流路部品
【課題】流路を構成する流路壁面をパリレン膜によって保護している流路部品であって、パリレン膜が壁面から剥離し難いようにする。
【解決手段】流路部品２０は、液体が通過する液体流路（Ｒ１〜Ｒ５）を内部に形成してなるセラミックスから構成された流路部品２０である。液体流路は、その一つの端部であり液体流路内の液体を流路部品２０の外部に流出させる流出開口（流路Ｒ５の下端）を備える。その流出開口が形成されている流路部品２０の外壁面（流路部品２０の下面、セラミックスシート２１の下面）には、流路部品２０とは別の部材（ノズル板３０）が接合される。ノズル板３０には液体流出孔３２が形成されている。更に、液体流路を構成する流路壁面はパラキシリレン系のポリマーの保護膜４０により覆われ、且つ、保護膜４０はその膜厚が流出開口に近づくほど小さくなるように形成されている。
【解決手段】流路部品２０は、液体が通過する液体流路（Ｒ１〜Ｒ５）を内部に形成してなるセラミックスから構成された流路部品２０である。液体流路は、その一つの端部であり液体流路内の液体を流路部品２０の外部に流出させる流出開口（流路Ｒ５の下端）を備える。その流出開口が形成されている流路部品２０の外壁面（流路部品２０の下面、セラミックスシート２１の下面）には、流路部品２０とは別の部材（ノズル板３０）が接合される。ノズル板３０には液体流出孔３２が形成されている。更に、液体流路を構成する流路壁面はパラキシリレン系のポリマーの保護膜４０により覆われ、且つ、保護膜４０はその膜厚が流出開口に近づくほど小さくなるように形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体が通過する液体流路を内部に形成してなるセラミックスから構成された流路部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、液体を通過させる液体流路を内部に備える「セラミックスから構成された流路部品」が知られている。係る流路部品は、例えば、ＤＮＡチップを製造するための装置、燃料噴射装置等の「流体噴射用アクチュエータ」、インクジェットプリンタのインク吐出装置、燃料電池（ＳＯＦＣ）、スイッチング素子、及び、センサ等として広い分野において使用されている。
【０００３】
ところで、このような流路部品の液体流路を構成している壁面（流路壁面）は、耐水性、耐薬品性、電気絶縁性、耐熱性及び強度等の向上を目的として、パラキシリレン系のポリマーからなる保護膜によって覆われる場合がある（特許文献１及び２を参照。）。パラキシリレン系のポリマーは「パリレン（登録商標）」とも称呼される。従って、以下において、パラキシリレン系のポリマーからなる保護膜は単に「パリレン膜」とも称呼される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−１０１０６８号公報
【特許文献２】特開２００５−１５３５１０号公報
【発明の概要】
【０００５】
図１５は、上記特許文献１及び２に開示された流路部品の流出開口近傍部位の拡大断面図である。液体流路Ｒは、セラミックスからなる部材１０１，１０１の壁面１０１ａ，１０１ａにより構成されている。流出開口が形成されている部材１０１，１０１の外壁面１０１ｂには「インク吐出孔１０２が形成されたノズル板１０３」が接合されている。更に、パリレン膜１０４は、液体流路Ｒを構成する壁面（流路壁面）１０１ａ，１０１ａに形成されている。パリレン膜１０４の端部は流出開口に到達している。即ち、パリレン膜１０４の端部は「外壁面１０１ｂとノズル板１０３の内壁面１０３ａとが接触する面」に位置している。
【０００６】
しかしながら、このような構成においては、流路Ｒ内を液体が通過して外部へと流出させられるとき、その液体の一部はノズル板１０３によって遮られるので、流路壁面近傍において逆流する。その逆流した液体は、図１５に矢印にて示したように流れるので、パリレン膜１０４の端部（流出開口側端部）から「外壁面１０１ｂとノズル板１０３の内壁面１０３ａとの間」に浸入し（図１５の矢印を参照。）、更には流路壁面１０１ａ側に浸入する場合がある。この結果、パリレン膜１０４が壁面１０１ａから剥離する虞がある。従って、本発明の目的の一つは、液体が通過する液体流路を構成する流路壁面をパリレン膜によって保護している流路部品であって、パリレン膜が流路壁面から剥離する可能性がより小さい流路部品を提供することにある。
【０００７】
本発明の流路部品は、液体が通過する液体流路を内部に形成してなるセラミックスから構成された流路部品であって、「前記液体流路の一つの端部であり前記液体流路内の液体を前記流路部品の外部に流出させる流出開口」が形成されている前記流路部品の外壁面に同流路部品とは別の部材であって前記流出開口と連通する貫通孔を備えた部材（例えば、液体吐出孔としての貫通孔を備える金属板等）が接合されるように構成されている。
【０００８】
加えて、本発明の流路部品において、前記液体流路を構成する壁面（流路壁面）は「パラキシリレン系のポリマーの保護膜（パリレン膜）」により覆われ、且つ、その保護膜（パリレン膜）は（前記流出開口近傍において）その膜厚が前記流出開口に近づくほど小さくなるように形成されている。
【０００９】
即ち、流路壁面を覆うパリレン膜は、そのパリレン膜の表面（露呈面）により画定する流路断面積が前記流路の軸線に沿って前記流出開口に近づくほど大きくなるように、形成されている。更に、流出開口近傍の液体流路の形状が中空円柱状である場合、その流路壁面を覆うパリレン膜は、そのパリレン膜の表面（露呈面）により画定する流路が前記流路の軸線に沿って前記流出開口に近づくほど拡径するように、形成されていると言うこともできる。或いは、前記パリレン膜は端部においてテーパー状となっていると表現することもできる。
【００１０】
いま、図８に例示したように、「流出開口と連通する貫通孔（３２）を備えた部材（３０）の同貫通孔（３２）の開口面積（流路断面積）」が「流出開口（流路Ｒ５の下端面に相当する開口）の面積」よりも小さいと仮定する。この場合、図８に矢印により示したように、液体が外部へと流出させられるとき、その液体の一部は部材（３０）によって遮られるので、流路壁面近傍において逆流する。その逆流した液体はパリレン膜（４０）を流路壁面に押し付ける。更に、その流れに沿ってパリレン膜（４０）の膜厚は次第に増大するから、パリレン膜（４０）の膜厚が段差状に大きくなる場合に比較して、その液体はパリレン膜（４０）に沿ってスムーズに流れる。
【００１１】
更に、図１４に例示したように、「流出開口と連通する貫通孔（３２’）を備えた部材（３０’）の同貫通孔（３２’）の開口面積（流路断面積）」が「流出開口（流路Ｒ５の下端面に相当する開口）の面積」よりも大きい場合、液体が外部へと流出させられるとき、その液体の流れを妨げる部材は存在しない。よって、液体はパリレン膜（４０）に沿ってスムーズに流れる。その結果、パリレン膜（４０）が剥離する可能性をより小さくすることができる。
【００１２】
以上から理解されるように、上記構成によれば、パリレン膜（４０）が剥離する可能性をより小さくすることができる。換言すると、パリレン膜（４０）とセラミックスからなる流路壁面との密着性が向上するので、流路部品の信頼性を向上させることができる。
【００１３】
なお、図１６に矢印により示したように、従来の流路部品であって、「流出開口と連通する貫通孔（１０２’）を備えた部材（１０３’）の同貫通孔（１０２’）の開口面積（流路断面積）」が「流出開口（流路Ｒの下端面に相当する開口）の面積」よりも大きい場合、液体が外部へと流出させられるとき、その液体の一部は貫通孔（１０２’）内部において渦を発生する。その渦はパリレン膜（１０４）を流路壁面から引き剥がすように作用する。この点からも、本発明による流路部品は、「流出開口と連通する貫通孔を備えた部材における同貫通孔の大きさ」に拘わらず、パリレン膜が流路壁面から剥離する可能性をより小さくすることができることが理解される。
【００１４】
この場合、前記保護膜は、前記流出開口から前記流路壁面に沿って所定の距離だけ上流に遡った位置（特定位置）に端部を有するように形成されている（その特定位置から形成され始めている）ことが好適である（図８の距離Ｄを参照。）。
【００１５】
更に、この場合、
前記流出開口は「前記外壁面における前記流出開口の開口面積が前記外壁面における前記貫通孔の開口面積よりも大きくなるように」形成され、
前記貫通孔を備えた部材は前記外壁面に接着剤により接合されることが望ましい。
【００１６】
パリレンは接着剤との密着性が良好でない。従って、特に、前記外壁面における前記流出開口の開口面積が前記外壁面における前記貫通孔の開口面積よりも大きい場合に、パリレンからなる保護膜の端部が前記流出開口にまで及んでいると、前記貫通孔を備えた部材を前記流出開口の縁部（即ち、パリレン膜端部）に強固に接着することが難しい。そこで、上記のように、前記保護膜が、前記流出開口から前記流路壁面に沿って所定の距離だけ上流に遡った位置に端部を有するように形成すれば、接着剤との密着性が良好でない前記保護膜が前記流出開口に到達していないので、前記流出開口が形成されている前記流路部品の外壁面に、前記流路部品とは別の部材を強固に接着することができる。
【００１７】
本発明装置の他の目的、他の特徴及び付随する利点は、以下の図面を参照しつつ記述される本発明の各実施形態についての説明から容易に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は本発明の実施形態に係る流路部品を含む流路形成装置の平面図である。
【図２】図２は図１の１−１線に沿った平面にて流路形成装置を切断した断面図である。
【図３】図３は図２に示した一つのセラミックスシートの平面図である。
【図４】図４は図２に示した他のセラミックスシートの平面図である。
【図５】図５は図２に示した他のセラミックスシートの平面図である。
【図６】図６は図２に示した他のセラミックスシートの平面図である。
【図７】図７は図２に示したノズル板の平面図である。
【図８】図８は図１及び図２に示した流路形成装置の流出開口近傍の部分の拡大断面図である。
【図９】図９は図１に示した流路形成装置の製造工程を説明するための図である。
【図１０】図１０は図１に示した流路形成装置の製造工程を説明するための図である。
【図１１】図１１は図１に示した流路形成装置の製造工程を説明するための図である。
【図１２】図１２は図１に示した流路形成装置の製造工程を説明するための図である。
【図１３】図１３は図１に示した流路形成装置の製造工程を説明するための図である。
【図１４】図１４は、本発明の他の実施形態に係る流路部品を含む流路形成装置の流出開口近傍の部分の拡大断面図である。
【図１５】図１５は従来の流路形成装置の流出開口近傍の部分の拡大断面図である。
【図１６】図１６は従来の他の流路形成装置の流出開口近傍の部分の拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態に係る流路部品を含む流路形成装置について説明する。図１は、この流路形成装置１０の平面図である。図２は、図１の１−１線に沿った平面にて流路形成装置１０を切断した断面図である。流路形成装置１０は、流路部品２０と、ノズル板３０と、を備えている。
【００２０】
流路形成装置１０は、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸のそれぞれに平行な辺を有する直方体形状を備える。従って、図１に示したように、流路形成装置１０の平面視（Ｚ軸正方向からＺ軸に沿って流路形成装置１０を見た場合）における形状は長方形である。この長方形の長辺及び短辺は、Ｘ軸及びＹ軸にそれぞれ平行である。流路形成装置１０の高さ方向はＺ軸に平行である。なお、以下において、説明の便宜上、Ｚ軸正方向を上方向と定義し、Ｚ軸負方向を下方向と定義する。
【００２１】
流路部品２０は、複数のセラミックスの薄板体（以下、「セラミックスシート」と称呼する。）２１乃至２４と、圧電素子２５と、を含む。図３乃至図６は、セラミックスシート２１乃至２４のそれぞれの平面図である。セラミックスシート２１乃至２４は、この順に上方に積層且つ圧着され、後に焼成により一体化される。圧電素子２５は、セラミックスシート２４の上面に配設・固定される。
【００２２】
このように構成される流路部品２０は、流路Ｒ１（第１流路部Ｒ１）、流路Ｒ２（第２流路部Ｒ２）、流路Ｒ３（第３流路部Ｒ３）、流路Ｒ４（第４流路部Ｒ４）及び流路Ｒ５（第５流路部Ｒ５）から構成される一つの液体流路をその内部に形成している。
【００２３】
流路Ｒ１はＺ軸に平行な中心軸を有する中空の円柱状である。流路Ｒ１は、流路部品２０のＹ軸方向の中央部であってＸ軸正方向端部近傍に形成されている。
流路Ｒ５はＺ軸に平行な中心軸を有する中空の円柱状である。流路Ｒ５は、流路部品２０のＹ軸方向の中央部であってＸ軸負方向端部近傍に形成されている。
【００２４】
換言すると、セラミックスシート２１は、図３に示したように、流路Ｒ１及び流路Ｒ５に対応する位置に流路Ｒ１及び流路Ｒ５をそれぞれ形成するための貫通孔を備えている。流路Ｒ１は、液体を流路部品２０内（液体流路内）に流入させるための流入開口をセラミックスシート２１の下面（従って、流路部品２０の下面）に形成している。同様に、流路Ｒ５は、液体を流路部品２０（液体流路）から流出させるための流出開口をセラミックスシート２１の下面（従って、流路部品２０の下面）に形成している。
【００２５】
流路Ｒ２は中空の四角柱状（直方体形状）である。流路Ｒ２は、流路部品２０のＹ軸方向の中央部であってＸ軸正方向端部近傍（流路Ｒ１の直上部）に形成されている。
流路Ｒ４は中空の四角柱状（直方体形状）である。流路Ｒ４は、流路部品２０のＹ軸方向の中央部であってＸ軸負方向端部近傍（流路Ｒ５の直上部）に形成されている。
換言すると、セラミックスシート２２は、図４に示したように、流路Ｒ２及び流路Ｒ４に対応する位置に流路Ｒ２及び流路Ｒ４をそれぞれ形成するための貫通孔を備えている。
【００２６】
流路Ｒ３は中空の四角柱状（直方体形状）である。流路Ｒ３は、流路部品２０のＹ軸方向の中央部であってＸ軸方向中央部（流路Ｒ２と流路Ｒ４の直上部及びそれらの間に対応する部位）に形成されている。
換言すると、セラミックスシート２３は、図５に示したように、流路Ｒ３に対応する位置に流路Ｒ３を形成するための貫通孔を備えている。
【００２７】
ノズル板３０はＳＵＳ等の金属からなる薄板体である。ノズル板３０は、図２及び図７に示したように、流路Ｒ１に対応する位置に液体流入孔３１を備え、流路Ｒ５に対応する位置に液体流出孔３２を備えている。液体流入孔３１及び液体流出孔３２のそれぞれは、ノズル板３０を貫通する貫通孔である。
【００２８】
液体流入孔３１の直径は、流路Ｒ１の直径と等しいか、流路Ｒ１の直径よりも大きい。液体流出孔３２は中空円柱状である。
液体流出孔３２の直径は、流路Ｒ５の直径よりも小さい。
ノズル板３０は、セラミックスシート２１の下面（従って、流路部品２０の流出開口が形成されている外壁面）に接着剤により接着（接合）される。液体流入孔３１は流路Ｒ１と同軸的に配設される。液体流出孔３２は流路Ｒ５と同軸的に配設される。
【００２９】
圧電素子２５はセラミックスシート２４の上面に固定されている。図１及び図２に示したように、圧電素子２５は流路Ｒ３の直上部に配設されている。圧電素子２５は、図示しない上部電極及び下部電極を備えている。これらの電極間に駆動電圧が印加されると、圧電素子２５はセラミックスシート２４を変形させ、流路Ｒ３の容積を変化させる。これにより、液体流路内の液体が加圧され、流路Ｒ４、流路Ｒ５及び液体流出孔３２を通って流路形成装置１０の外部へ送り出される。
【００３０】
図２に示したように、液体流路（流路Ｒ１乃至流路Ｒ５）を構成する流路壁面には、パラキシリレン系のポリマーの保護膜（パリレン膜）４０が形成されている。圧電素子２５によって変形させられるセラミックスシート２４（振動板）は薄板体であるので強度が不足する虞があるが、本例においてはセラミックスシート２４の強度をパリレン膜４０により増すことができる。更に、セラミックスシート２４等の欠陥を埋めることもできる。
【００３１】
このパリレン膜４０の膜厚ｔは大部分において略一定ｔ０である（図８を参照。）。但し、図８に拡大して示したように、パリレン膜４０は、その膜厚が流出開口（流路Ｒ５の下端面に相当するセラミックスシート２１の下面に形成されている開口）に近づくほど小さくなるように形成されている。換言すると、流出開口近傍の液体流路（流路Ｒ５）の形状は中空円柱状であることから、その流路壁面を覆うパリレン膜４０は、そのパリレン膜４０の表面（露呈面、内表面）により画定する流路が前記流路の軸線に沿って前記流出開口に近づくほど拡径するように形成されている。加えて、パリレン膜４０は、流出開口から流路壁面に沿って所定の距離Ｄだけ上流に遡った位置に端部を有するように形成されている。
【００３２】
同様に、図２に示したように、パリレン膜４０は、その膜厚が流入開口（流路Ｒ１の下端面に相当するセラミックスシート２１の下面に形成されている開口）に近づくほど小さくなるように形成されている。加えて、パリレン膜４０は、流入開口から流路壁面に沿って所定の距離Ｄだけ上流に遡った位置に端部を有するように形成されている。
【００３３】
これにより、図８に矢印により示したように、液体が流出開口及び液体流出孔３２を介して外部へと流出させられるとき、その液体の一部はノズル板３０によって遮られるので、流路壁面近傍において逆流する。その逆流した液体はパリレン膜４０を流路壁面に押し付ける。更に、その流れに沿ってパリレン膜４０の膜厚は次第に増大するから、パリレン膜４０の膜厚が段差状に大きくなる場合に比較して、その液体はパリレン膜４０に沿ってスムーズに流れる。その結果、パリレン膜４０が流路壁面から剥離する可能性をより小さくすることができる。
【００３４】
次に、流路形成装置１０の製造方法について説明する。
（流路部品積層体形成工程）
先ず、焼成前のセラミックスシート（セラミックスグリーンシート）２１乃至２４を準備する。これらのシートの材料は、セラミックス材料であれば特に限定されないが、高い強度を有するという観点から、部分安定化ジルコニア又は安定化ジルコニアを主成分とするセラミックスであることが好ましい。
【００３５】
次いで、「金型パンチ及びダイ」を用いた打ち抜き加工により、セラミックスグリーンシートに前述した「流路Ｒ１〜Ｒ５に対応する貫通孔」を形成する（図３乃至図６を参照。）。なお、流路Ｒ５の直径は１００μｍとし、流路Ｒ５のＺ軸方向長さは１００μｍとした。その後、セラミックスシート２１乃至２４を積層し、互いに圧着する。最後に、積層された複数のセラミックスシートを焼成し、一体化する。以上により、図９に示したセラミックス積層体２０Ａが形成される。
【００３６】
（カップリング処理工程）
次に、液体流路の壁面（流路壁面）に対してカップリング処理を施す。これにより、後にパリレン膜が流路壁面に良好に密着した状態にて形成され易くなる。このカップリング処理には一般的な方法を用いることができる。本例においては、カップリング剤（モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社製、品番：Ａ−１７４）を水：ＩＰＡ＝１：１の溶液に１％溶解させた液体を室温で１５分間維持し、その液体を液体流路内に流し込むことにより、カップリング剤を液体流路の流路壁面に塗布する。なお、カップリング剤の蒸気を発生させ、その蒸気中にセラミックス積層体２０Ａを曝すことにより、カップリング処理を行ってもよい。
【００３７】
（パリレン膜形成（成膜）工程）
次に、パリレン膜をセラミックス積層体２０Ａの表面に形成する。このようなパリレン膜の成膜処理方法としては、固体のジパラキシリレンダイマーを蒸着源とする公知のＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition，気相合成法)を採用することができる。この方法によれば、ジパラキシリレンダイマーが気化・熱分解して発生したジラジカルパラキシリレンが、セラミックス積層体２０Ａの露出面（液体流路の流路壁面を含む。）に吸着して重合反応が発生する。その結果、図１０に示したように、液体流路の流路壁面のみならず、セラミックス積層体２０Ａの表面全体にパリレン膜４０が形成される。なお、パリレン膜４０の成膜方法については、上記特許文献１及び２の他、例えば、特開２００６−１５９８５８号公報にも詳細に開示されている。また、パリレン膜４０の材料としては、ポリモノクロロパラキシリレン、ポリジクロロパラキシリレン及びポリパラキシリレン等の一以上を用いることができる。
【００３８】
（パリレン膜除去工程）
流路形成装置１０においては、流路部品２０の下面にノズル板３０が接着される。更に、流路部品２０の上面に圧電素子２５が接合される。一方、パリレン膜４０は、接着剤等との密着性が良好ではない。従って、液体流路以外の部分に形成されているパリレン膜４０を除去する。
【００３９】
パリレン膜４０の除去は、研磨及びブラスト等の一般的な除去方法により行うことができる。パリレン膜４０を除去した後、更に、吐出開口近傍の流路壁面に斜め方向から砥粒を投射するブラスト加工を行う。
【００４０】
このブラスト加工中、砥粒は、吐出開口から所定の距離にまで進入し、砥粒が吐出開口近傍のパリレン膜４０を除去する。この結果、図８に示したように、パリレン膜４０の膜厚ｔが吐出開口に近づくほど小さくなるように形成される。加えて、吐出開口近傍の流路壁面に形成されているパリレン膜４０が除去されるので、パリレン膜４０は吐出開口から流路壁面に沿って所定の距離Ｄだけ上流に遡った位置に端部を有するように形成される。
【００４１】
ところで、パリレン膜４０は比較的硬い膜である。従って、ＳｉＣ等のセラミックスの砥粒を用いることにより、ブラスト加工の加工速度を上昇させることができる。この場合、流入開口及び流出開口よりも小さい径を有する砥粒を研磨剤として用いると、ブラスト加工中において液体流路内に砥粒が進入し、パリレン膜４０にダメージを与える場合がある。更に、液体流路内に進入した研磨剤を除去する必要があるが、その除去も容易ではない。これに対し、流入開口及び流出開口よりも大きい径を有する砥粒を研磨剤として用いると、流入開口の縁部のセラミックス部及び流出開口の縁部のセラミックス部が削れてしまう。
【００４２】
一方、例えば特開２００６−１５９４０２号公報等に開示されたブラスト方法が知られている。このブラスト方法は、「比較的大径の弾性体である母材」内に「小径の砥粒」が固定された研磨材を噴射又は投射する方法である。
【００４３】
そこで、「比較的大径（即ち、流入開口及び流出開口の径よりも大きい径）の弾性体である母材」に「ＳｉＣ等の小径の砥粒」が埋め込まれている研磨材を噴射又は投射するブラスト加工方法は、パリレン膜４０を除去する方法として好適に用いられる。
【００４４】
このブラスト方法によれば、研磨材（母材）の径が大きいので、ブラスト加工中に研磨材が「流入開口及び流出開口」から液体流路内に進入し難い。従って、このブラスト加工により、流路壁面（振動板であるセラミックスシート１４を含む。）を保護しているパリレン膜４０はダメージを受けない。
【００４５】
加えて、このブラスト加工中、研磨材Ｔは、図１２に示したように、流出開口から所定の距離にまで進入し、研磨材Ｔの母材に埋め込まれている砥粒が流出開口近傍のパリレン膜４０を除去する。
【００４６】
この結果、このブラスト加工を実施することのみにより、流路壁面以外の部分のパリレン膜４０が除去される。同時に、図７及び図１１に示したように、パリレン膜４０は吐出開口から流路壁面に沿って所定の距離Ｄだけ上流に遡った位置に端部を有するように形成される。しかも、パリレン膜４０は、パリレン膜４０の膜厚が吐出開口に近づくほど小さくなるように形成される。
【００４７】
なお、流入開口近傍のパリレン膜４０も同様に除去される。即ち、パリレン膜４０は流入開口から流路壁面に沿って所定の距離Ｄだけ下流に移動した位置に端部を有するように形成され、且つ、その膜厚が流入開口に近づくほど小さくなるように形成される。
【００４８】
更に、このブラスト加工において、研磨剤の噴射又は投射方向は９０度でない方向（加工対象の壁面であるセラミックス積層体２０Ａの下面等の法線と相違する方向、加工対象の壁面に対して直交しない方向）であることが望ましい。
【００４９】
また、パリレン膜４０の膜厚の「流出開口又は流入開口に近づく方向の単位長さ」あたりの減少量（即ち、パリレン膜４０の薄くなる程度）及び上記距離Ｄは、ブラスト投射の角度、ブラスト投射時間及びブラスト投射圧力等を適宜設定することにより、調整することができる。
【００５０】
（圧電素子形成及びノズル板接着工程）
その後、図１３に示したように、圧電素子２５の前駆体をセラミックスシート２４の上面に配設し、焼成する。更に、ノズル板３０をセラミックスシート２１の下面に接着剤を用いて接着する。以上により、図１及び図２に示した流路形成装置１０が完成する。
【００５１】
＜実施例＞
上記実施形態に従って以下に述べるように種々の流路部品２０の実施例を実際に作成した。なお、これらの実施例において、流路Ｒ５の直径（流出開口の直径）は５０μｍ、セラミックスシート２１の厚さ（即ち、流路Ｒ５の軸方向長さ）は１００μｍであった。更に、これらの実施例においては、流路壁面のパリレン膜は、その膜厚が流出開口に近づくほど小さくなるように形成されていることが確認された。
【００５２】
＜実施例１＞
実施例１は、以下に述べる条件・方法にてパリレン膜を除去して作成された。
方法：ブラスト方法
研磨剤：母材の大きさ＝直径６００μｍ
母材の材質＝エチレンプロピレンジエン系ゴム（弾性体）
砥粒＝ＳｉＣ＃２０００
圧力：０．１ＭＰａ
投射角度（入射角度）θ：２５度（加工対象壁面の法線に対して６５度）
時間：５分
投射距離３ｃｍ
実施例１の表面粗さは４３ｎｍ、上記距離Ｄは５μｍであった。
【００５３】
＜実施例２＞
実施例２は、以下に述べる条件・方法にてパリレン膜を除去して作成された。
方法：ブラスト方法
研磨剤：母材の大きさ＝直径１０００μｍ
母材の材質＝エチレンプロピレンジエン系ゴム（弾性体）
砥粒＝ＳｉＣ＃２０００
圧力：０．１ＭＰａ
投射角度（入射角度）θ：１５度（加工対象壁面の法線に対して７５度）
時間：２分
投射距離３ｃｍ
実施例２の表面粗さは４３ｎｍ、上記距離Ｄは０μｍであった。
【００５４】
＜実施例３＞
実施例３は、以下に述べる条件・方法にてパリレン膜を除去して作成された。
方法：ブラスト方法
研磨剤：母材の大きさ＝直径１０００μｍ
母材の材質＝エチレンプロピレンジエン系ゴム（弾性体）
砥粒＝ＳｉＣ＃２０００
圧力：０．１ＭＰａ
投射角度（入射角度）θ：２５度（加工対象壁面の法線に対して６５度）
時間：５分
投射距離３ｃｍ
実施例３の表面粗さは４３ｎｍ、上記距離Ｄは２μｍであった。
【００５５】
＜実施例４＞
実施例４は、以下に述べる条件・方法にてパリレン膜を除去して作成された。
方法：ブラスト方法
研磨剤：母材の大きさ＝直径１０００μｍ
母材の材質＝エチレンプロピレンジエン系ゴム（弾性体）
砥粒＝ＳｉＣ＃２０００
圧力：０．１ＭＰａ
投射角度（入射角度）θ：４０度（加工対象壁面の法線に対して５０度）
時間：５分
投射距離３ｃｍ
実施例４の表面粗さは４３ｎｍ、上記距離Ｄは１０μｍであった。
【００５６】
次に、このように作成される流路部品２０のパリレン膜の密着性についての信頼性評価を行った。評価方法は次の通りである。
・上述した製造工程において、パリレン膜除去方法のみを次のように変更した比較例を作成した。
＜比較例におけるパリレン膜除去方法＞
方法：研磨（ブラスト加工なし）
研磨材：砥粒＝ＳｉＣ＃２０００
この方法により表面粗さが４０ｎｍとなるまで研磨した。また、パリレン膜の厚さはその端部まで一定であり、上記距離Ｄは０μｍであった。即ち、流路壁面のパリレン膜は、流入開口から流出開口までの流路全域に渡り一定であった。
【００５７】
・次に、直径２０μｍの円柱状の２つの貫通孔を流路Ｒ１及び流路Ｒ５に対応する位置に備えるＳＵＳからなる板（板厚＝５０μｍ）を準備した。そして、そのＳＵＳ板をエポキシ接着剤を用いて「実施例のセラミックス積層体２０Ａ」と「比較例のセラミックス積層体」の下面に接着した。このとき、ＳＵＳ板の貫通孔の中心を流路Ｒ１及び流路Ｒ５の中心に一致させた。
・イオン交換水を、流量０．１ｍｌ／分にて１００時間、液体流路を通過させた。
・その後、パリレン膜４０の剥離の有無を画像により検査した。
・その際、流出開口及び流入開口の穴の形状を判断する対象とした。上述したイオン交換水の通過によって、パリレン膜が剥離すれば、穴にバリ等が発生し、穴はその初期形状から変化するはずである。そこで、初期形状からの直径の変化量の最大値が１μｍ以上であるものは、パリレン膜４０が剥離していると判断した。
【００５８】
より具体的に述べると、穴の円周に沿って所定の数（例えば、１００点）の座標位置を測定し、そのデータからその穴を真円と仮定した場合の円の中心と半径を算出する。次いで、中心から各座標位置までの距離と、半径と、の誤差を求める。その誤差が所定値（例えば、０．５μｍ）以上であると、円の一部が大きく変形している（即ち、バリ等が発生している）と判定し、パリレン膜４０が剥離していると判断した。
【００５９】
評価結果は次のとおりである。
実施例１：５０穴について不良の穴数は「０」であった。
実施例２：５０穴について不良の穴数は「０」であった。
実施例３：５０穴について不良の穴数は「０」であった。
実施例４：５０穴について不良の穴数は「０」であった。
比較例：５０穴について不良の穴数は「１２」であった。
【００６０】
以上、説明したように、本発明の実施形態に係る流路部品２０は、液体が通過する液体流路を内部に形成してなるセラミックスから構成された流路部品２０であって、「前記液体流路の一つの端部であり前記液体流路内の液体を前記流路部品の外部に流出させる流出開口（流路Ｒ５の下端）」が形成されている前記流路部品の外壁面（即ち、流路部品２０の下面、セラミックスシート２１の下面）に、流路部品２０とは別の部材であって前記流出開口と連通する貫通孔（３２）を備えた部材（ノズル板３０）が接合されるように構成されている。更に、この流路部品２０においては、前記液体流路を構成する流路壁面がパラキシリレン系のポリマーの保護膜４０により覆われ、且つ、前記保護膜４０はその膜厚が前記流出開口に近づくほど小さくなるように形成されている（図８を参照。）。
【００６１】
従って、図８を参照しながら説明したように、パリレン膜４０が流路壁面から剥離する可能性をより小さくすることができる。換言すると、パリレン膜４０とセラミックスからなる流路壁面との密着性が向上するので、流路部品２０の信頼性を向上させることができる。
【００６２】
更に、図８に示した例においては、「前記外壁面（流出開口が形成されたセラミックスシート２１の下面）における流出開口の開口面積が前記外壁面における貫通孔３２の開口面積よりも大きくなるように」流出開口が形成されている。更に、パリレン膜４０は、前記流出開口から前記流路壁面に沿って所定の距離Ｄだけ上流に遡った位置に端部を有するように形成されている（その位置から形成され始めている）。
【００６３】
従って、接着剤との密着性が良好でないパリレン膜４０が流出開口に到達していないので、流出開口が形成されている流路部品２０の外壁面に、ノズル板３０（流路部品２０とは別の部材）を強固に接着することができる。なお、流入開口についても同様である。
【００６４】
なお、本発明は上記実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。
【符号の説明】
【００６５】
１０…流路形成装置、２０…流路部品、２１〜２４…セラミックスシート、２５…圧電素子、３０…ノズル板、３１…液体流入孔、３２…液体流出孔、４０…パリレン膜（保護膜）。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体が通過する液体流路を内部に形成してなるセラミックスから構成された流路部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、液体を通過させる液体流路を内部に備える「セラミックスから構成された流路部品」が知られている。係る流路部品は、例えば、ＤＮＡチップを製造するための装置、燃料噴射装置等の「流体噴射用アクチュエータ」、インクジェットプリンタのインク吐出装置、燃料電池（ＳＯＦＣ）、スイッチング素子、及び、センサ等として広い分野において使用されている。
【０００３】
ところで、このような流路部品の液体流路を構成している壁面（流路壁面）は、耐水性、耐薬品性、電気絶縁性、耐熱性及び強度等の向上を目的として、パラキシリレン系のポリマーからなる保護膜によって覆われる場合がある（特許文献１及び２を参照。）。パラキシリレン系のポリマーは「パリレン（登録商標）」とも称呼される。従って、以下において、パラキシリレン系のポリマーからなる保護膜は単に「パリレン膜」とも称呼される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−１０１０６８号公報
【特許文献２】特開２００５−１５３５１０号公報
【発明の概要】
【０００５】
図１５は、上記特許文献１及び２に開示された流路部品の流出開口近傍部位の拡大断面図である。液体流路Ｒは、セラミックスからなる部材１０１，１０１の壁面１０１ａ，１０１ａにより構成されている。流出開口が形成されている部材１０１，１０１の外壁面１０１ｂには「インク吐出孔１０２が形成されたノズル板１０３」が接合されている。更に、パリレン膜１０４は、液体流路Ｒを構成する壁面（流路壁面）１０１ａ，１０１ａに形成されている。パリレン膜１０４の端部は流出開口に到達している。即ち、パリレン膜１０４の端部は「外壁面１０１ｂとノズル板１０３の内壁面１０３ａとが接触する面」に位置している。
【０００６】
しかしながら、このような構成においては、流路Ｒ内を液体が通過して外部へと流出させられるとき、その液体の一部はノズル板１０３によって遮られるので、流路壁面近傍において逆流する。その逆流した液体は、図１５に矢印にて示したように流れるので、パリレン膜１０４の端部（流出開口側端部）から「外壁面１０１ｂとノズル板１０３の内壁面１０３ａとの間」に浸入し（図１５の矢印を参照。）、更には流路壁面１０１ａ側に浸入する場合がある。この結果、パリレン膜１０４が壁面１０１ａから剥離する虞がある。従って、本発明の目的の一つは、液体が通過する液体流路を構成する流路壁面をパリレン膜によって保護している流路部品であって、パリレン膜が流路壁面から剥離する可能性がより小さい流路部品を提供することにある。
【０００７】
本発明の流路部品は、液体が通過する液体流路を内部に形成してなるセラミックスから構成された流路部品であって、「前記液体流路の一つの端部であり前記液体流路内の液体を前記流路部品の外部に流出させる流出開口」が形成されている前記流路部品の外壁面に同流路部品とは別の部材であって前記流出開口と連通する貫通孔を備えた部材（例えば、液体吐出孔としての貫通孔を備える金属板等）が接合されるように構成されている。
【０００８】
加えて、本発明の流路部品において、前記液体流路を構成する壁面（流路壁面）は「パラキシリレン系のポリマーの保護膜（パリレン膜）」により覆われ、且つ、その保護膜（パリレン膜）は（前記流出開口近傍において）その膜厚が前記流出開口に近づくほど小さくなるように形成されている。
【０００９】
即ち、流路壁面を覆うパリレン膜は、そのパリレン膜の表面（露呈面）により画定する流路断面積が前記流路の軸線に沿って前記流出開口に近づくほど大きくなるように、形成されている。更に、流出開口近傍の液体流路の形状が中空円柱状である場合、その流路壁面を覆うパリレン膜は、そのパリレン膜の表面（露呈面）により画定する流路が前記流路の軸線に沿って前記流出開口に近づくほど拡径するように、形成されていると言うこともできる。或いは、前記パリレン膜は端部においてテーパー状となっていると表現することもできる。
【００１０】
いま、図８に例示したように、「流出開口と連通する貫通孔（３２）を備えた部材（３０）の同貫通孔（３２）の開口面積（流路断面積）」が「流出開口（流路Ｒ５の下端面に相当する開口）の面積」よりも小さいと仮定する。この場合、図８に矢印により示したように、液体が外部へと流出させられるとき、その液体の一部は部材（３０）によって遮られるので、流路壁面近傍において逆流する。その逆流した液体はパリレン膜（４０）を流路壁面に押し付ける。更に、その流れに沿ってパリレン膜（４０）の膜厚は次第に増大するから、パリレン膜（４０）の膜厚が段差状に大きくなる場合に比較して、その液体はパリレン膜（４０）に沿ってスムーズに流れる。
【００１１】
更に、図１４に例示したように、「流出開口と連通する貫通孔（３２’）を備えた部材（３０’）の同貫通孔（３２’）の開口面積（流路断面積）」が「流出開口（流路Ｒ５の下端面に相当する開口）の面積」よりも大きい場合、液体が外部へと流出させられるとき、その液体の流れを妨げる部材は存在しない。よって、液体はパリレン膜（４０）に沿ってスムーズに流れる。その結果、パリレン膜（４０）が剥離する可能性をより小さくすることができる。
【００１２】
以上から理解されるように、上記構成によれば、パリレン膜（４０）が剥離する可能性をより小さくすることができる。換言すると、パリレン膜（４０）とセラミックスからなる流路壁面との密着性が向上するので、流路部品の信頼性を向上させることができる。
【００１３】
なお、図１６に矢印により示したように、従来の流路部品であって、「流出開口と連通する貫通孔（１０２’）を備えた部材（１０３’）の同貫通孔（１０２’）の開口面積（流路断面積）」が「流出開口（流路Ｒの下端面に相当する開口）の面積」よりも大きい場合、液体が外部へと流出させられるとき、その液体の一部は貫通孔（１０２’）内部において渦を発生する。その渦はパリレン膜（１０４）を流路壁面から引き剥がすように作用する。この点からも、本発明による流路部品は、「流出開口と連通する貫通孔を備えた部材における同貫通孔の大きさ」に拘わらず、パリレン膜が流路壁面から剥離する可能性をより小さくすることができることが理解される。
【００１４】
この場合、前記保護膜は、前記流出開口から前記流路壁面に沿って所定の距離だけ上流に遡った位置（特定位置）に端部を有するように形成されている（その特定位置から形成され始めている）ことが好適である（図８の距離Ｄを参照。）。
【００１５】
更に、この場合、
前記流出開口は「前記外壁面における前記流出開口の開口面積が前記外壁面における前記貫通孔の開口面積よりも大きくなるように」形成され、
前記貫通孔を備えた部材は前記外壁面に接着剤により接合されることが望ましい。
【００１６】
パリレンは接着剤との密着性が良好でない。従って、特に、前記外壁面における前記流出開口の開口面積が前記外壁面における前記貫通孔の開口面積よりも大きい場合に、パリレンからなる保護膜の端部が前記流出開口にまで及んでいると、前記貫通孔を備えた部材を前記流出開口の縁部（即ち、パリレン膜端部）に強固に接着することが難しい。そこで、上記のように、前記保護膜が、前記流出開口から前記流路壁面に沿って所定の距離だけ上流に遡った位置に端部を有するように形成すれば、接着剤との密着性が良好でない前記保護膜が前記流出開口に到達していないので、前記流出開口が形成されている前記流路部品の外壁面に、前記流路部品とは別の部材を強固に接着することができる。
【００１７】
本発明装置の他の目的、他の特徴及び付随する利点は、以下の図面を参照しつつ記述される本発明の各実施形態についての説明から容易に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は本発明の実施形態に係る流路部品を含む流路形成装置の平面図である。
【図２】図２は図１の１−１線に沿った平面にて流路形成装置を切断した断面図である。
【図３】図３は図２に示した一つのセラミックスシートの平面図である。
【図４】図４は図２に示した他のセラミックスシートの平面図である。
【図５】図５は図２に示した他のセラミックスシートの平面図である。
【図６】図６は図２に示した他のセラミックスシートの平面図である。
【図７】図７は図２に示したノズル板の平面図である。
【図８】図８は図１及び図２に示した流路形成装置の流出開口近傍の部分の拡大断面図である。
【図９】図９は図１に示した流路形成装置の製造工程を説明するための図である。
【図１０】図１０は図１に示した流路形成装置の製造工程を説明するための図である。
【図１１】図１１は図１に示した流路形成装置の製造工程を説明するための図である。
【図１２】図１２は図１に示した流路形成装置の製造工程を説明するための図である。
【図１３】図１３は図１に示した流路形成装置の製造工程を説明するための図である。
【図１４】図１４は、本発明の他の実施形態に係る流路部品を含む流路形成装置の流出開口近傍の部分の拡大断面図である。
【図１５】図１５は従来の流路形成装置の流出開口近傍の部分の拡大断面図である。
【図１６】図１６は従来の他の流路形成装置の流出開口近傍の部分の拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態に係る流路部品を含む流路形成装置について説明する。図１は、この流路形成装置１０の平面図である。図２は、図１の１−１線に沿った平面にて流路形成装置１０を切断した断面図である。流路形成装置１０は、流路部品２０と、ノズル板３０と、を備えている。
【００２０】
流路形成装置１０は、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸のそれぞれに平行な辺を有する直方体形状を備える。従って、図１に示したように、流路形成装置１０の平面視（Ｚ軸正方向からＺ軸に沿って流路形成装置１０を見た場合）における形状は長方形である。この長方形の長辺及び短辺は、Ｘ軸及びＹ軸にそれぞれ平行である。流路形成装置１０の高さ方向はＺ軸に平行である。なお、以下において、説明の便宜上、Ｚ軸正方向を上方向と定義し、Ｚ軸負方向を下方向と定義する。
【００２１】
流路部品２０は、複数のセラミックスの薄板体（以下、「セラミックスシート」と称呼する。）２１乃至２４と、圧電素子２５と、を含む。図３乃至図６は、セラミックスシート２１乃至２４のそれぞれの平面図である。セラミックスシート２１乃至２４は、この順に上方に積層且つ圧着され、後に焼成により一体化される。圧電素子２５は、セラミックスシート２４の上面に配設・固定される。
【００２２】
このように構成される流路部品２０は、流路Ｒ１（第１流路部Ｒ１）、流路Ｒ２（第２流路部Ｒ２）、流路Ｒ３（第３流路部Ｒ３）、流路Ｒ４（第４流路部Ｒ４）及び流路Ｒ５（第５流路部Ｒ５）から構成される一つの液体流路をその内部に形成している。
【００２３】
流路Ｒ１はＺ軸に平行な中心軸を有する中空の円柱状である。流路Ｒ１は、流路部品２０のＹ軸方向の中央部であってＸ軸正方向端部近傍に形成されている。
流路Ｒ５はＺ軸に平行な中心軸を有する中空の円柱状である。流路Ｒ５は、流路部品２０のＹ軸方向の中央部であってＸ軸負方向端部近傍に形成されている。
【００２４】
換言すると、セラミックスシート２１は、図３に示したように、流路Ｒ１及び流路Ｒ５に対応する位置に流路Ｒ１及び流路Ｒ５をそれぞれ形成するための貫通孔を備えている。流路Ｒ１は、液体を流路部品２０内（液体流路内）に流入させるための流入開口をセラミックスシート２１の下面（従って、流路部品２０の下面）に形成している。同様に、流路Ｒ５は、液体を流路部品２０（液体流路）から流出させるための流出開口をセラミックスシート２１の下面（従って、流路部品２０の下面）に形成している。
【００２５】
流路Ｒ２は中空の四角柱状（直方体形状）である。流路Ｒ２は、流路部品２０のＹ軸方向の中央部であってＸ軸正方向端部近傍（流路Ｒ１の直上部）に形成されている。
流路Ｒ４は中空の四角柱状（直方体形状）である。流路Ｒ４は、流路部品２０のＹ軸方向の中央部であってＸ軸負方向端部近傍（流路Ｒ５の直上部）に形成されている。
換言すると、セラミックスシート２２は、図４に示したように、流路Ｒ２及び流路Ｒ４に対応する位置に流路Ｒ２及び流路Ｒ４をそれぞれ形成するための貫通孔を備えている。
【００２６】
流路Ｒ３は中空の四角柱状（直方体形状）である。流路Ｒ３は、流路部品２０のＹ軸方向の中央部であってＸ軸方向中央部（流路Ｒ２と流路Ｒ４の直上部及びそれらの間に対応する部位）に形成されている。
換言すると、セラミックスシート２３は、図５に示したように、流路Ｒ３に対応する位置に流路Ｒ３を形成するための貫通孔を備えている。
【００２７】
ノズル板３０はＳＵＳ等の金属からなる薄板体である。ノズル板３０は、図２及び図７に示したように、流路Ｒ１に対応する位置に液体流入孔３１を備え、流路Ｒ５に対応する位置に液体流出孔３２を備えている。液体流入孔３１及び液体流出孔３２のそれぞれは、ノズル板３０を貫通する貫通孔である。
【００２８】
液体流入孔３１の直径は、流路Ｒ１の直径と等しいか、流路Ｒ１の直径よりも大きい。液体流出孔３２は中空円柱状である。
液体流出孔３２の直径は、流路Ｒ５の直径よりも小さい。
ノズル板３０は、セラミックスシート２１の下面（従って、流路部品２０の流出開口が形成されている外壁面）に接着剤により接着（接合）される。液体流入孔３１は流路Ｒ１と同軸的に配設される。液体流出孔３２は流路Ｒ５と同軸的に配設される。
【００２９】
圧電素子２５はセラミックスシート２４の上面に固定されている。図１及び図２に示したように、圧電素子２５は流路Ｒ３の直上部に配設されている。圧電素子２５は、図示しない上部電極及び下部電極を備えている。これらの電極間に駆動電圧が印加されると、圧電素子２５はセラミックスシート２４を変形させ、流路Ｒ３の容積を変化させる。これにより、液体流路内の液体が加圧され、流路Ｒ４、流路Ｒ５及び液体流出孔３２を通って流路形成装置１０の外部へ送り出される。
【００３０】
図２に示したように、液体流路（流路Ｒ１乃至流路Ｒ５）を構成する流路壁面には、パラキシリレン系のポリマーの保護膜（パリレン膜）４０が形成されている。圧電素子２５によって変形させられるセラミックスシート２４（振動板）は薄板体であるので強度が不足する虞があるが、本例においてはセラミックスシート２４の強度をパリレン膜４０により増すことができる。更に、セラミックスシート２４等の欠陥を埋めることもできる。
【００３１】
このパリレン膜４０の膜厚ｔは大部分において略一定ｔ０である（図８を参照。）。但し、図８に拡大して示したように、パリレン膜４０は、その膜厚が流出開口（流路Ｒ５の下端面に相当するセラミックスシート２１の下面に形成されている開口）に近づくほど小さくなるように形成されている。換言すると、流出開口近傍の液体流路（流路Ｒ５）の形状は中空円柱状であることから、その流路壁面を覆うパリレン膜４０は、そのパリレン膜４０の表面（露呈面、内表面）により画定する流路が前記流路の軸線に沿って前記流出開口に近づくほど拡径するように形成されている。加えて、パリレン膜４０は、流出開口から流路壁面に沿って所定の距離Ｄだけ上流に遡った位置に端部を有するように形成されている。
【００３２】
同様に、図２に示したように、パリレン膜４０は、その膜厚が流入開口（流路Ｒ１の下端面に相当するセラミックスシート２１の下面に形成されている開口）に近づくほど小さくなるように形成されている。加えて、パリレン膜４０は、流入開口から流路壁面に沿って所定の距離Ｄだけ上流に遡った位置に端部を有するように形成されている。
【００３３】
これにより、図８に矢印により示したように、液体が流出開口及び液体流出孔３２を介して外部へと流出させられるとき、その液体の一部はノズル板３０によって遮られるので、流路壁面近傍において逆流する。その逆流した液体はパリレン膜４０を流路壁面に押し付ける。更に、その流れに沿ってパリレン膜４０の膜厚は次第に増大するから、パリレン膜４０の膜厚が段差状に大きくなる場合に比較して、その液体はパリレン膜４０に沿ってスムーズに流れる。その結果、パリレン膜４０が流路壁面から剥離する可能性をより小さくすることができる。
【００３４】
次に、流路形成装置１０の製造方法について説明する。
（流路部品積層体形成工程）
先ず、焼成前のセラミックスシート（セラミックスグリーンシート）２１乃至２４を準備する。これらのシートの材料は、セラミックス材料であれば特に限定されないが、高い強度を有するという観点から、部分安定化ジルコニア又は安定化ジルコニアを主成分とするセラミックスであることが好ましい。
【００３５】
次いで、「金型パンチ及びダイ」を用いた打ち抜き加工により、セラミックスグリーンシートに前述した「流路Ｒ１〜Ｒ５に対応する貫通孔」を形成する（図３乃至図６を参照。）。なお、流路Ｒ５の直径は１００μｍとし、流路Ｒ５のＺ軸方向長さは１００μｍとした。その後、セラミックスシート２１乃至２４を積層し、互いに圧着する。最後に、積層された複数のセラミックスシートを焼成し、一体化する。以上により、図９に示したセラミックス積層体２０Ａが形成される。
【００３６】
（カップリング処理工程）
次に、液体流路の壁面（流路壁面）に対してカップリング処理を施す。これにより、後にパリレン膜が流路壁面に良好に密着した状態にて形成され易くなる。このカップリング処理には一般的な方法を用いることができる。本例においては、カップリング剤（モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社製、品番：Ａ−１７４）を水：ＩＰＡ＝１：１の溶液に１％溶解させた液体を室温で１５分間維持し、その液体を液体流路内に流し込むことにより、カップリング剤を液体流路の流路壁面に塗布する。なお、カップリング剤の蒸気を発生させ、その蒸気中にセラミックス積層体２０Ａを曝すことにより、カップリング処理を行ってもよい。
【００３７】
（パリレン膜形成（成膜）工程）
次に、パリレン膜をセラミックス積層体２０Ａの表面に形成する。このようなパリレン膜の成膜処理方法としては、固体のジパラキシリレンダイマーを蒸着源とする公知のＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition，気相合成法)を採用することができる。この方法によれば、ジパラキシリレンダイマーが気化・熱分解して発生したジラジカルパラキシリレンが、セラミックス積層体２０Ａの露出面（液体流路の流路壁面を含む。）に吸着して重合反応が発生する。その結果、図１０に示したように、液体流路の流路壁面のみならず、セラミックス積層体２０Ａの表面全体にパリレン膜４０が形成される。なお、パリレン膜４０の成膜方法については、上記特許文献１及び２の他、例えば、特開２００６−１５９８５８号公報にも詳細に開示されている。また、パリレン膜４０の材料としては、ポリモノクロロパラキシリレン、ポリジクロロパラキシリレン及びポリパラキシリレン等の一以上を用いることができる。
【００３８】
（パリレン膜除去工程）
流路形成装置１０においては、流路部品２０の下面にノズル板３０が接着される。更に、流路部品２０の上面に圧電素子２５が接合される。一方、パリレン膜４０は、接着剤等との密着性が良好ではない。従って、液体流路以外の部分に形成されているパリレン膜４０を除去する。
【００３９】
パリレン膜４０の除去は、研磨及びブラスト等の一般的な除去方法により行うことができる。パリレン膜４０を除去した後、更に、吐出開口近傍の流路壁面に斜め方向から砥粒を投射するブラスト加工を行う。
【００４０】
このブラスト加工中、砥粒は、吐出開口から所定の距離にまで進入し、砥粒が吐出開口近傍のパリレン膜４０を除去する。この結果、図８に示したように、パリレン膜４０の膜厚ｔが吐出開口に近づくほど小さくなるように形成される。加えて、吐出開口近傍の流路壁面に形成されているパリレン膜４０が除去されるので、パリレン膜４０は吐出開口から流路壁面に沿って所定の距離Ｄだけ上流に遡った位置に端部を有するように形成される。
【００４１】
ところで、パリレン膜４０は比較的硬い膜である。従って、ＳｉＣ等のセラミックスの砥粒を用いることにより、ブラスト加工の加工速度を上昇させることができる。この場合、流入開口及び流出開口よりも小さい径を有する砥粒を研磨剤として用いると、ブラスト加工中において液体流路内に砥粒が進入し、パリレン膜４０にダメージを与える場合がある。更に、液体流路内に進入した研磨剤を除去する必要があるが、その除去も容易ではない。これに対し、流入開口及び流出開口よりも大きい径を有する砥粒を研磨剤として用いると、流入開口の縁部のセラミックス部及び流出開口の縁部のセラミックス部が削れてしまう。
【００４２】
一方、例えば特開２００６−１５９４０２号公報等に開示されたブラスト方法が知られている。このブラスト方法は、「比較的大径の弾性体である母材」内に「小径の砥粒」が固定された研磨材を噴射又は投射する方法である。
【００４３】
そこで、「比較的大径（即ち、流入開口及び流出開口の径よりも大きい径）の弾性体である母材」に「ＳｉＣ等の小径の砥粒」が埋め込まれている研磨材を噴射又は投射するブラスト加工方法は、パリレン膜４０を除去する方法として好適に用いられる。
【００４４】
このブラスト方法によれば、研磨材（母材）の径が大きいので、ブラスト加工中に研磨材が「流入開口及び流出開口」から液体流路内に進入し難い。従って、このブラスト加工により、流路壁面（振動板であるセラミックスシート１４を含む。）を保護しているパリレン膜４０はダメージを受けない。
【００４５】
加えて、このブラスト加工中、研磨材Ｔは、図１２に示したように、流出開口から所定の距離にまで進入し、研磨材Ｔの母材に埋め込まれている砥粒が流出開口近傍のパリレン膜４０を除去する。
【００４６】
この結果、このブラスト加工を実施することのみにより、流路壁面以外の部分のパリレン膜４０が除去される。同時に、図７及び図１１に示したように、パリレン膜４０は吐出開口から流路壁面に沿って所定の距離Ｄだけ上流に遡った位置に端部を有するように形成される。しかも、パリレン膜４０は、パリレン膜４０の膜厚が吐出開口に近づくほど小さくなるように形成される。
【００４７】
なお、流入開口近傍のパリレン膜４０も同様に除去される。即ち、パリレン膜４０は流入開口から流路壁面に沿って所定の距離Ｄだけ下流に移動した位置に端部を有するように形成され、且つ、その膜厚が流入開口に近づくほど小さくなるように形成される。
【００４８】
更に、このブラスト加工において、研磨剤の噴射又は投射方向は９０度でない方向（加工対象の壁面であるセラミックス積層体２０Ａの下面等の法線と相違する方向、加工対象の壁面に対して直交しない方向）であることが望ましい。
【００４９】
また、パリレン膜４０の膜厚の「流出開口又は流入開口に近づく方向の単位長さ」あたりの減少量（即ち、パリレン膜４０の薄くなる程度）及び上記距離Ｄは、ブラスト投射の角度、ブラスト投射時間及びブラスト投射圧力等を適宜設定することにより、調整することができる。
【００５０】
（圧電素子形成及びノズル板接着工程）
その後、図１３に示したように、圧電素子２５の前駆体をセラミックスシート２４の上面に配設し、焼成する。更に、ノズル板３０をセラミックスシート２１の下面に接着剤を用いて接着する。以上により、図１及び図２に示した流路形成装置１０が完成する。
【００５１】
＜実施例＞
上記実施形態に従って以下に述べるように種々の流路部品２０の実施例を実際に作成した。なお、これらの実施例において、流路Ｒ５の直径（流出開口の直径）は５０μｍ、セラミックスシート２１の厚さ（即ち、流路Ｒ５の軸方向長さ）は１００μｍであった。更に、これらの実施例においては、流路壁面のパリレン膜は、その膜厚が流出開口に近づくほど小さくなるように形成されていることが確認された。
【００５２】
＜実施例１＞
実施例１は、以下に述べる条件・方法にてパリレン膜を除去して作成された。
方法：ブラスト方法
研磨剤：母材の大きさ＝直径６００μｍ
母材の材質＝エチレンプロピレンジエン系ゴム（弾性体）
砥粒＝ＳｉＣ＃２０００
圧力：０．１ＭＰａ
投射角度（入射角度）θ：２５度（加工対象壁面の法線に対して６５度）
時間：５分
投射距離３ｃｍ
実施例１の表面粗さは４３ｎｍ、上記距離Ｄは５μｍであった。
【００５３】
＜実施例２＞
実施例２は、以下に述べる条件・方法にてパリレン膜を除去して作成された。
方法：ブラスト方法
研磨剤：母材の大きさ＝直径１０００μｍ
母材の材質＝エチレンプロピレンジエン系ゴム（弾性体）
砥粒＝ＳｉＣ＃２０００
圧力：０．１ＭＰａ
投射角度（入射角度）θ：１５度（加工対象壁面の法線に対して７５度）
時間：２分
投射距離３ｃｍ
実施例２の表面粗さは４３ｎｍ、上記距離Ｄは０μｍであった。
【００５４】
＜実施例３＞
実施例３は、以下に述べる条件・方法にてパリレン膜を除去して作成された。
方法：ブラスト方法
研磨剤：母材の大きさ＝直径１０００μｍ
母材の材質＝エチレンプロピレンジエン系ゴム（弾性体）
砥粒＝ＳｉＣ＃２０００
圧力：０．１ＭＰａ
投射角度（入射角度）θ：２５度（加工対象壁面の法線に対して６５度）
時間：５分
投射距離３ｃｍ
実施例３の表面粗さは４３ｎｍ、上記距離Ｄは２μｍであった。
【００５５】
＜実施例４＞
実施例４は、以下に述べる条件・方法にてパリレン膜を除去して作成された。
方法：ブラスト方法
研磨剤：母材の大きさ＝直径１０００μｍ
母材の材質＝エチレンプロピレンジエン系ゴム（弾性体）
砥粒＝ＳｉＣ＃２０００
圧力：０．１ＭＰａ
投射角度（入射角度）θ：４０度（加工対象壁面の法線に対して５０度）
時間：５分
投射距離３ｃｍ
実施例４の表面粗さは４３ｎｍ、上記距離Ｄは１０μｍであった。
【００５６】
次に、このように作成される流路部品２０のパリレン膜の密着性についての信頼性評価を行った。評価方法は次の通りである。
・上述した製造工程において、パリレン膜除去方法のみを次のように変更した比較例を作成した。
＜比較例におけるパリレン膜除去方法＞
方法：研磨（ブラスト加工なし）
研磨材：砥粒＝ＳｉＣ＃２０００
この方法により表面粗さが４０ｎｍとなるまで研磨した。また、パリレン膜の厚さはその端部まで一定であり、上記距離Ｄは０μｍであった。即ち、流路壁面のパリレン膜は、流入開口から流出開口までの流路全域に渡り一定であった。
【００５７】
・次に、直径２０μｍの円柱状の２つの貫通孔を流路Ｒ１及び流路Ｒ５に対応する位置に備えるＳＵＳからなる板（板厚＝５０μｍ）を準備した。そして、そのＳＵＳ板をエポキシ接着剤を用いて「実施例のセラミックス積層体２０Ａ」と「比較例のセラミックス積層体」の下面に接着した。このとき、ＳＵＳ板の貫通孔の中心を流路Ｒ１及び流路Ｒ５の中心に一致させた。
・イオン交換水を、流量０．１ｍｌ／分にて１００時間、液体流路を通過させた。
・その後、パリレン膜４０の剥離の有無を画像により検査した。
・その際、流出開口及び流入開口の穴の形状を判断する対象とした。上述したイオン交換水の通過によって、パリレン膜が剥離すれば、穴にバリ等が発生し、穴はその初期形状から変化するはずである。そこで、初期形状からの直径の変化量の最大値が１μｍ以上であるものは、パリレン膜４０が剥離していると判断した。
【００５８】
より具体的に述べると、穴の円周に沿って所定の数（例えば、１００点）の座標位置を測定し、そのデータからその穴を真円と仮定した場合の円の中心と半径を算出する。次いで、中心から各座標位置までの距離と、半径と、の誤差を求める。その誤差が所定値（例えば、０．５μｍ）以上であると、円の一部が大きく変形している（即ち、バリ等が発生している）と判定し、パリレン膜４０が剥離していると判断した。
【００５９】
評価結果は次のとおりである。
実施例１：５０穴について不良の穴数は「０」であった。
実施例２：５０穴について不良の穴数は「０」であった。
実施例３：５０穴について不良の穴数は「０」であった。
実施例４：５０穴について不良の穴数は「０」であった。
比較例：５０穴について不良の穴数は「１２」であった。
【００６０】
以上、説明したように、本発明の実施形態に係る流路部品２０は、液体が通過する液体流路を内部に形成してなるセラミックスから構成された流路部品２０であって、「前記液体流路の一つの端部であり前記液体流路内の液体を前記流路部品の外部に流出させる流出開口（流路Ｒ５の下端）」が形成されている前記流路部品の外壁面（即ち、流路部品２０の下面、セラミックスシート２１の下面）に、流路部品２０とは別の部材であって前記流出開口と連通する貫通孔（３２）を備えた部材（ノズル板３０）が接合されるように構成されている。更に、この流路部品２０においては、前記液体流路を構成する流路壁面がパラキシリレン系のポリマーの保護膜４０により覆われ、且つ、前記保護膜４０はその膜厚が前記流出開口に近づくほど小さくなるように形成されている（図８を参照。）。
【００６１】
従って、図８を参照しながら説明したように、パリレン膜４０が流路壁面から剥離する可能性をより小さくすることができる。換言すると、パリレン膜４０とセラミックスからなる流路壁面との密着性が向上するので、流路部品２０の信頼性を向上させることができる。
【００６２】
更に、図８に示した例においては、「前記外壁面（流出開口が形成されたセラミックスシート２１の下面）における流出開口の開口面積が前記外壁面における貫通孔３２の開口面積よりも大きくなるように」流出開口が形成されている。更に、パリレン膜４０は、前記流出開口から前記流路壁面に沿って所定の距離Ｄだけ上流に遡った位置に端部を有するように形成されている（その位置から形成され始めている）。
【００６３】
従って、接着剤との密着性が良好でないパリレン膜４０が流出開口に到達していないので、流出開口が形成されている流路部品２０の外壁面に、ノズル板３０（流路部品２０とは別の部材）を強固に接着することができる。なお、流入開口についても同様である。
【００６４】
なお、本発明は上記実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。
【符号の説明】
【００６５】
１０…流路形成装置、２０…流路部品、２１〜２４…セラミックスシート、２５…圧電素子、３０…ノズル板、３１…液体流入孔、３２…液体流出孔、４０…パリレン膜（保護膜）。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体が通過する液体流路を内部に形成してなるセラミックスから構成された流路部品であって、前記液体流路の一つの端部であり前記液体流路内の液体を前記流路部品の外部に流出させる流出開口、が形成されている前記流路部品の外壁面に同流路部品とは別の部材であって前記流出開口と連通する貫通孔を備えた部材が接合されるように構成された流路部品において、
前記液体流路を構成する流路壁面がパラキシリレン系のポリマーの保護膜により覆われ、且つ、前記保護膜はその膜厚が前記流出開口に近づくほど小さくなるように形成された流路部品。
【請求項２】
請求項１に記載の流路部品において、
前記保護膜は、前記流出開口から前記流路壁面に沿って所定の距離だけ上流に遡った位置に端部を有するように形成された流路部品。
【請求項３】
請求項２に記載の流路部品において、
前記流出開口は、前記外壁面における前記流出開口の開口面積が前記外壁面における前記貫通孔の開口面積よりも大きくなるように、形成され、
前記貫通孔を備えた部材は前記外壁面に接着剤により接合される流路部品。
【請求項１】
液体が通過する液体流路を内部に形成してなるセラミックスから構成された流路部品であって、前記液体流路の一つの端部であり前記液体流路内の液体を前記流路部品の外部に流出させる流出開口、が形成されている前記流路部品の外壁面に同流路部品とは別の部材であって前記流出開口と連通する貫通孔を備えた部材が接合されるように構成された流路部品において、
前記液体流路を構成する流路壁面がパラキシリレン系のポリマーの保護膜により覆われ、且つ、前記保護膜はその膜厚が前記流出開口に近づくほど小さくなるように形成された流路部品。
【請求項２】
請求項１に記載の流路部品において、
前記保護膜は、前記流出開口から前記流路壁面に沿って所定の距離だけ上流に遡った位置に端部を有するように形成された流路部品。
【請求項３】
請求項２に記載の流路部品において、
前記流出開口は、前記外壁面における前記流出開口の開口面積が前記外壁面における前記貫通孔の開口面積よりも大きくなるように、形成され、
前記貫通孔を備えた部材は前記外壁面に接着剤により接合される流路部品。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２０１２−２０１０２５（Ｐ２０１２−２０１０２５Ａ）
【公開日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−６８７２０（Ｐ２０１１−６８７２０）
【出願日】平成２３年３月２５日（２０１１．３．２５）
【出願人】（０００００４０６４）日本碍子株式会社 (2,325)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２５日（２０１１．３．２５）
【出願人】（０００００４０６４）日本碍子株式会社 (2,325)
【Ｆターム（参考）】
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