JPH02225347A - ガラスのマーキング方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ この発明は、ガラスの面上にマークを施すガラスのマー
キング方法に関する。

［従来の技術］ ガラスにマークを施す方法として、従来、蒸若やスパッ
タリングによって金属をガラスの被マーキング面に堆積
させることでおこなう方法が知られている。

又、マークを施すべきガラスの被マーキング面に、グラ
インダ等を用いて削取ることで凹部を形成することによ
って、マーキングをおこなう方法が知られている。尚、
この方法で得られるマークに、十分なコントラストを与
えるように、マークを構成する凹部に絵の具や墨といっ
た色素を埋込むことがおこなわれている。

他に、フッ化水素を用いることによって、磨りガラス状
のマークを得る方法が知られている。

［発明が解決しようとする課題］ 蒸着やスパッタリングによって金属を被マーキング面に
堆積させることでおこなうガラスのマーキング方法で得
られるマークは、極めて薄い金属膜によって構成される
ことより、基板となるガラス板が平らな状態であると見
る角度によってはマークがガラス板のマークの施された
面と共に反射して、マークが読み取れなかったり或いは
読み取りにくいという問題がある。又、蒸着をおこなう
ための装置やスパッタリングをおこなうための装置は、
例えばクリーンルームといった清浄な特定の環境で用い
なければならず、この方法の使用が実質的に限定される
という問題がある。

マーキングを施すべきガラスに四部を形成することによ
ってマークを得る方法では、グラインダ等を用いた削取
りの作業は極めて程度の高い熟練を必要としており、簡
便に所望通りのマークを得ることができないという問題
があった。又、マークのコントラストを得るための色素
は、例えば空気中の水分や油滴等によ・って溶解し、所
定通りのコントラストが確保されなくなる場合があると
いう問題がある。

フッ化水素を用いる方法では、フッ化水素そのものの性
質上、マーキングの作業中に大きな危険が伴うという問
題がある。

この発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、施
されるマークの読取りが確実におこなえ、且つ使用する
環境が特定なものでなく広い環境範囲で使用でき、又マ
ーキングの作業に程度の高い熟練を必要とせず、且つ得
られるマークのコントラストが確保され続け、更にマー
キングの作業時に危険が伴うことのないガラスのマーキ
ング方法を提供するものである。

［課題を解決するための手段］ この発明者は、既出願のセラミックのマーキング方法（
特願昭６３−１９８５９５号）に倣い、被マーキングガ
ラスを特定の雰囲気下に置きレーザ光を照射してマーク
を施すことを試みた。しかしながら、鮮明なマークを得
ることはできず、一部の被マーキングガラスｉこ極く浅
い凹部が形成されただけであった。

そこで、この発明者は、マーキングを施すべきガラス上
に薄膜状の特定物質を載置し、しかる後にその薄膜状の
特定物質にエネルギーを与えることにより、ガラスのマ
ーキングが得られることを発見し、発明を完成するに至
った。

発明の構成は、マークを施すべきガラス上に金属酸化物
の薄膜を配設し、次にその薄膜の上方からレーザ光を照
射し、更にそのレーザ光照射の後に残留している金属酸
化物の薄膜を前記ガラスから除去してなるガラスのマー
キング方法である。

ここで、金属酸化物として、二酸化チタン（Ｔ　Ｉ　Ｏ
２）　、酸化第一鉄（Ｆｅｄ）、酸化第二鉄（Ｆｅ２０
ｇ）、酸化水素化鉄（Ｆ　ｅ　Ｏ（ＯＩ（）　）、磁性
酸化鉄（Ｆｅ３０４）、酸化モリブデン（Ｍｏｓ＝）、
二酸化マンガン（Ｍｎ、Ｏｚ）、酸化クロム（ｃｒｚｏ
ｇ）酸化第二セリウム（ＣｅＯ２）、酸化タングステン
（無水タングステン酸、ＷＯｌ）、酸化亜鉛（Ｚ　ｎ　
Ｏ）等が挙げられる。

金属酸化物の薄膜の被マーキングガラス上への配設は具
体的には、その金属酸化物の微細粉末を溶質とする溶液
を塗布し、その溶液の溶媒を気化させることで金属酸化
物の薄膜を形成することによ゛る方法、予め薄膜状に形
成した金属酸化物の膜を被マーキングガラス上に載置す
る方法等が挙げられる。尚、金属酸化物の微細粉末を溶
質とする溶液において、溶媒としてヘキサン、ヘプタン
、オクタン、エチルアルコール等の有機溶媒、及び水等
が挙げられる。

金属酸化物の薄膜の厚さは、得られるマークの鮮明さ、
薄膜の形成のしやすさ、つまり溶液の塗布によって金属
酸化物の薄膜を形成する場合では例えば溶媒の気化の速
さ及び塗布の容易さ等から、０．０５〜０．５闘であり
、好ましくは０．１〜０．３ｍｍである。

好ましい被マーキングガラスとして、二酸化硅素のみか
らなる石英ガラス、成分の７０％以上が二酸化硅素であ
る石英ガラス、酸化リチウム、酸化アルミニュウム、二
酸化硅素を主成分とする結晶化ガラス、チタン硅酸ガラ
ス、硼硅酸ガラス、ガラスセラミック、酸化ナトリウム
、酸化硼素。

酸化アルミニュウム、二酸化硅素を主成分とする硬質ガ
ラス、アルミノ硅酸ガラス、酸化ナトリウム、酸化カル
シウムに酸化硅素を主成分とする、いわゆるソーダガラ
ス等が挙げられる。

照射するレーザ光は、装置全体がコンパクトであって操
作及び取扱いが簡便であることが望ましいことより、Ｙ
ＡＧレーザ光発生装置Ｑスイッチモードで用いて得られ
るレーザ光が挙げられる。

尚ここで、ＹＡＧレーザ光発生装置の出力は７５〜３５
Ｗであり、レーザ光の周波数は１８ＫＨｚであり、レー
ザ光照射点の移動の速さは５　ｍｍ／ｓｅｃが挙げられ
る。

しかし、レーザ光発生装置の出力、レーザ光の周波数、
及びレーザ光照射点の移動の速さの最も適当な値は、本
質的には被マーキングガラスと金属酸化物との組合せ、
金属酸化物の薄膜の膜厚、得たいマークの鮮明さ等によ
って決まるものであり、それらの値は組合わせて適宜選
択するのが望ましい。

加えて、レーザ光は、ＹＡＧレーザ光発生装置で得られ
るものの他にＣＯ２レーザ光発生装置で得られるレーザ
光でもよい。

［実施例］ この発明を、以下に示す実施例で詳述する。しかし、こ
の実施例でこの発明が限定されるものではない。

（実施例１） 主成分が酸化リチウム、酸化アルミニュウム、二酸化硅
素であって、色彩が薄琥珀色であり、熱膨張係数が−０
，３〜−０，５Ｘ１０−’／’Ｃ（３０〜３８０℃下に
おいて）である結晶化ガラスのマークを施すべき面に、
溶質が二酸化チタン（Ｔｒｏｔ）であって溶媒が有機溶
媒である溶液を塗布しその後溶媒を蒸発させて、マーク
を施すべき面上に厚さが略０．２５ｍｍの二酸化チタン
の薄膜を形成する。次に、ＹＡＧレーザ光発生装置の出
力を２９Ｗに、Ｑスイッチモードで、レーザ光の周波数
を１８　Ｋ　Ｈｚに、レーザ光照射点の移動の速さを５
　ｍｍ／ｓｅｃにそれぞれ設定して上記二酸化チタンの
薄膜の」１方から被マーキングガラスにレーザ光を照射
する。

ここで、上記溶液の溶媒を用いて被マーキング面に残留
している二酸化チタンの薄膜を除去すると、レーザ光を
照射したと同じパターンのマークが上記結晶化ガラスの
被マーキング面に施されていることが認められた。

尚、施されたマークは、最大の深さが約Ｑ、０６ｍｍで
、幅が０．５ｍｍの溝形状をしており、真黒色のマーク
であり、素地に対して十分なコントラストを有するもの
であった。

次に、上記の結晶化ガラスと同じものを被マーキングガ
ラスとし、その被マーキングガラス上に、酸化モリブデ
ン、酸化水酸化鉄、酸化クロム、酸化第二セリウム、磁
性酸化鉄、二酸化マンガン、酸化第二鉄のそれぞれの薄
膜を形成し、上述した二酸化チタンの薄膜を用いてマー
キングをおこなった時と全く同じ条件でレーザ光を照射
した。

金属酸化物の薄膜が酸化モリブデンからなる場合では、
所望通りのパターンで、且つ素地に対して十分なコント
ラストを有する濃灰色をしたマークが得られた。

金属酸化物の薄膜が酸化水酸化鉄からなる場合では、所
望通りのパターンで、且つ所々に幾分発色に濃淡はある
が、素地に対してコントラストの十分な濃茶褐色をした
溝状のマークが得られた。

金属酸化物の薄膜が酸化クロムからなる場合では、所望
通りのパターンで、且つ所々に発色に濃淡は幾分あるが
、素地に対してコントラストの十分なモスグリーン色を
した溝状のマークが得られた。

金属酸化物の薄膜が酸化第二セリウムからなる場合では
、所望通りのパターンではあるが、殆ど全くと言ってよ
いほど発色が認められない溝状のマークが得られた。

金属酸化物の薄膜が磁性酸化鉄からなる場合では、所望
通りのパターンであって、極めて薄い茶褐色をした溝状
のマークが得られた。

金属酸化物の薄膜が二酸化マンガンからなる場合では、
所望通りのパターンであって、且つ素地に対して十分な
コントラストを有する真黒色をした溝状のマークが得ら
れた。

金属酸化物の薄膜が酸化第二鉄からなる場合では、所望
通りのパターンであって、且つ所々に発色に濃淡はある
が、素地に対してコントラストの十分な茶褐色をした溝
状のマークが得られた。

更に、参考として、二酸化チタンを溶質とする溶液を塗
布することによって前記結晶化ガラスに二酸化チタンの
薄膜を形成する場合において、その塗布された二酸化チ
タンを溶質とする溶液か乾ききらない、いわゆる生乾き
の状態でレーザ光を照射することを試みた。レーザ光の
照射は、出力を２９Ｗ及び１７．５Ｗとし、残りのすべ
ての条件は上述したレーザ光の照射の場合と同じとした
。

出力が２９Ｗの場合のレーザ光の照射では、所望通りの
パターンであって、且つ極く一部に濃淡の差はあるが素
地に対して十分なコントラストのある真黒色をした溝状
のマークが得られた。但し、ここで得られたマークは、
この実施例の最初で述べた溶液が完全に乾ききれている
場合に比べて、マークを形成している溝の幅も狭く、ま
た深さも浅くなっていた。これは、レーザ光のエネルギ
ーの一部が前記溶液の溶媒を気化させることに使われた
と考えられる。

一方、出力が１７．５Ｗの場合のレーザ光照射では、所
望通りのパターンであって、且つ素地に対してコントラ
ストはあるが極めて細く所々で濃淡差のある黒色をした
溝状のマークが得られた。

加えて、溶質が二酸化チタンである溶液を前記結晶化ガ
ラスに塗布し完全に乾燥させて二酸化チタンの薄膜を形
成したものにおいて、レーザ光を照射して最低いくらの
出力でマーキングが可能となるかを実験したところ、出
力が７．５Ｗの場合でもマークを得ることができた。

同様にして、溶質が二酸化チタンである溶液を同じ結晶
化ガラスに塗布し完全に乾燥させて二酸化チタンの薄膜
を形成したものにおいて、レーザ光発生装置の出力を上
げなからレーザ光を照射していき、最高いくらの出力で
マーキングが可能かを実験した。マークのパターンが直
線及びゆるやかな曲線である場合には、得られるマーク
の線の幅が広く且つ溝の深さが深くなるだけであって、
何ら問題はなかった。しかし、マークのパターンが折れ
線及び曲線、或いは複数の線が入り組んだもの等では、
各線の幅が広いことより素地とのコントラストが減少す
る。従って、パターンを読取るに差し支えなく、マーク
が必要以上に幅の広い線で形成されることを要しない場
合においては、レーザ光発生装置の出力は最高が３５Ｗ
が妥当と考えられる。

尚、得られた上記のマークの全てに、カーボンアーク灯
を用いた耐光試験（１０年間相当分）を施したが、何ら
問題は生じなかった。

（実施例２） 主成分が酸化リチウム、酸化アルミニュウム、二酸化硅
素であって、色彩が白色であり、熱膨張係数が０．　８
〜１．　　ＯＸ　１０−’／’Ｃ（３０〜３８０６Ｃ下
において）である結晶化ガラスのマークを施すべき面に
厚さが約０．２５ｍｍの二酸化チタンの薄膜を形成し、
且つＹＡＧＬ＜−ザ光発生装置の出力を２０Ｗ及び２９
Ｗにし、Ｑスイッチモードで、レーザ光の周波数を１８
ＫＨｚに、レーザ光の照射点の移動の速さを５　ｍｍ　
／　ｓｅｃにそれぞれ設定して、二酸化チタンの上方か
ら結晶化ガラスにレーザ光を照射してマーキングを行な
った。

レーザ光発生装置の出力を２０Ｗにした場合では、所望
通りのパターンであって、素地に対してコントラストの
十分な真黒色をしたマークが得られた。

レーザ光発生装置の出力を２９Ｗにした場合では、所望
通りのパターンであって、素地に対してコントラストの
十分な真黒色をした溝状のマークが得られた。

但し、出力が２９Ｗである場合の方が出力が２０Ｗであ
る場合に比べて、マークを形成する溝状の線は幅が広く
、且つ溝の深さが深いことが認められた。

次に、上記の結晶化ガラスと同じものを被マーキングガ
ラスとし、その被マーキングガラス上に、厚さが約０．
２５ｍｍの磁性酸化鉄、二酸化マンガン、酸化第二鉄、
酸化クロム、酸化第二セリウム、酸化タングステン、酸
化モリブデン、酸化水酸化鉄の薄膜をそれぞれ形成して
、出力が２９Ｗのレーザ光をそれらの薄膜の上方から結
晶化ガラスに照射した。

金属酸化物の薄膜が磁性酸化鉄からなる場合では、所望
通りのパターンであって、且つ素地に対して十分なコン
トラストを有する濃茶褐色をした溝状のマークが得られ
た。

金属酸化物の薄膜が酸化第二鉄からなる場合では、所望
通りのパターンであって、且つ素地に対して十分なコン
トラストを有する濃茶褐色をした溝状のマークが得られ
た。

金属酸化物の薄膜が酸化クロムからなる場合では、所望
通りのパターンであって、且つ素地に対して十分なコン
トラストを有する濃緑色をした溝状のパターンが得られ
た。

金属酸化物の薄膜が酸化第二セリウムからなる場合では
、所望通りのパターンであって、且つ素地に対してコン
トラストが必ずしも十分とはいえない薄茶色をした溝状
のマークが得られた。

金属酸化物の薄膜が酸化タングステンからなる場合では
、所望通りのパターンであって、且つ薄いモスグリーン
色をした溝状のマークが得られた。

金属酸化物の薄膜が酸化モリブデンからなる場合では、
所望通りのパターンであって、且つ素地に対して十分コ
ントラストを有する灰色をした溝状のマークが得られた
。

金属酸化物の薄膜が酸化水酸化鉄からなる場合では、所
望通りのパターンであって、且つ素地に対して十分なコ
ントラストを有する茶褐色をした溝状のマークが得られ
た。

尚、参考として、二酸化チタンを溶質とする溶液から乾
ききらない二酸化チタンの薄膜を上記結晶化ガラスに形
成して、その薄膜の上方からレーザ光を照射した。その
レーザ光の照射は、出力が２９Ｗ及び１７．５Ｗであっ
て残りの全ての条件は上記レーザ光照射の場合と同じと
した。出力が２９Ｗの場合では、所望通りのパターンで
あって、且つ素地に対して十分なコントラストのある真
黒色をした溝状のマークが認められた。但し、前述した
乾いた二酸化チタンの薄膜の場合に比べて、マークを形
成する線の幅は狭くなっていて細いものになっていた。

一方、出力が１７．５Ｗの場合では、パターンは所望通
りではあるが、所々に発色に濃淡ムラがあり、素地に対
しては十分なコントラストを有した濃黒色をした溝状の
マークが得られた。そのマークを形成している線は、幅
がさらに狭くなっていた。これは、既に述べたように、
レーザ光のエネルギーの一部が二酸化チタンの薄膜を作
るための溶液の溶媒を気化させるために使われたためと
考えられる。

（実施例３） 成分の９０％が石英である石英ガラス上に、厚さが約０
．２５ｍｍである、二酸化チタン、酸化モリブデン、酸
化クロム、磁性酸化鉄、二酸化マンガン、酸化第二鉄の
薄膜をそれぞれ配設して、実施例２で用いたと同じレー
ザ光を照射した。

二酸化チタンの薄膜の場合では、所望通りのパターンで
あって、且つ素地に対して十分なコントラストを有する
黒色をした溝状のマークが得られた。

酸化モリブデンの薄膜の場合では、所望通りのパターン
であって、且つ素地に対して略コントラストを有する薄
い黒色をした溝状のマークが得られた。

酸化クロムの薄膜の場合では、所望通りのパターンであ
って、且つ素地に対して略コントラストを有する薄いモ
スグリーン色をした溝状のマークが得られた。

磁性酸化鉄の薄膜の場合では、所望通りのパターンであ
って、且つ素地に対して十分なコントラストを有する真
黒色をした溝状のマークが得られた。

二酸化マンガンの薄膜の場合では、所望通りのパターン
であって、且つ所々に濃淡のムラはあるが素地に対して
十分なコントラストを有する濃茶褐色をしたマークが得
られた。

酸化第二鉄の薄膜の場合では、所望通りのパターンであ
フて、且つ素地に対して十分なコントラストを有する濃
茶褐色をした溝状のマークが得られた。

尚、参考として、出力だけを２９Ｗ及び１７．５Ｗとし
、他の条件を同じにして、且つ溶液が生乾きの状態であ
る二酸化チタンの薄膜を載置した石英ガラスに、レーザ
光を照射した。出力が２９Ｗの場合では、パターンは所
望通りであるが、所々にムラがあり、素地に対してはコ
ントラストのある黒色をした溝状のマークが得られた。

一方、出力が１７．５Ｗの場合では、パターンは所定通
りであって、所々に発色の濃淡ムラかあり、素地に対し
てはコントラストはあるが線の幅の狭い黒色をした溝状
のマークが得られた。

（実施例４） 酸化ナトリウム、酸化カルシウム、二酸化硅素を主成分
とするソーダガラス上に、厚さが約０．２５關である、
二酸化チタン、二酸化マンガン、酸化第二鉄、酸化水酸
化鉄、酸化タングステン、酸化第二セリウム、酸化クロ
ムの薄膜をそれぞれ配設して、実施例３で用いたと同じ
出力が２９Ｗのレーザ光を照射した。

二酸化チタンの薄膜の場合では、所望通りのパターンで
あって、且つ素地に対して十分なコントラストを有する
真黒色をしたマークが得られた。

二酸化マンガンの薄膜の場合では、所望通りのパターン
であって、且つ素地に対して十分なコントラストを有す
る黒色をした溝状のマークが得られた。但し、所々に発
色の濃淡ムラが認められた。

酸化第二鉄の薄膜の場合では、所望通りのパターンであ
って、且つ素地に対してコントラストを有する濃茶褐色
をした溝状のマークが得られた。

但し、所々に発色の濃淡ムラ及びチッピングが認められ
た。チッピングの発生については、レーザ光によってエ
ネルギーを受けた部位とその近傍部とで熱膨張の差が生
じたためと考えられている。

酸化水酸化鉄の薄膜の場合では、所望通りのパターンで
あって、且つ素地に対してコントラストを有する濃茶褐
色をした溝状のマークが得られた。

但し、大きな発色の濃淡ムラが認められた。

酸化タングステンの薄膜の場合では、所望通りのパター
ンであって、且つ素地に対してコントラストを有するモ
スグリーン色をした溝状のマークが認められた。但しマ
ーク部分の略全体に極く微細なチッピングが認められた
。

酸化第二セリウムの薄膜の場合では、所望通りのパター
ンであって、略無色の溝状のマークが得られた。しかし
、そのマークは、素地に対して色彩的に全くと言ってよ
いほどにコントラストを有していなかった。

酸化クロムの薄膜の場合では、所望通りのパターンであ
って、且つ素地に対してコントラストを有するモスグリ
ーン色をしたマークが得られた。

但し、極く僅かではあるが、そのマークの部分にチッピ
ングが認められた。

尚、上記の全実施例で得られたマークの全てに、カーボ
ンアーク灯を用いた副光試験（１０年間相当分）を施し
たが、何ら問題は生じなかった。

［発明の効果］ この発明は、得られるマークは素地に対してコントラス
トを有することより読み取りを確実で簡便に行なうこと
ができ、又レーザ光を照射することでマーキングを行な
う構成であることよりマーキング作業に特定の環境を必
要としないと共に熟練を要せず、加えてマークのコント
ラストが保持され続け、更にはマーキング作業に危険が
伴うことのないガラスのマーキング方法である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、マークを施すべきガラス上に金属酸化物の薄膜を配
   設し、次にその薄膜の上方からレーザ光を照射し、更に
   そのレーザ光照射の後に残留している金属酸化物の薄膜
   を前記ガラスから除去してなるガラスのマーキング方法
   。 ２、マークを施すべきガラス上に配設する金属酸化物の
   薄膜を、その金属酸化物の微細粉末を溶質とする溶液を
   塗布することによって形成してなる請求の範囲第１項に
   記載のガラスのマーキング方法。 ３、マークを施すべきガラス上に形成する金属酸化物の
   薄膜の厚さが０．０５〜０．５ｍｍであり、好ましくは
   ０．１〜０．３ｍｍである請求の範囲第１項に記載のガ
   ラスのマーキング方法。 ４、マークが施されるガラスが、石英ガラス、酸化リチ
   ウム、酸化アルミニュウム、二酸化硅素を主成分とする
   結晶化ガラス、チタン硅酸ガラス、硼硅酸ガラス、ガラ
   スセラミック、硅酸を主成分とするガラス、酸化ナトリ
   ウム、酸化硼素、酸化アルミニュウム、二酸化硅素を主
   成分とする硬質ガラス、アルミノ硅酸ガラス、ソーダガ
   ラスである請求の範囲第１〜３項に記載のガラスのマー
   キング方法。