(57)【要約】【課題】本発明の目的は、耐湿性の問題を解決しつつ、緻密化促進と熱伝導率の低下抑制の両方を達成した透光性セラミックスを提供することにある。【解決手段】本発明の透光性セラミックスは、第１成分に第２成分が固溶した固溶体からなる透光性セラミックスであって、前記第１成分はＭｇＯであり、前記第２成分はＦｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｍｎ、およびＺｎからなる群より選ばれる２種以上の元素または該元素を含む化合物であり、第２成分中の各元素のモル平均イオン半径（ｒ）が、Ｍｇのイオン半径（Ｒ）の０．９８〜１．０２倍であることを特徴とする。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１成分に第２成分が固溶した固溶体からなる透光性セラミックスであって、
前記第１成分はＭｇＯであり、
前記第２成分はＦｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｍｎ、およびＺｎからなる群より選ばれる２種以上の元素または該元素を含む化合物であり、
第２成分中の各元素のモル平均イオン半径（ｒ）が、Ｍｇのイオン半径（Ｒ）の０．９８〜１．０２倍である透光性セラミックス。
【請求項２】
前記固溶体が焼結体である、請求項１記載の透光性セラミックス。
【請求項３】
前記第２成分の比率が前記固溶体の０．１〜５ｍｏｌ％である、請求項１記載の透光性セラミックス。
【請求項４】
前記第２成分の比率が前記固溶体の０．３〜１ｍｏｌ％である、請求項１記載の透光性セラミックス。
【請求項５】
前記第２成分がＺｎＯおよびＮｉＯからなる、請求項１記載の透光性セラミックス。
【請求項６】
請求項１記載の透光性セラミックスを用いたカラー液晶プロジェクター用の光学素子。
【請求項７】
請求項６記載の光学素子を用いたカラー液晶プロジェクター。
【請求項８】
第１成分の粉末に対して第２成分の粉末を添加混合して混合粉末を調製する工程と、
該混合粉末を成形することにより成形体を得る工程と、
該成形体を焼結することにより焼結体を得る工程と、
を含む透光性セラミックスの製造方法であって、
前記第１成分はＭｇＯであり、
前記第２成分はＦｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｍｎ、およびＺｎからなる群より選ばれる少なくとも２種の元素または該元素を含む化合物であり、
第２成分中の各元素のモル平均イオン半径（ｒ）が、Ｍｇのイオン半径（Ｒ）の０．９８〜１．０２倍である透光性セラミックスの製造方法。
【請求項９】
全体に占める前記第２成分の比率が０．１〜５ｍｏｌ％である、請求項８記載の透光性セラミックスの製造方法。
【請求項１０】
全体に占める前記第２成分の比率が０．３〜１ｍｏｌ％である、請求項８記載の透光性セラミックスの製造方法。
【請求項１１】
前記第２成分がＺｎＯおよびＮｉＯからなる、請求項８記載の透光性セラミックスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学用材料に用いる透光性セラミックスに関する。さらに詳しくは、ＭｇＯに特定の成分が固溶した固溶体からなる透光性セラミックスに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＭｇＯ（酸化マグネシウムまたはマグネシア）は、その結晶構造が立方晶であり複屈折が無いため、気孔や不純物の偏析を除去することにより透光性に優れた焼結体を得ることが可能である。このようなＭｇＯは、融点が２８００℃と非常に高く、耐熱性、耐アルカリ性及び高熱伝導性を有する優れた素材であることが知られている。しかしながら、ＭｇＯはその融点が極めて高いため、既存の単結晶合成技術では光学的に優れた大型結晶を合成することは困難であった。
【０００３】
一方、セラミックス（多結晶体）は、融点以下の比較的低い温度での合成が可能であるため、ＭｇＯ同様高融点の酸化イットリウム（イットリア）やその他希土類酸化物に関して、従来より赤外用高温窓材、放電ランプ用エンベロープ、耐食部材等に適用すべく検討が盛んに行われている。
【０００４】
セラミックスにＭｇＯを用いた多結晶透光性ＭｇＯ含有焼結体（以下、単に「透光性セラミックス」と記載した場合は、多結晶透光性ＭｇＯ含有焼結体を意味するものとする。）に関する報告例としては、ＭｇＯ粉末を有機溶媒に分散し、再仮焼して焼結性を改善する方法等が挙げられる（たとえば特許文献１）。また焼結助剤を添加する方法としては、溶液状のアルミニウム化合物を添加する方法（特許文献２）、ＳｉＯ2と微量のＢ2Ｏ3を添加する方法（特許文献３）、酸化スカンジウム、酸化イッテルビウム、酸化ゲルマニウムを０．０１〜０．５ｗｔ％添加し、不活性雰囲気で焼成する方法（特許文献４）等が挙げられる。
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１の手法では、充分な透光性の焼結体を得ることは非常に困難であると共に、ＭｇＯの緻密化を促進する有機溶剤の役割が未解明であり、粉末の製造履歴によっては有機溶媒の添加効果が発現しない場合がある。また、上記特許文献２の手法においては、透過率に関する記述が無いために詳細は不明であるが、Ａｌ2Ｏ3単独の添加により透光性の高い焼結体を作製するためには、非常に焼結性に優れた原料粉末を使用する必要がある。
【０００６】
さらに、上記特許文献３の手法では、Ｂ2Ｏ3が微量であってもＭｇＯの高温での機械的強度を低下させる上、低融点物である硼素化合物によって焼成炉が激しく汚染されるという欠点がある。また、焼成工程を不活性雰囲気下で行なうための特別な設備が必要である。また、特許文献４の手法においては、得られるセラミックスの透光性が不十分であり、比表面積は記載されていないため詳細は不明であるが、非常に微細なＭｇＯ粉末を用いているため、粒子間の摩擦力が大きくなり、均一な組織の成形体を作製することは難しく、焼結時の収縮が大きくなり、亀裂が発生しやすくなる等の欠点もある。
【０００７】
また、上記した従来の透光性セラミックスに共通する最大の課題としては、ＭｇＯ自体が極めて水分と反応しやすく、耐湿性に大きな問題があり、例えばレンズ材料として長い時間使用するにつれ、表面が白濁し透過率が低下してしまうという致命的な問題もある。また、成形工程等で表面が大気中の水分と室温で容易に反応してＭｇＯよりも低密度のＭｇ（ＯＨ）2に転化する。このような粉末をプレス成形して焼結すると、Ｍｇ（ＯＨ）2は３００℃以上で再度ＭｇＯに転化する。その際、大きな体積収縮を生じるために、成形体密度がプレス体よりも低下してしまうため、さらに温度を上げて緻密化させる工程で、大幅な収縮が生じて焼結体にクラックが発生したり、または、成形密度が低いために緻密化が不十分でポアが残存し、光学的に透明になりにくいといった問題がある。
【特許文献１】特開昭５１−８０３１３号公報
【特許文献２】特開昭５９−５００６８号公報
【特許文献３】特開２０００−２８１４２８号公報
【特許文献４】特開昭４８−２８８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記のように透光性セラミックスの耐湿性が低いという問題点について、本発明者は、ＭｇＯに対して、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｚｎ等の金属元素を固溶させることにより、透光性セラミックスの耐湿性が大幅に改善されることを見出していた。
【０００９】
しかし、光学性材料、特に液晶プロジェクター等に用いられる光学性材料としては、耐湿性以外に、緻密であり、熱伝導率が高いことも求められるため、透光性セラミックスにおける以下の課題を解決することも求められる。
（i）ＭｇＯは難焼結性であり緻密化させにくい。
（ii）ＭｇＯに不純物が入ると熱伝導率が低下しやすい。
【００１０】
上記のＭｇＯに固溶させる金属元素にはそれぞれ特徴があり、ＭｇＯの緻密化を促進する金属元素は逆にＭｇＯの熱伝導率を大きく低下させるというように、上記（i）と（ii）の課題を同時に解決することは難しかった。
【００１１】
本発明は、上記耐湿性の問題を解決しつつ、上記(i)および（ii)の課題も同時に解決することのできる透光性セラミックスの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討を行なった結果、ＭｇＯに添加して固溶体を形成することができる金属元素を単独で用いるのではなく、複数種の金属元素を組み合わせることで、緻密化促進と熱伝導率の低下抑制の両方を達成することができることを見出し、本発明に到達した。
【００１３】
すなわち、本発明の透光性セラミックスは、第１成分に第２成分が固溶した固溶体からなる透光性セラミックスであって、前記第１成分はＭｇＯであり、前記第２成分はＦｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｍｎ、およびＺｎからなる群より選ばれる２種以上の元素または該元素を含む化合物であり、第２成分中の各元素のモル平均イオン半径（ｒ）が、Ｍｇのイオン半径（Ｒ）の０．９８〜１．０２倍であることを特徴とする。
【００１４】
ここで、上記固溶体は焼結体であることが好ましい。また、上記第２成分は、ＺｎＯおよびＮｉＯであることが好ましい。さらに、上記第２成分の固溶体中に占める比率は、好ましくは０．１〜５ｍｏｌ％であり、さらに好ましくは０．３〜１ｍｏｌ％である。
【００１５】
また、本発明は、上記の透光性セラミックスを用いたカラー液晶プロジェクター用の光学素子にも関し、さらにその光学素子を用いたカラー液晶プロジェクターにも関する。
【００１６】
さらに、本発明は、第１成分の粉末に対して第２成分の粉末を添加混合して混合粉末を調製する工程と、該混合粉末を成形することにより成形体を得る工程と、前記成形体を焼結することにより焼結体を得る工程と、を含む透光性セラミックスの製造方法であって、前記第１成分はＭｇＯであり、前記第２成分はＦｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｍｎ、およびＺｎからなる群より選ばれる２種以上の元素または該元素を含む化合物であり、第２成分中の各元素のモル平均イオン半径（ｒ）が、Ｍｇのイオン半径（Ｒ）の０．９８〜１．０２倍である透光性セラミックスの製造方法にも関する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の透光性セラミックスは、特定の金属元素を特定の比率で含有する第２成分を、第１成分であるＭｇＯに固溶させることにより、その融点を低下させるとともに耐湿性を改善し、同時に緻密化促進と熱伝導率の低下抑制の両方を達成できるという優れた効果を有する。
【００１８】
また、本発明の透光性セラミックスの製造方法によれば、そのような優れた効果を有する透光性セラミックスを真空炉等の複雑な製造設備を用いることなく得ることができる。
【００１９】
また、本発明の透光性セラミックスは可視光の透過率（直線透過率）が高く緻密であり、かつ高熱伝導率に起因する高い放熱材性を有するので、本発明の透光性セラミックスをカラー液晶プロジェクター用光学素子として用いると、明るさと耐久性のいずれもが良好で、優れた画像を長時間安定的に表示できるカラー液晶プロジェクターが得られる。さらに、該カラー液晶プロジェクターは高コントラストで均一性に優れた画像を長時間安定に表示できる。
【００２０】
また、本発明の透光性セラミックスを偏光板や位相差板に応用することにより、セラミックスとしてはサファイヤに匹敵し得るほどに明るく、軸合わせが不要で、昇温が少ないため偏光層や１／２波長膜などの劣化を防止して、高輝度のカラー画像を長時間安定に表示できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明についてさらに詳細に説明する。
＜透光性セラミックス＞
本発明において透光性セラミックスを構成する「第１成分に第２成分が固溶した固溶体」とは、第１成分であるＭｇＯと同じ結晶構造を有し、その粉末Ｘ線回折パターンはＭｇＯと実質的に同じであり、他のいかなる化合物の回折パターンも現れず、固溶している第２成分のイオン半径とその固溶量によって、わずかに回折角度がシフトするものを意味するものとする。基本的には、Ｍｇのイオン半径よりも小さなイオンが固溶した場合は、ＭｇＯの格子定数が小さくなるため、回折パターンは高角度側にシフトする。
【００２２】
上記固溶体は単結晶であっても良いし、多結晶体（焼結体）であっても良いが、本発明の優れた効果が得られる点で焼結体であることが好ましい。
【００２３】
本発明の透光性セラミックスは、第２成分を固溶させることで第１成分であるＭｇＯの表面活性が低下し水分との反応が抑制されるため耐湿性が向上し、経時変化による失透や崩壊が抑制され、長期的にも化学的に安定した材料となっている。これに対して、従来のＭｇＯを含有する透光性セラミックスは、ＭｇＯが極めて水分と反応しやすいため、空気中の水分と反応してＭｇ（ＯＨ）2を形成し失透していくだけでなく、やがて崩壊していく性質を持つ。この現象は特に焼結体に顕著である。
【００２４】
なお、本発明の透光性セラミックスは、透光性という観点からは該固溶体以外の第二相を含まないことが好ましい。また、本発明の透光性セラミックスは、その厚みが１ｍｍである場合において、４２０〜６８０ｎｍの波長領域の光の直線透過率が８５％以上であることが好ましく、より好ましくは８７％以上である。ここで、この直線透過率とは、厚みが１ｍｍである透光性セラミックスの表面に対する垂直方向（すなわち厚みの深さ方向）の光の透過率を示す。
【００２５】
＜第１成分（ＭｇＯ）＞
本発明において、上記固溶体を構成する第１成分は、ＭｇＯである。一般に、ＭｇＯ粉末は耐湿性が低く、空気中で自然に表面がＭｇ（ＯＨ）2に転化してしまう。このようなＭｇＯ粉末を成形後焼結すると、表面のＭｇ（ＯＨ）2が５００℃程度までの温度範囲でＭｇＯに再度転化する。この時、大きな体積収縮が生じるために成形体の相対密度は大きく低下して極めて焼結性の低い成形体となってしまう。
【００２６】
これに対して、本発明の第１成分（ＭｇＯ）と第２成分からなる固溶体は、耐湿性が改善されているため、体積収縮による成形体の相対密度低下が少なく焼結性が向上するという利点を有する。この効果は、原料粉末粒径がナノサイズまで小さくなった時に顕著となる。すなわち、ナノサイズ粉末は極めて焼結性が高いために、焼結温度を低下させることができるという利点があるが、固溶体ではない純粋なＭｇＯのナノサイズ粉末は表面が活性であるためＭｇ（ＯＨ）2への転化が激しいため、体積収縮による成形体の相対密度低下が大きく焼結性が低下する。これに対して、上記の固溶体粉末を用いることにより、ナノサイズの粉末原料を使用した場合でも焼結性に優れた成形体を得ることができる。
【００２７】
＜第２成分＞
上記固溶体を構成する本発明の第２成分は、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、ＭｎおよびＺｎからなる群より選ばれる２種以上の元素または該元素を含む化合物である。さらに、第２成分は、好ましくはＦｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、ＭｎおよびＺｎからなる群より選ばれる２種以上の元素の酸化物からなり、特にＺｎＯ、ＮｉＯ、またはＣｕＯから選択される２種以上からなることが好ましく、さらに好ましくはＺｎＯおよびＮｉＯからなる成分である。
【００２８】
本発明において、第２成分として用いられる各金属元素はＭｇＯと幅広い組成域で固溶体を形成し（ＭｇＯと別の第２相を形成しない）、固溶体は立方晶を維持するので光学的等方性が確保でき透明に成りやすい。
【００２９】
また、上記金属元素をＭｇ０と固溶化することにより、融点および液相出現温度も低下して粉末の焼結活性が増大するのでセラミックス合成において得られるセラミックスを緻密化しやすい。
【００３０】
一般にセラミックスが固溶体で形成されると、純粋なセラミックスに比べて熱伝導率が低下しやすい。これは、異種元素が固溶することで、熱伝導を支配するフォノンの伝導が阻害されるためである。上記した金属元素のイオン半径はＭｇのイオン半径と近い値を持つため、熱伝導率の低下は比較的小さい。
【００３１】
しかし、元素によっては熱伝導率低下を抑制できても、緻密化が起こりにくくなるという課題がある。例えば、ＺｎやＮｉを単独でＭｇＯに添加すると他の元素と比較して熱伝導率の低下を抑制できるが、逆に焼結体の相対密度は低下する。すなわちＭｇＯを含む固溶体の緻密化を阻害する傾向がある。
【００３２】
本発明においては、第２成分に含有される２種以上の金属の配合比率を、後述するような特定の比率とすることにより、熱伝導率の低下が抑制され、かつ緻密化も促進させることができる。
【００３３】
＜第２成分中の各金属元素のイオン半径＞
表１にＭｇのイオン半径（Ｒ）と第２成分に用いることのできる各種元素のイオン半径及びＲとの差（イオン半径−Ｒ）を示す。ここで、Ｍｇのイオン半径は、Ｍｇの二価のイオン（Ｍｇ2+）のイオン半径である。
【００３４】
【表１】
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【００３５】
表１に示すように、Ｃｕの次にイオン半径とＲとの差が小さいのはＺｎであるが、ＺｎとＭｇとはイオン半径が近似しているため、ＺｎＯがＭｇＯに固溶した場合に結晶格子歪みの程度が小さく、ＭｇＯの熱伝導率を大きく低下させることがない。また、ＺｎＯは、それ自体の熱伝導率が５６Ｗ／ｍＫ程度と高いため、本発明の第２成分として好ましい。
【００３６】
その次に比較的イオン半径がＲに近いのはＮｉであるが、ＮｉＯは光学バンドギャップ（Ｅｇ＝３．７ｅＶ）が大きく、組成に関わらずＭｇＮｉＯ（ＭｇＯとＮｉＯの固溶体）の光学バンドギャップは紫外域に存在するため、本発明の第２成分として好ましい。
【００３７】
これに対して、イオン半径がＲに最も近いのはＣｕであるが、ＣｕＯは光学バンドギャップ（Ｅｇ＝１．４ｅＶ）が小さいため、ＣｕＯ単独で固溶体全体に対して６０ｍｏｌ％以上の量をＭｇＯに固溶させると、ＭｇＣｕＯの光学バンドギャップが４００ｎｍ以上となり、一部の可視光が吸収されることがある。また、ＣｏはバンドギャップがＭｇＯとほぼ同じで（Ｅｇ＝３．２ｅＶ）あるため、Ｎｉの場合と同様に、ＭｇＣｏＯは光学的に透明であるが、イオン半径のＲとの差が大きい（整合性が低い）ので、単独でＭｇＯに固溶させると少量の固溶でも熱伝導率は低下しやすい傾向にある。また、Ｆｅ、Ｍｎはイオン半径のＲとの差が最も大きい（整合性が最も低い）ので、単独でＭｇＯに固溶させると熱伝導率の低下が大きくなる傾向にある。
【００３８】
＜モル平均イオン半径（ｒ）＞
本発明において、モル平均イオン半径（ｒ）とは、第２成分に含まれる金属元素の各イオン半径のモル平均値である。例えば、ＺｎとＮｉをそれぞれの第２成分中の比率がａ（ｍｏｌ％）、ｂ（ｍｏｌ％）となるように添加する場合（ａ＋ｂ＝１００、ａ＞０、ｂ＞０）、ＺｎとＮｉのイオン半径はそれぞれ、０．７４Å、０．６９Åであるから、
ｒ＝０．７４×ａ／１００＋０．６９×ｂ／１００  （Å）
で表わされる。他の元素の組み合わせでも同様にしてｒを算出することができる。
【００３９】
＜第２成分の各元素の比率＞
本発明の第２成分においては、モル平均イオン半径（ｒ）がＲの０．９８〜１．０２倍の範囲となるように、元素の種類と各元素の比率が選択される。このような組成の第２成分を用いた時に、得られる固溶体の熱伝導率が充分に高く維持される。表１に示すように、Ｍｇのイオン半径は０．７２Åである。
【００４０】
最も好ましいのは、第２成分の各元素のモル平均イオン半径（ｒ）がＭｇのイオン半径（Ｒ）と等価になる場合であり、最も固溶体の結晶格子が歪みにくく、高い熱伝導率を維持できる。
【００４１】
＜第２成分の固溶体に占める比率＞
このような第２成分の上記固溶体に占める比率は、上記で定義したような本発明の固溶体が得られる範囲であれば特に限定されるものではないが、透光性セラミックス全体に対して０．１〜５ｍｏｌ％の範囲内とすることが好ましい。５ｍｏｌ％を超えると熱伝導率の低下が大きく、０．１ｍｏｌ％未満では、熱伝導率はほとんど低下しないが、耐湿性や光学特性が純粋なＭｇＯと変わらなくなる。さらに好ましくは、０．３〜１ｍｏｌ％の範囲内である。
【００４２】
＜製造方法＞
本発明の透光性セラミックスを製造する製造方法は、第１成分の粉末に対して第２成分の粉末を添加混合して混合粉末を調製する工程と、該混合粉末を成形することにより成形体を得る工程と、前記成形体を焼結することにより焼結体を得る工程と、を含む。
【００４３】
上記本発明の製造方法において、第１成分の粉末に対して第２成分の粉末を添加混合して混合粉末を調製する工程は、特に限定されることはなく混合粉末を得ることができる調製方法であればいずれの方法をも採用することができる。たとえば、第１成分（ＭｇＯ）と第２成分との粉末を混合した後、一旦仮焼して固溶体に変化させ、再度粉砕することにより所望の粉末とすることができる。なお、均一に混合する好ましい方法としては、遊星ボールミルで混合を行なう方法などが挙げられる。遊星ボールミルで混合する場合、ボールとして汎用されるＦｅ製ボールを使うと、Ｆｅを自然に固溶させることも可能である。
【００４４】
次いで、上記で調製された混合粉末を成形することにより成形体を得る工程も、特に限定されることはなくこのような成形体を得ることができる方法であればいずれの方法をも採用することができる。
【００４５】
続いて、上記で得られた成形体を焼結することにより焼結体を得る工程における焼結温度は、上記で調製された固溶体の融点に依存して変化させればよい。焼結は一部に液相が出現する温度で行なわれると液相焼結となり、得られる焼結体が緻密化しやすい。このため、焼結は液相焼結で行なわれることが好ましい。もちろん、固相焼結によって上記焼結体を得ることもでき、その場合、得られる焼結体が緻密化しやすいように焼結温度を融点に近づけることが好ましい。液相焼結を行なうと、ホットプレスなどの加圧焼結をしなくても設備的に安価な常圧焼結でも容易に緻密化させることができる。もちろん、このような液相焼結の場合でもホットプレスしても構わない。
【００４６】
このような焼結体を得る工程において、一般的な焼結炉を使用することを考慮した場合、１２００〜２０００℃程度で焼結することが好ましいので、この温度で液相が出現するように固溶体中の固溶種、固溶量を調整することが好ましい。
【００４７】
なお、焼結を容易にするため、上記の固溶体の粉末を調製する工程において、固溶体の粉末に対して焼結助剤を添加して混合粉末を調製することもできる。この場合は、上記の焼結温度や後述のＨＩＰ処理温度は、焼結助剤が液相に変化する温度に依存して決めればよい。焼結助剤としては、例えば、ＳｃとＡｌの酸化物を適当な比率で添加する等の手段を採用することができる。なお、このような焼結助剤を用いた場合、最終的に得られる透光性セラミックスは固溶体以外の第二相を含むこととなるため、そのような第二相の含有が所望されない場合は焼結助剤を使用しないことが好ましい。
【００４８】
次いで、上記で得られた焼結体（一次焼成体）を熱間静水圧プレス（熱間等方圧加圧、Hot Isostatic Pressing。本明細書において、「ＨＩＰ」略すことがある。）処理を施すことにより透光性セラミックスを完成する工程を経て、本発明の透光性セラミックスを得ることができる。このように最終的にＨＩＰ処理を施すことにより透光性セラミックス中の気孔および残留ポアが十分に排除され、透光性（４２０〜６８０ｎｍの波長領域の光の直線透過率）が飛躍的に向上したものとなる。したがって、本発明において最終段階でＨＩＰ処理することは極めて重要なプロセスである。
【００４９】
この熱間静水圧プレスする工程において、圧力媒体は特に限定されるものではないが、工業的に入手可能な不活性ガスを用いることが好ましい。処理温度（ＨＩＰ温度）は、概ね１２００℃以上とすることが好ましい。１２００℃よりも低いと気孔を完全に除去することが出来ず、焼結温度を超えると粒成長が進行し、残留ポアを生じる傾向がある。このため、処理温度の上限は焼結温度を超えないことが好ましい。一方、処理圧力は５００気圧以上２０００気圧以下とすることが好ましい。５００気圧を下回ると充分な効果が得られず、また２０００気圧を超えても透光性をさらに向上させることにはならず、装置が大掛かりなものとなるため好ましくない。また、処理時間は０．５時間以上であれば充分であり、例えば０．５時間以上２時間以下とし、得られる透光性セラミックスの厚み等により種々時間を変更して行なえばよい。このような処理時間は最高温度での保持時間に依存して変化する。
【００５０】
尚、焼結体（ＨＩＰ体を含む）は、別途、該焼結温度またはＨＩＰ温度よりも低温で、一定時間熱処理することが好ましい。ＭｇＯ系セラミックスには焼結またはＨＩＰ後に大きな格子歪みが導入されている。熱処理には、焼結体中の格子歪みを低減させる効果がある。熱処理工程には、一定温度での加熱と、その後の徐冷工程を含む。加熱は、セラミックス中の金属元素が拡散しやすくなる温度で所定の時間行うことが必要で、本発明では、１０００℃程度の温度で効果がある。冷却速度は小さいほど好ましいが、処理時間の問題もあるので、０．５℃／ｍｉｎ以下が効果がある。
【００５１】
なお、ＭｇＯを含む固溶体は、第２成分の固溶と共に融点および液相出現温度も低下する。これにより、単結晶を合成する場合、固溶体としたことにより融点が低下するので、サファイア単結晶の合成法として知られる安価なベルヌイ法やチョクラルスキー法（以下、「ＣＺ法」と略す。）での合成も可能になる。また、多結晶体（焼結体）を合成する場合でも、融点の低下により焼結温度が低下し、加圧焼結しなくても製造することが可能である。
【実施例】
【００５２】
以下、実施例を挙げて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００５３】
（ａ）固溶体の混合粉末を調製する工程
原料粉末の粒径、純度を以下に示す。
ＭｇＯ粉末：平均粒径５μｍ、純度９９．９９％
ＺｎＯ粉末：平均粒径３μｍ、純度９９．９９％
ＮｉＯ粉末：平均粒径３．８μｍ、純度９９．９９％
ボールミル中で、上記のＭｇＯ粉末に表２に記載した比率で第２成分の原料粉末を配合し、混合した（表２の試料Ｎｏ．１〜９）。
【００５４】
比較として、表２の試料Ｎｏ．１０〜１３に示す比率のＺｎＯまたはＮｉＯの一方のみの原料粉末を添加した混合粉末も調製した（表２の試料Ｎｏ．１０〜１３）。
【００５５】
上記で調製された各原料の混合粉末５０ｇに、バインダーとして積水化学製ＰＶＢ−ＢＬ１（商品名）を０．２２ｇ添加してエタノール２０ｇを加え、ナイロンポット及びナイロンボールを用いて２４時間混合した後回収した。
【００５６】
（ｂ）成形体を得る工程
上記（ａ）で得られた原料粉末を成形型に装填し、直径２０ｍｍ、厚さ５ｍｍのディスク状成形体を作製した。このようにして得られた成形体の相対密度（ＭｇＯの理論値に対する密度を％表示したもの。以下同じ）をアルキメデス法により測定し、その結果を表２に示す。
【００５７】
（ｃ）焼結体を得る工程
上記（ｂ）で得られた各成形体を大気炉にて１００℃／ｈｒで所定の温度まで昇温し、その温度で１時間保持した後に炉内で自然冷却させた。その後、該成形体を温度１８８０℃で焼結し、さらに、焼結体中の格子歪みを除去するために、１０００℃で２４時間保持した後、０．５℃／ｍｉｎの冷却速度で室温まで徐冷した。このようにして得られた焼結体の相対密度をアルキメデス法により測定し、それらの結果を表２に示す。
【００５８】
＜評価＞
（１）耐湿性
上記実施例１で得られた各透光性セラミックスの耐湿性の加速試験を行なうことにより耐湿性を評価した。すなわち、各透光性セラミックスを遊星ボールミルで加速度１５０Ｇで１０分間粉砕して、ＢＥＴ比表面積値が約０．３ｍ2／ｇになるまで粉末状にし、これを９８℃の沸騰水中に５時間浸漬することにより浸漬後の重量増加比率を測定した。重量増加が大きくなるほど耐湿性に劣っていることを示す。その結果を表２（「耐湿試験時重量増加率（ｗｔ％）」の項）に示す。
【００５９】
（２）熱伝導率
上記で得られた各透光性セラミックス（厚み２ｍｍ）から直径１０ｍｍの試験片を切り出し、レーザーフラッシュ法により室温での熱伝導率を測定した。その結果を表２に示す。
【００６０】
【表２】
2009256152.tif 000003
【００６１】
表２より明らかなように、ＭｇＯに添加する金属元素を２種にした本発明の実施例の透光性セラミックス（サンプルＮｏ．１〜９）は、添加された金属元素が１種である比較例の透光性セラミックス（サンプルＮｏ．１０〜１３）に比し、熱伝導率が高く、耐湿性が高く、緻密なＭｇＯ固溶体セラミックスが得られていることが分かる。しかも、このような本発明の実施例の透光性セラミックスは、比較的低温で作製することができることから簡易な方法により得られるものであることは明らかである。
【００６２】
以上の通り、本発明によれば、ＭｇＯの優れた熱伝導性、光学的透明性を生かし、緻密で耐湿性に優れた新規な透光性セラミックスを、通常よりも低温で作製することができる。
【００６３】
以上のように本発明の実施の形態および実施例について説明を行なったが、上述の各実施の形態および実施例の構成を適宜組み合わせることも当初から予定している。
【００６４】
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて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内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明の透光性セラミックスは、上記のような特性を有するため、通常の光学レンズに要求される物性を満足し、特にカラー液晶プロジェクター用の光学素子として好適に用いることができる。