JPWO2019180882A1 - インクジェットヘッド及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

本発明の課題は、金属配線とその上に形成する有機保護層との密着性が大幅に改善され、当該金属配線のインク耐久性が向上したインクジェットヘッド及びその製造方法を提供することである。
本発明のインクジェットヘッドは、インク流路内又はインクタンク内の基板上に金属配線を具備するインクジェットヘッドであって、前記金属配線上に下地層及び有機保護層をこの順に有し、前記下地層の金属配線と接する界面が、少なくとも金属の酸化物又は窒化物を含有し、前記有機保護層と接する界面が、少なくともケイ素の酸化物又は窒化物を含有することを特徴とする。

Description

本発明は、インクジェットヘッド及びその製造方法に関し、より詳しくは、電極用の金属配線とその上に形成する有機保護層との密着性が改善され、当該金属配線のインク耐久性が向上したインクジェットヘッド及びその製造方法に関する。

インクジェットヘッドのアクチュエーターを駆動させるための電極において、高密度化するに従ってインク流路及びインクタンク内に配線する必要性が出てくる。特に、シェアモード型圧電素子を用いたインクジェットヘッドについては圧電素子をインク流路として使用する構造であるため、必然的にインク流路内に電極として機能する金属配線が形成される。当該金属配線がインクに接触すると腐食、又はインクを介した配線間リークが発生し、これらを抑制するために金属配線上に有機保護層を形成する構造が提案されている。

従来、有機保護層の材料として耐薬品性の観点からポリパラキシリレンなどの有機保護層材料が採用される例が知られており、さらにインクに対しての耐久性（金属配線との密着性）を向上するためにシランカップリング剤を使用する例が特許文献１に開示されている。しかしながら、シランカップリング剤の効果はケイ素の酸化物などシロキサン結合を形成するものに対しては高い効果が得られる一方で、金属配線材料、特に金、白金、又は銅などの貴金属に対しては良好な密着性が得られず、インク耐久性が低いことが問題であった。

また、有機保護層のピンホール発生を防止する目的で、金属配線上にケイ素の酸化物を含有する下地層を形成する構成が特許文献２に開示されている。さらに、レーザー加工時による電極露出を抑制するために、金属配線上にケイ素の酸化物を含有する無機絶縁層を形成し、その上層にポリパラキシリレンなどの有機保護層を積層する構成が特許文献３に開示されている。

しかしながら、金属配線とケイ素の酸化物との密着性は悪く、成膜直後での剥がれや、長期インク浸漬による界面でのインク浸透が発生し、膜剥がれや電気的なリークなどインクジェットヘッドとして十分な信頼性、安定性が得られないという問題があった。

特開２００３−０１９７９７号公報 特開２０１２−１１６０５４号公報 特開２０１０−２１４８９５号公報

本発明は、上記問題・状況に鑑みてなされたものであり、その解決課題は、金属配線とその上に形成する有機保護層との密着性が改善され、当該金属配線のインク耐久性が向上したインクジェットヘッド及びその製造方法を提供することである。

本発明者は、上記課題を解決すべく、上記問題の原因等について検討する過程において、金属配線と有機保護層の間に特定の化合物を含有する下地層を設けることで、金属配線とその上に形成する有機保護層との密着性が改善され、当該金属配線のインク耐久性が向上したインクジェットヘッドが得られることを見出した。

すなわち、本発明に係る上記課題は、以下の手段により解決される。

１．インク流路内又はインクタンク内の基板上に金属配線を具備するインクジェットヘッドであって、
前記金属配線上に下地層及び有機保護層をこの順に有し、
前記下地層の金属配線と接する界面が、少なくとも金属の酸化物又は窒化物を含有し、前記有機保護層と接する界面が、少なくともケイ素の酸化物又は窒化物を含有することを特徴とするインクジェットヘッド。

２．前記下地層が２層以上の積層構造を有し、かつ、前記金属配線と接する層が少なくとも金属の酸化物又は窒化物を含有し、前記有機保護層と接する層が少なくともケイ素の酸化物又は窒化物を含有していることを特徴とする第１項に記載のインクジェットヘッド。

３．前記下地層が、前記金属の酸化物又は窒化物と前記ケイ素の酸化物又は窒化物とを混合して含有し、少なくとも前記金属の組成比率又は前記ケイ素の組成比率が、層厚方向に傾斜していることを特徴とする請求項１に記載のインクジェットヘッド。

４．前記下地層が、前記金属の酸化物又は窒化物と前記ケイ素の酸化物又は窒化物とを混合して含有し、前記金属及び前記ケイ素のそれぞれの組成比率が、層厚方向で一様であることを特徴とする第１項に記載のインクジェットヘッド。

５．前記下地層において、前記金属配線と接する界面の前記金属の組成比率が１〜５０ａｔ％の範囲内であり、かつ、前記有機保護層と接する界面の前記ケイ素の組成比率が１〜５０ａｔ％の範囲内であることを特徴とする第１項から第４項までのいずれか一項に記載のインクジェットヘッド。

６．前記下地層の層厚が、０．１ｎｍ〜１０μｍの範囲内であることを特徴とする第１項から第５項までのいずれか一項に記載のインクジェットヘッド。

７．前記金属配線の金属が、金、白金、又は銅であることを特徴とする第１項から第６項までのいずれか一項に記載のインクジェットヘッド。

８．前記金属の酸化物又は窒化物の金属が、チタン、ジルコニウム、タンタル、クロム、ニッケル又はアルミニウムであることを特徴とする第１項から第７項までのいずれか一項に記載のインクジェットヘッド。

９．前記ケイ素の酸化物が、二酸化ケイ素であることを特徴とする第１項から第８項までのいずれか一項に記載のインクジェットヘッド。

１０．前記有機保護層が、シランカップリング剤を含有するか、又はシランカップリング剤を含有する接着層を隣接層として、前記有機保護層と前記下地層との間に有することを特徴とする第１項から第９項までのいずれか一項に記載のインクジェットヘッド。

１１．前記有機保護層が、ポリパラキシリレン又はその誘導体、ポリイミド又はポリ尿素のいずれかを含有することを特徴とする第１項から第１０項までのいずれか一項に記載のインクジェットヘッド。

１２．第１項から第１１項までのいずれか一項に記載のインクジェットヘッドを製造するインクジェットヘッドの製造方法であって、
前記下地層形成時の前処理として、脱脂洗浄、プラズマ処理、又は逆スパッタ処理のいずれかを行う工程を有することを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。

本発明の上記手段により、金属配線とその上に形成する有機保護層との密着性が改善され、当該金属配線のインク耐久性が向上したインクジェットヘッド及びその製造方法を提供することができる。

本発明の効果の発現機構又は作用機構については、明確にはなっていないが、以下のように推察している。

本発明に係る金属配線は、インクジェットヘッドのアクチュエーターを駆動するための電極であり、高密度化するためにインク流路内又はインクタンク内に形成される。当該金属配線のインクとの接触を保護するために、電極上に高絶縁性、高耐薬品性（本発明では高インク耐久性）を有するポリパラキシリレンなどの有機保護層が形成されるが、金属配線と当該有機保護層との密着性が悪く、成膜直後での剥がれや、長期インク浸漬による界面浸透が発生し、膜剥がれや電気的なリークが発生するという問題があった。

本発明のインクジェットヘッドの特徴は、インクジェットヘッドのインク流路内又はインクタンク内に形成された金属配線に対して、当該金属配線と前記有機保護層の密着性を確保するために、双方との高い密着性を有する下地層を加えた構造を採用した点である。

この下地層の構造は、金属配線と接する界面には少なくとも当該金属配線と密着性の高い金属の酸化物又は窒化物を配し、かつ、有機保護層と接する界面には前記金属の酸化物又は窒化物と前記有機保護層との密着性を両立する前記ケイ素の酸化物又は窒化物を配することで、前記金属配線と前記有機保護層との密着性を大幅に改善し、層間の剥がれやインクが浸透することによる密着性低下、金属配線の腐食、及び電気的なリークの発生を抑制できたものと推察される。さらに前記保護層が、シランカップリング剤を含有するか、又はシランカップリング剤を含有する接着層を隣接層として、前記有機保護層と前記下地層との間に有することで、さらに密着性を向上させることが可能である。また、前記金属の酸化物又は窒化物はインクに対して腐食性の高い物性を有することも、金属配線の保護機能を高めるものと推察される。

インクジェットヘッドの一例を示す斜視図 インクジェットヘッドの底面図 インクジェットヘッドの一例を示す分解斜視図 図１Ａに示すインクジェットヘッドのＩＶ−ＩＶ断面図 金属配線の模式図 図４に示す金属配線のＶ−Ｖ断面図 金属配線と有機保護層の公知の構成例を示す断面図 本発明に係る金属配線と下地層と有機保護層の構成を示す断面図 下地層が２層構成の場合の金属配線と下地層と有機保護層の構成を示す断面図 下地層が２層構成の場合の下地層の厚さ方向の金属及びケイ素の組成比率を示す模式図 下地層の厚さ方向において金属及びケイ素の組成比率が傾斜を有する場合の金属配線と下地層と有機保護層の構成を示す断面図 下地層の厚さ方向において金属及びケイ素の組成比率が傾斜を有する場合の組成比率を示す模式図 下地層の厚さ方向において金属及びケイ素が混合されて一様な組成比率を有する場合の金属配線と下地層と有機保護層の構成を示す断面図 下地層の厚さ方向において金属及びケイ素が混合されて一様な組成比率を有する場合の組成比率を示す模式図 金属配線上に下地層及び有機保護層を形成する場合のステップの一例 金属配線上に下地層及び有機保護層を形成する場合の別のステップの一例 金属配線を形成する場合のステップの一例

本発明のインクジェットヘッドは、インク流路内又はインクタンク内の基板上に金属配線を具備するインクジェットヘッドであって、前記金属配線上に下地層及び有機保護層をこの順に有し、前記下地層の金属配線と接する界面が、少なくとも金属の酸化物又は窒化物を含有し、前記有機保護層と接する界面が、少なくともケイ素の酸化物又は窒化物を含有することを特徴とする。この特徴は、下記実施態様に共通する又は対応する技術的特徴である。

本発明の実施態様としては、本発明の効果発現の観点から、前記下地層が２層以上の積層構造を有し、かつ、前記金属配線と接する層が少なくとも金属の酸化物又は窒化物を含有し、前記有機保護層と接する層が少なくともケイ素の酸化物又は窒化物を含有していることが、金属配線と有機保護層の密着性及び金属配線のインク耐久性を向上する観点から、好ましい。

また、本発明の効果を発現するのに、前記下地層が、前記金属の酸化物又は窒化物と前記ケイ素の酸化物又は窒化物とを混合して含有し、前記金属の組成比率、及び前記ケイ素の組成比率が、少なくとも層厚方向に傾斜していることが、好ましい。本構成によれば、前記金属配線と接する界面に主に前記金属を含有し、逆に前記有機保護層と接する界面に主に前記ケイ素を含有することが、それぞれの組成比率を傾斜させることで単一層内で実現することができる。したがって、層の数を少なくすることができるため、生産性の向上が見込める。

さらに、前記下地層が、前記金属の酸化物又は窒化物と前記ケイ素の酸化物又は窒化物とを混合して含有し、前記金属及び前記ケイ素のそれぞれの組成比率が、層厚方向で一様であることが、好ましい。本構成によれば、例えば、金属とケイ素が混合された金属シリケートを原料として用いることにより、より簡易に本発明に係る下地層を形成でき、金属配線と有機保護層の密着性及びインク耐久性を向上することができる。

上記三つの実施態様では、本発明に係る下地層において、前記金属配線と接する界面の前記金属の組成比率が１〜５０ａｔ％の範囲内であり、かつ、前記有機保護層と接する界面の前記ケイ素の組成比率が１〜５０ａｔ％の範囲内であることが、好ましい。下地層中の金属及びケイ素の組成比率を１ａｔ％以上にすることにより本発明の効果を発現できる。また、５０ａｔ％以下にすることにより、金属やケイ素が過剰に界面に存在することによる膜剥がれ等の下地層の物理的な強度低下を抑制することができ、金属配線及び有機保護層との密着性及びインク耐久性をより改善することができる。

前記下地層の層厚は、０．１ｎｍ〜１０μｍの範囲内であることが、好ましい。本発明の効果を発現する観点から、層厚は０．１ｎｍ程度である単分子層であってもよく、また１０μｍ以下の層厚であれば、膜応力による膜剥がれや基板の反り等の故障が生じないことから、好ましい。下地層が２層以上である場合は、層全体の厚さが０．１ｎｍ〜１０μｍの範囲内であればよい。

前記金属配線の金属が、金、白金、又は銅のいずれかの貴金属であることが、本発明の密着性及びインク耐久性向上の効果をより得やすい観点から、好ましい。

前記金属原子を含有する酸化物又は窒化物の金属原子が、チタン、ジルコニウム、タンタル、クロム、ニッケル又はアルミニウムであることが、前記金属配線との密着性をより強固にする観点から、好ましい。

また、前記ケイ素の酸化物が、二酸化ケイ素であることが、有機保護層の密着性をより強固にする観点から、好ましい。

さらに、前記有機保護層が、シランカップリング剤を含有するか、又はシランカップリング剤を含有する接着層を隣接層として、前記有機保護層と前記下地層との間に有することが、当該シランカップリング剤と前記下地層中のケイ素とがシロキサン結合することによって、より強固な密着性を発現でき、好ましい。

前記有機保護層が、金属配線の優れた保護機能の観点から、ポリパラキシリレン又はその誘導体、ポリイミド又はポリ尿素のいずれかを含有することが、好ましい。

本発明のインクジェットヘッドの製造方法は、前記下地層形成時の前処理として、脱脂洗浄、プラズマ処理、又は逆スパッタ処理のいずれかを行う工程を有することが特徴であり、より優れた密着性と耐久性を発現することができる。

以下、本発明とその構成要素、及び本発明を実施するための形態・態様について詳細な説明をする。なお、本願において、「〜」は、その前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む意味で使用する。

≪本発明のインクジェットヘッドの概要≫
本発明のインクジェットヘッドは、インク流路内又はインクタンク内の基板上に金属配線を具備するインクジェットヘッドであって、前記金属配線上に下地層及び有機保護層をこの順に有し、前記下地層の金属配線と接する界面が、少なくとも金属の酸化物又は窒化物を含有し、有機保護層と接する界面が、少なくともケイ素の酸化物又は窒化物を含有することを特徴とする。

本発明でいう「金属の酸化物又は窒化物」における金属には、長周期型周期表における第１４族に属する半金属元素であるケイ素を含めないこととし、特に断らない限り、ケイ素は非金属元素として扱う。これは、本発明に係る下地層は、当該下地層が前記金属を含有することで、下地層と金属配線の密着性を向上する機能を発現し、かつ当該下地層がケイ素を含有することで、下地層と有機保護層との密着性を向上する機能を発現することが特徴であるため、本発明ではその機能によって「金属」と「ケイ素」は別種の材料として扱うことにする。

前記「界面」とは、前記下地層が前記金属配線及び前記有機保護層と接する表面において、金属の酸化物又は窒化物、及びケイ素の酸化物又は窒化物が単分子層を形成する場合は、下地層の厚さ方向に表面から０．１ｎｍまでの領域をいう。また、単分子層ではなく、下地層の厚さが１０ｎｍ未満の場合は表面からその厚さまでの領域をいい、下地層の厚さが１０ｎｍ以上であれば、表面から厚さ方向に１０ｎｍまでの領域をいう。

本発明において、金属の酸化物又は窒化物の「金属の組成比率」、及びケイ素の酸化物又は窒化物の「ケイ素の組成比率」とは、当該金属及びケイ素の前記下地層界面の原子濃度（単位：ａｔ％）と定義する。一例として、ある条件で作製した下地層のケイ素化合物が二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）の場合、後述するＸＰＳ等を用いて測定すると、Ｓｉ＝３３．３ａｔ％、Ｏ＝６６．７ａｔ％との組成分析値が得られ、ケイ素の組成比率が３３．３ａｔ％として、定量可能な物理量として捉えることができる。同様に、ある条件で作製した下地層の金属の酸化物が酸化チタン（ＴｉＯ_２）の場合は、Ｔｉ＝３３．３ａｔ％、Ｏ＝６６．７ａｔ％、また、金属シリケートであるタンタルシリケート（ＴａＳｉ_ｘＯ_ｙ）の場合は、Ｔａ＝２５．０ａｔ％、Ｓｉ＝１５．０ａｔ％、Ｏ＝６０．０ａｔ％との分析値を得ることで、下地層界面での金属及びケイ素の存在及び原子濃度として定量的に求めることができる。

〔１〕本発明のインクジェットヘッドの構成
〔１．１〕概略構成
本発明のインクジェットヘッドの構成を、添付図面を参照して好ましい実施形態について説明する。ただし、本発明は、図示例に限定されるものではない。

図１は、本発明の実施形態であるインクジェットヘッドの概略構成を示す図であり、斜視図（図１Ａ）及び底面図（図１Ｂ）である。図２は、図１で示したインクジェットヘッドの分解斜視図である。以下、図１及び図２を参照して説明する。

本発明に適用可能なインクジェットヘッド（１００）は、インクジェットプリンタ（図示略）に搭載されるものであり、後述するインクをノズル（１３）から吐出させるヘッドチップ（１）と、このヘッドチップが配設された配線用基板（２）と、この配線用基板とフレキシブルプリント基板（３）（ＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｐｒｉｎｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔｓ）ともいう。）を介して接続された駆動回路基板（４）と、ヘッドチップのチャネルにフィルター（Ｆ）を介してインクを導入するマニホールド（５）と、内側にマニホールドが収納された筐体（６０）と、この筐体（６０）の底面開口を塞ぐように取り付けられたキャップ受板（７）と、マニホールドの第１インクポート及び第２インクポートに取り付けられた第１及び第２ジョイント（８１ａ、８１ｂ）と、マニホールドの第３インクポートに取り付けられた第３ジョイント（８２）と、筐体（６０）に取り付けられたカバー部材（５９）とを備えている。また、筐体（６０）をプリンタ本体側に取り付けるための取付用孔（６８）がそれぞれ形成されている。（６４１）、（６５１）、（６６１）及び（６７１）はそれぞれ取付用の凹部を示す。

また、図１Ｂで示すキャップ受板（７）は、キャップ受板取付部（６２）の形状に対応して、外形が左右方向に長尺な略矩形板状として形成され、その略中央部に複数のノズル（１３）が配置されているノズルプレート（６１）を露出させるため、左右方向に長尺なノズル用開口部（７１）が設けられている。

図２は、インクジェットヘッドの一例を示す分解斜視図である。

インクジェットヘッド（１００）の内部には、ヘッドチップ（１）に接して本発明に係る金属配線が形成される配線用基板（２）、フレキシブルプリント基板（３）及び駆動用回路基板（４）が配置されている。駆動用回路基板（４）の内側には、フィルター（Ｆ）及び、インクポート（５３）〜（５６）を配置した共通インク室（６）（インクタンクともいう。）を具備するマニホールド（５）がある。インクポートは、例えば、共通インク室（６）にインクを導入するためのものである。

駆動回路基板（４）は、ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）等で構成されており、圧電素子に供給する駆動電流を出力する給電側の端子と、電流が流れ込む接地された接地側の端子と、を有して、圧電素子に電気（駆動電位）を供給し、圧電素子を変位させる。

図１及び図２にはインクジェットヘッドの代表例を示したが、そのほかにも、例えば、特開２０１２−１４００１７号公報、特開２０１３−０１０２２７号公報、特開２０１４−０５８１７１号公報、特開２０１４−０９７６４４号公報、特開２０１５−１４２９７９号公報、特開２０１５−１４２９８０号公報、特開２０１６−００２６７５号公報、特開２０１６−００２６８２号公報、特開２０１６−１０７４０１号公報、特開２０１７−１０９４７６号公報、特開２０１７−１７７６２６号公報等に記載されている構成からなるインクジェットヘッドを適宜選択して適用することができる。

〔１．２〕インクジェットヘッドの内部構造
図３は、インクジェットヘッド（１００）のＩＶ−ＩＶ断面図の模式図であり、インクジェットヘッドの内部構造を示す一例である。

筐体（６０）の内部には共通インク室（６）を具備するマニホールド（５）、配線用基板（２）、ヘッドチップ（１）が配置されており、配線用基板（２）上の金属配線（９）は、ヘッドチップ内の圧電素子及びフレキシブルプリント基板（３）と電気的に接続されている。

ヘッドチップ（１）にはＰＺＴ（ｌｅａｄ ｚｉｒｃｏｎｉｕｍ ｔｉｔａｎａｔｅ）などの圧電素子からなる駆動壁が形成されており、インク吐出に係る電気（駆動電位）信号が圧電素子に到達すると前記駆動壁がせん断変形して、インクチャネル（１１）内のインク（１０）に圧力が付与されるため、ノズルプレート（６１）に形成されたノズル（１３）よりインク液滴（１０′）が吐出される。なお、ヘッドチップ（１）、配線用基板（２）及び封止板（８）は接着剤（１２）によって接合されている。

図４は、図３の点線で囲った領域Ｙの拡大図であり、配線用基板（２）上に形成された金属配線（９）を示した模式図である。複数の圧電素子は、複数の金属配線（９）からそれぞれ電気供給される。金属配線（９）は図３で示したように、高密度化するためにインク流路内又はインクタンク内に形成される。したがって、当該金属配線はインクとの接触を保護するために、金属配線上に高絶縁性、高耐薬品性を有する有機保護層を設けることが必要である。

〔１．３〕金属配線、下地層及び有機保護層の構成
図５Ａは、金属配線を示した図４のＶ−Ｖ断面図である。図中、点線で囲った領域を拡大したものが、図５Ｂ及び図５Ｃである。

図５Ａにおいて、配線用基板（２）上に金属配線（９）である電極が形成され、配線用基板（２）及び金属配線（９）全体が有機保護層（２０）で被覆されている。金属配線は金電極等が使用され、有機保護層は、ポリパラキシリレン又はその誘導体などの有機材料を含有する。

図５Ｂは、公知の構成例を示す断面図である。

配線用基板（２）上に金属配線（９）が形成され、配線用基板（２）及び金属配線（９）上にシランカップリング剤を含有する接着層（２１）を形成し、全体を有機保護層（２０）で被覆する。シランカップリング剤を含有する接着層（２１）は配線用基板（２）、金属配線（９）及び有機保護層（２０）の密着性を向上するために形成するものである。また、有機保護層（２０）がシランカップリング剤を含有している態様でもよく、その場合は配線用基板（２）及び金属配線（９）と有機保護層（２０）との界面に当該シランカップリング剤が存在することが好ましい。

また、シランカップリング剤を含有する接着層（２１）の代わりに、ケイ素の酸化物又は窒化物を含有する無機絶縁層を設けて、金属配線と有機保護層の密着性を向上する試みもあるが、金属配線とケイ素の酸化物又は窒化物とは密着性が悪いことから、いずれも保護層の密着性として期待されるレベルには至っていない。

図５Ｃは、本発明に係る金属配線と下地層と有機保護層の構成を示す断面図である。

配線用基板（２）上に金属配線（９）が形成され、配線用基板（２）及び金属配線（９）上に本発明に係る金属の酸化物又は窒化物とケイ素の酸化物又は窒化物とを含有する下地層（２２）を形成し、さらにシランカップリング剤を含有する接着層（２１）を形成し、全体を有機保護層（２０）で被覆する。シランカップリング剤を含有する接着層（２１）は有機保護層（２０）と下地層（２２）の密着性を向上するために形成するものであり、接着層（２１）は設けずに有機保護層（２０）がシランカップリング剤を含んでいる態様でもよい。その場合は下地層と有機保護層との界面に当該シランカップリング剤が存在することが好ましい。すなわち、前記有機保護層が、シランカップリング剤を含有するか、又はシランカップリング剤を含有する接着層を、下地層と有機保護層との間に位置する隣接層として有することが、好ましい。

本発明に係るインクジェットヘッドは、配線用基板（２）上に金属配線（９）と下地層（２２）及び有機保護層（２０）をこの順に有し、前記下地層の金属配線と接する界面が、少なくとも金属の酸化物又は窒化物を含有し、前記下地層の有機保護層と接する界面が、少なくともケイ素の酸化物又は窒化物を含有することを特徴とする。

本発明に係る下地層の構成は、以下（１）〜（３）で示す実施態様であることが好ましい。ただし、以下の実施態様に限定されるものではない。

（１）下地層が２層以上の積層構造を有する実施態様（図６Ａ、図６Ｂ参照）
下地層が２層以上の積層構造を有し、かつ、金属配線と接する層が少なくとも金属の酸化物又は窒化物を含有し、有機保護層と接する層が少なくともケイ素の酸化物又は窒化物を含有している態様である。

前記下地層の層厚は、全体の層厚が０．１ｎｍ〜１０μｍの範囲であることが好ましい。より好ましくは１０ｎｍ〜５μｍの範囲であり、特に好ましくは５０ｎｍ〜１μｍの範囲内である。１０μｍ以下であれば、下地層の膜応力による配線用基板又は金属配線からの膜剥がれや基板の反り等の故障が生じない範囲である。また、それぞれの層厚は全体の層厚の範囲内で適宜調整することができる。

下地層の層の数としては、本発明の効果を得る簡易な構成として２層構成の下地層であることが好ましい。

図６Ａは、下地層が２層構成の場合の金属配線と下地層と有機保護層の構成を示す断面図である。

金属配線（９）に隣接して、少なくとも金属の酸化物又は窒化物を含有する下地層（２２ａ）と、有機保護層（２０）に隣接して、少なくともケイ素の酸化物又は窒化物を含有する下地層（２２ｂ）を有する。

本実施態様では、金属の酸化物又は窒化物を含有する下地層（２２ａ）は、金属の酸化物又は窒化物を主成分として含有することが好ましく、ケイ素の酸化物又は窒化物を含有する下地層（２２ｂ）はケイ素の酸化物又は窒化物を主成分として含有することが好ましい。ここで、「主成分」とは、前記金属の酸化物又は窒化物、及び前記ケイ素の酸化物又は窒化物とが、下地層中（下地層が複数の層からなる場合には、下地層中の該当する層中）に、６０質量％以上含有することをいい、好ましくは８０質量％以上、より好ましくは９０質量％以上であり、１００質量％であってもよい。

また、金属の酸化物又は窒化物を含有する下地層（２２ａ）中に、本発明の効果を阻害しない範囲でケイ素の酸化物又は窒化物を含んでもよく、同様にケイ素の酸化物又は窒化物を含有する下地層（２２ｂ）に金属の酸化物又は窒化物を含んでもよい。このような材料が混合されている場合における金属とケイ素の組成比率のバランスについては、特に制限されるものではない。

図６Ｂは、下地層が２層構成の場合の下地層の厚さ方向の金属原子及びケイ素原子の組成比率を示す模式図である。

図６Ｂでは、金属の酸化物又は窒化物を含有する下地層（２２ａ）では、金属の酸化物又は窒化物のみ含有されており、ケイ素の酸化物又は窒化物を含有する下地層（２２ｂ）はケイ素の酸化物又は窒化物のみで構成されている場合の模式図であり、横軸方向に下地層の層厚（金属配線と下地層の界面から下地層と有機保護層との界面に至る層厚方向）を示し、縦軸方向に金属又はケイ素の組成比率を上下に分けて示している。

前記下地層（２２ａ）中の前記金属の組成比率は、本発明の効果を得る観点から適宜決定されるものではあるが、金属配線との界面において当該金属は１〜５０ａｔ％の範囲内であることが好ましく、より好ましくは、１５〜３５ａｔ％の範囲である。

前記下地層（２２ｂ）中の前記ケイ素の組成比率は、本発明の効果を得る観点から適宜決定されるものではあるが、有機保護層との界面において当該ケイ素は１〜５０ａｔ％の範囲内であることが好ましく、より好ましくは、２５〜４５ａｔ％の範囲である。

本発明に係る前記金属及び前記ケイ素の下地層中の組成比率を測定する方法は特に限定されないが、本発明において、例えばナイフなどを用いて下地層の表面から１０ｎｍの領域を削って当該切削部位を定量分析する方法や、下地層の厚さ方向の化合物の質量を赤外分光法（ＩＲ）や原子吸光などでスキャンする方法などを用いて定量化する方法、また、１０ｎｍ以下の極薄膜であっても、ＸＰＳ（Ｘ線光電子分光（Ｘ−ｒａｙ Ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）分析法によって定量化することできる。中でも、ＸＰＳ分析法を用いることが、極薄膜であっても元素分析することができ、また後述のデプスプロファイル測定によって 、下地層全体の層厚方向での組成比率を測定できる観点から、好ましい方法である。

〈ＸＰＳ分析法〉
ここでいうＸＰＳ分析法とは、サンプルにＸ線を照射し、生じる光電子のエネルギーを測定することで、サンプルの構成元素とその電子状態を分析する方法である。

本発明に係る下地層の厚さ方向における元素濃度分布曲線（以下、「デプスプロファイル」という。）は、金属の酸化物又は窒化物の元素濃度、ケイ素の酸化物又は窒化物の元素濃度、酸素（Ｏ）、窒素（Ｎ）、炭素（Ｃ）元素濃度等を、Ｘ線光電子分光法の測定とアルゴン（Ａｒ）等の希ガスイオンスパッタとを併用することにより、下地層の表面より内部を露出させつつ順次表面組成分析を行うことにより測定することができる。

このようなＸＰＳデプスプロファイル測定により得られる分布曲線は、例えば、縦軸を各元素の原子濃度比（単位：ａｔ％）とし、横軸をエッチング時間（スパッタ時間）として作成することができる。なお、このように横軸をエッチング時間とする元素の分布曲線においては、エッチング時間は層厚方向における前記下地層の厚さ方向における下地層の表面からの距離におおむね相関することから、「下地層の厚さ方向における下地層の表面からの距離」として、ＸＰＳデプスプロファイル測定の際に採用したエッチング速度とエッチング時間との関係から算出される下地層の表面からの距離を採用することができる。また、このようなＸＰＳデプスプロファイル測定に際して採用するスパッタ法としては、エッチングイオン種としてアルゴン（Ａｒ）を用いた希ガスイオンスパッタ法を採用し、そのエッチング速度（エッチングレート）を０．０５ｎｍ／ｓｅｃ（ＳｉＯ_２熱酸化膜換算値）とすることが好ましい。

以下に、本発明に係る下地層の組成分析に適用可能なＸＰＳ分析の具体的な条件の一例を示す。
・分析装置：アルバック・ファイ社製ＱＵＡＮＴＥＲＡ ＳＸＭ
・Ｘ線源：単色化Ａｌ−Ｋα
・スパッタイオン：Ａｒ（２ｋｅＶ）
・デプスプロファイル：ＳｉＯ_２換算スパッタ厚さで、所定の厚さ間隔で測定を繰り返し、深さ方向のデプスプロファイルを求める。この厚さ間隔は、１ｎｍとした（深さ方向に１ｎｍごとのデータが得られる）。
・定量：バックグラウンドをＳｈｉｒｌｅｙ法で求め、得られたピーク面積から相対感度係数法を用いて定量した。データ処理は、アルバック・ファイ社製のＭｕｌｔｉＰａｋを用いる。なお、分析した元素は、金属の酸化物又は窒化物、及びケイ素の酸化物又は窒化物の元素（例えば、チタン（Ｔｉ）、ケイ素（Ｓｉ）、酸素（Ｏ）、窒素（Ｎ））である。

得られたデータにより、下地層が金属の酸化物又は窒化物、及びケイ素の酸化物又は窒化物が単分子層を形成する場合は、下地層の厚さ方向に表面から０．１ｎｍまでの前記金属及びケイ素の平均組成比率を算出する。また、単分子層ではなく、下地層の厚さが１０ｎｍ未満の場合は表面（界面）からその厚さまでの前記金属及びケイ素の平均組成比率を算出し、下地層の厚さが１０ｎｍ以上であれば、表面から厚さ方向に１０ｎｍまでの前記金属及びケイ素の平均組成比率を算出する。平均組成比率は、試料をランダムに１０点測定し、その平均値を使用する。

前記金属及びケイ素の組成比率を制御する方法は特に限定されるものではないが、例えば、前記金属の単体又はその酸化物若しくは窒化物、及びケイ素の単体又はその酸化物を用いて蒸着法やプラズマＣＶＤ法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：化学気相成長法、化学蒸着法）を用いて層形成する場合の材料の選択、蒸着条件の選択（印加電力、放電電流、放電電圧、時間等）等が挙げられる。

（２）下地層中の金属及びケイ素の組成比率が層厚方向に傾斜を有する実施態様（図７Ａ、図７Ｂ参照。）。

本実施態様は、前記下地層が、前記金属の酸化物又は窒化物と前記ケイ素の酸化物又は窒化物とを混合して含有し、少なくとも前記金属の組成比率又は前記ケイ素の組成比率が、層厚方向に傾斜していることを特徴とする。

「組成比率が傾斜を有する」とは、下地層の厚さ方向に沿って前記金属及び前記ケイ素の組成比率において、濃度勾配（傾斜）が存在するという態様をいう。例えば、金属の組成分布を例にとって説明する。

最も簡単な例として、本発明に係る下地層を、その厚さ方向に垂直な面で（下地層の面方向に平行な面で）２等分されるように切断したときに、表面を含む断片に存在する金属の組成比率が、他方の断片に存在する金属の組成比率よりも少ない又は多いという実施形態が好ましく例示される。

これを一般化すると、本発明に係る下地層を、その厚さ方向に垂直な面で（下地層の面方向に平行な面で）ｋ等分されるように切断したときに、各断片に存在する金属の組成比率が、表面を含む断片から他方の断片に向かうにしたがって、徐々に減少又は増加するという実施形態もまた、好ましく例示される。当該実施形態において、ｋ＝２の場合については上記で説明したが、ｋは好ましくは３以上であり、より好ましくは５以上であり、さらに好ましくは１０以上であり、特に好ましくは２０以上である。傾斜は、減少又は増加の連続的傾斜でも不連続的傾斜でもどちらでもよいが、連続的傾斜であることが好ましい。さらに、前記傾斜として減少又は増加を層内で繰り返してもよい。

図７Ａは、下地層の厚さ方向において金属及びケイ素の組成比率が傾斜を有する場合の金属配線と下地層と有機保護層の構成を示す断面図である。

本構成例では、金属配線（９）に隣接して、前記金属の酸化物又は窒化物と前記ケイ素の酸化物又は窒化物とを混合して含有する下地層（２２ｃ）と、シランカップリング剤を含有する接着層（２１）及び有機保護層（２０）を有する。

前記下地層において、前記金属の組成比率、及び前記ケイ素の組成比率を傾斜させることで、前記金属配線と接する界面に主に前記金属を含有し、逆に前記有機保護層と接する界面に主に前記ケイ素を含有することが、単一層内でそれぞれの組成比率を傾斜させることで実現することができる。したがって、層の数を少なくすることができるため、生産性の向上が見込める。

図７Ｂは、下地層の厚さ方向において金属及びケイ素の組成比率が傾斜を有する場合の組成比率を示す模式図である。

金属配線と接する界面に主に前記金属の組成比率を高くし、層厚方向で漸次減少させ、逆に前記有機保護層と接する界面に向かってケイ素の組成比率を高くすることが、単一層内で設計でき、下地層と金属配線及び基板、及び下地層と有機保護層との密着性をそれぞれ向上し、総合的に金属配線及び基板と有機保護層との密着性を強固にすることができる。傾斜の傾きは特に制限されるものではない。また、本構成例では金属又はケイ素のどちらかの組成比率が傾斜を有しない場合も含む。

本構成においても、前記下地層（２２ｃ）中の前記金属の組成比率は、本発明の効果を得る観点から適宜決定されるものではあるが、金属配線との界面において当該金属は１〜５０ａｔ％の範囲内であることが好ましく、より好ましくは、１５〜３５ａｔ％の範囲である。

前記下地層（２２ｃ）中の前記ケイ素の組成比率は、本発明の効果を得る観点から適宜決定されるものではあるが、有機保護層との界面において当該ケイ素は１〜５０ａｔ％の範囲内であることが好ましく、より好ましくは、２５〜４５ａｔ％の範囲である。

前記金属及びケイ素の組成比率を制御する方法は特に限定されるものではないが、例えば、前記金属の単体又はその酸化物若しくは窒化物、及びケイ素の単体又はその酸化物若しくは窒化物を用いて蒸着法やプラズマＣＶＤ法を用いて層形成する際に、共蒸着法を利用して２種類の材料を反応室に導入するときの速度を変化させたり、蒸着条件の選択（印加電力、放電電流、放電電圧、時間等）等によって制御することができる。

（３）下地層が金属及びケイ素が混合された酸化物又は窒化物を含有する実施態様（図８Ａ、図８Ｂ参照。）。

本構成では、前記下地層が、前記金属の酸化物又は窒化物と前記ケイ素の酸化物又は窒化物とを混合して含有し、前記金属及び前記ケイ素のそれぞれの組成比率が、層厚方向で一様であることを特徴とする。例えば、金属とケイ素が混合された金属シリケートを原料として用いることにより、より簡易に本発明に係る下地層を形成でき、金属配線と有機保護層の密着性及びインク耐久性を向上することができる。

図８Ａは、下地層の厚さ方向において金属及びケイ素が混合されて一様な組成比率を有する場合の金属配線と下地層と有機保護層の構成を示す断面図である。

本構成では、金属配線（９）に隣接して、前記金属の酸化物又は窒化物と前記ケイ素の酸化物又は窒化物とを混合して含有する下地層（２２ｄ）と、シランカップリング剤を含有する接着層（２１）及び有機保護層（２０）を有する。

本構成では、下地層が前記金属の酸化物又は窒化物と前記ケイ素の酸化物又は窒化物とを混合して含有し、前記金属及び前記ケイ素のそれぞれの組成比率が、層厚方向で一様であることが、好ましい。一様であることにより、金属シリケートのような単一の原料で複雑な条件操作をせずに、より簡易に本発明に係る下地層を形成でき、金属配線と有機保護層の密着性及びインク耐久性を向上することができる。

また、前記「一様である」とは、本発明に係る金属及びケイ素の酸化物又は窒化物が下地層に混合されて存在し、それぞれの組成比率が、下地層全体にわたって±１０ａｔ％の範囲内の変動幅（ばらつき）で分布していることをいう。

図８Ｂは、下地層の厚さ方向において金属及びケイ素が混合されて一様な組成比率を有する場合の組成比率を示す模式図である。

金属の酸化物又は窒化物と前記ケイ素の酸化物又は窒化物とを混合して含有する下地層（２２ｄ）は、層中の金属の組成比率及びケイ素の組成比率が、金属配線の界面から、有機保護層の界面まで一定の値を示している。

〔２〕本発明に係る基板、金属配線、下地層及び有機保護層を構成する材料及び形成方法
〔２．１〕基板関係
本発明に用いられる配線用基板（２）はガラス製の基板であることが好ましい。

ガラスとしては、無機ガラス及び有機ガラス（樹脂グレージング）が挙げられる。無機ガラスとしては、フロート板ガラス、熱線吸収板ガラス、磨き板ガラス、型板ガラス、網入り板ガラス、線入り板ガラス、及び、グリーンガラス等の着色ガラス等が挙げられる。上記有機ガラスは、無機ガラスに代用される合成樹脂ガラスである。上記有機ガラス（樹脂グレージング）としては、ポリカーボネート板及びポリ（メタ）アクリル樹脂板等が挙げられる。上記ポリ（メタ）アクリル樹脂板としては、ポリメチル（メタ）アクリレート板等が挙げられる。本発明においては、外部から衝撃が加わって破損した際の安全性の観点からは、無機ガラスであることが好ましい。

本実施態様のインクジェットヘッド（１００）は、圧電素子用の基板と、ほかの壁を形成する部材（代表的には、ガラス、セラミック、金属又はプラスチック製の平板を接着して形成するインクチャネルの蓋）とでインク流路であるインクチャネル（１１）が形成されている
圧電素子用の基板には、例えば、Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ_３（ジルコン酸チタン酸鉛、以下ＰＺＴという。）、ＢａＴｉＯ_３、ＰｂＴｉＯ_３、等の基板を使用することができる。その中でも、ＰＺＴを含有し圧電特性を有する圧電性セラミックス基板であるＰＺＴ基板が、圧電定数やその高周波応答性などの圧電特性に優れるので好ましい。

また、ほかの壁を形成する部材として、機械的強度が高く、インク耐久性を備えたものであれば、上述した種々の材質のものを用いることができるが、セラミックス基板を用いることが好ましく、更に、変形されるＰＺＴ基板等の圧電性セラミックス基板と接合された使用を考慮すると、非圧電性のセラミックス基板を用いることが好ましく、圧電性セラミックスの側壁の変位を強固に支えることができ、かつ自身の変形が少ないために、効率的な駆動ができ、低電圧化が可能となるので好ましい。

具体的には、例えば、シリコン、酸化アルミニウム（アルミナ）、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、窒化アルミニウム、窒化シリコン、シリコンカーバイト、石英の少なくとも１つを主成分とした基板等を挙げることができ、特に、酸化アルミニウム又は酸化ジルコニウム等を主成分とするセラミックス基板は、板厚が薄くても優れた基板特性を有し、駆動時の発熱や環境温度の変化に伴う基板の膨張によるそりやストレスでの破壊を低下できるので好ましく、酸化アルミニウムを主成分とする基板は安価で高絶縁性であるので特に好ましい。

また特に、ＰＺＴ基板を側壁、又は側壁及び底壁とし、非圧電性のセラミックス基板を底板又は天板とすると、高性能のシェアモードのピエゾ型インクジェットヘッドを安価に製造できるので好ましく、更に、その非圧電性のセラミックス基板として酸化アルミニウム基板を用いると、インクジェットヘッドがより安価に製造し得るのでより好ましい。

〔２．２〕金属配線の材料と形成方法
本発明に係る金属配線の金属は、金、白金、銅、銀、パラジウム、タンタル、チタン又はニッケルのいずれかであることが好ましく、中でも電気導電性、安定性、腐食耐性の観点から金、白金又は銅であることが好ましい。金属配線は、例えば、蒸着法、スパッタリング法、又はメッキ法等により、前記金属からなる電極を通常、０．５〜５．０μｍ程度の層厚で形成することが好ましい。

ノズルプレート（６１）としては、例えば、ポリアルキレン、エチレンテレフタレート、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルケトン、ポリエーテルスルホン、ポリカーボネート、酢酸セルロース等のプラスチック、又はステンレス、ニッケル、シリコン等が好適である。

金属配線（９）は、有機保護層形成工程前に、インクチャネル（１１）及び圧電素子からなる駆動壁を有するヘッドチップ（１）の、基板との接着面側に引き出されている電極(不図示)と導電性接着剤(不図示)によって接着される。この接着工程におけるそれぞれの接着面は、接着剤を塗布する前にその状態に応じて洗浄や研磨等の前処理を行うことが好ましい。接着面の前処理により良好な接着を行うことができる。

〔２．３〕下地層の材料と形成方法
〔２．３．１〕金属の酸化物又は窒化物
本発明に係る下地層が含有する金属の酸化物又は窒化物は、チタン、ジルコニウム、タンタル、クロム、ニッケル又はアルミニウムの酸化物又は窒化物であることが好ましい。中でも、チタンであることが密着性の観点から好ましく、特に酸化チタン（ＴｉＯ_２）であることが好ましい。

〔２．３．２〕ケイ素の酸化物又は窒化物
本発明に係る下地層が含有するケイ素の酸化物又は窒化物は、シロキサン結合の観点からケイ素の酸化物である二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）であることが好ましい。二酸化ケイ素には天然品、合成品、結晶質、非晶質などの区分がある。金属ケイ素、一酸化ケイ素、二酸化ケイ素を混合した材料を作製する場合、金属ケイ素、一酸化ケイ素は一般的に結晶質であるため、二酸化ケイ素もできるだけ近い形状にして、蒸発に際する溶融の仕方を似たものとするべく、結晶質を用いるのが望ましい。二酸化ケイ素には本発明の効果を阻害しない範囲で、窒化酸化ケイ素、炭化窒化ケイ素等を一部混合してもよい。

〔２．３．３〕金属シリケート
前記実施形態（３）の場合は、金属シリケートを用いることが好ましい。この場合、タンタル、ハフニウム、ニオブ、チタン、ジルコニウムなど、高酸化状態が化学的に安定な金属元素を１種類以上含んだ金属の酸化物にシリコンを含有した金属シリケートを用いることが好ましい。このような金属シリケートとしては、ジルコニウムシリケート（ＺｒＳｉ_ｘＯ_ｙ）、ハフニウムシリケート（ＨｆＳｉ_ｘＯ_ｙ）、ランタンシリケート（ＬａＳｉ_ｘＯ_ｙ）、イットリウムシリケート（ＹＳｉ_ｘＯ_ｙ）、チタンシリケート（ＴｉＳｉ_ｘＯ_ｙ）、タンタルシリケート（ＴａＳｉ_ｘＯ_ｙ）などが挙げられる。中でも、チタンシリケート（ＴｉＳｉ_ｘＯ_ｙ）が好ましい。

〔２．３．４〕下地層の形成方法
下地層は、下地層中の金属の組成比比率、及び下地層中のケイ素の組成比率を所望の値になるように、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、反応性スパッタリング法、分子線エピタキシー法、クラスターイオンビーム法、イオンプレーティング法、プラズマ重合法、大気圧プラズマ重合法、プラズマＣＶＤ法、レーザーＣＶＤ法、熱ＣＶＤ法等のドライプロセスや、スピンコート法、キャスト法、クラビアコート法等の塗布法や、インクジェットプリント法を含む印刷法等の湿式プロセスによって形成することができる。

中でも、真空蒸着法、スパッタリング法又はイオンプレーティング法等のドライプロセスによって形成することが、金属の組成比率、及びケイ素の組成比率を精密に制御する観点から、好ましい形成方法である。

真空蒸着法は、例えば、抵抗加熱蒸着、高周波誘導加熱蒸着、電子ビーム蒸着、イオンビーム蒸着、プラズマ支援蒸着などが挙げられる。真空蒸着法は真空中で膜にしたい材料を蒸発又は昇華させ、その蒸気が基板（膜をつけたい対象物や箇所）に到達して堆積することで膜を形成する方法である。蒸発材料や基板に、電気的に印加させることもなく、気化した材料がそのまま基板に到達するため、基板のダメージが少なく純度の高い膜が形成できる。

スパッタリング法は、例えば、マグネトロンカソードスパッタリング、平板マグネトロンスパッタリング、２極ＡＣ平板マグネトロンスパッタリング、２極ＡＣ回転マグネトロンスパッタリングなど、反応性スパッタ法などが挙げられる。スパッタリング法は、プラズマ等により高いエネルギーをもった粒子を材料（ターゲット）に衝突させて、その衝撃で材料成分をたたき出し、その粒子を基板上に膜を堆積させることで膜を形成する。材料そのものをたたき出しているので、合金の成分がほとんどそのまま基板上に堆積することができる。

イオンプレーティング法はＤＣイオンプレーティン法、ＲＦイオンプレーティング法などが挙げられる。イオンプレーティング法は、蒸着法とほぼ同じ原理だが、異なるところは、蒸発粒子をプラズマ中を通過させることで、プラスの電荷を帯びさせ、基板にマイナスの電荷を印加して蒸発粒子を引き付けて堆積させ膜を作製する。これにより蒸着法に比べより密着性の強い膜を作ることができる。

本発明では、前記下地層形成時の前処理として、金属配線用材料の残留物を除去する洗浄工程を加えることが好ましく、脱脂洗浄、プラズマ処理、又は逆スパッタ処理のいずれかを行う工程を有することが好ましい。

脱脂洗浄は、金属配線用材料の残留物を除去し、金属配線とパリレンを含有する有機保護層との密着性を向上させることができる。

金属配線表面を金属配線用材料の残留物を除去する洗浄液としては、速乾性を有し、かつ金属配線との反応性が低い洗浄液を用いることが好ましい。このような洗浄液としては、例えば、イソプロピルアルコール等のアルコール系洗浄液を用いることが好ましい。また、その他の洗浄液として、炭化水素系洗浄液及びフッ素系洗浄液等も好適に用いることができる。

プラズマ処理は、一例として、金属配線にアルゴン（Ａｒ）ガスを所定流量導入した圧力勾配型プラズマガンを用いてプラズマ生成のための電力を投入し、プラズマ流を収束させて照射することで、金属配線用材料の残留物を除去することができる。

逆スパッタ処理は、金属配線用材料の残留物を除去するために、適当のアルゴン（Ａｒ）イオンビーム照射により、それぞれの接合面の清浄化を行う。例えば、逆スパッタ処理としては、酸素（Ｏ_２）ガス、又はアルゴン（Ａｒ）ガスやこれらの混合ガスを用いて基材に対してスパッタ処理を行う。逆スパッタ処理を行うことで、基材表面の汚染除去効果、又は表面活性化効果が得られ、基材と下地層との密着性を上げることができる。

すなわち、逆スパッタ処理とは、ある対象物に何らかのエネルギー線を照射することによってスパッタリングを生じさせ、その結果、照射された部分が物理的に削られることである。

清浄化を行うための一例としての逆スパッタ処理は、以下のように行うことができる。アルゴン（Ａｒ）などの不活性ガスを用いて、加速電圧を０．１〜１０ｋＶ、好ましくは０．５〜５ｋＶの範囲とし、電流値を１０〜１０００ｍＡ、好ましくは１００〜５００ｍＡの範囲とし、１〜３０分間、好ましくは１〜５分間の範囲、金属配線上に照射することによって行うことができる。

〔２．４〕有機保護層の材料と形成方法
〔２．４．１〕有機保護層の材料
本発明に係る有機保護層としては、ポリパラキシリレン又はその誘導体、ポリイミド又はポリ尿素を含有することが、金属配線の腐食、及び電気的なリークの発生を抑制でき、好ましい。

（ポリパラキシリレン又はその誘導体）
有機保護層は、主成分としてポリパラキシリレン又はその誘導体を用いて、いわゆるパリレン膜を形成することが好ましい（以下、ポリパラキシリレンを用いる有機保護層をパリレン膜ともいう。）。パリレン膜は、パラキシリレン樹脂又はその誘導体樹脂からなる樹脂被膜であり、例えば、固体のジパラキシリレンダイマー又はその誘導体を蒸着源とするＣＶＤ法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）により形成することができる。すなわち、ジパラキシリレンダイマーが気化、熱分解して発生したパラキシリレンラジカルが、流路部材や金属層の表面に吸着して重合反応し、被膜を形成する。

パリレン膜には、種々の性能を有するパリレン膜があるが、必要な性能等に応じて、各種のパリレン膜やそれら種々のパリレン膜を複数積層した多層構成のパリレン膜等を所望のパリレン膜として適用することもできる。例えば、ポリパラキシリレン、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、ポリテトラクロロパラキシリレン、ポリフルオロパラキシリレン、ポリジメチルパラキシリレン及びポリジエチルパラキシリレンなどを挙げることができるが、ポリパラキシリレンを用いることが好ましい。

パリレン膜の層厚は、優れた絶縁性及びインク耐久性の効果を得る観点から、１〜２０μｍの範囲内とすることが好ましい。

ポリパラキシリレンは分子量が５０万にも及ぶ結晶性ポリマーであり、原料のパラキシリレン二量体を昇華し熱分解してパラキシリレンラジカルを発生させる。パラキシリレンラジカルは配線用基板（２）、金属配線（９）、下地層（２２）に付着すると同時に重合してポリパラキシリレンを生成し、保護膜を形成する。

ポリパラキシリレンとしては、パリレンＮ（日本パリレン株式会社製の商品名）が挙げられる。

ポリパラキシリレン誘導体としては、ベンゼン環に塩素原子が一つ置換したパリレンＣ（日本パリレン株式会社製の商品名）、ベンゼン環の２位と５位に塩素原子が置換したパリレンＤ（日本パリレン株式会社製の商品名）、ベンゼン環を結ぶメチレン基の水素原子をフッ素原子で置換したパリレンＨＴ（日本パリレン株式会社製の商品名）が挙げられる。

本実施形態のポリパラキシリレン及びポリパラキシリレンの誘導体としては、これらの中でも、上述した層厚で優れた絶縁性及びインク耐久性の効果を得る観点から、パリレンＮ又はパリレンＣを用いることが好ましい。

（ポリイミド）
本発明に用いられるポリイミドは、一般的に知られている芳香族多価カルボン酸無水物又はその誘導体と芳香族ジアミンとの反応によって、ポリアミック酸（ポリイミドの前駆体）を経由して得ることが好ましい。すなわち、ポリイミドは、その剛直な主鎖構造により溶媒等に対して不溶であり、また不溶融の性質を持つため、酸無水物と芳香族ジアミンから、まず有機溶媒に可溶なポリイミドの前駆体（ポリアミック酸、又はポリアミド酸）を合成し、この段階で様々な方法で成型加工が行われ、その後ポリアミック酸を加熱又は化学的な方法で脱水反応させて環化（イミド化）しポリイミドとすることが好ましい。反応の概略を反応式（Ｉ）に示す。

（式中、Ａｒ^１は少なくとも一つの炭素６員環を含む４価の芳香族残基を表し、Ａｒ^２は少なくとも一つの炭素６員環を含む２価の芳香族残基を表す。）
上記芳香族多価カルボン酸無水物の具体例としては、例えば、エチレンテトラカルボン酸二無水物、シクロペンタンテトラカルボン酸二無水物、ピロメリット酸二無水物、３，３′，４，４′−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、２，２′，３，３′−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、３，３′，４，４′−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、２，２′，３，３′−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、２，２−ビス（２，３−ジカルボキシフェニル）プロパン二無水物、ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）エーテル二無水物、ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）スルホン二無水物、１，１−ビス（２，３−ジカルボキシフェニル）エタン二無水物、ビス（２，３−ジカルボキシフェニル）メタン二無水物、ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）メタン二無水物、２，２−ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）−１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパン二無水物、２，３，６，７−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、１，４，５，８−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、１，２，５，６−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、１，２，３，４−ベンゼンテトラカルボン酸二無水物、３，４，９，１０−ペリレンテトラカルボン酸二無水物、２，３，６，７−アントラセンテトラカルボン酸二無水物、１，２，７，８−フェナントレンテトラカルボン酸二無水物等が挙げられる。これらは単独又は２種以上混合して用いられる。

次に、芳香族多価カルボン酸無水物と反応させる芳香族ジアミンの具体例としては、例えば、ｍ−フェニレンジアミン、ｏ−フェニレンジアミン、ｐ−フェニレンジアミン、ｍ−アミノベンジルアミン、ｐ−アミノベンジルアミン、４，４′−ジアミノジフェニルエーテル、３，３′−ジアミノジフェニルエーテル、３，４′−ジアミノジフェニルエーテル、ビス（３−アミノフェニル）スルフィド、（３−アミノフェニル）（４−アミノフェニル）スルフィド、ビス（４−アミノフェニル）スルフィド、ビス（３−アミノフェニル）スルフィド、（３−アミノフェニル）（４−アミノフェニル）スルホキシド、ビス（３−アミノフェニル）スルホン、（３−アミノフェニル）（４−アミノフェニル）スルホン、ビス（４−アミノフェニル）スルホン、３，３′−ジアミノベンゾフェノン、３，４′−ジアミノベンゾフェノン、４，４′−ジアミノベンゾフェノン、３，３′−ジアミノジフェニルメタン、３，４′−ジアミノジフェニルメタン、４，４′−ジアミノジフェニルメタン、ビス〔４−（３−アミノフェノキシ）フェニル〕メタン、ビス〔４−（４−アミノフェノキシ）フェニル〕メタン、１，１−ビス〔４−（３−アミノフェノキシ）フェニル〕エタン、１，１−ビス〔４−（４−アミノフェノキシ）フェニル〕−エタン、１，２−ビス〔４−（３−アミノフェノキシ）フェニル〕エタン、１，２−ビス〔４−（４−アミノフェノキシ）フェニル〕エタン、２，２−ビス〔４−（３−アミノフェノキシ）フェニル〕プロパン、２，２−ビス〔４−（４−アミノフェノキシ）フェニル〕プロパン、２，２−ビス〔４−（３−アミノフェノキシ）フェニル〕ブタン、２，２−ビス〔３−（３−アミノフェノキシ）フェニル〕−１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパン、２，２−ビス〔４−（４−アミノフェノキシ）フェニル〕−１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパン、１，３−ビス（３−アミノフェノキシ）ベンゼン、１，３−ビス（４−アミノフェノキシ）ベンゼン、１，４−ビス（３−アミノフェノキシ）ベンゼン、１，４−ビス（４−アミノフェノキシ）ベンゼン、４，４′−ビス（３−アミノフェノキシ）ビフェニル、４，４′−ビス（４−アミノフェノキシ）ビフェニル、ビス〔４−（３−アミノフェノキシ）フェニル〕ケトン、ビス〔４−（４−アミノフェノキシ）フェニル〕ケトン、ビス〔４−（３−アミノフェノキシ）フェニル〕スルフィド、ビス〔４−（４−アミノフェノキシ）フェニル〕スルフィド、ビス〔４−（３−アミノフェノキシ）フェニル〕スルホキシド、ビス〔４−（４−アミノフェノキシ）フェニル〕スルホキシド、ビス〔４−（３−アミノフェノキシ）フェニル〕スルホン、ビス〔４−（４−アミノフェノキシ）フェニル〕スルホン、ビス〔４−（３−アミノフェノキシ）フェニル〕エーテル、ビス〔４−（４−アミノフェノキシ）フェニル〕エーテル、１，４−ビス〔４−（３−アミノフェノキシ）ベンゾイル〕ベンゼン、１，３−ビス〔４−（３−アミノフェノキシ）ベンゾイル〕ベンゼン、４，４′−ビス〔３−（４−アミノフェノキシ）ベンゾイル〕ジフェニルエーテル、４，４′−ビス〔３−（３−アミノフェノキシ）ベンゾイル〕ジフェニルエーテル、４，４′−ビス〔４−（４−アミノ−α，α−ジメチルベンジル）フェノキシ〕ベンゾフェノン、４，４′−ビス〔４−（４−アミノ−α，α−ジメチルベンジル）フェノキシ〕ジフェニルスルホン、ビス〔４−｛４−（４−アミノフェノキシ）フェノキシ｝フェニル〕スルホン、１，４−ビス〔４−（４−アミノフェノキシ）フェノキシ〕−α，α−ジメチルベンジル〕ベンゼン、１，３−ビス〔４−（４−アミノフェノキシ）−α，α−ジメチルベンジル〕ベンゼン等が挙げられる。これらは単独又は２種以上を混合して使用される。

上記芳香族多価カルボン酸無水物成分とジアミン成分とを略等モル用いてＮ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチル−２−ピロリドン等の有機極性溶媒中で、反応温度は、−２０〜１００℃、望ましくは６０℃以下、反応時間は、３０分〜１２時間程度重合反応させることにより、ポリイミドの前駆体（ポリアミック酸）を得ることができる。

前記ポリイミドの前駆体であるポリアミック酸からポリイミドへの転化（イミド化）を行う。

すなわち、ポリアミック酸は、加熱する方法（１）又は化学的方法（２）によってイミド化することができる。加熱する方法（１）は、ポリアミック酸を３００〜４００℃に加熱処理することによってポリイミドに転化する方法であり、ポリイミド（ポリイミド樹脂）を得る簡便かつ実用的な方法である。一方、化学的方法（２）は、ポリアミック酸を脱水環化試薬（カルボン酸無水物と第３アミンの混合物など）により反応した後、加熱処理して完全にイミド化する方法であり、（１）の加熱する方法に比べると煩雑でコストのかかる方法であるため、（１）の方法が好ましい。

（ポリ尿素）
本発明に用いられるポリ尿素を合成するには、原料モノマーとして、ジアミンモノマーと酸成分モノマーを使用する。

本発明の場合、ジアミンモノマーとしては、例えば、４，４′−メチレンビス（シクロヘキシルアミン）、４，４′−ジアミノジフェニルメタン、４，４′−ジアミノジフェニルエーテル等の芳香族、脂環族、脂肪族系等のものを好適に用いることができる。

一方、酸成分モノマーとしては、例えば、１，３−ビス（イソシアナートメチル）シクロヘキサン、４，４′−ジフェニルメタンジイソシアナート等の芳香族、脂環族、脂肪族系ジイソシアナート等のものを好適に用いることができる。

本発明の場合、特に限定されることはないが、原料モノマーとして、ジアミンモノマー、酸成分モノマーのうち少なくとも一方の原料モノマーにフッ素を含有するものを用いることが好ましい。

この場合、フッ素を含有するジアミンモノマーとしては、例えば、４，４′−（ヘキサフルオロイソプロピリデン）ジアニリン、２，２′−ビス（トリフルオロメチル）ベンジジン、２，２′−ビス（４−（４−アミノフェノキシ）フェニル）ヘキサフルオロプロパン等を好適に用いることができる。

一方、フッ素を含有する酸成分モノマーとしては、例えば、４，４′−（ヘキサフルオロイソプロピリデン）ビス（イソシアナートベンゼン）等を好適に用いることができる。

〔２．４．２〕有機保護層の形成方法
ポリパラキシリレン又はその誘導体、ポリイミド及びポリ尿素を用いる有機保護層の形成は、特に限定されるものではなく、真空蒸着法、スパッタリング法、反応性スパッタリング法、分子線エピタキシー法、クラスターイオンビーム法、イオンプレーティング法、プラズマ重合法、大気圧プラズマ重合法、プラズマＣＶＤ法、レーザーＣＶＤ法、熱ＣＶＤ法等のドライプロセスや、スピンコート法、キャスト法、クラビアコート法等の塗布法や、インクジェットプリント法を含む印刷法等の湿式プロセスによって形成することができる。

中でも真空蒸着法によって形成することが好ましい。例えば、真空装置内において、金属配線及び下地層上に、ポリパラキシリレン又はその誘導体からなる有機保護層を形成するには、０．１〜１０Ｐａ程度の高真空に設定し、各蒸発源の原料モノマーをそれぞれ所定の温度に加熱する。そして、各原料モノマーが所定の温度に達して所要の蒸発量が得られた後に、各原料モノマーの蒸気を真空槽内に導入し、各原料モノマーを金属配線上に導いて堆積させる。

例えば、最初にパリレンＮを供給し、その後パリレンＣを供給することにより形成したパリレン膜であることが好ましく、特にインクジェットヘッドの金属配線を保護するパリレン膜としては、これにより、よりピンホールがなく、かつ耐熱性に優れ、充分に耐久性を有する金属配線保護膜を簡易に得ることができる点で好ましい。

また、パリレン膜中、パリレンＮの成分を５０モル％以下とすることが好ましく、これにより、より耐熱性に優れたパリレン膜を得ることができる。

また更に、パリレン膜を下地層側の下層と前記下地層と反対側の上層とに層厚で２分したとき、下層はパリレンＮの成分を７０モル％以上含有し、上層はパリレンＣの成分を７０モル％以上含有するようにすることが好ましく、これにより、よりピンホールがなく、かつ耐熱性にすぐれ、充分に耐久性を有するパリレン膜を得ることができる。

有機保護層の層厚は、１〜２０μｍが好ましく、１〜１０μｍがより好ましく、５〜１０μｍが特に好ましい。特に、インクジェットヘッドにおいては、有機保護層の層厚を１〜２０μｍ以下とすることで、インク吐出性能にも優れたインクジェットヘッドを得ることができる。

〔２．４．２〕接着層
本発明では、下地層と有機保護層の間に接着層としてシランカップリング剤を含有する接着層を有することが、密着性の観点から好ましい。シランカップリング剤が存在することにより、本発明に係る下地層中のケイ素の酸化物又は窒化物とシロキサン結合を形成することでより密着性を高めることができる。

この場合、シランカップリング剤を主成分として含有する接着層を形成すること以外に、前記有機保護層がシランカップリング剤を分散含有することも好ましい態様である。これにより、有機保護層としての膜性能を生かしつつ、金属配線及び下地層との密着性に極めて優れ、高耐久性の有機保護層を得ることができる。

例えば、前記有機保護層において、下層である下地層との界面から０．１μｍ厚までの範囲に含有されるシランカップリング剤のＳｉ濃度が、０．１ｍｇ／ｃｍ^３以上である有機保護層であることが好ましい。これにより、金属配線及び下地層と有機保護層との密着性を一層向上することができる。

さらにまた、前記有機保護層中、前記下地層との界面から０．１μｍ厚までの範囲に含有される前記シランカップリング剤のＳｉ濃度が５ｍｇ／ｃｍ^３以下である有機保護層であることが好ましい。これにより、シランカップリング剤が必要以上に有機保護層の界面近傍に存在して、有機保護層と下地層との密着性が低下してしまうといったことを防止することができる。

本発明に用いられるシランカップリング剤は、特に限定されるものではないが、例えば、ハロゲン含有シランカップリング剤（２−クロロエチルトリメトキシシラン、２−クロロエチルトリエトキシシラン、３−クロロプロピルトリメトキシシラン、３−クロロプロピルトリエトキシシランなど）、エポキシ基含有シランカップリング剤［２−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、２−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリエトキシシラン、３−（３，４−エポキシシクロヘキシル）プロピルトリメトキシシラン、２−グリシジルオキシエチルトリメトキシシラン、２−グリシジルオキシエチルトリエトキシシラン、３−グリシジルオキシプロピルトリメトキシシラン、３−グリシジルオキシプロピルトリエトキシシランなど］、アミノ基含有シランカップリング剤（２−アミノエチルトリメトキシシラン、３−アミノプロピルトリメトキシシラン、３−アミノプロピルトリエトキシシラン、２−［Ｎ−（２−アミノエチル）アミノ］エチルトリメトキシシラン、３−［Ｎ−（２−アミノエチル）アミノ］プロピルトリメトキシシラン、３−（２−アミノエチル）アミノ］プロピルトリエトキシシラン、３−［Ｎ−（２−アミノエチル）アミノ］プロピル−メチルジメトキシシランなど）、メルカプト基含有シランカップリング剤（２−メルカプトエチルトリメトキシシラン、３−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、３−メルカプトプロピルトリエトキシシランなど）、ビニル基含有シランカップリング剤（ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシランなど）、（メタ）アクリロイル基含有シランカップリング剤（２−メタクリロイルオキシエチルトリメトキシシラン、２−メタクリロイルオキシエチルトリエトキシシラン、２−アクリロイルオキシエチルトリメトキシシラン、３−メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン、３−メタクリロイルオキシプロピルトリエトキシシラン、３−アクリロイルオキシプロピルトリメトキシシランなど）などを挙げることができる。これらの中では、エポキシ基含有シランカップリング剤、メルカプト基含有シランカップリング剤、（メタ）アクリロイル基を含有するシランカップリング剤等が好ましく用いられる。

エポキシ基含有シランカップリング剤としては、分子内にエポキシ基（エポキシ基を含む有機基）を少なくとも１個、アルコキシシリル基を少なくとも１個有する有機ケイ素化合物であって、粘着剤成分との相溶性がよく、かつ光透過性を有するもの、例えば実質上透明なものが好適である。

エポキシ基含有シランカップリング剤の具体例としては、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン等の３−グリシドキシプロピルトリアルコキシシラン、３−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、３−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン等の３−グリシドキシプロピルアルキルジアルコキシシラン、メチルトリ（グリシジル）シラン、２−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、２−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリエトキシシラン等の２−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリアルコキシシランなどが挙げられる。中でも、耐久性をより向上させる観点から、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、３−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、２−（３，４エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシランが好ましく、特に３−グリシドキシプロピルトリメトキシシランが好ましい。これらは、１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。

メルカプト基含有シランカップリング剤としては、分子内にメルカプト基（メルカプト基を含む有機基）を少なくとも１個、アルコキシシリル基を少なくとも１個有する有機ケイ素化合物であって、他成分との相溶性がよく、かつ光透過性を有するもの、例えば実質上透明なものが好適である。

メルカプト基含有シランカップリング剤の具体例としては、３−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、３−メルカプトプロピルトリエトキシシラン、３−メルカプトプロピルジメトキシメチルシラン等のメルカプト基含有低分子型シランカップリング剤；３−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、３−メルカプトプロピルトリエトキシシラン、３−メルカプトプロピルジメトキシメチルシラン等のメルカプト基含有シラン化合物と、メチルトリエトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、エチルトリメトキシシラン等のアルキル基含有シラン化合物との共縮合物などのメルカプト基含有オリゴマー型シランカップリング剤などが挙げられる。中でも、耐久性の観点から、メルカプト基含有オリゴマー型シランカップリング剤が好ましく、特にメルカプト基含有シラン化合物とアルキル基含有シラン化合物との共縮合物が好ましく、さらには３−メルカプトプロピルトリメトキシシランとメチルトリエトキシシランとの共縮合物が好ましい。これらは、１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。

（メタ）アクリロイル基含有シランカップリング剤としては、１，３−ビス（アクリロイルオキシメチル）−１，１，３，３−テトラメチルジシラザン、１，３−ビス（メタクリロイルオキシメチル）−１，１，３，３−テトラメチルジシラザン、１，３−ビス（γ−アクリロイルオキシプロピル）−１，１，３，３−テトラメチルジシラザン、１，３−ビス（γ−メタクリロイルオキシプロピル）−１，１，３，３−テトラメチルジシラザン、アクリロイルオキシメチルメチルトリシラザン、メタクリロイルオキシメチルメチルトリシラザン、アクリロイルオキシメチルメチルテトラシラザン、メタクリロイルオキシメチルメチルテトラシラザン、アクリロイルオキシメチルメチルポリシラザン、メタクリロイルオキシメチルメチルポリシラザン、３−アクリロイルオキシプロピルメチルトリシラザン、３−メタクリロイルオキシプロピルメチルトリシラザン、３−アクリロイルオキシプロピルメチルテトラシラザン、３−メタクリロイルオキシプロピルメチルテトラシラザン、３−アクリロイルオキシプロピルメチルポリシラザン、３−メタクリロイルオキシプロピルメチルポリシラザン、アクリロイルオキシメチルポリシラザン、メタクリロイルオキシメチルポリシラザン、３−アクリロイルオキシプロピルポリシラザン、３−メタクリロイルオキシプロピルポリシラザンが好ましく、更に、化合物の合成・同定が容易であるといった観点から、１，３−ビス（アクリロイルオキシメチル）−１，１，３，３−テトラメチルジシラザン、１，３−ビス（メタクリロイルオキシメチル）−１，１，３，３−テトラメチルジシラザン、１，３−ビス（γ−アクリロイルオキシプロピル）−１，１，３，３−テトラメチルジシラザン、１，３−ビス（γ−メタクリロイルオキシプロピル）−１，１，３，３−テトラメチルジシラザンが特に好ましい。

シランカップリング剤の市販品としては、（メタ）アクリロイル基含有シランカップリング剤の市販品として、信越化学工業（株）製ＫＢＭ−１３、ＫＢＭ−２２、ＫＢＭ−１０３、ＫＢＭ−３０３、ＫＢＭ−４０２、ＫＢＭ−４０３、ＫＢＭ−５０２、ＫＢＭ−５０３、ＫＢＭ−６０２、ＫＢＭ−６０３、ＫＢＭ−８０２、ＫＢＭ−８０３、ＫＢＭ−９０３、ＫＢＭ−１００３、ＫＢＭ−３０３３、ＫＢＭ−５１０３、ＫＢＭ−７１０３、ＫＢＥ−１３、ＫＢＥ−２２、ＫＢＥ−４０２、ＫＢＥ−４０３、ＫＢＥ−５０２、ＫＢＥ−５０３、ＫＢＥ−８４６、ＫＢＥ−９０３、ＫＢＥ−１００３、ＫＢＥ−３０３３、ＫＢＥ−９００７、ＬＳ−５２０、ＬＳ−５３０、ＬＳ−１０９０、ＬＳ−１３７０、ＬＳ−１３８２、ＬＳ−１８９０、ＬＳ−２７５０、ＬＳ−３１２０を挙げることができる。これらのシランカップリング剤は、１種のみが単独で用いられてもよいし、２種以上が併用されてもよい。

シランカップリング剤を含有する接着層は、真空蒸着法、スパッタリング法、反応性スパッタリング法、分子線エピタキシー法、クラスターイオンビーム法、イオンプレーティング法、プラズマ重合法、大気圧プラズマ重合法、プラズマＣＶＤ法、レーザーＣＶＤ法、熱ＣＶＤ法等のドライプロセスや、スピンコート法、キャスト法、クラビアコート法、インクジェットプリント法等による湿式塗布方式で形成することができる。

前述の前記有機保護層がシランカップリング剤を分散含有する場合は、有機保護層形成時に、シランカップリング剤の蒸気雰囲気下に、化学蒸着法等の気相合成法により有機保護層を形成する方法であることが好ましい。これにより、有機保護層がシランカップリング剤を分散含有する有機保護層としての膜性能を生かしつつ、下地層との密着性に極めて優れ、高耐久性の有機保護層を簡易、かつ低コストで得ることができる。

〔２．５〕下地層及び有機保護層の具体的な製造フロー
図９Ａは、金属配線上に下地層及び有機保護層を形成する場合のステップの一例である。

ステップ１（図中、Ｓ１と表記する。以下、Ｓ１、Ｓ２・・・として説明する。）は、金属配線を基板上に加工／パターニングする工程である（詳細は後述する。）。当該配線用基板を成膜装置チャンバー内に設置する（Ｓ２）。成膜装置チャンバー内を１×１０^−２Ｐａ以下に真空排気した（Ｓ３）後、前述の逆スパッタ処理にて、金属配線用基板を清浄化する（Ｓ４）。次いで、下地層を真空蒸着法にて形成する（Ｓ５）。下地層が２層の場合は、第１層として、例えば蒸着源をＴｉとし、材料ガスを酸素（Ｏ_２）＋窒素（Ｎ_２）＋アルゴン（Ａｒ）として真空度１×１０^−２Ｐａ以下にし、温度常温〜２００℃の範囲内で層厚１００ｎｍ程度になるまで蒸着を行うことが好ましい。

次いで、第２層として、蒸着源をＳｉとし、材料ガスを酸素（Ｏ_２）＋窒素（Ｎ_２）＋アルゴン（Ａｒ）として真空度１×１０^−２Ｐａ以下にし、温度常温〜２００℃の範囲内で層厚１００ｎｍ程度になるまで蒸着を行う。次いで、成膜装置チャンバー内を大気解放し（Ｓ６）、２層の下地層付き金属配線用基板を得る（Ｓ７）。下地層の形成と同様に、当該下地層付き金属配線用基板を成膜装置チャンバー内に設置し、成膜装置チャンバー内を０．１〜１０Ｐａ程度に真空排気して、有機保護層であるパリレンを気化温度１００〜１６０℃、圧力０．１〜１０Ｐａ程度、基板温度を常温〜５０℃の範囲に制御しながら、層厚１〜２０μｍの範囲の有機保護層を形成する。（Ｓ８）。次いで成膜装置チャンバー内を大気解放し、有機保護層付き金属配線用基板を得る（Ｓ９）。

この場合、有機保護層の形成に先立って、シランカップリング剤を含有する接着層を塗布又は蒸着によって下地層上に形成するか、又は有機保護層の形成初期にシランカップリング剤蒸気を成膜装置チャンバー内に導入して、有機保護層の下地層と接する界面にシランカップリング剤が存在するように形成を行うことが好ましい。

図９Ｂは、金属配線上に下地層及び有機保護層を形成する場合の別のステップの一例である。

ここでは、前述の逆スパッタ処理の代わりに、イソプロピルアルコールによる前洗浄を行い乾燥する工程（Ｓ１２）を行う以外は前述のステップにて、下地層及び有機保護層を形成する。

なお、図９Ｃは、図９Ａ及び図９Ｂにて示した金属配線の電極パターニングのフローの一例である。

ここでは、パターニングの一例として、フォトリソグラフィー法による電極のパターニング方法について説明する。

本発明に適用するフォトリソグラフィー法とは、硬化性樹脂等のレジスト塗布、予備加熱、露光、現像（未硬化樹脂の除去）、リンス、エッチング液によるエッチング処理、レジスト剥離の各工程を経ることにより、金属配線を所望のパターンに加工する方法である。

ステップ２１は、金属配線材料を成膜する工程である。次いで、当該金属配線材料上にレジストを成膜し（Ｓ２２）、レジストを露光現像処理によってパターニングする（Ｓ２３）。例えば、レジストとしてはポジ型又はネガ型のいずれのレジストでも使用可能である。また、レジスト塗布後、必要に応じて予備加熱又はプリベークを実施することができる。露光に際しては、所定のパターンを有するパターンマスクを配置し、その上から、用いたレジストに適合する波長の光、一般には紫外線や電子線等を照射すればよい。

レジスト膜の付与方法としては、マイクログラビアコーティング、スピンコーティング、ディップコーティング、カーテンフローコーティング、ロールコーティング、スプレーコーティング、スリットコーティングなどの公知の塗布方法によって、金属配線膜上に塗布し、ホットプレート、オーブンなどの加熱装置でプリベークすることができる。プリベークは、例えば、ホットプレート等を用いて、５０〜１５０℃の温度範囲で、３０秒〜３０分間行うことができる。

露光後、用いたレジストに適合する現像液で現像を行う。現像後、水等のリンス液で現像を止めるとともに洗浄を行うことで、レジストパターンが形成される。次いで、形成されたレジストパターンを、必要に応じて前処理又はポストベークを実施してから、有機溶媒を含むエッチング液によるエッチングで、レジストで保護されていない領域の除去を行う。エッチング液としては、無機酸又は有機酸を含有する液が好ましく、シュウ酸、塩酸、酢酸、リン酸を好ましく用いることができる。エッチング後、残留するレジストを剥離することによって、所定のパターンを有する金属配線が得られる。

次いで、更に金属配線材料を成膜し（Ｓ２４）、レジストを剥離（Ｓ２５）後、再度レジストを成膜し（Ｓ２６）、レジストを露光現像処理によってパターニングする（Ｓ２７）。次いで、金属配線材料をエッチングして所望の形状に整え（Ｓ２８），最終的にレジストを剥離し（Ｓ２９）、パターニングされた金属配線を得る。

以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

〔実施例１〕
以下の仕様にて、金属配線、下地層及び有機保護層からなるインクジェットヘッド用積層構造体を作製した。

＜積層構造体１の作製＞
図９Ｃのフローに従い、材料が金である金属配線を厚さ１ｍｍのＰＺＴ基板上に厚さ２μｍで形成した。その際、図４で示す形状になるように、金を用いた真空蒸着膜形成、レジスト膜形成、露光現像処理及びエッチングによるパターニングによって形成した。

次いで、図９Ａのフローのうち下地層を形成せずに（Ｓ４〜Ｓ７を除外）、ポリパラキシリレンからなる有機保護層を１０μｍの厚さにて真空蒸着法により作製した。真空蒸着は０．１Ｐａまで真空引きをした後に、ポリパラキシリレンの昇華温度１５０℃、圧力５Ｐａにて行った。その際、γ−メタクリルオキシプロピルトリメトキシシランを蒸発源として、シランカップリング剤のガスを、有機保護層の形成の初期に導入し、金属配線に接する有機保護層の界面から０．１μｍの厚さまでに、当該シランカップリング剤のケイ素（Ｓｉ）が０．２ｍｇ／ｃｍ^３含まれるようにした。ここで、有機保護層中のケイ素濃度（Ｓｉ濃度）の分析は、各試料を灰化後、炭酸ナトリウムにてアルカリ溶解し、セイコーインスツル社製ＳＰＳ３５１０を用いて測定波長２５１．６ｎｍでＩＣＰ−ＡＥＳ測定にてケイ素の定量を行い求めた。

＜積層構造体２の作製＞
積層構造体１の作製において、図９Ａのフローにしたがい、第１の下地層として、ポリイミドを２００ｎｍの厚さで金属配線上に形成し、第２の下地層は設けなかった以外は同様にして積層構造体２を作製した。なお、ポリイミドはポリイミド前駆体の「ユピア−ＳＴ１００１（固形分１８質量％）」（宇部興産株式会社製）を用いた。

＜積層構造体３の作製＞
積層構造体２の作製において、第１の下地層として、酸化ケイ素を蒸着源として真空蒸着法により、２００ｎｍの厚さで金属配線上に形成した以外は同様にして、積層構造体３を作製した。

＜積層構造体４の作製＞
積層構造体１と同様に配線用基板上にパターニングによって金属配線を形成した。次いで、図９Ａのフローにしたがって、アルゴン（Ａｒ）ガスによる逆スパッタ処理（２０分）を行った後に、第１の下地層として、蒸着源を酸化チタン（ＴｉＯ_２）とし、材料ガスを酸素（Ｏ_２）＋アルゴン（Ａｒ）、真空度１×１０^−２Ｐａにし、温度１７０℃で層厚１００ｎｍになるまで蒸着を行った。次いで、第２の下地層として、蒸着源を二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）とし、材料ガスを酸素（Ｏ_２）＋アルゴン（Ａｒ）として真空度１×１０^−２Ｐａにし、温度１５０℃で層厚１００ｎｍになるまで蒸着を行い、２層の下地層を形成した。次いで、ポリパラキシリレンからなる有機保護層を１０μｍの厚さにて真空蒸着法により作製した。真空蒸着は０．１Ｐａまで真空引きをした後に、ポリパラキシリレンの昇華温度１５０℃、圧力５Ｐａにて行った。その際、γ−メタクリルオキシプロピルトリメトキシシランを蒸発源として、シランカップリング剤のガスを、有機保護層の形成の初期に導入し、金属配線に接する有機保護層の界面から０．１μｍの厚さまでに、当該シランカップリング剤のケイ素（Ｓｉ）が０．２ｍｇ／ｃｍ^３含まれるようにし、積層構造体４を作製した。積層構造体４は、ＸＰＳ分析により、金属配線と下地層の界面から下地層と有機保護層との界面に至る下地層の層厚方向において、図６Ｂで示されるような組成比率のプロファイルを有していた。

＜積層構造体５の作製＞
積層構造体４の作製において、第１の下地層として、蒸着源を酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）とし、材料ガスを酸素（Ｏ_２）＋アルゴン（Ａｒ）、真空度１×１０^−２Ｐａにし、温度１７０℃で層厚１００ｎｍになるまで蒸着を行った。次いで、第２の下地層として、蒸着源を酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）とし、材料ガスを酸素（Ｏ_２）＋アルゴン（Ａｒ）として真空度１×１０^−２Ｐａにし、温度１５０℃で層厚１００ｎｍになるまで蒸着を行い、２層の下地層を形成した以外は同様にして、積層構造体５を作製した。積層構造体５は、ＸＰＳ分析により、金属配線と下地層の界面から下地層と有機保護層との界面に至る下地層の層厚方向において、図６Ｂで示されるような組成比率のプロファイルを有していた。

＜積層構造体６の作製＞
積層構造体４の作製において、有機保護層の材料をポリイミド（ポリイミド前駆体の「ユピア−ＳＴ１００１（固形分１８質量％）」（宇部興産株式会社製））を用いた以外は同様にして、積層構造体６を作製した。

＜積層構造体７の作製＞
積層構造体４の作製において、有機保護層の材料をジイソシアナートとジアミンをモノマーとするポリ尿素を用いた以外は同様にして、積層構造体７を作製した。

＜積層構造体８の作製＞
積層構造体４の作製において、層厚２００ｎｍの下地層として、蒸着源をチタン（Ｔｉ）及びケイ素（Ｓｉ）の２種類の単体とし、材料ガスを酸素（Ｏ_２）＋アルゴン（Ａｒ）、真空度１×１０^−２Ｐａの条件で、層厚が表面から１５０ｎｍになるまでチタン（Ｔｉ）の蒸着温度を２００℃から徐々に下げることで、層内のチタン組成比率が漸次減少するようにした。さらに、ケイ素（Ｓｉ）をチタン（Ｔｉ）含有層の層厚が表面から５０ｎｍになった時点で蒸着を開始し、蒸着温度を常温から２００℃まで徐々に上げることで、層厚が５０ｎｍから２００ｎｍになるまでケイ素組成比率が漸次増加するようにした以外は同様にして、積層構造体８を作製した。得られた下地層は、単一下地層の中にチタンシリケートを有し、チタン（Ｔｉ）とケイ素（Ｓｉ）の組成比率がそれぞれ傾斜を有しており、ＸＰＳ分析により、金属配線と下地層の界面から下地層と有機保護層との界面に至る下地層の層厚方向において、図７Ｂで示されるような組成比率のプロファイルを有していた。

＜積層構造体９の作製＞
積層構造体４の作製において、層厚２００ｎｍの下地層として、蒸着源をチタンシリケート（ＴｉＳｉ_ｘＯ_ｙ）を用いて、材料ガスを酸素（Ｏ_２）＋アルゴン（Ａｒ）、真空度１×１０^−２Ｐａ、上限温度１７０℃の条件で形成した以外は同様にして積層構造体９を作製した。得られた下地層は、単一下地層の中に、チタン（Ｔｉ）とケイ素（Ｓｉ）の組成比率が一様であるように含有しており、ＸＰＳ分析により、金属配線と下地層の界面から下地層と有機保護層との界面に至る下地層の層厚方向において、図８Ｂで示されるような組成比率のプロファイルを有していた。

＜積層構造体１０及び１１の作製＞
積層構造体９の作製において、下地層の厚さを、表II記載のように、それぞれ、５ｎｍ及び１０μｍに変化させた以外は同様にして、積層構造体１０及び１１を作製した。

以上の積層構造体１〜１１について、以下の評価を実施した。

≪評価≫
〈下地層の厚さ方向の組成分布の測定〉
ＸＰＳ分析により、下地層の厚さ方向（金属配線と下地層の界面から下地層と有機保護層との界面に至る層厚方向）の組成分布プロファイルを測定した。なお、ＸＰＳ分析条件は以下のとおりである。また、下地層の厚さが１０ｎｍ未満の場合は表面（界面）からその厚さの領域に存在する金属又はケイ素の組成比率を求め、それ以外は表面（界面）から１０ｎｍの厚さの領域に存在する金属又はケイ素の組成比率を求めた。組成比率は平均組成比率であり、試料をランダムに１０点測定し、その平均値を使用した。また、表面に汚染物が吸着している場合は必要に応じて、表面洗浄又はアルゴン（Ａｒ）を用いた希ガスイオンスパッタ法により汚染物を除去したのちにＸＰＳ分析を行った。

〈ＸＰＳ分析条件〉
・装置：「ＰＨＩ Ｑｕａｎｔｅｒａ ＳＸＭ」アルバック・ファイ株式会社製
・Ｘ線源：単色化Ａｌ−Ｋα
・スパッタイオン：Ａｒ（２ｋｅＶ）
・デプスプロファイル：ＳｉＯ_２換算スパッタ厚さで、所定の厚さ間隔で測定を繰り返し、深さ方向のデプスプロファイルを得た。この厚さ間隔は、１ｎｍとした（深さ方向に１ｎｍごとのデータが得られる）
・定量：バックグラウンドをＳｈｉｒｌｅｙ法で求め、得られたピーク面積から相対感度係数法を用いて定量した。データ処理は、アルバック・ファイ社製のＭｕｌｔｉＰａｋを用いた。なお、分析した元素は、Ｓｉ、Ｔｉ、Ａｌ、及びＯである。

〈成膜直後の金属配線と有機保護層との膜剥がれ〉
成膜直後の金属配線と有機保護層との膜剥がれを評価して、密着性を評価した。

評価条件は、幅２ｍｍ、長さ５０ｍｍ、厚さ５０μｍのポリイミドシートを、２液硬化型エポキシ接着剤（Ｅｐｏ−Ｔｅｃ ３５３ＮＤ）で積層構造体の有機保護層面に接着した。有機保護層面からはみ出たポリイミドシートの１０ｍｍの部分をつかみ、それを有機保護層と垂直方向に引っ張り、有機保護層の金属配線から膜が引き剥がされた時の剥がれを目視で評価した。これにより、金属配線への有機保護層の付着力（密着性）を評価した。

○：膜剥がれがなく密着性が高い
△：一部膜剥がれがあるが、密着性は高い
×：膜剥がれが観察され、密着性が低い
〈インク浸漬試験〉
インク浸漬後の金属配線と有機保護層との膜剥がれを観察して、インク耐久性を評価した。

評価条件は、インクジェット用水系インクとして、２３℃・ｐＨ１１の水系アルカリ性ダミーインクを調製し、その中に温度３０℃で１週間、前記積層構造体を浸漬し、上記膜剥がれを評価した。ｐＨ１１の水系アルカリ性ダミーインクとは、炭酸ナトリウム、炭酸カリウムなどの緩衝溶液を混合し、ｐＨ１０〜１１に調整した、ポリプロピレングリコールアルキルエーテル、ジポリプロピレングリコールアルキルエーテル、トリポリプロピレングリコールアルキルエーテル、などを含んだ水溶液である。

○：膜剥がれがなく、インク耐久性が高い
△：一部膜剥がれがあるが、インク耐久性は高い
×：膜剥がれが観察され、インク耐久性が低い
以上の評価結果を表Ｉ及び表IIに示す。

表Ｉ及び表IIの結果より、比較例に対して、本発明に係る下地層を金属配線と有機保護層との間に配置することで、金属配線とその上に形成する有機保護層との密着性が大幅に改善され、当該金属配線のインク耐久性が向上していることが分かる。

下地層は２層構成（積層構造体４）でも、また、単一下地層で金属及びケイ素の組成比率を内部で傾斜させた構成（積層構造体８）や当該組成比率を一様にしたりする構成（積層構造体９）でも、本発明の優れた効果を発現できることが分かる。

また、積層構造体５では、膜剥がれはなかったが、酸化アルミニウム層の溶出が見られた。

また、下地層の厚さを１０μｍとした積層構造体１１は、膜応力がやや高いこともあり、膜剥がれや基板の反り等が一部観察された。

〔実施例２〕
実施例１の積層構造体４の作製において、図９Ａで示される金属配線に対するアルゴン（Ａｒ）ガスによる逆スパッタ処理を行わなかった以外は同様にして、積層構造体１２を作製した。その結果、積層構造体１２は、積層構造体４に比較して、成膜直後の膜剥がれ１０検体中２検体で発生が見られ、やや密着性が劣る結果であった。

〔実施例３〕
実施例１の積層構造体４の作製において、金属配線の材料を、金から、白金又は銅に代えて積層構造体１３及び１４を作製したところ、実施例１を再現し、金属配線の金属を代えても、金属配線とその上に形成する有機保護層との密着性が大幅に改善され、当該金属配線のインク耐久性が向上することを確認した。

〔実施例４〕
実施例１の積層構造体４の作製において、酸化チタンの代わりに窒化チタン（ＴｉＮ）、及び二酸化ケイ素の代わりに窒化ケイ素（Ｓｉ_３Ｎ_４）を用い、材料ガスを窒素（Ｎ_２）＋アルゴン（Ａｒ）にした以外は同様にして、積層構造体１５を作製したところ、インク浸漬後の膜剥がれの評価において、評価ランク△であり一部膜剥がれがあるが、インク耐久性は高いことが分かった。

本発明のインクジェットヘッドは、金属配線とその上に形成する有機保護層との密着性が大幅に改善され、当該金属配線のインク耐久性が向上していることから、民生用、業務用のインクジェット装置に好適に利用することができる。

１００ インクジェットヘッド
１ ヘッドチップ
２ 配線用基板
３ フレキシブルプリント基板
４ 駆動用回路基板
５ マニホールド
６ 共通インク室
７ キャップ受板
８ 封止版
９ 金属配線（電極）
１０ インク
１０′ インク液滴
１１ インクチャネル
１２ 接着剤
１３ ノズル
２０ 有機保護層
２１ 接着層（シランカップリング剤含有層）
２２ 下地層
２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ 下地層
５３、５４、５５、５６ インクポート
５９ カバー部材
６０ 筐体
６１ ノズルプレート
６２ キャップ受板取付部
６８ 取付用孔
７１ ノズル用開口部
８１ａ 第１ジョイント
８１ｂ 第２ジョイント
８２ 第３ジョイント
６４１、６５１、６６１、６７１ 凹部
Ｆ フィルター

Claims (12)

1. インク流路内又はインクタンク内の基板上に金属配線を具備するインクジェットヘッドであって、
   前記金属配線上に下地層及び有機保護層をこの順に有し、
   前記下地層の金属配線と接する界面が、少なくとも金属の酸化物又は窒化物を含有し、前記有機保護層と接する界面が、少なくともケイ素の酸化物又は窒化物を含有することを特徴とするインクジェットヘッド。
2. 前記下地層が２層以上の積層構造を有し、かつ、前記金属配線と接する層が少なくとも金属の酸化物又は窒化物を含有し、前記有機保護層と接する層が少なくともケイ素の酸化物又は窒化物を含有していることを特徴とする請求項１に記載のインクジェットヘッド。
3. 前記下地層が、前記金属の酸化物又は窒化物と前記ケイ素の酸化物又は窒化物とを混合して含有し、少なくとも前記金属の組成比率又は前記ケイ素の組成比率が、層厚方向に傾斜していることを特徴とする請求項１に記載のインクジェットヘッド。
4. 前記下地層が、前記金属の酸化物又は窒化物と前記ケイ素の酸化物又は窒化物とを混合して含有し、前記金属及び前記ケイ素のそれぞれの組成比率が、層厚方向で一様であることを特徴とする請求項１に記載のインクジェットヘッド。
5. 前記下地層において、前記金属配線と接する界面の前記金属の組成比率が１〜５０ａｔ％の範囲内であり、かつ、前記有機保護層と接する界面の前記ケイ素の組成比率が１〜５０ａｔ％の範囲内であることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載のインクジェットヘッド。
6. 前記下地層の層厚が、０．１ｎｍ〜１０μｍの範囲内であることを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載のインクジェットヘッド。
7. 前記金属配線の金属が、金、白金、又は銅であることを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載のインクジェットヘッド。
8. 前記金属の酸化物又は窒化物の金属が、チタン、ジルコニウム、タンタル、クロム、ニッケル又はアルミニウムであることを特徴とする請求項１から請求項７までのいずれか一項に記載のインクジェットヘッド。
9. 前記ケイ素の酸化物が、二酸化ケイ素であることを特徴とする請求項１から請求項８までのいずれか一項に記載のインクジェットヘッド。
10. 前記有機保護層が、シランカップリング剤を含有するか、又はシランカップリング剤を含有する接着層を隣接層として、前記有機保護層と前記下地層との間に有することを特徴とする請求項１から請求項９までのいずれか一項に記載のインクジェットヘッド。
11. 前記有機保護層が、ポリパラキシリレン又はその誘導体、ポリイミド又はポリ尿素のいずれかを含有することを特徴とする請求項１から請求項１０までのいずれか一項に記載のインクジェットヘッド。
12. 請求項１から請求項１１までのいずれか一項に記載のインクジェットヘッドを製造するインクジェットヘッドの製造方法であって、
    前記下地層形成時の前処理として、脱脂洗浄、プラズマ処理、又は逆スパッタ処理のいずれかを行う工程を有することを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。

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