JP5535590B2 - ガラス溶着方法及びガラス層定着方法 - Google Patents

Description

本発明は、ガラス部材同士を溶着してガラス溶着体を製造するガラス溶着方法、及びそのためのガラス層定着方法に関する。

上記技術分野における従来のガラス溶着方法として、レーザ光吸収性顔料を含むガラス層を、溶着予定領域に沿うように一方のガラス部材に焼き付けた後、そのガラス部材にガラス層を介して他方のガラス部材を重ね合わせ、溶着予定領域に沿ってレーザ光を照射することにより、一方のガラス部材と他方のガラス部材とを溶着する方法が知られている。

ところで、ガラス部材にガラス層を焼き付ける技術としては、ガラスフリット、レーザ光吸収性顔料、有機溶剤及びバインダを含むペースト層から有機溶剤及びバインダを除去することにより、ガラス部材にガラス層を固着させた後、ガラス層が固着したガラス部材を焼成炉内で加熱することにより、ガラス層を溶融させて、ガラス部材にガラス層を焼き付ける技術が一般的である（例えば、特許文献１参照）。

また、ガラス部材にガラス層を定着させるために、炉内での加熱に代えて、レーザ光の照射によってガラス層から有機物（有機溶剤やバインダ）を除去する技術が提案されている（例えば、特許文献２，３参照）。このような技術によれば、ガラス部材に形成された機能層等が加熱されて劣化するのを防止することができ、また、炉の使用による消費エネルギの増大及び炉内での加熱時間の長時間化を抑制することができる。

特表２００６−５２４４１９号公報 特開２００２−３６６０５０号公報 特開２００２−３６７５１４号公報

しかしながら、レーザ光の照射によってガラス部材にガラス層を焼き付け、そのガラス層を介してガラス部材同士を溶着すると、溶着状態が不均一になる場合があった。

そこで、本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、信頼性の高いガラス溶着体を製造することができるガラス溶着方法、及びそのためのガラス層定着方法を提供することを目的とする。

本発明者は、上記目的を達成するために鋭意検討を重ねた結果、ガラス部材同士の溶着状態が不均一になるのは、図１１に示されるように、焼付け時にガラス層の温度が融点Ｔｍを超えるとガラス層のレーザ光吸収率が急激に高くなることに起因していることを突き止めた。つまり、ガラス部材に配置されたガラス層においては、ガラスフリットの粒子性等によって、レーザ光吸収性顔料の吸収特性を上回る光散乱が起こり、レーザ光吸収率が低い状態となっている（例えば、可視光下において白っぽく見える）。このような状態でガラス部材にガラス層を焼き付けるためにレーザ光を照射すると、ガラスフリットの溶融によって粒子性が崩れるなどして、レーザ光吸収性顔料の吸収特性が顕著に現れ、ガラス層のレーザ光吸収率が急激に高くなる（例えば、可視光下において黒っぽく或いは緑っぽく見える）。このことから、特にレーザ光の照射開始位置の近傍に、レーザ光吸収率が低い領域が残存し易くなる。そして、レーザ光吸収率が低い領域を有するガラス層を介してガラス部材同士を溶着すると、ガラス溶着体において溶着状態が不均一になってしまうのである。

更に、レーザ光吸収率が低い領域には、バインダが十分に分解せずに残存している。このような領域を有するガラス層を介してガラス部材同士を溶着すると、ガラスフリットの融点がバインダの分解点よりも高いことから、溶融したガラス層からバインダの分解ガスが抜け切る前に、ガラス層が固化してしまう。これにより、ガラス層に多数の気泡が形成され、その気泡が繋がると、ガラス溶着体のガラス層でリークが起こるおそれがある。

本発明者は、この知見に基づいて更に検討を重ね、本発明を完成させるに至った。すなわち、本発明に係るガラス溶着方法は、第１のガラス部材と第２のガラス部材とを溶着してガラス溶着体を製造するガラス溶着方法であって、バインダ、レーザ光吸収材及びガラス粉を含むガラス層を、溶着予定領域に沿うように第１のガラス部材に配置する工程と、溶着予定領域に沿って第１のレーザ光を照射することにより、バインダをガス化させると共にガラス粉を溶融させ、第１のガラス部材にガラス層を定着させると共に、ガラス層のレーザ光吸収率を高くする工程と、ガラス層が定着した第１のガラス部材にガラス層を介して第２のガラス部材を重ね合わせ、ガラス層に第２のレーザ光を照射することにより、第１のガラス部材と第２のガラス部材とを溶着する工程と、を含むことを特徴とする。

また、本発明に係るガラス層定着方法は、第１のガラス部材にガラス層を定着させてガラス層定着部材を製造するガラス層定着方法であって、バインダ、レーザ光吸収材及びガラス粉を含むガラス層を、溶着予定領域に沿うように第１のガラス部材に配置する工程と、溶着予定領域に沿って第１のレーザ光を照射することにより、バインダをガス化させると共にガラス粉を溶融させ、第１のガラス部材にガラス層を定着させると共に、ガラス層のレーザ光吸収率を高くする工程と、を含むことを特徴とする。

これらのガラス溶着方法及びガラス層定着方法では、バインダ、レーザ光吸収材及びガラス粉を含むガラス層に第１のレーザ光を照射することにより、バインダをガス化させると共にガラス粉を溶融させ、第１のガラス部材にガラス層を定着させる。これにより、第１のガラス部材に定着したガラス層においては、バインダが逃がされ、且つレーザ光吸収率が高まって均一な状態となっている。その結果、このような安定した状態のガラス層を介して第１のガラス部材と第２のガラス部材とを溶着することにより、ガラス部材同士の溶着状態を均一にすることができる。従って、これらのガラス溶着方法及びガラス層定着方法によれば、信頼性の高いガラス溶着体を製造することが可能となる。

本発明によれば、信頼性の高いガラス溶着体を製造すること可能となる。

第1の実施形態に係るガラス溶着方法によって製造されたガラス溶着体の斜視図である。 第1の実施形態に係るガラス溶着方法を説明するための斜視図である。 第1の実施形態に係るガラス溶着方法を説明するための断面図である。 第1の実施形態に係るガラス溶着方法を説明するための平面図である。 第1の実施形態に係るガラス溶着方法を説明するための断面図である。 第1の実施形態に係るガラス溶着方法を説明するための平面図である。 第1の実施形態に係るガラス溶着方法を説明するための斜視図である。 第1の実施形態に係るガラス溶着方法を説明するための斜視図である。 レーザ光吸収部の変形例を示す図である。 レーザ光吸収部の別の変形例を示す図である。 ガラス層の温度とレーザ光吸収率との関係を示すグラフである。 第２の実施形態に係るガラス溶着方法によって製造されたガラス溶着体の斜視図である。 第２の実施形態に係るガラス溶着方法を説明するための斜視図である。 第２の実施形態に係るガラス溶着方法を説明するための断面図である。 第２の実施形態に係るガラス溶着方法を説明するための断面図である。 第２の実施形態に係るガラス溶着方法を説明するための平面図である。 第２の実施形態に係るガラス溶着方法を説明するための平面図である。 第２の実施形態に係るガラス溶着方法を説明するための斜視図である。 第２の実施形態に係るガラス溶着方法を説明するための斜視図である。 第３の実施形態に係るガラス溶着方法を説明するための平面図である。 第３の実施形態に係るガラス溶着方法を説明するための平面図である。 第３の実施形態に係るガラス溶着方法を説明するための平面図である。 第３の実施形態におけるレーザ光の照射方法の変形例を示すための平面図である。 第３の実施形態に係るガラス溶着方法を説明するための図であり（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
［第１の実施形態］

図１は、第１の実施形態に係るガラス溶着方法の一実施形態によって製造されたガラス溶着体の斜視図である。図１に示されるように、ガラス溶着体１０１は、溶着予定領域Ｒに沿って形成されたガラス層１０３を介して、ガラス部材（第１のガラス部材）１０４とガラス部材（第２のガラス部材）１０５とが溶着されたものである。ガラス部材１０４，１０５は、例えば、無アルカリガラスからなる厚さ０．７ｍｍの矩形板状の部材であり、溶着予定領域Ｒは、ガラス部材１０４，１０５の外縁に沿って所定幅を有する矩形環状に設定されている。ガラス層１０３は、例えば、低融点ガラス（バナジウムリン酸系ガラス、鉛ホウ酸ガラス等）からなり、溶着予定領域Ｒに沿って所定幅を有した矩形環状に形成されている。

次に、上述したガラス溶着体１０１を製造するためのガラス溶着方法（ガラス部材１０４とガラス部材１０５とを溶着してガラス溶着体１０１を製造するために、ガラス部材１０４にガラス層１０３を定着させてガラス層定着部材を製造するガラス層定着方法を含む）について説明する。

まず、図２に示されるように、ディスペンサやスクリーン印刷等によってフリットペーストを塗布することにより、溶着予定領域Ｒに沿ってガラス部材１０４の表面１０４ａにペースト層１０６を形成する。フリットペーストは、例えば、低融点ガラス（バナジウムリン酸系ガラス、鉛ホウ酸ガラス等）からなる粉末状のガラスフリット（ガラス粉）１０２、酸化鉄等の無機顔料であるレーザ光吸収性顔料（レーザ光吸収材）、酢酸アミル等である有機溶剤及びガラスの軟化点温度以下で熱分解する樹脂成分（ニトロセルロース、エチルセルロース、アクリル等）であるバインダを混練したものである。フリットペーストは、レーザ光吸収性顔料（レーザ光吸収材）が予め添加された低融点ガラスを粉末状にしたガラスフリット（ガラス粉）、有機溶剤、及びバインダを混練したものであってもよい。つまり、ペースト層１０６は、ガラスフリット１０２、レーザ光吸収性顔料、有機溶剤及びバインダを含んでいる。

続いて、ペースト層１０６を乾燥させて有機溶剤を除去することにより、溶着予定領域Ｒに沿ってガラス部材１０４の表面１０４ａに所定幅を有して延伸するガラス層１０３を固着させる。これにより、バインダ、レーザ光吸収性顔料及びガラスフリット１０２を含むガラス層１０３が、環状の溶着予定領域Ｒに沿うようにガラス部材１０４に配置されることになる。なお、ガラス部材１０４の表面１０４ａに固着したガラス層１０３は、ガラスフリット１０２の粒子性等によって、レーザ光吸収性顔料の吸収特性を上回る光散乱が起こり、レーザ光吸収率が低い状態となっている（例えば、可視光において白っぽく見える）。

続いて、図３に示されるように、溶着予定領域Ｒに沿って矩形環状に形成されたガラス層１０３の１つの角部に集光スポットを合わせてレーザ光Ｌ１を照射する。このレーザ光Ｌ１のスポット径はガラス層１０３の幅より大きくなるように設定され、ガラス層１０３に照射されるレーザ光１のパワーが幅方向（レーザ光の進行方向と略直交する方向）に同程度になるように調整されている。これにより、ガラス層の一部が幅方向全体に同等に溶融されて、レーザ光の吸収率が高いレーザ光吸収部１０８ａが幅方向全体にわたって形成される。その後、図４に示されるように、ガラス層１０３の残りの３つの角部にも同様にレーザ光Ｌ１を順に照射してレーザ光吸収部１０８ｂ，１０８ｃ，１０８ｄを形成する。なお、レーザ光吸収部１０８ａ〜１０８ｄでは、ガラス層の一部（角部）でガラスフリット１０２の溶融によって粒子性が崩れるなどして、レーザ光吸収性顔料の吸収特性が顕著に現れ、この部分のレーザ光吸収率がレーザ光を照射されなかった領域に比べて高い状態となる（例えば、可視光ではレーザ光吸収部１０８ａ〜１０８ｄに対応する角部のみ黒っぽく見える）。

続いて、図４の図示左下に示されるレーザ光吸収部１０８ａを起点（照射開始位置）として、図５及び図６に示されるように、ガラス層１０３に集光スポットを合わせてレーザ光Ｌ２の照射を、溶着予定領域Ｒに沿って図示矢印の進行方向に向かって進める。これにより、ガラス部材１０４に配置されたガラス層１０３の溶着予定領域Ｒ全周にわたってバインダをガス化させると共にガラスフリット１０２を溶融させることにより、バインダが除去されて再固化し、ガラス部材１０４の表面１０４ａにガラス層１０３が焼き付けられて定着させられる。その結果、ガラス層定着部材（すなわち、ガラス層１０３が定着したガラス部材１０４）が製造される。

このガラス層１０３の焼付け時には、レーザ光吸収率があらかじめ高められたレーザ光吸収部１０８ａを照射開始位置としてレーザ光Ｌ２の照射を開始しているため、照射開始位置からすぐにガラス層１０３の溶融が幅方向全体にわたって行われ溶融が安定した安定領域（幅方向全体にわたってガラス層が溶融している領域）となっており、溶着予定領域Ｒ全域にわたってガラス層１０３の溶融が不安定となる不安定領域（幅方向の一部のみでガラス層が溶融している領域）が低減されている。また、残りの３つの角部にもそれぞれレーザ光吸収部１０８ｂ〜１０８ｄを設けているため、ガラス溶着体として機能させる際に負荷がかかり易い角部が、焼付け時に確実に溶融するようにもなっている。なお、ガラス部材１０４の表面１０４ａに焼き付けられたガラス層１０３は、溶着予定領域Ｒ全域にわたって、ガラスフリット１０２の溶融によって粒子性が崩れるなどして、レーザ光吸収性顔料の吸収特性が顕著に現れ、レーザ光吸収率が高い状態となる（例えば、可視光において黒っぽく見える）。

このように溶着予定領域Ｒ全域にわたって安定したガラス層１０３の焼付けが終了すると、図７に示されるように、ガラス層定着部材１０（すなわち、ガラス層３が定着したガラス部材４）に対し、ガラス層３を介してガラス部材５を重ね合わせる。

続いて、図８に示されるように、ガラス層１０３に集光スポットを合わせてレーザ光Ｌ３を溶着予定領域Ｒに沿って照射する。これにより、溶着予定領域Ｒ全域にわたってレーザ光吸収率が高く且つ均一な状態となっているガラス層１０３にレーザ光Ｌ３が吸収されて、ガラス層１０３及びその周辺部分（ガラス部材１０４，１０５の表面１０４ａ，１０５ａ部分）が同程度に溶融・再固化し、ガラス部材１０４とガラス部材１０５とが溶着される（溶着においては、ガラス層１０３が溶融し、ガラス部材１０４，１０５が溶融しない場合もある）。このとき、ガラス部材１０４に焼き付けられたガラス層１０３の溶融が溶着予定領域Ｒ全域にわたって安定して行われた安定領域として形成され、バインダも十分に除去されているため、ガラス部材１０４とガラス部材１０５とが溶着予定領域Ｒに沿って均一に溶着される。

以上説明したように、ガラス溶着体１０１を製造するためのガラス溶着方法（ガラス層定着方法を含む）においては、バインダ、レーザ光吸収性顔料及びガラスフリット１０２を含むガラス層１０３にレーザ光Ｌ２を照射することにより、バインダをガス化させると共にガラスフリット１０２を溶融させ、ガラス部材１０４にガラス層１０３を定着させる。これにより、ガラス部材１０４に定着したガラス層１０３においては、バインダが逃がされ、且つレーザ光吸収率が高まって均一な状態となっている。その結果、このような安定した状態のガラス層１０３を介してガラス部材１０４とガラス部材１０５とを溶着することにより、ガラス部材１０４，１０５同士の溶着状態を均一にすることができる。従って、以上のガラス溶着方法及びガラス層定着方法によれば、信頼性の高いガラス溶着体１０１を製造することが可能となる。

また、上述したガラス溶着方法では、ガラス層１０３を溶融させてガラス部材１０４にガラス層１０３を定着させる前に、ガラス層１０３の一部にレーザ光Ｌ１を照射してガラス層１０３の一部を溶融させ、レーザ光Ｌ１を照射していない部分よりもレーザ吸収率が高いレーザ光吸収部１０８ａ〜１０８ｄをガラス層１０３の４つの角部に予め形成する。そして、複数のレーザ光吸収部１０８ａ〜１０８ｄのうちの一のレーザ光吸収部１０８ａを照射開始位置として溶着予定領域Ｒに沿ってレーザ光Ｌ２を照射してガラス層１０３を溶融させてガラス部材１０４にガラス層１０３を定着させる。このように、レーザ光Ｌ２の照射開始位置がレーザ光吸収部１０８ａになっているため、レーザ光Ｌ２の照射を開始する起点付近からすぐにガラス層１０３の溶融が安定した安定領域とすることができる。その結果、このような安定領域を伴って形成されたガラス層１０３を介してガラス部材１０４とガラス部材１０５とを溶着するため、ガラス部材１０４，１０５同士の溶着状態を容易に均一にすることができる。

ところで、ガラス層の粘度は、ガラス層の温度が結晶化温度に達するまでは徐々に低くなるが、ガラス層の温度が結晶化温度を超えると徐々に高くなる傾向にある。これは、溶融したガラス層において結晶部が析出し、その結晶部が（セラミックス等からなる膨張係数調整用のフィラーが含まれる場合には、そのフィラーも）核となって結晶成長することにより、ガラス層の流動性が低下するためと想定される。ここで、溶融したガラス層のレーザ光吸収率が急激に上昇すると、それに伴って、溶融したガラス層の温度も結晶化温度以下の温度から結晶化温度以上の温度というように急激に上昇するので、溶融したガラス層の粘度も急激に高くなる。その結果、溶融したガラス層にバインダのガス化によって形成された気泡が埋まり難くなるので、バインダの分解ガスが抜け切る前にガラス層が固化してしまう。これにより、ガラス層に多数の気泡が形成され、その気泡が繋がると、ガラス溶着体のガラス層でリークが起こるおそれがある。ここで、上述したように、レーザ光吸収部１０８ａを照射開始位置として溶着予定領域Ｒに沿ってレーザ光Ｌ２を照射してガラス層１０３を溶融させてガラス部材１０４にガラス層１０３を定着させれば、レーザ光Ｌ２の照射を開始する起点付近からすぐにガラス層１０３の溶融が安定した安定領域となるため、ガラス層１０３の過剰加熱を抑制して、ガラス層１０３に多数の気泡が形成されるのを防止することができる。

また、上述したガラス溶着方法では、ガラス層１０３の一部（角部）において、溶着予定領域Ｒに対するレーザ光Ｌ２の進行方向と交差する方向におけるガラス層１０３の幅全体にわたるように、レーザ光吸収部１０８ａを形成している。この場合、レーザ光吸収部１０８ａを幅全体にわたるように形成することから、ガラス層１０３の溶融を更に早期に安定化させることができる。また、溶着予定領域Ｒに対するレーザ光Ｌ２の進行方向と交差する方向における中央部がレーザ光Ｌ２の進行方向に突出するように略円形状にレーザ光吸収部１０８ａ〜１０８ｄを形成している。このような形状により、レーザ光Ｌ２の進行方向と交差する方向における溶融がより均一になっている。

また、上述したガラス溶着方法では、溶着予定領域に沿ってレーザ光吸収部１０８ａ〜１０８ｄを断続的に複数形成し、これら複数のレーザ光吸収部１０８ａ〜１０８ｄのうちの１つであるレーザ光吸収部１０８ａを照射開始位置としている。このように複数のレーザ光吸収部１０８ａ〜１０８ｄを溶着予定領域Ｒに沿って断続的に形成しておけば、レーザ光Ｌ２の走査速度が速くて溶融が追いつかずに不安定領域が形成されそうな場合であっても、断続的に高吸収領域が形成されていることにより不安定状態に戻すことなくガラス層１０３の溶融を継続して安定化させることができる。その結果、走査速度の高速化による製造期間の短縮を図ることができると共に、製造歩留まりの向上も図ることができる。しかも、角部にレーザ光吸収部１０８ａ〜１０８ｄが形成されていることから、ガラス溶着体が形成された際に負荷がかかり易い角部を確実に溶融するようにもなっている。

本発明は、上述した第１の実施形態に限定されるものではない。

例えば、第１の実施形態では、レーザ光吸収部１０８ａ〜１０８ｄを順に形成するようにしたが、４つのレーザを用いてこれらレーザ光吸収部１０８ａ〜１０８ｄを同時に形成するようにしてもよい。また、ガラス層１０３をガラス部材１０４に配置する工程とガラス層１０３にレーザ光吸収部１０８ａ〜１０８ｄを形成する工程とが略同時に行われるようにしてもよい。

また、図９に示されるように、半円形状のレーザ光吸収部１１８ａ、矩形状のレーザ光吸収部１１８ｂ、複数の円を幅方向に形成したレーザ光吸収部１１８ｃ、幅方向中央部に微小な円形で形成したレーザ光吸収部１１８ｄなどを形成して、これらのレーザ光吸収部１１８ａ〜１１８ｄを照射開始位置としてレーザ光Ｌ２の照射を行ってガラス層１０３の焼付けを行うようにしてもよい。

また、矩形環状に形成された溶着予定領域Ｒの角部にレーザ光吸収部を設ける場合、図１０に示されるように、扇状のレーザ光吸収部１１８ｅ，１１８ｆなどを形成して、これらのレーザ光吸収部１１８ｅ，１１８ｆを起点としてレーザ光Ｌ２の照射を行って焼付けを行うようにしてもよい。

また、断続的にレーザ光吸収部を設ける場合、上述した第１の実施形態で示したように各角部にレーザ光吸収部１０８ａ〜１０８ｄを設けるようにしてもよいし、ガラス層１０３の直線状の部分に複数のレーザ光吸収部を所定の間隔をあけて設けるようにしてもよい。

また、第１の実施形態では、直接、ガラス層１０３にレーザ光を照射したが、ガラス部材１０４を介してガラス層１０３にレーザ光を照射するようにしてもよい。
［第２の実施形態］

図１２は、第２の実施形態に係るガラス溶着方法によって製造されたガラス溶着体の斜視図である。図１２に示されるように、ガラス溶着体２０１は、溶着予定領域Ｒに沿って形成されたガラス層２０３を介して、ガラス部材（第１のガラス部材）２０４とガラス部材（第２のガラス部材）２０５とが溶着されたものである。ガラス部材２０４，２０５は、例えば、無アルカリガラスからなる厚さ０．７ｍｍの矩形板状の部材であり、溶着予定領域Ｒは、ガラス部材２０４，２０５の外縁に沿って所定幅を有する矩形環状に設定されている。ガラス層２０３は、例えば、低融点ガラス（バナジウムリン酸系ガラス、鉛ホウ酸ガラス等）からなり、溶着予定領域Ｒに沿って所定幅を有した矩形環状に形成されている。

次に、上述したガラス溶着体２０１を製造するためのガラス溶着方法（ガラス部材２０４とガラス部材２０５とを溶着してガラス溶着体２０１を製造するために、ガラス部材２０４にガラス層２０３を定着させてガラス層定着部材を製造するガラス層定着方法を含む）について説明する。

まず、図１３に示されるように、ディスペンサやスクリーン印刷等によってフリットペーストを塗布することにより、矩形環状の溶着予定領域Ｒ及び溶着予定領域Ｒの一の角部と接続されて外方に突出する助走領域Ｓに沿ってガラス部材２０４の表面２０４ａにペースト層２０６を形成する。フリットペーストは、例えば、低融点ガラス（バナジウムリン酸系ガラス、鉛ホウ酸ガラス等）からなる粉末状のガラスフリット（ガラス粉）２０２、酸化鉄等の無機顔料であるレーザ光吸収性顔料（レーザ光吸収材）、酢酸アミル等である有機溶剤、及びガラスの軟化温度以下で熱分解する樹脂成分（ニトロセルロース、エチルセルロース、アクリル等）であるバインダを混練したものである。フリットペーストは、レーザ光吸収性顔料（レーザ光吸収材）が予め添加された低融点ガラスを粉末状にしたガラスフリット（ガラス粉）、有機溶剤、及びバインダを混練したものであってもよい。つまり、ペースト層２０６は、ガラスフリット２０２、レーザ光吸収性顔料、有機溶剤及びバインダを含んでいる。

続いて、ペースト層２０６を乾燥させて有機溶剤を除去することにより、溶着予定領域Ｒ及び溶着予定領域Ｒと接続される助走領域Ｓに沿ってガラス部材２０４の表面２０４ａにガラス層２０３を固着させる。これにより、バインダ、レーザ光吸収性顔料及びガラスフリット２０２を含むガラス層２０３が、環状の溶着予定領域Ｒ及び助走領域Ｓに沿うようにガラス部材２０４に配置されることになる。なお、ガラス部材２０４の表面２０４ａに固着したガラス層２０３は、ガラスフリット２０２の粒子性等によって、レーザ光吸収性顔料の吸収特性を上回る光散乱が起こり、レーザ光吸収率が低い状態となっている（例えば、可視光において白っぽく見える）。

続いて、図１４〜図１６に示されるように、ガラス層２０３の溶着予定領域Ｒと接続された助走領域Ｓにおける照射開始位置Ａに集光スポットを合わせて照射開始位置Ａからレーザ光Ｌ１の照射を開始し、助走領域Ｓに沿って溶着予定領域Ｒに向かってレーザ光Ｌ１の照射を行う。ところで、レーザ光Ｌ１は、幅方向（レーザ光Ｌ１の進行方向と略直交する方向）における中央部の温度が高くなる温度分布を有することから、図１６に示されるように、助走領域Ｓにおける照射開始位置Ａから、徐々にガラス層２０３の幅方向（レーザ光の進行方向と略直交する方向）へ溶融が広がり、溶着予定領域Ｒに接続される接続位置Ｂ付近ではガラス層２０３の溶融が幅方向全体にわたる安定領域となっている。つまり、溶着予定領域の外方に配置された助走領域Ｓは、ガラス層２０３の溶融が幅方向の一部で行われる不安定領域の全体を含むようになっている。

その後、助走領域Ｓと溶着予定領域Ｒとの接続位置Ｂを越えて溶着予定領域Ｒに沿ってレーザ光Ｌ１のガラス層２０３への照射を続け、図１７に示されるように、接続位置Ｂに戻るまでレーザ光Ｌ１の照射を行う。これにより、ガラス部材２０４に配置されたガラス層２０３の溶着予定領域Ｒ全周にわたってバインダをガス化させると共にガラスフリット２０２を溶融させることにより、バインダが除去されて再固化し、ガラス部材２０４の表面２０４ａにガラス層２０３が焼き付けられて定着させられる。その結果、ガラス層定着部材（すなわち、ガラス層２０３が定着したガラス部材２０４）が製造される。

このようにレーザ光Ｌ１の照射を溶着予定領域Ｒと接続された助走領域Ｓにおける照射開始位置Ａから開始して安定領域となってから溶着予定領域Ｒの溶融を開始するようにしており、ガラス部材２０４に配置されたガラス層２０３が溶着予定領域Ｒ全周にわたって安定して溶融・再固化し、ガラス部材２０４の表面２０４ａにガラス層２０３が焼き付けられる。なお、ガラス部材２０４の表面２０４ａに焼き付けられたガラス層２０３は、ガラスフリット２０２の溶融によって粒子性が崩れるなどして、レーザ光吸収性顔料の吸収特性が顕著に現れ、レーザ光吸収率が高い状態となる（例えば、可視光において黒っぽく見える）。

そして、溶着予定領域Ｒ全周にわたって安定したガラス層２０３の焼付けが終了すると、図１８に示されるように、ガラス層定着部材２０（すなわち、ガラス層２０３が定着したガラス部材２０４）に対し、ガラス層２０３を介してガラス部材２０５を重ね合わせる。

続いて、図１９に示されるように、ガラス層２０３に集光スポットを合わせてレーザ光Ｌ２を溶着予定領域Ｒに沿って照射する。これにより、溶着予定領域Ｒ全周にわたってレーザ光吸収率が高く且つ均一な状態となっているガラス層２０３にレーザ光Ｌ２が吸収されて、ガラス層２０３及びその周辺部分（ガラス部材２０４，２０５の表面２０４ａ，２０５ａ部分）が同程度に溶融・再固化し、ガラス部材２０４とガラス部材２０５とが溶着される（溶着においては、ガラス層２０３が溶融し、ガラス部材２０４，２０５が溶融しない場合もある）。このとき、ガラス部材２０４に焼き付けられたガラス層２０３の溶融が溶着予定領域Ｒ全周にわたって安定した安定領域として形成され、バインダも十分に除去されているため、ガラス部材２０４とガラス部材２０５とが溶着予定領域Ｒに沿って均一に溶着される。

以上説明したように、ガラス溶着体２０１を製造するためのガラス溶着方法（ガラス層定着方法を含む）においては、バインダ、レーザ光吸収性顔料及びガラスフリット２０２を含むガラス層２０３にレーザ光Ｌ１を照射することにより、バインダをガス化させると共にガラスフリット２０２を溶融させ、ガラス部材２０４にガラス層２０３を定着させる。これにより、ガラス部材２０４に定着したガラス層２０３においては、バインダが逃がされ、且つレーザ光吸収率が高まって均一な状態となっている。その結果、このような安定した状態のガラス層２０３を介してガラス部材２０４とガラス部材２０５とを溶着することにより、ガラス部材２０４，２０５同士の溶着状態を均一にすることができる。従って、以上のガラス溶着方法及びガラス層定着方法によれば、信頼性の高いガラス溶着体２０１を製造することが可能となる。

また、上述したガラス溶着方法においては、ガラス部材２０４にガラス層２０３を定着させる際、溶着予定領域Ｒと接続された助走領域Ｓにおける照射開始位置Ａから助走領域Ｓに沿ってレーザ光Ｌ１を照射するため、助走領域Ｓにおいてガラス層２０３の溶融が幅方向に広がって幅方向全体にわたることになる。すなわち、助走領域Ｓが不安定領域の全体を含むようになっている。このように、助走領域Ｓにおいてガラス層２０３を事前に溶融させるため、溶着予定領域Ｒにおける安定領域の比率が高められた状態でガラス層２０３をガラス部材２０４に定着させることができ、その結果、安定領域の比率が高められたガラス層２０３を介してガラス部材２０４とガラス部材２０５とを溶着するため、ガラス部材２０４，２０５同士の溶着状態を均一にすることができる。

また、上述したガラス溶着方法においては、助走領域Ｓを矩形環状の溶着予定領域Ｒの外方に配置するようにしている。これにより、助走領域Ｓでの未溶融部分から発生するガラスフリットなどの粉末を溶着予定領域Ｒ内に入らないようにすることができる。しかも、発生した粉末を洗浄によって容易に取り除くこともできる。なお、ガラス部材２０４にガラス層２０３を定着させた後、このような助走領域を除去する工程をさらに含むことにより、外観形状が優れたガラス溶着体２０１を得ることができる。
[第３の実施形態]

次に、本発明の第３の実施形態について説明する。本実施形態では、複数のガラス溶着体２０１を一括して製造するガラス溶着方法について説明する。

まず、図２０に示されるように、矩形環状の溶着予定領域Ｒ、及び溶着予定領域Ｒと接続された助走領域Ｓ１を複数組、マトリクス状に設定する。本実施形態では、列方向に５組の溶着予定領域Ｒと助走領域Ｓ１とが設定され、行方向に５組の溶着予定領域Ｒと助走領域Ｓ１とが設定されるようになっている。

このマトリクス状に設定された矩形環状の溶着予定領域Ｒは、図２１に示されるように、列方向に延在するラインＬ１１（第１のライン）とラインＬ１２（第２のライン）とにそれぞれが沿って対をなす溶着予定領域Ｒａ，Ｒｂと、行方向に延在するラインＬ１３（第１のライン）とラインＬ１４（第２のライン）とにそれぞれが沿って対をなす溶着予定領域Ｒｃ，Ｒｄとから構成される。また、溶着予定領域Ｒと接続される助走領域Ｓ１は、ラインＬ１１に沿って溶着予定領域Ｒａの一端部と接続される助走領域Ｓａと、ラインＬ１２に沿って溶着予定領域Ｒｂの他端部と接続される助走領域Ｓｂと、ラインＬ１３に沿って溶着予定領域Ｒｃの一端部と接続される助走領域Ｓｃと、ラインＬ１４に沿って溶着予定領域Ｒｄの他端部と接続される助走領域Ｓｄとから構成される。

このような構成を有する溶着予定領域Ｒ及び助走領域Ｓ１それぞれが同じ方向でマトリクス状に設定された後、第２の実施形態と同様にディスペンサやスクリーン印刷等によってフリットペーストを塗布することにより、図２０に示されるように、矩形環状の溶着予定領域Ｒ、及び溶着予定領域Ｒと接続された助走領域Ｓ１に沿って、ガラス部材２１４の表面２１４ａにペースト層２１６をマトリクス状に複数形成する。

続いて、各ペースト層２１６から有機溶剤を除去して、溶着予定領域Ｒ及び溶着予定領域Ｒと接続される助走領域Ｓ１に沿ってガラス部材２１４の表面２１４ａにガラス層２１３を固着させる。なお、ガラス部材２１４の表面２１４ａに固着した各ガラス層２１３は、ガラスフリット２０２の粒子性等によって、レーザ光吸収性顔料の吸収特性を上回る光散乱が起こり、レーザ光吸収率が低い状態となっている（例えば、可視光において白っぽく見える）。

続いて、図２２に示されるように、マトリクス状に配置された各ガラス層２１３のガラス部材２１４への焼付けを行う。

まず、ラインＬ１１に沿って図示下方側（一方の側）から図示上方側（他方の側）にレーザ光Ｌ３を進行させて、ラインＬ１１に沿って列方向に同じ向きに設定された５つの溶着予定領域Ｒａ、及びそれら溶着予定領域Ｒａそれぞれに接続される助走領域Ｓａに沿って照射を行う。各溶着予定領域Ｒａ及び各助走領域Ｓａに対してレーザ光Ｌ３を照射する際には、第２の実施形態と同様に、助走領域Ｓａにおける照射開始位置から助走領域Ｓａに沿ってレーザ光Ｌ３の照射を行った後、連続して、溶着予定領域Ｒａに沿って照射を行い、これを繰り返す。

続いて、ラインＬ１２に沿って図示上方側から図示下方側にレーザ光Ｌ３を進行させて、ラインＬ１２に沿って列方向に同じ向きに設定された５つの溶着予定領域Ｒｂ、及びそれら溶着予定領域Ｒｂそれぞれに接続される助走領域Ｓｂに沿って照射を行う。各溶着予定領域Ｒｂ及び各助走領域Ｓｂに対してレーザ光Ｌ３を照射する際には、第２の実施形態と同様に、助走領域Ｓｂにおける照射開始位置から助走領域Ｓｂに沿ってレーザ光Ｌ３の照射を行った後、連続して、溶着予定領域Ｒｂに沿って照射を行い、これを繰り返す。このような列方向におけるレーザ光Ｌ３の往復照射を、他の列に配置されたガラス層１３に対しても同様に行う。

次に、ラインＬ１３に沿って図示右側（一方の側）から図示左側（他方の側）にレーザ光Ｌ４を進行させて、ラインＬ１３に沿って行方向に同じ向きに設定された５つの溶着予定領域Ｒｃ、及びそれら溶着予定領域Ｒｃそれぞれに接続される助走領域Ｓｃに沿って照射を行う。各溶着予定領域Ｒｃ及び各助走領域Ｓｃに対してレーザ光Ｌ４を照射する際には、第２の実施形態と同様に、助走領域Ｓｃにおける照射開始位置から助走領域Ｓｃに沿ってレーザ光Ｌ４の照射を行った後、連続して、溶着予定領域Ｒｃに沿って照射を行い、これを繰り返す。

続いて、ラインＬ１４に沿って図示左側から図示右側にレーザ光Ｌ４を進行させて、ラインＬ１４に沿って行方向に同じ向きに設定された５つの溶着予定領域Ｒｄ、及びそれら溶着予定領域Ｒｄそれぞれに接続される助走領域Ｓｄに沿って照射を行う。各溶着予定領域Ｒｄ及び各助走領域Ｓｄに対してレーザ光Ｌ４を照射する際には、第２の実施形態と同様に、助走領域Ｓｄにおける照射開始位置から助走領域Ｓｄに沿ってレーザ光Ｌ４の照射を行った後、連続して、溶着予定領域Ｒｄに沿って照射を行い、これを繰り返す。このような行方向におけるレーザ光Ｌ４の往復照射を、他の行に配置されたガラス層２１３に対しても同様に行う。このような照射により、安定領域の比率が高められた各ガラス層１３が一括してガラス部材１４に焼き付けられる。なお、上述した説明では、各列方向又は各行方向へのレーザ光Ｌ３，Ｌ４の照射を一のレーザで行っているが、複数のレーザを用いて図２３に示されるように同時に行うようにしてもよい。

このようにガラス部材２１４の表面２０４ａに焼き付けられた各ガラス層２１３は、ガラスフリット２０２の溶融によって粒子性が崩れるなどして、レーザ光吸収性顔料の吸収特性が顕著に現れ、レーザ光吸収率が高い状態となる（例えば、可視光において黒っぽく見える）。

そして、溶着予定領域Ｒ全周にわたって安定した各ガラス層２１３の焼付けが終了すると、ガラス層２１３が焼き付けられたガラス部材２１４（ガラス層定着部材）に対しガラス層２１３を介してガラス部材２１５を重ね合わせる。そして、各ガラス層２１３に集光スポットを合わせて、第２の実施形態と同様に、レーザ光Ｌ２をマトリクス状に配置された各溶着予定領域Ｒに沿って照射する。これにより、溶着予定領域Ｒ全周にわたってレーザ光吸収率が高く且つ均一な状態となっている各ガラス層２１３にレーザ光Ｌ２が吸収されて、ガラス層２１３及びその周辺部分（ガラス部材２１４，２１５の表面２１４ａ，２１５ａ部分）が同程度に溶融・再固化し、ガラス部材２１４とガラス部材２１５とが溶着され、溶着体２２０が得られる（溶着においては、ガラス層２１３が溶融し、ガラス部材２１４，２１５が溶融しない場合もある）。なお、レーザ光Ｌ２の照射は、上述したガラス層２１３をガラス部材２１４に焼き付ける際におけるレーザ光Ｌ３，Ｌ４と同様の方法で行ってもよい。

続いて、ガラス部材２１４とガラス部材２１５とからなる溶着体２２０に対して、図２４に示されるように、列方向Ｌ１５及び行方向Ｌ１６に沿って所定の方法で切断する。そして、この切断により、溶着体２２０は個別のガラス溶着体２０１に分割され、複数のガラス溶着体２０１を一括して得ることができる。なお、この切断の際に、各助走領域Ｓａ〜Ｓｄをガラス溶着体２０１から除去するように切断してもよい。

以上説明したように、ガラス溶着体２０１を製造するためのガラス溶着方法（ガラス層定着方法を含む）においては、バインダ、レーザ光吸収性顔料及びガラスフリット２０２を含むガラス層２１３にレーザ光Ｌ１を照射することにより、バインダをガス化させると共にガラスフリット２０２を溶融させ、ガラス部材２１４にガラス層２１３を定着させる。これにより、ガラス部材２１４に定着したガラス層２１３においては、バインダが逃がされ、且つレーザ光吸収率が高まって均一な状態となっている。その結果、このような安定した状態のガラス層２１３を介してガラス部材２１４とガラス部材２１５とを溶着することにより、ガラス部材２１４，２１５同士の溶着状態を均一にすることができる。従って、以上のガラス溶着方法及びガラス層定着方法によれば、信頼性の高いガラス溶着体２０１を製造することが可能となる。

また、上述したガラス溶着方法においては、ガラス部材２１４において列方向または行方向に延在するラインＬ１１，Ｌ１３に沿うように、溶着予定領域Ｒａ，Ｒｃ及び溶着予定領域Ｒａ，Ｒｃの一端部と接続された助走領域Ｓａ，Ｓｃを設定すると共に、ガラス部材２１４において列方向または行方向に延在するラインＬ１２，１４に沿うように、溶着予定領域Ｒｂ，Ｒｄ、及び溶着予定領域Ｒｂ，Ｒｄの他端部と接続された助走領域Ｓｂ，Ｓｄを設定する工程を含み、レーザ光Ｌ３，Ｌ４を照射する際には、ラインＬ１１，Ｌ１３に沿って一方の側から他方の側にレーザ光Ｌ３，Ｌ４を進行させた後、連続して、ラインＬ１２，Ｌ１４に沿って他方の側から一方の側にレーザ光Ｌ３，Ｌ４を進行させている。このように、列方向または行方向に延在するラインＬ１１，Ｌ１３及びラインＬ１２，１４に沿ってレーザ光Ｌ３，Ｌ４を往復するように進行させることにより、助走領域Ｓａ〜Ｓｄにおいてガラス層２１３を事前に溶融させてから溶着予定領域Ｒａ〜Ｒｄを溶融させることを、ラインＬ１１，１３及びラインＬ１２，１４に沿って設定された各溶着予定領域Ｒにおいて連続して行うことができ、安定領域の比率が高められた複数のガラス層２１３を効率的に得ることができる。

また、上述したガラス溶着方法においては、ガラス部材２１４において列方向または行方向に延在するラインＬ１１〜Ｌ１４に沿うように、各ライン毎に複数の溶着予定領域Ｒ、及び溶着予定領域Ｒの端部と接続された助走領域Ｓ１を設定する工程を含み、レーザ光Ｌ３，Ｌ４を照射する際には、ラインＬ１１〜Ｌ１４に沿って一方の側から他方の側に又は他方の側から一方の側にレーザ光Ｌ３，Ｌ４を進行させている。このように、列方向または行方向に延在するラインＬ１１〜Ｌ１４に沿ってレーザ光Ｌ３，Ｌ４を進行させることにより、助走領域Ｓａ〜Ｓｄにおいてガラス層２１３を事前に溶融させてから溶着予定領域Ｒａ〜Ｒｄを溶融させることを、ラインＬ１１〜Ｌ１４に沿って設定された複数の溶着予定領域Ｒにおいて連続して行うことができ、安定領域の比率が高められた複数のガラス層２１３を効率的に得ることができる。

そして、このように不安定領域が低減されるようにガラス部材２１４に焼き付けられた各ガラス層２１３を介してガラス部材２１４とガラス部材２１５とを溶着するため、複数の溶着予定領域Ｒに沿ったガラス層２１３が定着されているにもかかわらずガラス部材２１４，２１５同士の溶着状態を均一にして、溶着状態が良好な複数のガラス溶着体２０１を一括して製造することができる。

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。

例えば、第２及び第３の実施形態では、矩形環状の溶着予定領域Ｒを用いたが、本発明は、円環状の溶着予定領域にも適用することができる。また、第２及び第３の実施形態では、直接、ガラス層２０３，２１３にレーザ光Ｌ１を照射したが、ガラス部材２０４，２１４を介してガラス層３にレーザ光Ｌ１を照射するようにしてもよい。

また、第２及び第３の実施形態では、ガラス部材２０４，２０５，２１４，２１５を固定して、レーザ光Ｌ１〜Ｌ４を進行させるようにしているが、レーザ光Ｌ１〜Ｌ４は、各ガラス部材２０４，２０５，２１４，２１５に対して相対的に進行すればよく、レーザ光Ｌ１〜Ｌ４を固定してガラス部材２０４，２０５，２１４，２１５を移動させるようにしてもよいし、レーザ光Ｌ１〜Ｌ４とガラス部材２０４，２０５，２１４，２１５とをそれぞれ移動させるようにしてもよい。

１０１，２０１…ガラス溶着体、１０２，２０２…ガラスフリット（ガラス粉）、１０３，２０３，２１３…ガラス層、１０４，２０４，２１４…ガラス部材（第１のガラス部材）、１０５，２０５，２１５…ガラス部材（第２のガラス部材）、１０，２０…ガラス層定着部材、Ｒ，Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃ，Ｒｄ…溶着予定領域、Ｌ１〜Ｌ４…レーザ光。

Claims (2)

1. 第１のガラス部材と第２のガラス部材とを溶着してガラス溶着体を製造するガラス溶着方法であって、
   バインダ、レーザ光吸収材及びガラス粉を含むガラス層を、溶着予定領域に沿うように前記第１のガラス部材に配置する工程と、
   前記溶着予定領域に沿って第１のレーザ光を照射することにより、前記バインダをガス化させると共に前記ガラス粉を溶融させ、前記第１のガラス部材に前記ガラス層を定着させると共に、前記ガラス層のレーザ光吸収率を高くする工程と、
   前記ガラス層が定着した前記第１のガラス部材に前記ガラス層を介して前記第２のガラス部材を重ね合わせ、前記ガラス層に第２のレーザ光を照射することにより、前記第１のガラス部材と前記第２のガラス部材とを溶着する工程と、を含むことを特徴とするガラス溶着方法。
2. 第１のガラス部材にガラス層を定着させてガラス層定着部材を製造するガラス層定着方法であって、
   バインダ、レーザ光吸収材及びガラス粉を含む前記ガラス層を、溶着予定領域に沿うように前記第１のガラス部材に配置する工程と、
   前記溶着予定領域に沿って第１のレーザ光を照射することにより、前記バインダをガス化させると共に前記ガラス粉を溶融させ、前記第１のガラス部材に前記ガラス層を定着させると共に、前記ガラス層のレーザ光吸収率を高くする工程と、を含むことを特徴とするガラス層定着方法。

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