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WO2011065104A1 - ガラス溶着方法 - Google Patents

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WO2011065104A1
WO2011065104A1 PCT/JP2010/066137 JP2010066137W WO2011065104A1 WO 2011065104 A1 WO2011065104 A1 WO 2011065104A1 JP 2010066137 W JP2010066137 W JP 2010066137W WO 2011065104 A1 WO2011065104 A1 WO 2011065104A1
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glass
laser light
glass layer
welding
region
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Inventor
聡 松本
Original Assignee
浜松ホトニクス株式会社
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    • H01J9/40—Closing vessels

Definitions

  • the present invention relates to a glass welding method for producing a glass welded body by welding glass members together.
  • a glass layer containing a laser light-absorbing pigment is baked on one glass member along the planned welding region, and then the other glass is placed on the glass member via the glass layer.
  • a method is known in which one glass member and the other glass member are welded by overlapping the members and irradiating a laser beam along the planned welding region (see, for example, Patent Document 1).
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a glass welding method capable of producing a highly reliable glass welded body.
  • the present inventor cracks the glass member during the welding of the glass members by laser light irradiation, as shown in FIG.
  • Tm melting point
  • the present inventor cracks the glass member during the welding of the glass members by laser light irradiation, as shown in FIG.
  • the absorption property of the laser light-absorbing pigment appears remarkably, for example, the particle property is lost due to melting of the glass frit, and the laser light absorption rate of the glass layer Increases rapidly (eg, looks dark or green under visible light).
  • the laser light has a temperature distribution in which the temperature in the central portion in the width direction (direction substantially orthogonal to the traveling direction of the laser light) increases. Therefore, when the laser beam is temporarily stopped at the irradiation start position and moved in order to obtain a stable region where the melting of the glass layer is stable from the irradiation start position to the entire width direction, The laser light absorptance of the central part in the direction increases, and only the central part in the width direction is heated more than necessary due to the increase, and the glass member is cracked.
  • the region from the irradiation start position to the stable region becomes an unstable region where the melting width gradually increases. In the glass welded body, the welded state may be non-uniform.
  • the glass welding method according to the present invention is a glass welding method for manufacturing a glass welded body by welding a first glass member and a second glass member, and includes a glass containing a laser light absorbing material and glass powder.
  • a step of arranging the layer on the first glass member so as to be along the region to be welded, and irradiating a part of the glass layer with the first laser light to melt a part of the glass layer, and laser the glass layer The step of forming the light absorbing portion and the second glass member along the planned welding region with the laser light absorbing portion as the irradiation start position in a state where the second glass member is superimposed on the first glass member via the glass layer.
  • the first laser beam is irradiated to a part of the glass layer to form the glass layer.
  • a laser light absorption part having a laser absorption rate higher than that of the part not melted and irradiated with the first laser light is formed in advance on the glass layer.
  • the first laser member and the second glass member are welded by irradiating the second laser beam along the planned welding region with the laser light absorbing portion as the irradiation start position to melt the glass layer.
  • the irradiation start position of the second laser beam is already the laser beam absorbing portion, a stable region where the melting of the glass layer is stabilized immediately from the vicinity of the starting point where the irradiation of the second laser beam is started can do.
  • the glass layer is heated to a temperature equal to or higher than the melting point of the glass powder and lower than the crystallization start temperature of the glass powder by irradiation with the first laser light. Heating is preferred.
  • the laser light absorbing portion is formed in a part of the glass layer so as to cover the entire width of the glass layer in the direction intersecting the traveling direction of the second laser light with respect to the welding scheduled region. It is preferable. In this case, since the laser light absorption part is formed so as to cover the entire width, the melting of the glass layer can be further stabilized.
  • the laser light absorbing portion is formed so that the central portion in the direction intersecting the traveling direction of the second laser light with respect to the planned welding region protrudes in the traveling direction of the second laser light. More preferably. As shown in FIG. 11, the temperature distribution in the traveling direction of the laser light tends to be lower at both ends in the width direction of the laser light absorbing portion than at the center. By forming the laser light absorption part so that the central part in the width direction protrudes in the traveling direction, the temperature of the central part rises faster, but as a result, the heat in the central part in the width direction is short. Therefore, the both end portions are sufficiently heated, and the laser beam absorbing portion can be more uniformly melted in the width direction.
  • a plurality of laser light absorbing portions are intermittently formed along the planned welding region, and any one of the plurality of laser light absorbing portions is set as the irradiation start position. If a plurality of laser light absorbing portions are formed intermittently along the planned welding region in this way, the unstable scanning region is likely to be formed because the scanning speed of the second laser light is high and melting does not catch up Even so, it is possible to continuously stabilize the melting of the glass layer without returning to the unstable state by intermittently forming the high absorption region. As a result, the manufacturing period can be shortened by increasing the scanning speed, and the manufacturing yield can be improved.
  • a highly reliable glass welded body can be produced.
  • FIG. 1 is a perspective view of a glass welded body manufactured by an embodiment of a glass welding method according to the present invention.
  • 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 a rectangular ring having a predetermined width along the outer edges of the glass members 4 and 5.
  • the glass layer 3 is made of, for example, low melting point glass (vanadium phosphate glass, lead borate glass or the like), and is formed in a rectangular ring shape having a predetermined width along the planned welding region R.
  • 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.
  • the paste layer 6 contains the glass frit 2, a laser light absorbing pigment, an organic solvent, and a binder.
  • the frit paste may be obtained by kneading a glass frit (glass powder) obtained by powdering a low-melting glass to which a laser light absorbing pigment (laser light absorbing material) is added in advance, an organic solvent, and a binder. That is, the paste layer 6 includes the glass frit 2, the laser light absorbing pigment, the organic solvent, and the binder.
  • the paste layer 6 is dried to remove the organic solvent, and the paste layer 6 is heated to remove the binder, so that the surface 4a of the glass member 4 has a predetermined width along the planned welding region R. Then, the extending glass layer 3 is fixed. In addition, the glass layer 3 fixed to the surface 4a of the glass member 4 is in a state in which light scattering exceeding the absorption characteristics of the laser light absorbing pigment occurs due to the particle property of the glass frit 2 and the laser light absorption rate is low. (For example, it looks whitish under visible light).
  • the glass member 5 is overlaid on the glass member 4 to which the glass layer 3 is fixed via the glass layer 3.
  • a focused spot is aligned with one corner of the glass layer 3 formed in a rectangular ring shape along the planned welding region R, and laser light (first The laser beam L1 is irradiated.
  • the spot diameter of the laser beam L1 is set to be larger than the width of the glass layer 3, and the power of the laser beam L1 irradiated to the glass layer 3 is the same in the width direction (direction substantially orthogonal to the traveling direction of the laser beam). It is adjusted to be about.
  • a part of the glass layer is equally melted in the entire width direction, and the laser light absorbing portion 8a having a high laser light 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 beam absorbing pigment appear remarkably due to the collapse of the particle property due to the melting of the glass frit 2 at a part (corner part) of the glass layer.
  • the laser light absorption rate is higher than that of the region not irradiated with the laser light (for example, only the corners corresponding to the laser light absorption parts 8a to 8d under visible light appear blackish or greenish).
  • the glass layer 3 is heated to a temperature equal to or higher than the melting point (for example, about 400 ° C.) of the glass frit 2 and irradiated with the laser light L1. Is heated to a temperature (preferably the temperature of the upper horizontal portion in FIG. 10) lower than the crystallization start temperature (for example, about 700 ° C.). This is because the glass layer 3 must be melted in order to increase the laser light absorption rate of the laser light absorption portions 8a to 8d, while the laser light absorption rate decreases when the glass layer 3 is crystallized. It comes out.
  • the melting point for example, about 400 ° C.
  • the melting of the glass layer 3 starts over the entire width direction immediately from the irradiation start position. This is a stable region where the melting is stable and the unstable region where the melting of the glass layer 3 becomes unstable is reduced over the entire region to be welded R. Further, since the laser beam absorbing portions 8b to 8d are also 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 at the time of welding. ing.
  • the glass layer 3 after the welding exhibits the absorption characteristics of the laser-light-absorbing pigment remarkably and the laser-absorption rate is high, for example, due to the collapse of the particle property due to the melting of the glass frit 2 over the entire region to be welded R. State (eg, looks dark or green under visible light).
  • the laser light is applied to a part of the glass layer 3.
  • L1 is irradiated to melt a part of the glass layer 3, and laser light absorbing portions 8a to 8d having a laser absorption rate higher than that of the portion not irradiated with the laser light L1 are formed in advance at the four corners of the glass layer 3.
  • the glass member 4 is melted by irradiating the laser beam L2 along the planned welding region R with one laser light absorbing portion 8a among the plurality of laser light absorbing portions 8a to 8d as the irradiation start position.
  • the glass member 5 are welded.
  • the irradiation start position of the laser beam L2 is the laser beam absorbing portion 8a
  • a stable region where the melting of the glass layer 3 is stable immediately from the vicinity of the starting point where the irradiation of the laser beam L2 is started can be obtained. it can.
  • it is not necessary to heat the glass layer 3 more than necessary to reduce the unstable region it is possible to prevent the glass members 4 and 5 from cracking and to make the welded state uniform. It becomes possible to manufacture the glass welded body 1 with high reliability.
  • laser light absorption is performed so that a part (corner portion) of the glass layer 3 covers the entire width of the glass layer 3 in a direction intersecting with the traveling direction of the laser light L2 with respect to the welding region R.
  • Part 8a is formed.
  • the laser light absorption part 8a is formed so as to cover the entire width, the melting of the glass layer 3 can be further stabilized.
  • the laser light absorbing portions 8a to 8d are formed in a substantially circular shape so that the central portion in the direction intersecting the traveling direction of the laser light L2 with respect to the welding region R protrudes in the traveling direction of the laser light L2. With such a shape, melting in the direction intersecting with the traveling direction of the laser beam L2 is made more uniform.
  • a plurality of laser light absorbing portions 8a to 8d are intermittently formed along the planned welding region R, and laser light that is one of the plurality of laser light absorbing portions 8a to 8d.
  • the absorption part 8a is set as the irradiation start position. If the plurality of laser light absorbing portions 8a to 8d are intermittently formed along the planned welding region R in this way, the scanning speed of the laser light L2 is high, and the unstable region is likely to be formed without melting. Even in such a case, the glass layer 3 can be continuously melted and stabilized without returning to an unstable state due to the intermittent formation of the high absorption region. As a result, the manufacturing period can be shortened by increasing the scanning speed, and the manufacturing yield can be improved. In addition, since the laser light absorbing portions 8a to 8d are formed at the corners, the corners that are likely to be loaded when the glass welded body is formed are reliably melted.
  • the present invention is not limited to the embodiment described above.
  • the laser light absorption portions 8a to 8d are formed in order, but these laser light absorption portions 8a to 8d may be formed simultaneously using four lasers. Further, the step of placing the glass layer 3 on the glass member 4 and the step of forming the laser light absorbing portions 8a to 8d on the glass layer 3 may be performed substantially simultaneously.
  • the laser light absorbing portions 8a to 8d may be formed by irradiating the glass layer 3 with the laser light L1.
  • the glass member 5 is overlaid on the glass member 4 through the glass layer 3 after forming the laser light absorbing portions 8a to 8d.
  • a laser light absorbing portion 18d formed in a circular shape is formed, and the glass member 4 and the glass member 5 are irradiated by irradiating the glass layer 3 with the laser light L2 using these laser light absorbing portions 18a to 18d as irradiation start positions. The welding may be performed.
  • a laser beam absorbing portion is provided at the corner of the planned welding region R formed in a rectangular ring shape, as shown in FIG. 9, fan-shaped laser beam absorbing portions 18e and 18f are formed, and these laser beams are formed.
  • the glass member 4 and the glass member 5 may be welded by irradiating the glass layer 3 with the laser light L2 starting from the absorbing portions 18e and 18f.
  • the laser light absorbing portions 8a to 8d may be provided at each corner as shown in the above-described embodiment, or the linear portion of the glass layer 3 may be provided.
  • a plurality of laser beam absorbers may be provided at predetermined intervals.
  • the irradiation of the laser beams L1 and L2 may be performed from the glass member 4 side or from the opposite side of the glass member 4.
  • a highly reliable glass welded body can be produced.
  • 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), 8a-8d ... Laser beam Absorbing part, R ... planned welding region, L1 ... laser beam (first laser beam), L2 ... laser beam (second laser beam).

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Abstract

　ガラス層３の一部にレーザ光を照射してガラス層３の一部を溶融させ、ガラス層３の他の部分よりもレーザ吸収率が高いレーザ光吸収部８ａ～８ｄをガラス層３の４つの角部に形成する。そして、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に沿ってレーザ光を照射してガラス層３を溶融させ、ガラス部材４とガラス部材５とを溶着する。これにより、溶着用のレーザ光の照射を開始する起点付近からすぐにガラス層３の溶融が安定した安定領域とすることができる。その結果、不安定領域を低減させるべくガラス層３を必要以上に加熱することが不要となるので、ガラス部材４，５にクラックが生じるのを防止して、溶着状態を均一化することができる。

Description

ガラス溶着方法
　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、レーザ光吸収性顔料を含むガラス層を、溶着予定領域に沿うように一方のガラス部材に焼き付けた後、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、一方のガラス部材と他方のガラス部材とを溶着する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特表２００６－５２４４１９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同士を溶着すると、ガラス部材にクラックが生じる場合があった。
　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、信頼性の高いガラス溶着体を製造することができるガラス溶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、レーザ光の照射によるガラス部材同士の溶着においてガラス部材にクラックが生じるのは、図１０に示されるように、レーザ光の照射時にガラス層の温度が融点Ｔｍを超えるとガラス層のレーザ光吸収率が急激に高くなることに起因していることを突き止めた。つまり、ガラス部材同士の間に配置されたガラス層においては、ガラスフリット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、可視光下において白っぽく見える）。このような状態でガラス部材にガラス層にレーザ光を照射すると、ガラスフリットの溶融によって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、ガラス層のレーザ光吸収率が急激に高くなる（例えば、可視光下において黒っぽく或いは緑っぽく見える）。
　このとき、レーザ光は、図１１に示されるように、幅方向（レーザ光の進行方向と略直交する方向）における中央部の温度が高くなる温度分布を有している。そのため、照射開始位置から幅方向全体にわたってガラス層の溶融が安定した安定領域とするためにレーザ光を照射開始位置に一旦停止させてから移動すると、幅方向における中央部で最初に始まる溶融により幅方向における中央部のレーザ光吸収率が上昇し、その上昇により幅方向中央部のみが必要以上に加熱されて、ガラス部材にクラックを生じさてしまうのである。なお、レーザ光を照射開始位置に一旦停止させずに移動させると、図１２に示されるように、照射開始位置から安定領域に至るまでの領域が、溶融の幅が徐々に広がる不安定領域となり、ガラス溶着体において溶着状態が不均一になるおそれがある。
　本発明者は、こ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、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第１のガラス部材に配置する工程と、ガラス層の一部に第１のレーザ光を照射することによりガラス層の一部を溶融させ、ガラス層にレーザ光吸収部を形成する工程と、第１のガラス部材にガラス層を介して第２のガラス部材が重ね合わせられた状態で、レーザ光吸収部を照射開始位置として溶着予定領域に沿って第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、を含むことを特徴とする。
　このガラス溶着方法では、第２のレーザ光の照射によって第１のガラス部材と第２のガラス部材とを溶着する前に、ガラス層の一部に第１のレーザ光を照射してガラス層の一部を溶融させ、第１のレーザ光を照射していない部分よりもレーザ吸収率が高いレーザ光吸収部をガラス層に予め形成する。そして、このレーザ光吸収部を照射開始位置として溶着予定領域に沿って第２のレーザ光を照射してガラス層を溶融させて第１のガラス部材と第２のガラス部材とを溶着する。このように、第２のレーザ光の照射開始位置が既にレーザ光吸収部になっているため、第２のレーザ光の照射を開始する起点付近からすぐにガラス層の溶融が安定する安定領域とすることができる。その結果、不安定領域を低減させるべくガラス層を必要以上に加熱することが不要となるので、第１のガラス部材及び第２のガラス部材にクラックが生じるのを防止して、溶着状態を均一化することができ、信頼性の高いガラス溶着体を製造することが可能となる。なお、レーザ光吸収部を形成する場合には、ガラス層は、第１のレーザ光の照射によって、ガラス粉の融点以上の温度であって、且つガラス粉の結晶化開始温度よりも低い温度に加熱されることが好ましい。
　本発明に係るガラス溶着方法においては、ガラス層の一部において、溶着予定領域に対する第２のレーザ光の進行方向と交差する方向におけるガラス層の幅全体にわたるように、レーザ光吸収部を形成することが好ましい。この場合、レーザ光吸収部を幅全体にわたるように形成することから、ガラス層の溶融を更に早期に安定化させることができる。
　本発明に係るガラス溶着方法においては、溶着予定領域に対する第２のレーザ光の進行方向と交差する方向における中央部が第２のレーザ光の進行方向に突出するように、レーザ光吸収部を形成することがより好ましい。レーザ光の進行方向における温度分布は、図１１に示すように、レーザ光吸収部の幅方向における両端部の温度が中央部の温度に比べて低くなる傾向がある。レーザ光吸収部を幅方向における中央部が進行方向に突出するように形成することにより、中央部の温度がより速く上昇することとなるが、その結果、幅方向における中央部の熱が短時間で両端部に伝わり、両端部が十分に加熱され、レーザ光吸収部の幅方向における溶融をより均一にさせることができる。
　本発明に係るガラス溶着方法においては、溶着予定領域に沿ってレーザ光吸収部を断続的に複数形成し、複数のレーザ光吸収部のいずれか１つを照射開始位置とすることが好ましい。このように複数のレーザ光吸収部を溶着予定領域に沿って断続的に形成しておけば、第２のレーザ光の走査速度が速くて溶融が追いつかずに不安定領域が形成されそうな場合であっても、断続的に高吸収領域を形成することにより不安定状態に戻すことなくガラス層の溶融を継続して安定化させることができる。その結果、走査速度の高速化による製造期間の短縮を図ることができると共に、製造歩留まりの向上も図ることができる。
　本発明によれば、信頼性の高いガラス溶着体を製造することができる。
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。 レーザ光吸収部の変形例を示す図である。 レーザ光吸収部の別の変形例を示す図である。 ガラス層の温度とレーザ光吸収率との関係を示すグラフである。 レーザ照射における温度分布を示す図である。 レーザ照射における安定領域及び不安定領域を示す図である。
　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は、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の外縁に沿って所定幅を有する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に沿って所定幅を有した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。ペースト層６は、ガラスフリット２、レーザ光吸収性顔料、有機溶剤及びバインダを含んでいる。フリットペーストは、レーザ光吸収性顔料（レーザ光吸収材）が予め添加された低融点ガラスを粉末状にしたガラスフリット（ガラス粉）、有機溶剤、及びバインダを混練したものであってもよい。つまり、ペースト層６は、ガラスフリット２、レーザ光吸収性顔料、有機溶剤及びバインダを含んでいる。
　続いて、ペースト層６を乾燥させて有機溶剤を除去し、更に、ペースト層６を加熱してバインダを除去することにより、溶着予定領域Ｒに沿ってガラス部材４の表面４ａに所定幅を有して延伸するガラス層３を固着させる。なお、ガラス部材４の表面４ａに固着したガラス層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、可視光下において白っぽく見える）。
　続いて、図３に示されるように、ガラス層３が固着したガラス部材４に対し、ガラス層３を介してガラス部材５を重ね合わせる。そして、図４に示されるように、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、ガラス部材５を介してレーザ光（第１のレーザ光）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のパワーが幅方向（レーザ光の進行方向と略直交する方向）に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５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、ガラス層の一部（角部）でガラスフリット２の溶融によって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がレーザ光を照射されなかった領域に比べて高い状態となる（例えば、可視光下においてレーザ光吸収部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）。また、レーザ光吸収部８ａ～８ｄを形成する場合には、ガラス層３は、レーザ光Ｌ１の照射によって、ガラスフリット２の融点（例えば４００℃程度）以上の温度であって、且つガラスフリット２の結晶化開始温度（例えば７００℃程度）よりも低い温度（好ましくは、図１０における上側の水平部分の温度）に加熱される。これは、レーザ光吸収部８ａ～８ｄのレーザ光吸収率を高い状態とするためには、ガラス層３を溶融させなければならない一方で、ガラス層３を結晶化させるとレーザ光吸収率が下がるからでる。
　続いて、図５の図示左下に示されるレーザ光吸収部８ａを起点（照射開始位置）として、図６及び図７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）Ｌ２の照射を、溶着予定領域Ｒに沿って図示矢印の進行方向に向かって進める。これにより、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）が同程度に溶融・再固化し、ガラス部材４とガラス部材５とが溶着されて（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）、ガラス溶着体１が製造される。
　このとき、レーザ光吸収率があらかじ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の溶融が幅方向全体にわたって行われ溶融が安定した安定領域となっており、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ている。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、溶着時に確実に溶融するようにもなっている。なお、溶着後のガラス層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（例えば、可視光下において黒っぽく或いは緑っぽく見える）。
　以上説明したように、ガラス溶着体１を製造するためのガラス溶着方法においては、レーザ光Ｌ２の照射によってガラス部材４とガラス部材５とを溶着する前に、ガラス層３の一部にレーザ光Ｌ１を照射してガラス層３の一部を溶融させ、レーザ光Ｌ１を照射していない部分よりもレーザ吸収率が高いレーザ光吸収部８ａ～８ｄをガラス層３の４つの角部に予め形成する。そして、複数のレーザ光吸収部８ａ～８ｄのうちの一のレーザ光吸収部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を照射してガラス層３を溶融させてガラス部材４とガラス部材５とを溶着する。このように、レーザ光Ｌ２の照射開始位置がレーザ光吸収部８ａになっているため、レーザ光Ｌ２の照射を開始する起点付近からすぐにガラス層３の溶融が安定した安定領域とすることができる。その結果、不安定領域を低減させるべくガラス層３を必要以上に加熱することが不要となるので、ガラス部材４，５にクラックが生じるのを防止して、溶着状態を均一化することができ、信頼性の高いガラス溶着体１を製造することが可能となる。
　また、上述したガラス溶着方法では、ガラス層３の一部（角部）において、溶着予定領域Ｒに対するレーザ光Ｌ２の進行方向と交差する方向におけるガラス層３の幅全体にわたるように、レーザ光吸収部８ａを形成している。この場合、レーザ光吸収部８ａを幅全体にわたるように形成することから、ガラス層３の溶融を更に早期に安定化させることができる。また、溶着予定領域Ｒに対するレーザ光Ｌ２の進行方向と交差する方向における中央部がレーザ光Ｌ２の進行方向に突出するように略円形状にレーザ光吸収部８ａ～８ｄを形成している。このような形状により、レーザ光Ｌ２の進行方向と交差する方向における溶融がより均一になっている。
　また、上述したガラス溶着方法では、溶着予定領域Ｒに沿ってレーザ光吸収部８ａ～８ｄを断続的に複数形成し、これら複数のレーザ光吸収部８ａ～８ｄのうちの１つであるレーザ光吸収部８ａを照射開始位置としている。このように複数のレーザ光吸収部８ａ～８ｄを溶着予定領域Ｒに沿って断続的に形成しておけば、レーザ光Ｌ２の走査速度が速くて溶融が追いつかずに不安定領域が形成されそうな場合であっても、断続的に高吸収領域が形成されていることにより不安定状態に戻すことなくガラス層３の溶融を継続して安定化させることができる。その結果、走査速度の高速化による製造期間の短縮を図ることができると共に、製造歩留まりの向上も図ることができる。しかも、角部にレーザ光吸収部８ａ～８ｄが形成されていることから、ガラス溶着体が形成された際に負荷がかかり易い角部を確実に溶融するようにもなっている。
　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、本実施形態では、レーザ光吸収部８ａ～８ｄを順に形成するようにしたが、４つのレーザを用いてこれらレーザ光吸収部８ａ～８ｄを同時に形成するようにしてもよい。また、ガラス層３をガラス部材４に配置する工程とガラス層３にレーザ光吸収部８ａ～８ｄを形成する工程とが略同時に行われるようにしてもよい。
　また、ガラス部材４に配置されたガラス層３にガラス部材５を重ね合わせる前に、ガラス層３にレーザ光Ｌ１を照射して、レーザ光吸収部８ａ～８ｄを形成してもよい。この場合には、レーザ光吸収部８ａ～８ｄを形成した後に、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。
　また、図８に示されるように、半円形状のレーザ光吸収部１８ａ、矩形状のレーザ光吸収部１８ｂ、複数の円を幅方向に形成したレーザ光吸収部１８ｃ、幅方向中央部に微小な円形で形成したレーザ光吸収部１８ｄなどを形成し、これらのレーザ光吸収部１８ａ～１８ｄを照射開始位置としてガラス層３にレーザ光Ｌ２を照射することにより、ガラス部材４とガラス部材５との溶着を行うようにしてもよい。
　また、矩形環状に形成された溶着予定領域Ｒの角部にレーザ光吸収部を設ける場合、図９に示されるように、扇状のレーザ光吸収部１８ｅ、１８ｆなどを形成し、これらのレーザ光吸収部１８ｅ、１８ｆを起点としてガラス層３にレーザ光Ｌ２を照射することにより、ガラス部材４とガラス部材５との溶着を行うようにしてもよい。
　また、断続的にレーザ光吸収部を設ける場合、上述した実施形態で示したように各角部にレーザ光吸収部８ａ～８ｄを設けるようにしてもよいし、ガラス層３の直線状の部分に複数のレーザ光吸収部を所定の間隔をあけて設けるようにしてもよい。
　また、レーザ光Ｌ１，Ｌ２の照射は、ガラス部材４側から行ってもよいし、ガラス部材４の反対側から行ってもよい。
　本発明によれば、信頼性の高いガラス溶着体を製造することができる。
　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）、８ａ～８ｄ…レーザ光吸収部、Ｒ…溶着予定領域、Ｌ１…レーザ光（第１のレーザ光）、Ｌ２…レーザ光（第２のレーザ光）。

Claims (4)

  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、
    　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前記第１のガラス部材に配置する工程と、
    　前記ガラス層の一部に第１のレーザ光を照射することにより前記ガラス層の一部を溶融させ、前記ガラス層にレーザ光吸収部を形成する工程と、
    　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のガラス部材が重ね合わせられた状態で、前記レーザ光吸収部を照射開始位置として前記溶着予定領域に沿って第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、を含むことを特徴とするガラス溶着方法。
  2. 　前記ガラス層の一部において、前記溶着予定領域に対する前記第２のレーザ光の進行方向と交差する方向における前記ガラス層の幅全体にわたるように、前記レーザ光吸収部を形成することを特徴とする請求項１記載のガラス溶着方法。
  3. 　前記溶着予定領域に対する前記第２のレーザ光の進行方向と交差する方向における中央部が前記第２のレーザ光の進行方向に突出するように、前記レーザ光吸収部を形成することを特徴とする請求項１記載のガラス溶着方法。
  4. 　前記溶着予定領域に沿って前記レーザ光吸収部を断続的に複数形成し、
    　複数の前記レーザ光吸収部のいずれか１つを前記照射開始位置とすることを特徴とする請求項１記載のガラス溶着方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018087223A1 (de) * 2016-11-14 2018-05-17 Saint-Gobain Glass France Fahrzeugscheibe mit lichtleitkörper für einen sensor

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002366050A (ja) * 2001-06-12 2002-12-20 Matsushita Electric Ind Co Ltd 画像表示装置の製造方法、製造装置およびそれを用いて製造した画像表示装置
JP2005213125A (ja) * 2004-02-02 2005-08-11 Futaba Corp 電子管と電子管の気密容器の製造方法
JP2006524419A (ja) * 2003-04-16 2006-10-26 コーニング インコーポレイテッド フリットにより密封されたガラスパッケージおよびその製造方法
JP2008115057A (ja) * 2006-11-07 2008-05-22 Electric Power Dev Co Ltd 封止材料、ガラスパネルの製造方法および色素増感太陽電池
WO2009150976A1 (ja) * 2008-06-11 2009-12-17 浜松ホトニクス株式会社 ガラス溶着方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002366050A (ja) * 2001-06-12 2002-12-20 Matsushita Electric Ind Co Ltd 画像表示装置の製造方法、製造装置およびそれを用いて製造した画像表示装置
JP2006524419A (ja) * 2003-04-16 2006-10-26 コーニング インコーポレイテッド フリットにより密封されたガラスパッケージおよびその製造方法
JP2005213125A (ja) * 2004-02-02 2005-08-11 Futaba Corp 電子管と電子管の気密容器の製造方法
JP2008115057A (ja) * 2006-11-07 2008-05-22 Electric Power Dev Co Ltd 封止材料、ガラスパネルの製造方法および色素増感太陽電池
WO2009150976A1 (ja) * 2008-06-11 2009-12-17 浜松ホトニクス株式会社 ガラス溶着方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018087223A1 (de) * 2016-11-14 2018-05-17 Saint-Gobain Glass France Fahrzeugscheibe mit lichtleitkörper für einen sensor
CN108323165A (zh) * 2016-11-14 2018-07-24 法国圣戈班玻璃厂 具有用于传感器的光导体的车辆玻璃板
US10703253B2 (en) 2016-11-14 2020-07-07 Saint-Gobain Glass France Vehicle window with light guide body for a sensor

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