(57)【要約】【課題】リード部のクラックの発生を抑制する。【解決手段】発熱部２０の一部とリード部３０の一部とが本体部の径方向に重なる接続部５０を有する。発熱部２０が本体部の軸線の周りに並ぶ方向を配列方向とするとともに、接続部５０における発熱部２０の配列方向一方側の側縁を第1側縁Ｅ１とし、配列方向他方側の側縁を第２側縁Ｅ２とすると、接続部５０におけるリード部３０の配列方向一方側の側縁Ｅ３は、第１側縁Ｅ１と同じ位置にあるか、もしくは、第１側縁Ｅ１よりも第２側縁Ｅ２側にあり、接続部５０におけるリード部３０の配列方向他方側の側縁Ｅ４は、第２側縁Ｅ２と同じ位置にあるか、もしくは、第２側縁Ｅ２よりも第１側縁Ｅ１側にある。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミックからなる柱状の本体部と、前記本体部の内部に少なくとも一部が設けられるとともに、前記本体部の軸線の周りに環状に配列された抵抗発熱体からなる発熱部と、前記発熱部に接続されるリード部とを備えるセラミックヒーターであって、
前記発熱部の一部と前記リード部の一部とが前記本体部の径方向に重なる接続部を有し、
前記発熱部が前記本体部の軸線の周りに並ぶ方向を配列方向とするとともに、前記接続部における前記発熱部の配列方向一方側の側縁を第1側縁とし、配列方向他方側の側縁を第２側縁とすると、
前記接続部における前記リード部の前記配列方向一方側の側縁は、前記第１側縁と同じ位置にあるか、もしくは、前記第１側縁よりも前記第２側縁側にあり、
前記接続部における前記リード部の前記配列方向他方側の側縁は、前記第２側縁と同じ位置にあるか、もしくは、前記第２側縁よりも前記第１側縁側にあることを特徴とするセラミックヒーター。
【請求項２】
前記接続部において、前記リード部は、前記発熱部の外周側に重なっている請求項１に記載のセラミックヒーター。
【請求項３】
前記配列方向において、前記接続部における前記リード部の長さは、前記発熱部の長さの６０〜９９％である請求項１又は２に記載のセラミックヒーター。
【請求項４】
前記配列方向において、前記接続部における前記リード部の前記配列方向一方側の側縁は、前記第１側縁よりも前記第２側縁側にあり、
前記リード部の前記配列方向他方側の側縁は、前記第２側縁よりも前記第１側縁側にある請求項１〜３のいずれか一項に記載のセラミックヒーター。
【請求項５】
セラミックからなる柱状の本体部と、前記本体部の内部に少なくとも一部が設けられるとともに、前記本体部の軸線の周りに環状に配列された抵抗発熱体からなる発熱部と、前記発熱部に接続されるリード部とを備えるセラミックヒーターの製造方法であって、
セラミック材料からなるシート材の表面に、前記発熱部を構成する第１配線パターンを印刷して形成する第１印刷工程と、前記第１配線パターン上に一部が重なるように前記リード部を構成する第２配線パターンを印刷する第２印刷工程と、前記第１配線パターン及び前記第２配線パターンを形成したシート材を柱状の芯材に巻きつける巻きつけ工程と、前記巻きつけ工程を経たシート材を焼成する焼成工程とを有し、
前記第２印刷工程では、前記第１配線パターンの一部と前記第２配線パターンの一部とが重なる接続部が形成され、
前記接続部において、前記第１配線パターンにおける前記シート材の巻きつけ方向一方側の側縁を第１側縁とし、前記シート材の巻きつけ方向他方側の側縁を第２側縁とすると、
前記接続部において、前記第２配線パターンにおける前記シート材の巻きつけ方向一方側の側縁が、前記第１側縁と同じ位置になるか、もしくは、前記第１側縁よりも前記第２側縁側になり、
前記接続部において、前記第２配線パターンにおける前記シート材の巻きつけ方向他方側の側縁が、前記第２側縁と同じ位置になるか、もしくは、前記第２側縁よりも前記第１側縁側になるように前記第２印刷工程を行うことを特徴とするセラミックヒーターの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セラミックヒーター及びセラミックヒーターの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、セラミックヒーターについて記載されている。
図１２に示すように、セラミックヒーターは、高融点金属からなる発熱部６０と発熱部６０に電力を供給するためのリード部７０とがプリントされたセラミックシートを芯材に巻きつけた後、乾燥し、焼成することによって作製される。芯材に巻きつけられたセラミックシートは円柱状の本体部を構成する。発熱部６０及びリード部７０は、本体部の径方向において、互いに重なる接続部８０を有する。接続部８０において、発熱部６０とリード部７０の少なくとも一方を櫛歯状とすることにより、接続部８０に付与される乾燥収縮による応力を緩和することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−１６４３２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１のセラミックヒーターは、発熱部６０が本体部の軸線の周りに並ぶ配列方向において、接続部８０における発熱部６０一方側の側縁を第1側縁Ｆ１とし、他方側の側縁を第２側縁Ｆ２とすると、接続部８０におけるリード部７０の配列方向一方側の側縁Ｆ３は、第１側縁Ｆ１よりも配列方向一方側に突出している。同様に、リード部７０の配列方向他方側の側縁Ｆ４は、第２側縁Ｆ２よりも配列方向他方側に突出している。リード部７０の突出した両側縁は、セラミックシート側に湾曲して配置されるため、セラミックヒーターの乾燥収縮時に、湾曲した箇所に応力が集中して、リード部７０にクラックが生じやすくなる。本発明は、こうした事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、リード部のクラックの発生が抑制されたセラミックヒーターを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するための本発明のセラミックヒーターは、セラミックからなる柱状の本体部と、上記本体部の内部に少なくとも一部が設けられるとともに、上記本体部の軸線の周りに環状に配列された抵抗発熱体からなる発熱部と、上記発熱部に接続されるリード部とを備えるセラミックヒーターであって、上記発熱部の一部と上記リード部の一部とが上記本体部の径方向に重なる接続部を有し、上記発熱部が上記本体部の軸線の周りに並ぶ方向を配列方向とするとともに、上記接続部における上記発熱部の配列方向一方側の側縁を第1側縁とし、配列方向他方側の側縁を第２側縁とすると、上記接続部における上記リード部の上記配列方向一方側の側縁は、上記第１側縁と同じ位置にあるか、もしくは、上記第１側縁よりも上記第２側縁側にあり、上記接続部における上記リード部の上記配列方向他方側の側縁は、上記第２側縁と同じ位置にあるか、もしくは、上記第２側縁よりも上記第１側縁側にあることを要旨とする。
【０００６】
上記構成によれば、接続部におけるリード部の配列方向一方側の側縁は、第１側縁と同じ位置にあるか、もしくは、第１側縁よりも第２側縁側にあり、接続部におけるリード部の配列方向他方側の側縁は、第２側縁と同じ位置にあるか、もしくは、第２側縁よりも第１側縁側にあることにより、リード部が発熱部よりも配列方向側に突出することが抑制されている。リード部の突出した側縁が湾曲して配置されることが回避されるため、セラミックヒーターの乾燥収縮時にリード部の湾曲した箇所に応力が集中することを抑制することができる。これにより、リード部のクラックの発生を抑制することができる。
【０００７】
本発明のセラミックヒーターについて、上記接続部において、上記リード部は、上記発熱部の外周側に重なっていることが好ましい。上記構成によれば、リード部が発熱部の外周側に重なっている構成において、リード部のクラックの発生を抑制することができる。
【０００８】
本発明のセラミックヒーターについて、上記配列方向において、上記接続部における上記リード部の長さは、上記発熱部の長さの６０〜９９％であることが好ましい。上記構成によれば、発熱部に電力を供給する機能を維持しつつ、クラックの発生を抑制するうえで、リード部の長さが好適なものとなる。
【０００９】
本発明のセラミックヒーターについて、上記配列方向において、上記接続部における上記リード部の上記配列方向一方側の側縁は、上記第１側縁よりも上記第２側縁側にあり、上記リード部の上記配列方向他方側の側縁は、上記第２側縁よりも上記第１側縁側にあることが好ましい。上記構成によれば、リード部のクラックの発生を好適に抑制することができる。
【００１０】
上記課題を解決するための本発明のセラミックヒーターの製造方法は、セラミックからなる柱状の本体部と、上記本体部の内部に少なくとも一部が設けられるとともに、上記本体部の軸線の周りに環状に配列された抵抗発熱体からなる発熱部と、上記発熱部に接続されるリード部とを備えるセラミックヒーターの製造方法であって、セラミック材料からなるシート材の表面に、上記発熱部を構成する第１配線パターンを印刷して形成する第１印刷工程と、上記第１配線パターン上に一部が重なるように上記リード部を構成する第２配線パターンを印刷する第２印刷工程と、上記第１配線パターン及び上記第２配線パターンを形成したシート材を柱状の芯材に巻きつける巻きつけ工程と、上記巻きつけ工程を経たシート材を焼成する焼成工程とを有し、上記第２印刷工程では、上記第１配線パターンの一部と上記第２配線パターンの一部とが重なる接続部が形成され、上記接続部において、上記第１配線パターンにおける上記シート材の巻きつけ方向一方側の側縁を第１側縁とし、上記シート材の巻き取りつけ方向他方側の側縁を第２側縁とすると、上記接続部において、上記第２配線パターンにおける上記シート材の巻きつけ方向一方側の側縁が、上記第１側縁と同じ位置になるか、もしくは、上記第１側縁よりも上記第２側縁側になり、上記接続部において、上記第２配線パターンにおける上記シート材の巻きつけ方向他方側の側縁が、上記第２側縁と同じ位置になるか、もしくは、上記第２側縁よりも上記第１側縁側になるように上記第２印刷工程を行うことを要旨とする。
【００１１】
上記構成によれば、リード部のクラックの発生が抑制されたセラミックヒーターを製造することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、リード部のクラックの発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】セラミックヒーターの斜視図。
【図２】セラミックヒーターの横断面図（図１の２−２線断面図）。
【図３】セラミックヒーターの横断面図（図１の３−３線断面図）。
【図４】発熱部及びリード部の周方向展開図。
【図５】配線パターン形成工程（第１印刷工程）を示す斜視図。
【図６】配線パターン形成工程（第２印刷工程）を示す斜視図。
【図７】シート材加工工程を示す斜視図。
【図８】巻きつけ工程を示す斜視図。
【図９】巻きつけ工程の途中の状態を示す斜視図。
【図１０】巻きつけ工程を経て成形された成形体を示す斜視図。
【図１１】比較例のセラミックヒーターの（ａ）は横断面図、（ｂ）は発熱部及びリード部の周方向展開図。
【図１２】従来技術のセラミックヒーターの発熱部及びリード部の周方向展開図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、セラミックヒーターの一実施形態を説明する。
図１に示すように、セラミックヒーターは、セラミックからなる円柱状の本体部１０を備えている。本体部１０は、軸方向における一端側に配置されてより径の大きい大径部１０Ａと他端側に配置されてより径の小さい小径部１０Ｂとを有している。本体部１０を構成するセラミックは特に限定されるものではなく、公知のセラミックヒーターの製造に用いられるセラミック材料を用いることができ、例えば、酸化物セラミックが挙げられる。酸化物セラミックとしては、例えば、アルミナ、ジルコニア、コージェライト、ムライトが挙げられる。
【００１５】
図１〜図３に示すように、本体部１０の大径部１０Ａの内部には、抵抗発熱体からなる発熱部２０と、同じく抵抗発熱体からなり、発熱部２０に電力を供給する一対のリード部３０の一部とが埋設されている。リード部３０の一部は本体部の小径部１０Ｂの側面に露出している。
【００１６】
図１及び図２に示すように、発熱部２０は、本体部１０の一端側から他端側に向かって、本体部１０の軸線Ｐに沿って延びるとともに、本体部１０の横断面において、間隔をあけて環状に配列した複数の縦方向部分２１と、縦方向部分２１同士を連結する連結部分２２とから構成されている。
【００１７】
図４の周方向展開図に示すように、発熱部２０は、周方向に隣り合う縦方向部分２１の端部同士が、連結部分２２によって本体部１０の一端側及び他端側にて交互に連結されており、発熱部２０は、全体として所謂、櫛歯型の一つながりの導体パターンとなっている。連結部分２２によって連結された複数の縦方向部分２１のうち、両末端に位置する二つの縦方向部分２１ａは、導体パターンの幅が広くなった拡幅部２３を有している。この拡幅部２３の上に、発熱部２０よりも本体部１０の軸方向における他端側に設けられる一対のリード部３０が接続されている。発熱部２０の一部とリード部３０の一部とが本体部１０の径方向に重なることにより、接続部５０が形成されている。
【００１８】
図３に示すように、接続部５０において、リード部３０は、発熱部２０の外周側に重なっている。発熱部２０が本体部１０の軸線Ｐの周りに並ぶ方向を配列方向とするとともに、接続部５０における発熱部２０の配列方向一方側の側縁を第1側縁Ｅ１とし、配列方向他方側の側縁を第２側縁Ｅ２とすると、接続部５０におけるリード部３０の配列方向一方側の側縁（以下、第３側縁Ｅ３ともいう。）は、第１側縁Ｅ１よりも第２側縁Ｅ２側にある。また、接続部５０におけるリード部３０の配列方向他方側の側縁（以下、第４側縁Ｅ４ともいう。）は、第２側縁Ｅ２よりも第１側縁Ｅ１側にある。すなわち、発熱部２０の配列方向において、リード部３０の第３側縁Ｅ３は、第１側縁Ｅ１から第２側縁Ｅ２に近づいた位置にあり、リード部３０の第４側縁Ｅ４は、第２側縁Ｅ２から第１側縁Ｅ１に近づいた位置にある。言い換えれば、発熱部２０の配列方向において、リード部３０の第３側縁Ｅ３は、第１側縁Ｅ１から突出しない位置にあり、リード部３０の第４側縁Ｅ４は、第２側縁Ｅ２から突出しない位置にある。ここで、本実施形態では、本体部１０は円柱状であるため、発熱部２０の配列方向は、本体部１０の周方向に等しくなる。
【００１９】
図４に示すように、発熱部２０の配列方向において、接続部５０における発熱部２０の長さＴは、０．５〜２．５ｍｍであることが好ましく、０．７５〜２ｍｍであることがより好ましい。また、発熱部２０の配列方向において、接続部５０におけるリード部３０の長さＵは、０．３〜１．５ｍｍであることが好ましく、０．５〜１．２ｍｍであることがより好ましい。また、発熱部２０の配列方向において、接続部５０におけるリード部３０の長さＵは、発熱部２０の長さＴの６０〜９９％であることが好ましく、７０〜９０％であることがより好ましい。
【００２０】
リード部３０の第３側縁Ｅ３は、発熱部２０の第１側縁Ｅ１から、発熱部２０の長さＴの０．５％以上第２側縁Ｅ２側に位置することが好ましく、５％以上第２側縁Ｅ２側に位置することがより好ましい。同様に、リード部３０の第４側縁Ｅ４は、発熱部２０の第２側縁Ｅ２から、発熱部２０の長さＴの０．５％以上第１側縁Ｅ１側に位置することが好ましく、５％以上第１側縁Ｅ１側に位置することがより好ましい。
【００２１】
発熱部厚さは、１０〜６０μｍであることが好ましく、１５〜５０μｍであることがより好ましく、リード部の厚さは、１０〜５０μｍであることが好ましく、２０〜４０μｍであることがより好ましい。
【００２２】
発熱部２０及びリード部３０を構成する抵抗発熱体は、導電材料を含有する。導電材料としては特に限定されるものではなく、公知のセラミックヒーターに用いられる材料を用いることができる。上記材料としては、例えば、タングステン、モリブデン、タンタル、ニオブ、チタン、レニウム、ニッケル、クロム等の高融点金属が挙げられる。この中でも、タングステン、モリブデン、レニウムを用いることが好ましい。これらの高融点金属は、単体の状態であってもよく、複数の高融点金属が固溶した状態であってもよい。
【００２３】
抵抗発熱体には、セラミック粒子が含まれていてもよい。セラミック粒子としては、特に限定されず、公知のセラミック粒子を用いることができるが、本体部１０を構成するセラミックと熱膨張係数が近いものであることが好ましい。本体部１０を構成するセラミックと熱膨張係数が近いものであると、本体部１０と、発熱部２０及びリード部３０との熱膨張係数を近くすることができるため、通電時に本体部１０と、発熱部２０及びリード部３０との間に生じる熱応力を緩和することができる。セラミック粒子は、本体部１０を構成するセラミックと同種の材料であることが好ましい。発熱部２０及びリード部３０は、同じ材料で構成されていてもよい。
【００２４】
次に、図５〜図１０に基づいて、セラミックヒーターの製造方法について説明する。セラミックヒーターは、以下に記載する配線パターン形成工程、シート材加工工程、巻きつけ工程、焼成工程を順に経ることによって製造される。
【００２５】
（配線パターン形成工程）
配線パターン形成工程は、第１印刷工程、第１乾燥工程、第２印刷工程及び第２乾燥工程を有する。
【００２６】
［第１印刷工程］
図５に示すように、焼成することにより絶縁性のセラミックとなるセラミック材料からなるシート材（成形体）１１は、長方形板状に形成されている。この場合、シート材１１の長手方向が本体部１０の軸方向となる第１方向となり、シート材１１の短手方向が第１方向に直交する第２方向となる。シート材１１の大きさは、１つのセラミックヒーターの製造に合わせた１単位サイズに設定されている。シート材１１を構成するセラミック材料としては、上記のセラミック材料を用いることができる。また、シート材１１を構成するセラミック材料には、バインダー等のその他成分が含まれていてもよい。
【００２７】
シート材１１の表面に発熱部２０を構成する配線パターン（以下、第１配線パターン４０ともいう。）を印刷して発熱部２０を形成する。第１配線パターン４０は、シート材１１の第１方向においても第２方向においても一方側に偏った領域に印刷される。第１配線パターン４０は、第１方向他端側に拡幅部２３を有している。第１配線パターン４０における拡幅部２３よりも第１方向一端側の領域が、発熱領域１１ａとなる。第１印刷工程では、シート材１１の第１方向においても第２方向においても、第１配線パターン４０が印刷されない領域が存在するようにしている。第１配線パターン４０の印刷方法としては、とくに限定されないが、例えば、公知のスクリーン印刷を挙げることができる。
【００２８】
第１配線パターン４０の印刷には、上記の導電材料の粒子を含有する導体ペーストが用いられる。導体ペーストには、シート材を構成するセラミック材料と同種のセラミック粒子が含有されていてもよい。導体ペーストには、有機バインダー、溶剤、分散剤等の材料が含まれていてもよい。有機バインダーとしては、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）、アクリル樹脂などを用いることができる。
【００２９】
溶剤としては、テルピネオールなどを用いることができる。
分散剤としては、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテルなどを用いることができる。
【００３０】
これらの材料を適宜混合することによって、導体ペーストを作製することができる。
［第１乾燥工程］
第１印刷工程でシート材１１の表面に印刷された第１配線パターン４０を乾燥させる。乾燥方法としては、とくに限定されないが、例えば、シート材１１を電気乾燥機に入れて加熱する方法を挙げることができる。
【００３１】
［第２印刷工程］
図６に示すように、第１印刷工程で第１配線パターン４０を形成したシート材１１の表面に、リード部３０を構成する配線パターン（以下、第２配線パターン４１ともいう。）を印刷してリード部３０を形成する。第２配線パターン４１は、シート材１１の第１方向において第１配線パターン４０が印刷された発熱領域１１ａに隣接した領域に印刷され、この領域が給電領域１１ｂとなる。第１配線パターン４０の拡幅部２３と第２配線パターン４１とが重なった領域に接続部５０が形成される。
【００３２】
図４及び図６に示すように、接続部５０において、第１配線パターン４０におけるシート材１１の巻きつけ方向（第２方向）一方側の側縁が第１側縁Ｅ１となり、シート材１１の巻きつけ方向（第２方向）他方側の側縁が第２側縁Ｅ２となる。第２印刷工程では、第２配線パターン４１におけるシート材１１の巻きつけ方向一方側の側縁（第３側縁Ｅ３）が、第１側縁Ｅ１よりも第２側縁Ｅ２側になるように第２配線パターン４１を印刷する。また、第２配線パターン４１におけるシート材１１の巻きつけ方向他方側の側縁（第４側縁Ｅ４）が、第２側縁Ｅ２よりも第１側縁Ｅ１側になるように第２配線パターン４１を印刷する。
【００３３】
第２配線パターン４１の印刷に用いられるのは、導電材料を含む第２導体ペーストである。第２配線パターン４１に用いる導体ペーストは、第１配線パターン４０と同じ導体ペーストを用いても、異なる導体ペーストを用いても構わない。すなわち、リード部３０に含まれるセラミック粒子の組成が、発熱部２０を構成する抵抗発熱体に含まれるセラミック粒子と同じであってもよく、異なっていてもよい。第２配線パターン４１の印刷方法としては、とくに限定されないが、例えば、公知のスクリーン印刷を挙げることができる。
【００３４】
［第２乾燥工程］
第２印刷工程でシート材１１の表面に印刷された第２配線パターン４１を乾燥させる。乾燥方法としては、とくに限定されないが、例えば、シート材１１を電気乾燥機に入れて加熱する方法を挙げることができる。
【００３５】
（シート材加工工程）
第１配線パターン４０及び第２配線パターン４１が形成されたシート材１１が特定形状をなすように削除領域１１ｄを削除する。図６に示すように、削除領域１１ｄは、第１配線パターン４０及び第２配線パターン４１が印刷されていないシート材１１の第２方向における非印刷領域のうち、第１方向において他方側に偏った領域であり、このシート材１１の非印刷領域のうち、削除領域１１ｄとして削除されなかった領域がブランク領域１１ｃとなる。シート材１１の第１方向において、給電領域１１ｂの一端側の境界Ｋ１は、ブランク領域１１ｃと削除領域１１ｄとの境界Ｋ２よりも内側（発熱領域側）に位置している。したがって、給電領域１１ｂは、シート材１１の第２方向において、ブランク領域１１ｃと削除領域１１ｄとの双方に隣接している。
【００３６】
図７に示すように、削除領域１１ｄが削除されたシート材１１では、発熱領域１１ａと給電領域１１ｂとが第１方向に並設されるとともに、発熱領域１１ａとブランク領域１１ｃとが第２方向に並設されて、給電領域１１ｂの一部が第１方向に突出している。したがって、シート材加工工程を経たシート材１１は、発熱領域１１ａ、給電領域１１ｂ、及びブランク領域１１ｃを有し、全体としてＬ字状の特定形状をなす。
【００３７】
（巻きつけ工程）
シート材加工工程を経たシート材１１は、芯材１２に巻きつけられる。芯材１２は、焼成することにより絶縁性のセラミックとなるセラミック材料からなる円柱状の棒材である。図８に示すように、シート材１１を裏返し、シート材１１の発熱領域１１ａ及び給電領域１１ｂのあるシート材１１の端縁にシート材１１の第１方向に沿うように芯材１２を配置させる。
【００３８】
芯材１２の長さは、図７に示すように、シート材１１における発熱領域１１ａ及び給電領域１１ｂが位置する部分の第１方向の長さＬ１にほぼ等しく、シート材１１におけるブランク領域１１ｃの第１方向の長さＬ２よりも長くなっている。芯材１２の円周は、シート材１１における発熱領域１１ａ及び給電領域１１ｂが位置する部分の第２方向の長さＬ３にほぼ等しく、シート材１１におけるブランク領域１１ｃの第２方向の長さＬ４は、芯材１２にシート材１１を１周分、巻きつけた状態の円周よりも長くなっている。
【００３９】
芯材１２の形状は特に限定されるものではなく、円柱状以外に、円筒状、角柱状、角筒状等を採用することができる。芯材１２を構成するセラミック材料は特に限定されるものではなく、公知のセラミックヒーターの製造に用いられるセラミック材料を用いることができる。ただ、シート材１１を構成するセラミック材料と熱膨張係数が近いものであることが好ましく、同セラミック材料と同じであることがより好ましい。また、芯材１２を構成するセラミック材料には、バインダー等のその他成分が含まれていてもよい。
【００４０】
図９に示すように、発熱領域１１ａ及び給電領域１１ｂが外側となるように芯材１２にシート材１１を第２方向に沿って巻きつける。芯材１２の円周とシート材１１の第２方向の長さＬ３との関係は上述のとおりほぼ等しいため、芯材１２にシート材１１を１周分、巻きつけた状態では、第１配線パターン４０及び第２配線パターン４１が外周側に露出している。
【００４１】
図９に示すように、発熱領域１１ａ及び給電領域１１ｂが巻きつけられた芯材１２は、さらに第２方向に沿ってブランク領域１１ｃが巻きつけられる。ブランク領域１１ｃの第２方向における長さは、芯材１２に対してブランク領域１１ｃによる層が３層となるように設定されている。したがって、発熱領域１１ａ及び給電領域１１ｂが巻きつけられた芯材１２は、３周にわたってブランク領域１１ｃを巻きつける。
【００４２】
図１０は、芯材１２にシート材１１が巻きつけられた後の成形体の全体構成を示している。シート材１１は、削除領域１１ｄが削除されて全体としてＬ字状をなすように形成され、このシート材１１が巻きつけ工程に供される。そのため、芯材１２にシート材１１を巻きつけた状態では、ブランク領域１１ｃは、発熱領域１１ａの全体を被覆する。また、ブランク領域１１ｃは、給電領域１１ｂのうち、第１方向一端側（第１配線パターン側）を被覆するものの、第１方向他端側を被覆しない。したがって、給電領域１１ｂのうち、第１方向他端側は、外部に露出している。巻きつけ工程を経ることにより、第１配線パターン４０は、芯材１２の軸線の周りに環状に配列した状態となる。
【００４３】
（焼成工程）
巻きつけ工程を経た成形体を焼成する。焼成工程は、公知の単独炉、いわゆるバッチ炉や、連続炉を用いて行うことができる。焼成温度は特に限定されないが、１５００〜１６００℃が好ましく、１５４０〜１５７０℃であることがより好ましい。焼成時間は特に限定されないが、上記の焼成温度において１〜５時間保持することが好ましく、２〜４時間保持することがより好ましい。焼成雰囲気としては、大気雰囲気下であることが好ましい。焼成工程の前に、必要に応じて、脱脂工程、脱炭工程を行ってもよい。
【００４４】
図２では、芯材１２とシート材１１との間に界面が示されているが、芯材１２とシート材１１とが同じ絶縁性セラミックで構成されている場合、焼成工程後に芯材１２とシート材１１との界面は消失させることができる。
【００４５】
この焼成によって、成形体がセラミック化してセラミックヒーターが得られる。上記のように、巻きつけ工程に供されるシート材１１は、全体としてＬ字状をなしている。そのため、本体部１０は、大径部１０Ａと小径部１０Ｂとを有していて、リード部３０は、一端側が大径部１０Ａの内部に埋設され、他端側が本体部１０の小径部１０Ｂの側面に露出している。
【００４６】
本実施形態の作用及び効果について記載する。
（１）発熱部が本体部の軸線の周りに並ぶ方向を配列方向とするとともに、接続部における発熱部の配列方向一方側の側縁を第1側縁とし、配列方向他方側の側縁を第２側縁とすると、接続部におけるリード部の第３側縁は、第１側縁よりも第２側縁側にあり、接続部におけるリード部の第４側縁は、第２側縁よりも第１側縁側にある。
【００４７】
図１１（ａ）、（ｂ）に示す比較例のように、リード部３０の側縁が発熱部２０の側縁よりも突出していると、リード部３０の突出した部分が湾曲して、湾曲部３１が形成される。これに対し、本実施形態では、接続部におけるリード部の第３側縁は、第１側縁よりも第２側縁側にあり、接続部におけるリード部の第４側縁は、第２側縁よりも第１側縁側にあるため、リード部の側縁の突出が抑制されている。リード部の突出した側縁が湾曲して配置されることが回避されるため、セラミックヒーターの乾燥収縮時にリード部の湾曲した箇所に応力が集中することを抑制することができる。したがって、リード部のクラックの発生を抑制することができる。
【００４８】
（２）発熱部の配列方向において、接続部におけるリード部の長さＵは、発熱部の長さＴの６０〜９９％である。したがって、発熱部に電力を供給するという機能を維持しつつ、クラックの発生を抑制するうえで、リード部の長さＵが好適なものとなる。
【００４９】
（３）接続部において、第１配線パターンにおけるシート材の巻きつけ方向一方側の側縁を第１側縁とし、シート材の巻きつけ方向他方側の側縁を第２側縁とする。そして、接続部において、第２配線パターンにおける第３側縁が、第１側縁よりも第２側縁側になり、第２配線パターンにおける第４側縁が、第２側縁よりも第１側縁側になるように第２印刷工程を行う。したがって、リード部のクラックの発生が抑制されたセラミックヒーターを製造することができる。
【００５０】
本実施形態は、次のように変更して実施することも可能である。また、上記実施形態の構成や以下の変更例に示す構成を適宜組み合わせて実施することも可能である。
・セラミックヒーターの本体部は、円柱状に限定されず、円柱状以外の柱状であってもよい。円柱状以外の柱状としては、例えば、円筒状、角柱状、角筒状等を採用することができる。本体部の横断面は、楕円状やオーバル形状であってもよい。矩形状の角部がＲ面取りされた形状であってもよい。本体部が円柱状以外の形状であっても、発熱部が本体部の軸線の周りに並ぶ方向を配列方向として、接続部におけるリード部の側縁と発熱部の側縁との位置関係を規定することによって、リード部のクラックの発生を抑制することができる。
【００５１】
・本実施形態では、巻きつけ工程において、シート材を芯材に巻きつけていたが、芯材に巻きつけた後に、芯材を抜いてもよい。
・本実施形態では、本体部の内部に、発熱部とリード部の一部とが埋設されていたが、本体部の内部に、発熱部の一部が埋設されていてもよい。すなわち、本体部の内部から、発熱部が部分的に露出していてもよい。また、リード部は、本体部の内部から全て露出した態様であってもよい。
【００５２】
・発熱部の配列方向において、接続部におけるリード部の長さは、発熱部の長さの６０〜９９％に限定されない。接続部におけるリード部の長さは、発熱部の長さの６０％未満であってもよいし、９９％を超えていてもよい。
【００５３】
・接続部におけるリード部の第３側縁は、第１側縁と同じ位置にあってもよい。同様に、接続部におけるリード部の第４側縁は、第２側縁と同じ位置にあってもよい。リード部の第３側縁が第１側縁と同じ位置にあるとともに、リード部の第４側縁が第２側縁と同じ位置にあってもよい。
【００５４】
・接続部において、リード部は、発熱部の外周側に重なった態様に限定されない。例えば、第２印刷工程と第１印刷工程の順番を逆に行うことで、リード部が発熱部の内周側に重なった様態としてもよい。具体的には、第２印刷工程、第２乾燥工程、第１印刷工程、第１乾燥工程の順に行ってもよい。
【００５５】
・本実施形態では、発熱部の拡幅部は、矩形状に構成されていたが、拡幅部の形状は矩形状に限定されない。例えば、発熱部の一端側から他端側に向かって幅が広くなる台形状に構成されていてもよい。同様に、拡幅部に接続されるリード部の形状も限定されず、例えば、一端側が細くなる先細形状であってもよい。
【００５６】
・図１及び図４に示すように、本実施形態では、本体部１０の軸方向一端側において、リード部３０の端部は、発熱部２０の端部より突出しない状態で配置されていたが、本体部１０の軸方向一端側において、リード部３０の端部が、拡幅部の端部より突出していてもよい。
【実施例】
【００５７】
以下、上記実施形態をさらに具体化した実施例について説明する。
（実施例１）
上記実施形態において説明した図５〜１０に示す製造方法を用いて、図１に示す円柱状のセラミックヒーターを複数、製造した。製造方法における製造条件、及び得られたセラミックヒーターの構成は、以下のとおりである。
【００５８】
（製造条件）
セラミック材料の配合（Ａｌ２Ｏ３：９２質量％、Ｎａ２Ｏ３：０．３２質量％、ＭｇＯ：０．５質量％、ＣａＯ：１．８質量％、ＳｉＯ２：５．１質量％）
導体ペーストの配合（Ｗ：２４．３質量％、Ｍｏ：３６．４質量％、Ａｌ２Ｏ３：１６．１質量％、ＣａＣＯ３：１．６質量％、有機バインダー（ＰＶＢ）：９．３質量％、溶剤（テルピネオール）：１１．６質量％、分散剤（ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル）：０．７質量％）
発熱部を構成する第１配線パターン及びリード部を構成する第２配線パターンは同じ導体ペーストを用いて形成した。
【００５９】
焼成条件：大気雰囲気下、１５５０℃で４時間保持した。
（セラミックヒーターの構成）
セラミックヒーターの本体部は、大径部の直径３．２ｍｍ、小径部の直径２．７ｍｍ、長さ５０ｍｍとした。
【００６０】
本体部の周方向において、発熱部とリード部の接続部における発熱部の長さＴを１．７２ｍｍ、リード部の長さＵを１．５２ｍｍとした（Ｕ／Ｔは、約８８％）。リード部の第３側縁が、発熱部の第１側縁から約０．１ｍｍ第２側縁側に位置し、リード部の第４側縁が、発熱部の第２側縁から約０．１ｍｍ第１側縁側に位置するように構成した。
【００６１】
（実施例２）
本体部の周方向において、接続部における発熱部の長さＴを１．７２ｍｍ、リード部の長さＵを１．６２ｍｍとした（Ｕ／Ｔは、約９４％）。また、リード部の第３側縁が、発熱部の第１側縁から約０．０５ｍｍ第２側縁側に位置し、リード部の第４側縁が、発熱部の第２側縁から約０．０５ｍｍ第１側縁側に位置するように構成したこと以外は、実施例１と同様にしてセラミックヒーターを作製した。
【００６２】
（実施例３）
本体部の周方向において、接続部における発熱部の長さＴを１．７２ｍｍ、リード部の長さＵを１．３７ｍｍとした（Ｕ／Ｔは、約８０％）。また、リード部の第３側縁が、発熱部の第１側縁から約０．１７ｍｍ第２側縁側に位置し、リード部の第４側縁が、発熱部の第２側縁から約０．１７ｍｍ第１側縁側に位置するように構成したこと以外は、実施例１と同様にしてセラミックヒーターを作製した。
【００６３】
（実施例４）
本体部の周方向において、接続部における発熱部の長さＴを１．７２ｍｍとし、リード部の長さＵを１．７２ｍｍとした（Ｕ／Ｔは、１００％）。また、リード部の第３側縁が、発熱部の第１側縁と略同じ位置にあり、リード部の第４側縁が、発熱部の第２側縁と略同じ位置にあるように構成したこと以外は、実施例１と同様にしてセラミックヒーターを作製した。
【００６４】
（比較例１）
本体部の周方向において、接続部における発熱部の長さＴを１．７２ｍｍ、リード部の長さＵを１．８２ｍｍとした（Ｕ／Ｔは、約１０６％）。また、リード部の第３側縁が、発熱部の第１側縁から約０．０５ｍｍ突出し、リード部の第４側縁が、発熱部の第２側縁から約０．０５ｍｍ突出するように構成したこと以外は、実施例１と同様にしてセラミックヒーターを作製した。ここで、比較例１では、リード部の両側縁が発熱部の第１側縁及び第２側縁から突出しているため、発熱部の第１側縁及び第２側縁からリード部の両側縁までの距離をそれぞれマイナスで表示した。
【００６５】
（評価試験）
実施例及び比較例のセラミックヒーターについて、巻きつけ工程後のサンプルを２０個、焼成工程後のサンプル２０個をそれぞれ用意して、公知のＸ線撮影装置を用いてＸ線写真を撮影した。表１に、実施例１〜４及び比較例１について行った測定結果を示す。
【００６６】
【表１】
2020030990.tif 000003
【００６７】
表１より、比較例１では、巻きつけ工程後の７個のサンプルにおいて、リード部の湾曲した箇所にクラックが確認された。焼成工程後の８個のサンプルにおいても、リード部の湾曲した箇所にクラックが確認された。巻きつけ工程後までの乾燥収縮や、巻き取り工程時の応力によって、リード部の湾曲した箇所に応力が集中して、クラックが発生したものと推測される。これに対し、実施例１〜４では、巻きつけ工程後と焼成工程後の両方において、リード部にクラックは確認されず、クラックの発生が抑制されていることが確認された。
【符号の説明】
【００６８】
１０…本体部、２０…発熱部、３０…リード部、５０…接続部、Ｅ１…第１側縁、Ｅ２…第２側縁、Ｅ３…リード部の配列方向一方側の側縁（第３側縁）、Ｅ４…リード部の配列方向他方側の側縁（第４側縁）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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