CN101484286B - 陶瓷成型部件的制造方法和用于该方法的模具以及陶瓷部件 - Google Patents

Abstract

在模具(1)的下模体(3)和上模体(9)上，分别形成用于成型透镜的外周的下外周约束部(15)和上外周约束部(16)，以及镜面精加工的光学成型表面(3a)和镜面精加工的光学成型表面(9a)。所述上外周约束部(16)和下外周约束部(15)分别被形成为沿加压轴方向具有指定的厚度(α1，α2)。在成型陶瓷材料时不限制陶瓷的外周非约束部(17)被设置在所述下模体(3)和上模体(9)之间。因此，避免了陶瓷成型部件等破损，并且使其能够很容易地与模具分离，使得该陶瓷成型部件能够更均匀地被致密化。

Description

陶瓷成型部件的制造方法和用于该方法的模具以及陶瓷部件

技术领域

本发明涉及用于制造陶瓷成型部件的方法和该方法中使用的模具以及陶瓷部件，并且更具体地，本发明涉及一种将陶瓷粉末加压烧结并成型为光学部件的制造陶瓷成型部件的方法，以及在该陶瓷成型中使用的模具和采用这种模具制造的陶瓷部件。 

背景技术

诸如透镜或窗口材料的光学部件被用于利用具有指定波长的光的光学装置。当利用可见光区的光(可见光)时，玻璃主要用作光学部件的材料。在使用玻璃的情况下，通过将玻璃加热到使玻璃软化并使玻璃塑性变形的温度，之后采用指定的模具将玻璃加压变形到指定的形状来制造光学部件。例如，专利文献1(日本专利特许公开2001-270724)和专利文献2(日本专利特许公开平8-208243)中的每一个都提出了这种从玻璃制作光学部件的方法。 

另一方面，在利用红外光区的光(红外光)或紫外光区的光(紫外光)代替可见光的情况下，陶瓷用作光学部件的材料。在使用陶瓷的情况下利用陶瓷的烧结，由此随后通过从用于加热陶瓷的指定温度开始加压并且开始烧结陶瓷以及致密化陶瓷来制造作为光学部件的陶瓷烧结体(成型品)。例如，专利文献3(日本专利特许公告昭41-412)和专利文献4(日本专利特许公开平5-43359)中的每一个都提出了所述从陶瓷制造光学部件的方法。 

专利文献1：日本专利特许公开2001-270724 

专利文献2：日本专利特许公开平8-208243 

专利文献3：日本专利特许公告昭41-412 

专利文献4：日本专利特许公开平5-43359 

发明内容

本发明要解决的技术问题 

然而，为了从陶瓷制作光学部件，必须解决以下问题：采用指定的模具，通过该模具的侧向压力而进行加压烧结以致密化陶瓷来制造陶瓷光学部件。在加压烧结后，分开模具并随后取出用于形成光学部件的陶瓷成型部件。当模具与陶瓷成型部件分离时，指定的力沿单轴方向(加压轴方向)施加到模具。 

然而，将沿径向扩散的力作用在陶瓷成型部件上，以便由于加压烧结而在模具中形成光学部件。因此，当分离模具时，陶瓷成型部件本身可能破损或者模具可能破损。此外，由于作用在模具上的这种力，模具的分离需要体力。 

此外，由于陶瓷填充量或流动性的偏差(dispersion)，陶瓷成型部件的致密化在陶瓷成型部件中可能是不均匀的。 

为解决前述问题而提出了本发明，本发明的一个目的是提供一种制造陶瓷成型部件的方法，该方法能防止陶瓷成型部件或模具破损，并容易使模具与陶瓷成型部件分离，而且该方法能获得更均匀的致密化，本发明的另一目的是提供一种用于制造这种陶瓷成型部件的模具，并且本发明的又一目的是提供采用这种模具制造的陶瓷部件。 

解决技术问题的技术方案 

根据本发明的制造陶瓷成型部件的方法是这样一种制造陶瓷成型部件的方法，该方法用于通过采用具有上模具部分和下模具部分的指定模具来加压烧结陶瓷坯体而制造具有指定形状的陶瓷成型部件，通过加压烧结陶瓷坯体同时采用包括外周约束部和外周非约束部的模具 作为所述模具来形成陶瓷成型部件，所述外周约束部调节陶瓷坯体沿外周方向的变形，以便在上模具部分和下模具部分中的至少一个上成型陶瓷坯体的外周，并且所述外周非约束部允许陶瓷坯体沿外周方向的变形。 

根据该方法，模具这样设有外周非约束部，使得陶瓷坯体由于加压烧结而将沿径向扩散的力不过度作用在模具上，而且模具能够容易分离。此外，模具能够如此容易地分离，从而能防止模具和未成型的陶瓷成型部件破损，例如破裂和碎裂(模具的可分离性提高(脱模性提高))。因此，能够自动制造陶瓷成型部件，并且生产率提高了。 

当通过加压获得指定的致密化时，陶瓷坯体不进一步致密化，由此能够恒定地控制压力。因此，能够稳定地制造展现期望的光学性能等的陶瓷成型部件(稳定的致密化)。 

优选地，在加压烧结陶瓷坯体之前预烧结陶瓷坯体。 

因此，陶瓷坯体不容易破损，而是能够在加压烧结前相对容易地被处理。 

优选地，在形成陶瓷成型部件的加压烧结步骤后从模具中取出陶瓷成型部件，以便去除未成型的陶瓷成型部件中位于外周非约束部上的沿着外周残留的径向突出部分。 

因此，去除位于外周非约束部上的陶瓷成型部件的多余部分，并且完成该陶瓷成型部件。 

优选地，在加压烧结陶瓷坯体的加压烧结步骤中，通过采用具有设置于上模具部分和下模具部分之间的外周非约束部的模具作为模具来加压烧结所述陶瓷坯体。 

在这种情况下，上模具部分或下模具部分的外周约束部防止陶瓷坯体沿加压轴方向(垂直于径向的方向)的变形，由此控制陶瓷坯体的厚度。此外，有助于加压烧结的侧向压力能够这样产生，从而能够提高用于获得期望的机械或光学性能的致密化，尤其是外周非约束部附近的陶瓷坯体的密度。通过最优化陶瓷坯体的尺寸、重量和体积、外周约束部的长度和成型压力(尺寸精度的控制)，能够准确地制造具有期望的中心厚度的陶瓷成型部件。 

优选地，在加压烧结步骤中，通过采用在与陶瓷坯体形成接触的部分的外侧角部和内侧角部中的至少一个上被斜切的模具作为模具来加压烧结陶瓷坯体。 

在这种情况下，模具这样被斜切，使得模具能够在加压烧结后更容易分离，并且模具既不破裂也不破损。 

优选地，在加压烧结步骤中，通过采用在与陶瓷坯体形成接触的部分上进行镜面精加工的模具作为模具来加压烧结陶瓷坯体。 

同样在这种情况下，模具为这样经镜面精加工的模具，使得模具能够在加压烧结后更容易分离，并且模具既不破裂也不破损。 

优选地，在加压烧结步骤中，通过采用具有外周约束部的模具作为模具来加压烧结陶瓷坯体，该外周约束部这样被倾斜，以便相对于用于将陶瓷成型部件从模具中取出的方向与陶瓷成型部件分开。 

同样在这种情况下，模具的外周约束部这样被倾斜，以便相对于用于将陶瓷成型部件从模具中取出的方向与陶瓷成型部件分开，使得模具能够在加压烧结后更容易分离。 

根据本发明的模具是用于通过加压烧结陶瓷坯体来将预成型的陶瓷坯体成型为具有指定形状的陶瓷成型部件的模具，所述模具包括下模具部分、上模具部分、外周非约束部和外周约束部。上模具部分与下模具部分相对。外周非约束部设置于下模具部分和上模具部分之间，并允许陶瓷坯体沿外周方向的变形。外周约束部设置在上模具部分和下模具部分中的至少一个上，并调节陶瓷坯体沿外周方向的变形，以成型陶瓷坯体的外周。 

根据该结构，模具这样设有外周约束部，使得由于加压烧结引起的陶瓷坯体将沿径向扩散的力不过度作用在模具上，而是模具能够容易分离。此外，模具能够如此容易地被分离，从而能防止模具和未成形的陶瓷成型部件受损，例如破裂和破碎(模具的可分离性提高(脱模性提高))。 

此外，外周约束部防止沿外周方向变形，并产生加压烧结所需的侧向压力，由此能够实现用于获得期望的机械或光学性能的陶瓷成型部件的致密化。此外，外周非约束部这样被设置，使得陶瓷坯体中的重量等的偏差能够在外周非约束部上被吸收，尤其是不用严格控制陶瓷坯体的重量、体积、厚度等。因此，能同时成型多个陶瓷成型部件，并能提高生产率(生产率提高)。 

当通过加压获得指定的致密化时，陶瓷坯体不进一步致密化，由此能够恒定地控制压力。因此，能够稳定地制造展现期望的光学性能等的陶瓷成型部件(稳定的致密化)。 

外周约束部防止陶瓷坯体沿轴向方向(垂直于径向的方向)的变形，由此控制陶瓷坯体的厚度。此外，有助于加压烧结的侧向压力能够这样产生，从而能够提高用于获得期望的机械或光学性能的致密化，尤其是外周非约束部附近的陶瓷坯体的密度。通过最优化陶瓷坯体的尺寸、重量和体积、外周约束部的长度和成型压力(尺寸精度的控制)，能 够准确地制造具有期望的中心厚度的陶瓷成型部件。 

优选地，外周约束部包括形成于下模具部分上的下外周约束部和形成于上模具部分上的上外周约束部，并且假定厚度α1表示上外周约束部沿加压方向的长度，厚度α2表示下外周约束部沿加压方向的长度，厚度α3表示外周非约束部沿加压方向的长度，而且厚度比β表示通过将表示上外周约束部沿加压方向的长度的厚度α1和表示下外周约束部沿加压方向的长度的厚度α2相加获得的外周约束部的厚度(α1+α2)与外周非约束部的厚度(α3)的比率((α1+α2)/α3)，则厚度比β被设定成大于零。 

因此，陶瓷成型部件具有外周约束部，从而能够可靠地获得前述脱模性提高、生产率提高、稳定的致密化和尺寸精度的控制的效果。 

另一方面，优选将厚度比β这样设定为不超过100。 

这是因为可以看出存在这样的趋势，即，如果厚度比β增加，则外周约束部所占的比率增加并且离模性恶化，而如果厚度比超过100，则模具可能无法分离。 

优选地，外周约束部包括形成于下模具部分上的下外周约束部和形成于上模具部分上的上外周约束部，并且假定高度比γ表示下外周约束部的厚度α2与上外周约束部的厚度α1的比率(α2/α1)，则高度比γ被设定为大于零。 

这是因为可以看出存在这样的趋势，即，在实际中，当高度比γ为零时，陶瓷成型部件无疑会粘附到模具部分。 

此外，更优选帝将高度比γ设定成至少为1。 

因此，能够可靠地防止陶瓷成型部件粘附到上模具部分。 

外周约束部可以仅形成于下模具部分和上模具部分中的一个上。 

在这种情况下，假定厚度α1表示上外周约束部沿加压方向的长度，厚度α2表示下外周约束部沿加压方向的长度并且厚度α3表示外周非约束部沿加压方向的长度，类似于上面的情况，外周约束部的厚度与外周非约束部的厚度(α3)的比率可以用厚度比β(＝(α1+α2)/α3)来表达，并且优选将厚度比β设定为大于零。 

因此，陶瓷成型部件具有外周约束部，从而能够可靠地获得前述脱模性提高、生产率提高、稳定的致密化和尺寸精度控制的效果。 

另一方面，优选将厚度比β设定为不超过100。 

这是因为可以看出存在这样的趋势，即，如果厚度比β增加，则外周约束部所占的比率增加，并且离模性恶化，而如果厚度比超过100，则模具可能无法分开。 

更具体地，模具的类型包括以下类型： 

在一种类型的模具中，上模具部分包括上模体，下模具部分包括下模体，并且外周约束部形成于上模体和下模体中的至少一个上。上模体和下模体表示例如在陶瓷成型部件中基本成型光学表面的成型部分。 

这种类型包括被形成为圆柱形以接收下模体和上模体的筒形模具的类型。 

模具这样包括筒形模具，从而能够提高上模体和下模体的轴向精度，并且能提高陶瓷成型部件的轴向精度和倾斜精度。 

在包含在该类型的模具中，下模具部分包括被形成为圆柱形以接收下模体的下组装模具部分，并且上模具部分包括被形成为圆柱形以接收上模体的上组装模具部分。 

在这种情况下，下组装模具部分和上组装模具部分也能够组装到陶瓷成型装置的本体内。因此，分别安装在下组装模具部分和上组装模具部分上的下模体和上模体能够被提供成可以和装置本体的加压轴整体移动，并且各个模具部分可以不组装或拆除(分解)，但生产率提高了。 

在另一类型的模具中，下模具部分包括被形成为圆柱形的下套筒和插入下套筒中的下模体，上模具部分包括被形成为圆柱形的上套筒和插入上套筒中的上模体，并且外周约束部形成于上套筒和下套筒中的至少一个上。 

在这种情况下，外周约束部这样形成于上套筒或下套筒中的至少一个上，从而能够通过交换处于第一位置的下套筒或上套筒来改变外周约束部的长度，并能提高设计模具的自由度。 

通过改变下套筒和上套筒所对应的内径和外径尺寸或者通过改变为此采用的材料，能够提高设计能经受住加压烧结中的侧向压力的模具的自由度。 

虽然可以断定当陶瓷坯体被加压烧结时，应力集中于外周约束部附近的角部分上，可以断定该应力作用在下模(上模)体和下(上)套筒上，并且与这种应力集中并仅作用在一个特定模具部分上的情况相比，能防止模具破损。 

即使特定的模具部分破损，可以根据破损情况仅更换下模体、下 套筒、上模体和上套筒中的任一个就足够了，并且可以不全部更换模具，但却经济性良好。 

下模(上模)体和下(上)套筒由具有不同热膨胀系数的材料制成，从而能够控制陶瓷坯体沿加压轴方向的收缩以及沿径向的收缩，由此模具能够被提供成能够在加压烧结后更容易分离，并且可能有助于改进陶瓷坯体的尺寸精度。 

更另一类型的模具包括被形成为圆柱形以接收下模具部分和上模具部分的筒形模具。 

在这种情况下，采用筒形模具，从而能够提高上模体和下模体的轴向精度，并且能够提高陶瓷成型部件的轴向精度和倾斜精度。 

在又一类型的模具中，下模具部分包括被形成为圆柱形以接收下套筒的下组装模具部分，并且上模具部分包括被形成为圆柱形以接收上套筒的上组装模具部分。 

在这种情况下，下组装模具部分和上组装模具部分能够组装到陶瓷成型装置的本体中。因此，分别安装在下组装模具部分和上组装模具部分上的下模体和上模体能够被提供成可以与装置本体的加压轴整体移动，并且各个模具部分均可以不组装或拆除(分解)，但生产率提高了。 

此外，下模体和上模体能够与装置本体的加压轴整体移动，由此陶瓷坯体能够容易自动放置到下模体上，或者模具能够在加压烧结后容易自动分离，并且生产率提高了。 

此外，组装各模具部分(组装件)中的偏差这样被消除，使得由该偏差引起的诸如温度和压力的加压烧结条件中的偏差被减小，并且能够 提高加压烧结条件的可重复性。 

又一类型的模具还包括被形成为圆柱形以接收下模具部分和上模具部分的圆柱形套筒。 

在这种情况下，这样设置圆柱形套筒，从而可以断定当陶瓷坯体经受加压烧结时，陶瓷坯体不直接被加热，而是通过圆柱形套筒被加热(间接加热)。因此能够提高模具中的均热性。 

此外，可以断定圆柱形套筒、上组装模具部分和下组装模具部分形成一个密闭空间。因此，当陶瓷坯体被加压烧结时，能够抑制部分陶瓷坯体升华、汽化或蒸发，并能防止陶瓷坯体在加压烧结前后重量减少。 

此外，上模体和下模体优选被提供成可通过指定的可移动间隙沿加压轴的方向移动。 

在这种情况下，能够防止在开始加压时由于刚性模具与陶瓷坯体形成接触而引起的突然压力增加。此外，当开始加压时，上模体和下模体能够这样移动，使得陶瓷坯体位于模具的最稳定位置上，并且能够吸收当陶瓷坯体被设置在模具上时引起的移位。此外，陶瓷坯体在单体重量、厚度和倾斜方面的偏差能够通过加压时的可移动间隙被吸收。 

在又一类型的模具中，下模具部分包括被形成为圆柱形的下组装模具部分和插入下组装模具部分中的下模体，上模具部分包括被形成为圆柱形的上组装模具部分和插入上组装模具部分中的上模体，并且外周约束部形成于下组装模具部和上组装模具部中的至少一个上。 

在这种情况下，外周约束部被这样形成于下组装模具部分或上组 装模具部分上，从而能够获得能够提高陶瓷坯体设计自由度的效果、能够防止模具破损的效果、经济效果以及提高陶瓷坯体的尺寸精度的效果，这类似于在下套筒或上套筒上形成外周约束部的情况。 

优选地，在模具中，外周约束部包括形成于上模具部分上的上外周约束部以及形成于下模具部分上的下外周约束部，在上模具部分中，位于上外周约束部和外周非约束部之间的部分以及位于与来自上外周约束部的设有外周非约束部的一侧相对的一侧上的另一部分分别被斜切，并且在下模具部分中，位于下外周约束部和外周非约束部之间的部分以及位于与来自下外周约束部的设有外周非约束部的一侧相对的一侧上的另一部分分别被斜切。 

在这种情况下，这样进行斜切，以便模具能够被提供成在加压烧结后可更容易分离，并能防止模具破损及陶瓷成型部件破裂或破碎。 

优选地，在设有外周约束部的上模具部分和下模具部分的任一个中，位于外周约束部和外周非约束部之间的部分以及位于与来自外周约束部的设有外周非约束部的一侧相对的一侧上的另一部分分别被斜切。 

同样在这种情况下，这样进行斜切，使得模具能够被提供成在加压烧结后可更容易分离，并能防止模具破损及陶瓷成型部件破裂或破碎。 

优选地，外周约束部包括形成于上模具部分上的上外周约束部和形成于下模具部分上的下外周约束部，上外周约束部这样被倾斜，以便在位于与上外周约束部中的设有外周非约束部的一侧相对的一侧上的部分上和位于外周非约束部一侧上的另一部分上逐渐向外展开，并且下外周约束部这样被倾斜，以便在位于与下外周约束部中的设有外周非约束部的一侧相对的一侧上的部分上和位于外周非约束部一侧上 的另一部分上逐渐向外展开。 

同样在这种情况下，这样设置指定的倾斜，使得模具能够被提供成在加压烧结后可更容易分离，并能防止模具破损及陶瓷成型部件的破裂或破碎。 

优选地，设有外周约束部的上模具部分和下模具部分中的任一个这样被倾斜，以便在与外周约束部中的设有外周非约束部的一侧相对的一侧上的部分上以及位于外周非约束部一侧上的另一部分上逐渐向外展开。 

同样在这种情况下，这样设置指定的倾斜，使得模具能够被提供成在加压烧结后可更容易分离，并能防止模具破损及陶瓷成型部件的破裂或破碎。 

优选地，在下模具部分和上模具部分中，对用于成型陶瓷成型部件的指定形状的部分进行镜面精加工。 

同样在这种情况下，这样实施镜面精加工，使得模具能够被提供成在加压烧结后可更容易分离，并能防止模具破损及陶瓷成型部件破裂或破碎。 

优选地，在模具的下模具部分和上模具部分中，将滑动部分所采用的材料之间的动摩擦系数设定为至多0.6。 

在这种情况下，能够防止陶瓷成型部件的成型受到由构成模具的构件间的阻碍引起的抑制。此外，通过抑制各构件的破裂并抑制局部应力作用在陶瓷坯体上，能够防止陶瓷坯体或陶瓷成型部件破裂或破碎。 

更具体地，筒形模具和上(下)模体、筒形模具和上(下)套筒、上(下)模体和上(下)套筒、上(下)压套和上(下)模体以及圆柱形套筒和上(下)组装模具部分的组合被列举为在模具中滑动的那些部分。此外，陶瓷坯体和上(下)模具部分之间的滑动也包括在本说明书中。 

优选地，下模具部分和上模具部分包括由具有的热膨胀系数小于陶瓷成型部件的热膨胀系数的材料制成的部分。 

在这种情况下，能够防止陶瓷成型部件由于模具夹紧陶瓷成型部件而引起的破裂或破碎，并且模具能够被提供成当陶瓷成型部件等在加热/烧结后冷却时可以容易地分离。 

优选将下模具部分和上模具部分的热传导率设定为至少3W/mK。 

在这种情况下，能够增加加压烧结时的温度上升速度和加压烧结后的冷却速度，并能提高均热性。 

优选地，模具的下模具部分和上模具部分由陶瓷材料、金属材料、碳基材料和这些材料的复合材料中的任一种制成。 

因此，能够获得前述的模具的可分离性的效果和防止陶瓷成型部件破裂和破碎的效果。 

优选地，陶瓷材料含有碳化物、氮化物和碳氮化物，每一种都含有选自由硅(Si)、铝(Al)、钛(Ti)、锆(Zr)、铪(Hf)、钨(W)、钼(Mo)和铬(Cr)组成的组中的至少任一元素，所述碳化物、氮化物和碳氮化物占全部所述陶瓷材料的至少70％的重量。 

这是因为如果所述重量低于70％重量的话，不能获得足够的效果。 

优选地，金属材料包括选自由金(Au)、铂(Pt)、钯(Pd)、铱(Ir)、钼(Mo)、钨(W)、镍(Ni)基耐热合金和铁(Fe)耐热合金组成的组中的任意材料。 

优选地，碳基材料包括选自由石墨、玻璃碳、纤维强化碳复合材料、金刚石状碳和金刚石组成的组中的任意材料。 

优选地，碳基材料至少在其表面上包括一种具有选自由石墨、玻璃碳、纤维强化碳复合材料、金刚石状碳和金刚石或者热解碳组成的组中的任意材料的材料。 

在这种情况下，尤其是热解碳等被这样形成于表面上，从而能够防止碳基体混入模具，并能抑制杂质。 

优选地，复合材料包括含有碳基材料的非氧化物陶瓷。 

碳基材料可以包括选自由石墨、玻璃碳、碳纳米管、富勒烯、碳纤维和金刚石组成的组中的至少任一材料。 

此外，复合材料可以包括在其表面上具有含碳涂层的多孔陶瓷。 

更具体地，含碳涂层优选含有选自由玻璃碳、热解碳、金刚石状碳和金刚石组成的组中的至少任一材料。 

优选地，下模具部分和上模具部分的熔点、玻璃转变点或升华点超过用于在模具中烧结陶瓷成型部件的烧结温度，并且将下模具部分和上模具部分在该烧结温度下的弯曲强度设定为超过成型压力。 

因此，通过防止模具在加压烧结中破裂、破碎、变形以及焊接到陶瓷成型部件上，能够提高耐久性。 

根据本发明的陶瓷部件为具有指定外形的固体陶瓷部件，而且沿着外周位于指定区域上的部分的密度低于位于中央的另一部分的密度。 

根据该结构，沿着外周方向位于陶瓷部件的指定区域上的部分与其余部分相比能够更容易加工。 

尤其是，该陶瓷部件优选通过采用模具来加压成型陶瓷坯体而形成，所述模具包括彼此相对的上模具部分和下模具部分、设置在下模具部分和上模具部分之间的外周非约束部、以及形成于上模具部分和下模具部分中的至少一个上的外周约束部，所述外周非约束部用于允许陶瓷坯体沿外周方向的变形，所述外周约束部用于调节陶瓷坯体沿外周方向的变形，以成型陶瓷坯体的外周，同时可以断定沿着外周位于指定区域上的部分对应于位于外周非约束部上的外周部分，并且位于中央的部分对应于位于上模具部分和下模具部分之间的中央的中央部分。 

尤其是，优选将外周部分的密度设定为中央部分密度的至少95％。 

尽管诸如ZnS(硫化锌)、ZnSe(硒化锌)、Ge(锗)、Si(硅)、BaF₂(氟化钡)、CaF₂(氟化钙)和MgAl₂O₄(尖晶石)的光学材料可以被列举为陶瓷，但根据本发明的陶瓷部件不限于这些材料。 

附图说明

图1是根据本发明第一实施例的模具的剖视图。 

图2是示出在根据第一实施例的制造陶瓷成型部件的方法中的一个步骤的剖视图。 

图3是示出在第一实施例中在图2所示的步骤后执行的一个步骤的剖视图。 

图4是示出在第一实施例中在图3所示的步骤后执行的一个步骤的剖视图。 

图5是示出在第一实施例中在图4所示的步骤后执行的一个步骤的剖视图。 

图6是示出在第一实施例中在图5所示的步骤后执行的一个步骤的剖视图。 

图7是根据本发明第二实施例的模具的剖视图。 

图8是根据本发明第三实施例的模具的剖视图。 

图9是根据本发明第四实施例的模具的剖视图。 

图10是根据本发明第五实施例的模具的剖视图。 

图11是根据本发明第六实施例的模具的剖视图。 

图12是根据本发明第七实施例的模具的剖视图，示出了在制造陶瓷成型部件的方法中的一个步骤。 

图13是示出在第七实施例中在图12所示步骤后执行的一个步骤的剖视图。 

图14是根据本发明第八实施例的模具的剖视图。 

图15是示出根据本发明第九实施例评估的模具的斜切部分的第一剖视图。 

图16是示出根据第九实施例评估的模具的另一斜切部分的第二剖视图。 

图17是示出根据第九实施例评估的另一模具的斜切部分的第三剖视图。 

图18是示出根据第九实施例评估的模具的另一斜切部分的第四剖视图。 

图19是示出在第九实施例中在陶瓷成型部件上实施斜切等的情况下的评估结果图。 

图20是示出根据本发明第十实施例在同时形成多个陶瓷成型部件的情况下的评估结果图。 

图21是示出根据本发明第十一实施例评估的模具的设有拔模角的部分的第一剖视图。 

图22是示出根据第十一实施例评估的另一模具的设有拔模角的部分的第二剖视图。 

图23是示出在第十一实施例中在陶瓷成型部件上设有拔模角的情况下的评估结果图。 

图24是示出评估根据本发明第十二实施例的评估模具的外周约束部的厚度等和陶瓷成型部件之间的相互关系的结果图。 

图25是示出在根据本发明第十三实施例的模具中的各部分的尺寸的剖视图。 

图26是示出评估第十三实施例中的模具厚度比等和陶瓷成型部件之间的相互关系的结果图。 

图27是示出评估用于根据本发明第十四实施例的模具的材料和模具可分离性的结果图。 

图28是示出评估用于根据本发明第十五实施例的模具的材料和滑动性之间的相互关系的结果图。 

图29是示出评估根据本发明第十六实施例的陶瓷坯体的热膨胀系数和模具的热膨胀系数之间的相互关系的结果图。 

图30是示出评估用于根据本发明第十七实施例的模具的材料和热传导率之间的相互关系的结果图。 

图31是示出评估根据本发明第十八实施例的模具的熔点、弯曲强度等的结果图。 

图32是示出在本发明的每个实施例中将加压烧结的陶瓷成型部件加工为双凸透镜的状态的一系列步骤图。 

图33是示出根据本发明每个实施例的第一种修改将加压烧结的陶瓷成型部件加工为平面透镜的状态的的一系列步骤图。 

图34是示出根据本发明每个实施例的第二种修改将加压烧结的陶瓷成型部件加工为平凸透镜的状态的一系列步骤图。 

图35是示出根据本发明每个实施例的第三种修改将加压烧结的陶瓷成型部件加工为凹凸透镜的状态的一系列步骤图。 

图36是示出根据本发明每个实施例的第四种修改将加压烧结的陶瓷成型部件加工为双凹透镜的状态的一系列步骤图。 

图37是示出根据本发明每个实施例的第五种修改将加压烧结的陶瓷成型部件加工为衍射透镜的状态的一系列步骤图。 

图38是示出根据对根据本发明每个实施例的模具的修改的一种示例性模具的剖视图。 

附图标记说明 

1模具，2下模具部分，3下模体，3a光学成型表面，4下套筒，5下组装模具部分，6下隔板，8上模具部分，9上模体，9a光学成型表面，10上套筒，11上组装模具部分，12上隔板，13筒形模具，14圆柱形套筒，15下外周约束部，16上外周约束部，17外周非约束部，18下压套，19上压套，21陶瓷坯体，22陶瓷成型部件，22a突出部分，23透镜，23双凸透镜，23b平面透镜，23c平凸透镜，23d凹凸透镜，23e双凹透镜，23f衍射透镜。 

具体实施方式

第一实施例 

参照用于制造双凸透镜的模具和采用陶瓷成型部件制造透镜的方法来描述第一实施例。如图1所示，模具1由圆柱形的筒形模具13以及分别可滑动地插入筒形模具13内的下模体3和上模体9组成。下模体3和上模体9例如由玻璃碳(GC)制成。筒形模具13例如由石墨制成。下模体3构成下模具部分2，并且上模体9构成上模具部分8。 

下模体3设有用于成型透镜外周部分的下外周约束部15和用于成型透镜光学表面的镜面精加工的光学成型表面3a。上模体9也设有用于成型透镜外周部分的上外周约束部16和用于成型透镜光学表面的镜面精加工的光学成型表面9a。这样形成上外周约束部16，从而使其沿加压轴方向(插入方向)具有指定的长度(厚度)α1，并且也这样形成下外周约束部15，从而使其沿加压轴方向具有指定的长度(厚度)α2。此外，在该模具1中，在成型陶瓷坯体时不约束陶瓷的外周非约束部17设置 于下模体3和上模体9之间。这样设置所述外周非约束部17，从而使其具有指定的厚度α3。 

现在描述采用前述模具1制造透镜的方法。首先，通过准备纯度为99.7％并且平均粒径为2μm的ZnS粉末作为原料粉末，并且在大约98Mpa的压力下通过双轴冷压成型机对该ZnS粉末加压来形成陶瓷坯体。 

随后，例如通过将陶瓷坯体在真空炉中在大约700℃的温度下预烧结大约5小时来形成如图2所示的尺寸为8mm(φ)×8mm(厚度)、单重为大约0.95克并且相对密度为大约60％的预烧结陶瓷坯体21。单重 表示单体重量。相对密度表示实际密度与理论密度的比率(实际密度/理论密度)。 

陶瓷坯体的相对密度可以处于这样的水平，使得陶瓷坯体能够在随后的最终加压烧结步骤中进一步变形，并优选被设定为例如至少55％并且至多99％。例如，可以代替真空炉而在大气压下完成预烧结，或者可以通过诸如模具内热压的加压烧结来完成预烧结。 

随后，如图3所示，将陶瓷坯体21放置在模具1的下模体3上以最终成型。接着，如图4所示，将上模体9从上方插入筒形模具13内，用于将陶瓷坯体21保持在上模体9和下模体3之间。随后，在真空中增加温度，用于当温度到达大约850℃时开始对陶瓷坯体21加压，温度进一步被增加到大约950℃，并且当压力到达50Mpa时，该状态维持大约3分钟(加压烧结条件A)。 

因此，尽管陶瓷坯体21将沿径向展开，但陶瓷坯体21将在下外周约束部15和上外周约束部16中的展开受到抑制，并且随后成型对应于透镜外周的部分，如图1所示。另一方面，可以断定陶瓷坯体21在外周非约束部17中不受约束，而是沿径向展开以形成突出部分22a。 

尽管可以断定通过加压使陶瓷坯体21致密化并变形，但是当在下外周约束部15和上外周约束部16中基本构成透镜的部分获得指定的致密化时，致密化不进一步进行，陶瓷坯体21的变形停止。因此可以断定上模体9并不随着加压而逐渐接近下模体3，而是保持外周非约束部17的间隔。 

随后，分离上模体9并从模具1中取出加压烧结的陶瓷成型部件。如图5所示，在未成型的陶瓷成型部件22中，沿外周形成位于模具1的外周非约束部17上的沿径向突出的突出部分22a。随后，去除残留在陶瓷成型部件22外周上的突出部分22a。由此完成具有指定形状的透镜23，如图6所示。 

当评估通过该方法制造的透镜23时，中心部分的厚度t(参见图25)为4.0mm，并且可以看出，获得了具有相对密度为99.8％的致密透镜。还可以看出，透镜对于具有10μm波长的光来说具有透射率为75％的光学特性。 

在前述制造透镜的方法中，模具1这样设有外周非约束部17以获得以下效果：首先，外周非约束部17被设置成使得陶瓷坯体由于加压烧结而将沿径向扩散的力不过度作用在模具1上，而是能够容易分离上模体9等。此外，模具能够如此容易地被分离，从而能防止模具1和用于形成透镜的未成型陶瓷成型部件22破损，例如破裂和碎裂(模具的可分离性提高(脱模性提高))。 

此外，下外周约束部15和上外周约束部16防止沿外周方向的变形并产生加压烧结所需的侧向压力，由此能够实现用于获得具有期望的机械或光学性能等的陶瓷成型部件22的致密化。此外，这样设置外周非约束部17，从而使陶瓷坯体21中的重量等的偏差能够在外周非约束部17上被吸收到，尤其是不用严格控制陶瓷坯体21的重量、体积、 厚度等。因此，能够同时成型多个陶瓷成型部件22，并且能提高生产率(生产率提高)。 

此外，当通过加压获得了指定的致密化时，陶瓷坯体21不进一步致密化，由此能够恒定地控制压力。因此，能够稳定地制造展现期望的光学性能等的陶瓷成型部件22(稳定的致密化)。 

此外，下外周约束部15和上外周约束部16防止陶瓷坯体21沿加压轴方向(垂直于径向的方向)的变形，由此控制陶瓷坯体22的厚度t。此外，有助于加压烧结的侧向压力能够这样产生，从而能够提高用于获得期望的机械或光学性能的致密化，尤其是能够提高外周非约束部17附近的陶瓷坯体21的密度。通过最优化陶瓷坯体21的尺寸、重量和体积、下外周约束部15的长度、上外周约束部16的长度以及成型压力(控制尺寸的精度)，能够准确地制造具有期望的中心厚度t的陶瓷成型部件22。 

第二实施例 

参照用于制造双凸透镜的另一模具来描述第二实施例。 

如图7所示，模具1由圆柱形的筒形模具13以及分别可滑动地插入筒形模具13内的下模体3和下套筒4以及上模体9和上套筒10构成。下模体3、下套筒4、上模体9和上套筒10例如由石墨制成。筒形模具13例如由石墨制成。 

下模体3和上模体9分别设有用于成型透镜光学表面的镜面精加工的光学成型表面3a和9a。下套筒4构成用于成型透镜外周部分的下外周约束部15，并且上套筒10构成用于成型透镜外周部分的上外周约束部16。将上外周约束部16的长度α1和下外周约束部15的长度α2均设定为0.5mm。在成型陶瓷成型部件时不约束陶瓷的外周非约束部17设置在下套筒4和上套筒10之间。 

现在描述采用前述模具1制造透镜的方法。首先，采用类似于前述制造透镜的方法的方法，通过从ZnS粉末成型陶瓷坯体并预烧结该陶瓷坯体来形成预烧结的陶瓷坯体，所述预烧结的陶瓷坯体具有的尺寸为8mm(φ)×6.6mm(厚度)、单体重量为大约0.7克并且相对密度为大约60％。 

随后，将陶瓷坯体放置在模具1的下模体3上，并将上模体9和上套筒10从上方插入筒形模具13内，以便将陶瓷坯体保持在上模体9和上套筒10与下模体3和下套筒4之间。随后，如图7所示，通过采用类似于前述制造透镜的方法的方法烧结并加压陶瓷坯体来成型用于形成透镜的陶瓷成型部件22。之后，从模具1中取出陶瓷成型部件22，并通过去除残留在陶瓷成型部件22外周上的径向突出部分22a来形成类似于图6所示的透镜23的透镜。 

当评估采用该方法制造的透镜23时，中心部分的厚度t为3.24mm，并且可以看出获得了具有相对密度为99.8％的致密透镜。也可以看出透镜对于具有10μm波长的光来说具有透射率为75％的光学特性。 

在前述制造透镜的方法中，除前述脱模性提高、生产率提高、稳定的致密化和尺寸精度的控制的效果之外，还获得了以下效果：在该模具1中，下外周约束部15由下套筒4构成，并且上外周约束部16由上套筒10构成。因此，通过交换下套筒4或上套筒10能够改变下外周约束部15和上外周约束部16相应的长度，并能够提高模具1的设计自由度。 

此外，通过改变下套筒4和上套筒10相应的内径和外径尺寸或者改变为此使用的材料，可以增加能够经受加压烧结时的侧向压力的模具1的设计自由度。 

此外，尽管可以断定当加压烧结陶瓷坯体时，应力集中于从下(上)外周约束部15或16到光学成型表面3a或9a的角部分，但可以断定该应力作用在下模(上模)体3或9以及下(上)套筒4或10上，并且与这种应力集中并仅作用在一个特定模具部分上的情况相比，能够防止模具破损。 

即使特定的模具部分破损，但根据破损情况仅更换下模体3、下套筒4、上模体9和上套筒10中的任何一个可能就足够了，并且可以不全部更换模具1，经济性良好。 

下模(上模)体3或9以及下(上)套筒4或10由具有不同热膨胀系数的材料制成，从而能够控制陶瓷坯体沿加压轴方向的收缩以及沿径向的收缩，由此模具能够被提供成在加压烧结后更容易分离，并可能有助于提高陶瓷坯体的尺寸精度。 

第三实施例 

参照用于制造双凸透镜的又一模具来描述第三实施例。如图8所示，模具1由圆柱形的筒形模具13以及分别可滑动地插入筒形模具13内的下模体3和下套筒4以及上模体9和上套筒10组成。下套筒4和上套筒10这样安装在筒形模具13上，以便在成型期间不可移动。下模体3、下套筒4、上模体9和上套筒10例如由GC制成。筒形模具13例如由SiC制成。 

下模体3和上模体9分别设有用于成型透镜光学表面的镜面精加工的光学成型表面3a和9a。下套筒4构成用于成型透镜外周部分的下外周约束部15，并且上套筒10构成用于成型透镜外周部分的上外周约束部16。将上外周约束部的长度α1和下外周约束部的长度α2均设定为1.0mm。在成型陶瓷坯体时不约束陶瓷的外周非约束部17被设置在下套筒4和上套筒10之间。 

现在描述采用前述模具制造透镜的方法。首先，采用类似于前述制造透镜的方法的方法，通过从ZnS粉末成型陶瓷坯体并且预烧结该陶瓷坯体来形成预烧结的陶瓷坯体。 

随后，将陶瓷坯体放置在模具1的下模体3上，并将上模体9和上套筒10从上方插入筒形模具13内，以便将陶瓷坯体保持在上模体9和上套筒10与下模体3和下套筒4之间。随后，如图8所示，采用类似于前述制造透镜的方法的方法，通过烧结并加压陶瓷坯体来成型用于形成透镜的陶瓷成型部件22。之后，从模具1中取出陶瓷成型部件22，并通过去除残留在陶瓷成型部件22外周上的径向突出部分22a来形成类似于图6所示的透镜23的透镜。 

当评估通过该方法制造的透镜时，中心部分的厚度t为4.1mm，并且可以看出获得了具有相对密度为99.8％的致密透镜。也可以看出透镜对于具有10μm波长的光来说具有透射率为75％的光学特性。 

在前述制造透镜的方法中，除已描述的脱模性提高、生产率提高、稳定的致密化和尺寸精度的控制的效果之外，还获得了能够提高设有前述下套筒和上套筒的模具的设计自由度的效果、抑制模具破损的效果、经济性效果以及控制陶瓷烧结体的尺寸精度的效果。此外，通过采用筒形模具能够改进上模具部分和下模具部分的轴向精度，从而能够提高陶瓷成型部件的轴向精度和倾斜精度。 

第四实施例 

参照用于制造双凸透镜的又一模具来描述第四实施例。如图9所示，模具1由圆柱形的下组装模具部分5和安装在下组装模具部分5上的下模体3以及圆柱形的上组装模具部分11和安装在上组装模具部分11上的上模体9构成。下组装模具部分5和上组装模具部分11可以组装入陶瓷成型装置的本体部分(未示出)中。下模体3和上模体9例如由GC制成。下组装模具部分5和上组装模具部分11例如由硬质合金 制成。 

下模体3设有用于成型透镜外周部分的下外周约束部15和用于成型透镜光学表面的镜面精加工的光学成型表面3a。上模体9也设有用于成型透镜外周部分的上外周约束部16和用于成型透镜光学表面的镜面精加工的光学成型表面9a。将上外周约束部的长度α1和下外周约束部的长度α2均设定为0.75mm。在成型陶瓷坯体时不约束陶瓷的外周非约束部17设置在下模体3和上模体9之间。 

现在描述采用前述模具制造透镜的方法。首先，采用类似于前述制造透镜的方法的方法，通过从ZnS粉末成型陶瓷坯体并预烧结该陶瓷坯体来形成预烧结的陶瓷坯体。 

随后，将陶瓷坯体放置在模具1的下模体3上，并将上模体9和上组装模具部分11从上方降低，以便将陶瓷坯体保持在上模体9和上组装模具部分11以及下模体3和下组装模具部分5之间。随后，如图9所示，采用类似于前述制造透镜的方法的方法，通过烧结并加压陶瓷坯体来成型用于形成透镜的陶瓷成型部件22。之后从模具1中取出陶瓷成型部件22，并且通过去除残留在陶瓷成型部件22外周上的径向突出部分22a来形成类似于图6所示的透镜23的透镜。 

当评估通过该方法制造的透镜时，中心部分的厚度t为4.0mm，并且可以看出获得了具有相对密度为99.8％的致密透镜。也可以看出透镜对于具有10μm波长的光来说具有透射率为75％的光学特性。 

在前述制造透镜的方法中，除已描述的脱模性提高、生产率提高、稳定的致密化和尺寸精度的控制之外，还获得了以下效果：模具1如此包括组装入陶瓷成型装置的装置本体内的下组装模具部分5和上组装模具部分11，从而使分别安装在这些部分上的下模体3和上模体9能够被提供成可以和装置本体的加压轴整体移动，并且各模具部分可 以不组装或拆除(分解)，但生产率提高了。 

此外，下模体3和上模体9能够和装置本体的加压轴整体移动，由此陶瓷坯体能够容易地自动放置在下模体3上，或者在加压烧结后模具能够容易地自动分离，并且生产率提高了。 

此外，这样消除了组装各模具部分(组装件)时出现的偏差，从而减小了由这种偏差引起的诸如温度和压力的加压烧结条件的偏差，并且能够提高加压烧结条件的再现性。 

第五实施例 

参照用于制造双凸透镜的又一模具来描述第五实施例。如图10所示，模具1由圆柱形的下组装模具部分5和安装在下组装模具部分5上的下模体3以及圆柱形的上组装模具部分11和安装在上组装模具部分11上的上模体9构成，并且下组装模具部分5和上组装模具部分11被组装入陶瓷成型装置的本体部分(未示出)内。下模体3和上模体9例如由GC制成。下组装模具部分5和上组装模具部分11例如由石墨制成。 

下模体3设有用于成型透镜光学表面的镜面精加工的光学成型表面3a。上模体9也设有用于成型透镜光学表面的镜面精加工的光学成型表面9a。下组装模具部分5构成用于成型透镜外周部分的下外周约束部15，并且上组装模具部分11构成用于成型透镜外周部分的上外周约束部16。将上外周约束部16的长度α1和下外周约束部15的长度α2均设定为0.75mm。在成型陶瓷坯体时不约束陶瓷的外周非约束部17设置在下组装模具部分5和上组装模具部分11之间。 

现在描述采用前述模具1制造透镜的方法。首先，采用类似于前述制造透镜的方法的方法，通过从ZnS粉末成型陶瓷坯体并且预烧结该陶瓷坯体来形成预烧结的陶瓷坯体。 

随后，将陶瓷坯体放置在模具1的下模体3上，并将上模体9和上组装模具部分11从上方降低，以便将陶瓷坯体保持在上模体9和上组装模具部分11以及下模体3和下组装模具部分5之间。随后，如图10所示，采用类似于前述制造透镜的方法的方法，通过烧结并加压陶瓷坯体来成型用于形成透镜的陶瓷成型部件22。之后，从模具1中取出陶瓷成型部件22，并且通过去除残留在陶瓷成型部件22外周上的径向突出部分22a来形成类似于图6所示的透镜23的透镜。 

当评估通过该方法制造的透镜时，中心部分的厚度t为4.0mm，并且可以看出获得了具有相对密度为99.8％的致密透镜。也可以看出透镜对于具有10μm波长的光来说具有透射率为75％的光学特性。 

在前述制造透镜的方法中，如上所述，由于提供了组装入陶瓷成型装置的装置本体内的下组装模具部分和上组装模具部分，除已描述的脱模性提高、生产率提高、稳定的致密化和尺寸精度的控制的效果之外，还能够获得生产率提高的效果和加压烧结条件的再现性提高的效果。 

在加压烧结陶瓷坯体时，应力作用在下模具部分2中的下模体3和下组装模具部分5上，并且作用在上模具部分8中的上模体9和上组装模具部分11上，由此能够防止应力仅集中于一特定模具部分上，并能够防止模具受损。 

第六实施例 

参照用于制造双凸透镜的又一模具来描述第六实施例。如图11所示，模具1由圆柱形的下组装模具部分5和分别安装在下组装模具部分5上的下模体3和下套筒4以及圆柱形的上组装模具部分11和分别安装在上组装模具部分11上的上模体9和上套筒10构成，并且下组装模具部分5和上组装模具部分11被组装入陶瓷成型装置的本体部分 (未示出)中。下模体3和上模体9例如由GC制成。下组装模具部分5和上组装模具部分11例如由SiC制成。下套筒4和上套筒10例如由石墨制成。 

下模体3设有用于成型透镜光学表面的镜面精加工的光学成型表面3a。上模体9也设有用于成型透镜光学表面的镜面精加工的光学成型表面9a。下套筒4构成用于成型透镜外周部分的下外周约束部15，并且上套筒10构成用于成型透镜外周部分的上外周约束部16。将上外周约束部的长度α1和下外周约束部的长度α2均设定为0.75mm。在成型陶瓷坯体时不约束陶瓷的外周非约束部17设置在下组装模具部分5和下套筒4与上组装模具部分11和上套筒10之间。 

现在描述采用前述模具1制造透镜的方法。首先，采用类似于前述制造透镜的方法的方法，通过从ZnS粉末成型陶瓷坯体并且预烧结该陶瓷坯体来形成预烧结的陶瓷坯体。 

随后，将陶瓷坯体放置到下模体3上，并且将上模体9、上套筒10和上组装模具部分11从上方降低，以便将陶瓷坯体保持在上模体9和下模体3之间。随后，在真空中增加温度，用于当温度到达大约900℃时开始加压陶瓷坯体，温度进一步增加到大约1000℃，并且当压力到达50Mpa时，该状态维持大约3分钟(加压烧结条件B)，如图11所示。 

因此，用于形成透镜的陶瓷成型部件22被成型。之后，从模具1中取出陶瓷成型部件22，并且通过去除残留在陶瓷成型部件22外周上的径向突出部分22a来形成类似于图6所示的透镜23的透镜。 

当评估通过该方法制造的透镜时，中心部分的厚度t为4.0mm，并且可以看出获得了具有相对密度为99.8％的致密透镜。也可以看出透镜对于具有10μm波长的光来说具有透射率为75％的光学特性。 

在前述制造透镜的方法中，如上所述，由于提供了组装入陶瓷成型装置的装置本体内的下组装模具部分5和上组装模具部分11，除已描述的脱模性提高、生产率提高、稳定的致密化和尺寸精度的控制的效果之外，还能够获得生产率提高的效果以及加压烧结条件的再现性提高的效果。 

在加压烧结陶瓷坯体时，应力作用在下模具部分2中的下模体3和下套筒4上，并且作用在上模具部分8中的上模体9和上套筒10上，由此能够防止应力仅集中于一特定模具部分上，并能防止模具受损。 

此外，这样来设置下套筒4和上套筒10，从而获得如已经描述的能够提高模具设计自由度的效果、抑制模具受损的效果、经济性效果、以及控制陶瓷成型部件的尺寸精度的效果。 

第七实施例 

参照用于制造双凸透镜的又一模具来描述第七实施例。如图12和13所示，模具1由圆柱形的下组装模具部分5和分别安装在下组装模具部分5上的下模体3、下套筒4、下压套19和下隔板6以及圆柱形的上组装模具部分11和分别安装在上组装模具部分11上的上模体9、上套筒10、上压套18和上隔板12构成，并且下组装模具部分5和上组装模具部分11被组装入陶瓷成型装置的本体部分(未示出)中。 

下模体3和上模体9例如由GC制成。下组装模具部分5和上组装模具部分11例如由石墨制成。下套筒4和上套筒10例如由GC制成。下压套19和上压套18例如由石墨制成。下隔板6和上隔板12例如由石墨制成。 

下模体3设有用于成型透镜光学表面的镜面精加工的光学成型表面3a。上模体9也设有用于成型透镜光学表面的镜面精加工的光学成型表面9a。下套筒4构成用于成型透镜外周部分的下外周约束部15， 并且上套筒10构成用于成型透镜外周部分的上外周约束部16。下外周约束部15的长度取决于下隔板6的厚度，并且上外周约束部16的长度取决于上隔板12的厚度。在这种情况下，将上外周约束部的长度α1和下外周约束部的长度α2均设定为0.75mm。设置可移动的间隙L1和L2，以允许上模体9或下模体3沿加压轴方向的移动。 

下压套19和上压套18抑制下套筒4和上套筒10在加压烧结期间移动。在成型陶瓷坯体时不约束陶瓷的外周非约束部17设置于下组装模具部分5和下套筒4与上组装模具部分11和上套筒10之间。 

现在描述采用前述模具1制造透镜的方法。首先，采用类似于前述制造透镜的方法的方法，通过从ZnS粉末成型陶瓷坯体并且预烧结该陶瓷坯体来形成预烧结的陶瓷坯体。 

随后，如图12所示，将陶瓷坯体21放置在下模具3上，并将上模体9、上套筒10、上压套18、上隔板12和上组装模具部分11从上方降低，以便将陶瓷坯体21保持在上模体9和下模体3之间。 

随后，通过在前述的加压烧结条件B下烧结并加压陶瓷坯体来成型用于形成透镜的陶瓷成型部件22，如图13所示。之后，从模具1中取出陶瓷成型部件22，并且通过去除残留在陶瓷成型部件22外周上的径向突出部分22a来形成类似于图6所示的透镜23的透镜。 

当评估通过该方法制造的透镜时，中心部分的厚度t为4.0mm，并且可以看出获得了具有相对密度为99.8％的致密透镜。也可以看出透镜对于具有10μm波长的光来说具有透射率为75％的光学特性。 

在前述制造透镜的方法中，除已描述的由于提供下组装模具部分和上组装模具部分而引起的脱模性提高、生产率提高、稳定的致密化和尺寸精度控制的效果以及生产率提高、加压烧结条件再现性提高的效果之外，还获得以下效果：

在模具1中，这样来设置允许上模体9或下模体3沿加压轴方向移动的可移动间隙L1和L2，使得在开始加压而压力突然作用于陶瓷坯体21上时，能够抑制上模体9等与陶瓷坯体21形成接触。 

此外，上模体9和下模体3能够在开始加压时这样移动，使得陶瓷坯体21被引导到指定的模具最佳位置，并且当将陶瓷坯体21放置在下模体3上时，即使未放置在最佳位置上，也能够修正偏差。 

此外，当组装下模体3、下套筒4、下隔板6、上模体9、上套筒10和上隔板12时，通过适当地提供间隙，陶瓷坯体21的单体重量、厚度、倾斜等的偏差能够在加压时被下模体3和上模体9吸收。 

第八实施例 

参照用于制造双凸透镜的又一模具来描述第八实施例。如图14所示，模具1由圆柱形的下组装模具部分5和分别安装在下组装模具部分5上的下模体3、下套筒4、下压套19和下隔板6以及圆柱形的上组装模具部分11和分别安装在上组装模具部分11上的上模体9、上套筒10、上压套18和上隔板12以及安装在下组装模具部分5外周上的圆柱形套筒14构成。下组装模具部分5和上组装模具部分11被组装入陶瓷成型装置的本体部分(未示出)中。 

下模体3和上模体9例如由GC制成。下组装模具部分5和上组装模具部分11例如由SiC制成。下套筒4和上套筒10例如由GC制成。下压套19和上压套18例如由SiC制成。下隔板6和上隔板12例如由SiC制成。圆柱形套筒14例如由石墨制成。 

下模体3设有用于成型透镜光学表面的镜面精加工的光学成型表面3a。上模体9也设有用于成型透镜光学表面的镜面精加工的光学成型表面9a。下套筒4构成用于成型透镜外周部分的下外周约束部15， 并且上套筒10构成用于成型透镜外周部分的上外周约束部16。下外周约束部15的长度取决于下隔板6的厚度，并且上外周约束部16的长度取决于上隔板12的厚度。在这种情况下，将上外周约束部的长度α1和下外周约束部的长度α2均设定为0.75mm。设置可移动的间隙以允许上模体9或下模体3沿加压轴方向的移动。

下压套19和上压套18抑制下套筒4和上套筒10在加压烧结期间移动。在成型陶瓷坯体时不约束陶瓷的外周非约束部17被设置在下组装模具部分5和下套筒4与上组装模具部分11和上套筒10之间。 

现在描述采用包括三个上述模具1的模具组装件制造透镜的方法。在该模具组装件中，除下组装模具部分5、上组装模具部分11和圆柱形套筒14之外，每一个都由前述模具1形成的三个主要模具布置在组装模具部分内。首先，采用类似于前述制造透镜的方法的方法，通过从ZnS粉末成型陶瓷坯体并且预烧结该陶瓷坯体来形成预烧结的陶瓷坯体。 

随后，将每个陶瓷坯体放置到下模体3上，并将上模体9、上套筒10和上组装模具部分11从上方降低，以便将陶瓷坯体保持在上模体9和下模体3之间。随后，在真空中增加温度，用于当温度到达大约900℃时开始加压每个陶瓷坯体，温度进一步增加到大约1000℃，并且当压力到达50Mpa时，该状态维持大约3分钟(加压烧结条件C)，如图14所示。 

因此，分别用于形成透镜的三个陶瓷成型部件22同时被成型。之后，从模具中取出每个陶瓷成型部件22，并且通过去除残留在陶瓷成型部件22外周上的径向突出部分22a来形成类似于图6所示的透镜23的透镜。 

当分别评估通过该方法制造的三个透镜时，在各透镜中，中心部 分的厚度t是4.0mm，并且可以看出获得了具有相对密度为99.8％的致密透镜。也可以看出透镜对于具有10μm波长的光来说具有透射率为75％的光学特性。 

在前述制造透镜的方法中，除包括已描述的脱模性提高、生产率提高、稳定的致密化和尺寸精度控制的效果的前述各种效果之外，还获得以下效果： 

模具1这样设有圆柱形套筒14，从而可以断定当经受加压烧结时，陶瓷坯体不是直接被加热，而是通过圆柱形套筒14被加热(间接加热)。因此，能够增强模具中的均热性。 

此外，可以断定圆柱形套筒14、上组装模具部分11和下组装模具部分5形成一个封闭空间20(参见图14)。因此，当陶瓷坯体经受加压烧结时，能够抑制部分陶瓷坯体升华、汽化或蒸发，并能防止在加压烧结前后重量减少。尽管在不具有封闭空间的模具中重量减少率((陶瓷坯体重量-陶瓷成型部件重量)/陶瓷成型部件重量×100)是30％，证实在前述模具中重量减少受到抑制(0％)。 

第九实施例 

描述了对通过斜切而促进的模具可分离性(离模性)以及镜面精加工的模具和模具耐久性的评估。评估了分别参照第一和第四实施例描述的图1和9所示的模具以及分别参照第二、第三和第五至第八实施例描述的图7、8和10至14所示的模具。 

在图1和图9的每一个中示出的模具均是整体式模具1，并且下模体3设有光学成型表面3a和下外周约束部15，而上模体9设有光学成型表面9a和上外周非约束部16。另一方面，在图7、8和10至14的每一个中示出的模具均是可分式模具，下模体3和上模体9分别设有光学成型表面3a和9a，下外周约束部15由下套筒4或下组装模具部分5构成，并且上外周约束部16由上套筒10或上组装模具部分11 构成。 

在每个模具1中，在前述加压烧结条件下实施成型的情况下模具的可分离性(离模性)以及在实施规定次数(10000次)的成型时模具的耐久性参照实行/不实行斜切以及实行/不实行镜面精加工来评估。在每个整体式模具1中，在上(下)外周约束部15或16和外周非约束部17之间的部分(斜切1：R斜切)上实施斜切，如图15中的A处所示，并且在上(下)外周约束部15或16和光学成型表面9a或3a之间的另一部分(斜切2：C斜切)上实施斜切，如图16中的B处所示。R斜切表示在向外突出的外侧角部上斜切，并且C斜切表示在诸如腔底的角部的内侧角部上斜切。 

同样在每个可分式模具中，在上(下)外周约束部15或16和外周非约束部17之间的部分(斜切1：R斜切)上实施斜切，如图17中的A处所示，以及在上(下)外周约束部15或16和光学成型表面9a或3a之间的另一部分(斜切2：C斜切)上实施斜切，如图18中的B处所示。 

图19示出了评估结果。图19所示的模具结构A至D对应于图15至18中分别示出的模具。如图19所示，表明在实施例中随着斜切部分的数量增加并且由于镜面精加工，模具被提供成在加压烧结后可更容易分离。此外，可以看出每个实施例在耐久性方面都没有问题。另一方面，在既不实施斜切也不进行镜面精加工的比较例中，模具难以分离并且可以看出模具受损。 

尤其是，玻璃是一种在高温下软化并且塑性变形的材料，当采用玻璃作为被成型的物体时，压力均匀地作用在模具内的角部上，而在采用陶瓷的情况下局部应力容易作用在模具内，陶瓷与玻璃相比需要更高的压力以致密化，并且陶瓷与玻璃相比具有更低的粉末流性。因此，模具破损的可能性增加，但模具的这种破损能够通过实施斜切来防止。 

此外，尽管在高温下软化的玻璃可渗入模具中的小间隙使模具或成型体破碎，即使设置相对大的切角和空隙，与玻璃相比具有更低流性的粉末不渗入模具中。 

第十实施例 

描述了在同时形成多个陶瓷烧结体的情况下的对陶瓷坯体和陶瓷成型部件在加压烧结前后的尺寸变化等的物理评估。评估了参照第九实施例描述的整体式模具和可分式模具。另一方面，根据比较例的模具绝对不包括外周非约束部(参见图20所示的最右边模具)。采用了前述的加压烧结条件C。图20示出了结果。 

如图20所示，表明即使在实施例中陶瓷坯体(被成型的物体)的中心厚度和单体重量有偏差，但加压烧结后的陶瓷成型部件获得了恒定的相对密度值，陶瓷成型部件之间的中心厚度的尺寸偏差显著减少，并且陶瓷成型部件被致密化。也可以看出对于具有10μm波长的光来说，获得了恒定的透射率值。 

此外，可以看出每个陶瓷成型部件的成型压力与中心厚度相关，并且厚度随着成型压力增加而减小。也可以看出如果陶瓷坯体的厚度和单体重量有相对显著偏差的话，通过增加成型压力能够致密化所有加压烧结的陶瓷坯体。 

另一方面，证实在比较例中，加压烧结后的陶瓷成型部件的中心厚度的尺寸有显著偏差。此外，可以看出对于具有10μm波长的光来说，相对密度和透射率也有偏差。 

第十一实施例 

描述了对通过在模具上设置拔模角并实施镜面精加工而促进的模具可分离性(离模性)的评估。评估了参照第九实施例描述的整体式模具 和可分式模具。采用了前述的加压烧结条件C。 

在每个整体式模具中，拔模角设置在下(上)外周约束部15或16的一部分上，该下(上)外周约束部15或16设置在下(上)模体3或9上，如图21中的A处所示，并且这样形成拔模角，使得下(上)外周约束部15或16的该部分逐渐从光学成型表面3a或9a一侧朝着设有外周非约束部17的一侧展开。 

另一方面，在每个可分式模具中，拔模角设置在下(上)外周约束部15或16的一部分上，该下(上)外周约束部15或16设置在下(上)套筒4或10或者下(上)组装模具部5或11上，如图22的A处所示，并且这样形成拔模角，使得下(上)外周约束部15或16的该部分逐渐从光学成型表面3a或9a一侧朝着设有外周非约束部17的一侧展开。 

换句话说，下(上)外周约束部15或16的该部分基本倾斜，以便相对于用于分离每个陶瓷模具中的上模(下模)体9或3的方向使模具与陶瓷成型部件22分开。 

图23示出了评估结果。图23所示的模具结构A至D分别相应于图15至18所示的模具。如图23所示，表明在实施例中除拔模角之外，由于实施了镜面精加工，每个模具被提供成在加压烧结后可更容易分离。另一方面，可以看出在未设有拔模角并且未经受镜面精加工的比较例中模具难以分离。 

第十二实施例 

陶瓷坯体的重量等和模具的外周约束部的长度(厚度)以及模具的材料和陶瓷成型部件之间的相互关系被描述为模具和采用所述模具成型的陶瓷烧结体之间的相互关系。评估了参照第十一实施例描述的设有拔模角的模具。采用了前述的加压烧结条件C。 

图24示出了评估结果。如图24所示，可以看出如果陶瓷坯体的重量保持相同，每个加压烧结的陶瓷成型部件的中心厚度随着外周约束部的厚度(α1+α2)增加而增加。此外，可以看出如果模具的外周约束部的厚度保持相同，中心厚度随着陶瓷坯体的重量增加而增加。 

根据这些结果，可以看出有必要将陶瓷坯体的重量、陶瓷成型部件的外周约束部的厚度等设定为最佳组合，以成型期望的透镜。可以看出与目标最终尺寸相比，如果外周约束部的厚度过大，则陶瓷成型部件不被致密化。 

第十三实施例 

模具和陶瓷成型部件的厚度比β和高度比γ之间的相互关系被描述为模具和采用所述模具进行加压烧结后的陶瓷成型部件之间的相互关系。模具的厚度比β表示通过将上外周约束部的厚度α1与下外周约束部的厚度α2相加获得的外周约束部的厚度(α1+α2)和外周非约束部的厚度α3之间的比率((α1+α2)/α3)，如图25所示。高度比γ表示上外周约束部的厚度α1和下外周约束部的厚度α2之间的比率(α1/α2)。采用接触型厚度计测量厚度。 

评估了参照第十一实施例描述的设有拔模角的模具。采用了前述的加压烧结条件C。图26示出了结果。如图26所示，证实了关于厚度比β和模具可分离性(离模性)之间的相互关系，当厚度比β至少为零时，模具被分离。可以看出存在这样的趋势，即，如果外周约束部所占的比率增加并且厚度比β增加，则离模性恶化，同时可以看出如果厚度比β超过100，则模具是不可分离的。另一方面，可以看出当外周约束部所占比率减小并且厚度比β减小时，陶瓷坯体沿外周方向展开并且陶瓷成型部件的最大外径增加。 

当形成陶瓷成型部件时，去除残留在外周上的突起，并且采用水下法测量通过去除突起而获得的部分和与该部分相连的已接触外周约 束部的另一部分的密度，可以看出在通过去除突起而获得的部分和已接触外周约束部的部分之间的界面附近的密度这样被减小，使得当厚度比β为零时，该密度小于95％。具有这种密度，可能由开口孔引起水的吸收，机械强度降低，并且由于光学性能恶化，陶瓷成型部件的实践性差。因此，厚度比β优选大于零并且小于100。 

随后，证实了关于高度比γ和模具可分离性(离模性)之间的相互关系，当高度比γ至少为零时，模具被分离。可以看出存在这样的趋势，即，当上外周约束部的厚度α1所占比率和下外周约束部的厚度α2所占比率之一增加时，陶瓷成型部件粘附到上模具部分和下模具部分中的一个，并且可以看出存在这样的趋势，即，当高度比γ等于零时，陶瓷成型部件粘附到上模具部分。 

当α2＝0时，即，当不设置下外周约束部时，陶瓷坯体沿外周方向展开，并且界面附近的密度降低，如上文所描述的，由此可以推断出机械强度和光学性能降低。因此，必须通过制备具有更大直径的陶瓷成型部件并去除突起来获得期望的有效透镜直径，生产成本增加并且生产率降低，由此优选α1和α2均大于零。 

在实际生产中，如果陶瓷成型部件不粘附到上模具部分一侧，则陶瓷成型部件不落下，由此能够在陶瓷成型部件的运输中实现采用机器人的自动化。因此，高度比γ优选大于零，并且可以看出高度比γ更优选大于1，以便可靠地防止陶瓷成型部件粘附到上模具部分。 

证实了致密化陶瓷坯体是没有问题的，并且当陶瓷坯体的外径再增加时，对于具有10μm波长的光来说，同样获得了透射率为75％的光学特性。 

第十四实施例 

描述了用于模具的材料和模具可分离性(离模性)之间的相互关系。 

评估了参照第五实施例描述的可分式模具以及参照第十一实施例描述的设有拔模角的模具。采用了前述的加压烧结条件C。图27示出了结果。 

如图27所示，采用陶瓷材料、金属材料、碳基材料和复合材料作为下模体、上模体、下套筒和上套筒的材料。采用每一个都含有选自硅(Si)、铝(Al)、钛(Ti)、锆(Zr)、铪(Hf)、钨(W)、钼(Mo)和铬(Cr)的至少任一元素的碳化物、氮化物和碳氮化物作为陶瓷材料。采用选自金(Au)、铂(Pt)、钯(Pd)、铱(Ir)、钼(Mo)、钨(W)、镍(Ni)基耐热合金和铁(Fe)耐热合金的任意材料作为每种金属材料。采用选自石墨、玻璃碳、纤维强化碳复合材料、金刚石状碳和金刚石的任意材料作为每种碳基材料。 

如图27所示，证实当采用陶瓷材料、金属材料、碳基材料或复合材料作为下模体、上模体、下套筒和上套筒的材料时，陶瓷成型部件既不与模具发生反应，也不粘附到模具上，而是具有良好的离模性。 

尤其是当采用陶瓷材料时，可以看出如果碳化物的量是全部陶瓷材料的50％的重量，则陶瓷成型部件粘附到模具，同时证实如果碳化物的量是全部陶瓷材料的70％的重量，则陶瓷成型部件不粘附到模具上，而是具有良好的离模性。存在这样的趋势，即，当碳化物的量增加时，陶瓷成型部件不粘附到模具上，由此可想像出碳化物的量期望为陶瓷材料的至少70％的重量。 

第十五实施例 

现在描述用于模具的材料和滑动性之间的相互关系。示出在互有的材料彼此形成接触时所获得的移动性的动摩擦系数可以作为滑动性指标。然而，通常通过在日本工业标准(JIS R 1613)等中示出的球盘式方法来获得动摩擦系数，并且由于固体间的接触而限定表面粗糙度。 在本发明中，滑动性不仅包括由表面粗糙度引起的滑动性，而且包括由表面状态之间的差异引起的滑动性。当动摩擦系数用作滑动性时，相互滑动的部件是研究对象。 

评估了参照第一实施例描述的整体式模具、参照第五实施例描述的可分式模具以及参照第八实施例描述的包含圆柱形套筒的可分式模具。 

至于包括在构成这些模具的部件中的相互滑动的部件，参照部件的材料和表面状态来事先测量部件(构件1和2)之间的动摩擦系数，如图28所示。同样，至于包括在构成模具的部件中的相对于陶瓷坯体滑动的部件，事先测量部件和陶瓷坯体(构件1和2)之间的动摩擦系数。 

随后，在各种条件下加压烧结陶瓷坯体，以评估陶瓷成型部件的成型度和模具状态。采用了前述的加压烧结条件C。图28示出了结果。如图28所示，如果动摩擦系数为0.7，当从模具中分离陶瓷成型部件时，可以看出套筒受损。此外，可以看出充分致密化陶瓷成型部件是不可能的。另一方面，证实了当动摩擦系数为至多0.6时，模具和陶瓷成型部件既不破裂也不破碎。因此可想像出，优选将在模具中相互滑动的部分的动摩擦系数设定为至多0.6。 

第十六实施例 

现在描述陶瓷坯体的热膨胀系数和模具的热膨胀系数之间的相互关系。评估了参照第五实施例描述的可分式模具和参照第十一实施例描述的设有拔模角的模具。采用ZnS作为陶瓷坯体。采用了前述的加压烧结条件C。，采用根据日本工业标准(JIS R 1618)的通过热机械分析的测量热膨胀的方法来测量热膨胀系数。图29示出了结果。 

如图29所示，证实了当下(上)组装模具部分或下(上)套筒的热膨胀系数小于陶瓷坯体(被成型物)的热膨胀系数时，模具或陶瓷成型部件 既不破裂也不破碎。 

至于上模体和下模体，根据光学元件的形状可以看出优选的趋势。换句话说，关于透镜的凸表面，下模(上模)体的热膨胀系数优选小于陶瓷成型部件的热膨胀系数，这是由于冷却时陶瓷烧结体可容易地与陶瓷模具分离。另一方面，关于透镜的凹表面，下模(上模)体的热膨胀系数优选大于陶瓷成型部件的热膨胀系数，这是由于冷却时陶瓷烧结体可容易地与模具分离。 

第十七实施例 

现在描述用于模具的材料和热传导率之间的相互关系。评估了参照第五实施例描述的可分式模具以及参照第十一实施例描述的设有拔模角的模具。采用了前述的加压烧结条件C。采用根据日本工业标准(JISR 1611)的基于激光闪光方法的热传导率测试方法来测量热传导率。图30示出了结果。 

如图30所示，当上模具部分和下模具部分的热传导率为2.5W/mK时，使陶瓷成型部件充分致密化是不可能的。另一方面，当上模具部分和下模具部分的热传导率为至少3W/mK时，有可能使陶瓷成型部件致密化，并且证实有可能达到99.8％的相对密度。因此可想像出上模具部分和下模具部分的热传导率优选为至少3W/mK。 

第十八实施例 

现在描述组成模具的材料的熔点等、弯曲强度和成型压力。评估了参照第五实施例描述的可分式模具以及参照第十一实施例描述的设有拔模角的模具。采用了前述的加压烧结条件C。采用根据日本工业标准(JIS R 1601)的弯曲强度测试方法来测试弯曲强度。图31示出了结果。如图31所示，证实了当弯曲强度与成型压力的比率(弯曲强度/成形压力)为至少30％时，模具或陶瓷成型部件既不破裂也不破碎。 

尽管已经主要描述了通过采用具有双凹表面的模具作为模具来成型双凸透镜23a的情况，如图32所示，但模具不限于具有双凹表面的这种模具，而是可以采用具有双平表面的模具来成型平面透镜23b，例如如图33所示。此外，可以采用具有凹表面和平表面的模具来成型平凸透镜23c，如图34所示。 

此外，可以采用具有凸表面和凹表面的模具来成型凹凸透镜23d，如图35所示。此外，可以采用具有双凸表面的模具来成型双凹透镜23e，如图36所示。可以采用具有衍射凹凸表面的模具来成型衍射透镜23f，如图37所示。 

第十九实施例 

现在参照以氟化钙作为陶瓷并且以图14所示的模具作为模具来描述制造前述透镜中的双凸透镜的示例性方法。例如，模具1中的下模体3、上模体9、下组装模具部分5、上组装模具部分11、下套筒4、上套筒10、下压套19、上压套18、下隔板6、上隔板12和圆柱形套筒14由Si₃N₄制成。 

首先，通过采用指定的模具对CaF₂粉末加压来成型陶瓷坯体，并且挤压和预烧结所述陶瓷坯体来形成预烧结的陶瓷坯体。 

随后，将陶瓷坯体放置在下模体3上，并将上模体9、上套筒10和上组装模具部分11从上方降低，以便将陶瓷坯体保持在上模体9和下模体3之间。随后，在真空中增加温度，并且当温度到达大约1100℃时开始对陶瓷坯体加压，陶瓷坯体进一步被加热，直到温度到达大约1300℃，并且当压力到达50Mpa时，该状态保持大约5分钟(加压烧结条件D)，如图14所示。 

因此，用于形成透镜的多个陶瓷成型部件22同时被成型。之后，从模具中取出每个陶瓷成型部件22，并且通过去除残留在陶瓷成型部 件22外周上的径向突出部分22a来形成类似于图6所示的透镜23的透镜。 

当评估采用该方法制造的相应透镜时，每一透镜的中心部分的厚度t为4.0mm，并且可以看出获得了具有相对密度为99.9％的致密·透明透镜。此外可以看出，至于每个透镜的光学特性，对于具有8μm波长的光来说的透射率和对于具有500nm波长的光来说的透射率均为90％。 

第二十实施例 

参照采用尖晶石(MgAl₂O₄)作为陶瓷并采用图14所示的模具作为模具来描述制造双凸透镜的另一示例性方法。与前述方法的情况类似，模具1中的下模体3、上模体9等例如由Si₃N₄制成。 

首先，通过采用指定的模具对尖晶石粉末加压来成型陶瓷坯体，并且挤压和预烧结该陶瓷坯体来形成预烧结的陶瓷坯体。 

然后，将陶瓷坯体放置在下模体3上，并且将上模体9、上套筒10和上组装模具部分11从上方降低，以便将陶瓷坯体保持在上模体9和下模体3之间。随后在空气(大气)气氛中增加温度，并且当温度到达大约1600℃时开始对陶瓷坯体加压，而且当压力到达40Mpa时，该状态维持大约5分钟(加压烧结条件E)，如图14所示。 

因此，用于形成透镜的多个陶瓷成型部件22同时被成型。之后从模具中取出每个陶瓷成型部件22，并且通过去除残留在陶瓷成型部件22外周上的径向突出部分22a来形成类似于图6所示的透镜23的透镜。 

当评估采用该方法制造的相应透镜时，每一透镜的中心部分的厚度t为4.0mm，并且可以看出获得了具有相对密度为99.9％的致密·透明透镜。此外可以看出，每个透镜对于具有4μm波长的光来说具有透射 率为85％的光学特性，并且对于具有500nm波长的光来说具有透射率为80％的光学特性。 

尽管通过对设有形成于上模具部分和下模具部分上的外周约束部的模具的说明描述了以上每种实施例，但外周约束部可以替代地仅设置在上模具部分和下模具部分中的任一个上。例如，在图38所示的模具1中，外周约束部15仅设置在下模具部分2上，并且上模具部分8未设有外周约束部。同样，在这种模具1中，陶瓷成型部件22能够与模具1分离，而不使陶瓷成型部件22或模具1破损。 

这次公开的实施例是说明性的，并且本发明不限于这些实施例。本发明不是通过以上描述的范围进行显示，而是通过专利的权利要求的范围进行显示，并且希望包括等同于专利的权利要求范围的含义和范围内的所有修改。 

工业适用性 

本发明有效地用于制造陶瓷成型部件。 

Claims (37)

1.一种制造陶瓷成型部件的方法，所述方法通过采用具有上模具部分和下模具部分的规定模具来加压烧结陶瓷坯体而制造具有规定形状的陶瓷成型部件，

所述方法包括下述加压烧结步骤：在采用包括外周约束部和外周非约束部的模具作为所述模具的同时通过加压烧结所述陶瓷坯体来形成所述陶瓷成型部件，其中，所述外周约束部调节所述陶瓷坯体在沿外周方向上的变形以便在所述上模具部分和所述下模具部分中的至少一个上成型所述陶瓷坯体的外周，而所述外周非约束部允许所述陶瓷坯体在沿外周方向上的变形，

其中，所述外周约束部包括：

形成于所述下模具部分上的下外周约束部，以及

形成于所述上模具部分上的上外周约束部，

其中，假定厚度α1表示所述上外周约束部在沿加压方向上的长度，厚度α2表示所述下外周约束部在沿加压方向上的长度，厚度α3表示所述外周非约束部在沿加压方向上的长度，以及厚度比β表示通过将表示所述上外周约束部在沿加压方向上的长度的厚度α1和表示所述下外周约束部在沿加压方向上的长度的厚度α2相加后获得的外周约束部的厚度(α1+α2)相对于所述外周非约束部的厚度(α3)的比率((α1+α2)/α3)，则所述厚度比β被设定为大于零且不超过100，并且

其中，假定高度比γ表示所述下外周约束部的厚度α2相对于所述上外周约束部的厚度α1的比率(α2/α1)，则该高度比γ被设定为大于零。

2.根据权利要求1所述的制造陶瓷成型部件的方法，包括在所述加压烧结步骤之前预烧结所述陶瓷坯体的步骤。

3.根据权利要求1所述的制造陶瓷成型部件的方法，包括在所述加压烧结步骤之后的以下步骤：从所述模具中取出所述陶瓷成型部件并且去除在被取出的所述陶瓷成型部件中位于所述外周非约束部上的沿着外周残留的径向突出部分。

4.根据权利要求1所述的制造陶瓷成型部件的方法，在所述加压烧结步骤中，通过采用具有设置在所述上模具部分和所述下模具部分之间的所述外周非约束部的模具作为所述模具来加压烧结所述陶瓷坯体。

5.根据权利要求1所述的制造陶瓷成型部件的方法，在所述加压烧结步骤中，通过采用在与所述陶瓷坯体形成接触的部分的外侧角部和内侧角部中的至少一个上被斜切的模具作为所述模具来加压烧结所述陶瓷坯体。

6.根据权利要求1所述的制造陶瓷成型部件的方法，在所述加压烧结步骤中，通过采用在与所述陶瓷坯体形成接触的部分上被镜面精加工的模具作为所述模具来加压烧结所述陶瓷坯体。

7.根据权利要求1所述的制造陶瓷成型部件的方法，在所述加压烧结步骤中，通过采用具有所述外周约束部的模具作为所述模具来加压烧结所述陶瓷坯体，其中所述外周约束部被倾斜至以使得在相对于将所述陶瓷成型部件从模具中取出的方向上与所述陶瓷成型部件分开。

8.一种模具，用于通过加压烧结所述陶瓷坯体来将预成型的陶瓷坯体成型为具有规定形状的陶瓷成型部件，所述模具包括：

下模具部分；

与所述下模具部分相对的上模具部分；

外周非约束部，设置在所述下模具部分和所述上模具部分之间，用于允许所述陶瓷坯体在沿外周方向上的变形；以及

外周约束部，设置在所述上模具部分和所述下模具部分中的至少一个上，用于调节所述陶瓷坯体在沿外周方向上的变形，以成型所述陶瓷坯体的外周，

其中，所述外周约束部包括：

形成于所述下模具部分上的下外周约束部，以及

形成于所述上模具部分上的上外周约束部，

并且，假定厚度α1表示所述上外周约束部在沿加压方向上的长度，厚度α2表示所述下外周约束部在沿加压方向上的长度，厚度α3表示所述外周非约束部在沿加压方向上的长度，以及厚度比β表示通过将表示所述上外周约束部在沿加压方向上的长度的厚度α1和表示所述下外周约束部在沿加压方向上的长度的厚度α2相加后获得的外周约束部的厚度(α1+α2)相对于所述外周非约束部的厚度(α3)的比率((α1+α2)/α3)，则所述厚度比β被设定为大于零且不超过100，

并且，假定高度比γ表示所述下外周约束部的厚度α2相对于所述上外周约束部的厚度α1的比率(α2/α1)，则所述高度比γ被设定为大于零。

9.根据权利要求8所述的模具，其中，所述高度比γ被设定成至少为1。

10.根据权利要求8所述的模具，其中，

所述外周约束部仅形成于所述下模具部分和所述上模具部分中的一个上。

11.根据权利要求8所述的模具，其中，

所述上模具部分包括上模体，

所述下模具部分包括下模体，并且

所述外周约束部形成于所述上模体和所述下模体中的至少一个上。

12.根据权利要求11所述的模具，包括被以圆柱形的方式形成的以接收所述下模体和所述上模体的筒形模具。

13.根据权利要求11所述的模具，其中，

所述下模具部分包括被以圆柱形的方式形成的以接收所述下模体的下组装模具部分，以及

所述上模具部分包括被以圆柱形的方式形成的以接收所述上模体的上组装模具部分。

14.根据权利要求8所述的模具，其中，

所述下模具部分包括：

被以圆柱形的方式形成的下套筒，以及

被插入所述下套筒内的下模体，

所述上模具部分包括：

被以圆柱形的方式形成的上套筒，以及

被插入所述上套筒内的上模体，

并且，所述外周约束部形成于所述上套筒和所述下套筒中的至少一个上。

15.根据权利要求14所述的模具，包括被以圆柱形的方式形成的以接收所述下模具部分和所述上模具部分的筒形模具。

16.根据权利要求14所述的模具，其中，

所述下模具部分包括被以圆柱形的方式形成的以接收所述下套筒的下组装模具部分，并且

所述上模具部分包括被以圆柱形的方式形成的以接收所述上套筒的上组装模具部分。

17.根据权利要求16所述的模具，还包括被以圆柱形的方式形成的以接收所述下模具部分和所述上模具部分的圆柱形套筒。

18.根据权利要求14所述的模具，其中，

所述上模体和所述下模体被提供成可通过一规定的可移动间隙在沿加压轴的方向上移动。

19.根据权利要求8所述的模具，其中，

所述下模具部分包括：

被以圆柱形的方式形成的的下组装模具部分，以及

被插入所述下组装模具部分内的下模体，

所述上模具部分包括：

被以圆柱形的方式形成的的上组装模具部分，以及

被插入所述上组装模具部分内的上模体，

并且，所述外周约束部形成于所述下组装模具部分和所述上组装模具部分中的至少一个上。

20.根据权利要求8所述的模具，其中，

所述外周约束部包括：

形成于所述上模具部分上的上外周约束部，以及

形成于所述下模具部分上的下外周约束部，

在所述上模具部分中，分别斜切位于所述上外周约束部和所述外周非约束部之间的一部分、以及位于来自所述上外周约束部的并与设有所述外周非约束部的一侧相对的一侧上的另一部分，并且

在所述下模具部分中，分别斜切位于所述下外周约束部和所述外周非约束部之间的一部分、以及位于来自所述下外周约束部的并与设有所述外周非约束部的一侧相对的一侧上的另一部分。

21.根据权利要求10所述的模具，其中，

在设有所述外周约束部的所述上模具部分和所述下模具部分中的任一个中，分别斜切位于所述外周约束部和所述外周非约束部之间的一部分、以及位于来自所述外周约束部的并与设有所述外周非约束部的一侧相对的一侧上的另一部分。

22.根据权利要求8所述的模具，其中，

所述外周约束部包括：

形成于所述上模具部分上的上外周约束部，以及

形成于所述下模具部分上的下外周约束部，

所述上外周约束部被倾斜，以至在位于所述上外周约束部中的与设有所述外周非约束部的一侧相对的一侧上的一部分上以及在位于所述外周非约束部一侧上的另一部分上逐渐向外展开，并且

所述下外周约束部被倾斜，以至在位于所述下外周约束部中的与设有所述外周非约束部的一侧相对的一侧上的一部分上以及在位于所述外周非约束部一侧上的另一部分上逐渐向外展开。

23.根据权利要求10所述的模具，其中，

设有所述外周约束部的所述上模具部分和所述下模具部分中的所述任一个被倾斜，以至在位于所述外周约束部中的与设有所述外周非约束部的一侧相对的一侧上的一部分上以及在位于所述外周非约束部一侧上的另一部分上逐渐向外展开。

24.根据权利要求8所述的模具，其中，

在所述下模具部分和所述上模具部分中，对用于成型陶瓷成型部件的规定形状的部分进行镜面精加工。

25.根据权利要求8所述的模具，其中，

在所述下模具部分和所述上模具部分中，将滑动部分所采用的材料之间的动摩擦系数设定为至多0.6。

26.根据权利要求8所述的模具，其中，

所述下模具部分和所述上模具部分包括由具有的热膨胀系数小于陶瓷成型部件的热膨胀系数的材料制成的部分。

27.根据权利要求8所述的模具，其中，

将所述下模具部分和所述上模具部分的热传导率设定为至少3W/mK。

28.根据权利要求8所述的模具，其中，

所述下模具部分和所述上模具部分由陶瓷材料、金属材料、碳基材料和这些材料的复合材料中的任一种制成。

29.根据权利要求28所述的模具，其中，

所述陶瓷材料包括碳化物、氮化物和碳氮化物，每一种都含有选自由硅(Si)、铝(Al)、钛(Ti)、锆(Zr)、铪(Hf)、钨(W)、钼(Mo)和铬(Cr)组成的组的至少任一元素，所述碳化物、氮化物和碳氮化物占全部所述陶瓷材料的至少70％的重量。

30.根据权利要求28所述的模具，其中，

所述金属材料包括选自由金(Au)、铂(Pt)、钯(Pd)、铱(Ir)、钼(Mo)、钨(W)、镍(Ni)基耐热合金和铁(Fe)基耐热合金组成的组中的任意材料。

31.根据权利要求28所述的模具，其中，

所述碳基材料包括选自由石墨、玻璃碳、纤维强化碳复合材料、金刚石状碳和金刚石组成的组中的任意材料。

32.根据权利要求28所述的模具，其中，

所述碳基材料至少在其表面上包括一种具有选自由石墨、玻璃碳、纤维强化碳复合材料、金刚石状碳和金刚石或者热解碳组成的组中的任意材料的材料。

33.根据权利要求28所述的模具，其中，

所述复合材料包括含有所述碳基材料的非氧化物陶瓷。

34.根据权利要求28所述的模具，其中，

所述碳基材料包括选自由石墨、玻璃碳、碳纳米管、富勒烯、碳纤维和金刚石组成的组中的至少任一材料。

35.根据权利要求28所述的模具，其中，

所述复合材料包括在其表面上具有含碳涂层的多孔陶瓷。

36.根据权利要求35所述的模具，其中，

所述含碳涂层含有选自由玻璃碳、热解碳、金刚石状碳和金刚石组成的组中的至少任一材料。

37.根据权利要求8所述的模具，其中，

所述下模具部分和所述上模具部分的熔点、玻璃转变点或升华点超过用于烧结陶瓷成型部件的烧结温度，并且

将所述下模具部分和所述上模具部分在所述烧结温度下的弯曲强度设定为超过成型压力。

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