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技術資料:伝統的なガラス刻印からレーザガラス刻印への転換

ガラスのレーザ刻印

2022年4月

　一般的によく知られているように、ガラスは良好な透視性や透光性を持っているが、引張り強度は耐圧強度よりはるかに小さく、典型的な脆性材料です。同時にガラスの熱安定性は悪く、急冷急熱は爆発を引き起こしやすい材料です。
　しかし、高い化学安定性を持っているので、酸塩や化学試薬やガスに強い抵抗力を持っています。
　伝統的なプロセスを使ってガラスを加工する時、常に持続性と安定性の不足があります。
　では、ガラスの刻印としてのレーザは、ガラス刻印にどんな利点があるのでしょうか。

1．伝統的なガラス加工方式

　ガラスの刻印に関しては、伝統的な加工プロセスは主にシルクスクリーン印刷、熱加工法および刻食法があります。

1−1．シルクスクリーン印刷

　ガラスのシルクスクリーン印刷は、シルクスクリーン印刷版を利用し、ガラス釉料を使用して、ガラス製品に装飾的な印刷を行います。
　おもに包網→漿→乾燥→日焼け→発影→乾燥→タブレットガラス→洗浄乾燥→印刷→焼結などのステップが含まれます。インク自体が人体に有害で、花の色が少なくてセットが良くないだけでなく、工程が複雑でブロック、糊版、針穴などの工芸問題が発生しやすいのが特徴です。

1−2．熱加工法

成形されたガラスを必要な温度に再加熱し、一定時間保温してガラスを加工します。ガラス加工工程の高温問題により、ガラスの熱安定性が悪いため、加工過程でガラスが割れやすいです。

1−3．刻食法

　ガラスエッチングは、フッ化水素酸 などでガラスを腐食しパターンを形成することを意味します。
　ガラスにパラフィンを塗って工具でパラフィンに絵を描き、その上にフッ化水素酸を塗るとガラスエッチングの模様を描くことができます。
　一方、フッ化水素酸は揮発しやすいので、汚染しやすく、同時に全体のプロセスも複雑になります。


2．レーザによるガラス刻印

　レーザによるガラスの刻印は、主にガラス表面彫刻とガラス内彫刻があります。ガラス表面彫刻はレーザエネルギーを利用してガラス表面を破壊します。ガラス内彫刻はガラス内部で小さな破片を作り、それが光の散乱によって白色に見えるようになります。両者の違いは、レーザの焦点をガラス表面に結ぶようにするか、または内部に調整するか、ということだけです。

2−1．レーザ刻印

　レーザの焦点でのエネルギー密度がガラスを破壊する臨界値(損傷閾値)より大きい場合、彫刻できます。同時に、レーザのエネルギー密度加工領域は前後ともガラスの破壊閾値より低く、すでに設定されたコンピュータープログラムを通じて焦点の位置をコントロールすれば、ガラスの表面や内部で特定の形状を彫刻し、ガラスの残りの部分を完璧に保つことができます。


　　　　　　　　　　　　　　　　（ガラス表面彫刻）

　　　　　　　　　　　　　　　　　　 （ガラス内部彫刻）

2−2．ブラックマーキング (黒色印字)

　ナノ秒レーザでは、ガラスに単独で作用すると黒色をマークはできません。ガラスに黒色をマークするためには、ターゲット材料を利用する必要があります。この方法はレーザを利用してガラスを通して標的材と相互作用し、ガラスが直接レーザパルスを吸収できない欠陥を克服することです。
　おもにレーザ誘導プラズマの刻食-----ステンレス、銅などの金属材料(図左)と、レーザ背中湿法刻食-----トルエン、アセトンなどの有機溶媒(図右)があります。


3.ガラス彫刻用のレーザの選択

　JPT UV固体レーザは、光路と外部駆動回路を統合した一体構造設計を採用しているため、強力な干渉防止性能を発揮します。さまざまな環境でガラスマーキング用レーザの安定した動作を保証します。

　

　　　　　　　　　Seal-355シリーズ　　　　　　　　　　　　　　　　　ピコ秒パルスレーザ

　現在の最先端の産業用ピコ秒レーザ増幅方式に基づいて、超短パルス固体レーザは、完全にコンパクトな二重層キャビティ構造とシンプルで信頼性の高い電子制御設計を採用し、パルス幅は6ピコ秒を実現します。 ピーク出力が高く、熱の影響を効果的に低減します。 全天候型の工業生産要件と最先端の科学的特性試験のニーズに適応します。
　　

YDFLP-100-M7　MOPA100Wパルスレーザ　　　　　　　　YDFLP-100-M8-M-R　MOPAファイバーレーザ


JPT MOPAファイバーレーザのパルス周波数とパルス幅は独立して制御可能です.2つのレーザパラメーターの調整とマッチングにより、一定の高ピーク出力を実現し、より広範囲のマーキング基板に適用できます。 また、ガラスの黒化の過程で、さまざまなターゲット材料に適用する方が簡単です。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ガラスマーキング効果