JP2013184868A - 炭化ホウ素−二ホウ化チタンセラミックス並びにレーザ加工装置用反射ミラー及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】レーザ加工装置用反射ミラーの材料として適した放電加工性と比剛性を有する炭化ホウ素−二ホウ化チタンセラミックスを得る。
【解決手段】本発明による炭化ホウ素−二ホウ化チタンセラミックスは、炭化ホウ素（Ｂ_４Ｃ）粉末、二酸化チタン（ＴｉＯ_２）粉末、及び炭素（Ｃ）粉末の混合粉末を加圧条件下で焼結して得られ、炭化ホウ素８０〜７３ｍｏｌ％、二ホウ化チタン２０〜２７ｍｏｌ％からなる。混合粉末に含まれる炭化ホウ素粉末は、平均粒径１．０μｍ〜２．５μｍで且つ重量比が１０％にあたる粒径（Ｄ１０）が０．３μｍ以上であり、二酸化チタン粉末及び炭素粉末は、平均粒径１μｍ以下である。これにより、形彫放電加工に適した抵抗率０．０５Ω・ｃｍ以下であり、スキャンミラーの材料として必要な比剛性１５０以上の炭化ホウ素−二ホウ化チタンセラミックスが得られる。
【選択図】図２

Description

本発明は、炭化ホウ素−二ホウ化チタンセラミックスと、これを用いたレーザ加工装置用反射ミラー及びその製造方法に関するものである。

レーザ加工装置の光学系に用いられるスキャンミラー等の反射ミラーは、高速化に対応するため軽量で高剛性であることが求められる。スキャンミラーの構成材として必要な比剛性（ヤング率÷密度）は１５０以上であり、従来、密度が低く且つ剛性の高い炭化ホウ素−二ホウ化チタンセラミックスやベリリウム等が材料として用いられている。

また、スキャンミラーの軽量化のための形状として、例えば特許文献１には、裏面部に張りと背骨部分を有する肋骨構造を採用したものが提示されている（図１参照）。炭化ホウ素−二ホウ化チタンセラミックスは、非常に硬い材料であるため機械加工によりスキャンミラー裏面の張りを加工することは困難であるが、電気伝導性を有することから放電加工が可能であり、形彫放電加工により張りの加工がなされている。

また、特許文献２では、炭化ホウ素−二ホウ化チタンセラミックスの原料である炭化ホウ素（Ｂ_４Ｃ）粉末、二酸化チタン（ＴｉＯ_２）粉末、炭素（Ｃ）粉末の平均粒径、及び焼結後の炭化ホウ素と二ホウ化チタンの組成を規定し、抵抗率を０．１Ω・ｃｍ以下とすることにより放電加工性を向上させている。

この特許文献２では、平均粒径１．０μｍ〜２．５μｍの炭化ホウ素粉末、平均粒径１μｍ未満の二酸化チタン粉末、及び平均粒径１μｍ未満の炭素粉末の混合粉末を加圧条件下で焼結し、炭化ホウ素９０〜７０ｍｏｌ％、二ホウ化チタン１０〜３０ｍｏｌ％からなる炭化ホウ素−二ホウ化チタンセラミックスを得ている。

特許第４０９９１３５号公報 特開２００９−１４３７７７号公報

上記特許文献２では、抵抗率を０．１Ω・ｃｍ以下として放電加工性を向上させた炭化ホウ素−二ホウ化チタンセラミックスが提示されている。しかしながら、図１に示すようなスキャンミラーの背面の張りの形彫放電加工においては、炭化ホウ素−二ホウ化チタンセラミックスの抵抗率が０．０５Ω・ｃｍ以上になると、放電加工時に張りが欠けるという問題がある。特許文献２に記載された原料、組成、焼成条件で得られた炭化ホウ素−二ホウ化チタンセラミックスにおいても、原料の１つである炭化ホウ素粉末に微細な粒子が多く含まれている場合には、焼結体の抵抗率が０．０５Ω・ｃｍ以上となり、形彫放電加工に適さない。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、レーザ加工装置用反射ミラーの材料として適した放電加工性と比剛性を有する炭化ホウ素−二ホウ化チタンセラミックスを得ることを目的とする。

また、反射ミラーの材料として適した放電加工性と比剛性を有する炭化ホウ素−二ホウ化チタンセラミックスを用いることにより、軽量で高剛性なレーザ加工装置用反射ミラーを得ることを目的とする。

また、反射ミラーの材料として適した放電加工性と比剛性を有する炭化ホウ素−二ホウ化チタンセラミックスを用いることにより、加工の歩留まりを向上させ、軽量、高剛性で安価なレーザ加工装置用反射ミラーを製造することを目的とする。

本発明に係る炭化ホウ素−二ホウ化チタンセラミックスは、炭化ホウ素（Ｂ_４Ｃ）粉末、二酸化チタン（ＴｉＯ_２）粉末、及び炭素（Ｃ）粉末の混合粉末を加圧条件下で焼結して得られる炭化ホウ素８０〜７３ｍｏｌ％、二ホウ化チタン２０〜２７ｍｏｌ％からなる炭化ホウ素−二ホウ化チタンセラミックスであって、混合粉末に含まれる炭化ホウ素粉末は、平均粒径１．０μｍ〜２．５μｍで且つ重量比が１０％にあたる粒径（Ｄ１０）が０．３μｍ以上である。

また、本発明に係るレーザ加工装置用反射ミラーは、表面に反射面を有する基体部と、この基体部の裏面に設けられ該基体部の歪みを防ぐ補強構造部とが一体に形成され、基体部及び補強構造部の構成材として、炭化ホウ素８０〜７３ｍｏｌ％、二ホウ化チタン２０〜２７ｍｏｌ％からなる炭化ホウ素−二ホウ化チタンセラミックスを用いたものである。

また、本発明に係るレーザ加工装置用反射ミラーの製造方法は、表面に反射面を有する基体部と、この基体部の裏面に設けられ該基体部の歪みを防ぐ補強構造部とが一体に形成され、基体部及び補強構造部の構成材として、炭化ホウ素−二ホウ化チタンセラミックスを用いたレーザ加工装置用反射ミラーの製造方法であって、平均粒径が１．０μｍ〜２．５μｍで且つ重量比が１０％にあたる粒径（Ｄ１０）が０．３μｍ以上の炭化ホウ素（Ｂ_４Ｃ）粉末、平均粒径１μｍ以下の二酸化チタン（ＴｉＯ_２）粉末、及び平均粒径１μｍ以下の炭素（Ｃ）粉末の混合粉末を加圧条件下で焼結し、炭化ホウ素８０〜７３ｍｏｌ％、二ホウ化チタン２０〜２７ｍｏｌ％からなる炭化ホウ素−二ホウ化チタンセラミックスを得る第１の工程と、第１の工程で得られた炭化ホウ素−二ホウ化チタンセラミックスから、補強構造部を放電加工により成形する第２の工程と、第２の工程に続いて、反射面となる面を必要な面粗さに光学研磨する第３の工程を含むものである。

本発明によれば、抵抗率が０．０５Ω・ｃｍ以下、比剛性（ヤング率÷密度）が１５０以上であり、レーザ加工装置用反射ミラーの材料として適した放電加工性と比剛性を有する炭化ホウ素−二ホウ化チタンセラミックスが得られる。

また、基体部及び補強構造部の構成材として、炭化ホウ素８０〜７３ｍｏｌ％、二ホウ化チタン２０〜２７ｍｏｌ％からなる炭化ホウ素−二ホウ化チタンセラミックスを用いることにより、軽量で高剛性なレーザ加工装置用反射ミラーが得られる。

さらに、本発明に係るレーザ加工装置用反射ミラーの製造方法によれば、第１の工程で得られる炭化ホウ素−二ホウ化チタンセラミックスの抵抗率は０．０５Ω・ｃｍ以下であることから、補強構造部を放電加工により成形する第２の工程では、高抵抗率が原因の放電加工不良が発生せず、加工の歩留まりが向上し、軽量、高剛性で安価なレーザ加工装置用反射ミラーを製造することが可能である。

本発明の実施の形態１に炭化ホウ素−二ホウ化チタンセラミックスを用いたスキャンミラーの構造例を示す裏面斜視図である。 本発明の実施例１〜実施例９、及び比較例１〜比較例６における炭化ホウ素−二ホウ化チタンセラミックスの配合条件及び焼結体物性を示す図である。 本発明の実施例１〜実施例４、及び比較例１、比較例２における炭化ホウ素−二ホウ化チタンセラミックスの抵抗率を示す図である。 本発明の実施例１〜実施例４、及び比較例１、比較例２における炭化ホウ素−二ホウ化チタンセラミックスの比剛性を示す図である。 本発明の実施例５〜実施例７、及び比較例３、比較例４における炭化ホウ素−二ホウ化チタンセラミックスの抵抗率を示す図である。 本発明の実施例５〜実施例７、及び比較例３、比較例４における炭化ホウ素−二ホウ化チタンセラミックスの比剛性を示す図である。

実施の形態１．
以下に、本発明の実施の形態１に係る炭化ホウ素−二ホウ化チタンセラミックスと、これを用いたレーザ加工装置用反射ミラー及びその製造方法について説明する。図１は、本実施の形態１に係るレーザ加工装置の光学系に用いられる反射ミラーであるスキャンミラーの基体部（裏面）を示している。

スキャンミラーは、基体部の表面に反射面を有し、裏面に該基体部の歪みを防ぐ補強構造部が一体に形成されている。補強構造部は、図１に示すように、張り１と背骨部分２を有する肋骨構造となっている。このスキャンミラーの基体部及び補強構造部の構成材として、本実施の形態１に係る炭化ホウ素−二ホウ化チタンセラミックスが用いられる。

本実施の形態１に係るスキャンミラーを用いたレーザ加工装置の反射光学系について、簡単に説明する。例えばプリント基板の穴あけ加工用のレーザ加工装置は、レーザ発振器から出射された加工用のレーザビーム（光路）を加工位置に振るための反射光学系を有している。この反射光学系は、Ｘ軸の反射ミラー、Ｙ軸の反射ミラー、及び集光レンズを含んで構成される。Ｘ軸の反射ミラーはＸ軸のスキャナに、Ｙ軸の反射ミラーはＹ軸のスキャナにそれぞれ固定され、これらの反射ミラーの回転軸（Ｘ軸、Ｙ軸）回りの揺動速度により、穴あけの加工速度（単位時間あたりの加工穴の数）が決定される。

次に、本実施の形態１に係る炭化ホウ素−二ホウ化チタンセラミックスの原料、組成、焼成条件について説明する。炭化ホウ素−二ホウ化チタンセラミックスは、炭化ホウ素（Ｂ_４Ｃ）粉末、二酸化チタン（ＴｉＯ_２）粉末、及び炭素（Ｃ）粉末の混合粉末を加圧条件下で焼結し、下記の式１に示す反応を利用して得られる。焼結条件は、１８５０℃〜２０５０℃の温度で、２０Ｍｐａ〜６０ＭＰａの圧力で加圧しながら焼成させる。
Ｂ_４Ｃ＋２ＴｉＯ_２＋３Ｃ→２ＴｉＢ_２＋４ＣＯ・・・（式１）

炭化ホウ素−二ホウ化チタンセラミックスは、従来、スキャンミラーの基体部を構成する材料として用いられているが（例えば特許文献２）、本発明者らは、その抵抗率が０．０５Ω・ｃｍ以上であると、スキャンミラーの裏面の張り１の形彫放電加工時に欠けが発生するという知見を得ている。

さらに、炭化ホウ素粉末の平均粒径、二酸化チタンの原料ロット（平均粒径）、炭素粉末の原料ロット（平均粒径）、及び焼結後の炭化ホウ素と二ホウ化チタンの組成比（ｍｏｌ％）が同じであっても、炭化ホウ素粉末の微細粉末の量に起因する抵抗率のばらつきが発生するという知見を得ている。炭化ホウ素粉末の微細粉末の量が過剰な場合、焼結後の二ホウ化チタンの径が小さくなり、その結果、抵抗率が高くなる傾向にある。

本実施の形態１では、混合粉末に含まれる炭化ホウ素粉末として、平均粒径１．０μｍ〜２．５μｍで且つ重量比が１０％にあたる粒径（Ｄ１０）が０．３μｍ以上のものを用いる。また、二酸化チタン粉末として、平均粒径１μｍ以下のものを用い、さらに詳しくは平均粒径０．０１〜１μｍのものを用いる。また、炭素粉末として、平均粒径１μｍ以下のものを用い、さらに詳しくは平均粒径０．０１〜１μｍのものを用いる。これらの原料を含む混合粉末を上記の焼成条件で焼結し、炭化ホウ素８０〜７３ｍｏｌ％、二ホウ化チタン２０〜２７ｍｏｌ％からなる炭化ホウ素−二ホウ化チタンセラミックスを得る。

本実施の形態１によって得られる炭化ホウ素−二ホウ化チタンセラミックスは、抵抗率が０．０５Ω・ｃｍ以下であり、比剛性（ヤング率÷密度）が１５０以上であることから、形彫放電加工に適しており、スキャンミラーの材料として適している。

なお、炭化ホウ素粉末の平均粒径が１．０μｍ未満の場合、焼結体の抵抗率が０．０５Ω・ｃｍ以上となり、形彫放電加工に適さなくなる。一方、平均粒径が２．５μｍより大きくなると、ヤング率の低下により比剛性が１５０未満となり、スキャンミラーの材料として適さなくなる。また、炭化ホウ素粉末のＤ１０が０．３μｍ未満の場合、抵抗率が０．０５Ω・ｃｍ以上となり、形彫放電加工に適さなくなる

また、炭化ホウ素−二ホウ化チタンセラミックスの焼結後の組成として、炭化ホウ素が８０ｍｏｌ％を超えると、原料の炭化ホウ素粉末のＤ１０が０．３μｍ以上であっても抵抗率が０．０５Ω・ｃｍ以上となり形彫放電加工に適さなくなる。また、炭化ホウ素が７３ｍｏｌ％未満では、炭化ホウ素−二ホウ化チタンセラミックスの比剛性が１５０未満となり、スキャンミラーの材料として適さなくなる。

本実施の形態１に係る炭化ホウ素−二ホウ化チタンセラミックスを用いたスキャンミラーの製造方法について簡単に説明する。まず、第１の工程として、平均粒径が１．０μｍ〜２．５μｍで且つ重量比が１０％にあたる粒径（Ｄ１０）が０．３μｍ以上の炭化ホウ素粉末、平均粒径１μｍ以下の二酸化チタン粉末、及び平均粒径１μｍ以下の炭素粉末の混合粉末を加圧条件下で焼結し、炭化ホウ素８０〜７３ｍｏｌ％、二ホウ化チタン２０〜２７ｍｏｌ％からなる炭化ホウ素−二ホウ化チタンセラミックスを得る。

続いて第２の工程として、第１の工程で得られた炭化ホウ素−二ホウ化チタンセラミックスから、補強構造部を放電加工により成形する。補強構造部は、例えば図１に示すような、張り１と背骨部分２を有する肋骨構造である。この第２の工程に続いて、補強構造部の反対側の反射面となる面を必要な面粗さに光学研磨する第３の工程を行う。

本実施の形態１に係るスキャンミラーの製造方法によれば、第１の工程で得られる炭化ホウ素−二ホウ化チタンセラミックスの抵抗率は０．０５Ω・ｃｍ以下であることから、補強構造部を放電加工により成形する第２の工程において、高抵抗率が原因の放電加工不良が発生せず、加工の歩留まりが向上し、軽量、高剛性で安価なスキャンミラーを製造することが可能である

以下、本発明の実施例について具体例を挙げて説明する。図２は、本発明の実施例１〜実施例９、及び比較例１〜比較例６における炭化ホウ素−二ホウ化チタンセラミックスの配合条件と焼結体物性を示している。配合条件として、炭化ホウ素粉末のＤ１０（μｍ）、平均粒径（μｍ）、及び焼結後の炭化ホウ素−二ホウ化チタン組成比（ｍｏｌ％）を示し、焼結体物性として、抵抗率（Ω・ｃｍ）、放電加工時間（分）、密度（ｇ／ｃｍ^３）、ヤング率（ＧＰａ）、及び比剛性を示している。

図２において、放電加工時間は、図１に示すスキャンミラー裏面の張り１の形彫放電加工時間を示すものである。張り１の幅は０．５ｍｍ、高さは３．０ｍｍであり、除去体積は２．１５ｃｍ³である。なお、放電加工時間は短い方が望ましい。また、実施例１〜実施例９、及び比較例１〜比較例６ではいずれも、二酸化チタン粉末として平均粒径０．０１〜１μｍのものを用い、炭素粉末として平均粒径０．０１〜１μｍのものを用いている。また、焼結条件として、１８５０℃〜２０５０℃の温度で、２０Ｍｐａ〜６０ＭＰａの圧力で加圧しながら焼成させている。

図２に示すように、実施例１〜実施例４、及び比較例１、比較例２はいずれも、炭化ホウ素粉末として、Ｄ１０が０．３μｍ、平均粒径が１．６μｍのものを用いている。ただし、焼結後の炭化ホウ素の組成比が、実施例１〜実施例４では８０〜７３ｍｏｌ％の範囲内であるのに対し、比較例１では８２ｍｏｌ％、比較例２では７０ｍｏｌ％である。

また、実施例５〜実施例７、及び比較例３、比較例４は、焼結後の炭化ホウ素の組成比はいずれも８０ｍｏｌ％であるが、炭化ホウ素粉末のＤ１０と平均粒径の条件を変えたものである。実施例５〜実施例７では、Ｄ１０が０．３μｍ以上、平均粒径が１．０〜２．５μｍの範囲内のものを用いている。比較例３ではＤ１０が０．２μｍ、平均粒径が０．６μｍのものを用い、比較例４ではＤ１０が０．６μｍ、平均粒径が３．６μｍのものを用いている。

図３は、炭化ホウ素粉末のＤ１０と平均粒径は同じであり、焼結後の炭化ホウ素の組成比のみが異なる実施例１〜実施例４、及び比較例１、比較例２における炭化ホウ素−二ホウ化チタンセラミックスの抵抗率を測定した結果を示している。図３において、横軸は焼成後の炭化ホウ素量（ｍｏｌ％）、縦軸は抵抗率（Ω・ｃｍ）である。なお、図３中、点線は抵抗率０．０５Ω・ｃｍを示し、これ以下の抵抗率であれば形彫放電加工に適している。

図３に示すように、炭化ホウ素粉末のＤ１０が０．３μｍ以上であり、焼結後の炭化ホウ素の組成比が７０％である比較例２と、同組成比が７３〜８０ｍｏｌ％である実施例１〜実施例４においては、形彫放電加工に適した抵抗率である０．０５Ω・ｃｍ以下となっている。一方、Ｄ１０は同じであっても、同組成比が８２％の比較例１では、抵抗率０．１３Ω・ｃｍとなっている。

また、図４は、実施例１〜実施例４、及び比較例１、比較例２における炭化ホウ素−二ホウ化チタンセラミックスの比剛性を測定した結果を示している。図４において、横軸は焼結後の炭化ホウ素量（ｍｏｌ％）、縦軸は比剛性である。なお、図４中、点線は比剛性１５０を示し、これ以上の比剛性であればスキャンミラーの材料として適している。

図４に示すように、炭化ホウ素粉末のＤ１０が０．３μｍ以上であり、焼結後の炭化ホウ素の組成比が７３〜８０ｍｏｌ％である実施例１〜実施例４と、同組成比が８２％の比較例１においては、スキャンミラーの材料として適した比剛性である１５０以上となっている。一方、Ｄ１０は同じであっても、同組成比が７０％の比較例２では、比剛性１４３となっている。

このように、炭化ホウ素粉末のＤ１０が０．３μｍ、平均粒径が１．６μｍであり、焼結後の炭化ホウ素の組成比が７３〜８０ｍｏｌ％の範囲である実施例１〜実施例４では、抵抗率０．０５Ω・ｃｍ以下であるためアスペクト比の高い張り１の形彫放電加工が可能であり、スキャンミラーの材料として適した比剛性１５０以上を有する炭化ホウ素−二ホウ化チタンセラミックスが得られる。

一方、比較例１のように焼結後の炭化ホウ素の組成比が８０ｍｏｌ％以上の場合、焼結体の抵抗率は０．０５Ω・ｃｍ以上となり、形彫放電加工時に張り１に欠けが生じる。また、比較例２のように焼結後の炭化ホウ素の組成比が７３ｍｏｌ％未満の場合、焼結体の比剛性が１５０以下となり、スキャンミラーの材料として適さなくなる。

また、図５は、焼結後の炭化ホウ素の組成比が同じであり、炭化ホウ素粉末のＤ１０と平均粒径の条件を変えた実施例５〜実施例７、及び比較例３、比較例４における炭化ホウ素−二ホウ化チタンセラミックスの抵抗率を測定した結果を示している。図５において、横軸は炭化ホウ素粉末の平均粒径（μｍ）、縦軸は抵抗率（Ω・ｃｍ）である。なお、図５中、点線は抵抗率０．０５Ω・ｃｍを示し、これ以下の抵抗率であれば形彫放電加工に適している。

図５に示すように、炭化ホウ素粉末のＤ１０が０．３μｍ以上であり、平均粒径が１．０μｍ〜２．５μｍの範囲内である実施例５〜実施例７と、平均粒径３．６μｍの比較例４においては、形彫放電加工に適した抵抗率である０．０５Ω・ｃｍ以下となっている。一方、Ｄ１０が０．２μｍ、平均粒径が０．６μｍの比較例３では、抵抗率０．２Ω・ｃｍとなっている。

また、図６は、実施例５〜実施例７、及び比較例３、比較例４における炭化ホウ素−二ホウ化チタンセラミックスの比剛性を測定した結果を示している。図６において、横軸は炭化ホウ素粉末の平均粒径（μｍ）、縦軸は比剛性である。なお、図６中、点線は比剛性１５０を示し、これ以上の比剛性であればスキャンミラーの材料として適している。

図６に示すように、炭化ホウ素粉末のＤ１０が０．３μｍ以上であり、平均粒径が１．０μｍ〜２．５μｍの範囲内である実施例５〜実施例７と、Ｄ１０が０．２μｍ、平均粒径が０．６μｍの比較例３においては、スキャンミラーの材料として適した比剛性である１５０以上となっている。一方、Ｄ１０が０．６μｍ、平均粒径３．６μｍの比較例４では、比剛性１４８となっている。

このように、炭化ホウ素粉末のＤ１０が０．３μｍ以上、平均粒径が１．０μｍ〜２．５μｍであり、焼結後の炭化ホウ素の組成比が８０ｍｏｌ％である実施例５〜実施例７では、抵抗率０．０５Ω・ｃｍ以下であるためアスペクト比の高い張り１の形彫放電加工が可能であり、スキャンミラーの材料として適した比剛性１５０以上を有する炭化ホウ素−二ホウ化チタンセラミックスが得られる。

一方、比較例３のように炭化ホウ素粉末の平均粒径が１．０μｍ未満の場合、焼結体の抵抗率は０．０５Ω・ｃｍ以上となり、形彫放電加工時に張りに欠けが生じる。また、比較例４のように炭化ホウ素粉末の平均粒径が２．５μｍ以上の場合、焼結体の比剛性が１５０以下となるため、スキャンミラーの材料として適さなくなる。

また、比較例５及び比較例６は、炭化ホウ素粉末のＤ１０が０．３μｍ未満の場合を示している。Ｄ１０が０．３μｍ未満であると、平均粒径が１．０μｍ〜２．５μｍの範囲内で、焼結後の炭化ホウ素の組成比が７３〜８０ｍｏｌ％の範囲内であっても、焼結体の抵抗率は０．０５Ω・ｃｍ以上となり、形彫放電加工に適さなくなる。

さらに、実施例８及び実施例９は、炭化ホウ素粉末のＤ１０が１．０μｍ、平均粒径が２．５μｍであり、焼結後の炭化ホウ素の組成比がそれぞれ８０ｍｏｌ％と７３ｍｏｌ％の場合を示している。これらの実施例８及び実施例９においても、焼結体の抵抗率は０．０５Ω・ｃｍ以下、比剛性１５０以上となり、スキャンミラーの材料として適した炭化ホウ素−二ホウ化チタンセラミックスが得られる。

このように、焼結後の炭化ホウ素の組成比が大きいほど、抵抗率が高くなる傾向にあり（図３）、８０ｍｏｌ％を超えると抵抗率が０．０５Ω・ｃｍ以上になり、形彫放電加工に適さなくなる（比較例１）。また、焼結後の炭化ホウ素の組成比が大きいほど、比剛性が高くなる傾向にあり（図４）、７３％未満であると比剛性が１５０以下になりスキャンミラーの材料として適さなくなる（比較例２）。さらに、図２に示すように、焼結後の炭化ホウ素の組成比が小さい方が、放電加工の加工時間が短い傾向にある（実施例４、実施例９）。

また、炭化ホウ素粉末の平均粒径が小さいほど、抵抗率が高くなる傾向にあり（図５）、１μｍ以下であると抵抗率が０．０５Ω・ｃｍ以上になり、形彫放電加工に適さなくなる（比較例３）。また、炭化ホウ素粉末の平均粒径が小さいほど、比剛性が高くなる傾向にあり（図６）、２．５μｍを超えると比剛性が１５０以下になり、スキャンミラーの材料として適さなくなる（比較例４）。

ただし、比較例５及び比較例６のように、焼結後の炭化ホウ素の組成比が７３〜８０％の範囲にあり、炭化ホウ素粉末の平均粒径が１．０μｍ〜２．５μｍの範囲にある場合でも、Ｄ１０が０．３μｍ未満であると、焼結体の抵抗率は０．０５Ω・ｃｍ以上となり、形彫放電加工に適さなくなる。

以上のことから、本発明に係る炭化ホウ素−二ホウ化チタンセラミックスは、炭化ホウ素８０〜７３ｍｏｌ％、二ホウ化チタン２０〜２７ｍｏｌ％からなり、原料である炭化ホウ素粉末は、平均粒径１．０μｍ〜２．５μｍで且つ重量比が１０％にあたる粒径（Ｄ１０）が０．３μｍ以上のものである。また、二酸化チタン粉末及び炭素粉末は、平均粒径１μｍ未満のものである。

本発明によれば、形彫放電加工に適した抵抗率０．０５Ω・ｃｍ以下であり、スキャンミラーの材料として必要な比剛性１５０以上の炭化ホウ素−二ホウ化チタンセラミックスが得られ、スキャンミラーの裏面のアスペクト比の高い張り１の形彫放電加工が可能であり、放電加工による加工時間が大幅に短縮される。

また、スキャンミラーの基体部の材料として本発明による炭化ホウ素−二ホウ化チタンセラミックスを用いることにより、高抵抗率が原因の放電加工不良が発生せず、加工の歩留まりが向上するため、高速化に対応可能な軽量、高剛性のスキャンミラーを安価で製造することができる。なお、本発明は、その発明の範囲内において、実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

本発明は、形彫放電加工に適した炭化ホウ素−二ホウ化チタンセラミックスに係るものであり、レーザ加工装置用反射ミラーの構成材として利用することができる。

１ 張り、２ 背骨部分。

Claims (5)

1. 炭化ホウ素（Ｂ_４Ｃ）粉末、二酸化チタン（ＴｉＯ_２）粉末、及び炭素（Ｃ）粉末の混合粉末を加圧条件下で焼結して得られる炭化ホウ素８０〜７３ｍｏｌ％、二ホウ化チタン２０〜２７ｍｏｌ％からなる炭化ホウ素−二ホウ化チタンセラミックスであって、
   前記混合粉末に含まれる炭化ホウ素粉末は、平均粒径が１．０μｍ〜２．５μｍで且つ重量比が１０％にあたる粒径（Ｄ１０）が０．３μｍ以上であることを特徴とする炭化ホウ素−二ホウ化チタンセラミックス。
2. 前記混合粉末に含まれる二酸化チタン粉末及び炭素粉末は、平均粒径１μｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の炭化ホウ素−二ホウ化チタンセラミックス。
3. 表面に反射面を有する基体部と、この基体部の裏面に設けられ該基体部の歪みを防ぐ補強構造部とが一体に形成され、前記基体部及び前記補強構造部の構成材として、炭化ホウ素８０〜７３ｍｏｌ％、二ホウ化チタン２０〜２７ｍｏｌ％からなる炭化ホウ素−二ホウ化チタンセラミックスを用いたことを特徴とするレーザ加工装置用反射ミラー。
4. 前記炭化ホウ素−二ホウ化チタンセラミックスは、抵抗率０．０５Ω・ｃｍ以下であり、比剛性１５０以上であることを特徴とする請求項３記載のレーザ加工装置用反射ミラー。
5. 表面に反射面を有する基体部と、この基体部の裏面に設けられ該基体部の歪みを防ぐ補強構造部とが一体に形成され、前記基体部及び前記補強構造部の構成材として、炭化ホウ素−二ホウ化チタンセラミックスを用いたレーザ加工装置用反射ミラーの製造方法であって、
   平均粒径が１．０μｍ〜２．５μｍで且つ重量比が１０％にあたる粒径（Ｄ１０）が０．３μｍ以上の炭化ホウ素（Ｂ_４Ｃ）粉末、平均粒径１μｍ以下の二酸化チタン（ＴｉＯ_２）粉末、及び平均粒径１μｍ以下の炭素（Ｃ）粉末の混合粉末を加圧条件下で焼結し、炭化ホウ素８０〜７３ｍｏｌ％、二ホウ化チタン２０〜２７ｍｏｌ％からなる炭化ホウ素−二ホウ化チタンセラミックスを得る第１の工程、
   前記第１の工程で得られた炭化ホウ素−二ホウ化チタンセラミックスから、前記補強構造部を放電加工により成形する第２の工程、
   前記第２の工程に続いて、前記反射面となる面を必要な面粗さに光学研磨する第３の工程を含むことを特徴とするレーザ加工装置用反射ミラーの製造方法。

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