(57)【要約】      （修正有）【課題】撥液性及び生産性に優れた周期構造の形成方法及び当該周期構造を有する燃料噴射装置を提供することにある。【解決手段】周期構造の形成方法では、金属材料からなる噴孔プレート２０の外表面にパルスレーザーを照射及び走査して、微細な複数列の溝からなる周期溝２５０が外表面において放射状に延びるように形成するものである。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属材料からなる基材表面にパルスレーザーを照射及び走査して、前記基材表面に周期的な複数列の溝からなる周期溝を形成することを特徴とする周期構造の形成方法。
【請求項２】
前記複数列の溝のそれぞれが前記基材表面において放射状に延びるように、前記パルスレーザーを照射及び走査することを特徴とする請求項１に記載の周期構造の形成方法。
【請求項３】
前記放射状に延びる複数列の溝が前記基材表面の中心部を除く部位で交差する位置関係となるように、前記パルスレーザーを照射及び走査することを特徴とする請求項２に記載の周期構造の形成方法。
【請求項４】
前記パルスレーザーを前記基材表面に円弧状軌跡を描くように走査して、前記放射状に延びる前記複数列の溝を形成することを特徴とする請求項２または請求項３に記載の周期構造の形成方法。
【請求項５】
前記複数列の溝のそれぞれが前記基材表面において一方向に延びるように、前記パルスレーザーを照射及び走査することを特徴とする請求項１に記載の周期構造の形成方法。
【請求項６】
前記複数列の溝が前記基材表面において交差する二方向に延びるように、前記パルスレーザーを照射及び走査することを特徴とする請求項１に記載の周期構造の形成方法。
【請求項７】
前記交差する二方向の複数列の溝が、間隔が異なる二方向の溝を形成するように、前記パルスレーザーを照射及び走査することを特徴とする請求項６に記載の周期構造の形成方法。
【請求項８】
前記パルスレーザーを前記基材表面に、前記二方向のそれぞれについて直交する方向に進行するように走査して、前記交差する二方向に延びる複数列の溝を形成することを特徴とする請求項６または請求項７に記載の周期構造の形成方法。
【請求項９】
前記交差する二方向の各方向について直交する方向毎に、前記パルスレーザーを走査させる速度を異ならせて、前記交差する二方向の溝の深さが異なるように形成することを特徴とする請求項６に記載の周期構造の形成方法。
【請求項１０】
前記周期溝は溝の間隔が途中で変化するように、前記パルスレーザーの前記基材表面に対する照射角度を変化させて走査することを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の周期構造の形成方法。
【請求項１１】
前記パルスレーザーの走査速度を走査途中で変化させて、前記複数列の溝の深さを途中で変化させることを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の周期構造の形成方法。
【請求項１２】
燃料を噴射するための噴孔が貫通して形成されている噴孔形成部を備えた燃料噴射装置において、
前記噴孔形成部の外表面には、請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載の周期構造の形成方法によって形成される周期溝が設けられていることを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項１３】
燃料を噴射するための噴孔が貫通して形成されている噴孔形成部を備えた燃料噴射装置において、
前記噴孔形成部の外表面には、請求項２から請求項４のいずれか一項に記載の周期構造の形成方法によって形成される周期溝が設けられていることを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項１４】
前記噴孔は、前記噴孔形成部に間隔をあけて複数個形成され、
前記噴孔形成部の外表面における前記噴孔の各出口開口部は、対応する前記噴孔の入口開口部よりも外側に位置することを特徴とする請求項１３に記載の燃料噴射装置。
【請求項１５】
前記周期溝を構成する複数列の溝は、前記噴孔の内周壁面にも形成されていることを特徴とする請求項１２から請求項１４のいずれか一項に記載の燃料噴射装置。
【請求項１６】
前記周期溝を構成する複数列の溝は、前記噴孔よりも外側に位置する溝の間隔が内側に位置する溝の間隔に対して大きいことを特徴とする請求項１２から請求項１５のいずれか一項に記載の周期構造の形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体表面における周期構造の形成方法及び当該周期構造を有する燃料噴射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、液滴が付着し得る状況にある固体表面には、当該液滴が流れ易くなる撥液性を有するフッ素系膜のコーティングが施されている。当該膜は、有機物質であることから、高温の環境下では撥液性が低下するという問題がある。例えば、内燃機関の気筒に燃料を直接噴射する噴射ノズルを有する燃料噴射装置においては、当該噴射ノズルが燃焼ガスに晒される環境にあるため噴射ノズルの噴孔出口周辺の表面が高温状態になることにより、フッ素系膜が劣化し、撥液性が低下することがある。この撥液性の低下により噴孔出口周辺の表面にデポジットが付着し、さらにこれが噴孔の内部にまで拡大すると燃料噴射量が低下するようになる。
【０００３】
フッ素系膜の劣化の問題を解決するために、熱による撥液性低下が生じにくい方法として特許文献１に記載の技術が知られている。この従来技術は、燃料噴射弁における燃料噴孔の内周面とその開口部周辺の表面にフラクタル形状の凹凸を形成して撥液性を獲得するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２２００７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１に記載の従来技術では、以下の（１）〜（３）に係る方法でフラクタル形状の凹凸を形成している。（１）Ｇａイオンビームを照射する集束イオンビーム加工する方法、（２）アルミニウムの陽極酸化被膜を形成する方法、（３）ニッケル−クロム自溶性合金とモリブデンとの混合粉末をレーザーによって基材表面に合金化する方法、である。
【０００６】
しかしながら、上記（１）〜（３）のいずれの方法も、フラクタル形状の凹凸を形成するには時間がかかるため、生産性の観点では好ましくない。
【０００７】
そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、撥液性及び生産性に優れた周期構造の形成方法及び当該周期構造を有する燃料噴射装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記目的を達成するために以下の技術的手段を備える。すなわち、請求項１に記載の周期溝の形成方法に係る発明は、金属材料からなる基材表面にパルスレーザーを照射及び走査して、基材表面に周期的な複数列の溝からなる周期溝を形成することを特徴とする。
【０００９】
この発明によれば、金属材料の基材表面にパルスレーザーを照射及び走査することにより、微細な複数列の溝が周期的に並ぶ周期溝を自己組織的に形成し、この周期溝の形成によって、滑りやすい液滴の接触角を形成することができ、基材表面に撥液層を形成することができる。よって、液体の撥液性能を必要とする表面に当該周期溝の形成方法を施せば、化学的処理を要さないため耐熱性に優れ、従来技術に比べ非常に短時間で製作可能であるため高い生産性が得られ、さらに優れた撥液性能も得られる。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、周期溝を構成する複数列の各溝が基材表面において放射状に延びるようにパルスレーザーを照射及び走査することを特徴とする。さらに請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、放射状に延びる複数列の溝が基材表面の中心部を除く部位で交差する位置関係となるように、パルスレーザーを照射及び走査することを特徴とする。
【００１１】
これらの各発明によれば、放射状に延びる各溝を形成するようにパルスレーザーの偏光方向及び走査方向を制御することにより、放射状に延びる微細な各溝で構成される周期溝を基材表面に自己組織的に形成し、この周期溝の形成によって基材表面に優れた撥液層を形成することができる。当該撥液層は放射状に延びる複数列の溝を備えるため、撥液層に付着する液滴と当該溝との間に形成される空気層を放射状に延びるように形成できる。よって、当該液滴は、当該溝が延びる方向に滑りやすくなり、溝が放射状に延びる方向に流動しやすくなる。したがって、周期溝が形成された基材表面からの液滴の除去を促進することができる。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、請求項２または請求項３に記載の発明において、パルスレーザーを基材表面に円弧状軌跡を描くように走査して、放射状に延びる複数列の溝を形成することを特徴とする。この発明によれば、パルスレーザーをその偏光方向を所定角度に設定した状態で、基材表面に円弧状軌跡を描くように走査することにより、請求項２または請求項３に記載の周期溝を適切かつ効率的に製作できるため、高い生産性を実現できる。
【００１３】
請求項５に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、複数列の各溝が基材表面において一方向に延びるように、パルスレーザーを照射及び走査することを特徴とする。この発明によれば、パルスレーザーの偏光方向及び走査方向を制御して一方向に延びる各溝を形成することにより、一方向に延びる微細な各溝で構成される周期溝を基材表面に自己組織的に形成し、この周期溝の形成によって基材表面に優れた撥液層を形成することができる。当該撥液層は一方向に延びる複数列の溝を備えるため、撥液層に付着する液滴と当該溝との間に形成される空気層を当該一方向に延びるように形成できる。したがって、当該液滴は当該溝が延びる当該一方向に滑りやすくなり、当該液滴を当該一方向に流動させやすく、基材表面からの液滴の除去を促進することができる。
【００１４】
請求項６に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、複数列の溝が基材表面において交差する二方向に延びるように、パルスレーザーを照射及び走査することを特徴とする。さらに請求項８に記載の発明は、請求項６または請求項７に記載の発明において、パルスレーザーを基材表面に二方向のそれぞれについて直交する方向に進行するように走査して、交差する二方向に延びる複数列の溝を形成することを特徴とする。
【００１５】
これらの各発明によれば、当該二方向に延びる複数の溝を形成するように、パルスレーザーの偏光方向及び走査方向を制御することにより、二方向に延びる微細な溝で構成される周期溝を基材表面に自己組織的に形成し、この周期溝の形成によって基材表面に優れた撥液層を形成することができる。当該撥液層は二方向に延びる複数列の溝を備えるため、撥液層に付着する液滴は上記の空気層が一方向に延びる場合と比べて、大きな面積で空気層と接触するようになる。したがって、当該液滴は当該二方向のいずれにも滑りやすくなり、当該液滴を流動させやすく、基材表面からの液滴の除去を促進することができる。
【００１６】
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の発明において、交差する二方向の複数列の溝が、間隔が異なる二方向の溝を形成するように、パルスレーザーを照射及び走査することを特徴とする。この発明によれば、方向毎に溝の間隔が異なるようにパルスレーザーの照射及び走査を制御することにより、基材表面に付着する液滴と各方向の溝との間に形成される空気層は、液滴との接触面積が異なるようになる。したがって、当該液滴は、その静止のバランスが崩れ易いため、例えばいずれかの方向に滑りやすくなり、当該液滴の流動性を高め、基材表面からの液滴の除去を促進することができる。例えば、方向毎に溝の間隔が異ならせるには、波長の異なるパルスレーザーを用い、あるいは非線形光学効果等を利用してパルスレーザーの波長を変えて照射及び走査する。
【００１７】
請求項９に記載の発明は、請求項６に記載の発明において、交差する二方向の各方向について直交する方向毎に、パルスレーザーを走査させる速度を異ならせて、交差する二方向の溝の深さが異なるように形成することを特徴とする。この発明によれば、方向毎に溝の深さが異なるようにパルスレーザーの走査を制御することにより、基材表面に付着する液滴と各方向の溝との間に形成される空気層は、異なる体積となる。したがって、当該液滴は、その静止のバランスが崩れ易いため、例えばいずれかの方向に滑りやすくなり、当該液滴の流動性を高め、基材表面からの液滴の除去を促進することができる。
【００１８】
請求項１０に記載の発明は、請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の発明において、周期溝は溝の間隔が途中で変化するように、パルスレーザーの基材表面に対する照射角度を変化させて走査することを特徴とする。この発明によれば、周期溝は溝が並ぶ方向の途中で溝の間隔が変化するようにパルスレーザーの照射及び走査を制御することにより、基材表面に付着する液滴と溝との間に形成される空気層は、周期溝の途中で液滴との接触面積が変化するようになる。したがって、当該液滴は、その間隔が変化する部位で静止のバランスが崩れ易くなるため、当該液滴の流動性が向上し、基材表面からの液滴の除去を促進することができる。
【００１９】
請求項１１に記載の発明は、請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の発明において、パルスレーザーの走査速度を走査途中で変化させて、複数列の溝の深さを途中で変化させることを特徴とする。この発明によれば、周期溝の途中で溝の深さが変化するようにパルスレーザーの照射及び走査を制御することにより、基材表面に付着する液滴と溝との間に形成される空気層は、周期溝の途中で体積が変化するようになる。したがって、当該液滴は、溝の深さが変化する部位で静止のバランスが崩れ易くなるため、当該液滴の流動性が向上し、基材表面からの液滴の除去を促進することができる。
【００２０】
請求項１２に記載の発明は、燃料を噴射するための噴孔が貫通して形成されている噴孔形成部を備えた燃料噴射装置において、噴孔形成部の外表面には、請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載の周期構造の形成方法によって形成される周期溝が設けられていることを特徴とする。この発明によれば、噴孔形成部の外表面にパルスレーザーを照射及び走査することにより、微細な複数列の溝が周期的に並ぶ周期溝を自己組織的に形成し、この周期溝の形成によって噴孔形成部の外表面に優れた撥液層を形成することができる。当該撥液層は、生産性の向上、耐熱性の向上、及び噴孔周辺のデポジットの付着抑制を実現するものであり、燃料噴射装置の製品性の向上に多大に貢献する。
【００２１】
請求項１３に記載の発明は、燃料を噴射するための噴孔が貫通して形成されている噴孔形成部を備えた燃料噴射装置において、噴孔形成部の外表面には、請求項２から請求項４のいずれか一項に記載の周期構造の形成方法によって形成される周期溝が設けられていることを特徴とする。この発明によれば、噴孔形成部の外表面に、放射状に延びる微細な複数列の溝で構成される周期溝を自己組織的に形成し、この周期溝の形成によって噴孔形成部の外表面に優れた撥液層を形成することができる。当該撥液層は放射状に延びる複数列の溝を備えるため、当該溝とデポジット等の付着物との間に形成される空気層は噴孔形成部に放射状に延びるように形成されることになる。よって、デポジットの付着物は当該溝が延びる方向に滑りやすくなり噴孔形成部の外側に流動しやすくなる。したがって、デポジット等は噴孔から離れる方向に流れる傾向が強くなり、噴孔詰まり等による燃料噴射量の低下を低減することができる。
【００２２】
請求項１４に記載の発明は、請求項１３に記載の発明において、噴孔は、噴孔形成部に間隔をあけて複数個形成され、噴孔形成部の外表面における噴孔の各出口開口部は、対応する噴孔の入口開口部よりも外側に位置することを特徴とする。この発明によれば、燃料は噴孔形成部の外表面において外側に広がるように噴孔から噴射されることになる。このような燃料の噴流は、デポジット等の付着物を外側に飛ばす効果を有し、この効果が加わって、デポジット等の噴孔から離れる方向への流れが助長され、燃料噴射量の低下を一層抑制できる。
【００２３】
請求項１５に記載の発明は、請求項１２から請求項１４のいずれか一項に記載の発明において、周期溝を構成する複数列の溝は、噴孔の内周壁面にも形成されていることを特徴とする。この発明によれば、複数列の溝が噴孔の内周壁面に形成されているため、当該内周壁面に撥液層が作成され、噴孔内にデポジット等が侵入した場合でも、これを外部に流動させ易くなる。したがって、燃料噴射量の低下抑制効果をさらに高めることができる。
【００２４】
請求項１６に記載の発明は、請求項１２から請求項１５のいずれか一項に記載の発明において、周期溝を構成する複数列の溝は、噴孔よりも外側に位置する溝の間隔が内側に位置する溝の間隔に対して大きいことを特徴とする。この発明によれば、単位面積当たりの溝の占有率が内側の部位の方が外側の部位よりも大きくなるため、デポジット等の付着物が噴孔形成部の外表面に付着した場合に、当該溝と当該付着物との間に形成される空気層の比率は噴孔よりも内側の部位の方が外側の部位よりも大きくなる。よって、当該付着物が噴孔形成部の外表面に接触する全体面積に対する空気層に触れる面積の割合は噴孔よりも内側部位の方が大きくなるため、当該付着物は内側から追い出されて外側に流動し易くなる。したがって、当該付着物が噴孔内部に滞留することを防止でき、燃料噴射量低下の抑止が図れる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係る周期構造が形成される噴孔形成部を備える燃料噴射弁の一例を示す断面図である。
【図２】図１中の噴孔形成部周りを示す断面図である。
【図３】図２の噴孔形成部をさらに拡大した断面図である。
【図４】図２の噴孔形成部に設けられた周期溝における接触角を説明する説明図である。
【図５】第１実施形態の周期溝について概略形状を説明する模式的斜視図である。
【図６】第１実施形態の周期溝の一部を拡大して示す模式的斜視図である。
【図７】第１実施形態の周期溝を形成する工程を示す説明図である。
【図８】第２実施形態の周期溝を形成する工程を示す説明図である。
【図９】第３実施形態の周期溝を形成する工程を示す説明図である。
【図１０】第４実施形態の周期溝について概略形状を説明する模式的斜視図である。
【図１１】第４実施形態の周期溝を形成する工程を示す説明図である。
【図１２】第５実施形態の周期溝について概略形状を説明する模式的斜視図である。
【図１３】第５実施形態の周期溝の一部を拡大して示す模式的斜視図である。
【図１４】第５実施形態の周期溝を形成する工程を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。各実施形態で具体的に組み合わせが可能であることを明示している部分同士の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても実施形態同士を部分的に組み合わせることも可能である。
【００２７】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について図面に基づいて説明する。以下の各実施形態において説明する複数列の溝からなる周期構造は、液体をはじいたり流動し易くしたりする撥液性（撥水性と同意である）を要する部位に形成されるものである。第１実施形態では当該周期構造を、燃料噴射装置である燃料噴射弁１における噴孔形成部に適用した例を説明する。図１は周期構造が形成される噴孔形成部を備える燃料噴射弁１を示す断面図である。図２は図１中の噴孔形成部周りを示す断面図である。図３は図２の噴孔形成部をさらに拡大した断面図である。
【００２８】
燃料噴射弁１は、エンジンのシリンダヘッドに取り付けられ、シリンダヘッドの壁面と、シリンダブロックの内壁面と、シリンダ内のピストンの上端面とで形成されるエンジンの燃焼室に直接燃料を噴射する直噴ガソリンエンジン用の燃料噴射弁である。燃料噴射弁１には、燃料供給ポンプにより燃料噴射圧力相当に加圧された燃料が供給される。当該燃料圧は、１ＭＰａから４０ＭＰａの範囲の所定圧に設定されており、燃料噴射弁１は燃焼室へ当該範囲相当の燃料噴射圧の燃料を噴射する。燃料噴射弁１から噴射される燃料の噴霧は、燃焼室内に拡散されるように霧化されることが望ましく、例えば中空円錐状の噴霧形状である。
【００２９】
燃料噴射弁１は、燃焼室の角部付近の壁面に斜めの姿勢で搭載され、その燃料噴射方向、すなわち噴霧が、燃料噴射弁１の中心軸に対し、ピストンの端面に向けて離れるように、中心軸に対し傾斜している。燃料噴射弁１の中心軸に対し噴霧を傾斜させる角度が最適な角度に適宜設定されることで、点火プラグ及び燃焼室の内壁面に、噴霧の燃料が付着するのを抑制している。
【００３０】
図１に示すように、弁ボディ２は弁ハウジング５の噴孔側端部内壁に溶接などにより固定されている。弁ボディ２は、燃料通路を形成するとともに燃料下流側に向けて縮径する円錐面３を有している。円錐面３には、弁部材１０が着座及び離座する弁座４が形成されている。
【００３１】
噴孔形成部である噴孔プレート２０は、噴孔２１を有しており、燃料噴射弁１の先端に、弁ボディ２と一体または一体的に設けられている。噴孔プレート２０は、有底筒状に形成されており、弁ハウジング５の底部内壁と弁ボディ２の底部外壁との間に一体的に挟持されている。
【００３２】
筒部材３０は、噴孔プレート２０側から第１磁性筒部３１、非磁性筒部３２及び第２磁性筒部３３により構成されている。非磁性筒部３２は第１磁性筒部３１と第２磁性筒部３３との磁気的短絡を防止する。
【００３３】
可動コア４０は、磁性材料で円筒状に形成されており、弁部材１０の反噴孔側の端部１１と溶接などによって固定されている。可動コア４０は弁部材１０と協働して往復移動する。可動コア４０は、内部を貫通する連絡通路４１を有しており、連絡通路４１は燃料通路と連通している。固定コア４２は磁性材料で形成され、可動コア４０と同軸上に配置されている。固定コア４２は筒部材３０内に挿入され、筒部材３０と溶接などによって固定されている。
【００３４】
アジャスティングパイプ４３は、例えば圧入などにより固定コア４２に固定される構造となっており、内部に燃料通路を形成している。スプリング４４は、その両端部が可動コア４０とアジャスティングパイプ４３とに挟み込まれるように配置されている。スプリング４４は、可動コア４０及び弁部材１０を弁座４に着座する方向へ押し付けている。固定コア４２に圧入されるアジャスティングパイプ４３の圧入量を調整することにより、スプリング４４の付勢力が調整される。
【００３５】
駆動コイル５０はコイル５１とスプール５２とを有している。スプール５２は、樹脂材で筒状に形成され、外周側にコイル５１が巻かれている。巻回されたコイル５１の両端部は、コネクタ５３の端子部５４に電気的に接続されている。筒部材３０を挟んで駆動コイル５０の内周側には固定コア４２が設置されている。
【００３６】
駆動コイル５０に通電されていないときは、可動コア４０及び弁部材１０は弁座４側へ押し付けられ、弁部材１０のシート部が弁座４に着座する。これにより噴孔２１からの燃料噴射が遮断される。駆動コイル５０に通電すると、可動コア４０が固定コア４２に吸引されて弁部材１０が弁座４から離座し、噴孔２１から燃料が噴射される。ここで、弁部材１０が弁座４から離座している状態を、弁部材１０のリフト時と呼ぶ。弁部材１０のリフト量は、可動コア４０及び固定コア４２の両磁極面間のエアギャップにより決まる。
【００３７】
燃料噴射弁１の燃料入口部６には燃料供給ポンプによって燃料が供給され、燃料入口部６に供給された燃料は、異物を除去するフィルタ７を経由して筒部材３０、弁ハウジング５、及び弁ボディ２の内周側を流通する。
【００３８】
次に、燃料噴射弁１における噴孔形成部について説明する。図２は、燃料噴射弁１の噴孔プレート２０周りを示す断面図であって、図１の弁ボディ２の先端部分を拡大した断面図である。噴孔プレート２０は、図２に示すように、弁ボディ２の先端部分に一体的または一体に固定されている。噴孔形成部である噴孔プレート２０は、円錐面３の内側に、噴孔プレート２０を貫いて内表面２２と外表面２３に開口する複数の噴孔２１を有している。複数の噴孔２１は、噴孔プレート２０に間隔をあけて形成されている。燃料入口部６に供給された燃料は、噴孔２１からエンジンの燃焼室に噴射される。
【００３９】
複数の噴孔２１の入口開口部である噴孔入口部２１ａは同一の仮想円上に配置されている。すなわち、複数の噴孔入口部２１ａは、仮想円上に一重の環状を形成するように配置されている。仮想円の中心は、いわゆる燃料噴射弁１の中心軸とほぼ一致しており、弁ボディ２及び噴孔プレート２０の中心軸２０ｃにほぼ一致する。
【００４０】
噴孔２１は、円錐面３及び噴孔プレート２０で形成される凹部の内周側に形成されている。この凹部と弁部材１０とで区画される燃料室８は、概ね円筒状に形成されている。この燃料室８には、弁部材１０の離座時に弁座４側から噴孔２１に向かう燃料通路の燃料が、流入する。この燃料室８は、燃料室８に流入する燃料を各噴孔２１に分配する機能を有する。
【００４１】
噴孔２１の中心軸２１ｃの方向は、噴孔２１の出口開口部である噴孔出口部２１ｂが噴孔入口部２１ａよりも噴孔プレート２０の中心軸２０ｃから離れる側に位置するように傾斜していることが好ましい。噴孔プレート２０の外表面に位置する各噴孔出口部２１ｂは、対応する噴孔入口部２１ａよりも噴孔プレート２０の外側に位置している。
【００４２】
噴孔プレート２０は、本体部２４と、本体部２４に形成された複数列の溝２５１からなる周期溝２５０を有する撥液層２５とを備えている。撥液層２５は噴孔プレート２０の外表面２３に設けられている。撥液層２５は、当該周期溝２５０の存在により、水、燃料等の液体の液滴を表面から持ち上げて弾いたり滑らせたりする機能を有する。
【００４３】
例えば、噴孔２１からの燃料噴射終了後に、噴孔２１内に残留しデポジットの核になるおそれのある残留燃料に対し、噴孔出口部２１ｂ周辺に設けられた撥液層２５によって、当該残留燃料が噴孔出口部２１ｂ以外の周辺外側に移動したり、弾かれたり（撥ねられる）するようになる。一方、燃料噴射時には、噴孔２１の噴孔内周壁面２１ｄにデポジットが付着した場合であっても、噴射時の燃料の力、すなわち燃料噴射圧力により、デポジットを噴孔内周壁面２１ｄから剥離することができる。
【００４４】
このように撥液層２５を噴孔出口部２１ｂの周辺に設けることにより、噴孔２１の出口開口部の周辺に付着する残存燃料を低減し、噴孔２１の出口開口部へのデポジット付着を抑制することが期待できる。また、撥液層２５を噴孔内周壁面２１ｄに設ける構成としたことにより、燃料噴射及び噴射停止の繰返しにより、噴孔内周壁面２１ｄに薄いデポジットがいく層にも堆積することを抑制できる。
【００４５】
噴孔プレート２０の本体部２４は、ステンレス鋼（ＳＵＳ）などの鉄系金属材料で形成されている。本体部２４は請求範囲に記載の金属材料からなる基材に相当し、外表面２３は請求範囲に記載の基材表面に相当する。
【００４６】
図４は、図２の噴孔プレート２０（噴孔形成部）に設けられた周期溝２５０における接触角を説明する説明図であり、撥液層２５を構成する周期溝２５０を模式的に示している。
【００４７】
撥液層２５は、その外表面２３に図４に示すようにある方向（図４の紙面に垂直な方向）に延びる微細な凹条部２５１と凸条部２５２とが周期的に並んで構成される複数列の溝を有する。この複数列の溝は、周期的に繰り返される周期溝２５０を構成する。各凸条部２５２は、台形状の突起であって、その間隔（以下、ピッチともいう）がある範囲内に収まるように形成されている。複数の凹条部２５１（以下、溝２５１ともいう）により構成される溝も、凸条部２５２と同様に、そのピッチがある範囲内に収まるように形成されている。なお、図４の上方向は、図１〜図３の下方向に相当する。
【００４８】
図４に示すように、周期溝２５０には、本体部２４の表面である外表面２３に、燃料の液滴の大きさより十分に小さい微細な凹条部２５１及び凸条部２５２が形成されている。燃料の液滴は、凸条部２５２間の凹条部２５１に形成された空気層と凸条部２５２とに接し、凸条部２５２の頂面及び空気層によって支持されている。ここで、液滴が接触する面に関し、凸条部２５２の頂面が占める割合をＳ１とし、空気層が占める割合をＳ２とする。また、凸条部２５２、すなわち本体部２４における金属材料の真の接触角をθ１とし、空気層における真の接触角をθ２とする。
【００４９】
このとき、液滴に対する撥液層２５の接触角θは、以下の式で表される。
【００５０】
（数式１）
ｃｏｓθ＝Ｓ１×ｃｏｓθ１＋Ｓ２×ｃｏｓθ２
空気層の場合はθ２＝１８０°であるので、凸条部２５２の頂面が占める割合Ｓ１を小さく設定することにより、撥液層２５の接触角θを大きくすることができる。
【００５１】
図５は周期溝２５０の概略形状を説明する模式的斜視図である。図５に示すように、周期溝２５０は、本体部２４の外表面２３において放射状に延びる形状に形成されている。周期溝２５０は、基材表面の中心部から３６０°の範囲にほぼ等間隔で円弧状に並ぶ複数列の溝２５１が放射状に延びる形態で形成されている。したがって、複数列の凸条部２５２の各幅は、基材表面の外側の部位よりも中心部に近い部位のほうが短くなる。このため、溝２５１と液滴との間に形成される空気層の大きさは、当該中心部に近い部位の方が、当該外側の部位よりも大きくなり、すなわち、上記のＳ１が小さく撥液層２５の接触角θが大きくなる。したがって、デポジット等の液滴は、燃料噴射時に生じる噴流によって、当該外側へ追い出され易く、デポジットの除去効果が高い。
【００５２】
図６は周期溝２５０の一部を拡大して示す模式的斜視図である。図６に示すように、周期溝２５０を拡大して微視的に見ると、放射状の周期的な溝で構成される周期溝２５０は、液滴が凸条部２５２に接触する部分（図６の実線の斜線部分）と、凹条部（溝２５１）上に形成される空気層に接触する部分（図６の破線の斜線部分）と、がほぼ５０％ずつの割合であることがわかる。また、液滴が当該空気層に接触する部分が占める割合は、基材表面の中心部に近い部位よりも外側の部位の方が小さくなり、さらに凸条部２５２が放射状に延びる外側に行くほど小さくなる。
【００５３】
こうした撥液層２５は、上記背景技術の欄で記載した従来技術のフッ素系膜のような有機物ではなく、基材表面に形成された複数列の溝２５１からなる微細な周期溝２５０により撥液性が付与されるものであるため、有機物で構成される撥液層に比べ、優れた耐熱性を備えている。
【００５４】
次に、撥液層２５を有する噴孔プレート２０の形成方法を説明する。噴孔プレート２０の形成工程は、本体部形成工程と、周期溝形成工程とを備えている。図７は周期溝２５０を形成する工程を示す説明図である。
【００５５】
本体部形成工程では、噴孔プレート２０をステンレス鋼（ＳＵＳ）製で形成する。また噴孔プレート２０には、プレス加工などにより貫通させた噴孔２１を形成する。周期溝形成工程では、噴孔プレート２０の外表面２３にパルスレーザーを照射及び走査することにより、所定の周期溝を形成する。周期溝形成工程は、噴孔プレート２０に噴孔２１を形成する前に行ってもよいし、噴孔２１の形成後に行ってもよい。周期溝形成工程を噴孔２１の形成後に行う場合には、周期溝形成工程の際に、複数列の溝２５１は噴孔プレート２０の外表面２３ばかりでなく、噴孔内周壁面２１ｄにも形成されることになる。
【００５６】
なお、噴孔２１の形成後に周期溝形成工程を行う場合には、周期溝形成後のエンジンの要求性能から決まる噴孔２１の最適な内径を考慮し、噴孔２１を形成する必要がある。
【００５７】
周期溝形成工程では、例えば、パルス幅２５０ｆｓ、中心波長８００ｎｍのフェムト秒レーザーを、平凸レンズまたはシリンドリカルレンズを用いて噴孔プレート２０の所定部位に所定の偏光方向で照射し、所定の方向に走査する。レーザーを照射するスポットは、図７に示すように、二点鎖線で囲む矩形状の領域Ｅ１であり、レーザーの偏光方向を図７の半径方向に直交する方向とする。レーザーを走査させる走査方向Ｒ１は、噴孔プレート２０の中心軸２０ｃを中心として円弧状軌跡を描くように回転させる方向である。このような偏光方向及びスポットの条件であるレーザーを一回転スキャンするように走査する。これにより、上記した形状の周期溝２５０が形成され、各溝２５１は当該中心軸２０ｃから放射状に延びるように形成されて、回転するように繰り返される周期構造が形成される。
【００５８】
発明者らは、このような周期溝形成工程を実施した結果、周期構造は、溝２５１の間隔（周期構造のピッチ）が７００ｎｍ〜８００ｎｍの範囲に含まれるように形成できた。また、撥液層２５における液滴の接触角θは９０°をはるかに超え、約１２８°まで達することを計測した。
【００５９】
また、照射するパルスレーザーの波長条件は、３００ｎｍ〜８００ｎｍの範囲で設定するようにしてもよい。また、レーザーを照射するスポットである領域Ｅ１は、図に示すように、噴孔プレート２０の中心部から半径方向に１回分のスキャンにより走査する方式に限らず、半径方向に複数に分割したスポットにより構成し、複数回のスキャンに分けて走査するようにしてもよい。この方式の場合には、まず１回目のスキャンで円形状の周期溝が形成され、２回目以降のスキャン毎にドーナツ状の周期溝が形成される。そして最終回のスキャンが完了すると、噴孔プレート２０の外周面２３には放射状の周期溝２５０を形成することができる。
【００６０】
本実施形態の周期溝２５０の形成方法では、金属材料からなる噴孔プレート２０の外表面２３に上記のパルスレーザーを照射及び走査して、周期的な複数列の溝２５１からなる周期溝２５０を外表面２３に形成する。この方法によれば、金属材料の噴孔プレート２０の外表面２３に当該パルスレーザーを照射及び走査することにより、微細な複数列の溝２５１が周期的に並ぶ周期溝２５０を自己組織的に形成し、この周期溝２５０の形成によって上述のように滑りやすい液滴の接触角を形成することができ、外表面２３に撥液層２５を形成することが可能である。よって、液体の撥液性を要する表面にこの周期溝の形成方法を施せば、化学的処理を要さず、非常に短時間で優れた滑り性能のある外表面２３を獲得することができる。また、このような撥液層２５は、従来技術のような有機物からなる被覆層ではなく、基材表面の特徴的形状に係るものであるため、従来の有機物で構成される撥液層に比べ高い耐熱性を提供できる。また、撥液層２５は、生産性の向上、耐熱性の向上、及び噴孔２１周辺のデポジットの付着抑制を実現し、燃料噴射弁１の製品性の向上に大きく寄与する。
【００６１】
また、周期溝２５０の形成方法は、周期溝２５０を構成する複数列の各溝２５１が噴孔プレート２０の外表面２３において放射状に延びるようにパルスレーザーを照射及び走査する。この方法によれば、放射状に延びる各溝２５１を形成するようにパルスレーザーの偏光方向及び走査方向を制御することにより、放射状に延びる微細な各溝２５１で構成される周期溝２５０を外表面２３に自己組織的に形成し、この周期溝２５０の形成によって外表面２３に優れた撥液層２５を形成する。撥液層２５は放射状に延びる各溝２５１を備えるため、撥液層２５に付着するデポジット等の付着物と溝２５１との間に形成される空気層を放射状に延びるように形成することができる。よって、当該付着物は、溝２５１が延びる方向に滑りやすくなり、溝２５１が放射状に延びる方向に流動しやすくなる。したがって、周期溝２５０が形成された外表面２３からの液滴の除去を促進することができる。また、デポジット等の付着物は、噴孔プレート２０の外側に流動しやすくなるため、噴孔２１から遠ざかる方向に流れる傾向が強くなり、噴孔２１の詰まり等による燃料噴射量の低下を抑制できる。
【００６２】
また、周期溝２５０の形成方法では、パルスレーザーを噴孔プレート２０の外表面２３に円弧状軌跡（走査方向Ｒ１）を描くように走査して、放射状に延びる複数列の溝２５１を形成するものである。この方法によれば、パルスレーザーの偏光方向を中心軸２０ｃからの半径方向に対して平行方向の所定角度に設定した状態で、パルスレーザーを基材表面に走査方向Ｒ１に走査することにより、放射状に外側へ延びる各溝２５１からなる周期溝２５０を正確かつ効率的に製作することができる。したがって、放射状に延びる形状の各溝２５１を備えた噴孔プレート２０を有する燃料噴射弁１について、高い製品性能及び生産性が得られる。
【００６３】
また、周期溝２５０の形成方法では、溝２５１の間隔が途中で変化するように、パルスレーザーの走査の途中で、プレート２０の外表面２３に対してパルスレーザーを照射する角度を変化させて照射するようにしてもよい。換言すれば、パルスレーザーの照射角度をプレート２０の外表面２３に垂直な方向に対して所定角度（０°以上９０°未満の特定角度）となるように設定し、この所定角度を走査の途中で変化させる。つまり、パルスレーザー照射するときの基材表面に対する角度を変化させて走査する。
【００６４】
この方法によれば、周期溝２５０は溝２５１が配列される方向の途中で溝ピッチが変化するようにパルスレーザーの照射角度を変えた照射及び走査を行うことにより、噴孔プレート２０の外表面２３に付着する付着物と溝２５１との間に形成される空気層は、当該溝ピッチの変化部位で付着物との接触面積が変化するようになる。したがって、付着物は、溝ピッチの変化部位で静止バランスが崩れ易くなるため、付着物が流動し易くなり、外表面２３からの付着物の除去が促進する。
【００６５】
また、周期溝２５０の形成方法では、パルスレーザーの走査速度を走査途中で変化させて、複数列の溝２５１の深さを途中で変化させてもよい。この方法によれば、噴孔プレート２０の外表面２３に付着する付着物と溝２５１との間に形成される空気層は、周期溝２５０途中の当該溝深さの変化部位で体積が変化するようになる。したがって、当該付着物は、溝深さの変化部位で静止バランスが崩れ易くなるため、付着物が流動し易くなり、外表面２３からの付着物の除去が促進する。
【００６６】
また、燃料噴射弁１において、噴孔２１は、噴孔プレート２０に間隔をあけて複数個形成され、噴孔プレート２０の外表面２３における噴孔出口部２１ｂは、対応する噴孔入口部２１ａよりも外側に位置する。この構成によれば、燃料は噴孔２１内を内側から外側に向けて流れ、噴孔プレート２０の外表面２３において外側に広がるように噴射される。このような燃料の噴流は、デポジット等の付着物を外側に飛ばす効果を奏し、この効果によって、デポジット等を噴孔２１から遠ざかる流れが形成されるため、デポジット等の除去が促進され、燃料噴射量低下の抑制効果を一層高めることができる。
【００６７】
また、燃料噴射弁１において、周期溝２５０を構成する複数列の溝２５１は、噴孔プレート２０の外表面２３だけでなく、噴孔内周壁面２１ｄにも形成されている。この構成によれば、噴孔内周壁面２１ｄにも撥液層２５が作成され、噴孔２１内にデポジット等が侵入した場合でも、その流動性が高いため、外部に流動させ易くなる。したがって、燃料噴射量低下の抑制効果を一層高めることができる。
【００６８】
また、燃料噴射弁１において、周期溝２５０を構成する複数列の溝２５１は、噴孔２１よりも外側に位置する溝の間隔が内側に位置する溝の間隔に対して大きくなっている。この構成によれば、デポジット等が噴孔プレート２０の外表面２３に付着した場合に、溝２５１とデポジット等との間に形成される空気層は噴孔２１よりも外側の部位の方が内側の部位よりも大きくなる。よって、デポジット等が外表面２３側に接触する全体面積に対する空気層に触れる面積の割合は噴孔２１よりも外側部位の方が大きくなる。したがって、デポジット等はより外側に流動し易くなり、噴孔２１内部に滞留することも防止でき、燃料噴射量低下の抑制効果を一層高めることができる。
【００６９】
（第２実施形態）
第２実施形態では、周期溝２５０とは異なる形状の周期溝２５０Ａについて図８に従って説明する。図８は第２実施形態の周期溝２５０Ａを形成する工程を示す説明図である。
【００７０】
図８に示すように、周期溝２５０Ａを構成する放射状に延びる複数列の溝２５１は、噴孔プレート２０の中心軸２０ｃ（基材表面の中心部）を除く部位で交差するように形成されるものである。換言すれば、周期溝２５０Ａは、第１実施形態の周期溝２５１に対して、各溝２５１が噴孔プレート２０の中心軸２０ｃから放射状に延びる形状ではなく、当該中心軸２０ｃから外側にずれた位置から延びるようになっており、各溝２５１の延びる方向がなす角度が噴孔プレート２０の外表面２３の半径方向に対して０°より大きく９０°未満の範囲に含まれる所定の角度に設定されるものである。
【００７１】
周期溝２５０Ａを作成するための周期溝形成工程では、第１実施形態と同様に、パルス幅２５０ｆｓ、中心波長８００ｎｍのフェムト秒レーザーを、平凸レンズまたはシリンドリカルレンズを用いて噴孔プレート２０の所定部位に所定の偏光方向で照射し、所定の方向に走査する。レーザーを照射するスポットは、図８に示すように、二点鎖線で囲む矩形状の領域Ｅ２であり、レーザーの偏光方向は図８の半径方向に対して０°より大きく９０°未満の範囲に含まれる所定の角度とする。レーザーを走査させる走査方向Ｒ２は、噴孔プレート２０の中心軸２０ｃを中心として円弧状軌跡を描くように回転させる方向である。このような偏光方向及びスポットの条件であるレーザーを一回転スキャンするように走査する。これにより、上記した形状の周期溝２５０Ａが形成され、複数の各溝２５１は中心軸２０ｃ近傍の所定の領域には明りょうに形成されないが、当該中心軸２０ｃからずれた位置から放射状に延びるように形成される。
【００７２】
これは、中心軸２０ｃ近傍の円形状の領域では、レーザー照射が何度もオーバーラップする部位が生じ、レーザーによって自己組織的に多数の溝が交差するように形成されるため、周期的な溝が明りょうには形成されないからである。このような周期的な溝が形成されない領域の大きさは、レーザーの偏光方向の角度に応じて決定されることになる。
【００７３】
この周期溝２５０Ａは、拡大して微視的に見ると、第１実施形態で説明した周期構造（図６参照）と同様に、液滴が凸条部２５２と接触する部分（図６の実線の斜線部分）と、凹条部２５１と接触する部分（図６の破線の斜線部分）と、がほぼ５０％ずつの割合になる。この周期溝２５０Ａによれば、デポジット等の液滴と空気層との接触面積が大きく取れるため、液滴が滑り易い撥液性に優れた撥液層を提供することができる。
【００７４】
本実施形態の周期溝２５０Ａの形成方法によれば、放射状に延びる複数列の溝２５１が噴孔プレート２０の外表面２３における中心部（中心軸２０ｃ）を除く部位で交差する位置関係となるように、パルスレーザーを照射及び走査する。この方法によれば、周期溝２５０Ａを外表面２３に自己組織的に形成することにより、外表面２３に優れた撥液層２５を形成する。撥液層２５は、噴孔プレート２０の外表面２３に、中心軸２０ｃを除く部位から外側へ放射して渦巻き状に延びる各溝２５１を備えるため、撥液層２５に付着するデポジット等の付着物と溝２５１との間に形成される空気層を噴孔プレート２０の外側に向かって延びるように形成することができる。したがって、周期溝２５０Ａが形成された外表面２３からの付着物の除去を促進することができる。
【００７５】
また、周期溝２５０Ａの形成方法では、パルスレーザーを、その偏光方向を半径方向に対して０°より大きく９０°未満の範囲に含まれる所定の角度に設定した状態で、噴孔プレート２０の外表面２３に円弧状軌跡（走査方向Ｒ２）を描くように走査して、放射状に延びる複数列の溝２５１を形成するものである。この方法によれば、渦巻き状に外側へ延びる各溝２５１からなる周期溝２５０Ａを正確かつ効率的に製作することができる。したがって、渦巻き状に延びる形状の各溝２５１を備えた噴孔プレート２０を有する燃料噴射弁１について、高い製品性能及び生産性が得られる。
【００７６】
（第３実施形態）
第３実施形態では、周期溝２５０とは異なる形状の周期溝２５０Ｂについて図９に従って説明する。図９は第３実施形態の周期溝２５０Ｂを形成する工程を示す説明図である。図９に示すように、周期溝２５０Ｂを構成する複数列の溝２５１は、噴孔プレート２０の中心軸２０ｃ（基材表面の中心部）を中心として同心状に形成されるものである。
【００７７】
周期溝２５０Ｂを作成するための周期溝形成工程では、第１実施形態と同様に、パルス幅２５０ｆｓ、中心波長８００ｎｍのフェムト秒レーザーを、平凸レンズまたはシリンドリカルレンズを用いて噴孔プレート２０の所定部位に所定の偏光方向で照射し、所定の方向に走査する。レーザーを照射するスポットは、図９に示すように、二点鎖線で囲む矩形状の領域Ｅ３であり、レーザーの偏光方向は、図９の半径方向に平行である。レーザーを走査させる走査方向Ｒ３は、噴孔プレート２０の中心軸２０ｃを中心として円弧状軌跡を描くように回転させる方向である。このような偏光方向及びスポットの条件であるレーザーを一回転スキャンするように走査する。これにより、偏光方向に対して直交する周期溝２５０Ｂが形成され、複数の各溝２５１は中心軸２０ｃを中心とした同心状であり、外側の溝ほどその軸線が描く半径が増大するようになる。
【００７８】
この周期溝２５０Ｂは、拡大して微視的に見ると、第１実施形態で説明した周期構造（図６参照）と同様に、液滴が凸条部２５２と接触する部分（図６の実線の斜線部分）と、凹条部２５１と接触する部分（図６の破線の斜線部分）と、がほぼ５０％ずつの割合になる。この周期溝２５０Ｂによれば、デポジット等の液滴と空気層との接触面積が大きく取れるため、液滴が滑り易い撥液性に優れた撥液層を提供することができる。
【００７９】
本実施形態の周期溝２５０Ｂの形成方法によれば、周期溝２５０Ｂを構成する複数列の各溝２５１が噴孔プレート２０の外表面２３において同心円状に延びるようにパルスレーザーを照射及び走査する。この方法によれば、同心円状に延びる微細な各溝２５１が周期的に半径方向に並ぶ周期溝２５０Ｂを自己組織的に形成し、この周期溝２５０Ｂの形成によって上述のように滑りやすい液滴の接触角を形成することができ、外表面２３に撥液層２５を形成することが可能である。この撥液層２５は、生産性の向上、耐熱性の向上、及び噴孔２１周辺のデポジットの付着抑制を実現し、燃料噴射弁１の製品性の向上に大きく寄与する。
【００８０】
（第４実施形態）
第４実施形態では、周期溝２５０とは異なる形状の周期溝２５０Ｃについて図１０及び図１１に従って説明する。図１０は周期溝２５０Ｃの概略形状を説明する模式的斜視図である。図１１は周期溝２５０Ｃを形成する工程を示す説明図である。
【００８１】
図１０に示すように、周期溝２５０Ｃは、噴孔プレート２０の外表面２３において一方向に複数列の溝２５１が延びるように形成されるものである。換言すれば、周期溝２５０Ｃは、当該一方向に対して垂直な方向（走査方向Ｒ４）に周期的に繰り返される複数列の溝２５１で構成され、複数列の溝２５１のそれぞれは、その軸線が当該一方向に噴孔プレート２０上を延びて、噴孔２１の噴孔出口部２１ｂを横断するように形成されている。
【００８２】
周期溝２５０Ｃを作成するための周期溝形成工程では、第１実施形態と同様に、パルス幅２５０ｆｓ、中心波長８００ｎｍのフェムト秒レーザーを、平凸レンズまたはシリンドリカルレンズを用いて噴孔プレート２０の端部に所定の偏光方向で照射し、当該一方向に対して垂直な方向（走査方向Ｒ４）に走査する。レーザーを照射するスポットは、図１１に示すように、二点鎖線で囲む矩形状の領域Ｅ４であり、レーザーの偏光方向は図１１の走査方向Ｒ４に対して平行とする。レーザーを走査させる走査方向Ｒ４は、噴孔プレート２０の一方の周縁部から、中心を挟んで反対側の他方の周縁部に向かう方向である。このような偏光方向及びスポットの条件であるレーザーを１回走査する。これにより、上記した走査方向Ｒ４に周期的な溝２５１が繰り返される周期溝２５０Ｃを形成することができる。
【００８３】
また、レーザーを照射するスポットである領域Ｅ４は、図１１に示すように、噴孔プレート２０の一方の端部から他方の端部に向けて１回分のスキャンにより走査する方式に限らず、より小さなスポットであってもよく、この場合は複数回のスキャンに分けて噴孔プレート２０の全域に走査して周期溝２５０Ｃを形成する。
【００８４】
この周期溝２５０Ｃは、拡大して微視的に見ると、第１実施形態で説明した周期構造（図６参照）と同様に、液滴が凸条部２５２と接触する部分（図６の実線の斜線部分）と、凹条部２５１と接触する部分（図６の破線の斜線部分）と、がほぼ５０％ずつの割合になる。この周期溝２５０Ｃによれば、デポジット等の液滴と空気層との接触面積が大きく取れるため、液滴が滑り易い撥液性に優れた撥液層を提供することができる。
【００８５】
また発明者らは、このような周期溝形成工程を実施した結果、撥液層２５における液滴の接触角θは９０°をはるかに超え、約１３０°まで達することを計測した。
【００８６】
本実施形態の周期溝２５０Ｃの形成方法によれば、複数列の各溝２５１が噴孔プレート２０の外表面２３において一方向に延びるように、パルスレーザーを照射及び走査する。この方法によれば、一方向に延びる微細な各溝２５１で構成される周期溝２５０Ｃを外表面２３に自己組織的に形成し、この周期溝２５０Ｃの形成によって外表面２３に優れた撥液層２５を形成することができる。この撥液層２５は一方向に延びる複数列の溝２５１を備えるため、撥液層２５に付着するデポジット等の付着物と溝２５１との間に形成される空気層を当該一方向に延びるように形成することができる。ゆえに、当該付着物は溝２５１が延びる当該一方向に滑りやすくなり、当該付着物は当該一方向に流動し得る。したがって、外表面２３からの付着物の除去を促進することができる。
【００８７】
（第５実施形態）
第５実施形態では、一方向に延びる周期溝２５０Ｃとは異なる形状の周期溝２５０Ｄについて図１２〜図１４に従って説明する。図１２は周期溝２５０Ｄの概略形状を説明する模式的斜視図である。図１３は周期溝２５０Ｄの一部を拡大して示す模式的斜視図である。
【００８８】
図１２に示すように、周期溝２５０Ｄは、噴孔プレート２０の外表面２３において互いに交差する二方向（図１２の方向Ｒ５Ａ、方向Ｒ５Ｂ）に延びる複数列の溝２５３ａと、複数列の溝２５３ｂと、から構成されるものである。換言すれば、周期溝２５０Ｄは、第一の方向（図１３の走査方向Ｒ５Ａ）に周期的に繰り返される複数列の溝２５３ａと、第一の方向に対して鋭角の所定角度α（例えば、１５°以上９０°未満の範囲に含まれる角度）をなして交差する第二の方向（図１４の走査方向Ｒ５Ｂ）に周期的に繰り返される複数列の溝２５３ｂと、から構成されて、溝２５３ａと溝２５３ｂとが網の目状に交差している。噴孔プレート２０上において溝２５３ａと溝２５３ｂとが形成されていない部位には、複数の凸部２５４が形成されている。
【００８９】
図１３に示すように、周期溝２５０Ｄを拡大して微視的に見ると、網の目状の周期的な溝によって構成される周期溝２５０Ｄは、液滴が凸部２５４に接触する部分（図１３の実線の斜線部分）が全体の２５％に対して、液滴が凹条部（溝２５３ａ及び溝２５３ｂ）上に形成される空気層に接触する部分（図１３の破線の斜線部分）が全体の７５％であることがわかる。この周期溝２５０Ｄによれば、デポジット等の液滴と空気層との接触面積が上記の各実施形態における周期溝の場合よりも大きく取れるため、液滴が滑り易い撥液性に優れた撥液層を提供することができる。
【００９０】
図１４は周期溝２５０Ｄを形成する工程を示す説明図である。周期溝２５０Ｄを作成するための周期溝形成工程では、第１実施形態と同様に、パルス幅２５０ｆｓ、中心波長８００ｎｍのフェムト秒レーザーを、平凸レンズまたはシリンドリカルレンズを用いて噴孔プレート２０の端部に所定の偏光方向で照射し、走査方向Ｒ５Ａ及び走査方向Ｒ５Ｂに走査する。レーザーを照射するスポットは、図１４に示すように、二点鎖線で囲む矩形状の領域Ｅ５Ａ及び領域Ｅ５Ｂである。レーザーの偏光方向は、領域Ｅ５Ａにおいては図１４の走査方向Ｒ５Ａに平行とし、領域Ｅ５Ｂにおいては図１４の走査方向Ｒ５Ｂに平行とする。レーザーを走査させる走査方向Ｒ５Ａは、噴孔プレート２０の周縁部から中心を挟んで反対側の周縁部に向かう方向である。走査方向Ｒ５Ｂは、走査方向Ｒ５Ａに対して鋭角の所定角度αをなす方向である。
【００９１】
このような偏光方向及びスポットの条件であるレーザーを領域Ｅ５Ａ及び領域Ｅ５Ｂについてそれぞれ１回走査する。これにより、上記した走査方向Ｒ５Ａ及び走査方向Ｒ５Ｂのそれぞれに周期的な溝２５３が繰り返される周期溝２５０Ｄを形成することができる。
【００９２】
また発明者らは、このような周期溝形成工程を実施した結果、撥液層２５における液滴の接触角θは９０°をはるかに超え、約１３２°まで達することを計測した。
【００９３】
また、レーザーを照射するスポットである領域Ｅ５Ａ及び領域Ｅ５Ｂのそれぞれは、図１４に示すように、噴孔プレート２０の一方の端部から他方の端部に向けて１回分のスキャンにより走査する方式に限らず、より小さなスポットであってもよい。この場合は複数回のスキャンに分けて噴孔プレート２０の全域に走査して周期溝２５０Ｄを形成する。
【００９４】
本実施形態の周期溝２５０Ｄの形成方法によれば、パルスレーザーを噴孔プレート２０の外表面２３に二方向のそれぞれについて直交する方向（走査方向Ｒ５Ａ、走査方向Ｒ５Ｂ）に進行するように走査して、交差する当該二方向に延びる複数列の溝２５３を形成する。
【００９５】
この方法によれば、当該二方向にそれぞれ延びる複数の溝２５３ａ，２５３ｂを形成するように、パルスレーザーの偏光方向及び走査方向を制御することにより、二方向に延びる微細な溝２５３で構成される周期溝２５０Ｄを噴孔プレート２０の外表面２３に自己組織的に形成し、この周期溝２５０Ｄの形成によって外表面２３に優れた撥液層２５を形成することができる。当該撥液層２５は二方向に延びる複数列の溝２５３を備えるため、撥液層２５に付着する付着物は、第４実施形態のように空気層が一方向に延びる場合と比べて、大きな面積で空気層と接触するようになる。したがって、付着物は当該二方向のいずれにも滑りやすくなり、当該付着物は当該二方向に流動し得る。したがって、外表面２３からの付着物の除去を促進することができる。
【００９６】
また、周期溝２５０Ｄの形成方法は、交差する二方向の複数列の溝２５３が、間隔が異なる二方向の溝を形成するように、パルスレーザーを照射及び走査するようにしてもよい。この方法によれば、方向単位で溝の間隔が異なるように、例えば波長の異なるパルスレーザーを用い、または非線形光学効果の利用によりパルスレーザーの波長を変換して照射及び走査を制御することにより、噴孔プレート２０の外表面２３に付着する付着物と各方向の溝２５３ａ，２５３ｂとの間に形成される空気層は、付着物との接触面積が異なるようになる。したがって、当該付着物は、外表面２３上で静止しようとするバランスが崩れ易くなるため、例えばいずれかの方向に滑りやすくなり、当該付着物は安定的に静止できずに流動し得る。したがって、外表面２３からの付着物の除去を促進することができる。
【００９７】
また、周期溝２５０Ｄの形成方法は、交差する二方向の各方向について直交する方向毎に、パルスレーザーを走査させる速度を異ならせて、交差する二方向の溝２５３ａ，２５３ｂの深さが異なるように形成してもよい。この方法によれば、方向単位で溝の深さが異なるようにパルスレーザーの走査を制御することにより、噴孔プレート２０の外表面２３に付着する液滴と各方向の溝２５３ａ，２５３ｂとの間に形成される空気層は、異なる体積となる。したがって、当該付着物は、外表面２３上で静止しようとするバランスが崩れ易くなるため、例えばいずれかの方向に滑りやすくなり、当該付着物は安定的に静止できずに流動し得る。したがって、外表面２３からの付着物の除去を促進することができる。
【符号の説明】
【００９８】
２０…噴孔プレート（基材、噴孔形成部）
２０ｃ…中心軸（中心部）
２１…噴孔
２１ａ…噴孔入口部（入口開口部）
２１ｂ…噴孔出口部（出口開口部）
２１ｄ…噴孔内周壁面（内周壁面）
２３…外表面（基材表面）
２５０，２５０Ａ，２５０Ｂ，２５０Ｃ，２５０Ｄ…周期溝
２５１…凹条部、溝
２５２…凸条部
２５３…溝
２５３ａ，２５３ｂ…溝（凹条部）
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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