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ガラス着色方法 コモンズ

国内特許コード P08P006032
整理番号 0707-17
掲載日 2009年3月27日
出願番号 特願2007-223634
公開番号 特開2009-057222
登録番号 特許第4731530号
出願日 平成19年8月30日(2007.8.30)
公開日 平成21年3月19日(2009.3.19)
登録日 平成23年4月28日(2011.4.28)
発明者
  • 池野 順一
出願人
  • 国立大学法人埼玉大学
発明の名称 ガラス着色方法 コモンズ
発明の概要

【課題】レーザによる安定したカラーマーキングを可能にするガラス着色方法を提供する。
【解決手段】ガラス中に銀のナノ粒子41を拡散させた銀含有ガラスを生成する第1のステップ(a)と、前記銀含有ガラスに吸収され易い波長の第1のレーザ光を照射して、前記銀含有ガラスを前記第1のレーザ光の出力強度に応じた色に着色する第2のステップ(b)~(e)と、を備える。第1のステップで得られる銀含有ガラスは、ガラス中に銀のナノ粒子41が拡散しているため、表面プラズモンにより橙色を呈している。それ故、この銀含有ガラスに橙色の補色である緑青のレーザ光を照射すると、レーザ光のエネルギが効率よく銀含有ガラスに吸収され、このエネルギで銀のナノ粒子が凝集(42,43,44,45)する。凝集の程度は、レーザ光の出力強度によって変わり、銀含有ガラスは、凝集した銀のサイズに応じた色に着色される。
【選択図】図4

従来技術、競合技術の概要


従来、レーザを用いたガラス着色方法として、下記特許文献1に記載された方法が知られている。
この方法では、先ず、ソーダライムガラス基板を硝酸銀の溶融塩等に浸漬し、ガラス内部のナトリウムイオンと銀イオンとをイオン交換させて、ガラス中に銀イオンを含有した銀イオン含有ガラスを生成する。この銀イオン含有ガラスは透明である。
次に、この銀イオン含有ガラスに、炭酸ガスレーザ、UVパルスレーザまたはアルゴンイオンレーザのレーザ光を照射し、銀イオンを凝集させて銀微粒子を生成する。この銀微粒子の生成により、ガラスは着色する。



下記特許文献1には、炭酸ガスレーザを用いて、走査速度を240mm/s、レーザ出力を1~20Wに設定すると、銀イオン含有ガラスが黄色に着色し、また、走査速度が1200mm/sのときは、レーザ出力を2Wに設定すると着色せず、レーザ出力を5Wに設定すると茶色に着色し、レーザ出力を10Wに設定すると黄色に着色し、また、走査速度が5000mm/sのときは、レーザ出力を2Wに設定すると着色せず、レーザ出力を20Wに設定すると茶色に着色し、レーザ出力を50Wに設定すると黄色に着色した、と報告されている。また、着色したガラスを軟化点以上に加熱して溶融すると、色が全部消えたと報告されている。



銀のナノ粒子は、図11に示すように、表面プラズモンにより、直径10~20nmの大きさでは黄色に発色し、直径25~35nmでは赤、直径35~45nmでは赤紫、直径50~60nmでは青紫、直径70~80nmでは青、そして、直径120~130nmでは緑に発色することが知られている。
本発明者等は、先に、板ガラス上に形成した銀薄膜にレーザを照射して銀ナノ粒子を創成し、表面プラズモンにより黄色、紫色等に発色させることに成功した(下記非特許文献1)。
ただ、ガラス表面上の銀は、空気中で不安定であり、硫化等で黒化する場合がある。

【特許文献1】特開2003-201149号公報

【非特許文献1】熊谷慎一朗、池野順一他、ナノ粒子の表面プラズモンを利用したレーザカラーマーキング法に関する研究、精密工学会春季大会講演論文集、2006、335

産業上の利用分野


本発明は、ガラスにレーザを照射して着色するレーザカラーマーキングの方法関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
耐熱性ガラス基板の表面に銀薄膜を形成し、これを加熱処理して、ガラス中に銀のナノ粒子を拡散させた銀含有ガラスを生成する第1のステップと、
前記銀含有ガラスに420nm以上で540nm以下の波長の第1のレーザ光を照射して、前記銀含有ガラスを前記第1のレーザ光の出力強度に応じた色に着色する第2のステップと、
前記第2のステップで着色された前記銀含有ガラスの着色領域に600nm以上で660nm以下の波長の第2のレーザ光を照射して、前記着色領域の色を変色した変色領域を生成する第3のステップとを備えることを特徴とするガラス着色方法。

【請求項2】
請求項1に記載のガラス着色方法であって、さらに、前記第3のステップで変色された前記銀含有ガラスの前記変色領域に前記第1のレーザ光を照射して、前記変色領域に、前記第1のレーザ光の出力強度に応じた色に着色した着色領域を生成する第4のステップを備えることを特徴とするガラス着色方法。

【請求項3】
請求項1に記載のガラス着色方法であって、回転板の上に前記銀含有ガラスを載置して前記回転板を回転し、前記銀含有ガラスに向かう前記第1のレーザ光または第2のレーザ光を、前記回転板の半径方向に移動させながら、前記銀含有ガラスに照射することを特徴とするガラス着色方法。
産業区分
  • 窯業
  • 電子応用機器
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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出願権利状態 権利存続中
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