JP2012201025A - 流路部品 - Google Patents
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Abstract
【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。
【選択図】図2
Description
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。
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。
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。
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。
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。
(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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
・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。
・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。
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。
Claims (3)
- 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。
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