WO2011065103A1 - ガラス溶着方法及びガラス層定着方法 - Google Patents

ガラス溶着方法及びガラス層定着方法 Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a glass welding method for manufacturing a glass welded body by welding glass members together, and a glass layer fixing method therefor.
  • this invention is made
  • the present inventor has found that the leakage of the glass layer in the glass welded body is due to the removal of the binder from the glass layer.
  • the laser light irradiation area is moved relatively along the planned welding area to irradiate the glass layer with the laser light.
  • the glass layer may solidify before the decomposition gas of the binder is completely discharged from the molten glass layer.
  • FIG. 13 when a large number of bubbles are formed in the glass layer and the bubbles are connected, a leak occurs in the glass layer in the glass welded body.
  • the glass layer is applied to the glass member by irradiating the laser beam with a laser power that can gasify only the binder without melting the glass powder, and then irradiating the laser beam with a laser power that can melt the glass powder.
  • the glass layer aggregates without getting wet with the glass member. This is presumably because the gasified binder enters between the glass member and the glass layer during the first laser light irradiation.
  • the glass welding method according to the present invention is a glass welding method for manufacturing a glass welded body by welding the first glass member and the second glass member so as to be along the extended planned welding region.
  • the first The light irradiation region has a first region and a second region arranged along the extending direction of the region to be welded, and is scheduled to be welded so that the first region precedes the second region.
  • the second region is moved along the region, and the glass layer is irradiated before the glass layer melted by irradiation of the first region is solidified.
  • the glass layer fixing method according to the present invention is a glass layer fixing method for producing a glass layer fixing member by fixing the glass layer to the first glass member, so as to extend along the planned welding region, A step of disposing a glass layer containing a binder, a laser light absorbing material and glass powder on the first glass member with a predetermined width, and moving the irradiation region of the first laser light relatively along the planned welding region Irradiating the glass layer with the first laser light, gasifying the binder, melting the glass powder, and fixing the glass layer to the first glass member, and irradiating the first laser light
  • the region has a first region and a second region arranged along the extending direction of the planned welding region, and follows the planned welding region so that the first region precedes the second region. And the second region is moved to the first Wherein the glass layer is melted by irradiation region is irradiated to the glass layer prior to solidification.
  • the glass layer is irradiated with a first laser beam in order to gasify the binder and melt the glass powder to fix the glass layer on the first glass member.
  • the irradiation region of the first laser light has a first region and a second region arranged along the extending direction of the planned welding region, and the first region is the first region with respect to the second region. It is moved along the planned welding region so that the first region is preceded. And a 2nd area
  • the second region of the first laser beam is irradiated onto the glass layer before the glass layer is solidified, the time required for the glass layer to solidify becomes long.
  • the first laser The binder gasified by irradiation of the first region of light is easily removed from the glass layer. Therefore, according to these glass welding methods and glass layer fixing methods, it is possible to suppress the formation of bubbles in the glass layer, and thus it is possible to produce a glass welded body that requires airtight welding. Become.
  • the intensity of the first laser light in the first region is higher than the intensity of the first laser light in the second region.
  • the glass layer can be efficiently melted in a short time.
  • the temperature of the glass layer is prevented from continuing to rise to reach the crystallization temperature, and the temperature of the glass layer is controlled from the melting point. Higher and lower than the crystallization temperature.
  • the first region and the second region may be connected, or the first region and the second region may be separated.
  • the binder gasified by irradiation of the first region of the first laser beam is glass. Easier to escape from the layer.
  • the first region and the second region are preferably connected from the viewpoint of reducing the stress generated by cooling between the irradiation of the first region and the irradiation of the second region.
  • the first laser beam is irradiated onto the glass layer from the first glass member side through the first glass member.
  • the adhesiveness of the glass layer with respect to a 1st glass member can be improved.
  • the portion of the glass layer opposite to the first glass member that is, the portion welded to the second glass member in the glass layer
  • the second The welding state of the glass layer with respect to the glass member can be made uniform.
  • the glass welded body 1 includes a glass member (first glass member) 4 and a glass member (second glass member) through a glass layer 3 formed along the planned welding region R. ) 5 is welded.
  • the glass members 4 and 5 are, for example, rectangular plate-shaped members made of non-alkali glass and having a thickness of 0.7 mm.
  • the planned welding region R is rectangular with a predetermined width so as to follow the outer edges of the glass members 4 and 5. It is set in a ring.
  • the glass layer 3 is made of, for example, low-melting glass (vanadium phosphate glass, lead borate glass or the like), and is formed in a rectangular ring shape with a predetermined width so as to follow the planned welding region R.
  • a glass welding method for manufacturing the glass welded body 1 described above in order to manufacture the glass welded body 1 by welding the glass member 4 and the glass member 5, the glass layer 3 is fixed to the glass member 4.
  • a glass layer fixing method for producing a glass layer fixing member in order to manufacture the glass welded body 1 by welding the glass member 4 and the glass member 5, the glass layer 3 is fixed to the glass member 4.
  • a paste layer 6 is formed on the surface 4a of the glass member 4 along the planned welding region R by applying a frit paste by a dispenser, screen printing or the like.
  • the frit paste is, for example, a powdery glass frit (glass powder) 2 made of low-melting glass (vanadium phosphate glass, lead borate glass, etc.), a laser light absorbing pigment (laser) which is an inorganic pigment such as iron oxide.
  • a light absorbing material an organic solvent such as amyl acetate, and a binder that is a resin component (such as acrylic) that is thermally decomposed at a temperature lower than the softening temperature of the glass. That is, the paste layer 6 includes an organic solvent, a binder, a laser light absorbing pigment, and the glass frit 2.
  • the glass layer 3 is arrange
  • positioned on the surface 4a of the glass member 4 will be in the state where the light scattering exceeding the absorption characteristic of a laser beam absorptive pigment occurs by the particle property of the glass frit 2, etc., and a laser beam absorption factor is low. (For example, the glass layer 3 looks whitish under visible light).
  • the glass member 4 is mounted on the mounting table 7 with the glass layer 3 positioned on the upper side in the vertical direction with respect to the glass member 4.
  • the laser beam L1 is irradiated with the focused spot at one corner of the glass layer 3 formed in a rectangular ring shape along the planned welding region R.
  • the spot diameter of the laser beam L1 is set to be larger than the width of the glass layer 3, and the laser power of the laser beam L1 applied to the glass layer 3 is set to the width direction of the glass layer (approximately the traveling direction of the laser beam L1). (Direction perpendicular to each other) is adjusted so as to be approximately the same. Thereby, a part of the glass layer 3 is melted equally in the entire width direction, and the laser beam absorbing portion 8a having a high laser beam absorption rate is formed over the entire width direction.
  • the remaining three corners of the glass layer 3 are similarly irradiated with the laser light L1 in order to form laser light absorbing portions 8b, 8c, and 8d.
  • the absorption characteristics of the laser light absorbing pigment appear remarkably due to the particle characteristics of the glass frit 2 being melted, and the laser light absorptance of this portion is determined by the laser light L1. (For example, under visible light, only the corners corresponding to the laser light absorbing portions 8a to 8d appear dark or green).
  • the laser beam (first laser beam) L ⁇ b> 2 is scheduled to be welded with the laser beam absorbing portion 8 a as the starting point (irradiation start position) and the focused spot on the glass layer 3. Irradiate along the region R. That is, the laser beam L2 is irradiated to the glass layer 3 by relatively moving the irradiation region of the laser beam L2 along the planned welding region R with the laser beam absorbing portion 8a as the irradiation start position. At this time, the laser beam L2 is placed through the opening (not shown) provided in the mounting table 7 and the glass member 4 with the glass layer 3 positioned vertically above the glass member 4.
  • the glass layer 3 is irradiated from the glass member 4 side (the same applies to the laser light L1). As a result, the binder is gasified and removed from the glass layer 3, and the glass layer 3 is melted and re-solidified, and the glass layer 3 is baked and fixed on the surface 4a of the glass member 4 (temporary firing). A fixing member is manufactured.
  • the irradiation region of the laser beam L2 for pre-baking is in the extending direction of the planned welding region R (that is, the direction substantially orthogonal to the width direction of the glass layer 3).
  • the first region A1 and the second region A2 are arranged along the first region A1, and the first region A1 and the second region A2 are connected to each other.
  • the intensity of the laser light L2 in the first area A1 is higher than the intensity of the laser light L2 in the second area A2, and the irradiation area of the laser light L2 is
  • the second region A2 is moved along the planned welding region R so that the first region A1 precedes the second region A2.
  • the binder is gasified and the glass frit 2 is melted by the irradiation of the first region A1.
  • the glass layer 3 is irradiated with the second region A2 before the glass layer 3 melted by the irradiation of the first region A1 is solidified, so that the gasified binder is released from the glass layer 3. That is, the binder is gasified by the irradiation of the first region A1, and is released from the glass layer 3 by the irradiation of the second region A2.
  • the glass layer 3 when the glass layer 3 is temporarily fired, since the irradiation of the laser light L2 is started with the laser light absorption portion 8a having a previously increased laser light absorption rate as the irradiation start position, immediately after the irradiation start position.
  • the glass layer 3 melts over the entire width direction. Thereby, the unstable region where the melting of the glass layer 3 becomes unstable is reduced over the entire region to be welded R, and a stable region where the melting of the glass layer 3 is stable is obtained.
  • the laser beam absorbing portions 8b to 8d are provided in the remaining three corner portions, the corner portions that are likely to be loaded when functioning as a glass welded body are surely melted during the preliminary firing.
  • the glass layer 3 fixed on the surface 4a of the glass member 4 has a remarkable absorption characteristic of the laser-absorbing pigment due to, for example, the loss of its particle property due to melting of the glass frit 2 over the entire region R to be welded. It appears and the laser light absorption rate is high.
  • the glass member 5 is overlaid on the glass layer fixing member 10 (that is, the glass member 4 on which the glass layer 3 is fixed) via the glass layer 3.
  • the laser beam (second laser beam) L ⁇ b> 3 is irradiated along the planned welding region R with the focused spot on the glass layer 3. That is, the irradiation region of the laser beam L3 is relatively moved along the planned welding region R, and the glass layer 3 is irradiated with the laser beam L3.
  • the laser light L3 is absorbed by the glass layer 3 having a high and uniform laser light absorption rate over the entire region to be welded R, and the glass layer 3 and its peripheral portions (the surfaces of the glass members 4 and 5). 4a, 5a portion) is melted and re-solidified (main firing), and the glass member 4 and the glass member 5 are welded along the planned welding region R to obtain the glass welded body 1 (in the welding, the glass layer 3 May melt and the glass members 4 and 5 may not melt).
  • the irradiation with the laser beam L3 may be performed on the entire glass layer 3 at once.
  • the binder is gasified and the glass layer 3 is melted to attach the glass layer 3 to the glass member 4.
  • the laser beam L2 is irradiated to the glass layer 3.
  • the irradiation region of the laser beam L2 has a first region A1 and a second region A2 arranged along the extending direction of the welding planned region R, and the second region A2 is compared with the second region A2. It is moved along the welding planned region R so that the first region A1 precedes.
  • the glass layer 3 is shortened. It can be efficiently melted in time.
  • the second region A2 is irradiated onto the glass layer 3 subsequent to the first region A1
  • the temperature of the glass layer 3 is prevented from continuing to rise to reach the crystallization temperature Tc. 3 can be maintained at a temperature higher than the melting point Tm and lower than the crystallization temperature Tc.
  • the laser beam L2 for pre-baking is irradiated to the glass layer 3 through the glass member 4 from the glass member 4 side.
  • the adhesiveness of the glass layer 3 with respect to the glass member 4 can be improved.
  • the portion of the glass layer 3 opposite to the glass member 4 that is, the portion welded to the glass member 5 in the glass layer 3 is prevented from being crystallized due to excessive heat input, the glass with respect to the glass member 5 is prevented.
  • the welding state of the layer 3 can be made uniform.
  • the laser beam L2 for temporary firing is irradiated to the glass layer 3 in a state where the glass layer 3 is positioned on the upper side in the vertical direction with respect to the glass member 4.
  • the gas for example, binder decomposition gas, water vapor, etc.
  • the present invention is not limited to the embodiment described above.
  • the first region A1 and the second region A2 may be separated by a predetermined interval as shown in FIG. Even in such a case, since the glass layer 3 is irradiated with the second region A2 of the laser light L2 before the glass layer 3 is solidified, it is possible to suppress the formation of bubbles in the glass layer 3. .
  • the intensity of the laser beam L2 in the first region A1 is higher than the intensity of the laser beam L2 in the second region A2, the glass layer 3 can be efficiently melted in a short time.
  • the temperature of the glass layer 3 can be maintained at a temperature higher than the melting point Tm and lower than the crystallization temperature Tc.
  • the first region A1 and the second region A2 When the distance between the first region A1 and the second region A2 is 5 mm and the relative moving speed of the laser light L2 along the planned welding region R is 30 mm / sec, the first region The ratio between the intensity of A1 and the intensity of the second region A2 is, for example, 5: 1.
  • the first region A1 and the second region A2 may have the same intensity.
  • the strength of the first region A1 and the second region A2 is controlled so that the temperature of the glass layer 3 does not reach the crystallization temperature Tc. There is a need to.
  • the irradiation region is a circular laser beam (diameter 1.6 mm) and an attempt is made to suppress the formation of bubbles in the glass layer 3, the relative movement of the laser beam L2 along the planned welding region R It is necessary to reduce the speed to 1 mm / sec.
  • the irradiation region irradiation region having the first region A1 and the second region A2 having the same intensity
  • the relative moving speed of the laser light L2 along the planned welding region R can be increased to 10 mm / sec.
  • the processing speed of the latter is 10 times that of the former.
  • the laser power does not need to be 10 times that of the former, such as about 5 W for the former and about 20 W for the latter.
  • the glass layer 3 to be irradiated with the laser beam L2 for pre-baking is not limited to a binder, a laser light absorbing pigment, and a glass frit 2, but an organic solvent, a binder, a laser light absorbing pigment, and It may correspond to the paste layer 6 including the glass frit 2.
  • the glass frit 2 is not limited to one having a melting point lower than that of the glass members 4 and 5, and may have a melting point equal to or higher than the melting point of the glass members 4 and 5.
  • the laser light absorbing pigment may be contained in the glass frit 2 itself.
  • SYMBOLS 1 Glass welded body, 2 ... Glass frit (glass powder), 3 ... Glass layer, 4 ... Glass member (1st glass member), 5 ... Glass member (2nd glass member), 10 ... Glass layer fixing member A1 ... first region, A2 ... second region, R ... welding planned region, L2 ... laser beam (first laser beam), L3 ... laser beam (second laser beam).

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Abstract

　バインダをガス化させると共にガラス層３を溶融させてガラス部材４にガラス層３を定着させるために、仮焼成用のレーザ光Ｌ２がガラス層３に照射される。ここで、レーザ光Ｌ２の照射領域は、溶着予定領域Ｒの延在方向に沿って配列された領域Ａ１及び領域Ａ２を有しており、領域Ａ２に対して領域Ａ１が先行するように溶着予定領域Ｒに沿って移動させられる。そして、領域Ａ２は、領域Ａ１の照射によって溶融させられたガラス層３が固化する前にガラス層３に照射される。これにより、ガラス層３が固化するのに要する時間が長くなり、その結果、レーザ光Ｌ２の領域Ａ１の照射によってガス化したバインダがガラス層３から抜け易くなる。

Description

ガラス溶着方法及びガラス層定着方法
　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、有機物（有機溶剤やバインダ）、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一方のガラス部材に定着させた後、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、一方及び他方のガラス部材同士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を除去する技術が提案されている（例えば、特許文献１，２参照）。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定着させ（いわゆる仮焼成）、その後、レーザ光の照射によってガラス層を介してガラス部材同士を溶着すると（いわゆる本焼成）、ガラス層でリークが起こり、気密な溶着を必要とするガラス溶着体を得ることができない場合があった。
　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、気密な溶着を必要とする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、ガラス溶着体においてガラス層でリークが起こるのは、ガラス層からのバインダの除去に起因していることを突き止めた。つまり、バインダをガス化させると共にガラス粉を溶融させてガラス部材にガラス層を定着させるために、溶着予定領域に沿ってレーザ光の照射領域を相対的に移動させてガラス層にレーザ光を照射すると、ガラス粉の融点がバインダの分解点よりも高いので、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する場合がある。これにより、図１３に示されるように、ガラス層に多数の気泡が形成され、その気泡が繋がると、ガラス溶着体においてガラス層でリークが起こるのである。
　なお、ガラス層に形成された気泡を消すために再度レーザ光を照射しても、容易にはガラス層における気泡を埋めることができない。これは、ガラス層の粘度が高くなっているからと想定される。また、ガラス粉を溶融させずにバインダのみをガス化させ得るレーザパワーでレーザ光を照射し、その後、ガラス粉を溶融させ得るレーザパワーでレーザ光を照射することで、ガラス部材にガラス層を定着させようとすると、図１４に示されるように、ガラス層がガラス部材に濡れずに凝集してしまう。これは、最初のレーザ光の照射の際に、ガス化したバインダがガラス部材とガラス層との間に入り込むためと想定される。
　本発明者は、以上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、延在する溶着予定領域に沿うように、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所定の幅で第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のレーザ光の照射領域を相対的に移動させてガラス層に第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、を含み、第１のレーザ光の照射領域は、溶着予定領域の延在方向に沿って配列された第１の領域及び第２の領域を有し、第２の領域に対して第１の領域が先行するように溶着予定領域に沿って移動させられ、第２の領域は、第１の領域の照射によって溶融させられたガラス層が固化する前にガラス層に照射されることを特徴とする。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、延在する溶着予定領域に沿うように、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所定の幅で第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のレーザ光の照射領域を相対的に移動させてガラス層に第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工程と、を含み、第１のレーザ光の照射領域は、溶着予定領域の延在方向に沿って配列された第１の領域及び第２の領域を有し、第２の領域に対して第１の領域が先行するように溶着予定領域に沿って移動させられ、第２の領域は、第１の領域の照射によって溶融させられたガラス層が固化する前にガラス層に照射されることを特徴とする。
　これらのガラス溶着方法及びガラス層定着方法では、バインダをガス化させると共にガラス粉を溶融させて第１のガラス部材にガラス層を定着させるために、第１のレーザ光がガラス層に照射される。ここで、第１のレーザ光の照射領域は、溶着予定領域の延在方向に沿って配列された第１の領域及び第２の領域を有しており、第２の領域に対して第１の領域が先行するように溶着予定領域に沿って移動させられる。そして、第２の領域は、第１の領域の照射によって溶融させられたガラス層が固化する前にガラス層に照射される。このように、ガラス層が固化する前に第１のレーザ光の第２の領域がガラス層に照射されるので、ガラス層が固化するのに要する時間が長くなり、その結果、第１のレーザ光の第１の領域の照射によってガス化したバインダがガラス層から抜け易くなる。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、ガラス層に気泡が形成されることを抑制することができるので、気密な溶着を必要とするガラス溶着体を製造することが可能となる。
　また、本発明に係るガラス溶着方法においては、第１の領域における第１のレーザ光の強度は、第２の領域における第１のレーザ光の強度よりも高くなっていることが好ましい。この場合、ガラス層を短時間で効率良く溶融させることができる。その一方で、第１の領域に続いて第２の領域がガラス層に照射されても、ガラス層の温度が上昇し続けて結晶化温度に達するのを防止し、ガラス層の温度を融点よりも高く且つ結晶化温度よりも低い温度に維持することができる。
　また、本発明に係るガラス溶着方法においては、第１の領域と第２の領域とが繋がっていてもよいし、第１の領域と第２の領域とが離れていてもよい。いずれの場合でも、ガラス層が固化する前に第１のレーザ光の第２の領域がガラス層に照射されるので、第１のレーザ光の第１の領域の照射によってガス化したバインダがガラス層から抜け易くなる。なお、第１の領域の照射と第２の領域の照射との間における冷却によって発生する応力を低減するという観点では、第１の領域と第２の領域とが繋がっていたほうがよい。
　また、本発明に係るガラス溶着方法においては、第１のレーザ光は、第１のガラス部材側から第１のガラス部材を介してガラス層に照射されることが好ましい。この場合、ガラス層における第１のガラス部材側の部分が十分に加熱されるので、第１のガラス部材に対するガラス層の密着性を向上させることができる。しかも、ガラス層における第１のガラス部材と反対側の部分（すなわち、ガラス層において第２のガラス部材と溶着される部分）が入熱過多によって結晶化するのが防止されるので、第２のガラス部材に対するガラス層の溶着状態を均一化することができる。
　本発明によれば、気密な溶着を必要とするガラス溶着体を製造することが可能となる。
本発明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のガラス溶着体を製造するためのガラス溶着方法を説明するための斜視図である。 図１のガラス溶着体を製造するためのガラス溶着方法を説明するための断面図である。 図１のガラス溶着体を製造するためのガラス溶着方法を説明するための平面図である。 図１のガラス溶着体を製造するためのガラス溶着方法を説明するための断面図である。 図１のガラス溶着体を製造するためのガラス溶着方法を説明するための平面図である。 仮焼成用のレーザ光の照射領域とガラス層との関係を示す図である。 図１のガラス溶着体を製造するためのガラス溶着方法を説明するための斜視図である。 図１のガラス溶着体を製造するためのガラス溶着方法を説明するための斜視図である。 ガラス部材に定着させられたガラス層の写真を示す図である。 仮焼成用のレーザ光の照射領域とガラス層との関係を示す図である。 仮焼成用のレーザ光の照射領域とガラス層との関係を示す図である。 気泡が形成されたガラス層の写真を示す図である。 凝集したガラス層の写真を示す図である。
　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。
　図１に示されるように、ガラス溶着体１は、溶着予定領域Ｒに沿って形成されたガラス層３を介して、ガラス部材（第１のガラス部材）４とガラス部材（第２のガラス部材）５とが溶着されたものである。ガラス部材４，５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４，５の外縁に沿うように所定の幅で矩形環状に設定されている。ガラス層３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に沿うように所定の幅で矩形環状に形成されている。
　次に、上述したガラス溶着体１を製造するためのガラス溶着方法（ガラス部材４とガラス部材５とを溶着してガラス溶着体１を製造するために、ガラス部材４にガラス層３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４の表面４ａにペースト層６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）２、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（アクリル等）であるバインダを混練したものである。つまり、ペースト層６は、有機溶剤、バインダ、レーザ光吸収性顔料及びガラスフリット２を含んでいる。
　続いて、ペースト層６を乾燥させて有機溶剤を除去する。これにより、矩形環状に延在する溶着予定領域Ｒに沿うように、ガラス層３が所定の幅でガラス部材４に配置されることになる。つまり、ガラス層３は、バインダ、レーザ光吸収性顔料及びガラスフリット２を含んでいる。なお、ガラス部材４の表面４ａに配置されたガラス層３は、ガラスフリット２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、可視光下においては、ガラス層３が白っぽく見える）。
　続いて、図３に示されるように、ガラス部材４に対してガラス層３を鉛直方向上側に位置させた状態で、ガラス部材４を載置台７上に載置する。そして、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３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３の幅より大きくなるように設定され、ガラス層３に照射されるレーザ光Ｌ１のレーザパワーがガラス層の幅方向（レーザ光Ｌ１の進行方向と略直交する方向）において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３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８ａ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３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８ｂ，８ｃ，８ｄを形成する。なお、レーザ光吸収部８ａ～８ｄでは、ガラスフリット２の溶融によってその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は、レーザ光Ｌ１を照射されなかった部分に比べて高い状態となる（例えば、可視光下においては、レーザ光吸収部８ａ～８ｄに対応する角部のみが黒っぽく或いは緑っぽく見える）。
　続いて、図５，６に示されるように、レーザ光吸収部８ａを起点（照射開始位置）として、ガラス層３に集光スポットを合わせてレーザ光（第１のレーザ光）Ｌ２を溶着予定領域Ｒに沿って照射する。すなわち、レーザ光吸収部８ａ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の照射領域を相対的に移動させてガラス層３にレーザ光Ｌ２を照射する。このとき、レーザ光Ｌ２は、ガラス部材４に対してガラス層３を鉛直方向上側に位置させた状態で、載置台７に設けられた開口（図示せず）、及びガラス部材４を介して、ガラス部材４側からガラス層３に照射される（レーザ光Ｌ１も同様）。これにより、バインダがガス化してガラス層３から除去されると共にガラス層３が溶融・再固化し、ガラス部材４の表面４ａにガラス層３が焼き付けられて定着させられ（仮焼成）、ガラス層定着部材が製造される。
　ここで、仮焼成用のレーザ光Ｌ２の照射領域は、図７（ａ）に示されるように、溶着予定領域Ｒの延在方向（すなわち、ガラス層３の幅方向と略直交する方向）に沿って配列された第１の領域Ａ１及び第２の領域Ａ２を有しており、第１の領域Ａ１と第２の領域Ａ２とは繋がっている。図７（ｂ）に示されるように、第１の領域Ａ１におけるレーザ光Ｌ２の強度は、第２の領域Ａ２におけるレーザ光Ｌ２の強度よりも高くなっており、レーザ光Ｌ２の照射領域は、第２の領域Ａ２に対して第１の領域Ａ１が先行するように溶着予定領域Ｒに沿って移動させられる。ガラス層３においては、第１の領域Ａ１の照射によってバインダがガス化させられると共にガラスフリット２が溶融させられる。そして、第１の領域Ａ１の照射によって溶融させられたガラス層３が固化する前にガラス層３に第２の領域Ａ２が照射されることにより、ガス化したバインダがガラス層３から逃がされる。つまり、バインダは、第１の領域Ａ１の照射によってガス化させられ、第２の領域Ａ２の照射によってガラス層３から逃がされる。
　なお、ガラス層３の仮焼成の際には、レーザ光吸収率が予め高められたレーザ光吸収部８ａ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３が幅方向全体にわたって溶融する。これにより、溶着予定領域Ｒ全域にわたって、ガラス層３の溶融が不安定となる不安定領域が低減され、ガラス層３の溶融が安定した安定領域となる。また、残りの３つの角部にもそれぞれレーザ光吸収部８ｂ～８ｄ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、仮焼成の際に確実に溶融する。なお、ガラス部材４の表面４ａに定着させられたガラス層３は、溶着予定領域Ｒ全域にわたって、ガラスフリット２の溶融によってその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。
　ガラス層３の仮焼成に続いて、図８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９に示されるように、ガラス層３に集光スポットを合わせてレーザ光（第２のレーザ光）Ｌ３を溶着予定領域Ｒに沿って照射する。すなわち、溶着予定領域Ｒに沿ってレーザ光Ｌ３の照射領域を相対的に移動させてガラス層３にレーザ光Ｌ３を照射する。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３にレーザ光Ｌ３が吸収されて、ガラス層３及びその周辺部分（ガラス部材４，５の表面４ａ，５ａ部分）が溶融・再固化し（本焼成）、ガラス部材４とガラス部材５とが溶着予定領域Ｒに沿って溶着されてガラス溶着体１が得られる（溶着においては、ガラス層３が溶融し、ガラス部材４，５が溶融しない場合もある）。なお、レーザ光Ｌ３の照射は、ガラス層３の全体に対して一括で行うものであってもよい。
　以上説明したように、ガラス溶着体１の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、バインダをガス化させると共にガラス層３を溶融させてガラス部材４にガラス層３を定着させるために（すなわち、仮焼成のために）、レーザ光Ｌ２がガラス層３に照射される。ここで、レーザ光Ｌ２の照射領域は、溶着予定領域Ｒの延在方向に沿って配列された第１の領域Ａ１及び第２の領域Ａ２を有しており、第２の領域Ａ２に対して第１の領域Ａ１が先行するように溶着予定領域Ｒに沿って移動させられる。そして、第２の領域Ａ２は、第１の領域Ａ１の照射によって溶融させられたガラス層３が固化する前にガラス層３に照射される。このように、ガラス層３が固化する前にレーザ光Ｌ２の第２の領域Ａ２がガラス層３に照射されるので、ガラス層３が固化するのに要する時間が長くなり、その結果、レーザ光Ｌ２の第１の領域Ａ１の照射によってガス化したバインダがガラス層３から抜け易くなる。従って、このガラス溶着方法によれば、溶融したガラス層３からガス化したバインダを確実に逃がして、図１０に示されるように、ガラス層３に気泡が形成されるのを抑制することができるので、気密な溶着を必要とするガラス溶着体１を製造することが可能となる。
　また、図７（ｂ）に示されるように、第１の領域Ａ１におけるレーザ光Ｌ２の強度が、第２の領域Ａ２におけるレーザ光Ｌ２の強度よりも高くなっているので、ガラス層３を短時間で効率良く溶融させることができる。その一方で、第１の領域Ａ１に続いて第２の領域Ａ２がガラス層３に照射されても、ガラス層３の温度が上昇し続けて結晶化温度Ｔｃに達するのを防止し、ガラス層３の温度を融点Ｔｍよりも高く且つ結晶化温度Ｔｃよりも低い温度に維持することができる。
　また、仮焼成用のレーザ光Ｌ２は、ガラス部材４側からガラス部材４を介してガラス層３に照射される。これにより、ガラス層３におけるガラス部材４側の部分が十分に加熱されるので、ガラス部材４に対するガラス層３の密着性を向上させることができる。しかも、ガラス層３におけるガラス部材４と反対側の部分（すなわち、ガラス層３においてガラス部材５と溶着される部分）が入熱過多によって結晶化するのが防止されるので、ガラス部材５に対するガラス層３の溶着状態を均一化することができる。
　また、仮焼成用のレーザ光Ｌ２は、ガラス部材４に対してガラス層３を鉛直方向上側に位置させた状態で、ガラス層３に照射される。これにより、仮焼成の際に発生するガス（例えば、バインダの分解ガスや水蒸気等）を効率良く上方に逃がすことができる。
　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、仮焼成用のレーザ光Ｌ２において、第１の領域Ａ１と第２の領域Ａ２とは、図１１に示されるように、所定の間隔だけ離れていてもよい。このような場合にも、ガラス層３が固化する前にレーザ光Ｌ２の第２の領域Ａ２がガラス層３に照射されるので、ガラス層３に気泡が形成されるのを抑制することができる。更に、第１の領域Ａ１におけるレーザ光Ｌ２の強度が、第２の領域Ａ２におけるレーザ光Ｌ２の強度よりも高くなっているので、ガラス層３を短時間で効率良く溶融させることができる一方で、ガラス層３の温度を融点Ｔｍよりも高く且つ結晶化温度Ｔｃよりも低い温度に維持することができる。
　なお、第１の領域Ａ１と第２の領域Ａ２との間隔が５ｍｍであり、溶着予定領域Ｒに沿ってのレーザ光Ｌ２の相対的な移動速度が３０ｍｍ／secである場合、第１の領域Ａ１の強度と第２の領域Ａ２の強度との比は、例えば５：１である。
　また、図１２に示されるように、仮焼成用のレーザ光Ｌ２において、第１の領域Ａ１と第２の領域Ａ２とは、強度が同等であってもよい。このような場合には、ガラス層３の温度が徐々に上昇し続けるので、ガラス層３の温度が結晶化温度Ｔｃに達しないように第１の領域Ａ１及び第２の領域Ａ２の強度を制御する必要がある。
　ただし、このような場合でも、ガラス層３に気泡が形成されるのを抑制しつつ、十分な加工速度を得ることができる。例えば、照射領域が円形状（直径１．６ｍｍ）のレーザ光で、ガラス層３に気泡が形成されるのを抑制しようとすると、溶着予定領域Ｒに沿ってのレーザ光Ｌ２の相対的な移動速度を１ｍｍ／secにまで下げる必要がある。これに対し、照射領域（強度が同等である第１の領域Ａ１及び第２の領域Ａ２を有する照射領域）が溶着予定領域Ｒに沿って長尺状（１．０ｍｍ×３．２ｍｍ）のレーザ光Ｌ２で、ガラス層３に気泡が形成されるのを抑制しようとすると、溶着予定領域Ｒに沿ってのレーザ光Ｌ２の相対的な移動速度を１０ｍｍ／secにまで上げることができる。このように、加工速度は、前者に対し後者が１０倍にもなる。なお、レーザパワーは、前者が５Ｗ程度、後者が２０Ｗ程度というように、前者に対し後者は１０倍も必要ない。
　また、仮焼成用のレーザ光Ｌ２の照射対象となるガラス層３は、バインダ、レーザ光吸収性顔料及びガラスフリット２を含んだものに限定されず、有機溶剤、バインダ、レーザ光吸収性顔料及びガラスフリット２を含んだペースト層６に相当するものであってもよい。また、ガラスフリット２は、ガラス部材４，５の融点よりも低い融点を有するものに限定されず、ガラス部材４，５の融点以上の融点を有するものであってもよい。また、レーザ光吸収性顔料は、ガラスフリット２自体に含まれていてもよい。
　本発明によれば、気密な溶着を必要とするガラス溶着体を製造することが可能となる。
　１…ガラス溶着体、２…ガラスフリット（ガラス粉）、３…ガラス層、４…ガラス部材（第１のガラス部材）、５…ガラス部材（第２のガラス部材）、１０…ガラス層定着部材、Ａ１…第１の領域、Ａ２…第２の領域、Ｒ…溶着予定領域、Ｌ２…レーザ光（第１のレーザ光）、Ｌ３…レーザ光（第２のレーザ光）。

Claims (6)

  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、
    　延在する溶着予定領域に沿うように、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所定の幅で前記第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のレーザ光の照射領域を相対的に移動させて前記ガラス層に前記第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、を含み、
    　前記第１のレーザ光の照射領域は、前記溶着予定領域の延在方向に沿って配列された第１の領域及び第２の領域を有し、前記第２の領域に対して前記第１の領域が先行するように前記溶着予定領域に沿って移動させられ、
    　前記第２の領域は、前記第１の領域の照射によって溶融させられた前記ガラス層が固化する前に前記ガラス層に照射されることを特徴とするガラス溶着方法。
  2. 　前記第１の領域における前記第１のレーザ光の強度は、前記第２の領域における前記第１のレーザ光の強度よりも高くなっていることを特徴とする請求項１記載のガラス溶着方法。
  3. 　前記第１の領域と前記第２の領域とは、繋がっていることを特徴とする請求項１記載のガラス溶着方法。
  4. 　前記第１の領域と前記第２の領域とは、離れていることを特徴とする請求項１記載のガラス溶着方法。
  5. 　前記第１のレーザ光は、前記第１のガラス部材側から前記第１のガラス部材を介して前記ガラス層に照射されることを特徴とする請求項１記載のガラス溶着方法。
  6. 　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、
    　延在する溶着予定領域に沿うように、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所定の幅で前記第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のレーザ光の照射領域を相対的に移動させて前記ガラス層に前記第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工程と、を含み、
    　前記第１のレーザ光の照射領域は、前記溶着予定領域の延在方向に沿って配列された第１の領域及び第２の領域を有し、前記第２の領域に対して前記第１の領域が先行するように前記溶着予定領域に沿って移動させられ、
    　前記第２の領域は、前記第１の領域の照射によって溶融させられた前記ガラス層が固化する前に前記ガラス層に照射されることを特徴とするガラス層定着方法。
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