JP2003201149A - Method of coloring glass - Google Patents
Method of coloring glassInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、高エネルギー光を
照射することでガラスを着色する方法に関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for coloring glass by irradiating it with high energy light.
【0002】[0002]
【従来の技術】透明材料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2−242220号
公報、特開平3−124486号公報、特開平4−71
792号公報および特開平11−156568号公報に
て開示されている。2. Description of the Related Art A method of irradiating a transparent material with a laser beam to perform laser marking is disclosed in JP-A-2-242220, JP-A-3-124486, and JP-A-4-71.
It is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 792 and Japanese Patent Laid-Open No. 11-156568.
【0003】例えば、特開平2−242220号公報に
て、レーザ光を吸収する透明なプラスチックを設けてな
る眼鏡枠において、前記プラスチックにレーザ光を照射
して内部に焼け焦げ模様を現出させたことを特徴とする
模様入りメガネ枠部品が開示されている。しかしなが
ら、係る公報に記載の方法においては、対象物がプラス
チックなどのレーザ光照射によって焼け焦げを生じる材
料に制限されるという問題があった。For example, in Japanese Unexamined Patent Publication No. 2-242220, in a spectacle frame provided with a transparent plastic that absorbs laser light, the plastic is irradiated with laser light to cause a burnt pattern to appear inside. And a framed spectacle frame component having a pattern is disclosed. However, the method described in this publication has a problem that the object is limited to a material such as plastic that causes a charring by irradiation with laser light.
【0004】また、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。Further, Japanese Patent Laid-Open No. 3-124486 discloses a laser marking method in which a laser beam is focused on the inside of an object to mark the inside without damaging the surface. However, in the laser marking method described in the publication, when the object is glass, there is a problem that when the laser light is focused inside, a crack may occur and reach the surface, which makes the object fragile. It was
【0005】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。Further, in Japanese Patent Laid-Open No. 4-71792,
There is disclosed a method of marking by selectively opaqueizing the inside of the transparent substrate by irradiating the inside of the transparent substrate with a laser beam so as to focus. However, in the marking method described in this publication, it is possible to mark the inside of the glass by laser irradiation,
Since the focus position of the laser beam cannot be strictly controlled in the depth direction of the material, there is a problem that it is not suitable for marking a thin transparent material.
【0006】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。Further, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-156568, laser light in a wavelength range which transmits a marking object is
A method of marking by focusing on the inside of an object using an fθ lens is disclosed. However, in the marking method described in the publication, since the marking is due to internal cracks caused by irradiation with laser light,
There is a problem that marking objects are limited to transparent materials.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】特開平2−24222
0号公報、特開平3−124486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、プラスチック、ガラスなどの透明
材料に文字、図柄などをレーザマーキングする方法であ
るが、レーザ光を透明材料内部で集光させたことによ
る、プラスチック内部の焼け焦げ模様、またはガラス内
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
グがし難いという問題があった。DISCLOSURE OF THE INVENTION Problems to be Solved by the Invention
No. 0, JP-A-3-124486, JP-A-4-124
The method described in Japanese Patent No. 71792 or Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-156568 is a method of laser-marking characters, patterns, etc. on a transparent material such as plastic or glass, but the laser light is condensed inside the transparent material. As a result, since marking is performed by using a scorching pattern inside the plastic or making the glass opaque due to the occurrence of cracks, there is a problem that it is difficult to make extremely fine marking in the unit of micron (μm).
【0008】また、通常、着色ガラスは、遷移金属を着
色源としてガラス原料に添加することで、遷移金属イオ
ンにより着色されている、また、着色膜付きガラスは、
無機顔料または金属酸化物をシリカ、チタニアなどの透
明マトリックスに分散させた着色膜を被覆して製造され
る。この様に、着色ガラスおよび着色膜付きガラスは、
遷移金属イオンまたは金属酸化物など金属によって、着
色されているので、リサイクルすることが難しいという
問題があった。すなわち、溶融しても色が残り、色の違
うガラスは同じ溶融窯で溶融することができずリサイク
ルできないという問題があった。Further, the colored glass is usually colored with a transition metal ion by adding a transition metal to the glass raw material as a coloring source, and the colored film-coated glass is
It is manufactured by coating a colored film in which an inorganic pigment or a metal oxide is dispersed in a transparent matrix such as silica or titania. Thus, the colored glass and the glass with the colored film are
Since it is colored with a metal such as a transition metal ion or a metal oxide, it is difficult to recycle. That is, there is a problem that the color remains even after melting, and glasses of different colors cannot be melted in the same melting furnace and cannot be recycled.
【0009】ガラスをレーザ光により着色させることで
微細な書き込みが行えるだけでなく、ガラスを着色した
としても容易に消色でき、リサイクル可能なガラスの着
色方法を提供することを本発明の課題とする。It is an object of the present invention to provide a method for coloring recyclable glass, in which not only fine writing can be performed by coloring the glass with laser light, but also the glass can be easily erased even if it is colored. To do.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】本発明は、銀イオンが含
有されたガラスにレーザ光を照射するで、銀イオンを凝
集させて銀微粒子を析出させ、析出した銀微粒子のコロ
イド共鳴吸収により、透過色を黄色、反射色を銀色に呈
色させて着色する方法である。Means for Solving the Problems The present invention irradiates a glass containing silver ions with a laser beam to agglomerate silver ions to deposit silver fine particles, and by colloid resonance absorption of the deposited silver fine particles, In this method, the transmitted color is yellow and the reflected color is silver.
【0011】本発明により着色されたガラスは、軟化点
以上に加熱することで、着色源である銀微粒子がガラス
内部に拡散して消色するので、ガラスの着消色が行え
る。When the glass colored according to the present invention is heated to the softening point or higher, silver fine particles as a coloring source diffuse into the inside of the glass to erase the color, so that the glass can be colored and erased.
【0012】また、本発明は、着色ガラスのリサイクル
に適用できる。The present invention can also be applied to recycling colored glass.
【0013】本発明者らは、鋭意研究した結果、加熱し
た銀を含む溶融塩に浸漬させ、ガラス内部のナトリウム
イオンと溶融塩の銀イオンをイオン交換したガラスは透
明であるが、該ガラスに高エネルギー光、例えば、高強
度のレーザ光を集光して照射することによって、表面に
銀微粒子を凝集させれば、銀微粒子のコロイド共鳴吸収
により透過色が黄色、反射色が銀色に着色することを見
出した。As a result of earnest studies, the present inventors have found that a glass obtained by immersing a molten salt containing heated silver in the glass and ion-exchanging sodium ions inside the glass with silver ions in the molten salt is transparent. If silver particles are aggregated on the surface by focusing and irradiating high-energy light, for example, high-intensity laser light, the transmission color is colored yellow and the reflection color is silver due to colloid resonance absorption of the silver particles. I found that.
【0014】前記の銀イオン含有ガラス全体を、加熱炉
等で軟化点以下の温度に輻射加熱することによっても着
色させることは可能であるが、輻射加熱を用いると着色
による微細な書き込みは行えない。加熱炉等で輻射加熱
することなく、レーザ光を照射することで、前記の銀イ
オン含有ガラス中の銀イオンを凝集させて銀微粒子を析
出させ、着色させることにより微細な描画が可能となっ
た。Although it is possible to color the entire silver ion-containing glass by radiant heating to a temperature below the softening point in a heating furnace or the like, if radiant heating is used, fine writing due to coloring cannot be performed. . By irradiating a laser beam without radiative heating in a heating furnace or the like, silver ions in the above-mentioned glass containing silver ions are aggregated to precipitate fine silver particles, and coloring can be performed to enable fine drawing. .
【0015】更に、本発明者らは、レーザ光照射によっ
て透過色は黄色、反射色は銀色に着色した前記着色ガラ
スを軟化点以上に加熱することによって、表面に凝集し
てできた前記銀微粒子がガラス内部に拡散し、消色する
ことを見いだすに至った。Furthermore, the inventors of the present invention heat the above-mentioned colored glass colored in a transmitted color of yellow and a reflected color of silver by irradiation of a laser beam to a temperature equal to or higher than the softening point, thereby agglomerating the silver fine particles on the surface. It was found that the pigment diffused inside the glass and disappeared.
【0016】本発明は、銀イオンが含有されたガラスに
高エネルギー光を照射することで、銀イオンを凝集させ
て銀微粒子とし着色させることを特徴とするガラスの着
色方法である。The present invention is a method for coloring glass, characterized in that the glass containing silver ions is irradiated with high energy light to aggregate the silver ions to form fine silver particles for coloring.
【0017】更に、本発明は、上記のガラスの着色方法
であって、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、対物レンズおよびガルバ
ノメータミラーからなるレーザ照射装置により、銀イオ
ンを含有させたガラスにレーザ光を照射し銀イオンを凝
集させて銀微粒子とし、着色することを特徴とするガラ
スの着色方法である。Furthermore, the present invention is a method of coloring a glass as described above, wherein a silver irradiation is performed by a laser irradiation device including a laser oscillator, an optical modulator, a condenser lens mounted on a linear translator, an objective lens and a galvanometer mirror. The glass coloring method is characterized by irradiating a glass containing the above with a laser beam to agglomerate silver ions to form silver fine particles and coloring.
【0018】更に、本発明は、上記のガラスの着色方法
であって、レーザ発振器、光変調器、ガルバノメータミ
ラーおよびfθレンズからなるレーザ照射装置より、銀
イオンを含有させたガラスにレーザ光を照射すること
で、銀イオンを凝集させて銀微粒子とし着色させること
を特徴とするガラスの着色方法である。Furthermore, the present invention relates to the above glass coloring method, wherein the glass containing silver ions is irradiated with laser light from a laser irradiation device comprising a laser oscillator, an optical modulator, a galvanometer mirror and an fθ lens. By so doing, silver ions are aggregated to form fine silver particles, which are colored.
【0019】更に、本発明は、レーザ発振器が炭酸ガス
レーザ発振器、UVパルスレーザ発振器またはアルゴン
イオンレーザ発振器であり、用いるレーザ光の種類が赤
外光、近赤外光、可視光または紫外光であることを特徴
とする上記のガラスの着色方法である。Further, in the present invention, the laser oscillator is a carbon dioxide laser oscillator, a UV pulse laser oscillator or an argon ion laser oscillator, and the type of laser light used is infrared light, near infrared light, visible light or ultraviolet light. The above method for coloring glass is characterized by the above.
【0020】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
ガラスの着色方法である。Furthermore, the present invention is the above glass coloring method, wherein the light modulator is an acousto-optic modulator or an electro-optic modulator.
【0021】更に、本発明は、複数のガルバノメータミ
ラーよって、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着色方法である。Furthermore, the present invention is the above glass coloring method characterized in that the irradiation position of the laser light on the glass is moved by a plurality of galvanometer mirrors.
【0022】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、ガラスを移動
させることを特徴とする上記のいずれかに記載のガラス
の着色方法である。Further, the present invention is the glass coloring method as described in any one of the above, characterized in that the glass is moved by a stage movable in the horizontal direction and / or the vertical direction.
【0023】更に、本発明は、上記のガラスの着色方法
によって、着色されていることを特徴とするガラスであ
る。Further, the present invention is a glass which is colored by the above glass coloring method.
【0024】更に、本発明は、上記のガラスの着色方法
によって、文字、図柄、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。Further, the present invention is a glass characterized in that a character, a pattern, or a bar code is drawn by the above glass coloring method.
【0025】更に、本発明は、上記のガラスを、軟化点
以上に加熱することによって着色部を消色する方法であ
る。Further, the present invention is a method for erasing the colored portion by heating the above glass to a temperature above its softening point.
【0026】本発明のガラスの着色方法に使用するレー
ザ照射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。例えば、高出力レーザ発振器である炭酸ガス
レーザ発振器、YAGレーザ発振器、UVパルスレーザ
発振器またはアルゴンイオンレーザ発振器などを用いる
ことができる。The laser oscillator, which is a component of the laser irradiation apparatus used in the method for coloring glass of the present invention, includes a continuous laser oscillator that continuously emits laser light and a pulse laser oscillator that emits laser light in a pulsed manner. Either one may be used. For example, a carbon dioxide laser oscillator, a YAG laser oscillator, a UV pulse laser oscillator, an argon ion laser oscillator, or the like, which is a high-power laser oscillator, can be used.
【0027】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、炭酸ガスレーザ発振器、UVパルス
レーザ発振器またはアルゴンイオンレーザ発振器、を使
用することができる。The type of laser light used is infrared light,
Near-infrared light, visible light or ultraviolet light can be mentioned, and a wavelength of 100
Light having a wavelength of not less than 1 nm and not more than 1 mm (10 6 nm) can be used, and for example, a carbon dioxide gas laser oscillator, a UV pulse laser oscillator or an argon ion laser oscillator can be used.
【0028】本発明のガラスの着色方法に使用するレー
ザ照射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。The optical modulator, which is a constituent of the laser irradiation apparatus used in the glass coloring method of the present invention, functions as a switching element. That is, by changing the traveling direction of the laser light or switching between shielding and transmitting, the ON / OFF of the irradiation of the laser light on the workpiece is accurately controlled. By turning on / off, characters and drawings become discontinuous, and various drawing can be supported. As the optical modulator, either an acousto-optic modulator (hereinafter abbreviated as AOM) or an electro-optic modulator (hereinafter abbreviated as EOM) may be used.
【0029】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。In the ON state, the AOM propagates ultrasonic waves to quartz glass by a piezoelectric element, that is, a transducer that converts RF waves in the radio frequency range into ultrasonic waves, and forms a diffraction grating by the density fluctuations of the quartz glass. It is a switching element that diffracts the laser light and changes its optical path. When the laser light is OFF, the laser light goes straight into the quartz glass.
【0030】EOMは、レーザ光に電圧を掛け偏光方向
を変えることで、偏光板によりレーザ光を通過または遮
蔽させるスイッチング素子である。The EOM is a switching element for passing or blocking the laser light by a polarizing plate by applying a voltage to the laser light to change the polarization direction.
【0031】本発明のガラスの着色方法に使用するレー
ザ照射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しつつ
操作調整し、光軸を振って対象物であるガラスへのレー
ザ光の照射位置を移動させて、精度よくガラスを着色す
ることができ、結果としてガラスに文字、図柄またはバ
ーコードなどが描画できる。例えば、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次元バーコードなどを容易に書き込むことがで
きるばかりでなく、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、精緻描画が行える。The galvanometer mirror, which is a component of the laser irradiation device used in the glass coloring method of the present invention, is composed of a plurality of movable mirrors, usually an X mirror and a Y mirror. It is possible to shake the optical axis of. It is possible to color the glass with high precision by adjusting the angle of the X mirror and the Y mirror while operating and adjusting the optical axis to move the irradiation position of the laser light onto the glass as the object. Characters, patterns or barcodes can be drawn on. For example, not only can character information such as manufacturing number, manufacturing date, and manufacturer name, or one-dimensional and two-dimensional bar codes be easily written on glass, but laser light can be narrowed down to 1 mm.
It is necessary to have a resolution capable of writing several tens of lines or more within the interval, and precise drawing can be performed.
【0032】また、レーザ光の照射を用いる本発明の方
法は、エネルギーロスが少なく実生産においてタクトタ
イムが短く経済生産に優れる。Further, the method of the present invention using laser light irradiation has a small energy loss, a short tact time in actual production, and is excellent in economical production.
【0033】本発明のガラスの着色方法に使用するレー
ザ照射装置の構成物として、リニアトランスレータに搭
載された集光レンズと対物レンズ、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
レーザ光の焦点位置を補正し、平面上に集光させ描画の
解像度を上げる役割を果たす。As a component of the laser irradiation device used in the glass coloring method of the present invention, a condenser lens and an objective lens mounted on a linear translator, or an fθ lens is a laser beam scanned in an arc shape by a galvanometer mirror. It corrects the focal point position of and collects it on a plane to play a role of improving the drawing resolution.
【0034】本発明のガラスの着色方法に使用するレー
ザ照射装置の構成物である水平方向および/または垂直
方向に移動可能なステージ、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軸ステージによって、高速でレーザ光を走査する
際、ガラスを移動させることによりガラスの着色を効率
よく行うことができる。また、移動可能なステージに取
り付けられた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、等間隔で複数描画することが
できる。A stage which is a constituent of a laser irradiation apparatus used in the method for coloring glass of the present invention and which is movable in the horizontal direction and / or the vertical direction, for example, an X-Y axis which is movable in the horizontal direction with respect to the irradiation surface. The glass can be colored efficiently by moving the glass when the laser beam is scanned at a high speed by the Z-axis stage movable in the direction perpendicular to the stage. Further, by moving the glass attached to the movable stage at a constant interval and then making the glass stand still, the laser beam is scanned by the above-mentioned galvanometer mirror to perform drawing, thereby making it possible to draw a plurality of pieces at equal intervals. .
【0035】また、本発明に使用する銀イオンを含有さ
せたガラスの銀イオンは、ガラス表面に極微量、存在し
ているだけなので、着色させたガラス部位は軟化点以上
に加熱し加熱溶融させると無色透明に戻るので、着脱色
のリサイクルが容易である。Further, since the silver ions of the glass containing the silver ions used in the present invention are present in a very small amount on the glass surface, the colored glass portion is heated to a temperature above its softening point and melted by heating. Since it returns to colorless and transparent, it is easy to recycle the removable colors.
【0036】本発明に使用する銀イオンを含有させたガ
ラスは、板ガラスに限らず瓶ガラスでもよく形状は問わ
ない。The glass containing silver ions used in the present invention is not limited to plate glass and may be bottle glass, and its shape is not limited.
【0037】[0037]
【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。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is an explanatory view of an example of a laser drawing apparatus used in the present invention which uses a condenser lens and an objective lens for controlling the focal position of laser light.
【0038】図1に示すレーザ発振器1は、炭酸ガスレ
ーザ発振器、または、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、AO
M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である銀イ
オン含有ガラスの照射面におけるレーザビーム径を制御
する。The laser oscillator 1 shown in FIG. 1 is a carbon dioxide laser oscillator or an ultraviolet, that is, a UV pulse laser oscillator. A UV pulse laser oscillator is usually AO
An optical modulator consisting of M or EOM has already been incorporated, commonly known as a Q-switch. Of the condenser lens 2 and the objective lens 3, by moving the condenser lens 2 mounted on a linear translator (not shown) on the optical axis by the linear translator, a laser beam on the irradiation surface of the silver ion-containing glass as the target 6 is obtained. Control the diameter.
【0039】炭酸ガスレーザ発振器、または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である銀イオン含有ガラスに
照射させて、該銀イオン含有ガラスへのレーザ光照射部
を着色する。前記銀イオン含有ガラスの着色は、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に載せて、ステージ7を移動させつつ銀イオン含有ガ
ラス上にレーザ光を走査させて行うこともできる。The laser beam emitted from the carbon dioxide gas laser oscillator or the UV pulse laser oscillator passes through the condenser lens 2 and then the objective lens 3, is reflected by the X mirror 4 and the Y mirror 5 which are galvanometer mirrors, and thereafter. The silver ion-containing glass, which is the target 6, is irradiated with the laser light to irradiate the silver ion-containing glass with a laser beam. The coloring of the silver ion-containing glass is carried on the XYZ-stage 7 composed of an XY axis stage movable horizontally with respect to the irradiation surface and a Z axis stage movable vertically, while moving the stage 7. It is also possible to scan the glass containing silver ions with laser light.
【0040】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、銀
イオン含有ガラス上のレーザ光の照射位置を移動させ
る。なお、銀イオン含有ガラスへのレーザ照射による着
色部により、微細な書き込みが可能で、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。The control signal input to the computer 8 as digital command data and converted into an analog signal by the digital-analog converter 9 is
Received by the servo driver 10, the servo driver 10
However, the condensing lens 2 and the X mirror 4 and the Y mirror 5 which are galvanometer mirrors are driven while being controlled, and the irradiation position of the laser beam on the silver ion-containing glass is moved. Fine writing can be performed by the colored portion formed by irradiating the silver ion-containing glass with laser, and the written content can be easily changed by changing the digital command data.
【0041】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。FIG. 2 shows fθ for controlling the focus position of laser light.
It is explanatory drawing of an example of the laser drawing apparatus used for this invention using a lens.
【0042】レーザ発振器1である、アルゴンイオンレ
ーザ発振器により発光したレーザ光は、スイッチング素
子であるAOM12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、f
θレンズ13を透過した後、ターゲット6である銀イオ
ン含有ガラスに照射させて、該銀イオン含有ガラスへの
レーザ光照射部を着色する。fθレンズ13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である銀イオン含有ガラスに集光する。The laser light emitted from the argon ion laser oscillator, which is the laser oscillator 1, passes through the AOM 12, which is a switching element, and then is reflected by the X mirror 4 and the Y mirror 5, which are galvanometer mirrors.
After passing through the θ lens 13, the silver ion-containing glass that is the target 6 is irradiated with the laser light, and the laser light irradiation portion on the silver ion-containing glass is colored. The fθ lens 13 focuses the laser beam scanned by the galvanometer mirror on the silver ion-containing glass that is the target 6.
【0043】該銀イオン含有ガラスの着色は、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、該銀イオン含有
ガラス上にレーザ光を走査させて行うこともできる。The silver ion-containing glass is colored by an XYZ-stage 7 consisting of an X-Y axis stage movable in the horizontal direction and a Z axis stage movable in the vertical direction with respect to the irradiation surface.
It is also possible to scan the silver ion-containing glass with laser light while moving the stage 7.
【0044】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。AOMドライバ11
は、コンピュータ8から送信されデジタル・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レーザ
変調信号を無線周波数の信号、すなわち、RF信号に変
換し、図示しない圧電素子、すなわち、トランスデュー
サを介して、AOM12の中に超音波を発生させる。A
OM12に入射したレーザ光は、超音波が形成する回折
格子によって回折され、その光路が変化する。その結
果、レーザ光はON/OFFする。一方、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、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、ターゲット6である銀イオン含有ガラス上の
レーザ光の照射位置を移動させる。なお、ターゲット6
である銀イオン含有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。The digital command data input to the computer 8 is converted into an analog signal by the digital-analog converter 9. AOM driver 11
Is transmitted from the computer 8 and is digital / analog /
The laser modulation signal converted into an analog signal by the converter 9 is converted into a radio frequency signal, that is, an RF signal, and ultrasonic waves are generated in the AOM 12 via a piezoelectric element (not shown), that is, a transducer. A
The laser light incident on the OM 12 is diffracted by the diffraction grating formed by the ultrasonic waves, and its optical path changes. As a result, the laser light is turned on / off. On the other hand, the control signal input to the computer 8 as digital command data and converted into an analog signal by the digital-analog converter 9 is received by the servo driver 10, and the servo driver 10 causes the X mirror 4 which is a galvanometer mirror. The Y mirror 5 is driven while being controlled, and the irradiation position of the laser light on the silver ion-containing glass that is the target 6 is moved. In addition, target 6
The content of writing to the silver ion-containing glass by laser light can be easily changed by changing the digital command data.
【0045】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、前記銀イオン含有ガラスを移動させ
ることによりガラスの着色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
銀イオン含有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
査して着色を行うことで、着色部により文字、図形、絵
柄またはバーコードなどを、等間隔または不規則な間隔
で間隔を開けて、複数描画することができる。The stage 7, which is a component of the laser drawing apparatus used in the glass drawing method of the present invention, is, for example, an X-Y axis stage movable in the horizontal direction and a Z movable in the vertical direction with respect to the irradiation surface. It is composed of an axial stage, and when the laser beam is scanned at high speed, the glass containing silver ions can be moved to efficiently color the glass. In addition, the silver ion-containing glass attached to the movable stage 7 is moved at a constant interval, then is made to stand still, and the laser beam is scanned by the galvanometer mirror to perform coloring, so that the character is printed by the coloring portion. It is possible to draw a plurality of figures, patterns, barcodes, etc. at regular or irregular intervals.
【0046】本発明の着色方法により着色されるガラス
6は、銀イオンを含有しているガラス6である。該ガラ
ス6は、硝酸銀の溶融塩などに浸漬させて、ガラス6内
部のナトリウムイオンと銀イオンとをイオン交換させ
て、ガラス6中に銀イオンを含有させて得られ透明であ
る。該ガラス6にレーザ光を照射することで、たとえば
照射部の透過色を黄色、反射色を銀色に着色することが
できる。The glass 6 colored by the coloring method of the present invention is the glass 6 containing silver ions. The glass 6 is obtained by immersing it in a molten salt of silver nitrate or the like to cause sodium ions inside the glass 6 and silver ions to be ion-exchanged to contain silver ions in the glass 6, and thus is transparent. By irradiating the glass 6 with laser light, for example, the transmission color of the irradiation portion can be colored yellow and the reflection color can be colored silver.
【0047】本発明のガラスの着色方法は、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る
ことなく耐久性に優れるとともに照射していない部分と
のコントラストに優れ、本発明に用いるレーザ照射装置
の精緻描画により、記録媒体にも適用できる可能性があ
る。The glass coloring method of the present invention is superior in durability without damaging the glass and irradiating the glass with light, as compared with the conventional method of marking the glass which causes a crack in the condensing portion of the laser light. It has excellent contrast with the non-exposed portion, and may be applicable to a recording medium by the precise drawing of the laser irradiation apparatus used in the present invention.
【0048】図1に示したレーザ発振器1として炭酸ガ
スレーザ発振器またはUVパルスレーザ発振器を用い、
レーザ光の焦点位置の制御に集光レンズ2および対物レ
ンズ3を用いたレーザ照射装置と、図2に示したレーザ
発振器1として、アルゴンイオンレーザ発振器を用い、
レーザ光の焦点位置の制御にfθレンズ13を用いたレ
ーザ照射装置を、本発明の銀イオン含有ガラスの着色方
法に使用した場合の差異について説明する。A carbon dioxide gas laser oscillator or a UV pulse laser oscillator is used as the laser oscillator 1 shown in FIG.
A laser irradiation device using a condenser lens 2 and an objective lens 3 for controlling the focus position of laser light, and an argon ion laser oscillator as the laser oscillator 1 shown in FIG.
Differences when the laser irradiation device using the fθ lens 13 for controlling the focus position of the laser light is used in the method for coloring silver ion-containing glass of the present invention will be described.
【0049】図1の照射装置は炭酸ガスレーザ発振器ま
たはUVパルスレーザ発振器を用いており、図2の照射
装置で用いられているアルゴンイオンレーザ発振器に比
較して、レーザ照射径が同じならば少ないレーザ出力で
濃い着色濃度が得られる。The irradiation apparatus of FIG. 1 uses a carbon dioxide gas laser oscillator or a UV pulse laser oscillator. Compared with the argon ion laser oscillator used in the irradiation apparatus of FIG. A dark color density is obtained at the output.
【0050】特に、炭酸ガスレーザ発振器を用いた場
合、レーザ光の出力をあげて高速で銀イオン含有ガラス
上に走査して、着色することが可能となり大面積のガラ
スに着色が行える。In particular, when a carbon dioxide gas laser oscillator is used, the output of laser light is increased to scan the silver ion-containing glass at a high speed for coloring, and coloring of a large area of glass is possible.
【0051】また、図1の照射装置は、ワーキングディ
スタンスを変えることが可能であり、リニアトランスレ
ータに搭載された集光レンズ2をレーザ光の光軸上で動
かすことによって、レーザ光の照射径を自在に変えるこ
とが可能である。図2に示す照射装置は、光源に可視光
であるアルゴンイオンレーザを用いるのに対して、図1
の照射装置は、光源に紫外光であるUVパルスレーザを
用いる。紫外光は可視光より波長が短いことより、紫外
光レーザは可視光レーザよりも照射径が小さく、レーザ
光を走査した際のトレースラインの線幅をより細くし、
一層の精緻描画が可能である。可視光は一般的にガラス
を透過するので、感光材を含有するガラスは、可視光レ
ーザによって内部を着色することができる。赤外光はガ
ラスに吸収されるので、感光剤を含有するガラスは、赤
外光レーザによって表面を着色することができる。赤外
光レーザは一般的に高出力であり、スポット径が大きい
ため、大面積のガラスを高速で着色することができる。
レーザの種類は、ガラスの光透過性とを吸収性を勘案し
て適宜最適なタイプを選択することが好ましい。The irradiation device of FIG. 1 can change the working distance, and the irradiation diameter of the laser light can be changed by moving the condenser lens 2 mounted on the linear translator on the optical axis of the laser light. It can be changed freely. The irradiation device shown in FIG. 2 uses an argon ion laser which is visible light as a light source, while the irradiation device shown in FIG.
The irradiation device uses a UV pulse laser which is ultraviolet light as a light source. Since the wavelength of ultraviolet light is shorter than that of visible light, the ultraviolet laser has a smaller irradiation diameter than the visible light laser, and the line width of the trace line when scanning the laser light is made thinner,
More precise drawing is possible. Since visible light generally passes through glass, the inside of the glass containing the photosensitive material can be colored by a visible light laser. Since infrared light is absorbed by the glass, the surface of the glass containing the photosensitizer can be colored by an infrared light laser. An infrared laser generally has a high output and a large spot diameter, so that a large area of glass can be colored at high speed.
It is preferable that the type of laser is appropriately selected in consideration of the light transmittance of glass and the absorptivity.
【0052】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。The present invention will be described in detail with reference to the following examples, but the present invention is not limited to the following examples.
【0053】[0053]
【実施例】実施例1
レーザ発振器1として、炭酸ガスレーザ発振器を用い
て、図1に示すように、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である銀イオン含有ガラスが取り付
けられる。EXAMPLE 1 A carbon dioxide laser oscillator was used as a laser oscillator 1, and as shown in FIG. 1, a condenser lens 2, an objective lens 3, an X mirror 4 in a galvanometer, and a Y mirror mounted on a linear translator. 5. Horizontally movable XY
It is composed of a holder attached to an XYZ-stage 7 composed of an axial stage and a Z-axis stage movable in the vertical direction, and a silver ion-containing glass as a target 6 is attached to the holder.
【0054】該銀イオン含有ガラスは、板厚5mm、サ
イズ100mm角の組成SiO2、72wt%、Na
2O、16wt%、CaO、10wt%、Al2O3、2
wt%のフロート法によるソーダライムガラス基板を、
温度590K(317℃)とした、AgNO3とNaN
O3をモル比1:4で混合した溶融塩に5分または15
分浸漬し、ガラス表面のNaイオンを銀イオンとイオン
交換することで作製した。The glass containing silver ions was composed of a plate having a thickness of 5 mm, a size of 100 mm square, a composition of SiO 2 , 72 wt% and Na.
2 O, 16 wt%, CaO, 10 wt%, Al 2 O 3 , 2
a soda lime glass substrate by the wt% float method,
AgNO 3 and NaN at a temperature of 590K (317 ° C)
5 minutes or 15 minutes in molten salt prepared by mixing O 3 in a molar ratio of 1: 4
It was prepared by immersing for minutes and exchanging Na ions on the glass surface with silver ions.
【0055】炭酸ガスレーザ発振器より、波長1060
0nm、繰り返し周波数10kHzまたは20kHz、
平均出力1W、2W、5W、10W、または20Wで発
振させたレーザ光の光径を集光レンズ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5mm、サイズ100
mm角のターゲット6である前記銀イオン含有ガラスの
表面に線間隔25μm、100μmまたは250μm、
走査速度240mm/s、1200mm/sまたは50
00mm/sで走査し、黄色または茶色に着色したサイ
ズ10mm×10mmの正方形、または10mm×90
mmの長方形を描画した。From the carbon dioxide laser oscillator, the wavelength 1060
0 nm, repetition frequency 10 kHz or 20 kHz,
The laser beam oscillated with an average output of 1W, 2W, 5W, 10W, or 20W was focused by the condenser lens 2 into a laser beam, reflected by the X mirror 4 and the Y mirror 5, and attached to the holder. Board thickness 5 mm, size 100
A line interval of 25 μm, 100 μm or 250 μm on the surface of the silver ion-containing glass that is the mm-square target 6.
Scanning speed 240 mm / s, 1200 mm / s or 50
Scanned at 00 mm / s and colored yellow or brown with a size of 10 mm x 10 mm square or 10 mm x 90
A rectangle of mm was drawn.
【0056】銀イオン含有ガラスは、イオン交換面がフ
ロート法によるガラスのトップ面、ボトム面どちらで
も、炭酸ガスレーザを照射することによって黄色または
茶色に着色し、走査速度が240mm/sのときは出
力、1〜20Wの範囲で銀イオン含有ガラスは黄色に着
色した。走査速度が1200mm/sのときは出力、2
Wでは着色しなっかたが、出力、5Wでは茶色に、10
Wでは黄色に着色した。走査速度が5000mm/sの
ときは出力2Wでは着色しなっかたが、出力、20Wで
は茶色に、50Wでは黄色に着色した。The silver ion-containing glass is colored yellow or brown by irradiating a carbon dioxide laser on both the top surface and the bottom surface of the glass obtained by the float method, and outputs when the scanning speed is 240 mm / s. , The silver ion-containing glass was colored yellow in the range of 1 to 20 W. Output when the scanning speed is 1200 mm / s, 2
Not colored with W, but brown with 10W
In W, it was colored yellow. When the scanning speed was 5000 mm / s, coloring did not occur at the output of 2 W, but it was colored brown at the output of 20 W and yellow at 50 W.
【0057】また、レーザ光照射部の色調は、フロート
法による板ガラスをイオン交換し銀イオン含有ガラスを
作製する際の、温度590K(317℃)とした、Ag
NO 3とNaNO3をモル比1:4で混合した溶融塩に浸
漬する時間の長短によって変化しなかった。Further, the color tone of the laser light irradiation portion is float.
Ion-exchange the plate glass by the method of
Ag at a temperature of 590K (317 ° C) at the time of manufacturing
NO 3And NaNO3Dip in molten salt mixed at a molar ratio of 1: 4
It did not change depending on the length of the pickling time.
【0058】また、レーザ光照射部の色濃度は、フロー
ト法による板ガラスをイオン交換し銀イオン含有ガラス
を作製する際の、温度590K(317℃)とした、A
gNO3とNaNO3をモル比1:4で混合した溶融塩に
浸漬する時間をの長くする方が濃く、ボトム面がトップ
面より若干濃く、線間隔が狭いほど濃かった。The color density of the laser light irradiation portion was set to a temperature of 590 K (317 ° C.) when the plate glass by the float method was ion-exchanged to prepare a glass containing silver ions.
It was darker when the time of immersion in the molten salt in which gNO 3 and NaNO 3 were mixed at a molar ratio of 1: 4 was longer, the bottom surface was slightly darker than the top surface, and the narrower the line spacing, the darker.
【0059】走査速度5000m/sのとき、サイズ9
0mm×10mm(線間隔10本/mmのグレーティン
グ)の着色時間は2秒であり、銀イオン含有ガラスを短
時間で着色させることができた。Size 9 when the scanning speed is 5000 m / s
The coloring time for 0 mm × 10 mm (grating having a line interval of 10 lines / mm) was 2 seconds, and the silver ion-containing glass could be colored in a short time.
【0060】このようにして着色した該ガラス6をソー
ダライム銀イオン含有ガラスの軟化点以上に加熱し溶融
させたところ全面消色した。When the thus colored glass 6 was heated to a temperature above the softening point of the soda lime silver ion-containing glass and melted, the entire surface was decolored.
【0061】なお、ステージ7およびホルダは、板ガラ
スだけでなく着色瓶も取り付けられるように工夫した。
実施例2
レーザ発振器1として、UVパルスレーザ発振器を用い
て、図1に示すように、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である銀イオン含有ガラスが取り付
けられる。The stage 7 and the holder were devised so that not only plate glass but also colored bottles could be attached. Example 2 As a laser oscillator 1, a UV pulse laser oscillator is used, and as shown in FIG. 1, a condenser lens 2 mounted on a linear translator, an objective lens 3, an X mirror 4 in a galvanometer 4, a Y mirror 5, a horizontal mirror. XY that can move in any direction
It is composed of a holder attached to an XYZ-stage 7 composed of an axial stage and a Z-axis stage movable in the vertical direction, and a silver ion-containing glass as a target 6 is attached to the holder.
【0062】該銀イオン含有ガラスは、板厚5mm、サ
イズ100mm角の組成SiO2、72wt%、Na
2O、16wt%、CaO、10wt%、Al2O3、2
wt%のソーダライムガラス基板を、温度590K(3
17℃)とした、AgNO3とNaNO3をモル比1:4
で混合した溶融塩に1時間浸漬し、ガラス表面のNaイ
オンを銀イオンとイオン交換することで作製した。該銀
イオン含有ガラスは、実施例1で用いたのと同サイズ、
同組成のシリケートガラスを、同条件でイオン交換した
もので、実施例1で用いたものと同様のものである。The silver ion-containing glass is composed of a plate having a thickness of 5 mm, a size of 100 mm square, a composition of SiO 2 , 72 wt% and Na.
2 O, 16 wt%, CaO, 10 wt%, Al 2 O 3 , 2
wt% soda lime glass substrate at a temperature of 590K (3
(17 ° C.) AgNO 3 and NaNO 3 molar ratio 1: 4
It was prepared by immersing in the molten salt mixed in 1. for 1 hour and exchanging Na ions on the glass surface with silver ions. The silver ion-containing glass had the same size as that used in Example 1,
A silicate glass having the same composition was ion-exchanged under the same conditions and was the same as that used in Example 1.
【0063】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80μJ、
平均出力2W、繰り返し周波数25kHzで発振させた
レーザ光の光径を集光レンズ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5mm、サイズ100mm角のタ
ーゲット6である前記銀イオン含有ガラスの表面に線幅
10μm、走査速度250mm/secで走査し、黄色
に着色したサイズ9mm×15mmの長方形を描画し
た。From the UV pulse laser oscillator, wavelength 355
nm, pulse width 20 ns, pulse energy 80 μJ,
A laser beam oscillated at an average output of 2 W and a repetition frequency of 25 kHz is focused by a condenser lens 2 into a laser beam, reflected by an X mirror 4 and a Y mirror 5, and attached to a holder. The surface of the silver ion-containing glass, which is a 100 mm square target 6, was scanned at a line width of 10 μm and a scanning speed of 250 mm / sec to draw a rectangle colored in yellow and having a size of 9 mm × 15 mm.
【0064】次いで、XYZ−ステージ7を操作して水
平移動させることで、長方形を等間隔に複数、描画する
ことができた。Next, by operating the XYZ-stage 7 to move it horizontally, a plurality of rectangles could be drawn at equal intervals.
【0065】更に、レーザビームのトレースラインの線
間隔を、例えば、2.5μm、5μm、10μm、15
μm、25μm、50μm、100μm、200μmな
どに調整することが可能である。Further, the line spacing of the trace lines of the laser beam is, for example, 2.5 μm, 5 μm, 10 μm, 15
It is possible to adjust to μm, 25 μm, 50 μm, 100 μm, 200 μm and the like.
【0066】表1は、図1に示す装置を用いて、パルス
エネルギー、80μJ、ショット間隔10μmで、レー
ザビームのトレースラインの線間隔を2.5μm、5μ
m、10μm、15μm、25μm、50μm、100
μm、200μmに変えて銀イオン含有ガラスの表面
に、走査速度250mm/secでサイズ9mm×15
mmの長方形を描画し、淡黄色から褐色に着色した場合
の可視光透過率を測定したものである。Table 1 shows pulse energies of 80 μJ, shot intervals of 10 μm, and laser beam trace line intervals of 2.5 μm and 5 μm using the apparatus shown in FIG.
m, 10 μm, 15 μm, 25 μm, 50 μm, 100
9 mm x 15 at a scanning speed of 250 mm / sec on the surface of the glass containing silver ions in place of 100 μm and 200 μm.
It is a diagram in which a visible light transmittance is measured when a rectangle of mm is drawn and colored from pale yellow to brown.
【0067】[0067]
【表1】 [Table 1]
【0068】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、JIS Z 8722およびJIS
R3106またはJIS Z 8701に準拠して求め
た。The visible light transmittance was measured according to JIS Z 8722 and JIS by measuring the transmittance between wavelengths 340 and 1800 nm with a spectrophotometer (manufactured by Hitachi Ltd., model 340).
It was determined according to R3106 or JIS Z 8701.
【0069】表2に示すように、レーザビームのトレー
スラインの線幅が2.5μmで46%、5μmで46
%、10μmで55%、15μmで59%、25μmで
64%、50μmで72%、100μmで79%、およ
び200μmで82%、あり、レーザ出力が等しけれ
ば、トレースラインの線間隔が狭いほど可視光透過率は
低くなり、線間隔を変えることで可視光透過率を変える
ことが可能である。As shown in Table 2, the line width of the trace line of the laser beam is 46% when the line width is 2.5 μm and 46% when the line width is 5 μm.
%, 10% at 55 μm, 59% at 15 μm, 64% at 25 μm, 72% at 50 μm, 79% at 100 μm, and 82% at 200 μm. If laser output is the same, the narrower the trace line spacing, the more visible The light transmittance becomes low, and it is possible to change the visible light transmittance by changing the line spacing.
【0070】一方、レーザ出力を上げて、UVレーザの
照射径をリニアトランスレータに搭載された集光レンズ
2により絞らないで、照射径2mmで照射し、XYZ−
ステージ7を100mm/secの速度で水平に動か
し、UVレーザ光をターゲット6である銀イオン含有ガ
ラス上に走査させたところ、短時間で銀イオン含有ガラ
ス全面を着色する事ができた。On the other hand, the laser output is increased and the irradiation diameter of the UV laser is not narrowed down by the condenser lens 2 mounted on the linear translator.
When the stage 7 was moved horizontally at a speed of 100 mm / sec and the UV laser light was scanned on the silver ion-containing glass as the target 6, the entire surface of the silver ion-containing glass could be colored.
【0071】該ガラス6をソーダライム銀イオン含有ガ
ラスの軟化点以上に加熱し溶融させたところ全面消色し
た。
実施例3
図2に示すように、レーザ照射装置は、レーザ発振器1
であるアルゴンイオンレーザ発振器、AOM12、ガル
バノメータ内のXミラー4、Yミラー5、fθレンズ1
3、および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である銀イオン含有ガラスが取り付け
られる。When the glass 6 was heated to a temperature above the softening point of the soda lime silver ion-containing glass and melted, the entire surface was decolored. Example 3 As shown in FIG. 2, the laser irradiation apparatus includes a laser oscillator 1
Argon ion laser oscillator, AOM 12, X mirror 4, Y mirror 5, fθ lens 1 in galvanometer
3 and a holder attached to an XYZ-stage 7 composed of an XY-axis stage movable horizontally with respect to the irradiation surface and a Z-axis stage movable vertically, and a silver ion as a target 6 in the holder. A containing glass is attached.
【0072】該銀イオン含有ガラスは、実施例1で用い
たのと同サイズ、同組成のシリケートガラスを、同条件
でイオン交換したもので、実施例1で用いたものと同様
のものである。The silver ion-containing glass is a silicate glass of the same size and composition as used in Example 1, which is ion-exchanged under the same conditions, and is the same as that used in Example 1. .
【0073】アルゴンイオンレーザ発振器より、発振さ
れるレーザ光の出力を2.2Wとし、fθレンズ13で
レーザ光の照射径を50μmに絞り、AOM12による
レーザ光の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、レーザ光の光軸を振って、
幅50μmの黄色に着色されたトレースラインにより絵
柄を自在に描画する事ができた。The output of the laser beam oscillated from the argon ion laser oscillator is set to 2.2 W, the irradiation diameter of the laser beam is reduced to 50 μm by the fθ lens 13, the ON / OFF of the laser beam by the AOM 12 and the X mirror 4 and By manipulating the angle of the Y mirror 5, the optical axis of the laser light is shaken,
The pattern could be freely drawn by the trace line colored in yellow with a width of 50 μm.
【0074】また、レーザ光の照射径を50μmに調整
し、レーザ光を10mm/secの走査速度で走査して
縦7mm、横6mmの範囲にGの文字を描画した。次い
で、XYZ−ステージ7を操作して等間隔に水平移動さ
せ、その後、静止させることで、Gの図柄を等間隔で複
数、描画することができた。レーザ光を照射した部位、
すなわちトレースラインは銀微粒子の析出により、透過
色が黄色、反射色が銀色に着色された。Further, the irradiation diameter of the laser beam was adjusted to 50 μm, and the laser beam was scanned at a scanning speed of 10 mm / sec to draw the letter G in the range of 7 mm in length and 6 mm in width. Next, by operating the XYZ-stage 7 to move it horizontally at equal intervals, and then stationary, a plurality of G symbols could be drawn at equal intervals. The part irradiated with laser light,
That is, the trace line was colored with yellow as the transmission color and silver as the reflection color due to the deposition of silver fine particles.
【0075】また、レーザ出力を上げて、照射径を絞ら
ないで、照射径2mmで照射し、XYZ−ステージ7を
100mm/secの速度で水平に動かし、レーザ光を
銀イオン含有ガラス上に走査させたところ、短時間で銀
イオン含有ガラス全面を着色する事ができた。Further, the laser output is increased and the irradiation diameter is not narrowed, irradiation is performed with an irradiation diameter of 2 mm, and the XYZ-stage 7 is horizontally moved at a speed of 100 mm / sec to scan the silver ion-containing glass with laser light. As a result, the entire surface of the glass containing silver ions could be colored in a short time.
【0076】該銀イオン含有ガラスをソーダライムシリ
ケートガラスの軟化点以上に加熱し溶融させたところ全
面消色した。When the silver ion-containing glass was heated to a temperature above the softening point of soda lime silicate glass and melted, the entire surface was decolored.
【0077】なお、ステージ7およびホルダは、板ガラ
スだけでなく着色瓶も取り付けられるように工夫した。The stage 7 and the holder were devised so that not only plate glass but also colored bottles could be attached.
【0078】[0078]
【発明の効果】本発明のガラスの着色方法は、レーザ光
照射によって着色可能な銀イオンを含有するガラスの表
面に精度よくレーザビームを照射して着色する方法であ
り、該ガラスを部分的に着色することによって、ガラス
に文字、図柄またはバーコードなどが、精緻描画でき
る。また、移動可能なステージを等間隔に移動させるこ
とにより、文字、図柄、バーコードなどを等間隔に複数
描画することができる。Industrial Applicability The glass coloring method of the present invention is a method of accurately irradiating a laser beam on the surface of a glass containing silver ions which can be colored by laser light irradiation to color the glass, and partially coloring the glass. By coloring, letters, patterns, barcodes, etc. can be delicately drawn on the glass. Further, by moving the movable stage at regular intervals, it is possible to draw a plurality of characters, patterns, barcodes, etc. at regular intervals.
【0079】本発明に用いたレーザ装置は、前記ガラス
全面にレーザビームを高速スキャンニングしつつ照射す
ることでガラス全面を着色することができる。特に、レ
ーザ発振器に炭酸ガスレーザ発振器を用いた場合は、レ
ーザ照射によって透明なガラスを短時間で茶色または黄
色に着色することが可能となり、大面積の板ガラスを超
高速で着色させることができる。The laser device used in the present invention can color the entire surface of the glass by irradiating the entire surface of the glass with a laser beam while performing high-speed scanning. In particular, when a carbon dioxide laser oscillator is used as the laser oscillator, the transparent glass can be colored brown or yellow by laser irradiation in a short time, and a large-area plate glass can be colored at an extremely high speed.
【0080】本方法で着色されたガラスは軟化点以上に
加熱し溶融すると着色部が無色透明に戻るので、リサイ
クルが容易である。When the glass colored by this method is heated to a temperature above its softening point and melted, the colored portion returns to colorless and transparent, which facilitates recycling.
【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照射装置の
一例の説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram of an example of a laser irradiation apparatus used in the present invention, which uses a condenser lens and an objective lens for controlling a focal position of laser light.
【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照射装置の一例の説明図であ
る。FIG. 2 is an explanatory diagram of an example of a laser irradiation apparatus used in the present invention, which uses an fθ lens for controlling the focus position of laser light.
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(銀イオン含有ガラス) 7 XYZ−ステージ 1 Laser oscillator 2 condenser lens 3 Objective lens 4 X mirror 5 Y mirror 6 target (silver ion containing glass) 7 XYZ-stage
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山手 貴志 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 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 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 森 茂 三重県松阪市大口町1510番地 セントラル 硝子株式会社生産技術研究所内 (72)発明者 宇多川 康司 大阪府大阪市北区長柄西1丁目2番25号 大阪精工硝子株式会社内 (72)発明者 盛 嘉偉 大阪府大阪市北区長柄西1丁目2番25号 大阪精工硝子株式会社内 (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) 2C362 AA02 BA17 BA86 CB67 4E068 AB00 CE03 CF03 DB13 4G015 EA02 EA03 4G059 AA01 AA11 AA13 AA14 AA18 AB09 AB11 AC08 4G062 AA01 AA04 AA11 BB03 DA07 DB03 DC01 DD01 DE01 DF01 EA01 EB04 EC01 ED01 EE03 EE04 EF01 EG01 FA01 FB01 FC01 FD01 FE01 FF01 FG01 FH01 FJ01 FK01 FL01 GA01 GB01 GC01 GD01 GE01 HH01 HH03 HH05 HH07 HH09 HH11 HH13 HH15 HH17 HH20 JJ01 JJ03 JJ05 JJ07 JJ10 KK01 KK03 KK05 KK07 KK10 MM01 MM02 MM27 NN05 NN09 NN32 PP12 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page (72) Takashi Yamate, the inventor Central, 1510 Oguchi-cho, Matsusaka City, Mie Prefecture Glass Co., Ltd. Glass Research Center (72) Inventor Shinji Nishikawa Central, 1510 Oguchi-cho, Matsusaka City, Mie Prefecture Glass Co., Ltd. Glass Research Center (72) Inventor Hiroyuki Tamon Central, 1510 Oguchi-cho, Matsusaka City, Mie Prefecture Glass Co., Ltd. Glass Research Center (72) Inventor Hiroshi Uemura Central, 1510 Oguchi-cho, Matsusaka City, Mie Prefecture Glass Co., Ltd. Glass Research Center (72) Inventor Shigeru Mori Central, 1510 Oguchi-cho, Matsusaka City, Mie Prefecture Glass Technology Co., Ltd. (72) Inventor Koji Utagawa 1-225 Nagara Nishi, Kita-ku, Osaka City, Osaka Prefecture Within Osaka Seiko Glass Co., Ltd. (72) Inventor Yoshihide Mori 1-225 Nagara Nishi, Kita-ku, Osaka City, Osaka Prefecture Within Osaka Seiko Glass Co., Ltd. (72) Inventor Kohei Kakuno 1-83-1 Midorigaoka, Ikeda, Osaka Prefecture AIST Kansai Center Within (72) Inventor Tomoko Akai 1-83-1 Midorigaoka, Ikeda, Osaka Prefecture AIST Kansai Center Within (72) Inventor Masaru Yamashita 1-83-1 Midorigaoka, Ikeda, Osaka Prefecture AIST Kansai Center Within (72) Inventor Tetsuo Yazawa 1-83-1 Midorigaoka, Ikeda, Osaka Prefecture AIST Kansai Center Within F-term (reference) 2C362 AA02 BA17 BA86 CB67 4E068 AB00 CE03 CF03 DB13 4G015 EA02 EA03 4G059 AA01 AA11 AA13 AA14 AA18 AB09 AB11 AC08 4G062 AA01 AA04 AA11 BB03 DA07 DB03 DC01 DD01 DE01 DF01 EA01 EB04 EC01 ED01 EE03 EE04 EF01 EG01 FA01 FB01 FC01 FD01 FE01 FF01 FG01 FH01 FJ01 FK01 FL01 GA01 GB01 GC01 GD01 GE01 HH01 HH03 HH05 HH07 HH09 HH11 HH13 HH15 HH17 HH20 JJ01 JJ03 JJ05 JJ07 JJ10 KK01 KK03 KK05 KK07 KK10 MM01 MM02 MM27 NN05 NN09 NN32 PP12
Claims (10)
ー光を照射することで、銀イオンを凝集させて銀微粒子
とし着色させることを特徴とするガラスの着色方法。1. A method of coloring glass, which comprises irradiating glass containing silver ions with high-energy light to agglomerate silver ions to form fine silver particles.
て、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、およびガルバノメ
ータミラーからなるレーザ照射装置により、銀イオンを
含有させたガラスにレーザ光を照射することで銀イオン
を凝集させて銀微粒子とし着色させることを特徴とする
ガラスの着色方法。2. The method for coloring glass according to claim 1, wherein the laser irradiation device comprises a laser oscillator, an optical modulator, a condenser lens mounted on a linear translator, an objective lens, and a galvanometer mirror. A method for coloring glass, which comprises irradiating a glass containing ions with laser light to agglomerate silver ions to form fine silver particles.
て、レーザ発振器、光変調器、ガルバノメータミラーお
よびfθレンズからなるレーザ照射装置より、銀イオン
を含有させたガラスにレーザ光を照射することで、銀イ
オンを凝集させて銀微粒子とし着色させることを特徴と
するガラスの着色方法。3. The glass coloring method according to claim 1, wherein the glass containing silver ions is irradiated with laser light from a laser irradiation device including a laser oscillator, an optical modulator, a galvanometer mirror and an fθ lens. By so doing, silver ions are aggregated to form fine silver particles and colored, whereby a method for coloring glass is provided.
Vパルスレーザ発振器またはアルゴンイオンレーザ発振
器であり、用いるレーザ光の種類が赤外光、近赤外光、
可視光、または紫外光であることを特徴とする請求項2
または請求項3に記載のガラスの着色方法。4. The carbon dioxide gas laser oscillator is a U laser oscillator.
A V pulse laser oscillator or an argon ion laser oscillator, the types of laser light used are infrared light, near infrared light,
Visible light or ultraviolet light.
Alternatively, the glass coloring method according to claim 3.
変調器であることを特徴とする請求項2乃至請求項4の
いずれかに記載のガラスの着色方法。5. The method for coloring glass according to claim 2, wherein the light modulator is an acousto-optic modulator or an electro-optic modulator.
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5のいずれかに記載のガラスの着
色方法。6. The method for coloring glass according to claim 1, wherein the irradiation position of the laser light on the glass is moved by a plurality of galvanometer mirrors.
能なステージによって、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5のいずれかに記載のガラス
の着色方法。7. The method of coloring glass according to claim 1, wherein the glass is moved by a stage movable in the horizontal direction and / or the vertical direction.
ガラスの着色方法によって、着色されていることを特徴
とするガラス。8. A glass which is colored by the glass coloring method according to any one of claims 1 to 7.
ガラスの着色方法によって、文字、図柄、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。9. A glass characterized in that a character, a pattern, or a bar code is drawn by the glass coloring method according to any one of claims 1 to 7.
を、軟化点以上に加熱することによって着色部を消色す
る方法。10. A method for decoloring a colored portion by heating the glass according to claim 8 or 9 to a temperature above its softening point.
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Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005066697A (en) * | 2003-08-22 | 2005-03-17 | General Electric Co <Ge> | High throughput laser shock peening with single head type laser beam |
JP2006043560A (en) * | 2004-08-03 | 2006-02-16 | Satoru Takahashi | Method and apparatus for forming figure |
JP2009057222A (en) * | 2007-08-30 | 2009-03-19 | Saitama Univ | Method of coloring glass and recording medium |
CN104108881A (en) * | 2013-04-15 | 2014-10-22 | 肖特公开股份有限公司 | Glass ceramic cooking plate with locally increased transmission and method for producing such a glass ceramic cooking plate |
CN105163949A (en) * | 2013-04-15 | 2015-12-16 | 肖特股份有限公司 | Method for modifying the transmission of glasses and glass ceramics and glass or glass ceramic articles that can be produced according to the method |
CN107107639A (en) * | 2014-12-19 | 2017-08-29 | Bsh家用电器有限公司 | Method and home appliances part for manufacturing the home appliances part with specific color |
US10315276B2 (en) * | 2014-12-12 | 2019-06-11 | Schott Ag | Method for producing a glass ceramic element with patterned coating |
-
2002
- 2002-04-16 JP JP2002112929A patent/JP2003201149A/en active Pending
Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005066697A (en) * | 2003-08-22 | 2005-03-17 | General Electric Co <Ge> | High throughput laser shock peening with single head type laser beam |
JP4695363B2 (en) * | 2003-08-22 | 2011-06-08 | ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ | High-throughput laser shock peening with a single-head laser |
JP2006043560A (en) * | 2004-08-03 | 2006-02-16 | Satoru Takahashi | Method and apparatus for forming figure |
JP4602710B2 (en) * | 2004-08-03 | 2010-12-22 | 哲 高橋 | Shape formation method |
JP2009057222A (en) * | 2007-08-30 | 2009-03-19 | Saitama Univ | Method of coloring glass and recording medium |
JP4731530B2 (en) * | 2007-08-30 | 2011-07-27 | 国立大学法人埼玉大学 | Glass coloring method |
CN104108881A (en) * | 2013-04-15 | 2014-10-22 | 肖特公开股份有限公司 | Glass ceramic cooking plate with locally increased transmission and method for producing such a glass ceramic cooking plate |
CN105163949A (en) * | 2013-04-15 | 2015-12-16 | 肖特股份有限公司 | Method for modifying the transmission of glasses and glass ceramics and glass or glass ceramic articles that can be produced according to the method |
CN104108881B (en) * | 2013-04-15 | 2019-03-19 | 肖特公开股份有限公司 | Glass ceramics cooktop surface and its manufacturing method with the transmission locally improved |
US10315276B2 (en) * | 2014-12-12 | 2019-06-11 | Schott Ag | Method for producing a glass ceramic element with patterned coating |
CN107107639A (en) * | 2014-12-19 | 2017-08-29 | Bsh家用电器有限公司 | Method and home appliances part for manufacturing the home appliances part with specific color |
CN107107639B (en) * | 2014-12-19 | 2019-04-30 | Bsh家用电器有限公司 | For manufacturing the method and household appliance component of the household appliance component with specific color |
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