JP2000113964A - セラミックスヒータの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】セラミックスペーストが塗布されたグリーンシ
ート片をセラミックス基材に巻き付けた後に増し締めを
行う際に、両者を確実に密着させ且つ増締作業を速やか
に行う。 【解決手段】セラミックペースト３ａを接合材としてセ
ラミックス碍管２にグリーンシート片ＧＰが巻き付けら
れたグリーンシート片ＲＰは、ベルトコンベア９２→搬
送ローラ９１→増締ローラ群８３ａ→増締ローラ群８３
ｂへ順次自動的に供給される。増締ローラ１０２ａのロ
ーラ軸１０８ａには、付勢装置１０３ａから矢印Ｃ方向
に一定の付勢力が付与される。そのため、増締ローラ群
８３ａの各増締ローラ１０１ａ，１０２ａの回転速度の
差に対応し、グリーンシート片ＲＰは両増締ローラの外
周面と摺動しながら回転して両増締ローラの間を通り抜
け、増し締めが行われる。そして、増締ローラ群８３ｂ
の各増締ローラ１０１ｂ，１０２ｂにおいても同様な増
し締めが行われる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はセラミックスヒータ
の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、各種センサの加熱、グローシ
ステム、半導体の加熱、石油ファンヒータの点火などの
用途で、セラミックスヒータが広く使用されている。例
えば、内燃機関の排気管中に装着されて排気ガス中の酸
素濃度を検出する酸素センサでは、特に低温時に酸素セ
ンサを良好に機能させるためにセンサの素子部を加熱す
る必要があり、その加熱用にセラミックスヒータが使用
されている。

【０００３】本出願人においても、この種のセラミック
スヒータとして、円筒形のセラミックス碍管（基材）の
表面に、第１のセラミックス層，第２のセラミックス
層，発熱パターン，第３のセラミックス層をこの順番で
積層巻回した構造のものを種々提案している（特開平１
−２２５０８７号、特開平４−３２９２９１号など）。

【０００４】このような構造のセラミックスヒータは以
下の工程を経て製造される。 工程Ａ：第２および第３のセラミックス層を形成するた
めの原料粉末（アルミナ粉末など）を混合してスラリー
状とし、それを薄板状に成形して第１および第２の２枚
の矩形状のグリーンシートを作成する。

【０００５】工程Ｂ：第２のグリーンシートの表面に、
高融点金属ペースト（タングステンペーストなど）から
成る複数組の発熱パターンをペースト印刷法を用いて形
成する。このとき、発熱パターンの各組が第２のグリー
ンシートの長手方向に配置されるようにする。

【０００６】工程Ｃ：第２のグリーンシートにおける発
熱パターンが形成された面の上に第１のグリーンシート
を重ね合わせ、第１および第２のグリーンシートを圧着
する。 工程Ｄ：発熱パターンが１組ずつ独立するように、積層
した第１および第２のグリーンシートを長手方向に対し
て垂直に切断分離して、短冊状のグリーンシート片を作
成する。

【０００７】工程Ｅ：第１のセラミックス層を形成する
ための原料粉末（アルミナ粉末など）を混合してスラリ
ー状としたセラミックスペーストを作成する。そして、
当該セラミックスペーストを各グリーンシート片の表面
に塗布する。 工程Ｆ：各グリーンシート片のセラミックスペーストが
塗布された面の上に、予め作成しておいたセラミックス
碍管を載置する。このとき、各グリーンシート片の長手
方向に対して平行な所定位置にセラミックス碍管が配置
されるように、各グリーンシート片に対してセラミック
ス碍管を１本ずつ載置する。

【０００８】工程Ｇ：グリーンシート片をセラミックス
碍管の外周に巻き付け、セラミックスペーストの塗布面
をセラミックス碍管に密着させる。 工程Ｈ：セラミックス碍管，セラミックスペースト，第
１のグリーンシート，発熱パターン，第２のグリーンシ
ートを一体焼成して相互に密着固定させる。その結果、
セラミックスペーストが第１のセラミックス層になると
共に、第１および第２のグリーンシートがそれぞれ第２
および第３のセラミックス層になり、丸棒状のセラミッ
クスヒータが完成する。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記工程Ｇ
にてグリーンシート片をセラミックス碍管に巻き付ける
際には、例えば、温められたシリコンゴムのシートの上
にセラミックス碍管が載置されたグリーンシート片を置
き、作業者の手作業により、セラミックス碍管を手のひ
らで転がしてグリーンシート片に巻き込むようにしてい
た。

【００１０】そのため、巻付作業後においても、セラミ
ックスペーストを介したグリーンシート片とセラミック
ス碍管との密着性が十分にとれない場合があった。その
場合には、以下の（ａ）（ｂ）のいずれかの方法により
増し締めを行って密着性を高めていた。

【００１１】（ａ）セラミックス碍管に巻き付けられた
グリーンシート片を可撓性を有する２枚の平坦なゴム板
の間に挟み、一方のゴム板を作業者が手で持って動かす
ことにより、セラミックス碍管に巻き付けられたグリー
ンシート片を各ゴム板間で転がして増し締めを行う。

【００１２】（ｂ）セラミックス碍管に巻き付けられた
グリーンシート片をゴム製の円筒状パイプ内に挿入し、
当該パイプの周囲に作動油を注入して均一な油圧をか
け、当該パイプの内径を縮めることにより、当該パイプ
の内周面を介してグリーンシート片の外周に均一な圧力
をかけて増し締めを行う。

【００１３】しかし、上記（ａ）の方法では、作業者の
ミスから、セラミックス碍管とグリーンシート片との間
に隙間が生じたり、巻き付けられたグリーンシート片に
ねじれが生じたりして、セラミックス碍管とグリーンシ
ート片とが確実に密着しないおそれがあった。そこで、
セラミックス碍管とグリーンシート片とを確実に密着さ
せるように細心の注意を払いながら増締作業を進めると
なると、増締作業に相当の時間を要することになり、製
造ＴＡＴ（Turn Around Time）が長くなるという問題
があった。

【００１４】それに対して、上記（ｂ）の方法では、手
作業によらずに増締作業を行うため、増締作業の均一化
を図ることが可能になる上に、増締作業に要する時間が
上記（ａ）の方法に比べれば短くなるため製造ＴＡＴを
短縮することができる。しかし、セラミックス碍管に巻
き付けられたグリーンシート片を１本ずつ前記パイプ内
に挿入しなければならず、多量のセラミックスヒータを
製造する際には、当該挿入作業に多大な手間がかかるこ
とから、製造ＴＡＴを十分に短縮することがでいないと
いう問題があった。

【００１５】本発明は上記問題点を解決するためになさ
れたものであって、その目的は、セラミックスペースト
が塗布されたグリーンシート片をセラミックス基材に巻
き付けた後に増し締めを行う際に、グリーンシート片と
セラミック基材とを確実に密着させると共に、増締作業
を速やかに行うことが可能なセラミックスヒータの製造
方法を提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めになされた請求項１に記載の発明は、以下の第１〜第
３の工程を備える。第１の工程では、セラミックス原料
粉末に溶剤および結合剤を添加してスラリー状とした後
にシート状に成形したグリーンシート片に、通電される
ことにより発熱する発熱パターンを形成し、そのグリー
ンシート片の表面に、セラミックス原料粉末に溶剤およ
び結合剤を添加してスラリー状としたセラミックスペー
ストを塗布し、そのセラミックスペーストが塗布された
面の上にセラミックス基材を載置する。次に、第２の工
程では、グリーンシート片をセラミックス基材の外周に
巻き付け、セラミックスペーストの塗布面をセラミック
ス基材に密着させる。続いて、第３の工程では、グリー
ンシート片と発熱パターンとセラミックスペーストとセ
ラミックス基材とを一体焼成する。そして、第２の工程
では、セラミックス基材の外周に巻き付けられたグリー
ンシート片を、それぞれのローラ軸が平行に配置されて
同一方向に回動する第１および第２の増締ローラの間を
通過させ、その通過時に、第１および第２の増締ローラ
の外周面と当該グリーンシート片の外周面とを摺動させ
ながら、第１および第２の増締ローラの間で当該グリー
ンシート片を回動させることにより、セラミックスペー
ストの塗布面全面をセラミックス基材の外周面に密着さ
せる増し締めを行う。

【００１７】従って、本発明においては、当該グリーン
シート片の外周面が各増締ローラの外周面に当接するた
め、例えば、第１の増締ローラの回転速度を第２の増締
ローラの回転速度よりも低く設定しておけば、各増締ロ
ーラの回動に伴い、各増締ローラからグリーンシート片
に対して、各増締ローラの回動方向とは反対方向に回動
させる力が加えられる。そのため、当該グリーンシート
片は、各増締ローラの外周面から押圧されて当該外周面
と摺動しながら回転し、各増締ローラの間を通り抜け
る。その結果、当該グリーンシート片がセラミックス基
材の外周に強固に巻き付けられ、セラミックスペースト
の塗布面全面がセラミックス碍管の外周面に確実に密着
されて、グリーンシート片の増し締めが行われる。その
後、グリーンシート片は、各増締ローラの間から落下す
る。

【００１８】このように、本発明によれば、手作業によ
らずに増締作業を行うため増締作業の均一化を図ること
が可能であり、各増締ローラの間に当該グリーンシート
片を順次供給するだけで自動的に増締が行われ、増締を
終えた当該グリーンシート片は各増締ローラの間から落
下するため、増締作業に要する時間を短くして製造ＴＡ
Ｔを短縮することができる。

【００１９】ところで、請求項２に記載の発明のよう
に、請求項１に記載のセラミックスヒータの製造方法に
おいて、前記第１および第２の増締ローラのローラ軸は
共に水平かつ同じ高さに配置してもよい。また、請求項
３に記載の発明のように、請求項１に記載のセラミック
スヒータの製造方法において、前記第２の増締ローラの
ローラ軸に対して、前記第１の増締ローラのローラ軸の
方向に一定の付勢力を付与する付勢手段を備えるように
してもよい。

【００２０】従って、本発明によれば、当該グリーンシ
ート片に対して各増締ローラの外周面からの押圧力を確
実に付与することが可能になるため、当該グリーンシー
ト片を各増締ローラの外周面と摺動させながらスムーズ
に回動させることができる。また、請求項４に記載の発
明のように、請求項１に記載のセラミックスヒータの製
造方法において、前記第１および第２の増締ローラの少
なくとも外周面がそれぞれ可撓性を有し、前記グリーン
シート片を前記第１および第２の増締ローラの間を通す
際に、前記セラミックス基材の形状に対応して前記第１
および第２の増締ローラの外周面が変形するようにして
もよい。

【００２１】従って、本発明によれば、各増締ローラの
回動に伴って各増締ローラの外周面が前記セラミックス
基材の形状に対応して変形するため、当該グリーンシー
ト片に過大な力を与えて不要な変形を引き起こすことな
く、当該グリーンシート片をスムーズに回動させること
が可能になる。

【００２２】また、請求項５に記載の発明のように、請
求項１に記載のセラミックスヒータの製造方法におい
て、前記第１および第２の増締ローラの外周面を加熱す
るようにしてもよい。従って、本発明によれば、各増締
ローラの外周面を介してグリーンシート片を加熱するた
め、グリーンシート片の可撓性を高めることが可能にな
り、増締作業を確実に行うことができる。

【００２３】また、請求項６に記載の発明のように、請
求項１に記載のセラミックスヒータの製造方法におい
て、前記第１および第２の増締ローラと前記グリーンシ
ート片とが擦れ合うことによって生じる静電気を除去す
る静電気除去手段を備えてもよい。

【００２４】従って、本発明によれば、前記静電気によ
りグリーンシート片が増締ローラに付着するのを防止す
ることが可能になる。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した一実施
形態を図面と共に説明する。図６は、本実施形態により
作成されたセラミックスヒータ１を示す一部断面斜視図
である。

【００２６】セラミックスヒータ１は、円筒形のセラミ
ックス碍管（基材）２の表面に、第１のセラミックス層
３、第２のセラミックス層４、発熱パターン５、第３の
セラミックス層６がこの順番で積層巻回されて構成され
ている。図７は、セラミックスヒータ１の各部材３〜６
がセラミックス碍管２に対して積層巻回される前の状態
を示す分解斜視図である。

【００２７】発熱パターン５は、発熱部１１、コンタク
ト部１２，１３、リード部１４，１５から構成されてい
る。発熱部１１は、セラミックスヒータ１の先端側に配
置され、セラミックスヒータ１の長手方向に対して垂直
方向に複数回蛇行するように形成されている。尚、発熱
部１１の形状および寸法は、セラミックスヒータ１の使
用目的に応じ、加熱対象に合わせて設定されている。ま
た、各コンタクト部１２，１３はセラミックスヒータ１
の後端側に配置されている。そして、各コンタクト部１
２，１３は各リード部１４，１５を介して発熱部１１の
両端部とそれぞれ接続されている。

【００２８】セラミックス層６におけるセラミックスヒ
ータ１の表面側には、各コンタクト部１２，１３とそれ
ぞれ対応する位置に各端子部２１，２２が設けられてい
る。そして、各端子部２１，２２は、セラミックス層６
に形成された各スルーホール２３，２４を介して、各コ
ンタクト部１２，１３とそれぞれ接続されている。その
ため、各端子部２１，２２間に電圧を印加すると、各端
子部２１，２２から各スルーホール２３，２４および各
コンタクト部１２，１３を介して発熱パターン５に通電
がなされ、発熱パターン５が発熱する。

【００２９】次に、セラミックスヒータ１の製造工程に
ついて、図１〜図１１に基づいて説明する。 ［工程１（図８参照）］まず、各部材２〜４，６を形成
するためのセラミックス原料粉末を作成する。

【００３０】すなわち、平均粒径１.５μm，純度９９.
９％の酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）粉末を主材料と
し、平均粒径２μm，純度９８％の二酸化ケイ素（Ｓｉ
Ｏ₂）粉末と、平均粒径２μm，純度９０％の酸化マグネ
シウム（ＭｇＯ）粉末と、平均粒径２μm，純度９３％
の酸化カルシウム（ＣａＯ）粉末とを焼結促進剤とし
て、これらを９７.２：２.５：０.１：０.１の割合で配
合し、ボールミルで２０〜６０時間湿式混合した後で脱
水乾燥することにより、セラミックス原料粉末を作成す
る。

【００３１】尚、セラミックス原料粉末の主材料として
はＡｌ₂Ｏ₃が好適であるが、特に熱伝導特性に優れた高
温高強度材料とするために、Ａｌ₂Ｏ₃の平均結晶粒径は
１０μm以下が適当であり（望ましくは２μm以下）、相
対理論密度９４％以上、純度９０％以上が適当である。

【００３２】また、セラミックス原料粉末の主材料とし
ては、高温高強度セラミックスであればどのようなもの
（例えば、ムライトやスピネル等のアルミナ類似のセラ
ミックスなど）を用いてもよい。そして、焼成促進剤と
しては、ＳｉＯ₂，ＭｇＯ，ＣａＯ以外に酸化ホウ素
（Ｂ₂Ｏ₃）を配合してもよく、焼成過程において酸化
物、ひいては所定の網目構造となりえるもの、例えば、
炭酸塩などの各種塩や水酸化物として配合してもよい。

【００３３】次に、セラミックス原料粉末からグリーン
シートを作成する。すなわち、セラミックス原料粉末
に、溶剤および結合剤としてポリビニルブチラール８
％，ＤＢＰ４％，メチルエチルケトン，トルエン７０％
を添加し、ボールミルで混合してスラリー状とする。そ
して、減圧脱泡後、加圧成形法（例えば、静水圧成形
法，ドクターブレード法など）または押出成形法によ
り、セラミックス層４と成る厚さ０.０５〜０.１mmの矩
形シート状の第１のグリーンシート４ａを作成すると共
に、セラミックス層６と成る厚さ０.２〜０.４mmの矩形
シート状の第２のグリーンシート６ａを作成する。

【００３４】［工程２（図７，図８参照）］まず、グリ
ーンシート６ａの表面に、厚さ１０〜３０μmの高融点
金属ペーストから成る複数組の発熱パターン５をペース
ト印刷法を用いて形成する。このとき、各発熱パターン
５がグリーンシート６ａの長手方向に配置されるように
する。

【００３５】次に、グリーンシート６ａの裏面におい
て、表面側に形成された発熱パターン５の各コンタクト
部１２，１３とそれぞれ対向する位置に、厚さ１０〜３
０μmの高融点金属ペーストから成る各端子部２１，２
２をペースト印刷法を用いて形成する。

【００３６】続いて、各コンタクト部１２，１３と各端
子部２１，２２とをそれぞれ連通する透孔をグリーンシ
ート６ａに開口し、当該透孔内に高融点金属ペーストを
充填して各スルーホール２３，２４を形成する。尚、高
融点金属ペーストとしては、主にタングステン（Ｗ）や
モリブデン（Ｍｏ）を用い、これに、白金（Ｐｔ）やロ
ジウム（Ｒｈ）などの高融点金属成分を混合して用いる
とよい。また、抵抗特性の向上のために、ＰｔやＲｈを
単独で用いてもよい。ちなみに、悪影響を与えない限り
において、セラミックス層３，４，６と同材料の酸化物
等が発熱パターン５の材料中に若干混在していてもよ
い。

【００３７】また、発熱パターン５および各端子部２
１，２２と成る導電性膜は、ペースト印刷法以外の適宜
な方法（化学メッキ法，ＣＶＤ（Chemical Vapor Depos
ition）法，ＰＶＤ（Physical Vapor Deposition）法な
ど）を用いて形成してもよい。

【００３８】［工程３（図８参照）］グリーンシート６
ａにおける発熱パターン５が形成された面の上にグリー
ンシート４ａを重ね合わせ、各グリーンシート４ａ，６
ａを圧着する。 ［工程４（図９参照）］各発熱パターン５が独立するよ
うに、積層した各グリーンシート４ａ，６ａを長手方向
に対して垂直に切断して、短冊状の各グリーンシート片
ＧＰを作成する。このとき、各グリーンシート片ＧＰを
分離せずに各グリーンシート片ＧＰがほぼ密着した状態
にして、切断前の各グリーンシート４ａ，６ａの全体の
形状（セラミックスヒータ１の長手方向に対して垂直方
向に長く伸びた形状）が保持されるようにする。

【００３９】［工程５（図１０参照）］まず、工程１に
て作成したセラミックス原料粉末からセラミックスペー
スト３ａを作成する。すなわち、セラミックス原料粉末
に、溶剤および結合剤としてポリビニルブチラール２５
％，ＤＢＰ８％，ブチルカルビドール３０％を添加し、
ボールミルで混合してスラリー状にすることにより、セ
ラミックスペースト３ａを作成する。

【００４０】次に、セラミックスペースト３ａを各グリ
ーンシート片ＧＰの表面に塗布する。尚、工程４におい
て切断した各グリーンシート片ＧＰを分離しなかったの
は、スクリーンマスクを使用することにより、各グリー
ンシート片ＧＰの表面に対してセラミックスペースト３
ａを均一に且つ一度に塗布するためである。

【００４１】［工程６（図１１参照）］まず、工程１に
て作成したセラミックス原料粉末からセラミックス碍管
２を作成する。すなわち、セラミックス原料粉末に、溶
剤および結合剤としてメチルセルロース１％，マイクロ
クリスタリンワックス（商品名）１５％，水１０％を添
加して混練する。そして、押出成形法で円筒状に成形
し、所定寸法に切断後、１２００℃で仮焼することによ
り、セラミックス碍管２を作成する。

【００４２】次に、各グリーンシート片ＧＰのセラミッ
クスペースト３ａが塗布された面の上に、セラミックス
碍管２を載置する。このとき、各グリーンシート片ＧＰ
の長手方向に対して平行な所定位置にセラミックス碍管
２が配置されるように、各グリーンシート片ＧＰに対し
てセラミックス碍管２を１本ずつ載置する。

【００４３】［工程７（図７，図１１参照）］各グリー
ンシート片ＧＰをセラミックス碍管２が載置された状態
で分離する。 ［工程８（図１〜６参照）］まず、グリーンシート片Ｇ
Ｐをセラミックス碍管２の外周に巻き付ける。その巻付
方法にはどのような方法を用いてもよいが、例えば、温
められたシリコンゴムのシートの上にセラミックス碍管
２が載置されたグリーンシート片ＧＰを置き、作業者の
手作業により、セラミックス碍管２を手のひらで転がし
てグリーンシート片ＧＰに巻き込めばよい。

【００４４】次に、セラミックス碍管２に巻き付けられ
たグリーンシート片ＧＰ（以下、グリーンシート片ＲＰ
と表記する）を増締装置８１へ供給する。図１は、増締
装置８１の構造を説明するための概略構成図である。増
締装置８１は、搬送装置８２，第１の増締ローラ群８３
ａ，第２の増締ローラ群８３ｂから構成されている。

【００４５】搬送装置８２は、搬送ローラ９１およびベ
ルトコンベア９２から構成されている。搬送ローラ９１
のローラ軸９１ａは回転可能に枢支されており、円柱形
の搬送ローラ９１の外周面にはローラ軸９１ａと同一方
向に複数の溝９１ｂが掘設されている。そして、搬送ロ
ーラ９１は、回動装置（図示略）により、ローラ軸９１
ａを中心として矢印Ａ方向に回動されるようになってい
る。

【００４６】第１の増締ローラ群８３ａは、２つの増締
ローラ１０１ａ，１０２ａおよび付勢装置１０３ａから
構成されている。付勢手段としての付勢装置１０３ａ
は、伸縮ロッド１０４ａおよび空圧シリンダ１０５ａか
ら構成されている。伸縮ロッド１０４ａの先端には軸受
１０６ａが設けられ、伸縮ロッド１０４ａの後端は空圧
シリンダ１０５ａに嵌挿されて伸縮されるようになって
いる。

【００４７】円柱形の各増締ローラ１０１ａ，１０２ａ
は可撓性および導電性を有する材質（例えば、カーボン
などの導体が分散されたニトリルゴム材など）によって
形成され、各増締ローラ１０１ａ，１０２ａの幅はグリ
ーンシート片ＲＰの長さ以上に設定されている。

【００４８】各増締ローラ１０１ａ，１０２ａの各ロー
ラ軸１０７ａ，１０８ａおよび搬送ローラ９１のローラ
軸９１ａはそれぞれ水平かつ平行に配置されている。ま
た、各増締ローラ１０１ａ，１０２ａの各ローラ軸１０
７ａ，１０８ａは同じ高さに配置されている。

【００４９】第１の増締ローラ１０１ａのローラ軸１０
７ａは回転可能に枢支され、そのローラ軸１０７ａの位
置は固定されている。そして、増締ローラ１０１ａは、
回動装置（図示略）により、ローラ軸１０７ａを中心と
して、搬送ローラ９１の回動方向（矢印Ａ方向）とは反
対方向（矢印Ｂ方向）に回動されるようになっている。

【００５０】第２の増締ローラ１０２ａのローラ軸１０
８ａは、伸縮ロッド１０４ａの先端の軸受１０６ａに嵌
挿されて回転可能に枢支されている。そして、伸縮ロッ
ド１０４ａの伸張により、ローラ軸１０８ａはローラ軸
１０７ａの方向（矢印Ｃ方向）に一定の付勢力が付与さ
れて付勢される。また、増締ローラ１０２ａは、回動装
置（図示略）により、ローラ軸１０８ａを中心として、
増締ローラ１０１ａと同一方向（矢印Ｂ方向）に回動さ
れるようになっている。

【００５１】加えて、金属製の各ローラ軸１０７ａ，１
０８ａはそれぞれ回動装置を介してアースされている。
尚、後述するように、伸縮ロッド１０４ａから増締ロー
ラ１０２ａのローラ軸１０８ａに付与される付勢力は最
適値に設定されている。また、各増締ローラ１０１ａ，
１０２ａの直径，硬度，回転速度はそれぞれ最適値に設
定され、各増締ローラ１０１ａ，１０２ａの外周面は最
適温度に加熱されている。

【００５２】ちなみに、各増締ローラ１０１ａ，１０２
ａの加熱は、各増締ローラ１０１ａ，１０２ａの内部に
設けられたヒータ（図示略）を用いてもよく、各増締ロ
ーラ１０１ａ，１０２ａとは別個に設けられた加熱装置
（図示略）を用いてもよい。また、各増締ローラ１０１
ａ，１０２ａを加熱する際には、その外周面のみを加熱
し、その内部については加熱しないようにしてもよい。

【００５３】第２の増締ローラ群８３ｂの構成は、第１
の増締ローラ群８３ａの構成と同じであるため、第１の
増締ローラ群８３ａの各構成部材１０１ａ〜１０８ａの
符号末尾を「ｂ」に変えて区別し、その詳細な説明につ
いては省略する。すなわち、第２の増締ローラ群８３ｂ
は、増締ローラ１０１ｂ，１０２ｂ、付勢装置１０３
ｂ、伸縮ロッド１０４ｂ、空圧シリンダ１０５ｂ、軸受
１０６ｂ、ローラ軸１０７ｂ，１０８ｂから構成されて
いる。

【００５４】そして、第２の増締ローラ群８３ｂの各増
締ローラ１０１ｂ，１０２ｂは、第１の増締ローラ群８
３ａの各増締ローラ１０１ａ，１０２ａのそれぞれ直下
に配置されている。このように構成された増締装置８１
を用いてグリーンシート片ＲＰを増し締める動作につい
て、図１〜図５を参照しながら説明する。

【００５５】図１に示すように、グリーンシート片ＲＰ
は、ベルトコンベア９２上を搬送されて搬送ローラ９１
の外周面まで送られ、搬送ローラ９１の外周面の溝９１
ｂに嵌合されることにより、ベルトコンベア９２から搬
送ローラ９１に移送される。そして、溝９１ｂに嵌合さ
れたグリーンシート片ＲＰは、搬送ローラ９１の回動に
より溝９１ｂに嵌合されたまま搬送ローラ９１の外周面
上を搬送され、第１の増締ローラ群８３ａの各増締ロー
ラ１０１ａ，１０２ａの上方まで送られる。その後、搬
送ローラ９１がさらに回動すると、グリーンシート片Ｒ
Ｐと溝９１ｂとの嵌合が解除され、グリーンシート片Ｒ
Ｐは溝９１ｂから脱落して各増締ローラ１０１ａ，１０
２ａの間に落下する。このようにして、グリーンシート
片ＲＰは搬送ローラ９１から第１の増締ローラ群８３ａ
に供給される。

【００５６】ここで、溝９１ｂの幅および深さは、グリ
ーンシート片ＲＰの直径に対応して最適に設定してお
く。これにより、ベルトコンベア９２から搬送ローラ９
１にグリーンシート片ＲＰを確実に移送できると共に、
搬送ローラ９１の回動中に溝９１ｂからグリーンシート
片ＲＰが脱落するのを防止できる。

【００５７】次に、図２に示すように、各増締ローラ１
０１ａ，１０２ａの間に落下したグリーンシート片ＲＰ
は、各増締ローラ１０１ａ，１０２ａの外周面に当接す
る。ここで、増締ローラ１０２ｂのローラ軸１０８ａ
は、付勢装置１０３ａの伸縮ロッド１０４ａにより、増
締ローラ１０１ａのローラ軸１０７ａの方向（矢印Ｃ方
向）に一定の付勢力が付与されて付勢されている。そし
て、各増締ローラ１０１ａ，１０２ａは同一方向（矢印
Ｂ方向）に回動している。そのため、例えば、増締ロー
ラ１０１ａの回転速度Ｖ１を増締ローラ１０２ａの回転
速度Ｖ２よりも低く設定しておけば（Ｖ１＜Ｖ２）、各
増締ローラ１０１ａ，１０２ａの回動に伴い、各増締ロ
ーラ１０１ａ，１０２ａからグリーンシート片ＲＰに対
して、各増締ローラ１０１ａ，１０２ａの回動方向（矢
印Ｂ方向）とは反対方向（矢印Ｄ方向）に回動させる力
が加えられる。

【００５８】そして、図３に示すように、各増締ローラ
１０１ａ，１０２ａの回動に伴い、グリーンシート片Ｒ
Ｐは、各増締ローラ１０１ａ，１０２ａの外周面から押
圧されて当該外周面と摺動しながら矢印Ｄ方向に回転
し、各増締ローラ１０１ａ，１０２ａの間を通り抜け
る。その結果、グリーンシート片ＧＰがセラミックス碍
管２の外周に強固に巻き付けられ、セラミックスペース
ト３ａの塗布面全面がセラミックス碍管２の外周面に確
実に密着されて、グリーンシート片ＲＰの増し締めが行
われる。その後、グリーンシート片ＲＰは、矢印Ｅに示
すように、各増締ローラ１０１ａ，１０２ａの間に落下
する。このようにして、グリーンシート片ＲＰは第１の
増締ローラ群８３ａから第２の増締ローラ群８３ｂに供
給される。

【００５９】続いて、図４に示すように、各増締ローラ
１０１ｂ，１０２ｂの間に落下したグリーンシート片Ｒ
Ｐは、各増締ローラ１０１ｂ，１０２ｂの外周面に当接
する。ここで、増締ローラ１０２ｂのローラ軸１０８ｂ
は、付勢装置１０３ｂの伸縮ロッド１０４ｂにより、増
締ローラ１０１ｂのローラ軸１０７ｂの方向（矢印Ｃ方
向）に一定の付勢力が付与されて付勢されている。そし
て、各増締ローラ１０１ｂ，１０２ｂは同一方向（矢印
Ｂ方向）に回動している。そのため、例えば、増締ロー
ラ１０１ｂの回転速度Ｖ３を増締ローラ１０２ｂの回転
速度Ｖ４よりも低く設定しておけば（Ｖ３＜Ｖ４）、各
増締ローラ１０１ｂ，１０２ｂの回動に伴い、各増締ロ
ーラ１０１ｂ，１０２ｂからグリーンシート片ＲＰに対
して、各増締ローラ１０１ｂ，１０２ｂの回動方向（矢
印Ｂ方向）とは反対方向（矢印Ｄ方向）に回動させる力
が加えられる。

【００６０】そして、図５に示すように、各増締ローラ
１０１ｂ，１０２ｂの回動に伴い、グリーンシート片Ｒ
Ｐは、各増締ローラ１０１ｂ，１０２ｂの外周面から押
圧されて当該外周面と摺動しながら矢印Ｄ方向に回転
し、各増締ローラ１０１ｂ，１０２ｂの間を通り抜け
る。その結果、第１の増締ローラ群８３ａで増し締めが
行われたグリーンシート片ＲＰに対して、第２の増締ロ
ーラ群８３ｂによりさらなる増し締めが行われる。その
後、グリーンシート片ＲＰは、矢印Ｆに示すように、増
締装置８１の下方に落下する。

【００６１】ここで、グリーンシート片ＧＰの厚みとセ
ラミックス碍管２の直径とに合わせて（すなわち、グリ
ーンシート片ＲＰの直径に合わせて）、各伸縮ロッド１
０４ａ，１０４ｂから各増締ローラ１０２ａ，１０２ｂ
のローラ軸１０８ａ，１０８ｂに付与される付勢力と、
各増締ローラ１０１ａ，１０２ａ，１０１ｂ，１０２ｂ
の直径，硬度，回転速度とを、それぞれ実験によって求
められた最適値に設定しておく。これにより、各増締ロ
ーラ１０１ａ，１０２ａ，１０１ｂ，１０２ｂの回動に
伴って、各増締ローラの外周面がセラミックス碍管２の
形状に対応して変形し、グリーンシート片ＧＰに過大な
力を与えて不要な変形を引き起こすことなく、グリーン
シート片ＲＰをスムーズに回転させることが可能にな
る。

【００６２】また、各増締ローラ１０１ａ，１０２ａ，
１０１ｂ，１０２ｂの外周面を実験によって求められた
最適温度に加熱しておくことにより、各増締ローラを介
してグリーンシート片ＧＰを加熱し、グリーンシート片
ＧＰの可撓性を高めることが可能になる。

【００６３】尚、各増締ローラ群８３ａ，８３ｂにおい
て、各増締ローラ１０１ａ，１０１ｂの直径，硬度，温
度を同じに設定する必要はなく、各増締ローラ１０２
ａ，１０２ｂの直径，硬度，温度を同じに設定する必要
もない。そして、各増締ローラ１０１ａ，１０２ａ，１
０１ｂ，１０２ｂを導電性を有する材質によって形成す
ると共に金属製のローラ軸１０７ａ，１０８ａ，１０７
ｂ，１０８ｂを介してアースしておくことにより、各増
締ローラとグリーンシート片ＧＰとが擦れ合うことによ
って生じる静電気を除去し、当該静電気により各増締ロ
ーラにグリーンシート片ＧＰが付着するのを防止するこ
とが可能になる。

【００６４】従って、セラミックスペースト３ａの塗布
面全面をセラミックス碍管２の外周面に確実に密着さ
せ、グリーンシート片ＲＰの増し締めを行うことができ
る。そして、グリーンシート片ＲＰをベルトコンベア９
２上に順次載置することにより、当該グリーンシート片
ＲＰは、搬送装置８２→第１の増締ローラ群８３ａ→第
２の増締ローラ群８３ａへと順次自動的に供給されてゆ
く。ここで、搬送ローラ９１の外周面における溝９１ｂ
の間隔を調整することにより、単位時間当たりに搬送装
置８２から第１の増締ローラ群８３ａへ供給されるグリ
ーンシート片ＲＰの個数を調節することができる。

【００６５】従って、各増締ローラ群８３ａ，８３ｂに
おいて各増締ローラ１０１ａ，１０２ａ，１０１ｂ，１
０２ｂの間を通り抜けるのに要する時間（すなわち、各
増締ローラ群８３ａ，８３ｂにて増し締めを行う時間）
に合わせて搬送ローラ９１の外周面における溝９１ｂの
間隔を調整することにより、各増締ローラ群８３ａ，８
３ｂにて増締中にグリーンシート片ＲＰが詰まるのを防
ぐことができる。

【００６６】［工程９（図６参照）］セラミックスペー
スト３ａを接合材としてグリーンシート片ＧＰが巻き付
けられたセラミックス碍管２を２５０℃で樹脂抜きした
後、水素雰囲気中にて１５００〜１６００℃で一体焼成
して相互に密着固定させる。その結果、セラミックスペ
ースト３ａがセラミックス層３になると共に、各グリー
ンシート４ａ，６ａがそれぞれ各セラミックス層４，６
になり、丸棒状のセラミックスヒータ１が完成する。

【００６７】その後、各端子部２１，２２の表面に防錆
性を高めるためのメッキ処理（例えば、ニッケルメッキ
など）を施してメッキ層（図示略）を形成し、そのメッ
キ層に電源から引き出されたリード線（図示略）をロウ
付けにて接続する。尚、セラミックス碍管２と発熱パタ
ーン５との間にセラミックス層４を挟んであるのは、高
融点金属ペーストから成る発熱パターン５とセラミック
ス碍管２とをセラミックスペースト３ａを用いて直接接
合させると、発熱パターン５とセラミックス碍管２との
密着性が不十分になって焼成時に気孔が発生し、その気
孔により発熱パターン５が酸化しやすくなって断線を起
こすおそれがあることから、これを防止するためであ
る。

【００６８】また、各部材２〜６の相互密着性を高める
ために同時焼成することが好ましく、その焼成方法とし
ては、型加圧（ＨＰ，ＨＩＰ）焼結，雰囲気加圧焼結，
常圧焼結，反応焼結などを用いればよく、その焼結温度
は１４５０〜１６００℃の範囲から選択するのが適当で
ある。

【００６９】また、焼成時の雰囲気は、水素などの還元
雰囲気以外にも、不活性ガス雰囲気（例えば、アルゴン
（Ａｒ），窒素（Ｎ₂）など），酸化性雰囲気（例え
ば、大気中）としてもよい。このように作成されたセラ
ミックスヒータ１は、特に高温下で長時間使用される内
燃機関の空燃比制御用の酸素センサを加熱するためのヒ
ーターとして好適である。この場合、セラミックスヒー
タ１は、試験管型固体電解質酸素センサ素子の内部に挿
入してもよく、酸素センサ素子に付設してもよい。

【００７０】以上詳述したように、本実施形態によれ
ば、工程８にてセラミックスペーストを介したグリーン
シート片ＧＰとセラミックス碍管２との密着性を高める
ための増し締めを行う際に、増締装置８１を用いるた
め、グリーンシート片ＧＰとセラミックス碍管２とを確
実に密着させることができる。そして、手作業によらず
に増締作業を行うため、増締作業の均一化を図ることで
きる。

【００７１】加えて、増締装置８１において、第１の増
締ローラ群８３ａには搬送装置８２からグリーンシート
片ＲＰが自動的に連続して供給され、第２の増締ローラ
群８３ｂには第１の増締ローラ群８３ａからグリーンシ
ート片ＲＰが自動的に連続して供給される。そのため、
前記（ｂ）の方法のような手間がかからないことから、
増締作業に要する時間を短くすることが可能になり、多
量のセラミックスヒータ１を製造する際には特に製造Ｔ
ＡＴを短縮することができる。

【００７２】尚、本発明は上記実施形態に限定されるも
のではなく、以下のように変更してもよく、その場合で
も、上記実施形態と同様の作用および効果を得ることが
できる。 （１）各増締ローラ１０１ａ，１０２ａ，１０１ｂ，１
０２ｂの外周面に帯電防止剤を供給するようにしてもよ
い。例えば、帯電防止剤として石鹸水を用いる場合に
は、一定個数のグリーンシート片ＲＰの増し締めを行っ
た後に、各増締ローラ１０１ａ，１０２ａ，１０１ｂ，
１０２ｂの外周面を石鹸水にて拭くようにする。このよ
うにすれば、各増締ローラ１０１ａ，１０２ａ，１０１
ｂ，１０２ｂとグリーンシート片ＧＰとが擦れ合うこと
によって生じる静電気をより確実に除去することが可能
になる。尚、帯電防止剤を用いることで静電気を十分に
除去可能な場合には、各増締ローラ１０１ａ，１０２
ａ，１０１ｂ，１０２ｂの材質に導電性を有する材質を
用いる必要はない。

【００７３】（２）上記実施形態において２組の増締ロ
ーラ群８３ａ，８３ｂを設けたのは、より確実な増し締
めを行うためである。従って、第１の増締ローラ群８３
ａのみで十分な増し締めが可能な場合は、第２の増締ロ
ーラ群８３ｂを省いてもよい。また、２組の増締ローラ
群８３ａ，８３ｂを用いても増し締めが不十分な場合
は、各増締ローラ群８３ａ，８３ｂと同一構成の増締ロ
ーラ群を３組以上設けるようにしてもよい。

【００７４】（３）セラミックス碍管２の形状は、円筒
状に限らず、適宜な形状（例えば、四角筒状，多角形筒
状など）にしてもよい。また、セラミックス碍管２を適
宜な形状（例えば、棒状，板状など）のセラミックス基
材に置き換えてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を具体化した一実施形態の増締装置の構
造を説明するための概略構成図。

【図２】一実施形態の増締装置の動作を説明するための
説明図。

【図３】一実施形態の増締装置の動作を説明するための
説明図。

【図４】一実施形態の増締装置の動作を説明するための
説明図。

【図５】一実施形態の増締装置の動作を説明するための
説明図。

【図６】一実施形態のセラミックスヒータの一部断面斜
視図。

【図７】一実施形態のセラミックスヒータの製造方法を
説明するための分解斜視図。

【図８】一実施形態のセラミックスヒータの製造方法を
説明するための分解斜視図。

【図９】一実施形態のセラミックスヒータの製造方法を
説明するための斜視図。

【図１０】一実施形態のセラミックスヒータの製造方法
を説明するための斜視図。

【図１１】一実施形態のセラミックスヒータの製造方法
を説明するための斜視図。

【符号の説明】

１…セラミックスヒータ ２…セラミックス碍管（基
材） ３ａ…セラミックスペースト ４ａ，６ａ…グリーン
シート ５…発熱パターン ＧＰ，ＲＰ…グリーンシート片 ８３ａ，８３ｂ…増締ローラ群 １０１ａ，１０２ａ，１０１ｂ，１０２ｂ…増締ローラ １０３ａ，１０３ｂ…付勢装置 １０４ａ，１０４ｂ
…伸縮ロッド １０５ａ，１０５ｂ…空圧シリンダ １０６ａ，１０
６ｂ…軸受 １０７ａ，１０７ｂ…ローラ軸

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 セラミックス原料粉末に溶剤および結合
   剤を添加してシート状に成形したグリーンシート片に、
   通電されることにより発熱する発熱パターンを形成し、
   そのグリーンシート片の表面に、セラミックス原料粉末
   に溶剤および結合剤を添加したセラミックスペーストを
   塗布し、そのセラミックスペーストが塗布された面の上
   にセラミックス基材を載置する第１の工程と、 グリーンシート片をセラミックス基材の外周に巻き付
   け、セラミックスペーストの塗布面をセラミックス基材
   に密着させる第２の工程と、 グリーンシート片と発熱パターンとセラミックスペース
   トとセラミックス基材とを一体焼成する第３の工程とを
   備えたセラミックスヒータの製造方法であって、 前記第２の工程では、セラミックス基材の外周に巻き付
   けられたグリーンシート片を、それぞれのローラ軸が平
   行に配置されて同一方向に回動する第１および第２の増
   締ローラの間を通過させ、その通過時に、第１および第
   ２の増締ローラの外周面と当該グリーンシート片の外周
   面とを摺動させながら、第１および第２の増締ローラの
   間で当該グリーンシート片を回動させることにより、セ
   ラミックスペーストの塗布面全面をセラミックス基材の
   外周面に密着させる増し締めを行うことを特徴とするセ
   ラミックスヒータの製造方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のセラミックスヒータの
   製造方法において、 前記第１および第２の増締ローラのローラ軸は共に水平
   かつ同じ高さに配置されていることを特徴とするセラミ
   ックスヒータの製造方法。
3. 【請求項３】 請求項１に記載のセラミックスヒータの
   製造方法において、 前記第２の増締ローラのローラ軸に対して、前記第１の
   増締ローラのローラ軸の方向に一定の付勢力を付与する
   付勢手段を備えたことを特徴とするセラミックスヒータ
   の製造方法。
4. 【請求項４】 請求項１に記載のセラミックスヒータの
   製造方法において、 前記第１および第２の増締ローラの少なくとも外周面が
   それぞれ可撓性を有し、前記グリーンシート片を前記第
   １および第２の増締ローラの間を通す際に、前記セラミ
   ックス基材の形状に対応して前記第１および第２の増締
   ローラの外周面が変形することを特徴とするセラミック
   スヒータの製造方法。
5. 【請求項５】 請求項１に記載のセラミックスヒータの
   製造方法において、 前記第１および第２の増締ローラの外周面が加熱されて
   いることを特徴とするセラミックスヒータの製造方法。
6. 【請求項６】 請求項１に記載のセラミックスヒータの
   製造方法において、 前記第１および第２の増締ローラと前記グリーンシート
   片とが擦れ合うことによって生じる静電気を除去する静
   電気除去手段を備えたことを特徴とするセラミックスヒ
   ータの製造方法。