる元素を微量ガラス中に含有させるこ
とが好ましい。
【００２２】該元素としては、銀、即ちＡｇ、錫、即ち
Ｓｎ、および／またはユーロピウム、即ちＥｕが挙げら
れ、Ａｇを含む場合は、その含有量がＡｇ2Ｏに換算し
て０．００５〜０．５ｗｔ％、好ましくは０．０１〜
０．２ｗｔ％、より好ましくは０．０１〜０．１ｗｔ
％、Ｓｎを含む場合は、その含有量がＳｎＯ2に換算し
て０．０１〜１ｗｔ％、好ましくは０．０２〜０．８ｗ
ｔ％、より好ましくは０．０２〜０．４ｗｔ％、Ｅｕを
含む場合は、その含有量がＥｕ2Ｏ3に換算して０．０１
〜１ｗｔ％、好ましくは０．０２〜０．８ｗｔ％、より
好ましくは０．０２〜０．４ｗｔ％、非架橋酸素を有す
るガラスに含有させることで、非架橋酸素ホールセンタ
による着色を長時間安定とし、退色を抑制することが可
能となる。
Ｓｎ、および／またはユーロピウム、即ちＥｕが挙げら
れ、Ａｇを含む場合は、その含有量がＡｇ2Ｏに換算し
て０．００５〜０．５ｗｔ％、好ましくは０．０１〜
０．２ｗｔ％、より好ましくは０．０１〜０．１ｗｔ
％、Ｓｎを含む場合は、その含有量がＳｎＯ2に換算し
て０．０１〜１ｗｔ％、好ましくは０．０２〜０．８ｗ
ｔ％、より好ましくは０．０２〜０．４ｗｔ％、Ｅｕを
含む場合は、その含有量がＥｕ2Ｏ3に換算して０．０１
〜１ｗｔ％、好ましくは０．０２〜０．８ｗｔ％、より
好ましくは０．０２〜０．４ｗｔ％、非架橋酸素を有す
るガラスに含有させることで、非架橋酸素ホールセンタ
による着色を長時間安定とし、退色を抑制することが可
能となる。
【００２３】本発明のガラスの描画方法に使用するレー
ザ描画装置の構成物であるレーザ発振器には、連続的に
レーザ光を発光する連続レーザ発振器、パルス状にレー
ザ光を発光するパルスレーザ発振器のどちらを用いても
構わない。
ザ描画装置の構成物であるレーザ発振器には、連続的に
レーザ光を発光する連続レーザ発振器、パルス状にレー
ザ光を発光するパルスレーザ発振器のどちらを用いても
構わない。
【００２４】また、用いるレーザ光の種類は、赤外光、
近赤外光、可視光または紫外光が挙げられ、波長１００
ｎｍ以上、１ｍｍ（１０6ｎｍ）以下の光を使用するこ
とができ、例えばアルゴンイオンレーザ発振器またはＵ
Ｖパルスレーザ発振器を使用することができる。
近赤外光、可視光または紫外光が挙げられ、波長１００
ｎｍ以上、１ｍｍ（１０6ｎｍ）以下の光を使用するこ
とができ、例えばアルゴンイオンレーザ発振器またはＵ
Ｖパルスレーザ発振器を使用することができる。
【００２５】本発明のガラスの描画方法に使用するレー
ザ描画装置の構成物である光変調器は、スイッチング素
子としての役割を果たす。すなわち、レーザ光の進行方
向を変えるか、遮蔽と透過を切り替えることで、加工物
に対してレーザ光の照射のＯＮ／ＯＦＦを正確に制御す
るものである。ＯＮ／ＯＦＦを行うことで、文字、作画
が非連続となり様々な描画に対応できる。光変調器に
は、音響光学変調器（以後、ＡＯＭと略する）または電
気光学変調器（以後、ＥＯＭと略する）のいずれを用い
ても構わない。
ザ描画装置の構成物である光変調器は、スイッチング素
子としての役割を果たす。すなわち、レーザ光の進行方
向を変えるか、遮蔽と透過を切り替えることで、加工物
に対してレーザ光の照射のＯＮ／ＯＦＦを正確に制御す
るものである。ＯＮ／ＯＦＦを行うことで、文字、作画
が非連続となり様々な描画に対応できる。光変調器に
は、音響光学変調器（以後、ＡＯＭと略する）または電
気光学変調器（以後、ＥＯＭと略する）のいずれを用い
ても構わない。
【００２６】ＡＯＭは、ＯＮの状態では、無線周波数域
のＲＦ波を超音波に変える圧電素子、すなわち、トラン
スデューサにより石英ガラスに超音波を伝搬させ、 石
英ガラスの密度揺らぎにより回折格子を形成してレーザ
光を回折させその光路を変化させる、ＯＦＦの状態で
は、レーザ光を石英ガラス内に直進させるスイッチング
素子である。
のＲＦ波を超音波に変える圧電素子、すなわち、トラン
スデューサにより石英ガラスに超音波を伝搬させ、 石
英ガラスの密度揺らぎにより回折格子を形成してレーザ
光を回折させその光路を変化させる、ＯＦＦの状態で
は、レーザ光を石英ガラス内に直進させるスイッチング
素子である。
【００２７】ＥＯＭは、レーザ光に電圧を掛け偏光方向
を変えることで、偏光板により通過または遮蔽させるス
イッチング素子である。
を変えることで、偏光板により通過または遮蔽させるス
イッチング素子である。
【００２８】本発明のガラスの描画方法に使用するレー
ザ描画装置の構成物であるリニアトランスレータに搭載
された光軸上を移動可能な集光レンズおよび対物レン
ズ、またはｆθレンズは、ガルバノメータミラーによっ
て円弧状に走査されたレーザ光のフォーカス、すなわ
ち、焦点位置を補正し、平面上に集光させ解像度を上げ
る役割を果たす。
ザ描画装置の構成物であるリニアトランスレータに搭載
された光軸上を移動可能な集光レンズおよび対物レン
ズ、またはｆθレンズは、ガルバノメータミラーによっ
て円弧状に走査されたレーザ光のフォーカス、すなわ
ち、焦点位置を補正し、平面上に集光させ解像度を上げ
る役割を果たす。
【００２９】本発明のガラスの描画方法に使用するレー
ザ描画装置の構成物であるガルバノメータミラーは、可
動可能な複数のミラー、通常、Ｘミラー、Ｙミラーから
なり、ミラーの角度を変えてレーザ光の光軸を振ること
が可能である。Ｘミラー、Ｙミラーの角度を制御調整し
つつ操作し、光軸を振って対象物である着色ガラスへの
レーザ光の照射位置を移動させて、精度よく前記シリケ
ートガラスを着色することができ、文字、図形、絵柄お
よびバーコードなどが描画できる。
ザ描画装置の構成物であるガルバノメータミラーは、可
動可能な複数のミラー、通常、Ｘミラー、Ｙミラーから
なり、ミラーの角度を変えてレーザ光の光軸を振ること
が可能である。Ｘミラー、Ｙミラーの角度を制御調整し
つつ操作し、光軸を振って対象物である着色ガラスへの
レーザ光の照射位置を移動させて、精度よく前記シリケ
ートガラスを着色することができ、文字、図形、絵柄お
よびバーコードなどが描画できる。
【００３０】例えば、前記シリケートガラスに製造番
号、製造日、メーカー名などの文字情報、または１次元
および２次元のバーコードなどを容易に書き込むことが
できる。 本発明のガラスの描画方法は、レーザ描画装
置を用いることで精緻描画が行えるので、記録媒体分野
に応用できる可能性がある。例えば、レーザ光を絞り込
むことで、１ｍｍの間隔内に数１０本以上の線を書き込
むことのできる分解能を要し、記録媒体をも作製し得る
可能性がある。
号、製造日、メーカー名などの文字情報、または１次元
および２次元のバーコードなどを容易に書き込むことが
できる。 本発明のガラスの描画方法は、レーザ描画装
置を用いることで精緻描画が行えるので、記録媒体分野
に応用できる可能性がある。例えば、レーザ光を絞り込
むことで、１ｍｍの間隔内に数１０本以上の線を書き込
むことのできる分解能を要し、記録媒体をも作製し得る
可能性がある。
【００３１】描画部を記録媒体とした場合、描画部は１
００℃以上に加熱することによって消色するので、消去
書き込みが可能である。
００℃以上に加熱することによって消色するので、消去
書き込みが可能である。
【００３２】
【発明の実施の形態】図１は、レーザ光の焦点位置の制
御に集光レンズおよび対物レンズを用いた本発明で使用
するレーザ描画装置の一例の説明図である。
御に集光レンズおよび対物レンズを用いた本発明で使用
するレーザ描画装置の一例の説明図である。
【００３３】図１に示すレーザ発振器１は、紫外、即
ち、ＵＶパルスレーザ発振器である。ＵＶパルスレーザ
発振器には、通常、ＡＯＭまたはＥＯＭからなる光変調
器が、通称、Ｑスイッチとして既に組み込まれている。
集光レンズ２および対物レンズ３のうち、図示しないリ
ニアトランスレータに搭載された集光レンズ２を、リニ
アトランスレータにより光軸上を動かすことによって、
ターゲット６である構造中に非架橋酸素を有するシリケ
ートガラスの照射面におけるレーザビーム径を制御す
る。
ち、ＵＶパルスレーザ発振器である。ＵＶパルスレーザ
発振器には、通常、ＡＯＭまたはＥＯＭからなる光変調
器が、通称、Ｑスイッチとして既に組み込まれている。
集光レンズ２および対物レンズ３のうち、図示しないリ
ニアトランスレータに搭載された集光レンズ２を、リニ
アトランスレータにより光軸上を動かすことによって、
ターゲット６である構造中に非架橋酸素を有するシリケ
ートガラスの照射面におけるレーザビーム径を制御す
る。
【００３４】ＵＶパルスレーザ発振器より発光させたレ
ーザ光は、集光レンズ２、次いで対物レンズ３を通過し
た後、ガルバノメータミラーであるＸミラー４およびＹ
ミラー５により反射し、その後、ターゲット６であるシ
リケートガラスに照射させて、該シリケートガラスへの
レーザ光照射部を着色する。前記シリケートガラスの描
画は、照射面に対し水平方向に移動可能なＸ−Ｙ軸ステ
ージと垂直方向に移動可能なＺ軸ステージからなるＸＹ
Ｚ−ステージ７に載せて、ステージ７を移動させつつシ
リケートガラス上にレーザ光を走査させて行うこともで
きる。
ーザ光は、集光レンズ２、次いで対物レンズ３を通過し
た後、ガルバノメータミラーであるＸミラー４およびＹ
ミラー５により反射し、その後、ターゲット６であるシ
リケートガラスに照射させて、該シリケートガラスへの
レーザ光照射部を着色する。前記シリケートガラスの描
画は、照射面に対し水平方向に移動可能なＸ−Ｙ軸ステ
ージと垂直方向に移動可能なＺ軸ステージからなるＸＹ
Ｚ−ステージ７に載せて、ステージ７を移動させつつシ
リケートガラス上にレーザ光を走査させて行うこともで
きる。
【００３５】コンピュータ８にデジタルコマンドデータ
として入力され、デジタル・アナログ・コンバータ９に
よってアナログ信号に変換されたコントロール信号は、
サーボドライバ１０に受信されて、サ−ボドライバ１０
が、集光レンズ２、ガルバノメータミラーであるＸミラ
ー４およびＹミラー５の動作を制御しつつ駆動させ、シ
リケートガラス上のレーザ光の照射位置を移動させる。
なお、シリケートガラスへのレーザ光による書き込み内
容は、前記デジタルコマンドデータを変更することで、
容易に変えられる。
として入力され、デジタル・アナログ・コンバータ９に
よってアナログ信号に変換されたコントロール信号は、
サーボドライバ１０に受信されて、サ−ボドライバ１０
が、集光レンズ２、ガルバノメータミラーであるＸミラ
ー４およびＹミラー５の動作を制御しつつ駆動させ、シ
リケートガラス上のレーザ光の照射位置を移動させる。
なお、シリケートガラスへのレーザ光による書き込み内
容は、前記デジタルコマンドデータを変更することで、
容易に変えられる。
【００３６】図２は、レーザ光の焦点位置の制御にｆθ
レンズを用いた本発明に使用するレーザ描画装置の一例
の説明図である。
レンズを用いた本発明に使用するレーザ描画装置の一例
の説明図である。
【００３７】レーザ発振器１である、ＵＶパルスレーザ
発振器により発光したレーザ光は、ガルバノメータミラ
ーであるＸミラー４およびＹミラー５により反射し、ｆ
θレンズ１１を透過した後、ターゲット６である構造中
に非架橋酸素を持つシリケートガラスに照射させて、該
シリケートガラスへのレーザ光照射部を着色する。ｆθ
レンズ１１は、ガルバノメータミラーによって走査され
るレーザ光をターゲット６に集光する。レーザ発振器１
であるＵＶパルスレーザ発振器には、通常、ＡＯＭまた
はＥＯＭからなる光変調器が、通称、Ｑスイッチとして
既に組み込まれている。
発振器により発光したレーザ光は、ガルバノメータミラ
ーであるＸミラー４およびＹミラー５により反射し、ｆ
θレンズ１１を透過した後、ターゲット６である構造中
に非架橋酸素を持つシリケートガラスに照射させて、該
シリケートガラスへのレーザ光照射部を着色する。ｆθ
レンズ１１は、ガルバノメータミラーによって走査され
るレーザ光をターゲット６に集光する。レーザ発振器１
であるＵＶパルスレーザ発振器には、通常、ＡＯＭまた
はＥＯＭからなる光変調器が、通称、Ｑスイッチとして
既に組み込まれている。
【００３８】該シリケートガラスへの描画は、照射面に
対し水平方向に移動可能なＸ−Ｙ軸ステージと垂直方向
に移動可能なＺ軸ステージからなるＸＹＺ−ステージ７
によって、ステージ７を移動させつつ、該シリケートガ
ラス上にレーザ光を走査させて行うこともできる。
対し水平方向に移動可能なＸ−Ｙ軸ステージと垂直方向
に移動可能なＺ軸ステージからなるＸＹＺ−ステージ７
によって、ステージ７を移動させつつ、該シリケートガ
ラス上にレーザ光を走査させて行うこともできる。
【００３９】コンピュータ８に入力されたデジタルコマ
ンドデータは、デジタル・アナログ・コンバータ９によ
ってアナログ信号に変換される。アナログ信号に変換さ
れたコントロール信号は、サーボドライバ１０に受信さ
れて、サ−ボドライバ１０が、ガルバノメータミラーで
あるＸミラー４およびＹミラー５の動作を制御しつつ駆
動させ、構造中に非架橋酸素を持つシリケートガラスへ
のレーザ光の照射位置を移動させる。なお、該シリケー
トガラスへのレーザ光による書き込み内容は、前記デジ
タルコマンドデータを変更することで、容易に変えられ
る。
ンドデータは、デジタル・アナログ・コンバータ９によ
ってアナログ信号に変換される。アナログ信号に変換さ
れたコントロール信号は、サーボドライバ１０に受信さ
れて、サ−ボドライバ１０が、ガルバノメータミラーで
あるＸミラー４およびＹミラー５の動作を制御しつつ駆
動させ、構造中に非架橋酸素を持つシリケートガラスへ
のレーザ光の照射位置を移動させる。なお、該シリケー
トガラスへのレーザ光による書き込み内容は、前記デジ
タルコマンドデータを変更することで、容易に変えられ
る。
【００４０】本発明のガラスの描画方法に使用するレー
ザ描画装置の構成物であるステージ７は、例えば、照射
面に対し水平方向に移動可能なＸ−Ｙ軸ステージと垂直
方向に移動可能なＺ軸ステージで構成され、高速でレー
ザ光を走査する際、前記シリケートガラスを移動させる
ことによりガラスの描画を効率よく行うことができる。
また、移動可能なステージ７に取り付けられた前記シ
リケートガラスを一定間隔で移動させた後、静止させ
て、前述のガルバノメータミラーによりレーザ光を走査
して描画を行うことで、文字、図形、絵柄またはバーコ
ードなどを等間隔で複数描画することができる。
ザ描画装置の構成物であるステージ７は、例えば、照射
面に対し水平方向に移動可能なＸ−Ｙ軸ステージと垂直
方向に移動可能なＺ軸ステージで構成され、高速でレー
ザ光を走査する際、前記シリケートガラスを移動させる
ことによりガラスの描画を効率よく行うことができる。
また、移動可能なステージ７に取り付けられた前記シ
リケートガラスを一定間隔で移動させた後、静止させ
て、前述のガルバノメータミラーによりレーザ光を走査
して描画を行うことで、文字、図形、絵柄またはバーコ
ードなどを等間隔で複数描画することができる。
【００４１】また、本発明のガラスの描画方法は、従来
のガラスのマーキング方法であるレーザの光の集光部に
クラックを生じさせることに比べ、ガラスにダメージを
与えない。
のガラスのマーキング方法であるレーザの光の集光部に
クラックを生じさせることに比べ、ガラスにダメージを
与えない。
【００４２】尚、描画部は１００℃以上に加熱すること
によって消色するので本発明のガラスの描画方法によっ
て、文字、図形、絵柄またはバーコードが描画されたガ
ラスは加熱により描画を消すことが可能であり、リサイ
クル使用ができるとともに、粉砕してカレットとし、フ
ロートガラスの製造などにおいて、ガラス原料としてリ
サイクルできる。
によって消色するので本発明のガラスの描画方法によっ
て、文字、図形、絵柄またはバーコードが描画されたガ
ラスは加熱により描画を消すことが可能であり、リサイ
クル使用ができるとともに、粉砕してカレットとし、フ
ロートガラスの製造などにおいて、ガラス原料としてリ
サイクルできる。
【００４３】また、ステージへのガラスの固定に際し、
ホルダの形状を変えることで様々なガラスの形状に対応
できるので、本発明に用いる前記シリケートガラスは、
形状は問わず、板ガラスに限らず、瓶などであってもよ
い。
ホルダの形状を変えることで様々なガラスの形状に対応
できるので、本発明に用いる前記シリケートガラスは、
形状は問わず、板ガラスに限らず、瓶などであってもよ
い。
【００４４】本発明を以下の実施例によって詳細に説明
するが、本発明は、以下の実施例によって、限定される
ものではない。
するが、本発明は、以下の実施例によって、限定される
ものではない。
【００４５】
【実施例】図１は、レーザ光の焦点位置の制御に集光レ
ンズおよび対物レンズを用いた本発明で使用するレーザ
描画装置の一例の説明図である。
ンズおよび対物レンズを用いた本発明で使用するレーザ
描画装置の一例の説明図である。
【００４６】図１に示すように、レーザ描画装置は、レ
ーザ発振器１であるＵＶパルスレーザ発振器、リニアト
ランスレータに搭載された集光レンズ２、対物レンズ
３、ガルバノメータ内のＸミラー４、Ｙミラー５、水平
方向に移動可能なＸ−Ｙ軸ステージと垂直方向に移動可
能なＺ軸ステージからなるＸＹＺ−ステージ７に付設さ
れたホルダからなり、ホルダにターゲット６であるシリ
ケートガラスが取り付けられる。
ーザ発振器１であるＵＶパルスレーザ発振器、リニアト
ランスレータに搭載された集光レンズ２、対物レンズ
３、ガルバノメータ内のＸミラー４、Ｙミラー５、水平
方向に移動可能なＸ−Ｙ軸ステージと垂直方向に移動可
能なＺ軸ステージからなるＸＹＺ−ステージ７に付設さ
れたホルダからなり、ホルダにターゲット６であるシリ
ケートガラスが取り付けられる。
【００４７】ＵＶパルスレーザ発振器より、波長３５５
ｎｍ、パルス幅２０ｎｓ、パルスエネルギー１１７μ
Ｊ、平均出力２．９Ｗ、繰り返し周波数２５ｋＨｚで発
振させたレーザ光を集光レンズ２により絞ってレーザビ
ームとし、Ｘミラー４とＹミラー５とで反射させ、ホル
ダに取り付けられた板厚６ｍｍ、サイズ１００ｍｍ角の
ターゲット６である組成ＳｉＯ2、７２ｗｔ％、Ｎａ
2Ｏ、１６ｗｔ％、ＣａＯ、１０ｗｔ％、Ａｌ2Ｏ3、２
ｗｔ％のシリケートガラスの表面に走査速度２５０ｍｍ
／ｓｅｃで走査した。
ｎｍ、パルス幅２０ｎｓ、パルスエネルギー１１７μ
Ｊ、平均出力２．９Ｗ、繰り返し周波数２５ｋＨｚで発
振させたレーザ光を集光レンズ２により絞ってレーザビ
ームとし、Ｘミラー４とＹミラー５とで反射させ、ホル
ダに取り付けられた板厚６ｍｍ、サイズ１００ｍｍ角の
ターゲット６である組成ＳｉＯ2、７２ｗｔ％、Ｎａ
2Ｏ、１６ｗｔ％、ＣａＯ、１０ｗｔ％、Ａｌ2Ｏ3、２
ｗｔ％のシリケートガラスの表面に走査速度２５０ｍｍ
／ｓｅｃで走査した。
【００４８】ＵＶパルスレーザ発振器に組み込まれたＱ
スイッチのＯＮ／ＯＦＦと、Ｘミラー４およびＹミラー
５の角度を操作することで、レーザビームの光軸を振
り、前記シリケートガラスにレーザビームを走査して、
幅３μｍの淡褐色のラインで絵柄を自在に描画する事が
できた。その際、レーザビームのビーム径を３μｍに調
整した。
スイッチのＯＮ／ＯＦＦと、Ｘミラー４およびＹミラー
５の角度を操作することで、レーザビームの光軸を振
り、前記シリケートガラスにレーザビームを走査して、
幅３μｍの淡褐色のラインで絵柄を自在に描画する事が
できた。その際、レーザビームのビーム径を３μｍに調
整した。
【００４９】次いで、ＸＹＺ−ステージ７を操作して水
平移動させることで、絵柄を等間隔に複数、描画するこ
とができた。
平移動させることで、絵柄を等間隔に複数、描画するこ
とができた。
【００５０】また、透明な前記シリケートガラスに、Ｕ
Ｖパルスレーザ発振器より発振したレーザービームを前
記条件で走査して、サイズ２０ｍｍ×２０ｍｍの淡褐色
の四角形を描画し、その可視光透過率を測定したとこ
ろ、８４．２％であった。
Ｖパルスレーザ発振器より発振したレーザービームを前
記条件で走査して、サイズ２０ｍｍ×２０ｍｍの淡褐色
の四角形を描画し、その可視光透過率を測定したとこ
ろ、８４．２％であった。
【００５１】可視光透過率は、分光光度計（日立製作所
製、３４０型自記）で、波長３４０〜１８００ｎｍの間
の透過率を測定し求めた。波長４２０ｎｍ、６２０ｎｍ
に吸収があり、この吸収は、シリケートガラスにＸ線を
照射して生成した非架橋酸素ホールセンタによる吸収と
一致した。
製、３４０型自記）で、波長３４０〜１８００ｎｍの間
の透過率を測定し求めた。波長４２０ｎｍ、６２０ｎｍ
に吸収があり、この吸収は、シリケートガラスにＸ線を
照射して生成した非架橋酸素ホールセンタによる吸収と
一致した。
【００５２】図３は、Ｘ線を照射し非架橋酸素ホールセ
ンタを形成させ着色させたガラスの吸光度曲線と紫外光
（ＵＶ）レーザビームを走査し着色させたガラスの吸光
度曲線とを比較したグラフである。縦軸を吸光度、横軸
を波長とし、比較のため、ＵＶを照射し着色させたガラ
スの吸光度の値に１００を掛けてプロットした。
ンタを形成させ着色させたガラスの吸光度曲線と紫外光
（ＵＶ）レーザビームを走査し着色させたガラスの吸光
度曲線とを比較したグラフである。縦軸を吸光度、横軸
を波長とし、比較のため、ＵＶを照射し着色させたガラ
スの吸光度の値に１００を掛けてプロットした。
【００５３】図３に示すように、Ｘ線による着色ガラス
の吸光度曲線と、ＵＶレーザビームを走査し着色させた
部位の吸光度曲線は同じパターンを示し、ＵＶレーザの
走査による着色は非架橋酸素ホールセンタが生成したこ
とに起因していることが確かめられた。
の吸光度曲線と、ＵＶレーザビームを走査し着色させた
部位の吸光度曲線は同じパターンを示し、ＵＶレーザの
走査による着色は非架橋酸素ホールセンタが生成したこ
とに起因していることが確かめられた。
【００５４】なお、前記シリケートガラスの非照射部の
可視光透過率は、８８．７％であった。
可視光透過率は、８８．７％であった。
【００５５】レーザビームのトレース部、すなわち、着
色部である２０ｍｍ×２０ｍｍの単褐色の四角形には、
クラックなどの欠陥は発生していなかった。
色部である２０ｍｍ×２０ｍｍの単褐色の四角形には、
クラックなどの欠陥は発生していなかった。
【００５６】
【発明の効果】本発明のガラスの描画方法は、構造中に
非架橋酸素を持つシリケートガラス、好ましくは、Ａ
ｇ、Ｓｎおよび／またはＥｕを微量成分として含むシリ
ケートガラスの表面に精度よくレーザ光を照射して着色
する方法であり、該シリケートガラスを部分的に着色す
ることによって、該シリケートガラスに文字、図形、絵
柄、またはバーコードなどを精緻描画することができ
る。
非架橋酸素を持つシリケートガラス、好ましくは、Ａ
ｇ、Ｓｎおよび／またはＥｕを微量成分として含むシリ
ケートガラスの表面に精度よくレーザ光を照射して着色
する方法であり、該シリケートガラスを部分的に着色す
ることによって、該シリケートガラスに文字、図形、絵
柄、またはバーコードなどを精緻描画することができ
る。
【図１】レーザ光の焦点位置の制御に集光レンズおよび
対物レンズを用いた本発明で使用するレーザ描画装置の
一例の説明図である。
対物レンズを用いた本発明で使用するレーザ描画装置の
一例の説明図である。
【図２】レーザ光の焦点位置の制御にｆθレンズを用い
た本発明で使用するレーザ描画装置の一例の説明図であ
る。
た本発明で使用するレーザ描画装置の一例の説明図であ
る。
【図３】Ｘ線を照射し非架橋酸素ホールセンタを形成さ
せ着色させたガラスの吸光度曲線と紫外光（ＵＶ）レー
ザビームを走査し着色させたガラスの吸光度曲線とを比
較したグラフである。
せ着色させたガラスの吸光度曲線と紫外光（ＵＶ）レー
ザビームを走査し着色させたガラスの吸光度曲線とを比
較したグラフである。
１ レーザ発振器
２ 集光レンズ
３ 対物レンズ
４ Ｘミラー
５ Ｙミラー
６ ターゲット（構造中に非架橋酸素を有するシリケ
ートガラス） ７ ＸＹＺ−ステージ
ートガラス） ７ ＸＹＺ−ステージ
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 西川 晋司
三重県松阪市大口町1510番地 セントラル
硝子株式会社硝子研究所内
(72)発明者 多門 宏幸
三重県松阪市大口町1510番地 セントラル
硝子株式会社硝子研究所内
(72)発明者 板倉 伸行
三重県松阪市大口町1510番地 セントラル
硝子株式会社硝子研究所内
(72)発明者 上村 宏
三重県松阪市大口町1510番地 セントラル
硝子株式会社硝子研究所内
(72)発明者 角野 広平
大阪府池田市緑丘１丁目８番31号 独立行
政法人産業技術総合研究所 関西センター
内
(72)発明者 赤井 智子
大阪府池田市緑丘１丁目８番31号 独立行
政法人産業技術総合研究所 関西センター
内
(72)発明者 山下 勝
大阪府池田市緑丘１丁目８番31号 独立行
政法人産業技術総合研究所 関西センター
内
(72)発明者 矢澤 哲夫
大阪府池田市緑丘１丁目８番31号 独立行
政法人産業技術総合研究所 関西センター
内
Ｆターム(参考） 4E068 AB01 CE03 CE04 DB13
4G059 AA01 AB05 AB19 AC08
4G062 AA01 BB01 DA02 FE01 FE02
HH03 HH04 KK03 KK04 MM01
NN40
Claims (9)
- 【請求項１】 構造中に非架橋酸素を有するシリケート
ガラスにレーザ描画装置によりレーザ光を照射して非架
橋酸素ホールセンタを形成して着色し、該着色部により
描画することを特徴とするガラスの描画方法。 - 【請求項２】 前記シリケートガラスがＡｇ、Ｓｎおよ
び／またはＥｕを微量成分として含み、Ａｇを含む場合
は、その含有量がＡｇ2Ｏに換算して０．００５〜０．
５ｗｔ％、Ｓｎを含む場合は、その含有量がＳｎＯ2に
換算して０．０１〜１ｗｔ％、Ｅｕを含む場合は、その
含有量がＥｕ2Ｏ3に換算して０．０１〜１ｗｔ％を含む
ことを特徴とする請求項１に記載のガラスの描画方法。 - 【請求項３】 前記レーザ描画装置が、レーザ発振器、
光変調器、リニアトランスレータに搭載された集光レン
ズ、対物レンズ、ガルバノメータミラーおよびステージ
からなることを特徴とする請求項１または請求項２に記
載のガラスの描画方法。 - 【請求項４】 前記レーザ描画装置が、レーザ発振器、
光変調器、ガルバノメータミラー、ｆθレンズおよびス
テージからなることを特徴とする請求項１または請求項
２に記載のガラスの描画方法。 - 【請求項５】 レーザ光の種類が、紫外光、可視光、近
赤外光または赤外光であることを特徴とする請求項１乃
至請求項４のいずれかに記載のガラスの描画方法。 - 【請求項６】 光変調器が、音響光学変調器または電気
光学変調器であることを特徴とする請求項１乃至請求項
５のいずれかに記載のガラスの描画方法。 - 【請求項７】 複数のガルバノメータミラーによって、
前記ガラスへのレーザ光の照射位置を移動させることを
特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載のガ
ラスの描画方法。 - 【請求項８】 水平方向および／または垂直方向に移動
可能なステージによって、前記ガラスを移動させること
を特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の
ガラスの描画方法。 - 【請求項９】 請求項１乃至請求項８のいずれかに記載
のガラスの描画方法によって、文字、図形、絵柄または
バーコードが描画されていることを特徴とするガラス。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001261079A JP2003073148A (ja) | 2001-08-30 | 2001-08-30 | ガラスの描画方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001261079A JP2003073148A (ja) | 2001-08-30 | 2001-08-30 | ガラスの描画方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003073148A true JP2003073148A (ja) | 2003-03-12 |
Family
ID=19088178
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001261079A Pending JP2003073148A (ja) | 2001-08-30 | 2001-08-30 | ガラスの描画方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003073148A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007135124A1 (de) * | 2006-05-23 | 2007-11-29 | Ceramtec Ag | Detektierung der energieeintragung in einen festkörper bzw. ein werkstück |
| JP2009057222A (ja) * | 2007-08-30 | 2009-03-19 | Saitama Univ | ガラス着色方法及び記録媒体 |
| JP5220015B2 (ja) * | 2007-08-01 | 2013-06-26 | シャープ株式会社 | 液晶表示装置及びその製造方法 |
| CN104080755A (zh) * | 2012-06-26 | 2014-10-01 | 欧文斯-布洛克威玻璃容器有限公司 | 具有图形数据载体的玻璃容器 |
| JP2018106124A (ja) * | 2016-12-28 | 2018-07-05 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 表示装置とその製造方法と製造装置 |
| US20200277225A1 (en) * | 2016-11-18 | 2020-09-03 | Corning Incorporated | Methods of forming laser-induced attributes on glass-based substrates using mid-ir laser |
-
2001
- 2001-08-30 JP JP2001261079A patent/JP2003073148A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007135124A1 (de) * | 2006-05-23 | 2007-11-29 | Ceramtec Ag | Detektierung der energieeintragung in einen festkörper bzw. ein werkstück |
| CN101448613B (zh) * | 2006-05-23 | 2013-11-20 | 陶瓷技术有限责任公司 | 固体或者说工件中的能量加入的探测 |
| KR101391274B1 (ko) | 2006-05-23 | 2014-05-02 | 세람테크 게엠베하 | 솔리드 또는 워크피스내로의 에너지 입력 검출방법 |
| JP5220015B2 (ja) * | 2007-08-01 | 2013-06-26 | シャープ株式会社 | 液晶表示装置及びその製造方法 |
| JP2009057222A (ja) * | 2007-08-30 | 2009-03-19 | Saitama Univ | ガラス着色方法及び記録媒体 |
| JP4731530B2 (ja) * | 2007-08-30 | 2011-07-27 | 国立大学法人埼玉大学 | ガラス着色方法 |
| CN104080755A (zh) * | 2012-06-26 | 2014-10-01 | 欧文斯-布洛克威玻璃容器有限公司 | 具有图形数据载体的玻璃容器 |
| US20200277225A1 (en) * | 2016-11-18 | 2020-09-03 | Corning Incorporated | Methods of forming laser-induced attributes on glass-based substrates using mid-ir laser |
| JP2018106124A (ja) * | 2016-12-28 | 2018-07-05 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 表示装置とその製造方法と製造装置 |
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