ガラス溶着方法及びガラス層定着方法
【課題】 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、及びそのためのガラス層定着方法を提供する。
【解決手段】 ガラス部材にガラス層３を定着させる仮焼成の際に、リング状の照射領域を有するレーザ光Ｌ２がガラス層３に照射される。このとき、ガラス層３の幅方向において、レーザ光Ｌ２のビームプロファイルの双峰部Ｍのそれぞれは、ガラス層３の両縁部３ｂのそれぞれに重なっている。これにより、ガラス層３の中央部３ａでは、レーザ光Ｌ２において強度が相対的に高い部分が照射される時間が短くなる一方で、ガラス層３の両縁部３ｂでは、レーザ光Ｌ２において強度が相対的に高い部分が照射される時間が長くなる。そのため、ガラス層３においては、中央部３ａと両縁部３ｂとでレーザ光Ｌ２の照射による入熱量が均一化され、ガラス層３の全体が適切に溶融させられる。
【解決手段】 ガラス部材にガラス層３を定着させる仮焼成の際に、リング状の照射領域を有するレーザ光Ｌ２がガラス層３に照射される。このとき、ガラス層３の幅方向において、レーザ光Ｌ２のビームプロファイルの双峰部Ｍのそれぞれは、ガラス層３の両縁部３ｂのそれぞれに重なっている。これにより、ガラス層３の中央部３ａでは、レーザ光Ｌ２において強度が相対的に高い部分が照射される時間が短くなる一方で、ガラス層３の両縁部３ｂでは、レーザ光Ｌ２において強度が相対的に高い部分が照射される時間が長くなる。そのため、ガラス層３においては、中央部３ａと両縁部３ｂとでレーザ光Ｌ２の照射による入熱量が均一化され、ガラス層３の全体が適切に溶融させられる。
【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ガラス溶着方法、及びそのための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、有機物（有機溶剤やバインダ）、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一方のガラス部材に定着させた後、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、一方及び他方のガラス部材同士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定着させるために、炉内での加熱に代えて、レーザ光の照射によってガラス層から有機物を除去する技術が提案されている（例えば、特許文献１，２参照）。このような技術によれば、ガラス部材に形成された機能層等が加熱されて劣化するのを防止することができ、また、炉の使用による消費エネルギの増大及び炉内での加熱時間の長時間化を抑制することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３６６０５０号公報
【特許文献２】特開２００２−３６７５１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、レーザ光の照射によってガラス部材にガラス層を定着させ（いわゆる仮焼成）、その後、レーザ光の照射によってガラス層を介してガラス部材同士を溶着すると（いわゆる本焼成）、溶着状態が不均一になったり、ガラス層のガラス粉が汚染物として残存したりして、その結果、ガラス溶着体の信頼性が低下する場合があった。
【０００６】
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、及びそのための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】
【０００７】
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、ガラス溶着体において、溶着状態が不均一になったり、ガラス層のガラス粉が汚染物として残存したりするのは、図１３に示されるように、レーザ光吸収材及びガラス粉を含む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。
【０００８】
つまり、ガラス部材に配置されたガラス層においては、ガラス粉の粒子性等によってレーザ光吸収材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、図１４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となるようにレーザパワーＰでレーザ光を照射すると、ガラス粉の溶融によってその粒子性が崩れるなどしてレーザ光吸収材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）。そのため、レーザパワーＰでレーザ光を照射すると、実際には、ガラス層の温度が結晶化温度Ｔｃよりも高い温度Ｔａに達してしまう。
【０００９】
このことを踏まえ、レーザ光のビームプロファイルがガウシアン分布である場合に、照射領域の周縁部においてガラス層を溶融させ且つガラス層を結晶化させないレーザパワーでレーザ光をガラス層に照射すると、図１５に示されるように、レーザ光の強度が相対的に高くなるガラス層３０の中央部３０ａで温度が結晶化温度Ｔｃに達する。その結果、ガラス層３０の中央部３０ａにおけるガラス部材４０と反対側の部分が結晶化してしまう。ガラス層３０の一部が入熱過多によって結晶化すると、結晶化部分の融点が非結晶化部分の融点よりも高くなるため、ガラス部材同士を溶着して製造したガラス溶着体において、溶着状態が不均一になる。なお、図１５は、ガラス部材４０と反対側からガラス層３０にレーザ光を照射した場合である。
【００１０】
一方、レーザ光のビームプロファイルがガウシアン分布である場合に、照射領域の中央部においてガラス層を溶融させ且つガラス層を結晶化させないレーザパワーでレーザ光をガラス層に照射すると、図１６に示されるように、レーザ光の強度が相対的に低くなるガラス層３０の両縁部３０ｂで温度が融点Ｔｍに達せず、更には、溶融したガラス層３０の中央部３０ａが固化する際に収縮する。その結果、溶融しなかったガラス粉２０がガラス層３０の両縁部３０ｂ近傍に残存してしまう。そのため、ガラス部材同士を溶着して製造したガラス溶着体において、ガラス層３０のガラス粉２０が汚染物として残存する。なお、図１６は、図１５と同様に、ガラス部材４０と反対側からガラス層３０にレーザ光を照射した場合である。
【００１１】
本発明者は、以上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、延在する溶着予定領域に沿うように、レーザ光吸収材及びガラス粉を含むガラス層を所定の幅で第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のレーザ光の照射領域を相対的に移動させてガラス層に第１のレーザ光を照射することにより、ガラス層を溶融させ、第１のガラス部材にガラス層を定着させる工程と、ガラス層が定着した第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、ガラス層に第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、を含み、第１のレーザ光の照射領域はリング状であり、第１のレーザ光は、ガラス層の幅方向において第１のレーザ光のビームプロファイルの双峰部のそれぞれがガラス層の両縁部のそれぞれに重なるように、ガラス層に照射されることを特徴とする。また、本発明に係るガラス層溶着方法は、第１のガラス部材にガラス層を定着させてガラス層定着部材を製造するガラス層定着方法であって、延在する溶着予定領域に沿うように、レーザ光吸収材及びガラス粉を含むガラス層を所定の幅で第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のレーザ光の照射領域を相対的に移動させてガラス層に第１のレーザ光を照射することにより、ガラス層を溶融させ、第１のガラス部材にガラス層を定着させる工程と、を含み、第１のレーザ光の照射領域はリング状であり、第１のレーザ光は、ガラス層の幅方向において第１のレーザ光のビームプロファイルの双峰部のそれぞれがガラス層の両縁部のそれぞれに重なるように、ガラス層に照射されることを特徴とする。
【００１２】
これらのガラス溶着方法及びガラス層定着方法では、ガラス層を溶融させ、第１のガラス部材にガラス層を定着させる際に、リング状の照射領域を有する第１のレーザ光がガラス層に照射される。そして、第１のレーザ光は、ガラス層の幅方向において第１のレーザ光のビームプロファイルの双峰部のそれぞれがガラス層の両縁部のそれぞれに重なるように、ガラス層に照射される。これにより、ガラス層の中央部では、第１のレーザ光において強度が相対的に高い部分が照射される時間が短くなる一方で、ガラス層の両縁部では、第１のレーザ光において強度が相対的に高い部分が照射される時間が長くなる。そのため、ガラス層においては、中央部と両縁部とで第１のレーザ光の照射による入熱量が均一化される。従って、ガラス層の中央部が結晶化したり、溶融しなかったガラス粉がガラス層の両縁部近傍に残存したりするのを防止して、ガラス層の中央部及び両縁部を適切に溶融させることができる。よって、これらのガラス溶着方法及びガラス層定着方法によれば、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。
【００１３】
また、本発明に係るガラス溶着方法においては、第１のレーザ光は、ガラス層の幅方向において双峰部のそれぞれのピーク値が両縁部のそれぞれの外側に位置するように、ガラス層に照射されることが好ましい。この場合、第１のレーザ光の照射領域がガラス層に対してその幅方向に多少ずれても、第１のレーザ光の強度は、ガラス層の中央部に比べガラス層の両縁部で高くなる。従って、溶融しなかったガラス粉が両縁部近傍に残存するのを確実に防止することができる。
【００１４】
また、本発明に係るガラス溶着方法においては、第１のレーザ光は、第１のガラス部材側から第１のガラス部材を介してガラス層に照射されることが好ましい。この場合、ガラス層における第１のガラス部材側の部分が十分に加熱されるので、第１のガラス部材に対するガラス層の密着性を向上させることができる。しかも、ガラス層における第１のガラス部材と反対側の部分（すなわち、ガラス層において第２のガラス部材と溶着される部分）が入熱過多によって結晶化するのが防止されるので、第２のガラス部材に対するガラス層の溶着状態を均一化することができる。
【００１５】
また、本発明に係るガラス溶着方法は、第１のガラス部材にガラス層を定着させる工程の前に、第１のガラス部材に配置されたガラス層の一部に第３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を更に含み、第１のガラス部材にガラス層を定着させる工程では、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１のレーザ光の照射領域を相対的に移動させてガラス層に第１のレーザ光を照射することが好ましい。
【００１６】
上述したように、第１のガラス部材に配置されたガラス層のレーザ光吸収率は、ガラス層が溶融すると急激に高くなる。そのため、第１のガラス部材に配置されたガラス層を溶融させるために、単に、溶着予定領域に沿ってレーザ光の照射領域を相対的に移動させても、レーザ光の照射開始位置から、ガラス層がその幅方向全体に渡って溶融した安定状態の領域に至るまでに、ガラス層がその幅方向全体に渡って溶融していない不安定状態の領域が出現してしまう。ただし、レーザ光の照射開始位置においてガラス層をその幅方向全体に渡って溶融させるようなレーザパワーでレーザ光を照射すると、ガラス層が入熱過多によって結晶化するおそれがある。
【００１７】
そこで、ガラス層を溶融させて第１のガラス部材にガラス層を定着させる前に、ガラス層の一部に第３のレーザ光を照射してガラス層の一部を溶融させ、第３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１のレーザ光の照射領域を相対的に移動させてガラス層に第１のレーザ光を照射する。このように、第１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ので、第１のレーザ光の照射を開始する起点付近からすぐに、ガラス層がその幅方向全体に渡って溶融した安定状態の領域とすることができる。そのため、ガラス層が結晶化するようなレーザパワーでレーザ光を照射する必要もない。そして、このような安定状態のガラス層を介して第１のガラス部材と第２のガラス部材とが溶着されるので、溶着状態を均一化することができる。
【発明の効果】
【００１８】
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可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】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２】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３】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４】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５】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６】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７】ガラス層の幅方向における仮焼成用のレーザ光のビームプロファイルとガラス層との位置関係を示す図である。
【図８】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９】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１０】ガラス層の延在方向における仮焼成用のレーザ光のビームプロファイルを示す図である。
【図１１】ガラス層の幅方向におけるガラス層の温度分布を示す図である。
【図１２】ガラス層の幅方向における仮焼成用のレーザ光のビームプロファイルとガラス層との位置関係を示す図である。
【図１３】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１４】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。
【図１５】ガラス層の幅方向におけるガラス層の温度分布を示す図である。
【図１６】ガラス層の幅方向におけるガラス層の温度分布を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
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。
【００２１】
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の外縁に沿うように所定の幅で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に沿うように所定の幅で矩形環状に形成されている。
【００２２】
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（ガラス部材４とガラス部材５とを溶着してガラス溶着体１を製造するために、ガラス部材４にガラス層３を定着させてガラス層定着部材を製造するガラス層定着方法を含む）について説明する。
【００２３】
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。つまり、ペースト層６は、有機溶剤、バインダ、レーザ光吸収性顔料及びガラスフリット２を含んでいる。
【００２４】
続いて、ペースト層６を乾燥させて有機溶剤を除去する。これにより、矩形環状に延在する溶着予定領域Ｒに沿うように、ガラス層３が所定の幅でガラス部材４に配置されることになる。つまり、ガラス層３は、バインダ、レーザ光吸収性顔料及びガラスフリット２を含んでいる。なお、ガラス部材４の表面４ａに配置されたガラス層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、可視光下においては、ガラス層３が白っぽく見える）。
【００２５】
続いて、図３に示されるように、ガラス部材４に対してガラス層３を鉛直方向上側に位置させた状態で、ガラス部材４を載置台７上に載置する。そして、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レーザ光（第３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のレーザパワーがガラス層の幅方向（レーザ光Ｌ１の進行方向と略直交する方向）において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３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。
【００２６】
その後、図４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、ガラスフリット２の溶融によってその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は、レーザ光Ｌ１を照射されなかった部分に比べて高い状態となる（例えば、可視光下においては、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）。
【００２７】
続いて、図５，６に示されるように、レーザ光吸収部８ａを起点（照射開始位置）として、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）Ｌ２を溶着予定領域Ｒに沿って照射する。すなわち、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の照射領域を相対的に移動させてガラス層３にレーザ光Ｌ２を照射する。このとき、レーザ光Ｌ２は、ガラス部材４に対してガラス層３を鉛直方向上側に位置させた状態で、載置台７に設けられた開口（図示せず）、及びガラス部材４を介して、ガラス部材４側からガラス層３に照射される（レーザ光Ｌ１も同様）。これにより、バインダがガス化してガラス層３から除去されると共にガラス層３が溶融・再固化し、ガラス部材４の表面４ａにガラス層３が焼き付けられて定着させられ（仮焼成）、ガラス層定着部材が製造される。
【００２８】
ここで、仮焼成用のレーザ光Ｌ２の照射領域は、図７（ａ）に示されるように、ガラス層３においてリング状となっている。このとき、図７（ｂ）に示されるように、ガラス層３の幅方向において、レーザ光Ｌ２のビームプロファイル（強度分布）の双峰部Ｍ（レーザ光の強度が相対的に高い凸状の部分）のそれぞれは、ガラス層３の両縁部３ｂのそれぞれに重なっており、双峰部Ｍのそれぞれのピーク値Ｍｐは、両縁部３ｂのそれぞれの外側に位置している。
【００２９】
そして、ガラス層３の仮焼成の際には、レーザ光吸収率が予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が幅方向全体にわたって溶融する。これにより、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、ガラス層３の溶融が安定した安定領域となる。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、仮焼成の際に確実に溶融する。なお、ガラス部材４の表面４ａに定着させられたガラス層３は、溶着予定領域Ｒ全域にわたって、ガラスフリット２の溶融によってその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。
【００３０】
ガラス層３の仮焼成に続いて、図８に示されるように、ガラス層定着部材１０（すなわち、ガラス層３が定着したガラス部材４）にガラス層３を介してガラス部材５を重ね合わせる。続いて、図９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）Ｌ３を溶着予定領域Ｒに沿って照射する。すなわち、溶着予定領域Ｒに沿ってレーザ光Ｌ３の照射領域を相対的に移動させてガラス層３にレーザ光Ｌ３を照射する。これにより、溶着予定領域Ｒ全域にわたってレーザ光吸収率が高く且つ均一な状態となっているガラス層３にレーザ光Ｌ３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（本焼成）、ガラス部材４とガラス部材５とが溶着予定領域Ｒに沿って溶着されてガラス溶着体１が得られる（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）。なお、レーザ光Ｌ３の照射は、ガラス層３の全体に対して一括で行うものであってもよい。
【００３１】
以上説明したように、ガラス溶着体１の製造するためのガラス溶着方法（ガラス層定着方法を含む）においては、ガラス層３を溶融させ、ガラス部材４にガラス層３を定着させる際に（すなわち、仮焼成の際に）、リング状の照射領域を有するレーザ光Ｌ２がガラス層３に照射される。そして、レーザ光Ｌ２は、ガラス層３の幅方向においてレーザ光Ｌ２のビームプロファイルの双峰部Ｍのそれぞれがガラス層３の両縁部３ｂのそれぞれに重なるように、ガラス層３に照射される。これにより、図１０に示されるように、ガラス層３の中央部３ａでは、レーザ光Ｌ２において強度が相対的に高い部分が照射される時間が短くなる一方で、ガラス層３の両縁部３ｂでは、レーザ光Ｌ２において強度が相対的に高い部分が照射される時間が長くなる。そのため、ガラス層３においては、中央部３ａと両縁部３ｂとでレーザ光Ｌ２の照射による入熱量が均一化され、図１１に示されるように、ガラス層３の全体で温度が融点Ｔｍよりも高く且つ結晶化温度Ｔｃよりも低くなる。従って、仮焼成の際に、ガラス層３の中央部３ａが結晶化したり、溶融しなかったガラスフリット２がガラス層３の両縁部３ｂ近傍に残存したりするのを防止して、ガラス層３の全体を適切に溶融させることができる。よって、このガラス溶着方法によれば、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。
【００３２】
なお、ガラス部材４とガラス部材５とを溶着する際には（すなわち、本焼成の際には）、例えばガラス層３の両縁部３ｂが多少溶融しなくても、仮焼成が確実に行われていれば、溶着状態が不均一になったり、ガラス層３のガラスフリット２が汚染物として残存したりするという事態は生じない。このように、ガラス層３の仮焼成の状態は、ガラス層３の本焼成の状態を左右するものであるから、仮焼成用のレーザ光の照射条件は、本焼成用のレーザ光の照射条件に比べシビアとなる。
【００３３】
また、仮焼成用のレーザ光Ｌ２は、ガラス層３の幅方向において双峰部Ｍのそれぞれのピーク値Ｍｐがガラス層３の両縁部３ｂのそれぞれの外側に位置ように、ガラス層３に照射される。これにより、図１２に示されるように、位置Ｐ０に対して位置Ｐ１或いは位置Ｐ２というように、レーザ光Ｌ２の照射領域がガラス層３に対してその幅方向に多少ずれても、レーザ光Ｌ２の強度は、ガラス層３の中央部３ａに比べガラス層３の両縁部３ｂで高くなる。従って、溶融しなかったガラスフリット２がガラス層３の両縁部３ｂ近傍に残存するのを確実に防止することができる。
【００３４】
また、仮焼成用のレーザ光Ｌ２は、ガラス部材４側からガラス部材４を介してガラス層３に照射される。これにより、ガラス層３におけるガラス部材４側の部分が十分に加熱されるので、ガラス部材４に対するガラス層３の密着性を向上させることができる。しかも、ガラス層３におけるガラス部材４と反対側の部分（すなわち、ガラス層３においてガラス部材５と溶着される部分）が入熱過多によって結晶化するのが防止されるので、ガラス部材５に対するガラス層３の溶着状態を均一化することができる。
【００３５】
また、ガラス部材４にガラス層３を定着させる前に（すなわち、仮焼成の前に）、ガラス層３の一部にレーザ光Ｌ１を照射することによりガラス層３にレーザ光吸収部８ａを形成し、仮焼成の際には、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の照射領域を相対的に移動させてガラス層３にレーザ光Ｌ２を照射する。このように、レーザ光Ｌ２の照射開始位置が既にレーザ光吸収部８ａになっているので、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がその幅方向全体に渡って溶融した安定状態の領域とすることができる。そのため、ガラス層３が結晶化するようなレーザパワーでレーザ光Ｌ２を照射する必要もない。そして、このような安定状態のガラス層３を介してガラス部材４とガラス部材５とが溶着されるので、ガラス溶着体１において溶着状態を均一化することができる。
【００３６】
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、仮焼成用のレーザ光Ｌ２は、ガラス部材４と反対側からガラス部材４を介さずにガラス層３に照射されてもよい。
【００３７】
また、仮焼成用のレーザ光Ｌ２の照射対象となるガラス層３は、バインダ、レーザ光吸収性顔料及びガラスフリット２を含んだものに限定されず、有機溶剤、バインダ、レーザ光吸収性顔料及びガラスフリット２を含んだペースト層６に相当するものや、有機溶剤及びバインダを含まずに、レーザ光吸収性顔料及びガラスフリット２を含んだものであってもよい。また、ガラスフリット２は、ガラス部材４，５の融点よりも低い融点を有するものに限定されず、ガラス部材４，５の融点以上の融点を有するものであってもよい。また、レーザ光吸収性顔料は、ガラスフリット２自体に含まれていてもよい。
【符号の説明】
【００３８】
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、１０…ガラス層定着部材、Ｒ…溶着予定領域、Ｌ１…レーザ光（第３のレーザ光）、Ｌ２…レーザ光（第１のレーザ光）、Ｌ３…レーザ光（第２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ガラス溶着方法、及びそのための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、有機物（有機溶剤やバインダ）、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一方のガラス部材に定着させた後、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、一方及び他方のガラス部材同士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定着させるために、炉内での加熱に代えて、レーザ光の照射によってガラス層から有機物を除去する技術が提案されている（例えば、特許文献１，２参照）。このような技術によれば、ガラス部材に形成された機能層等が加熱されて劣化するのを防止することができ、また、炉の使用による消費エネルギの増大及び炉内での加熱時間の長時間化を抑制することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３６６０５０号公報
【特許文献２】特開２００２−３６７５１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、レーザ光の照射によってガラス部材にガラス層を定着させ（いわゆる仮焼成）、その後、レーザ光の照射によってガラス層を介してガラス部材同士を溶着すると（いわゆる本焼成）、溶着状態が不均一になったり、ガラス層のガラス粉が汚染物として残存したりして、その結果、ガラス溶着体の信頼性が低下する場合があった。
【０００６】
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、及びそのための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】
【０００７】
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、ガラス溶着体において、溶着状態が不均一になったり、ガラス層のガラス粉が汚染物として残存したりするのは、図１３に示されるように、レーザ光吸収材及びガラス粉を含む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。
【０００８】
つまり、ガラス部材に配置されたガラス層においては、ガラス粉の粒子性等によってレーザ光吸収材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、図１４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となるようにレーザパワーＰでレーザ光を照射すると、ガラス粉の溶融によってその粒子性が崩れるなどしてレーザ光吸収材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）。そのため、レーザパワーＰでレーザ光を照射すると、実際には、ガラス層の温度が結晶化温度Ｔｃよりも高い温度Ｔａに達してしまう。
【０００９】
このことを踏まえ、レーザ光のビームプロファイルがガウシアン分布である場合に、照射領域の周縁部においてガラス層を溶融させ且つガラス層を結晶化させないレーザパワーでレーザ光をガラス層に照射すると、図１５に示されるように、レーザ光の強度が相対的に高くなるガラス層３０の中央部３０ａで温度が結晶化温度Ｔｃに達する。その結果、ガラス層３０の中央部３０ａにおけるガラス部材４０と反対側の部分が結晶化してしまう。ガラス層３０の一部が入熱過多によって結晶化すると、結晶化部分の融点が非結晶化部分の融点よりも高くなるため、ガラス部材同士を溶着して製造したガラス溶着体において、溶着状態が不均一になる。なお、図１５は、ガラス部材４０と反対側からガラス層３０にレーザ光を照射した場合である。
【００１０】
一方、レーザ光のビームプロファイルがガウシアン分布である場合に、照射領域の中央部においてガラス層を溶融させ且つガラス層を結晶化させないレーザパワーでレーザ光をガラス層に照射すると、図１６に示されるように、レーザ光の強度が相対的に低くなるガラス層３０の両縁部３０ｂで温度が融点Ｔｍに達せず、更には、溶融したガラス層３０の中央部３０ａが固化する際に収縮する。その結果、溶融しなかったガラス粉２０がガラス層３０の両縁部３０ｂ近傍に残存してしまう。そのため、ガラス部材同士を溶着して製造したガラス溶着体において、ガラス層３０のガラス粉２０が汚染物として残存する。なお、図１６は、図１５と同様に、ガラス部材４０と反対側からガラス層３０にレーザ光を照射した場合である。
【００１１】
本発明者は、以上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、延在する溶着予定領域に沿うように、レーザ光吸収材及びガラス粉を含むガラス層を所定の幅で第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のレーザ光の照射領域を相対的に移動させてガラス層に第１のレーザ光を照射することにより、ガラス層を溶融させ、第１のガラス部材にガラス層を定着させる工程と、ガラス層が定着した第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、ガラス層に第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、を含み、第１のレーザ光の照射領域はリング状であり、第１のレーザ光は、ガラス層の幅方向において第１のレーザ光のビームプロファイルの双峰部のそれぞれがガラス層の両縁部のそれぞれに重なるように、ガラス層に照射されることを特徴とする。また、本発明に係るガラス層溶着方法は、第１のガラス部材にガラス層を定着させてガラス層定着部材を製造するガラス層定着方法であって、延在する溶着予定領域に沿うように、レーザ光吸収材及びガラス粉を含むガラス層を所定の幅で第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のレーザ光の照射領域を相対的に移動させてガラス層に第１のレーザ光を照射することにより、ガラス層を溶融させ、第１のガラス部材にガラス層を定着させる工程と、を含み、第１のレーザ光の照射領域はリング状であり、第１のレーザ光は、ガラス層の幅方向において第１のレーザ光のビームプロファイルの双峰部のそれぞれがガラス層の両縁部のそれぞれに重なるように、ガラス層に照射されることを特徴とする。
【００１２】
これらのガラス溶着方法及びガラス層定着方法では、ガラス層を溶融させ、第１のガラス部材にガラス層を定着させる際に、リング状の照射領域を有する第１のレーザ光がガラス層に照射される。そして、第１のレーザ光は、ガラス層の幅方向において第１のレーザ光のビームプロファイルの双峰部のそれぞれがガラス層の両縁部のそれぞれに重なるように、ガラス層に照射される。これにより、ガラス層の中央部では、第１のレーザ光において強度が相対的に高い部分が照射される時間が短くなる一方で、ガラス層の両縁部では、第１のレーザ光において強度が相対的に高い部分が照射される時間が長くなる。そのため、ガラス層においては、中央部と両縁部とで第１のレーザ光の照射による入熱量が均一化される。従って、ガラス層の中央部が結晶化したり、溶融しなかったガラス粉がガラス層の両縁部近傍に残存したりするのを防止して、ガラス層の中央部及び両縁部を適切に溶融させることができる。よって、これらのガラス溶着方法及びガラス層定着方法によれば、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。
【００１３】
また、本発明に係るガラス溶着方法においては、第１のレーザ光は、ガラス層の幅方向において双峰部のそれぞれのピーク値が両縁部のそれぞれの外側に位置するように、ガラス層に照射されることが好ましい。この場合、第１のレーザ光の照射領域がガラス層に対してその幅方向に多少ずれても、第１のレーザ光の強度は、ガラス層の中央部に比べガラス層の両縁部で高くなる。従って、溶融しなかったガラス粉が両縁部近傍に残存するのを確実に防止することができる。
【００１４】
また、本発明に係るガラス溶着方法においては、第１のレーザ光は、第１のガラス部材側から第１のガラス部材を介してガラス層に照射されることが好ましい。この場合、ガラス層における第１のガラス部材側の部分が十分に加熱されるので、第１のガラス部材に対するガラス層の密着性を向上させることができる。しかも、ガラス層における第１のガラス部材と反対側の部分（すなわち、ガラス層において第２のガラス部材と溶着される部分）が入熱過多によって結晶化するのが防止されるので、第２のガラス部材に対するガラス層の溶着状態を均一化することができる。
【００１５】
また、本発明に係るガラス溶着方法は、第１のガラス部材にガラス層を定着させる工程の前に、第１のガラス部材に配置されたガラス層の一部に第３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を更に含み、第１のガラス部材にガラス層を定着させる工程では、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１のレーザ光の照射領域を相対的に移動させてガラス層に第１のレーザ光を照射することが好ましい。
【００１６】
上述したように、第１のガラス部材に配置されたガラス層のレーザ光吸収率は、ガラス層が溶融すると急激に高くなる。そのため、第１のガラス部材に配置されたガラス層を溶融させるために、単に、溶着予定領域に沿ってレーザ光の照射領域を相対的に移動させても、レーザ光の照射開始位置から、ガラス層がその幅方向全体に渡って溶融した安定状態の領域に至るまでに、ガラス層がその幅方向全体に渡って溶融していない不安定状態の領域が出現してしまう。ただし、レーザ光の照射開始位置においてガラス層をその幅方向全体に渡って溶融させるようなレーザパワーでレーザ光を照射すると、ガラス層が入熱過多によって結晶化するおそれがある。
【００１７】
そこで、ガラス層を溶融させて第１のガラス部材にガラス層を定着させる前に、ガラス層の一部に第３のレーザ光を照射してガラス層の一部を溶融させ、第３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１のレーザ光の照射領域を相対的に移動させてガラス層に第１のレーザ光を照射する。このように、第１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ので、第１のレーザ光の照射を開始する起点付近からすぐに、ガラス層がその幅方向全体に渡って溶融した安定状態の領域とすることができる。そのため、ガラス層が結晶化するようなレーザパワーでレーザ光を照射する必要もない。そして、このような安定状態のガラス層を介して第１のガラス部材と第２のガラス部材とが溶着されるので、溶着状態を均一化することができる。
【発明の効果】
【００１８】
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可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】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２】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３】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４】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５】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６】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７】ガラス層の幅方向における仮焼成用のレーザ光のビームプロファイルとガラス層との位置関係を示す図である。
【図８】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９】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１０】ガラス層の延在方向における仮焼成用のレーザ光のビームプロファイルを示す図である。
【図１１】ガラス層の幅方向におけるガラス層の温度分布を示す図である。
【図１２】ガラス層の幅方向における仮焼成用のレーザ光のビームプロファイルとガラス層との位置関係を示す図である。
【図１３】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１４】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。
【図１５】ガラス層の幅方向におけるガラス層の温度分布を示す図である。
【図１６】ガラス層の幅方向におけるガラス層の温度分布を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
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。
【００２１】
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の外縁に沿うように所定の幅で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に沿うように所定の幅で矩形環状に形成されている。
【００２２】
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（ガラス部材４とガラス部材５とを溶着してガラス溶着体１を製造するために、ガラス部材４にガラス層３を定着させてガラス層定着部材を製造するガラス層定着方法を含む）について説明する。
【００２３】
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。つまり、ペースト層６は、有機溶剤、バインダ、レーザ光吸収性顔料及びガラスフリット２を含んでいる。
【００２４】
続いて、ペースト層６を乾燥させて有機溶剤を除去する。これにより、矩形環状に延在する溶着予定領域Ｒに沿うように、ガラス層３が所定の幅でガラス部材４に配置されることになる。つまり、ガラス層３は、バインダ、レーザ光吸収性顔料及びガラスフリット２を含んでいる。なお、ガラス部材４の表面４ａに配置されたガラス層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、可視光下においては、ガラス層３が白っぽく見える）。
【００２５】
続いて、図３に示されるように、ガラス部材４に対してガラス層３を鉛直方向上側に位置させた状態で、ガラス部材４を載置台７上に載置する。そして、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レーザ光（第３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のレーザパワーがガラス層の幅方向（レーザ光Ｌ１の進行方向と略直交する方向）において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３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。
【００２６】
その後、図４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、ガラスフリット２の溶融によってその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は、レーザ光Ｌ１を照射されなかった部分に比べて高い状態となる（例えば、可視光下においては、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）。
【００２７】
続いて、図５，６に示されるように、レーザ光吸収部８ａを起点（照射開始位置）として、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）Ｌ２を溶着予定領域Ｒに沿って照射する。すなわち、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の照射領域を相対的に移動させてガラス層３にレーザ光Ｌ２を照射する。このとき、レーザ光Ｌ２は、ガラス部材４に対してガラス層３を鉛直方向上側に位置させた状態で、載置台７に設けられた開口（図示せず）、及びガラス部材４を介して、ガラス部材４側からガラス層３に照射される（レーザ光Ｌ１も同様）。これにより、バインダがガス化してガラス層３から除去されると共にガラス層３が溶融・再固化し、ガラス部材４の表面４ａにガラス層３が焼き付けられて定着させられ（仮焼成）、ガラス層定着部材が製造される。
【００２８】
ここで、仮焼成用のレーザ光Ｌ２の照射領域は、図７（ａ）に示されるように、ガラス層３においてリング状となっている。このとき、図７（ｂ）に示されるように、ガラス層３の幅方向において、レーザ光Ｌ２のビームプロファイル（強度分布）の双峰部Ｍ（レーザ光の強度が相対的に高い凸状の部分）のそれぞれは、ガラス層３の両縁部３ｂのそれぞれに重なっており、双峰部Ｍのそれぞれのピーク値Ｍｐは、両縁部３ｂのそれぞれの外側に位置している。
【００２９】
そして、ガラス層３の仮焼成の際には、レーザ光吸収率が予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が幅方向全体にわたって溶融する。これにより、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、ガラス層３の溶融が安定した安定領域となる。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、仮焼成の際に確実に溶融する。なお、ガラス部材４の表面４ａに定着させられたガラス層３は、溶着予定領域Ｒ全域にわたって、ガラスフリット２の溶融によってその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。
【００３０】
ガラス層３の仮焼成に続いて、図８に示されるように、ガラス層定着部材１０（すなわち、ガラス層３が定着したガラス部材４）にガラス層３を介してガラス部材５を重ね合わせる。続いて、図９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）Ｌ３を溶着予定領域Ｒに沿って照射する。すなわち、溶着予定領域Ｒに沿ってレーザ光Ｌ３の照射領域を相対的に移動させてガラス層３にレーザ光Ｌ３を照射する。これにより、溶着予定領域Ｒ全域にわたってレーザ光吸収率が高く且つ均一な状態となっているガラス層３にレーザ光Ｌ３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（本焼成）、ガラス部材４とガラス部材５とが溶着予定領域Ｒに沿って溶着されてガラス溶着体１が得られる（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）。なお、レーザ光Ｌ３の照射は、ガラス層３の全体に対して一括で行うものであってもよい。
【００３１】
以上説明したように、ガラス溶着体１の製造するためのガラス溶着方法（ガラス層定着方法を含む）においては、ガラス層３を溶融させ、ガラス部材４にガラス層３を定着させる際に（すなわち、仮焼成の際に）、リング状の照射領域を有するレーザ光Ｌ２がガラス層３に照射される。そして、レーザ光Ｌ２は、ガラス層３の幅方向においてレーザ光Ｌ２のビームプロファイルの双峰部Ｍのそれぞれがガラス層３の両縁部３ｂのそれぞれに重なるように、ガラス層３に照射される。これにより、図１０に示されるように、ガラス層３の中央部３ａでは、レーザ光Ｌ２において強度が相対的に高い部分が照射される時間が短くなる一方で、ガラス層３の両縁部３ｂでは、レーザ光Ｌ２において強度が相対的に高い部分が照射される時間が長くなる。そのため、ガラス層３においては、中央部３ａと両縁部３ｂとでレーザ光Ｌ２の照射による入熱量が均一化され、図１１に示されるように、ガラス層３の全体で温度が融点Ｔｍよりも高く且つ結晶化温度Ｔｃよりも低くなる。従って、仮焼成の際に、ガラス層３の中央部３ａが結晶化したり、溶融しなかったガラスフリット２がガラス層３の両縁部３ｂ近傍に残存したりするのを防止して、ガラス層３の全体を適切に溶融させることができる。よって、このガラス溶着方法によれば、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。
【００３２】
なお、ガラス部材４とガラス部材５とを溶着する際には（すなわち、本焼成の際には）、例えばガラス層３の両縁部３ｂが多少溶融しなくても、仮焼成が確実に行われていれば、溶着状態が不均一になったり、ガラス層３のガラスフリット２が汚染物として残存したりするという事態は生じない。このように、ガラス層３の仮焼成の状態は、ガラス層３の本焼成の状態を左右するものであるから、仮焼成用のレーザ光の照射条件は、本焼成用のレーザ光の照射条件に比べシビアとなる。
【００３３】
また、仮焼成用のレーザ光Ｌ２は、ガラス層３の幅方向において双峰部Ｍのそれぞれのピーク値Ｍｐがガラス層３の両縁部３ｂのそれぞれの外側に位置ように、ガラス層３に照射される。これにより、図１２に示されるように、位置Ｐ０に対して位置Ｐ１或いは位置Ｐ２というように、レーザ光Ｌ２の照射領域がガラス層３に対してその幅方向に多少ずれても、レーザ光Ｌ２の強度は、ガラス層３の中央部３ａに比べガラス層３の両縁部３ｂで高くなる。従って、溶融しなかったガラスフリット２がガラス層３の両縁部３ｂ近傍に残存するのを確実に防止することができる。
【００３４】
また、仮焼成用のレーザ光Ｌ２は、ガラス部材４側からガラス部材４を介してガラス層３に照射される。これにより、ガラス層３におけるガラス部材４側の部分が十分に加熱されるので、ガラス部材４に対するガラス層３の密着性を向上させることができる。しかも、ガラス層３におけるガラス部材４と反対側の部分（すなわち、ガラス層３においてガラス部材５と溶着される部分）が入熱過多によって結晶化するのが防止されるので、ガラス部材５に対するガラス層３の溶着状態を均一化することができる。
【００３５】
また、ガラス部材４にガラス層３を定着させる前に（すなわち、仮焼成の前に）、ガラス層３の一部にレーザ光Ｌ１を照射することによりガラス層３にレーザ光吸収部８ａを形成し、仮焼成の際には、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の照射領域を相対的に移動させてガラス層３にレーザ光Ｌ２を照射する。このように、レーザ光Ｌ２の照射開始位置が既にレーザ光吸収部８ａになっているので、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がその幅方向全体に渡って溶融した安定状態の領域とすることができる。そのため、ガラス層３が結晶化するようなレーザパワーでレーザ光Ｌ２を照射する必要もない。そして、このような安定状態のガラス層３を介してガラス部材４とガラス部材５とが溶着されるので、ガラス溶着体１において溶着状態を均一化することができる。
【００３６】
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、仮焼成用のレーザ光Ｌ２は、ガラス部材４と反対側からガラス部材４を介さずにガラス層３に照射されてもよい。
【００３７】
また、仮焼成用のレーザ光Ｌ２の照射対象となるガラス層３は、バインダ、レーザ光吸収性顔料及びガラスフリット２を含んだものに限定されず、有機溶剤、バインダ、レーザ光吸収性顔料及びガラスフリット２を含んだペースト層６に相当するものや、有機溶剤及びバインダを含まずに、レーザ光吸収性顔料及びガラスフリット２を含んだものであってもよい。また、ガラスフリット２は、ガラス部材４，５の融点よりも低い融点を有するものに限定されず、ガラス部材４，５の融点以上の融点を有するものであってもよい。また、レーザ光吸収性顔料は、ガラスフリット２自体に含まれていてもよい。
【符号の説明】
【００３８】
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、１０…ガラス層定着部材、Ｒ…溶着予定領域、Ｌ１…レーザ光（第３のレーザ光）、Ｌ２…レーザ光（第１のレーザ光）、Ｌ３…レーザ光（第２のレーザ光）。
【特許請求の範囲】
【請求項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、
延在する溶着予定領域に沿うように、レーザ光吸収材及びガラス粉を含むガラス層を所定の幅で前記第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のレーザ光の照射領域を相対的に移動させて前記ガラス層に前記第１のレーザ光を照射することにより、前記ガラス層を溶融させ、前記第１のガラス部材に前記ガラス層を定着させる工程と、
前記ガラス層が定着した前記第１のガラス部材に前記ガラス層を介して前記第２のガラス部材を重ね合わせ、前記ガラス層に第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、を含み、
前記第１のレーザ光の照射領域はリング状であり、前記第１のレーザ光は、前記ガラス層の幅方向において前記第１のレーザ光のビームプロファイルの双峰部のそれぞれが前記ガラス層の両縁部のそれぞれに重なるように、前記ガラス層に照射されることを特徴とするガラス溶着方法。
【請求項２】
前記第１のレーザ光は、前記ガラス層の幅方向において前記双峰部のそれぞれのピーク値が前記両縁部のそれぞれの外側に位置するように、前記ガラス層に照射されることを特徴とする請求項１記載のガラス溶着方法。
【請求項３】
前記第１のレーザ光は、前記第１のガラス部材側から前記第１のガラス部材を介して前記ガラス層に照射されることを特徴とする請求項１又は２記載のガラス溶着方法。
【請求項４】
前記第１のガラス部材に前記ガラス層を定着させる工程の前に、前記第１のガラス部材に配置された前記ガラス層の一部に第３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を更に含み、
前記第１のガラス部材に前記ガラス層を定着させる工程では、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前記第１のレーザ光の照射領域を相対的に移動させて前記ガラス層に前記第１のレーザ光を照射することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載のガラス溶着方法。
【請求項５】
第１のガラス部材にガラス層を定着させてガラス層定着部材を製造するガラス層定着方法であって、
延在する溶着予定領域に沿うように、レーザ光吸収材及びガラス粉を含む前記ガラス層を所定の幅で前記第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のレーザ光の照射領域を相対的に移動させて前記ガラス層に前記第１のレーザ光を照射することにより、前記ガラス層を溶融させ、前記第１のガラス部材に前記ガラス層を定着させる工程と、を含み、
前記第１のレーザ光の照射領域はリング状であり、前記第１のレーザ光は、前記ガラス層の幅方向において前記第１のレーザ光のビームプロファイルの双峰部のそれぞれが前記ガラス層の両縁部のそれぞれに重なるように、前記ガラス層に照射されることを特徴とするガラス層定着方法。
【請求項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、
延在する溶着予定領域に沿うように、レーザ光吸収材及びガラス粉を含むガラス層を所定の幅で前記第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のレーザ光の照射領域を相対的に移動させて前記ガラス層に前記第１のレーザ光を照射することにより、前記ガラス層を溶融させ、前記第１のガラス部材に前記ガラス層を定着させる工程と、
前記ガラス層が定着した前記第１のガラス部材に前記ガラス層を介して前記第２のガラス部材を重ね合わせ、前記ガラス層に第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、を含み、
前記第１のレーザ光の照射領域はリング状であり、前記第１のレーザ光は、前記ガラス層の幅方向において前記第１のレーザ光のビームプロファイルの双峰部のそれぞれが前記ガラス層の両縁部のそれぞれに重なるように、前記ガラス層に照射されることを特徴とするガラス溶着方法。
【請求項２】
前記第１のレーザ光は、前記ガラス層の幅方向において前記双峰部のそれぞれのピーク値が前記両縁部のそれぞれの外側に位置するように、前記ガラス層に照射されることを特徴とする請求項１記載のガラス溶着方法。
【請求項３】
前記第１のレーザ光は、前記第１のガラス部材側から前記第１のガラス部材を介して前記ガラス層に照射されることを特徴とする請求項１又は２記載のガラス溶着方法。
【請求項４】
前記第１のガラス部材に前記ガラス層を定着させる工程の前に、前記第１のガラス部材に配置された前記ガラス層の一部に第３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を更に含み、
前記第１のガラス部材に前記ガラス層を定着させる工程では、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前記第１のレーザ光の照射領域を相対的に移動させて前記ガラス層に前記第１のレーザ光を照射することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載のガラス溶着方法。
【請求項５】
第１のガラス部材にガラス層を定着させてガラス層定着部材を製造するガラス層定着方法であって、
延在する溶着予定領域に沿うように、レーザ光吸収材及びガラス粉を含む前記ガラス層を所定の幅で前記第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のレーザ光の照射領域を相対的に移動させて前記ガラス層に前記第１のレーザ光を照射することにより、前記ガラス層を溶融させ、前記第１のガラス部材に前記ガラス層を定着させる工程と、を含み、
前記第１のレーザ光の照射領域はリング状であり、前記第１のレーザ光は、前記ガラス層の幅方向において前記第１のレーザ光のビームプロファイルの双峰部のそれぞれが前記ガラス層の両縁部のそれぞれに重なるように、前記ガラス層に照射されることを特徴とするガラス層定着方法。
【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１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
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【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２０１１−１１１３３９（Ｐ２０１１−１１１３３９Ａ）
【公開日】平成２３年６月９日（２０１１．６．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２６７４７５（Ｐ２００９−２６７４７５）
【出願日】平成２１年１１月２５日（２００９．１１．２５）
【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２３年６月９日（２０１１．６．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１１月２５日（２００９．１１．２５）
【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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