(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線方向に延びる板状の固体電解質体と、該固体電解質体上に配置された一対の電極とを有し、先端側に検知部を備える検出素子を有するガスセンサの製造方法において、
焼成後に前記固体電解質体となるグリーンシートの表面上に少なくとも一つのパターンが形成されたスクリーンを配置し、前記電極の材料である金属ペーストをスキージとともに該スクリーン上で該グリーンシートの後端側から先端側に向かって移動させることにより、該金属ペーストを該パターンに倣って該グリーンシート上に印刷する印刷工程を有し、
前記印刷工程では、前記パターンにおける前記先端側の終点で、前記グリーンシートと前記スクリーンとの間のうち前方側の角度が０．７°以上となり、
該パターンが前記軸線方向に沿って２列以上で形成され、該スクリーンには列間に前記角度を確保する段差を設けていることを特徴とするガスセンサの製造方法。
【請求項２】
軸線方向に延びる板状の固体電解質体と、該固体電解質体上に配置された一対の電極とを有し、先端側に検知部を備える検出素子と、
板状の基体と、該基体上に配置された発熱体とを有し、該検出素子に積層されたヒータ素子と、
を有するガスセンサの製造方法において、
焼成後に前記基体となるグリーンシートの表面上に少なくとも一つのパターンが形成されたスクリーンを配置し、前記発熱体の材料である金属ペーストをスキージとともに該スクリーン上で該グリーンシートの後端側から先端側に向かって移動させることにより、該金属ペーストを該パターンに倣って該グリーンシート上に印刷する印刷工程を有し、
前記印刷工程では、前記パターンにおける前記先端側の終点で、前記グリーンシートと前記スクリーンとの間のうち前方側の角度が０．７°以上となり、
該パターンが前記軸線方向に沿って２列以上で形成され、該スクリーンには列間に前記角度を確保する段差を設けていることを特徴とするガスセンサの製造方法。
【請求項３】
前記角度が２．８°以下となる請求項１又は２記載のガスセンサの製造方法。
【請求項４】
前記スクリーンは、前記グリーンシート側の面に前記段差が形成されている請求項１乃至３のいずれか１項記載のガスセンサの製造方法。
【請求項５】
前記段差は、前記パターンを形成するマスクの材料からなる請求項４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】
本発明はガスセンサの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関の排気系に設置され、排気ガス中の酸素濃度を検出して内燃機関の燃焼制御に利用されるガスセンサとして、酸素センサが知られている。この酸素センサは、軸線方向に延び、先端側が被測定ガスに晒されるガスセンサ素子と、このガスセンサ素子の先端側を自身の先端よりも突出させるとともに、ガスセンサ素子を取り囲む筒状の主体金具と、この主体金具の先端側に装着されるとともに、ガスセンサ素子の先端部を覆う筒状のプロテクタ等を有している。
【０００３】
このガスセンサ素子として、例えば図８に分解斜視図を示すものが知られている。このガスセンサ素子３００は、被測定ガスを検出する検出素子１００を有している。検出素子１００は、第１電極１０１、第１固体電解質体１０２、第２電極１０３、絶縁層１０４、第３電極１０５、第２固体電解質体１０６、第４電極１０７及び保護層１０８が順に積層されている。また、ガスセンサ素子３００には、検出素子１００が活性するためにこれを加熱するためのヒータ素子２００が検出素子１００に一体に設けられている。ヒータ素子２００は、例えば、第１基体２０１、発熱体２０２及び第２基体２０３が順に積層されている。
【０００４】
例えば、検出素子１００とヒータ素子２００とが一体にされたガスセンサ素子３００は、以下の印刷工程を経て製造され得る（特許文献１、２）。まず、焼成後に第１基体２０１、第２基体２０３、第１固体電解質体１０２、絶縁層１０４、第２固体電解質体１０６及び保護層１０８となる矩形の各グリーンシートを用意する。また、焼成後に図８に示す発熱体２０２、第１電極１０１、第２電極１０３、第３電極１０５及び第４電極１０７となる金属ペーストを用意する。なお、各グリーンシート及び各金属ペーストは、組成や形状等が異なるので、以下、図９〜１２においては、焼成後に第１基体２０１となるグリーンシート１及び焼成後に発熱体２０２となる金属ペースト２について説明する。また、少なくとも一つのパターン３ａが形成されたスクリーン３と、スキージ４とを用意する。
【０００５】
そして、グリーンシート１の表面上にスクリーン３を設け、スキージ４を金属ペースト２とともにスクリーン３上で一方向（グリーンシート１の後端側から先端側に向かう方向）Ｄに移動させる。こうして、金属ペースト２をパターン３ａに倣ってグリーンシート１上にスクリーン印刷する。以下、グリーンシート１上に印刷された金属ペースト２を印刷層５とする。
【０００６】
印刷層５をもつグリーンシート１は他のグリーンシートと積層され、積層体とされる。この際、図８に示すように、外部端子３０１〜３０５が発熱体２０２用の印刷層５等と整合するように介在される。検出素子１００及びヒータ素子２００が一体のガスセンサ素子３００を得るための積層体は、検出素子１００用の積層体及びヒータ素子２００用の積層体が一体になっている。
【０００７】
そして、得られた積層体を焼成する。これにより、各グリーンシートは、第１基体２０１、第２基体２０３、第１固体電解質体１０２、絶縁層１０４、第２固体電解質体１０６及び保護層１０８となる。また、各印刷層５は、発熱体２０２、第１電極１０１、第２電極１０３、第３電極１０５及び第４電極１０７となる。こうして、ガスセンサ素子３００が得られる。検出素子１００用の積層体と、ヒータ素子２００用の積層体とが別々に成形される場合には、個々の積層体を焼成後に接合することにより、ガスセンサ素子が得られる。
【０００８】
こうして得られたガスセンサ素子は、主体金具等に組みつけられてガスセンサとされる。ガスセンサは、例えばエンジンの排気管等の排気系に装着され、排気ガス中における被測定ガスを検出するために用いられる。
【０００９】
【特許文献１】特開２００２−２０２２８０号公報
【特許文献２】特開２００２−２９６２２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、上記従来のガスセンサの製造方法では、グリーンシート上の印刷層にカスレを生じる虞があった。
【００１１】
例えば、図９に示すように、ヒータ素子２００を得るためのグリーンシート１上の印刷層５には、先端側の端部Ｅ付近において、カスレＰが生じやすかった。
【００１２】
このように印刷層５の端部Ｅ付近にカスレＰが生じたグリーンシート１を有する積層体からガスセンサを製造すると、そのヒータ素子２００では、発熱体２０２の先端部位の通電面積が小さくなり、使用時にそこでの電気抵抗が他の部位よりも大きくなってしまう。このため、このガスセンサでは、発熱体２０２の一部だけが異常に高温まで発熱し、他の部位が所定の温度まで発熱し難いこととなってしまう。
【００１３】
このため、このガスセンサでは、検出素子１００の所定の部位が所定の温度まで昇温するまでに長時間を要することもあり、その場合には、被測定ガスを正確に検出し始めるまでの時間が長くなってしまう。これではガスセンサの稼動性が損なわれてしまう。
【００１４】
また、このガスセンサは、発熱体２０２の一部の異常昇温によって、第１基体２０１や第２基体２０３にクラックを生じるおそれがある。これではガスセンサの耐久性が損なわれてしまう。
【００１５】
検出素子１００を得るためのグリーンシート上の印刷層にカスレが生じる場合もあり、その場合には、ガスセンサは正確な電気信号を取得し難いものとなってしまい、ガスの検出精度が低下してしまうおそれがある。
【００１６】
本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであって、グリーンシート上の金属ペーストである印刷層にカスレを生じ難いガスセンサの製造方法を提供することを解決すべき課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
発明者らは、上記課題解決のために鋭意研究を行い、印刷層の先端側の端部にカスレが生じやすく、対応するパターンの終点におけるグリーンシートとスクリーンとの間の前方側の角度が重要であることを発見し、本発明を完成させるに至った。
【００１８】
すなわち、本発明のガスセンサの製造方法は、軸線方向に延びる板状の固体電解質体と、該固体電解質体上に配置された一対の電極とを有し、先端側に検知部を備える検出素子を有するガスセンサの製造方法において、
【００１９】
焼成後に前記固体電解質体となるグリーンシートの表面上に少なくとも一つのパターンが形成されたスクリーンを配置し、前記電極の材料である金属ペーストをスキージとともに該スクリーン上で該グリーンシートの後端側から先端側に向かって移動させることにより、該金属ペーストを該パターンに倣って該グリーンシート上に印刷する印刷工程を有し、
【００２０】
前記印刷工程では、前記パターンにおける前記先端側の終点で、前記グリーンシートと前記スクリーンとの間のうち前方側の角度が０．７°以上となり、
該パターンが前記軸線方向に沿って２列以上で形成され、該スクリーンには列間に前記角度を確保する段差を設けていることを特徴とする。
【００２１】
また、本発明のガスセンサの製造方法は、軸線方向に延びる板状の固体電解質体と、該固体電解質体上に配置された一対の電極とを有し、先端側に検知部を備える検出素子と、
【００２２】
板状の基体と、該基体上に配置された発熱体とを有し、該検出素子に積層されたヒータ素子と、
【００２３】
を有するガスセンサの製造方法において、
【００２４】
焼成後に前記基体となるグリーンシートの表面上に少なくとも一つのパターンが形成されたスクリーンを配置し、前記発熱体の材料である金属ペーストをスキージとともに該スクリーン上で該グリーンシートの後端側から先端側に向かって移動させることにより、該金属ペーストを該パターンに倣って該グリーンシート上に印刷する印刷工程を有し、
【００２５】
前記印刷工程では、前記パターンにおける前記先端側の終点で、前記グリーンシートと前記スクリーンとの間のうち前方側の角度が０．７°以上となり、
該パターンが前記軸線方向に沿って２列以上で形成され、該スクリーンには列間に前記角度を確保する段差を設けていることを特徴とする。
【００２６】
発明者らの確認によれば、グリーンシート上の印刷層には、先端側の終点において、カスレが生じやすい。この原因は以下のように推測される。
【００２７】
図１０〜１２に示すように、印刷工程において、スクリーン３上の金属ペースト２は、スキージ４の前面４ａによって下方に移動させられ、スクリーン３のパターン３ａを経てグリーンシート１上に載せられる。スクリーン３のパターン３ａ以外の部分はマスク３ｂによって上下が連通しないため、金属ペースト２はパターン３ａ以外の部分ではグリーンシート１上に載らない。こうして、金属ペースト２は、パターン３ａに倣ってグリーンシート１上に印刷層５としてスクリーン印刷されるのである。
【００２８】
この間、図１０に示すように、例えば、スキージ４がパターン３ａにおける先端側の終点Ｆ（印刷層５の端部Ｅと同位置）より後方側のＡ点に位置しているときには、グリーンシート１上の印刷層５ａはこの後スクリーン印刷される印刷層５ｂと一体とされる。このため、スキージ４がＡ点より先端側に進み、スキージ４をスクリーン３から離すことにより、スクリーン３が自己のテンションによって徐々にグリーンシート１から離れるとしても、Ａ点より後方側の印刷層５ａは、印刷層５ｂとの粘性又は表面張力によってグリーンシート１上に残り、スクリーン３に連れられてグリーンシート１から離れてしまうことはない。
【００２９】
ところが、図１１に示すように、スキージ４がパターン３ａにおける先端側の終点Ｆに位置すると、グリーンシート１上の印刷層５ｃはこれ以上自己に一体とされる印刷層を有さないこととなる。このため、図１２に示すように、スキージ４が終点Ｆより先端側のＢ点に進み、スキージ４をスクリーン３から離すことにより、スクリーン３が自己のテンションによって徐々にグリーンシート１から離れると、終点Ｆより後方側の印刷層５ｃはスクリーン３に連れられてグリーンシート１から離れやすくなってしまう。かくして、グリーンシート１上の印刷層５には、先端側の端部Ｅにおいて、カスレＰが生じやすいと考えられる。
【００３０】
それに対し、発明者らは、パターンにおける先端側の終点で、グリーンシートとスクリーンとの間のうち前方側の角度が０．７°以上をなせば、カスレを防止できることを発見したのである。この原因は以下のように推測される。
【００３１】
図１１に示すように、スキージ４がパターン３ａにおける先端側の終点Ｆに位置し、さらに先端側に進もうとする際、スクリーン３は自己のテンションによって徐々にグリーンシート１から離れようとする。この際、グリーンシート１とスクリーン３との間の前方側の角度θが大きければ、スクリーン３は、終点Ｆにおけるグリーンシート１との接点ｅにおいてグリーンシート１からすばやく離れようとすると考えられる。このため、グリーンシート１上の印刷層５ｃは慣性によってグリーンシート１に残り易いと考えられる。
【００３２】
発明者らの試験結果によれば、パターン３ａにおける一方向Ｄ側の終点Ｆにおいて、グリーンシート１とスクリーン３との間の前方側の角度θが０．７°以上であれば、カスレＰを生じにくい。これにより、スクリーン３が接点ｅから垂直に近い方向でグリーンシート１からすばやく離れようとすると考えられる。このため、グリーンシート１上の印刷層５ｃに適度の慣性が働き、印刷層５がグリーンシート１に残り易いと考えられる。
【００３３】
したがって、本発明のガスセンサの製造方法によれば、グリーンシート上の金属ペーストである印刷層にカスレを生じ難い。
【００３４】
このため、この製造方法によって製造したガスセンサであれば、被測定ガスを正確に検出し始めるまでに長時間を要することがなく、稼動性が高い。また、このガスセンサは、第１基体等にクラックを生じ難いことから、耐久性を上げることもできる。さらに、このガスセンサは、正確な電気信号も取得し易く、ガスの検出精度が低下することを防止できる。
【００３５】
グリーンシートは、例えば、焼成後に基体、固体電解質体、絶縁層及び保護層となるものである。グリーンシートは、これらに応じた材質のもの、例えば、ジルコニア（ＺｒＯ2）、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、シリカ（ＳｉＯ2）等からなり得る。
【００３６】
金属ペーストとしては、白金、ロジウム、パラジウム等の白金族元素を採用することができる。これらはその一種を単独で使用することもできるし、又二種以上を併用することもできる。また、金属ペーストはグリーンシートが含有する成分と同一の成分を含有することが好ましい。これにより、金属ペーストがグリーンシートに固着されやすい。
【００３７】
スクリーンとしては、金属ペーストを表面から裏面まで通過させることができるシート状のあらゆるものを採用することができる。例えば、金属メッシュ、樹脂メッシュ等を採用することができる。スクリーンには、感光性樹脂等によってマスクが形成され、これによりマスクを形成していない部位にパターンが形成されている。パターンは、一つのスクリーンに複数形成されていてもよい。
【００３８】
スキージとしては、ゴム製、樹脂製等のものを採用することができる。スキージはスクリーンより軟質のものであることが好ましい。これにより、スクリーンを劣化させ難いため、スクリーンの寿命が長期化される。
【００３９】
発明者らの試験結果によれば、前記角度は２．８°以下であることが好ましい。図１１に示す前記角度θがあまりに大きいと、印刷層５ｃにニジミを生じてしまうからである。なぜなら、スクリーン３が接点ｅにおいて、グリーンシート１から離れる方向に荷重がかかり、スクリーン３とグリーンシート１との密着力が低下すると考えられる。これにより、印刷層５ｃは、本来スクリーン印刷されるべき位置の周囲にもスクリーン印刷されてしまい、ニジミを生じることとなるのである。例えば、ヒータ素子を得るためのグリーンシート１上の印刷層５ｃにニジミが生じると、そのヒータ素子はニジミが生じた部位の通電面積が大きくされ得るため、使用時に発熱し難くなる虞がある。
【００４０】
発明者らの試験結果によれば、パターンが軸線方向に沿って２列以上で形成されると、列間の後方側のパターンの一方向側の終点にカスレが生じやすい。この原因は、この場合には、列間の前方側のスクリーンがグリーンシートとの間に前記角度を確保し難いためであると考えられる。このため、パターンは軸線方向に沿って２列以上で形成され、スクリーンには列間に前記角度を確保する段差を設けている。これにより、列間の前方側のスクリーンがグリーンシートとの間に前記角度を確保することができ、列間の後方側のパターンの一方向側の終点にカスレが生じ難い。
【００４１】
この際、スクリーンはグリーンシート側の面に段差が形成されていることが好ましい。段差がスクリーンのグリーンシート側の面に形成されておれば、段差を形成する部材をスクリーンとは別に用意する必要がない。このため、作業が面倒でないとともに、段差を形成する部材によって生じる位置ズレも生じ難く、歩留まりが向上することから、製造コストの低廉化を実現できる。
【００４２】
スクリーンのグリーンシート側の面に段差を形成する場合、この段差は、パターンを形成するマスクの材料からなることが好ましい。これにより、マスクによってパターンを形成するときに段差も形成することができ、作業性が上がって製造コストのより一層の低廉化を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４３】
以下、本発明を具体化した実施例を試験例とともに図面を参照しつつ説明する。
【００４４】
（実施例）
図１に示すように、実施例の製造方法によって得られるガスセンサ素子３００は、検出素子１００とヒータ素子２００とが一体にされたものであり、ヒータ素子２００はヒータ用リード線２１、２２を介して通電されることにより発熱して検出素子１００を活性化させるようになっている。
【００４５】
このガスセンサ素子３００は、主体金具１１、外筒１５、プロテクタ１７等が組みつけられてガスセンサとされる。まず、このガスセンサについて説明する。
【００４６】
ガスセンサにおいて、ガスセンサ素子３００は軸線方向に延びるように配置されている。ガスセンサ素子３００の後端側（図面上側）には支持碍管１８が接着されている。この支持碍管１８は、ガスセンサ素子３００の軸線方向と平行に延設され、その延設された軸線方向と直交する方向の断面が略コ字形状を有する部材である。支持碍管１８の凹面側がガスセンサ素子３００の側面側に向けて接着されている。この支持碍管１８の材質としては、シール部材６５を構成するガラス成分の熱膨張率に近い材質、具体的にはアルミナが使用されている。支持碍管１８はガスセンサ素子３００とシール部材６５との熱膨張差によるガスセンサ素子３００のクラックの発生を抑制するために設けられている。
【００４７】
主体金具１１は、ＳＵＳ４３０製のものであり、ガスセンサを排気管に取り付けるための雄ねじ３１と、取り付け時に取り付け工具をあてがう六角部３２とを有している。また、主体金具１１には、径方向内側に向かって突出する金具側段部３３が設けられており、この金具側段部３３にパッキン５を介してガスセンサ素子３００と絶縁を図るためのアルミナ製の円筒部材１６が支持されている。具体的には、円筒部材１６の径方向外側に向かって突出する突出部１６ａが金具側段部３３に支持されている。一方、突出部１６ａの後端側における主体金具１１の内面と円筒部材１６の外面との間には、滑石粉末からなる充填部材３４が配設され、さらにこの充填部材３４の後端側にスリーブ３５が主体金具１１に内挿された状態で配置されている。
【００４８】
また、円筒部材１６の内部には、アルミナ製のホルダ６２と、ホルダ６２とガスセンサ素子３００とを固定するための接着部材６３とが先端側（図面下側）から順に配置されている。さらに、円筒部材１６とガスセンサ素子３００との間には、滑石粉末からなる第２充填部材６４が充填されている。第２充填部材６４は、ガラス成分を１２質量％含有する活性混合粉末を溶融、固化させたものである。また、円筒部材１６の後端側内部には、ガスセンサ素子３００を取り囲むようにガラスシールからなるシール部材６５が配置されている。シール部材６５は、結晶化ガラス粉末（シリカ、ホウ酸亜鉛マグネシウム系ガラス）を溶融、固化することで形成されている。
【００４９】
さらに、主体金具１１の後端側内側には、ＳＵＳ３０４製の内筒１４の先端側が挿入されている。この内筒１４は、先端側の拡径した開口端部１４ａを主体金具１１の後端側内部に挿入した状態で、主体金具１１の後端部１１ａを先端方向内側に加締めることにより、主体金具１１に固定されている。また、内筒１４は、円筒部材１６の後端部を保護している。さらに、内筒１４は、後端側に配置されるセパレータ５１を先端側から支持している。なお、このガスセンサは、主体金具１１の後端部１１ａを加締めることにより、充填部材３４がスリーブ３５を介して圧縮充填される構造になっている。
【００５０】
外筒１５は、筒状に形成されたＳＵＳ３０４製のものであり、先端側が内筒１４に対して同軸状に連結されている。外筒１５と内筒１４とは重なりを生じるように配置されており、その重なり部の少なくとも一部が周方向の内側に向けて加締められることで、互いに連結されている。また、外筒１５内にはセパレータ５１が挿入配置されている。セパレータ５１には、ヒータ用リード線２１、２２と検出用リード線２３〜２５とを挿入するための挿通孔５１ａが先端側から後端側にかけて貫設されている。
【００５１】
挿入孔５１ａ内には、ヒータ用リード線２１、２２及び検出用リード線２３〜２５と、ガスセンサ素子３００におけるヒータ素子２００の外部端子３０１等及び検出素子１００の外部端子３０５等に接続される接続端子６６とを接続する接続部材６７が収容されている。これらヒータ用リード線２１、２２及び検出用リード線２３〜２５は、外部において、図示しないコネクタに接続されるようになっている。このコネクタを介してＥＣＵ等の外部機器と各リード線２１、２２、２３〜２５とは電気信号の入出力が行われことになる。また、各リード線２１、２２、２３〜２５は詳細に図示しないが、導線を樹脂からなる絶縁皮膜にて披覆した構造を有している。
【００５２】
さらに、セパレータ５１の後端側には、外筒１５の後端側の開口部を閉塞するための略円柱状のゴムキャップ５２が配置されている。このゴムキャップ５２は、外筒１５の後端側に装着された状態で、外筒１５の外周を径方向内側に向かって加締めることにより、外筒１５に固着されている。ゴムキャップ５２にも、ヒータ用リード線２１、２２と検出用リード線２３〜２５とを挿入するための挿通孔５２ａが先端側から後端側にかけて貫設されている。
【００５３】
一方、主体金具１１の先端側外周には、主体金具１１の先端から突出するガスセンサ素子３００の先端部を覆うと共に、複数のガス取り入れ孔１７ａを有する金属製のプロテクタ１７が溶接によって取り付けられている。このプロテタタ１７は、二重構造をなしており、外側には一様な外径を有する有底円筒状の外側プロテクタ７１、内側には後端部の外径が先端部の外径よりも大きく形成された有底円筒状の内側プロテタタ７２が配置されている。内側フロテクタ７２の底部の外面は、外側プロテクタ７１の底部の内面にスポット溶接されており、外側プロテクタ７１と内側プロテクタ７２とは一体化されている。
【００５４】
図８に示すように、ガスセンサ素子３００のヒータ素子２００は、第１基体２０１、発熱体２０２及び第２基体２０３が順に積層されている。第１基体２０１は矩形をなしている。発熱体２０２は、先端側（図面左側）に位置するＷ字形状の発熱部２０２ａと、発熱部２０２ａと一体をなして第１基体２０１の長手方向後方（図面右方向）に延びる一対のリード部２０２ｂと、リード部２０２ｂと一体をなして後端側（図面右側）に形成された一対の接続部２０２ｃとからなる。一対の接続部２０２ｃは一対の外部端子３０１、３０２と電気的に接続されている。第２基体２０３は第１基体２０１と同様のものである。
【００５５】
ガスセンサ素子３００の検出素子１００は、第１電極１０１、第１固体電解質体１０２、第２電極１０３、絶縁層１０４、第３電極１０５、第２固体電解質体１０６、第４電極１０７及び保護層１０８が順に積層されている。
【００５６】
第１電極１０１は、先端側に形成された電極部１０１ａと、電極部１０１ａと一体をなして後述する第１固体電解質体１０２の長手方向後方に延びるリード部１０１ｂと、リード部１０１ｂと一体をなして後端側に形成された接続部１０１ｃとからなる。接続部１０１ｃは外部端子３０３と電気的に接続されている。
【００５７】
第１固体電解質体１０２は第１基体２０１と同様の大きさをなしている。
【００５８】
第２電極１０３は、先端側に形成された電極部１０３ａと、電極部１０３ａと一体をなして第１固体電解質体１０２の長手方向後方に延びるリード部１０３ｂと、リード部１０３ｂと一体をなして後端側に形成された接続部１０３ｃとからなる。接続部１０３ｃは外部端子３０４と電気的に接続されている。
【００５９】
絶縁層１０４は第１固体電解質体１０２と同様の大きさをなしている。この絶縁層１０４は先端側にガス検出室１０４ａを備えており、ガス検出室１０４ａが一対の拡散律速体１０４ｂを介してガスセンサ素子の幅方向両側で外部に連通するようになっている。拡散律速体１０４ｂは多孔質のものである。この拡散律速体１０４ｂによって検出ガスがガス検出室１０４ａへ流入する際の律速が行われる。
【００６０】
第３電極１０５は、先端側に形成された電極部１０５ａと、電極部１０５ａと一体をなして後述する第２固体電解質体１０６の長手方向後方に延びるリード部１０５ｂと、リード部１０５ｂと一体をなして後端側に形成された第１接続部１０５ｃと、第１接続部１０５ｃと平行に形成された第２接続部１０５ｄとからなる。第１接続部１０５ｃも外部端子３０４と電気的に接続されている。第２接続部１０５ｄは外部端子３０５と電気的に接続されている。
【００６１】
第２固体電解質体１０６は第１固体電解質体１０２と同様のものである。この第２固体電解質体１０６は後端側に挿通孔１０６ａが厚さ方向で貫設されている。
【００６２】
第４電極１０７は、先端側に形成された電極部１０７ａと、電極部１０７ａと一体をなして長手方向後方に延びるリード部１０７ｂと、リード部１０７ｂと一体をなして後端側に形成された接続部１０７ｃとからなる。接続部１０７ｃは、第２固体電解質体１０６の挿通孔１０６ａを介して第３電極１０５の第２接続部１０５ｄと電気的に接続されている。
【００６３】
保護層１０８は多孔体１０８ａと本体部１０８ｂとからなる。また、保護層１０８はガス検出室１０４ａと高さ方向で同一の位置にこの多孔体１０８ａを備えている。多孔体１０８ａは第４電極１０７を被毒から防御するためのものである。
【００６４】
以下、ガスセンサ素子３００の製造方法を説明する。まず、印刷工程として、焼成後に第１基体２０１、第２基体２０３、第１固体電解質体１０２、絶縁層１０４、第２固体電解質体１０６及び保護層１０８となる各グリーンシートを用意した。また、焼成後に発熱体２０２、第１電極１０１、第２電極１０３、第３電極１０５、第４電極１０７となる各金属ペーストも用意した。
【００６５】
ここでは、焼成後に第１基体２０１となるグリーンシート１に対して金属ペースト２で印刷工程を行う場合について、詳述する。なお、以下は、焼成後に第１基体２０１となるグリーンシート１及び焼成後に発熱体２０２となる金属ペースト２により、ヒータ素子２００を得る場合について説明するが、検出素子１００を得る場合も同様である。
【００６６】
グリーンシート１は以下のようにして得たものである。まず、アルミナ９７ｗｔ％と、シリカ、カルシア（ＣａＯ）及びマグネシア（ＭｇＯ）合計３ｗｔ％とからなるスラリーを用意した。そして、このスラリーをドクターブレード法により、厚さ０．５ｍｍのシート状のものとし、続けて１５０ｍｍ×３００ｍｍに切断した。こうしてグリーンシート１を得た。
【００６７】
金属ペースト２は、白金８５〜９５質量部と、アルミナ５〜１５質量部と、適量の有機バインダ及び溶剤とからなる。
【００６８】
そして、図２に示すように、発熱体２０２用のスクリーン６も用意した。スクリーン６は、ステンレス製のメッシュからなり、周縁にステンレス枠６ｃが設けられている。このスクリーン６には、感光性樹脂からなるマスク６ｂ（図７参照）により、平面視で図３に示すパターン６ａが複数形成されている。
【００６９】
各パターン６ａは、発熱体２０２を積層方向でみたものと同様、先端側（図面下側）に位置するＷ字形状の発熱部形成部６１ａと、発熱部形成部６１ａと一体をなして軸方向に延びる一対のリード部形成部６１ｂと、リード部形成部６１ｂと一体をなして後端側に形成された一対の接続部形成部６１ｃとからなる。
【００７０】
図４はスクリーン６の裏面を示す。同図に示されるように、スクリーン６には、パターン６ａが方向Ｄに沿って２列形成されている。各組の各パターン６ａは、方向Ｄの前方に各発熱部形成部６１ａが位置した状態で、方向Ｄに軸方向が揃えられている。これにより、パターン６ａにおける方向Ｄ側の終点は、図４に示すように、Ｆ１、Ｆ２となる。
【００７１】
また、スクリーン６には、図６及び図７にも示すように、裏面であるグリーンシート１側の面における方向Ｄの列間に段差６ｄが形成されている。段差６ｄは、方向Ｄに直交する方向に整列している。これにより、図７に示すように、パターン６ａにおける一方向Ｄ側の一つ目の終点Ｆ１において、グリーンシート１とスクリーン６との間の前方側の角度θが０．７°以上、２．８°以下をなすようにした。同様に、二つ目の終点Ｆ２においても、角度θが０．７°以上、２．８°以下をなすようにした。なお、各角度θは、グリーンシート１とスクリーン６との間の距離等を所定の距離とすることにより決定した。
【００７２】
段差６ｄは、マスク６ｂと同一の感光性樹脂からなる。このため、マスク６ｂによってパターン６ａを形成するときに段差６ｄも形成することができ、作業性が上がって製造コストのより一層の低廉化を実現できる。
【００７３】
そして、図５に示すゴム製のスキージ４も用意した。
【００７４】
この後、グリーンシート１を印刷台２０上に配置し、グリーンシート１の上方にスクリーン６を配置した。また、スクリーン６上に金属ペースト２及びスキージ４を配置した。続いて、スキージ４を金属ペースト２とともに、スクリーン６上で方向Ｄに移動させた。この際、二つ目の終点Ｆ２より前方にスキージ４を移動させた時点でスキージ４をスクリーン６から離した。こうして、１回目のスクリーン印刷により、金属ペースト２をパターン６ａに倣ってグリーンシート１上にスクリーン印刷した。
【００７５】
１回目のスクリーン印刷に連続して、スクリーン６上に金属ペースト２及びスキージ４を配置し、スキージ４を金属ペースト２とともに、スクリーン６上で一方向Ｄに移動させた。この際も、二つ目の終点Ｆ２より前方にスキージ４を移動させた時点でスキージ４をスクリーン６から離した。こうして、２回目のスクリーン印刷によっても、金属ペースト２をパターン６ａに倣ってグリーンシート１上にスクリーン印刷した。なお、２回のスクリーン印刷を行うことで、印刷層５を正確に形成できる。
【００７６】
これらのスクリーン印刷の際、図６に示すように、スクリーン６上の金属ペースト２は、スキージ４の前面４ａによって下方に移動させられ、スクリーン６のパターン６ａを経てグリーンシート１上に載せられる。スクリーン６のパターン６ａ以外の部分はマスク６ｂによって上下が連通しないため、金属ペースト２はパターン６ａ以外の部分ではグリーンシート１上に載らない。こうして、金属ペースト２は、パターン３ａに倣ってグリーンシート１上に印刷層５としてスクリーン印刷される。
【００７７】
この間、この実施例では、裏面の特定の位置に段差６ｄが形成されたスクリーン６を用いている。このため、グリーンシート１上の金属ペースト２である印刷層５にカスレを生じ難い。
【００７８】
他のグリーンシートに対しても同様のスクリーン印刷を行い、各パターンに沿って切断して所定個の積層体を得る。そして、各積層体を焼成し、ガスセンサ素子３００が得られる。
【００７９】
以上の構成のガスセンサは、例えばエンジンの排気管等の排気系に装着され、排気ガス中における被測定ガスを検出するために用いられる。
【００８０】
このガスセンサは、上記ガスセンサ素子３００を採用しているため、被測定ガスを正確に検出し始めるまでに長時間を要することがなく、稼動性が高いものとなっている。また、このガスセンサは、第１基体２０１等にクラックを生じ難いことから、高い耐久性も発揮する。さらに、このガスセンサは、正確な電気信号も取得し易く、ガスの検出精度が低下することを防止できる。
【００８１】
また、ガスセンサ素子３００を製造するにあたり、段差６ｄがスクリーン６のグリーンシート１側の面に形成されていたため、高い作業性及び歩留まりが発揮され、製造コストの低廉化も実現できる。
【００８２】
（試験例）
印刷工程において、段差６ｄの高さを変え、パターン６ａにおける一方向Ｄ側の一つ目の終点Ｆ１におけるグリーンシート１とスクリーン６との間の前方側の角度θが０．６°、０．８°、１．１°、１．７°、２．３°又は２．９°をなすようにした。これらによって得られた印刷後のグリーンシート１を試験品１〜６とした。
【００８３】
試験品１〜６における各角度θ及び印刷状態を表１に示す。印刷状態は、印刷層５のカスレ及びニジミの有無を確認目視したものである。表１において、○はカスレ及びニジミが生じていなかったことを示し、×はカスレが生じていたことを示し、△はニジミが生じていたことを示す。
【００８４】
【表１】
0004714027.tif 000002
【００８５】
表１より、角度θが０．６°である場合にはカスレを生じており、角度θがこれより大きい場合にカスレを生じていないことがわかる。また、角度θが２．９°をなす場合にはニジミを生じており、角度θがこれより小さい場合にニジミを生じていないこともわかる。
【００８６】
したがって、試験品２〜５の製造方法によれば、グリーンシート１上の金属ペースト２である印刷層５にカスレ及びニジミを生じ難いことがわかる。
【００８７】
以上において、本発明を実施例及び試験例に即して説明したが、本発明は実施例等に制限されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更して適用できることはいうまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００８８】
本発明はガスセンサに利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】実施例に係るガスセンサの断面図である。
【図２】実施例に係り、発熱体用のスクリーンの平面図である。
【図３】実施例に係り、スクリーンに形成された発熱体用のパターンを示す拡大平面図である。
【図４】実施例に係り、スクリーンの裏面を示す平面図である。
【図５】実施例に係り、印刷工程において、スクリーン印刷を行う前の状況を示す断面図である。
【図６】実施例に係り、印刷工程において、スクリーン印刷を行っている状況を示す断面図である。
【図７】実施例に係り、パターンの一方向側の終点において、スクリーン印刷を行っている状況を示す拡大断面図である。
【図８】実施例及び従来のガスセンサ素子の模式分解斜視図である。
【図９】従来のカスレを示し、ガスセンサ素子の要部拡大断面図である。
【図１０】パターンの一方向側の終点より後方側において、スクリーン印刷を行っている状況を示す模式断面図である。
【図１１】パターンの一方向側の終点において、スクリーン印刷を行っている状況を示す模式断面図である。
【図１２】パターンの一方向側の終点より前方側において、スクリーン印刷を行っている状況を示す模式断面図である。
【符号の説明】
【００９０】
１…グリーンシート
２…金属ペースト
６ａ…パターン
６…スクリーン
４…スキージ
Ｄ…一方向
Ｆ１、Ｆ２…終点
θ…角度
６ｄ…段差
【図１】
0004714027.tif 000003
【図２】
0004714027.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
0004714027.tif 000007
【図６】
0004714027.tif 000008
【図７】
0004714027.tif 000009
【図８】
0004714027.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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