JPS63501223A - Method of forming an abrasion-resistant coating on a transparent substrate - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。 (57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 透明基板上に耐摩傷コーティングを形成する方法技術分野 この発明はコーティング方法に関し、特にガラス基板面の耐摩傷特性を改善する ガラス基板のコーティング方法に関する。[Detailed description of the invention] Method of forming abrasion-resistant coatings on transparent substratesTechnical field This invention relates to a coating method, particularly for improving the abrasion resistance properties of a glass substrate surface. The present invention relates to a method of coating a glass substrate.

背景技術 現在、スー／ｅ−マーケットなどで使用している売上商品チェックアウト・シス テムでは、食品の商品などのような各商品の包装に符号化ラベルが添付され、そ れをその売上商品の勘定処理に使用している。符号化ラベルはそれを添付してい る商品の値段を値段ルックアップ・テーブルから引出すのに使用するデータを含 んでいる。チェックアウト動作のスピードアップを計るために、チェックアウト ・システムのチェックアウト・カウンタに光学走査装置を組入れて、そのカウン タの表面にある透明ウィンドウを通して走査ビームを発射し、その上にある商品 の符号化ラベルを走査するようにしている。すなわち、透明ウィンドウの上を商 品が通過している間にそこに添付されている符号化ラベルを読取るようにしてい る。今、商品の容器が金属の巻合、ガラス又はプラスチックから成る透明ウィン ドウの上をそのような金属容器を移動すると、それが透明基板を傷つけて走査ビ ームを妨げ、正しい走査読取シを訪客することがあるということがわかってきた 。Background technology The sales product checkout system currently used in supermarkets/e-markets, etc. In systems, encoded labels are attached to the packaging of each product, such as food products, and This is used for accounting for the sold products. The encoding label has attached it Contains the data used to pull the price of the item from the price lookup table. I'm reading. To speed up the checkout operation, checkout - Incorporate an optical scanning device into the system's checkout counter to A scanning beam is fired through a transparent window on the surface of the device to I am trying to scan the coded label of . In other words, if the top of the transparent window is The encoded label attached to the item is read while the item is passing through. Ru. Nowadays, product containers are made of rolled metal, transparent glass or plastic. Moving such a metal container over the doe can damage the transparent substrate and damage the scanning beam. It has been found that visitors can sometimes interfere with the correct scanning system. .

これはガラス・ウィンドウの寿命を縮め、ウィンドウの交換による保守費用がか さむことになる。This shortens the life of the glass window and increases the maintenance costs of replacing the window. It will get cold.

この問題を解決するため、サファイア・シート−ガラス基を使用したウィンドウ の使用を試みた。サファイアは、通常、容器の金属よシ硬いので傷がつく状態を 防止することができる。しかし、そのようなウィンドウは非常に高価で、１、つ 、イントウの大きさにも限界があった。そこで、アルミ燐酸塩又は同様な金属コ ーティングのような安価なコーティングを透明基板の上に施して安価にするよう にしたが、それは光の質を悪化し、そのコーティングを通過する際にビームを散 乱させ、吸収してしまうという問題が生じてきた。このような散乱等の現象は符 号化ラベルを走査する走査ビームの効率を低下させることになる。To solve this problem, we developed a window using a sapphire sheet-glass base. I tried using . Sapphire is usually harder than the metal in the container, so it should not be scratched. It can be prevented. However, such windows are very expensive and , there was also a limit to the size of the into. Therefore, aluminum phosphate or similar metal Inexpensive coatings such as coatings can be applied on transparent substrates to reduce costs. However, it degrades the quality of the light and scatters the beam as it passes through that coating. Problems have arisen in that they are disturbed and absorbed. Phenomena such as scattering are This will reduce the efficiency of the scanning beam scanning the encoded label.

発明の開示 この発明の目的は、上記の欠点を除去し、更に安価に製造することができる高度 な耐摩傷コーティングを有する透明基板を形成する方法を提供することである。Disclosure of invention The purpose of this invention is to eliminate the above-mentioned drawbacks and to provide a highly sophisticated An object of the present invention is to provide a method of forming a transparent substrate having a scratch-resistant coating.

この発明によると、真空中で支持部材に透明基板を取付け、前記基板に隣接し、 該基板に対面する平面を有する酸化アルミニューム材を配置し、第１の強度レベ ルを有する第１のエネルギ・ビーム流を前記酸化アルミニューム材の平面に向け て酸化アルミニューム材の温度を上昇し、前記酸化アルミニューム材の分子が前 記基板の表面にデポジットできるようにした各工程を含む透明基板上に耐摩傷コ ーティングを形成する方法であって、更に第２の強度レベルのエネルギ・ビーム を前記基板の表面に向けて照射し、前記基板上に酸化アルミニュームの均一表面 をデポジットするよ５にしたことを特徴とする耐摩傷コーティングの形成方法を 提供する。According to this invention, a transparent substrate is attached to a support member in a vacuum, and adjacent to the substrate, An aluminum oxide material having a flat surface facing the substrate is placed, and the aluminum oxide material has a first strength level. directing a first energy beam stream having a beam toward the plane of the aluminum oxide material; The temperature of the aluminum oxide material is increased, and the molecules of the aluminum oxide material are Abrasion-resistant coating is deposited onto a transparent substrate, including steps that allow it to be deposited onto the surface of the substrate. a method of forming a beam of energy at a second intensity level; is irradiated toward the surface of the substrate to form a uniform surface of aluminum oxide on the substrate. A method for forming an abrasion-resistant coating characterized by depositing provide.

酸化アルミニュームの薄膜を基板面に施すようにした好ましい耐摩傷透明基板の 製造方法は酸化アルミニュームの目標をアルゴン・イオン・ビームで砲撃する工 程を含み、その目標面からの酸化物分子を酸化物目標の隣＃）Ｋある回転する透 明基板にデポジットするようにした。基板の目標に向けられている第１のアルゴ ン・イオン・スパッタリング・ガンは真空チャンバ内にある酸化アルミニューム の目標の分子をスパッタリングして基板の面にそれをデポジットするように使用 される。第２のアルゴン・イオン・スパッタリング・ガンは第１のガンで酸化ア ルミニュームがデポジットされた後、基板上に相当均一な平坦面を形成すること に使用される。第１のイオン・ガンは８００〜１０００ｅＶの強度レベルで動作 し、第２のガンは２０〜１００　ｅＶノ強度レベルで動作する。A preferred abrasion-resistant transparent substrate with a thin film of aluminum oxide applied to the substrate surface. The manufacturing method involves bombarding an aluminum oxide target with an argon ion beam. The oxide molecules from the target surface are placed next to the oxide target by Deposit is now made on a bright board. The first algo is directed towards the substrate target. The ion sputtering gun uses aluminum oxide in a vacuum chamber. used to sputter the target molecule and deposit it onto the surface of the substrate. be done. A second argon ion sputtering gun oxidizes the first gun. Forming a fairly uniform flat surface on the substrate after the luminium is deposited used for. The first ion gun operates at an intensity level of 800-1000 eV However, the second gun operates at an intensity level of 20-100 eV.

図面の簡単な説明 次に、下記の添付図面を参照してその例によシこの発明の詳細な説明する。Brief description of the drawing The invention will now be described in detail, by way of example, with reference to the accompanying drawings, in which: FIG.

第１図は、光学スキャナ・アセンブリの一般的構造を示すチェックアウト・カウ ンタの一部の斜視図である。FIG. 1 shows a checkout counter showing the general structure of an optical scanner assembly. FIG. 2 is a perspective view of a part of the printer.

第２図は、ガラス基板に酸化アルミニー−ムをデポジットするイオン・ガン構造 の略図である。Figure 2 shows the ion gun structure for depositing aluminum oxide onto a glass substrate. This is a schematic diagram.

第３図は、ガラス基板に酸化アルミニュームを初期デポジションしたものの結晶 構造を示したこの発明によって製造した基板の拡大断面図である。Figure 3 shows the crystals of aluminum oxide deposited on a glass substrate. 1 is an enlarged cross-sectional view of a substrate manufactured according to the present invention showing the structure; FIG.

第４図は、酸化アルミニュームの最終層の結晶構造を示した基板の拡大断面図で ある。Figure 4 is an enlarged cross-sectional view of the substrate showing the crystal structure of the final layer of aluminum oxide. be.

発明を実施するための最良の形態 第１図は、顧客が購入した商品に付されている符号化ラベルを走査する光学スキ ャナ・アセンブリが置かれている商品チェックアウト・システムに見られる典型 的なチェックアウト・カウンタの一部の斜視図を示す。このシステムは可視又は 赤外線ス４クトルに近い光学走査ビーム２２を発射する光源２０を含み、走査ビ ームはチェックアウト・カウンタ（全体的に２０で示す）の支持面２６と同一面 に取付けられているガラス又はグラスチック・ウィンドウを持つような形をとる ことができる透明基板２４を通して照射される。光源２０は波長が約６３２８Ｘ の単色光の連続レーザ走査ビーム２２を発生するようポンプされるヘリューム・ ネオン・レーデでよい。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Figure 1 shows an optical scanner that scans a coded label attached to a product purchased by a customer. Typical of product checkout systems with scanner assemblies 2 shows a perspective view of a portion of a typical checkout counter; FIG. This system is visible or The scanning beam includes a light source 20 that emits an optical scanning beam 22 close to an infrared spectrum. is flush with the support surface 26 of the checkout counter (indicated generally at 20). having a glass or glass window attached to the The light is irradiated through a transparent substrate 24 that can be used. The light source 20 has a wavelength of approximately 6328X A helium pump is pumped to produce a continuous laser scanning beam 22 of monochromatic light. Neon lede is fine.

この技術分野で知られている方法によシ、光源２０から発射したビーム２２はレ ンズ系３０を通して多面鏡３２に集光することができる。鏡３２は大体一定速度 で回転するモータ３６の軸３４に取付けられて回転する。鏡３２はビーム２２を 反射して基板２４を通し、商品に添付されているラベル３８の符号化表示を走査 する。その符号化表示は商品の識別に関するデータを表わす複数の黒及び白符号 化領域（図に示していない）から成る。鏡３２が回転すると、基板２４の上にあ る符号化ラベル３８に対してビーム２２が連続的に走査を開始する。ビーム２２ はラベル３８を反射して再び基板２４を通し、光学フィルタ４２を通過して、ホ トマルチグライヤ４４のような光応答ピックアップ装置に向けられ、そこで公知 の方法に従い、反射したビームを電気信号に変換する。商品４０が基板２４の上 を通過するときに、ビーム２２はラベル３８全域を走査することができる。商品 ４０が金属容器の場合、ガラス・ウィンドウ２４は傷付けられ、ビーム２２はウ ィンドウ２４を通るときに散乱されてラベル２８の走査が妨げられ、ラベルの正 しい読取シができなくなるということがわかった。The beam 22 emitted from the light source 20 is emitted by a laser beam 22 in a manner known in the art. The light can be focused on a polygon mirror 32 through a lens system 30. Mirror 32 has a roughly constant speed The motor 36 is attached to the shaft 34 of a motor 36 and rotates. Mirror 32 directs beam 22 It is reflected and passes through the substrate 24 to scan the encoded display on the label 38 attached to the product. do. The coded display consists of multiple black and white codes representing data regarding the identification of the product. (not shown). When the mirror 32 rotates, the surface on the substrate 24 is The beam 22 begins to scan continuously over the encoded label 38. beam 22 is reflected off the label 38, passes through the substrate 24 again, passes through the optical filter 42, and enters the holder. Directed to photoresponsive pickup devices such as tomultiglares 44 and known therein. The reflected beam is converted into an electrical signal according to the method of Product 40 is on board 24 The beam 22 can scan across the label 38 as it passes through. merchandise If 40 is a metal container, the glass window 24 is scratched and the beam 22 is When passing through the window 24, the particles are scattered and interfere with the scanning of the label 28. It turns out that the correct reading cannot be done.

ガラスのような適当な透明基板上に酸化アルミニニーム（Ａｔ２０３）の保護薄 膜層をデポジットすることにより、上記の欠点を解決することができるというこ とがわかった。そのような薄膜をデポジットする１つの方法は第２図に示すよう なものがあり、そこでは、ガラス基板４１は回転しうるように取付けられた支持 部材４３に取付けられ、更にモータ４６の軸４５に固定され、それら全部が真空 チャンバ４７内に置かれる。A protective thin film of aluminum oxide (At203) is placed on a suitable transparent substrate such as glass. It is possible to overcome the above drawbacks by depositing a membrane layer. I found out. One way to deposit such a thin film is as shown in Figure 2. In some cases, the glass substrate 41 is mounted on a rotatably mounted support. It is attached to the member 43 and further fixed to the shaft 45 of the motor 46, and all of them are connected to the vacuum placed within chamber 47.

チャンバ４７内の気体は酸素とアルゴン・ガスの混合体から成り、その酸素は混 合体の３０〜４０％から成る。The gas in chamber 47 consists of a mixture of oxygen and argon gas; Consists of 30-40% of coalescence.

モータ４６はその動作により支持部材４３を回転する。The motor 46 rotates the support member 43 by its operation.

固体酸化アルミニュームから成る目標４８は支持部材４３の近くに取付けられ、 基板４１に対して所定の角度に向いている平面部４９を持つ。目標４８はアルゴ ン−イオン・スパッタリング・ガン５２から発射したイオン・ビーム５０で砲撃 される。ガン５２は８００〜１０００　ｅＶ±１ｏｅＶの範囲内の強度レベルを 駆動する。ガン５２からのイオン・ビーム５０は目標４８１Ｃ当ったときに、目 標の表面分子にエネルギを伝えることによって目標を温度１０〜１５０℃に加熱 する。その分子は材料からはじきとばされ、又は発射されて、回転するガラス基 板４１にデポジットされる。第３図に見られるように、酸化アルミニューム分子 は細繊維構造５４の形でガラス基板４１にデポジットされるが、その細繊維構造 ５６は硬度及び膜強度を減少するような結果となる。このデポジット層構造５４ の耐摩傷性を改善するために、基板４１を２０〜１００＠Ｖ±１゜ｅＶのエネル ギ・レベルで動作する第２のアルゴン−イオン・スパッタリング・ガン６０から のイオン・ビーム５８に当てることにエリ層構造５４の細繊維構造５６を破壊す る。このような第２の照射又は砲撃は細繊維構造５６の間に酸化アルミニューム 膜を形成して相当均一な平坦面６２（第４図）を形成し、その屈折率は酸化アル ミニューム材料のそれに近く、それによって構造５４の硬度を増加する。ガラス 基板４１と層構造５４とは屈折率が類似しており、ビームが基板４１を通るとき の反射損失を除去することができる。目標４８及び基板４１の砲撃はｌＸｌ０” −’〜９２Ｘ１０−’　）ルの真空で行われる。この方法によるデポジット層の 屈折率は１．７７のサファイアに近い１．７１〜１．７３である。A target 48 made of solid aluminum oxide is mounted near the support member 43; It has a flat portion 49 facing at a predetermined angle with respect to the substrate 41. Goal 48 is Argo bombardment with an ion beam 50 fired from an ion sputtering gun 52 be done. The gun 52 has an intensity level within the range of 800 to 1000 eV ± 1 oeV. Drive. When the ion beam 50 from the gun 52 hits the target 481C, it hits the eye. Heating the target to a temperature of 10-150°C by transmitting energy to the surface molecules of the target do. The molecules are repelled or ejected from the material into a rotating glass substrate. It is deposited on the board 41. As seen in Figure 3, aluminum oxide molecules is deposited on the glass substrate 41 in the form of a fine fiber structure 54; 56 results in decreased hardness and film strength. This deposit layer structure 54 In order to improve the abrasion resistance of the substrate 41, an energy of 20 to 100@V±1°eV from a second argon-ion sputtering gun 60 operating at The fine fiber structure 56 of the edge layer structure 54 is destroyed by being exposed to the ion beam 58 of Ru. Such second irradiation or bombardment may cause aluminum oxide to be deposited between the fine fiber structures 56. A film is formed to form a fairly uniform flat surface 62 (FIG. 4), whose refractive index is that of aluminum oxide. 54, thereby increasing the hardness of the structure 54. glass The substrate 41 and the layered structure 54 have similar refractive indices, so that when the beam passes through the substrate 41 reflection loss can be removed. Bombardment of target 48 and board 41 is lXl0” -' to 92X10-') vacuum. Deposit layer by this method The refractive index is 1.71-1.73, which is close to sapphire, which is 1.77.

ガラス基板４２は類似する屈折率を持つように作られる。結晶構造５４が１．７ ７の屈折率を持たず、基板４１だけがその屈折率であると、基板を通過するビー ムを衰弱させると共に、そのデポジットされた膜の硬度及び耐久性は大きく減少 して、走査装置の読取動作にエラーを発生させることになる。第１のガン５２か らの６００ｅＶイオン・エネルギ出力にエリ結晶構造５４の厚さは０．５〜１． ５ミクロンとなり、酸化アルミニューム原子は約４Ｘ／分の速度で基板４１にデ ポジットされる。Glass substrate 42 is made to have a similar index of refraction. Crystal structure 54 is 1.7 7 and only the substrate 41 has that refractive index, the beam passing through the substrate The hardness and durability of the deposited film are greatly reduced. This will cause errors in the reading operation of the scanning device. First gun 52? At 600 eV ion energy output, the thickness of the ERI crystal structure 54 is 0.5 to 1. 5 microns, and the aluminum oxide atoms are deposited onto the substrate 41 at a rate of approximately 4X/min. Posted.

ＦＩＧ、　’３ ＦＩＧ、４ １）訟　ｔＩ！　審　輪　失 １ｍｅｍ＋＋ｌａａｍｌ＾−ａｓ−ｅ＋＋ｅ＊ｓ＞ＰＣＴ／υ５８６１０２１１ ９ＡＮＮＥＸ　Ｔｏ　ＴＦ、Ｅ　ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ　５ＥＡＲＣＨＲ 三？ＯＲＴ　ＯＮFIG, '3 FIG.4 1) Litigation tI! Judgment wheel lost 1mem++laaml^-as-e++e*s>PCT/υ58610211 9ANNEX To TF, E INTERNATIONAL 5EARCH three? ORT ON

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] １．其空中で支持部材（４３）に透明基板（４１）を取付け、前記基板（４１） に隣り合い対面する平坦面（４９）を有する酸化アルミニューム材料体（４８） を設け、第１の強度レベルを有する第１のエネルギ・ビーム流（５０）を前記平 坦面（４９）に向けて前記酸化アルミニューム体（４８）の温度を上昇し、酸化 アルミニューム分子を前記基板（４１）の面にデポジット可能にした各工程を含 む透明基板の耐摩傷コーティングの形成方法であって、第２の強度レベルを有す る第２のエネルギ・ビーム流（５８）を前記基板（４１）の面に向けることによ り前記基板（４１）に均一平坦な酸化アルミニューム面をデポジットする工程を 含むことを特徴とする耐摩傷コーティング形成方法。1. A transparent substrate (41) is attached to the support member (43) in the air, and the substrate (41) an aluminum oxide material body (48) having a flat surface (49) adjacent to and facing the a first energy beam stream (50) having a first intensity level; The temperature of the aluminum oxide body (48) is increased toward the flat surface (49), and the oxidation Including each step in which aluminum molecules can be deposited on the surface of the substrate (41). A method of forming an abrasion resistant coating on a transparent substrate having a second strength level. by directing a second energy beam stream (58) towards the surface of said substrate (41). step of depositing a uniform and flat aluminum oxide surface on the substrate (41). A method of forming an abrasion resistant coating, comprising: ２．前記第２の強度レベルは前記第１の強度レベルより小さい請求の範囲１項記 載の方法。2. 2. The second intensity level is less than the first intensity level. How to put it on. ３．前記第１の強度レベルは８００〜１０００ｅＶ間にある請求の範囲２項記載 の方法。3. 3. The first intensity level is between 800 and 1000 eV. the method of. ４．前記第２の強度レベルは２０〜１００ｅＶ間にある請求の範囲２項記載の方 法。4. 3. The method of claim 2, wherein the second intensity level is between 20 and 100 eV. Law. ５．前記支持部材（４３）はデポジション中回転する請求の範囲１項記載の方法 。5. The method of claim 1, wherein the support member (43) rotates during deposition. . ６．前記基板（４１）にデポジットされた酸化アルミニューム層は０．５〜１． ５ミクロン厚である請求の範囲１項記載の方法。6. The aluminum oxide layer deposited on the substrate (41) has a thickness of 0.5 to 1. 2. The method of claim 1, wherein the thickness is 5 microns. ７．前記酸化アルミニュームは４Å／分の速度で基板（４１）にデポジットされ ろ請求の範囲６項記載の方法。7. The aluminum oxide is deposited onto the substrate (41) at a rate of 4 Å/min. The method according to claim 6. ８．前記第１及び第２のエネルギ・ビーム流は夫々のアルゴン−イオン・スパッ タリング・ガン（５２，６０）から発生する請求の範囲１項記載の方法。8. The first and second energy beam streams are connected to respective argon-ion sputters. 2. A method as claimed in claim 1, in which the process originates from a talling gun (52, 60). ９．前記第１，第２，第３，第４，第５，第６，第７又は第８項に記載の耐摩傷 コーティングを持つガラス基板（４１）。9. Abrasion resistance according to the first, second, third, fourth, fifth, sixth, seventh, or eighth item. A glass substrate (41) with a coating. １０．前記基板（２４）が光学走査装置（４２，４４）て走査される商品（４０ ）の支持体として働くチェックアウト・カウンタにおける請求の範囲９項記載の ガラス基板（４１）の用途。10. A product (40) on which the substrate (24) is scanned by an optical scanning device (42, 44). ) as set forth in claim 9 in a checkout counter serving as a support for Application of glass substrate (41).