(57)【要約】      （修正有）【課題】モノリシックガラスセラミック要素の形状変化を局所的にもたらす方法の提供。【解決手段】ガラスセラミック要素（１）上に隆起した特徴を形成するための方法であって、ガラス要素（２）又はガラスセラミック要素（１）を、表面の局所的な領域において電磁放射線を照射し、通過し、部分的に吸収され、これにより、ガラス要素（２）又はガラスセラミック要素（１）が照射された領域において熱くなり、ガラス転移温度を超えて加熱され、加熱後に照射を停止し、加熱領域が周囲の温度まで冷却し、体積変化を引き起こし、表面に局所的な隆起をもたらし、加熱された領域が冷却する際にこの状態を固定化し、これにより隆起（２０）形の表面の変形が残り、ガラス要素（２）の場合、隆起（２０）の形成後に、ガラス要素（２）を熱処理によってセラミック化し、ガラスセラミック要素（１）に変換する方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも部分的に層で被覆され且つ隆起した特徴を有するガラスセラミック要素（１）の製造方法であって、
表面の局所領域において電磁放射線を用いてガラス要素（２）又はガラスセラミック要素（１）を照射すること、その際、放射線が、ガラス要素（２）又はガラスセラミック要素（１）を通過し、それによって少なくとも部分的に吸収され、ガラス要素（２）又はガラスセラミック要素（１）が、照射された電磁放射線の領域で熱くなって、ガラス転移温度を超えて加熱される；及び
加熱後に照射を停止すること、これにより加熱された領域がガラス又はガラスセラミック材料の周囲の温度まで冷却され、その際、加熱によってガラス又はガラスセラミックの体積が変化し、表面に局所的な隆起をもたらし、この状態は、加熱領域が冷却する際に固定化し、隆起（２０）の形の表面の変形が冷却後に残る；及び
ガラス要素（２）の場合、ガラス要素（２）を、隆起（２０）の形成後に熱処理によってセラミック化し、ガラスセラミック要素（１）に変換すること
を含む、前記製造方法。
【請求項２】
層を、表面での局所的な隆起の形成後に、ガラスセラミック要素（１）上に堆積させる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
ガラス要素（２）又はガラスセラミック要素（１）が、局所的な隆起の形成前に既にその表面上に層を少なくとも部分的に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
電磁放射線が、ガラス要素（２）又はガラスセラミック要素（１）の厚さの２倍よりも小さく、好ましくはガラス要素（２）又はガラスセラミック要素（１）の厚さよりも小さい直径を有する点状領域に集束される、請求項１から３までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
点状領域が、点状領域の表面領域よりも大きな表面領域を有する線状の隆起を形成するように、ガラス要素（２）又はガラスセラミック要素（１）の表面にわたり移動する、請求項１から４までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
電磁放射線を、少なくとも２．５Ｗ／ｍｍ２の平均電力密度でガラス要素（２）又はガラスセラミック要素（１）の加熱されるべき領域上に照射する、請求項１から５までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
加熱を、放射線源として赤外線レーザーを使用して行う、請求項１から６までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
加熱を、少なくとも毎秒２０Ｋの温度上昇で行う、請求項１から７までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
隆起（２０）の形で表面の変形を生じるために表面の局所的な領域において電磁放射線を用いてガラス要素（２）又はガラスセラミック要素（１）を照射する前に、ガラス要素（２）又はガラスセラミック要素（１）を少なくとも３００℃の温度に予備加熱することを含む、請求項１から８までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
加熱工程後に、ガラス又はガラスセラミックを、少なくとも毎秒１Ｋ、好ましくは少なくとも毎秒５Ｋ、更に好ましくは少なくとも毎秒１０Ｋの冷却速度で、少なくとも最高温度と最高温度を１００Ｋ下回る温度との間の温度範囲内で冷却することを含む、請求項１から９までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
冷却工程後に、特に引張応力を除去するために、熱後処理を実施することを含む、請求項１から１０までのいずれか１項に記載の方法であって、
前記熱後処理が好ましくは以下の工程
−  電磁放射線を用いる第２の加熱工程；
−  炉内での熱再加熱及び応力除去
の少なくとも１つを含む、前記方法。
【請求項１２】
少なくとも１つの表面上に層を含み且つ該表面中に少なくとも１つの局所的な隆起（２０）を有し、その最小横寸法が少なくとも０．０５ｍｍの長さを有し、且つ局所的な隆起がガラスセラミックの厚さの０．５％〜２０％の範囲の高さを有する、ガラスセラミック物品（１）であって、隆起及び周囲のガラスセラミック材料がモノリシックであり且つ同じ組成を有する、前記ガラスセラミック物品（１）。
【請求項１３】
表面中に少なくとも１つの局所的な隆起（２０）を有し、その最小横寸法が少なくとも０．０５ｍｍの長さを有し、且つ局所的な隆起がガラスセラミックの厚さの０．５％〜２０％の範囲の高さを有する、好ましくは請求項１２に記載のガラスセラミック物品（１）であって、隆起（２０）及び周囲のガラスセラミック材料がモノリシックであり且つ同じ組成を有し、且つ隆起（２０）が窪んだ周囲（１９）によって囲まれている、前記ガラスセラミック物品（１）。
【請求項１４】
以下の特徴：
−  隆起（２０）の最小曲率半径及び窪み（１９）の最小曲率半径が３．５倍以下、好ましくは２．５倍以下だけ異なること；
−  隆起（２０）の最小曲率半径が０．５ミリメートル〜１０ミリメートルの間、好ましくは１．５ミリメートル〜８ミリメートの間であること、
の少なくとも１つを示す、請求項１３に記載のガラスセラミック物品。
【請求項１５】
局所的な隆起（２０）の体積及び窪んだ周囲（１９）が２倍以下、好ましくは１．５倍以下だけ異なる、請求項１３又は１４に記載のガラスセラミック物品。
【請求項１６】
窪んだ周囲（１９）がその最下点に関して非対称断面形状を有し、その最下点を発端として隆起（２０）に向かう平均傾斜が、隆起（２０）から離れた最下点を発端とする傾斜の平均傾斜よりも大きな絶対値を有する、請求項１３から１５までのいずれか１項に記載のガラスセラミック物品。
【請求項１７】
層が装飾層を含む、請求項１２から１６までのいずれか１項に記載のガラスセラミック物品。
【請求項１８】
隆起の周囲が、隆起に向かって凸状の湾曲（２５）に合流する凹状の湾曲（２４）を有する、請求項１２から１７までのいずれか１項に記載のガラスセラミック物品。
【請求項１９】
ガラスセラミック材料が、主結晶相として高石英混晶を含み、隆起中のガラスセラミック材料が、隆起周囲のガラスセラミックの領域と比較して高い割合のキータイト混晶を有する、請求項１２から１８までのいずれか１項に記載のガラスセラミック物品。
【請求項２０】
ガラスセラミック物品のガラスセラミックが着色金属イオンによって空間着色され、局所的な隆起の領域におけるガラスセラミックの着色が局所的な隆起（２０）に隣接する第２領域（１６）の着色とは異なり、これにより局所的な隆起の領域における吸収係数が第２領域（１６）の吸収係数よりも小さく、局所的な隆起（２０）の可視スペクトル範囲における積分光透過率が第２領域（１６）の積分光透過率よりも高い、請求項１２から１９までのいずれか１項に記載のガラスセラミック物品。
【請求項２１】
第２領域（１６）のガラスセラミックの可視スペクトル範囲における積分光透過率が５％以下、好ましくは２．５％以下である、請求項１９又は２０に記載のガラスセラミック物品。
【請求項２２】
積分光透過の透過率プロファイルが、局所的な隆起（２０）の半値幅よりも大きな半値幅を有する、請求項１９から２１までのいずれか１項に記載のガラスセラミック物品。
【請求項２３】
局所的な隆起の領域のガラスセラミック中の光散乱が、局所的な隆起に隣接する第２領域（１６）のガラスセラミック中の光散乱と比較して、２０パーセントポイント以下、好ましくは５パーセントポイント以下だけ増加する、請求項１２から２２までのいずれか１項に記載のガラスセラミック物品。
【請求項２４】
アルミノケイ酸塩ガラスセラミック、好ましくはリチウムアルミノケイ酸塩ガラスセラミックを含む、請求項１２から２３までのいずれか１項に記載のガラスセラミック物品であって、局所的な隆起（２０）のガラスセラミック材料が、局所的な隆起に隣接する第２領域（１６）よりも高いキータイト混晶の含有量を有する、前記ガラスセラミック物品。
【請求項２５】
表面に窪み、好ましくは窪みの形の制御要素を含む、請求項１２から２４までのいずれか１項に記載のガラスセラミック物品であって、少なくとも１つの局所的な隆起（２０）が窪み内に配置されている、前記ガラスセラミック物品。
【請求項２６】
請求項１２から２５までのいずれか１項に記載のガラスセラミック物品をガラスセラミック板の形で含む、ガラスセラミッククックトップ（４０）。
【請求項２７】
ガラスセラミック板（１）が着色金属イオンによって空間着色され、局所的な隆起の領域におけるガラスセラミックの着色が局所的な隆起（２０）に隣接する第２領域（１６）の着色とは異なり、これにより局所的な隆起（２０）の領域における吸収係数が第２領域（１６）の吸収係数よりも低く、局所的な隆起（２０）の可視スペクトル範囲における積分光透過率が第２領域（１６）の積分光透過率よりも高くなり、好ましくは、第１領域（１５）を通して見える光を発する自発光型の表示装置が、第１領域（１５）の下に配置されている、請求項２６に記載のガラスセラミッククックトップ（４０）。
【請求項２８】
調理領域上に配置された調理容器（３７）の接触面が局所的な隆起のために減少し、空隙（３８）が調理容器（３７）の底面とガラスセラミック板（１）の表面との間に設けられるように、局所的な隆起（２０）を有する調理領域（３５）を含む、請求項２６又は２７に記載のガラスセラミッククックトップ（４０）。
【請求項２９】
層が利用面に配置されている、請求項２６から２８までのいずれか１項に記載のガラスセラミッククックトップ（４０）。
【請求項３０】
層が装飾層を含む、請求項２９に記載のガラスセラミッククックトップ（４０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の詳細な説明
発明の属する技術分野
本発明は、好ましくは局所的にガラスセラミックの形状を変更するための方法、及び表面上の隆起の形で形状の局所的な変更を有するガラスセラミックに関する。ガラスセラミックは、少なくとも１つの表面上に層を含み得る。
【０００２】
使用されるべき材料は、好ましくは可視波長範囲（３８０ｎｍ〜７８０ｎｍ）で着色される（未焼成ガラス状態の又は既にセラミック化した）ガラス及びガラスセラミック（従って、通常、ＩＲ範囲内でも着色される材料）を含む。形状の変更は、電磁放射線、例えば、ＣＷモードで１μｍの波長を有するダイオードレーザーのレーザー照射及び好ましくは４００μｍを上回るビーム径を有する、強力に集束していないレーザービームへの局所的な及び時間制限された曝露によって行われる。
【０００３】
従来技術
ガラスセラミック製の部品の形状の局所的な変更は、従来技術による３つの異なる方法で製造されている。
【０００４】
第一に、幾何学的な増加は、第２の構成要素を実際の構成要素に取り付けることによって達成できる。任意の接合方法、例えば、ろう付け、溶接、及び接着が、この目的のために使用され得る。この欠点は、この場合、２つの構成要素が必要とされることである。また、接合は、通常、視覚的に魅力的ではないか、又は破壊開始エッジを形成している。更には、更なる構成要素を使用して複雑な形状的な高さ（円、真円度等）を追加することは困難である。
【０００５】
第二に、形状での局所的な低下は、材料の（局所的な）機械的な除去によって達成することができる。粉砕及び製粉プロセスは、この目的のために使用することができる。それに起因する表面の損傷は、機械的強度の低下につながり得る。また、摩耗した領域（研削又は研磨面）における表面の変更は、視覚的に魅力のないように見えることもある。更には、局所的に隆起した特徴の形成は、この方法では、多数の周囲の材料をこの目的のために除去する必要があるので、困難である。
【０００６】
第三に、ＷＯ２０１２／１３４８１８Ａ１号は、局所的に非常に制限された色中心がＵＶ範囲内で超短パルスレーザを用いて透明性の高いガラスで製造されており、その色中心が、次に、自己補強効果としてＵＶ照射により良く結びつくので、最終的にマイクロメートル範囲内の小さな、非常に局所的な隆起の形で形状的な変化につながる加熱効果が得られる方法を記載している。
【０００７】
この文献の欠点は、最初に全てのガラスが結合するという前提条件を確立しなければならない洗練された超短パルスレーザである。また、自己補強効果は、制御されていない加熱と制御不能な調整の問題につながる。更なる欠点は、ＵＶ範囲内で十分に透明である、ガラスのみを使用できることである。
【０００８】
発明の課題
本発明は、従って、モノリシックガラスセラミック構成要素の形状の変化を局所的に生じさせる課題に基づくものである。更には、これは、形状の局所的な変化により製造されたガラスセラミック構成要素又はガラスセラミック物品が、層又はコーティング、例えば、装飾層を、少なくとも部分的に追加的に有する場合に望ましい。
【０００９】
従って、本発明の課題は、その後のコーティングを防止していない、ガラスセラミック物品の形状の局所的な変化を生じさせることである。更には、本発明の課題は、既に少なくとも部分的に層を含む又は少なくとも部分的に被覆されたモノリシックガラスセラミック構成要素の形状の変化を局所的に生じさせることである。
【００１０】
従って、触覚の外観に加えて、特定の視覚も提供する触覚的な隆起又は窪みを形成するために、取付け又は機械的処理は、もはや必要ではない。
【００１１】
従って、任意の種類のガラスセラミック構成要素上に触覚的に知覚される形状的な境界を提供することが可能である。
【００１２】
接合部の継ぎ目の欠点、即ち、破損につながり得る１つ以上の追加の構成要素の視覚的な外観及びエッジの存在が排除される。
【００１３】
本発明は、特に、
−  表面を損傷することなく、形状の変化を生じさせること；
−  局所的な、好ましくは点状又は線状の隆起を生じさせること；
−  印刷オプションを著しく制限することなく、ガラスセラミック構成要素に触覚機能を生じさせること
を可能にする。
【００１４】
発明の概要
本発明によるガラスセラミックの形状変化を達成するために、一般的にガラス転移温度Ｔｇを上回るまでガラスセラミックの温度上昇が行われ、その後、選択的な及び一般的に非常に速い冷却が行われる。形状変化の後、層が、ガラスセラミックの表面に、少なくともその一部分に適用され得るか、又はガラスセラミックが、形状変化前に、既に、その表面上に、少なくともその一部分に、層又はコーティングを有し得る。
【００１５】
ここで、表面だけでなく、材料の体積も加熱して、目に見える効果を作り且つ表面を過熱しないようにする。従って、形状の局所的な変化を達成するために、局所的な温度上昇も、その体積において達成される。
【００１６】
これは、ガラス又はガラスセラミックが入射電磁放射線に対して少なくとも部分的な透過率を示す波長範囲内で電磁放射によって行われ得る。
【００１７】
このように、エネルギーが表面で導入されるだけでなく、一部又は全体の厚さ（体積）を通しても導入されるので、理想的には、局所的な形状変化以外で、構成要素の形状に影響を与えない均質効果をもたらす。
【００１８】
製品の放射密度と吸収が十分に高い場合、温度の局所的なショック様の上昇が起こり、従って、体積の変化が生じる。
【００１９】
具体的には、本発明は、従って、ガラス要素又はガラスセラミック要素が表面の局所領域で電磁放射線で照射された、ガラスセラミック要素上で隆起した特徴を製造するための方法であって、放射線が、ガラス要素又はガラスセラミック要素を通過し、それによって少なくとも部分的に吸収されるので、ガラスセラミック要素が、照射された電磁放射線の領域で温まり、ガラス転移温度を超えて加熱され；加熱後、照射が停止されるので、加熱された領域がガラス又はガラスセラミック周りの温度まで冷却し、加熱の結果、ガラス又はガラスセラミックの体積が変化して表面に局所的な隆起をもたらし、この状態は、加熱領域が冷却する際に固定化するので、隆起の形の表面の変形が冷却後に残る、前記方法を提供する。驚くことに、このような体積変化は、この方法によって、非常に低い又は更にはゼロの温度膨張係数α２０〜６００を有するガラスセラミックにおいて容易に生じる。典型的には、かかるガラスセラミックの温度膨張係数α２０〜６００は最大２・１０−６Ｋ−１である。ガラス要素の場合、ガラス要素は、これをガラスセラミック要素に転換するために隆起の形成後の熱処理によってセラミック化される。従って、いわゆる未焼成ガラスは、ガラスセラミックへの変換を可能にする組成を有する、ガラス要素に使用される。この目的に特に適しているのは、リチウム及びマグネシウムアルミノシリケートガラスである。
【００２０】
この方法により、表面に少なくとも１つの局所的な隆起を有し、その最小の横寸法が少なくとも０．０５ｍｍの長さを有し、且つ局所的な隆起がガラスセラミックの厚さの０．５％〜２０％の範囲の高さを有し、その際、隆起及び周りのガラスセラミック材料がモノリシックであり且つ同じ組成を有し、本発明の改良によれば、隆起の下にあるガラスセラミック材料が隆起周りの材料よりも低い密度を有する、ガラスセラミック物品を製造することができる。局所的な隆起は０．００５〜０．５ミリメートルの高さを有し得る。この方法は、ガラスセラミックだけでなくガラスにも適用され得るので、対応するガラス製品が得られる。最初に、局所的な隆起が、その後にセラミック化されるガラス要素において生じる場合、密度の差は、セラミック化の間に一定になるので、上記の密度差は必須の特徴ではない。
【００２１】
驚くことに、ガラス又はガラスセラミック材料が、隆起の形成前に、既に、表面上に層又はコーティングを少なくとも部分的に含み得ることが判明した。ガラスセラミック材料は、例えば、装飾層を少なくとも部分的に含み得る。この装飾層は、例えば、ガラス又はガラスセラミック材料の表面に、好ましくは利用面に設けられてよく、形状の局所的な変化によって作り出される触覚的に知覚できる外観に加えて、視覚的に知覚できる外観を作り出す。この場合、ガラス又はガラスセラミック物品は、層を、少なくとも部分的に、既に形状の局所的な変化の前に含み得る。
【００２２】
かかる層は、好ましくは、ブレード、パット印刷、又はインクジェット印刷を用いるスクリーン印刷などの公知のコスト効率的な方法によってガラス又はガラスセラミック材料の少なくとも１つの表面上に形成され得る。
【００２３】
本発明の一実施態様によれば、本発明によって製造されるガラス製品又は本発明によって製造されるガラスセラミック物品に、局所的な隆起の発生後に、少なくとも部分的に、層を提供することも同様に可能である。
【００２４】
従って、本発明は、局所的な隆起を含む少なくとも部分的に被覆されたガラス製品又はガラスセラミック物品を製造することが可能である。特に有利な実施態様では、局所的な隆起及び層の配置は、ガラス製品又はガラスセラミック物品の触覚的に知覚可能な特性と視覚特性が、例えば、触覚的に及び視覚的に容易に知覚可能な制御領域又は機能領域を作るために互いに補完するように互いに対して調整され得る。機能領域は、例えば、調理領域であってよい。
【００２５】
本発明の意味におけるガラスセラミックは、特に、結晶の割合が、残留ガラス相の割合と比較して優勢であるそれらの材料である。これは好ましくは、体積及び重量の割合の両方に対して適用される。好ましくは、結晶画分は、少なくとも６０質量パーセントである。本発明に適しているのは、例えば、独国特許第１０２００４０５０２６３Ｂ４号明細書から知られるガラスセラミックである。これらのガラスセラミックにおいて高石英混晶相の割合は、好ましくは、６０質量％〜７０質量％の範囲である。本発明に適した他のガラスセラミックは、結晶相の更に高い質量及び／又は体積分率を含み得る。放射線源及びエネルギー入力の形の選択に応じて、幾何学的変化の領域は、点状、線状又は２次元形状を有し得る。
【００２６】
点状照射は、隆起の設計において多くの選択肢を可能にする。この文脈における「点状」とは、当然ながら、照射領域がまだ一定の小さな領域を占めていることを意味する。適切な寸法は、特に、ガラス又はガラスセラミック要素の厚さの２倍までの範囲内である。
【００２７】
本方法の一実施態様によれば、電磁放射線は、従って、ガラス厚さの１０％〜２００％の間の外形寸法を有する領域に集束される。好ましくは、この領域は、円形又は楕円形の形状を有するだけでなく、線幅が厚さの２倍よりも大きくなるべきではなく、好ましくはガラス又はガラスセラミック要素の厚さよりも大きくない、個々の場合において固定光学系などの適切な光学装置によって、線の形状で製造されてもよい。線の形状及び長さは任意であってよく、開放又は閉鎖であってもよい。従って、レーザー又は加工物を移動させることなく、適切な固定光学系を用いて、例えば、線、弧、リング、又は他の幾何学的要素を製造することが可能である。
【００２８】
エネルギーの点状入力により、変更された形状の領域は、放射線源又は要素を移動する時に任意の形を取ってよい。このように、要素の表面上に、隆起の形で、例えば、文字、記号又は三角形、四角形又は任意の他の幾何学的形状を製造することが可能である。
【００２９】
形状変化の大きさは、点状の隆起の場合、０．０５ｍｍ以上、好ましくは０．５ｍｍ〜３ｍｍの直径に、線状の隆起の場合、任意の線長で、０．０５ｍｍ以上、好ましくは０．５ｍｍ〜３ｍｍの線幅に到達し得る。
【００３０】
従って、本発明の一実施態様によれば、電磁放射線が照射される点状領域は、点状領域の表面領域よりも大きな表面領域を有する隆起を形成するように、ガラス又はガラスセラミック要素の表面上を移動する。
【００３１】
使用され得る放射線源は、ＵＶ放射線源、タングステンフィラメントを有するＩＲ放射器、レーザー源、例えば、ダイオードレーザー、ファイバレーザー又は他の放射線源を含み、それらの電磁放射線は少なくとも部分的にガラスセラミック材料を透過し得る。
【００３２】
適切な放射線源の選択は、放射線源の波長範囲内で処理されるべきガラスセラミック材料の吸収能力に依存する。
【００３３】
最も好ましくは、加熱は、放射線源として、赤外線レーザー、好ましくはダイオードレーザーを使用して行われる。
【００３４】
セラミック化ＣＥＲＡＮガラスセラミック、又はより一般的にはリチウムアルミノケイ酸塩ガラスセラミックの場合、例えば、近赤外域、例えば、約１μｍの範囲の波長のダイオードレーザーが適している。この波長では、４ｍｍ厚さのガラスセラミック板が、５０％〜８０％の間の透過率を有するので、十分な放射線が板の全厚さを通過して、エネルギー入力の位置で板の厚さにわたってこれを均一に加熱する。
【００３５】
十分に高い電力を用いれば、７００℃を上回る温度は、エネルギー入力の位置で数秒以内に得ることができる。
【００３６】
このように、局所的な隆起を形成するために、温度上昇も、この体積において局所的に引き起こされる。これは、ガラス又はガラスセラミックが入射電磁放射線に対して部分的な透過性を示す、波長の範囲内の電磁放射線によって達成される。このように、エネルギーは、表面で導入されるだけでなく、ガラスセラミック要素の全厚さにわたって又は部分体積においても導入される。
【００３７】
製品の放射線密度及び吸収が十分に高い場合、（局所的な）ショック様の温度の上昇が起こり、従って体積の変化が起こる。この製品が大きすぎる場合、表面だけが加熱され、そのために過熱されると、体積の効果は十分ではなくなる。製品が小さすぎる場合、加熱がゆっくりすぎて、効果が全く生じなくなるか又は位置的に明確に限定されなくなり、即ち、これは不鮮明になる。
【００３８】
従って、本発明の一実施態様によれば、電磁放射線の放射線密度又は電力密度及び／又はガラスセラミック材料の吸収係数ｋは、電力密度と吸収係数ｋの積Ｐが少なくともＰ＝０．３５（Ｗ／ｍｍ３）＊（１／ｍｍ）であるように選択される。表面のみで起こる加熱を回避するために、本発明の更に別の実施態様によれば、吸収係数は、２／ｄ（式中、ｄはガラス又はガラスセラミック要素の厚さである）を上回るべきではない。
【００３９】
好ましくは、電磁放射線は、十分に速い加熱を達成するために、少なくとも２．５Ｗ／ｍｍ２の平均電力密度でガラス又はガラスセラミック要素の加熱されるべき領域上に照射される。
【００４０】
触覚的に十分に認識できる急勾配の隆起を得るために、これは、照射方向に対して垂直な方向でガラス又はガラスセラミック材料において急な温度勾配を生じるように加熱が非常に迅速に起こる場合に有利である。この温度勾配は、その後、それに応じて、隆起の下にある低密度の領域と周囲材料との間に鮮明な境界をもたらし、これは次に局所的な変形につながる。従って、加熱は、少なくとも毎秒２０Ｋの温度上昇で行われることが好ましい。ガラスセラミック（未焼成ガラス）の初期ガラスの場合、急激な温度上昇は、核形成の温度範囲を急速に通過し、従って早期のセラミック化を防ぐために更に有利である。典型的な未焼成ガラス、例えば、特にリチウムアルミノケイ酸塩ガラスの場合、核形成のこの温度範囲は、７００℃〜８００℃の範囲である。一般的に、加熱の間、２０秒未満に、この温度範囲を通過することが好ましい。
【００４１】
隆起の形成後に、ガラス要素又はガラスセラミック材料のコーティングを支持するために、隆起のかなり滑らかな形状プロファイルが得られるように、急すぎない勾配を形成することも有利であり得る。
【００４２】
従って、隆起の滑らかな形状プロファイルは、隆起の滑らかな半径推移、低い全高さ、又は低い傾斜角を特徴とする。これは、隆起の幅ｂ２及び隆起周りの可能な窪みの幅を含む、全幅ｂ１に対する隆起の高さｈ１の比が、０．２未満、好ましくは０．１未満の範囲である場合に特に有利であることが判明した。更に、これは、隆起の高さｈ１に対する隆起周りの窪みの深さｈ２の比が０．５未満である場合に有利である。最終的に、これは全幅ｂ１に対する隆起の幅ｂ２の比が０．１〜１の間である場合に有利である。従って、以下の関係が好ましい：
−  ｈ１／ｂ１＜０．２；更に好ましくは、ｈ１／ｂ１＜０．１
−  ｈ２／ｈ１＜０．５；
−  １＞ｂ２／ｂ１＞０．１。
【００４３】
高さと深さは、それぞれの場合に、それぞれの表面から出発して測定される。
【００４４】
このように、スクリーン印刷などの標準的な装飾方法は、最も有利には、本発明によって製造されたガラス又は本発明によって製造されたガラスセラミック物品の被覆に適用され得る。このために使用されるブレードは形成した隆起上を非常に良好に移動し得ることが判明した。これにより、約０．１ｍｍ以下の層厚さを有する薄層は、ガラス製品又はガラスセラミック物品に特に容易に適用することができる。別の実施態様によれば、ガラス又はガラスセラミック材料は、隆起した特徴が形成される前に既に、その表面上に、少なくともその一部に、層又はコーティングを有している。好ましくは、これは隆起した特徴が生じているのと同じ表面である。本発明による方法は、このような場合も同様に隆起した特徴を生じさせる。この場合、これは、熱影響部が小さい横方向の広がりを有する場合に有利である。特に、層を過熱しないように、層まで十分な距離が確保されるべきであり、そうでなければ損傷し得る。従って、隆起した特徴の形成のために必要とされる熱影響部は、好ましくは、層又はコーティングを含まずに維持されるべきである。本発明は、この熱影響部を非常に狭く維持することができるので、熱影響部の領域における層の不連続性がほとんど目立たないという利点を有する。
【００４５】
一般的に、これはガラス又はガラスセラミック要素が予熱される場合に更に有利である。このように、処理時間を短縮することができ、従って、急な温度勾配を得ることができる。予熱は、冷却後の機械的応力を低減するために、ガラス要素において局所的な隆起を形成する際に特に有利である。一般的に、隆起の形で表面の変形を引き起こすために、表面の局所領域における電磁放射線によるガラス要素又はガラスセラミック要素の照射の前に、ガラス要素又はガラスセラミック要素を、少なくとも３００℃、好ましくは少なくとも４００℃の温度に予熱することが好ましい。
【００４６】
板が室温まで冷却されると、エネルギー入力の位置の体積は、照射処理の前よりも高くなる。
【００４７】
場合により、熱後処理工程は冷却後に実施されてもよい。かかる後処理工程を用いて、前の加熱によって誘発された引張応力を除去することができる。また、生じた透過率の微調整は、熱後処理の工程によって可能である。
【００４８】
熱後処理の可能な変形は以下のものである：
−  電磁放射線を使用し、好ましくはレーザーを使用し、それによって体積を加熱して応力除去温度に維持する第２の加熱工程；
−  従来の炉、例えば、焼きなまし炉内での熱再加熱及び応力除去。
【００４９】
一般に、ガラス又はガラスセラミック板の場合、局所的な隆起は、好ましくは、触覚的に認識可能な特徴を生じるために利用面に形成される。片側にノブパターンを有するガラス又はガラスセラミック要素の場合、局所的な隆起は、従って好ましくは滑らかな側に追加される。
【００５０】
エネルギー入力の領域は、照射されるエネルギーの形状及び処理されるべき板の追加的なマスキングの両方によって決定され得るので、改変することを意図していないガラス又はガラスセラミック要素の部分は、照射の衝突から効果的に保護される。長方形又は線状のビーム領域に円形のビームスポットのビーム成形を可能にし、従って規定された局所的な形状領域の同時照射を可能にする光学系も、本発明の方法に有利に使用することができる。
【００５１】
この方法の従来技術に対する利点は、組成物に対する調整、結合工程又は機械加工なしで、１つのモノリシック構成要素のみを必要とする事実である。更に、モノリシック構成要素は、少なくとも部分的に層又はコーティングを有し得る。本方法は非常に速く（秒単位で）、柔軟性が高く、且つ広い範囲の形状及び用途に対して非常に良好に適応可能である。
【００５２】
更に三次元形状の部品を処理することができる。本発明による構成要素の処理は、ガラスセラミックの場合、セラミック化工程の前後に実施されてよい。
【００５３】
本発明は、以下のような用途にとって興味深い：
−  例えば、いわゆる「弱者」のための、とりわけ、触覚機能によってクックトップ上の安全関連の情報を提供するための、ガラスセラミッククックトップ上の制御要素の調理領域のマーキング又は境界；
−  永久標識のための製品（例えば、バイアル／シリンジの）表面上の１次元（バー）又は２次元（ドットマトリクス）バーコードの適用；
−  製品のガラス壁（例えば、バイアル、容器、チューブ）上への充填量目盛り又は充填水準線又は他の標識の適用；
−  視覚的なデザイン要素、例えば、会社のロゴ又は形状的な要素（方向記号、避難経路としての矢印）の板ガラス（例えば、建築物ガラス）への適用；
−  ガラスの表面上の隆起したロゴによる製品の永久偽造防止マーキング；
−  携帯電話のカバー又は他の電子機器用のタッチアプリケーションにおける絵文字、文字、形状的項目の適用；
−  例えば、クックトップ上の、視覚障害者のための触覚的機能の形成；
−  鍋の底部とガラスセラミッククックトップとの間の接触面積の減少、それによる特に誘導クックトップのための断熱性の創出；
−  窪み、特に凹状の又は窪んだ制御要素における触覚的機能の形成；
−  表面上、好ましくは利用面上での触覚的及び視覚的に認識可能な特性を有する領域の創出。
【００５４】
図面の簡単な説明
本発明は、ここで、例示的な実施態様によって及び図面を参照して更に詳細に記載される。図面において、同じ参照番号は、同一又は同等の要素を示す。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】図１は、本発明による方法を実施するための構造を示す。
【図２】図２は、本発明のガラスセラミック要素の模式的な断面図である。
【図３】図３は、ガラスセラミックを製造するための未焼成ガラスの分光透過率のグラフである。
【図４】図４は、局所的な隆起の長手方向の延長に対して垂直な位置座標に沿った空間着色されたガラスセラミック板の透過率プロファイルである。
【図５】図５は、空間着色されたガラスセラミックの明るくされた領域及び非改変領域のＸ線回折スペクトルを示す。
【図６】図６は、ガラスセラミック板の処理領域及び未処理領域の分光透過率のグラフである。
【図７】図７は、隆起の高さプロファイルである。
【図８】図８は、図２の実施態様の変形例を示す。
【図９】図９は、ガラスセラミッククックトップを示す。
【図１０】図１０は、局所的な隆起を有するガラスセラミック要素の写真である。
【図１１】図１１は、図１０に示した機能の局所的な隆起を横切る経路に沿った輪郭スキャンである。
【図１２】図１２は、環状の局所的な隆起を有するガラス要素の写真である。
【図１３】図１３は、局所的な隆起を横切る経路に沿った図１２で示したガラス要素の輪郭スキャンである。
【図１４】図１４は、２つのネスト状の環状の隆起を有するガラスセラミック要素の写真である。
【図１５】図１５は、図１４に示したガラスセラミック要素の輪郭スキャンである。
【図１６】図１６は、反対側の隆起を有する、図２に示した例の変形を示す。
【図１７】図１７は、反対側の隆起と１つの表面上にコーティングを有する、図２に示した例の更なる実施態様を模式的に示す。
【図１８】図１８は、反対側の隆起と、１つの表面上に隆起を含むコーティングを有する、図２に示した例の更なる実施態様を模式的に示す。
【図１９】図１９は、好ましい幾何学的な寸法を有する隆起を含む実施態様を模式的に例示する。
【００５６】
好ましい実施態様の詳細な説明
図１を参照して、本発明の方法の例示的な実施態様が説明される。ガラスセラミック要素１は、本明細書では、５０ｍｍ×５０ｍｍのサイズ及び４ｍｍの厚さを有するセラミック化ガラスセラミック板（主結晶相として高石英混晶を有するリチウムアルミノケイ酸塩ガラスセラミック）の形で、二酸化ケイ素セラミック支持体７に面している面５を有する、１００ｍｍ×１００ｍｍ及び３０ｍｍの厚さのスリップキャスト二酸化ケイ素セラミック支持体７上に配置されている。二酸化ケイ素セラミック支持体７及びガラスセラミック板は室温に維持されている。この装置の上に、レーザービーム９０がガラスセラミック板の表面に対して垂直に入射するように、２５０ｍｍの焦点距離を有する集光光学系１３０を有するレーザースキャナ１３が設置されている。焦点においてレーザービームが１．５ｍｍの直径を有する。ＱＵＡＲＺＡＬ（登録商標）支持体７とガラスセラミック板の装置は、焦点面に配置される。９００ｎｍ〜１１００ｎｍの間の波長のレーザー照射を、ファイバー１１を介してレーザースキャナ１３に供給する。この例では、ダイオードレーザーを、例えば、Ｌａｓｅｒｌｉｎｅ社製のレーザー源９として使用し、これは０Ｗ〜３０００Ｗの間の調整可能な出力を提供する。
【００５７】
レーザースキャナは、現在、例えば、１ｍ／秒の速度で４０ｍｍの直径を有する円をトレースするようにプログラムされている。レーザー源９が使用可能になったら、ガラスセラミック板を、１０００Ｗの出力で３０秒間、局所的に照射する。次に、レーザー９をオフにし、ガラスセラミック板を空気中で自由に冷却する。照射の領域では、隆起した円がはっきりと見えて、ガラスセラミック板上で感じることができる。板の残りの部分は、幾何学的に変化していない。これは、滑らかさと局所的な厚さの変化の両方に当てはまる。
【００５８】
上記の実施態様に限定されずに、急速な冷却が好ましい。これは、体積変化の効果を固定化するために好ましい。従って、本発明の一実施態様によれば、加熱した後に、ガラスセラミックは、少なくとも毎秒１Ｋ、好ましくは少なくとも毎秒５Ｋ、更に好ましくは少なくとも毎秒１０Ｋの冷却速度で、少なくとも、最高温度と最高温度を１００Ｋ下回る温度との間の温度範囲内で冷却されると考えられる。
【００５９】
あるいは、ガラス要素２を、ガラスセラミック要素１の代わりに使用できる。このガラス要素２を、次に、隆起した特徴が形成された時にセラミック化する。
【００６０】
ガラス要素又はガラスセラミック要素は、隆起した特徴が形成する前に既にその上に層又はコーティングを有し得る。これは、例えば、ガラス製品２の表面又はガラスセラミック要素１の表面上に、好ましくはそれぞれの利用面に施される、装飾層であり得る。この層は、例えば、公知の方法、例えば、スクリーン印刷、パッド印刷、又はインクジェット印刷を特にコスト効率的に使用して形成され得る。
【００６１】
熱影響部の小さな横方向の拡大が、再形成されるべき領域に近い層の拡大を可能にする。しかしながら、層を過熱しないように、層まで十分な熱影響部の距離を確保しなければならず、そうでなければ層は損傷し得る。従って、隆起した特徴を生成するために要求される熱影響部は、好ましくは、層又はコーティングなしで維持されるべきである。
【００６２】
隆起が形成されるとすぐにガラス要素又はガラスセラミック材料のコーティングを支持するために、かなり滑らかな隆起の形状プロファイルが得られるように、急すぎない勾配を形成することも有利であり得る。
【００６３】
従って、隆起の滑らかな形状プロファイルは、滑らかな半径推移、隆起の低い全高さ、又は低い傾きによって区別される。このように、スクリーン印刷などの標準的な装飾方法は、最も有利には、本発明によって製造されるガラス製品又は本発明によって製造されるガラスセラミック物品の被覆に適用され得る。この目的に使用されるブレードが、形成した隆起上を非常によく移動できることが判明した。これにより、約０．１ｍｍ、０．０１ｍｍ、０．００５ｍｍ以下の層厚さを有する薄膜を、ガラス製品又はガラスセラミック物品上に特に容易に適用することが可能である。
【００６４】
本発明の方法の好ましい実施態様によれば、ガラス又はガラスセラミック要素は、図１の例に示すように、電磁放射線の照射前に、好ましくはレーザー照射前に予熱され得る。この予熱は、隆起した特徴の形成のために望ましい温度に急速に到達するために有利である。特に、ガラス要素２を再形成する時に、結果として得られる利点は、核形成の温度範囲がすぐに交差するので、早期のセラミック化が抑制されることである。更には、冷却後に得られる機械的応力は、再形成に必要な温度上昇が低減されるので、特に、このように最小化される。予熱は、好ましくは、少なくとも３００℃の温度まで達成される。図１に示す例では、加熱源８は、基板を予熱するために設けられている。例えば、照射線源は、予熱のために、ガラス又はガラスセラミック要素を局所的ではなく、大きな面積にわたって照射及び加熱する加熱源として使用されてもよい。例示的な実施態様によれば、ガラス要素２又はガラスセラミック要素１は、隆起の形で表面の変形をもたらす、レーザーによって更に局所的に加熱される前に、４００℃〜５００℃の範囲の温度に予熱される。
【００６５】
図２は、本発明のガラスセラミック要素１の断面図を示す。レーザー９を使用する又はガラスセラミック材料における出力及び吸収の点で同等の別の照射線源を使用する急速加熱によって、局所的な盛上り又は隆起２０、又は隆起した特徴を面３上に形成させた。冷却中に固定化した体積変化は、ガラスセラミック材料の周囲と比較して低下した密度の領域２２を生じさせ、これは隆起２０の領域中のガラスセラミック材料に及ぶ。この領域２２は、更に、図２に示す例のように、隆起２０を有する面３と反対側の面５にまで及ぶ。
【００６６】
本発明の方法によって形成された隆起、又は局所的な隆起２０は、丸みを帯びた周辺部との特性プロファイルを有する。具体的には、図２に模式的に示すように、とりわけ、隆起２０の周辺部は、隆起の中心に向かって凸状の湾曲２５に合流する凹状の湾曲２４を有する。
【００６７】
ガラス要素がガラスセラミック要素の代わりに使用され、且つセラミック化が表面の再形成及び隆起２０の形成後に初めて行われる場合、密度の差は、セラミック化の間、少なくとも部分的に一定であり得る。この場合、領域２２が存在しないか、又は少なくともその密度は、周囲のガラスセラミック材料の密度と著しく異なっていない。
【００６８】
図３は、いわゆる未焼成ガラスの分光透過率のグラフを示す。この未焼成ガラスは、セラミック化によってリチウムアルミノケイ酸塩ガラスセラミックに変換することができる。透過率測定が実施されるガラス要素は、４ミリメートルの厚さを有する。放射線がガラス要素２を通過し、それによって少なくとも部分的に吸収されるために、５００ナノメートル〜２７００ナノメートルの範囲の波長が特に適している。ガラスがこのスペクトル範囲においても同様にかなり高い透過率を示し、放射線の透過を可能にするので、３２００ナノメートル〜４２００ナノメートルの範囲の波長も可能である。
【００６９】
空間着色されたガラスセラミック要素１では、驚くことに、表面の変更に加えて、色の局所的な変化が達成され得る。具体的には、光透過率は隆起２０の領域で局所的に増加し得る。空間色材料のこのような色変化は、着色金属イオンによって、特に酸化バナジウムによって着色されたガラスセラミックを用いて実証された。
【００７０】
従って、本発明の一実施態様によれば、特別に例示された例示的な実施態様に限定されることなく、局所的な隆起の領域における吸収係数が第２領域の吸収係数よりも小さく、可視スペクトル範囲における局所的な隆起２０の積分光透過率が第２領域の積分光透過率よりも高くなるように、ガラスセラミック物品のガラスセラミックが着色金属イオンによって空間着色され、局所的な隆起の領域におけるガラスセラミックの着色が局所的な隆起２０に隣接する第２の領域の着色とは異なると考えられる。
【００７１】
本発明の文脈において、空間着色されたガラスセラミックとは、色中心又は着色イオンが材料全体に分布した材料を意味する。換言すれば、それらは、顔料の場合のように着色微結晶の形で局所的に集中していない。染料と同様に、着色イオン又は色中心は、顔料が材料中に分散している間、ガラス又はガラスセラミック中に溶解している。従って、空間着色は、透過に影響を及ぼすが、散乱には影響を及ぼさず、一方で、顔料自体は散乱粒子を表す。しかしながら、可能な追加顔料の存在を除外することは意図していない。
【００７２】
本発明の方法は、酸化バナジウムによって空間着色されたガラスセラミック物品の着色を局所的に減衰するのに非常に適している。従って、この場合、加熱によって、３８０ナノメートル〜７８０ナノメートルの間の可視スペクトル範囲の透過率は、局所領域において増加される。従って、本発明の一実施態様によれば、酸化バナジウムによって空間着色されたガラスセラミック要素が設けられ、その際、本発明によって処理された領域において、即ち、局所的な隆起が形成される領域において、可視スペクトル範囲の積分光透過率が、隣接する第２の未処理の領域と比較して増加する。
【００７３】
このように、より高い透過率のウィンドウが、例えば、そうでなければ濃く見えるガラスセラミックのクックトップにおいて容易に製造され得る。このようなウィンドウの下には、ディスプレイが取り付けられてよく、ディスプレイからの光は局所的な隆起を介して使用者に見える。本発明による方法によって製造される増光化した領域の特に好ましい形としての、ウィンドウは、少なくとも３つのそれらのエッジ又は増光化されていない第２の領域に隣接するその周囲の少なくとも５０％に沿って囲まれた領域を指す。好ましくは、増光化した第１の領域は、第２の領域によって、又は増光化されていないガラスセラミック材料によって完全に囲まれている。
【００７４】
通常、伝導の増加が起こる温度は、ガラスセラミックの粘度が１０１４ｄＰａ・ｓである温度を上回る。粘度が１０７．６ｄＰａ・ｓの値を有する軟化点に達する前に加熱を停止する場合、形状を変更することなく増光化が達成され得る。従って、加熱手順に応じて、局所的な隆起及び追加的に単に増光化した領域を形成することが可能である。
【００７５】
十分に濃い着色を達成するために、ガラスセラミックは、好ましくは、少なくとも０．００５質量パーセントの酸化バナジウム、好ましくは少なくとも０．０１質量パーセントの酸化バナジウムを含む。
【００７６】
本発明の一実施態様によれば、ガラスセラミックは、この場合、可視スペクトル範囲において第２領域のガラスセラミックの積分光透過率が５％以下、好ましくは２．５％以下であるように、着色イオンで、好ましくは酸化バナジウムで着色される。
【００７７】
局所的な隆起が、未焼成ガラスにおいて、即ち、ガラス要素２において既に生じている場合、局所的な増光化は、通常、濃い色がセラミック化の間だけ生じるので起こらない。しかしながら、所望であれば、局所的な増光化は、更なる加熱工程によって再び達成され得る。
【００７８】
図４は、嶺又はふくらみの形の局所的な隆起２０が本発明の方法を使用して生じた、酸化バナジウムによって空間着色された、かかるガラスセラミック試料の例示的な透過率プロファイルを示す。位置座標の方向は、嶺の長手方向の伸長に対して垂直に伸びている。局所的な隆起２０のプロファイルは、ガラスセラミックの加熱によって生じた変色、従って隆起の隣に隣接する第２領域と比較した透過率の増加からも明らかである。ガラスセラミック試料を通して見ると、局所的な隆起の領域は、それに応じて遙かに明るく見える。また、本明細書では、より低い温度上昇が加熱中に選択された場合、本発明の隆起２０を用いずに、変色又は増光化を創出することだけも可能である。増光化が、体積を変更しない領域で行われる場合、電力密度と吸収係数ｋの積Ｐは、上記のものより小さく維持され得る。少なくともＰ＝０．２５（Ｗ／ｍｍ３）＊（１／ｍｍ）の値は製品にとって好ましい。
【００７９】
この方法を用いて、空間着色されたモノリシックガラスセラミック物品が、例えば、第１の領域の吸収係数が第２の隣接領域１６の吸収係数よりも小さく、第１領域の可視スペクトル範囲の積分光透過率が、第２の隣接領域の積分光透過率よりも高く、同時に、第１領域のガラスセラミックにおける光散乱が、通常、第２領域のガラスセラミックにおける光散乱とは２０パーセントポイント以下、好ましくは１０パーセントポイント以下、更に好ましくは５パーセントポイント以下、最も好ましくは１パーセントポイント以下だけ異なるように、着色が第２の隣接領域のものとは異なる第１領域を含む、クックトップの形で得られる。従って、第１領域のガラスセラミックにおける光散乱は、改変されていない光透過率を有する第２の隣接領域における光散乱と実質的に同じである。２０パーセントポイント以下異なる光散乱の上限は、第１領域における光散乱が第２領域よりも低い場合にも適用される。光散乱におけるこのわずかな増加を前提とすると、たとえあったとしても、目に見える効果はない。光散乱は、直接透過光、フレネル反射、及び吸収を引いた総入射強度の割合である。パーセンテージポイントで示される散乱の増加は、光ビームの伝達中に散乱した光の割合を指す。例えば、第２領域における散乱光強度の割合が全強度の３％である場合、第１領域における５パーセントポイントの増加は、従って、３％＋５％＝８％の第１領域における散乱光強度の割合を意味する。本発明の文脈において使用される透過、散乱、吸収及び規約反射率との用語は、ＤＩＮ５０３６−１による定義に準拠しており、且つＩＳＯ１５３６８による測定ルールを用いて決定され得る。上記の第１領域は、本発明の局所的な隆起２０を更に含む。隆起のない１つ以上の更なる第１領域を形成することが可能である。上記の値を有するわずかに変化した光散乱の効果は、また、空間着色されていないガラスセラミック又は本発明による処理によって引き起こされる色変化のないガラスセラミックをもたらし得る。
【００８０】
積分光透過率は、波長の範囲にわたって平均化された光透過率を意味し、例えば、可視スペクトルは、３８０〜７８０ナノメートルの波長の範囲である。透過率は、パーセント値で表される、波長の関数としての光透過率である。本明細書の文脈において、光透過率との用語は、透過率が言及されない限り、積分光透過率を意味する。透過率の変化は、初期の透過率に加えて、０．１パーセントポイントの増加から５０パーセントポイントの増加までの範囲であってよい。好ましくは、特に、濃く着色されたガラスセラミックの場合、第１領域２０の可視スペクトル範囲の透過率は、第２の隣接領域１６と比較して少なくとも２倍増加する。図４に示す例では、局所的な隆起の領域における透過率は、隆起２０に隣接する増光化されていない領域１６と比較して３倍を超えて増加する。
【００８１】
本発明のこの実施態様の別の特徴は、入射波長が、効果が得られる波長である必要がないことであり、これは透過の変更が生じる波長である。従って、例えば、ガラス又はガラスセラミックがこの波長範囲内に吸収帯を有するため、赤外波長範囲で１μｍの波長で照射することが可能である。しかしながら、得られる効果は、３８０ｎｍ〜７８０ｎｍの間の可視範囲内で起こることがあり、例えば、透過率の変更は、ガラスに含まれる元素及び化合物の物理化学的な反応のために、この範囲内で１つ以上の波長で生じ得る。
【００８２】
空間着色されたガラスセラミックの場合、局所的な隆起２０の導入及び／又は増光化の際に、ほんのわずかな構造変化が変更又は処理された領域をもたらす。
【００８３】
説明のために、図５は、図１を参照して説明された方法によって得られたモノリシックガラスセラミック要素のＸ線回折スペクトルを示す。試験したガラスセラミックは、例えば、クックトップに使用されるような、酸化バナジウムによって空間着色されたリチウムアルミノケイ酸塩ガラスセラミックである。Ｘ線回折は、レーザー照射によって増光化された領域１５の結晶相、結晶相の含有量、及びクリスタリットのサイズを、隣接する増光化されていない領域１６のものと比較するために使用された。更に、異なる結晶相の相対強度は、ダイヤモンド、正方形、又は円でマークされる。正方形は、高石英混晶（ＨＱＭＫ）のＸ線回折ピークを示し、ダイヤモンドは、リチウムアルミノケイ酸塩又はキータイト混晶（ＫＭＫ、ＬｉＡｌＳｉ３Ｏ８）のＸ線回折ピークを示し、円はガラスセラミックでも検出されたチタン酸ジルコニウム（ＺｒＴｉＯ４）のＸ線回折ピークを示す。曲線１５０は増光化した領域、即ち、本発明によって処理された領域のＸ線回折スペクトルを表し、曲線１６０は隣接する、非改変領域１６のＸ線回折スペクトルを表す。分かるように、曲線は、例示の目的のために異なるオフセットを除いて、実質的に同一である。Ｘ線回折ピークの強度のただ１つのより詳細な解析結果は、キータイト混晶相の含有量の増加が非常に小さいことである。結果を以下の表にまとめる。
【表１】
2016183095.tif 000003
【００８４】
「補正した」と指定された列における吸収補正の場合、ガラスセラミックの化学組成及びρ＝２．５ｇ／ｃｍ３の仮定密度を使用した。
【００８５】
上記の表及び図５によれば、高石英混晶相の含有量は測定誤差の範囲内で変化しない。キータイト混晶の含有量のみが、低い割合のこの結晶相のためにガラスセラミックの微細構造に重大な影響を与えない変化を示す。これは、ガラスセラミック要素の処理領域及び未処理領域がたとえ有意な構造的相違を示さない場合でも、一実施態様によれば、本発明によって処理されたアルミノケイ酸塩ガラスセラミックの領域、特にリチウムアルミノケイ酸塩ガラスセラミックの領域は、隣接する未処理領域と比較してキータイト混晶の増加した含有率によって区別することができる。
【００８６】
結晶相及び／又はそれらの割合の変化は、光散乱に影響を及ぼし得る。光散乱が材料において変化する時、これも処理領域を照射する時の改善の変化につながる。上の例で示したように、処理領域及び未処理領域は、特に、既存の結晶相に関して、その形態で実質的に同一である。従って、本発明の製品において、改善は、処理領域と未処理領域とを比較した場合、全く変化しないか又はほんのわずかしか変化しない。従って、更なる実施態様によれば、上記の例示的な実施態様に限定されることなく、第１領域の可視光に関する改善は、第２領域の改善とは、２０パーセントポイント以下、好ましくは１０パーセントポイント以下、更に好ましくは５パーセントポイント以下異なる。第１領域における光散乱も同様に、わずかしか増加せず、たとえあったとしても、５パーセントポイント未満の増加である。既に上述したように、一般に、ガラスセラミックの組成は、好ましくは、結晶の割合、又は結晶相の含有量が、残留ガラス相の割合と比較して優勢であるように選択される。本発明の一実施態様によれば、高石英混晶の割合は、７０質量パーセントまで、好ましくは６０〜７０質量パーセントの間である。
【００８７】
これらの特性を有するガラスセラミックは、次のように質量％での組成を有する酸化物に基づいて製造することができる：
【表２】
2016183095.tif 000004
【００８８】
好ましくは、以下の第２条件の１つ又は両方とも維持される：１＜Ｆｅ２Ｏ３／Ｖ２Ｏ５＜８；及びＴｉＯ２＋ＺｒＯ２＋ＳｎＯ２：３．８〜６。
【００８９】
Ｘ線回折測定は、増光化が体積変化することなく完了した試料でのみ行われた。局所的な変形を含む本発明の方法では、キータイト相含有量のより顕著な増加は、より高い加熱のために期待されている。かなり突出している局所的な隆起が生じた試料では、散乱のわずかな増加も、隆起の領域で視覚的に観察することができる。光散乱は、一般に、本発明の一実施態様による、キータイト混晶によって引き起こされるので、ＬＡＳガラスセラミックにおいて隆起２０中の及びその下のガラスセラミック材料中のキータイト混晶の高い割合は、本発明によって製造されたガラスセラミック物品の特性である。従って、本発明のこの実施態様によれば、局所的な隆起２０のガラスセラミック材料が、局所的な隆起に隣接する第２領域１６よりも高いキータイト混晶の含有量を有する、アルミノケイ酸塩ガラスセラミック、好ましくはリチウムアルミノケイ酸塩ガラスセラミックで作られたガラスセラミック物品が提供される。
【００９０】
ガラスセラミックが酸化バナジウムによって空間着色され、同時に透過率の増加が局所的な隆起によって達成される実施態様では、特に有利な得られる効果は、青色スペクトル範囲に到達した透過率の増加である。このため、ガラスセラミックを通して輝く青色発光光学ディスプレイに対しても増光化領域を使用することが可能である。
【００９１】
これを例示するために、図６は、酸化バナジウムで空間着色され且つ本発明によって処理された、厚さ４ｍｍのガラスセラミック板の分光透過率を、波長の関数として示す。図６における曲線１５１は、レーザーによって処理された領域の分光透過率を表し、曲線１６１は隣接する、未処理領域１６の分光透過率を表す。２つの曲線から、処理領域１５において、分光透過率が、４２０ナノメートル〜７８０ナノメートルの間の全スペクトル範囲にわたって有意に増加することが分かる。これは、発光又は非発光表示要素のためにガラスセラミッククックトップの特定の領域を選択的により透明にするために、又はより一般的には、ウィンドウ、特に表示ウィンドウを設けるために、色相を大幅に変更することなく透明性を向上させることが望ましい場合に有利である。従って、本発明の一実施態様によれば、特定の例示的な実施態様に限定されずに、第１領域の分光透過率は、４２０ナノメートル〜７８０ナノメートルの間の全スペクトル範囲内で、隣接する第２領域のものよりも高い。図６の分光透過率についても注目すべきことは、青及び緑のスペクトル範囲の透過率が、相対的に見れば、赤色範囲の透過率よりも強力に増加していることである。例えば、５００ナノメートルでは、透過率は、０．００２８から０．０２７まで増加し、これは９倍を超える。６００ナノメートルでは、係数はより低く、即ち、この場合、４．７である。特に好ましいことは、空間着色されたガラスセラミック、特に酸化バナジウムによって着色されたガラスセラミックにおいて、青色及び／又は緑色ディスプレイ要素の又はカラーディスプレイの表示能力を向上させることだけである。従って、本発明の更に別の実施態様によれば、隣接する未処理領域に対する処理領域の分光透過率の比は、４００〜５００ナノメートルの範囲の波長では、６００〜８００ナノメートルの範囲の波長よりも大きい。分光透過率は、増光のみして、隆起は生じていない試料で測定された。増光は、隆起した特徴又は隆起が本発明によって電磁放射線とガラス転移温度を上回る加熱への局所的な曝露により生じる時に、同じ程度で又はより大きな程度で起こるので、図６の例示的な実施態様は、本発明のガラスセラミック物品にも適用される。
【００９２】
以下に、カラーが、様々なカラーモデル（ｘｙＹ、Ｌａｂ、Ｌｕｖ）及び様々な標準光源について、厚さ４ｍｍのガラスセラミック板の徹照で、処理領域及び未処理領域１５、１６で測定された通りに記載されている。
【表３】
2016183095.tif 000005
【表４】
2016183095.tif 000006
【００９３】
Ｌａｂ、ｘｙＹ及びＬｕｖカラーモデルでは、パラメータＬ及びＹは、それぞれ、明度を意味する。標準光Ｃ又は標準光Ｄ６５を使用する場合、ｘｙＹカラーモデルにおけるパラメータＹは、可視スペクトル範囲内の透過率τｖｉｓに対応し、Ｙ値の比較からの透過率の増加を決定することができる。上記の値から、可視スペクトル範囲内の透過率が少なくとも２．５倍増加することが分かる。一般的には、ここで、透過率が更に、光を通過させたガラスセラミックのクックトップの屈折率と厚さに依存することに留意すべきである。しかしながら、一般に、本発明の一実施態様によれば、３８０〜７８０ナノメートルの間の可視スペクトル範囲内の透過率が、４ミリメートルの厚さに基づいて、少なくとも２．５倍増加していると述べることができる。
【００９４】
酸化バナジウム、Ｖ２Ｏ５による着色は、上記の図４及び６の例示的な実施態様の場合と同様に、着色の機構が複雑なプロセスである独国特許第１０２００８０５０２６３Ｂ４号明細書から公知であった。この文献によれば、酸化バナジウムを着色状態に変換するための前提条件は、酸化還元反応である。結晶性初期ガラスでは、Ｖ２Ｏ５はまだ比較的弱く着色し、わずかに緑がかった色合いを生成する。セラミック化の間に、酸化還元反応が起こり、バナジウムが還元され、レドックスパートナーは酸化される。
【００９５】
清澄剤は、Ｓｂ及びＳｎ精製された組成物のメスバウアーの研究によって示された、主要なレドックスパートナーとして機能する。セラミック化の間に、初期ガラス中のＳｂ３＋又はＳｎ２＋の一部は、それぞれ、より高い酸化状態のＳｂ５＋及びＳｎ４＋に変換される。バナジウムは、Ｖ４＋又はＶ３＋のような低下した酸化状態で種結晶中に取り込まれ、電子電荷移動反応のためにそこに強力に着色したものと仮定された。また、別のレドックスパートナーとして、ＴｉＯ２は、酸化バナジウムによる着色を強めることがある。初期ガラスにおけるレドックスパートナーの型及び量の他に、溶融物用のガラスにおいて調整された酸化還元状態は、独国特許第１０２００８０５０２６３Ｂ４号明細書による影響を有する。低酸素分圧、即ち、例えば、高い溶融温度のために、還元状態へ調整された溶融物は、酸化バナジウムの着色効果を増加させる。
【００９６】
しかしながら、還元されたＶ４＋又はＶ３＋が、種結晶中に取り込まれない又は排他的に取り込まれないことも可能であるが、場合により、別の構造的環境、例えば、高石英混晶中に、又はクラスタ中に取り込まれることも可能である。
【００９７】
本発明により、この着色は、高エネルギー放射線の照射とガラスセラミックの加熱により局所的に変更される。
【００９８】
これは、着色電荷移動プロセスへの影響に関連付けられてよい。電荷移動中のドナーとアクセプター中心との間の仮想的な電子移動が吸収にとって重要であるため、適用される高エネルギー放射線と加熱は、これらの中心の構造の変更を引き起こすと仮定することができる。この構造的な変更は、周波数／電子移動の可能性を低減し、従って、吸収を低減する。
【００９９】
バナジウムによる着色が酸素の部分圧に反応し、且つセラミック化の間の酸化還元プロセスに反応する感度のために、競合する原子価の変更は、この文脈において関連し得る。即ち、加熱と組み合わせた放射線は、場合により、ドナー又はアクセプター中心から電子を除去し、それによって電荷移動プロセスのためにそれらを不動態化し得る。
【０１００】
この仮説は、低減した着色が熱処理によって逆転され得るという観測によって裏付けられている。中心の熱力学的により安定な構造状態を復元することができる。これは、着色電荷移動の頻度を再び増加させる。
【０１０１】
図７は、隆起２０の光学的に測定された高さプロファイルを示し、これは図４に示した透過率プロファイルを測定するためにも使用された。図では、非常に様々なスケールを、局所的な隆起の形状を例示するために横軸と縦軸に基づいて使用したことに留意すべきである。縦軸の目盛線は、約１６．５μｍの間隔を表す。また、明確に区別できるのは、その中心に向かって凸状の湾曲２５に合流する、隆起２０の周辺部の凹状の湾曲２４である。
【０１０２】
図４と図７を比較すると、透過率プロファイルの半値幅が、隆起２０の半値幅よりも大きいことが明らかとなる。この場合は、増光化、又はより一般的には、空間着色されたガラスセラミックにおける色の変化が、隆起の形成よりも低い温度で既に起こっているためである。従って、照射の間の温度場のために、体積変化が全く生じない増光化も起こり得る。従って、本発明の一実施態様によれば、図４及び図７に示した特定の例示的な実施態様に限定されることなく、局所的な隆起２０の領域における積分光透過の透過率プロファイルの半値幅は、局所的な隆起２０自体の半値幅よりも大きい。
【０１０３】
更には、局所的な隆起２０の高さは、０．０２５〜０．８ミリメートルの範囲であり、好ましくは０．３ミリメートル以下である。具体的には、図７に示した例の高さは、約１００マイクロメートルである。この高さの隆起は、もはや低すぎる高さの場合ではなく、触覚的に十分に認識可能である。他方では、０．３ミリメートルを上回る過度に大きな高さは、体積変化に起因する応力を材料中に引き起こし、これはガラスセラミック物品の強度に悪影響を及ぼし得る。特に好ましい隆起２０の高さは５０μｍ〜１５０μｍの範囲である。しかしながら、特に点状隆起の場合、記載された高さ０．８ｍｍは、強度を大幅に損失することなく形成され得る。その後にセラミック化されるガラス要素２において、隆起が形成される場合、既存の応力は、いずれにしろ、セラミック化の間に除去される。そのため、上記の隆起の高さ０．８ｍｍを達成することは十分に可能である。
【０１０４】
図８は、図２の実施態様の変形例を示す。この変形例では、窪み３０は、面３上のガラス又はガラスセラミック要素の表面に設けられている。この窪みにおいて、局所的な隆起２０は、本発明の方法を使用して形成された。窪みは、例えば、セラミック化前の加熱成型によって、又はセラミック化前後の研磨プロセスによって形成され得る。好ましい用途は、窪み３０によってマークされる、特にガラスセラミックのクックトップ上の制御要素である。かかる窪んだ又は凹状の制御要素は、制御要素又はその位置を触覚的に検出可能にするために使用される。局所的な隆起は、更なる触覚機能を追加し得る。具体的には、かかる局所的な隆起は、制御要素の機能を指示する印刷された特徴に取って代わり得る。これは、特に、この場合、シンボルの形の局所的な隆起が、印刷された特徴よりも耐摩耗性であるという利点を提供する。好ましくは、タッチ感応スイッチは、制御要素のために使用される。この目的のために、適切なセンサ３３が、窪みより下に配置されてよく、例えば、これはガラスセラミック上の窪みにおける指の接触を検出する。容量センサは、例えば、この目的に適している。適切なセンサは、タッチ感応スイッチを作り出すために、窪み３０の表面上に配置することもできる。
【０１０５】
図９は、本発明の用途として、本発明によって形成された少なくとも１つの局所的な隆起２０を含むガラスセラミック板１を有するガラスセラミッククックトップ４０を示す。本発明の一実施態様は、空間着色されたガラスセラミックにおいて、透過率の増加が隆起２０の創出と同時に達成され得る事実を利用している。これにより、ガラスセラミック板の下の、表示要素、特に自発光型表示要素が見えるようになり得る。結果的に、本発明の一実施態様は、従って、局所的な隆起２０の領域における吸収係数が第２領域１６の吸収係数よりも低く、局所的な隆起２０の可視スペクトル範囲における積分光透過率が第２領域１６の積分光透過率よりも高くなるように、ガラスセラミック板１が着色金属イオンによって空間着色され、且つ局所的な隆起又は隆起２０の領域におけるガラスセラミックの着色が、局所的な隆起２０に隣接する第２領域１６の着色とは異なると考えられる。好ましくは、第１領域１５を通して見える光を発する自発光型の表示装置２３は、第１領域１５の下に配置されている。
【０１０６】
別の実施態様によれば、隆起２０はセラミック化の前に形成される。隆起の領域における増光化は、次に、上記の脱色が達成される第２の加熱処理工程で作り出される。
【０１０７】
このような表示は、特に、触覚的に知覚できる局所的な隆起２０を有する自発光タッチ感応スイッチが作り出されるように、図８による制御要素と組み合わされ得る。
【０１０８】
局所的な隆起２０は、更には、調理容器３７とガラスセラミック表面との間の熱伝導を低減するために特に有利な方法で使用され得る。これは、例えば、誘導加熱要素が加熱要素３４として使用される場合に有利である。この場合、調理容器は、ガラスセラミック板よりも熱くなる。従って、本発明の一実施態様によれば、ガラスセラミッククックトップ４０は、調理領域上に配置された調理容器３７の接触面が局所的な隆起のために減少し、空隙３８が調理容器３７の底面とガラスセラミック板１の表面との間に設けられるように、局所的な隆起２０を有する調理領域３５を含むことが意図されている。
【０１０９】
本発明によって形成された隆起した特徴又は局所的な隆起２０は、一般に、いくぶん不正確な測定と小さな測定範囲のために、図７の例において限られた範囲内でのみ明らかである特定の及び有利な形状を有する。
【０１１０】
図１０は、ここでは直線状の隆起の形の、局所的な隆起２０を有する本発明によるガラスセラミック要素１の写真を示す。
【０１１１】
図１１は、図１０に示す矢印に沿って測定用プローブを用いて測定した、表面、又は表面プロファイルの輪郭スキャンを示す。全測定距離は４５ｍｍであった。ガラスセラミック試料は、わずかな湾曲を示すので、図１１の表面プロファイルの測定された高さ値は、試料の中心に向かって上昇する。輪郭スキャンは、スタイラス先端を有するプロファイルメーターを用いて測定した。
【０１１２】
表面プロファイルは、隆起２０が窪んだ周囲１９中に合流することを明確に示す。例示された具体例に限定されることなく、本発明の別の態様によれば、表面上に少なくとも１つの局所的な隆起２０を含むガラスセラミック製品１であって、その最小の横寸法が、少なくとも０．０５ｍｍの長さを有し、局所的な隆起が０．０２５〜０．８ミリメートルの範囲の高さを有し、隆起及び周囲のガラスセラミック材料がモノリシックであり且つ同じ組成を有し、隆起２０が窪んだ周囲１９によって囲まれている、前記ガラスセラミック製品１が意図されている。換言すれば、隆起２０は、ガラスセラミック要素の表面に対して窪んだ溝に合流する。更には、窪んだ周囲１９及び隆起２０の体積は、殆ど又は完全に互いに一様であり得る。従って、例示的な実施態様に限定されずに、本発明の一実施態様によれば、局所的な隆起２０及び窪んだ周囲１９の体積は、２倍以下、好ましくは１．５倍以下だけ異なると考えられる。
【０１１３】
従って、合計して、体積の増加なし又はほんの僅かな増加が必要であり、それに応じて、密度の減少なし又は僅かな減少が隆起２０の領域において生じる。従って、機械的応力は小さいままである。これは、特に、局所的な隆起２０の形の変形が、ガラス要素において作り出され、ガラス要素がその後にセラミック化される場合に当てはまる。セラミック化の間、残りの機械的応力は、完全に又は少なくともほぼ完全に除去され得る。従って、本発明の好ましい実施態様によれば、局所的な隆起２０の領域において、ガラスセラミック要素１は、絶対的１５ＭＰａ未満、好ましくは絶対的１０ＭＰａ未満の機械的応力を示す。
【０１１４】
本明細書で使用される用語「盛上り」又は同義語「隆起」、及び「窪み」は、隆起又は窪みを囲むガラス又はガラスセラミック要素の表面の水準に対するものである。
【０１１５】
更には、図１１からも分かるように、窪みと隆起の最小曲率半径は、通常、類似している。しかしながら、本発明の一実施態様によれば、隆起２０の最小曲率半径は、窪み１９の最小曲率半径よりも大きい。
【０１１６】
本発明の一実施態様によれば、隆起２０の最小曲率半径と窪み１９の最小曲率半径は、３．５倍以下、好ましくは２．５倍以下だけ異なる。特に、隆起２０の最小曲率半径は、凸状の湾曲に位置し、窪み１９の最小曲率半径は表面の凹状の湾曲に位置する。本発明によって形成される隆起２０の典型的な最小曲率半径は、０．５〜１０ミリメートルの間、好ましくは１．５〜８ミリメートルの間である。
【０１１７】
図１１では、２つの最小曲率半径Ｒ１、Ｒ３を有する窪んだ周囲１９の溝の横方向位置及び隆起２０の最小曲率半径Ｒ２が例として示されている。
【０１１８】
一般的に、局所曲率半径は、３点法を用いて、輪郭スキャンの測定値から決定することができる。この目的のために、ベクトル
【数１】
2016183095.tif 000007
が決定され、これは輪郭又は表面プロファイルの３点Ａ、Ｂ、Ｃの間の接続ベクトルを表す。上記の記号において、輪郭点Ａ、Ｂ、Ｃはそれぞれ３つの座標を有する。しかしながら、この方法は同様に、例として、例えば、ｚ座標Ａｚ、Ｂｚ、Ｃｚをゼロに設定することによって、図１１に示されるように二次元輪郭スキャンにも適用され得る。
【０１１９】
式（１）によるベクトルを用いて、ベクトルの絶対値から数量
【数２】
2016183095.tif 000008
を決定することが可能である。従って、曲率半径は点Ａ、Ｂ、Ｃを通る円の半径
【数３】
2016183095.tif 000009
として得られる。
【０１２０】
曲率半径のより正確な値を得るために、更に、異なる点Ａ、Ｂ、Ｃの複数のトリプルの曲率半径を平均化することも可能である。
【０１２１】
図１１に示した例の場合、得られた曲率半径は、
Ｒ１＝６．４７ｍｍ；
Ｒ２＝１１．５８ｍｍ；及び
Ｒ３＝６．１８ｍｍ
である。
【０１２２】
隆起２０の最小曲率半径Ｒ２は、溝又は窪んだ周囲１９の最小曲率半径よりも大きいが、全ての半径は同じ桁であり、半径は２倍未満だけ異なる。
【０１２３】
図１２及び図１３は、本発明による隆起２０の別の例を示し、これは窪んだ周囲１９又は溝状の窪みを通して周囲の表面に合流する。この例では、ガラス要素２の表面は、リング状の隆起２０によって形成された。ガラス要素２は、その後、ガラスセラミック要素を得るためにセラミック化され得る。図１３は、図１１と同様のリング状の隆起２０の中心を横切る経路に沿った輪郭スキャンを示す。この経路は、図1２の写真で矢印として示されている。輪郭スキャンは、リング状の隆起の中心に対して正反対の点で、隆起２０と２回交差している。従って、輪郭スキャンは２つの最大値を示す。上記の方法は、輪郭スキャンから窪んだ周囲（半径Ｒ１、Ｒ３）及び隆起２０（半径Ｒ２、Ｒ４）の最小曲率半径を決定するために再び使用された。この例で得られる半径は：
Ｒ１＝８．８ｍｍ；
Ｒ２＝６．１ｍｍ；
Ｒ３＝６．２ｍｍ；
Ｒ４＝５．７ｍｍ
である。
【０１２４】
ここで、窪んだ周囲１９及び隆起２０の最小曲率半径は、わずかしか異なっていない。測定値によれば、差は１．５倍よりも小さい。
【０１２５】
両方の例示的な実施態様において、隆起２０は、直線の形態である時及び円形の線としてリング形状である時、線の形状を有する。一般的に、線状の隆起２０は、例えば、制御要素、又はより一般的には、ガラスセラミック要素上の領域を指示するために特に好ましい。図９に示すものなどのガラスセラミッククックトップにおいて、例えば、表示要素又はセンサは、特に、コントロールパネルスイッチ用のセンサを設けることができる。この例では、本発明の隆起２０は更に断熱として機能する。例えば、ホット調理容器とガラスセラミック材料との接触は、センサ又はディスプレイの領域で回避されているので、ガラスセラミックは更にゆっくりと熱くなる。従って、表示装置２３又はセンサは、過熱から保護されており、絶縁領域は指で触れられるのに十分に冷たいままである。
【０１２６】
窪んだ周囲１９は、特定の利点をもたらす。窪んだ周囲１９の最下点と隆起２０の最高点との間の高低差は周囲の深さによって増加する。従って、隆起２０は、平らな面から立ち上がっている同じ高さの隆起よりも、触覚的に及び視覚的により明確に知覚されるようになる。また、隆起への損傷の危険性は、例えば、クックトップ上を滑る調理容器によって回避される。
【０１２７】
これらの例から明らかなように、窪んだ周囲１９は、典型的には、視覚的に及び触覚的に知覚できるために特に有利であるという別の特徴を有する。即ち、窪んだ周囲１９は、最初に隆起２０に向けて平らな表面領域から緩やかに下に傾斜し、そして最下点から始まる隆起２０に急激に合流している。更には、窪んだ周囲１９の様々な傾斜の傾きのために、窪んだ周囲の最下点は、隆起に向かう方向にオフセットされている。換言すれば、本発明の一実施態様では、窪んだ周囲１９は、その最下点に関して非対称断面形状を有しており、その最下点を発端として隆起２０に向かう平均傾斜は、隆起２０から離れた最下点を発端とする傾斜よりも大きな絶対値を有する。換言すれば、窪んだ周囲１９は、最下点を発端とする２つの斜面を有しており、隆起に向かう傾斜は他の傾斜よりも急である。一般的に、最下点は、また、最小曲率半径を有するポイント、又は最小曲率半径が少なくとも最下点の近くに位置するポイントである。また、この形状によって、最下点への表面の傾きがより緩やかになって、目立たなくなり、それによって隆起がより明確に認識可能で且つ可視になるので、改善された可視性及び知覚能が得られる。
【０１２８】
本発明は、その表面プロファイルに関してほぼ全ての隆起２０の形状を形成することが可能である。図１４及び図１５は別の例を示す。リング状の隆起は、例に示すように、互いにネストし得る。例では、内輪の隆起２０は、ガラス要素において、正方形又はより一般的には角張った形状を有する外部リング状隆起２０の内側で形成され、次に、ガラス要素はガラスセラミック要素にセラミック化された。例に示すように、ネストされたリング状の隆起２０の個々のリングは、様々な高さを有し得る。例に示すように、高さが中心に向かって増加する場合、又は内輪が外輪よりも大きな高さを有する場合、これは有利である。ガラスセラミッククックトップの場合、例えば、これは変形を介して調理容器の滑りを促進する。
【０１２９】
ガラス又はガラスセラミックを透過する電磁放射線、好ましくはレーザー光が、隆起を形成するための加熱に使用される場合、入口点と出口点との間で全体積の加熱が生じる。放射線を反射する支持体が使用される場合、より一層当てはまる。このように、２つの反対面が加熱されるので、反対側の隆起２０は、板状のガラス又はガラスセラミック要素において形成され得る。
【０１３０】
例として、図１６は、２つの面３、５上の対向する隆起２０を有する対応する板状のガラスセラミック要素１を模式的に示す。
【０１３１】
図１７は、２つの面３、５上の対向する隆起２０、及び面３上の層１７を有する、図１６の板状のガラスセラミック要素１を模式的に示す。半径の滑らかな推移、低い隆起の絶対高さ及び小さい横方向範囲を特徴とする創出された隆起２０の形状により、スクリーン印刷ブレードは、隆起上を移動させて使用することができる。従って、隆起２０が形成されると、特に費用効率的なスクリーン印刷法によって、ガラスセラミック要素１上に層１７を適用することが可能である。このように、層は、変形開始の寸前に適用されてよい。従って、スクリーン印刷などの標準的な装飾法は、特に装飾層であってよい層１７を適用するために特に有利に使用され得る。
【０１３２】
このように、層、特に特定の外観を作り出す層である装飾層、又は機能層、例えば、スクラッチ保護層又は付着防止層は、隆起が本発明によって形成された後にガラスセラミック要素１に適用され得る。その後の層の適用は、隆起が形成される時に層が損傷し得ない利点を有する。これは更に非常に敏感な層を適用することを可能にする。
【０１３３】
図１８は、１つの面３が層１８を備える、２つの面３、５上の対向する隆起２０を有する板状のガラスセラミック要素１の別の例示的な実施態様を模式的に示す。この例では、面３に適用された層は、隆起２０の領域及び窪んだ周囲１９の領域もカバーする。隆起の形状は、周囲上及び隆起上への印刷を可能にするので、面３は完全に層を設けることができる。このように、ガラスセラミック要素が望ましい隆起を備えた後に、ガラスセラミック要素上に約０．１ｍｍまでの厚さの装飾的な特徴又は全面印刷パターンを容易に形成することが可能であった。
【０１３４】
面３は、好ましくはガラスセラミック要素１の利用面である。
【０１３５】
隆起が形成された後に層を適用する代わりに、層を、この形成工程前に同様に適用してもよい。換言すれば、本発明による隆起を、既に少なくとも部分的に被覆された、ガラスセラミック要素１上に提供することも可能である。この場合、熱が層に損傷を与え得るので、熱影響部が、層又はコーティングを含まないように注意する必要がある。本発明によれば、熱影響部を非常に小さく維持することができるので、有利には、それに応じてガラスセラミック要素１の表面上の小さな領域のみ層から除外する必要がある。一般的に、熱影響部の範囲は、ガラス要素又はガラスセラミック要素の表面上の点状領域である、電磁放射線に曝される領域に対応する。
【０１３６】
層とレーザースポットとの間の距離は、一般に、層の耐熱性に依存し、層を過熱しないように注意する必要がある。このため、ガラス又はガラスセラミックの予備加熱温度だけでなく、直接加熱される再形成領域の近くで熱伝導により上昇する温度も考慮される必要がある。装飾コーティング、例えば、再形成前に適用されるセラミック装飾インクの場合、これらの温度は特に重要ではなく、かかるコーティングは９００℃までの温度に耐えることができる。しかしながら、他の層、例えば、スクラッチ保護層、散乱光をカバーするための裏面層、反射防止、反射、又はＩＲ反射コーティングが存在する場合、これらは耐熱性が低いことが多い。従って、より厳重に注意するべきであり、それ相応に長い距離が選択されるべきである。
【０１３７】
隆起２０は、点状の形状を有してよく又は線状であってもよい。点状の隆起の場合、隆起２０の寸法は、０．０５ｍｍ以上、好ましくは０．５ｍｍから３ｍｍまでの直径に到達し、線状の隆起の場合、任意の線長で、０．０５ｍｍ以上、好ましくは０．５ｍｍから３ｍｍまでの線幅に到達し得る。
【０１３８】
図１９は、最終的に、隆起の滑らかな幾何学的コースに対して有利な幾何学的アスペクト比を有する、隆起の有利な幅及び高さの寸法で、隆起を含む実施態様を模式的に示す。
【０１３９】
これは、隆起ｂ２の幅及び隆起周りの可能な窪みの幅を含む、全幅ｂ１に対する隆起の高さｈ１の比が、０．２未満、好ましくは０．１未満の範囲である場合に特に有利であることが判明した。更には、これは隆起の高さｈ１に対する隆起周りの窪みの深さｈ２が０．５未満である場合に有利である。最終的には、これは全幅ｂ１に対する隆起ｂ２の幅の比が０．１〜１の間である場合に有利である。従って、以下の関係性が有利である：
−  ｈ１／ｂ１＜０．２；更に好ましくはｈ１／ｂ１＜０．１
−  ｈ２／ｈ１＜０．５；
−  １＞ｂ２／ｂ１＞０．１。
【０１４０】
高さ及び深さは、それぞれの場合に、ガラス又はガラスセラミック要素のそれぞれの表面から出発して測定される。
【０１４１】
幅ｂ１は、レーザースポットの直径に依存する。従って、滑らかな半径推移で滑らかな幾何学的プロファイルを形成するために有利な幾何学的関係は、ガラス又はガラスセラミック要素の表面上のレーザースポットの大きさに依存する。
【０１４２】
このように、同じ表面上に層及び局所的な隆起の両方を含むガラスセラミック物品を製造することができる。これにより、例えば、物品を、クックトップ、例えば、制御領域又は調理領域として使用する際に、視覚的に及び触覚的に知覚できるように、ガラスセラミック物品の表面上に特殊な領域を設計することが可能である。
【符号の説明】
【０１４３】
１  ガラスセラミック要素
２  ガラス要素
３、５  １、２の面
７  酸化ケイ素セラミック支持体
８  加熱源
９  レーザー源
１１  ファイバー
１３  レーザースキャナ
１５  増光化領域
１６  １５に隣接する非増光化領域
１７  層
１８  層
１９  窪んだ周囲、溝
２０  局所的な隆起、盛上り
２２  低下した密度の領域
２３  表示装置
２４  凹状の湾曲
２５  凸状の湾曲
３０  窪み
３３  センサ
３４  加熱要素
３５  調理領域
３７  調理容器
３８  空隙
４０  ガラスセラミッククックトップ
９０  レーザービーム
１３０  集光光学系
１５１  １のレーザー処理領域１５の分光透過率
１６１  １の隣接する未処理領域１６の分光透過率
【図１】
2016183095.tif 000010
【図２】
2016183095.tif 000011
【図３】
2016183095.tif 000012
【図４】
2016183095.tif 000013
【図５】
2016183095.tif 000014
【図６】
2016183095.tif 000015
【図７】
2016183095.tif 000016
【図８】
2016183095.tif 000017
【図９】
2016183095.tif 000018
【図１６】
2016183095.tif 000019
【図１７】
2016183095.tif 000020
【図１８】
2016183095.tif 000021
【図１９】
2016183095.tif 000022
【図１０】
2016183095.tif 000023
【図１１】
2016183095.tif 000024
【図１２】
2016183095.tif 000025
【図１３】
2016183095.tif 000026
【図１４】
2016183095.tif 000027
【図１５】
2016183095.tif 000028
【外国語明細書】
2016183095.tif 000029
2016183095.tif 000030
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