(57)【要約】【課題】ガスセンサ素子の縁部の面取りを行う際に、縁部の切断具合もしくは切削具合が不適切となることを防止することができるガスセンサの製造方法を提供する。【解決手段】ガスセンサ素子１０を構成するヒータ素子４側の裏面１６でその長手側の縁端４７に沿う数箇所に、軸線Ｏと直交する方向に並ぶ一組のマーク（外マーク５および内マーク６）をそれぞれ形成し、裏面１６と反対側で検出素子側の主面にも同様に形成する。例えば先端部４９の幅方向両端の位置Ａに形成したマークは、ガスセンサ素子１０の縁部４１の面取りを行う際に、少なくとも内マーク６の一部が残るように外マーク５ごと削ることで、その先端部４９内に配置される発熱抵抗体２２０の発熱部２２１が露出されることを防止するためのものである。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線方向に延び板状をなす固体電解質体上に少なくとも一対の電極が配置されると共に、自身の先端部に検出部が形成された検出素子と、軸線方向に延び板状をなす基体の先端部に発熱体が配置されたヒータ素子とを積層してなるガスセンサ素子と、
該ガスセンサ素子の先端部および後端部を突出するようにして前記ガスセンサ素子の中央部を保持する保持部材と
を備えたガスセンサの製造方法であって、
前記ガスセンサ素子の先端部で且つ前記ヒータ素子側の外表面、および前記ガスセンサ素子の中央部で且つ前記検出素子側の外表面に、軸線方向と直交する方向に並ぶ２つのマークを形成するマーク形成工程と、
前記２つのマークのうち、前記外表面の縁端に近いマークがそれぞれ切断もしくは切削されるように、前記ガスセンサ素子の長手側の縁部の面取りを行う面取り工程と
を有することを特徴とするガスセンサの製造方法。
【請求項２】
前記ガスセンサ素子の後端部で且つ前記検出素子側の外表面、および前記ガスセンサ素子の後端部で且つ前記ヒータ素子側の外表面の少なくともいずれか一方には、外部との電気的な接続を行うための電極パッドが形成されており、
前記マーク形成工程では、前記電極パッドが形成されている外表面に、軸線方向と直交する方向に並ぶ２つのマークを形成することを特徴とする請求項１に記載のガスセンサの製造方法。
【請求項３】
前記マークは、前記電極パッドと同一の材料から形成されており、
前記マーク形成工程では、前記電極パッドの形成位置とは重ならない位置に前記マークを形成することを特徴とする請求項２に記載のガスセンサの製造方法。
【請求項４】
軸線方向に延び板状をなす固体電解質体上に少なくとも一対の電極が配置されると共に、自身の先端部に検出部が形成された検出素子を有し、自身の後端部の外表面に、外部との電気的な接続を行うための電極パッドが形成されたガスセンサ素子と、
該ガスセンサ素子の先端部および後端部を突出するようにして前記ガスセンサ素子の中央部を保持する保持部材と
を備えたガスセンサの製造方法であって、
前記ガスセンサ素子の先端部および中央部の外表面に、軸線方向と直交する方向に並ぶ２つのマークを形成するマーク形成工程と、
前記２つのマークのうち、前記外表面の縁端に近いマークがそれぞれ切断もしくは切削されるように、前記ガスセンサ素子の長手側の縁部の面取りを行う面取り工程と
を有することを特徴とするガスセンサの製造方法。
【請求項５】
前記マークは、前記電極パッドと同一の材料から形成されており、
前記マーク形成工程では、前記ガスセンサ素子の後端部の外表面のうち、前記検出素子の前記電極パッドの形成位置とは重ならない位置に前記マークを形成することを特徴とする請求項４に記載のガスセンサの製造方法。
【請求項６】
前記マーク形成工程では、前記ガスセンサ素子の後端部の外表面のうち、前記電極パッドの形成位置と、前記ガスセンサ素子の後端側の縁端との間の第１の位置に、軸線方向と直交する方向に並ぶ２つのマークを形成することを特徴とする請求項２，３および５のいずれかに記載のガスセンサの製造方法。
【請求項７】
前記マーク形成工程では、前記ガスセンサ素子の後端部の外表面のうち、前記第１の位置に対し、前記電極パッドの形成位置を挟んで軸線方向に反対側の第２の位置に、軸線方向と直交する方向に並ぶ２つのマークを形成することを特徴とする請求項６に記載のガスセンサの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気ガス中の特定ガスの濃度を検出するためのガスセンサ素子を備えたガスセンサの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車などの排気ガス中の特定ガス、例えばＮＯｘ（窒素酸化物）や酸素などの濃度に応じ、大きさの異なる起電力が生じたり、抵抗値が変化したりするガスセンサ素子を備えたガスセンサが知られている。一例としてジルコニアを用いたガスセンサ素子は、ジルコニアからなる固体電解質体を挟む一対の電極（未燃焼ガスの酸化に対する触媒作用をもつ白金（Ｐｔ）等が用いられる。）からなる酸素ポンピングセルを有する検出素子を備えている。酸素ポンピングセルは、固体電解質体に隔てられた雰囲気間の酸素分圧に差が生じた場合に、両雰囲気間の酸素分圧が平衡となるように、酸素分圧の高い側の雰囲気から低い側の雰囲気へ酸素を移動させる特性を有する。このとき、固体電解質体内を移動する酸素は、一方の電極から電子を受け取り酸素イオンとなって移動して、他方の電極で電子を放出するため、両電極間には起電力が生ずる。そこで、一方の雰囲気を大気（あるいは酸素濃度が基準値となるように調整された雰囲気）とし、両雰囲気間の酸素分圧の差に応じた大きさの起電力を生じさせれば、これを測定することで酸素濃度の検出を行うことができる。
【０００３】
このようなガスセンサ素子は、一般的に、複数の固体電解質体を連結した板状体上に電極パターンを印刷し、さらに絶縁体等で挟んで形成される検出素子の連結体を、同様に形成されるヒータ素子の連結体と共に積層し、この積層体を個々の未焼成のガスセンサ素子に切断後、焼成することにより板状に作製される。その積層体を未焼成のガスセンサ素子に切断する際に、切断面の縁部分にバリが生ずることがあった。そのまま焼成して完成させたガスセンサ素子をガスセンサに組み付けた場合、組み付け用の部材にガスセンサ素子の縁部（２つ以上の外表面が合わさってなす稜角部分）が当たって欠けが生じたり、ガスセンサ素子の電極とガスセンサ本体側の端子との接触がバリにより阻害され、十分な接圧が得られず接触不良を生じたりする虞があった。また、ガスセンサとして完成後においても、ガスセンサ素子が排気ガス中に晒された際にバリの部分に排気ガス中の水分が付着しやすく、ガスセンサ素子が熱衝撃に弱くなってしまう虞があった。こうしたことから、ガスセンサ素子の縁部には面取り処理が行われている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
このような面取り処理は、例えば、個々の未焼成ガスセンサ素子に切断後、焼成前に行われる。未焼成ガスセンサ素子は機械的強度が低く切断等が容易である反面、治具を用い未焼成ガスセンサ素子を破壊しないように保持することが難しい。このため、作業者の手作業により縁部を切断する面取り処理が行われているが、手作業による削りムラが生ずるという問題があった。そこで、焼成後のガスセンサ素子を治具で保持し、回転砥石等を用いてガスセンサ素子の縁部を削り取ることによる面取り処理が検討されている。
【０００５】
例えば、回転軸を平行に上下に並べて近接配置した２つの回転砥石の間に、自身の軸線方向を左右方向に向けた板状のガスセンサ素子を治具で保持して配置する。そして治具を左右方向に移動させることで、上下の回転砥石それぞれにガスセンサ素子の縁部を２箇所同時に当接させて研削する。さらにガスセンサ素子の保持位置を変え、同様の方法で未研削の縁部を２箇所ずつ同時に研削することで、ガスセンサ素子の面取り処理を効率よく行うことが可能となる。
【特許文献１】特開２００４−３９６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、焼成後のガスセンサ素子には反りが生ずる場合があった。反りの生じたガスセンサ素子を研削用の治具に保持する際に無理に矯正すると割れや欠けが生ずる虞があるため、ガスセンサ素子は、治具に、自身の一部（例えば中央部）を保持される。この状態でガスセンサ素子を２つの回転砥石間に配置して、ガスセンサ素子の任意の部分の削り量を基準に縁部の面取りを行うと、その基準となる部分よりも砥石側に突出した部分では削り量が基準より多くなり、その部分が例えばガスセンサ素子の先端部であれば、検出素子の検出部やヒータ素子の発熱体を破損してしまう虞があった。また、上記基準となる部分よりも砥石側から窪んだ部分では十分な削り量が得られず、バリや角が残ってしまう虞があった。
【０００７】
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り、ガスセンサ素子の縁部の面取りを行う際に、縁部の切断具合もしくは切削具合が不適切となることを防止することができるガスセンサの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明のガスセンサの製造方法は、軸線方向に延び板状をなす固体電解質体上に少なくとも一対の電極が配置されると共に、自身の先端部に検出部が形成された検出素子と、軸線方向に延び板状をなす基体の先端部に発熱体が配置されたヒータ素子とを積層してなるガスセンサ素子と、該ガスセンサ素子の先端部および後端部を突出するようにして前記ガスセンサ素子の中央部を保持する保持部材とを備えたガスセンサの製造方法であって、前記ガスセンサ素子の先端部で且つ前記ヒータ素子側の外表面、および前記ガスセンサ素子の中央部で且つ前記検出素子側の外表面に、軸線方向と直交する方向に並ぶ２つのマークを形成するマーク形成工程と、前記２つのマークのうち、前記外表面の縁端に近いマークがそれぞれ切断もしくは切削されるように、前記ガスセンサ素子の長手側の縁部の面取りを行う面取り工程とを有することを特徴とする。
【０００９】
また、請求項２に係る発明のガスセンサの製造方法は、請求項１に記載の発明の構成に加え、前記ガスセンサ素子の後端部で且つ前記検出素子側の外表面、および前記ガスセンサ素子の後端部で且つ前記ヒータ素子側の外表面の少なくともいずれか一方には、外部との電気的な接続を行うための電極パッドが形成されており、前記マーク形成工程では、前記電極パッドが形成されている外表面に、軸線方向と直交する方向に並ぶ２つのマークを形成することを特徴とする。
【００１０】
また、請求項３に係る発明のガスセンサの製造方法は、請求項２に記載の発明の構成に加え、前記マークは、前記電極パッドと同一の材料から形成されており、前記マーク形成工程では、前記電極パッドの形成位置とは重ならない位置に前記マークを形成することを特徴とする。
【００１１】
また、請求項４に係る発明のガスセンサの製造方法は、線方向に延び板状をなす固体電解質体上に少なくとも一対の電極が配置されると共に、自身の先端部に検出部が形成された検出素子を有し、自身の後端部の外表面に、外部との電気的な接続を行うための電極パッドが形成されたガスセンサ素子と、該ガスセンサ素子の先端部および後端部を突出するようにして前記ガスセンサ素子の中央部を保持する保持部材とを備えたガスセンサの製造方法であって、前記ガスセンサ素子の先端部および中央部の外表面に、軸線方向と直交する方向に並ぶ２つのマークを形成するマーク形成工程と、前記２つのマークのうち、前記外表面の縁端に近いマークがそれぞれ切断もしくは切削されるように、前記ガスセンサ素子の長手側の縁部の面取りを行う面取り工程とを有することを特徴とする。
【００１２】
また、請求項５に係る発明のガスセンサの製造方法は、請求項４に記載の発明の構成に加え、前記マークは、前記電極パッドと同一の材料から形成されており、前記マーク形成工程では、前記ガスセンサ素子の後端部の外表面のうち、前記検出素子の前記電極パッドの形成位置とは重ならない位置に前記マークを形成することを特徴とする。
【００１３】
また、請求項６に係る発明のガスセンサの製造方法は、請求項２，３および５のいずれかに記載の発明の構成に加え、前記マーク形成工程では、前記ガスセンサ素子の後端部の外表面のうち、前記電極パッドの形成位置と、前記ガスセンサ素子の後端側の縁端との間の第１の位置に、軸線方向と直交する方向に並ぶ２つのマークを形成することを特徴とする。
【００１４】
また、請求項７に係る発明のガスセンサの製造方法は、請求項６に記載の発明の構成に加え、前記マーク形成工程では、前記ガスセンサ素子の後端部の外表面のうち、前記第１の位置に対し、前記電極パッドの形成位置を挟んで軸線方向に反対側の第２の位置に、軸線方向と直交する方向に並ぶ２つのマークを形成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１に係る発明のガスセンサの製造方法では、ガスセンサ素子の長手側の縁部の面取りを行うにあたって、ガスセンサ素子の外表面の各部に形成した２つのマークのうち、縁端に近い側のマーク（以下、「外マーク」という。）を切断もしくは切削して縁端から遠い側のマーク（以下、「内マーク」という。）を残すように行うことで、面取りにより切除もしくは削り取られる縁部の大きさ（面取り量）を、外マークの縁端から最も離れた部位よりは大きく、また内マークの縁端から最も離れた部位よりは小さい範囲内に収めることができる。そしてガスセンサ素子にマークを形成するにあたって、ヒータ素子側の外表面の先端部にマークを形成すれば、基準もなく縁部を切除（削除）した場合に適正範囲より大きく除去しすぎ、自身の先端部内に配置されたヒータ素子の発熱体が露出してしまうといった問題が生ずることはない。同様に、検出素子側の外表面の中央部にマークを形成すれば、面取りによって適正範囲より大きく縁部を切除（削除）しすぎ、保持部材に保持されることとなる中央部の強度が低下してしまうといった問題も防止することができる。また、縁部が適正範囲に対し十分に切除（削除）されずに残り、ガスセンサへの組み付けの際にその縁部を欠損させてしまうといった虞も軽減することができる。
【００１６】
また、こうしたマークの切除（削除）の有無の検査を公知の方法（例えば撮像後画像処理し有無を検査する方法や、検出光の反射の有無から検査する方法など）を用いることで、面取り工程の自動化を図ることもできる。こうした面取り量の基準とするマークは、ガスセンサ素子の縁部に沿って延びる線状や帯状に形成することも可能であるが、本発明のように部分的な形成を行うことで、マーク形成に用いる材料の使用量を削減することができる。
【００１７】
また、ガスセンサ素子の後端部には電極パッドが形成されているが、請求項２に係る発明のように、ガスセンサ素子の後端部にもマークを形成して後端部の切除（削除）の基準を作れば、後端部の面取りを行う際に電極パッドが削られたり、必要以上に削られすぎたりしてしまうことを防止することができる。
【００１８】
そして請求項３に係る発明のように、マークの形成を電極パッドと同一の材料を用いて行えば、例えば印刷等の手法で電極パッドの形成と共にマークの形成を行うことができ、製造過程の簡略化を図ることができる。そのためには電極パッドの形成位置とは重ならない位置にマークの形成を行うとよい。
【００１９】
上記のようなガスセンサの製造方法は、請求項４に係る発明のように、ヒータ素子が積層されていない構成のガスセンサ素子に対しても好適に適用することができる。すなわち、検出素子の検出部が形成されたガスセンサ素子の先端部にマークを形成し、それを基準として面取りを行えば、面取りにより検出部が破損してしまうことを防止することができる。また、ガスセンサ素子の中央部にマークを形成して面取りの基準とすれば、上記同様、面取りによる中央部の強度の低下を防止することができる。検出素子を有する厚みの薄いガスセンサ素子に対し、このような強度維持の観点から面取り量の基準を設けることは有効である。
【００２０】
そして請求項５に係る発明のように、マークの形成を電極パッドと同一の材料を用いれば、上記同様、製造過程の簡略化を図ることができる。そのためには電極パッドの形成位置とは重ならない位置にマークの形成を行うとよい。
【００２１】
ところで、上記のようにガスセンサ素子の後端部の面取りを行う際に、後端部の電極パッドも削りつつ行う場合がある。そのとき、請求項６に係る発明のように、ガスセンサ素子の後端側の縁端と、電極パッドの形成位置との間の第１の位置にマークを形成し、そのマークを基準にガスセンサ素子の縁部の面取りを行えば、面取りと共に電極パッドが削れすぎてしまうことはない。
【００２２】
さらに請求項７に係る発明のように、電極パッドを挟み第１の位置と反対側の第２の位置にもマークを形成し、第１の位置のマークと第２の位置のマークとを基準に面取りを行えば、両者間にある電極パッドの削りすぎを、より確実に、防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明を具体化したガスセンサの製造方法の一実施の形態について、図面を参照して説明する。まず、本発明に係るガスセンサの製造方法により製造されるガスセンサの一例として、ガスセンサ１の構造について、図１〜図３を参照して説明する。図１は、ガスセンサ１の縦断面図である。図２は、ガスセンサ素子１０の外観を示す斜視図である。図３は、ガスセンサ素子１０の構造を説明するための分解斜視図である。
【００２４】
なお、以下の図面において、図１，図２では上下方向を、図３では左右方向をそれぞれガスセンサ１（またはガスセンサ素子１０）の軸線Ｏ方向（１点鎖線で示す。）とする。そして、図１，図２では下側を、図３では左側をガスセンサ１（またはガスセンサ素子１０）の先端側とし、また、図１，図２では上側を、図３では右側をガスセンサ１（またはガスセンサ素子１０）の後端側として説明するものとする。
【００２５】
図１に示すガスセンサ１は、自動車の排気管（図示外）に取り付けられ、内部に保持するガスセンサ素子１０の先端部１１が排気管内を流通する排気ガス中に晒されて、その排気ガス中の酸素濃度から排気ガスの空燃比を検出する、いわゆる全領域空燃比センサである。ガスセンサ素子１０からは、排気ガスの空燃比がリーンの場合には、理論空燃比に対し余剰となる酸素の量に応じた検出値（電流値）が得られ、リッチの場合には未燃焼ガスを完全燃焼させるのに必要な酸素の量に応じた検出値（電流値）が得られる。これら検出値をもとに、図示しないセンサ制御回路にて排気ガスの空燃比が求められてＥＣＵ（電子制御ユニット）に対し出力され、空燃比フィードバック制御などに利用される。
【００２６】
ガスセンサ素子１０は、軸線Ｏ方向に延びる細幅で板状の素子で、後述する検出素子３とヒータ素子４とからなる（図１では、紙面左右方向を板厚方向、紙面表裏方向を板幅方向として示している。）。ガスセンサ１は、このガスセンサ素子１０を金属カップ２０内に保持し、さらに、自動車の排気管（図示外）に取り付けるための主体金具５０内にて金属カップ２０を支持することで、ガスセンサ素子１０を主体金具５０内に保持した構造を有する。なお、ガスセンサ素子１０の詳細な構造については後述する。
【００２７】
ガスセンサ素子１０の中央部１３のやや先端側には、自身の内部にガスセンサ素子１０を挿通させた有底筒状をなす金属製の金属カップ２０が配置されている。金属カップ２０は主体金具５０内にガスセンサ素子１０を保持するための保持部材であり、筒底の開口２５からガスセンサ素子１０の先端部１１が突出されている。また、筒底の縁部分の先端周縁部２３は外周面にかけてテーパ状に形成されている。金属カップ２０内には、アルミナ製のセラミックリング２１と滑石粉末を圧縮して固めた滑石リング２２とが、それぞれ、自身にガスセンサ素子１０を挿通させた状態で収容されている。滑石リング２２は金属カップ２０内で押し潰されて細部に充填されており、これにより、ガスセンサ素子１０が金属カップ２０内で位置決めされて保持されている。
【００２８】
金属カップ２０と一体となったガスセンサ素子１０は、その周囲を筒状の主体金具５０に取り囲まれて保持されている。主体金具５０はガスセンサ１を自動車の排気管（図示外）に取り付け固定するためのものであり、ＳＵＳ４３０等の低炭素鋼からなり、外周先端側に排気管への取り付け用の雄ねじ部５１が形成されている。この雄ねじ部５１よりも先端側には、後述するプロテクタ８が係合される先端係合部５６が形成されている。また、主体金具５０の外周中央には取り付け用の工具が係合する工具係合部５２が形成されており、その工具係合部５２の先端面と雄ねじ部５１の後端との間には、排気管に取り付けた際のガス抜けを防止するためのガスケット５５が嵌挿されている。さらに、工具係合部５２の後端側には、後述する外筒６５が係合される後端係合部５７と、その後端側に、主体金具５０内にガスセンサ素子１０を加締め保持するための加締め部５３とが形成されている。
【００２９】
また、主体金具５０の内周で雄ねじ部５１付近には段部５４が形成されている。この段部５４には、ガスセンサ素子１０を保持する金属カップ２０の先端周縁部２３が係止されている。さらに、主体金具５０の内周には滑石リング２６が、自身にガスセンサ素子１０を挿通させた状態で、金属カップ２０の後端側から装填されている。そして、滑石リング２６を後端側から押さえるように、筒状のスリーブ２７が主体金具５０内に嵌め込まれている。スリーブ２７の後端側外周には段状をなす肩部２８が形成されており、その肩部２８には、円環状の加締めパッキン２９が配置されている。この状態で主体金具５０の加締め部５３が、加締めパッキン２９を介してスリーブ２７の肩部２８を先端側に向けて押圧するように加締められている。スリーブ２７に押圧された滑石リング２６は主体金具５０内で押し潰されて細部にわたって充填され、この滑石リング２６と、金属カップ２０内にあらかじめ装填された滑石リング２２とによって、金属カップ２０およびガスセンサ素子１０が主体金具５０内で位置決め保持される。主体金具５０内の気密は加締め部５３とスリーブ２７の肩部２８との間に介在される加締めパッキン２９によって維持され、燃焼ガスの流出が防止される。
【００３０】
主体金具５０の先端（先端係合部５６）からは、内部に保持するガスセンサ素子１０の先端部１１が突出されている。この先端係合部５６には、ガスセンサ素子１０の先端部１１を、排気ガス中のデポジット（燃料灰分やオイル成分など被毒性の付着物質）による汚損や被水などによる折損等から保護するためのプロテクタ８が嵌められ、スポット溶接やレーザ溶接によって固定されている。プロテクタ８は、有底筒状の内側プロテクタ９０と、内側プロテクタ９０の外周面との間に空隙を有した状態でその径方向周囲を取り囲む筒状の外側プロテクタ８０とから構成される２重構造を有する。
【００３１】
内側プロテクタ９０には、周壁９２の後端側に複数の内側導入孔９５と、周壁９２の先端側に複数の水抜き孔９６と、底壁９３に排出口９７とが開口されている。そして開口端側（後端側）の基端部９１が先端係合部５６の外周に係合され、その状態で外周を一周してレーザ溶接が施されており、内側プロテクタ９０が主体金具５０に固定されている。また、外側プロテクタ８０には、周壁８２の先端側に複数の外側導入孔８５が開口されている。そして、開口端側の基端部８１が内側プロテクタ９０の基端部９１の外周に係合され、その状態で外周にスポット溶接が施されており、外側プロテクタ８０もまた内側プロテクタ９０と共に主体金具５０に固定されている。さらに、外側プロテクタ８０と内側プロテクタ９０との間の空隙を閉じるように、外側プロテクタ８０の先端部８３が内側プロテクタ９０の周壁９２に向けて内側に折り曲げられている。
【００３２】
外側導入孔８５から外側プロテクタ８０と内側プロテクタ９０との間の空隙に導入される排気ガスは、内側プロテクタ９０の周壁９２の外周を取り囲む状態で旋回流を生じ、ガス成分と水分とに分離される。ガス成分は内側導入孔９５から内側プロテクタ９０内に導入され、ガスセンサ素子１０に接触し、排出口９７から外部に排出される。一方、水分は、水抜き孔９６から内側プロテクタ９０内に進入し、排出口９７から外部に排出される。こうした構成により、ガスセンサ素子１０の先端部１１は、排気ガス中のデポジットによる汚損や、被水に起因する熱衝撃による折損等から保護されている。
【００３３】
一方、主体金具５０後端（加締め部５３）からは、内部に保持するガスセンサ素子１０の後端部１２が突出されている。後述するが、ガスセンサ素子１０の後端部１２には、自身を構成する検出素子３やヒータ素子４から電極を取り出すための白金（Ｐｔ）からなる電極パッド２３１，２３２，２３３，２４１，２４２（図３参照）が形成されている。また、それら電極パッド２３１〜２３３，２４１，２４２それぞれに接触（電気的に接続）させる５つの接続端子６１（図１ではそのうちの２つを図示している。）を内部に保持した絶縁性セラミックスからなる筒状のセパレータ６０が、ガスセンサ素子１０の後端部１２に被せられている。このセパレータ６０には、ガスセンサ１の外部に引き出される５本のリード線６４（図１ではそのうちの３本を図示している。）と各接続端子６１との各接続部分も収容され保護されている。
【００３４】
次に、上記した外筒６５はステンレス（例えばＳＵＳ３０４）製で筒状をなし、主体金具５０の後端側に取り付けられ、主体金具５０の後端から露出されるガスセンサ素子１０の後端部１２やセパレータ６０の周囲を覆って保護するものである。外筒６５は、自身の先端側の開口端６６が主体金具５０の後端係合部５７の外周に係合され、外周側から加締められると共に、外周を一周して後端係合部５７にレーザ溶接され、主体金具５０に固定されている。
【００３５】
また、外筒６５とセパレータ６０との間の間隙には、金属製で筒状の保持金具７０が配設されている。保持金具７０は自身の後端を内側に折り曲げて構成した支持部７１を有し、自身の内部に挿通されるセパレータ６０の後端側外周に鍔状に設けられた鍔部６２を支持部７１に係止させて、セパレータ６０を支持している。この状態で、保持金具７０が配置された部分の外筒６５の外周面が加締められ、セパレータ６０を支持した保持金具７０が外筒６５に固定されている。
【００３６】
そして外筒６５の後端側の開口には、フッ素系ゴム製のグロメット７５が嵌合されている。グロメット７５は５つの挿通孔７６（図１ではそのうちの１つを図示している。）を有し、各挿通孔７６に、セパレータ６０から引き出された５本のリード線６４が気密に挿通されている。この状態でグロメット７５は、セパレータ６０を先端側に押圧しつつ、外筒６５の外周から加締められて、外筒６５の後端に固定されている。
【００３７】
次に、ガスセンサ素子１０について説明する。まず、ガスセンサ素子１０の外面的な構成について説明する。図２に示すガスセンサ素子１０は、軸線Ｏ方向に延びる細幅で板状に形成された検出素子３とヒータ素子４とを厚み方向に積層して一体化したものである。ガスセンサ素子１０の先端部１１には、検出素子３において、排気ガスを取り込んで排気ガス中に酸素濃度の検出を行うためのガス検出室１３２（図３参照）が設けられた部分を中心に構成される検出部１４が配設されている。この検出部１４を排気ガスによる被毒から保護するため、ガスセンサ素子１０の先端部１１は保護層９に覆われている。また、ガスセンサ素子１０の後端部１２において、自身の厚み方向と直交する外表面のうち、検出素子３側の外表面である主面１５には、上述したセパレータ６０の５つの接続端子６１（図１参照）のうちの３つとそれぞれ接触し、電気的に接続される電極パッド２３１，２３２，２３３が形成されている。同様に、主面１５とは厚み方向の反対側でヒータ素子４側の外表面である裏面１６にも、接続端子６１の残る２つとそれぞれ接触して電気的に接続される電極パッド２４１，２４２が形成されている。
【００３８】
一方、ガスセンサ素子１０の長手側の側面１７と主面１５とが合わさって稜角をなす縁部３１（図４参照）は、ガスセンサ素子１０の製造過程において切断もしくは切削（本実施の形態では切削）により面取りされ、面取部３２として形成されている。同様に、ガスセンサ素子１０の長手側の側面１７と裏面１６とが合わさって稜角をなす縁部４１（図５参照）も面取りされ、面取部４２として形成されている。また、ガスセンサ素子１０の後端面１８と主面１５および裏面１６とがそれぞれ合わさって稜角をなす縁部３３（図４参照）および縁部４３（図５参照）も、それぞれＣ面取され、面取部３４および面取部４４として形成されている。さらに、後端面１８と側面１７との稜角も面取部４６としてＣ面取されている。
【００３９】
また、面取部３２，３４に接続する主面１５の縁端には、その縁端に沿うように数ヶ所に、後述する内マーク６が形成されている。この内マーク６は、図２においては図示されないが、面取部４２，４４に接続する裏面１６にも同様に、その縁端に沿って数ヶ所に設けられている。
【００４０】
次に、ガスセンサ素子１０の構造について説明する。図３に示すように、ガスセンサ素子１０を構成する検出素子３およびヒータ素子４は、それぞれ、板状をなす各部材（検出素子３を構成する絶縁基体１１０，１３０や固体電解質体１２０，１４０、およびヒータ素子４を構成する絶縁基体１６０，１７０）間に電極等を挟み厚み方向に積層してなる。なお、以下の説明において、ガスセンサ素子１０の主面１５側（図３の紙面上側）に配置される上記各部材の外表面を、ガスセンサ素子１０に倣い「主面」と呼び、裏面１６側（図３の紙面下側）に配置される各部材の外表面を同様に「裏面」と呼ぶものとする。
【００４１】
検出素子３は、絶縁性を有するアルミナを主体とする絶縁基体１１０，１３０と、ジルコニアを主体とする固体電解質体１２０，１４０とが、主面側から裏面側に向けて、絶縁基体１１０、固体電解質体１２０、絶縁基体１３０、固体電解質体１４０の順に重ねて積層された構造を有する。そして、固体電解質体１２０および固体電解質体１４０の各両面には、それぞれ、白金を主体とする導電パターンからなる一対の電極１８０，１９０および一対の電極２００，２１０が形成されている。各絶縁基体１１０，１３０と各固体電解質体１２０，１４０は、いずれも大きさがほぼ等しい細幅の板体として形成されている。
【００４２】
固体電解質体１２０の主面（上記したようにガスセンサ素子１０の主面１５側となる面）上に形成される電極１８０は、固体電解質体１２０の先端側（図中左手側）から後端側（図中右手側）に延びるリード部１８３を有し、そのリード部１８３の先端側には幅広の電極部１８１が形成されている。固体電解質体１２０の主面側には絶縁基体１１０が積層され、電極１８０は両者間に挟まれている。また、絶縁基体１１０の後端側で、電極１８０のリード部１８３の後端部１８２の位置に対応する位置にはスルーホール１１３が形成されており、そのスルーホール１１３内にスルーホール導体２３４が介在されている。ガスセンサ素子１０の主面１５となる絶縁基体１１０の主面上でそのスルーホール１１３に対応する後端側の位置には電極パッド２３１が形成されている。この電極パッド２３１は、スルーホール導体２３４を介し、電極１８０のリード部１８３の後端部１８２と電気的に接続されている。
【００４３】
次に、絶縁基体１１０の先端側で、上記電極部１８１が配置される位置には、自身の厚み方向に貫通する開口部１１１が設けられている。この開口部１１１内には、絶縁基体１１０と同様にアルミナを主体とし多孔質となるように形成されたポーラス層１１２が設けられている。電極１８０の電極部１８１は、このポーラス層１１２を介し、外気と連通されるように構成されている。
【００４４】
一方、固体電解質体１２０の裏面上には、電極１８０と対となる電極１９０が形成されており、電極１８０と同様に、固体電解質体１２０の先端側から後端側に延びるリード部１９３と、リード部１９３の先端側にて幅広に形成された電極部１９１とを有する。電極部１９１は、固体電解質体１２０を挟んで電極１８０の電極部１８１と対向する位置に配置されている。また、固体電解質体１２０および絶縁基体１１０の後端側で電極１９０のリード部１９３の後端部１９２に対応する位置には、それぞれスルーホール１２４およびスルーホール１１４が形成されている。各スルーホール１２４，１１４にはそれぞれスルーホール導体２３７およびスルーホール導体２３５が介在され、両者は積層時に電気的に接続される。また、絶縁基体１１０の後端側の主面上でスルーホール１１４に対応する位置には、電極パッド２３２が形成されている。電極パッド２３２は、絶縁基体１１０の後端側の主面上にて幅方向に電極パッド２３１と並ぶ位置に配置されている。この電極パッド２３２は、スルーホール導体２３７とスルーホール導体２３５とを介し、電極１９０のリード部１９３の後端部１９２と電気的に接続されている。
【００４５】
また、固体電解質体１２０の裏面側には、上記電極１９０を固体電解質体１２０との間に挟み込んだ状態で絶縁基体１３０が積層される。この絶縁基体１３０の先端側で、上記電極部１９１が配置される位置にも、自身の厚み方向に貫通する開口部１３１が設けられている。この開口部１３１は、絶縁基体１３０の厚み方向両側に積層配置される固体電解質体１２０と固体電解質体１４０とによって閉じられ、内部がガス検出室１３２として構成される。電極１９０の電極部１９１は、このガス検出室１３２内に配置されている。検出素子３の先端部３９（図３における左手側）に配置されるこのガス検出室１３２を中心として、排気ガス中の酸素濃度を検出するための検出部１４が構成されている。
【００４６】
また、開口部１３１の側壁のうち、絶縁基体１３０の幅方向両側の側壁には拡散律速部１３３が設けられている。拡散律速部１３３はアルミナからなる多孔質体として形成され、この拡散律速部１３３を介し、検出素子３の周囲の排気ガスがガス検出室１３２内に導入されるように構成されている。拡散律速部１３３は、排気ガス導入の際に、ガス検出室１３２内への排気ガスの流入量を制限するために設けられている。
【００４７】
次に、固体電解質体１４０は、絶縁基体１３０の裏面側に積層される。固体電解質体１４０の主面上には、電極１８０，１９０と同様に、固体電解質体１４０の先端側から後端側に延びるリード部２０３と、リード部２０３の先端側にて幅広に形成された電極部２０１とを有する電極２００が形成されている。電極２００の電極部２０１も、ガス検出室１３２内に露出されている。また、絶縁基体１３０の後端側で、電極２００のリード部２０３の後端部２０２に対応する位置にもスルーホール１３４が形成されている。このスルーホール１３４の形成位置は絶縁基体１３０の主面側の電極１９０のリード部１９３の後端部１９２の形成位置にも対応しており、スルーホール１３４の内部に介在されるスルーホール導体２３９を介し、電極１９０のリード部１９３の後端部１９２と、電極２００のリード部２０３の後端部２０２とが電気的に接続されている。つまり、電極１９０と電極２００と電極パッド２３２とは互いに電気的に接続されている。
【００４８】
一方、固体電解質体１４０の裏面上にも電極２００と対となる電極２１０が形成されており、同様に、固体電解質体１４０の先端側から後端側に延びるリード部２１３と、リード部２１３の先端部分にて幅広に形成された電極部２１１とを有する。電極部２１１は、固体電解質体１４０を挟んで電極２００の電極部２０１と対向する位置に配置されている。ところで、上記絶縁基体１１０の後端側の主面上で、電極パッド２３１と電極パッド２３２との間には、電極パッド２３３が形成されている。電極２１０のリード部２１３の後端部２１２の配置位置は、厚み方向において、この電極パッド２３３の形成位置に対応している。電極２１０の後端部２１２と電極パッド２３３との間に介在する絶縁基体１１０，固体電解質体１２０，絶縁基体１３０および固体電解質体１４０には、厚み方向に貫通して連続するスルーホール１１５，１２５，１３５，１４５がそれぞれ形成されている。これらスルーホール１１５，１２５，１３５，１４５内にもそれぞれスルーホール導体２３６，２３８，２４０，２４１が介在され、電極パッド２３３と電極２１０とが電気的に接続される構成となっている。
【００４９】
次に、ヒータ素子４は、絶縁性を有するアルミナを主体とする絶縁基体１６０の裏面と絶縁基体１７０の主面との間に、タングステンやモリブデン等の高融点金属からなる発熱抵抗体２２０を挟んだ構造となっている。発熱抵抗体２２０は、ヒータ素子４内でつながった１本の導電パターンからなる。発熱抵抗体２２０は、主に発熱がなされるように断面積が小さく形成されたパターンからなる発熱部２２１を有しており、その発熱部２２１はヒータ素子４の先端部４９（図３における左手側）に配設されている。発熱部２２１の両端にそれぞれ接続される２本のリード部２２３は、発熱部２２１より大きな断面積を有するように形成されており、幅方向に並列した状態で、軸線Ｏ方向に沿って絶縁基体１６０，１７０の後端側（図３における右手側）まで延設されている。一方、ガスセンサ素子１０の裏面１６となる絶縁基体１７０の後端側の裏面上には、後端側に、幅方向に並んで２つの電極パッド２４１，２４２が形成されている。発熱抵抗体２２０の２本のリード部２２３の後端部２２２は、絶縁基体１７０の後端側に形成された２つのスルーホール１７３，１７４にそれぞれ介在されるスルーホール導体２４３，２４４を介し、電極パッド２４１，２４２とそれぞれ電気的に接続されている。なお、発熱抵抗体２２０の発熱部２２１が、本発明における「発熱体」に相当する。
【００５０】
そしてヒータ素子４は、絶縁基体１６０の主面と、検出素子３の固体電解質体１４０の裏面との間で電極２１０を挟み、検出素子３と共に積層されることでガスセンサ素子１０として一体に構成される。このガスセンサ素子１０の主面１５となる検出素子３の絶縁基体１１０の主面と、ガスセンサ素子１０の裏面１６となるヒータ素子４の絶縁基体１７０の裏面とには、前述した内マーク６がそれぞれ数ヶ所に形成されている。
【００５１】
このようなガスセンサ素子１０の検出素子３は、自身の先端部３９に設けられたガス検出室１３２を中心に構成される検出部１４において、そのガス検出室１３２内に流入した排気ガス中の酸素の濃度に応じ、排気ガスの空燃比の検出を行うものである。そのしくみについて、ここで簡単に説明する。
【００５２】
ジルコニアからなる固体電解質体は、室温では絶縁性を示すが高温環境下（例えば６００℃以上）では活性化され、酸素イオン導電性を示す。この性質を用い、固体電解質体を隔てた２室それぞれに白金電極を設けると、酸素分圧の高い側から低い側へ分圧平衡となるように酸素が移動し、このとき両電極間に電流が流れる。これは、白金電極を触媒として酸素分子が還元され、電極から電子を受け取って酸素イオン化し、固体電解質体内を移動して対となる電極に電子を運搬することによるものである。電子が運搬されるとき、両電極間の電位は約０．９Ｖを示す。
【００５３】
そこで、電極２１０から電極２００に向けて電流を流し、両電極２００，２１０間の電位が、例えば０．４５Ｖを示すように、つまり、酸素が運搬されるときとされないときとの境目の電圧を基準とし、その電圧が維持されるように、電極１８０と電極１９０との間に印加する電圧を制御する。ガス検出室１３２内に流入した排気ガスの空燃比がリッチであった場合、排気ガス中には酸素がほとんどなく、電極１８０，１９０間では検出素子３の外部からガス検出室１３２内に酸素を汲み入れる向きに電子が移動されるように制御される。一方、ガス検出室１３２内に流入した排気ガスの空燃比がリーンであった場合、排気ガス中には多くの酸素が存在するため、電極１８０，１９０間ではガス検出室１３２から外部へ酸素を汲み出す向きに電子が移動されるように制御される。このとき得られる電流の向きと大きさから、上記境目の電圧を示すときの空燃比（理論空燃比）に対する排気ガスの空燃比を検出することができるのである。なお、検出素子３と共に積層されたヒータ素子４によって、ジルコニア固体電解質体は早期活性化や安定化が促される。
【００５４】
ところで、上記のような構成を有するガスセンサ素子１０は、その製造過程において、検出素子３とヒータ素子４との積層後に焼成され、先端部１１に保護層９が形成されて完成するが、その保護層９の形成前に後述する面取り工程が行われ、図２に示した面取部３２，３４，４２，４４，４６が形成される。その面取り工程では、ガスセンサ素子１０の外表面、具体的には主面１５および裏面１６の数ヶ所に、電極パッド２３１〜２３３，２４１，２４２と共に同一の材料（例えば白金）を用いて形成されるマーク（外マーク５および内マーク６）を、面取り量（各縁部３１，３３，４１，４３，４５を切削により除去する大きさ）の基準として用いている。以下、マークの具体的な形成位置について、図４，図５を参照して説明する。図４は、面取り前のガスセンサ素子１０の検出素子３側の主面１５を示す図である。図５は、面取り前のガスセンサ素子１０のヒータ素子４側の裏面１６を示す図である。
【００５５】
図４に示すガスセンサ素子１０の主面１５、および図５に示す裏面１６において、面取り量の基準となる外マーク５および内マーク６はそれぞれ１つずつが組となって、主面１５や裏面１６の縁端近くに配置される。外マーク５は、主面１５や裏面１６の各縁端に沿って配置され、内マーク６は、その外マーク５の配置位置よりも内側（縁端より遠ざかる側）に配置される。
【００５６】
まず、図５に示すように、ガスセンサ素子１０の先端部１１、すなわちヒータ素子４の先端部４９には発熱抵抗体２２０の発熱部２２１が埋設されている。ガスセンサ素子１０の裏面１６において、その発熱部２２１の幅方向の両側の位置Ａに、裏面１６の長手側の縁端４７に接する外マーク５と、外マーク５よりも幅方向に沿って軸線Ｏ寄りに配置される内マーク６とがそれぞれ１組ずつ形成されている。また、図４に示すガスセンサ素子１０の主面１５においても同様に、検出素子３の先端部３９にあたるガスセンサ素子１０の先端部１１にて幅方向の両側の位置Ｂに、主面１５の長手側の縁端３７に接する外マーク５と、外マーク５よりも幅方向に沿って軸線Ｏ寄りに配置される内マーク６と、がそれぞれ１組ずつ形成されている。この位置Ａおよび位置Ｂに配置される外マーク５および内マーク６は、面取り工程において、ガスセンサ素子１０を削りすぎて発熱部２２１や電極部１８１が露出されたり削られたりするのを防止するために設けられる。
【００５７】
次に、図４に示すように、ガスセンサ素子１０の中央部１３の主面１５側で幅方向の両側の位置Ｃにも、縁端３７に接する外マーク５と、外マーク５よりも幅方向に沿って軸線Ｏ寄りに配置される内マーク６とが、それぞれ１組ずつ形成されている。そして図５に示す裏面１６側においても同様に、中央部１３の幅方向の両側の位置Ｄに、縁端４７に接する外マーク５と、外マーク５よりも幅方向に沿って軸線Ｏ寄りに配置される内マーク６とが、それぞれ１組ずつ形成されている。ガスセンサ素子１０は検出素子３とヒータ素子４とを積層し、焼成することにより作製されるが、その焼成の際に、主面１５または裏面１６の一方を内側にして軸線Ｏの曲がる反りを生ずる場合がある。この状態のままガスセンサ素子１０を一定圧で回転砥石に押しつけて縁部３１，４１の研削を行うと、先端部１１や後端部１２に比べ中央部１３を削りすぎてしまう虞がある。また、この中央部１３はガスセンサ１内で金属カップ２０に保持される部位でもあり、強度維持の観点からも面取りによる削りすぎを防止する必要がある。従って面取り過程において、面取り量が適正範囲内に収まるようにするための基準として、この位置Ｃおよび位置Ｄにも外マーク５および内マーク６が配設されている。
【００５８】
次いで図４に示すように、ガスセンサ素子１０の後端部１２における主面１５に形成された電極パッド２３１，２３３と、主面１５の後端側の縁端３８との間で、幅方向の両側の位置Ｅにも、縁端３７に接する外マーク５と、外マーク５よりも幅方向に沿って軸線Ｏ寄りに配置される内マーク６とがそれぞれ１組ずつ形成されている。さらに、軸線Ｏ方向において電極パッド２３１，２３２を挟んで各位置Ｅと反対側となる位置Ｆにも同様に、縁端３７に接する外マーク５と、外マーク５よりも幅方向に沿って軸線Ｏ寄りに配置される内マーク６とがそれぞれ１組ずつ形成されている。
【００５９】
上記同様、図５に示す裏面１６側においても、後端部１２に形成された電極パッド２４１，２４２と、主面１５の後端側の縁端４８との間で、幅方向の両側となる位置Ｇに、縁端４７に接する外マーク５と、外マーク５よりも幅方向に沿って軸線Ｏ寄りに配置される内マーク６とが、それぞれ１組ずつ形成されている。さらに、軸線Ｏ方向において電極パッド２４１，２４２を挟んで各位置Ｇと反対側となる位置Ｈにも同様に、縁端４７に接する外マーク５と、外マーク５よりも幅方向に沿って軸線Ｏ寄りに配置される内マーク６とが、それぞれ１組ずつ形成されている。ガスセンサ素子１０の後端部１２で主面１５側に配置された電極パッド２３１，２３２は、縁端３７に接し、裏面１６側に配置された電極パッド２４１，２４２は縁端４７に接している。つまり、面取り工程において、ガスセンサ素子１０の縁部３１，４１を切削すると、電極パッド２３１，２３２や電極パッド２４１，２４２の一部が削り取られることとなる。上記位置Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈに配置された外マーク５および内マーク６は、面取りの際に電極パッド２３１，２３２，２４１，２４２が必要以上（接続端子６１との確実な接触を図るのに必要な幅以上）に削られてしまうことを防止するために設けられている。なお、位置Ｅ，Ｇが、本発明における「第１の位置」に相当し、位置Ｆ，Ｈが、本発明における「第２の位置」に相当する。
【００６０】
また、図４，図５に示すように、ガスセンサ素子１０の後端部１２において、主面１５と後端面１８（図２参照）とがなす縁部３３や裏面１６と後端面１８とがなす縁部４３についても面取りが行われる。このため、主面１５の後端側の縁端３８で幅方向略中央の位置Ｉや、裏面１６の後端側の縁端４８で幅方向略中央の位置Ｊにも、各縁端３８，４８に接する外マーク５と、その外マーク５よりも軸線Ｏ方向に沿って先端側に配置される内マーク６とがそれぞれ１組ずつ形成されている。この位置Ｉ，Ｊに形成されるマークは、それぞれ縁部３３，４３の面問の基準とされる。さらに、主面１５の縁端３７と縁端３８との交点付近の位置Ｋや、裏面１６の縁端４７と縁端４８との交点付近の位置Ｌにも外マーク５は形成されており、これに対応して組となる内マーク６が、縁端３７や縁端３８の双方から遠ざかるように形成されている。この位置Ｋ，Ｌに形成されるマークは、縁部４５の面取りの基準とされる。
【００６１】
ところで、外マーク５および内マーク６は、前述したように、検出素子３とヒータ素子４とを積層してガスセンサ素子１０の原形（未焼成）を作製した際に、電極パッド２３１〜２３３，２４１，２４２と共に同一の材料（例えば白金を混ぜたインク）を用い、厚膜印刷（スクリーン印刷）により形成される（マーク形成工程）。このため、外マーク５や内マーク６の形成される位置Ａ〜Ｌは、電極パッド２３１〜２３３，２４１，２４２の形成位置とは重ならないようにそれぞれの形成位置が定められている。
【００６２】
また、形成基準について、図４の位置Ｃに形成されたものを例に説明すると、外マーク５は、自身の接する縁端３７から最も遠ざかった部位と、縁端３７との間の距離Ｍが、例えば０．１ｍｍとなるように形成されている。また内マーク６については、縁端３７から最も遠ざかった内マーク６中の部位と、縁端３７との間の距離Ｎが、例えば０．３ｍｍとなるように形成されている。後述する面取り工程において縁部３１の面取りを行う際に、位置Ｃにおいて、外マーク５を完全に削り取れば、少なくとも縁端３７からは０．１ｍｍより大きく縁部３１を削って面取りを行うことができる。そして内マーク６が一部でも残されるように削り取れば、少なくとも縁端３７から０．３ｍｍより大きく縁部３１が削り取られることはない。このように、外マーク５と内マーク６とは、面取り後において、面取り量が適正範囲内、すなわち主面１５または裏面１６上において縁端より０．１ｍｍより大きく０．３ｍｍより小さい範囲に収まっているか否かを確認できるようにするための基準として設けられるものである。
【００６３】
以下、面取り工程の詳細について、図６〜図１２を参照して説明する。図６は、面取りを行うガスセンサ素子１０を保持した状態を示す保持治具３００の斜視図である。図７は、保持治具３００でガスセンサ素子１０を保持する過程において、保持治具３００にガスセンサ素子１０を配置した状態を側方からみた図である。図８は、保持治具３００でガスセンサ素子１０を保持する過程において、ガスセンサ素子１０が保持治具３００に保持された状態を側方からみた図である。図９は、面取り工程において、保持治具３００に保持されたガスセンサ素子１０の先端部１１もしくは後端部１２が回転砥石３５０により切削される様子を示す図である。図１０は、面取り工程において、保持治具３００に保持されたガスセンサ素子１０の中央部１３が回転砥石３５０により切削される様子を示す図である。図１１は、面取り後のガスセンサ素子１０の検出素子３側の主面１５を示す図である。図１２は、面取り後のガスセンサ素子１０のヒータ素子４側の裏面１６を示す図である。
【００６４】
本実施の形態のガスセンサ素子１０は、焼成後に行われる面取り工程によって、回転砥石３５０（図９参照）により縁部３１，３３，４１，４３，４５が切削され、面取された面取部３２，３４，４２，４４，４６が形成される。その面取り工程では、面取りを行うガスセンサ素子１０を、例えば、図６に示す保持治具３００によって保持している。保持治具３００は、ガスセンサ素子１０の主面１５と裏面１６と一方の側面１７とをシリコンゴム３１５，３２５，３３５を介して押さえることにより、ガスセンサ素子１０の保持を行うものである。保持治具３００は、例えばロボットアーム（図示外）に組み付けられ、予めプログラムされた動作に従ってガスセンサ素子１０を保持したまま移動されることにより、ガスセンサ素子１０の縁部３１，３３，４１，４３，４５を回転砥石３５０（図９参照）に当接させて研削し、面取部３２，３４，４２，４４，４６の形成を行う。
【００６５】
具体的には図７に示すように、位置合わせ用のプッシャー３４０の側方に間隔を開けて対向配置されるステージ３１０の上部に設けられたシリコンゴム３１５上に、厚み方向を上下方向にしたガスセンサ素子１０を載置する（図７では主面１５を上側に、裏面１６を下側にしてステージ３１０上に載置した状態を示す。）。このとき、ガスセンサ素子１０の他方の側面１７を、プッシャー３４０の側面側に設けられたシリコンゴム３４５に当接させ、ガスセンサ素子１０の主面１５もしくは裏面１６の一部がステージ３１０のシリコンゴム３１５からはみ出した状態とする。なお、ここではガスセンサ素子１０の裏面１６側をシリコンゴム３１５側に向けて載置したものとして説明する。
【００６６】
そして、図８に示すように、側方チャック３２０をステージ３１０上で水平移動させ、その先端に設けたシリコンゴム３２５をガスセンサ素子１０の一方の側面１７に当接させて、シリコンゴム３４５との間でガスセンサ素子１０を挟む。さらに、側方チャック３２０の上面に形成された斜面に沿ってスライド可能に設けられた上方チャック３３０を移動させ、この上方チャック３３０の先端に設けられたシリコンゴム３３５と、ステージ３１０のシリコンゴム３１５との間でガスセンサ素子１０を把持する。この状態でプッシャー３４０を遠ざけ、図６に示すように、少なくともガスセンサ素子１０の他方の側面１７と主面１５および裏面１６との間の縁部３１，４１が露出されるように、ガスセンサ素子１０を保持治具３００に保持させる。
【００６７】
次に、図９に示すように、回転軸を水平方向に配置した回転砥石３５０に保持治具３００を近づけ、回転砥石３５０の回転軸Ｐ方向に、面取りを行う縁部（図９では縁部４１を例に説明する。）の延長方向を揃える。そして、縁部４１と回転軸Ｐが近づくように、回転砥石３５０に向けて保持治具３００を移動させ、回転砥石３５０の表面に縁部４１を当接させて切削を行う。このまま、図１０に示すように、回転砥石３５０の回転軸Ｐ方向に沿って保持治具３００を水平移動させることで、ガスセンサ素子１０の縁部４１の面取りが行われる。
【００６８】
ところで、この回転砥石３５０は回転軸Ｐと直交する方向（方向成分）に押圧された場合に、その押圧力に応じて、回転軸Ｐ方向を一定のままに押圧方向へシフト移動することができる構成となっている。すなわち、回転軸Ｐに保持治具３００が近づきすぎたり遠ざかりすぎたりしても、ガスセンサ素子１０の縁部４１と回転砥石３５０の表面との当接部位に働く抗力がほぼ一定となる構成である。ガスセンサ素子１０は焼成を行った際に反りが生ずる場合があるが、この構成により、縁部４１に対し回転砥石３５０が略一定圧で接触するため、形成される面取部４２の面取り量は、その延長方向においてほぼ均一となる。そして面取り量の大小は、回転砥石３５０と縁部４１との間の抗力の大きさ、および回転砥石３５０に対する保持治具３００の相対的な移動速度、すなわち、縁部４１の任意の部位と回転砥石３５０の表面とが当接している時間の長さを管理することで、調整が可能となる。
【００６９】
また、ガスセンサ素子１０の他方の側面１７（同一の側面）側のもう一方の縁部３１の面取りを行うには、保持治具３００の上下を反転させることにより同一の工程で行うことができる。さらに、後端側の縁部４３の面取りを行うには、保持治具３００を水平方向に９０°回転させることにより可能となる。その状態で保持治具の上下を反転させれば、後端側の縁部３３の面取りも可能となる。そして、その状態から水平方向および垂直方向と直交する方向に９０°保持治具３００を回転させれば、後端面１８の残る縁部の面取りを同一の工程で行うことができる。一方、ガスセンサ素子１０の他方と反対側の一方の側面１７側の縁部３１，４１の面取りを行うには、ステージ３１０のシリコンゴム３１５に対し主面１５を対向させた状態でガスセンサ素子１０の保持をし直して、上記同様に行えばよい。このように、保持治具３００をロボットアームに組み付けることにより、保持治具３００によるガスセンサ素子１０の保持のし直しを１回行うだけで、各縁部３１，３３，４１，４３，４５の面取りを行うことができる。
【００７０】
そして、面取りが行われたガスセンサ素子１０の面取り量の検査は、主面１５および裏面１６に残る外マーク５や内マーク６の確認を行うことで行われる。すなわち図１１，図１２に示すように、ガスセンサ素子１０の主面１５および裏面１６にいずれの外マーク５（図４，図５参照）も残っておらず、位置Ａ〜Ｌに形成された各内マーク６について、少なくとも一部がそれぞれ残された状態であればよい。これに基づき各面取部３２，３４，４２，４４，４６が形成されることで、主面１５および裏面１６の削り取られる幅（各縁端３７，３８，４７，４８（図４，図５参照）からの長さ）を、０．１ｍｍ〜０．３ｍｍの範囲内に確実に収めることができる。面取り量の確認は、作業者の目視により行ってもよいし、主面１５および裏面１６を撮影して画像処理を行いマークの残存の有無の確認を行ってもよい。あるいはレーザスキャンなどによる検査を行ってもよい。こうした面取り量の基準となる内マーク６が形成されることにより、面取り工程において、マークの残存の有無の確認を行いつつ同時に面取りを行うことや、面取り工程そのものの自動化を図ることも可能となる。
【００７１】
このようにして面取りが行われたガスセンサ素子１０は、その先端部１１に保護層９が形成され、セラミックリング２１および滑石リング２２の配置された金属カップ２０に挿通されて、滑石リング２２により仮保持される。そして予めプロテクタ８が接合された主体金具５０内に挿入され、その後端側から滑石リング２６、スリーブ２７およびパッキン２９が配置された状態で荷重をかけられると共に、加締め部５３の加締めによって、金属カップ２０と共に主体金具５０内で確実に保持される。次にガスセンサ素子１０の後端部１２側の周囲を覆うように、主体金具５０の後端係合部５７に外筒６５が係合されて一体に接合される。また、保持金具７０に周囲を保持されたセパレータ６０が外筒６５内に挿入され、ガスセンサ素子１０の後端部１２に被せられると共に、グロメット７５が外筒６５内に挿入される。この状態で外筒６５の周囲が加締められ、外筒６５内で保持金具７０およびグロメット７５が固定されて、ガスセンサ１が完成する。
【００７２】
なお、本発明は上記各実施の形態に限られず、各種の変形が可能である。例えば、本実施の形態では外マーク５や内マーク６を、円形や半円形に形成したが、形状について限定するものではなく、三角形や四角形などの多角形であっても楕円形であっても、あるいは線形であってもよい。主面１５や裏面１６の縁端３７，４６から最も離れた外マーク５の部位および内マーク６の部位が、本実施の形態のように規定されていればよい。もちろん、主面１５や裏面１６の縁端に沿って延びる線状あるいは帯状に形成してもよいが、これら外マーク５や内マーク６の形成に用いる白金の量を削減するには、本実施の形態のように、面取り量の精度が求められる部位にて点状に形成するとよい。
【００７３】
また、図３に示した本実施の形態のガスセンサ素子１０の検出素子３から絶縁基体１３０，固体電解質体１４０，一対の電極２００，２１０等を省いた構成の検出素子を有するガスセンサ素子に対しても、本発明を好適に適用することができる。むしろ、本実施の形態のガスセンサ素子１０よりも厚みの薄いガスセンサ素子に外マーク５および内マーク６を形成した上で面取りを行うことは、ガスセンサ素子の機械的強度を維持する上で好適である。また、ヒータ素子４の構成を省き、検出素子３のみからなるガスセンサ素子１０であっても同様である。こうした構成のガスセンサ素子では、一方の外表面（裏面１６に相当する。）に電極パッドが形成されない構成となり得るが、そうした場合でもその一方の外表面側の縁部にも面取りを行うことは、ガスセンサへのガスセンサ素子の組み付けの際に生じかねない縁部の欠損を防止する上で有効である。
【００７４】
また、本実施の形態では、回転砥石３５０を用いてガスセンサ素子１０の各縁部３１，３３，４１，４３，４５を研削することで各面取部３２，３４，４２，４４，４６を形成したが、切断により形成してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
酸素センサ、ＮＯｘセンサ、ＨＣセンサなど、ＴＦ（Ｔｈｉｃｋ  Ｆｉｌｍ）型の素子を用いたガスセンサの他に、ＴＦ型の素子を用いた温度センサなどの製造方法にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】ガスセンサ１の縦断面図である。
【図２】ガスセンサ素子１０の外観を示す斜視図である。
【図３】ガスセンサ素子１０の構造を説明するための分解斜視図である。
【図４】面取り前のガスセンサ素子１０の検出素子３側の主面１５を示す図である。
【図５】面取り前のガスセンサ素子１０のヒータ素子４側の裏面１６を示す図である。
【図６】面取りを行うガスセンサ素子１０を保持した状態を示す保持治具３００の斜視図である。
【図７】保持治具３００でガスセンサ素子１０を保持する過程において、保持治具３００にガスセンサ素子１０を配置した状態を側方からみた図である。
【図８】保持治具３００でガスセンサ素子１０を保持する過程において、ガスセンサ素子１０が保持治具３００に保持された状態を側方からみた図である。
【図９】面取り工程において、保持治具３００に保持されたガスセンサ素子１０の先端部１１もしくは後端部１２が回転砥石３５０により切削される様子を示す図である。
【図１０】面取り工程において、保持治具３００に保持されたガスセンサ素子１０の中央部１３が回転砥石３５０により切削される様子を示す図である。
【図１１】面取り後のガスセンサ素子１０の検出素子３側の主面１５を示す図である。
【図１２】面取り後のガスセンサ素子１０のヒータ素子４側の裏面１６を示す図である。
【符号の説明】
【００７７】
１    ガスセンサ
３    検出素子
４    ヒータ素子
５    外マーク
６    内マーク
１０    ガスセンサ素子
１１    先端部
１２    後端部
１３    中央部
１４    検出部
１５    主面
１６    裏面
２０    金属カップ
３１，４１  縁部
３７，３８，４７  縁端
３９，４９  先端部
１２０，１４０  固体電解質体
１６０，１７０  絶縁基体
１８０，１９０，２００，２１０  電極
２１１    電極部
２２０    発熱抵抗体
２２１    発熱部
２３１，２３２，２３３，２４１，２４２  電極パッド
【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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