JP2002280151A - セラミック塗装ヒータ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ヒータにおいて、放熱基材に対する発熱部の
密着性に優れ、且つ、発熱部が放熱基材に一体化されて
強固に保持されるようにすることを課題とする。 【解決手段】 放熱基材１と、この放熱基材１上に無機
質で構成する第１層としてセラミック塗装により形成さ
れたセラミック層２と、この第１層のセラミック層２上
に第２層として設置された所定パターンを有する箔状発
熱素子からなる発熱体層３と、この第２層の発熱体層３
上に無機質で構成する第３層としてセラミック塗装によ
り箔状発熱素子上およびこの箔状発熱素子のパターン間
に露出する第１層のセラミック層２上に形成されたセラ
ミック層４とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、発熱部を備えた放
熱基材の表面から熱線が放射されるヒータの技術分野に
属し、特に、放熱基材の片面側においてセラミック塗装
により形成された絶縁層間に箔状発熱素子を設置した発
熱部が形成されたセラミック塗装ヒータおよびその製造
方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図４に示す、従来のヒータは、アルミニ
ウム板などの放熱基材１００の片面側に発熱部５００が
貼り合わされ、この発熱部５００上に熱反射板６００が
取り付けられたものである。

【０００３】上記発熱部５００は、２枚の絶縁層２０
０，４００間に箔状の発熱素子３００を挟持させたもの
であり、絶縁層２００，４００は、マイカ（雲母）やガ
ラス繊維などの無機物にバインダ樹脂を含浸させてシー
ト状に形成したものであり、また、発熱素子３００は、
ニッケル、白金、タングステンなどの導電性金属を箔状
に形成したものである。また、上記熱反射板６００は、
上記発熱部５００の対向面に銀、金、白金などの熱反射
膜を形成したアルミニウム、ステンレスなどの金属板で
ある。

【０００４】このようなヒータは、上記発熱部５００の
発熱素子３００に電流を流し発熱させると、この発熱部
５００からの直接の熱と上記熱反射板６００からの反射
熱とが上記放熱基材１００に伝わり、すると、この放熱
基材１００表面から遠赤外線などの熱線８００が放出さ
れる。

【０００５】一方、上記ヒータの製造方法としては、マ
イカ等にバインダ樹脂を含浸乾燥させて得た絶縁層２０
０，４００間に、シリコン系などの接着剤を介して発熱
素子３００を挟持し加熱圧着して上記発熱部５００を形
成し、そして、この発熱部５００をシリコン系などの接
着剤を介して上記放熱基材１００の片面側に貼り合わせ
た後、この発熱部５００上に熱反射板６００を配置し、
全体をボルト等で固定させることによる。これにより、
上記放熱基材１００の片面側に上記発熱部５００が一体
化されたものを得る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記ヒ
ータの製造に際し、発熱部５００を形成するには、所望
の絶縁層２００，４００を形成する工程が必要であるう
え、さらに発熱素子３００を挟持させ加熱圧着させると
いう工程が不可欠であるため、工数が多く製造工程も繁
雑であった。

【０００７】また、放熱基材１００への発熱部５００の
貼り合わせや、発熱部５００における絶縁層２００，４
００と発熱素子３００の貼り合わせに接着剤が用いられ
るが、この接着剤中の有機成分の揮発によって所々にピ
ンホールが形成される。しかも、絶縁層２００，４００
もバインダ樹脂を含浸させるので、このバインダ樹脂の
一部成分の揮発によって絶縁層２００，４００自体にも
ピンホールが形成される。そして、このピンホールによ
る空間が原因となって、発熱部５００と放熱基材１００
との間、発熱部５００自体の絶縁層２００，４００と発
熱素子３００との間における密着性を低下させる。その
ため、発熱部５００から放熱基材１００への熱伝導性を
低下させ、電力消費が多くなってしまっていた。

【０００８】また、発熱部５００自体も絶縁層２００，
４００間に発熱素子３００を接着剤を介して加熱圧着さ
せたものゆえ、絶縁層２００，４００間に発熱素子３０
０を強固に保持させることが困難である。絶縁層２０
０，４００と発熱素子３００の熱膨張係数は異なる。そ
のため、ヒータのオンオフを長期に繰り返して行くと発
熱素子３００も熱膨張と熱収縮を繰り返し、経時使用に
よって絶縁層２００，４００が剥離してくるという不具
合があった。

【０００９】そして、この絶縁層２００，４００の剥離
に伴って絶縁層２００，４００を形成するマイカ等が飛
散しホコリを発生させるという不具合もあった。本発明
は、上記事情に鑑みてなされたものであり、放熱基材に
対する発熱部の密着性に優れ、且つ、発熱部が放熱基材
に一体化されて強固に保持されるセラミック塗装ヒータ
およびその製造方法を実現することを課題とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に講じた本発明の技術的手段は、次のようである。 （１）セラミック塗装ヒータは、『絶縁層間に発熱素子
を設置した発熱部を、放熱基材の片面側に備えたヒータ
であって、上記発熱部として、上記放熱基材上に無機質
で構成する第１層としてセラミック塗装により形成され
たセラミック層と、この第１層のセラミック層上に第２
層として設置された所定パターンを有する箔状発熱素子
からなる発熱体層と、この第２層の発熱体層上に無機質
で構成する第３層としてセラミック塗装により上記箔状
発熱素子上およびこの箔状発熱素子のパターン間に露出
する上記第１層のセラミック層上に形成されたセラミッ
ク層とを備える。』 よって、上記セラミック塗装ヒータによると、上記第１
層と第３層のセラミック層は、セラミック塗装により形
成されるので、上記放熱基材上に、第１層のセラミック
層、第２層の発熱体層および第３層のセラミック層が互
いに強固に密着して一体化されたものとなる。

【００１１】また、第１層のセラミック層、第２層の発
熱体層、第３層のセラミック層の各層間でも互いに強固
に接合されるので、第２層の発熱体層が第１層と第３層
のセラミック層間に強固に保持される。さらに、上記第
１層、上記第３層は、マイカ等を使わない無機質のみで
構成するセラミック層なので、従来の如くマイカ等の剥
がれによるホコリの発生がない。

【００１２】（２）上記セラミック塗装ヒータにおい
て、『上記第１層と上記第３層の各セラミック層の厚さ
が、５μｍ〜３００μｍである。』 すなわち、上記セラミック層の厚さが５μｍ以上であれ
ば、箔状発熱素子の熱膨張にも抗し、セラミック層にク
ラック等が発生することがない。また、上記セラミック
層の厚さが３００μｍ以下であれば、発熱体層から放熱
基材への熱伝導も効率よく行える。

【００１３】（３）また、他のセラミック塗装ヒータ
は、『絶縁層間に発熱素子を設置した発熱部を、放熱基
材の片面側に備えたヒータであって、上記発熱部とし
て、上記放熱基材上に無機質で構成する層としてセラミ
ック塗装により形成されたセラミック層と、このセラミ
ック層中に埋設された所定パターンを有する箔状発熱素
子からなる発熱体層とを備える。』 これによると、さらに上記発熱体層がセラミック層中に
強固に保持される。

【００１４】（４）上記のいずれかのセラミック塗装ヒ
ータにおいて、『上記発熱体層の厚さが、１０μｍ〜２
００μｍである。』 すなわち、上記発熱体層の厚さが１０μｍ以上であれ
ば、ヒータのオンオフによって箔状発熱素子が熱膨張・
熱収縮を繰り返しても、断線するようなこともない。ま
た、上記発熱体層の厚さが２００μｍを超えると、発熱
時の電力消費が大きくなるが、２００μｍ以下であれ
ば、発熱のための電力消費が抑えられる。

【００１５】（５）一方、セラミック塗装ヒータの製造
方法は、『放熱部材の片面側に、絶縁層間に発熱素子を
設置した発熱部を形成するヒータの製造方法であって、
上記放熱基材上に、無機質金属酸化物ゾルを塗布し、こ
の塗布後の上記無機質金属酸化物ゾルを乾燥させて無機
質で構成する第１層としてのセラミック層を形成し、こ
の第１層のセラミック層上に所定パターンを有する箔状
発熱素子を設置し、第２層としての発熱体層を形成し、
この第２層の発熱体層を覆って全面に上記無機質金属酸
化物ゾルを塗布し、この塗布後の上記無機質金属酸化物
ゾルを乾燥させて無機質で構成する第３層としてのセラ
ミック層を形成する。』 上記方法は、要するに、放熱基材上に無機質金属酸化物
ゾルを塗り込んで行く過程中で箔状発熱素子を介在させ
るだけなので、製造工数が非常に少なくて済む。そのた
め、従来の如く絶縁層間に箔状発熱素子を介在させた発
熱部の形成工程（接着剤塗布、加熱圧着など）や発熱部
を放熱基材に貼り合わせる工程が不要となり、製造自体
が簡素化され、製造工程も短くなる。

【００１６】また、放熱基材上に上記無機質金属酸化物
ゾルを塗布乾燥させると、無機質金属酸化物ゾル中の置
換水酸基が放熱基材表面で加水分解反応、縮重合反応が
進み、ゲル化した後、無機質（セラミック）からなる強
力な三次元結合を形成する（図３を参照。）。このよう
な無機質からなる塗膜が上記第１層のセラミック層とな
る。このようにして、上記第１層のセラミック層は、い
わゆるゾル−ゲル法にて形成されるので、層中に従来の
如き有機成分の揮発によるピンホールが形成されること
もなく上記放熱基材に強固に密着したものとなる。

【００１７】上記第３層のセラミック層も同様に、第１
層のセラミック層上に第２層目の発熱体層を設置した上
から無機質金属酸化物ゾルを塗布乾燥させて形成され
る。従って、この第３層のセラミック層は、上記箔状発
熱素子上およびこの箔状発熱素子のパターン間に露出す
る上記第１層のセラミック層上に強固に密着したものと
なる。以上により、上記放熱基材、上記第１層のセラミ
ック層、上記第２層の発熱体層および上記第３層のセラ
ミック層が互いに強固に密着して一体化される。

【００１８】（６）また、別のセラミック塗装ヒータの
製造方法は、『放熱部材の片面側に、絶縁層間に発熱素
子を設置した発熱部を形成するヒータの製造方法であっ
て、上記放熱基材上に、無機質金属酸化物ゾルを塗布
し、この塗膜がウエットな状態のまま塗膜上に所定パタ
ーンの箔状発熱素子を設置し、続けて、この箔状発熱素
子を覆って上記無機質金属酸化物ゾルを塗布し、この塗
布後の上記無機質金属酸化物ゾルを乾燥させて無機質で
構成するセラミック層を形成し、このセラミック層中に
上記箔状発熱素子を埋め込み形成する。』 この場合は、最後に１回の乾燥工程を行えばよいので、
さらなる製造工数の低減が行え、しかも、箔状発熱素子
からなる発熱体層がセラミック層中により一層強固に保
持されたものが得られる。

【００１９】（７）上記のいずれかのセラミック塗装ヒ
ータの製造方法において、『上記無機質金属酸化物ゾル
の乾燥工程は、８０℃〜２００℃の温度で加熱乾燥する
ようにした。』 これによると、上記無機質金属酸化物ゾルのゲル化、無
機質化（セラミック化）が短時間で行われることとな
る。

【００２０】ここで、上記温度条件が８０℃未満となる
と、常温下での乾燥と大差なく上記ゲル化、無機質化の
進行が行われる一方、２００℃を超えると、上記無機質
金属酸化物ゾルの組成成分が乾燥途中で燃焼してしま
い、加水分解反応、縮重合反応が行われずに良質のセラ
ミック層が形成されなくなるおそれがある。

【００２１】（８）上記のいずれかのセラミック塗装ヒ
ータの製造方法において、『上記無機質金属酸化物ゾル
は、下記式（Ｉ）のオルガノアルコキシシランの１種又
は２種以上を含む混合物、

【００２２】

【化３】 （式（Ｉ）中、Ｒ¹は炭素数が１〜１０の有機基であ
り、Ｒ²は炭素数が１〜５のアルキル基又は炭素数が１
〜４のアシル基であり、ｎは０，１，２のいずれかの整
数である。） 又は、下記式（ＩＩ）の金属アルコキシドの１種又は２
種以上を含む混合物、

【００２３】

【化４】 （式（ＩＩ）中、Ｍはチタン、ジルコニウム、アルミニ
ウムのいずれかの金属であり、Ｒ³は炭素数が１〜４の
アルキル基であり、ｎはＭがチタン又はジルコニウムの
場合は０で、Ｍがアルミニウムの場合は１である。） 又は、上記式（Ｉ）のオルガノアルコキシシランの１種
以上と、上記式（ＩＩ）の金属アルコキシドの１種以上
とを含む混合物である。』

【００２４】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態につ
いて図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の実
施の形態によるセラミック塗装ヒータの断面図を示し、
図２は、このセラミック塗装ヒータの一部を切り欠いた
平面図を示す。

【００２５】これら図１、図２に示すように、実施の形
態によるセラミック塗装ヒータは、放熱基材１と、この
放熱基材１の片面側に形成された発熱部５（第１セラミ
ック層２、発熱体層３、第２セラミック層４の一体物）
と、この発熱部５上に設置された熱反射板６とを備える
ものである。

【００２６】そして、このセラミック塗装ヒータは、上
記発熱体層３に通電し発熱部５を発熱させると、この発
熱部５からの直接の熱と上記熱反射板６からの反射熱と
が上記放熱基材１に伝わり、すると、放熱基材１の放熱
面側から遠赤外線などの熱線８が放出される。

【００２７】上記放熱基材１は、所定温度に加熱される
と遠赤外線などの熱線８を放出する基材であって、例え
ば、アルミニウムなどの金属板、石英ガラス板、セラミ
ック板、プラスチック板などが使用される。この放熱基
材１の厚さは、とくに限定されないが、約５ｍｍ〜３０
ｍｍ程度とされる。また、この放熱基材１の放熱面側
（上記発熱部５を形成しない面側）には、耐熱保護膜７
が形成されている。この耐熱保護膜７は、セラミックコ
ーティング膜などの表面保護膜となるものであり、透
明、半透明、または白、黒、赤など種々の色に着色され
ていてもよい。このような耐熱保護膜７の色によって放
熱基材１の放熱面から発せられる熱線８の波長レベル域
を異ならすこともできる。なお、この例は、上記耐熱保
護膜７を形成するが、このような耐熱保護膜７を形成し
ないものでもよい。

【００２８】上記発熱部５は、上述のように上記放熱基
材１に伝熱させる熱を発生させるものであり、第１セラ
ミック層２（第１層）と第２セラミック層４（第３層）
との間に発熱体層３（第２層）を挟持した構造を有する
ものである。

【００２９】上記発熱体層３は、抵抗皮膜であって所定
パターンを有する箔状の発熱素子からなり、上記第１セ
ラミック層２上にプラズマジェット溶射、印刷、あるい
はエッチング法などにより形成される。この発熱体層３
の厚さとなる箔状発熱素子の厚さは、おおよそ１０μｍ
〜２００μｍの範囲で形成される。すなわち、上記発熱
体層３の厚さが１０μｍ以上であれば、このセラミック
塗装ヒータのオンオフによって箔状発熱素子が熱で膨張
収縮を繰り返しても断線するようなこともなく、一方、
上記発熱体層３の厚さが２００μｍを超えると、発熱時
の電力消費が大きくなるが、２００μｍ以下であれば、
発熱のための電力消費が抑えられる。上記箔状発熱素子
として、例えば、ニッケル、タングステン、モリブデ
ン、ステンレス、白金、銅、黄銅など、導電性金属が使
用される。

【００３０】また、この箔状発熱素子は、図２に示すよ
うに、ジグザグ状のパターン形状に形成されている。こ
のようなパターン形状とすることで、発熱体層３の面積
を大きくできると共に箔状発熱素子の熱膨張による第
１、第２セラミック層２，４への応力を緩和できる。ま
た、箔状発熱素子の両端では上記第１、第２のセラミッ
ク層２，４の接合部で気密裡に挟まれ、端縁から外部に
突出した電気入力端子３ａ，３ｂを構成する。なお、図
示しないが、上記電気入力端子３ａ，３ｂは、上記第２
セラミック層４を貫通してその表面に露出形成させても
よい。また、電気入力端子３ａ，３ｂを持つ箔状発熱素
子を複数個並べて設置したものでもよく、この場合は、
各箔状発熱素子を独立して発熱させることができ、局部
的な放熱も可能となる。

【００３１】上記第１セラミック層２と上記第２セラミ
ック層４は、１００％無機質からなり、上記発熱体層３
に対する絶縁層として機能すると共に、これら層２，４
間に上記発熱体層３を強固に保持し、また上記放熱基材
１と発熱部５を一体化させるものである。この第１、第
２のセラミック層２，４は、後述する無機質金属酸化物
ゾルを上記放熱基材１上に塗布乾燥（セラミック塗装）
して形成される。これら第１、第２のセラミック層２，
４の厚さは、おおよそ５μｍ〜３００μｍの範囲で形成
される。すなわち、上記各セラミック層２，４の厚さが
５μｍ以上であれば、箔状発熱素子の熱膨張にも抗し、
セラミック層２，４にクラック等が発生することがな
い。また、上記セラミック層２，４の厚さが３００μｍ
以下であれば、発熱体層３から放熱基材１への熱伝導も
効率よく行える。

【００３２】そして、上記発熱体層３は、箔状発熱素子
を所定パターン形状に形成したものなので、上記第２セ
ラミック層４は、上記箔状発熱素子上およびこの箔状発
熱素子のパターン間に露出する上記第１セラミック層２
上に強固に密着した状態で形成される。また、これら第
１、第２のセラミック層２，４は、その鉛筆強度にして
９Ｈ程度の硬度が確保され、上記発熱体層３をこれら層
２，４間に強固に保持する。そして、上記第１、第２の
セラミック層２，４は、セラミック塗装により形成され
るので、この発熱部５が上記放熱基材１における形成面
に強固に密着して一体化される。

【００３３】上記第１、第２のセラミック層２，４を形
成する無機質金属酸化物ゾルとして、例えば、下記式
（Ｉ）のオルガノアルコキシシランの１種又は２種以上
を含む混合物、

【００３４】

【化５】 （式（Ｉ）中、Ｒ¹は炭素数が１〜１０の有機基であ
り、Ｒ²は炭素数が１〜５のアルキル基又は炭素数が１
〜４のアシル基であり、ｎは０，１，２のいずれかの整
数である。） 又は、下記式（ＩＩ）の金属アルコキシドの１種又は２
種以上を含む混合物、

【００３５】

【化６】 （式（ＩＩ）中、Ｍはチタン、ジルコニウム、アルミニ
ウムのいずれかの金属であり、Ｒ³は炭素数が１〜４の
アルキル基であり、ｎはＭがチタン又はジルコニウムの
場合は０で、Ｍがアルミニウムの場合は１である。） 又は、上記式（Ｉ）のオルガノアルコキシシランの１種
以上と、上記式（ＩＩ）の金属アルコキシドの１種以上
とを含む混合物が挙げられる。

【００３６】そして、上記オルガノアルコキシシランと
しては、上記式（Ｉ）の化学式で示されるすべての物質
をいうが、例えば、テトラメトキシシラン、テトラエト
キシシラン、；メチルトリメトキシシラン、メチルトリ
エトキシシラン、；エチルトリメトキシシラン、エチル
トリエトキシシラン、；ｎ−プロピルトリメトキシシラ
ン、ｎ−プロピルトリエトキシシラン、；ｉ−プロピル
トリメトキシシラン、ｉ−プロピルトリエトキシシラ
ン、；ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシ
シラン、；フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリ
エトキシシランなどが挙げられる。

【００３７】また、上記金属アルコキシドとしては、上
記式（ＩＩ）の化学式で示されるすべての物質をいう
が、例えば、トリメトキシアルミニウム、トリエトキシ
アルミニウム、トリプロポキシアルミニウム、トリブト
キシアルミニウム、トリ−ｉ−プロポキシアルミニウ
ム、トリ−ｓｅｃ−ブトキシアルミニウム、；テトラメ
トキシチタン、テトラエトキシチタン、テトラプロポキ
シチタン、テトラブトキシチタン、テトラ−ｉ−プロポ
キシチタン、テトラ−ｓｅｃ−ブトキシチタン、；テト
ラメトキシジルコニウム、テトラエトキシジルコニウ
ム、テトラプロポキシジルコニウム、テトラブトキシジ
ルコニウム、テトラ−ｉ−プロポキシジルコニウム、テ
トラ−ｓｅｃ−ブトキシジルコニウムなどが挙げられ
る。

【００３８】なお、上記金属酸化物ゾルには、カラー
化、厚膜化または絶縁性の向上を目的として充填剤を添
加してもよい。このような充填剤として、例えば、シリ
カ、アルミナ、ジルコニア、チタニアなどの酸化物粉
末；炭化ケイ素、炭化チタンなどの炭化物粉末；窒化ケ
イ素、窒化チタン、窒化アルミニウム、窒化ホウ素など
の窒化物；カオリン、マイカなどの天然鉱物または合成
鉱物；アルミナ、窒化ケイ素などのウイスカー；ガラ
ス、セラミックスなどの粉末・ウイスカー・フレークな
どが挙げられる。

【００３９】上記熱反射板６は、例えば、アルミニウム
などの金属板、石英ガラス板、セラミック板、プラスチ
ック板などの基材において、上記発熱部５の対向面側に
金、銀、白金などの熱反射膜を形成したものである。こ
の熱反射板６の厚さは、とくに限定されないが、約５ｍ
ｍ〜３０ｍｍ程度とされる。そして、この熱反射板６
は、図示しないが、上記放熱基材１に達するボルトによ
って上記発熱部５上に密着するように固定される。な
お、この例では、上記熱反射板６を設置するが、このよ
うな熱反射板６を設けなくてもよい。

【００４０】上記セラミック塗装ヒータによれば、上記
第１、第２のセラミック層２，４がセラミック塗装によ
り形成されるので、上記放熱基材１上に、上記第１セラ
ミック層２、上記発熱体層３および上記第２セラミック
層４が互いに強固に密着して一体化されたものとなる。
従って、上記発熱部５における発熱体層３から上記放熱
基材１への熱伝導性に優れ、その結果、発熱体層３での
消費電力が少なくなって省エネを実現できる。

【００４１】また、上記各層２，３，４間でも互いに強
固に接合されるので、発熱体層３が第１セラミック層２
と第２セラミック層４との間に強固に保持される。従っ
て、実用時に発熱体層３が熱膨張しても第１セラミック
層２や第２セラミック層４が剥離することもなく高温時
の耐熱性に優れると共に、実用時の振動や衝撃での耐久
性にも優れる。

【００４２】しかも、第１セラミック層２とこれに接す
る第２セラミック層４とが互いに強固に接合されるの
で、これら層２，４間に設置させる発熱体層３の占める
面積を大きくできる。その結果、発熱体層３を部分的に
発熱させて局所的に高精度な温度管理を実現できる。

【００４３】また、このように、熱伝導性や耐久性に優
れ、且つ、発熱体層３の面積を大きくできるので、放熱
基材１を薄く形成でき、ひいては軽量でコンパクトなも
のを実現できる。さらに、上記発熱部５には従来のよう
なマイカ等を使わないので、マイカ等の剥がれによるホ
コリの発生がなく無塵でクリーンなものを実現できる。

【００４４】以下に、上記セラミック塗装ヒータの製造
方法を説明する。図３は、この製造工程中における上記
無機質金属酸化物ゾルの分子配列状態を示した模式図で
ある。なお、この図３においては、無機質金属酸化物が
テトラアルコキシシランの場合を示し、図３中、１は上
記放熱基材、Ｍはこの放熱基材１の構成金属を示す。

【００４５】（１）まず、上記放熱基材１上に無機質金
属酸化物ゾルを塗布する。このとき、上記無機質金属酸
化物ゾルは、上記式（Ｉ）で示すオルガノアルコキシシ
ランや上記式（ＩＩ）で示す金属アルコキシドの１種ま
たは２種以上、あるいはこれら物質の１種以上の混合物
に、所望の溶剤を添加して調整される。

【００４６】なお、この無機質金属酸化物ゾルの調整の
際に、カラー化、厚膜化または絶縁性の向上などを目的
として適宜に上記充填剤を添加してもよい。そして、こ
の無機質金属酸化物ゾルを上記放熱基材１上に塗布する
には、スプレー方式、浸せき方式、ロールコート方式、
ディッピング方式、印刷方式など公知の方法が用いられ
る。このときの塗膜の厚さは、おおよそ５μｍ〜３００
μｍの範囲で形成し、この層厚が上記第１セラミック層
２の厚さに対応することとなる。また、上記放熱基材１
として、アルミニウム板を使用する場合は、上記無機質
金属酸化物ゾルの塗布面を予めブラスト処理して大気中
に数日間放置し、その表面に数ミクロンオーダの厚さの
酸化皮膜を形成させてから上記無機質金属酸化物ゾルを
塗布するようにしてもよい。そうすることで、上記無機
質金属酸化物からなる第１セラミック層２が放熱基材１
表面により一層強固に密着したものが得られる。

【００４７】（２）次に、上記放熱基材１への塗布後の
上記無機質金属酸化物ゾルを乾燥させ、上記無機質金属
酸化物のみで構成された第１セラミック層２（第１層）
を形成する。この乾燥過程において上記無機質金属酸化
物ゾルは、図３（ａ）〜（ｄ）に示すように変化する。
すなわち、放熱基材１上に塗布された無機質金属酸化物
ゾル中の無機質金属酸化物（図３中、Ｓｉ（ＯＲ）₄）
は、放熱基材１表面上で図３（ａ）に示すように分子配
列される。そして、乾燥が進行すると、図３（ｂ）に示
すように、無機質金属酸化物ゾル中の置換水酸基の加水
分解反応が起こってゲル化する。続いて、乾燥が進行す
るに従って、図３（ｃ）（ｄ）に示すように、縮重合反
応が起こって上記無機質金属酸化物の強力な三次元結合
（Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ）を形成し、このような無機質金属酸
化物のみで構成する上記第１セラミック層２が形成され
る。

【００４８】このようにして形成された無機質金属酸化
物からなる第１セラミック層２は、いわゆるゾル−ゲル
法にて形成されるので、層中にピンホールが形成される
こともなく上記放熱基材１に強固に密着したものとな
る。

【００４９】なお、上記乾燥工程は、自然乾燥でもよい
し、８０℃〜２００℃の温度下で加熱乾燥してもよい。
つまり、加熱乾燥すると、上記無機質金属酸化物ゾルの
ゲル化、無機質化（セラミック化）が短時間で行われる
こととなる。ここで、上記温度条件が８０℃未満となる
と、常温下での乾燥と大差なく上記ゲル化、無機質化の
進行が行われる一方、２００℃を超えると、上記無機質
金属酸化物ゾルの組成成分が乾燥途中で燃焼してしま
い、加水分解反応、縮重合反応が行われずに良質のセラ
ミック層が形成されなくなるおそれがある。

【００５０】（３）次に、上記第１セラミック層２上に
所定パターンを有する箔状発熱素子を設置し、第２層と
しての発熱体層３を形成する。この発熱体層３の形成に
は、プラズマジェット溶射、印刷、あるいはエッチング
法などが用いられる。そして、上記発熱体層３の厚さと
なる箔状発熱素子の厚さは、おおよそ１０μｍ〜２００
μｍの範囲で形成される。

【００５１】（４）次に、上記第１セラミック層２を形
成した場合と同様に、この第２層の発熱体層３を覆って
全面に上記無機質金属酸化物ゾルを塗布し、この塗布後
の無機質金属酸化物ゾルを乾燥させて第３層として第２
セラミック層４を形成する。従って、この第２セラミッ
ク層４は、上記箔状発熱素子上およびこの箔状発熱素子
のパターン間に露出する上記第１セラミック層２上に強
固に密着したものとなる。

【００５２】また、放熱基材１の放熱面側（発熱部５を
形成しない面側）における耐熱保護膜７は（図１を参
照。）、この第２セラミック層４の形成に際して放熱基
材１全体に上記無機質金属酸化物ゾルを塗布してこの第
２セラミック層２の形成と同時に形成される。ただし、
上記耐熱保護膜７は、上記第１セラミック層２の形成と
同時に形成してもよいし、上記第１セラミック層２の形
成と上記第２セラミック層４の形成の２回にわたって形
成するようにしてもよく、あるいは、これら第１セラミ
ック層２、第２セラミック層４の形成とは別に形成する
ようにしてもよい。

【００５３】以上により、上記放熱基材１、上記第１セ
ラミック層２、上記発熱体層３および上記第２セラミッ
ク層４が互いに強固に密着して一体化される。つまり、
放熱基材１の片面側に発熱部５が略完全に一体化され
る。

【００５４】このように、上記方法は、要するに、放熱
基材１上に無機質金属酸化物ゾルを塗り込んで行く過程
中で箔状発熱素子（発熱体層３となる。）を介在させる
だけなので、製造工数が非常に少なくて済む。そのた
め、従来の如く絶縁層２００，４００間に箔状発熱素子
を介在させた発熱部５００の形成工程（接着剤塗布、加
熱圧着など）や発熱部５００を放熱基材１００に貼り合
わせる工程が不要となり、製造自体が簡素化され、製造
工程も短くなる。

【００５５】従って、上記実施の形態における製造方法
では、従来の製造方法よりも製造工程が簡素化されると
共に製造工程自体も短くなり、ひいては製造コストを低
減することができる。また、第１、第２のセラミック層
２，４は、いわゆるゾル−ゲル法にて形成されるので、
上記放熱基材１上に、上記第１セラミック層２、上記発
熱体層３および上記第２セラミック層４が互いに強固に
密着して一体化されたものを簡易かつ低コストに製造で
きる。

【００５６】（５）そして最後に、上記第１セラミック
層２、上記発熱体層３、上記第２セラミック層４からな
る発熱部５上に、その熱反射膜形成面側を発熱部５側に
向けて熱反射板６を設置し（図１を参照。）、これをボ
ルトにて放熱基材１に固定させる。以上（１）〜（５）
の工程を経ると、図１、図２に示す、セラミック塗装ヒ
ータが完成する。

【００５７】なお、上記実施の形態における製造方法に
おいては、放熱基材１上に塗布した無機質金属酸化物ゾ
ルの乾燥後に、発熱体層３や第２セラミック層４を形成
するが、放熱基材１上に塗布した無機質金属酸化物ゾル
が乾燥するまでのウエットな状態で箔状発熱素子（発熱
体層となる。）を設置し、続けてこの箔状発熱素子の上
から無機質金属酸化物ゾルを塗布し、この後に、乾燥す
るようにしてもよい。そうすると、乾燥工程が最後の１
回だけで済み、さらなる製造工数の低減が行える。しか
も、得られた発熱部は、箔状発熱素子からなる発熱体層
が上記無機質金属酸化物からなるセラミック層中に埋設
された構造となり、発熱体層がこのセラミック層中によ
り一層強固に保持されたものとなる。

【００５８】

【発明の効果】以上のように本発明によると、以下の効
果がある。 （１）セラミック塗装ヒータにおける効果 放熱基材、第１層のセラミック層、第２層の発熱体層に
おける各層間の密着性が高いので、上記発熱体層から上
記放熱基材への熱伝導性に優れる。その結果、発熱体層
での消費電力が少なくなって省エネを実現できる。

【００５９】発熱体層が第１層と第３層のセラミック層
間に強固に保持されるので、実用時に発熱体層が熱膨張
しても第１層や第３層のセラミック層が剥離することも
なく高温時の耐熱性、さらには実用時の振動や衝撃での
耐久性に優れる。

【００６０】しかも、第１層のセラミック層とこれに接
する第３層のセラミック層が互いに強固に接合されるの
で、第１層と第３層のセラミック層間に設置する発熱体
層の占める面積を大きくできる。その結果、発熱体層を
部分的に発熱させて局所的に高精度な温度管理を実現で
きる。熱伝導性や耐久性に優れ、且つ、発熱体層の面積
を大きくできるので、放熱基材を薄くでき、ひいては軽
量でコンパクトなものを実現できる。ホコリの発生がな
いので、無塵でクリーンなものを実現できる。

【００６１】（２）セラミック塗装ヒータの製造方法に
おける効果 製造工程が簡素化されると共に製造工程自体も短くな
り、ひいては製造コストも低減することができる。

【００６２】第１層および第３層のセラミック層は、い
わゆるゾル−ゲル法にて形成されるので、上記放熱基材
上に、上記第１層のセラミック層、上記第２層の発熱体
層および上記第３層のセラミック層が互いに強固に密着
して一体化されたものを簡易かつ低コストに製造でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態によるセラミック塗装ヒー
タを示す断面図である。

【図２】本発明の実施の形態によるセラミック塗装ヒー
タの一部を切り欠いた平面図である。

【図３】上記セラミック塗装ヒータにおける第１セラミ
ック層形成過程を分子レベルで説明するための模式図で
ある。

【図４】従来のヒータを示す断面図である。

【符号の説明】

１ 放熱基材 ２ 第１セラミック層（第１層） ３ 発熱体層（第２層） ３ａ，３ｂ 電気入力端子 ４ 第２セラミック層（第３層） ５ 発熱部 ６ 熱反射板 ７ 耐熱保護膜 ８ 熱線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 服部 栄市 大阪市都島区高倉町二丁目３番15号 服部 ヒーティング工業株式会社内 (72)発明者 大中 隆 大阪市淀川区三国本町三丁目９番39号 株 式会社日本アルミ内 (72)発明者 金 貞夏 大韓民国江原道原州市文幕邑▲ばん▼渓里 五−三 大韓ファインセラミック株式会社 内 Ｆターム(参考） 3K034 AA02 AA15 AA22 BA06 BB06 BB14 BC17 FA13 FA20 FA21 FA29 FA30 JA01 JA10 3K092 QA05 QB02 QB31 QB45 QB62 QB74 RF03 RF11 RF19 RF27 SS12 SS17 SS18 SS24 SS48 TT30

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 絶縁層間に発熱素子を設置した発熱部
   を、放熱基材の片面側に備えたヒータであって、 上記発熱部として、 上記放熱基材上に無機質で構成する第１層としてセラミ
   ック塗装により形成されたセラミック層と、 この第１層のセラミック層上に第２層として設置された
   所定パターンを有する箔状発熱素子からなる発熱体層
   と、 この第２層の発熱体層上に無機質で構成する第３層とし
   てセラミック塗装により上記箔状発熱素子上およびこの
   箔状発熱素子のパターン間に露出する上記第１層のセラ
   ミック層上に形成されたセラミック層とを備えることを
   特徴とするセラミック塗装ヒータ。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のセラミック塗装ヒータ
   において、 上記第１層と上記第３層の各セラミック層の厚さが、５
   μｍ〜３００μｍであることを特徴とするセラミック塗
   装ヒータ。
3. 【請求項３】 絶縁層間に発熱素子を設置した発熱部
   を、放熱基材の片面側に備えたヒータであって、 上記発熱部として、 上記放熱基材上に無機質で構成する層としてセラミック
   塗装により形成されたセラミック層と、 このセラミック層中に埋設された所定パターンを有する
   箔状発熱素子からなる発熱体層とを備えることを特徴と
   するセラミック塗装ヒータ。
4. 【請求項４】 請求項１ないし３のいずれかに記載のセ
   ラミック塗装ヒータにおいて、 上記発熱体層の厚さが、１０μｍ〜２００μｍであるこ
   とを特徴とするセラミック塗装ヒータ。
5. 【請求項５】 放熱部材の片面側に、絶縁層間に発熱素
   子を設置した発熱部を形成するヒータの製造方法であっ
   て、 上記放熱基材上に、無機質金属酸化物ゾルを塗布し、こ
   の塗布後の上記無機質金属酸化物ゾルを乾燥させて無機
   質で構成する第１層としてのセラミック層を形成し、 この第１層のセラミック層上に所定パターンを有する箔
   状発熱素子を設置し、第２層としての発熱体層を形成
   し、 この第２層の発熱体層を覆って全面に上記無機質金属酸
   化物ゾルを塗布し、この塗布後の上記無機質金属酸化物
   ゾルを乾燥させて無機質で構成する第３層としてのセラ
   ミック層を形成することを特徴とするセラミック塗装ヒ
   ータの製造方法。
6. 【請求項６】 放熱部材の片面側に、絶縁層間に発熱素
   子を設置した発熱部を形成するヒータの製造方法であっ
   て、 上記放熱基材上に、無機質金属酸化物ゾルを塗布し、こ
   の塗膜がウエットな状態のまま塗膜上に所定パターンの
   箔状発熱素子を設置し、 続けて、この箔状発熱素子を覆って上記無機質金属酸化
   物ゾルを塗布し、この塗布後の上記無機質金属酸化物ゾ
   ルを乾燥させて無機質で構成するセラミック層を形成
   し、このセラミック層中に上記箔状発熱素子を埋め込み
   形成することを特徴とするセラミック塗装ヒータの製造
   方法。
7. 【請求項７】 請求項５または６に記載のセラミック塗
   装ヒータの製造方法において、 上記無機質金属酸化物ゾルの乾燥工程は、８０℃〜２０
   ０℃の温度で加熱乾燥するようにしたことを特徴とする
   セラミック塗装ヒータの製造方法。
8. 【請求項８】 請求項５ないし７のいずれかに記載のセ
   ラミック塗装ヒータの製造方法において、 上記無機質金属酸化物ゾルは、 下記式（Ｉ）のオルガノアルコキシシランの１種又は２
   種以上を含む混合物、 【化１】 （式（Ｉ）中、Ｒ¹は炭素数が１〜１０の有機基であ
   り、Ｒ²は炭素数が１〜５のアルキル基又は炭素数が１
   〜４のアシル基であり、ｎは０，１，２のいずれかの整
   数である。） 又は、下記式（ＩＩ）の金属アルコキシドの１種又は２
   種以上を含む混合物、 【化２】 （式（ＩＩ）中、Ｍはチタン、ジルコニウム、アルミニ
   ウムのいずれかの金属であり、Ｒ³は炭素数が１〜４の
   アルキル基であり、ｎはＭがチタン又はジルコニウムの
   場合は０で、Ｍがアルミニウムの場合は１である。） 又は、上記式（Ｉ）のオルガノアルコキシシランの１種
   以上と、上記式（ＩＩ）の金属アルコキシドの１種以上
   とを含む混合物であることを特徴とするセラミック塗装
   ヒータの製造方法。