JPH0373088A - バーコード読取部の保護板及びバーコードリーダー - 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］ この発明は、バーコードリーダーのバーコード読取部の
保護板及びバーコードリーダーに関するものである。

［従来の技術］ バーコードリーダーのバーコード読取部にはガラスが用
いられている。それは、バーコードの読み取りが光学的
に行なわれるため、読取部は可視領域の波長の光に対す
る透過率が高くなければないこと、また、バーコードの
ついた商品に強く擦られたり押されたりするため、読取
部は硬く疵つきに＜＜シなければならないことなどの理
由による。通常、フロートガラスが用いられるが、耐擦
傷性や割れ強度を改善する目的で、風冷または化学強化
されたガラスが用いられることもある。上記の理由のう
ち、疵つきにくいことは、疵による透過光の散乱から透
過率が落ち、読み取りの不正や不能が誘起されるという
点から特に重要である。ガラスそのものの耐擦傷性では
疵つきにくさの点では不十分であるため、従来より、ガ
ラス表面にｄｉｐ又は５ｐｒａｙ法によりチタニア（Ｔ
ｉｅ、）、酸化スズ（ＳｎＯ□）などの被膜のコーティ
ングが施され、耐擦傷性の向上が図られている。

［発明の解決しようとする課題］ しかしながら、先に述べたＴｉＯ２，ＳｎＯ□などの保
護膜の耐擦傷性はあまり十分ではなかった。

例えば、食料品店において使用されているバーコード・
リーダーではガラスがバーコードのついたガラス壜や缶
など固いもので擦られるため、疵つきやすく、従来用い
られている保護膜を用いたものでは月１回の頻度でガラ
スを交換しなくてはならなかった。

［課題を解決するための手段］ 本発明は前述の問題点を解決すべくなされたちのであり
、透明基体上に、Ｚｒ、　Ｔｉ、　Ｈｆ、　Ｓｎ。

Ｔａ、Ｉｎのうち少なくとも１種と、Ｂ（ホウ素）とＳ
ｉ（ケイ素）のうち少なくとも１種とを含む酸化物を主
成分とする非晶質酸化物膜からなる耐擦傷性保護膜を有
することを特徴とするバーコード読取部の保護板及び透
明基体上に、Ｚｒ。

ＴＬ、　Ｈｆ、　Ｓｎ、　Ｔａ、　Ｉｎのうち少なくと
も１種と、Ｂ（ホウ素）とＳｉ　（ケイ素）のうち少な
くとも１種とを含む酸化物を主成分とする非晶質酸化物
膜からなる耐擦傷性保護膜が形成されたバーコード読取
部の保護板を有することを特徴とするバーコードリーダ
ーを提供するものである。

第１図に本発明のバーコード読取部の保護板の一例の概
略断面図を示す。

本発明で用いる透明基体２はソーダ石灰ガラス、ホウケ
イ酸ガラス、鉛ケイ酸ガラス、アルミノケイ酸ガラス、
アルミノホウ酸ガラス、石英ガラス、バリウムホウ酸ガ
ラスなどであろが、その他固体のガラスであればいかな
る成分を持つものでも良い。又、プラスチック基板やフ
ィルムを用いることもできる。基体の形状は平板ばかり
ではなく、曲げ形状、その他いかなる形状をもつもので
も良い。安全性の点から、ガラス基板の場合は風冷強化
、化学強化により強度アップしたもの、また、合せによ
り破壊時のガラス破片の飛散防止がなされたものが好ま
しい。

本発明は、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｈｆ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｉｎのうち
少なくとも１種と、Ｂ、Ｓｉのうち少なくとも１種を含
む酸化物を主成分とする非晶質酸化物膜が耐擦傷性、耐
摩耗性、化学的耐久性に優れた薄膜であることを見出し
て成されたものであり、かかる膜を耐擦傷性保護膜１と
して用いることを特徴とするものである。

表１は、本発明における耐擦傷性保護膜１として好適な
各種非晶質酸化物膜の性質を示したものである。それぞ
れ表に挙げた組成のターゲットを用いて、反応性スパッ
タリングにより製膜したものである。同じターゲットを
用いても、膜組成や屈折率は成膜条件により若干変動す
ることがあるので表１はあくまでも一例を示したもので
ある。

結晶性は、薄膜Ｘ線回折により観測した。

又、耐擦傷性は、砂消しゴムによる擦り試験の結果で、
○は傷が殆どつかなかったもの、×は容易に傷が生じた
ものである。

耐摩耗性は、テーパー試験（摩耗輪Ｃ５−１０Ｆ、加重
５００ｇ、１０００回転）の結果、ヘイズ４％以内のも
のを○、ヘイズ４％超のものを×とした。耐酸性はＯ，
ｌＮ　　）ＩＩＳＯ４中に２４０時間浸漬した結果、Ｔ
ｖ　　（可視光透過率）、Ｒｖ　（可視光反射率）の浸
漬前に対する変化率が１％以内のものを○、１〜４％の
ものを△、膜が溶解して消滅してしまったものを×とし
た。耐アルカリ性はＯ，ＬＮ　ＮａＯＨ中に２４０時間
浸漬した結果、ＴＶ、Ｒｖの浸漬前に対する変化率が１
％以内のものを○、膜が溶解してしまったものを×とし
た。煮沸テストは、１気圧下、１００℃の水に２時間浸
漬した後、Ｔｖ、Ｒｖの浸漬前に対する変化率が１％以
内であるとき○、１％超のとき×とした。

本発明の耐擦傷性保護膜１において、ホウ素やケイ素の
含有割合は特に限定されるものではないが、以下のよう
な範囲が好ましい。

ＺｒＢｘＯｙ膜に関しては、表１から明らかなように、
膜中のＢが少ないと結晶性の膜ができ、Ｂが多いと非晶
質の膜ができる傾向があることがわかる。そして、結晶
性の膜は耐擦傷性及び耐摩耗性が劣るのに対して非晶質
の膜は優れていることがわかる。これは非晶質の膜は、
表面が平滑である為であると考えられる。従って、Ｚｒ
ＢｘＯｙ膜（膜中のＺｒに対するＢの原子比Ｘが０、１
０＜　ｘ　）の膜は耐擦傷性、耐摩耗性に優れている。

Ｂ２０．は吸湿性で空気中の水分を吸収して溶けてしま
うので、ＺｒＢｘＯｙ膜においてＸ≦３程度が好ましい
。

ＺｒＢｘＯｙ膜中のＺｒに対するＯ（酸素）の原子比は
特に限定されないが、多すぎると膜構造が粗になリボソ
ボソの膜になってしまうこと、又、あまり少ないと膜が
金属的になり透過率が低下したり膜の耐擦傷性が低下す
る傾向があることなどの理由によりＺｒＯ□とＢ２０．
の複合系となる量程度であることが好ましい。即ち、複
合酸化物なＺｒＯ＊＋　ｘ　ＢＯ＋、　ｓと表すと、Ｂ
がＺｒに対して原子比でＸ含まれる時に、ｙ＝２＋１．
５ｘ程度であることが好ましい。

又、表１より、ＺｒＢｘＯｙ膜中のＢの量が増えるにつ
れ、膜の屈折率が低下する傾向があることがわかる。膜
中のＢを増やすことにより、屈折率ｎは２．０ぐらいか
ら１，５程度まで低下する。

従って０．１０＜ｘ≦３．２＜ｙ≦６゜５のＺｒＢｘＯ
ｙ膜は良好な耐擦傷性及び耐摩耗性を有し、かつ、Ｂの
量によって自由に屈折率を選択できる本発明の目的に好
適な耐擦傷性保護膜である。

さらに、表１に示したように、膜中のＢの含有量が増え
るにつれ、耐酸性、耐アルカリ性が劣化する傾向がある
。Ｘ≧２．３で耐酸性が悪くなり、Ｘ≧４で耐アルカリ
性の低下及び煮沸テストで劣化を示すようになる。従っ
て、高化学的耐久性が要求される場合には、ＺｒＢｘＯ
ｙ　（ｘ　＜２．３）の非晶質酸化物膜が好ましい。

以上のように、ＺｒＯ□膜にＢを加えたことにより、膜
が非晶質化し、表面が平滑化し、これが耐摩耗性及び耐
擦傷性の向上に寄与していると考えられる。又、Ｂの量
で屈折率の調節が可能となり、さらに、ＺｒＯ□膜と比
べて、内部応力が小さいため、基体（ガラス、プラスチ
ックｅｔｃ）や基体上の下地膜との密着性の点で有利で
ある。これは特に厚い膜を形成する場合に有利である。

次に、ＺｒＳｉ工Ｏｙ膜に関しては、やはりアモルファ
スであり、耐擦傷性、耐摩耗性の高い膜が得られる。

屈折率については、Ｚｒ０２（ｎ　＝　２．１５）と５
ｉＯ２（ｎ＝１．４６）の間でその組成割合によって上
下する。

Ｚｒ５ｘｘＯｙ膜において、０．０５≦２（膜中のＺｒ
に対するＳｉの原子比）≦１９であることが好ましい。

ｚ＜０．０５だと、膜が非晶質化せず、十分な物理的耐
久性が得られない。又、Ｚ〉１９だと、耐アルカリ性が
悪くなる。又、ｙ　（ＺｒＳｚｚＯｙ膜中のＺｒに対す
る○の原子比）は、ＺｒＢｘＯｙ膜について述べたのと
同様の理由により、ＳｉがＺｒに対して原子比で２含ま
れる時に、ｙ：２＋　２Ｚ程度であることが好ましい。

従って高耐久性が要求される場合には、０．０５≦ｚ≦
１９．２．１≦ｙ〈４０のＺｒ５ｘｚＯｙ膜が好ましい
。

又、ＺｒＢつＳｉ、Ｏ，膜も本発明の耐擦傷性保護膜と
して好適な膜である。かかる膜中のＺｒに対するＢの原
子比ｘ、Ｓｉの原子比ｚ、Ｏの原子比ｙは、ｘ＋ｚ≧０
．０５であれば膜が非晶質化し、耐擦傷性及び耐摩耗性
の高い膜となるので好ましい。又、ｘ、　＋　ｚ≦１９
であれば耐アルカリ性も良好であるので、ＺｒＢｘＳｉ
ｘＯ，膜においては、０．０５≦Ｘ＋Ｚ≦１９であるの
が好ましい。ただし、上述のように、Ｂ２０．は吸湿性
で空気中の水分を吸収して溶けてしまうため、Ｚ　ｒ　
Ｂ　ｘ　Ｓ　１　ｚ　Ｏｙ膜中にあまり多く含有されな
い方がよい。具体的には、膜中において、ＺｒＬ＜　２
５　ｍｏ１％、かつＳｉＯ，＜２５　ｍｏ１％で残りが
８２０．となる程Ｂ２Ｏ３が含まれていると化学的耐久
性が不十分となる。

即ち、ＺｒＢｘＳｉｘＯｙ膜中のＺｒ：Ｂ：Ｓｉ（原子
比）を１：ｘ：ｚとすると、１　／　（１＋ｘ　＋　ｚ
　）　＜０．２５、かつｚ／　（１＋ｘ、＋ｚ）　＜０
．２５、即ち、ｘ＋ｚ−３＞Ｏｌかつｘ−３ｚ＋’ｌ＞
Ｏの組成は化学的耐久性が好ましくない。

ｙは、ＺｒＢｘＯｙの場合に述べたのと同様の理由によ
りこの膜をＺｒＬ＋　８２０３＋５ｉｆ２の複合系と考
えて、ｙは２＋１．５　ｘ＋　２ｚ程度であることが好
ましい。よってほぼ２＜ｙ＜４０程度であることが好ま
しい。ＢやＳｉの含有量が多い程ＺｒＢｘＳｘｘＯｙ膜
の屈折率は低下する。

Ｚｒ以外の金属、即ち、Ｔｉ、　Ｈｆ、　Ｓｎ、　Ｔａ
、　Ｉｎ　　と、ＢとＳｉのうち少なくとも１種とを含
む酸化物も同様に非晶質となり、十分な耐擦傷性、及び
耐摩耗性が得られる。ＴｉＳｉ工０．膜を表１のサンプ
ル１５に一例として示した。

本発明の非晶質酸化物からなる耐擦傷性保護膜ｌは、Ｚ
ｒ、Ｔｉ、Ｉｆ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｉｎ、Ｂ、Ｓｉ、０以外
の元素、例えばＢ、　Ｓｉと同様にガラス構成元素であ
るＰ、　Ａｓ等を、耐久性向上、光学定数調整、成膜時
の安定性、あるいは成膜速度の向上等のために、微量に
含んでいてもよい。

本発明で用いる耐擦傷性保護膜１の膜厚は通常１００〜
５０００人であることが好ましい。あまり薄すぎると十
分な耐擦傷性が得られず、又、あまり厚すぎると膜の剥
離が生じやすく、又、生産性も悪いからである。

バーコードリーダー読取部に用いる保護板の場合、波長
６３２８人のレーザービームの透過率を考慮すると、厚
さ５ｍｍのソーダ石灰ガラスを用い、耐擦傷性保護膜の
膜厚は３００〜６００人とすることが望ましい。

本発明の耐擦傷性保護膜１の製法として、蒸着法、スパ
ッタ法、イオンブレーティング法などの成膜法を用いる
ことができ、特に製法を限るものではない。しかし、ス
パッタ法はこれらのうちでも原料を熔融させることがな
く、膜組成のコントロールや再現性が良好であり、基体
に到達する粒子のエネルギーが高く、密着性の良い膜が
得られるなど、容易に本発明の非晶質膜からなる耐擦傷
性保護膜ｌを得ることができる。また、膜の基体との密
着性を高める手段としてイオン注入法を併用してもよい
。即ち、ガラス基板上に形成された耐擦傷性保護膜１上
から数１０ｋｅＶ程度の高エネルギーのアルゴンイオン
、酸素イオン等を照射して、該耐擦傷性保護膜とガラス
基板との間に混合層を形成することによって、ガラス基
板への密着性を高めることもできる。さらに、耐擦傷性
保護膜１上に薄い有機系の潤滑膜を塗布して、より摩擦
係数を低減する・ことも用途によって有効である。

第２図にバーコードリーダーの一例の概略図を示す。３
はバーコード読取部の保護板である。この上をバーコー
ドを貼付した商品などを滑らせ、バーコードの読み取り
が行なわれる。

［作　用］ 保護膜の耐擦傷性を左右する要因として膜の潤滑性、膜
の硬度、膜の基体との密着性が考えられる。本発明にお
いては上記の要因のうち、特に膜の潤滑性を従来の膜に
比べて向上せしめていると考えられる。ＴｉＯ□や５ｎ
０２のような従来の膜においては、Ｘ線的には非晶質で
あるとされている膜でも、電子顕微鏡によるミクロな観
察によると非常に細かな微結晶の集合であると考えられ
ている。この様な報告は例えば、Ｊａｐａｎｅｓｅ　Ｊ
ｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｐｈｙｓｉｃｓ
　１９７９年１８巻１９３７ページに掲載されている。

本発明の特徴はジルコニウムの酸化膜にホウ素（Ｂ）や
ケイ素（Ｓｉ）を添加することであるが、ホウ素の原子
半径は０．４１人、ケイ素の原子半径は０，５４入で、
ジルコニウム、酸素のそれぞれ０．９８入、１．２５人
に比べて小さく、ホウ素又はケイ素は酸化ジルコニウム
（Ｚｒ０２）の格子の間隔に入りこむと考えられる。こ
のことは酸化ジルコニウムの格子を破壊し、酸化ジルコ
ニウムの結晶粒の成長を妨げ、膜をより非晶質に近いち
のとすると考えられる。膜表面の凹凸は微結晶の集合で
ある膜よりも非晶質の膜の方が少ないと考えられ、その
結果、本発明の非晶質膜は摩擦係数を低減されているも
のと考えられる。このため、本発明の非晶質膜は非常に
潤滑性に優れ、引っかかりが少ないため、摩擦により疵
つきに＜＜、高耐擦傷性能が得られるものと考えられる
。

［実施例］ 本発明のバーコード読取部の保護板を厚さ５ｍｍのソー
ダ石灰ガラスを用い、以下の方法でＤＣスパッタ法によ
り作成した。ターゲットにはホウ素（Ｂ）の割合（原子
％）が６７％である、ジルコニウム（Ｚｒ）とホウ素（
Ｂ）の焼結体を用いた。導入ガスは酸素（０２）の流量
比が３０％である酸素（０２）とアルゴン（Ａｒ）の混
合ガスを用い、真空槽内の真空度が３．５ｍＴｏｒｒに
なるようにした。ターゲットにＤＣ電源を接続し、−６
００Ｖを印加し、グロー放電を生じさせた。このときの
放電電流密度は２０ｍＡ／ｃｍ２であった。このような
状態でシャッターを３７，５秒間あけ、厚さ５ｍｍのソ
ーダ石灰ガラス板上にＺｒＢｘＯｙ非晶質膜を成膜した
（サンプル１とする）。

基体に成膜された膜の厚さは５００人であり、膜は無色
透明で屈折率は１．８であった。膜におけるホウ素の含
有量をＥＳＣＡで調べたところ、ジルコニウムに対する
ホウ素の原子比Ｘは２．０であった。

別に、ターゲットにケイ素（Ｓｉ）の割合（原子％）が
６７％である、ジルコニウム（Ｚｒ）とケイ素（Ｓｉ）
の焼結体を用いて、上記と同様の条件でスパッタリング
を行い、厚さ５ｍｍのソーダ石灰ガラス板上にＺｒＳｉ
□Ｏｙ非晶質膜を形成した（サンプル２とする）。

膜厚は９００人であり、膜は無色透明で屈折率は１．７
であった。膜中のＺｒに対するＳｉの原子比Ｚは２．０
であった。

荷重５０ｇ、基体の移動速度１５０ｒｎｍ／分で直径６
ｍｍのステンレス球による動摩擦係数を、従来より使用
されている５ｐｒａｙによりコーティングされたＴｉ０
ｚおよびＳｎＯｚ、ソーダ石灰ガラス表面、本発明によ
る　ＺｒＢｘＯｙ（サンプル１）ＺｒＳｉ、０．（サン
プル２）非晶質膜からなる耐擦傷性保護膜について表面
をアセトンにひたした布で拭きとってから新東化学社製
Ｈｅ１ｄｏｎ　１４型表面性測定器を用いて測定したと
ころ、上記５種類のサンプルについてそれぞれ０．２０
４．０．２８２０．１４５．０．１４２　（サンプルｌ
　）　、　０．１３８（サンプル２）という値を得た。

このように本発明の耐擦傷性保護膜は非常に潤滑性に優
れており、引っかかりが少ないため、摩擦により疵つき
にくいと考えられる。実際、荷重５００ｇをかけ、直径
５ｍｍの砂消しゴムを３０ｍｎ＋のストロークで１０往
復させる試験をしたところ、目視によれば、上記５種類
のサンプルのうち本発明によるＺｒＢ、Ｏ□ＺｒＳｉ□
Ｏｙからなる耐擦傷性保護膜は疵の数が最も少なかった
。

［発明の効果コ 本発明のバーコード読取部の保護板における保護膜１は
従来用いられていたＴｉＯ□、　ＳｎＯ□などの保護膜
に比べて潤滑性が向上している。従って、本発明におけ
る耐擦傷性保護膜は十分な耐擦傷性を有しているので、
優れたバーコードリーダーの読取部の保護板を提供でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のバーコード読取部の保護板の一例の断
面図である。１は耐擦傷性保護膜、２は透明基体、３は
バーコード読取部の保護板である。第２図はバーコード
リーダーの概略斜視図である。３はバーコード読取部に
取りつけられた、本発明の耐擦傷性保護膜付バーコード
読取部の保護板である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）透明基体上に、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｈｆ、Ｓｎ、Ｔａ、
   Ｉｎのうち少なくとも１種と、Ｂ（ホウ素）とＳｉ（ケ
   イ素）のうち少なくとも１種とを含む酸化物を主成分と
   する非晶質酸化物膜からなる耐擦傷性保護膜を有するこ
   とを特徴とするバーコード読取部の保護板。（２）透明
   基体上に、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｈｆ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｉｎのうち
   少なくとも１種と、Ｂ（ホウ素）とＳｉ（ケイ素）のう
   ち少なくとも１種とを含む酸化物を主成分とする非晶質
   酸化物膜からなる耐擦傷性保護膜が形成されたバーコー
   ド読取部の 保護板を有することを特徴とするバーコードリーダー。 （３）耐擦傷性保護膜が、Ｚｒ（ジルコニウム）とＢ（
   ホウ素）を含む酸化物（ＺｒＢ＿ｘＯ＿ｙ）を主成分と
   し、膜中のホウ素のジルコニウムに対する原子比Ｘが、
   ０．１０＜ｘ≦３であり、酸素のジルコニウムに対する
   原子比ｙが２＜ｙ≦６．５である非晶質酸化物膜である
   ことを特徴とする請求項１記載のバーコード読取部の保
   護板又は請求項２記載のバーコードリーダー。 （４）耐擦傷性保護膜が、Ｚｒ（ジルコニウム）とＳｉ
   （ケイ素）とを含む酸化物（ＺｒＳｉ＿ｚＯ＿ｙ）を主
   成分とし、ＳｉのＺｒに対する原子比ｚが０．０５≦ｚ
   ≦１９であり、ＯのＺｒに対する原子比ｙが２．１≦ｙ
   ＜４０である非晶質酸化物膜であることを特徴とする請
   求項１記載のバーコード読取部の保護板又は請求項２記
   載のバーコードリーダー。 （５）耐擦傷性保護膜が、Ｚｒ（ジルコニウム）とＢ（
   ホウ素）とＳｉ（ケイ素）とを含む酸化物（ＺｒＢ＿ｘ
   Ｓｉ＿ｚＯ＿ｙ）を主成分とし、膜中のホウ素のジルコ
   ニウムに対する原子比をｘ、Ｓｉのジルコニウムに対す
   る原子比をｚ、酸素のＺｒに対する原子比をｙとすると
   、０．０５≦ｘ＋ｚ≦１９（ただしｘ＋ｚ−３＞０かつ
   ｘ−３ｚ＋１＞０の組成は除く）であり、２＜ｙ＜４０
   である非晶質酸化物膜であることを特徴とする請求項１
   記載のバーコード読取部の保護板又は請求項２記載のバ
   ーコードリーダー。