ガラス層定着方法
【課題】 ガラス部材の破損を防止して、効率良くガラス部材同士を溶着することを可能にするガラス層定着方法を提供する。
【解決手段】 このガラス層定着方法は、ガラスフリット２及びレーザ光吸収性顔料を含むガラス層３を、溶着予定領域に沿うようにガラス部材４に配置する工程と、溶着予定領域Ｒに沿ってレーザ光Ｌ１を照射することにより、ガラスフリット２を溶融させ、ガラス部材４にガラス層３を定着させると共に、ガラスフリット２の溶融によって、レーザ光Ｌ１の照射前に比べてガラス層３のレーザ光吸収率を高くする工程と、を含む。
【解決手段】 このガラス層定着方法は、ガラスフリット２及びレーザ光吸収性顔料を含むガラス層３を、溶着予定領域に沿うようにガラス部材４に配置する工程と、溶着予定領域Ｒに沿ってレーザ光Ｌ１を照射することにより、ガラスフリット２を溶融させ、ガラス部材４にガラス層３を定着させると共に、ガラスフリット２の溶融によって、レーザ光Ｌ１の照射前に比べてガラス層３のレーザ光吸収率を高くする工程と、を含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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ために、一方のガラス部材にガラス層を定着させるガラス層定着方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
ところで、ガラス部材にガラス層を焼き付ける技術としては、ガラスフリット、レーザ光吸収性顔料、有機溶剤及びバインダを含むペースト層から有機溶剤及びバインダを除去することにより、ガラス部材にガラス層を固着させた後、ガラス層が固着したガラス部材を焼成炉内で加熱することにより、ガラス層を溶融させて、ガラス部材にガラス層を焼き付ける技術が一般的である（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
これに対し、焼成炉の使用による消費エネルギの増大及び焼付け時間の長時間化を抑制するという観点（すなわち、高効率化という観点）から、ガラス部材に固着したガラス層にレーザ光を照射することにより、ガラス層を溶融させて、ガラス部材にガラス層を焼き付ける技術が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２００６−５２４４１９号公報
【特許文献２】特開２００２−３６６０５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、ガラス部材に対するガラス層の焼付けをレーザ光の照射によって行うと、焼付け時や、その後のガラス部材同士の溶着時に、ガラス部材にクラックが生じるなど、ガラス部材が破損することがあった。
【０００７】
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、ガラス部材の破損を防止して、効率良くガラス部材同士を溶着することを可能にするガラス層定着方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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層の焼付けがガラス部材の破損に繋がるのは、図１１に示されるように、焼付け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、ガラス部材に固着したガラス層においては、バインダの除去による空隙やガラスフリットの粒子性によって、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、可視光において白っぽく見える）。そこで、図１２に示されるように、ガラス層の温度が融点Ｔｍよりも高く且つ結晶化温度Ｔｃよりも低い温度Ｔｐとなるように照射パワーＰでレーザ光を照射すると、ガラスフリットの溶融によって空隙が埋まると共に粒子性が崩れるため、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、可視光において黒っぽく見える）。これにより、ガラス層において想定以上のレーザ光の吸収が起こり、入熱過多によるヒートショックでガラス部材にクラックが生じるのである。また、照射パワーＰでのレーザ光の照射によって、実際には、図１２に示されるように、ガラス層の温度が結晶化温度Ｔｃよりも高い温度Ｔａに達する。ガラス層において焼付け対象のガラス部材と反対側に位置する部分（すなわち、ガラス層において溶着対象のガラス部材側に位置する部分）が入熱過多によって結晶化すると、その部分の融点が高くなる。そのため、その後のガラス部材同士の溶着時に、ガラス層において溶着対象のガラス部材側に位置する部分を溶融させるべく、照射パワーを高くしてレーザ光を照射することが必要となり、焼付け時と同様に入熱過多によるヒートショックでガラス部材にクラックが生じるのである。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。なお、ガラス層の溶融によってガラス層のレーザ光吸収率が高まる場合における可視光下でのガラス層の色変化は、白っぽい状態から黒っぽい状態に変化するものに限定されず、例えば、近赤外レーザ光用のレーザ光吸収性顔料の中には、ガラス層が溶融すると緑色を呈するものも存在する。
【０００９】
すなわち、本発明に係るガラス溶着方法は、溶着予定領域に沿ってガラス層が定着させられた第１のガラス部材に、ガラス層を介して第２のガラス部材を重ね合わせ、溶着予定領域に沿って第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ために、第１のガラス部材にガラス層を定着させるガラス層定着方法であって、ガラス粉及びレーザ光吸収材を含むガラス層を、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、溶着予定領域に沿って第１のレーザ光を照射することにより、ガラス粉を溶融させ、第１のガラス部材にガラス層を定着させると共に、ガラス粉の溶融によって、第１のレーザ光の照射前に比べてガラス層のレーザ光吸収率を高くする工程と、を含む。
【００１０】
また、第１のレーザ光は、ガラス層の温度が融点よりも高く且つ結晶化温度よりも低い温度となるように照射されてもよい。更に、第１のレーザ光は、少なくともガラス層において第２のガラス部材側に位置する部分の温度が結晶化温度よりも低い温度となるように照射されてもよい。
【００１１】
なお、以下の説明において、「ガラス層に対する第１のレーザ光の進行速度」とは、第１のレーザ光の相対的な進行速度を意味し、第１のレーザ光が固定されてガラス層が移動する場合、ガラス層が固定されて第１のレーザ光が移動する場合、第１のレーザ光及びガラス層のそれぞれが移動する場合を含む。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ガラス部材の破損を防止して、効率良くガラス部材同士を溶着することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１実施形態のガラス溶着方法によって製造されたガラス溶着体の斜視図である。
【図２】第１実施形態のガラス溶着方法を説明するための斜視図である。
【図３】第１実施形態のガラス溶着方法を説明するための断面図である。
【図４】第１実施形態で用いられるガラス層定着装置の概略構成図である。
【図５】第１実施形態におけるガラス層の焼付け制御を示すフローチャートである。
【図６】第１実施形態のガラス溶着方法を説明するための斜視図である。
【図７】第１実施形態のガラス溶着方法を説明するための斜視図である。
【図８】ガラス層の温度とレーザ光反射率との関係を示すグラフである。
【図９】第２実施形態で用いられるガラス層定着装置の概略構成図である。
【図１０】第２実施形態におけるガラス層の焼付け制御を示すフローチャートである。
【図１１】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。
【図１２】レーザパワーとガラス層の温度との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
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。
［第１実施形態］
【００１５】
図１は、第１実施形態のガラス溶着方法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に沿って矩形環状に形成されている。
【００１６】
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。
【００１７】
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、非晶質の低融点ガラス（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。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。
【００１８】
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、バインダの除去による空隙やガラスフリット２の粒子性によって、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、可視光において白っぽく見える）。また、ガラス層３にはレーザ光吸収性顔料やフィラーが含有されるので、ガラス層３の融点、及び結晶化温度は、ガラス層３に含まれる低融点ガラス（ペースト層６に含まれるガラスフリット２）の融点、及び結晶化温度となっている。
【００１９】
続いて、図３及び図４に示されるように、ガラス層定着装置１０の板状の載置台１１の表面１１ａ（ここでは、研磨面）に、ガラス層３を介してガラス部材４を載置する。これにより、ペースト層６から有機溶剤及びバインダが除去されることにより形成されたガラス層３が、溶着予定領域Ｒに沿うようにガラス部材４と載置台１１との間に配置される。このガラス層定着装置１０は、図４に示されるように、ガラス層３が形成されたガラス部材４が載置される載置台１１と、ガラス層３に集光スポットを合わせてレーザ光（第１のレーザ光）Ｌ１を照射するレーザ光照射部（レーザ光照射手段）１２と、レーザ光Ｌ１の照射によってガラス層３から放射される熱輻射光を受光する受光ヘッド１３と、受光ヘッド１３が受光した熱輻射光に基づいてレーザ光Ｌ１の集光スポットにおけるガラス層３の温度を検出する放射温度計１４と、載置台１１を溶着予定領域Ｒに沿ったＸＹ方向に移動させるＸＹステージ１５と、レーザ光照射部１２及びＸＹステージ１５を制御する制御部（照射条件制御手段）１６と、を備えている。
【００２０】
載置台１１へのガラス部材４の載置に続いて、ガラス層定着装置１０を駆動して、図３及び図４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溶着予定領域Ｒに沿ってレーザ光Ｌ１を照射することにより、ガラス層３を溶融させ、ガラス部材４にガラス層３を焼き付ける。このとき、受光ヘッド１３で受光されたガラス層３からの熱輻射光に基づいて、溶融によって急激にレーザ光吸収率が高くなったガラス層３の温度が融点よりも高く且つ結晶化温度よりも低い温度となるように、制御部１６で次のようなレーザ光Ｌ１の照射パワー（照射条件）の制御を行う。
【００２１】
すなわち、図５に示すように、レーザ光Ｌ１の照射が開始されたら、まず、ガラス層３の温度が融点Ｔｍより高く且つ結晶化温度Ｔｃより低い所定の範囲内か否かを確認し（Ｓ１）、ガラス層３の温度がこの所定の範囲内であれば、レーザ光Ｌ１の照射パワーをそのまま維持して、溶着予定領域Ｒに沿ったレーザ光Ｌ１の照射を続ける（Ｓ２）。一方、ガラス層３の温度がこの所定の範囲外であれば、次に、ガラス層３の温度が所定の範囲より高いか低いかを判断し（Ｓ３）、高ければレーザ光Ｌ１の照射パワーを一定量低減し（Ｓ４）、低ければレーザ光Ｌ１の照射パワーを一定量増加させて（Ｓ５）、溶着予定領域Ｒに沿ったレーザ光Ｌ１の照射を続ける。そして、このような制御をガラス層３の溶着予定領域Ｒに沿った焼付けが終了するまで繰り返し行う（Ｓ６）。
【００２２】
このような照射パワーの制御を行ってガラス層３の焼付けを行うことにより、ガラス部材４と載置台１１との間に配置されたガラス層３は、結晶化が抑止された状態で溶融・再固化し、ガラス部材４の表面４ａにガラス層３が焼き付けられる。しかも、本実施形態では、ガラス部材４側からレーザ光Ｌ１を照射する焼付けが行われていることから、ガラス層３のガラス部材４への定着が確実に行われることに加え、ガラス部材４，５同士を溶着する際の溶着面となるガラス層３の表面３ａの結晶化が更に抑止されるようになっている。なお、ガラス部材４の表面４ａに焼き付けられたガラス層３は、ガラスフリット２の溶融によって空隙が埋まると共に粒子性が崩れるため、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、可視光において黒っぽく見える）。
【００２３】
そして、溶着予定領域Ｒ全周にわたって結晶化が抑止されたガラス層３の焼付けが終了すると、ガラス層３が焼き付けられたガラス部材４を載置台１１より取り外す。この際、ガラスフリット２と載置台１１との線膨張係数の差がガラスフリット２とガラス部材４との線膨張係数の差よりも大きくなっていることから、ガラス層３は載置台１１に固着しないようになっている。また、ガラス部材４の表面４ａに焼き付けられたガラス層３は、載置台１１の表面１１ａが研磨されていることから、ガラス部材４と反対側の表面３ａの凹凸が平坦化された状態となっている。
【００２４】
ガラス層３の焼付けに続いて、図６に示されるように、ガラス層３が焼き付けられたガラス部材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。このとき、ガラス層３の表面３ａが平坦化されているため、ガラス部材５の表面５ａがガラス層３の表面３ａに隙間なく接触する。
【００２５】
続いて、この重ね合わされたガラス部材４，５を不図示のガラス部材溶着装置に載置して、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を溶着予定領域Ｒに沿って照射する。なお、この際、ガラス部材溶着装置によりガラス部材４，５がレーザ光Ｌ２に対して移動して照射が行われる。これにより、溶着予定領域Ｒ全周にわたってレーザ光吸収率が高い状態となっているガラス層３にレーザ光Ｌ２が吸収されて、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とが溶着される。このとき、ガラス部材５の表面５ａがガラス層３の表面３ａに隙間なく接触すると共にガラス部材４に焼き付けられたガラス層３が溶着予定領域Ｒ全周にわたって結晶化が抑止された状態に形成されているため、ガラス層３の融点が高くなることなく、ガラス部材４とガラス部材５とが溶着予定領域Ｒに沿って均一に溶着され、破損が防止される。
【００２６】
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、溶着予定領域Ｒに沿ってレーザ光Ｌ１を照射してガラス層３を溶融させる際、ガラス層３の温度が融点Ｔｍよりも高く且つ結晶化温度Ｔｃよりも低い温度となるようにレーザ光Ｌ１の照射条件を制御して、ガラス部材４にガラス層３を定着させる。このガラス層３の定着時には、ガラス層３の溶融によってガラス層３のレーザ光吸収率が急激に高くなるが、ガラス層３の温度が融点Ｔｍより高く且つ結晶化温度Ｔｃよりも低い温度となるようにレーザ光Ｌ１の照射条件を制御しているため、ガラス層３が入熱過多の状態となることが抑止される。このような制御により、レーザ光Ｌ１の照射によってガラス部材４にガラス層３を定着させても、ガラス層３の定着時や、その後のガラス部材４，５同士の溶着時に、ガラス部材４，５にクラックが生じるなど、ガラス部材４，５が破損するのを防止することができる。従って、このガラス溶着方法によれば、ガラス部材４，５の破損を防止して、効率良くガラス部材４，５同士を溶着することが可能となる。
【００２７】
また、上述したガラス溶着方法においては、ガラス層３から放射される熱輻射光に基づいてガラス層３の温度が融点Ｔｍよりも高く且つ結晶化温度Ｔｃよりも低い温度となるようにレーザ光Ｌ１の照射条件を制御している。この場合、ガラス層３から放射される熱輻射光を測定することでガラス層３の温度を測定することになるため、ガラス層３の温度が融点Ｔｍより高く且つ結晶化温度Ｔｃよりも低い温度になるようにレーザ光Ｌ１の照射条件を確実に制御することが可能となる。
【００２８】
また、上述したガラス溶着方法においては、レーザ光Ｌ１がガラス部材４側からガラス層３に照射される。そのため、ガラス部材４とガラス層３との界面部分が十分に加熱されると共に、ガラス層３の表面３ａ側の溶融温度が界面部分側の溶融温度より低くなるように制御される。従って、ガラス部材４にガラス層３を強固に焼き付けて定着させることができるだけでなく、ガラス層３において溶着対象のガラス部材５側に位置する部分（ガラス層３の表面３ａ部分）が入熱過多によって結晶化するのを更に確実に抑止することができる。
［第２実施形態］
【００２９】
次に、本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態は、ガラス層３をガラス部材４に焼き付ける際に、ガラス層３で反射されたレーザ光Ｌ１の反射光に基づいて、ガラス層３の温度が融点Ｔｍより高く且つ結晶化温度Ｔｃより低くなるようにレーザ光Ｌ１の照射パワーを制御する点で、第１実施形態と異なっている。
【００３０】
レーザ光Ｌ１のレーザ光反射率は次のような特性を有している。すなわち、図８に示されるように、ガラス層３の温度が融点Ｔｍに至るまでは、レーザ光反射率は略一定であり、反射光の強度も略一定となる。一方、ガラス層３の温度が融点Ｔｍを超え、ガラス層３が溶け始めるとバインダの抜け穴（気泡）やガラスフリット２の粒子性に起因する散乱の減少やレーザ吸収性顔料による光吸収率の上昇により、温度上昇に応じてレーザ光反射率が徐々に低下する傾向となり、反射光の強度も漸減する。
【００３１】
そして、ガラス層３の温度がＴｍ１でガラス層３が完全に溶融すると、レーザ光反射率はしばらく略一定となり、ガラス層３の温度が結晶化温度Ｔｃまで上昇すると結晶化が始まり、結晶化による散乱の増加で、温度上昇に応じてレーザ光反射率は再び上昇する傾向となり、反射光の強度も漸増する。その後、ガラス層３の温度がＴｃ１となって完全に結晶化されると、再び、レーザ光反射率は略一定となり、反射光の強度も略一定となる。本実施形態では、このような特性を有する反射光の強度を用いて、ガラス層３をガラス部材４に焼き付ける。なお、ガラス溶着方法における焼付け以外の工程は、第１実施形態と同様である。
【００３２】
まず、本実施形態で使用されるガラス層定着装置２０について説明する。ガラス層定着装置２０は、図９に示されるように、第１実施形態で使用された載置台１１、レーザ光照射部１２、ＸＹステージ１５に加え、受光ヘッド２３、反射光モニタ２４、及び制御部（照射条件制御手段）２６を備えている。受光ヘッド２３は、レーザ光Ｌ１の照射によるガラス層３からの反射光を受光して、受光した反射光の強度情報を反射光モニタ２４へ出力する。反射光モニタ２４は、受光ヘッド２３からの反射光の強度情報及び制御部２６からの照射パワー情報に基づき反射率換算を行い、反射光の強度情報やレーザ光反射率を制御部２６に出力する。制御部２６は、入力された反射光の強度情報やレーザ光反射率に基づきレーザ光照射部１２及びＸＹステージ１５を制御する。
【００３３】
次に、本実施形態におけるガラス部材４へのガラス層３の焼付けについて説明する。ガラス層３の焼付けでは、ガラス層定着装置２０を駆動して、ガラス層３に集光スポットを合わせて、溶着予定領域Ｒに沿ってレーザ光Ｌ１を照射することにより、ガラス層３を溶融させ、ガラス部材４にガラス層３を焼き付ける。このとき、受光ヘッド２３で受光されたガラス層３で反射された反射光の強度に基づいて、溶融によって急激にレーザ光吸収率が高くなったガラス層３の温度が融点Ｔｍよりも高く且つ結晶化温度Ｔｃよりも低い温度となるように、制御部２６で次のようなレーザ光Ｌ１の照射パワーの制御を行う。
【００３４】
すなわち、図１０に示されるように、レーザ光Ｌ１の照射が開始されたら、まず、ガラス層３がいきなり結晶化しないように、レーザ光照射部１２からのレーザ光Ｌ１の照射パワーを徐々に増加させる（Ｓ１１）。そして、受光ヘッド２３で受光された反射光の強度がガラス層３の温度が融点Ｔｍを超えない所定の範囲内か確認する（Ｓ１２）。なお、温度が融点Ｔｍに至るまでは、レーザ光反射率が一定であるため、反射光の強度を測定することで、ガラス層３の温度が融点Ｔｍを超えていないことを確認する。
【００３５】
続いて、反射光の強度がこの所定の範囲内であれば、レーザ光Ｌ１の照射パワーをそのまま維持して溶着予定領域Ｒに沿ったレーザ光Ｌ１の照射を続ける（Ｓ１３）。一方、レーザ光Ｌ１の照射パワーを維持して照射を続けたところ、ガラス層の温度が融点Ｔｍを超えてレーザ光吸収率が上昇した結果、反射光の強度がこの所定の範囲外になった場合、ガラス層３からのレーザ光反射率を求めて、このレーザ光反射率が低下しているかどうか判断する（Ｓ１４）。
【００３６】
ステップＳ１４での判断の結果、レーザ光反射率が低下傾向であれば、レーザ光Ｌ１の照射パワーを一定量増加させて（Ｓ１５）、ガラス層３の温度が融点Ｔｍと結晶化温度Ｔｃとの間の最適溶融温度範囲Ｔｍ１〜Ｔｃ（図８参照）の間になるように、レーザ光Ｌ１を制御して、溶着予定領域Ｒに沿ったレーザ光Ｌ１の照射を続ける。なお、この最適溶融温度範囲Ｔｍ１〜Ｔｃは、図８に示されるように、レーザ光反射率が低下傾向から上昇傾向に切り替わる領域と一致しており、レーザ光反射率は略一定となっている。
【００３７】
一方、レーザ光反射率が低下していなければ、予め定められた結晶化温度Ｔｃに到達するレーザ光の照射パワーすなわち上限値以上か判断する（Ｓ１６）。レーザ光Ｌ１の照射パワーが上限値以上であれば、ガラス層３が結晶化してしまっている可能性が高いため（Ｓ１７）、加工を中止する（Ｓ１８）。一方、レーザ光Ｌ１の照射パワーが上限値より小さければ、レーザ光のパワーを増加させる（Ｓ１５）。そして、このような制御をガラス層３の焼付けが溶着予定領域Ｒに沿って終了するまで繰り返し行う（Ｓ１９）。
【００３８】
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、ガラス層３で反射されたレーザ光Ｌ１の光反射に基づいてガラス層３の温度が融点Ｔｍよりも高く結晶化温度Ｔｃよりも低い温度となるように照射パワーを制御している。反射光によるレーザ光反射率は、ガラス層３の温度が融点Ｔｍに至るまでは一定であり、ガラス層３の温度が融点Ｔｍを超えると低下傾向を示し、その後、ガラス層３の温度が結晶化温度Ｔｃを超えて結晶化が進むと増加傾向を示すといった特性を有している。そこで、このような特性を有するレーザ光反射率の基準となる反射光に基づいてレーザ光Ｌ１の照射を制御することから、ガラス層３の温度が融点Ｔｍより高く且つ結晶化温度Ｔｃよりも低い温度になるように照射パワーを確実に制御することが可能となる。しかも、レーザ光反射率が低下傾向から上昇傾向になる変更領域が、最適溶融温度範囲Ｔｍ１〜Ｔｃと一致していることから、レーザ光反射率に基づいてレーザ光Ｌ１を制御することで、ガラス層３の溶融を一層、最適状態とすることが可能となる。
【００３９】
ところで、有機ＥＬパッケージ等においては、容器自体が小型であるため、より薄型化されたガラス部材４，５が使用されることから、ガラス部材４，５の材料としては、割れを生じ難くすべく低膨張ガラスが選択されることが多い。このとき、ガラス層３の線膨張係数をガラス部材４，５の線膨張係数と合わせるために（すなわち、ガラス層３の線膨張係数を低くするために）、セラミックス等からなるフィラーをガラス層３に多量に含有させる。ガラス層３にフィラーを多量に含有させると、レーザ光Ｌ１の照射の前後でガラス層３のレーザ光吸収率がより一層大きく変化することになる。従って、上述したガラス溶着方法は、ガラス部材４，５の材料として低膨張ガラスを選択する場合に、特に有効である。
【００４０】
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。
【００４１】
例えば、上記第１及び第２実施形態では、照射条件であるレーザ光Ｌ１の照射パワーを変更することにより一定の速度で移動するガラス層３への入熱量を調整するようにしていたが、レーザ光Ｌ１の照射パワーを一定として、レーザ光Ｌ１の相対的な照射速度（つまり、レーザ光Ｌ１のガラス層３に対する進行速度）を照射条件として変更させることによりガラス層３への入熱量を調整するようにしてもよい。この場合、レーザ光Ｌ１の相対的な速度の増減で制御するので、ガラス層３の温度を所定の範囲に確実に制御することが可能となる。しかも、ガラス層３の溶融が進んでレーザ光吸収率が上昇した後はレーザ照射による入熱量を低下させることが多いことから、レーザ光Ｌ１の相対的な速度を速める場合が多くなり、ガラス層３の焼付けにかかる時間を短縮化させることが可能となる。
【００４２】
また、上記第１及び第２実施形態では、ガラス部材４側を介してガラス層３にレーザ光Ｌ１を照射させていたが、ガラス層３に直接レーザ光Ｌ１を照射させるようにしてもよい。
【００４３】
また、上記第１及び第２実施形態では、レーザ光Ｌ１，Ｌ２を固定して、ガラス部材４，５をＸＹステージ１５などで移動させるようにしているが、レーザ光Ｌ１，Ｌ２が各ガラス部材４，５に対して相対的に進行すればよく、ガラス部材４，５を固定してレーザ光Ｌ１，Ｌ２を移動させるようにしてもよいし、ガラス部材４，５とレーザ光Ｌ１，Ｌ２とをそれぞれ移動させるようにしてもよい。
【００４４】
また、上記第２実施形態では、反射光の強度やレーザ光反射率を得るためにガラス層３を溶融するためのレーザ光照射部１２によるレーザ光Ｌ１を用いているが、反射光の強度やレーザ光反射率を得るための専用のレーザ光照射部を設け、このような専用のレーザ光照射部によるレーザ光を用いるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００４５】
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）、Ｒ…溶着予定領域、Ｌ１…レーザ光（第１のレーザ光）。
【技術分野】
【０００１】
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ために、一方のガラス部材にガラス層を定着させるガラス層定着方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
ところで、ガラス部材にガラス層を焼き付ける技術としては、ガラスフリット、レーザ光吸収性顔料、有機溶剤及びバインダを含むペースト層から有機溶剤及びバインダを除去することにより、ガラス部材にガラス層を固着させた後、ガラス層が固着したガラス部材を焼成炉内で加熱することにより、ガラス層を溶融させて、ガラス部材にガラス層を焼き付ける技術が一般的である（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
これに対し、焼成炉の使用による消費エネルギの増大及び焼付け時間の長時間化を抑制するという観点（すなわち、高効率化という観点）から、ガラス部材に固着したガラス層にレーザ光を照射することにより、ガラス層を溶融させて、ガラス部材にガラス層を焼き付ける技術が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２００６−５２４４１９号公報
【特許文献２】特開２００２−３６６０５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、ガラス部材に対するガラス層の焼付けをレーザ光の照射によって行うと、焼付け時や、その後のガラス部材同士の溶着時に、ガラス部材にクラックが生じるなど、ガラス部材が破損することがあった。
【０００７】
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、ガラス部材の破損を防止して、効率良くガラス部材同士を溶着することを可能にするガラス層定着方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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層の焼付けがガラス部材の破損に繋がるのは、図１１に示されるように、焼付け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、ガラス部材に固着したガラス層においては、バインダの除去による空隙やガラスフリットの粒子性によって、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、可視光において白っぽく見える）。そこで、図１２に示されるように、ガラス層の温度が融点Ｔｍよりも高く且つ結晶化温度Ｔｃよりも低い温度Ｔｐとなるように照射パワーＰでレーザ光を照射すると、ガラスフリットの溶融によって空隙が埋まると共に粒子性が崩れるため、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、可視光において黒っぽく見える）。これにより、ガラス層において想定以上のレーザ光の吸収が起こり、入熱過多によるヒートショックでガラス部材にクラックが生じるのである。また、照射パワーＰでのレーザ光の照射によって、実際には、図１２に示されるように、ガラス層の温度が結晶化温度Ｔｃよりも高い温度Ｔａに達する。ガラス層において焼付け対象のガラス部材と反対側に位置する部分（すなわち、ガラス層において溶着対象のガラス部材側に位置する部分）が入熱過多によって結晶化すると、その部分の融点が高くなる。そのため、その後のガラス部材同士の溶着時に、ガラス層において溶着対象のガラス部材側に位置する部分を溶融させるべく、照射パワーを高くしてレーザ光を照射することが必要となり、焼付け時と同様に入熱過多によるヒートショックでガラス部材にクラックが生じるのである。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。なお、ガラス層の溶融によってガラス層のレーザ光吸収率が高まる場合における可視光下でのガラス層の色変化は、白っぽい状態から黒っぽい状態に変化するものに限定されず、例えば、近赤外レーザ光用のレーザ光吸収性顔料の中には、ガラス層が溶融すると緑色を呈するものも存在する。
【０００９】
すなわち、本発明に係るガラス溶着方法は、溶着予定領域に沿ってガラス層が定着させられた第１のガラス部材に、ガラス層を介して第２のガラス部材を重ね合わせ、溶着予定領域に沿って第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ために、第１のガラス部材にガラス層を定着させるガラス層定着方法であって、ガラス粉及びレーザ光吸収材を含むガラス層を、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、溶着予定領域に沿って第１のレーザ光を照射することにより、ガラス粉を溶融させ、第１のガラス部材にガラス層を定着させると共に、ガラス粉の溶融によって、第１のレーザ光の照射前に比べてガラス層のレーザ光吸収率を高くする工程と、を含む。
【００１０】
また、第１のレーザ光は、ガラス層の温度が融点よりも高く且つ結晶化温度よりも低い温度となるように照射されてもよい。更に、第１のレーザ光は、少なくともガラス層において第２のガラス部材側に位置する部分の温度が結晶化温度よりも低い温度となるように照射されてもよい。
【００１１】
なお、以下の説明において、「ガラス層に対する第１のレーザ光の進行速度」とは、第１のレーザ光の相対的な進行速度を意味し、第１のレーザ光が固定されてガラス層が移動する場合、ガラス層が固定されて第１のレーザ光が移動する場合、第１のレーザ光及びガラス層のそれぞれが移動する場合を含む。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ガラス部材の破損を防止して、効率良くガラス部材同士を溶着することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１実施形態のガラス溶着方法によって製造されたガラス溶着体の斜視図である。
【図２】第１実施形態のガラス溶着方法を説明するための斜視図である。
【図３】第１実施形態のガラス溶着方法を説明するための断面図である。
【図４】第１実施形態で用いられるガラス層定着装置の概略構成図である。
【図５】第１実施形態におけるガラス層の焼付け制御を示すフローチャートである。
【図６】第１実施形態のガラス溶着方法を説明するための斜視図である。
【図７】第１実施形態のガラス溶着方法を説明するための斜視図である。
【図８】ガラス層の温度とレーザ光反射率との関係を示すグラフである。
【図９】第２実施形態で用いられるガラス層定着装置の概略構成図である。
【図１０】第２実施形態におけるガラス層の焼付け制御を示すフローチャートである。
【図１１】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。
【図１２】レーザパワーとガラス層の温度との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
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。
［第１実施形態］
【００１５】
図１は、第１実施形態のガラス溶着方法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に沿って矩形環状に形成されている。
【００１６】
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。
【００１７】
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、非晶質の低融点ガラス（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。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。
【００１８】
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、バインダの除去による空隙やガラスフリット２の粒子性によって、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、可視光において白っぽく見える）。また、ガラス層３にはレーザ光吸収性顔料やフィラーが含有されるので、ガラス層３の融点、及び結晶化温度は、ガラス層３に含まれる低融点ガラス（ペースト層６に含まれるガラスフリット２）の融点、及び結晶化温度となっている。
【００１９】
続いて、図３及び図４に示されるように、ガラス層定着装置１０の板状の載置台１１の表面１１ａ（ここでは、研磨面）に、ガラス層３を介してガラス部材４を載置する。これにより、ペースト層６から有機溶剤及びバインダが除去されることにより形成されたガラス層３が、溶着予定領域Ｒに沿うようにガラス部材４と載置台１１との間に配置される。このガラス層定着装置１０は、図４に示されるように、ガラス層３が形成されたガラス部材４が載置される載置台１１と、ガラス層３に集光スポットを合わせてレーザ光（第１のレーザ光）Ｌ１を照射するレーザ光照射部（レーザ光照射手段）１２と、レーザ光Ｌ１の照射によってガラス層３から放射される熱輻射光を受光する受光ヘッド１３と、受光ヘッド１３が受光した熱輻射光に基づいてレーザ光Ｌ１の集光スポットにおけるガラス層３の温度を検出する放射温度計１４と、載置台１１を溶着予定領域Ｒに沿ったＸＹ方向に移動させるＸＹステージ１５と、レーザ光照射部１２及びＸＹステージ１５を制御する制御部（照射条件制御手段）１６と、を備えている。
【００２０】
載置台１１へのガラス部材４の載置に続いて、ガラス層定着装置１０を駆動して、図３及び図４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溶着予定領域Ｒに沿ってレーザ光Ｌ１を照射することにより、ガラス層３を溶融させ、ガラス部材４にガラス層３を焼き付ける。このとき、受光ヘッド１３で受光されたガラス層３からの熱輻射光に基づいて、溶融によって急激にレーザ光吸収率が高くなったガラス層３の温度が融点よりも高く且つ結晶化温度よりも低い温度となるように、制御部１６で次のようなレーザ光Ｌ１の照射パワー（照射条件）の制御を行う。
【００２１】
すなわち、図５に示すように、レーザ光Ｌ１の照射が開始されたら、まず、ガラス層３の温度が融点Ｔｍより高く且つ結晶化温度Ｔｃより低い所定の範囲内か否かを確認し（Ｓ１）、ガラス層３の温度がこの所定の範囲内であれば、レーザ光Ｌ１の照射パワーをそのまま維持して、溶着予定領域Ｒに沿ったレーザ光Ｌ１の照射を続ける（Ｓ２）。一方、ガラス層３の温度がこの所定の範囲外であれば、次に、ガラス層３の温度が所定の範囲より高いか低いかを判断し（Ｓ３）、高ければレーザ光Ｌ１の照射パワーを一定量低減し（Ｓ４）、低ければレーザ光Ｌ１の照射パワーを一定量増加させて（Ｓ５）、溶着予定領域Ｒに沿ったレーザ光Ｌ１の照射を続ける。そして、このような制御をガラス層３の溶着予定領域Ｒに沿った焼付けが終了するまで繰り返し行う（Ｓ６）。
【００２２】
このような照射パワーの制御を行ってガラス層３の焼付けを行うことにより、ガラス部材４と載置台１１との間に配置されたガラス層３は、結晶化が抑止された状態で溶融・再固化し、ガラス部材４の表面４ａにガラス層３が焼き付けられる。しかも、本実施形態では、ガラス部材４側からレーザ光Ｌ１を照射する焼付けが行われていることから、ガラス層３のガラス部材４への定着が確実に行われることに加え、ガラス部材４，５同士を溶着する際の溶着面となるガラス層３の表面３ａの結晶化が更に抑止されるようになっている。なお、ガラス部材４の表面４ａに焼き付けられたガラス層３は、ガラスフリット２の溶融によって空隙が埋まると共に粒子性が崩れるため、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、可視光において黒っぽく見える）。
【００２３】
そして、溶着予定領域Ｒ全周にわたって結晶化が抑止されたガラス層３の焼付けが終了すると、ガラス層３が焼き付けられたガラス部材４を載置台１１より取り外す。この際、ガラスフリット２と載置台１１との線膨張係数の差がガラスフリット２とガラス部材４との線膨張係数の差よりも大きくなっていることから、ガラス層３は載置台１１に固着しないようになっている。また、ガラス部材４の表面４ａに焼き付けられたガラス層３は、載置台１１の表面１１ａが研磨されていることから、ガラス部材４と反対側の表面３ａの凹凸が平坦化された状態となっている。
【００２４】
ガラス層３の焼付けに続いて、図６に示されるように、ガラス層３が焼き付けられたガラス部材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。このとき、ガラス層３の表面３ａが平坦化されているため、ガラス部材５の表面５ａがガラス層３の表面３ａに隙間なく接触する。
【００２５】
続いて、この重ね合わされたガラス部材４，５を不図示のガラス部材溶着装置に載置して、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を溶着予定領域Ｒに沿って照射する。なお、この際、ガラス部材溶着装置によりガラス部材４，５がレーザ光Ｌ２に対して移動して照射が行われる。これにより、溶着予定領域Ｒ全周にわたってレーザ光吸収率が高い状態となっているガラス層３にレーザ光Ｌ２が吸収されて、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とが溶着される。このとき、ガラス部材５の表面５ａがガラス層３の表面３ａに隙間なく接触すると共にガラス部材４に焼き付けられたガラス層３が溶着予定領域Ｒ全周にわたって結晶化が抑止された状態に形成されているため、ガラス層３の融点が高くなることなく、ガラス部材４とガラス部材５とが溶着予定領域Ｒに沿って均一に溶着され、破損が防止される。
【００２６】
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、溶着予定領域Ｒに沿ってレーザ光Ｌ１を照射してガラス層３を溶融させる際、ガラス層３の温度が融点Ｔｍよりも高く且つ結晶化温度Ｔｃよりも低い温度となるようにレーザ光Ｌ１の照射条件を制御して、ガラス部材４にガラス層３を定着させる。このガラス層３の定着時には、ガラス層３の溶融によってガラス層３のレーザ光吸収率が急激に高くなるが、ガラス層３の温度が融点Ｔｍより高く且つ結晶化温度Ｔｃよりも低い温度となるようにレーザ光Ｌ１の照射条件を制御しているため、ガラス層３が入熱過多の状態となることが抑止される。このような制御により、レーザ光Ｌ１の照射によってガラス部材４にガラス層３を定着させても、ガラス層３の定着時や、その後のガラス部材４，５同士の溶着時に、ガラス部材４，５にクラックが生じるなど、ガラス部材４，５が破損するのを防止することができる。従って、このガラス溶着方法によれば、ガラス部材４，５の破損を防止して、効率良くガラス部材４，５同士を溶着することが可能となる。
【００２７】
また、上述したガラス溶着方法においては、ガラス層３から放射される熱輻射光に基づいてガラス層３の温度が融点Ｔｍよりも高く且つ結晶化温度Ｔｃよりも低い温度となるようにレーザ光Ｌ１の照射条件を制御している。この場合、ガラス層３から放射される熱輻射光を測定することでガラス層３の温度を測定することになるため、ガラス層３の温度が融点Ｔｍより高く且つ結晶化温度Ｔｃよりも低い温度になるようにレーザ光Ｌ１の照射条件を確実に制御することが可能となる。
【００２８】
また、上述したガラス溶着方法においては、レーザ光Ｌ１がガラス部材４側からガラス層３に照射される。そのため、ガラス部材４とガラス層３との界面部分が十分に加熱されると共に、ガラス層３の表面３ａ側の溶融温度が界面部分側の溶融温度より低くなるように制御される。従って、ガラス部材４にガラス層３を強固に焼き付けて定着させることができるだけでなく、ガラス層３において溶着対象のガラス部材５側に位置する部分（ガラス層３の表面３ａ部分）が入熱過多によって結晶化するのを更に確実に抑止することができる。
［第２実施形態］
【００２９】
次に、本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態は、ガラス層３をガラス部材４に焼き付ける際に、ガラス層３で反射されたレーザ光Ｌ１の反射光に基づいて、ガラス層３の温度が融点Ｔｍより高く且つ結晶化温度Ｔｃより低くなるようにレーザ光Ｌ１の照射パワーを制御する点で、第１実施形態と異なっている。
【００３０】
レーザ光Ｌ１のレーザ光反射率は次のような特性を有している。すなわち、図８に示されるように、ガラス層３の温度が融点Ｔｍに至るまでは、レーザ光反射率は略一定であり、反射光の強度も略一定となる。一方、ガラス層３の温度が融点Ｔｍを超え、ガラス層３が溶け始めるとバインダの抜け穴（気泡）やガラスフリット２の粒子性に起因する散乱の減少やレーザ吸収性顔料による光吸収率の上昇により、温度上昇に応じてレーザ光反射率が徐々に低下する傾向となり、反射光の強度も漸減する。
【００３１】
そして、ガラス層３の温度がＴｍ１でガラス層３が完全に溶融すると、レーザ光反射率はしばらく略一定となり、ガラス層３の温度が結晶化温度Ｔｃまで上昇すると結晶化が始まり、結晶化による散乱の増加で、温度上昇に応じてレーザ光反射率は再び上昇する傾向となり、反射光の強度も漸増する。その後、ガラス層３の温度がＴｃ１となって完全に結晶化されると、再び、レーザ光反射率は略一定となり、反射光の強度も略一定となる。本実施形態では、このような特性を有する反射光の強度を用いて、ガラス層３をガラス部材４に焼き付ける。なお、ガラス溶着方法における焼付け以外の工程は、第１実施形態と同様である。
【００３２】
まず、本実施形態で使用されるガラス層定着装置２０について説明する。ガラス層定着装置２０は、図９に示されるように、第１実施形態で使用された載置台１１、レーザ光照射部１２、ＸＹステージ１５に加え、受光ヘッド２３、反射光モニタ２４、及び制御部（照射条件制御手段）２６を備えている。受光ヘッド２３は、レーザ光Ｌ１の照射によるガラス層３からの反射光を受光して、受光した反射光の強度情報を反射光モニタ２４へ出力する。反射光モニタ２４は、受光ヘッド２３からの反射光の強度情報及び制御部２６からの照射パワー情報に基づき反射率換算を行い、反射光の強度情報やレーザ光反射率を制御部２６に出力する。制御部２６は、入力された反射光の強度情報やレーザ光反射率に基づきレーザ光照射部１２及びＸＹステージ１５を制御する。
【００３３】
次に、本実施形態におけるガラス部材４へのガラス層３の焼付けについて説明する。ガラス層３の焼付けでは、ガラス層定着装置２０を駆動して、ガラス層３に集光スポットを合わせて、溶着予定領域Ｒに沿ってレーザ光Ｌ１を照射することにより、ガラス層３を溶融させ、ガラス部材４にガラス層３を焼き付ける。このとき、受光ヘッド２３で受光されたガラス層３で反射された反射光の強度に基づいて、溶融によって急激にレーザ光吸収率が高くなったガラス層３の温度が融点Ｔｍよりも高く且つ結晶化温度Ｔｃよりも低い温度となるように、制御部２６で次のようなレーザ光Ｌ１の照射パワーの制御を行う。
【００３４】
すなわち、図１０に示されるように、レーザ光Ｌ１の照射が開始されたら、まず、ガラス層３がいきなり結晶化しないように、レーザ光照射部１２からのレーザ光Ｌ１の照射パワーを徐々に増加させる（Ｓ１１）。そして、受光ヘッド２３で受光された反射光の強度がガラス層３の温度が融点Ｔｍを超えない所定の範囲内か確認する（Ｓ１２）。なお、温度が融点Ｔｍに至るまでは、レーザ光反射率が一定であるため、反射光の強度を測定することで、ガラス層３の温度が融点Ｔｍを超えていないことを確認する。
【００３５】
続いて、反射光の強度がこの所定の範囲内であれば、レーザ光Ｌ１の照射パワーをそのまま維持して溶着予定領域Ｒに沿ったレーザ光Ｌ１の照射を続ける（Ｓ１３）。一方、レーザ光Ｌ１の照射パワーを維持して照射を続けたところ、ガラス層の温度が融点Ｔｍを超えてレーザ光吸収率が上昇した結果、反射光の強度がこの所定の範囲外になった場合、ガラス層３からのレーザ光反射率を求めて、このレーザ光反射率が低下しているかどうか判断する（Ｓ１４）。
【００３６】
ステップＳ１４での判断の結果、レーザ光反射率が低下傾向であれば、レーザ光Ｌ１の照射パワーを一定量増加させて（Ｓ１５）、ガラス層３の温度が融点Ｔｍと結晶化温度Ｔｃとの間の最適溶融温度範囲Ｔｍ１〜Ｔｃ（図８参照）の間になるように、レーザ光Ｌ１を制御して、溶着予定領域Ｒに沿ったレーザ光Ｌ１の照射を続ける。なお、この最適溶融温度範囲Ｔｍ１〜Ｔｃは、図８に示されるように、レーザ光反射率が低下傾向から上昇傾向に切り替わる領域と一致しており、レーザ光反射率は略一定となっている。
【００３７】
一方、レーザ光反射率が低下していなければ、予め定められた結晶化温度Ｔｃに到達するレーザ光の照射パワーすなわち上限値以上か判断する（Ｓ１６）。レーザ光Ｌ１の照射パワーが上限値以上であれば、ガラス層３が結晶化してしまっている可能性が高いため（Ｓ１７）、加工を中止する（Ｓ１８）。一方、レーザ光Ｌ１の照射パワーが上限値より小さければ、レーザ光のパワーを増加させる（Ｓ１５）。そして、このような制御をガラス層３の焼付けが溶着予定領域Ｒに沿って終了するまで繰り返し行う（Ｓ１９）。
【００３８】
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、ガラス層３で反射されたレーザ光Ｌ１の光反射に基づいてガラス層３の温度が融点Ｔｍよりも高く結晶化温度Ｔｃよりも低い温度となるように照射パワーを制御している。反射光によるレーザ光反射率は、ガラス層３の温度が融点Ｔｍに至るまでは一定であり、ガラス層３の温度が融点Ｔｍを超えると低下傾向を示し、その後、ガラス層３の温度が結晶化温度Ｔｃを超えて結晶化が進むと増加傾向を示すといった特性を有している。そこで、このような特性を有するレーザ光反射率の基準となる反射光に基づいてレーザ光Ｌ１の照射を制御することから、ガラス層３の温度が融点Ｔｍより高く且つ結晶化温度Ｔｃよりも低い温度になるように照射パワーを確実に制御することが可能となる。しかも、レーザ光反射率が低下傾向から上昇傾向になる変更領域が、最適溶融温度範囲Ｔｍ１〜Ｔｃと一致していることから、レーザ光反射率に基づいてレーザ光Ｌ１を制御することで、ガラス層３の溶融を一層、最適状態とすることが可能となる。
【００３９】
ところで、有機ＥＬパッケージ等においては、容器自体が小型であるため、より薄型化されたガラス部材４，５が使用されることから、ガラス部材４，５の材料としては、割れを生じ難くすべく低膨張ガラスが選択されることが多い。このとき、ガラス層３の線膨張係数をガラス部材４，５の線膨張係数と合わせるために（すなわち、ガラス層３の線膨張係数を低くするために）、セラミックス等からなるフィラーをガラス層３に多量に含有させる。ガラス層３にフィラーを多量に含有させると、レーザ光Ｌ１の照射の前後でガラス層３のレーザ光吸収率がより一層大きく変化することになる。従って、上述したガラス溶着方法は、ガラス部材４，５の材料として低膨張ガラスを選択する場合に、特に有効である。
【００４０】
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。
【００４１】
例えば、上記第１及び第２実施形態では、照射条件であるレーザ光Ｌ１の照射パワーを変更することにより一定の速度で移動するガラス層３への入熱量を調整するようにしていたが、レーザ光Ｌ１の照射パワーを一定として、レーザ光Ｌ１の相対的な照射速度（つまり、レーザ光Ｌ１のガラス層３に対する進行速度）を照射条件として変更させることによりガラス層３への入熱量を調整するようにしてもよい。この場合、レーザ光Ｌ１の相対的な速度の増減で制御するので、ガラス層３の温度を所定の範囲に確実に制御することが可能となる。しかも、ガラス層３の溶融が進んでレーザ光吸収率が上昇した後はレーザ照射による入熱量を低下させることが多いことから、レーザ光Ｌ１の相対的な速度を速める場合が多くなり、ガラス層３の焼付けにかかる時間を短縮化させることが可能となる。
【００４２】
また、上記第１及び第２実施形態では、ガラス部材４側を介してガラス層３にレーザ光Ｌ１を照射させていたが、ガラス層３に直接レーザ光Ｌ１を照射させるようにしてもよい。
【００４３】
また、上記第１及び第２実施形態では、レーザ光Ｌ１，Ｌ２を固定して、ガラス部材４，５をＸＹステージ１５などで移動させるようにしているが、レーザ光Ｌ１，Ｌ２が各ガラス部材４，５に対して相対的に進行すればよく、ガラス部材４，５を固定してレーザ光Ｌ１，Ｌ２を移動させるようにしてもよいし、ガラス部材４，５とレーザ光Ｌ１，Ｌ２とをそれぞれ移動させるようにしてもよい。
【００４４】
また、上記第２実施形態では、反射光の強度やレーザ光反射率を得るためにガラス層３を溶融するためのレーザ光照射部１２によるレーザ光Ｌ１を用いているが、反射光の強度やレーザ光反射率を得るための専用のレーザ光照射部を設け、このような専用のレーザ光照射部によるレーザ光を用いるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００４５】
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）、Ｒ…溶着予定領域、Ｌ１…レーザ光（第１のレーザ光）。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶着予定領域に沿ってガラス層が定着させられた第１のガラス部材に、前記ガラス層を介して第２のガラス部材を重ね合わせ、前記溶着予定領域に沿って前記第１のガラス部材と前記第２のガラス部材とを溶着してガラス溶着体を製造するために、前記第１のガラス部材に前記ガラス層を定着させるガラス層定着方法であって、
ガラス粉及びレーザ光吸収材を含む前記ガラス層を、前記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、
前記溶着予定領域に沿って第１のレーザ光を照射することにより、前記ガラス粉を溶融させ、前記第１のガラス部材に前記ガラス層を定着させると共に、前記ガラス粉の溶融によって、前記第１のレーザ光の照射前に比べて前記ガラス層のレーザ光吸収率を高くする工程と、を含む、ガラス層定着方法。
【請求項２】
前記第１のレーザ光は、前記ガラス層の温度が融点よりも高く且つ結晶化温度よりも低い温度となるように照射される、請求項１記載のガラス層定着方法。
【請求項３】
前記第１のレーザ光は、少なくとも前記ガラス層において前記第２のガラス部材側に位置する部分の温度が結晶化温度よりも低い温度となるように照射される、請求項２記載のガラス層定着方法。
【請求項１】
溶着予定領域に沿ってガラス層が定着させられた第１のガラス部材に、前記ガラス層を介して第２のガラス部材を重ね合わせ、前記溶着予定領域に沿って前記第１のガラス部材と前記第２のガラス部材とを溶着してガラス溶着体を製造するために、前記第１のガラス部材に前記ガラス層を定着させるガラス層定着方法であって、
ガラス粉及びレーザ光吸収材を含む前記ガラス層を、前記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、
前記溶着予定領域に沿って第１のレーザ光を照射することにより、前記ガラス粉を溶融させ、前記第１のガラス部材に前記ガラス層を定着させると共に、前記ガラス粉の溶融によって、前記第１のレーザ光の照射前に比べて前記ガラス層のレーザ光吸収率を高くする工程と、を含む、ガラス層定着方法。
【請求項２】
前記第１のレーザ光は、前記ガラス層の温度が融点よりも高く且つ結晶化温度よりも低い温度となるように照射される、請求項１記載のガラス層定着方法。
【請求項３】
前記第１のレーザ光は、少なくとも前記ガラス層において前記第２のガラス部材側に位置する部分の温度が結晶化温度よりも低い温度となるように照射される、請求項２記載のガラス層定着方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１２−１７６８９８（Ｐ２０１２−１７６８９８Ａ）
【公開日】平成２４年９月１３日（２０１２．９．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１３９９３３（Ｐ２０１２−１３９９３３）
【出願日】平成２４年６月２１日（２０１２．６．２１）
【分割の表示】特願２００９−５４９３２０（Ｐ２００９−５４９３２０）の分割
【原出願日】平成２１年６月３日（２００９．６．３）
【出願人】（０００２３６４３６）浜松ホトニクス株式会社 (1,479)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月１３日（２０１２．９．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年６月２１日（２０１２．６．２１）
【分割の表示】特願２００９−５４９３２０（Ｐ２００９−５４９３２０）の分割
【原出願日】平成２１年６月３日（２００９．６．３）
【出願人】（０００２３６４３６）浜松ホトニクス株式会社 (1,479)
【Ｆターム（参考）】
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