JP2001058876A - セラミック部品の焼成方法 - Google Patents

セラミック部品の焼成方法

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JP2001058876A
JP2001058876A JP11231102A JP23110299A JP2001058876A JP 2001058876 A JP2001058876 A JP 2001058876A JP 11231102 A JP11231102 A JP 11231102A JP 23110299 A JP23110299 A JP 23110299A JP 2001058876 A JP2001058876 A JP 2001058876A
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JP
Japan
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firing
housing
sheath
baking
temperature
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JP11231102A
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English (en)
Inventor
Masayuki Kubota
雅幸 窪田
Koji Sera
浩司 世羅
Tsutomu Onuma
力 大沼
Masato Yasui
真人 安井
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 焼成サヤ間の温度バラツキの小さいセラミッ
ク部品の焼成方法を提供することを目的とする。 【解決手段】 被焼成物1を収納した焼成サヤ2の外周
を筐体4で囲み焼成することにより、電気特性のバラツ
キが小さい高品質のその壁間に気体を強制的に通過させ
焼成を行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は圧電体、誘電体等の
セラミック部品の焼成方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来におけるセラミック部品の焼成方法
を図4を用いて説明する。
【0003】従来のセラミック部品の焼成工程は、図4
に示す通り焼成サヤ11内に被焼成物12を収納し、こ
のサヤ11をスペーサ13を介し複数段に積み重ね高温
炉内で加熱することで前記被焼成物12内に成形助剤と
して含まれるバインダーを除去し、さらにこの被焼成物
12の組成粒子間の反応を促進させ安定した化合物を形
成し所定の特性や強度を得る焼成を行っていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】前記従来方法において
焼成する場合、焼成炉の発熱体の位置や、炉の構造によ
って炉内の温度分布を均一に保つことは難しく、制御温
度約1000℃に対し20℃から30℃程度の温度バラ
ツキが生じる。
【0005】このような状態で精密な性能を要求される
セラミック部品を焼成すると、得られたセラミック部品
の特性が変動し信頼性を損なうという課題があった。
【0006】本発明は焼成炉内の温度バラツキを低減し
て焼成することの可能なセラミック部品の焼成方法を提
供することを目的とするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、被焼成物を収納したサヤの外周を筐体で囲
み焼成を行うセラミック部品の焼成方法としたものであ
る。
【0008】これにより、筐体内部及びそれで囲まれた
焼成サヤ内の温度分布を均一にすることが可能となり、
電気特性のバラツキの少ない信頼性の高いセラミック部
品を得ることができる。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明の請求項1に記載の発明
は、被焼成物を収納した焼成サヤの外周を筐体で囲み焼
成を行うセラミック部品の焼成方法であり、焼成サヤの
外周を筐体で囲むことで、焼成炉の発熱体からの輻射熱
を筐体が受け、加熱された筐体から発熱体の熱を間接的
に焼成サヤが均等な輻射熱及び対流として受けるため、
焼成サヤ内の温度バラツキが小さくなるという作用を有
するものである。
【0010】本発明の請求項2に記載の発明は、筐体が
多重壁構造からなり、その壁間の隙間で気体を強制的に
通過させる構成とした請求項1に記載のセラミック部品
の焼成方法であり、筐体の多重壁内に気体を通過させる
ことにより筐体及びその中に収納された焼成サヤの温
度、雰囲気を一定な状態に保つことができるという作用
を有するものである。
【0011】本発明の請求項3に記載の発明は、筐体に
気孔率が2%より少ないアルミナ質磁器を用いる請求項
1または請求項2に記載のセラミック部品の焼成方法で
あり、筐体を熱伝導性に優れ、しかも気孔率の小さいア
ルミナ質磁器を用いることにより、焼成炉発熱体の熱を
効率的に吸収し、その熱を輻射熱に替え焼成サヤに均等
に伝えることができる。また、気孔率が小さいため筐体
内を通過させる気体を外部に漏洩または吸引することが
ないため、筐体外部の温度変動の影響を受け難く、筐体
内部及び焼成サヤの温度及び雰囲気を安定させることが
できるという作用を有するものである。
【0012】本発明の請求項4に記載の発明は、筐体の
色調が黒色または暗色系のものを用いる請求項1から請
求項3の何れかに記載のセラミック部品の焼成方法であ
り、これは焼成炉発熱体の熱を効果的に吸収する筐体材
質の色を規定したものである。
【0013】本発明の請求項5に記載の発明は、高温に
加熱した気体を筐体外部から取り入れその壁間を通過さ
せる構成とした請求項2に記載のセラミック部品の焼成
方法であり、筐体の内部に外部から加熱した気体を取り
入れ通過させることにより、筐体からの輻射熱に加え加
熱した気体で筐体内部の焼成サヤの温度をより効果的に
一定に保つことができるという作用を有するものであ
る。
【0014】以下、本発明の一実施の形態として鉛系圧
電磁器材料を例に図1〜図3を用いて説明する。
【0015】(実施の形態1)図1、図2は本発明の実
施の形態1の焼成工程図である。
【0016】先ず、Pb(Mg1/3Nb2/3)TiZrO
3系材料を準備し、これを用い直径20mm、厚さ2m
mの素子を成形し被焼成物1とした。
【0017】次に、図1、図2に示す通り、前記被焼成
物1を縦、横150mm、高さ35mmの被焼成体を焼
成サヤ2に収納し、この焼成サヤ2をスペーサ3を介し
て5段に積み重ね、台板5の上でA,B,C,Dの4ヶ
所に配置し、更にその外側を筐体4で覆った構成とし、
1250℃の温度で3時間の焼成を行った。
【0018】このとき、筐体4の内壁に焼成サヤ2が接
触しないように適当な間隔(本実施の形態では約30m
mの空間を設けた)を設けている。空間距離が狭いと焼
成サヤ2内の温度安定性が悪く、また焼成サヤ2の熱膨
張で筐体4が破損するおそれがあり好ましくない。
【0019】次に、前記焼成において、炉内に配置した
焼成サヤ2ごとにこの焼成サヤ2内の温度を測定し、さ
らに焼成を終えた被焼成物1の電気特性を測定し従来例
と比較し(表1)に示した。
【0020】
【表1】
【0021】(表1)には台板5上のA,B,C,Dの
各配置における焼成サヤ2の段数ごとに、前記焼成サヤ
2内の温度測定結果と、被焼成物1を焼成して得られた
セラミック成形体の電気特性(圧電定数)測定結果とを
示した。
【0022】この結果、本発明の実施の形態1に示すよ
うに焼成サヤ2の外周を筐体4で囲うことで、従来方法
に比べ各焼成サヤ2間の温度バラツキ(R)が小さくな
り、電気特性(圧電定数)のバラツキが少ない高品質の
セラミック成形体が得られた。
【0023】(実施の形態2)図3は本発明の実施の形
態2における焼成工程図である。
【0024】図3に示す実施の形態2の焼成工程図は、
基本的には図1、図2に示した実施の形態1と同じ構成
であるので、同一構成部分には同一番号を付して詳細な
説明は省略する。
【0025】図3において、6は筐体であり、この筐体
6は底部が解放された二重壁を有し、黒色で気孔率を2
%以下の緻密なアルミナ質磁器で形成されている。この
筐体6で焼成サヤ2を覆った後、焼成過程で焼成炉の熱
で余熱した外気を毎分1立方メータの速度で筐体6の側
面の下方の気体の流入口7から送り込み、壁間を通過さ
せながら焼成サヤ2の外周部に流入させ、これを焼成サ
ヤ2の外壁に沿って下方に導き台板5の流出口8から取
り出した後、再び流入口7に還流させながら焼成を行っ
た。
【0026】このとき、気体の流入速度が速すぎると筐
体6の熱を必要以上に奪い筐体6の内部の温度安定性が
悪くなり、遅すぎると気体流入効果が少なくなるため流
速を制御している。
【0027】次に、前記焼成において、炉内に配置した
焼成サヤ2ごとにこの焼成サヤ2内の温度を測定し、さ
らに焼成を終えたセラミック成形体の電気特性を測定し
従来例と比較し(表2)に示した。
【0028】
【表2】
【0029】(表2)には台板5上のA,B,C,Dの
各配置における焼成サヤ2の段数ごとに前記焼成サヤ内
の温度測定結果と焼成して得られたセラミック成形体の
電気特性(圧電定数)測定結果を示した。
【0030】この結果、筐体6を多重壁構造とし、その
壁間の隙間に加熱した気体を流入させることで温度バラ
ツキが実施の形態1に比べ小さくなり、また筐体6に着
色した緻密なアルミナ製の筐体を用いることで一段と温
度バラツキが小さくなり、セラミック成形体の電気特性
(圧電定数)のバラツキも一層小さいものが得られた。
【0031】即ち焼成サヤ2を筐体6で囲うことにより
焼成炉の発熱体の輻射熱を筐体6が一旦吸収し筐体6全
体が加熱される、この熱を輻射熱として囲った筐体6か
ら焼成サヤ2に間接的に均一に伝えるため各焼成サヤ2
間の温度変動を抑制することができる。
【0032】また、多重壁の筐体6の壁間を通過させ筐
体6の内部に送り込まれた余熱された気体は焼成サヤ2
の外壁及びスペーサ3間を通過し焼成サヤ2の全体を均
等に加熱するため、各焼成サヤ2間の温度バラツキが一
層小さくなる。
【0033】また、筐体6に発熱体の熱を効果的に吸収
することのできる黒色または暗色系に着色した熱伝導性
に優れたアルミナ製の磁器を用いることで、発熱体の温
度を効果的に焼成サヤ2に伝達するため筐体6内の各焼
成サヤ2の温度バラツキが小さくなることが明らかであ
る。
【0034】従って従来方法では焼成サヤ間の温度バラ
ツキを小さくするために、昇温速度を遅く、しかも最高
温度の保持時間を長くしていたが、本発明の焼成方法に
よれば、比較的速い昇温速度で最高保持時間も短く設定
することが可能となりセラミックの焼成工数を低減する
ことも可能となる。尚、各焼成サヤ2の温度は各焼成サ
ヤ2内に熱電対を入れ測定した。
【0035】
【発明の効果】以上のように、セラミックを焼成する際
に焼成サヤの外周を熱伝導性に優れた多重壁の筐体で囲
み、その筐体壁間を加熱した気体を通過させ内部に導き
焼成を行うことによって、焼成炉の発熱体の輻射熱を間
接的に均等に焼成サヤに伝えることができ、これにより
筐体の内部の各焼成サヤ間の温度バラツキが低減され、
被焼成物の特性バラツキが小さなセラミックスの焼成方
法を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のセラミック部品の焼成方法の実施の形
態1における焼成工程の断面図
【図2】同実施の形態1における焼成工程の斜視図
【図3】本発明の実施の形態2における焼成工程の断面
【図4】従来の焼成工程の断面図
【符号の説明】
1 被焼成物 2 焼成サヤ 3 スペーサ 4,6 筐体 5 台板 7 流入口 8 流出口
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大沼 力 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 安井 真人 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被焼成物を収納したサヤの外周を筐体で
    囲み焼成を行うセラミック部品の焼成方法。
  2. 【請求項2】 筐体が多重壁構造からなり、その壁間の
    隙間で気体を強制的に流通させる構成とした請求項1に
    記載のセラミック部品の焼成方法。
  3. 【請求項3】 筐体に気孔率が2%より少ないアルミナ
    質磁器を用いる請求項1または請求項2に記載のセラミ
    ック部品の焼成方法。
  4. 【請求項4】 筐体の色調が黒色または暗色系のものを
    使用する請求項1から請求項3の何れかに記載のセラミ
    ック部品の焼成方法。
  5. 【請求項5】 高温に加熱した気体を筐体の外部から取
    り入れその壁間を通過させるようにした請求項2に記載
    のセラミック部品の焼成方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004338977A (ja) * 2003-05-13 2004-12-02 Kyocera Corp 焼成冶具

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004338977A (ja) * 2003-05-13 2004-12-02 Kyocera Corp 焼成冶具
JP4614636B2 (ja) * 2003-05-13 2011-01-19 京セラ株式会社 PbまたはBiを含有する厚み100μm以下のインクジェットプリンタヘッド用圧電セラミックスを焼成するための焼成治具、並びにそれを用いたPbまたはBiを含有する厚み100μm以下のインクジェットプリンタヘッド用圧電セラミックス及びインクジェットプリンタヘッド用圧電アクチュエータの製造方法

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