(57)【要約】【課題】低コスト且つ厚みが薄くても印字情報の高視認性(明瞭性)を保ち、且つ膜剥がれやガラスへのクラックの発生、及び割れが生じていない、マーキングされたガラス製品及びその製造方法の提供を目的とする。【解決手段】ガラスと、その少なくとも１面にある膜からなるガラス物品であって、少なくとも１面の膜にマーキング部を有することを特徴とするガラス物品。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラスと、その少なくとも１面にある膜からなるガラス物品であって、少なくとも１面の膜にマーキング部を有することを特徴とするガラス物品。
【請求項２】
前記マーキング部は、膜が変質したものであることを特徴とする請求項１のガラス物品。
【請求項３】
前記膜が光学多層膜であることを特徴とする請求項１又は２に記載のガラス物品。
【請求項４】
前記膜が反射防止膜、赤外線カット膜、紫外線カット膜及び紫外・赤外カット膜のいずれか１つであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のガラス物品。
【請求項５】
前記膜の膜厚は０．１〜１００μｍであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載のガラス物品。
【請求項６】
前記マーキング部の深さが膜の膜厚以下であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項記載のガラス物品。
【請求項７】
前記マーキング部は、結晶を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のガラス物品。
【請求項８】
ガラスと、その少なくとも１面にある膜からなるガラス物品の少なくとも１面の膜にレーザー照射によってマーキング部を形成することを特徴とするガラス物品の製造方法。
【請求項９】
前記マーキング部は、膜を変質させることによって形成されることを特徴とする請求項８のガラス物品の製造方法。
【請求項１０】
前記レーザー照射は、ＣＯ２レーザーにより行うことを特徴とする請求項８又は９に記載のガラス物品の製造方法。
【請求項１１】
前記レーザー照射におけるレーザーの出力は３．５Ｗ以下であることを特徴とする請求項８〜１０のいずれか１項記載のガラス物品の製造方法。
【請求項１２】
前記レーザー照射において、スキャン回数が１回の場合、レーザーの出力を１．７〜３．５Ｗとすることを特徴とする請求項１１記載のガラス物品の製造方法。
【請求項１３】
前記レーザー照射において、スキャン回数が５〜１０回の場合、レーザー出力を１．５〜３Ｗとすることを特徴とする請求項１１記載のガラス物品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラスにレーザーでマーキングを行ったガラス物品及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガラスからなる部品を取り扱う場合に、ガラスを管理するためにロット番号やコードを付与すると、製造上の品質等を管理しやすいため好ましい。梱包材等に記載することも可能だが、ガラス自体に番号をマーキングすることで、管理上のミスや混同を防ぐことが可能になる。
【０００３】
ガラス等の製品に番号等をマーキングする方法としては、例えば特許文献１や特許文献２や特許文献３などがあげられる。特許文献１においては、被加工物にパルス状のレーザービームを照射することで、文字、数字、又は記号を刻印できるレーザーマーキング装置を提案している。また、特許文献２においては、ポリイミド系の膜を形成した面にレーザーマーキングをすることで、マーキングによるガラスの欠けを防止する方法を提案している。特許文献３においては、透明ガラスにレーザーマーキングして艶消し部分を形成して、情報表示を明瞭化する方法を提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−９８０９１号公報
【特許文献２】特開平１０−２７８４２２号公報
【特許文献３】特開平１１−２７２２１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１のように、マーキングによって微粒子が飛散するのでは、ガラス自身にダメージを与えていることになるため、割れや、割れの起点となるクラック発生のおそれもあり好ましくない。さらに飛散する微粒子の付着を防止するためだけの保護膜を形成し、マーキング後除去するのでは加工工程が増加し、製造コストが高くなる。また、近年はガラスを薄板化する傾向があり、特許文献２のように、１２W程度のレーザーの出力で印字すると、レーザーの出力が高いためコストが高くなることに加え、レーザーが膜を貫き、ガラスへのダメージが大きくなって割れたり、膜剥がれが生じたりするおそれがある。膜剥がれが生じると、湿度の高い環境に置かれた場合にクラックを通じて水分が浸透し、ガラスと反応して異質化が生じるおそれがあり好ましくない。特許文献３のように透明ガラスに直接レーザー印字するとレーザーの出力は膜に印字するときよりもレーザーの出力は高くなり、印字の明瞭性は悪く、クラックが発生しやすい。
【０００６】
本発明は、低コスト且つ厚みが薄くても印字情報の高視認性(明瞭性)を保つことと、ガラスへのダメージの抑制を両立した、マーキングされたガラス製品及びその製造方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のガラス物品は、ガラスと、その少なくとも１面にある膜からなるガラス物品であって、少なくとも１面の膜にマーキング部を有することを特徴とする。
【０００８】
本発明のガラス物品の前記マーキング部は、膜が変質したものであることを特徴とする。
【０００９】
本発明のガラス物品は、前記膜が光学多層膜であることを特徴とする。
【００１０】
本発明のガラス物品は、前記膜が赤外線カット膜、紫外線カット膜及び紫外・赤外カット膜、反射防止膜のいずれか１つ以上であることを特徴とする。
【００１１】
本発明のガラス物品は、前記膜の膜厚は０．１〜１０μｍであることを特徴とする。
【００１２】
本発明のガラス物品は、前記マーキング部の深さが膜の膜厚以下であることを特徴とする。
【００１３】
本発明のガラス物品は、マーキング部に結晶を有することを特徴とする。
【００１４】
本発明のガラス物品の製造方法は、ガラスと、その少なくとも１面にある膜からなるガラス物品であって、少なくとも１面の膜にレーザー照射によってマーキング部を形成することを特徴とする。
【００１５】
本発明のガラス物品の製造方法は、前記レーザー照射は、ＣＯ２レーザーにより行うことを特徴とする。
【００１６】
本発明のガラス物品の製造方法は、前記レーザー照射におけるレーザーの出力は３．５Ｗ以下であることを特徴とする。
【００１７】
本発明のガラス物品の製造方法は、前記レーザー照射において、スキャン回数が１回の場合、レーザーの出力を１．７〜３．５Ｗとすることを特徴とする。
【００１８】
本発明のガラス物品の製造方法は、前記レーザー照射において、スキャン回数が５〜１０回の場合、レーザー出力を１．５〜３Ｗとすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、低コスト且つ厚みが薄くても膜剥がれやガラスへのクラックの発生、及び割れが生じていない、マーキングされたガラス物品及びその製造方法の提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明のガラス物品のマーキング前の断面図である。
【図２】本発明のガラス物品のマーキング部の断面図である。
【図３】本発明のガラス物品の膜を有する面の平面図である。
【図４】本発明のガラス物品のマーキング部の断面図の写真である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明のガラス物品はガラスとその少なくとも一面に形成された膜で構成され、その膜面にマーキング部が形成されている。
【００２２】
本発明のガラスの組成や物性は特に限定されないが、例えばリン酸ガラスやフツリン酸ガラス、硫リン酸ガラス、珪リン酸ガラス、硼珪酸ガラス、無アルカリガラス等、強度の低いガラスであっても用いることができる。また透明であっても、着色されていても、組成が同じ又は異なる複数のガラスが接合又は積層されていてもよい。
【００２３】
本発明のガラスの形状は特に限定されるものではなく、ブロック状であっても、板状であっても、フィルム状であってもよい。また、例えばレンズ形状等、金型等で任意の形状に成形されたものであってもよい。
【００２４】
本発明の膜は、特に限定されないが光学多層膜であることが好ましい。多層膜であれば、ガラス上に複数の層が存在することになり、層間で膜を形成物質が変わることにより深くまで変質が発生しづらくなるため、ガラスへのレーザー光のダメージを抑制する効果が高くなる。また、光学的に干渉が発生する薄膜を一部変質させることで、干渉条件が乱れるため、マーキングをしていない箇所に比べてマーキング部を目立たせることが出来る。
【００２５】
本発明の膜を光学多層膜とする場合、層数は特に限定されないが、３層以上であることが好ましい。３層未満ではガラスにクラックが生じる、膜としての効果を得ることができない等のおそれがある。層数は６層以上がより好ましい。
【００２６】
本発明の膜は、要求される光学特性に応じて、低屈折率膜および高屈折率膜の膜材料、膜厚や積層数が適宜に設定される。膜の種類は特に限定されないが、赤外線カット膜、紫外線カット膜、紫外・赤外カット膜、反射防止膜のいずれかであることが好ましい。任意のガラス基体に上記の膜が積層されることによりレーザー光照射のダメージは膜材の溶融・飛散によってガラス基体へのダメージを軽減する効果が期待できる。
【００２７】
本発明の膜の総膜厚は特に限定されないが、０．１〜１００μｍとすることが好ましい。０．１μｍｍ未満では、ガラスにクラックが発生及びそのクラックの進展が生じるおそれがある。総膜厚は０．１５ｎｍ以上が好ましく、０．２０μｍ以上がより好ましく、０．３０μｍ以上がより一層好ましい。また、１００μｍ超では製造コストが増加するおそれがある。総膜厚は９０μｍ以下が好ましく、８０μｍ以下がより好ましく、６０μｍ以下がより一層好ましい。
【００２８】
本発明の膜の１層あたりの膜厚は特に限定されないが、１０〜３００ｎｍとすることが好ましい。１０ｎｍ未満では膜が薄いため、製造時の膜厚制御が難しく、所望の膜厚とならないおそれがある。１層あたりの膜厚は１０ｎｍ以上が好ましく、１５ｎｍ以上がより好ましい。また、３００ｎｍ超では総膜厚が大きくなってしまう、製造コストが高くなる等のおそれがある。１層あたりの膜厚は３００ｎｍ以下が好ましく、２００ｎｍ以下がより好ましい。
【００２９】
本発明の膜が赤外線カット膜である場合、酸化珪素（ＳｉＯ２）、酸化チタン（ＴｉＯ２）、ランタンチタン酸塩（Ｌａ２Ｔｉ２Ｏ７）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、および酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）と酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）との混合物の中から選ばれる２種以上の交互積層膜であることが好ましい。
【００３０】
本発明の膜は、ガラスに公知の成膜方法で形成することができる。具体的には、加熱蒸着法やスパッタリング法、イオンアシスト蒸着（ＩＡＤ：Ｉｏｎ  Ａｓｓｉｓｔｅｄ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法などの成膜法を用いて形成する。
【００３１】
本発明のガラス物品は、図３のようにガラス物品の一部にマーキング部を有する。マーキング部は、ガラス物品の膜を有する面に存在する。マーキング部を形成する位置は特に限定されないが、ガラス物品の使用時に悪影響を与えないように端部等に形成することが好ましい。また、加工によって最終的に研磨、切断する箇所に形成してもよい。
【００３２】
マーキング部は、ガラス上に形成された膜が変質した部分である。本発明において、変質とは、形状が変化している、欠損している（凹状）、盛り上がっている（凸状）、膜層の間に空気が入っている、めくれている等、マーキング部形成前の膜状態とは変化している状態を指す。
【００３３】
本発明のマーキング部の深さは、膜厚以下であることが好ましい。膜厚以上のマーキングではガラス自体にダメージを与えることになるため、クラック発生や割れを生じやすい。例えば４０層の膜を形成した場合は、マーキング部は１０〜１５層程度までの到達が好ましく、その深さは１．０〜１．８μｍ程度であることが好ましい。マーキング部の深さは、例えば日立製作所製のＦＥ−ＳＥＭ（Ｓ―４８００、Ｔｙｐｅ−Ｉ）などを用いて測定することができる。
【００３４】
本発明の膜に、マーキング部に結晶が析出していることが好ましい。結晶が析出することにより、マーキング部をより明瞭に表示することができる。この結晶は、膜の変質により生じたものであって、例えば、ＴｉＯ２、Ｌａ２Ｔｉ２Ｏ７等、Ｔｉ及びＯを含む膜の場合は、ＴｉＯ２結晶が析出していることが好ましい。
【００３５】
マーキング部はレーザーによって形成することが好ましい。たとえば、ＣＯ２レーザー、ヘリウムネオンレーザー、エキシマレーザー、半導体レーザー、ファイバレーザー、ＹＡＧレーザー、ＹＡＧ−Ｍｅｔａｌレーザーなどを用いることができる。この中でもコスト面を考慮すると、ＣＯ２レーザーを使用することがより好ましい。
【００３６】
マーキング部を多層膜上にレーザーで形成すると、膜の種類にもよって成分が溶けて飛散したり、膜が削れたり又はめくれたりすることにより、例えば、図２に示すような断面や、マーキング部を拡大すると図４に示すような表面となる。マーキング部はガラスに到達しない程度に形成することが好ましい。
【００３７】
マーキング部をＣＯ２レーザーによって形成する場合、その出力は３．５Ｗ以下であることが好ましい。レーザー出力が３．５Ｗ超ではガラスにクラックが生じるおそれがある。レーザー出力は３．４Ｗ以下であることが好ましく、３．３Ｗ以下であることがより好ましい。
【００３８】
マーキング部を形成する際に、スキャンの回数によってレーザー出力を調整する必要がある。１回のスキャンの場合、ＣＯ２レーザーの出力は１．６Ｗ未満では明瞭なマーキングができないおそれがある。レーザー出力は１．７Ｗ以上であることが好ましく、１．７５Ｗ以上であることがより好ましい。また、レーザー出力が３．５Ｗ超ではガラスにクラックが生じるおそれがある。レーザー出力は３．４Ｗ以下であることが好ましく、３．３Ｗ以下であることがより好ましい。
【００３９】
また、複数回スキャンを行う場合、その回数は１０回以下であることが好ましい。１０回を超えると、膜剥がれが生じる、レーザーがガラスに到達してクラックが生じる等のおそれがある。スキャン回数は８回以下が好ましく、６回以下がより好ましい。また、複数回スキャンを行う場合、ＣＯ２レーザーの出力は１．３Ｗ未満では明瞭なマーキングができないおそれがある。レーザー出力は１．４Ｗ以上であることが好ましく、１．５Ｗ以上であることがより好ましい。また、レーザー出力が３．２Ｗ超ではガラスにクラックが生じるおそれがある。レーザー出力は３．１Ｗ以下が好ましく、３．０Ｗ以下がより好ましい。
【００４０】
マーキングを行う際に、例えば２本の線の結合部分等は、１回のスキャンでも二重にマーキングされるため、結合していない部分に比べてガラスにクラックを生じるおそれがある。そのため、出力及びスキャン回数は、マーキングする文字に応じて、適宜調整することが好ましい。
【実施例】
【００４１】
以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明は以下の内容に限定されるものではない。
【００４２】
本発明の実施例では、図１に示す構成にマーキングを行ったガラス物品を作成した。なお、ガラス物品についてはＳｃｈｏｔｔ社製Ｄ２６３の７６ｍｍ×７６ｍｍ×０．３ｍｍのガラスに、加熱蒸着法で酸化珪素（ＳｉＯ２）、酸化チタン（ＴｉＯ２）の交互積層膜で総膜厚５μmの赤外線カット膜を形成したものを用いた。マーキングについては、Ｋｅｙｅｎｃｅ社製ＣＯ２  ＬＡＳＥＲ  ＭＡＲＫＥＲ  ＭＬ−Ｇ９３００を用いて行った。本発明の実施例における膜構成及びレーザー出力、スキャン回数、印字の明瞭性、ガラスへのクラックの有無について、表１に示す。例１〜８が本発明における実施例であり、例９〜例２４が本発明における比較例である。
【００４３】
【表１】
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【００４４】
前記実施の結果、スキャン回数１回の場合、赤外線カット膜面では例１のように１．８Ｗの出力で印字が明瞭に確認されるのに対して、ガラス面に直接印字する場合、例１３〜２４より、印字が明瞭になるまで膜付き面の約１．８倍の３．３Ｗ必要になる。また、ガラスへのクラックについてガラス面の評価は３．０Ｗでクラックが入るのに対して、赤外線カット膜面は３．３Ｗまでクラックが入らない。以上より、ガラス面にマーキング部を形成した場合に、低出力のレーザーでは印字の明瞭性とガラスにクラックの無い状態を両立することができないこともわかる。本発明の実施例においては、赤外線カット膜上にマーキング部を形成することで、低出力のレーザーでも明瞭な印字とクラックの無い状態のガラス物品を提供することができる。
【００４５】
また、複数回のスキャンを行う場合は、例７及び８より、レーザー出力１．５Ｗでは、５回以上スキャンを行うことで明瞭な印字をすることができる。また、例１０〜１２より、レーザー出力３．３Ｗ以上では、スキャン回数が５回以上になると、明瞭な印字を得ることはできるが、ガラスにクラックが発生する。スキャン回数が５回以上となる印字を行う場合は、レーザー出力を３．３Ｗ未満にすることが望ましいことがわかる。
【００４６】
また、例２、及び例４の条件について、信頼性試験を実施した。信頼性試験においては、高湿試験、温度サイクル試験、高温放置試験を行った。各試験後にガラスへのクラック発生の有無、膜剥がれの有無について目視で確認を行った。各試験の結果を表２に示す。なお、各試験は、以下の手順で実施した。
（高温高湿試験）
ガラス物品を１２０℃、湿度１００％条件に４５時間放置し、その後テープで擦り、膜面を観察した。
（温度サイクル試験）
温度サイクル試験については、ガラス物品を−４０℃と８５℃の条件に３０分ごと交互に移し替えることを１２０サイクル行った後、テープで擦り、膜面を観察した。
（高温放置試験）
高温放置試験については、２５０℃条件に５０分間放置した後、テープで擦り、膜面を観察した。
【００４７】
【表２】
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【００４８】
表２より、本発明のガラス物品においては高温の環境や、温度変化及び高湿度の環境においても、変化が生じにくいため、例えば高温になる装置内等の一部に本発明のガラス物品を用いたとしても、マーキング部形成による劣化を生じさせずに使用することができる。
【符号の説明】
【００４９】
１  ガラス物品
２  ガラス
３  膜
４  マーキング部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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