セラミックス成型部品の製造方法およびそれに用いられる成形型ならびにセラミックス部品
【課題】セラミックス成型部品等の破損を防止して容易に成形型から取り外しを行なうことができ、より均一に緻密化を図ることができるセラミックス成型部品の製造方法、それに使用される成形型およびセラミックス部品を提供する。
【解決手段】成形型１の下型本体３および上型本体９には、レンズの外周部分を成型するための下側外周拘束部１５および上側外周拘束部１６と、鏡面仕上げが施された光学成型面３ａおよび光学成型面９ａがそれぞれ形成されている。上側外周拘束部１６と下側外周拘束部１５とは、それぞれ加圧軸方向に所定の厚みα１、α２を有するように形成されている。その下型本体３と上型本体９との間に、セラミックス素材を成型する際にセラミックスを拘束させない外周非拘束部１７が設けられている。
【解決手段】成形型１の下型本体３および上型本体９には、レンズの外周部分を成型するための下側外周拘束部１５および上側外周拘束部１６と、鏡面仕上げが施された光学成型面３ａおよび光学成型面９ａがそれぞれ形成されている。上側外周拘束部１６と下側外周拘束部１５とは、それぞれ加圧軸方向に所定の厚みα１、α２を有するように形成されている。その下型本体３と上型本体９との間に、セラミックス素材を成型する際にセラミックスを拘束させない外周非拘束部１７が設けられている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セラミックス成型部品の製造方法およびそれに用いられる成形型ならびにセラミックス部品に関し、特に、セラミックス粉末を光学部品として加圧焼結して成型するためのセラミックス成型部品の製造方法と、そのようなセラミックスの成型に使用される成形型と、そのような成形型によって製造されるセラミックス部品とに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
所定の波長の光を利用した光学装置には、レンズや窓材等といった光学部品が使用される。光として可視領域の光（可視光）を利用する場合には、その光学部品の材料として主にガラスが適用されている。ガラスの場合、ガラスが軟化して組成変形する温度にまでガラスを昇温させた後に、所定の成形型を用いて所定の形状にガラスを加圧変形することによって光学部品が製造される。このようなガラスを光学部品に製造する手法を提案した文献として、たとえば特許文献１、２がある。
【０００３】
一方、可視光の他に赤外領域の光（赤外線）や紫外領域の光（紫外線）を利用する場合には、光学部品の材料としてはセラミックスが適用されている。セラミックスの場合には、セラミックスの焼結現象を利用するため、昇温させて焼結を始める所定の温度から加圧を開始し、セラミックスを緻密化することによって光学部品としてのセラミックス焼結体（成型体）が製造されることになる。このようなセラミックスを光学部品に製造する手法を提案した文献として、たとえば特許文献３、４がある。
【特許文献１】特開２００１−２７０７２４号公報
【特許文献２】特開平８−２０８２４３号公報
【特許文献３】特公昭４１−４１２号公報
【特許文献４】特開平５−４３３５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、セラミックスから光学部品を製造するには、以下のような問題点があった。セラミックスの光学部品は、所定の成形型を用いその成形型の側圧を利用してセラミックスを緻密化させる加圧焼結によって製造される。加圧焼結後に成形型が取外されて光学部品となるセラミックス成型部品が取り出されることになる。セラミックス成型部品から成形型を取外す際には、成形型に対して一軸方向（加圧軸方向）に沿って所定の力が与えられる。
【０００５】
ところが、加圧焼結されることによって、光学部品となるセラミックス成型部品には成形型内において径方向に広がろうとする力が作用している。そのため、成形型を取外す際に、セラミックス成型部品そのものが破損してしまったり、あるいは、成形型が破損してしまうことがあった。また、そのような力が成形型に作用していることで、成形型の取外しに手間を要するという問題があった。
【０００６】
さらに、セラミックスの充填量や流動性等のばらつきによって、セラミックス成型部品の緻密化がセラミックス成型部品内において不均一になることがあった。
【０００７】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、一つの目的は、セラミックス成型部品あるいは成形型の破損を防止してセラミックス成型部品に対して成形型の取り外しを容易に行なうことができ、より均一に緻密化を図ることができるセラミックス成型部品の製造方法を提供することであり、他の目的は、そのようなセラミックス成型部品の製造に使用される成形型を提供することであり、さらに他の目的はそのような成形型によって製造されるセラミックス部品を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係るセラミックス成型部品の製造方法は、セラミックス予備成型体を上型および下型を有する所定の成形型を用いて加圧焼結することにより、所定形状のセラミックス成型部品を製造するためのセラミックス成型部品の製造方法であって、成形型として、上型および下型の少なくともいずれか一方にセラミックス成型部品の外周部分を成型するためのセラミックス予備成型体の外周方向への変形を規制する外周拘束部を備えるとともに、セラミックス予備成型体の外周方向への変形を許容する外周非拘束部とを備えた成形型を用いて、セラミックス予備成型体を加圧焼結することによりセラミックス成型部品を形成する。
【０００９】
この製造方法によれば、成形型に外周非拘束部が設けられていることで、まず、セラミックス予備成型体が加圧焼結されてセラミックス予備成型体が径方向に広がろうとする力が成形型に過度に作用することがなくなって、成形型の取り外しを容易に行なうことができる。また、成形型の取り外しが容易になることで、成形型と取り出されたセラミックス成型部品に、割れや欠け等の損傷が生じるのを防止することができる（型の外れやすさの向上（脱型性の向上））。また、これにより、セラミックス成型部品の製造を自動化することができて、生産性が向上する。
【００１０】
さらに、セラミックス予備成型体は加圧により所定の緻密化が達成された時点でそれ以上緻密化は進行しないので、加圧圧力の定圧制御が可能になる。これにより、所望の光学的機能等を発現するセラミックス成型部品を安定して製造することができる（安定した緻密化）。
【００１１】
そのセラミックス予備成型体を加圧焼結する前に、セラミックス予備成型体を予備焼結することが好ましい。
【００１２】
これにより、セラミックス予備成型体が容易に破損することがなくなり、加圧焼結するまでの取扱いが比較的容易になる。
【００１３】
また、セラミックス成型部品を形成する加圧焼結工程の後、セラミックス成型部品を成形型から取り出し、取り出されたセラミックス成型部品において、外周非拘束部に位置した外周に沿って残る径方向に突出した部分を取り除くことが好ましい。
【００１４】
これにより、セラミックス成型部品において外周非拘束部に位置する余分な部分が除去されてセラミックス成型部品が完成する。
【００１５】
そのセラミックス予備成型体を加圧焼結する加圧焼結工程では、成形型として、外周非束部が上型と下型との間に設けられた成形型を用いて前記セラミックス予備成型体が加圧焼結されることが好ましい。
【００１６】
この場合には、上型または下型の外周拘束部によって加圧軸方向（径方向と直交する方向）のセラミックス予備成型体の変形が阻止されて、セラミックス成型部品の肉厚が制御される。さらに、加圧焼結をアシストする側圧を発生させることができて、所望の機械的機能あるいは光学的機能を発現するための緻密化、特に、外周非拘束部近傍のセラミックス予備成型体の密度を向上することができる。そして、セラミックス予備成型体の寸法、重量、体積、外周拘束部の長さ、成型圧力を最適化することによって、所望の中心肉厚を有するセラミックス成型部品を高精度に製造することができる（寸法精度の制御）。
【００１７】
さらに、加圧焼結工程では、成形型として、セラミックス予備成型体と接触する部分に、外側角部および内側角部の少なくともいずれかの角部に面取り処理が施された成形型を用いてセラミックス予備成型体が加圧焼結されることが好ましい。
【００１８】
この場合には、成形型に面取り処理が施されていることで、加圧焼結後に成形型をより外れやすくすることができ、また、成形型が割れたり破損したりすることがなくなる。
【００１９】
さらに、加圧焼結工程では、成形型として、セラミックス予備成型体と接触する部分に鏡面処理が施された成形型を用いてセラミックス予備成型体が加圧焼結されることが好ましい。
【００２０】
この場合にも、成形型に鏡面処理が施されていることで、加圧焼結後に成形型をより外れやすくすることができ、また、成形型が割れたり破損したりすることがなくなる。
【００２１】
また、加圧焼結工程では、成形型として、セラミックス成型部品を取外す方向に対しセラミックス成型部品から離れる態様で外周拘束部に傾斜が設けられた成形型を用いてセラミックス予備成型体が加圧焼結されることが好ましい。
【００２２】
この場合にも、成形型の外周拘束部にセラミックス成型部品を取外す方向に対しセラミックス成型部品から離れる態様で傾斜が設けられていることで、加圧焼結後に成形型をより外れやすくすることができる。
【００２３】
本発明に係る成形型は、あらかじめ予備成型されたセラミックス予備成型体を加圧焼結することにより、所定形状のセラミックス成型部品に成型するための成形型であって、下型と上型と外周非拘束部と外周拘束部とを備えている。上型は下型と対向する。外周非拘束部は下型と上型との間に設けられ、セラミックス予備成型体の外周方向への変形を許容する。外周拘束部は、上型および下型の少なくともいずれか一方に形成され、セラミックス成型部品の外周部分を成型するためのセラミックス予備成型体の外周方向への変形を規制する。
【００２４】
この構造によれば、成形型に外周非拘束部が設けられていることで、まず、セラミックス予備成型体が加圧焼結されてセラミックス予備成型体が径方向に広がろうとする力が成形型に過度に作用することがなくなって、成形型の取り外しを容易に行なうことができる。また、成形型の取り外しが容易になることで、成形型と取り出されたセラミックス成型部品に、割れや欠け等の損傷が生じるのを防止できる（型の外れやすさの向上（脱型性の向上））。
【００２５】
また、外周拘束部によって外周方向への変形を阻止して、加圧焼結に必要な側圧を発生させることで、所望の機械的機能あるいは光学的機能等を発現させるためのセラミックス成型部品の緻密化を達成することができる。しかも、外周非拘束部が設けられていることで、特に、セラミックス予備成型体の重量、体積、厚み等を厳密に管理しなくても、セラミックス予備成型体における重量等のばらつきを外周非拘束部において吸収することができる。その結果、複数のセラミックス成型部品を同時に成型することができ、生産性を向上することができる（生産性の向上）。
【００２６】
さらに、セラミックス予備成型体は加圧により所定の緻密化が達成された時点でそれ以上緻密化は進行しないので、加圧圧力の定圧制御が可能になる。これにより、所望の光学的機能等を発現するセラミックス成型部品を安定して製造することができる（安定した緻密化）。
【００２７】
さらに、また、外周拘束部によって軸方向（径方向と直交する方向）のセラミックス予備成型体の変形が阻止されて、セラミックス成型部品の肉厚が制御される。さらに、加圧焼結をアシストする側圧を発生させることができて、所望の機械的機能あるいは光学的機能を発現するための緻密化、特に、外周非拘束部近傍のセラミックス予備成型体の密度を向上することができる。そして、セラミックス予備成型体の寸法、重量、体積、外周拘束部の長さ、成型圧力を最適化することによって、所望の中心肉厚を有するセラミックス成型部品を高精度に製造することができる（寸法精度の制御）。
【００２８】
また、外周拘束部は、下型に形成された下側外周拘束部と上型に形成された上側外周拘束部とを備え、上側外周拘束部の加圧方向の長さを厚みα１とし、下側外周拘束部の加圧方向の長さを厚みα２とし、外周非拘束部の加圧方向の長さを厚みα３として、外周非拘束部の厚み（α３）に対する上側外周拘束部の加圧方向の長さを厚みα１と下側外周拘束部の加圧方向の長さを厚みα２とを合わせた外周拘束部の厚み（α１＋α２）の比（（α１＋α２）／α３）を厚み比率βとすると、その厚み比率βは０より大きく設定されていることが好ましい。
【００２９】
これにより、セラミックス成型部品が外周拘束部を有して、上述した脱型性の向上、生産性の向上、安定した緻密化、寸法制度の制御の効果を確実に得ることができる。
【００３０】
一方、厚み比率βは１００を超えないように設定されていることが好ましい。
これは、厚み比率βが高くなると外周拘束部の占める割合が高くなって離型性が悪化する傾向が認められ、厚み比率が１００を超えると成形型が外れなくなることがあるからである。
【００３１】
また、外周拘束部は、下型に形成された下側外周拘束部と上型に形成された上側外周拘束部とを備え、上側外周拘束部の厚みα１に対する下側外周拘束部の厚みα２の比（α２／α１）を高さ比率γとすると、その高さ比率γは０より大きく設定されていることが好ましい。
【００３２】
これは、高さ比率γが０の場合には、実用上問題にならない程度ではあるが、セラミックス成型部品が上型に固着する傾向が認められたからである。
【００３３】
さらに、高さ比率γは１以上に設定されていることがより好ましい。
これにより、セラミックス成型部品が上型に固着するのを確実に防止することができる。
【００３４】
また、外周拘束部は下型および上型の一方にだけ形成されていてもよい。
そして、この場合、上側外周拘束部の加圧方向の長さを厚みα１とし、下側外周拘束部の加圧方向の長さを厚みα２とし、外周非拘束部の加圧方向の長さを厚みα３とすると、外周非拘束部の厚み（α３）に対する外周拘束部の厚みの比を上記と同様に厚み比率β（＝（α１＋α２）／α３）で表現することができ、その厚み比率βは０より大きく設定されていることが好ましい。
【００３５】
これにより、セラミックス成型部品が外周拘束部を有して、上述した脱型性の向上、生産性の向上、安定した緻密化、寸法制度の制御の効果を確実に得ることができる。
【００３６】
一方、厚み比率βは１００を超えないように設定されていることが好ましい。
これは、厚み比率βが高くなると外周拘束部の占める割合が高くなって離型性が悪化する傾向が認められ、厚み比率が１００を超えると成形型が外れなくなることがあるからである。
【００３７】
具体的に、成形型のタイプとして以下のタイプがある。
まず、上型は上型本体を含み、下型は下型本体を含み、その上型本体および下型本体の少なくともいずれか一方に外周拘束部が形成されたタイプがある。この上型本体および下型本体とは、セラミックス成型部品におけるたとえば光学面等を実質的に成形する型をいう。
【００３８】
そして、このタイプには、筒状に形成されてその下型本体および上型本体が挿通される胴型を備えたタイプがある。
【００３９】
胴型を備えることで、上型本体および下型本体の軸精度を向上させることができて、セラミックス成型部品の軸精度や傾き精度を向上させることができる。
【００４０】
また、このタイプには、下型は、筒状に形成されて下型本体が挿通される下組付け型を含み、上型は、筒状に形成されて上型本体が挿通される上組付け型を含むタイプがある。
【００４１】
この場合には、下組付け型と上組付け型とをセラミック成型装置の装置本体に組み付けることもできる。こうすることで、下組付け型と上組付け型にそれぞれ装着される下型本体と上型本体とを装置本体の加圧軸と一体となって可動させることができ、各型の組立てや分解（ばらし）をする必要がなくなり、生産性が向上する。
【００４２】
次に、下型は、筒状に形成された下スリーブとその下スリーブに挿通される下型本体とを含み、上型は、筒状に形成された上スリーブとその上スリーブに挿通される上型本体とを含み、上スリーブおよび下スリーブの少なくともいずれか一方に外周拘束部が形成されたタイプがある。
【００４３】
この場合、下スリーブおよび上スリーブの少なくともいずれか一方に外周拘束部を構成することで、まず、下スリーブまたは上スリーブの交換により、外周拘束部の長さを変えることができて、成形型の設計の自由度を高くすることができる。
【００４４】
また、下スリーブおよび上スリーブのそれぞれの内径と外径の寸法を変更したり、材質を変更することにより、加圧焼結する際の側圧に耐え得る成形型の設計の自由度を高くすることができる。
【００４５】
さらに、外周拘束部近傍の角の部分では、セラミックス予備成型体を加圧焼結する際に応力が集中することになるが、その応力は下型（上型）本体と下（上）スリーブとに作用することになり、特定の１つの型にだけそのような応力が集中して作用する場合に比べて、成形型の破損を防ぐことができる。
【００４６】
また、仮に、特定の型が破損するようなことがあっても、破損の態様によっては下型本体、下スリーブ、上型本体および上スリーブのいずれかの型だけを交換すればよい場合があり、成形型の全体を交換する必要はなく、経済性に優れる。
【００４７】
そして、下型（上型）本体と下（上）スリーブとを熱膨張係数の異なる材料から形成することで、セラミックス予備成型体の加圧軸方向の収縮と径方向の収縮を制御することができて、加圧焼結後に型をより外しやすくしたり、セラミックス成型部品の寸法精度の向上に寄与することができる。
【００４８】
成形型のタイプとして、さらに、筒状に形成されて下型および上型が挿通される胴型を備えたタイプがある。
【００４９】
この場合には、胴型を用いることで、上型および下型の軸精度を向上させることができて、セラミックス成型部品の軸精度や傾き精度を向上させることができる。
【００５０】
また、下型は、筒状に形成されて下スリーブが挿通される下組付け型を含み、上型は、筒状に形成されて上スリーブが挿通される上組付け型を含むタイプがある。
【００５１】
この場合には、下組付け型と上組付け型とをセラミック成型装置の装置本体に組み付けることもできる。こうすることで、下組付け型と上組付け型にそれぞれ装着される下型本体と上型本体とを装置本体の加圧軸と一体となって可動させることができ、各型の組立てや分解（ばらし）をする必要がなくなり、生産性が向上する。
【００５２】
また、下型本体と上型本体とが装置本体の加圧軸と一体となって可動することによって、セラミックス予備成型体を下型本体へ自動的に載置させたり、加圧焼結後に型を自動的に取外したりすることが容易になって、生産性が向上する。
【００５３】
さらに、各型の組立て（組付け）のばらつきがなくなることで、このばらつきに伴って生じる温度や加圧圧力等の加圧焼結条件のばらつきが低減されて、加圧焼結条件の再現性を向上することができる。
【００５４】
さらに、成形型には、筒状に形成されて、下型および上型が挿通される筒状スリーブをさらに備えたタイプがある。
【００５５】
この場合には、筒状スリーブが設けられていることにより、加圧焼結をする際はに、セラミックス予備成型体は直接加熱されるのではなく、筒状スリーブを介して加熱（傍熱加熱）されることになる。これにより、成形型内における均熱性を向上させることができる。
【００５６】
また、筒状スリーブ、上組付け型および下組付け型によって閉空間が形成されることになる。これにより、セラミックス予備成型体を加圧焼結する際に、セラミックス予備成型体の一部が昇華したり、あるいは、気化または蒸発したりするのを抑制することができて、加圧焼結の前後における重量の減量をなくすことができる。
【００５７】
さらに、上型本体および下型本体は、所定の可動クリアランスにより加圧軸方向に可動とされることが好ましい。
【００５８】
この場合には、加圧開始時に、リジッドな成形型がセラミックス予備成型体に接触することによる急激な圧力上昇を防ぐことができる。また、加圧開始時に上型本体および下型本体が可動することにより、セラミックス予備成型体が成型体における最も安定した位置に位置出しされて、セラミックス予備成型体を成形型へセットした際の位置ずれを吸収することができる。さらに、可動クリアランスによりセラミックス予備成型体の単重、厚み、傾き等のばらつきを加圧時に吸収することができる。
【００５９】
また、成形型には、下型が、筒状に形成された下組付け型とその下組付け型に挿通される下型本体とを含み、上型が、筒状に形成された上組付け型とその上組付け型に挿通される上型本体とを含み、下組付け型および上組付け型の少なくとのいずれか一方に外周拘束部が形成されたタイプがある。
【００６０】
この場合には、下組付け型または上組付け型に外周拘束部を構成することで、下スリーブまたは上スリーブに外周拘束部を構成する場合と同様に、セラミックス成型部品の設計の自由度を高くすることができる効果、成形型の破損を防ぐことができる効果、経済性の効果およびセラミックス成型部品の寸法精度の向上の効果を得ることができる。
【００６１】
成形型として、外周拘束部が、上型に形成される上側外周拘束部と下型に形成される下側外周拘束部とを備え、上型では、上側外周拘束部と外周非拘束部との間に位置する部分と、上側外周拘束部から外周非拘束部が位置する側とは反対の側に位置する部分とに、それぞれ面取り処理加工が施され、下型では、下側外周拘束部と外周非拘束部との間に位置する部分と、下側外周拘束部から外周非拘束部が位置する側とは反対の側に位置する部分とに、それぞれ面取り処理加工が施されていることが好ましい。
【００６２】
この場合には、面取り処理を施すことによって、加圧焼結後に成形型がより外れやすくすることができ、また、成形型の破損、セラミックス成型部品の割れあるいは欠けを防ぐことができる。
【００６３】
また、外周拘束部が形成された、上型および下型のいずれか一方では、外周拘束部と外周非拘束部との間に位置する部分と、外周拘束部から外周非拘束部が位置する側とは反対の側に位置する部分とに、それぞれ面取り処理加工が施されていることが好ましい。
【００６４】
この場合にも、面取り処理を施すことによって、加圧焼結後に成形型がより外れやすくすることができ、また、成形型の破損、セラミックス成型部品の割れあるいは欠けを防ぐことができる。
【００６５】
さらに、外周拘束部は、上型に形成される上側外周拘束部と下型に形成される下側外周拘束部とを備え、上側外周拘束部では、上側外周拘束部における外周非拘束部が位置する側と反対の側に位置する部分から外周非拘束部の側に位置する部分にわたって外方に向かって徐々に広がるように傾斜が設けられ、下側外周拘束部では、下側外周拘束部における外周非拘束部が位置する側と反対の側に位置する部分から外周非拘束部の側に位置する部分にわたって外方に向かって徐々に広がるように傾斜が設けられていることが好ましい。
【００６６】
この場合にも、所定の傾斜を設けることによって、加圧焼結後に成形型がより外れやすくすることができ、また、成形型の破損、セラミックス成型部品の割れあるいは欠けを防ぐことができる。
【００６７】
また、外周拘束部が形成された、上型および下型のいずれか一方では、外周拘束部における外周非拘束部が位置する側と反対の側に位置する部分から外周非拘束部の側に位置する部分にわたって外方に向かって徐々に広がるように傾斜が設けられていることが好ましい。
【００６８】
この場合にも、所定の傾斜を設けることによって、加圧焼結後に成形型がより外れやすくすることができ、また、成形型の破損、セラミックス成型部品の割れあるいは欠けを防ぐことができる。
【００６９】
また、下型および上型では、セラミックス成型部品の所定形状を成型する部分に鏡面処理が施されていることが好ましい。
【００７０】
この場合にも、鏡面処理を施すことによって、加圧焼結後に成形型がより外れやすくすることができ、また、成形型の破損、セラミックス成型部品の割れあるいは欠けを防ぐことができる。
【００７１】
さらに、成形型の下型および上型では摺動する部分に用いられる材料間の動摩擦係数が０．６以下とされていることが好ましい。
【００７２】
この場合には、成形型を構成する各部材の引っかかりに伴ってセラミックス成型部品の成型が阻害されるのを防ぐことができる。また、各部材の割れやセラミックス予備成型体へ局所的な応力が作用するのを抑制して、セラミックス予備成型体あるいはセラミックス成型部品の割れや欠けを防ぐことができる。
【００７３】
なお、成形型において摺動する部分の組合わせとしては、具体的に、胴型−上（下）型本体、胴型−上（下）スリーブ、上（下）型本体−上（下）スリーブ、上（下）押えスリーブ−上（下）型本体、筒状スリーブ−上（下）組付け型がある。さらに、この明細書では、セラミックス予備成型体と上（下）型との摺動も含まれる。
【００７４】
また、下型および上型は、セラミックス成型部品の熱膨張係数よりも小さい熱膨張係数を有する材料からなる部分を含むことが好ましい。
【００７５】
この場合には、加熱焼結後のセラミックス成型部品等の冷却時において、成形型がセラミックス成型部品を締め付けることによるセラミックス成型部品の割れや欠けを防ぐとともに、成形型を外れやすくすることができる。
【００７６】
さらに、下型および上型の熱伝導率は３Ｗ/ｍＫ以上とされることが好ましい。
この場合には、加圧焼結時の昇温速度と加圧焼結後の冷却速度を上げることができるとともに、均熱性を向上することができる。
【００７７】
また、成形型の下型および上型は、セラミックス材料、金属材料、炭素系材料およびこれらの複合材料のいずれかの材料から形成されていることが好ましい。
【００７８】
これにより、上述した成形型の外れやすさの効果、セラミックス成型部品の割れや欠けをなくす効果を得ることができる。
【００７９】
そのセラミックス材料としては、珪素（Ｓｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）およびクロム（Ｃｒ）からなる群から選ばれる少なくともいずれかの元素を含む炭化物、窒化物および炭窒化物を前記セラミックス材料全体の７０重量％以上含むことが好ましい。
【００８０】
これは、当該重量が７０重量％より低い場合には十分な効果を得ることができないからである。
【００８１】
また、金属材料としては、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、イリジウム（Ｉｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、ニッケル（Ｎｉ）基耐熱合金および鉄（Ｆｅ）耐熱合金からなる群から選ばれるいずれかの材料を含むことが好ましい。
【００８２】
さらに、炭素系材料としては、黒鉛、ガラス状カーボン、繊維強化炭素複合材料、ダイヤモンド状カーボンおよびダイヤモンドからなる群から選ばれるいずれかの材料を含むことが好ましい。
【００８３】
また、炭素系材料としては、黒鉛、ガラス状カーボン、繊維強化炭素複合材料、ダイヤモンド状カーボンおよびダイヤモンドからなる群から選ばれるいずれかの材料と熱分解炭素とを少なくとも表面に有する材料を含むことが好ましい。
【００８４】
特に、この場合には、熱分解炭素等が表面に形成されていることで、成形型の内部へ炭素母材が混入するのを防ぐことができて、不純物を抑制することができる。
【００８５】
さらに、複合材料としては、炭素系材料を含有する非酸化物セラミックスを含むことが好ましい。
【００８６】
また、炭素系材料としては、黒鉛、ガラス状カーボン、カーボンナノチューブ、フラーレン、炭素繊維およびダイヤモンドからなる群から選ばれる少なくともいずれかの材料を含んでいてもよい。
【００８７】
さらに、複合材料としては、炭素質被膜を表面に有する多孔質セラミックスを含んでいてもよい。
【００８８】
具体的にその炭素質被膜は、ガラス状カーボン、熱分解炭素、ダイヤモンド状カーボンおよびダイヤモンドからなる群から選ばれる少なくともいずれかの材料を含むことが好ましい。
【００８９】
成形型では、下型および上型の融点、ガラス転移点または昇華点は、セラミックス成型部品を焼結する焼結温度以上であり、下型および上型の焼結温度における圧縮強さが加圧圧力以上とされていることが好ましい。
【００９０】
これにより、加圧焼結時における成形型の割れ、欠け、変形、セラミックス成型部品との融着を防いで、耐久性を向上することができる。
【００９１】
本発明に係るセラミックス部品は、所定の外形を有する中実のセラミックス部品であって、外周に沿った所定の領域に位置する部分の密度が、中央部に位置する部分の密度よりも低い。
【００９２】
この構造によれば、セラミックス部品の外周方向に沿った所定の領域の位置する部分の加工が他の部分に比べて加工を容易に行なうことができる。
【００９３】
特に、このセラミックス部品は、互いに対向する上型および下型と、その下型と上型との間に設けられ、セラミックス予備成型体の外周方向への変形を許容する外周非拘束部と、上型および下型の少なくともいずれか一方に形成され、セラミックス成型部品の外周部分を成型するためのセラミックス予備成型体の外周方向への変形を規制する外周拘束部とを備えた成形型を用いてセラミックス予備成型体を加圧成型することにより成型されていることが好ましく、外周に沿った所定の領域に位置する部分は、外周非拘束部に位置していた外周部分に対応し、中央部に位置する部分は、上型と下型との間の中央に位置していた中央部分に対応することになる。
【００９４】
特に、外周部分の密度は中央部分の密度の９５％以上とされていることが好ましい。
なお、セラミックスとして、ＺｎＳ（硫化亜鉛）、ＺｎＳｅ（セレン化亜鉛）、Ｇｅ（ゲルマニウム）、Ｓｉ（シリコン）、ＢａＦ2（弗化バリウム）、ＣａＦ2（弗化カルシウム）、ＭｇＡｌ2Ｏ4（スピネル）等の光学材料が挙げられるが、本発明に係るセラミックス部品では、そのような材料に制限されるものではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００９５】
実施の形態１
実施の形態１では、両凸レンズを製造するための成形型と、そのセラミックス成型部品を用いたレンズの製造方法について説明する。図１に示すように、成形型１は、筒状の胴型１３と、その胴型１３にそれぞれ摺動可能に挿通される下型本体３および上型本体９とによって構成される。下型本体３および上型本体９は、たとえばガラス状カーボン（ＧＣ）から形成されている。また、胴型１３は、たとえば黒鉛から形成されている。下型本体３により下型２が構成され、上型本体９により上型８が構成される。
【００９６】
下型本体３には、レンズの外周部分を成型するための下側外周拘束部１５と、レンズの光学面を成型するための鏡面仕上げが施された光学成型面３ａが形成されている。上型本体９にも、レンズの外周部分を成型するための上側外周拘束部１６と、レンズの光学面を成型するための鏡面仕上げが施された光学成型面９ａが形成されている。上側外周拘束部１６は加圧軸方向（挿通方向）に所定の長さ（厚み）α１を有するように形成され、下側外周拘束部１５も加圧軸方向に所定の長さ（厚み）α２を有するように形成されている。そして、さらに、この成形型１では、下型本体３と上型本体９との間に、セラミックス予備成型体を成型する際にセラミックスを拘束させない外周非拘束部１７が設けられている。この外周非拘束部１７は所定の厚みα３を有するように設定される。
【００９７】
次に、上述した成形型１を用いたレンズの製造方法について説明する。まず、原料粉末として、純度９９．７％、平均粒径２μｍのＺｎＳ粉末を用意し、このＺｎＳ粉末を両軸式冷間金型プレス成型によって圧力約９８ＭＰａのもとで加圧することにより、セラミックス予備成型体が形成される。
【００９８】
次に、そのセラミックス予備成型体に、たとえば真空炉中において温度約７００℃のもとで約５時間の予備焼結を施すことによって、図２に示すように、寸法８ｍｍ（φ）×８ｍｍ（厚さ）、単重約０．９５グラム、相対密度約６０％の予備焼結されたセラミックス予備成型体２１が形成される。なお、単重とは単体重量のことをいう。また、相対密度とは、理論密度に対する実測密度の比（実測密度／理論密度）をいう。
【００９９】
なお、セラミックス予備成型体の相対密度としては、セラミックス予備成型体が次の最終加圧焼結工程においてさらに変形しうる相対密度であればよく、たとえば５５％以上９９％以下とされることが好ましい。また、予備焼結は、真空炉中で行なう場合の他に、たとえば大気圧のもとで行なわれてもよいし、成形型内におけるホットプレスなどの加圧焼結としてもよい。
【０１００】
次に、図３に示すように、セラミックス予備成型体２１を、最終成形のための成形型１の下型本体３の上に載置する。次に、図４に示すように、上方から上型本体９を胴型１３に挿通して、上型本体３と下型本体９との間にセラミックス予備成型体２１を挟み込む。次に、真空中で温度を上昇させて約８５０℃になった時点でセラミックス予備成型体２１の加圧を開始し、さらに温度が約９５０℃に達するまで加熱し、加圧圧力が５０ＭＰａに到達した時点でその状態を約３分間保持する（加圧焼結条件Ａ）。
【０１０１】
こうすることにより、図１に示すように、セラミックス予備成型体２１は径方向に広がろうとするのに対して、下側外周拘束部１５と上側外周拘束部１６では、そのセラミックス予備成型体２１が広がろうとするのが阻止されて、レンズの外周部分に対応する部分が成型されることになる。一方、外周非拘束部１７では、セラミックス予備成型体２１は拘束されることなく径方向に広がって突出部分２２ａが形成されることになる。
【０１０２】
また、加圧によりセラミックス予備成型体２１は緻密化されて変形することになるが、下側外周拘束部１５内および上側外周拘束部１６内の実質的にレンズを構成する部分について所定の緻密化が達成された時点でそれ以上緻密化は進行せず、セラミックス予備成型体２１の変形はストップする。こうして、加圧とともに上型本体９が下型本体３に徐々に接近することはなく、外周非拘束部１７の間隔が保持されることになる。
【０１０３】
次に、上型本体９が取外されて成形型１から加圧焼結されたセラミックス成型部品が取り出される。図５に示すように、取り出されたセラミックス成型部品２２では、成形型１の外周非拘束部１７に位置して径方向に突出した突出部分２２ａが外周に沿って形成されている。次に、そのセラミックス成型部品２２の外周に残る突出部分２２ａが除去される。こうして、図６に示すように、所定形状のレンズ２３が完成する。
【０１０４】
当該製造方法によって製造されたレンズ２３を評価したところ、中心部分の肉厚ｔ（図２５参照）が４．０ｍｍであり、相対密度が９９．８％の緻密なレンズが得られていることがわかった。また、波長１０μｍの光の透過率が７５％の光学的特性を有することがわかった。
【０１０５】
上述したレンズの製造方法では、成形型１に外周非拘束部１７が設けられていることで、次のような効果が得られる。まず、外周非拘束部１７が設けられていることで、セラミックス予備成型体が加圧焼結されてセラミックス予備成型体が径方向に広がろうとする力が成形型１に過度に作用することがなくなって、上型本体９等の取り外しを容易に行なうことができる。また、型の取り外しが容易になることで、成形型１と取り出されたレンズとなるセラミックス成型部品２２に、割れや欠け等の損傷が生じるのを防止できる（型の外れやすさの向上（脱型性の向上））。
【０１０６】
また、下側外周拘束部１５および上側外周拘束部１６によって外周方向への変形を阻止して、加圧焼結に必要な側圧を発生させることで、所望の機械的機能あるいは光学的機能等を発現させるためのセラミック成型体２２の緻密化を達成することができる。しかも、外周非拘束部１７が設けられていることで、特に、セラミックス予備成型体２１の重量、体積、厚み等を厳密に管理しなくても、セラミックス予備成型体２１における重量等のばらつきを外周非拘束部１７において吸収することができる。その結果、複数のセラミックス成型部品２２を同時に成型することができ、生産性を向上することができる（生産性の向上）。
【０１０７】
さらに、セラミックス予備成型体２１は加圧により所定の緻密化が達成された時点でそれ以上緻密化は進行しないので、加圧圧力の定圧制御が可能になる。これにより、所望の光学的機能等を発現するセラミックス成型部品２２を安定して製造することができる（安定した緻密化）。
【０１０８】
また、下側外周拘束部１５および上側外周拘束部１６によって加圧軸方向（径方向と直交する方向）のセラミックス予備成型体２１の変形が阻止されて、セラミックス成型部品２２の肉厚ｔが制御される。さらに、加圧焼結をアシストする側圧を発生させることができて、所望の機械的機能あるいは光学的機能を発現するための緻密化、特に、外周非拘束部１７近傍のセラミックス予備成型体２１の密度を向上することができる。そして、セラミックス予備成型体２１の寸法、重量、体積、下側外周拘束部１５の長さ、上側外周拘束部１６の長さ、成型圧力を最適化することによって、所望の中心肉厚ｔを有するセラミックス成型部品２２を高精度に製造することができる（寸法精度の制御）。
【０１０９】
実施の形態２
実施の形態２では、両凸レンズを製造するための他の成形型について説明する。図７に示すように、成形型１は、筒状の胴型１３と、その胴型１３にそれぞれ摺動可能に挿通される下型本体３および下スリーブ４と上型本体９および上スリーブ１０とによって構成される。下型本体３、下スリーブ４、上型本体９および上スリーブ１０は、たとえば黒鉛から形成されている。また、胴型１３は、たとえば黒鉛から形成されている。
【０１１０】
下型本体３および上型本体９には、レンズの光学面を成型するための鏡面仕上げが施された光学成型面３ａ，９ａがそれぞれ形成されている。下スリーブ４はレンズの外周部分を成型するための下側外周拘束部１５を構成し、上スリーブ１０はレンズの外周部分を成型するための上側外周拘束部１６を構成する。その上側外周拘束部１６の長さα１と下側外周拘束部１５の長さα２は、いずれも０．５ｍｍとされる。そして、この下スリーブ４と上スリーブ１０との間に、セラミックス成型部品を成型する際にセラミックスを拘束させない外周非拘束部１７が設けられている。
【０１１１】
次に、上述した成形型１を用いたレンズの製造方法について説明する。まず、前述したレンズの製造方法と同様の方法によって、ＺｎＳ粉末からセラミックス予備成型体を成形し、そのセラミックス予備成型体を予備焼結することによって、たとえば寸法８ｍｍ（φ）×６．６ｍｍ（厚さ）、単重約０．７グラム、相対密度約６０％の予備焼結されたセラミックス予備成型体が形成される。
【０１１２】
次に、そのセラミックス予備成型体を成形型１の下型本体３の上に載置し、上方から上型本体９と上スリーブ１０とを胴型１３に挿通して、上型本体９および上スリーブ１０と下型本体３および下スリーブ４との間にセラミックス予備成型体を挟み込む。次に、図７に示すように、前述したレンズの製造方法と同様の方法によって、セラミックス予備成型体を焼結しながら加圧することによって、レンズとなるセラミックス成型部品２２が成型される。その後、そのセラミックス成型部品２２が成形型１から取り出され、セラミックス成型部品２２の外周に残る径方向に突出した突出部分２２ａを除去することによって、図６に示すレンズ２３と同様のレンズが形成される。
【０１１３】
当該製造方法によって製造されたレンズ２３を評価したところ、中心部分の肉厚ｔが３．２４ｍｍであり、相対密度が９９．８％の緻密なレンズが得られていることがわかった。また、波長１０μｍの光の透過率が７５％の光学的特性を有することがわかった。
【０１１４】
上述したレンズの製造方法では、前述した脱型性の向上、生産性の向上、安定化した緻密化および寸法精度の制御の効果に加えて次のような効果が得られる。すなわち、この成形型１では、下側外周拘束部１５が下スリーブ４によって構成され、上側外周拘束部１６が上スリーブ１０によって構成される。そのため、下スリーブ４または上スリーブ１０を交換することによって、下側外周拘束部１５および上側外周拘束部１６のそれぞれの長さを変えることができて、成形型１の設計の自由度を高くすることができる。
【０１１５】
また、下スリーブ４および上スリーブ１０のそれぞれの内径と外径の寸法を変更したり、材質を変更することにより、加圧焼結する際の側圧に耐え得る成形型１の設計の自由度を高くすることができる。
【０１１６】
さらに、下側（上側）外周拘束部１５，１６から光学成型面３ａ，９ａにかけての角の部分では、セラミックス予備成型体を加圧焼結する際に応力が集中することになるが、その応力は下型（上型）本体３，９と下（上）スリーブ４，１０とに作用することになり、特定の１つの型にだけそのような応力が集中して作用する場合に比べて、型の破損を防ぐことができる。
【０１１７】
また、仮に、特定の型が破損するようなことがあっても、破損の態様によっては下型本体３、下スリーブ４、上型本体９および上スリーブ１０のいずれかの型だけを交換すればよい場合があり、成形型１の全体を交換する必要はなく、経済性に優れる。
【０１１８】
そして、下型（上型）本体３，９と下（上）スリーブ４，１０とを熱膨張係数の異なる材料から形成することで、セラミックス予備成型体の加圧軸方向の収縮と径方向の収縮を制御することができて、加圧焼結後に成形型をより外しやすくしたり、セラミックス成型部品の寸法精度の向上に寄与することができる。
【０１１９】
実施の形態３
実施の形態３では、両凸レンズを製造するためのさらに他の成形型について説明する。図８に示すように、成形型１は、筒状の胴型１３と、その胴型１３にそれぞれ摺動可能に挿通される下型本体３および下スリーブ４と上型本体９および上スリーブ１０とによって構成される。なお、下スリーブ４および上スリーブ１０は、成型中に可動しないように胴型１３に装着されている。下型本体３、下スリーブ４、上型本体９および上スリーブ１０は、たとえばＧＣから形成されている。また、胴型１３は、たとえばＳｉＣから形成されている。
【０１２０】
下型本体３および上型本体９には、レンズの光学面を成型するための鏡面仕上げが施された光学成型面３ａ，９ａがそれぞれ形成されている。下スリーブ４はレンズの外周部分を成型するための下側外周拘束部１５を構成し、上スリーブ１０はレンズの外周部分を成型するための上側外周拘束部１６を構成する。その上側外周拘束部の長さα１と下側外周拘束部の長さα２は、いずれも１．０ｍｍとされる。そして、この下スリーブ４と上スリーブ１０との間に、セラミックス予備成型体を成型する際にセラミックスを拘束させない外周非拘束部１７が設けられている。
【０１２１】
次に、上述した成形型を用いたレンズの製造方法について説明する。まず、前述したレンズの製造方法と同様の方法によって、ＺｎＳ粉末からセラミックス予備成型体を成形し、それを予備焼結することによって予備焼結されたセラミックス予備成型体が形成される。
【０１２２】
次に、そのセラミックス予備成型体を成形型１の下型本体３の上に載置し、上方から上型本体９と上スリーブ１０とを胴型１３に挿通して、上型本体９および上スリーブ１０と下型本体３および下スリーブ４との間にセラミックス予備成型体を挟み込む。次に、図８に示すように、前述したレンズの製造方法と同様の方法によって、セラミックス予備成型体を焼結しながら加圧することによって、レンズとなるセラミックス成型部品２２が成型される。その後、そのセラミックス成型部品２２が成形型１から取り出され、セラミックス成型部品２２の外周に残る径方向に突出した突出部分２２ａを除去することによって、図６に示すレンズ２３と同様のレンズが形成される。
【０１２３】
当該製造方法によって製造されたレンズを評価したところ、中心部分の肉厚ｔが４．１ｍｍであり、相対密度が９９．８％の緻密なレンズが得られていることがわかった。また、波長１０μｍの光の透過率が７５％の光学的特性を有することがわかった。
【０１２４】
上述したレンズの製造方法では、既に説明した脱型性の向上、生産性の向上、安定化した緻密化および寸法精度の制御の効果に加えて、前述した下スリーブおよび上スリーブを備えることによる成形型の設計の自由度を高められる効果、成形型の破損の抑制効果、経済性の効果およびセラミックス焼結体の寸法精度の制御の効果が得られる。そして、さらに、胴型を用いることで、上型および下型の軸精度を向上させることができて、セラミックス成型部品の軸精度や傾き精度を向上させることができる。
【０１２５】
実施の形態４
実施の形態４では、両凸レンズを製造するためのさらに他の成形型について説明する。図９に示すように、成形型１は、筒状の下組付け型５およびその下組付け型５に装着される下型本体３と、筒状の上組付け型１１およびその上組付け型１１に装着される上型本体９とによって構成される。この下組付け型５と上組付け型１１とをセラミックス成型装置の本体部分（図示せず）に組み付けるようにしてもよい。その下型本体３および上型本体９は、たとえばＧＣから形成されている。また、下組付け型５と上組付け型１１とは、たとえば超硬合金から形成されている。
【０１２６】
下型本体３には、レンズの外周部分を成型するための下側外周拘束部１５と、レンズの光学面を成型するための鏡面仕上げが施された光学成型面３ａが形成されている。上型本体９にも、レンズの外周部分を成型するための上側外周拘束部１６と、レンズの光学面を成型するための鏡面仕上げが施された光学成型面９ａが形成されている。上側外周拘束部の長さα１と下側外周拘束部の長さα２は、いずれも０．７５ｍｍとされる。そして、下型本体３と上型本体９との間に、セラミックス予備成型体を成型する際にセラミックスを拘束させない外周非拘束部１７が設けられている。
【０１２７】
次に、上述した成形型を用いたレンズの製造方法について説明する。まず、前述したレンズの製造方法と同様の方法によって、ＺｎＳ粉末からセラミックス予備成型体を成形し、それを予備焼結することによって予備焼結されたセラミックス予備成型体が形成される。
【０１２８】
次に、そのセラミックス予備成型体を成形型１の下型本体３の上に載置し、上方から上型本体９と上組付け型１１を下降させて、上型本体９および上組付け型１１と下型本体３および下組付け型５との間にセラミックス予備成型体を挟み込む。次に、図９に示すように、前述したレンズの製造方法と同様の方法によって、セラミックス予備成型体を焼結しながら加圧することによって、レンズとなるセラミックス成型部品２２が成型される。その後、セラミックス成型部品２２が成形型１から取り出され、セラミックス成型部品２２の外周に残る径方向に突出した突出部分２２ａを除去することによって、図６に示すレンズ２３と同様のレンズが形成される。
【０１２９】
当該製造方法によって製造されたレンズを評価したところ、中心部分の肉厚ｔが４．０ｍｍであり、相対密度が９９．８％の緻密なレンズが得られていることがわかった。また、波長１０μｍの光の透過率が７５％の光学的特性を有することがわかった。
【０１３０】
上述したレンズの製造方法では、既に説明した脱型性の向上、生産性の向上、安定化した緻密化および寸法精度の制御の効果に加えて次のような効果が得られる。すなわち、この成形型１では、セラミック成型装置の装置本体に組み付けられる下組付け型５と上組付け型１１とを備えることによって、これらにそれぞれ装着される下型本体５と上型本体１１とを装置本体の加圧軸と一体となって可動させることができ、各型の組立てや分解（ばらし）をする必要がなくなり、生産性が向上する。
【０１３１】
また、下型本体３と上型本体９とが装置本体の加圧軸と一体となって可動することによって、セラミックス予備成型体を下型本体３へ自動的に載置させたり、加圧焼結後に型を自動的に取外したりすることが容易になって、生産性が向上する。
【０１３２】
さらに、各型の組立て（組付け）のばらつきがなくなることで、このばらつきに伴って生じる温度や加圧圧力等の加圧焼結条件のばらつきが低減されて、加圧焼結条件の再現性を向上することができる。
【０１３３】
実施の形態５
実施の形態５では、両凸レンズを製造するためのさらに他の成形型について説明する。図１０に示すように、成形型１は、筒状の下組付け型５およびその下組付け型５に装着される下型本体３と、筒状の上組付け型１１およびその上組付け型１１に装着される上型本体９とによって構成され、下組付け型５と上組付け型１１とがセラミックス成型装置の本体部分（図示せず）に組み付けられる。下型本体３および上型本体９は、たとえばＧＣから形成されている。また、下組付け型５と上組付け型１１とは、たとえば黒鉛から形成されている。
【０１３４】
下型本体３には、レンズの光学面を成型するための鏡面仕上げが施された光学成型面が形成３ａされている。上型本体９にも、レンズの光学面を成型するための鏡面仕上げが施された光学成型面９ａが形成されている。下組付け型５はレンズの外周部分を成型するための下側外周拘束部１５を構成し、上組付け型１１はレンズの外周部分を成型するための上側外周拘束部１６を構成する。その上側外周拘束部１６の長さα１と下側外周拘束部１５の長さα２は、いずれも０．７５ｍｍとされる。そして、下組付け型５と上組付け型１１との間に、セラミックス予備成型体を成型する際にセラミックスを拘束させない外周非拘束部１７が設けられている。
【０１３５】
次に、上述した成形型１を用いたレンズの製造方法について説明する。まず、前述したレンズの製造方法と同様の方法によって、ＺｎＳ粉末からセラミックス予備成型体を成形し、それを予備焼結することによって予備焼結されたセラミックス予備成型体が形成される。
【０１３６】
次に、そのセラミックス予備成型体を成形型１の下型本体３の上に載置し、上方から上型本体９と上組付け型１１を下降させて、上型本体９および上組付け型１１と下型本体３および下組付け型５との間にセラミックス予備成型体を挟み込む。次に、図１０に示すように、前述したレンズの製造方法と同様の方法によって、セラミックス予備成型体を焼結しながら加圧することによって、レンズとなるセラミックス成型部品２２が成型される。その後、セラミックス成型部品２２が成形型２から取り出され、セラミックス成型部品２２の外周に残る径方向に突出した突出部分２２ａを除去することによって、図６に示すレンズ２３と同様のレンズが形成される。
【０１３７】
当該製造方法によって製造されたレンズを評価したところ、中心部分の肉厚ｔが４．０ｍｍであり、相対密度が９９．８％の緻密なレンズが得られていることがわかった。また、波長１０μｍの光の透過率が７５％の光学的特性を有することがわかった。
【０１３８】
上述したレンズの製造方法では、既に説明した脱型性の向上、生産性の向上、安定化した緻密化および寸法精度の制御の効果に加えて、前述したように、セラミック成型装置の装置本体に組み付けられる下組付け型と上組付け型とを備えることによって、生産性向上の効果や加圧焼結条件の再現性向上の効果を得ることができる。
【０１３９】
また、セラミックス予備成型体を加圧焼結する際の応力が、下型２では下型本体３と下組付け型５に作用し、上型８では上型本体９と上組付け型１とに作用することで、特定の型にだけ応力が集中するのをなくして、成形型の破損を防ぐことができる。
【０１４０】
実施の形態６
実施の形態６では、両凸レンズを製造するためのさらに他の成形型について説明する。図１１に示すように、成形型１は、筒状の下組付け型５、その下組付け型５にそれぞれ装着される下型本体３および下スリーブ４、筒状の上組付け型１１、その上組付け型１１にそれぞれ装着される上型本体９および上スリーブ１０によって構成され、下組付け型５と上組付け型１１とがセラミックス成型装置の本体部分（図示せず）に組み付けられる。下型本体３および上型本体９は、たとえばＧＣから形成されている。また、下組付け型５と上組付け型１１とは、たとえばＳｉＣから形成されている。そして、下スリーブ４と上スリーブ１０とは、たとえば黒鉛から形成されている。
【０１４１】
下型本体３には、レンズの光学面を成型するための鏡面仕上げが施された光学成型面３ａが形成されている。上型本体９にも、レンズの光学面を成型するための鏡面仕上げが施された光学成型面９ａが形成されている。下スリーブ４はレンズの外周部分を成型するための下側外周拘束部１５を構成し、上スリーブ１０はレンズの外周部分を成型するための上側外周拘束部１６を構成する。その上側外周拘束部の長さα１と下側外周拘束部の長さα２は、いずれも０．７５ｍｍとされる。そして、下組付け型５および下スリーブ４と上組付け型１１および上スリーブ１０との間に、セラミックス予備成型体を成型する際にセラミックスを拘束させない外周非拘束部１７が設けられている。
【０１４２】
次に、上述した成形型１を用いたレンズの製造方法について説明する。まず、前述したレンズの製造方法と同様の方法によって、ＺｎＳ粉末からセラミックス予備成型体を成形し、それを予備焼結することによって予備焼結されたセラミックス予備成型体が形成される。
【０１４３】
次に、セラミックス予備成型体を下型本体３の上に載置し、上方から上型本体９、上スリーブ１０および上組付け型１１を下降させてセラミックス予備成型体を上型本体９と下型本体３との間に挟み込む。次に、図１１に示すように、真空中で温度を上昇させて約９００℃になった時点でセラミックス予備成型体の加圧を開始し、さらに温度が約１０００℃に達するまで加熱し、加圧圧力が５０ＭＰａに到達した時点でその状態を約３分間保持する（加圧焼結条件Ｂ）。
【０１４４】
こうして、レンズとなるセラミックス成型部品２２が成型される。その後、そのセラミックス成型部品２２が成形型１から取り出され、セラミックス成型部品２２の外周に残る径方向に突出した突出部分２２ａを除去することによって、図６に示すレンズ２３と同様のレンズが形成される。
【０１４５】
当該製造方法によって製造されたレンズを評価したところ、中心部分の肉厚ｔが４．０ｍｍであり、相対密度が９９．８％の緻密なレンズが得られていることがわかった。また、波長１０μｍの光の透過率が７５％の光学的特性を有することがわかった。
【０１４６】
上述したレンズの製造方法では、既に説明した脱型性の向上、生産性の向上、安定化した緻密化および寸法精度の制御の効果に加えて、前述したように、セラミック成型装置の装置本体に組み付けられる下組付け型５と上組付け型１１とを備えることによって、生産性向上の効果や加圧焼結条件の再現性向上の効果を得ることができる。
【０１４７】
また、セラミックス予備成型体を加圧焼結する際の応力が、下型２では下型本体３と下スリーブ４に作用し、上型８では上型本体９と上スリーブ１０とに作用することで、特定の型にだけ応力が集中するのをなくして、成形型の破損を防ぐことができる。
【０１４８】
そして、下スリーブ４および上スリーブ１０を備えることによって、既に説明したように、成形型の設計の自由度を高められる効果、成形型の破損の抑制効果、経済性の効果およびセラミックス成型部品の寸法精度の制御の効果が得られる。
【０１４９】
実施の形態７
実施の形態７では、両凸レンズを製造するためのさらに他の成形型について説明する。図１２および図１３に示すように、成形型１は、筒状の下組付け型５と、その下組付け型５にそれぞれ装着される下型本体３、下スリーブ４、下押えスリーブ１９および下スペーサ６と、筒状の上組付け型１１、その上組付け型１１にそれぞれ装着される上型本体９、上スリーブ１０、上押えスリーブ１８および上スペーサ１２とによって構成され、下組付け型５と上組付け型１１とがセラミックス成型装置の本体部分（図示せず）に組み付けられる。
【０１５０】
下型本体３および上型本体９は、たとえばＧＣから形成されている。また、下組付け型５と上組付け型１１とは、たとえば黒鉛から形成されている。下スリーブ４と上スリーブ１０とは、たとえばＧＣから形成されている。下押えスリーブ１９と上押えスリーブ１８とは、たとえば黒鉛から形成されている。そして、下スペーサ６と上スペーサ１２とは、たとえば黒鉛から形成されている。
【０１５１】
下型本体３には、レンズの光学面を成型するための鏡面仕上げが施された光学成型面３ａが形成されている。上型本体９にも、レンズの光学面を成型するための鏡面仕上げが施された光学成型面９ａが形成されている。下スリーブ４はレンズの外周部分を成型するための下側外周拘束部１５を構成し、上スリーブ１０はレンズの外周部分を成型するための上側外周拘束部１６を構成する。下側外周拘束部１５の長さは下スペーサ６の厚みによって決まり、上側外周拘束部１６の長さは上スペーサ１２の厚みによって決まる。この場合、上側外周拘束部の長さα１と下側外周拘束部の長さα２は、いずれも０．７５ｍｍとされる。また、上型本体９あるいは下型本体３が加圧軸方向に動くのを許容する可動クリアランスＬ１，Ｌ２が設けられている。
【０１５２】
下押えスリーブ１９および上押えスリーブ１８は、加圧焼結中に下スリーブ４および上スリーブ１０が動くのを押える。そして、下組付け型５および下スリーブ４と上組付け型１１および上スリーブ１０との間に、セラミックス予備成型体を成型する際にセラミックスを拘束させない外周非拘束部１７が設けられている。
【０１５３】
次に、上述した成形型１を用いたレンズの製造方法について説明する。まず、前述したレンズの製造方法と同様の方法によって、ＺｎＳ粉末からセラミックス予備成型体を成形し、それを予備焼結することによって予備焼結されたセラミックス予備成型体が形成される。
【０１５４】
次に、図１２に示すように、セラミックス予備成型体２１を下型本体３の上に載置し、上方から上型本体９、上スリーブ１０、上押えスリーブ１８、上スペーサ１２および上組付け型１１を下降させて、セラミックス予備成型体２１を上型本体９と下型本体３との間に挟み込む。
【０１５５】
次に、図１３に示すように、前述した加圧焼結条件Ｂによって、セラミックス予備成型体を焼結しながら加圧することによって、レンズとなるセラミックス成型部品２２が成型される。その後、セラミックス成型部品２２が成形型１から取り出され、セラミックス成型部品２２の外周に残る径方向に突出した突出部分２２ａを除去することによって、図６に示すレンズ２３と同様のレンズが形成される。
【０１５６】
当該製造方法によって製造されたレンズを評価したところ、中心部分の肉厚ｔが４．０ｍｍであり、相対密度が９９．８％の緻密なレンズが得られていることがわかった。また、波長１０μｍの光の透過率が７５％の光学的特性を有することがわかった。
【０１５７】
上述したレンズの製造方法では、既に説明した脱型性の向上、生産性の向上、安定化した緻密化および寸法精度の制御の効果、下組付け型と上組付け型とを備えることによる生産性向上の効果や加圧焼結条件の再現性向上の効果等に加えて、次のような効果が得られる。
【０１５８】
すなわち、このセラミックス成型部品１では、上型本体９あるいは下型本体３が加圧軸方向に動くのを許容する可動クリアランスＬ１，Ｌ２が設けられていることで、加圧開始時に上型本体９等がセラミックス予備成型体２１に接触してセラミックス予備成型体２１に圧力が急激に作用するのを抑制することができる。
【０１５９】
また、加圧開始時に上型本体９および下型本体３が可動することによって、セラミックス予備成型体２１が型における所定の最適位置へ導かれて、セラミックス予備成型体２１を下型本体３上に載置する際に最適位置に載置されなくても、この位置ずれを修正することができる。
【０１６０】
さらに、下型本体３、下スリーブ４、下スペーサ６、上型本体９、上スリーブ１０および上スペーサ１２を組合わせる際に、クリアランスを適当にもたせることにより、セラミックス予備成型体２１の単重、厚み、傾き等のばらつきを下型本体３と上型本体９とによる加圧時に吸収することができる。
【０１６１】
実施の形態８
実施の形態８では、両凸レンズを製造するためのさらに他の成形型について説明する。図１４に示すように、成形型１は、筒状の下組付け型５と、その下組付け型５にそれぞれ装着される下型本体３、下スリーブ４、下押えスリーブ１９および下スペーサ６と、筒状の上組付け型１１、その上組付け型１１にそれぞれ装着される上型本体９、上スリーブ１０、上押えスリーブ１８および上スペーサ１２と、下組付け型５の外周に装着される筒状スリーブ１４とによって構成される。下組付け型５と上組付け型１１とがセラミックス成型装置の本体部分（図示せず）に組み付けられる。
【０１６２】
下型本体３および上型本体９は、たとえばＧＣから形成されている。また、下組付け型５と上組付け型１１とは、たとえばＳｉＣから形成されている。下スリーブ４と上スリーブ１０とは、たとえばＧＣから形成されている。下押えスリーブ１９と上押えスリーブ１８とは、たとえばＳｉＣから形成されている。下スペーサ６と上スペーサ１２とは、たとえばＳｉＣから形成されている。筒状スリーブ１４は、たとえば黒鉛から形成されている。
【０１６３】
下型本体３には、レンズの光学面を成型するための鏡面仕上げが施された光学成型面３ａが形成されている。上型本体９にも、レンズの光学面を成型するための鏡面仕上げが施された光学成型面９ａが形成されている。下スリーブ４はレンズの外周部分を成型するための下側外周拘束部１５を構成し、上スリーブ１０はレンズの外周部分を成型するための上側外周拘束部１６を構成する。下側外周拘束部１５の長さは下スペーサ６の厚みによって決まり、上側外周拘束部１６の長さは上スペーサ１２の厚みによって決まる。この場合、上側外周拘束部の長さα１と下側外周拘束部の長さα２は、いずれも０．７５ｍｍとされる。また、上型本体３あるいは下型本体９が加圧軸方向に動くのを許容する可動クリアランスが設けられている。
【０１６４】
下押えスリーブ１９および上押えスリーブ１８は、加圧焼結中に下スリーブ４および上スリーブ１０が動くのを押える。そして、下組付け型５および下スリーブ４と上組付け型１１および上スリーブ１０との間に、セラミックス予備成型体を成型する際にセラミックスを拘束させない外周非拘束部１７が設けられている。
【０１６５】
次に、上述した成形型１を３式備えた成形型を用いたレンズの製造方法について説明する。この成形型では、上述した成形型１のうち、下組付け型５、上組付け型１１および筒状スリーブ１４を除く各型を一式の本成形型として、３式の本成形型が組付け型内に配設されている。まず、前述したレンズの製造方法と同様の方法によって、ＺｎＳ粉末からセラミックス予備成型体を成形し、それを予備焼結することによって予備焼結されたセラミックス予備成型体が形成される。
【０１６６】
次に、セラミックス予備成型体を下型本体３の上に載置し、上方から上型本体９、上スリーブ１０および上組付け型１１を下降させてセラミックス予備成型体を上型本体９と下型本体３との間に挟み込む。次に、図１４に示すように、真空中で温度を上昇させて約９００℃になった時点でそれぞれのセラミックス予備成型体の加圧を開始し、さらに温度が約１０００℃に達するまで加熱し、加圧圧力がそれぞれ５０ＭＰａに到達した時点でその状態を約５分間保持する（加圧焼結条件Ｃ）。
【０１６７】
こうして、それぞれレンズとなる３つのセラミックス成型部品２２が同時に成型される。その後、そのセラミックス成型部品２２が成形型から取り出され、セラミックス成型部品２２の外周に残る径方向に突出した突出部分２２ａを除去することによって、図６に示すレンズ２３と同様のレンズが形成される。
【０１６８】
当該製造方法によって製造された３つのレンズをそれぞれ評価したところ、いずれも中心部分の肉厚ｔが４．０ｍｍであり、相対密度が９９．８％の緻密なレンズが得られていることがわかった。また、いずれのレンズも、波長１０μｍの光の透過率が７５％の光学的特性を有することがわかった。
【０１６９】
上述したレンズの製造方法では、既に説明した脱型性の向上、生産性の向上、安定化した緻密化および寸法精度の制御の効果等を含め、前述した種々の効果に加えて、次のような効果が得られる。
【０１７０】
すなわち、この成形型１では、筒状スリーブ１４が設けられていることにより、加圧焼結をする際には、セラミックス予備成型体は直接加熱されるのではなく、筒状スリーブ１４を介して加熱（傍熱加熱）されることになる。これにより、成形型内における均熱性を向上させることができる。
【０１７１】
また、筒状スリーブ１４、上組付け型１１および下組付け型５によって閉空間２０が形成されることになる（図１４参照）。これにより、セラミックス予備成型体を加圧焼結する際に、セラミックス予備成型体の一部が昇華したり、あるいは、気化または蒸発したりするのを抑制することができて、加圧焼結の前後における重量の減量をなくすことができる。閉空間を有していない成形型では、重量減量割合（（セラミックス予備成型体の重量−セラミックス成型部品の重量）／セラミックス成型部品の重量×１００）が３０％であったところ、上述した成形型では、重量の減量がなくなる（０％）ことが確認された。
【０１７２】
実施の形態９
ここでは、成形型に面取り処理加工と鏡面処理加工を施すことによる型の外れやすさ（離型性）と型耐久性の評価について説明する。評価の対象とした成形型は、実施の形態１、４においてそれぞれ説明した図１および図９に示す成形型と、実施の形態２，３，５〜８においてそれぞれ説明した図７、図８、図１０〜図１４に示す成形型である。
【０１７３】
図１および図９に示す成形型は一体型の成形型１であり、下型本体３に光学成型面３ａと下側外周拘束部１５が形成され、上型本体９に光学成型面９ａと上側外周拘束部１６が形成されている。一方、図７、図８、図１０〜図１４に示す成形型は分離型の成形型１であり、下型本体３および上型本体９に光学成型面３ａ，９ａがそれぞれ形成され、下側外周拘束部１５は下スリーブ４または下組付け型５により構成され、上側外周拘束部１６は上スリーブ１０または上組付け型１１により構成されている。
【０１７４】
その各成形型１において面取り処理加工の有無、鏡面処理加工の有無を振分けて、前述した加圧焼結条件で成型した場合の型の外れやすさ（離型性）と、所定回数（１００００回）成型したときの型の耐久性について評価を行なった。面取り処理を施す部分として、一体型の成形型１においては、図１５のＡに示すように、上側（下側）外周拘束部１５，１６から外周非拘束部１７にかけての部分（面取り１：Ｒ面取り）と、図１６のＢに示すように、上側（下側）外周拘束部１５，１６から光学成型面９ａ，３ａにかけての部分（面取り２：Ｃ面取り）とした。なお、Ｒ面取りは外側に向って突出した外側角部の面取りをいい、Ｃ面取りは凹部の底の角のような内側角部の面取りをいう。
【０１７５】
また、分離型の成形型においても、図１７のＡに示すように、上側（下側）外周拘束部１５，１６から外周非拘束部１７にかけての部分（面取り１：Ｒ面取り）と、図１８のＢに示すように、上側（下側）外周拘束部１５，１６から光学成型面９ａ，３ａにかけての部分（面取り２：Ｃ面取り）とした。
【０１７６】
評価結果を図１９に示す。図１９に示される型構成Ａ〜Ｄは、図１５〜図１８にそれぞれ示される型に対応する。図１９に示すように、実施例では、面取りの箇所が増えるにしたがい、さらに、鏡面処理を施すことで、加圧焼結後に型がより外れやすくなることが実証された。また、実施例では、いずれも耐久性に問題はないことがわかった。一方、面取り処理加工が施されず、そして、鏡面処理加工が施されていない比較例では、型は外れにくく、また、型が破損するのが認められた。
【０１７７】
特に、被成型体としてガラスの場合には、ガラスは高温で軟化し塑性変形する材料であるため、成形型内の角の部分に均一に圧力が作用するのに対して、セラミックスの場合には、セラミックスを緻密化するのに要する圧力がガラスの場合よりも高いことに加えて、粉体の流動性がガラスと比べて低いために、成形型において局所的な応力が作用しやすい。そのため、成形型の破損の可能性が高くなるところ、面取り加工が施されていることで、そのような成形型の破損を未然に防ぐことができる。
【０１７８】
さらに、高温で軟化するガラスは成形型内のわずかな隙間にまで入り込んでしまい、成形型あるいは成型体の破損のおそれがあるのに対して、粉体の流動性がガラスと比べて低いために、比較的大きな面取りやクリアランスを設けても成形型内の隙間に入り込むようなことはなく、離型性に優れる。
【０１７９】
実施の形態１０
ここでは、複数のセラミック焼結体を同時に形成した場合の加圧焼結前後におけるセラミックス予備成型体とセラミックス成型部品の寸法の変化等の物理的評価について説明する。評価の対象とした成形型は、実施の形態９において説明した一体型の成形型と分離型の成形型である。一方、比較例の成形型は、外周非拘束部を全く備えない成形型である（図２０に示す右端の成形型を参照）。加圧焼結条件は前述した加圧焼結条件Ｃである。その結果を図２０に示す。
【０１８０】
図２０に示すように、実施例では、セラミックス予備成型体（被成型物）の中心肉厚、単重にばらつきがあっても、加圧焼結後のセラミックス成型部品では、相対密度はいずれの場合も一定の値が達成され、セラミックス成型部品間の中心肉厚の寸法のばらつきも大幅に低減されて緻密化されていることが実証された。また、波長１０μｍの光の透過率も一定の値が得られることがわかった。
【０１８１】
さらに、成型圧力とセラミックス成型部品の中心肉厚には相関関係があり、成型圧力が高いほど肉厚は薄くなることがわかった。また、セラミックス予備成型体の肉厚や単重のばらつきが比較的大きい場合には、成型圧力を上げることによって加圧焼結されるすべてのセラミックス予備成型体について緻密化を図ることができることがわかった。
【０１８２】
一方、比較例では、加圧焼結後のセラミックス成型部品の中心肉厚の寸法が大幅にばらつくことが確認された。また、相対密度や波長１０μｍの光の透過率にもばらつきが認められた。
【０１８３】
実施の形態１１
ここでは、成形型に抜き角を設けたり鏡面処理を施すことによる型の外れやすさ（離型性）の評価について説明する。評価の対象とした成形型は、実施の形態９において説明した一体型の成形型と分離型の成形型である。また、加圧焼結条件は前述した加圧焼結条件Ｃである。
【０１８４】
抜き角を設ける箇所として、一体型の成形型においては、図２１のＡに示すように、下型（上型）本体３，９に設けられる下側（上側）外周拘束部１５，１６の部分とし、抜き角は、この下側（上側）外周拘束部１５，１６の部分が光学成型面３ａ，９ａの側から外周非拘束部１７が形成されている側にかけて外方に向って徐々に広がる態様で形成される。
【０１８５】
一方、分離型の成形型においては、抜き角を設ける箇所として、図２２のＡに示すように、下（上）スリーブ４，１０または下（上）組付け型５，１１に設けられる下側（上側）外周拘束部１５，１６の部分とし、抜き角は、この下側（上側）外周拘束部１５，１６の部分が光学成型面３ａ，９ａの側から外周非拘束部１７が形成されている側にかけて外方に向って徐々に広がる態様で形成される。
【０１８６】
すなわち、いずれのセラミック成形型においても、上型（下型）本体９，３を取外す方向に対して、セラミックス成型部品２２から型が離れる態様で、主に下側（上側）外周拘束部１５，１６の部分に傾斜が設けられている。
【０１８７】
評価結果を図２３に示す。図２３に示される型構成Ａ〜Ｄは、図１５〜図１８にそれぞれ示される型に対応する。図２３に示すように、実施例では、抜き角に加えて鏡面処理を施すことによって、加圧焼結後に型がより外れやすくなることが実証された。一方、抜き角が設けられず、そして、鏡面処理が施されていない比較例では、型は外れにくいことが認められた。
【０１８８】
実施の形態１２
ここでは、成形型とそれによって成型されるセラミックス焼結体との関係として、セラミックス予備成型体の重量等、成形型の外周拘束部の長さ（厚み）および型の材質とセラミックス成型部品との関係について説明する。評価の対象とした成形型は、実施の形態１１において説明した抜き角を設けた成形型である。また、加圧焼結条件は前述した加圧焼結条件Ｃである。
【０１８９】
評価結果を図２４に示す。図２４に示すように、たとえばセラミックス予備成型体の重量が同一のものであれば、外周拘束部の厚み（α１＋α２）が大きいほど、加圧焼結後のセラミックス成型部品の中心肉厚が厚くなることがわかった。また、成形型の外周拘束部の厚みが同一のものであれば、セラミックス予備成型体の重量が大きいほど、中心肉厚が厚くなることがわかった。
【０１９０】
このような結果により、所望のレンズを成型するには、セラミックス予備成型体の重量、セラミックス成型部品の外周拘束部の厚み等を最適な組合わせに設定する必要があることがわかった。なお、外周拘束部の厚みが目標とする最終寸法と比べて大き過ぎるような場合には、セラミックス成型部品は緻密化しないことがわかった。
【０１９１】
実施の形態１３
ここでは、成形型とそれによって加圧焼結されたセラミックス成型部品との関係として、成形型の厚み比率βおよび高さ比率γとセラミックス成型部品との関係について説明する。ここで、成形型の厚み比率βとは、図２５に示すように、上側外周拘束部の厚みα１と下側外周拘束部の厚みα２とを合わせた外周拘束部の厚み（α１＋α２）と非外周拘束部の厚みα３との比（（α１＋α２）／α３）をいう。また、高さ比率γとは、上側外周拘束部の厚みα１と下側外周拘束部の厚みα２との比（α２／α１）をいう。厚みは、接触式厚み計によって測定した。
【０１９２】
評価の対象とした成形型は、実施の形態１１において説明した抜き角を設けた成形型である。また、加圧焼結条件は前述した加圧焼結条件Ｃである。その結果を、図２６に示す。図２６に示すように、厚み比率βと型の外れやすさ（離型性）との関係は、厚み比率βが０以上で型が外れることが確認された。外周拘束部の占める割合が高くなって厚み比率βが大きくなると、離型性は悪化する傾向が認められ、厚み比率βが１００を超えると成形型が外れなくなることがわかった。一方、外周拘束部の占める割合が小さくなって厚み比率βが小さくなると、外周方向へセラミックス予備成型体が広がって、セラミックス成型部品の最大外径が大きくなることが認められた。
【０１９３】
また、セラミックス成型部品を形成し外周に残る突起部分を除去した後に、その突起部分を除去した部分とこれと連続する外周拘束部に接触していた部分の密度を水中法によって測定したところ、突起部分を除去した部分と外周拘束部に接触していた部分との界面近傍の密度が低くなり、厚み比率βが０の場合にはその密度が９５％未満になっていることが判明した。この密度では、オープンポアによる吸水が生じたり機械的強度が低く、また、光学的性能の劣化によって実用性に乏しくなる。このことから、厚み比率βは０より大きく１００より小さいことが好ましい。
【０１９４】
次に、高さ比率γと型の外れやすさ（離型性）との関係は、高さ比率γが０以上で型が外れることが確認された。また、上側外周拘束部の厚みα１の占める割合および下側外周拘束部の厚みα２の占める割合の一方の割が高くなると、上型および下型の一方にセラミックス成型部品が固着する傾向が認められ、高さ比率γ＝０の場合には、セラミックス成型部品が上型に固着する傾向が認められた。
【０１９５】
また、α２＝０、すなわち、下側外周拘束部がない場合には、外周方向へセラミックス予備成型体が広がって、上述したように、界面近傍の密度が低くなるため、機械的強度や光学的性能の低下を招くことになる。そのため、より大きな径のセラミックス成型部品を作製して突起部分を除去することによって所望のレンズ有効径を得る必要があり、生産コストが高く、また、生産性も低くなることから、α１とα２とは双方とも０より大きいことが望ましい。
【０１９６】
実際の生産においては、セラミックス成型部品が上型の側に固着しなければセラミックス成型部品が落下することもないので、セラミックス成型部品の搬送に際してロボットによる自動化を可能にすることができる。このことから、高さ比率γは０より大きいことが好ましく、セラミックス成型部品が上型に固着するのを確実に防止するには、高さ比率γは１以上であることがより好ましいことがわかった。
【０１９７】
また、セラミックス予備成型体の外径をより大きくした場合にも、セラミックス予備成型体は問題なく緻密化し、波長１０μｍの光の透過率が７５％の光学的特性が得られることが確認された。
【０１９８】
実施の形態１４
ここでは、成形型の材質と型の外れやすさ（離型性）との関係について説明する。評価の対象とした成形型は、実施の形態５において説明した分離型の成形型と、実施の形態１１において説明した抜き角を設けた成形型である。また、加圧焼結条件は前述した加圧焼結条件Ｃである。その結果を図２７に示す。
【０１９９】
図２７に示すように、下型本体、上型本体、下スリーブおよび上スリーブの材質として、セラミックス材料、金属材料、炭素系材料および複合材を適用した。セラミックス材料として、珪素（Ｓｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）およびクロム（Ｃｒ）から選ばれる少なくともいずれかの元素を含む炭化物、窒化物および炭窒化物を適用した。また、金属材料として、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、イリジウム（Ｉｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、ニッケル（Ｎｉ）基耐熱合金および鉄（Ｆｅ）耐熱合金から選ばれるいずれかの金属を適用した。炭素系材料として、黒鉛、ガラス状カーボン、繊維強化炭素複合材料、ダイヤモンド状カーボンおよびダイヤモンドから選ばれるいずれかの材料を適用した。
【０２００】
図２７に示すように、下型本体、上型本体、下スリーブおよび上スリーブの材質として、セラミックス材料、金属材料、炭素系材料、あるいは複合材を用いた場合には、セラミックス成型部品と型との反応やセラミックス成型部品の型への固着等がなく、良好な離型性を有することが確認された。
【０２０１】
特に、セラミックス材料を用いた場合、炭化物の量がセラミックス材料全体の５０重量％では、セラミックス成型部品が成形型に固着するのが認められたのに対して、その量が７０重量％では、セラミックス成型部品が成形型に固着することはなく、離型性に優れることが確認された。また、炭化物の量が増えるとセラミックス成型部品が成形型に固着する性質がなくなる傾向にあることから、炭化物の量はセラミックス材料の７０重量％以上であることが望ましいと考えられる。
【０２０２】
実施の形態１５
ここでは、成形型の材質と摺動性との関係について説明する。摺動性の指標として互いの材料が接触したときの動き易さを示す動摩擦係数を用いることがある。しかし、一般に、動摩擦係数は日本工業規格（ＪＩＳ Ｒ １６１３）に示されるボールオンディスク法などによって求められ、固体同士を接触させることから表面粗さが規定されている。本件における摺動性は、表面粗さによる摺動性だけではなく、表面状態の違いによる摺動性も含むものである。摺動性として動摩擦係数を用いる場合には、互いに摺動しあう部品間が対象とされる。
【０２０３】
評価の対象とした成形型は、実施の形態１において説明した一体型の成形型と、実施の形態５において説明した分離型の成形型と、実施の形態８において説明した筒状スリーブを備えた分離型の成形型である。
【０２０４】
その成形型を構成する各部品のうち互いに摺動し合う部品間について、図２８に示すように、その部品の材質や表面状態を振分けて、その部品間（部材１と部材２）の動摩擦係数をあらかじめ測定した。また、成形型を構成する部品のうちセラミックス予備成型体に対して摺動する部品についても、その部品とセラミックス予備成型体との間（部材１と部材２）の動摩擦係数をあらかじめ測定した。
【０２０５】
次に、振分けられた各条件のもとでセラミックス予備成型体の加圧焼結を行なって、セラミックス成型部品の成形具合や成形型の状態を評価した。加圧焼結条件は前述した加圧焼結条件Ｃである。その結果を図２８に示す。図２８に示すように、動摩擦係数が０．７の場合には、セラミックス成型部品を成形型から外す際にスリーブの破損が認められた。また、セラミックス成型部品を十分に緻密化することができないことがわかった。一方、動摩擦係数が０．６以下の場合には、成形型およびセラミックス成型部品に割れや欠けのないことが確認された。したがって、成形型において互いに摺動する部分の動摩擦係数は、０．６以下とすることが好ましいと考えられる。
【０２０６】
実施の形態１６
ここでは、セラミックス予備成型体の熱膨張係数と成形型の熱膨張係数との関係について説明する。評価の対象とした成形型は、実施の形態５において説明した分離型の成形型と、実施の形態１１において説明した抜き角を設けた成形型である。セラミックス予備成型体としてＺｎＳを適用した。加圧焼結条件は前述した加圧焼結条件Ｃである。熱膨張係数は、日本工業規格（ＪＩＳ Ｒ １６１８）による熱機械分析による熱膨張の測定方法を用いて測定した。その結果を図２９に示す。
【０２０７】
図２９に示すように、セラミックス予備成型体（被成型物）の熱膨張係数よりも、下（上）組付け型または下（上）スリーブの熱膨張係数が小さい方が、成形型またはセラミックス成型部品に割れや欠けのないことが確認された。
【０２０８】
また、上型本体および下型本体については、光学素子の形状によって好ましい傾向が認められた。すなわち、レンズの凸面に対しては、下型（上型）本体の熱膨張係数がセラミックス成型部品の熱膨張係数より小さい方が、冷却時にセラミック成形型からセラミックス焼結体が外れやすくなるため好ましい。一方、レンズの凹面に対しては、下型（上型）本体の熱膨張係数がセラミックス成型部品の熱膨張係数より大きい方が、冷却時に成形型から外れやすくなるため好ましい。
【０２０９】
実施の形態１７
ここでは、成形型の材質と熱伝導度との関係について説明する。評価の対象とした成形型は、実施の形態５において説明した分離型の成形型と、実施の形態１１において説明した抜き角を設けた成形型である。加圧焼結条件は前述した加圧焼結条件Ｃである。熱伝導度は、日本工業規格（ＪＩＳ Ｒ １６１１）によるレーザフラッシュ法による熱伝導率試験方法を用いて測定した。その結果を図３０に示す。
【０２１０】
図３０に示すように、上型および下型の熱伝導度が２．５Ｗ／ｍＫの場合には、セラミックス成型部品を十分に緻密化することができなかった。一方、上型および下型の熱伝導度が３Ｗ／ｍＫ以上の場合では、セラミックス成型部品を緻密化することができ、相対密度９９．８％を達成できることが確認された。したがって、上型および下型の熱伝導度は３Ｗ／ｍＫ以上であることが好ましいと考えられる。
【０２１１】
実施の形態１８
ここでは、成形型を構成する材質の融点等、曲げ強度および成型圧力について説明する。評価の対象とした成形型は、実施の形態５において説明した分離型の成形型と、実施の形態１１において説明した抜き角を設けた成形型である。加圧焼結条件は前述した加圧焼結条件Ｃである。曲げ強度は、日本工業規格（ＪＩＳ Ｒ １６０１）による曲げ強さ試験方法を用いて測定した。その結果を図３１に示す。図３１に示すように、成型圧力に対する曲げ強度の比（曲げ強度／成型圧力）が３０％以上で、成形型またはセラミックス成型部品に割れや欠けのないことが確認された。
【０２１２】
なお、成形型としては、両凹面を有する成形型を用いて、図３２に示すように、両凸レンズ２３ａを成型する場合を主として説明したが、成形型としては、このような両凹面を有する成形型に限られず、たとえば両平面を有する成形型を用いて、図３３に示すように、平レンズ２３ｂを成型することができる。また、一方が凹面で他方が平面の成形型を用いて、図３４に示すように、平凸レンズ２３ｃを成型することができる。
【０２１３】
さらに、一方が凸面で他方が凹面の成形型を用いて、図３５に示すように、メニスカスレンズ２３ｄを成型することができる。さらに、両凸面を有する成形型を用いて、図３６に示すように、両凹レンズ２３ｅを成型することができる。そして、一方に回折凹凸面を有する成形型を用いて、図３７に示すように、回折レンズ２３ｆを成型することができる。
【０２１４】
実施の形態１９
次に、上述したレンズのうち両凸レンズの製造方法の一例について、セラミックスとして弗化カルシウムを用い、成形型として図１４に示す成形型を用いて説明する。成形型１における下型本体３、上型本体９、下組付け型５、上組付け型１１、下スリーブ４、上スリーブ１０、下押えスリーブ１９、上押えスリーブ１８、下スペーサ６、上スペーサ１２、筒状スリーブ１４は、たとえばＳｉ3Ｎ4から形成されている。
【０２１５】
まず、ＣａＦ2粉末を所定の金型プレス成型によって加圧することによりセラミックス予備成型体を成型し、それを予備焼結することによって予備焼結されたセラミックス予備成型体が形成される。
【０２１６】
次に、セラミックス予備成型体を下型本体３の上に載置し、上方から上型本体９、上スリーブ１０および上組付け型１１を下降させてセラミックス予備成型体を上型本体９と下型本体３との間に挟み込む。次に、図１４に示すように、真空中で温度を上昇させて約１１００℃になった時点でセラミックス予備成型体の加圧を開始し、さらに温度が約１３００℃に達するまで加熱し、加圧圧力がそれぞれ５０ＭＰａに到達した時点でその状態を約５分間保持する（加圧焼結条件Ｄ）。
【０２１７】
こうして、レンズとなる複数のセラミックス成型部品２２が同時に成型される。その後、そのセラミックス成型部品２２が成形型から取り出され、セラミックス成型部品２２の外周に残る径方向に突出した突出部分２２ａを除去することによって、図６に示すレンズ２３と同様のレンズが形成される。
【０２１８】
当該製造方法によって製造されたそれぞれのレンズを評価したところ、いずれも中心部分の肉厚ｔが４．０ｍｍであり、相対密度が９９．９％の緻密・透明なレンズが得られていることがわかった。また、いずれのレンズも、波長８μmの光の透過率および波長５００nmの光の透過率が、いずれも９０％の光学的特性を有することがわかった。
【０２１９】
実施の形態２０
ここでは、両凸レンズの製造方法の他の例について、セラミックスとしてスピネル（ＭｇＡｌ2Ｏ4）を用い、成形型として図１４に示す成形型を用いて説明する。前述した製造方法の場合と同様に、成形型１における下型本体３および上型本体９等は、たとえばＳｉ3Ｎ4から形成されている。
【０２２０】
まず、スピネル粉末を所定の金型プレス成型によって加圧することによりセラミックス予備成型体を成形し、それを予備焼結することによって予備焼結されたセラミックス予備成型体が形成される。
【０２２１】
次に、セラミックス予備成型体を下型本体３の上に載置し、上方から上型本体９、上スリーブ１０および上組付け型１１を下降させてセラミックス予備成型体を上型本体９と下型本体３との間に挟み込む。次に、図１４に示すように、空気（大気）雰囲気中で温度を上昇させて約１６００℃になった時点でセラミックス予備成型体の加圧を開始し、加圧圧力が４０ＭＰａに到達した時点でその状態を約５分間保持する（加圧焼結条件Ｅ）。
【０２２２】
こうして、レンズとなる複数のセラミックス成型部品２２が同時に成型される。その後、そのセラミックス成型部品２２が成形型から取り出され、セラミックス成型部品２２の外周に残る径方向に突出した突出部分２２ａを除去することによって、図６に示すレンズ２３と同様のレンズが形成される。
【０２２３】
当該製造方法によって製造されたそれぞれのレンズを評価したところ、いずれも中心部分の肉厚ｔが４．０ｍｍであり、相対密度が９９．９％の緻密・透明なレンズが得られていることがわかった。また、波長４μmの光の透過率が８５％の光学的特性を有し、波長５００nmの光の透過率が８０％の光学的特性を有することがわかった。
【０２２４】
なお、上述した各実施の形態では、成形型として、外周拘束部を上型と下型の双方に設けた成形型を図示して説明したが、外周拘束部を上型および下型のいずれか一方にだけ設けてもよい。たとえば、図３８に示す成形型１では、下型２にだけ外周拘束部１５が設けられて、上型８には外周拘束部が設けられていない。このような成形型１でも、セラミックス成型部品２２あるいは成形型１を破損させることなく、セラミックス成型部品２２を成形型１から取外すことができる。
【０２２５】
今回開示された実施の形態は例示であって、これに制限されるものではない。本発明は上記で説明した範囲ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【０２２６】
【図１】本発明の実施の形態１に係る成形型の断面図である。
【図２】同実施の形態において、セラミックス成型部品の製造方法の一工程を示す断面図である。
【図３】同実施の形態において、図２に示す工程の後に行なわれる工程を示す断面図である。
【図４】同実施の形態において、図３に示す工程の後に行なわれる工程を示す断面図である。
【図５】同実施の形態において、図４に示す工程の後に行なわれる工程を示す断面図である。
【図６】同実施の形態において、図５に示す工程の後に行なわれる工程を示す断面図である。
【図７】本発明の実施の形態２に係る成形型の断面図である。
【図８】本発明の実施の形態３に係る成形型の断面図である。
【図９】本発明の実施の形態４に係る成形型の断面図である。
【図１０】本発明の実施の形態５に係る成形型の断面図である。
【図１１】本発明の実施の形態６に係る成形型の断面図である。
【図１２】本発明の実施の形態７に係る成形型の断面図であって、セラミックス成型部品の製造方法の一工程を示す断面図である。
【図１３】同実施の形態において、図１２に示す工程の後に行なわれる工程を示す断面図である。
【図１４】本発明の実施の形態８に係る成形型の断面図である。
【図１５】本発明の実施の形態９に係る評価の対象とされる成形型の面取り部分を示す第１の断面図である。
【図１６】同実施の形態において、評価の対象とされる成形型の面取り部分を示す第２の断面図である。
【図１７】同実施の形態において、評価の対象とされる成形型の面取り部分を示す第３の断面図である。
【図１８】同実施の形態において、評価の対象とされる成形型の面取り部分を示す第４の断面図である。
【図１９】同実施の形態において、セラミックス成型部品に面取り等を施した場合の評価結果を示す図である。
【図２０】本発明の実施の形態１０に係るセラミックス成型部品を複数同時に形成した場合の評価結果を示す図である。
【図２１】本発明の実施の形態１１に係る評価の対象とされる成形型の抜き角を設ける部分を示す第１の断面図である。
【図２２】同実施の形態において、評価の対象とされる成形型の抜き角を設ける部分を示す第２の断面図である。
【図２３】同実施の形態において、セラミックス成型部品に抜き角を設けた場合の評価結果を示す図である。
【図２４】本発明の実施の形態１２に係る成形型の外周拘束部の厚み等とセラミックス成型部品との関係を評価した結果を示す図である。
【図２５】本発明の実施の形態１３に係る成形型における各部の寸法を示す断面図である。
【図２６】同実施の形態において、成形型の厚み比率等とセラミックス成型部品との関係について評価した結果を示す図である。
【図２７】本発明の実施の形態１４に係る成形型の材質と型の外れやすさとの関係について評価した結果を示す図である。
【図２８】本発明の実施の形態１５に係る成形型の材質と摺動性との関係について評価した結果を示す図である。
【図２９】本発明の実施の形態１６に係るセラミックス予備成型体および成形型の熱膨張係数の関係について評価した結果を示す図である。
【図３０】本発明の実施の形態１７に係る成形型の材質と熱伝導度との関係について評価した結果を示す図である。
【図３１】本発明の実施の形態１８に係る成形型の材質の融点、曲げ強度等について評価した結果を示す図である。
【図３２】本発明の各実施の形態において、加圧焼結されたセラミックス成型部品が両凸レンズに加工される様子を示す一連の工程図である。
【図３３】本発明の各実施の形態の第１の変形例に係る、加圧焼結されたセラミックス成型部品が平レンズに加工される様子を示す一連の工程図である。
【図３４】本発明の各実施の形態の第２の変形例に係る、加圧焼結されたセラミックス成型部品が平凸レンズに加工される様子を示す一連の工程図である。
【図３５】本発明の各実施の形態の第３の変形例に係る、加圧焼結されたセラミックス成型部品がメニスカスレンズに加工される様子を示す一連の工程図である。
【図３６】本発明の各実施の形態の第４の変形例に係る、加圧焼結されたセラミックス成型部品が両凹レンズに加工される様子を示す一連の工程図である。
【図３７】本発明の各実施の形態の第５の変形例に係る、加圧焼結されたセラミックス成型部品が回折レンズに加工される様子を示す一連の工程図である。
【図３８】本発明の各実施の形態における成形型の変形例に係る成形型の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
【０２２７】
１ 成形型、２ 下型、３ 下型本体、３ａ 光学成型面、４ 下スリーブ、５ 下組付け型、６ 下スペーサ、８ 上型、９ 上型本体、９ａ 光学成型面、１０ 上スリーブ、１１ 上組付け型、１２ 上スペーサ、１３ 胴型、１４ 筒状スリーブ、１５ 下側外周拘束部、１６ 上側外周拘束部、１７ 外周非拘束部、１８ 下押えスリーブ、１９ 上押えスリーブ、２１ セラミックス予備成型体、２２ セラミックス成型部品、２２ａ 突出した部分、２３ レンズ、２３ａ 両凸レンズ、２３ｂ 平レンズ、２３ｃ 平凸レンズ、２３ｄ メニスカスレンズ、２３ｅ 両凹レンズ、２３ｆ 回折レンズ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セラミックス成型部品の製造方法およびそれに用いられる成形型ならびにセラミックス部品に関し、特に、セラミックス粉末を光学部品として加圧焼結して成型するためのセラミックス成型部品の製造方法と、そのようなセラミックスの成型に使用される成形型と、そのような成形型によって製造されるセラミックス部品とに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
所定の波長の光を利用した光学装置には、レンズや窓材等といった光学部品が使用される。光として可視領域の光（可視光）を利用する場合には、その光学部品の材料として主にガラスが適用されている。ガラスの場合、ガラスが軟化して組成変形する温度にまでガラスを昇温させた後に、所定の成形型を用いて所定の形状にガラスを加圧変形することによって光学部品が製造される。このようなガラスを光学部品に製造する手法を提案した文献として、たとえば特許文献１、２がある。
【０００３】
一方、可視光の他に赤外領域の光（赤外線）や紫外領域の光（紫外線）を利用する場合には、光学部品の材料としてはセラミックスが適用されている。セラミックスの場合には、セラミックスの焼結現象を利用するため、昇温させて焼結を始める所定の温度から加圧を開始し、セラミックスを緻密化することによって光学部品としてのセラミックス焼結体（成型体）が製造されることになる。このようなセラミックスを光学部品に製造する手法を提案した文献として、たとえば特許文献３、４がある。
【特許文献１】特開２００１−２７０７２４号公報
【特許文献２】特開平８−２０８２４３号公報
【特許文献３】特公昭４１−４１２号公報
【特許文献４】特開平５−４３３５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、セラミックスから光学部品を製造するには、以下のような問題点があった。セラミックスの光学部品は、所定の成形型を用いその成形型の側圧を利用してセラミックスを緻密化させる加圧焼結によって製造される。加圧焼結後に成形型が取外されて光学部品となるセラミックス成型部品が取り出されることになる。セラミックス成型部品から成形型を取外す際には、成形型に対して一軸方向（加圧軸方向）に沿って所定の力が与えられる。
【０００５】
ところが、加圧焼結されることによって、光学部品となるセラミックス成型部品には成形型内において径方向に広がろうとする力が作用している。そのため、成形型を取外す際に、セラミックス成型部品そのものが破損してしまったり、あるいは、成形型が破損してしまうことがあった。また、そのような力が成形型に作用していることで、成形型の取外しに手間を要するという問題があった。
【０００６】
さらに、セラミックスの充填量や流動性等のばらつきによって、セラミックス成型部品の緻密化がセラミックス成型部品内において不均一になることがあった。
【０００７】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、一つの目的は、セラミックス成型部品あるいは成形型の破損を防止してセラミックス成型部品に対して成形型の取り外しを容易に行なうことができ、より均一に緻密化を図ることができるセラミックス成型部品の製造方法を提供することであり、他の目的は、そのようなセラミックス成型部品の製造に使用される成形型を提供することであり、さらに他の目的はそのような成形型によって製造されるセラミックス部品を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係るセラミックス成型部品の製造方法は、セラミックス予備成型体を上型および下型を有する所定の成形型を用いて加圧焼結することにより、所定形状のセラミックス成型部品を製造するためのセラミックス成型部品の製造方法であって、成形型として、上型および下型の少なくともいずれか一方にセラミックス成型部品の外周部分を成型するためのセラミックス予備成型体の外周方向への変形を規制する外周拘束部を備えるとともに、セラミックス予備成型体の外周方向への変形を許容する外周非拘束部とを備えた成形型を用いて、セラミックス予備成型体を加圧焼結することによりセラミックス成型部品を形成する。
【０００９】
この製造方法によれば、成形型に外周非拘束部が設けられていることで、まず、セラミックス予備成型体が加圧焼結されてセラミックス予備成型体が径方向に広がろうとする力が成形型に過度に作用することがなくなって、成形型の取り外しを容易に行なうことができる。また、成形型の取り外しが容易になることで、成形型と取り出されたセラミックス成型部品に、割れや欠け等の損傷が生じるのを防止することができる（型の外れやすさの向上（脱型性の向上））。また、これにより、セラミックス成型部品の製造を自動化することができて、生産性が向上する。
【００１０】
さらに、セラミックス予備成型体は加圧により所定の緻密化が達成された時点でそれ以上緻密化は進行しないので、加圧圧力の定圧制御が可能になる。これにより、所望の光学的機能等を発現するセラミックス成型部品を安定して製造することができる（安定した緻密化）。
【００１１】
そのセラミックス予備成型体を加圧焼結する前に、セラミックス予備成型体を予備焼結することが好ましい。
【００１２】
これにより、セラミックス予備成型体が容易に破損することがなくなり、加圧焼結するまでの取扱いが比較的容易になる。
【００１３】
また、セラミックス成型部品を形成する加圧焼結工程の後、セラミックス成型部品を成形型から取り出し、取り出されたセラミックス成型部品において、外周非拘束部に位置した外周に沿って残る径方向に突出した部分を取り除くことが好ましい。
【００１４】
これにより、セラミックス成型部品において外周非拘束部に位置する余分な部分が除去されてセラミックス成型部品が完成する。
【００１５】
そのセラミックス予備成型体を加圧焼結する加圧焼結工程では、成形型として、外周非束部が上型と下型との間に設けられた成形型を用いて前記セラミックス予備成型体が加圧焼結されることが好ましい。
【００１６】
この場合には、上型または下型の外周拘束部によって加圧軸方向（径方向と直交する方向）のセラミックス予備成型体の変形が阻止されて、セラミックス成型部品の肉厚が制御される。さらに、加圧焼結をアシストする側圧を発生させることができて、所望の機械的機能あるいは光学的機能を発現するための緻密化、特に、外周非拘束部近傍のセラミックス予備成型体の密度を向上することができる。そして、セラミックス予備成型体の寸法、重量、体積、外周拘束部の長さ、成型圧力を最適化することによって、所望の中心肉厚を有するセラミックス成型部品を高精度に製造することができる（寸法精度の制御）。
【００１７】
さらに、加圧焼結工程では、成形型として、セラミックス予備成型体と接触する部分に、外側角部および内側角部の少なくともいずれかの角部に面取り処理が施された成形型を用いてセラミックス予備成型体が加圧焼結されることが好ましい。
【００１８】
この場合には、成形型に面取り処理が施されていることで、加圧焼結後に成形型をより外れやすくすることができ、また、成形型が割れたり破損したりすることがなくなる。
【００１９】
さらに、加圧焼結工程では、成形型として、セラミックス予備成型体と接触する部分に鏡面処理が施された成形型を用いてセラミックス予備成型体が加圧焼結されることが好ましい。
【００２０】
この場合にも、成形型に鏡面処理が施されていることで、加圧焼結後に成形型をより外れやすくすることができ、また、成形型が割れたり破損したりすることがなくなる。
【００２１】
また、加圧焼結工程では、成形型として、セラミックス成型部品を取外す方向に対しセラミックス成型部品から離れる態様で外周拘束部に傾斜が設けられた成形型を用いてセラミックス予備成型体が加圧焼結されることが好ましい。
【００２２】
この場合にも、成形型の外周拘束部にセラミックス成型部品を取外す方向に対しセラミックス成型部品から離れる態様で傾斜が設けられていることで、加圧焼結後に成形型をより外れやすくすることができる。
【００２３】
本発明に係る成形型は、あらかじめ予備成型されたセラミックス予備成型体を加圧焼結することにより、所定形状のセラミックス成型部品に成型するための成形型であって、下型と上型と外周非拘束部と外周拘束部とを備えている。上型は下型と対向する。外周非拘束部は下型と上型との間に設けられ、セラミックス予備成型体の外周方向への変形を許容する。外周拘束部は、上型および下型の少なくともいずれか一方に形成され、セラミックス成型部品の外周部分を成型するためのセラミックス予備成型体の外周方向への変形を規制する。
【００２４】
この構造によれば、成形型に外周非拘束部が設けられていることで、まず、セラミックス予備成型体が加圧焼結されてセラミックス予備成型体が径方向に広がろうとする力が成形型に過度に作用することがなくなって、成形型の取り外しを容易に行なうことができる。また、成形型の取り外しが容易になることで、成形型と取り出されたセラミックス成型部品に、割れや欠け等の損傷が生じるのを防止できる（型の外れやすさの向上（脱型性の向上））。
【００２５】
また、外周拘束部によって外周方向への変形を阻止して、加圧焼結に必要な側圧を発生させることで、所望の機械的機能あるいは光学的機能等を発現させるためのセラミックス成型部品の緻密化を達成することができる。しかも、外周非拘束部が設けられていることで、特に、セラミックス予備成型体の重量、体積、厚み等を厳密に管理しなくても、セラミックス予備成型体における重量等のばらつきを外周非拘束部において吸収することができる。その結果、複数のセラミックス成型部品を同時に成型することができ、生産性を向上することができる（生産性の向上）。
【００２６】
さらに、セラミックス予備成型体は加圧により所定の緻密化が達成された時点でそれ以上緻密化は進行しないので、加圧圧力の定圧制御が可能になる。これにより、所望の光学的機能等を発現するセラミックス成型部品を安定して製造することができる（安定した緻密化）。
【００２７】
さらに、また、外周拘束部によって軸方向（径方向と直交する方向）のセラミックス予備成型体の変形が阻止されて、セラミックス成型部品の肉厚が制御される。さらに、加圧焼結をアシストする側圧を発生させることができて、所望の機械的機能あるいは光学的機能を発現するための緻密化、特に、外周非拘束部近傍のセラミックス予備成型体の密度を向上することができる。そして、セラミックス予備成型体の寸法、重量、体積、外周拘束部の長さ、成型圧力を最適化することによって、所望の中心肉厚を有するセラミックス成型部品を高精度に製造することができる（寸法精度の制御）。
【００２８】
また、外周拘束部は、下型に形成された下側外周拘束部と上型に形成された上側外周拘束部とを備え、上側外周拘束部の加圧方向の長さを厚みα１とし、下側外周拘束部の加圧方向の長さを厚みα２とし、外周非拘束部の加圧方向の長さを厚みα３として、外周非拘束部の厚み（α３）に対する上側外周拘束部の加圧方向の長さを厚みα１と下側外周拘束部の加圧方向の長さを厚みα２とを合わせた外周拘束部の厚み（α１＋α２）の比（（α１＋α２）／α３）を厚み比率βとすると、その厚み比率βは０より大きく設定されていることが好ましい。
【００２９】
これにより、セラミックス成型部品が外周拘束部を有して、上述した脱型性の向上、生産性の向上、安定した緻密化、寸法制度の制御の効果を確実に得ることができる。
【００３０】
一方、厚み比率βは１００を超えないように設定されていることが好ましい。
これは、厚み比率βが高くなると外周拘束部の占める割合が高くなって離型性が悪化する傾向が認められ、厚み比率が１００を超えると成形型が外れなくなることがあるからである。
【００３１】
また、外周拘束部は、下型に形成された下側外周拘束部と上型に形成された上側外周拘束部とを備え、上側外周拘束部の厚みα１に対する下側外周拘束部の厚みα２の比（α２／α１）を高さ比率γとすると、その高さ比率γは０より大きく設定されていることが好ましい。
【００３２】
これは、高さ比率γが０の場合には、実用上問題にならない程度ではあるが、セラミックス成型部品が上型に固着する傾向が認められたからである。
【００３３】
さらに、高さ比率γは１以上に設定されていることがより好ましい。
これにより、セラミックス成型部品が上型に固着するのを確実に防止することができる。
【００３４】
また、外周拘束部は下型および上型の一方にだけ形成されていてもよい。
そして、この場合、上側外周拘束部の加圧方向の長さを厚みα１とし、下側外周拘束部の加圧方向の長さを厚みα２とし、外周非拘束部の加圧方向の長さを厚みα３とすると、外周非拘束部の厚み（α３）に対する外周拘束部の厚みの比を上記と同様に厚み比率β（＝（α１＋α２）／α３）で表現することができ、その厚み比率βは０より大きく設定されていることが好ましい。
【００３５】
これにより、セラミックス成型部品が外周拘束部を有して、上述した脱型性の向上、生産性の向上、安定した緻密化、寸法制度の制御の効果を確実に得ることができる。
【００３６】
一方、厚み比率βは１００を超えないように設定されていることが好ましい。
これは、厚み比率βが高くなると外周拘束部の占める割合が高くなって離型性が悪化する傾向が認められ、厚み比率が１００を超えると成形型が外れなくなることがあるからである。
【００３７】
具体的に、成形型のタイプとして以下のタイプがある。
まず、上型は上型本体を含み、下型は下型本体を含み、その上型本体および下型本体の少なくともいずれか一方に外周拘束部が形成されたタイプがある。この上型本体および下型本体とは、セラミックス成型部品におけるたとえば光学面等を実質的に成形する型をいう。
【００３８】
そして、このタイプには、筒状に形成されてその下型本体および上型本体が挿通される胴型を備えたタイプがある。
【００３９】
胴型を備えることで、上型本体および下型本体の軸精度を向上させることができて、セラミックス成型部品の軸精度や傾き精度を向上させることができる。
【００４０】
また、このタイプには、下型は、筒状に形成されて下型本体が挿通される下組付け型を含み、上型は、筒状に形成されて上型本体が挿通される上組付け型を含むタイプがある。
【００４１】
この場合には、下組付け型と上組付け型とをセラミック成型装置の装置本体に組み付けることもできる。こうすることで、下組付け型と上組付け型にそれぞれ装着される下型本体と上型本体とを装置本体の加圧軸と一体となって可動させることができ、各型の組立てや分解（ばらし）をする必要がなくなり、生産性が向上する。
【００４２】
次に、下型は、筒状に形成された下スリーブとその下スリーブに挿通される下型本体とを含み、上型は、筒状に形成された上スリーブとその上スリーブに挿通される上型本体とを含み、上スリーブおよび下スリーブの少なくともいずれか一方に外周拘束部が形成されたタイプがある。
【００４３】
この場合、下スリーブおよび上スリーブの少なくともいずれか一方に外周拘束部を構成することで、まず、下スリーブまたは上スリーブの交換により、外周拘束部の長さを変えることができて、成形型の設計の自由度を高くすることができる。
【００４４】
また、下スリーブおよび上スリーブのそれぞれの内径と外径の寸法を変更したり、材質を変更することにより、加圧焼結する際の側圧に耐え得る成形型の設計の自由度を高くすることができる。
【００４５】
さらに、外周拘束部近傍の角の部分では、セラミックス予備成型体を加圧焼結する際に応力が集中することになるが、その応力は下型（上型）本体と下（上）スリーブとに作用することになり、特定の１つの型にだけそのような応力が集中して作用する場合に比べて、成形型の破損を防ぐことができる。
【００４６】
また、仮に、特定の型が破損するようなことがあっても、破損の態様によっては下型本体、下スリーブ、上型本体および上スリーブのいずれかの型だけを交換すればよい場合があり、成形型の全体を交換する必要はなく、経済性に優れる。
【００４７】
そして、下型（上型）本体と下（上）スリーブとを熱膨張係数の異なる材料から形成することで、セラミックス予備成型体の加圧軸方向の収縮と径方向の収縮を制御することができて、加圧焼結後に型をより外しやすくしたり、セラミックス成型部品の寸法精度の向上に寄与することができる。
【００４８】
成形型のタイプとして、さらに、筒状に形成されて下型および上型が挿通される胴型を備えたタイプがある。
【００４９】
この場合には、胴型を用いることで、上型および下型の軸精度を向上させることができて、セラミックス成型部品の軸精度や傾き精度を向上させることができる。
【００５０】
また、下型は、筒状に形成されて下スリーブが挿通される下組付け型を含み、上型は、筒状に形成されて上スリーブが挿通される上組付け型を含むタイプがある。
【００５１】
この場合には、下組付け型と上組付け型とをセラミック成型装置の装置本体に組み付けることもできる。こうすることで、下組付け型と上組付け型にそれぞれ装着される下型本体と上型本体とを装置本体の加圧軸と一体となって可動させることができ、各型の組立てや分解（ばらし）をする必要がなくなり、生産性が向上する。
【００５２】
また、下型本体と上型本体とが装置本体の加圧軸と一体となって可動することによって、セラミックス予備成型体を下型本体へ自動的に載置させたり、加圧焼結後に型を自動的に取外したりすることが容易になって、生産性が向上する。
【００５３】
さらに、各型の組立て（組付け）のばらつきがなくなることで、このばらつきに伴って生じる温度や加圧圧力等の加圧焼結条件のばらつきが低減されて、加圧焼結条件の再現性を向上することができる。
【００５４】
さらに、成形型には、筒状に形成されて、下型および上型が挿通される筒状スリーブをさらに備えたタイプがある。
【００５５】
この場合には、筒状スリーブが設けられていることにより、加圧焼結をする際はに、セラミックス予備成型体は直接加熱されるのではなく、筒状スリーブを介して加熱（傍熱加熱）されることになる。これにより、成形型内における均熱性を向上させることができる。
【００５６】
また、筒状スリーブ、上組付け型および下組付け型によって閉空間が形成されることになる。これにより、セラミックス予備成型体を加圧焼結する際に、セラミックス予備成型体の一部が昇華したり、あるいは、気化または蒸発したりするのを抑制することができて、加圧焼結の前後における重量の減量をなくすことができる。
【００５７】
さらに、上型本体および下型本体は、所定の可動クリアランスにより加圧軸方向に可動とされることが好ましい。
【００５８】
この場合には、加圧開始時に、リジッドな成形型がセラミックス予備成型体に接触することによる急激な圧力上昇を防ぐことができる。また、加圧開始時に上型本体および下型本体が可動することにより、セラミックス予備成型体が成型体における最も安定した位置に位置出しされて、セラミックス予備成型体を成形型へセットした際の位置ずれを吸収することができる。さらに、可動クリアランスによりセラミックス予備成型体の単重、厚み、傾き等のばらつきを加圧時に吸収することができる。
【００５９】
また、成形型には、下型が、筒状に形成された下組付け型とその下組付け型に挿通される下型本体とを含み、上型が、筒状に形成された上組付け型とその上組付け型に挿通される上型本体とを含み、下組付け型および上組付け型の少なくとのいずれか一方に外周拘束部が形成されたタイプがある。
【００６０】
この場合には、下組付け型または上組付け型に外周拘束部を構成することで、下スリーブまたは上スリーブに外周拘束部を構成する場合と同様に、セラミックス成型部品の設計の自由度を高くすることができる効果、成形型の破損を防ぐことができる効果、経済性の効果およびセラミックス成型部品の寸法精度の向上の効果を得ることができる。
【００６１】
成形型として、外周拘束部が、上型に形成される上側外周拘束部と下型に形成される下側外周拘束部とを備え、上型では、上側外周拘束部と外周非拘束部との間に位置する部分と、上側外周拘束部から外周非拘束部が位置する側とは反対の側に位置する部分とに、それぞれ面取り処理加工が施され、下型では、下側外周拘束部と外周非拘束部との間に位置する部分と、下側外周拘束部から外周非拘束部が位置する側とは反対の側に位置する部分とに、それぞれ面取り処理加工が施されていることが好ましい。
【００６２】
この場合には、面取り処理を施すことによって、加圧焼結後に成形型がより外れやすくすることができ、また、成形型の破損、セラミックス成型部品の割れあるいは欠けを防ぐことができる。
【００６３】
また、外周拘束部が形成された、上型および下型のいずれか一方では、外周拘束部と外周非拘束部との間に位置する部分と、外周拘束部から外周非拘束部が位置する側とは反対の側に位置する部分とに、それぞれ面取り処理加工が施されていることが好ましい。
【００６４】
この場合にも、面取り処理を施すことによって、加圧焼結後に成形型がより外れやすくすることができ、また、成形型の破損、セラミックス成型部品の割れあるいは欠けを防ぐことができる。
【００６５】
さらに、外周拘束部は、上型に形成される上側外周拘束部と下型に形成される下側外周拘束部とを備え、上側外周拘束部では、上側外周拘束部における外周非拘束部が位置する側と反対の側に位置する部分から外周非拘束部の側に位置する部分にわたって外方に向かって徐々に広がるように傾斜が設けられ、下側外周拘束部では、下側外周拘束部における外周非拘束部が位置する側と反対の側に位置する部分から外周非拘束部の側に位置する部分にわたって外方に向かって徐々に広がるように傾斜が設けられていることが好ましい。
【００６６】
この場合にも、所定の傾斜を設けることによって、加圧焼結後に成形型がより外れやすくすることができ、また、成形型の破損、セラミックス成型部品の割れあるいは欠けを防ぐことができる。
【００６７】
また、外周拘束部が形成された、上型および下型のいずれか一方では、外周拘束部における外周非拘束部が位置する側と反対の側に位置する部分から外周非拘束部の側に位置する部分にわたって外方に向かって徐々に広がるように傾斜が設けられていることが好ましい。
【００６８】
この場合にも、所定の傾斜を設けることによって、加圧焼結後に成形型がより外れやすくすることができ、また、成形型の破損、セラミックス成型部品の割れあるいは欠けを防ぐことができる。
【００６９】
また、下型および上型では、セラミックス成型部品の所定形状を成型する部分に鏡面処理が施されていることが好ましい。
【００７０】
この場合にも、鏡面処理を施すことによって、加圧焼結後に成形型がより外れやすくすることができ、また、成形型の破損、セラミックス成型部品の割れあるいは欠けを防ぐことができる。
【００７１】
さらに、成形型の下型および上型では摺動する部分に用いられる材料間の動摩擦係数が０．６以下とされていることが好ましい。
【００７２】
この場合には、成形型を構成する各部材の引っかかりに伴ってセラミックス成型部品の成型が阻害されるのを防ぐことができる。また、各部材の割れやセラミックス予備成型体へ局所的な応力が作用するのを抑制して、セラミックス予備成型体あるいはセラミックス成型部品の割れや欠けを防ぐことができる。
【００７３】
なお、成形型において摺動する部分の組合わせとしては、具体的に、胴型−上（下）型本体、胴型−上（下）スリーブ、上（下）型本体−上（下）スリーブ、上（下）押えスリーブ−上（下）型本体、筒状スリーブ−上（下）組付け型がある。さらに、この明細書では、セラミックス予備成型体と上（下）型との摺動も含まれる。
【００７４】
また、下型および上型は、セラミックス成型部品の熱膨張係数よりも小さい熱膨張係数を有する材料からなる部分を含むことが好ましい。
【００７５】
この場合には、加熱焼結後のセラミックス成型部品等の冷却時において、成形型がセラミックス成型部品を締め付けることによるセラミックス成型部品の割れや欠けを防ぐとともに、成形型を外れやすくすることができる。
【００７６】
さらに、下型および上型の熱伝導率は３Ｗ/ｍＫ以上とされることが好ましい。
この場合には、加圧焼結時の昇温速度と加圧焼結後の冷却速度を上げることができるとともに、均熱性を向上することができる。
【００７７】
また、成形型の下型および上型は、セラミックス材料、金属材料、炭素系材料およびこれらの複合材料のいずれかの材料から形成されていることが好ましい。
【００７８】
これにより、上述した成形型の外れやすさの効果、セラミックス成型部品の割れや欠けをなくす効果を得ることができる。
【００７９】
そのセラミックス材料としては、珪素（Ｓｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）およびクロム（Ｃｒ）からなる群から選ばれる少なくともいずれかの元素を含む炭化物、窒化物および炭窒化物を前記セラミックス材料全体の７０重量％以上含むことが好ましい。
【００８０】
これは、当該重量が７０重量％より低い場合には十分な効果を得ることができないからである。
【００８１】
また、金属材料としては、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、イリジウム（Ｉｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、ニッケル（Ｎｉ）基耐熱合金および鉄（Ｆｅ）耐熱合金からなる群から選ばれるいずれかの材料を含むことが好ましい。
【００８２】
さらに、炭素系材料としては、黒鉛、ガラス状カーボン、繊維強化炭素複合材料、ダイヤモンド状カーボンおよびダイヤモンドからなる群から選ばれるいずれかの材料を含むことが好ましい。
【００８３】
また、炭素系材料としては、黒鉛、ガラス状カーボン、繊維強化炭素複合材料、ダイヤモンド状カーボンおよびダイヤモンドからなる群から選ばれるいずれかの材料と熱分解炭素とを少なくとも表面に有する材料を含むことが好ましい。
【００８４】
特に、この場合には、熱分解炭素等が表面に形成されていることで、成形型の内部へ炭素母材が混入するのを防ぐことができて、不純物を抑制することができる。
【００８５】
さらに、複合材料としては、炭素系材料を含有する非酸化物セラミックスを含むことが好ましい。
【００８６】
また、炭素系材料としては、黒鉛、ガラス状カーボン、カーボンナノチューブ、フラーレン、炭素繊維およびダイヤモンドからなる群から選ばれる少なくともいずれかの材料を含んでいてもよい。
【００８７】
さらに、複合材料としては、炭素質被膜を表面に有する多孔質セラミックスを含んでいてもよい。
【００８８】
具体的にその炭素質被膜は、ガラス状カーボン、熱分解炭素、ダイヤモンド状カーボンおよびダイヤモンドからなる群から選ばれる少なくともいずれかの材料を含むことが好ましい。
【００８９】
成形型では、下型および上型の融点、ガラス転移点または昇華点は、セラミックス成型部品を焼結する焼結温度以上であり、下型および上型の焼結温度における圧縮強さが加圧圧力以上とされていることが好ましい。
【００９０】
これにより、加圧焼結時における成形型の割れ、欠け、変形、セラミックス成型部品との融着を防いで、耐久性を向上することができる。
【００９１】
本発明に係るセラミックス部品は、所定の外形を有する中実のセラミックス部品であって、外周に沿った所定の領域に位置する部分の密度が、中央部に位置する部分の密度よりも低い。
【００９２】
この構造によれば、セラミックス部品の外周方向に沿った所定の領域の位置する部分の加工が他の部分に比べて加工を容易に行なうことができる。
【００９３】
特に、このセラミックス部品は、互いに対向する上型および下型と、その下型と上型との間に設けられ、セラミックス予備成型体の外周方向への変形を許容する外周非拘束部と、上型および下型の少なくともいずれか一方に形成され、セラミックス成型部品の外周部分を成型するためのセラミックス予備成型体の外周方向への変形を規制する外周拘束部とを備えた成形型を用いてセラミックス予備成型体を加圧成型することにより成型されていることが好ましく、外周に沿った所定の領域に位置する部分は、外周非拘束部に位置していた外周部分に対応し、中央部に位置する部分は、上型と下型との間の中央に位置していた中央部分に対応することになる。
【００９４】
特に、外周部分の密度は中央部分の密度の９５％以上とされていることが好ましい。
なお、セラミックスとして、ＺｎＳ（硫化亜鉛）、ＺｎＳｅ（セレン化亜鉛）、Ｇｅ（ゲルマニウム）、Ｓｉ（シリコン）、ＢａＦ2（弗化バリウム）、ＣａＦ2（弗化カルシウム）、ＭｇＡｌ2Ｏ4（スピネル）等の光学材料が挙げられるが、本発明に係るセラミックス部品では、そのような材料に制限されるものではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００９５】
実施の形態１
実施の形態１では、両凸レンズを製造するための成形型と、そのセラミックス成型部品を用いたレンズの製造方法について説明する。図１に示すように、成形型１は、筒状の胴型１３と、その胴型１３にそれぞれ摺動可能に挿通される下型本体３および上型本体９とによって構成される。下型本体３および上型本体９は、たとえばガラス状カーボン（ＧＣ）から形成されている。また、胴型１３は、たとえば黒鉛から形成されている。下型本体３により下型２が構成され、上型本体９により上型８が構成される。
【００９６】
下型本体３には、レンズの外周部分を成型するための下側外周拘束部１５と、レンズの光学面を成型するための鏡面仕上げが施された光学成型面３ａが形成されている。上型本体９にも、レンズの外周部分を成型するための上側外周拘束部１６と、レンズの光学面を成型するための鏡面仕上げが施された光学成型面９ａが形成されている。上側外周拘束部１６は加圧軸方向（挿通方向）に所定の長さ（厚み）α１を有するように形成され、下側外周拘束部１５も加圧軸方向に所定の長さ（厚み）α２を有するように形成されている。そして、さらに、この成形型１では、下型本体３と上型本体９との間に、セラミックス予備成型体を成型する際にセラミックスを拘束させない外周非拘束部１７が設けられている。この外周非拘束部１７は所定の厚みα３を有するように設定される。
【００９７】
次に、上述した成形型１を用いたレンズの製造方法について説明する。まず、原料粉末として、純度９９．７％、平均粒径２μｍのＺｎＳ粉末を用意し、このＺｎＳ粉末を両軸式冷間金型プレス成型によって圧力約９８ＭＰａのもとで加圧することにより、セラミックス予備成型体が形成される。
【００９８】
次に、そのセラミックス予備成型体に、たとえば真空炉中において温度約７００℃のもとで約５時間の予備焼結を施すことによって、図２に示すように、寸法８ｍｍ（φ）×８ｍｍ（厚さ）、単重約０．９５グラム、相対密度約６０％の予備焼結されたセラミックス予備成型体２１が形成される。なお、単重とは単体重量のことをいう。また、相対密度とは、理論密度に対する実測密度の比（実測密度／理論密度）をいう。
【００９９】
なお、セラミックス予備成型体の相対密度としては、セラミックス予備成型体が次の最終加圧焼結工程においてさらに変形しうる相対密度であればよく、たとえば５５％以上９９％以下とされることが好ましい。また、予備焼結は、真空炉中で行なう場合の他に、たとえば大気圧のもとで行なわれてもよいし、成形型内におけるホットプレスなどの加圧焼結としてもよい。
【０１００】
次に、図３に示すように、セラミックス予備成型体２１を、最終成形のための成形型１の下型本体３の上に載置する。次に、図４に示すように、上方から上型本体９を胴型１３に挿通して、上型本体３と下型本体９との間にセラミックス予備成型体２１を挟み込む。次に、真空中で温度を上昇させて約８５０℃になった時点でセラミックス予備成型体２１の加圧を開始し、さらに温度が約９５０℃に達するまで加熱し、加圧圧力が５０ＭＰａに到達した時点でその状態を約３分間保持する（加圧焼結条件Ａ）。
【０１０１】
こうすることにより、図１に示すように、セラミックス予備成型体２１は径方向に広がろうとするのに対して、下側外周拘束部１５と上側外周拘束部１６では、そのセラミックス予備成型体２１が広がろうとするのが阻止されて、レンズの外周部分に対応する部分が成型されることになる。一方、外周非拘束部１７では、セラミックス予備成型体２１は拘束されることなく径方向に広がって突出部分２２ａが形成されることになる。
【０１０２】
また、加圧によりセラミックス予備成型体２１は緻密化されて変形することになるが、下側外周拘束部１５内および上側外周拘束部１６内の実質的にレンズを構成する部分について所定の緻密化が達成された時点でそれ以上緻密化は進行せず、セラミックス予備成型体２１の変形はストップする。こうして、加圧とともに上型本体９が下型本体３に徐々に接近することはなく、外周非拘束部１７の間隔が保持されることになる。
【０１０３】
次に、上型本体９が取外されて成形型１から加圧焼結されたセラミックス成型部品が取り出される。図５に示すように、取り出されたセラミックス成型部品２２では、成形型１の外周非拘束部１７に位置して径方向に突出した突出部分２２ａが外周に沿って形成されている。次に、そのセラミックス成型部品２２の外周に残る突出部分２２ａが除去される。こうして、図６に示すように、所定形状のレンズ２３が完成する。
【０１０４】
当該製造方法によって製造されたレンズ２３を評価したところ、中心部分の肉厚ｔ（図２５参照）が４．０ｍｍであり、相対密度が９９．８％の緻密なレンズが得られていることがわかった。また、波長１０μｍの光の透過率が７５％の光学的特性を有することがわかった。
【０１０５】
上述したレンズの製造方法では、成形型１に外周非拘束部１７が設けられていることで、次のような効果が得られる。まず、外周非拘束部１７が設けられていることで、セラミックス予備成型体が加圧焼結されてセラミックス予備成型体が径方向に広がろうとする力が成形型１に過度に作用することがなくなって、上型本体９等の取り外しを容易に行なうことができる。また、型の取り外しが容易になることで、成形型１と取り出されたレンズとなるセラミックス成型部品２２に、割れや欠け等の損傷が生じるのを防止できる（型の外れやすさの向上（脱型性の向上））。
【０１０６】
また、下側外周拘束部１５および上側外周拘束部１６によって外周方向への変形を阻止して、加圧焼結に必要な側圧を発生させることで、所望の機械的機能あるいは光学的機能等を発現させるためのセラミック成型体２２の緻密化を達成することができる。しかも、外周非拘束部１７が設けられていることで、特に、セラミックス予備成型体２１の重量、体積、厚み等を厳密に管理しなくても、セラミックス予備成型体２１における重量等のばらつきを外周非拘束部１７において吸収することができる。その結果、複数のセラミックス成型部品２２を同時に成型することができ、生産性を向上することができる（生産性の向上）。
【０１０７】
さらに、セラミックス予備成型体２１は加圧により所定の緻密化が達成された時点でそれ以上緻密化は進行しないので、加圧圧力の定圧制御が可能になる。これにより、所望の光学的機能等を発現するセラミックス成型部品２２を安定して製造することができる（安定した緻密化）。
【０１０８】
また、下側外周拘束部１５および上側外周拘束部１６によって加圧軸方向（径方向と直交する方向）のセラミックス予備成型体２１の変形が阻止されて、セラミックス成型部品２２の肉厚ｔが制御される。さらに、加圧焼結をアシストする側圧を発生させることができて、所望の機械的機能あるいは光学的機能を発現するための緻密化、特に、外周非拘束部１７近傍のセラミックス予備成型体２１の密度を向上することができる。そして、セラミックス予備成型体２１の寸法、重量、体積、下側外周拘束部１５の長さ、上側外周拘束部１６の長さ、成型圧力を最適化することによって、所望の中心肉厚ｔを有するセラミックス成型部品２２を高精度に製造することができる（寸法精度の制御）。
【０１０９】
実施の形態２
実施の形態２では、両凸レンズを製造するための他の成形型について説明する。図７に示すように、成形型１は、筒状の胴型１３と、その胴型１３にそれぞれ摺動可能に挿通される下型本体３および下スリーブ４と上型本体９および上スリーブ１０とによって構成される。下型本体３、下スリーブ４、上型本体９および上スリーブ１０は、たとえば黒鉛から形成されている。また、胴型１３は、たとえば黒鉛から形成されている。
【０１１０】
下型本体３および上型本体９には、レンズの光学面を成型するための鏡面仕上げが施された光学成型面３ａ，９ａがそれぞれ形成されている。下スリーブ４はレンズの外周部分を成型するための下側外周拘束部１５を構成し、上スリーブ１０はレンズの外周部分を成型するための上側外周拘束部１６を構成する。その上側外周拘束部１６の長さα１と下側外周拘束部１５の長さα２は、いずれも０．５ｍｍとされる。そして、この下スリーブ４と上スリーブ１０との間に、セラミックス成型部品を成型する際にセラミックスを拘束させない外周非拘束部１７が設けられている。
【０１１１】
次に、上述した成形型１を用いたレンズの製造方法について説明する。まず、前述したレンズの製造方法と同様の方法によって、ＺｎＳ粉末からセラミックス予備成型体を成形し、そのセラミックス予備成型体を予備焼結することによって、たとえば寸法８ｍｍ（φ）×６．６ｍｍ（厚さ）、単重約０．７グラム、相対密度約６０％の予備焼結されたセラミックス予備成型体が形成される。
【０１１２】
次に、そのセラミックス予備成型体を成形型１の下型本体３の上に載置し、上方から上型本体９と上スリーブ１０とを胴型１３に挿通して、上型本体９および上スリーブ１０と下型本体３および下スリーブ４との間にセラミックス予備成型体を挟み込む。次に、図７に示すように、前述したレンズの製造方法と同様の方法によって、セラミックス予備成型体を焼結しながら加圧することによって、レンズとなるセラミックス成型部品２２が成型される。その後、そのセラミックス成型部品２２が成形型１から取り出され、セラミックス成型部品２２の外周に残る径方向に突出した突出部分２２ａを除去することによって、図６に示すレンズ２３と同様のレンズが形成される。
【０１１３】
当該製造方法によって製造されたレンズ２３を評価したところ、中心部分の肉厚ｔが３．２４ｍｍであり、相対密度が９９．８％の緻密なレンズが得られていることがわかった。また、波長１０μｍの光の透過率が７５％の光学的特性を有することがわかった。
【０１１４】
上述したレンズの製造方法では、前述した脱型性の向上、生産性の向上、安定化した緻密化および寸法精度の制御の効果に加えて次のような効果が得られる。すなわち、この成形型１では、下側外周拘束部１５が下スリーブ４によって構成され、上側外周拘束部１６が上スリーブ１０によって構成される。そのため、下スリーブ４または上スリーブ１０を交換することによって、下側外周拘束部１５および上側外周拘束部１６のそれぞれの長さを変えることができて、成形型１の設計の自由度を高くすることができる。
【０１１５】
また、下スリーブ４および上スリーブ１０のそれぞれの内径と外径の寸法を変更したり、材質を変更することにより、加圧焼結する際の側圧に耐え得る成形型１の設計の自由度を高くすることができる。
【０１１６】
さらに、下側（上側）外周拘束部１５，１６から光学成型面３ａ，９ａにかけての角の部分では、セラミックス予備成型体を加圧焼結する際に応力が集中することになるが、その応力は下型（上型）本体３，９と下（上）スリーブ４，１０とに作用することになり、特定の１つの型にだけそのような応力が集中して作用する場合に比べて、型の破損を防ぐことができる。
【０１１７】
また、仮に、特定の型が破損するようなことがあっても、破損の態様によっては下型本体３、下スリーブ４、上型本体９および上スリーブ１０のいずれかの型だけを交換すればよい場合があり、成形型１の全体を交換する必要はなく、経済性に優れる。
【０１１８】
そして、下型（上型）本体３，９と下（上）スリーブ４，１０とを熱膨張係数の異なる材料から形成することで、セラミックス予備成型体の加圧軸方向の収縮と径方向の収縮を制御することができて、加圧焼結後に成形型をより外しやすくしたり、セラミックス成型部品の寸法精度の向上に寄与することができる。
【０１１９】
実施の形態３
実施の形態３では、両凸レンズを製造するためのさらに他の成形型について説明する。図８に示すように、成形型１は、筒状の胴型１３と、その胴型１３にそれぞれ摺動可能に挿通される下型本体３および下スリーブ４と上型本体９および上スリーブ１０とによって構成される。なお、下スリーブ４および上スリーブ１０は、成型中に可動しないように胴型１３に装着されている。下型本体３、下スリーブ４、上型本体９および上スリーブ１０は、たとえばＧＣから形成されている。また、胴型１３は、たとえばＳｉＣから形成されている。
【０１２０】
下型本体３および上型本体９には、レンズの光学面を成型するための鏡面仕上げが施された光学成型面３ａ，９ａがそれぞれ形成されている。下スリーブ４はレンズの外周部分を成型するための下側外周拘束部１５を構成し、上スリーブ１０はレンズの外周部分を成型するための上側外周拘束部１６を構成する。その上側外周拘束部の長さα１と下側外周拘束部の長さα２は、いずれも１．０ｍｍとされる。そして、この下スリーブ４と上スリーブ１０との間に、セラミックス予備成型体を成型する際にセラミックスを拘束させない外周非拘束部１７が設けられている。
【０１２１】
次に、上述した成形型を用いたレンズの製造方法について説明する。まず、前述したレンズの製造方法と同様の方法によって、ＺｎＳ粉末からセラミックス予備成型体を成形し、それを予備焼結することによって予備焼結されたセラミックス予備成型体が形成される。
【０１２２】
次に、そのセラミックス予備成型体を成形型１の下型本体３の上に載置し、上方から上型本体９と上スリーブ１０とを胴型１３に挿通して、上型本体９および上スリーブ１０と下型本体３および下スリーブ４との間にセラミックス予備成型体を挟み込む。次に、図８に示すように、前述したレンズの製造方法と同様の方法によって、セラミックス予備成型体を焼結しながら加圧することによって、レンズとなるセラミックス成型部品２２が成型される。その後、そのセラミックス成型部品２２が成形型１から取り出され、セラミックス成型部品２２の外周に残る径方向に突出した突出部分２２ａを除去することによって、図６に示すレンズ２３と同様のレンズが形成される。
【０１２３】
当該製造方法によって製造されたレンズを評価したところ、中心部分の肉厚ｔが４．１ｍｍであり、相対密度が９９．８％の緻密なレンズが得られていることがわかった。また、波長１０μｍの光の透過率が７５％の光学的特性を有することがわかった。
【０１２４】
上述したレンズの製造方法では、既に説明した脱型性の向上、生産性の向上、安定化した緻密化および寸法精度の制御の効果に加えて、前述した下スリーブおよび上スリーブを備えることによる成形型の設計の自由度を高められる効果、成形型の破損の抑制効果、経済性の効果およびセラミックス焼結体の寸法精度の制御の効果が得られる。そして、さらに、胴型を用いることで、上型および下型の軸精度を向上させることができて、セラミックス成型部品の軸精度や傾き精度を向上させることができる。
【０１２５】
実施の形態４
実施の形態４では、両凸レンズを製造するためのさらに他の成形型について説明する。図９に示すように、成形型１は、筒状の下組付け型５およびその下組付け型５に装着される下型本体３と、筒状の上組付け型１１およびその上組付け型１１に装着される上型本体９とによって構成される。この下組付け型５と上組付け型１１とをセラミックス成型装置の本体部分（図示せず）に組み付けるようにしてもよい。その下型本体３および上型本体９は、たとえばＧＣから形成されている。また、下組付け型５と上組付け型１１とは、たとえば超硬合金から形成されている。
【０１２６】
下型本体３には、レンズの外周部分を成型するための下側外周拘束部１５と、レンズの光学面を成型するための鏡面仕上げが施された光学成型面３ａが形成されている。上型本体９にも、レンズの外周部分を成型するための上側外周拘束部１６と、レンズの光学面を成型するための鏡面仕上げが施された光学成型面９ａが形成されている。上側外周拘束部の長さα１と下側外周拘束部の長さα２は、いずれも０．７５ｍｍとされる。そして、下型本体３と上型本体９との間に、セラミックス予備成型体を成型する際にセラミックスを拘束させない外周非拘束部１７が設けられている。
【０１２７】
次に、上述した成形型を用いたレンズの製造方法について説明する。まず、前述したレンズの製造方法と同様の方法によって、ＺｎＳ粉末からセラミックス予備成型体を成形し、それを予備焼結することによって予備焼結されたセラミックス予備成型体が形成される。
【０１２８】
次に、そのセラミックス予備成型体を成形型１の下型本体３の上に載置し、上方から上型本体９と上組付け型１１を下降させて、上型本体９および上組付け型１１と下型本体３および下組付け型５との間にセラミックス予備成型体を挟み込む。次に、図９に示すように、前述したレンズの製造方法と同様の方法によって、セラミックス予備成型体を焼結しながら加圧することによって、レンズとなるセラミックス成型部品２２が成型される。その後、セラミックス成型部品２２が成形型１から取り出され、セラミックス成型部品２２の外周に残る径方向に突出した突出部分２２ａを除去することによって、図６に示すレンズ２３と同様のレンズが形成される。
【０１２９】
当該製造方法によって製造されたレンズを評価したところ、中心部分の肉厚ｔが４．０ｍｍであり、相対密度が９９．８％の緻密なレンズが得られていることがわかった。また、波長１０μｍの光の透過率が７５％の光学的特性を有することがわかった。
【０１３０】
上述したレンズの製造方法では、既に説明した脱型性の向上、生産性の向上、安定化した緻密化および寸法精度の制御の効果に加えて次のような効果が得られる。すなわち、この成形型１では、セラミック成型装置の装置本体に組み付けられる下組付け型５と上組付け型１１とを備えることによって、これらにそれぞれ装着される下型本体５と上型本体１１とを装置本体の加圧軸と一体となって可動させることができ、各型の組立てや分解（ばらし）をする必要がなくなり、生産性が向上する。
【０１３１】
また、下型本体３と上型本体９とが装置本体の加圧軸と一体となって可動することによって、セラミックス予備成型体を下型本体３へ自動的に載置させたり、加圧焼結後に型を自動的に取外したりすることが容易になって、生産性が向上する。
【０１３２】
さらに、各型の組立て（組付け）のばらつきがなくなることで、このばらつきに伴って生じる温度や加圧圧力等の加圧焼結条件のばらつきが低減されて、加圧焼結条件の再現性を向上することができる。
【０１３３】
実施の形態５
実施の形態５では、両凸レンズを製造するためのさらに他の成形型について説明する。図１０に示すように、成形型１は、筒状の下組付け型５およびその下組付け型５に装着される下型本体３と、筒状の上組付け型１１およびその上組付け型１１に装着される上型本体９とによって構成され、下組付け型５と上組付け型１１とがセラミックス成型装置の本体部分（図示せず）に組み付けられる。下型本体３および上型本体９は、たとえばＧＣから形成されている。また、下組付け型５と上組付け型１１とは、たとえば黒鉛から形成されている。
【０１３４】
下型本体３には、レンズの光学面を成型するための鏡面仕上げが施された光学成型面が形成３ａされている。上型本体９にも、レンズの光学面を成型するための鏡面仕上げが施された光学成型面９ａが形成されている。下組付け型５はレンズの外周部分を成型するための下側外周拘束部１５を構成し、上組付け型１１はレンズの外周部分を成型するための上側外周拘束部１６を構成する。その上側外周拘束部１６の長さα１と下側外周拘束部１５の長さα２は、いずれも０．７５ｍｍとされる。そして、下組付け型５と上組付け型１１との間に、セラミックス予備成型体を成型する際にセラミックスを拘束させない外周非拘束部１７が設けられている。
【０１３５】
次に、上述した成形型１を用いたレンズの製造方法について説明する。まず、前述したレンズの製造方法と同様の方法によって、ＺｎＳ粉末からセラミックス予備成型体を成形し、それを予備焼結することによって予備焼結されたセラミックス予備成型体が形成される。
【０１３６】
次に、そのセラミックス予備成型体を成形型１の下型本体３の上に載置し、上方から上型本体９と上組付け型１１を下降させて、上型本体９および上組付け型１１と下型本体３および下組付け型５との間にセラミックス予備成型体を挟み込む。次に、図１０に示すように、前述したレンズの製造方法と同様の方法によって、セラミックス予備成型体を焼結しながら加圧することによって、レンズとなるセラミックス成型部品２２が成型される。その後、セラミックス成型部品２２が成形型２から取り出され、セラミックス成型部品２２の外周に残る径方向に突出した突出部分２２ａを除去することによって、図６に示すレンズ２３と同様のレンズが形成される。
【０１３７】
当該製造方法によって製造されたレンズを評価したところ、中心部分の肉厚ｔが４．０ｍｍであり、相対密度が９９．８％の緻密なレンズが得られていることがわかった。また、波長１０μｍの光の透過率が７５％の光学的特性を有することがわかった。
【０１３８】
上述したレンズの製造方法では、既に説明した脱型性の向上、生産性の向上、安定化した緻密化および寸法精度の制御の効果に加えて、前述したように、セラミック成型装置の装置本体に組み付けられる下組付け型と上組付け型とを備えることによって、生産性向上の効果や加圧焼結条件の再現性向上の効果を得ることができる。
【０１３９】
また、セラミックス予備成型体を加圧焼結する際の応力が、下型２では下型本体３と下組付け型５に作用し、上型８では上型本体９と上組付け型１とに作用することで、特定の型にだけ応力が集中するのをなくして、成形型の破損を防ぐことができる。
【０１４０】
実施の形態６
実施の形態６では、両凸レンズを製造するためのさらに他の成形型について説明する。図１１に示すように、成形型１は、筒状の下組付け型５、その下組付け型５にそれぞれ装着される下型本体３および下スリーブ４、筒状の上組付け型１１、その上組付け型１１にそれぞれ装着される上型本体９および上スリーブ１０によって構成され、下組付け型５と上組付け型１１とがセラミックス成型装置の本体部分（図示せず）に組み付けられる。下型本体３および上型本体９は、たとえばＧＣから形成されている。また、下組付け型５と上組付け型１１とは、たとえばＳｉＣから形成されている。そして、下スリーブ４と上スリーブ１０とは、たとえば黒鉛から形成されている。
【０１４１】
下型本体３には、レンズの光学面を成型するための鏡面仕上げが施された光学成型面３ａが形成されている。上型本体９にも、レンズの光学面を成型するための鏡面仕上げが施された光学成型面９ａが形成されている。下スリーブ４はレンズの外周部分を成型するための下側外周拘束部１５を構成し、上スリーブ１０はレンズの外周部分を成型するための上側外周拘束部１６を構成する。その上側外周拘束部の長さα１と下側外周拘束部の長さα２は、いずれも０．７５ｍｍとされる。そして、下組付け型５および下スリーブ４と上組付け型１１および上スリーブ１０との間に、セラミックス予備成型体を成型する際にセラミックスを拘束させない外周非拘束部１７が設けられている。
【０１４２】
次に、上述した成形型１を用いたレンズの製造方法について説明する。まず、前述したレンズの製造方法と同様の方法によって、ＺｎＳ粉末からセラミックス予備成型体を成形し、それを予備焼結することによって予備焼結されたセラミックス予備成型体が形成される。
【０１４３】
次に、セラミックス予備成型体を下型本体３の上に載置し、上方から上型本体９、上スリーブ１０および上組付け型１１を下降させてセラミックス予備成型体を上型本体９と下型本体３との間に挟み込む。次に、図１１に示すように、真空中で温度を上昇させて約９００℃になった時点でセラミックス予備成型体の加圧を開始し、さらに温度が約１０００℃に達するまで加熱し、加圧圧力が５０ＭＰａに到達した時点でその状態を約３分間保持する（加圧焼結条件Ｂ）。
【０１４４】
こうして、レンズとなるセラミックス成型部品２２が成型される。その後、そのセラミックス成型部品２２が成形型１から取り出され、セラミックス成型部品２２の外周に残る径方向に突出した突出部分２２ａを除去することによって、図６に示すレンズ２３と同様のレンズが形成される。
【０１４５】
当該製造方法によって製造されたレンズを評価したところ、中心部分の肉厚ｔが４．０ｍｍであり、相対密度が９９．８％の緻密なレンズが得られていることがわかった。また、波長１０μｍの光の透過率が７５％の光学的特性を有することがわかった。
【０１４６】
上述したレンズの製造方法では、既に説明した脱型性の向上、生産性の向上、安定化した緻密化および寸法精度の制御の効果に加えて、前述したように、セラミック成型装置の装置本体に組み付けられる下組付け型５と上組付け型１１とを備えることによって、生産性向上の効果や加圧焼結条件の再現性向上の効果を得ることができる。
【０１４７】
また、セラミックス予備成型体を加圧焼結する際の応力が、下型２では下型本体３と下スリーブ４に作用し、上型８では上型本体９と上スリーブ１０とに作用することで、特定の型にだけ応力が集中するのをなくして、成形型の破損を防ぐことができる。
【０１４８】
そして、下スリーブ４および上スリーブ１０を備えることによって、既に説明したように、成形型の設計の自由度を高められる効果、成形型の破損の抑制効果、経済性の効果およびセラミックス成型部品の寸法精度の制御の効果が得られる。
【０１４９】
実施の形態７
実施の形態７では、両凸レンズを製造するためのさらに他の成形型について説明する。図１２および図１３に示すように、成形型１は、筒状の下組付け型５と、その下組付け型５にそれぞれ装着される下型本体３、下スリーブ４、下押えスリーブ１９および下スペーサ６と、筒状の上組付け型１１、その上組付け型１１にそれぞれ装着される上型本体９、上スリーブ１０、上押えスリーブ１８および上スペーサ１２とによって構成され、下組付け型５と上組付け型１１とがセラミックス成型装置の本体部分（図示せず）に組み付けられる。
【０１５０】
下型本体３および上型本体９は、たとえばＧＣから形成されている。また、下組付け型５と上組付け型１１とは、たとえば黒鉛から形成されている。下スリーブ４と上スリーブ１０とは、たとえばＧＣから形成されている。下押えスリーブ１９と上押えスリーブ１８とは、たとえば黒鉛から形成されている。そして、下スペーサ６と上スペーサ１２とは、たとえば黒鉛から形成されている。
【０１５１】
下型本体３には、レンズの光学面を成型するための鏡面仕上げが施された光学成型面３ａが形成されている。上型本体９にも、レンズの光学面を成型するための鏡面仕上げが施された光学成型面９ａが形成されている。下スリーブ４はレンズの外周部分を成型するための下側外周拘束部１５を構成し、上スリーブ１０はレンズの外周部分を成型するための上側外周拘束部１６を構成する。下側外周拘束部１５の長さは下スペーサ６の厚みによって決まり、上側外周拘束部１６の長さは上スペーサ１２の厚みによって決まる。この場合、上側外周拘束部の長さα１と下側外周拘束部の長さα２は、いずれも０．７５ｍｍとされる。また、上型本体９あるいは下型本体３が加圧軸方向に動くのを許容する可動クリアランスＬ１，Ｌ２が設けられている。
【０１５２】
下押えスリーブ１９および上押えスリーブ１８は、加圧焼結中に下スリーブ４および上スリーブ１０が動くのを押える。そして、下組付け型５および下スリーブ４と上組付け型１１および上スリーブ１０との間に、セラミックス予備成型体を成型する際にセラミックスを拘束させない外周非拘束部１７が設けられている。
【０１５３】
次に、上述した成形型１を用いたレンズの製造方法について説明する。まず、前述したレンズの製造方法と同様の方法によって、ＺｎＳ粉末からセラミックス予備成型体を成形し、それを予備焼結することによって予備焼結されたセラミックス予備成型体が形成される。
【０１５４】
次に、図１２に示すように、セラミックス予備成型体２１を下型本体３の上に載置し、上方から上型本体９、上スリーブ１０、上押えスリーブ１８、上スペーサ１２および上組付け型１１を下降させて、セラミックス予備成型体２１を上型本体９と下型本体３との間に挟み込む。
【０１５５】
次に、図１３に示すように、前述した加圧焼結条件Ｂによって、セラミックス予備成型体を焼結しながら加圧することによって、レンズとなるセラミックス成型部品２２が成型される。その後、セラミックス成型部品２２が成形型１から取り出され、セラミックス成型部品２２の外周に残る径方向に突出した突出部分２２ａを除去することによって、図６に示すレンズ２３と同様のレンズが形成される。
【０１５６】
当該製造方法によって製造されたレンズを評価したところ、中心部分の肉厚ｔが４．０ｍｍであり、相対密度が９９．８％の緻密なレンズが得られていることがわかった。また、波長１０μｍの光の透過率が７５％の光学的特性を有することがわかった。
【０１５７】
上述したレンズの製造方法では、既に説明した脱型性の向上、生産性の向上、安定化した緻密化および寸法精度の制御の効果、下組付け型と上組付け型とを備えることによる生産性向上の効果や加圧焼結条件の再現性向上の効果等に加えて、次のような効果が得られる。
【０１５８】
すなわち、このセラミックス成型部品１では、上型本体９あるいは下型本体３が加圧軸方向に動くのを許容する可動クリアランスＬ１，Ｌ２が設けられていることで、加圧開始時に上型本体９等がセラミックス予備成型体２１に接触してセラミックス予備成型体２１に圧力が急激に作用するのを抑制することができる。
【０１５９】
また、加圧開始時に上型本体９および下型本体３が可動することによって、セラミックス予備成型体２１が型における所定の最適位置へ導かれて、セラミックス予備成型体２１を下型本体３上に載置する際に最適位置に載置されなくても、この位置ずれを修正することができる。
【０１６０】
さらに、下型本体３、下スリーブ４、下スペーサ６、上型本体９、上スリーブ１０および上スペーサ１２を組合わせる際に、クリアランスを適当にもたせることにより、セラミックス予備成型体２１の単重、厚み、傾き等のばらつきを下型本体３と上型本体９とによる加圧時に吸収することができる。
【０１６１】
実施の形態８
実施の形態８では、両凸レンズを製造するためのさらに他の成形型について説明する。図１４に示すように、成形型１は、筒状の下組付け型５と、その下組付け型５にそれぞれ装着される下型本体３、下スリーブ４、下押えスリーブ１９および下スペーサ６と、筒状の上組付け型１１、その上組付け型１１にそれぞれ装着される上型本体９、上スリーブ１０、上押えスリーブ１８および上スペーサ１２と、下組付け型５の外周に装着される筒状スリーブ１４とによって構成される。下組付け型５と上組付け型１１とがセラミックス成型装置の本体部分（図示せず）に組み付けられる。
【０１６２】
下型本体３および上型本体９は、たとえばＧＣから形成されている。また、下組付け型５と上組付け型１１とは、たとえばＳｉＣから形成されている。下スリーブ４と上スリーブ１０とは、たとえばＧＣから形成されている。下押えスリーブ１９と上押えスリーブ１８とは、たとえばＳｉＣから形成されている。下スペーサ６と上スペーサ１２とは、たとえばＳｉＣから形成されている。筒状スリーブ１４は、たとえば黒鉛から形成されている。
【０１６３】
下型本体３には、レンズの光学面を成型するための鏡面仕上げが施された光学成型面３ａが形成されている。上型本体９にも、レンズの光学面を成型するための鏡面仕上げが施された光学成型面９ａが形成されている。下スリーブ４はレンズの外周部分を成型するための下側外周拘束部１５を構成し、上スリーブ１０はレンズの外周部分を成型するための上側外周拘束部１６を構成する。下側外周拘束部１５の長さは下スペーサ６の厚みによって決まり、上側外周拘束部１６の長さは上スペーサ１２の厚みによって決まる。この場合、上側外周拘束部の長さα１と下側外周拘束部の長さα２は、いずれも０．７５ｍｍとされる。また、上型本体３あるいは下型本体９が加圧軸方向に動くのを許容する可動クリアランスが設けられている。
【０１６４】
下押えスリーブ１９および上押えスリーブ１８は、加圧焼結中に下スリーブ４および上スリーブ１０が動くのを押える。そして、下組付け型５および下スリーブ４と上組付け型１１および上スリーブ１０との間に、セラミックス予備成型体を成型する際にセラミックスを拘束させない外周非拘束部１７が設けられている。
【０１６５】
次に、上述した成形型１を３式備えた成形型を用いたレンズの製造方法について説明する。この成形型では、上述した成形型１のうち、下組付け型５、上組付け型１１および筒状スリーブ１４を除く各型を一式の本成形型として、３式の本成形型が組付け型内に配設されている。まず、前述したレンズの製造方法と同様の方法によって、ＺｎＳ粉末からセラミックス予備成型体を成形し、それを予備焼結することによって予備焼結されたセラミックス予備成型体が形成される。
【０１６６】
次に、セラミックス予備成型体を下型本体３の上に載置し、上方から上型本体９、上スリーブ１０および上組付け型１１を下降させてセラミックス予備成型体を上型本体９と下型本体３との間に挟み込む。次に、図１４に示すように、真空中で温度を上昇させて約９００℃になった時点でそれぞれのセラミックス予備成型体の加圧を開始し、さらに温度が約１０００℃に達するまで加熱し、加圧圧力がそれぞれ５０ＭＰａに到達した時点でその状態を約５分間保持する（加圧焼結条件Ｃ）。
【０１６７】
こうして、それぞれレンズとなる３つのセラミックス成型部品２２が同時に成型される。その後、そのセラミックス成型部品２２が成形型から取り出され、セラミックス成型部品２２の外周に残る径方向に突出した突出部分２２ａを除去することによって、図６に示すレンズ２３と同様のレンズが形成される。
【０１６８】
当該製造方法によって製造された３つのレンズをそれぞれ評価したところ、いずれも中心部分の肉厚ｔが４．０ｍｍであり、相対密度が９９．８％の緻密なレンズが得られていることがわかった。また、いずれのレンズも、波長１０μｍの光の透過率が７５％の光学的特性を有することがわかった。
【０１６９】
上述したレンズの製造方法では、既に説明した脱型性の向上、生産性の向上、安定化した緻密化および寸法精度の制御の効果等を含め、前述した種々の効果に加えて、次のような効果が得られる。
【０１７０】
すなわち、この成形型１では、筒状スリーブ１４が設けられていることにより、加圧焼結をする際には、セラミックス予備成型体は直接加熱されるのではなく、筒状スリーブ１４を介して加熱（傍熱加熱）されることになる。これにより、成形型内における均熱性を向上させることができる。
【０１７１】
また、筒状スリーブ１４、上組付け型１１および下組付け型５によって閉空間２０が形成されることになる（図１４参照）。これにより、セラミックス予備成型体を加圧焼結する際に、セラミックス予備成型体の一部が昇華したり、あるいは、気化または蒸発したりするのを抑制することができて、加圧焼結の前後における重量の減量をなくすことができる。閉空間を有していない成形型では、重量減量割合（（セラミックス予備成型体の重量−セラミックス成型部品の重量）／セラミックス成型部品の重量×１００）が３０％であったところ、上述した成形型では、重量の減量がなくなる（０％）ことが確認された。
【０１７２】
実施の形態９
ここでは、成形型に面取り処理加工と鏡面処理加工を施すことによる型の外れやすさ（離型性）と型耐久性の評価について説明する。評価の対象とした成形型は、実施の形態１、４においてそれぞれ説明した図１および図９に示す成形型と、実施の形態２，３，５〜８においてそれぞれ説明した図７、図８、図１０〜図１４に示す成形型である。
【０１７３】
図１および図９に示す成形型は一体型の成形型１であり、下型本体３に光学成型面３ａと下側外周拘束部１５が形成され、上型本体９に光学成型面９ａと上側外周拘束部１６が形成されている。一方、図７、図８、図１０〜図１４に示す成形型は分離型の成形型１であり、下型本体３および上型本体９に光学成型面３ａ，９ａがそれぞれ形成され、下側外周拘束部１５は下スリーブ４または下組付け型５により構成され、上側外周拘束部１６は上スリーブ１０または上組付け型１１により構成されている。
【０１７４】
その各成形型１において面取り処理加工の有無、鏡面処理加工の有無を振分けて、前述した加圧焼結条件で成型した場合の型の外れやすさ（離型性）と、所定回数（１００００回）成型したときの型の耐久性について評価を行なった。面取り処理を施す部分として、一体型の成形型１においては、図１５のＡに示すように、上側（下側）外周拘束部１５，１６から外周非拘束部１７にかけての部分（面取り１：Ｒ面取り）と、図１６のＢに示すように、上側（下側）外周拘束部１５，１６から光学成型面９ａ，３ａにかけての部分（面取り２：Ｃ面取り）とした。なお、Ｒ面取りは外側に向って突出した外側角部の面取りをいい、Ｃ面取りは凹部の底の角のような内側角部の面取りをいう。
【０１７５】
また、分離型の成形型においても、図１７のＡに示すように、上側（下側）外周拘束部１５，１６から外周非拘束部１７にかけての部分（面取り１：Ｒ面取り）と、図１８のＢに示すように、上側（下側）外周拘束部１５，１６から光学成型面９ａ，３ａにかけての部分（面取り２：Ｃ面取り）とした。
【０１７６】
評価結果を図１９に示す。図１９に示される型構成Ａ〜Ｄは、図１５〜図１８にそれぞれ示される型に対応する。図１９に示すように、実施例では、面取りの箇所が増えるにしたがい、さらに、鏡面処理を施すことで、加圧焼結後に型がより外れやすくなることが実証された。また、実施例では、いずれも耐久性に問題はないことがわかった。一方、面取り処理加工が施されず、そして、鏡面処理加工が施されていない比較例では、型は外れにくく、また、型が破損するのが認められた。
【０１７７】
特に、被成型体としてガラスの場合には、ガラスは高温で軟化し塑性変形する材料であるため、成形型内の角の部分に均一に圧力が作用するのに対して、セラミックスの場合には、セラミックスを緻密化するのに要する圧力がガラスの場合よりも高いことに加えて、粉体の流動性がガラスと比べて低いために、成形型において局所的な応力が作用しやすい。そのため、成形型の破損の可能性が高くなるところ、面取り加工が施されていることで、そのような成形型の破損を未然に防ぐことができる。
【０１７８】
さらに、高温で軟化するガラスは成形型内のわずかな隙間にまで入り込んでしまい、成形型あるいは成型体の破損のおそれがあるのに対して、粉体の流動性がガラスと比べて低いために、比較的大きな面取りやクリアランスを設けても成形型内の隙間に入り込むようなことはなく、離型性に優れる。
【０１７９】
実施の形態１０
ここでは、複数のセラミック焼結体を同時に形成した場合の加圧焼結前後におけるセラミックス予備成型体とセラミックス成型部品の寸法の変化等の物理的評価について説明する。評価の対象とした成形型は、実施の形態９において説明した一体型の成形型と分離型の成形型である。一方、比較例の成形型は、外周非拘束部を全く備えない成形型である（図２０に示す右端の成形型を参照）。加圧焼結条件は前述した加圧焼結条件Ｃである。その結果を図２０に示す。
【０１８０】
図２０に示すように、実施例では、セラミックス予備成型体（被成型物）の中心肉厚、単重にばらつきがあっても、加圧焼結後のセラミックス成型部品では、相対密度はいずれの場合も一定の値が達成され、セラミックス成型部品間の中心肉厚の寸法のばらつきも大幅に低減されて緻密化されていることが実証された。また、波長１０μｍの光の透過率も一定の値が得られることがわかった。
【０１８１】
さらに、成型圧力とセラミックス成型部品の中心肉厚には相関関係があり、成型圧力が高いほど肉厚は薄くなることがわかった。また、セラミックス予備成型体の肉厚や単重のばらつきが比較的大きい場合には、成型圧力を上げることによって加圧焼結されるすべてのセラミックス予備成型体について緻密化を図ることができることがわかった。
【０１８２】
一方、比較例では、加圧焼結後のセラミックス成型部品の中心肉厚の寸法が大幅にばらつくことが確認された。また、相対密度や波長１０μｍの光の透過率にもばらつきが認められた。
【０１８３】
実施の形態１１
ここでは、成形型に抜き角を設けたり鏡面処理を施すことによる型の外れやすさ（離型性）の評価について説明する。評価の対象とした成形型は、実施の形態９において説明した一体型の成形型と分離型の成形型である。また、加圧焼結条件は前述した加圧焼結条件Ｃである。
【０１８４】
抜き角を設ける箇所として、一体型の成形型においては、図２１のＡに示すように、下型（上型）本体３，９に設けられる下側（上側）外周拘束部１５，１６の部分とし、抜き角は、この下側（上側）外周拘束部１５，１６の部分が光学成型面３ａ，９ａの側から外周非拘束部１７が形成されている側にかけて外方に向って徐々に広がる態様で形成される。
【０１８５】
一方、分離型の成形型においては、抜き角を設ける箇所として、図２２のＡに示すように、下（上）スリーブ４，１０または下（上）組付け型５，１１に設けられる下側（上側）外周拘束部１５，１６の部分とし、抜き角は、この下側（上側）外周拘束部１５，１６の部分が光学成型面３ａ，９ａの側から外周非拘束部１７が形成されている側にかけて外方に向って徐々に広がる態様で形成される。
【０１８６】
すなわち、いずれのセラミック成形型においても、上型（下型）本体９，３を取外す方向に対して、セラミックス成型部品２２から型が離れる態様で、主に下側（上側）外周拘束部１５，１６の部分に傾斜が設けられている。
【０１８７】
評価結果を図２３に示す。図２３に示される型構成Ａ〜Ｄは、図１５〜図１８にそれぞれ示される型に対応する。図２３に示すように、実施例では、抜き角に加えて鏡面処理を施すことによって、加圧焼結後に型がより外れやすくなることが実証された。一方、抜き角が設けられず、そして、鏡面処理が施されていない比較例では、型は外れにくいことが認められた。
【０１８８】
実施の形態１２
ここでは、成形型とそれによって成型されるセラミックス焼結体との関係として、セラミックス予備成型体の重量等、成形型の外周拘束部の長さ（厚み）および型の材質とセラミックス成型部品との関係について説明する。評価の対象とした成形型は、実施の形態１１において説明した抜き角を設けた成形型である。また、加圧焼結条件は前述した加圧焼結条件Ｃである。
【０１８９】
評価結果を図２４に示す。図２４に示すように、たとえばセラミックス予備成型体の重量が同一のものであれば、外周拘束部の厚み（α１＋α２）が大きいほど、加圧焼結後のセラミックス成型部品の中心肉厚が厚くなることがわかった。また、成形型の外周拘束部の厚みが同一のものであれば、セラミックス予備成型体の重量が大きいほど、中心肉厚が厚くなることがわかった。
【０１９０】
このような結果により、所望のレンズを成型するには、セラミックス予備成型体の重量、セラミックス成型部品の外周拘束部の厚み等を最適な組合わせに設定する必要があることがわかった。なお、外周拘束部の厚みが目標とする最終寸法と比べて大き過ぎるような場合には、セラミックス成型部品は緻密化しないことがわかった。
【０１９１】
実施の形態１３
ここでは、成形型とそれによって加圧焼結されたセラミックス成型部品との関係として、成形型の厚み比率βおよび高さ比率γとセラミックス成型部品との関係について説明する。ここで、成形型の厚み比率βとは、図２５に示すように、上側外周拘束部の厚みα１と下側外周拘束部の厚みα２とを合わせた外周拘束部の厚み（α１＋α２）と非外周拘束部の厚みα３との比（（α１＋α２）／α３）をいう。また、高さ比率γとは、上側外周拘束部の厚みα１と下側外周拘束部の厚みα２との比（α２／α１）をいう。厚みは、接触式厚み計によって測定した。
【０１９２】
評価の対象とした成形型は、実施の形態１１において説明した抜き角を設けた成形型である。また、加圧焼結条件は前述した加圧焼結条件Ｃである。その結果を、図２６に示す。図２６に示すように、厚み比率βと型の外れやすさ（離型性）との関係は、厚み比率βが０以上で型が外れることが確認された。外周拘束部の占める割合が高くなって厚み比率βが大きくなると、離型性は悪化する傾向が認められ、厚み比率βが１００を超えると成形型が外れなくなることがわかった。一方、外周拘束部の占める割合が小さくなって厚み比率βが小さくなると、外周方向へセラミックス予備成型体が広がって、セラミックス成型部品の最大外径が大きくなることが認められた。
【０１９３】
また、セラミックス成型部品を形成し外周に残る突起部分を除去した後に、その突起部分を除去した部分とこれと連続する外周拘束部に接触していた部分の密度を水中法によって測定したところ、突起部分を除去した部分と外周拘束部に接触していた部分との界面近傍の密度が低くなり、厚み比率βが０の場合にはその密度が９５％未満になっていることが判明した。この密度では、オープンポアによる吸水が生じたり機械的強度が低く、また、光学的性能の劣化によって実用性に乏しくなる。このことから、厚み比率βは０より大きく１００より小さいことが好ましい。
【０１９４】
次に、高さ比率γと型の外れやすさ（離型性）との関係は、高さ比率γが０以上で型が外れることが確認された。また、上側外周拘束部の厚みα１の占める割合および下側外周拘束部の厚みα２の占める割合の一方の割が高くなると、上型および下型の一方にセラミックス成型部品が固着する傾向が認められ、高さ比率γ＝０の場合には、セラミックス成型部品が上型に固着する傾向が認められた。
【０１９５】
また、α２＝０、すなわち、下側外周拘束部がない場合には、外周方向へセラミックス予備成型体が広がって、上述したように、界面近傍の密度が低くなるため、機械的強度や光学的性能の低下を招くことになる。そのため、より大きな径のセラミックス成型部品を作製して突起部分を除去することによって所望のレンズ有効径を得る必要があり、生産コストが高く、また、生産性も低くなることから、α１とα２とは双方とも０より大きいことが望ましい。
【０１９６】
実際の生産においては、セラミックス成型部品が上型の側に固着しなければセラミックス成型部品が落下することもないので、セラミックス成型部品の搬送に際してロボットによる自動化を可能にすることができる。このことから、高さ比率γは０より大きいことが好ましく、セラミックス成型部品が上型に固着するのを確実に防止するには、高さ比率γは１以上であることがより好ましいことがわかった。
【０１９７】
また、セラミックス予備成型体の外径をより大きくした場合にも、セラミックス予備成型体は問題なく緻密化し、波長１０μｍの光の透過率が７５％の光学的特性が得られることが確認された。
【０１９８】
実施の形態１４
ここでは、成形型の材質と型の外れやすさ（離型性）との関係について説明する。評価の対象とした成形型は、実施の形態５において説明した分離型の成形型と、実施の形態１１において説明した抜き角を設けた成形型である。また、加圧焼結条件は前述した加圧焼結条件Ｃである。その結果を図２７に示す。
【０１９９】
図２７に示すように、下型本体、上型本体、下スリーブおよび上スリーブの材質として、セラミックス材料、金属材料、炭素系材料および複合材を適用した。セラミックス材料として、珪素（Ｓｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）およびクロム（Ｃｒ）から選ばれる少なくともいずれかの元素を含む炭化物、窒化物および炭窒化物を適用した。また、金属材料として、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、イリジウム（Ｉｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、ニッケル（Ｎｉ）基耐熱合金および鉄（Ｆｅ）耐熱合金から選ばれるいずれかの金属を適用した。炭素系材料として、黒鉛、ガラス状カーボン、繊維強化炭素複合材料、ダイヤモンド状カーボンおよびダイヤモンドから選ばれるいずれかの材料を適用した。
【０２００】
図２７に示すように、下型本体、上型本体、下スリーブおよび上スリーブの材質として、セラミックス材料、金属材料、炭素系材料、あるいは複合材を用いた場合には、セラミックス成型部品と型との反応やセラミックス成型部品の型への固着等がなく、良好な離型性を有することが確認された。
【０２０１】
特に、セラミックス材料を用いた場合、炭化物の量がセラミックス材料全体の５０重量％では、セラミックス成型部品が成形型に固着するのが認められたのに対して、その量が７０重量％では、セラミックス成型部品が成形型に固着することはなく、離型性に優れることが確認された。また、炭化物の量が増えるとセラミックス成型部品が成形型に固着する性質がなくなる傾向にあることから、炭化物の量はセラミックス材料の７０重量％以上であることが望ましいと考えられる。
【０２０２】
実施の形態１５
ここでは、成形型の材質と摺動性との関係について説明する。摺動性の指標として互いの材料が接触したときの動き易さを示す動摩擦係数を用いることがある。しかし、一般に、動摩擦係数は日本工業規格（ＪＩＳ Ｒ １６１３）に示されるボールオンディスク法などによって求められ、固体同士を接触させることから表面粗さが規定されている。本件における摺動性は、表面粗さによる摺動性だけではなく、表面状態の違いによる摺動性も含むものである。摺動性として動摩擦係数を用いる場合には、互いに摺動しあう部品間が対象とされる。
【０２０３】
評価の対象とした成形型は、実施の形態１において説明した一体型の成形型と、実施の形態５において説明した分離型の成形型と、実施の形態８において説明した筒状スリーブを備えた分離型の成形型である。
【０２０４】
その成形型を構成する各部品のうち互いに摺動し合う部品間について、図２８に示すように、その部品の材質や表面状態を振分けて、その部品間（部材１と部材２）の動摩擦係数をあらかじめ測定した。また、成形型を構成する部品のうちセラミックス予備成型体に対して摺動する部品についても、その部品とセラミックス予備成型体との間（部材１と部材２）の動摩擦係数をあらかじめ測定した。
【０２０５】
次に、振分けられた各条件のもとでセラミックス予備成型体の加圧焼結を行なって、セラミックス成型部品の成形具合や成形型の状態を評価した。加圧焼結条件は前述した加圧焼結条件Ｃである。その結果を図２８に示す。図２８に示すように、動摩擦係数が０．７の場合には、セラミックス成型部品を成形型から外す際にスリーブの破損が認められた。また、セラミックス成型部品を十分に緻密化することができないことがわかった。一方、動摩擦係数が０．６以下の場合には、成形型およびセラミックス成型部品に割れや欠けのないことが確認された。したがって、成形型において互いに摺動する部分の動摩擦係数は、０．６以下とすることが好ましいと考えられる。
【０２０６】
実施の形態１６
ここでは、セラミックス予備成型体の熱膨張係数と成形型の熱膨張係数との関係について説明する。評価の対象とした成形型は、実施の形態５において説明した分離型の成形型と、実施の形態１１において説明した抜き角を設けた成形型である。セラミックス予備成型体としてＺｎＳを適用した。加圧焼結条件は前述した加圧焼結条件Ｃである。熱膨張係数は、日本工業規格（ＪＩＳ Ｒ １６１８）による熱機械分析による熱膨張の測定方法を用いて測定した。その結果を図２９に示す。
【０２０７】
図２９に示すように、セラミックス予備成型体（被成型物）の熱膨張係数よりも、下（上）組付け型または下（上）スリーブの熱膨張係数が小さい方が、成形型またはセラミックス成型部品に割れや欠けのないことが確認された。
【０２０８】
また、上型本体および下型本体については、光学素子の形状によって好ましい傾向が認められた。すなわち、レンズの凸面に対しては、下型（上型）本体の熱膨張係数がセラミックス成型部品の熱膨張係数より小さい方が、冷却時にセラミック成形型からセラミックス焼結体が外れやすくなるため好ましい。一方、レンズの凹面に対しては、下型（上型）本体の熱膨張係数がセラミックス成型部品の熱膨張係数より大きい方が、冷却時に成形型から外れやすくなるため好ましい。
【０２０９】
実施の形態１７
ここでは、成形型の材質と熱伝導度との関係について説明する。評価の対象とした成形型は、実施の形態５において説明した分離型の成形型と、実施の形態１１において説明した抜き角を設けた成形型である。加圧焼結条件は前述した加圧焼結条件Ｃである。熱伝導度は、日本工業規格（ＪＩＳ Ｒ １６１１）によるレーザフラッシュ法による熱伝導率試験方法を用いて測定した。その結果を図３０に示す。
【０２１０】
図３０に示すように、上型および下型の熱伝導度が２．５Ｗ／ｍＫの場合には、セラミックス成型部品を十分に緻密化することができなかった。一方、上型および下型の熱伝導度が３Ｗ／ｍＫ以上の場合では、セラミックス成型部品を緻密化することができ、相対密度９９．８％を達成できることが確認された。したがって、上型および下型の熱伝導度は３Ｗ／ｍＫ以上であることが好ましいと考えられる。
【０２１１】
実施の形態１８
ここでは、成形型を構成する材質の融点等、曲げ強度および成型圧力について説明する。評価の対象とした成形型は、実施の形態５において説明した分離型の成形型と、実施の形態１１において説明した抜き角を設けた成形型である。加圧焼結条件は前述した加圧焼結条件Ｃである。曲げ強度は、日本工業規格（ＪＩＳ Ｒ １６０１）による曲げ強さ試験方法を用いて測定した。その結果を図３１に示す。図３１に示すように、成型圧力に対する曲げ強度の比（曲げ強度／成型圧力）が３０％以上で、成形型またはセラミックス成型部品に割れや欠けのないことが確認された。
【０２１２】
なお、成形型としては、両凹面を有する成形型を用いて、図３２に示すように、両凸レンズ２３ａを成型する場合を主として説明したが、成形型としては、このような両凹面を有する成形型に限られず、たとえば両平面を有する成形型を用いて、図３３に示すように、平レンズ２３ｂを成型することができる。また、一方が凹面で他方が平面の成形型を用いて、図３４に示すように、平凸レンズ２３ｃを成型することができる。
【０２１３】
さらに、一方が凸面で他方が凹面の成形型を用いて、図３５に示すように、メニスカスレンズ２３ｄを成型することができる。さらに、両凸面を有する成形型を用いて、図３６に示すように、両凹レンズ２３ｅを成型することができる。そして、一方に回折凹凸面を有する成形型を用いて、図３７に示すように、回折レンズ２３ｆを成型することができる。
【０２１４】
実施の形態１９
次に、上述したレンズのうち両凸レンズの製造方法の一例について、セラミックスとして弗化カルシウムを用い、成形型として図１４に示す成形型を用いて説明する。成形型１における下型本体３、上型本体９、下組付け型５、上組付け型１１、下スリーブ４、上スリーブ１０、下押えスリーブ１９、上押えスリーブ１８、下スペーサ６、上スペーサ１２、筒状スリーブ１４は、たとえばＳｉ3Ｎ4から形成されている。
【０２１５】
まず、ＣａＦ2粉末を所定の金型プレス成型によって加圧することによりセラミックス予備成型体を成型し、それを予備焼結することによって予備焼結されたセラミックス予備成型体が形成される。
【０２１６】
次に、セラミックス予備成型体を下型本体３の上に載置し、上方から上型本体９、上スリーブ１０および上組付け型１１を下降させてセラミックス予備成型体を上型本体９と下型本体３との間に挟み込む。次に、図１４に示すように、真空中で温度を上昇させて約１１００℃になった時点でセラミックス予備成型体の加圧を開始し、さらに温度が約１３００℃に達するまで加熱し、加圧圧力がそれぞれ５０ＭＰａに到達した時点でその状態を約５分間保持する（加圧焼結条件Ｄ）。
【０２１７】
こうして、レンズとなる複数のセラミックス成型部品２２が同時に成型される。その後、そのセラミックス成型部品２２が成形型から取り出され、セラミックス成型部品２２の外周に残る径方向に突出した突出部分２２ａを除去することによって、図６に示すレンズ２３と同様のレンズが形成される。
【０２１８】
当該製造方法によって製造されたそれぞれのレンズを評価したところ、いずれも中心部分の肉厚ｔが４．０ｍｍであり、相対密度が９９．９％の緻密・透明なレンズが得られていることがわかった。また、いずれのレンズも、波長８μmの光の透過率および波長５００nmの光の透過率が、いずれも９０％の光学的特性を有することがわかった。
【０２１９】
実施の形態２０
ここでは、両凸レンズの製造方法の他の例について、セラミックスとしてスピネル（ＭｇＡｌ2Ｏ4）を用い、成形型として図１４に示す成形型を用いて説明する。前述した製造方法の場合と同様に、成形型１における下型本体３および上型本体９等は、たとえばＳｉ3Ｎ4から形成されている。
【０２２０】
まず、スピネル粉末を所定の金型プレス成型によって加圧することによりセラミックス予備成型体を成形し、それを予備焼結することによって予備焼結されたセラミックス予備成型体が形成される。
【０２２１】
次に、セラミックス予備成型体を下型本体３の上に載置し、上方から上型本体９、上スリーブ１０および上組付け型１１を下降させてセラミックス予備成型体を上型本体９と下型本体３との間に挟み込む。次に、図１４に示すように、空気（大気）雰囲気中で温度を上昇させて約１６００℃になった時点でセラミックス予備成型体の加圧を開始し、加圧圧力が４０ＭＰａに到達した時点でその状態を約５分間保持する（加圧焼結条件Ｅ）。
【０２２２】
こうして、レンズとなる複数のセラミックス成型部品２２が同時に成型される。その後、そのセラミックス成型部品２２が成形型から取り出され、セラミックス成型部品２２の外周に残る径方向に突出した突出部分２２ａを除去することによって、図６に示すレンズ２３と同様のレンズが形成される。
【０２２３】
当該製造方法によって製造されたそれぞれのレンズを評価したところ、いずれも中心部分の肉厚ｔが４．０ｍｍであり、相対密度が９９．９％の緻密・透明なレンズが得られていることがわかった。また、波長４μmの光の透過率が８５％の光学的特性を有し、波長５００nmの光の透過率が８０％の光学的特性を有することがわかった。
【０２２４】
なお、上述した各実施の形態では、成形型として、外周拘束部を上型と下型の双方に設けた成形型を図示して説明したが、外周拘束部を上型および下型のいずれか一方にだけ設けてもよい。たとえば、図３８に示す成形型１では、下型２にだけ外周拘束部１５が設けられて、上型８には外周拘束部が設けられていない。このような成形型１でも、セラミックス成型部品２２あるいは成形型１を破損させることなく、セラミックス成型部品２２を成形型１から取外すことができる。
【０２２５】
今回開示された実施の形態は例示であって、これに制限されるものではない。本発明は上記で説明した範囲ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【０２２６】
【図１】本発明の実施の形態１に係る成形型の断面図である。
【図２】同実施の形態において、セラミックス成型部品の製造方法の一工程を示す断面図である。
【図３】同実施の形態において、図２に示す工程の後に行なわれる工程を示す断面図である。
【図４】同実施の形態において、図３に示す工程の後に行なわれる工程を示す断面図である。
【図５】同実施の形態において、図４に示す工程の後に行なわれる工程を示す断面図である。
【図６】同実施の形態において、図５に示す工程の後に行なわれる工程を示す断面図である。
【図７】本発明の実施の形態２に係る成形型の断面図である。
【図８】本発明の実施の形態３に係る成形型の断面図である。
【図９】本発明の実施の形態４に係る成形型の断面図である。
【図１０】本発明の実施の形態５に係る成形型の断面図である。
【図１１】本発明の実施の形態６に係る成形型の断面図である。
【図１２】本発明の実施の形態７に係る成形型の断面図であって、セラミックス成型部品の製造方法の一工程を示す断面図である。
【図１３】同実施の形態において、図１２に示す工程の後に行なわれる工程を示す断面図である。
【図１４】本発明の実施の形態８に係る成形型の断面図である。
【図１５】本発明の実施の形態９に係る評価の対象とされる成形型の面取り部分を示す第１の断面図である。
【図１６】同実施の形態において、評価の対象とされる成形型の面取り部分を示す第２の断面図である。
【図１７】同実施の形態において、評価の対象とされる成形型の面取り部分を示す第３の断面図である。
【図１８】同実施の形態において、評価の対象とされる成形型の面取り部分を示す第４の断面図である。
【図１９】同実施の形態において、セラミックス成型部品に面取り等を施した場合の評価結果を示す図である。
【図２０】本発明の実施の形態１０に係るセラミックス成型部品を複数同時に形成した場合の評価結果を示す図である。
【図２１】本発明の実施の形態１１に係る評価の対象とされる成形型の抜き角を設ける部分を示す第１の断面図である。
【図２２】同実施の形態において、評価の対象とされる成形型の抜き角を設ける部分を示す第２の断面図である。
【図２３】同実施の形態において、セラミックス成型部品に抜き角を設けた場合の評価結果を示す図である。
【図２４】本発明の実施の形態１２に係る成形型の外周拘束部の厚み等とセラミックス成型部品との関係を評価した結果を示す図である。
【図２５】本発明の実施の形態１３に係る成形型における各部の寸法を示す断面図である。
【図２６】同実施の形態において、成形型の厚み比率等とセラミックス成型部品との関係について評価した結果を示す図である。
【図２７】本発明の実施の形態１４に係る成形型の材質と型の外れやすさとの関係について評価した結果を示す図である。
【図２８】本発明の実施の形態１５に係る成形型の材質と摺動性との関係について評価した結果を示す図である。
【図２９】本発明の実施の形態１６に係るセラミックス予備成型体および成形型の熱膨張係数の関係について評価した結果を示す図である。
【図３０】本発明の実施の形態１７に係る成形型の材質と熱伝導度との関係について評価した結果を示す図である。
【図３１】本発明の実施の形態１８に係る成形型の材質の融点、曲げ強度等について評価した結果を示す図である。
【図３２】本発明の各実施の形態において、加圧焼結されたセラミックス成型部品が両凸レンズに加工される様子を示す一連の工程図である。
【図３３】本発明の各実施の形態の第１の変形例に係る、加圧焼結されたセラミックス成型部品が平レンズに加工される様子を示す一連の工程図である。
【図３４】本発明の各実施の形態の第２の変形例に係る、加圧焼結されたセラミックス成型部品が平凸レンズに加工される様子を示す一連の工程図である。
【図３５】本発明の各実施の形態の第３の変形例に係る、加圧焼結されたセラミックス成型部品がメニスカスレンズに加工される様子を示す一連の工程図である。
【図３６】本発明の各実施の形態の第４の変形例に係る、加圧焼結されたセラミックス成型部品が両凹レンズに加工される様子を示す一連の工程図である。
【図３７】本発明の各実施の形態の第５の変形例に係る、加圧焼結されたセラミックス成型部品が回折レンズに加工される様子を示す一連の工程図である。
【図３８】本発明の各実施の形態における成形型の変形例に係る成形型の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
【０２２７】
１ 成形型、２ 下型、３ 下型本体、３ａ 光学成型面、４ 下スリーブ、５ 下組付け型、６ 下スペーサ、８ 上型、９ 上型本体、９ａ 光学成型面、１０ 上スリーブ、１１ 上組付け型、１２ 上スペーサ、１３ 胴型、１４ 筒状スリーブ、１５ 下側外周拘束部、１６ 上側外周拘束部、１７ 外周非拘束部、１８ 下押えスリーブ、１９ 上押えスリーブ、２１ セラミックス予備成型体、２２ セラミックス成型部品、２２ａ 突出した部分、２３ レンズ、２３ａ 両凸レンズ、２３ｂ 平レンズ、２３ｃ 平凸レンズ、２３ｄ メニスカスレンズ、２３ｅ 両凹レンズ、２３ｆ 回折レンズ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミックス予備成型体を上型および下型を有する所定の成形型を用いて加圧焼結することにより、所定形状のセラミックス成型部品を製造するためのセラミックス成型部品の製造方法であって、
前記成形型として、前記上型および前記下型の少なくともいずれか一方にセラミックス成型部品の外周部分を成型するためのセラミックス予備成型体の外周方向への変形を規制する外周拘束部を備えるとともに、セラミックス予備成型体の外周方向への変形を許容する外周非拘束部を備えた成形型を用いて、セラミックス予備成型体を加圧焼結することによりセラミックス成型部品を形成する加圧焼結工程を備えた、セラミックス成型部品の製造方法。
【請求項２】
前記加圧焼結工程の前に、セラミックス予備成型体を予備焼結する工程を備えた、請求項１記載のセラミックス成型部品の製造方法。
【請求項３】
前記加圧焼結工程の後、前記セラミックス成型部品を前記成形型から取り出し、取り出された前記セラミックス成型部品において、前記外周非拘束部に位置した外周に沿って残る径方向に突出した部分を取り除く工程を備えた、請求項１または２に記載のセラミックス成型部品の製造方法。
【請求項４】
前記加圧焼結工程では、前記成形型として、前記外周非拘束部が前記上型と前記下型との間に設けられた成形型を用いて前記セラミックス予備成型体が加圧焼結される、請求項１〜３のいずれかに記載のセラミックス成型部品の製造方法。
【請求項５】
前記加圧焼結工程では、前記成形型として、前記セラミックス予備成型体と接触する部分に、外側角部および内側角部の少なくともいずれかの角部に面取り処理が施された成形型を用いて前記セラミックス予備成型体が加圧焼結される、請求項１〜４のいずれかに記載のセラミックス成型部品の製造方法。
【請求項６】
前記加圧焼結工程では、前記成形型として、前記セラミックス予備成型体と接触する部分に鏡面処理が施された成形型を用いて前記セラミックス予備成型体が加圧焼結される、請求項１〜５のいずれかに記載のセラミックス成型部品の製造方法。
【請求項７】
前記加圧焼結工程では、前記成形型として、前記セラミックス成型部品を取外す方向に対し前記セラミックス成型部品から離れる態様で前記外周拘束部に傾斜が設けられた成形型を用いて前記セラミックス予備成型体が加圧焼結される、請求項１〜６のいずれかに記載のセラミックス成型部品の製造方法。
【請求項８】
あらかじめ予備成型されたセラミックス予備成型体を加圧焼結することにより、所定形状のセラミックス成型部品に成型するための成形型であって、
下型と、
前記下型と対向する上型と、
前記下型と前記上型との間に設けられ、セラミックス予備成型体の外周方向への変形を許容する外周非拘束部と、
前記上型および前記下型の少なくともいずれか一方に形成され、セラミックス成型部品の外周部分を成型するためのセラミックス予備成型体の外周方向への変形を規制する外周拘束部と
を備えた、成形型。
【請求項９】
前記外周拘束部は、
前記下型に形成された下側外周拘束部と、
前記上型に形成された上側外周拘束部と
を備え、
前記上側外周拘束部の加圧方向の長さを厚みα１とし、前記下側外周拘束部の加圧方向の長さを厚みα２とし、前記外周非拘束部の加圧方向の長さを厚みα３として、前記外周非拘束部の厚み（α３）に対する前記上側外周拘束部の加圧方向の長さを厚みα１と前記下側外周拘束部の加圧方向の長さを厚みα２とを合わせた外周拘束部の厚み（α１＋α２）の比（（α１＋α２）／α３）を厚み比率βとすると、
前記厚み比率βは０より大きく設定された、請求項８記載の成形型。
【請求項１０】
前記厚み比率βは１００を超えないように設定された、請求項９記載の成形型。
【請求項１１】
前記外周拘束部は、
前記下型に形成された下側外周拘束部と、
前記上型に形成された上側外周拘束部と
を備え、
前記上側外周拘束部の厚みα１に対する前記下側外周拘束部の厚みα２の比（α２／α１）を高さ比率γとすると、
前記高さ比率γは０より大きく設定された、請求項８記載の成形型。
【請求項１２】
前記高さ比率γは１以上に設定された、請求項１１記載の成形型。
【請求項１３】
前記外周拘束部は前記下型および前記上型の一方にだけ形成された、請求項８記載の成形型。
【請求項１４】
前記上型は上型本体を含み、
前記下型は下型本体を含み
前記上型本体および前記下型本体の少なくともいずれか一方に前記外周拘束部が形成された、請求項８〜１３のいずれかに記載の成形型。
【請求項１５】
筒状に形成されて前記下型本体および前記上型本体が挿通される胴型を備えた、請求項１４記載の成形型。
【請求項１６】
前記下型は、筒状に形成されて前記下型本体が挿通される下組付け型を含み、
前記上型は、筒状に形成されて前記上型本体が挿通される上組付け型を含む、請求項１４記載の成形型。
【請求項１７】
前記下型は、
筒状に形成された下スリーブと、
前記下スリーブに挿通される下型本体と
を含み、
前記上型は、
筒状に形成された上スリーブと、
前記上スリーブに挿通される上型本体と
を含み、
前記上スリーブおよび前記下スリーブの少なくともいずれか一方に前記外周拘束部が形成された、請求項８〜１３のいずれかに記載の成形型。
【請求項１８】
筒状に形成されて前記下型および前記上型が挿通される胴型を備えた、請求項１７記載の成形型。
【請求項１９】
前記下型は、筒状に形成されて前記下スリーブが挿通される下組付け型を含み、
前記上型は、筒状に形成されて前記上スリーブが挿通される上組付け型を含む、請求項１７記載の成形型。
【請求項２０】
筒状に形成されて、前記下型および前記上型が挿通される筒状スリーブをさらに備えた、請求項１９記載の成形型。
【請求項２１】
前記上型本体および前記下型本体は、所定の可動クリアランスにより加圧軸方向に可動とされた、請求項１７〜２０のいずれかに記載の成形型。
【請求項２２】
前記下型は、
筒状に形成された下組付け型と、
前記下組付け型に挿通される下型本体と
を含み、
前記上型は、
筒状に形成された上組付け型と、
前記上組付け型に挿通される上型本体と
を含み、
前記下組付け型および前記上組付け型の少なくとのいずれか一方に前記外周拘束部が形成された、請求項８〜１３のいずれかに記載の成形型。
【請求項２３】
前記外周拘束部は、
前記上型に形成される上側外周拘束部と、
前記下型に形成される下側外周拘束部と
を備え、
前記上型では、前記上側外周拘束部と前記外周非拘束部との間に位置する部分と、前記上側外周拘束部から前記外周非拘束部が位置する側とは反対の側に位置する部分とに、それぞれ面取り処理加工が施され、
前記下型では、前記下側外周拘束部と前記外周非拘束部との間に位置する部分と、前記下側外周拘束部から前記外周非拘束部が位置する側とは反対の側に位置する部分とに、それぞれ面取り処理加工が施された、請求項８〜１２，１４〜２２のいずれかに記載の成形型。
【請求項２４】
前記外周拘束部が形成された、前記上型および前記下型の前記いずれか一方では、前記外周拘束部と前記外周非拘束部との間に位置する部分と、前記外周拘束部から前記外周非拘束部が位置する側とは反対の側に位置する部分とに、それぞれ面取り処理加工が施された、請求項１３記載の成形型。
【請求項２５】
前記外周拘束部は、
前記上型に形成される上側外周拘束部と、
前記下型に形成される下側外周拘束部と
を備え、
前記上側外周拘束部では、前記上側外周拘束部における前記外周非拘束部が位置する側と反対の側に位置する部分から前記外周非拘束部の側に位置する部分にわたって外方に向かって徐々に広がるように傾斜が設けられ、
前記下側外周拘束部では、前記下側外周拘束部における前記外周非拘束部が位置する側と反対の側に位置する部分から前記外周非拘束部の側に位置する部分にわたって外方に向かって徐々に広がるように傾斜が設けられた、請求項８〜１２，１４〜２３のいずれかに記載の成形型。
【請求項２６】
前記外周拘束部が形成された、前記上型および前記下型の前記いずれか一方では、前記外周拘束部における前記外周非拘束部が位置する側と反対の側に位置する部分から前記外周非拘束部の側に位置する部分にわたって外方に向かって徐々に広がるように傾斜が設けられた、請求項１３記載の成形型。
【請求項２７】
前記下型および前記上型では、セラミックス成型部品の所定形状を成型する部分に鏡面処理が施された、請求項８〜２６のいずれかに記載の成形型。
【請求項２８】
前記下型および前記上型では摺動する部分に用いられる材料間の動摩擦係数が０．６以下とされた、請求項８〜２７のいずれかに記載の成形型。
【請求項２９】
前記下型および前記上型は、セラミックス成型部品の熱膨張係数よりも小さい熱膨張係数を有する材料からなる部分を含む、請求項８〜２８のいずれかに記載の成形型。
【請求項３０】
前記下型および前記上型の熱伝導率は３Ｗ/ｍＫ以上とされた、請求項８〜２９のいずれかに記載の成形型。
【請求項３１】
前記下型および前記上型は、セラミックス材料、金属材料、炭素系材料およびこれらの複合材料のいずれかの材料から形成された、請求項８〜３０のいずれかに記載の成形型。
【請求項３２】
前記セラミックス材料は、珪素（Ｓｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）およびクロム（Ｃｒ）からなる群から選ばれる少なくともいずれかの元素を含む炭化物、窒化物および炭窒化物を前記セラミックス材料全体の７０重量％以上含む、請求項３１記載の成形型。
【請求項３３】
前記金属材料は、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、イリジウム（Ｉｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、ニッケル（Ｎｉ）基耐熱合金および鉄（Ｆｅ）基耐熱合金からなる群から選ばれるいずれかの材料を含む、請求項３１記載の成形型。
【請求項３４】
前記炭素系材料は、黒鉛、ガラス状カーボン、繊維強化炭素複合材料、ダイヤモンド状カーボンおよびダイヤモンドからなる群から選ばれるいずれかの材料を含む、請求項３１記載の成形型。
【請求項３５】
前記炭素系材料は、黒鉛、ガラス状カーボン、繊維強化炭素複合材料、ダイヤモンド状カーボンおよびダイヤモンドからなる群から選ばれるいずれかの材料と熱分解炭素とを少なくとも表面に有する材料を含む、請求項３１記載の成形型。
【請求項３６】
前記複合材料は、前記炭素系材料を含有する非酸化物セラミックスを含む、請求項３１記載の成形型。
【請求項３７】
前記炭素系材料は、黒鉛、ガラス状カーボン、カーボンナノチューブ、フラーレン、炭素繊維およびダイヤモンドからなる群から選ばれる少なくともいずれかの材料を含む、請求項３１記載の成形型。
【請求項３８】
前記複合材料は、炭素質被膜を表面に有する多孔質セラミックスを含む、請求項３１記載の成形型。
【請求項３９】
前記炭素質被膜は、ガラス状カーボン、熱分解炭素、ダイヤモンド状カーボンおよびダイヤモンドからなる群から選ばれる少なくともいずれかの材料を含む、請求項３８記載の成形型。
【請求項４０】
前記下型および前記上型の融点、ガラス転移点または昇華点は、セラミックス成型部品を焼結する焼結温度以上であり、
前記下型および前記上型の前記焼結温度における曲げ強度が成型圧力以上とされた、請求項８〜３９のいずれかに記載の成形型。
【請求項４１】
所定の外形を有する中実のセラミックス部品であって、
外周に沿った所定の領域に位置する部分の密度が、中央部に位置する部分の密度よりも低い、セラミックス部品。
【請求項４２】
互いに対向する上型および下型と、
前記下型と前記上型との間に設けられ、セラミックス予備成型体の外周方向への変形を許容する外周非拘束部と、
前記上型および前記下型の少なくともいずれか一方に形成され、セラミックス成型部品の外周部分を成型するためのセラミックス予備成型体の外周方向への変形を規制する外周拘束部と
を備えた成形型を用いてセラミックス予備成型体を加圧成型することにより成型され、
前記外周に沿った所定の領域に位置する部分は、前記外周非拘束部に位置していた外周部分に対応し、
前記中央部に位置する部分は、前記上型と下型との間の中央に位置していた中央部分に対応する、請求項４１記載のセラミックス部品。
【請求項４３】
前記外周部分の前記密度は前記中央部分の密度の９５％以上とされた、請求項４１または４２に記載のセラミックス部品。
【請求項１】
セラミックス予備成型体を上型および下型を有する所定の成形型を用いて加圧焼結することにより、所定形状のセラミックス成型部品を製造するためのセラミックス成型部品の製造方法であって、
前記成形型として、前記上型および前記下型の少なくともいずれか一方にセラミックス成型部品の外周部分を成型するためのセラミックス予備成型体の外周方向への変形を規制する外周拘束部を備えるとともに、セラミックス予備成型体の外周方向への変形を許容する外周非拘束部を備えた成形型を用いて、セラミックス予備成型体を加圧焼結することによりセラミックス成型部品を形成する加圧焼結工程を備えた、セラミックス成型部品の製造方法。
【請求項２】
前記加圧焼結工程の前に、セラミックス予備成型体を予備焼結する工程を備えた、請求項１記載のセラミックス成型部品の製造方法。
【請求項３】
前記加圧焼結工程の後、前記セラミックス成型部品を前記成形型から取り出し、取り出された前記セラミックス成型部品において、前記外周非拘束部に位置した外周に沿って残る径方向に突出した部分を取り除く工程を備えた、請求項１または２に記載のセラミックス成型部品の製造方法。
【請求項４】
前記加圧焼結工程では、前記成形型として、前記外周非拘束部が前記上型と前記下型との間に設けられた成形型を用いて前記セラミックス予備成型体が加圧焼結される、請求項１〜３のいずれかに記載のセラミックス成型部品の製造方法。
【請求項５】
前記加圧焼結工程では、前記成形型として、前記セラミックス予備成型体と接触する部分に、外側角部および内側角部の少なくともいずれかの角部に面取り処理が施された成形型を用いて前記セラミックス予備成型体が加圧焼結される、請求項１〜４のいずれかに記載のセラミックス成型部品の製造方法。
【請求項６】
前記加圧焼結工程では、前記成形型として、前記セラミックス予備成型体と接触する部分に鏡面処理が施された成形型を用いて前記セラミックス予備成型体が加圧焼結される、請求項１〜５のいずれかに記載のセラミックス成型部品の製造方法。
【請求項７】
前記加圧焼結工程では、前記成形型として、前記セラミックス成型部品を取外す方向に対し前記セラミックス成型部品から離れる態様で前記外周拘束部に傾斜が設けられた成形型を用いて前記セラミックス予備成型体が加圧焼結される、請求項１〜６のいずれかに記載のセラミックス成型部品の製造方法。
【請求項８】
あらかじめ予備成型されたセラミックス予備成型体を加圧焼結することにより、所定形状のセラミックス成型部品に成型するための成形型であって、
下型と、
前記下型と対向する上型と、
前記下型と前記上型との間に設けられ、セラミックス予備成型体の外周方向への変形を許容する外周非拘束部と、
前記上型および前記下型の少なくともいずれか一方に形成され、セラミックス成型部品の外周部分を成型するためのセラミックス予備成型体の外周方向への変形を規制する外周拘束部と
を備えた、成形型。
【請求項９】
前記外周拘束部は、
前記下型に形成された下側外周拘束部と、
前記上型に形成された上側外周拘束部と
を備え、
前記上側外周拘束部の加圧方向の長さを厚みα１とし、前記下側外周拘束部の加圧方向の長さを厚みα２とし、前記外周非拘束部の加圧方向の長さを厚みα３として、前記外周非拘束部の厚み（α３）に対する前記上側外周拘束部の加圧方向の長さを厚みα１と前記下側外周拘束部の加圧方向の長さを厚みα２とを合わせた外周拘束部の厚み（α１＋α２）の比（（α１＋α２）／α３）を厚み比率βとすると、
前記厚み比率βは０より大きく設定された、請求項８記載の成形型。
【請求項１０】
前記厚み比率βは１００を超えないように設定された、請求項９記載の成形型。
【請求項１１】
前記外周拘束部は、
前記下型に形成された下側外周拘束部と、
前記上型に形成された上側外周拘束部と
を備え、
前記上側外周拘束部の厚みα１に対する前記下側外周拘束部の厚みα２の比（α２／α１）を高さ比率γとすると、
前記高さ比率γは０より大きく設定された、請求項８記載の成形型。
【請求項１２】
前記高さ比率γは１以上に設定された、請求項１１記載の成形型。
【請求項１３】
前記外周拘束部は前記下型および前記上型の一方にだけ形成された、請求項８記載の成形型。
【請求項１４】
前記上型は上型本体を含み、
前記下型は下型本体を含み
前記上型本体および前記下型本体の少なくともいずれか一方に前記外周拘束部が形成された、請求項８〜１３のいずれかに記載の成形型。
【請求項１５】
筒状に形成されて前記下型本体および前記上型本体が挿通される胴型を備えた、請求項１４記載の成形型。
【請求項１６】
前記下型は、筒状に形成されて前記下型本体が挿通される下組付け型を含み、
前記上型は、筒状に形成されて前記上型本体が挿通される上組付け型を含む、請求項１４記載の成形型。
【請求項１７】
前記下型は、
筒状に形成された下スリーブと、
前記下スリーブに挿通される下型本体と
を含み、
前記上型は、
筒状に形成された上スリーブと、
前記上スリーブに挿通される上型本体と
を含み、
前記上スリーブおよび前記下スリーブの少なくともいずれか一方に前記外周拘束部が形成された、請求項８〜１３のいずれかに記載の成形型。
【請求項１８】
筒状に形成されて前記下型および前記上型が挿通される胴型を備えた、請求項１７記載の成形型。
【請求項１９】
前記下型は、筒状に形成されて前記下スリーブが挿通される下組付け型を含み、
前記上型は、筒状に形成されて前記上スリーブが挿通される上組付け型を含む、請求項１７記載の成形型。
【請求項２０】
筒状に形成されて、前記下型および前記上型が挿通される筒状スリーブをさらに備えた、請求項１９記載の成形型。
【請求項２１】
前記上型本体および前記下型本体は、所定の可動クリアランスにより加圧軸方向に可動とされた、請求項１７〜２０のいずれかに記載の成形型。
【請求項２２】
前記下型は、
筒状に形成された下組付け型と、
前記下組付け型に挿通される下型本体と
を含み、
前記上型は、
筒状に形成された上組付け型と、
前記上組付け型に挿通される上型本体と
を含み、
前記下組付け型および前記上組付け型の少なくとのいずれか一方に前記外周拘束部が形成された、請求項８〜１３のいずれかに記載の成形型。
【請求項２３】
前記外周拘束部は、
前記上型に形成される上側外周拘束部と、
前記下型に形成される下側外周拘束部と
を備え、
前記上型では、前記上側外周拘束部と前記外周非拘束部との間に位置する部分と、前記上側外周拘束部から前記外周非拘束部が位置する側とは反対の側に位置する部分とに、それぞれ面取り処理加工が施され、
前記下型では、前記下側外周拘束部と前記外周非拘束部との間に位置する部分と、前記下側外周拘束部から前記外周非拘束部が位置する側とは反対の側に位置する部分とに、それぞれ面取り処理加工が施された、請求項８〜１２，１４〜２２のいずれかに記載の成形型。
【請求項２４】
前記外周拘束部が形成された、前記上型および前記下型の前記いずれか一方では、前記外周拘束部と前記外周非拘束部との間に位置する部分と、前記外周拘束部から前記外周非拘束部が位置する側とは反対の側に位置する部分とに、それぞれ面取り処理加工が施された、請求項１３記載の成形型。
【請求項２５】
前記外周拘束部は、
前記上型に形成される上側外周拘束部と、
前記下型に形成される下側外周拘束部と
を備え、
前記上側外周拘束部では、前記上側外周拘束部における前記外周非拘束部が位置する側と反対の側に位置する部分から前記外周非拘束部の側に位置する部分にわたって外方に向かって徐々に広がるように傾斜が設けられ、
前記下側外周拘束部では、前記下側外周拘束部における前記外周非拘束部が位置する側と反対の側に位置する部分から前記外周非拘束部の側に位置する部分にわたって外方に向かって徐々に広がるように傾斜が設けられた、請求項８〜１２，１４〜２３のいずれかに記載の成形型。
【請求項２６】
前記外周拘束部が形成された、前記上型および前記下型の前記いずれか一方では、前記外周拘束部における前記外周非拘束部が位置する側と反対の側に位置する部分から前記外周非拘束部の側に位置する部分にわたって外方に向かって徐々に広がるように傾斜が設けられた、請求項１３記載の成形型。
【請求項２７】
前記下型および前記上型では、セラミックス成型部品の所定形状を成型する部分に鏡面処理が施された、請求項８〜２６のいずれかに記載の成形型。
【請求項２８】
前記下型および前記上型では摺動する部分に用いられる材料間の動摩擦係数が０．６以下とされた、請求項８〜２７のいずれかに記載の成形型。
【請求項２９】
前記下型および前記上型は、セラミックス成型部品の熱膨張係数よりも小さい熱膨張係数を有する材料からなる部分を含む、請求項８〜２８のいずれかに記載の成形型。
【請求項３０】
前記下型および前記上型の熱伝導率は３Ｗ/ｍＫ以上とされた、請求項８〜２９のいずれかに記載の成形型。
【請求項３１】
前記下型および前記上型は、セラミックス材料、金属材料、炭素系材料およびこれらの複合材料のいずれかの材料から形成された、請求項８〜３０のいずれかに記載の成形型。
【請求項３２】
前記セラミックス材料は、珪素（Ｓｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）およびクロム（Ｃｒ）からなる群から選ばれる少なくともいずれかの元素を含む炭化物、窒化物および炭窒化物を前記セラミックス材料全体の７０重量％以上含む、請求項３１記載の成形型。
【請求項３３】
前記金属材料は、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、イリジウム（Ｉｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、ニッケル（Ｎｉ）基耐熱合金および鉄（Ｆｅ）基耐熱合金からなる群から選ばれるいずれかの材料を含む、請求項３１記載の成形型。
【請求項３４】
前記炭素系材料は、黒鉛、ガラス状カーボン、繊維強化炭素複合材料、ダイヤモンド状カーボンおよびダイヤモンドからなる群から選ばれるいずれかの材料を含む、請求項３１記載の成形型。
【請求項３５】
前記炭素系材料は、黒鉛、ガラス状カーボン、繊維強化炭素複合材料、ダイヤモンド状カーボンおよびダイヤモンドからなる群から選ばれるいずれかの材料と熱分解炭素とを少なくとも表面に有する材料を含む、請求項３１記載の成形型。
【請求項３６】
前記複合材料は、前記炭素系材料を含有する非酸化物セラミックスを含む、請求項３１記載の成形型。
【請求項３７】
前記炭素系材料は、黒鉛、ガラス状カーボン、カーボンナノチューブ、フラーレン、炭素繊維およびダイヤモンドからなる群から選ばれる少なくともいずれかの材料を含む、請求項３１記載の成形型。
【請求項３８】
前記複合材料は、炭素質被膜を表面に有する多孔質セラミックスを含む、請求項３１記載の成形型。
【請求項３９】
前記炭素質被膜は、ガラス状カーボン、熱分解炭素、ダイヤモンド状カーボンおよびダイヤモンドからなる群から選ばれる少なくともいずれかの材料を含む、請求項３８記載の成形型。
【請求項４０】
前記下型および前記上型の融点、ガラス転移点または昇華点は、セラミックス成型部品を焼結する焼結温度以上であり、
前記下型および前記上型の前記焼結温度における曲げ強度が成型圧力以上とされた、請求項８〜３９のいずれかに記載の成形型。
【請求項４１】
所定の外形を有する中実のセラミックス部品であって、
外周に沿った所定の領域に位置する部分の密度が、中央部に位置する部分の密度よりも低い、セラミックス部品。
【請求項４２】
互いに対向する上型および下型と、
前記下型と前記上型との間に設けられ、セラミックス予備成型体の外周方向への変形を許容する外周非拘束部と、
前記上型および前記下型の少なくともいずれか一方に形成され、セラミックス成型部品の外周部分を成型するためのセラミックス予備成型体の外周方向への変形を規制する外周拘束部と
を備えた成形型を用いてセラミックス予備成型体を加圧成型することにより成型され、
前記外周に沿った所定の領域に位置する部分は、前記外周非拘束部に位置していた外周部分に対応し、
前記中央部に位置する部分は、前記上型と下型との間の中央に位置していた中央部分に対応する、請求項４１記載のセラミックス部品。
【請求項４３】
前記外周部分の前記密度は前記中央部分の密度の９５％以上とされた、請求項４１または４２に記載のセラミックス部品。
【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１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【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１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【公開番号】特開２００８−１２６９１（Ｐ２００８−１２６９１Ａ）
【公開日】平成２０年１月２４日（２００８．１．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１８３３６７（Ｐ２００６−１８３３６７）
【出願日】平成１８年７月３日（２００６．７．３）
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１月２４日（２００８．１．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年７月３日（２００６．７．３）
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
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