(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
無被覆状態の刻印が形成されたガラス容器であって、
当該刻印が形成された部位には、微小ハマ欠け群が形成され、
前記ガラス容器の外面には、前記刻印を全方位的に囲む少なくとも１層の被覆層が形成され、
前記被覆層は、金属蒸着層のみ、もしくは、金属蒸着層と他の被覆層を含む
ことを特徴とするガラス容器。
【請求項２】
ガラス容器を用意する容器用意工程と、
前記ガラス容器外面のＣＯ２レーザー照射領域を含めた領域に、金属蒸着層のみ、もしくは、金属蒸着層と他の被覆層を含む少なくとも１層の被覆層を形成する被覆層形成工程と、
当該ガラス容器の外面にコンピュータ制御されたＣＯ２レーザーを照射して所望の刻印を形成する刻印工程と、
を備え、
当該刻印が形成された部位には、微小ハマ欠け群が形成されている
ことを特徴とするガラス容器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、刻印によって装飾されたガラス容器およびガラス容器の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガラス瓶の外面に装飾を施す技術として、たとえば、エッチングやサンドブラストなどの手法によってガラス容器の外面を梨地面（細かい凹凸面）に加工し、この梨地面の上に文字や図柄などを印刷したあと、さらにその上に金属蒸着膜を形成する技術がある（特許文献１）。また、ガラス瓶の外面に薄膜層、色相塗料層、透明塗料層の順で形成したあと、当該色相塗料層を透過するレーザー光線を照射して当該薄膜層を破壊することによりガラス瓶にマーキングする技術もある（特許文献２）。さらに、ガラス容器の外面に金属層、塗膜層を形成したあと、当該金属層と反応するレーザーを照射することにより、当該金属層および当該塗膜層を除去する技術が開示されている（特許文献３）。
【０００３】
特許文献１記載の技術は、ガラス容器の外面を直接加工するものであるが（段落０００８）、特許文献２および３記載の技術は、ガラス容器の外面に形成した金属膜等を除去するものであってガラス容器自体に加工を及ぼすものではない。特許文献１に係るガラス容器の加工は、エッチングやサンドブラストなどの手法を用いて行われるが、同文献に記載はないものの、これらの手法により文字や図柄等をガラス容器外面に形成しようとすると、加工しない部位をマスキングで覆い、これを加工したあとに剥離する作業が必要となるため上記手法は、たいへん手間のかかるとても面倒な加工方法である。さらに、たとえば、次の点から見ても、たいへん面倒な加工方法であることが分かる。つまり、マスキングを使わなければならないとすると、たとえば、アルファベットの「Ｂ」や漢字の「田」を形成しようとする場合に、前者では２カ所、後者では４箇所の中抜きシールがそれぞれ必要となり、中抜きシールの貼り付け位置の決定がたいへん難しい。また、微細で入り組んだ文様や図柄を作成するために微細なシールを作成し貼り付けなければならないとすると、気が遠くなるような細かな作業が必要となるので、現実性に乏しい。なお、特許文献２は、このマスキングの処理工程を省略するために最近はレーザー光線が利用されていることを併せて記述しているが（段落０００３）、このレーザー光線はガラス容器を加工するためのものでないことは、上述したとおりである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平9-255367号公報
【特許文献２】特開平7-237350号公報
【特許文献３】特開2012-153397号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
手間がかかり面倒ではあるが、先の特許文献１記載のように、所望のマスキングしたあとサンドブラストの手法を用いてガラス容器に文字や図柄等の刻印を施すことはやろうと思えばできないことではない。この場合の刻印が形成された部位は梨地面となり、細かい凹凸が形成されることになる。しかし、繰り返しになるが梨地面は細かい凹凸によって形成され、いわゆる曇りガラスの状態である。何ら加工されていない曇りガラスに手垢・手油がつくと、その部分の凹凸がその油によって平滑化されて透けてくる（状態が変化する）。古い家屋の窓ガラスに手や指の跡がつくのは、そのためである。このままでは見た目がよくないので、最近は、サンドブラストしたあと、表面をさらにフッ化水素で化学処理（フロスト処理）し滑らかにすることで、手垢が付きにくくしたものがある。このフロスト処理を行わなければならないとすると、ただでさえマスキングが面倒なのに、これがさらに面倒なものとなってしまう。本発明が解決しようとする課題は、なるべく手間をかけずにガラス容器に文字や図柄等の刻印を形成し、その刻印が手垢等によって汚れづらいガラス容器およびガラス容器の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために本発明は、次の構成を備えている。なお、いずれかの請求項記載の発明を説明するに当たり行う用語の定義等は、その記載順や発明のカテゴリーの違い等に関わらずその性質上可能な範囲において他の請求項記載の発明にも適用があるものとする。
【０００７】
（請求項１記載の発明の特徴）
請求項１記載の発明に係るガラス容器（以下、請求項１の容器」という。）は、無被覆状態の刻印が形成されたガラス容器であって、当該刻印が形成された部位には、微小ハマ欠け群が形成され、前記ガラス容器の外面には、前記刻印を全方位的に囲む少なくとも１層（すなわち、単層もしくは複数層）の被覆層が形成され、前記被覆層は、金属蒸着層のみ、もしくは、金属蒸着層と他の被覆層を含むことを特徴とする。
ハマ欠けとは、ガラス表面における貝殻状の欠け、のことをいう。ガラス表面にハマ欠けを形成するための加工方法としてＣＯ２レーザーを用いた加工方法があるが、これ以外の加工方法を採用することを妨げるものではない。刻印は、文字、図形、記号、これらの組み合わせなど、どのようなものでもよい。また、1か所である必要はなく、複数個所に分散して形成されることを妨げない。
【０００８】
請求項１の容器は、刻印によって内容物に関する表示や加飾等が施されている。当該刻印が形成された部位には微小のハマ欠け群が形成されているため、サンドブラストやエッチングで加工された面に比べもともとの風合いを保ちやすい。このため、ガラス容器の原色に忠実な色合いを刻印が形成された部位に持たせることができる。つまり、サンドブラストやエッチングにより加工された場合の刻印が形成された部位は、細かい凹凸で形成されているので、凹部に手垢が入り込んで取れづらい。このため、窓の曇りガラスに手垢がつくと半透明となるように、手垢がつくことによってガラス容器が持つ風合いが損なわれやすく、これによってガラス容器の風合いが変化してあからさまに使用感が見て取れるようになってしまうことが欠点であるが、これらの欠点を補うのがハマ欠けである。すなわち、ハマ欠けは、サンドブラストによって形成される微小な凹凸面とは異なり微小の光沢面を形成する。このため、凹凸面であればつきやすい手垢などがつきにくく、したがって、高い光透過性を保つことができるのである。
【０００９】
請求項１の容器に関し、さらに被覆層が形成されることによりガラス容器を保護することが基本となるが、これ以外にも、たとえば、ガラス容器を飾るための加飾を施すことができる。被覆層の材質は、被覆する目的に応じて適切なもの自由に選択してよい。このとき、被覆層も刻印の外形と同じ形に切り欠かれた状態になる。つまり、刻印の形状に合わせるための被覆層の切欠きを不要とし、ＣＯ２レーザー加工によるガラス容器の加工とともに被覆層の切欠きを一気に行うことができる。また、これにより、刻印と整合のとれた被覆層の加工が可能になる。
【００１０】
請求項１の容器に関し、さらに金属蒸着層を含む被覆層が形成されることによりガラス容器に金属性の光沢を持たせることができる。このとき、金属蒸着層も刻印の外形と同じ形に切り欠かれた状態になる。金属蒸着層の上または下（ガラス容器の外面との間）に、他の層（たとえば、トップコート層、ミドルコート層、さらにアンダーコート層）を設けることを妨げない。金属蒸着層の光沢を損ねないように、トップコート層を設けるのであれば、それは透明もしくは半透明であることが好ましいことは容易に理解されよう。
【００１１】
（請求項２記載の発明の特徴）
請求項２記載の発明に係るガラス容器の製造方法（以下、請求項２の方法」という。）は、ガラス容器を用意する容器用意工程と、前記ガラス容器外面のＣＯ２レーザー照射領域を含めた領域に、金属蒸着層のみ、もしくは、金属蒸着層と他の被覆層を含む少なくとも１層の被覆層を形成する被覆層形成工程と、当該ガラス容器の外面にコンピュータ制御されたＣＯ２レーザーを照射して所望の刻印を形成する刻印工程と、を備え、当該刻印が形成された部位には、微小ハマ欠け群が形成されていることを特徴とする。
【００１２】
請求項２の方法によれば、刻印によって内容物に関する表示や加飾等が施されたガラス容器を容易に製造することができる。サンドブラストやエッチング等と異なり、刻印は、ＣＯ２レーザー加工により形成されているので、その形成過程においてマスキングのような前処理やフロストのような後処理が不要である。このため、加工に際して手間がかからず、したがってコスト的にも有利なガラス容器を提供することができる。また、マスキングでは実現しづらい細かな模様等でも、ＣＯ２レーザー加工であれば簡単に形成することができる。
【００１３】
請求項２の方法によれば、さらに被覆層を形成したあとにＣＯ２レーザー加工を行うので、刻印を形成すると同時に金属蒸着層の削除を行うことができるので、たいへん効率的であり、削除部位と刻印との間の形状の同一性を簡単に保つことができる。つまり、刻印の形状に合わせるための被覆層の切欠きを不要とし、ＣＯ２レーザー加工によるガラス容器の加工とともに被覆層の切欠きを一気に行うことができる。また、切欠きを一気に行うことにより、刻印の形状と整合のとれた形状の被覆層を得ることができる。被覆層の材質や透明性などの性状は、その被覆層を設ける目的に応じて適切と思われるものを自由に選択することができる。
【００１４】
請求項２の容器によれば、さらに金属蒸着層を含む被覆層が形成されることによりガラス容器に金属性の光沢を持たせることができる。このとき、金属蒸着層も刻印の外形と同じ形に切り欠かれた状態になる。金属蒸着層の上または下（ガラス容器の外面との間）に、他の層（たとえば、トップコート層、ミドルコート層、さらにアンダーコート層）を設けることを妨げない。金属蒸着層の光沢を損ねないように、トップコート層を設けるのであれば、それは透明もしくは半透明であることが好ましいことは容易に理解されよう。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、たとえば、マスキングのような手間をかけずにガラス容器に文字や図柄等の刻印を形成し、その刻印が手垢等によって汚れづらいガラス容器およびガラス容器を提供することができる。さらに、レーザーの照射によって、微細な文字や図柄なども容易に刻印できるので、バリエーションのある図柄、繊細さのある文様等を備えたガラス容器の提供が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】第１の実施形態のガラス容器の正面図である。
【図２】ＣＯ２レーザー装置の概略を示すブロック図である。
【図３】ＣＯ２レーザーを照射して形成したガラス容器の刻印が形成された部位の拡大図である（（ａ）→（ｂ）→（ｃ）の順で倍率向上）。
【図４】サンドブラスト加工したガラス容器の刻印が形成された部位の拡大図である（（ａ）→（ｂ）の順で倍率向上）。
【図５】サンドブラスト加工したあとにフロスト加工したガラス容器の刻印が形成された部位の拡大図である（（ａ）→（ｂ）の順で倍率向上）。
【図６】第２の実施形態のガラス容器の正面図と、部分破断拡大図である。
【図７】第２の実施形態の変形例に係るガラス容器の正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態に係るガラス容器について図面を参照しながら説明する。
【００１８】
（ガラス容器の全体構成）
図１に示すガラス容器１は、内部に化粧液，乳液，医薬品，飲料などの液状、ゲル状又は固体状の内容物を収容する容器である。ガラス容器１は、全体がガラス製の容器本体３と、容器本体３の上にはめ込む合成樹脂製のキャップ５（２点鎖線で示す）と、からおおむね構成されている。容器本体３は、筒状の側壁部３ａと側壁部３ａの下部をふさぐ底部３ｃと、同じく上部をふさぐ肩部３ｂと、肩部３ｂの中央から突き出すネック部４と、ネック部４の外周にある螺旋状のネジ部４ａと、から構成されている。ネック部４には、出荷前に内容物を充填し使用時に内容物を取り出すための開口４ｈが形成されている。ネジ部４ａは、キャップ５をネジ固定する固定手段としての機能を有しているが、キャップ４との関係で様々な固定手段が考えられる。なお、開口４ｈには、開口径を小さくするための、たとえば合成樹脂製の径調整部材など（図示を省略）をはめ込んでもよい。また、使用時において、キャップ４の代わりに、使用者の操作によって内容物を外部へ取り出すためのポンプなど（図示を省略）を取付けられるようにすることもできる。
【００１９】
図１に示すガラス容器１には、背の高い容器であるが、背の低い容器や表面に凹凸のある容器なども含まれる。ガラス容器１の材質は問わないが、たとえば、熱膨張率が高いためＣＯ２レーザー加工を行いやすいことからソーダガラスが一般的であるが、たとえば、出力を適当に選べば石英ガラスその他の熱膨張率が低いガラスであってもよい。ガラス容器１は、透明半透明を問わない。さらに、有色無色などの制限も一切ない。
【００２０】
（第１の実施形態）
第１の実施形態に係る製造方法を説明する。まず、加飾を施していないガラス容器１を用意する（容器用意工程）。別の場所で予め製造された容器であってもよいし、後述する刻印する工程の直前に製造されたものであってもよい。ここでは、他の場所で予め製造された無色透明のソーダガラス製のガラス容器を搬入用意した。次に、ＣＯ２レーザー（炭酸ガスレーザー）を用いてガラス容器１の外面１ａに刻印を形成する（刻印工程）。
【００２１】
ＣＯ２レーザー装置１０１は、図２に示すように、低圧の混合ガスを含んだパイレックス(登録商標)ガラス製の光共振器１０３と、光共振器１０３内で発生するレーザーをコンピュータ制御するための制御部１０５を備えている。ＣＯ２レーザー発生装置は、発生したレーザーを光共振器１０３内で反射させながら増幅し、所定出力に達したところで外部へ照射するようになっている。制御部１０５は、ＣＯ２レーザーの出力の制御のほか、プログラムに基づいた刻印を形成するための制御も行う。
【００２２】
レーザーには、ＣＯ２レーザーのほか、ＹＡＧレーザーやエキシマレーザーなどがある。しかし、ＣＯ２レーザーの波長は10.6μmであるのに対し、ＹＡＧレーザーの波長は1064nmでありエキシマレーザーの波長は193nmであってはるかに短い。このため、ＣＯ２レーザーはガラスに吸収され発熱するが、ＹＡＧレーザーとエキシマレーザーはガラスを透過してしまう。したがって、ＣＯ２レーザーはガラス外面に刻印するために使用できるが、ＹＡＧレーザーとエキシマレーザーは刻印には適さない。そこで、本実施形態では、ＣＯ２レーザーを使用する。
【００２３】
このＣＯ２レーザーを照射してガラス容器１の外面１ａに所望の刻印を形成する。刻印の形態は、文字、図形、記号、もしくはこれらの結合したものなど、自由に選択することができる。刻印の形態は、予めプログラムして制御部１０５にインストールしておく。文字を刻印するなら、たとえば商品名（たとえば、化粧品の名称「ＡＢＣ」、図１参照）や内容物の名称（たとえば、化粧水を意味する「skin lotion」、乳液を意味する「milky lotion」）などが考えられる。サンドブラスト法などと異なり、マスキングが不要であるし、小さい文字も刻印できるので、使い勝手がよくたいへん便利である。これと同じ理由により、メーカーのロゴなども、たとえそれが複雑な文様等であっても、コンピュータ制御されたＣＯ２レーザーであれば、手間をかけずに容易に刻印することができる。
【００２４】
ここで、ガラス容器１にＣＯ２レーザー装置１０１（図２）を用いてＣＯ２レーザーを照射して、その外面の様子を観察した（図３（ａ）（ｂ）（ｃ））。これと同じ素材でできた別のガラス容器の表面をサンドブラスト加工したもの（図４（ａ）（ｂ））と、サンドブラスト加工したあとにフロスト加工したもの（図５（ａ）（ｂ）（ｃ））を比較した。図３に示すように、ＣＯ２レーザーを照射したガラス容器の表面には、緩やかな規則性をもって並ぶ微小なハマ欠けＫ（ハマ欠け群Ｋ）とともに、同じく微小な溶融部位Ｍ（溶融部位群Ｍ）が観察された。ＣＯ２レーザーを吸収したガラス内部に熱が発生して膨張し、その応力によってガラス表面の一部が欠けた結果、ハマ欠け群Ｋができたものと思われる。一方で、ハマ欠けで一旦ガラスから離れた欠け片群は、それらがガラス表面に残っているときに、新たにＣＯ２レーザーの照射を受けて溶融したのが、上記溶融部位群Ｍである。
【００２５】
一方、図４に示すサンドブラスト加工したガラス表面は、その加工方法が砂などの研磨剤を吹き付ける加工法であるから、同図に示すように、粉をふいて表面が細かい凹凸で形成された梨地のようにざらざらになる。したがって、微小のハマ欠けＫの群れが含まれて形成されるＣＯ２レーザーによる加工に比べ、透明度が低いことが分かる。サンドブラスト加工後にフロスト処理したもの（図５参照）も、透明度の点でＣＯ２レーザー加工したものに及ばない。この結果、ＣＯ２レーザーによって形成した刻印は、ガラス容器の地肌の色（原色）をより忠実に再現する加工法といえる。違う観点で見れば、梨地のガラス面ではその凹部に手垢が入り込んで取れづらくなるが、ハマ欠け群が形成されたガラス面は、手垢が入り込みづらい。このため、ＣＯ２レーザーで加工したガラス容器であれば、あたかも窓の曇りガラスに手垢がつくと半透明となるような、手垢がつくことによってガラス容器が持つ風合いが損なわれる恐れがきわめて少ないことが分かった。
【００２６】
（第２の実施形態）
第２の実施形態では、ＣＯ２レーザーによる刻印工程の前に、ガラス容器の表面を被覆するための被覆層を形成する。具体的には、用意したガラス容器の外面に、アンダーコート層を形成したのち、その上に金属蒸着層を形成する。そして、最後に金属蒸着層の上にトップコート層を形成する。つまり、第２の実施形態では、ガラス容器にアンダーコート層、金属蒸着層およびトップコート層の３層からなる被覆層を形成した。項を改めて詳細を説明する。
【００２７】
まず、図６に示すソーダガラス製のガラス容器５１を用意し（容器用意工程）、その容器本体５３の外周全体に、被覆層６０を形成する。被覆層６０の構成は、単層でも複層でもよく、ガラス容器５１の形態や加飾方針にしたがって自由に選択できる。ここでは上述したように３層構成とし、アンダーコート層６１（たとえば、厚さ１１．９０μｍ）を積層形成する。さらにその上に、たとえば、Ａｌ（アルミニウム）の金属蒸着層（被覆層）６３（たとえば、厚さ０．０５μｍ）を積層形成（蒸着層形成工程）し、さらに、無色透明のトップコート層６５（たとえば、厚さ７．３０μｍ）を積層する。金属蒸着層６３とトップコート層６５の間に、透明（半透明でもよい）のミドルコート層（たとえば、６．８０μｍ前後、図示を省略）を形成することもできる。また、図示は省略するが、金属蒸着層６３の代わりに塗装層や加飾シールなどによって被覆層を構成することも妨げない。
【００２８】
トップコート層６５を無色透明としたので、金属蒸着層６３のアルミニウムに由来する金属感が容器本体５３の外部から観察できるようになっている。金属感の外部観察を邪魔しないためである。なお、図６の円内拡大図に示す各部位は模式的に表されており、実際の厚みの比率は異なる場合があることに留意されたい。
【００２９】
アンダーコート層６１は、アクリル系樹脂を主成分とするアンダーコート用樹脂組成物からなるが、これに代えて、ウレタン系などの一般的なアンダーコート用樹脂組成物を用いることもできる。そして、その厚みは、積層する素材にもよるが、本実施形態のように、１０μｍ前後が好ましい。なお、主成分とは、全体の過半を占める成分のことをいい、全体が主成分のみからなる場合をも含む意味である。
【００３０】
さらに、トップコート層６５は、無色透明のアクリル系塗料を塗布することによって形成されているが、これに代えて、他のトップコート用塗料を用いることもできる。なお、必要に応じ、このトップコート層６５を形成する各種の塗料に着色剤を含有させ、色調を出すようにすることもできる。この場合、金属蒸着層６３の金属感との組合せによって、よりデザイン、色調の幅が広がるようになる。また、トップコート層６５は、金属蒸着層６３の酸化防止、腐食・摩耗の防止等の保護膜の機能を有し、容器本体５３の耐久性向上を実現するものであるが、さらに紫外光劣化を防止するため、ＵＶカット剤等を添加したものであってもよい。また、その厚みは一例として１０μｍ前後にすることが好適である。
【００３１】
トップコート層６５を形成した後、その上から容器本体５３のガラス層５５に刻印５５Ｋを形成するようにコンピュータ制御されたＣＯ２レーザー１１０を照射する（刻印工程）。ここでは、上記の刻印工程の前に、刻印のためのガラス容器５１の外面のＣＯ２レーザー１１０照射領域を含めた領域（すなわち、刻印のための照射領域）に、３層の被覆層６０を形成する被覆層形成工程を備えることになる。この方法によれば、アンダーコート層６１、金属蒸着層６３及びトップコート層６５を形成したあとにＣＯ２レーザー加工を行うので、刻印を形成すると同時にアンダーコート層６１、金属蒸着層６３及びトップコート層６５の削除を一気に行うことができる。したがって、刻印は無被覆のむき出し状態にある（図６参照）。ミドルコート層（図示を省略）を形成する場合も同時に削除ができる。このため、たいへん効率的であり、削除部位と刻印との間の形状の同一性を簡単に保つことができる。
【００３２】
（第２の実施形態の変形例）
図７を参照しながら、第２の実施形態の変形例（以下、「本変形例」という。）を説明する。本変形例のガラス容器５１´は、先に説明したガラス容器５１と基本的に同じ構造を有している。異なるのは、部分被覆層７１と覗き窓７３が形成されている点である。部分被覆層は、ガラス容器５１´の加飾にバリエーションを付加するためのものであり、その形状や付加方法に制限はない。本変形例では楕円形上の模様を、たとえば、被覆層を構成する１層（図７では省略、図６に示す、たとえば金属蒸着層）の外面側に印刷により形成されている。この場合、刻印「ＭＩＬＫ」を構成する文字「Ｌ」の刻印は、部分被覆層７１によって部分的に横断され全方位的に囲まれていないが、文字「Ｋ」の刻印は部分被覆層７１とともにそれ以外の層によって全方位的に囲まれている。このため、本発明の射程内に含まれる。
【００３３】
また、覗き窓７３は、ガラス容器５１´に収容された内容物Ｃを、使用者が見られるようにするための窓である。このため、その部位の被覆層が、たとえば、ガラスに反応しないレーザー加工により取り除かれている。この場合、文字「ＭＩＬＫ」の刻印を構成する文字「Ｌ」や「Ｋ」の刻印は被覆層によって全方位的に囲まれていないことになる一方、文字「Ｍ」や「「Ｉ」の刻印は全方位的に囲まれている。このため、本発明の射程内に含まれる。
【符号の説明】
【００３４】
１          容器
１ａ        外面
３          容器本体
３ａ        側壁部
３ｂ        肩部
３ｃ        底部
４          ネック部
４ａ        ネジ部
４ｈ        開口
５          キャップ
５１          ガラス容器
５３          容器本体
５５          ガラス層
５５Ｋ        刻印
６０          被覆層
６１          アンダーコート層
６３          金属蒸着層（被覆層）
６５          トップコート層
７１          部分被覆層
７３          覗き窓
１０１          ＣＯ２レーザー装置
１０３          光共振器
１０５          制御部
１１０          ＣＯ２レーザー
Ｃ          内容物
Ｋ          ハマ欠け
Ｍ          溶融部位
【図１】
0006018241.tif 000002
【図２】
0006018241.tif 000003
【図３】
0006018241.tif 000004
【図４】
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【図５】
0006018241.tif 000006
【図６】
0006018241.tif 000007
【図７】
0006018241.tif 000008