(57)【要約】【課題】応答性ばらつきの少ないガスセンサ素子の製造方法を提供すること。【解決手段】固体電解質体１０における保護層形成面の径測定位置Ａにおいて固体電解質体１０の径Ｒを測定し，保護層形成面に対しプラズマ溶射装置を用いて溶融した保護層用材料を吹き付けて保護層１２を形成し，径測定位置Ａにおける法線と保護層表面との交点Ｂにおいて保護層１２を含めた固体電解質体１０の径Ｓを測定し，ＳとＲとの差を保護層１２の厚みとみなして，該厚みに基づいてプラズマ溶射装置における保護層用材料の吹き付け量を制御することにより所望の厚みを備えた保護層１２を形成する。【選択図】　図１
2004138451.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端部が有底，該先端部と反対側の基端部が開口した円筒型で略コップ形状の固体電解質体と，該固体電解質体の表面に設けた電極と，上記電極の表面を覆う多孔質の保護層とを有するガスセンサ素子を製造するに当たり，
上記固体電解質体の電極形成面に電極を形成し，
次いで上記固体電解質体における保護層形成面の径測定位置Ａにおいて上記固体電解質体の径Ｒを測定し，
上記保護層形成面に対しプラズマ溶射装置を用いて溶融した保護層用材料を吹き付けて保護層を形成し，
上記径測定位置Ａにおける法線と上記保護層表面との交点Ｂにおいて上記保護層を含めた上記固体電解質体の径Ｓを測定し，
ＳとＲとの差を上記保護層の厚みとみなして，該厚みに基づいて上記プラズマ溶射装置における上記保護層用材料の吹き付け量を制御することにより所望の厚みを備えた上記保護層を形成することを特徴とするガスセンサ素子の製造方法。
【請求項２】
先端部が有底，該先端部と反対側の基端部が開口した円筒型で略コップ形状の固体電解質体と，該固体電解質体の表面に設けた電極と，上記電極の表面を覆う多孔質の保護層とを有するガスセンサ素子を製造するに当たり，
上記固体電解質体の電極形成面に電極を形成し，
次いで上記基端部と上記先端部とを結ぶ軸方向を中心軸として上記固体電解質体を回転させつつ，上記固体電解質体における保護層形成面上の外周円Ｃに沿って選択した複数の径測定位置Ｄ１，Ｄ２・・・においてそれぞれ上記固体電解質体の径Ｔ１，Ｔ２・・・を測定し，
上記保護層形成面に対しプラズマ溶射装置を用いて溶融した保護層用材料を吹き付けて保護層を形成し，
上記各径測定位置Ｄ１，Ｄ２・・・における法線と上記保護層表面との交点Ｅ１，Ｅ２・・・において上記保護層を含めた上記固体電解質体の径Ｕ１，Ｕ２・・・を測定し，
各径測定位置の径と対応する各交点の径との差の平均を上記保護層の厚みとみなして，該厚みに基づいて上記プラズマ溶射装置における上記保護層用材料の吹き付け量を制御することにより所望の厚みを備えた上記保護層を形成することを特徴とするガスセンサ素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
本発明は，固体電解質体とその表面に設けた電極，該電極及び上記固体電解質体の表面を覆う保護層とを有するガスセンサ素子の製造方法に関する。
【０００２】
【従来技術】
被測定ガス中の酸素濃度など，ガス濃度測定に用いるガスセンサ素子として，先端部が有底，該先端部と反対側の基端部が開口した円筒型で略コップ形状の固体電解質体と，該固体電解質体の表面に設けた電極と，上記固体電解質体及び上記電極の表面を覆う多孔質の保護層とを備えた構成が知られている。
【０００３】
上記ガスセンサ素子の保護層は，被測定ガス中の被毒物質などから電極や固体電解質体を保護する機能を備えると共に，測定対象となる被測定ガスを電極の表面にある程度の時間滞留させ，測定対象となる被測定ガスが電極表面で反応する時間を稼ぐ機能を備える。
そのため，上記保護層の性能が電極表面におけるガス交換に与える影響は大きく，ガスセンサ素子における応答性決定に重要な役割を果たし，保護層の品質や特性を一定に保持できる製造方法はガスセンサ素子の応答性ばらつきを抑制するために重要である。
【０００４】
従来，ガスセンサ素子の応答性ばらつきを抑制するために，例えば特開２００１−１２４７２５号に示す製造方法が提案されている。
この製造方法では，保護層形成工程の前後におけるガスセンサ素子の重量変化と保護層形成に利用するプラズマ溶射時間から，単位時間当たりの溶射量を求め，単位時間当たりの溶射量が所定の範囲内に収まるようにプラズマ溶射の出力を制御して，ガスセンサ素子の応答性ばらつきを抑制している。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−１２４７２５号公報
【０００６】
【解決しようとする課題】
しかしながら，固体電解質体の表面は凹凸面であり（後述する図８，図９に凹凸面の状態を分かりやすく誇張して記載した），従って固体電解質体表面に形成した電極の表面も，固体電解質体表面の凹凸面を反映した凹凸面を備える。
そのため，上記従来技術に記載した保護層の厚み制御方法では，固体電解質体や電極の表面にある凹凸面に対応することが難しく，保護層の厚みばらつきの抑制が不十分であった。
【０００７】
本発明は，かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので，応答性ばらつきの少ないガスセンサ素子の製造方法を提供しようとするものである。
【０００８】
【課題の解決手段】
第１の発明は，先端部が有底，該先端部と反対側の基端部が開口した円筒型で略コップ形状の固体電解質体と，該固体電解質体の表面に設けた電極と，上記電極の表面を覆う多孔質の保護層とを有するガスセンサ素子を製造するに当たり，
上記固体電解質体の電極形成面に電極を形成し，
次いで上記固体電解質体における保護層形成面の径測定位置Ａにおいて上記固体電解質体の径Ｒを測定し，
上記保護層形成面に対しプラズマ溶射装置を用いて溶融した保護層用材料を吹き付けて保護層を形成し，
上記径測定位置Ａにおける法線と上記保護層表面との交点Ｂにおいて上記保護層を含めた上記固体電解質体の径Ｓを測定し，
ＳとＲとの差を上記保護層の厚みとみなして，該厚みに基づいて上記プラズマ溶射装置における上記保護層用材料の吹き付け量を制御することにより所望の厚みを備えた上記保護層を形成することを特徴とするガスセンサ素子の製造方法にある（請求項１）。
【０００９】
第１の発明にかかるガスセンサ素子は，後述する実施例１に示すごとく，略コップ形状の固体電解質体の電極形成面に電極を形成し，該電極を含む保護層形成面に保護層をプラズマ溶射によって形成することで製造する。
このプラズマ溶射の際に，保護層形成面より適宜選択した任意の１点である径測定位置Ａで固体電解質体の径Ｒを測定する（後述する図３参照）。
その後，プラズマ溶射装置を用いて保護層用材料を吹き付けて保護層を形成するが，その際に保護層表面で径測定位置Ａからの法線と交わる交点Ｂで保護層を含めた固体電解質体の径Ｓを測定する（後述する図４参照）。
よって，ＲとＳとの差が径測定位置Ａ及び交点Ｂにおける保護層の厚みとなる。
【００１０】
第１の発明においては，上記厚みを保護層の代表的な厚みとみなして，プラズマ溶射装置における保護層用材料の吹き付け量を制御する。これにより，任意の厚みのプラズマ溶射された保護層を得ることができる。
そして，第１の発明は従来技術と異なり保護層の代表的な厚みを直接測定して吹き付け量を制御するため，所望の厚みを備えた保護層を容易に得ることができる。従って，保護層の厚み制御がより容易となり，第１の発明にかかる方法にて製造したガスセンサ素子は互いに保護層厚みのばらつきが小さくなる。
【００１１】
第２の発明は，先端部が有底，該先端部と反対側の基端部が開口した円筒型で略コップ形状の固体電解質体と，該固体電解質体の表面に設けた電極と，上記電極の表面を覆う多孔質の保護層とを有するガスセンサ素子を製造するに当たり，
上記固体電解質体の電極形成面に電極を形成し，
次いで上記基端部と上記先端部とを結ぶ軸方向を中心軸として上記固体電解質体を回転させつつ，上記固体電解質体における保護層形成面上の外周円Ｃに沿って選択した複数の径測定位置Ｄ１，Ｄ２・・・においてそれぞれ上記固体電解質体の径Ｔ１，Ｔ２・・・を測定し，
上記保護層形成面に対しプラズマ溶射装置を用いて溶融した保護層用材料を吹き付けて保護層を形成し，
上記各径測定位置Ｄ１，Ｄ２・・・における法線と上記保護層表面との交点Ｅ１，Ｅ２・・・において上記保護層を含めた上記固体電解質体の径Ｕ１，Ｕ２・・・を測定し，
各径測定位置の径と対応する各交点の径との差の平均を上記保護層の厚みとみなして，該厚みに基づいて上記プラズマ溶射装置における上記保護層用材料の吹き付け量を制御することにより所望の厚みを備えた上記保護層を形成することを特徴とするガスセンサ素子の製造方法である（請求項２）。
【００１２】
第２の発明におけるプラズマ溶射の際に，保護層形成面の任意の外周円Ｃに沿って複数の径測定位置Ｄ１，Ｄ２・・・で固体電解質体の径Ｔ１，Ｔ２・・・を測定する（後述する図８参照）。
ここに外周円Ｃとは，固体電解質体の先端部から基端部を貫く中心軸に対する垂直な面と固体電解質体の側面との交線であり，通常は略円形である。
その後，保護層を形成し，保護層の表面で径測定位置Ｄ１，Ｄ２・・・からの法線と交わる交点Ｅ１，Ｅ２・・・で保護層を含めた固体電解質体の径Ｕ１，Ｕ２・・・を測定する（後述する図９参照）。
よって，Ｔ１とＵ１，Ｔ２とＵ２などの差が各径測定位置における保護層の厚みとなる。
【００１３】
第２の発明においては，各径測定位置における厚みを平均し，その平均値を保護層の代表的な厚みとみなして，プラズマ溶射装置における保護層用材料の吹き付け量を制御する。これにより，任意の厚みのプラズマ溶射された保護層を得ることができる。
そして，第２の発明は従来技術と異なり保護層の代表的な厚みを直接測定して吹き付け量を制御するため，所望の厚みを備えた保護層を容易に得ることができる。従って，保護層の厚み制御がより容易となり，第２の発明にかかる方法にて製造したガスセンサ素子は互いに保護層厚みのばらつきが小さくなる。
【００１４】
更に第２の発明では，固体電解質体を回転しつつ径の測定を行うため，効率よく多数の径測定位置で保護層の厚みを測定することが可能となる。
径測定位置を増やせば増やすほど，保護層の厚みをより正確に測定できるため，特に電極表面や固体電解質体の表面に大きな凹凸があるような場合でも，所望のばらつきの小さい厚みの保護層を備えたガスセンサ素子を製造することができる（後述する実施例３は径測定位置を１８０点とした例である）。
【００１５】
以上，第１及び第２の発明によれば，応答性ばらつきの少ないガスセンサ素子の製造方法を提供することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
第１及び第２の発明にかかるガスセンサ素子において，固体電解質体は通常知られた酸素イオン導電性のジルコニアセラミック，電極はＰｔなどを含有する貴金属電極材料などで構成することができる。
上記保護層は，被測定ガス中の被毒物質などから電極や固体電解質体を保護する機能を備えると共に，測定対象となる被測定ガスを電極の表面にある程度の時間，滞留させ，測定対象となる被測定ガスが電極表面で反応する時間を稼ぐ機能を備え，任意の無機材料から構成することができる。例えばＭｇＯ・Ａｌ２Ｏ３などのスピネルを用いることができる。
【００１７】
また，上記プラズマ溶射はプラズマガンから発する高温のプラズマ炎中に保護層用材料を投入し，プラズマ炎によって溶融させて固体電解質体の保護層形成面に吹き付けることにより実現できる。その後，溶融した保護層用材料が固化して保護層となる。
【００１８】
【実施例】
以下に，図面を用いて本発明の実施例について説明する。
（実施例１）
本例では，図１に示すごとく，先端部１０１が有底，該先端部１０１と反対側の基端部１０２が開口した円筒型で略コップ形状の固体電解質体１０と，該固体電解質体１０の表面に設けた電極１１と，上記電極１１の表面を覆う多孔質の保護層１２とを有するガスセンサ素子１の製造方法について説明する。
【００１９】
すなわち，上記固体電解質体１０の電極形成面に電極１１を形成し，次いで図３に示すごとく，上記固体電解質体１０における保護層形成面１２０の径測定位置Ａにおいて上記固体電解質体１０の径Ｒを測定する。
図２に示すごとく，上記保護層形成面１２０に対しプラズマ溶射装置２を用いて溶融した保護層用材料２３０を吹き付けて保護層１２を形成する。
図４に示すごとく，上記径測定位置Ａにおける法線と上記保護層１２の表面との交点Ｂにおいて上記保護層１２を含めた上記固体電解質体１０の径Ｓを測定する。
なお，図３，図４における固体電解質体１０などの表面は平らに記載したが，実際は細かい凹凸が存在する。
【００２０】
そして，ＳとＲとの差を上記保護層１２の厚みとみなして，該厚みに基づいて上記プラズマ溶射装置２における上記保護層用材料２３０の吹き付け量を制御することにより所望の厚みを備えた上記保護層１２を形成する。
【００２１】
以下詳細に説明する。
本例にかかるガスセンサ素子１は，図１に示すごとく，先端部１０１が有底，先端部１０１と反対側の基端部１０２が開口した円筒型で略コップ形状の固体電解質体１０と，固体電解質体１０の表面に設けた電極１１と，電極１１の表面を覆う多孔質の保護層１２とを有し，固体電解質体１０の内部は基端部１０２より基準ガスを導入する基準ガス室１００を有し，基準ガス室１００の内側面に内部電極１５がある。
【００２２】
本例のガスセンサ素子１は，電極１１と内部電極１５との間に電圧を印加することで，素子外部の被測定ガス中の酸素濃度を測定することができる。
また図示は略したが，基準ガス室１００には棒状のセラミックヒータが設置され，固体電解質体１０は電極１１，内部電極１５と電気的に導通し各電極１１，１５に電圧を印加し，出力を取り出すためのリード部が設けてある。
【００２３】
次に本例にかかるガスセンサ素子１の製造方法について説明する。
まず，ジルコニアやイットリアなどを含む粉末材料からジルコニアセラミックよりなる固体電解質体１０を作製する。
次いで，固体電解質体１０の表面における電極形成面に対し電極１１を形成する。電極１１形成の際に内側電極１５やリード部（図示略）も共に形成し，また形成方法としては，無電解メッキや電解メッキ，真空蒸着，化学蒸着を利用することができる。他に，電極用の金属材料を含む金属塩を電極形成面に塗布し，その後加熱して電極用の金属材料を分解付着させて電極となす方法がある。
【００２４】
次いで，上記電極１１を覆う多孔質の保護層１２を，図２に示すごときプラズマ溶射装置２を用いて，保護層用材料２３０を保護層形成面１２０にプラズマ溶射することで形成する。
ここでプラズマ溶射はプラズマガン２１を用いて実現する。プラズマガン２１は陰極である中心電極と陽極からなるノズルとの間に高電圧を印加し，両電極間に２０〜３０ｋＷのプラズマ電力を保持した状態でアークを発生させ，その後方からＡｒガスなどからなる作動ガスを供給し，プラズマ状態となす。プラズマ状態となったガスは体積膨張を起こしてノズル出口２１０から高温・高速のプラズマジェット２２となって噴出する。
【００２５】
そして，保護層用材料２３０となる耐熱金属酸化物（本例ではスピネル）を供給装置２３からノズル出口２１０から発するプラズマジェット２２に対して投入し，この保護層用材料２３０を溶融・加速させてターゲットとなる固体電解質体１０の保護層形成面１２０に連続的に衝突させる。
このとき，固体電解質体１０は回転可能な治具１９に取り付けて，治具１９ごと回転させながらプラズマガン２１を矢線２５方向に移動させ，保護層形成面１２０全体に溶融した保護層用材料２３０を付着させる。
なお，プラズマガン２１や供給装置２３の動作は制御装置２４によって制御する。
【００２６】
次に，上記保護層１２を所定の厚みに制御する方法について説明する。
図３，図５に示すごとく，固体電解質体１０の保護層形成面１２０における径測定位置Ａにおいて固体電解質体１０の径Ｒを，レーザー変位計２６を用いて測定する。
レーザー変位計２６は，平行走査されたレーザービーム２６０を固体電解質体１０の径測定位置Ａに照射し，該照射によって形成されたライン状の光点の位置を二次元的に計測することで径Ｒを測定する。レーザー変位計２６による径Ｒの測定値は制御装置２４に送信する。
【００２７】
その後，上述したようにプラズマ溶射装置２を用いて固体電解質体１０に保護層１２を形成する。
続いて，図４，図５に示すごとく，保護層１２の表面で径測定位置Ａの法線と交わる交点Ｂにおいて，上記保護層１２を含めた固体電解質体１０の径Ｓをレーザー変位計２６で測定する。径Ｓの測定値は制御装置２４に送信する。
【００２８】
制御装置２４においてＳ−Ｒの差を求め，この値が基準値よりも小さい場合は保護層１２の厚みが所望の厚みに達していないとして，プラズマガン２１や供給装置２３を制御して，プラズマジェット２２に投入する保護層用材料２３０の量を増やし，溶射量を増大させる。
反対にＳ−Ｒの差が基準値よりも大きい場合は，保護層１２が所定の厚み以上に厚くなったとして，プラズマジェット２２に投入する保護層用材料２３０の量を減らすよう，プラズマガン２１や供給装置２３を制御する。
【００２９】
このように，本例は連続的に多数のガスセンサ素子１を製造するに当たり，１つ前に製造したガスセンサ素子１の径測定位置Ａ及び交点Ｂにおける保護層１２の厚みを参照して溶射する保護層用材料２３０の量を増減させる。
すなわち本例では，１点の径測定位置Ａ及びＢにおける保護層１２の厚みを，保護層１２全体の厚みと見なして制御を行っているが，径測定位置Ａ及び交点Ｂは多数のガスセンサ素子からランダムに選び出されているため，本例によれば保護層１２の厚みのばらつきが少ないガスセンサ素子１を製造することができる。以上，本例の発明によれば，応答性ばらつきの少ないガスセンサ素子の製造方法を提供することができる。
【００３０】
また，図３，図４に示すように，径測定位置Ａを，ガスセンサ素子先端部１０１の突端１０５から中心軸Ｇに沿った距離ｔが等しくなるように各ガスセンサ素子１において選択することができる。
保護層形成面１２０において突端１０５から等しい距離となる場所は，溶射の条件が略同一となり，各ガスセンサ素子１において距離ｔの異なる他の位置から径測定位置Ａを採用する場合に比べて，より保護層１２の厚みをばらつき少なく揃えることができる。
【００３１】
（実施例２）
本例は，ガスセンサ素子の製造時に実施例１や後述する実施例３に示すように径を測定しつつ固体電解質体に保護層を形成するための保護層形成装置について説明する。
図６に示すごとく，保護層形成装置５は，ローディング装置５０１とプラズマ溶射装置５０２とよりなる。ローディング装置５０１において，固体電解質体１０をプラズマ溶射装置５０２に供給し，またプラズマ溶射装置５０２から保護層が形成された固体電解質体１０を回収する。
【００３２】
上記ローディング装置５０１は，固体電解質体１０を搭載したパレット１９０を移送するパレット移送装置５１，パレット１９０から固体電解質体１０をインデックステーブル５２に移送する，または保護層が形成された固体電解質体１０をインデックステーブル５２から回収するロボットアーム５１２と，インデックステーブル５２とプラズマ溶射装置５０２との間で固体電解質体１０を移送する移し替えローダー５４と，２台のレーザー変位計５３１，５３２とを有する。
一方のレーザー変位計５３１は保護層が未形成の状態で径測定位置における固体電解質体１０の径を測定し，他方のレーザー変位径５３２は保護層が形成された固体電解質体１０の径測定位置における径を測定する。
【００３３】
プラズマ溶射装置５０２は，集塵口５５０を有する防音ボックス５５内に設けたプラズマガン２１，該プラズマガン用架台５５１，保護層用材料をプラズマガン２１に供給する供給装置２３，固体電解質体１０を治具１９と共にセットするインデックステーブル５６よりなる。また，防音ボックス５５の外にプラズマガン２１及び供給装置２３を制御する制御装置２４を設置する。
【００３４】
インデックステーブル５６は図面の紙面垂直方向に設置された円盤で，図面下方向を向くように治具１９を取り付けた固体電解質体１０を固定する。また，インデックステーブル５６の回転方向は図面左から右へ向かう矢線ｋ３の方向となる。また，ローディング装置５０１内のレーザ変位計５３１，５３２はプラズマ溶射装置５０２におけるプラズマガン２１及び供給装置２３に対する制御装置２４へ検出値を送出するよう構成する。
【００３５】
次に，上記保護層形成装置５の動作について説明する。
パレット移送装置５１におけるパレット投入部５１１に保護層未形成の固体電解質体１１を所定数積載したパレット１９０を投入する。上記パレット１９０は矢線ｋ４の方向に沿ってロボットアーム５１２の位置までパレット移送装置５１によって移送される。
【００３６】
ロボットアーム５１２によってパレット１９０から保護層未形成の固体電解質体１１がインデックステーブル５２に供給される。
上記インデックステーブル５２は図面において反時計回りに矢線ｋ１の方向に回転し，符合５２１〜５２６にかかる場所に固体電解質体１０を保持するホルダー１９１を有する。
ロボットアーム５１２による固体電解質体１０の供給は，符合５２１の場所にある空のホルダー１９１に対し行われる。
【００３７】
プラズマ溶射装置５０２でプラズマ溶射を終えて保護層が形成された固体電解質体１１がインデックステーブル５２上にある場合は，上記保護層未形成の固体電解質体１１のインデックステーブル５２への供給と共に保護層が形成された固体電解質体１０が回収され，保護層未形成の固体電解質体１０と入れ替えでパレット１９０に積載される。そして，保護層が形成された固体電解質１０でパレット１９０が満たされた後は，該パレット１９０はパレット移送装置５１によって矢線ｋ５に沿って移送され，パレット排出部５１３よりローディング装置５０１の外部へ導出される。
【００３８】
インデックステーブル５２が回転し，固体電解質体１０を備えたホルダー１９１は符合５２２にかかる場所に移動する。ここでキャップ１９２をホルダー１９１に嵌める。なお，ホルダー１９１にキャップ１９２を嵌めることで実施例１に記載した治具１９となる。
【００３９】
次に，インデックステーブル５２の符合５２３にかかる場所で，上記治具１９ごと固体電解質体１０を移し替えローダー５４を利用してプラズマ溶射装置５０２に送り出す。
保護層が形成された固体電解質体１０がプラズマ溶射装置５０２にある場合は，保護層未形成の固体電解質体１０の送出と同時にプラズマ溶射装置５０２において保護層が形成された固体電解質体１０を治具１９ごとインデックステーブル５２に戻す。
すなわち，符合５２３にかかる場所で保護層未形成の固体電解質体１０と保護層が形成された固体電解質体１０とが入れ替わる。
【００４０】
インデックステーブル５２が回転し，符合５２４の場所を経由して，符合５２５の場所に保護層が形成された固体電解質体１０が移動する。ここで治具１９のキャップ１９２を取り外す。
更にインデックステーブル５２が回転して，符合５２６の場所を経由して符合５２１の場所に保護層が形成された固体電解質体１０が移送される。ここにおいて，ロボットアーム５１２は，保護層が形成された固体電解質体１０をホルダー１９１から回収して前述したようにパレット１９０に積載する。
【００４１】
ところで，上記インデックステーブル５２から移し替えローダー５４によって治具１９と共に保護層未形成の固体電解質体１０がプラズマ溶射装置５０２におけるインデックステーブル５６にセットされる。
その後，インデックステーブル５６が回転し，保護層未形成の固体電解質体１０がプラズマガン２１の近傍に移送される。ここで実施例１に記載したようにプラズマ溶射を行って，保護層を固体電解質体１０に形成する。
なお，プラズマガン用架台５５１は矢線ｋ２の方向に移動可能に構成され，固体電解質体１０に対する保護層の溶射形成を容易とする。
【００４２】
保護層が形成された固体電解質体１０は治具１９と共にインデックステーブル５６を回転させることで，移し替えローダー５４近傍に戻される。前述したごとく，ここにおいて保護層が形成された固体電解質体１０はインデックステーブル５２に戻される。
【００４３】
次に，径測定について説明する。
保護層未形成の固体電解質体１０に対し，レーザー変位装置５３２を用いて径測定位置Ａ（実施例１及び図３参照）における固体電解質体１０の径Ｒを測定する。
また，保護層が形成された固体電解質体１０の径測定位置Ｂ（実施例１及び図４参照）における径Ｓの測定は，保護層が形成された固体電解質体１０を移し替えローダー５４において保持している間に行う。
これらの測定値は制御装置２４に送出され，ここでＳ−Ｒを算出し，この値に基づいてプラズマガン２１や供給装置２３を制御する。これにより，連続的に固体電解質体１０に保護層を形成する際は，１つ前に形成した保護層の厚みに基づいて制御されたプラズマガン２１等によって所定の厚みの保護層を形成することができる。
【００４４】
（実施例３）
本例は１８０箇所の径測定位置で径を測定し，該測定値に基づいてプラズマ溶射装置の制御装置や供給装置を制御して保護層を形成する方法について説明する。なお，本例の保護層形成に使用する保護層形成装置は実施例２に記載した装置を使用する。
【００４５】
本例は，図７，図８に示すごとく固体電解質体１０において外周円Ｃの周上にＤ１，Ｄ２・・・Ｄ９０・・・Ｄ１８０と１°間隔で径測定位置を配置し，各径測定位置において径Ｔ１，Ｔ２・・・Ｔ９０・・・Ｔ１８０を測定する。
【００４６】
図８に示すごとく，表面に凹凸のある保護層未形成の固体電解質体１０を矢線Ｍ１−Ｍ２を結ぶ方向からレーザー変位計を用い，径測定位置Ｄ１において径Ｔ１を測定する。
次いで固体電解質体１０を矢線Ｋ８の方向に１°回転させて矢線Ｍ１−Ｍ２を結ぶ方向に径測定位置Ｄ２を一致させ，径Ｔ２を測定する。これを繰り返して最後にＤ１と１８０°離れたＤ１８０を矢線Ｍ１−Ｍ２を結ぶ方向に一致させ，径Ｔ１８０を測定する。
【００４７】
実施例１や実施例２に記載したようにプラズマ溶射にて保護層を形成した後，図９に示すごとく，固体電解質体１０における交点Ｅ１〜Ｅ１８０について，上記と同様の操作を行って径Ｕ１〜Ｕ１８０を測定する。
以上の測定から得たデータは制御装置に送出する。
【００４８】
制御装置において｛（Ｕ１−Ｔ１）＋（Ｕ２−Ｔ２）＋・・・＋（Ｕ９０−Ｔ９０）＋・・・＋（Ｕ１８０−Ｔ１８０）｝／１８０を算出し，これより平均の保護層厚みが判明する。
これに基づいて，プラズマ溶射装置の制御装置及び供給装置を制御し（実施例１及び２参照），所定の厚みを備えた保護層を形成する。これにより，保護層の厚みばらつきを小さくしてガスセンサ素子を製造することができる。
なお，図８，図９は，図７に示す外周円Ｃにおける切断面の模式図であり，固体電解質体１０などの凹凸面の状態を分かりやすく誇張して記載した。また，ガスセンサ素子における固体電解質体は内部電極（図１参照）などを備えているがこちらについても記載を省略した。
【００４９】
実施例４
実施例１のように１箇所の径測定位置で径を測定して保護層の厚みを得る方法で１００本のガスセンサ素子を製造した。
この製造方法から得たガスセンサ素子は，保護層の厚みばらつきにおける６σ（シックスシグマ，母集団のバラツキの大きさ）が１２μｍとなった。
また，実施例３のように，固体電解質体を回転させつつ１８０箇所の径測定位置で径を測定して保護層の平均の厚みを得る方法で１００本のガスセンサ素子を製造した。この製造方法から得たガスセンサ素子は，保護層の厚みばらつきにおける６σが１．５μｍとなった。
【００５０】
また，比較例として単位時間あたりの溶射量が所定の範囲内に収まるようにプラズマ溶射の出力をコントロールして１００本のガスセンサ素子を製造した。
この製造方法から得たガスセンサ素子は，保護層の厚みばらつきにおける６σが３７μｍとなった。
このように本発明を利用することで，ガスセンサ素子の保護層を厚みばらつきを小さく製造できることが分かった。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１における，ガスセンサ素子の一部切り欠き断面説明図。
【図２】実施例１における，溶射装置と溶射による保護層形成についての説明図。
【図３】実施例１における，径測定位置と保護層未形成の固体電解質体の説明図。
【図４】実施例１における，径測定位置と保護層形成後の固体電解質体の説明図。
【図５】実施例１における，保護層形成についての説明図。
【図６】実施例２における，保護層形成装置の説明図。
【図７】実施例３における，外周円上に並ぶ径測定位置についての説明図。
【図８】実施例３における，径測定位置と保護層未形成の固体電解質体の断面説明図。
【図９】実施例３における，径測定位置と保護層形成後の固体電解質体の断面説明図。
【符号の説明】
１．．．ガスセンサ素子，
１０．．．固体電解質体，
１１．．．電極，
１２．．．保護層，
２．．．プラズマ溶射装置，
２３０．．．保護層用形成材料，
【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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