JP2020153976A - サファイア時計ガラスにマーキングする方法 - Google Patents

Abstract

【課題】レーザ光線とサファイアとの相互作用を通して、サファイア時計ガラスにマーキングする方法を提供する。【解決手段】光線を、ガラス内部にある点５に合焦し、相互作用を、該相互作用で、ガラスの上面２に平行な、又は表面２に垂直な直線不透明領域６を作成するようにする。不透明領域の向きは、適用する動作モードによって決まる。線影付け動作モードによって、光線４を、１つ又は複数の直線経路に沿って走査し、上面と平行な、ガラス内部の不透明な線６を作成する。穿孔動作モードでは、多数の並列点５に、光線を不連続に動作して得る、別個の不透明領域を作成する。この穿孔動作モードによって、不透明領域は、ガラスの上面に垂直な方向に延在する。【選択図】図１

Description

本発明は、時計学、特に、ガラスにシリアル番号、絵、ロゴ、又は他の種類の情報及び／又は審美的なマークを加えるために、時計ガラスにマーキングすることに関する。本発明は、より詳細には、サファイア時計ガラスにマーキングすることに焦点を当てている。

マーキングを得るための既知の一技法として、レーザを使用してガラスをエッチングする技法がある。サファイアガラス上で、材料を除去し、それにより結晶格子に割れ目を作り、材料を不透明にするために、ガラスの上面で合焦するレーザを使用すること、及び表面の一部に亘りレーザを走査することが知られている。除去した材料を、粉塵の形で排除しなければならず、粉塵がマーキングを汚す可能性があるため、それがこの手法の欠点になっている。

サファイア又は他の材料製の時計ガラスにマーキングするための別の技法として、レーザをガラス内部で合焦させるが、点線で、材料をエッチングする技法がある。国際公開第１９９９／０２１０６１号（特許文献１）では、パターンを形成するために、材料内で並列した一組のレーザ衝撃点を作ることから成る、そうした技法について開示している。エッチング状態は、衝撃により星形の内部きずを付け、該きずの断面は、制御できない。このため、２つの連続した衝撃領域間の最短距離に関して限界があり、従って、特定のマーキングや絵の視認性が限定される。

国際公開第１９９９／０２１０６１号

本発明の目的は、以上で特定された欠点のない、サファイア時計ガラス中にマーキングを作成する方法を提供することである。この目的を、付記したクレームに記載された方法によって、及びガラスと時計によって達成する。

本発明は、レーザ光線とサファイアとの相互作用を通して、サファイア時計ガラスにマーキングする方法に関する。光線を、ガラス内部にある点に合焦し、相互作用を、該相互作用で、ガラスの上面に平行な、又は該表面に垂直な直線不透明領域を作成する。不透明領域の向きは、適用する動作モードによって決まる。線影付け動作モードによって、光線を、１つ又は複数の直線経路に沿って走査し、上面と平行な、ガラス内部の不透明線を作成する。穿孔動作モードでは、多数の並列点に、光線を不連続に動作して得る、別個の不透明領域を作成する。この穿孔動作モードによって、不透明領域は、ガラスの上面に垂直な方向で延在する。

本発明の他の特徴及び効果については、添付図を参照して、非限定的な実施例として挙げた、好適な実施形態に関する以下の説明で明らかになるであろう。多数のパラメータ値範囲を、詳細な説明及びクレームで特定する。これらの範囲は、端値を含む。

線影付けモードと呼ぶ、第１動作モードでガラスにマーキング中の、本発明によるサファイアガラスにおける２つの断面図、加えて特定の詳細図を表す。 第１動作モードによるマーキングを表しており、２つの線影付けステップを交差させて実行している。 穿孔モードと呼ぶ、第２動作モードでガラスにマーキング中の、本発明によるサファイアガラスにおける２つの切断図を表す。 穿孔マーキングモードによりマーキングした、サファイアガラスの細部を表す。

図１及び図３に其々図説した本発明の両動作モードでは、透明なサファイア時計ガラス１に、上面２へ垂直に指向させ、ガラス内部にある点５で合焦させたレーザ光線４によってマーキングしている。

提示した非限定的な実施例では、ガラス１は、上面２及び下面３を有し、該両面は、実質的に平坦で、互いに平行である。第１動作モード（図１）によると、光線４は、ガラス１の表面の一部上で走査され、多数の並列な直線経路を辿り、その結果、線影を付けたマーキングを生成する。レーザ焦点５と上面２間の距離「ａ」は、走査段階中、実質的に固定されたままである。線影を付けるために適用するパラメータは、直線経路に沿った各走査が、サファイア内部で不透明領域６を生成し、該領域は、実質的に直線であり、光線の方向に垂直になる（又は、ガラスの上面に平行になる）。図１の詳細図は、不透明領域６が、該領域の幅Ｄと高さＨによって特徴付けられることを示している。

好適な実施形態によると、これらの寸法は、レーザ出力光とエッチングするデザインに応じて制御できる。高さＨの大きさは、１ミクロンから数百ミクロン、例えば、最大２００ミクロンまでの範囲である。理論にとらわれず、各不透明領域は、走査経路の方向に延在する複数のミクロ割れから形成されると推定される。

ガラスの上面２に平行な直線領域６を得られる主なパラメータは、走査速度である。この速度は、サファイアガラスの材料除去エッチングに使用する速度よりかなり高速である。

好適には、本発明による走査速度は、２ｍ／ｓ〜３ｍ／ｓ、例えば、２．５ｍ／ｓである。更に、レーザが、時計ガラスをエッチングするのに適当な速度で動作することが、必要である。表１ａは、第１動作モードで使用するレーザ動作パラメータの好適な値を提示している。

表１ｂは、第１動作モードで使用する多数の幾何学的パラメータの好適な値を提示している。

第１動作モードの特定の実施形態によると、第２線影付けステップを、第１ステップの方向に対して横断方向に実行する。図２は、２つの交差する線影付けステップの部分的な結果を表しており、各ステップによって形成した二組の不透明な線６ａ及び６ｂが、互いに直交している。第２線影付けステップを、第１ステップにおけるのと同じ深さ「ａ」に位置するレーザ焦点５で実行する。好適には、２本の隣接する線６ａ又は６ｂ間の距離を、両ステップにおいて等しくする。線６ａと線６ｂの方向間の角度は、好適には、３０°〜９０°である。

線影付け動作モードを、材料におけるいくつかのレベルで線影付けを実行することによって、立体形状を作るのに使用できる。この方法は、第１線影付けステップ（単一の又は交差した）から始まり、レーザを上面２から距離ａ₁で合焦した後、１ステップ又は複数の連続するステップで、次第に最初の距離ａ₁より短くなる距離ａ₂、ａ₃、…で合焦する。この様にして、数層を有する立体形状を得る。２層間の距離を、隣接する２層が部分的に重ならないように選択する。

図３で図説する、第２動作モードによると、レーザ光線４を、連続的に、毎回所定のＯＮ時間ずつ、ガラスの上面２から固定距離「ａ」でサファイア時計ガラス１内部に位置する一組の並列点５上で、合焦する。この方法は、「穿孔動作モード」と呼ばれ、従って、特許文献１に開示された方法と類似する。しかしながら、本方法のパラメータは、レーザの衝撃によって生成するきずが、従来の方法に関して異なるように構成される。

本発明の方法によると、レーザとサファイアとの相互作用により、直線の不透明領域１０を作成し、該領域は、光線の方向に、即ち、ガラス１の上面２と垂直に延在する。図４の詳細図で表すように、各領域１０を、該領域の直径Ｄと高さＨによって画成する。これらの寸法は、各点に対して使用するレーザ出力光とレーザＯＮ時間に応じて、制御できる。直径Ｄを、好適にはミクロンの大きさ、例えば、１〜３０ミクロンとする。高さＨを、例えば、１〜数百ミクロンとし得る。第１動作モードでのように、理論にとらわれずに、各領域１０は、レーザ光線４の方向に延在する複数のミクロ割れから形成されると推定される。特許文献１に記載された星形のきずとは異なり、領域１０は、寸法Ｄ及びＨで明確に画成された形となり、その上、これらの寸法を、レーザパラメータによって制御できる。これは、２つの衝撃点間の距離及びマーキングの厚さをより効率的に制御可能にする。

表２ａでは、この第２動作モードによるマーキングを達成するのに好適に使用できるレーザパラメータについて示している。

表２ｂでは、第２動作モードで使用する多数の幾何学的パラメータの好適な値を提示している。

第１動作モードと同様な方法で、立体マーキングを、ガラス１の厚さにおけるいくつかのレベルで穿孔マーキングすることによって得られる。この方法は、第１穿孔ステップから始まり、レーザを上面２から距離ａ₁で合焦した後、１ステップ又は複数の連続するステップで、次第に最初の距離ａ₁より短くなる距離ａ₂、ａ₃、…で合焦する。この様にして、数層から形成される立体形状を得る。２層間の距離を、隣接する２層が部分的に重ならないように選択する。

また、本発明による方法は、反射防止層、例えば、ＭｇＦ₂又はＳｉＯ₂の層が、ガラスの上面２上に存在する場合でも機能する。

また、本発明は、どの上述した方法でマーキングしたサファイア時計ガラス、及び上記ガラスを備える時計にも、関する。

１ ガラス
２ 上面
３ 下面
４ レーザ光線
６、１０ 不透明領域

Claims (19)

1. サファイア時計ガラス（１）にマーキングする方法であり、前記ガラスは、平坦な上面（２）及び下面（３）を有し、前記上面（２）と垂直に指向し、前記ガラス（１）の材料内部に存在する点（５）で合焦するレーザ光線（４）を使用する、方法であって、前記焦点（５）で前記レーザと前記サファイアとの相互作用で、前記上面（２）と平行な方向に、又は前記上面（２）に垂直な方向に延在する少なくとも１つの直線領域（６、１０）を生成することを特徴とする、方法。
2. 前記レーザ光線（４）を、前記ガラスの前記上面（２）に対して固定距離にある点（５）で合焦したままにしながら、直線経路に沿って、前記ガラス（１）に対して走査し、前記直線不透明領域（６）は、前記ガラス（１）の前記上面（２）に実質的に平行である、請求項１に記載の方法。
3. 前記光線（４）は、第１線影付けステップにおいて前記ガラスの第１部分にマーキングするために、複数の並列経路を辿る、請求項２に記載の方法。
4. 第２線影付けステップを、前記第１ステップに対する横断方向に実行し、前記第２ステップを、前記ガラスの第２部分で実行し、前記第２部分は、少なくとも部分的に前記第１部分を被覆し、前記第２線影付けステップを、前記第１線影付けステップのように、前記上面（２）に対して同じ距離で実行する、請求項３に記載の方法。
5. １ステップ又は２ステップを含む、幾つかの線影付け動作を、立体マーキングを得るために、前記材料における連続したレベルで実行し、隣接する２つのレベルで形成する前記直線不透明領域（６）を、互いに分離する、請求項３又は４に記載の方法。
6. 前記走査速度は、２ｍ／ｓ〜３ｍ／ｓである、請求項２〜５のいずれか一項に記載の方法。
7. 多数のレーザパラメータを、以下の表１：
   のように規定する、請求項２〜６のいずれか一項に記載の方法。
8. 多数の幾何学的パラメータを、以下の表２：
   のように規定する、請求項２〜７のいずれか一項に記載の方法。
9. 前記レーザ光線（４）を、前記上面（２）から同じ距離に位置する複数の並列点（５）で連続的に合焦し、前記直線不透明領域（１０）を、前記点其々で作成し、前記領域は、前記上面（２）に垂直な方向に延在する、請求項１に記載の方法。
10. 幾つかのマーキングステップを、立体マーキングを得るために、前記材料における連続したレベルで実行し、隣接する２つのレベルで形成する直線不透明領域（１０）を、互いに分離する、請求項９に記載の方法。
11. 多数の前記レーザパラメータの前記値を、以下の表３：
    のように規定する、請求項９又は１０に記載の方法。
12. 多数の前記幾何学的パラメータの前記値を、以下の表４：
    のように規定する、請求項９〜１１のいずれか一項に記載の方法。
13. 前記ガラスの前記上面（２）には、反射防止層を備える、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の方法。
14. ガラス内にマーキングを備え、前記ガラスが平坦な上面（２）及び下面（３）を有するサファイア時計ガラス（１）であって、前記マーキングは、前記上面（２）と平行な方向に、又は前記上面（２）に垂直な方向に延在する少なくとも１つの直線不透明領域（６、１０）を含む、サファイア時計ガラス（１）。
15. 前記マーキングは、前記上面（２）と平行な方向に指向し、前記上面（２）から固定距離にある１つ又は複数の並列な直線不透明領域（６）を含む、請求項１４に記載の時計ガラス（１）。
16. 前記マーキングは、前記上面（２）から同じ距離に、二組の並列な直線不透明領域（６ａ、６ｂ）を含み、前記両領域は、互いに交差するように指向し、前記第２組は、少なくとも部分的に、前記第１組を被覆する、請求項１５に記載の時計ガラス（１）。
17. 前記マーキングは、点線で、前記ガラス（１）の前記上面（２）に垂直な方向に延在する、複数の並列な直線不透明領域（１０）を含む、請求項１４に記載の時計ガラス（１）。
18. 数層を有する立体マーキングを含み、各層は、請求項１５に記載の、又は請求項１６若しくは１７に記載のマーキングから形成される、時計ガラス（１）。
19. 請求項１４〜１８のいずれか一項に記載のサファイアガラス（１）を含む時計。