JPH0234795A

JPH0234795A - セラミックスまたは金属基材表面への絵付け方法

Info

Publication number: JPH0234795A
Application number: JP18172288A
Authority: JP
Inventors: Noriyoshi Yamauchi; 山内　則義; Eiichi Hisada; 久田　栄一
Original assignee: Noritake Co Ltd
Current assignee: Noritake Co Ltd
Priority date: 1988-07-22
Filing date: 1988-07-22
Publication date: 1990-02-05

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］本発明はセラミックスまたは金属基材表面への絵付は方
法に関し、詳しくは陶磁器等のセラミックスまたは金属
基材の表面に無機質顔料を含むガラスペーストの印刷パ
ターンを絵付けする方法に関する。

［従来技術および発明が解決しようとする課題］従来、
陶磁器等のセラミックスまたは金属基材の表面に無機質
顔料を含むガラスペーストの印刷パターンを絵付けする
場合、転写法、直接印刷法または筆により直接描く方法
等により、被彩色表面に印刷パターンを形成した後、加
熱炉を通すことによってパターンの絵付けを行なう方法
等が採用されている。

しかし、セラミックス基材への絵付けでは、加熱炉は通
常大型炉で運転されるため、加熱時間が長く、加熱に要
するエネルギーのほとんどが絵付は以外のために消費さ
れエネルギー効率がきわめて悪い等の課題があり、装置
の小型化、加熱時間の短縮およびエネルギー効率の増大
が望まれている。

また、金属基材への絵付けでは、金属全体を加熱しなけ
ればならず、または少なくとも印刷パターン付近の表面
を加熱する場合でも、従来の熱源（ヒーター、ガス炎等
）では比較的長時間を要し、加熱部付近及び材料深さ方
向での金属自体の変質が起こる危険性が高い等の課題が
ある。

本発明は前記のような状況に鑑み、エネルギー効率及び
時間効率を向上させるとともに、基材にダメージを与え
ることのない、セラミックスまたは金属基材表面への絵
付は方法を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］本発明者らは前記目的を達成するために鋭意研究を行な
ったところ、被彩色表面に印刷パターンを形成した後、
赤外レーザーを照射することにより、絵付けにおけるエ
ネルギー効率および時間効率が向上し、かつ基材がダメ
ージをうけないという知見を得て、本発明に至ったもの
である。

すなわち本発明は陶磁器等のセラミックスまたは金属基
材等の表面に、無機質顔料を含むガラスペーストの印刷
パターンを形成した後、該印刷パターンに赤外レーザー
を照射して焼付けすることを特徴とする、セラミックス
または金属基材表面への絵付は方法である。

以下、本発明を図面を参照しながら具体的に説明する。

赤外レーザーを用いて絵付けを行う装置とじては、第１
図に示されるような絵付は装置が一例として示される。

同図において“、１はレーザー発振部、２はレンズ、３
は印刷パターン、４は基材、５はレーザー光路をそれぞ
れ示す。

セラミックスまたは金属等の基材４の表面に、転写法等
を用いて無機質顔料を含むガラスペーストの印刷パター
ン３を形成した後、レーザー発振部１よりレンズ２を通
して赤外レーザーを印刷パターン３に照射する。

本発明に適用できる赤外レーザーとしては、ＣＯ□ガス
レーザー　ＹＡＧ固体レーザー等が挙げられる。レーザ
ー照射条件としては出力強度５０〜ｌ００Ｗ、ビーム径
３〜１５ｍｍ、照射時間１〜２０秒、印刷パターン３か
らレンズ２までの高さ（照射高さ）は５〜３０艶が好適
であり、パルス波または連続波のどちらでも使用するこ
とができる。

レーザー照射の際の位置決めに関しては、■レーザー発
振部１を固定し、基材４を調整する、■基材４を固定し
、レーザー発振部１を調整する、■レーザー発振部１お
よび基材４の両方を調整する、等の手段を適宜採用することにより、好適な照射焼付は
条件に設定する。

本発明が適用できる基材４としては、 ■食器または什器用磁器、陶器、ス石器、■アルミナ、
窒化ケイ素、炭化ケイ素等からなる電子材料、高温材料
、 ■鋼材、銅製品、クロムメツキ鋼材、 ■ホウロウ製品、等が例示される。■は表面にグレーズを施したものでも
よい。■を基材とする場合はレーザーが反射しやすいた
め、レーザー光軸に対して製品を傾けて、レーザーが逆
戻りして発振部１等にダメージを与えなないようにする
必要がある。

本発明で用いるガラスペーストは例えば顔料、ガラス、
ビヒクルおよび溶剤から構成される。

ここで用いられる顔料としては無色の無機質顔料を含む
白色顔料および有色性遷移元素を含む有色顔料から成り
、ＡＪｚＯｉ、ＺｎＯ，ＺｒＯ２、Ｆｅ２Ｏ３、ＮｉＯ
ｌＭｎＯｌＮｌｏｌ等から所望の発色に合せて、適宜選
択される。

ガラス成分としてはＢ２０ｉ　　ＳｉＯ□ＡＵ２０３、
ＣａＯ，ＭｇＯ１Ｎａ２０、Ｋ２Ｏ、ＰｂＯ等の１種ま
たは２種以上から成り、下絵付けに用いる場合は高融点
、上絵付けに用いる場合は低融点の組成とすることが望
ましい。

たとえば高融点ガラス組成としては、Ｂ　２０　ｉ０〜
３重量％、５ｉ０２８０〜７５重量％、Ａ１２０．５〜
１５重量％、Ｃａ０Ｏ〜１０重量％、Ｍｇ０Ｏ〜５重二
％、Ｎａ２００〜３重量％、Ｋ　２００〜６重量％、ｐ
ｂｏ　ｏ〜２重量％を含有する融着温度１２００〜１３
００℃のガラス組成が好ましい。

また、低融点ガラス組成としては、Ｂ２０．。

〜２０重量％、５１０２３０〜６０重量％、ＡＪ　２０
３０〜６重量％、Ｃａ０Ｏ〜２０重量％、ＭｇＯ０〜７
重量％、Ｎａ２Ｏ２〜１０重量％、Ｋ２Ｏ２〜ｇ重量％
、ＰｂＯ０〜２５重量％を含有する融着温度８００〜９
００℃のガラス組成が好ましい。

ビヒクルは彩色時には粘着剤として働いて顔料を固着さ
せ、レーザーを照射すると瞬時に蒸発し、ガラスが溶は
始める前に消滅するものであることが望ましく、アクリ
ル系樹脂、セルロース系樹脂、エポキシ樹脂等から適宜
選択される。

溶剤としては、乳酸ブチル、乳酸エチル、ターピネオー
ル、ブチルカルピトール等が好ましい。

これら各成分のガラスペースト中における含有量として
は、顔料１〜１５重量％、ガラス４０〜６０重量％、ビ
ヒクル３０〜４０重量％および溶剤５〜１５重量％が好
ましく、溶剤中で各成分を混練してガラスペーストとす
る。

印刷パターン３の形成方法としては転写法、直接印刷法
、筆等により直接描く方法等の中から、被焼付は面の形
状に合せて選択する。

本発明の方法は、釉薬表面の上絵の絵付は等に使用でき
るのみならず、下絵顔料を基材表面に固定させる場合に
も使用することができる。素焼表面に下絵を形成した後
、赤外レーザーを照射して固定することにより、施釉時
に下絵が崩れて不鮮明になる等の危険性をなくすことが
できる。

［実施例］以下、本発明を実施例および比較例に基づき具体的に説
明する。

実施例１食器用白色硬質磁器の釉薬（アルミナ珪酸塩ガラス質）
表面に、顔料として茶色を呈色するＦ　ｅ　２０３Ｂ重
量％、Ｚｎ０２重量％を含み、ホウケイ酸ガラスを主成
分とする融着温度８５０’Ｃのガラスを５０重量％含む
印刷ペーストを用いて、直接印刷法により厚さ１０μｍ
の図柄を印刷した後、該図柄に出力５０Ｗ１波長１０．
６μｍ、ビーム径５順のＣＯ２ガスレーザーを３秒間照
射し、絵付けを行なった。照射高さは２０ｃｍとした。

焼付けされた図柄表面をナイフェツジで引き掻きテスト
を行ったが、図柄は強固に焼付けされていた。

また、得られた製品を酢酸（−級試薬）、炭酸ナトリウ
ム（−級試薬）、中性洗剤（ライオン製社製、商品名：
ライポンＦ）および熱湯に、次表の試験条件で浸漬後、
検体を水洗し、絵付は面を布でこすり、表面状態を調べ
、その外観変化（変色）の観察結果を第１表に示した。

試験条件比較例１実施例１と同様にして、図柄を印刷した後、トンネル窯
を用いて絵付けを行なった。予熱帯１．５時間、焼成帯
８５０℃、３０分、冷却帯１時間が必要であった。この
ように従来法により、釉薬表面に図柄を絵付けするには
長時間および焼成炉全体の高温保持を必要とした。

実施例１と同様に引き掻きテストを行ったが、図柄は強
固に焼付けされていた。

実施例１と同様の評価試験を行ない、その結果を第１表
に示した。

実施例２鋼板下地をＢ２０ｓ１４重量％、５ｉＱ２３Ｑ重量％お
よびその他の成分５４重量％からなるガラス質の釉で被
覆したホウロウ板表面に、顔料として青色を呈色するＣ
ｏＯ２を１重量％含み、実施例１と同様のホウケイ酸ガ
ラスを主成分とする印刷ペーストを用いて、乾式転写法
により厚さ２０μｍのパターンを形成し、該パターンに
出力ＢＯＷ　、波長１０、ｅ、ｃｚ　ｍ　、ビーム径５
ｍｍのＣＯ２ガスレーザーを照射し、絵付けを行なった
。照射高さは２０ｃｍ。

ＣＯ２ガスレーザーの走査速度は１００ｍｍ／分とした
。

実施例３Ａｊ７２０，９８重量％およびその他の成分４重量％か
らなるアルミナ質セラミックス部品表面に、灰黒色を呈
色するＦｅ２０３２．５重量％、Ｎｉ０Ｏ１３重量％、
Ｍｎ００．５重量％、Ｚ　ｎ　ＯＯ，１ｆｆ１ｉｉ％を
含み、実施例１と同様のホウケイ酸ガラスを主成分とす
る印刷ペーストを用いて、湿式転写法により厚さ５０μ
ｍのパターンを形成し、該パターンに出力　ｔｏｏｗ、
波長１０．６μｍ　、ビーム径８龍のＣＯ２ガスレーザ
ーを２秒間照し、絵付けを行なった。照射高さは２０ｃ
ｍとした。

比較例２実施例３と同様にして、パターンを形成した後、赤外ラ
ンプヒーターを用いて、出力２０Ｗ１　ヒーターから印
刷パターンまでの距離は７（至）、加熱時間３分として
絵付けを行なった。

実施例１と同様に引き掻きテストを行ったところ図柄は
容易に剥離した。

実施例４鋼鉄基材に、灰白色を呈色するＡＮ　２０３　０．２重
量％、ＺｒＯ２２重量％、ＺｎＯ１重量％を含み、実施
例１と同様のホウケイ酸ガラスを主成分とする印刷ペー
ストを用いて、直接印刷法により厚さ６５μｍのパター
ンを形成し、該パターンに出力ｔｏｏｗ、波長１０．ｌ
ｌＨｚｍ、　ｔ：’−ム径５ｍｍノＣＯｚガスレーザー
を照射し、絵付けを行なった。照射高さは２０ｃ１１１
．ＣＯ□ガスレーザーの走査速度は１００ｍｍ／分とし
た。

実施例５食器用白色硬質磁器の釉薬（アルミナ珪酸塩ガラス質）
表面に、顔料として茶色を呈色するＦｅ２０ｉ８重量％
、Ｚｎｏ　２重量％を含み、ホウケイ酸ガラスを主成分
とする融着温度８５０℃のガラスを５０重量％含む印刷
ペーストを用いて、直接印刷法により厚さ１０μｍの図
柄を印刷した後、該図柄に出力５０Ｗ１波長１．０８μ
ｍ１ビーム径５關のＹＡＧ固体レーザーを５秒間照射し
、絵付けを行なった。照射高さは２０ｃｍとした。

第表第１表から明らかな様に実施例１〜５から得られた製品
は比較例１の従来法により得られた製品の絵付はパター
ンとほぼ同程度の評価試験結果を示した。一方、比較例
２から得られた製品は釉の表面に多数のヒビ割れが生じ
ており、アルミナ質セラミックス部品の表面にも一部ヒ
ビ割れが生じていた。

［発明の効果］以上の説明から明らかなように、本発明の絵付は方法に
よれば、局部的エネルギー付加によるエネルギー効率の
向上、短時間処理によるコスト低減、装置の小型化、通
常は絵付は困難な金属等の表面への耐熱顔料の絵付けが
可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の絵付は工程で用いられる絵付は装置
の一例を示す概略図である。１、レーザー発振部、２、レンズ、３、絵付はパターン、４、基板、５゜レーザー光路。特許出願人　株式会社　ノリタケカンパニーリミテド

Claims

【特許請求の範囲】

セラミックスまたは金属基材の表面に無機質顔料を含む
ガラスペーストの印刷パターンを絵付けする場合におい
て、被彩色表面に印刷パターンを形成した後、該印刷パ
ターンに赤外レーザーを照射して焼付けすることを特徴
とするセラミックスまたは金属基材表面への絵付け方法
。