JP2003137677A - Ceramic member with display and method for manufacturing the same - Google Patents
Ceramic member with display and method for manufacturing the sameInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、例えばセラミック
スの表面にバーコードや、装飾用の模様、キャラクター
デザイン等の表示部を有するセラミック部材及びその製
造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a ceramic member having a display portion such as a bar code, a decorative pattern, and a character design on the surface of ceramics, and a method for manufacturing the same.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来より、セラミック部材を識別または
装飾するため、また工業的に使用されるセラミック部材
の工程管理、在庫管理及び流通管理をリアルタイムに行
うため、セラミック部材にバーコード等の表示部を形成
することが行われてきた。2. Description of the Related Art Conventionally, in order to identify or decorate a ceramic member and to perform process control, inventory control and distribution control of a ceramic member used industrially in real time, a display portion such as a bar code is displayed on the ceramic member. Has been done.
【０００３】この表示部を形成するには、セラミックス
の表面に所定のパターンをブラスト加工等で直接的に形
成する方法や、塗料を印刷する方法、予めパターンが形
成されたシールを貼り付ける方法によって行われてき
た。To form this display portion, a method of directly forming a predetermined pattern on the surface of ceramics by blasting, a method of printing a paint, or a method of attaching a seal with a pattern formed in advance is used. Has been done.
【０００４】しかしながら、ハードディスク等の生産工
程で使用される治具等のセラミック部材は、２００〜５
００℃の高温で、かつ各種の腐食性雰囲気で使用される
ため、耐熱性、耐薬品性、耐久性に優れ、１個毎に異な
る認識用パターンからなる表示部を形成することが必要
である。However, a ceramic member such as a jig used in a production process such as a hard disk is 200 to 5
Since it is used at a high temperature of 00 ° C. and in various corrosive atmospheres, it is necessary to form a display portion having excellent heat resistance, chemical resistance, and durability, each having a different recognition pattern. .
【０００５】そこで、セラミック部材の表面に直接バー
コードを形成する方法によって耐久性の優れた表示部を
形成するため、セラミック部材にバーコードが形成され
たパターン成形シートを貼り付けて熱溶着させ、表示部
を形成する方法が提案されている（特公平７−４５２５
８号公報参照）。Therefore, in order to form a display portion having excellent durability by a method of directly forming a bar code on the surface of a ceramic member, a pattern forming sheet having a bar code is attached to the ceramic member and heat-welded, A method of forming a display portion has been proposed (Japanese Patent Publication No. 7-4525).
No. 8).
【０００６】また、予め、ガラスでバーコードを形成
し、セラミック部材に貼り付けた後、熱処理を施す方法
（特開平４−３４５４１号公報参照）や、セラミックス
の表面にサンドブラスト法により溝を刻設し、溝に着色
ガラスを充填する方法が提案されている（特開平５−１
３４８０号公報参照）。[0006] Further, a bar code is formed in advance from glass, and the bar code is attached to a ceramic member and then heat-treated (see Japanese Patent Laid-Open No. 4-34541) or a groove is formed on the surface of the ceramic by a sand blast method. Then, a method of filling the groove with colored glass has been proposed (JP-A-5-1).
3480 gazette).
【０００７】また、エネルギービームの照射によりセラ
ミック部材の表面に最大深さが２００μｍ以下、その最
大深さと最小深さとの差が３０μｍ以下である溝をエネ
ルギービームの軌道が交差または重複しないように加工
し、溝部にガラスあるいは樹脂を含浸させるパターン形
成方法が示されている（特開平８−３１７７６号公報参
照)。Further, a groove having a maximum depth of 200 μm or less and a difference between the maximum depth and the minimum depth of 30 μm or less on the surface of the ceramic member by the irradiation of the energy beam is processed so that the trajectories of the energy beam do not intersect or overlap. Then, a pattern forming method in which the groove is impregnated with glass or resin is disclosed (see JP-A-8-31776).
【０００８】ここで、エネルギービームの軌道を交差ま
たは重複させないのは、エネルギービームの交差部また
は重複部では溝深さが深くなりセラミックスの強度低下
因子となるためである。The reason why the trajectories of the energy beams are not intersected or overlapped is that the groove depth becomes deep at the intersections or overlaps of the energy beams, which becomes a factor for lowering the strength of the ceramics.
【０００９】[0009]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、セラミ
ック部材にバーコードが形成されたパターン成形シート
を貼り付けて熱溶着させ、表示部を形成する方法におい
ては、パターン成形シートを貼り付けた部分が凸になる
ため、治具等を取り扱う上で剥離しやすく、また、摩耗
によってバーコードの読みとりが困難となるという欠点
を有していた。However, in the method of forming the display portion by attaching the pattern forming sheet having the bar code formed thereon to the ceramic member and heat-sealing the same, the portion where the pattern forming sheet is attached is convex. Therefore, it has a drawback that it is easy to peel off when handling a jig or the like, and it becomes difficult to read the barcode due to abrasion.
【００１０】さらに、表示部が凸になるのを防止するた
め、パターン成形シートを貼り付ける前にシート部分に
予め座ぐり加工をすると、製造工程が増加しコストアッ
プにつながるという欠点を有していた。Further, in order to prevent the display portion from becoming convex, if the sheet portion is previously countersunk before being attached to the pattern forming sheet, there is a drawback that the number of manufacturing steps increases and the cost increases. It was
【００１１】またさらに、セラミックスの表面にサンド
ブラスト法により溝を刻設し、ガラスを充填する方法
は、溝幅が０．７ｍｍ以上、深さが０．３ｍｍ程度とな
り、加工に時間を要するとともに、製品毎に異なるバー
コードを形成する場合、その数分のマスクを製作する必
要があり、コストアップにつながるという欠点を有して
いた。Furthermore, in the method of forming grooves on the surface of ceramics by the sandblast method and filling the glass, the groove width is 0.7 mm or more and the depth is about 0.3 mm, which requires time for processing, and In the case of forming different barcodes for each product, it is necessary to manufacture masks for the same number, which has a drawback of increasing cost.
【００１２】また、エネルギービームの照射でセラミッ
ク部材の表面に最大深さが２００μｍ以下、その最大深
さと最小深さとの差が３０μｍ以下である溝をエネルギ
ービームの軌道が交差または重複しないように溝を加工
し、溝部にガラスあるいは樹脂を含浸させる方法におい
ては、エネルギービームの軌道が交差または重複しない
パターンの軌道プログラムを新たに作成する作業や文字
形状の微調整に手間がかかり、装置に備え付けの文字フ
ォントを使用できないため、少量他品種生産や個別デザ
インに対する融通性に欠けるという欠点を有していた。
特に、文字形状のバラツキや不正確さは画像処理装置に
より形成されたパターンの自動読み取りを行う場合には
誤差要因となるため、文字の信頼性に欠けるという欠点
を有していた。Further, a groove having a maximum depth of 200 μm or less and a difference between the maximum depth and the minimum depth of 30 μm or less on the surface of the ceramic member upon irradiation with the energy beam is formed so that the trajectories of the energy beam do not intersect or overlap. In the method of processing the groove and impregnating the groove with glass or resin, it takes time and effort to newly create a trajectory program of a pattern in which the trajectories of the energy beams do not intersect or overlap, and fine adjustment of the character shape is required. Since it is not possible to use character fonts, it has the drawback of lacking the flexibility for small-volume production of other types and individual designs.
In particular, variations and inaccuracies in the character shape cause an error when the pattern formed by the image processing apparatus is automatically read, and thus there is a drawback that the character is not reliable.
【００１３】さらに、セラミックスの強度低下が懸念さ
れる部位にエネルギービームで溝加工を施すと、セラミ
ックスに欠け等が生じやすく、強度の低い部位には用い
ることができないという欠点を有していた。Further, when the energy beam is used to form a groove on a portion where the strength of the ceramic is likely to be lowered, the ceramic is liable to be chipped or the like, so that it cannot be used on a portion having a low strength.
【００１４】本発明は、上記欠点に鑑み案出されたもの
であり、その目的は、表示部が磨耗、剥離することを防
止して、耐久性に優れた表示部を有するセラミック部材
を提供することにある。The present invention has been devised in view of the above-mentioned drawbacks, and an object thereof is to provide a ceramic member having a display portion excellent in durability by preventing the display portion from being worn or peeled off. Especially.
【００１５】[0015]
【課題を解決するための手段】本発明の表示部を有する
セラミック部材は、セラミックス体の表面に深さ０．５
〜３０μｍ、内面の表面粗さがＲａ１．６μｍ以上の凹
部を備え、該凹部に上記セラミックス体と異なる色を呈
するガラスまたはセラミックスが充填されてなる表示部
を有することを特徴とするものである。A ceramic member having a display portion of the present invention has a depth of 0.5 on the surface of the ceramic body.
It is characterized by having a concave portion having a surface roughness of Ra of 30 μm or more and an inner surface Ra of 1.6 μm or more, and having a display portion in which the concave portion is filled with glass or ceramics exhibiting a color different from that of the ceramic body.
【００１６】また、本発明の表示部を有するセラミック
部材の製造方法は、所定のセラミックス原料を成形して
得られた成形体を予備焼成した後、レーザ加工によって
上記凹部を形成し、さらに本焼成を施した後、上記凹部
にガラスまたはセラミックスを充填して熱処理を施し、
表面に研磨加工を施すことを特徴とするものである。Further, in the method for manufacturing a ceramic member having a display portion of the present invention, after pre-baking a molded body obtained by molding a predetermined ceramic raw material, the above concave portion is formed by laser processing, and then main burning is performed. After the above, the recess is filled with glass or ceramics and heat treated,
It is characterized by polishing the surface.
【００１７】本発明の表示部を有するセラミック部材に
よれば、セラミックス体の表面に深さ０．５〜３０μ
ｍ、内面の表面粗さがＲａ１．６μｍ以上である凹部を
備え、該凹部に上記セラミックス体と異なる色を呈する
ガラスまたはセラミックスが充填されてなる表示部を有
することから、凹部に充填したガラスやセラミックスが
剥離することはなく、耐磨耗性や耐久性が非常に優れた
セラミック部材を提供することができる。According to the ceramic member having the display portion of the present invention, the depth of 0.5 to 30 μm is formed on the surface of the ceramic body.
m, a concave portion having an inner surface Ra of 1.6 μm or more, and a display portion formed by filling the concave portion with glass or a ceramic exhibiting a color different from that of the ceramic body. It is possible to provide a ceramic member having excellent abrasion resistance and durability without the ceramics peeling off.
【００１８】また、本発明の表示部を有するセラミック
部材の製造方法は、成形体を予備焼成した後、レーザ加
工によって上記凹部を形成し、本焼成を施した後、凹部
にガラスまたはセラミックスを充填して熱処理を施し、
表面に研磨加工を施すことによって得られることから、
セラミック体に形成する凹部の表面粗さを容易に大きな
ものとして、レーザ加工の条件を種々変化させることに
よって所望の深さの凹部を形成することが可能となり、
読み取り精度が高く、耐久性の優れた表示部を有するセ
ラミック部材を得ることができる。Further, in the method for producing a ceramic member having a display portion of the present invention, after the molded body is pre-baked, the recess is formed by laser processing, and after the main firing, the recess is filled with glass or ceramics. Heat treatment,
Since it can be obtained by polishing the surface,
By easily increasing the surface roughness of the concave portion formed in the ceramic body, it becomes possible to form a concave portion having a desired depth by variously changing the conditions of laser processing,
It is possible to obtain a ceramic member having a display portion with high reading accuracy and excellent durability.
【００１９】[0019]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below.
【００２０】本発明の表示部を有するセラミック部材
は、図１に示すように、セラミックス体１と、その表面
に形成された凹部２を有し、該凹部２には上記セラミッ
クス体１と異なる色を呈する充填材３が被着されてな
り、表示部４を有するものである。As shown in FIG. 1, the ceramic member having a display portion of the present invention has a ceramic body 1 and a recess 2 formed on the surface thereof, and the recess 2 has a color different from that of the ceramic body 1. The filler 3 is attached to the display member 4 and has the display unit 4.
【００２１】上記セラミック体１は、アルミナ、ジルコ
ニア、炭化珪素、窒化珪素、窒化アルミニウム等を主成
分とするセラミックスからなり、その表面に、識別用の
バーコード、装飾用の模様、キャラクターデザイン等の
表示部４が形成されている。The ceramic body 1 is made of ceramics containing alumina, zirconia, silicon carbide, silicon nitride, aluminum nitride or the like as a main component, and has a surface on which a bar code for identification, a decorative pattern, a character design, etc. The display unit 4 is formed.
【００２２】上記表示部４を構成する凹部２は、深さが
０．５〜３０μｍ、内面の表面粗さが算術平均粗さＲａ
で１．６μｍ以上であることが重要であり、後に詳述す
るように表示部４の識別を明確にするとともに、凹部２
に被着する充填材３の接着強度を向上させ、剥離や摩耗
が生じるのを有効に防止することができる。なお、ガラ
スの剥離を防止する観点から凹部２の深さは５μｍ以上
とすることがより好ましく、凹部内面のクラックを防止
する観点から凹部２の深さは２０μｍ以下とすることが
より安全でより好ましい。The concave portion 2 constituting the display portion 4 has a depth of 0.5 to 30 μm and an inner surface roughness of arithmetic mean roughness Ra.
It is important that the thickness of the concave portion 2 is 1.6 μm or more.
It is possible to improve the adhesive strength of the filling material 3 adhered to and to effectively prevent peeling and abrasion. The depth of the recess 2 is more preferably 5 μm or more from the viewpoint of preventing peeling of the glass, and the depth of the recess 2 is 20 μm or less from the viewpoint of preventing cracks on the inner surface of the recess. preferable.
【００２３】また、上記凹部２には、上記セラミックス
体１と異なる色を呈するガラスやセラミックスからなる
充填剤３が被着され、様々なセラミック部材に所望の表
示部４を形成している。A filler 3 made of glass or ceramics having a color different from that of the ceramic body 1 is applied to the concave portion 2 to form a desired display portion 4 on various ceramic members.
【００２４】ここで、本発明の表示部４を有するセラミ
ック部材の製造方法をバーコードの形成を例に説明す
る。Now, a method of manufacturing the ceramic member having the display portion 4 of the present invention will be described by taking the formation of a bar code as an example.
【００２５】図２は、セラミックス体１の表面にバーコ
ードからなる表示部４を有するセラミック部材の製造方
法を説明する模式図であり、（ａ）〜（ｄ）の順序に従
って製造される。
（ａ）先ず、セラミックス体１を形成する所望のセラミ
ックス原料を添加混合した後、所定の形状に成形すると
ともに脱脂し、成形体を得る。その後、成形体をセラミ
ックス体１の最終密度の９５％程度まで予備焼結する。
（ｂ）予備焼成したセラミックス体１をラップ盤や平面
研削盤によって表面を平滑面とし、レーザ加工機等によ
ってバーコードの形状に凹部２を加工する。加工条件
は、使用するセラミック材料、凹部２の深さ等によって
設定する。FIG. 2 is a schematic view for explaining a method of manufacturing a ceramic member having a display portion 4 made of a bar code on the surface of the ceramic body 1, which is manufactured in the order of (a) to (d). (A) First, after a desired ceramic raw material for forming the ceramic body 1 is added and mixed, it is molded into a predetermined shape and degreased to obtain a molded body. Then, the compact is pre-sintered to about 95% of the final density of the ceramic body 1. (B) The surface of the pre-fired ceramics body 1 is made smooth by a lapping machine or a surface grinder, and the recesses 2 are processed into a bar code shape by a laser processing machine or the like. The processing conditions are set depending on the ceramic material to be used, the depth of the recess 2, and the like.
【００２６】なお、上記凹部２の深さは、０．５〜３０
μｍの範囲に特定され、深さが０．５μｍ未満となる
と、凹部２に充填するガラス等のペーストをセラミック
ス体１に焼き付けた後の表面加工の際、剥離やその一部
に欠損が生じやすく、バーコードの読み取り不良とな
る。一方、深さが３０μｍを超えると、凹部２の内面に
クラックが発生しやすく、セラミックス体１や充填剤３
の強度が低下し、破損しやすくなるためである。従っ
て、上記凹部２の深さは、０．５〜３０μｍの範囲に特
定され、摩耗や剥離が生じることはなく、読み取り精度
の高い表示部４を得ることができる。なお、ガラスの剥
離を防止する観点から凹部２の深さは５μｍ以上とし、
凹部内面のクラックを防止する観点から凹部２の深さは
２０μｍ以下とすることがより安全であるためより好ま
しい。The depth of the recess 2 is 0.5 to 30.
If the depth is less than 0.5 μm, which is specified in the range of μm, the surface of the ceramic body 1 after the paste such as glass filling the recesses 2 is baked is easily peeled off or partially damaged. , Bar code reading failure. On the other hand, if the depth exceeds 30 μm, cracks are likely to occur on the inner surface of the recess 2 and the ceramic body 1 and the filler 3
This is because the strength of is reduced and it is easily damaged. Therefore, the depth of the concave portion 2 is specified in the range of 0.5 to 30 μm, and the display portion 4 with high reading accuracy can be obtained without causing abrasion or peeling. In addition, from the viewpoint of preventing peeling of the glass, the depth of the recess 2 is set to 5 μm or more,
From the viewpoint of preventing cracks on the inner surface of the recess, the depth of the recess 2 is preferably 20 μm or less because it is safer.
【００２７】また、凹部２の形成は、ＣＯ2ガスレー
ザ、ＹＡＧレーザ等のレーザ加工を用いることが好まし
い。レーザ加工はプログラムを設定することにより、レ
ーザの軌道を平面内で自由に変更することが可能なため
多種類のパターンを作製することができ、凹部２の深さ
もレーザ出力を変更することによって容易に調整するこ
とが可能である。Further, it is preferable to use laser processing such as CO 2 gas laser or YAG laser for forming the recess 2. By setting a program for laser processing, it is possible to freely change the trajectory of the laser within a plane, so it is possible to create various types of patterns, and the depth of the recess 2 can also be easily changed by changing the laser output. It can be adjusted to.
【００２８】なお、上記レーザ加工が使用できない場合
は、セラミックス体１の表面にパターンマスクを形成し
ブラスト加工を施す方法や放電加工等も考えられるが、
ブラスト加工ではパターン毎にマスクを作製する必要が
あり、放電加工ではパターン毎に金型を作製し、セラミ
ックス体１に導電性が必要になるという問題点が残って
いるため、レーザ加工によって凹部２を形成することが
好ましい。When the above laser processing cannot be used, a method of forming a pattern mask on the surface of the ceramic body 1 and subjecting it to blast processing, electric discharge processing, etc. are conceivable.
Since there is still a problem that a mask is required to be produced for each pattern in the blasting process and a die is produced for each pattern in the electrical discharge machining, and the ceramic body 1 needs to have conductivity, the recess 2 is formed by laser machining. Is preferably formed.
【００２９】また、上記凹部２の内面は、その表面粗さ
がＲａ１．６μｍ以上に特定され、セラミックス体１と
ガラスペースト等の充填材３の密着強度を高いものとし
て読み取り精度の高い表示部４を形成することができ、
セラミックス体１と充填材３の組み合わせやパターンの
形状により密着強度に差が生じることを考慮すると、表
面粗さはＲａ２μｍ以上とすることがより好ましい。The inner surface of the concave portion 2 has a surface roughness Ra of 1.6 μm or more, and the display portion 4 having a high reading accuracy is assumed to have high adhesion strength between the ceramic body 1 and the filler 3 such as glass paste. Can be formed,
Considering that the adhesion strength varies depending on the combination of the ceramic body 1 and the filler 3 and the shape of the pattern, the surface roughness is more preferably Ra 2 μm or more.
【００３０】通常セラミックスは、成形工程、脱脂工
程、焼成工程を経て焼結体を得るが、脱脂工程が終了し
た時点で、予備焼成した後にレーザ加工によって凹部２
を形成し、その後、さらに焼成工程を経ることにより、
凹部２の内面が焼き肌面となっているため、表面粗さを
容易にＲａ１．６μｍ以上の粗い面とすることができ
る。Usually, ceramics are obtained by a molding process, a degreasing process, and a firing process to obtain a sintered body. At the end of the degreasing process, the ceramics are pre-fired and then recessed by laser machining.
Is formed, and thereafter, a firing process is further performed,
Since the inner surface of the recess 2 is a burnt surface, the surface roughness can easily be a rough surface of Ra 1.6 μm or more.
【００３１】これは通常セラミックスの成形体は焼結時
に収縮をともなうため、ある程度収縮させた後に凹部２
を形成することによって、凹部２の変形量が小さくなる
ためである。この時セラミックス体１の表面を軽く表面
加工し、平滑面とした状態でレーザ加工をすると、さら
にパターン精度の高い凹部２を形成することができる。
また、完全に焼結したセラミックス体１にレーザ加工を
行った場合、セラミックス体１にはクラック等が生じや
すい。しかし、予備焼成した成形体にレーザ加工を施す
ことにより、比較的に低出力で加工することができるた
め、クラック等が生じることはなく、高精度な表示部４
を得ることができる。This is because a ceramic molded body usually shrinks during sintering.
This is because the amount of deformation of the recess 2 is reduced by forming the. At this time, if the surface of the ceramic body 1 is lightly surface-processed and laser-processed in a state of being a smooth surface, it is possible to form the concave portion 2 with higher pattern accuracy.
Further, when laser processing is performed on the completely sintered ceramic body 1, cracks and the like are likely to occur in the ceramic body 1. However, by performing laser processing on the pre-baked compact, it is possible to perform processing with a relatively low output, so that cracks and the like do not occur, and the highly accurate display unit 4 is provided.
Can be obtained.
【００３２】なお、予備焼成を行わない場合において
も、成形体を焼成して得られたセラミックス体１にレー
ザ加工によって凹部２を加工し、再度熱処理を行うこと
により凹部２の表面粗さを粗い面に調整することができ
る。Even when the preliminary firing is not performed, the recess 2 is processed by laser processing on the ceramic body 1 obtained by firing the molded body, and the heat treatment is performed again to roughen the surface roughness of the recess 2. Can be adjusted to the surface.
【００３３】また、上記凹部２の内面の表面粗さＲａを
１．６μｍ以上とするには、セラミックス体１の各セラ
ミック原料の平均結晶粒径を調整することが好ましく、
例えばセラミックス体１がジルコニアを主成分とする場
合には、その平均結晶粒子径を０．２〜１．０μｍ、ア
ルミナを主成分とする場合には、その平均結晶粒子径を
０．５〜１５μｍ、アルミナ及び炭化チタニウムを主成
分とする複合セラミックスからなる場合には、その平均
結晶粒子径を０．３〜３．０μｍとすることによって、
レーザ加工によって凹部２を形成した際の凹部２の内面
の表面粗さＲａを１．６μｍ以上として、読み取り精度
の高い表示部４を形成することができる。In order to set the surface roughness Ra of the inner surface of the recess 2 to 1.6 μm or more, it is preferable to adjust the average crystal grain size of each ceramic raw material of the ceramic body 1.
For example, when the ceramic body 1 contains zirconia as a main component, its average crystal particle size is 0.2 to 1.0 μm, and when it contains alumina as its main component, its average crystal particle size is 0.5 to 15 μm. , When it is made of a composite ceramic containing alumina and titanium carbide as main components, by setting the average crystal grain size to 0.3 to 3.0 μm,
The surface roughness Ra of the inner surface of the recess 2 when the recess 2 is formed by laser processing is set to 1.6 μm or more, so that the display unit 4 with high reading accuracy can be formed.
【００３４】さらに、上記凹部２の表面粗さは、レーザ
の種類、出力、照射時間、セラミック体１の種類等によ
り様々に変化するため、実際の製品で先行テストを行っ
て、条件設定を行う必要がある。例えば、ＹＡＧレーザ
やＣＯ2レーザを用いる場合、レーザ照射部を溶融させ
ることにより凹部２の加工を行うため、レーザ照射部の
周辺には溶融痕が残り表面粗さが粗くなるが、エキシマ
レーザではアブレーションと呼ばれる加工現象が生じる
ため、レーザ照射部のセラミックス体１が瞬間的に蒸発
し表面粗さは比較的小さくなる。
（ｃ）次いで、上記凹部２にガラスやセラミックスから
なる充填剤３のペーストを充填し、所定の温度で熱処理
を行って、ペーストをセラミックス体１に焼き付ける。Further, since the surface roughness of the recess 2 changes variously depending on the type of laser, the output, the irradiation time, the type of the ceramic body 1, etc., the actual product is subjected to a preliminary test to set the conditions. There is a need. For example, when a YAG laser or a CO 2 laser is used, since the recess 2 is processed by melting the laser irradiation part, melting marks remain around the laser irradiation part and the surface roughness becomes rough, but with the excimer laser. Since a processing phenomenon called ablation occurs, the ceramic body 1 in the laser irradiation portion is instantaneously evaporated and the surface roughness becomes relatively small. (C) Next, the concave portion 2 is filled with a paste of the filler 3 made of glass or ceramics, heat treatment is performed at a predetermined temperature, and the paste is baked on the ceramic body 1.
【００３５】上記充填剤３のペーストは、スクリーン印
刷や筆やヘラ等で行い、気泡やゴミが付着しないように
注意する。焼成炉は充填剤２のペーストとセラミックス
体１の種類により電気炉、ガス炉、真空炉等より選択す
る。
ｄ）充填剤３の焼き付けが終了した後、凹部２からはみ
出した充填剤２をラップ盤や平面研削盤を用いて除去し
て表示部４が形成される。The paste of the filler 3 is applied by screen printing, a brush or a spatula, and care should be taken to prevent bubbles and dust from adhering. The firing furnace is selected from an electric furnace, a gas furnace, a vacuum furnace, etc. depending on the type of the paste of the filler 2 and the ceramic body 1. d) After the baking of the filler 3 is completed, the filler 2 protruding from the recess 2 is removed using a lapping machine or a surface grinder to form the display unit 4.
【００３６】なお、上記充填剤３には、セラミックス体
１と異なる色を呈する無機顔料が含有され、例えば、黒
色系顔料としては、鉄、マンガン、銅、コバルト等が用
いられ、具体的にはＣｒ2Ｏ3−ＣｏＯ−ＣｏＯ−Ｆｅ2
Ｏ3−ＭｎＯ2を用いることができる。また、白色系顔料
としては、ジルコニア、チタニア、アルミナ、カルシ
ア、シリカ等の金属酸化物が用いられる。The filler 3 contains an inorganic pigment having a color different from that of the ceramic body 1. For example, iron, manganese, copper, cobalt or the like is used as the black pigment, and specifically, cr 2 O 3 -CoO-CoO- Fe 2
The O 3 -MnO 2 can be used. Further, as the white pigment, a metal oxide such as zirconia, titania, alumina, calcia or silica is used.
【００３７】このようにセラミックス体１の表面に、深
さと表面粗さを調節した凹部２を形成し、ガラスもしく
はセラミックスを充填、熱処理することによって、セラ
ミックス体１の表面に平滑で、剥離や摩耗等が生じにく
い表示部４を形成することができる。As described above, by forming the recesses 2 having the controlled depth and surface roughness on the surface of the ceramic body 1, filling glass or ceramics and heat-treating the surface, the surface of the ceramic body 1 is smooth, peeled and worn. It is possible to form the display section 4 in which the occurrence of the like is unlikely to occur.
【００３８】本発明の表示部を有するセラミック部材は
上述の実施形態に限定されるのものではなく、本発明の
要旨を逸脱しない範囲内であれば種々の変更は可能であ
る。The ceramic member having the display portion of the present invention is not limited to the above-mentioned embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
【００３９】[0039]
【実施例】以下、本発明の実施例を具体的に説明する。
（実施例１）セラミックス体として、アルミナセラミッ
クスを主成分とする焼結体を得、平面研削盤により表面
を平滑面に加工し、外辺寸法が縦５０ｍｍ×横２０ｍｍ
×厚み２ｍｍのセラミックス体を製作した。EXAMPLES Examples of the present invention will be specifically described below. (Example 1) As a ceramic body, a sintered body containing alumina ceramics as a main component was obtained, and the surface was processed into a smooth surface by a surface grinder, and the outer side dimension was 50 mm in length x 20 mm in width.
A ceramic body having a thickness of 2 mm was produced.
【００４０】次に、このセラミックス体にＹＡＧレーザ
を用いてバーコードの形状に凹部を表１に示す如く深
さ、表面粗さで形成した。Then, a YAG laser was used to form recesses in the shape of a bar code in the ceramic body with depth and surface roughness as shown in Table 1.
【００４１】ＹＡＧレーザの加工条件は周波数を９５０
０Ｈzとし、電流値を変化させ、深さの異なる凹部を形
成した。The processing conditions of the YAG laser are a frequency of 950
The current value was changed to 0 Hz to form recesses having different depths.
【００４２】次いで、これら凹部に酸化鉄系黒色顔料を
６５重量％、ガラスフリットを２０重量％、パラフィン
ワックスを１０重量％、ワセリン５重量％からなる材料
を回転ミルで混練分散させ、ペースト状の充填剤を作製
し、スクリーン印刷機を用いて凹部に埋め込みを行っ
た。Next, a material comprising 65% by weight of iron oxide type black pigment, 20% by weight of glass frit, 10% by weight of paraffin wax and 5% by weight of petrolatum was kneaded and dispersed in these recesses in a rotary mill to form a paste. A filler was prepared and embedded in the recess using a screen printing machine.
【００４３】そして、セラミックス体を６５０℃、１時
間焼成して上記充填剤を焼き付け、充填材の塗布面を番
手が１〜３μｍのダイヤモンドパウダーを用いた片面ラ
ップを３分間実施して凹部からはみ出した充填剤を除去
し、バーコードを有するセラミック部材試料を作製し
た。なお、凹部の内面の表面粗さは、面粗さ測定器にて
測定した。Then, the ceramic body is fired at 650 ° C. for 1 hour to bake the above-mentioned filler, and the coated surface of the filler is subjected to a single-sided lap using a diamond powder having a count of 1 to 3 μm for 3 minutes to protrude from the recess. The filled filler was removed, and a ceramic member sample having a barcode was prepared. The surface roughness of the inner surface of the recess was measured with a surface roughness measuring device.
【００４４】これらセラミック部材試料を２００℃で２
４時間加熱した後、バーコードリーダにてバーコードの
読み取り精度を確認した。また、クラックの有無を顕微
鏡にて確認した。These ceramic member samples were subjected to 2 at 200 ° C.
After heating for 4 hours, the barcode reading accuracy was confirmed with a barcode reader. Also, the presence or absence of cracks was confirmed with a microscope.
【００４５】結果を表１に示す。The results are shown in Table 1.
【００４６】[0046]
【表１】 [Table 1]
【００４７】表１より明らかなように、凹部の深さが
０．５〜３０μｍであり、凹部の内面の表面粗さＲａが
１．６μｍ以上の試料（Ｎｏ．２、３、６〜８、１１〜
１６）は、バーコードの読み取り率が９６％以上と非常
に高く、クラックや凹部の剥離、破損は生じることはな
いことが判った。As is clear from Table 1, the depth of the recess is 0.5 to 30 μm, and the surface roughness Ra of the inner surface of the recess is 1.6 μm or more (Nos. 2, 3, 6 to 8). 11-
In 16), the bar code reading rate was as high as 96% or more, and it was found that cracks and recesses were not peeled off or damaged.
【００４８】特に、凹部の深さが５μｍ以上、内面の表
面粗さＲａが２．０μｍ以上の試料（Ｎｏ．７、８、１
２〜１６）は、バーコードの読み取り率が１００％と非
常に高く、耐久性もより優れていることが判った。Particularly, the samples (Nos. 7, 8, 1) in which the depth of the recess was 5 μm or more and the surface roughness Ra of the inner surface was 2.0 μm or more.
It was found that in Nos. 2 to 16), the barcode reading rate was 100%, which was extremely high, and the durability was also excellent.
【００４９】これに対し、凹部の深さが０．５μｍ未満
の試料（Ｎｏ．１）は、凹部にガラスが十分に充填され
ない為、ガラスの一部に剥離が発生しバーコード読み取
り率が８３％と低下している。また、深さが３０μｍを
越える試料（Ｎｏ．１７、１８）は、バーコード読み取
り率が１００％であっても、凹部にクラックが発生して
いることが判った。
さらに、凹部の内面の表面粗さＲａが１．６μｍ未満の
試料（Ｎｏ．４、５、９、１０）は、セラミックスとガ
ラスの密着強度が小さい為にガラスの充填が不十分とな
りガラスが一部剥離し、読み取り率が８５〜８８％に低
下していることが判った。On the other hand, in the sample (No. 1) in which the depth of the recess is less than 0.5 μm, the recess is not sufficiently filled with the glass, so that part of the glass is peeled off and the bar code reading rate is 83. It has fallen to%. It was also found that the samples (Nos. 17 and 18) having a depth of more than 30 μm had cracks in the concave portions even when the barcode reading rate was 100%. Further, in the samples (Nos. 4, 5, 9, and 10) in which the surface roughness Ra of the inner surface of the recess is less than 1.6 μm, the adhesion strength between the ceramic and the glass is small, so that the glass is insufficiently filled with the glass. It was found that the part was peeled off and the reading rate was lowered to 85 to 88%.
【００５０】[0050]
【発明の効果】本発明の表示部を有するセラミック部材
によれば、セラミックス体の表面に深さ０．５〜３０μ
ｍ、内面の表面粗さがＲａ１．６μｍ以上である凹部を
備え、該凹部に上記セラミックス体と異なる色を呈する
ガラスまたはセラミックスが充填されてなる表示部を有
することから、凹部に充填したガラスやセラミックスが
剥離することはなく、耐磨耗性や耐久性が非常に優れた
セラミック部材を提供することができる。According to the ceramic member having the display portion of the present invention, the depth of 0.5 to 30 μm is formed on the surface of the ceramic body.
m, a concave portion having an inner surface Ra of 1.6 μm or more, and a display portion formed by filling the concave portion with glass or a ceramic exhibiting a color different from that of the ceramic body. It is possible to provide a ceramic member having excellent abrasion resistance and durability without the ceramics peeling off.
【００５１】また、本発明の表示部を有するセラミック
部材の製造方法は、成形体を予備焼成した後、レーザ加
工によって上記凹部を形成し、本焼成を施した後、凹部
にガラスまたはセラミックスを充填して熱処理を施し、
表面に研磨加工を施すことによって得られることから、
セラミック体に形成する凹部の表面粗さを容易に大きな
ものとして、レーザ加工の条件を種々変化させることに
よって所望の深さの凹部を形成することが可能となり、
読み取り精度が高く、耐久性の優れた表示部を有するセ
ラミック部材を得ることができる。Further, in the method for manufacturing a ceramic member having a display portion of the present invention, after the molded body is pre-baked, the recess is formed by laser processing, and after the main firing, the recess is filled with glass or ceramics. Heat treatment,
Since it can be obtained by polishing the surface,
By easily increasing the surface roughness of the concave portion formed in the ceramic body, it becomes possible to form a concave portion having a desired depth by variously changing the conditions of laser processing,
It is possible to obtain a ceramic member having a display portion with high reading accuracy and excellent durability.
【図１】本発明の表示部を有するセラミック部材の一実
施形態を示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view showing an embodiment of a ceramic member having a display unit of the present invention.
【図２】（ａ）〜（ｄ）は、本発明の表示部を有するセ
ラミック部材の製造方法を示す断面図である。2 (a) to (d) are cross-sectional views showing a method for manufacturing a ceramic member having a display unit of the present invention.
１：セラミックス体 ２：凹部 ３：充填材 ４：表示部 1: Ceramic body 2: Recess 3: Filler 4: Display
Claims (2)
０μｍ、内面の表面粗さがＲａ１．６μｍ以上の凹部を
備え、該凹部に上記セラミックス体と異なる色を呈する
ガラスまたはセラミックスが充填されてなる表示部を有
することを特徴とする表示部を有するセラミック部材。1. A depth of 0.5 to 3 on the surface of the ceramic body.
A ceramic having a display portion, which has a concave portion having a surface roughness of 0 μm and an inner surface Ra of 1.6 μm or more, and the concave portion is filled with glass or ceramic exhibiting a color different from that of the ceramic body. Element.
た成形体を予備焼成した後、レーザ加工によって上記凹
部を形成し、さらに本焼成を施した後、上記凹部にガラ
スまたはセラミックスを充填して熱処理を施し、表面に
研磨加工を施すことによって請求項１に記載の表示部を
有するセラミック部材を形成することを特徴とする製造
方法。2. A molded body obtained by molding a predetermined ceramic raw material is pre-baked, then the recess is formed by laser processing, and after the main-baking, the recess is filled with glass or ceramics. A ceramic member having a display portion according to claim 1 is formed by subjecting the surface to heat treatment and polishing the surface.
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| JP2001331494A JP2003137677A (en) | 2001-10-29 | 2001-10-29 | Ceramic member with display and method for manufacturing the same |
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