JP2000113965A - 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る際に、両者を確
実に密着させ且つ巻付作業を速やかに行う。 【解決手段】矢印Ｂ方向に回動する巻付ローラ６４の方
向（矢印Ａ方向）へ基台６２を水平移動させ、巻付ロー
ラ６４の外周面とセラミックス碍管２の外周面とを当接
させ、両外周面を摺動させながらセラミックス碍管２を
矢印Ｃ方向に回動させる。ここで、基台６２を構成する
各板材７２，７３および巻付ローラ６４は可撓性を有し
ている。また、各板材７２，７３は加熱されている。そ
して、グリーンシート片ＧＰと巻付ローラ６４との間に
生じる静電気は導電性を有する巻付ローラ６４から除去
される。そのため、セラミックスペースト３ａを介して
セラミックス碍管２に密着されているグリーンシート片
ＧＰの端部が持ち上げられ、グリーンシート片ＧＰがセ
ラミックス碍管２の外周に巻き付けられる。

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、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を巻き込むようにしていた。

【００１０】そのため、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
意を払いながら巻付作業を進めるとなると、巻付作業に
相当の時間を要することになり、製造ＴＡＴ（Turn Ar
ound Time）が長くなるという問題があった。

【００１１】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
き付けるに際して、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、巻付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。

【００１２】

【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
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、セラミックス基材が載置され
たグリーンシート片をセラミックス基材側を上にして基
台上に載置し、その基台を回動する巻付ローラの方向へ
移動させ、巻付ローラの外周面とセラミックス基材の外
周面とを当接させ、基台の移動および巻付ローラの回動
に伴って、巻付ローラの外周面とセラミックス基材の外
周面とを摺動させながらセラミックス基材を回動させる
ことにより、グリーンシート片をセラミックス基材の外
周に巻き付ける。

【００１３】従って、本発明においては、基台の移動に
伴い、巻付ローラの外周面がセラミックス基材の外周面
と当接する。そして、基台の移動および巻付ローラの回
動に伴い、巻付ローラからセラミックス基材に対して、
セラミックス基材を巻付ローラの回動方向と相対方向に
回動させる力が加えられる。すると、巻付ローラの外周
面とセラミックス基材の外周面とが摺動しながらセラミ
ックス基材が回動し、そのセラミックス基材の回動に伴
い、セラミックスペーストを介してセラミックス基材に
密着されているグリーンシート片の端部が持ち上げられ
る。その後、基台の移動および巻付ローラの回動に伴
い、セラミックス基材がグリーンシート片に巻き込まれ
るようにして１回転すると、グリーンシート片がセラミ
ックス基材の外周に巻き付けられる。そして、グリーン
シート片がセラミックス基材の外周に巻き付けられた状
態で、基台と巻付ローラとの間にて再度１回転すると、
セラミックスペーストの塗布面全面がセラミックス基材
の外周面に確実に密着される。

【００１４】このように、本発明によれば、手作業によ
らずに巻付作業を行うため、巻付作業の均一化を図った
上で巻付作業に要する時間を短くして製造ＴＡＴを短縮
することができる。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、前記基台の少なくとも表面および前記巻付
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セラミックス基材の外周に巻
き付ける際に、前記セラミックス基材の形状に対応して
前記基台の表面および前記巻付ローラの外周面が変形す
るようにしてもよい。

【００１５】従って、本発明によれば、基台の移動およ
び巻付ローラの回動に伴って、基台の表面および巻付ロ
ーラの外周面がセラミックス基材の形状に対応して変形
するため、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、セラミックス基材をスムー
ズに回動させることが可能になる。

【００１６】また、請求項３に記載の発明のように、請
求項１または請求項２に記載のセラミックスヒータの製
造方法において、前記基台の表面または前記巻付ローラ
の外周面の少なくともいずれか一方を加熱するようにし
てもよい。従って、本発明によれば、基台の表面または
巻付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、巻付作業を確実に行うことができる。

【００１７】また、請求項４に記載の発明のように、請
求項１〜３のいずれか１項に記載のセラミックスヒータ
の製造方法において、前記巻付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るようにしてもよい。

【００１８】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巻付ローラに付着するのを防止す
ることが可能になる。ところで、請求項５に記載の発明
のように、請求項４に記載のセラミックスヒータの製造
方法において、前記静電気除去手段は、導電性を有する
材質によって形成されると共にアースされた前記巻付ロ
ーラ、または、前記巻付ローラの外周面に供給された帯
電防止剤の少なくともいずれか一方としてもよい。

【００１９】

【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５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。

【００２０】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６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。

【００２１】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。

【００２２】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。

【００２３】次に、セラミックスヒータ１の製造工程に
ついて、図１〜図１０に基づいて説明する。 ［工程１（図７参照）］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。

【００２４】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。

【００２５】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。

【００２６】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。

【００２７】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。

【００２８】［工程２（図６，図７参照）］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。

【００２９】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。

【００３０】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。

【００３１】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。

【００３２】［工程３（図７参照）］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８参照）］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。

【００３３】［工程５（図９参照）］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。

【００３４】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。

【００３５】［工程６（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。

【００３６】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端部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。

【００３７】［工程７（図６，図１０参照）］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〜図４参照）］分離した各グリーンシー
ト片ＧＰを仮巻付装置６１へ供給する。

【００３８】図１は、仮巻付装置６１の構造を説明する
ための概略構成図である。仮巻付装置６１は、基台６
２，押圧装置６３，巻付ローラ６４から構成されてい
る。基台６２は、台座板７１上に２層の板材７２，７３
がこの順番で積層されて構成されている。表面が平坦な
台座板７１は変形不能な材質（例えば、アルミニウム合
金など）によって形成されている。矩形平板状の各板材
７２，７３は可撓性を有する材質（例えば、ゴム材な
ど）によって形成され、各板材７２，７３の幅はグリー
ンシート片ＧＰの長さ以上に設定されている。尚、後述
するように、各板材７２，７３の板厚および硬度はそれ
ぞれ最適値に設定され、各板材７２，７３は最適温度に
加熱されている。ちなみに、各板材７２，７３の加熱
は、各板材７２，７３の内部に設けられたヒータ（図示
略）を用いてもよく、各板材７２，７３とは別個に設け
られた加熱装置（図示略）を用いてもよい。そして、基
台６２はローラコンベアやベルトコンベアなどの搬送装
置（図示略）により水平方向に移動されるようになって
いる。

【００３９】押圧装置６３は、押圧板７４，伸縮ロッド
７５，空圧シリンダ７６から構成されている。押圧板７
４は変形不能な材質（例えば、アルミニウム合金など）
によって形成され、その寸法形状は板材７３上面の寸法
形状と同じに設定されている。そして、押圧板７４の平
坦な下面は板材７３と平行に配置されている。伸縮ロッ
ド７５の一端は押圧板７４の上面に固定され、伸縮ロッ
ド７５の他端は空圧シリンダ７６に嵌挿されて伸縮され
るようになっている。

【００４０】円柱形の巻付ローラ６４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、巻付ロ
ーラ６４の幅は各板材７２，７３の幅以上に設定されて
いる。また、巻付ローラ６４のローラ軸６４ａは、板材
７３の表面に対して平行に配置され、回転可能に枢支さ
れている。そして、巻付ローラ６４は、回動装置（図示
略）により、ローラ軸６４ａを中心として回動されるよ
うになっている。加えて、金属製のローラ軸６４ａは回
動装置を介してアースされている。尚、後述するよう
に、巻付ローラ６４の直径および硬度は最適値に設定さ
れている。

【００４１】このように構成された仮巻付装置６１を用
いてグリーンシート片ＧＰをセラミックス碍管２の外周
に巻き付ける動作について、図１〜図４を参照しながら
説明する。まず、セラミックス碍管２が載置された各グ
リーンシート片ＧＰを、真空吸着装置（図示略）などを
用いて仮巻付装置６１の基台６２の直上まで移動した後
に板材７３上に落下させ、セラミックス碍管２側を上に
して板材７３（基台６２）上に載置する。このとき、板
材７３上において各グリーンシート片ＧＰがほぼ一定間
隔をあけるように配置する。

【００４２】次に、搬送装置を用いて基台６２を押圧装
置６３の直下まで移動する。そして、伸縮ロッド７５を
伸ばして押圧板７４を降下させ、その押圧板７４の平坦
な下面により、板材７３上に配置された各グリーンシー
ト片ＧＰに載置された各セラミックス碍管２の上から荷
重をかける。その結果、各セラミックス碍管２はそれぞ
れ各グリーンシート片ＧＰに押し当てられて接触面積が
増大し、各セラミックス碍管２はセラミックスペースト
３ａを介して各グリーンシート片ＧＰに密着される。

【００４３】続いて、図２に示すように、搬送装置を用
いて基台６２を巻付ローラ６４の方向（矢印Ａ方向）へ
移動する。ここで、巻付ローラ６４は、その外周面と板
材７３の表面との間に所定間隔の間隙が形成される位置
に枢支され、基台６２の進行方向（矢印Ａ方向）と同一
方向（矢印Ｂ方向）に回動している。そのため、基台６
２の移動に伴い、巻付ローラ６４の外周面がセラミック
ス碍管２の外周面と当接する。そして、基台６２の移動
および巻付ローラ６４の回動に伴い、巻付ローラ６４か
らセラミックス碍管２に対して、巻付ローラ６４の回動
方向（矢印Ｂ方向）と相対方向（矢印Ｃ方向）に回動さ
せる力が加えられる。

【００４４】その結果、図３に示すように、巻付ローラ
６４の外周面とセラミックス碍管２の外周面とが摺動し
ながら、セラミックス碍管２が矢印Ｃ方向に回動する。
ここで、板材７３上に配置された各グリーンシート片Ｇ
Ｐにおいて、セラミックス碍管２は基台６２の進行方向
（矢印Ａ方向）とは反対側の端部に配置されている。そ
のため、セラミックス碍管２の回動に伴い、セラミック
スペースト３ａを介してセラミックス碍管２に密着され
ているグリーンシート片ＧＰの端部が持ち上げられる。

【００４５】その後、図４に示すように、基台６２の移
動および巻付ローラ６４の回動に伴い、セラミックス碍
管２がグリーンシート片ＧＰに巻き込まれるようにして
１回転すると、グリーンシート片ＧＰがセラミックス碍
管２の外周に巻き付けられる。そして、グリーンシート
片ＧＰがセラミックス碍管２の外周に巻き付けられた状
態で、基台６２と巻付ローラ６４との間にて再度１回転
すると、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る。

【００４６】そして、基台６２の移動に伴い、板材７３
上に配置された各グリーンシート片ＧＰが各セラミック
ス碍管２に順次巻き付けられる。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、各板材７２，７３の板厚および硬度と、巻付ローラ
６４の直径および硬度と、巻付ローラ６４の外周面と板
材７３の表面との間隔とを、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、図３および
図４に示すように、基台６２の移動および巻付ローラ６
４の回動に伴って、各板材７２，７３の表面および巻付
ローラ６４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、セラミックス碍管２
をスムーズに回動させることが可能になる。

【００４７】また、各板材７２，７３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、各板材７
２，７３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。
そして、巻付ローラ６４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６４ａを介してアース
しておくことにより、巻付ローラ６４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、当該静電気によりグリーンシート片ＧＰが巻付ロー
ラ６４に付着するのを防止することが可能になる。

【００４８】従って、グリーンシート片ＧＰをセラミッ
クス碍管２の外周に巻き付け、セラミックスペースト３
ａの塗布面全面をセラミックス碍管２の外周面に確実に
密着させることができる。尚、仮巻付装置６１による巻
付作業後においても、セラミックスペースト３ａ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
性が不十分な場合は、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を可撓性を有する２枚の平坦
な板材（例えば、ゴム板など）の間に挟んだ状態で一方
の板材を動かすことにより、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を各板材間で転がし
て、増し締めを行うようにすればよい。または、可撓性
の材質（例えば、ゴムなど）によって形成された円筒状
のパイプ内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を挿入し、当該パイプの周囲に均一な
圧力をかけて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ＧＰの外周
に均一な圧力をかけて、増し締めを行うようにしてもよ
い。

【００４９】［工程９（図５参照）］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。

【００５０】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。

【００５１】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。

【００５２】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。

【００５３】以上詳述したように、本実施形態によれ
ば、工程８にてグリーンシート片ＧＰをセラミックス碍
管２の外周に巻き付ける際に、水平方向に移動する基台
６２と回動する巻付ローラ６４とを備えた仮巻付装置６
１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
作業によらずに巻付作業を行うため、巻付作業の均一化
を図った上で巻付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。

【００５４】また、工程８においては、グリーンシート
片ＧＰをセラミックス碍管２の外周に巻き付ける前に、
押圧装置６３を用いることにより、セラミックス碍管２
をセラミックスペースト３ａを介してグリーンシート片
ＧＰに密着させる。そのため、グリーンシート片ＧＰを
セラミックス碍管２の外周に巻き付ける際に、グリーン
シート片ＧＰに対するセラミックス碍管２の位置ずれや
捻れが起こるのを確実に防止することができる。そし
て、このセラミックス碍管２をセラミックスペースト３
ａを介してグリーンシート片ＧＰに密着させる作業を手
作業によらずに押圧装置６３を用いて行うため、密着作
業の均一化を図った上で密着作業に要する時間を短くし
て製造ＴＡＴを短縮することができる。

【００５５】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）巻付ローラ６４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ＧＰを巻
き付けた後に、巻付ローラ６４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、巻付ローラ６４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、巻付ローラ６４の材質に導電性を有する材質を用い
る必要はない。

【００５６】（２）基台６２を構成する各板材７２，７
３を加熱するだけでなく、巻付ローラ６４を最適温度に
加熱しておいてもよい。このようにすれば、巻付ローラ
６４を介してグリーンシート片ＧＰを加熱することが可
能になり、グリーンシート片ＧＰの可撓性をさらに高め
ることができる。尚、巻付ローラ６４の加熱は、巻付ロ
ーラ６４の内部に設けられたヒータを用いてもよく、巻
付ローラ６４とは別個に設けられた加熱装置を用いても
よい。また、巻付ローラ６４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。ところで、巻付ローラ６４を加熱すること
でグリーンシート片ＧＰの可撓性を十分に高められる場
合には、各板材７２，７３を加熱する必要はない。

【００５７】（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仮巻付装置の
構造を説明するための概略構成図。

【図２】一実施形態の仮巻付装置の動作を説明するため
の説明図。

【図３】一実施形態の仮巻付装置の動作を説明するため
の説明図。

【図４】一実施形態の仮巻付装置の動作を説明するため
の説明図。

【図５】一実施形態のセラミックスヒータの一部断面斜
視図。

【図６】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。

【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 ６１…仮巻付装置 ６２…基台 ６４…巻付ローラ ７１…台座 ７２，７３…板材 ６４ａ…ローラ軸 ＧＰ…グリーンシート片

フロントページの続き (72)発明者 中島 義道 愛知県名古屋市瑞穂区高辻町14番18号 日 本特殊陶業株式会社内 Ｆターム(参考） 3K092 PP06 PP16 QA02 QB03 QB25 QB74 RA06 RB23 RD16 RD47 RE05 VV03

Claims (5)

【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、セラミックス基材が載置されたグ
   リーンシート片をセラミックス基材側を上にして基台上
   に載置し、その基台を回動する巻付ローラの方向へ移動
   させ、巻付ローラの外周面とセラミックス基材の外周面
   とを当接させ、基台の移動および巻付ローラの回動に伴
   って、巻付ローラの外周面とセラミックス基材の外周面
   とを摺動させながらセラミックス基材を回動させること
   により、グリーンシート片をセラミックス基材の外周に
   巻き付ける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、 前記基台の少なくとも表面および前記巻付ローラの少な
   くとも外周面がそれぞれ可撓性を有し、前記グリーンシ
   ート片を前記セラミックス基材の外周に巻き付ける際
   に、前記セラミックス基材の形状に対応して前記基台の
   表面および前記巻付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。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２に記載のセラミ
   ックスヒータの製造方法において、 前記基台の表面または前記巻付ローラの外周面の少なく
   ともいずれか一方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。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれか１項に記載のセ
   ラミックスヒータの製造方法において、 前記巻付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。
5. 【請求項５】 請求項４に記載のセラミックスヒータの
   製造方法において、 前記静電気除去手段は、導電性を有する材質によって形
   成されると共にアースされた前記巻付ローラ、または、
   前記巻付ローラの外周面に供給された帯電防止剤の少な
   くともいずれか一方であることを特徴とするセラミック
   スヒータの製造方法。