(57)【要約】      （修正有）【課題】精度良くヒーターパターンを芯材の表面に形成することができるセラミックヒーターの製造方法を提供する。【解決手段】円柱形状又は円筒形状の芯材の表面にヒーターパターンを形成するセラミックヒーターの製造方法であって、第１の下地に平板状の転写用部材２１を載置し、転写用部材の表面に、導体ペーストを用いてヒーターパターン１３〜１５を印刷するヒーターパターン印刷工程と、第２の下地にヒーターパターンが印刷された転写用部材を載置し、芯材を転写用部材の表面に転動させることにより、芯材の表面にヒーターパターンを転写する転写工程と、芯材の表面に転写されたヒーターパターンを乾燥させるヒーターパターン乾燥工程とを含み、ヒーターパターン印刷工程における第１の下地２５の硬度が、転写工程における第２の下地の硬度よりも高いことを特徴とするセラミックヒーターの製造方法。【選択図】図３
2017062908.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円柱形状又は円筒形状の芯材の表面にヒーターパターンを形成するセラミックヒーターの製造方法であって、
第１の下地に平板状の転写用部材を載置し、前記転写用部材の表面に、導体ペーストを用いてヒーターパターンを印刷するヒーターパターン印刷工程と、
第２の下地に前記ヒーターパターンが印刷された前記転写用部材を載置し、芯材を前記転写用部材の表面に転動させることにより、前記芯材の表面に前記ヒーターパターンを転写する転写工程と、
前記芯材の表面に転写された前記ヒーターパターンを乾燥させるヒーターパターン乾燥工程とを含み、
前記ヒーターパターン印刷工程における前記第１の下地の硬度が、前記転写工程における前記第２の下地の硬度よりも高いことを特徴とするセラミックヒーターの製造方法。
【請求項２】
前記第１の下地は、金属板又はセラミック板である請求項１に記載のセラミックヒーターの製造方法。
【請求項３】
前記第２の下地は、弾性板である請求項１又は２に記載のセラミックヒーターの製造方法。
【請求項４】
前記第１の下地の硬度は、９０〜１００°である請求項１〜３のいずれかに記載のセラミックヒーターの製造方法。
【請求項５】
前記第２の下地の硬度は、１０〜８０°である請求項１〜４のいずれかに記載のセラミックヒーターの製造方法。
【請求項６】
前記転写用部材の厚さは、３０〜３００μｍである請求項１〜５のいずれかに記載のセラミックヒーターの製造方法。
【請求項７】
前記ヒーターパターンを被覆する絶縁材料層を形成する絶縁材料層形成工程をさらに含む請求項１〜６のいずれかに記載のセラミックヒーターの製造方法。
【請求項８】
前記ヒーターパターン及び前記絶縁材料層の脱脂及び焼成を行うことにより、前記ヒーターパターンはヒーター部、リード部及び接続端子部となり、前記絶縁材料層は絶縁層となる請求項７に記載のセラミックヒーターの製造方法。
【請求項９】
前記絶縁層から露出した接続端子部の表面に不動態層を形成する工程をさらに含む請求項８に記載の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の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
芯材と該芯材を被覆する絶縁層との間に、高融点金属からなる抵抗発熱体が埋設されたセラミックヒーターは、自動車用の酸素センサーやグローシステム等における発熱源として、また、半導体加熱用ヒーター及び石油ファンヒーター等の石油気化器用熱源等として、広範囲に使用されている。
【０００３】
特許文献１には、このような用途に使用されるセラミックヒーターの製造方法が開示されている。具体的には、離型フィルム上に接着用グリーンシートをスクリーン印刷により形成し、その上に導体ペースト層（ヒーターパターン）をスクリーン印刷により形成した後、絶縁性グリーンシートをスクリーン印刷により形成し、さらに、グリーンシートを乾燥させる。続いて、離型フィルムを剥がして積層体を作製し、この積層体を芯材に巻き付けた後、脱脂及び焼成を行うことにより、セラミックヒーターを製造する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−７５５９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の製造方法のように印刷によりヒーターパターンを形成する場合、印刷のかすれやにじみ等が発生すると、焼成後の導体層が断線する等の不具合を引き起こしてしまう。
したがって、ヒーターパターンを芯材の表面に形成する場合、同一のスクリーン版、同一の導体ペーストを用いて印刷を繰り返しても、ヒーターパターンの厚さにばらつきが生じないことが求められている。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑み、精度良くヒーターパターンを芯材の表面に形成することができるセラミックヒーター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】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明のセラミックヒーターの製造方法は、
円柱形状又は円筒形状の芯材の表面にヒーターパターンを形成するセラミックヒーターの製造方法であって、
第１の下地に平板状の転写用部材を載置し、上記転写用部材の表面に、導体ペーストを用いてヒーターパターンを印刷するヒーターパターン印刷工程と、
第２の下地に上記ヒーターパターンが印刷された上記転写用部材を載置し、芯材を上記転写用部材の表面に転動させることにより、上記芯材の表面に上記ヒーターパターンを転写する転写工程と、
上記芯材の表面に転写された上記ヒーターパターンを乾燥させるヒーターパターン乾燥工程とを含み、
上記ヒーターパターン印刷工程における上記第１の下地の硬度が、上記転写工程における上記第２の下地の硬度よりも高いことを特徴とする。
【０００８】
本発明のセラミックヒーターの製造方法では、ヒーターパターンを転写用部材に印刷する際の第１の下地の硬度とヒーターパターンを芯材に転写する際の第２の下地の硬度とが異なっていることを特徴としている。具体的には、第１の下地の硬度を、第２の下地の硬度よりも高くしている。第１の下地の硬度を高くすることで、第１の下地に載置された転写用部材の表面にヒーターパターンを印刷することによって、印刷性を向上させることができ、転写用部材上への印刷のかすれ等の発生を防ぐことができる。その後、第１の下地よりも硬度が低い第２の下地にヒーターパターンが印刷された転写用部材を載置することによって、導体ペーストがつぶれることなくヒーターパターンを芯材の表面に転写することができる。その結果、精度良くヒーターパターンを芯材の表面に形成することができ、焼成後の導体層が断線する等の不具合の発生を防ぐことができる。
【０００９】
本発明のセラミックヒーターの製造方法において、上記第１の下地は、金属板又はセラミック板であることが好ましい。第１の下地として金属板又はセラミック板を用いることにより、ヒーターパターンを印刷する際の下地の硬度を高くすることができる。
【００１０】
本発明のセラミックヒーターの製造方法において、上記第２の下地は、弾性板であることが好ましい。第２の下地として弾性板を用いることにより、ヒーターパターンを転写する際の下地の硬度を低くすることができる。
【００１１】
本発明のセラミックヒーターの製造方法において、上記第１の下地の硬度は、９０〜１００°であることが好ましい。ヒーターパターンを印刷する際の下地の硬度が上記範囲にある場合、転写用部材上への印刷のかすれ等の発生を防ぐことができる。
【００１２】
本発明のセラミックヒーターの製造方法において、上記第２の下地の硬度は、１０〜８０°であることが好ましい。ヒーターパターンを転写する際の下地の硬度が上記範囲にある場合、導体ペーストがつぶれることなくヒーターパターンを芯材の表面に転写することができる。
【００１３】
本発明のセラミックヒーターの製造方法において、上記転写用部材の厚さは、３０〜３００μｍであることが好ましい。転写用部材が上記程度に薄い場合、ヒーターパターン印刷工程及び転写工程で用いる下地の種類を変更することによって、ヒーターパターンを印刷する際の下地の硬度を高く、かつ、ヒーターパターンを転写する際の下地の硬度を低くすることができる。
【００１４】
本発明のセラミックヒーターの製造方法は、上記ヒーターパターンを被覆する絶縁材料層を形成する絶縁材料層形成工程をさらに含むことが好ましい。
【００１５】
本発明のセラミックヒーターの製造方法では、上記ヒーターパターン及び上記絶縁材料層の脱脂及び焼成を行うことができる。これにより、上記ヒーターパターンはヒーター部、リード部及び接続端子部となり、上記絶縁材料層は絶縁層となる。
芯材がセラミック製である場合、焼成することにより、ヒーターパターンをヒーター部、リード部及び接続端子部に、絶縁材料層を絶縁層にすることができる。
また、芯材が絶縁材料層を形成するための材料と同じ材料を用いて形成した焼成前の成形体である場合、焼成によりヒーター部、リード部、接続端子部及び絶縁層を形成することができるとともに、焼成によりセラミック製の芯材を形成することもできる。
【００１６】
本発明のセラミックヒーターの製造方法は、上記絶縁層から露出した接続端子部の表面に不動態層を形成する工程をさらに含むことが好ましい。
不動態層を形成することによって、露出した接続端子部の腐食が防止され、長期間の使用に適したセラミックヒーターとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１（ａ）は、本発明のセラミックヒーターの製造方法により得られるセラミックヒーターの一例を模式的に示す斜視図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）に示したセラミックヒーターのＡ−Ａ線断面図である。
【図２】図２は、本発明のセラミックヒーターの製造方法により得られるセラミックヒーターの別の一例を模式的に示す斜視図である。
【図３】図３（ａ）は、ヒーターパターン印刷工程の一例を模式的に示す側面図であり、図３（ｂ）は、上記工程を模式的に示す平面図である。
【図４】図４（ａ）は、転写工程の一例を模式的に示す側面図であり、図４（ｂ）は、上記工程を模式的に示す平面図である。
【図５】図５は、ヒーターパターン印刷工程、転写工程及びヒーターパターン乾燥工程を経て、側面にヒーターパターンが転写された芯材を示す斜視図である。
【図６】図６（ａ）は、絶縁材料層形成工程の一例を模式的に示す側面図であり、図６（ｂ）は、上記工程を模式的に示す平面図である。
【００１８】
（発明の詳細な説明）
［セラミックヒーター］
まず、本発明のセラミックヒーターの製造方法により得られるセラミックヒーターについて説明する。
【００１９】
本発明の製造方法により得られるセラミックヒーターは、円柱形状又は円筒形状の芯材と、該芯材の側面に形成された絶縁層と、上記芯材と上記絶縁層との間に介在された所定パターンのヒーター部、リード部、及び表面に露出した接続端子部とからなる。
【００２０】
本発明の製造方法により得られるセラミックヒーターにおいては、中心部分に開口を有する円筒形状の芯材の側面にヒーター部、リード部及び接続端子部が設けられ、ヒーター部及びリード部を被覆するように絶縁層が形成されていることが好ましい。
【００２１】
本発明の製造方法により得られるセラミックヒーターにおいて、接続端子部は外部に露出していることが好ましい。露出した接続端子部を電源に接続することにより、ヒーター部が発熱し、ヒーターとして機能する。
【００２２】
本発明の製造方法により得られるセラミックヒーターにおいては、露出した接続端子部にろう材を介してリード端子を接続、固定してもよい。
【００２３】
セラミックヒーターの構成について、さらに詳述する。
図１（ａ）は、本発明のセラミックヒーターの製造方法により得られるセラミックヒーターの一例を模式的に示す斜視図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）に示したセラミックヒーターのＡ−Ａ線断面図である。
【００２４】
図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すセラミックヒーター１０においては、円筒形状の芯材１１の側面にヒーター部１３、リード部１４及び接続端子部１５が設けられ、ヒーター部１３及びリード部１４を被覆するように絶縁層１２が形成されている。すなわち、ヒーター部１３及びリード部１４は、芯材１１と絶縁層１２との間に介在されている。また、芯材１１は、中心部分に開口１９が形成されている。
【００２５】
接続端子部１５は外部に露出しており、この露出した接続端子部１５を電源に接続することにより、ヒーター部１３が発熱し、ヒーターとして機能する。
【００２６】
図２は、本発明のセラミックヒーターの製造方法により得られるセラミックヒーターの別の一例を模式的に示す斜視図である。図２に示すように、露出した接続端子部１５にろう材を介してリード端子１６を接続、固定してもよい。
【００２７】
本発明の製造方法により得られるセラミックヒーターにおいて、焼成後の絶縁層の厚さは、１００〜５００μｍであることが好ましい。
【００２８】
本発明の製造方法により得られるセラミックヒーターにおいて、絶縁層の組成は特に限定されないが、Ａｌ２Ｏ３を８８〜９５重量％、焼結助剤として、ＳｉＯ２を３〜１０重量％、ＭｇＯを０．４〜１．０重量％、ＣａＯを１．０〜２．５重量％を含有するアルミナセラミックからなることが好ましい。また、上記組成はアルミナを主原料とする例であるが、アルミナに代わる主原料として、ジルコニア、ムライト、コージェライト等の酸化物セラミック、窒化アルミニウム、窒化ケイ素等の窒化物セラミック、炭化ケイ素等の炭化物セラミックを用いてもよい。絶縁層中に上記ＳｉＯ２、ＭｇＯ等が焼結助剤として含有されているのは、アルミナセラミックの焼結温度をあまり上げずに緻密な焼結体を形成するためである。
【００２９】
本発明の製造方法により得られるセラミックヒーターにおいて、芯材を構成する材料は、酸化物セラミック、窒化物セラミック、炭化物セラミック等が挙げられる。窒化物セラミックとしては、例えば、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、窒化ホウ素、窒化チタン等が挙げられ、炭化物セラミックとしては、例えば、炭化珪素、炭化ジルコニウム、炭化チタン、炭化タンタル、炭化タングステン等が挙げられ、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、ムライト等が挙げられる。これらの中では、絶縁層と同じ材料である酸化物セラミックが好ましく、アルミナを含むセラミックがより好ましく、アルミナがさらに好ましい。この場合、芯材と絶縁層との間で熱膨張率が同じとなるので、温度が変化してもクラック等が発生しにくい。
【００３０】
図１（ａ）及び図２では、芯材１１の形状は、中心部分に開口１９を有する円筒形状であるが、本発明の製造方法により得られるセラミックヒーターにおいて、芯材の形状は、中心部分に開口を有しない円柱形状でもよい。
【００３１】
本発明の製造方法により得られるセラミックヒーターにおいて、芯材の直径は、２．０〜４．０ｍｍであることが好ましい。また、円筒形状の中心に形成される開口の直径は、０．５〜１．５ｍｍであることが好ましい。
【００３２】
本発明の製造方法により得られるセラミックヒーターにおいて、ヒーター部の抵抗発熱体を構成する高融点金属としては、例えば、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｒｅ、Ｎｉ、Ｃｒ等が挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。これらの中では、Ｗ、Ｒｅが好ましい。さらに、上記以外の成分として、Ａｌ２Ｏ３等のセラミックが少量含まれていてもよい。
【００３３】
本発明の製造方法により得られるセラミックヒーターにおいて、リード部及び接続端子部を構成する部材は、ヒーター部を構成する部材と同じ組成であることが好ましい。リード部及び接続端子部では、ヒーター部よりも線幅を広げるか、複数本の線を並列で接続することにより、抵抗を低くしているため、発熱量は低い。
【００３４】
［セラミックヒーターの製造方法］
次に、本発明のセラミックヒーターの製造方法について説明する。
本発明のセラミックヒーターの製造方法は、円柱形状又は円筒形状の芯材の表面にヒーターパターンを形成するセラミックヒーターの製造方法であって、第１の下地に平板状の転写用部材を載置し、上記転写用部材の表面に、導体ペーストを用いてヒーターパターンを印刷するヒーターパターン印刷工程と、第２の下地に上記ヒーターパターンが印刷された上記転写用部材を載置し、芯材を上記転写用部材の表面に転動させることにより、上記芯材の表面に上記ヒーターパターンを転写する転写工程と、上記芯材の表面に転写された上記ヒーターパターンを乾燥させるヒーターパターン乾燥工程とを含む。
【００３５】
本発明のセラミックヒーターの製造方法では、ヒーターパターン印刷工程における第１の下地の硬度が、転写工程における第２の下地の硬度よりも高い。
本明細書において、硬度とは、ショアＡ硬度（反発硬度）を意味する。また、各下地の硬度は、下地に転写用部材を載置し、その転写用部材の表面から測定したときの硬度を意味し、例えば、ゴム硬度計（ＷＥＳＴＯＰ、ブリヂストン社製）を用いて測定することができる。
【００３６】
本発明のセラミックヒーターの製造方法では、まず、ヒーター部、リード部及び接続端子部となるヒーターパターンを芯材の側面に形成する。具体的には、転写用部材の表面にヒーターパターンを一旦印刷した後、印刷したヒーターパターンを芯材の表面に転写する。
【００３７】
（ヒーターパターン印刷工程）
本発明のセラミックヒーターの製造方法において、ヒーターパターン印刷工程では、第１の下地に平板状の転写用部材を載置し、上記転写用部材の表面に、導体ペーストを用いてヒーターパターンを印刷する。例えば、スクリーンメッシュを備え、所定のヒーターパターン状の孔が形成されたマスクを準備し、スクレーパーで上記孔に導体ペーストを充填した後、平板状の転写用部材の上にマスクをセットし、スキージを用いて転写用部材の表面にヒーターパターンを印刷する。印刷するヒーターパターン（導体ペースト層）の厚さは、１０〜５０μｍが好ましい。
【００３８】
本発明のセラミックヒーターの製造方法において、第１の下地は、金属板又はセラミック板であることが好ましい。
転写用部材を第１の下地に載置する場合、転写用部材を薄くすることで、上記で定義する第１の下地の硬度は、金属板等の第１の下地そのものの硬度の影響を受けるのである。よって、転写用部材を載置した第１の下地が金属板又はセラミック板である場合、第１の下地の硬度は、ゴム板等の弾性板の硬度よりも高くなるのである。
【００３９】
本発明のセラミックヒーターの製造方法において、第１の下地の材料としては、金属又はセラミックを用いることができ、第１の下地そのものの硬度が９０〜１００°であるものがよい。第１の下地の材料としては、特に、金属が好ましく、ステンレス又は鉄がより好ましく、印刷性だけでなく、耐腐食性という点でもステンレスがさらに好ましい。
【００４０】
本発明のセラミックヒーターの製造方法において、ヒーターパターン印刷工程における第１の下地の硬度は、転写工程における第２の下地の硬度よりも高い。本発明のセラミックヒーターの製造方法において、ヒーターパターン印刷工程における第１の下地の硬度は、９０〜１００°であることが好ましい。
【００４１】
ヒーターパターン印刷工程について、さらに詳述する。
図３（ａ）は、ヒーターパターン印刷工程の一例を模式的に示す側面図であり、図３（ｂ）は、上記工程を模式的に示す平面図である。
図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、金属板等の第１の下地２５に平板状の転写用部材２１を載置する。そして、転写用部材２１の表面に、導体ペーストを用い、スクリーン印刷によりヒーター部となるヒーターパターン１３、リード部となるヒーターパターン１４及び接続端子部となるヒーターパターン１５（以下、ヒーターパターン１３、１４、１５という）を印刷する。
【００４２】
本発明のセラミックヒーターの製造方法において、第１の下地の厚さは特に限定されないが、１〜２００ｍｍであることが好ましく、５〜１００ｍｍであることがより好ましい。
【００４３】
本発明のセラミックヒーターの製造方法において、転写用部材の厚さは、３０〜３００μｍであることが好ましく、１００〜２００μｍであることがより好ましい。
【００４４】
本発明のセラミックヒーターの製造方法において、転写用部材は、導体ペースト等を良好に印刷することができ、かつ、後の転写工程で転写を良好に行うことができるように、適当な濡れ性を有するとともに、弾性を有するものが好ましい。転写用部材の材料としては、ゴム等のエラストマー系材料が好ましく、シリコーンゴムがより好ましい。
【００４５】
本発明のセラミックヒーターの製造方法においては、転写用部材として、紙等の基材上にゴム等のエラストマー系材料を塗布したシートを用いることが好ましい。エラストマー系材料としては、シリコーンゴムが好ましい。
この場合、ヒーターパターン印刷工程の後、転写用部材を第１の下地から第２の下地に移動させやすくなる。また、紙の上にシリコーンゴム等を塗布したシートを用いる場合、導体ペーストに含まれる有機成分が紙に吸収され、印刷物が適度に乾燥されるため、後述の転写工程において、ヒーターパターンが芯材の表面に転写されやすくなる。
【００４６】
本発明のセラミックヒーターの製造方法において、導体ペーストは、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｒｅ、Ｎｉ及びＣｒの高融点金属からなる群から選ばれた少なくとも１種と、Ａｌ２Ｏ３等のセラミック成分とバインダー樹脂と溶剤とを含んでいることが好ましい。バインダー樹脂としては、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂等が挙げられ、溶剤としては、アセトン、トルエン、エタノール、プロパノール、テルピネオール、キシレン、酢酸エチル等が挙げられる。
【００４７】
本発明のセラミックヒーターの製造方法において、導体ペーストに含まれるＷ等の高融点金属の平均粒径は、０．５〜１０μｍが好ましく、上記導体ペーストの粘度は、１０〜２００Ｐａ・ｓが好ましい。
【００４８】
（転写工程）
本発明のセラミックヒーターの製造方法においては、ヒーターパターン印刷工程の後、第２の下地にヒーターパターンが印刷された転写用部材を載置し、芯材を転写用部材の表面に転動させることにより、ヒーターパターンを芯材の側面に転写する転写工程を行う。
【００４９】
本発明のセラミックヒーターの製造方法では、第２の下地は、弾性板であることが好ましい。
転写用部材を第２の下地に載置する場合、転写用部材を薄くすることで、上記で定義する第２の下地の硬度は、弾性板等の第２の下地そのものの硬度の影響を受けるのである。よって、転写用部材を載置した第２の下地が弾性板である場合、第２の下地の硬度は、第１の下地の硬度より低くなるのである。その結果、転写工程における第２の下地の硬度は、ヒーターパターン印刷工程における第１の下地の硬度よりも低くなる。
【００５０】
本発明のセラミックヒーターの製造方法において、第２の下地が弾性板である場合、弾性板の材料としては、１０〜８０°（好ましくは６０〜８０°）の硬度を有する弾性体が好ましく、ゴム又は樹脂がより好ましく、シリコーンゴム又はウレタン樹脂がさらに好ましい。弾性板の材料は、転写用部材の材料と同じであってもよい。弾性板の材料が転写用部材の材料と同じである場合、それぞれの硬度は異なっていてもよい。
【００５１】
本発明のセラミックヒーターの製造方法において、転写工程における第２の下地の硬度は、ヒーターパターン印刷工程における第１の下地の硬度よりも低い。転写工程における第２の下地の硬度は、１０〜８０°であることが好ましく、６０〜８０°であることがより好ましい。
【００５２】
本発明のセラミックヒーターの製造方法において、転写工程では、芯材の両端面に、芯材を軸支して回転させることが可能な軸支部材を当接させて軸支し、転写用部材の表面に芯材の側面を接触させた後、転写用部材の表面に芯材を転動させることが好ましい。この際、芯材が自由に回転できる状態で軸支し、転写用部材の表面に平行な方向に移動させ、転写用部材の表面上を芯材を回転させてヒーターパターンを転写するか、又は、軸支部材を表面に平行な方向に移動させる際、芯材の円周の長さとなる距離を移動するように、回転速度と移動速度を同期させて芯材を回転させ、ヒーターパターンの転写を行うことが好ましい。上述のとおり、芯材は、円筒形状であってもよく、円柱形状であってもよい。
【００５３】
転写工程について、さらに詳述する。
図４（ａ）は、転写工程の一例を模式的に示す側面図であり、図４（ｂ）は、上記工程を模式的に示す平面図である。
図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、弾性板等の第２の下地２６に転写用部材２１を載置する。そして、ヒーターパターン１３、１４、１５が印刷された転写用部材２１の表面に芯材１１を転動させることにより、ヒーターパターン１３、１４、１５を芯材１１の表面に転写する。
【００５４】
具体的には、芯材１１の両端面に、芯材１１を軸支して回転させることが可能な軸支部材（図示せず）を当接させて軸支し、転写用部材２１の表面に芯材１１の側面を接触させた後、転写用部材２１の表面に芯材１１を転動させる。この際、芯材１１が自由に回転できる状態で軸支し、転写用部材２１の表面に平行な方向に移動させ、転写用部材２１の表面上を芯材１１を回転させてヒーターパターン１３、１４、１５を転写するか、又は、軸支部材を表面に平行な方向に移動させる際、芯材１１の円周の長さとなる距離を移動するように、回転速度と移動速度を同期させて芯材１１を回転させ、ヒーターパターン１３、１４、１５の転写を行う。芯材１１は、円筒形状であってもよく、円柱形状であってもよい。
【００５５】
本発明のセラミックヒーターの製造方法において、第２の下地は、転写用部材よりも厚いことが好ましい。第２の下地の厚さは、１〜５０ｍｍであることが好ましく、２〜１０ｍｍであることがより好ましい。
【００５６】
本発明のセラミックヒーターの製造方法において、転写工程では、転写用部材を第２の下地に固定することが好ましく、転写用部材を第２の下地に貼り付けることがより好ましい。
【００５７】
本発明のセラミックヒーターの製造方法において、芯材は、絶縁材料層を形成するための材料と同じ材料を用いて形成した焼成前の成形体であってもよい。この場合には、押出成形等により円柱形状又は円筒形状の成形体を作製した後、乾燥させることにより、転動可能な硬さを有するものとし、これを用いる。
また、芯材は、絶縁材料層を形成するための材料と同じ材料を用いて製造したセラミック製のものであってもよい。
【００５８】
（ヒーターパターン乾燥工程）
本発明のセラミックヒーターの製造方法においては、転写工程の後、芯材の側面に転写されたヒーターパターンを乾燥させるヒーターパターン乾燥工程を行う。ヒーターパターンが形成された芯材の乾燥を行うことにより、ヒーターパターンが芯材の表面に密着し、芯材の表面から剥がれることがない。
【００５９】
本発明のセラミックヒーターの製造方法において、ヒーターパターンの乾燥条件は、乾燥温度４０〜１８０℃、乾燥時間１〜３０分間が好ましく、乾燥温度６０〜１００℃、乾燥時間１〜５分間がより好ましい。
【００６０】
図５は、ヒーターパターン印刷工程、転写工程及びヒーターパターン乾燥工程を経て、側面にヒーターパターンが転写された芯材を示す斜視図である。ヒーターパターンが形成された芯材の乾燥を行うことにより、ヒーターパターン１３、１４、１５が芯材１１の表面に密着し、芯材１１の表面から剥がれることがない。
【００６１】
（絶縁材料層形成工程）
本発明のセラミックヒーターの製造方法では、芯材の表面にヒーターパターンを形成した後、ヒーターパターンを被覆する絶縁材料層を形成する。
【００６２】
本発明のセラミックヒーターの製造方法において、絶縁材料層を形成する方法は特に限定されないが、例えば、印刷により平板上に絶縁材料層を形成した後、芯材の側面に絶縁材料層を巻き付ける方法（以下、巻き付け法という）を採用することができる。
【００６３】
本発明のセラミックヒーターの製造方法において、巻き付け法により絶縁材料層を形成する場合、平板の表面に絶縁材料層を形成し、上記転写工程を応用し、形成した絶縁材料層の上に芯材を転動させることにより、絶縁材料層を芯材に巻き付けることが好ましい。
【００６４】
本発明のセラミックヒーターの製造方法において、巻き付け法により絶縁材料層を形成する場合、絶縁材料層を平板の表面に形成する際には、ヒーターパターンを形成する際と同様のスクリーン印刷法を用いることができる。具体的には、メッシュを有し、絶縁材料層の形に孔が形成されたマスクを用い、ベタのパターンである絶縁材料層を形成することが好ましい。
【００６５】
本発明のセラミックヒーターの製造方法において、絶縁材料層を形成するための平板の材料としては、転写用部材と同様にゴム等のエラストマー系材料が好ましく、シリコーンゴムがより好ましい。平板は転写用部材よりも厚いことが好ましい。
【００６６】
絶縁材料層形成工程について、さらに詳述する。
図６（ａ）は、絶縁材料層形成工程の一例を模式的に示す側面図であり、図６（ｂ）は、上記工程を模式的に示す平面図である。
図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すように、巻き付け法を採用した場合、平板３１の表面に絶縁材料層３０を形成し、上記転写工程を応用し、形成した絶縁材料層３０の上に芯材１１を転動させることにより、絶縁材料層３０を芯材１１に巻き付ける。
【００６７】
本発明のセラミックヒーターの製造方法において、絶縁材料層を形成するための原料組成物としては、Ａｌ２Ｏ３粒子を８８〜９５重量％、焼結助剤として、ＳｉＯ２粒子を３〜１０重量％、ＭｇＯ粒子を０．４〜１．０重量％、ＣａＯ粒子を１．０〜２．５重量％を含有し、さらにバインダー樹脂と溶剤とを含有するペースト状のものを用いることができる。バインダー樹脂及び溶剤は、導体ペーストを調製する際に用いたものを用いることができる。
【００６８】
本発明のセラミックヒーターの製造方法において、絶縁材料層の厚さは、焼成後に１００〜５００μｍとなる厚さが好ましい。
【００６９】
本発明のセラミックヒーターの製造方法においては、接続端子部となるヒーターパターンが外部に露出するように絶縁材料層を芯材に巻き付けることが好ましい。この際、芯材の両端面に、芯材軸支し、回転させることができる軸支部材を当接させて軸支し、絶縁材料層の表面に芯材を転動させることにより絶縁材料層を芯材の側面に巻き付ける方法を用いることができる。
【００７０】
本発明のセラミックヒーターの製造方法においては、大面積の絶縁材料層を形成し、所定の形状にカットした後、表面に接着剤等を塗布し、芯材の側面に巻き付けてもよい。この後、必要により絶縁材料層を乾燥させることが好ましい。
【００７１】
（脱脂工程及び焼成工程）
本発明のセラミックヒーターの製造方法では、ヒーターパターン及び絶縁材料層の脱脂及び焼成を行う。これにより、ヒーターパターンがヒーター部、リード部及び接続端子部となり、絶縁材料層は絶縁層となる。
【００７２】
芯材がセラミック製である場合、脱脂及び焼成による変化はないが、芯材が絶縁材料層を形成するための材料と同じ材料を用いて形成した焼成前の成形体である場合、脱脂及び焼成によりセラミック製の芯材となる。
【００７３】
本発明のセラミックヒーターの製造方法において、脱脂条件としては、８０〜８００℃、１〜１５時間が挙げられ、焼成条件としては、１０００〜１６００℃、１〜４０時間が挙げられる。脱脂工程は、酸素含有雰囲気で行うことが好ましく、焼成工程は、不活性雰囲気で行うことが好ましい。
【００７４】
本発明のセラミックヒーターの製造方法においては、上記工程により、ヒーター部及びリード部が絶縁層に覆われ、接続端子部が絶縁層から露出するように、芯材上に絶縁層が形成されて、ヒーターとして機能するセラミックヒーターを製造することができる。
【００７５】
（不動態層形成工程）
本発明のセラミックヒーターの製造方法では、給電部を構成する電極の劣化を防止するために、絶縁層から露出した接続端子部の表面に不動態層を形成してもよい。例えば、絶縁層から露出した接続端子部に、めっき法等の方法を用いることにより、Ｎｉ、Ｃｒ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｄ等からなる不動態層を形成することができる。
【００７６】
本発明の製造方法により得られるセラミックヒーターは、通電することにより、ヒーター部を構成する抵抗発熱体が発熱し、目的の温度になるように対象となる部材を加熱することができる。
【００７７】
本発明のセラミックヒーターの製造方法において、絶縁材料層を形成する方法としては、上述の巻き付け法の他、芯材の側面に上記ペースト状原料組成物を塗布することにより絶縁材料層を形成する方法（以下、塗布法ともいう）、ヒーターパターンが印刷された芯材を上記ペースト状原料組成物に浸漬することにより絶縁材料層を形成する方法（以下、ディッピング法ともいう）を採用してもよい。
【００７８】
本発明のセラミックヒーターの製造方法において、塗布法により絶縁材料層を形成する場合、スクリーン印刷により絶縁材料層を形成する場合よりも粘度の低いペースト状原料組成物を用い、スプレー用ノズルから上記ペースト状原料組成物を芯材の側面に向けて噴射させ、絶縁材料層を形成することが好ましい。この際、芯材は所定の速度で回転させるとともに、上下に移動させることにより、均一な厚さの絶縁材料層を形成することができる。
【００７９】
本発明のセラミックヒーターの製造方法において、ディッピング法により絶縁材料層を形成する場合、スクリーン印刷により絶縁材料層を形成する場合よりも粘度の低いペースト状原料組成物を用いることが好ましい。
【００８０】
本発明のセラミックヒーターの製造方法において、塗布法又はディッピング法により絶縁材料層を形成する場合、絶縁材料層の厚さは、巻き付け法により形成した絶縁材料層と同様の厚さが好ましい。
【００８１】
本発明のセラミックヒーターの製造方法においては、絶縁材料層を形成した後、巻き付け法と同様に、必要により絶縁材料層を乾燥させ、その後、脱脂工程、焼成工程及び不動態層形成工程を行うことにより、セラミックヒーターを製造することができる。
【００８２】
（実施例）
以下に実施例を掲げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるものではない。
【００８３】
［セラミックヒーターの製造］
（実施例１）
（ヒーターパターン印刷工程）
Ｗ７８重量部、Ｒｅ１９重量部、Ａｌ２Ｏ３３重量部の導電体成分１００重量部に対して、バインダー樹脂としてアクリル樹脂を６重量部、溶剤としてアセトンを７重量部含有する導体ペーストを調製した。
また、紙の上に厚さ３５μｍのシリコーンゴムを塗布した転写用部材を、第１の下地であるステンレス板上に載置した。
上記転写用部材の表面に、導体ペーストを用い、スクリーン印刷によりヒーター部となるヒーターパターン、リード部となるヒーターパターン及び接続端子部となるヒーターパターンを印刷した。印刷された導体ペースト層の厚さは、２５μｍであった。
【００８４】
（転写工程）
上記転写用部材を、第２の下地である弾性板（材質：シリコーンゴム、厚さ：２．０ｍｍ）上に載置した。
芯材として、直径が３．２ｍｍ、長さが９０ｍｍで、中心に直径が１．０ｍｍの開口を有する円筒形状のものを用いた。芯材は、Ａｌ２Ｏ３を９２．５重量％、焼結助剤として、ＳｉＯ２を５．８重量％、ＭｇＯを０．５重量％、ＣａＯを１．２重量％含有する密度率９７％のセラミックからなる。
ヒーターパターンが印刷された転写用部材の表面に芯材を転動させることにより、ヒーターパターンを芯材の側面に転写した。
【００８５】
（ヒーターパターン乾燥工程）
その後、ヒーターパターンが印刷された芯材を１２０℃で１０分間乾燥させた。
【００８６】
（絶縁材料層形成工程）
セラミック粒子として、Ａｌ２Ｏ３を９２．５重量部、焼結助剤として、ＳｉＯ２を５．８重量部、ＭｇＯを０．５重量部、ＣａＯを１．２重量部含有し、さらに上記セラミック粒子１００重量部に対し、バインダー樹脂としてアクリル系樹脂を１０重量部、溶剤としてアセトンを１５重量部含有するペースト状の原料組成物を調製した。
スクリーン印刷により、焼成後の厚さが２５０μｍとなるように絶縁材料層を形成した。
続いて、ヒーターパターンの転写方法と同様の方法を用いて、絶縁材料層をヒーターパターンが形成された芯材の側面に巻き付け、１２０℃で３０分間乾燥させた。
【００８７】
（脱脂工程及び焼成工程）
ヒーターパターンが形成された芯材の側面に絶縁材料層を巻き付けたものを、酸素雰囲気中、４５０℃で１時間加熱して脱脂した。その後、不活性ガス雰囲気中、１６００℃で１時間焼成し、ヒーター部、リード部及び接続端子部を形成するとともに、厚さが２５０μｍの絶縁層を形成した。
【００８８】
（不動態層形成工程）
この後、外部に露出した接続端子部に対し、無電解Ｎｉめっき及び電解Ｃｒめっきを施し、不動態層を形成した。
【００８９】
以上の工程を経て、セラミックヒーターを製造した。
【００９０】
（比較例１）
実施例１の転写工程で用いた弾性板を転写用部材として用いた。すなわち、弾性板の表面にヒーターパターンを印刷し、ヒーターパターンが印刷された弾性板の表面に芯材を転動させることにより、ヒーターパターンを芯材の側面に転写した。それ以外は、実施例１と同様にセラミックヒーターを製造した。
【００９１】
［評価］
１．硬度測定
実施例１において、ヒーターパターン印刷工程における第１の下地の硬度、及び、転写工程における第２の下地の硬度を測定した。ステンレス板上に載置した転写用部材の表面から測定した硬度をヒーターパターン印刷工程における第１の下地の硬度とし、弾性板に貼り付けた転写用部材の表面から測定した硬度を転写工程における第２の下地の硬度とした。
また、比較例１においては、弾性板の表面から測定した硬度を第１の下地の硬度及び第２の下地の硬度とした。
硬度の測定には、ゴム硬度計（ＷＥＳＴＯＰ、ブリヂストン社製）を用いた。硬度の測定は３回ずつ行い、その平均値を求めた。各硬度を表１に示す。
【００９２】
２．ヒーターパターンの評価
実施例１及び比較例１において、各１０本ずつ、絶縁材料層を形成する前までのセラミックヒーターを作製し、芯材の表面に形成されたヒーターパターンの状態を目視で評価した。ヒーターパターンにかすれや断線等がないものを良品と判断した。各セラミックヒーターの良品数を表１に示す。
【００９３】
【表１】
2017062908.tif 000003
【００９４】
表１より、ヒーターパターン印刷工程における第１の下地の硬度が転写工程における第２の下地の硬度よりも高い実施例１では、ヒーターパターン印刷工程における第１の下地の硬度が転写工程における第２の下地の硬度と同じである比較例１と比べて、良品数が多いことが分かる。
これらの結果から、ヒーターパターンを印刷する際の第１の下地の硬度を、ヒーターパターンを転写する際の第２の下地の硬度よりも高くすることにより、精度良くヒーターパターンを芯材の表面に形成することができることが確認された。
【符号の説明】
【００９５】
１０  セラミックヒーター
１１  芯材
１２  絶縁層
１３  ヒーター部（ヒーターパターン）
１４  リード部（ヒーターパターン）
１５  接続端子部（ヒーターパターン）
２１  転写用部材
２５  第１の下地
２６  第２の下地
３０  絶縁材料層
３１  平板
【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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