JP2632508B2 - 透明高密度磁器 - Google Patents
透明高密度磁器Info
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- JP2632508B2 JP2632508B2 JP7091852A JP9185295A JP2632508B2 JP 2632508 B2 JP2632508 B2 JP 2632508B2 JP 7091852 A JP7091852 A JP 7091852A JP 9185295 A JP9185295 A JP 9185295A JP 2632508 B2 JP2632508 B2 JP 2632508B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、この発明は、光学用
デバイス等に使用されるＰｂ、Ｌａ、Ｚｒ、Ｔｉの各酸
化物を主成分とする透明高密度磁器（以下、ＰＬＺＴと
いう）に係り、特に、短時間の焼成の後、所要厚みにな
した焼成体に短時間の熱間静水圧プレス処理を施すこと
により、経済的にかつ容易に得られた極めて高い透明度
と緻密さを有するＰＬＺＴに関する。
デバイス等に使用されるＰｂ、Ｌａ、Ｚｒ、Ｔｉの各酸
化物を主成分とする透明高密度磁器（以下、ＰＬＺＴと
いう）に係り、特に、短時間の焼成の後、所要厚みにな
した焼成体に短時間の熱間静水圧プレス処理を施すこと
により、経済的にかつ容易に得られた極めて高い透明度
と緻密さを有するＰＬＺＴに関する。
【０００２】
【従来の技術】ＰＬＺＴは、Ｐｂ、Ｌａ、Ｚｒ、Ｔｉの
各酸化物の含有量の違いから、そのポッケルス効果を利
用した光変調、カー効果を利用した光シャッター、光ス
イッチ、メモリー効果を利用した画像メモリー、さら
に、電気光散乱効果による光シャッタ、表面電歪効果に
よる画像メモリー、フォトロミック効果による光メモリ
ー、光強誘電効果による画像メモリー等の各種光学用デ
バイスに用いられている。
各酸化物の含有量の違いから、そのポッケルス効果を利
用した光変調、カー効果を利用した光シャッター、光ス
イッチ、メモリー効果を利用した画像メモリー、さら
に、電気光散乱効果による光シャッタ、表面電歪効果に
よる画像メモリー、フォトロミック効果による光メモリ
ー、光強誘電効果による画像メモリー等の各種光学用デ
バイスに用いられている。
【０００３】透明高密度磁器たるＰＬＺＴは、磁器を通
過する光の散乱あるいは吸収等を防止して上記効果を得
るため、極めて高い透明度が要求されている。このた
め、光の散乱原因となるＰＬＺＴ内部の気孔を減少さ
せ、また、ＰＬＺＴを黄色にしかつ光を吸収する過剰Ｐ
ｂＯを除去する必要がある。
過する光の散乱あるいは吸収等を防止して上記効果を得
るため、極めて高い透明度が要求されている。このた
め、光の散乱原因となるＰＬＺＴ内部の気孔を減少さ
せ、また、ＰＬＺＴを黄色にしかつ光を吸収する過剰Ｐ
ｂＯを除去する必要がある。
【０００４】かかるＰＬＺＴを得る方法として、酸化ア
ルミニウム、炭化けい素、グラファイト等で作成された
ダイス中に、ＰＬＺＴ磁器原料粉末を装入し、アルミナ
製などのパンチで押圧する、所謂、一軸加圧式ホットプ
レス法（米国特許 ３．６６６．６６６；１９７２）が
知られている。しかし、この方法は、ダイス、パンチの
高温強度や外部ヒーターを用いる均熱法等の問題から、
得られる製品の大きさに限度があり、また、パンチ、ダ
イス材との被加圧体との反応も避け難く、さらに、生産
性の点でも問題があった。
ルミニウム、炭化けい素、グラファイト等で作成された
ダイス中に、ＰＬＺＴ磁器原料粉末を装入し、アルミナ
製などのパンチで押圧する、所謂、一軸加圧式ホットプ
レス法（米国特許 ３．６６６．６６６；１９７２）が
知られている。しかし、この方法は、ダイス、パンチの
高温強度や外部ヒーターを用いる均熱法等の問題から、
得られる製品の大きさに限度があり、また、パンチ、ダ
イス材との被加圧体との反応も避け難く、さらに、生産
性の点でも問題があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】一方、圧電磁器の製造
方法として、圧力媒体に高温高圧ガスを用いる熱間静水
圧プレス法（以下ＨＩＰという）が知られ、出願人は先
に、このＨＩＰを利用したＰｂＴｉ3、ＰｂＮｂ2Ｏ6、
ＰｂＴｉxＺｒyＯ3＋Ｎｂ2Ｏ5 等の高密度圧電磁器の
製造方法を提案（特開昭５８−１８２８８３号）した。
しかし、上記方法をＰＬＺＴに適用しても、ＰＬＺＴ内
部に生成した気孔を充分に除去することが困難であり、
特に、大きな気孔を除去することができず、光学用デバ
イスとして要求される高い透明度と高密度を達成するこ
とが困難であった。
方法として、圧力媒体に高温高圧ガスを用いる熱間静水
圧プレス法（以下ＨＩＰという）が知られ、出願人は先
に、このＨＩＰを利用したＰｂＴｉ3、ＰｂＮｂ2Ｏ6、
ＰｂＴｉxＺｒyＯ3＋Ｎｂ2Ｏ5 等の高密度圧電磁器の
製造方法を提案（特開昭５８−１８２８８３号）した。
しかし、上記方法をＰＬＺＴに適用しても、ＰＬＺＴ内
部に生成した気孔を充分に除去することが困難であり、
特に、大きな気孔を除去することができず、光学用デバ
イスとして要求される高い透明度と高密度を達成するこ
とが困難であった。
【０００６】また、ＰＬＺＴの焼成時に生成する大きな
気孔を除去する方法として、ＰｂＯ酸素雰囲気中で焼成
する雰囲気焼成法が知られているが、ＰｂＯ蒸気圧の制
御が困難であり、ＰｂＯ蒸気圧が所定圧力より高いと、
ＰＬＺＴ内部に過剰なＰｂＯが侵入して、ＰＬＺＴを黄
色に変色させてしまい、また、ＰｂＯ蒸気圧が低いと、
ＰｂＯの侵入は防止できるが、ＰｂＯ内部の気孔を除去
することができず、安定した性状のＰＬＺＴを得ること
ができなかった。
気孔を除去する方法として、ＰｂＯ酸素雰囲気中で焼成
する雰囲気焼成法が知られているが、ＰｂＯ蒸気圧の制
御が困難であり、ＰｂＯ蒸気圧が所定圧力より高いと、
ＰＬＺＴ内部に過剰なＰｂＯが侵入して、ＰＬＺＴを黄
色に変色させてしまい、また、ＰｂＯ蒸気圧が低いと、
ＰｂＯの侵入は防止できるが、ＰｂＯ内部の気孔を除去
することができず、安定した性状のＰＬＺＴを得ること
ができなかった。
【０００７】さらに上記の焼成法とＨＩＰを組合わせて
も、要求される高透明度でかつ無気孔化した透明高密度
磁器を安定して得ることはできなかった。このような問
題点を解決するために、本発明者は先に、ＰＬＺＴの焼
成を理論密度の９７％以上の密度まで真空中にて実施
し、さらにＨＩＰ処理することによって、高透明度でか
つ無気孔化した透明高密度磁器が得られる旨提案（特開
昭６２−１０５９５５号）した。
も、要求される高透明度でかつ無気孔化した透明高密度
磁器を安定して得ることはできなかった。このような問
題点を解決するために、本発明者は先に、ＰＬＺＴの焼
成を理論密度の９７％以上の密度まで真空中にて実施
し、さらにＨＩＰ処理することによって、高透明度でか
つ無気孔化した透明高密度磁器が得られる旨提案（特開
昭６２−１０５９５５号）した。
【０００８】さらに、これらＰＬＺＴの用途が拡大され
るにつれ前記高透明度、無気孔化の一層の向上ととも
に、これらを生産性良く製造する方法が強く望まれてい
る。従来、ＰＬＺＴの焼成は要求される高い透過率を得
るために長時間を要しており、例えば、常圧の焼成では
６０時間以上、酸素あるいは減圧下の雰囲気で行なわれ
るホットプレス法（以下ＨＰという）は１６時間以上を
要し、また、ＨＰと常圧焼成、減圧と常圧焼成による多
段焼成法でも、６０時間以上が必要であった。
るにつれ前記高透明度、無気孔化の一層の向上ととも
に、これらを生産性良く製造する方法が強く望まれてい
る。従来、ＰＬＺＴの焼成は要求される高い透過率を得
るために長時間を要しており、例えば、常圧の焼成では
６０時間以上、酸素あるいは減圧下の雰囲気で行なわれ
るホットプレス法（以下ＨＰという）は１６時間以上を
要し、また、ＨＰと常圧焼成、減圧と常圧焼成による多
段焼成法でも、６０時間以上が必要であった。
【０００９】また、前記発明者の提案技術でも、焼成条
件、ＨＩＰ処理条件等はＰＬＺＴの組成によって適宜選
定するが、高い光透過率を満足するには、少なくとも常
圧または真空中焼成に５時間以上、ＨＩＰに５時間以上
の合計１０時間以上の焼成時間が必要であり、経済性、
作業性等の点からも改良が望まれていた。
件、ＨＩＰ処理条件等はＰＬＺＴの組成によって適宜選
定するが、高い光透過率を満足するには、少なくとも常
圧または真空中焼成に５時間以上、ＨＩＰに５時間以上
の合計１０時間以上の焼成時間が必要であり、経済性、
作業性等の点からも改良が望まれていた。
【００１０】この発明は、Ｐｂ、Ｌａ、Ｚｒ、Ｔｉの各
酸化物を主成分として極めて高い透明度と緻密さを有
し、安定して量産可能な光学用デバイス等に用いられる
ＰＬＺＴの提供を目的としている。
酸化物を主成分として極めて高い透明度と緻密さを有
し、安定して量産可能な光学用デバイス等に用いられる
ＰＬＺＴの提供を目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明者は、少なくとも
６５％以上の光透過率を有する透明高密度磁器を目的
に、かつ該ＰＬＺＴを工業規模の量産に際し、最も効率
良く製造するために、焼成時間及びＨＩＰ処理時間とも
に２時間以内で完了させる方法について、ＰＬＺＴの組
成、各工程の温度条件、雰囲気等の最適条件を検討した
結果、特にＨＩＰ処理する際のＰＬＺＴの厚さが、透明
度向上の要因となるばかりか焼成時間、ＨＩＰ処理時間
の短縮に寄与し、平均結晶粒径が小さく光透過率が良好
な透明高密度磁器を効率良く得られることを知見し、こ
の発明を完成した。
６５％以上の光透過率を有する透明高密度磁器を目的
に、かつ該ＰＬＺＴを工業規模の量産に際し、最も効率
良く製造するために、焼成時間及びＨＩＰ処理時間とも
に２時間以内で完了させる方法について、ＰＬＺＴの組
成、各工程の温度条件、雰囲気等の最適条件を検討した
結果、特にＨＩＰ処理する際のＰＬＺＴの厚さが、透明
度向上の要因となるばかりか焼成時間、ＨＩＰ処理時間
の短縮に寄与し、平均結晶粒径が小さく光透過率が良好
な透明高密度磁器を効率良く得られることを知見し、こ
の発明を完成した。
【００１２】この発明は、磁器の成分組成が下記式を満
足し、かつ平均結晶粒径が０．５μｍ〜５μｍであり、
さらに、磁器厚み０．２ｍｍ、測定波長０．６３３μ
ｍ、散乱光、反射損失を含む条件による磁器の光透過率
が６５％以上であることを特徴とする透明高密度磁器で
ある。 （Ｐｂ1-xＬａx）（ＺｒyＴｉz）1-x/4Ｏ3 但し； ｘ＝０．０８７〜０．０９３ ｙ／ｚ＝０．６６／０．３４〜０．６４／０．３６
足し、かつ平均結晶粒径が０．５μｍ〜５μｍであり、
さらに、磁器厚み０．２ｍｍ、測定波長０．６３３μ
ｍ、散乱光、反射損失を含む条件による磁器の光透過率
が６５％以上であることを特徴とする透明高密度磁器で
ある。 （Ｐｂ1-xＬａx）（ＺｒyＴｉz）1-x/4Ｏ3 但し； ｘ＝０．０８７〜０．０９３ ｙ／ｚ＝０．６６／０．３４〜０．６４／０．３６
【００１３】この発明において、目的とする６５％以上
の光透過率は、ＰＬＺＴ厚み、０．２ｍｍ、測定波長
０．６３３μｍ（ヘリウム・ネオンレーザー）であり、
散乱光、反射損失を含む条件による。すなわち、ＰＬＺ
Ｔ厚みを０．２ｍｍに限定しているのは、光透過率の測
定条件を決めたもので、この発明によるＰＬＺＴは平均
結晶粒径が０．５μｍ〜５μｍ、好ましくは０．５μｍ
〜２μｍであることを特徴としている。
の光透過率は、ＰＬＺＴ厚み、０．２ｍｍ、測定波長
０．６３３μｍ（ヘリウム・ネオンレーザー）であり、
散乱光、反射損失を含む条件による。すなわち、ＰＬＺ
Ｔ厚みを０．２ｍｍに限定しているのは、光透過率の測
定条件を決めたもので、この発明によるＰＬＺＴは平均
結晶粒径が０．５μｍ〜５μｍ、好ましくは０．５μｍ
〜２μｍであることを特徴としている。
【００１４】この発明において、ＰＬＺＴの組成は、光
学用デバイス種類、すなわち、光プリンター用の光シャ
ッターアレイ等の必要とする電気光効果に応じて、下記
の成分組成を適宜選定でき、いずれの組成にも適用で
き、同様の効果が得られる。
学用デバイス種類、すなわち、光プリンター用の光シャ
ッターアレイ等の必要とする電気光効果に応じて、下記
の成分組成を適宜選定でき、いずれの組成にも適用で
き、同様の効果が得られる。
【００１５】（Ｐｂ 1-x Ｌａ x ）（Ｚｒ y Ｔｉ z ） 1-x/4 Ｏ 3 ……（１）
式 但し、 ｘ＝０．０８７〜０．０９３ ｙ／ｚ＝０．６６／０．３４〜０．６４／０．３６ の範囲にすることが好ましい。
式 但し、 ｘ＝０．０８７〜０．０９３ ｙ／ｚ＝０．６６／０．３４〜０．６４／０．３６ の範囲にすることが好ましい。
【００１６】
【作用】この発明によるＰＬＺＴの作用を製造方法とと
もに以下に詳述する。この発明によるＰＬＺＴは、次の
製造方法により得られる。 １）鉛、ランタン、ジルコニウム、チタンの各酸化物を
主成分とする磁器成型体を、１×１０-2〜１×１０-5Ｔ
ｏｒｒの真空中にて１１５０℃〜１２５０℃、０．５〜
２時間の範囲で焼成して焼結体となす。真空中での焼成
は、焼成時の気孔発生並びに過剰ＰｂＯの侵入を防止す
るために必要であるが、後述するＨＩＰ処理時の焼成体
の厚さを１．５ｍｍ以下にすることによって得られる効
果より、焼成時の真空度、温度範囲、処理時間を下記の
如く設定することができる。
もに以下に詳述する。この発明によるＰＬＺＴは、次の
製造方法により得られる。 １）鉛、ランタン、ジルコニウム、チタンの各酸化物を
主成分とする磁器成型体を、１×１０-2〜１×１０-5Ｔ
ｏｒｒの真空中にて１１５０℃〜１２５０℃、０．５〜
２時間の範囲で焼成して焼結体となす。真空中での焼成
は、焼成時の気孔発生並びに過剰ＰｂＯの侵入を防止す
るために必要であるが、後述するＨＩＰ処理時の焼成体
の厚さを１．５ｍｍ以下にすることによって得られる効
果より、焼成時の真空度、温度範囲、処理時間を下記の
如く設定することができる。
【００１７】焼成時の磁器成型体の厚みは、焼成並びに
ＨＩＰ処理時間の短縮効果を得るための重要な要因とは
ならないが、焼成時の変形、後工程の加工性、生産性等
を考慮すると１０ｍｍ〜５０ｍｍが好ましい。焼成時の
真空度は、１×１０-2〜１×１０-5Ｔｏｒｒの範囲が好
ましく、１×１０-2Ｔｏｒｒより低い真空度では、気孔
発生及び過剰ＰｂＯの侵入防止効果が得られず、１×１
０-5Ｔｏｒｒより高い真空度では、ＰＬＺＴが還元され
て変色して特性の劣化を招来する。
ＨＩＰ処理時間の短縮効果を得るための重要な要因とは
ならないが、焼成時の変形、後工程の加工性、生産性等
を考慮すると１０ｍｍ〜５０ｍｍが好ましい。焼成時の
真空度は、１×１０-2〜１×１０-5Ｔｏｒｒの範囲が好
ましく、１×１０-2Ｔｏｒｒより低い真空度では、気孔
発生及び過剰ＰｂＯの侵入防止効果が得られず、１×１
０-5Ｔｏｒｒより高い真空度では、ＰＬＺＴが還元され
て変色して特性の劣化を招来する。
【００１８】上記範囲の真空度に設定したのち、ＰＬＺ
Ｔの組成に応じて焼成温度を１１５０℃〜１２５０℃の
範囲に設定すれば、０．５〜２時間の処理時間で光透過
率等の所望の特性を得ることができる。焼成時間を延長
することは、特性向上に寄与せず、経済性、作業性の上
で好ましくないばかりか、特に過度の加熱及び長時間の
焼成は、ＰｂＯの蒸発を招いてＰＬＺＴの特性を不安定
にする。
Ｔの組成に応じて焼成温度を１１５０℃〜１２５０℃の
範囲に設定すれば、０．５〜２時間の処理時間で光透過
率等の所望の特性を得ることができる。焼成時間を延長
することは、特性向上に寄与せず、経済性、作業性の上
で好ましくないばかりか、特に過度の加熱及び長時間の
焼成は、ＰｂＯの蒸発を招いてＰＬＺＴの特性を不安定
にする。
【００１９】ついで、得られた焼成体にＨＩＰ処理を施
すが、該焼成体を１．５ｍｍ以下の厚さに加工して薄板
となす。上記薄板の焼成体を、溶融型の酸化アルミニウ
ム、酸化ジルコニウム、酸化マグネシウムのうち少なく
とも１種からなる粒径５０μｍ〜３０００μｍの粉末を
密に充填した耐熱容器内に埋入してＨＩＰ処理する。Ｈ
ＩＰ処理時の焼成体の厚さを１．５ｍｍ以下にすること
によって得られる効果は、後述する実施例において詳述
する如く、焼成時間とＨＩＰ処理時間を伴に短縮できる
ことにある。
すが、該焼成体を１．５ｍｍ以下の厚さに加工して薄板
となす。上記薄板の焼成体を、溶融型の酸化アルミニウ
ム、酸化ジルコニウム、酸化マグネシウムのうち少なく
とも１種からなる粒径５０μｍ〜３０００μｍの粉末を
密に充填した耐熱容器内に埋入してＨＩＰ処理する。Ｈ
ＩＰ処理時の焼成体の厚さを１．５ｍｍ以下にすること
によって得られる効果は、後述する実施例において詳述
する如く、焼成時間とＨＩＰ処理時間を伴に短縮できる
ことにある。
【００２０】最終製品の透明度を調査したところ、ＨＩ
Ｐ処理時の焼成体の厚みが１．５ｍｍを超える場合は、
所望の透明度を得るために長時間の焼成を必要とする。
特に、比較的低温度でかつ短時間で焼成を完了すること
は、焼成体の粒成長を抑制することができる。この製造
方法によれば、最終製品での平均結晶粒径は０．５μｍ
〜５μｍ程度となり、特に最適条件を選定することによ
り、平均結晶粒径が０．５μｍ〜２μｍ程度の製品を得
ることができる。
Ｐ処理時の焼成体の厚みが１．５ｍｍを超える場合は、
所望の透明度を得るために長時間の焼成を必要とする。
特に、比較的低温度でかつ短時間で焼成を完了すること
は、焼成体の粒成長を抑制することができる。この製造
方法によれば、最終製品での平均結晶粒径は０．５μｍ
〜５μｍ程度となり、特に最適条件を選定することによ
り、平均結晶粒径が０．５μｍ〜２μｍ程度の製品を得
ることができる。
【００２１】先に述べた従来の方法では、所望の透明度
を得る為に必然的に高温度で、かつ長時間の焼成を必要
とするため、最終製品での平均結晶粒径は５μｍを超え
通常、１０μｍ〜２０μｍ程度となる。この発明は、か
かる平均結晶粒径が、以下に詳述する如く、光シャッタ
ー等の特性に大きな影響を及ぼすことを確認した。光プ
リンター用の光シャッターアレイ等において、鮮明な文
字をプリントするために各々のシャッターの光量バラツ
キを１／５０以下に抑えるよう要求されている。
を得る為に必然的に高温度で、かつ長時間の焼成を必要
とするため、最終製品での平均結晶粒径は５μｍを超え
通常、１０μｍ〜２０μｍ程度となる。この発明は、か
かる平均結晶粒径が、以下に詳述する如く、光シャッタ
ー等の特性に大きな影響を及ぼすことを確認した。光プ
リンター用の光シャッターアレイ等において、鮮明な文
字をプリントするために各々のシャッターの光量バラツ
キを１／５０以下に抑えるよう要求されている。
【００２２】ドット密度（１インチ当りのドット数）
が、３００ＤＰＩ、６００ＤＰＩと向上するにつれ光シ
ャッターの口径も例えば６０μｍ、３０μｍと小さくな
り、各光シャッターを形成している粒子の平均結晶粒径
が大きい、すなわち、粒子の数が少ないと各粒子の電気
光学効果のばらつきによる影響が大きく、光量バラツキ
を小さくするためには各光シャッター毎に異なる電圧を
印加する必要が生じる。本発明者は要求される光量バラ
ツキを得るためには、平均結晶粒径をシャッター口径の
１／１０以下にすることが必要であることを確認した。
また、平均結晶粒径が小さい程、加工時のチッピング
（脱粒）による影響が小さく加工しやすい。
が、３００ＤＰＩ、６００ＤＰＩと向上するにつれ光シ
ャッターの口径も例えば６０μｍ、３０μｍと小さくな
り、各光シャッターを形成している粒子の平均結晶粒径
が大きい、すなわち、粒子の数が少ないと各粒子の電気
光学効果のばらつきによる影響が大きく、光量バラツキ
を小さくするためには各光シャッター毎に異なる電圧を
印加する必要が生じる。本発明者は要求される光量バラ
ツキを得るためには、平均結晶粒径をシャッター口径の
１／１０以下にすることが必要であることを確認した。
また、平均結晶粒径が小さい程、加工時のチッピング
（脱粒）による影響が小さく加工しやすい。
【００２３】以上のように透明度、電気光学効果への影
響、さらに、焼成体から薄板への加工、取扱い等を考慮
すると磁器厚みは０．２ｍｍ〜１．５ｍｍの範囲とする
ことが望ましく、特に０．３ｍｍ〜１．０ｍｍが望まし
い。前述したＰＬＺＴの用途としては、厚さ１ｍｍ以下
にて使用することが多く、特に上記範囲内で最終製品厚
さに近い厚さに加工したのちＨＩＰ処理を施すことが、
後工程の鏡面研摩加工等を考慮すると生産性の上でも好
ましい。
響、さらに、焼成体から薄板への加工、取扱い等を考慮
すると磁器厚みは０．２ｍｍ〜１．５ｍｍの範囲とする
ことが望ましく、特に０．３ｍｍ〜１．０ｍｍが望まし
い。前述したＰＬＺＴの用途としては、厚さ１ｍｍ以下
にて使用することが多く、特に上記範囲内で最終製品厚
さに近い厚さに加工したのちＨＩＰ処理を施すことが、
後工程の鏡面研摩加工等を考慮すると生産性の上でも好
ましい。
【００２４】ＨＩＰ処理時の耐熱容器は、圧力媒体ガス
が容器表面から容易に浸透することがない緻密なものが
望ましく、また、容器の蓋は、該処理の準備段階におい
て、炉内の空気と雰囲気ガスとの置換を容易にするた
め、僅かに通気性をもたせるようにして設ける。耐熱容
器に密に充填する粉末には、溶融型の酸化アルミニウ
ム、酸化ジルコニウム、酸化マグネシウムが適してお
り、これらの溶融型（電融）酸化物は、前記の処理温度
範囲にて、化学的に充分安定しており、粗大結晶粒及び
その集合粒子粉末であるため、自身の焼結が進行せず、
純度も良好でＰＬＺＴ等と容易には反応しない。
が容器表面から容易に浸透することがない緻密なものが
望ましく、また、容器の蓋は、該処理の準備段階におい
て、炉内の空気と雰囲気ガスとの置換を容易にするた
め、僅かに通気性をもたせるようにして設ける。耐熱容
器に密に充填する粉末には、溶融型の酸化アルミニウ
ム、酸化ジルコニウム、酸化マグネシウムが適してお
り、これらの溶融型（電融）酸化物は、前記の処理温度
範囲にて、化学的に充分安定しており、粗大結晶粒及び
その集合粒子粉末であるため、自身の焼結が進行せず、
純度も良好でＰＬＺＴ等と容易には反応しない。
【００２５】また、粒子内部にはほとんど空孔等がない
ため、該プレス処理後に微粉化することなく、再使用可
能でかつ工業的に容易に入手できる。しかし、上記の溶
融型酸化物でも、微粉末では、焼結がゆっくりと進行
し、また、取扱い中に飛散するのを防止し、該プレス処
理前の空気と圧力媒体ガスとの置換作業を容易にする必
要から、５０μｍ以上の粒径を有することが望ましい。
また、該溶融型酸化物の粒径が大きくなりすぎると、容
器内に密に充填しても、空隙が大きくなるため好ましく
ない。さらに、微細粉と粗大粉を適宜混合して用いる場
合は、粗大粉の粒径が数ｍｍ程度であっても、理論上で
は可能であるが、著しく粒径が異なると作業性の上で難
点があり、３０００μｍ以下が好ましい。
ため、該プレス処理後に微粉化することなく、再使用可
能でかつ工業的に容易に入手できる。しかし、上記の溶
融型酸化物でも、微粉末では、焼結がゆっくりと進行
し、また、取扱い中に飛散するのを防止し、該プレス処
理前の空気と圧力媒体ガスとの置換作業を容易にする必
要から、５０μｍ以上の粒径を有することが望ましい。
また、該溶融型酸化物の粒径が大きくなりすぎると、容
器内に密に充填しても、空隙が大きくなるため好ましく
ない。さらに、微細粉と粗大粉を適宜混合して用いる場
合は、粗大粉の粒径が数ｍｍ程度であっても、理論上で
は可能であるが、著しく粒径が異なると作業性の上で難
点があり、３０００μｍ以下が好ましい。
【００２６】この発明において、真空中焼結時も上記の
如く粉末を密に充填した耐熱容器内に形成体を埋入して
実施することによってより一層安定した特性の磁器を得
ることができる。ＨＩＰ処理時に高温の圧力媒体ガスが
必要であり、特に不活性ガスが望ましく、ＰＬＺＴの組
成中の酸素が蒸発するのを防止するため、少量の酸素含
有Ａｒガスとするのもよい。
如く粉末を密に充填した耐熱容器内に形成体を埋入して
実施することによってより一層安定した特性の磁器を得
ることができる。ＨＩＰ処理時に高温の圧力媒体ガスが
必要であり、特に不活性ガスが望ましく、ＰＬＺＴの組
成中の酸素が蒸発するのを防止するため、少量の酸素含
有Ａｒガスとするのもよい。
【００２７】また、ＨＩＰ処理時の焼成体の厚さを１．
５ｍｍ以下にすることによって得られる効果より、処理
時の圧力、温度範囲、処理時間を下記の如く設定するこ
とができる。すなわち、ＰＬＺＴの組成範囲に応じて、
圧力を５００〜７００ｋｇ／ｃｍ2、温度範囲を１０５
０℃〜１２００℃に設定すれば、０．５〜２時間の処理
時間にて所望の特性を得ることが可能であることを確認
した。特に、ＨＩＰ処理時の焼成体の厚さを１ｍｍ以下
にすることにより、真空中焼結時間並びにＨＩＰ処理時
間をともに１時間以下とすることができる。また、ＨＩ
Ｐ処理後に、酸素雰囲気中にて、８００℃〜１２００
℃、１〜２時間程度の焼鈍を施すことにより、より安定
した特性を有する高透明度、高密度のＰＬＺＴが得られ
る。
５ｍｍ以下にすることによって得られる効果より、処理
時の圧力、温度範囲、処理時間を下記の如く設定するこ
とができる。すなわち、ＰＬＺＴの組成範囲に応じて、
圧力を５００〜７００ｋｇ／ｃｍ2、温度範囲を１０５
０℃〜１２００℃に設定すれば、０．５〜２時間の処理
時間にて所望の特性を得ることが可能であることを確認
した。特に、ＨＩＰ処理時の焼成体の厚さを１ｍｍ以下
にすることにより、真空中焼結時間並びにＨＩＰ処理時
間をともに１時間以下とすることができる。また、ＨＩ
Ｐ処理後に、酸素雰囲気中にて、８００℃〜１２００
℃、１〜２時間程度の焼鈍を施すことにより、より安定
した特性を有する高透明度、高密度のＰＬＺＴが得られ
る。
【００２８】上記の製造方法により、焼成時の気孔発生
並びに過剰ＰｂＯの侵入が防止され、さらに、ＨＩＰ処
理により、ＰＬＺＴ内部の気孔をほぼ零とすることがで
き、また、焼成時間、ＨＩＰ処理時間を従来方法と比較
して大幅に短縮できるため、省エネルギーによる経済
性、時間短縮による作業性の点でも優れ、極めて高い透
明度と緻密さを有するＰＬＺＴを安定して量産できる。
並びに過剰ＰｂＯの侵入が防止され、さらに、ＨＩＰ処
理により、ＰＬＺＴ内部の気孔をほぼ零とすることがで
き、また、焼成時間、ＨＩＰ処理時間を従来方法と比較
して大幅に短縮できるため、省エネルギーによる経済
性、時間短縮による作業性の点でも優れ、極めて高い透
明度と緻密さを有するＰＬＺＴを安定して量産できる。
【００２９】
実施例１ 前記（１）式におけるｘ、ｙ、ｚを、ｘ＝０．０９、ｙ
＝０．６５、ｚ＝０．３５の数値とした組成に調整した
ＰＬＺＴ粉末を、３ｔｏｎ／ｃｍ2の加圧力にて、６０
φ×５０ｍｍ寸法の複数個の成形体を得た。これらの成
形体を、１×１０-3Ｔｏｒｒの真空中で１２００℃×１
ｈｒの条件で焼成を行なった。このようにして得られた
焼成体を、厚み０．２〜５０ｍｍの各寸法の薄板に加工
したのち、平均粒径３００μｍの溶融型酸化ジルコニウ
ム粉末を密に充填したアルミナ製耐熱容器内に埋入し
て、高温高圧炉に装入した。ついで、Ａｒガスを圧力媒
体とした該炉にて、処理温度１１５０℃、圧力６００ｋ
ｇ／ｃｍ2、１時間の条件で、ＨＩＰ処理を施した。
＝０．６５、ｚ＝０．３５の数値とした組成に調整した
ＰＬＺＴ粉末を、３ｔｏｎ／ｃｍ2の加圧力にて、６０
φ×５０ｍｍ寸法の複数個の成形体を得た。これらの成
形体を、１×１０-3Ｔｏｒｒの真空中で１２００℃×１
ｈｒの条件で焼成を行なった。このようにして得られた
焼成体を、厚み０．２〜５０ｍｍの各寸法の薄板に加工
したのち、平均粒径３００μｍの溶融型酸化ジルコニウ
ム粉末を密に充填したアルミナ製耐熱容器内に埋入し
て、高温高圧炉に装入した。ついで、Ａｒガスを圧力媒
体とした該炉にて、処理温度１１５０℃、圧力６００ｋ
ｇ／ｃｍ2、１時間の条件で、ＨＩＰ処理を施した。
【００３０】さらに、ＨＩＰ処理後の薄板から厚さ０．
２ｍｍで両面を鏡面研摩した透明磁器を得、６３３ｎｍ
の波長を有するヘリウム・ネオンレーザーにて透過率
（前述条件で反射損失を含む）を測定し、その結果を図
１に示す。図１から明らかなように、ＨＩＰ処理時の焼
成体（薄板）の厚さが １．５ｍｍ以下であれば、焼成
時間、ＨＩＰ時間ともに １時間程度であっても、６５
％以上の高い光透過率のＰＬＺＴを得ることができ、特
に本実施例では６９％と高い透過率を得ることが可能で
ある。また、厚さ１ｍｍのＰＬＺＴの密度を測定したと
ころ７．８０ｇ／ｃｍ3であり、理論密度７．８０ｇ／
ｃｍ3に対し１００％の高密度であることが確認でき
た。
２ｍｍで両面を鏡面研摩した透明磁器を得、６３３ｎｍ
の波長を有するヘリウム・ネオンレーザーにて透過率
（前述条件で反射損失を含む）を測定し、その結果を図
１に示す。図１から明らかなように、ＨＩＰ処理時の焼
成体（薄板）の厚さが １．５ｍｍ以下であれば、焼成
時間、ＨＩＰ時間ともに １時間程度であっても、６５
％以上の高い光透過率のＰＬＺＴを得ることができ、特
に本実施例では６９％と高い透過率を得ることが可能で
ある。また、厚さ１ｍｍのＰＬＺＴの密度を測定したと
ころ７．８０ｇ／ｃｍ3であり、理論密度７．８０ｇ／
ｃｍ3に対し１００％の高密度であることが確認でき
た。
【００３１】実施例２ 実施例１の製造方法において、所定の厚さに加工した薄
板から得られた最終製品の透過率がいずれも６５％以上
になるよう、焼成時間を調整し、その結果を図２に示
す。図２から明らかなように、ＨＩＰ処理時の厚さが
１．５ｍｍを超えると焼成時間は非常に長くなり、厚さ
が５ｍｍのものでは７時間、さらに厚さが２０ｍｍを超
えると４０時間以上の極めて長時間の処理が必要とな
り、経済性、作業性等を考慮すると、工業的規模の量産
に際しては不向きであることが明らかとなった。
板から得られた最終製品の透過率がいずれも６５％以上
になるよう、焼成時間を調整し、その結果を図２に示
す。図２から明らかなように、ＨＩＰ処理時の厚さが
１．５ｍｍを超えると焼成時間は非常に長くなり、厚さ
が５ｍｍのものでは７時間、さらに厚さが２０ｍｍを超
えると４０時間以上の極めて長時間の処理が必要とな
り、経済性、作業性等を考慮すると、工業的規模の量産
に際しては不向きであることが明らかとなった。
【００３２】実施例３ 実施例１で得られた成形体を、１〜１×１０-6Ｔｏｒｒ
の各種真空中で１２００℃×１ｈｒの条件で焼成を行な
った。得られた焼成体を、厚み１ｍｍの薄板に加工した
のち、実施例１と同様のＨＩＰ処理を施し、処理後の薄
板から厚さ０．２ｍｍで両面を鏡面研摩した透明磁器を
得、６３３ｎｍの波長を有するヘリウム−ネオンレーザ
ーにて透過率（前述条件で反射損失を含む）を測定し、
その結果を第３図に示す。図３から明らかなように、高
透明度のＰＬＺＴを得るには、焼成時、１×１０-2〜１
×１０-5Ｔｏｒｒの真空度が必要であることが分かる。
の各種真空中で１２００℃×１ｈｒの条件で焼成を行な
った。得られた焼成体を、厚み１ｍｍの薄板に加工した
のち、実施例１と同様のＨＩＰ処理を施し、処理後の薄
板から厚さ０．２ｍｍで両面を鏡面研摩した透明磁器を
得、６３３ｎｍの波長を有するヘリウム−ネオンレーザ
ーにて透過率（前述条件で反射損失を含む）を測定し、
その結果を第３図に示す。図３から明らかなように、高
透明度のＰＬＺＴを得るには、焼成時、１×１０-2〜１
×１０-5Ｔｏｒｒの真空度が必要であることが分かる。
【００３３】実施例４ 実施例１の製造方法において、ＨＩＰ処理時の厚さが
０．５ｍｍのものと１０ｍｍのものを最終製品（両面を
鏡面研摩したのちの厚さ０．２ｍｍ）の透過率がいずれ
も６５％以上になるよう、焼成時間を調整し、それぞれ
最終製品での平均粒径を測定した。なお、焼成時間はそ
れぞれ１時間と２０時間であった。ＨＩＰ処理時の厚さ
が０．５ｍｍのものは平均粒径が１〜１．５μｍ程度で
あり、また、ＨＩＰ処理時の厚さが１０ｍｍのものは平
均粒径が２０〜３０μｍ程度であった。
０．５ｍｍのものと１０ｍｍのものを最終製品（両面を
鏡面研摩したのちの厚さ０．２ｍｍ）の透過率がいずれ
も６５％以上になるよう、焼成時間を調整し、それぞれ
最終製品での平均粒径を測定した。なお、焼成時間はそ
れぞれ１時間と２０時間であった。ＨＩＰ処理時の厚さ
が０．５ｍｍのものは平均粒径が１〜１．５μｍ程度で
あり、また、ＨＩＰ処理時の厚さが１０ｍｍのものは平
均粒径が２０〜３０μｍ程度であった。
【００３４】これらの透明高密度磁器をドット密度６０
０ＤＰＩ（シャッタ口径３０μｍ）の光プリンター用光
シャッターアレイに配置し、同一条件にて光量バラツキ
を測定したところ、ＨＩＰ処理時の厚さが０．５ｍｍの
ものにおいては光量バラツキを１／５０以下に抑えるこ
とができたが、ＨＩＰ処理時の厚さが１０ｍｍのもの
は、光量バラツキが約１／２０程度と大きく現状の要求
を満足することができなかった。
０ＤＰＩ（シャッタ口径３０μｍ）の光プリンター用光
シャッターアレイに配置し、同一条件にて光量バラツキ
を測定したところ、ＨＩＰ処理時の厚さが０．５ｍｍの
ものにおいては光量バラツキを１／５０以下に抑えるこ
とができたが、ＨＩＰ処理時の厚さが１０ｍｍのもの
は、光量バラツキが約１／２０程度と大きく現状の要求
を満足することができなかった。
【００３５】
【発明の効果】この発明は、ＰＬＺＴの平均結晶粒径が
光シャッター等の特性に大きな影響を及ぼすことの知見
から、特定の短時間の焼成の後、所要厚みになした焼成
体に短時間の特定の熱間静水圧プレス処理を施すことに
より、焼成体の粒成長を抑制し、平均結晶粒径を０．５
μｍ〜５μｍとなして、極めて高い透明度と緻密さを有
するＰＬＺＴを得たもので、例えば、実施例に示すごと
く、光シャッターアレイに組み込んだ際の光量バラツキ
を大幅に低減できる。
光シャッター等の特性に大きな影響を及ぼすことの知見
から、特定の短時間の焼成の後、所要厚みになした焼成
体に短時間の特定の熱間静水圧プレス処理を施すことに
より、焼成体の粒成長を抑制し、平均結晶粒径を０．５
μｍ〜５μｍとなして、極めて高い透明度と緻密さを有
するＰＬＺＴを得たもので、例えば、実施例に示すごと
く、光シャッターアレイに組み込んだ際の光量バラツキ
を大幅に低減できる。
【図１】試料の厚さと光透過率との関係を示すグラフで
ある。
ある。
【図２】試料の厚さと真空中焼成時間との関係を示すグ
ラフである。
ラフである。
【図３】焼成時の真空度と光透過率との関係を示すグラ
フである。
フである。
Claims (1)
- 【請求項１】 磁器の成分組成が下記式を満足し、かつ
平均結晶粒径が０．５μｍ〜５μｍであり、さらに、磁
器厚み０．２ｍｍ、測定波長０．６３３μｍ、散乱光、
反射損失を含む条件による磁器の光透過率が６５％以上
であることを特徴とする透明高密度磁器。 （Ｐｂ1-xＬａx）（ＺｒyＴｉz）1-x/4Ｏ3 但し； ｘ＝０．０８７〜０．０９３ ｙ／ｚ＝０．６６／０．３４〜０．６４／０．３６
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7091852A JP2632508B2 (ja) | 1995-03-24 | 1995-03-24 | 透明高密度磁器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7091852A JP2632508B2 (ja) | 1995-03-24 | 1995-03-24 | 透明高密度磁器 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2014481A Division JPH0818872B2 (ja) | 1989-02-02 | 1990-01-24 | 透明高密度磁器の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07315927A JPH07315927A (ja) | 1995-12-05 |
| JP2632508B2 true JP2632508B2 (ja) | 1997-07-23 |
Family
ID=14038105
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7091852A Expired - Lifetime JP2632508B2 (ja) | 1995-03-24 | 1995-03-24 | 透明高密度磁器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2632508B2 (ja) |
-
1995
- 1995-03-24 JP JP7091852A patent/JP2632508B2/ja not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 日本セラミックス協会編セラミック工学ハンドブック（１９８９．４．１０）技報堂出版株式会社Ｐ．１９７８−１９８０ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07315927A (ja) | 1995-12-05 |
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