專利名稱：噴液頭用半導(dǎo)體裝置、噴液頭及噴液裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及構(gòu)成例如噴出墨等液體的噴液頭用的噴液頭用半導(dǎo)體裝置、使用這樣的噴液頭用半導(dǎo)體裝置的噴液頭及噴液裝置。
背景技術(shù)：
從噴射口噴出液體的噴液頭能作為噴墨方式的記錄頭用，例如使用墨作為液體，根據(jù)記錄信號控制墨的噴出，使墨附著在記錄媒體上。另外，備有這樣的噴液頭的噴液裝置例如能作為噴墨記錄裝置用。
這里，說明噴墨方式的記錄方法，噴墨記錄法(液體噴射記錄法)工作時發(fā)生的噪聲極其微小，小到了能忽略的程度，能高速記錄，而且不需要進(jìn)行固定方面的特別處理，能在普通紙上進(jìn)行記錄等，極其優(yōu)良，最近正成為打印方式的主流。特別是在利用熱能的噴墨記錄頭中，通過將由電熱變換體(加熱器)發(fā)生的熱能賦予液體，在液體中有選擇地發(fā)生發(fā)泡現(xiàn)象，利用該發(fā)泡的能量，從噴射口噴出墨滴。
圖13表示以現(xiàn)有的噴液頭為代表，安裝在噴墨方式的記錄裝置中的記錄頭的電路結(jié)構(gòu)。例如特開平05-185594號公報所述，用半導(dǎo)體工藝技術(shù)，能在同一硅半導(dǎo)體基板上形成這種記錄頭的電熱變換元件(加熱器)及其驅(qū)動電路。
如圖13所示，在半導(dǎo)體基板上設(shè)置多個發(fā)生噴出墨用的熱的加熱器(電熱變換元件)101，對各加熱器101連接將所希望的電流供給該加熱器101用的n型功率晶體管102。各加熱器101的一端共同連接在加熱器用的電源線VH上，對應(yīng)的n型功率晶體管102的漏連接在各加熱器101的另一端上。各n型功率晶體管102的源都連接在地線GNDH上。另外，對應(yīng)于這些加熱器101共同設(shè)置移位寄存器116，用來暫時存儲決定是否將電流供給各個加熱器101，從記錄頭的噴嘴(噴射口)噴出墨的圖像數(shù)據(jù)。在移位寄存器116上設(shè)有輸入傳輸時鐘信號CLK的輸入端子；以及使加熱器101 ON(接通)/OFF(斷開)的串行輸入圖像數(shù)據(jù)DATA的圖像數(shù)據(jù)輸入端子。移位寄存器116的各級分別對應(yīng)于一個加熱器101，將對各加熱器的圖像數(shù)據(jù)記錄保持在每個加熱器中用的鎖存電路115連接在移位寄存器116的各級的輸出端上。各鎖存電路115備有與輸入移位寄存器116的輸出信號的同時，輸入控制鎖存時序用的鎖存信號LT的輸出信號輸入端子。鎖存信號LT共同輸入各個鎖存電路115中。在各鎖存電路115的輸出側(cè)分別設(shè)有AND(“與”門)電路114。AND電路114輸入決定鎖存電路115的輸出和使電流流過加熱器101的時序的加熱信號HE。加熱信號HE共同輸入各個AND電路114中。AND電路114的輸出信號通過電平變換電路103，被輸入連接在對應(yīng)的加熱器101上的功率晶體管102的柵中。電平變換電路103是將所謂的邏輯電平信號變換成功率晶體管102的柵可控的電壓振幅信號的電路。
這里，n型功率晶體管是場效應(yīng)晶體管，例如是nMOS晶體管或n型DMOS(雙擴(kuò)散的MOS)。
說明電平變換電路103的電路結(jié)構(gòu)，設(shè)有使來自AND電路114的圖像數(shù)據(jù)反相的第一反相電路208；以及使從第一反相電路208輸出的信號再反相的第二反相電路207。從內(nèi)部電源線VHTM將從電壓發(fā)生電路117輸出的電力供給電平變換電路103。再在電平變換電路103中，將第二反相電路207的輸出信號輸入由pMOS晶體管202及nMOS晶體管203構(gòu)成的第一CMOS反相電路中。在pMOS晶體管202的源上連接著對從內(nèi)部電源線VHTM供給的電壓進(jìn)行分壓用的第一緩沖用pMOS晶體管201，以便能用作為AND電路114的輸出電壓的5V以下(邏輯部的電源電壓一般為5V以下)的信號驅(qū)動第一CMOS反相電路。同樣，設(shè)有由pMOS晶體管205及nMOS晶體管構(gòu)成、輸入第一反相電路208的輸出信號的第二CMOS反相電路，第二緩沖用pMOS晶體管204連接在pMOS晶體管205的源上。這里，第一緩沖用pMOS晶體管201的柵連接在成對的作為第 CMOS反相電路的輸出部的晶體管205、206的連接部上。同樣，第二緩沖用pMOS晶體管204的柵也連接在成對的作為第一CMOS反相電路的輸出部的晶體管202、203的連接部上。晶體管205、206的連接部作為電平變換電路103的輸出端連接在對應(yīng)的功率晶體管102的柵上。
電壓發(fā)生電路117的輸出電壓VHTM最好盡可能地設(shè)定得高一些，但不要超過CMOS反相器的破壞耐壓及MOS晶體管的柵耐壓。有可能的話，也可以與各加熱器101的電源線VH共用?？墒牵谕ǔ５那闆r下，各加熱器101的驅(qū)動電壓多半設(shè)定為20V以上的高值，另一方面，CMOS反相器多半采用其破壞耐壓為15V左右的半導(dǎo)體工藝制作。另外，MOS晶體管的柵耐壓與柵氧化膜的厚度等有關(guān)，所以加在MOS晶體管的柵上的電壓有必要是比柵氧化膜的絕緣耐壓充分低的電壓。因此，難以使電平變換電路103的最佳電源電壓(即電壓VHTM)和各加熱器101的驅(qū)動電壓(電壓VH)一致。另外設(shè)置電平變換電路103的電源線，理所當(dāng)然與系統(tǒng)總體的成本提高相聯(lián)系。
因此，在現(xiàn)有的技術(shù)中，例如用圖14所示的電路結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)電壓發(fā)生電路117。在圖14所示的電路中，將電阻R3、R1串聯(lián)連接在電源線VH和接地點(diǎn)之間，利用電阻R3、R1的分壓比，從加熱器的電源線VH作出任意的電壓，將作為緩沖器的nMOS晶體管T1和由電阻R2構(gòu)成的源跟蹤電路連接在該電壓上，將nMOS晶體管T1的源作為電壓發(fā)生電路117的輸出端構(gòu)成。
特開平11-129479號公報中公開了以上說明的電路結(jié)構(gòu)等。如上所述，加熱器101、或驅(qū)動加熱器101用的驅(qū)動電路等呈一體地設(shè)置在例如硅半導(dǎo)體基板上。這里，說明構(gòu)成記錄頭的硅半導(dǎo)體基板上的各電路部分的配置和布局。圖15是表示硅半導(dǎo)體基板上的各電路部分的布局之一例的圖。這是在特開平08-108536號公報中公開的。
在大致呈矩形的硅半導(dǎo)體基板150上，沿基板的一條長邊排列著多個加熱器101，各加熱器101上分別連接著功率晶體管102。圖中，用矩形區(qū)域122示出了這樣設(shè)置的多個功率晶體管102的形成區(qū)域的總體。如圖所示，與加熱器101的形成區(qū)域(加熱部)相鄰地配置著功率晶體管的形成區(qū)域122。另外，設(shè)置著圖13所示的包括電平變換電路103和移位寄存器116等的一組邏輯電路的驅(qū)動邏輯電路部123，相對于功率晶體管的形成區(qū)域122相鄰地設(shè)置在與加熱器101的形成區(qū)域相反的一側(cè)。圖中雖然未示出，但供給圖像數(shù)據(jù)DATA、鎖存信號LT、加熱信號HE用的布線連接在驅(qū)動邏輯電路部123上。
將規(guī)定的電壓加在加熱器101上用的電源線(電源布線)105連接在功率晶體管的形成區(qū)域122上，另外，流入來自功率晶體管的電流的GND(接地)線(GND布線)110連接在驅(qū)動邏輯電路部123上。因此，電源線105對應(yīng)于圖13中的VH電源線，GND線110對應(yīng)于GNDH線。圖中雖然未示出，但供給傳輸時鐘信號CLK、圖像數(shù)據(jù)DATA、鎖存信號LT、加熱信號HE用的布線也連接在驅(qū)動邏輯電路組123上。這里，在利用多層布線技術(shù)形成的半導(dǎo)體基板150上，用第二層的鋁布線配置在各功率晶體管102的元件上形成電源線105。另一方面，利用半導(dǎo)體基板150上的第一層鋁布線形成連接在功率晶體管102上的信號線等，與電源線105電氣絕緣。另外，在本說明書中，鋁布線這個術(shù)語中，按照半導(dǎo)體裝置的制造工藝領(lǐng)域中的習(xí)慣，除了由純鋁構(gòu)成的布線層以外，還包括由包含鋁的合金構(gòu)成的布線層。第一層、第二層等術(shù)語這樣使用靠近硅半導(dǎo)體基板本體者為第一層，表面一側(cè)為第二層。
布線106是連接電源線105和加熱器101的布線，用半導(dǎo)體基板150上的第二層鋁布線直接連接。另外，布線107是連接加熱器101和功率晶體管102的布線，用半導(dǎo)體基板150的第一層鋁布線形成。這樣，通過設(shè)置布線106、107，使布線107通過作為第二層鋁布線的電源線105的下側(cè)，能直接連接功率晶體管102和加熱器101。另一方面，用半導(dǎo)體基板150上的第二層鋁布線形成GND線110，配置在構(gòu)成驅(qū)動邏輯電路部123的各元件上。另一方面，由第一層鋁布線形成驅(qū)動邏輯電路部123內(nèi)的信號線等，與GND線110電氣絕緣。另外，在電源線105的端部設(shè)有電源用鍵合焊盤111，GND線110的端部設(shè)有GND用鍵合焊盤112。在這里所示的例中，電源線105及GND線110都在半導(dǎo)體基板150的左右兩端側(cè)引出，在這些左右兩端部上形成鍵合焊盤111、112。
可是在上述的記錄頭中，全部加熱器101及功率晶體管102一旦被連接在VH布線(電源線105)及GNDH布線(GND線110)上，則配置在加熱部的端部上的加熱器和配置在加熱部的中央的加熱器中，至這些加熱器的布線電阻不同。就是說，隨著加熱部的位置不同，至該加熱器的布線電阻不同，使加熱器的驅(qū)動電壓一定，往往不能將同一電力供給全部加熱器。VH布線和GND布線之間的電阻、布線電阻和加熱器電阻和功率晶體管的導(dǎo)通電阻的和有時隨著加熱器的場所的不同而不同，不能將同一電流值供給全部加熱器。在供給的電流最小的加熱器中也需要獲得規(guī)定的發(fā)熱量，但如果這樣設(shè)定驅(qū)動條件，則在其他加熱器中就會流過過大的驅(qū)動電流，這會使該加熱器的壽命顯著地縮短。
另外，在半導(dǎo)體基板上配置的加熱器的個數(shù)增加、加長了記錄頭的情況下，或者在為了縮短記錄頭的短邊部的長度而減小了電源線或GND線的橫幅的情況下，由布線電阻不均勻引起的這樣的問題，顯著地呈現(xiàn)出來。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的目的在于提供一種構(gòu)成以噴墨記錄頭為代表的噴液頭用的半導(dǎo)體裝置，使設(shè)置在該半導(dǎo)體裝置內(nèi)的多個記錄元件(例如加熱器等)各自的布線電阻的離散小，能防止記錄元件中發(fā)生過大的驅(qū)動電流的噴液頭用半導(dǎo)體裝置。
本發(fā)明的另一個目的，在于提供一種使用這樣的噴液頭用半導(dǎo)體裝置的噴液頭及噴液裝置。
本發(fā)明的噴液頭用半導(dǎo)體裝置是一種有多個記錄元件和設(shè)置在每個上述記錄元件中驅(qū)動對應(yīng)的記錄元件的驅(qū)動元件的噴液頭用半導(dǎo)體裝置，其特征在于至少有在半導(dǎo)體基板上形成的至少第一布線層及第二布線層，由多個上述記錄元件和上述驅(qū)動元件的對形成段，在上述第一布線層中形成將配置在同一段內(nèi)的上述各驅(qū)動元件的第一端子互相連接并接地用的第一布線，上述驅(qū)動元件的第二端子和上述記錄元件的第一端子一一相對地連接，為了根據(jù)輸入到上述驅(qū)動元件的第三端子中的控制信號，使電流流過上述記錄元件，在上述記錄元件的第二端子上用上述第二布線層形成電源布線，同時用上述第一布線層形成將配置在同一段內(nèi)的上述記錄元件的第二端子互相連接起來的輔助布線。
在本發(fā)明中，根據(jù)后面的說明可知，在用半導(dǎo)體制造工藝中的多層布線技術(shù)制造的噴液頭用半導(dǎo)體裝置中，通過設(shè)置輔助布線，能減少段內(nèi)的各記錄元件的布線電阻的離散。
本發(fā)明的噴液頭用半導(dǎo)體裝置能出色地用于通過將熱能賦予墨，從噴射口噴出墨液滴，進(jìn)行記錄的噴膜記錄頭。
本發(fā)明中，典型的地方在于記錄元件是加熱器，驅(qū)動元件是功率晶體管，每一對記錄元件和驅(qū)動元件中，記錄元件的第二端子和驅(qū)動元件的第二端子互相連接。另外，最好電源布線也設(shè)置在每一段中，在第二布線層中，對每一段形成通過通孔連接在該段的第一布線上的GND布線。
另外，在本發(fā)明的噴液頭用半導(dǎo)體裝置中，最好在半導(dǎo)體基板上設(shè)置連接在各電源布線上的第一鍵合焊盤、以及連接在GND布線上的第二鍵合焊盤，為了使從第一鍵合焊盤經(jīng)過電源布線、記錄元件—驅(qū)動元件對及GND布線，到達(dá)第二鍵合焊盤的布線電阻，對每一段來說都均勻，選擇每一段的電源布線及GND布線的寬度。
在本發(fā)明的噴液頭用半導(dǎo)體裝置中，最好用任意個數(shù)的記錄元件—驅(qū)動元件對構(gòu)成塊，對每一塊分時驅(qū)動記錄元件。在此情況下，也可以各段分別構(gòu)成塊。
本發(fā)明的噴液頭的特征在于備有上述的噴液頭用半導(dǎo)體裝置；以及組合在噴液頭用半導(dǎo)體裝置中，形成與記錄元件關(guān)聯(lián)的液路及構(gòu)成液路的一端的噴射口用的構(gòu)件。
本發(fā)明的噴液裝置的特征在于備有本發(fā)明的噴液頭；以及對噴液頭相對地輸送打印媒體用的單元。


圖1是表示采用分時驅(qū)動方式的基于本發(fā)明的一種實(shí)施方式的記錄頭的驅(qū)動電路的電路圖。
圖2是表示圖1所示的記錄頭在基板上的電路配置的總體布局圖。
圖3是表示記錄頭的驅(qū)動電路的另一例的電路圖。
圖4是表示采用分時驅(qū)動方式時的控制信號的時序圖。
圖5是表示各段的加熱器、功率晶體管及各布線的布局的放大圖。
圖6是說明圖5所示的布線布局的等效電路和布線電阻的離散的圖。
圖7是表示基于本發(fā)明的一種實(shí)施方式的各段的加熱器、功率晶體管及各布線的布局的放大圖。
圖8是說明圖7所示的布線布局的等效電路和布線電阻的離散的圖。
圖9是表示噴膜記錄頭的詳細(xì)結(jié)構(gòu)的斜視圖。
圖10是表示作為噴墨記錄盒構(gòu)成的噴墨記錄頭的斜視圖。
圖11是表示本發(fā)明的噴墨記錄裝置的外觀斜視圖。
圖12是表示噴墨記錄裝置的控制電路的結(jié)構(gòu)的框圖。
圖13是表示現(xiàn)有的記錄頭驅(qū)動電路的結(jié)構(gòu)之一例的電路圖。
圖14是表示電壓發(fā)生電路的結(jié)構(gòu)之一例的電路圖。
圖15是表示圖13所示的現(xiàn)有的記錄頭中的電源布線的布局圖。
圖16是表示第二實(shí)施方式的VH布線及GND布線圖。
圖17是將圖16中用虛線包圍的部分放大了的圖。
圖18是圖17所示的段內(nèi)的GNDH布線及VH布線的布局圖和布線電阻的等效電路圖。
圖19是表示圖17所示的布局的變更例圖。
圖20是圖19所示的段內(nèi)的GNDH布線及VH布線的布局圖和布線電阻的等效電路圖。
附圖構(gòu)成說明書的一部分，用來與以下的詳述一起解釋本發(fā)明的原理。
具體實(shí)施例方式
(第一實(shí)施方式)其次，參照

本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。以下，說明噴液頭是噴墨記錄中使用的噴墨記錄頭，使用利用電流發(fā)熱的加熱器作為記錄元件的情況。在本發(fā)明中，將多個加熱器配置在半導(dǎo)體基板上，另外，在根據(jù)從外部輸入的信號，驅(qū)動這些加熱器的驅(qū)動邏輯電路和功率晶體管也配置在半導(dǎo)體基板上的情況下，為了減少半導(dǎo)體基板上的布線電阻的差產(chǎn)生的影響，將多個加熱器分成若干段。各段中包括多個加熱器、以及與這些加熱器一一對應(yīng)的功率晶體管。
為了詳細(xì)地理解本發(fā)明，首先，說明由段的配置的不同引起的布線電阻的不同。
圖1是表示安裝在噴墨方式的記錄裝置中的基于本發(fā)明的一種實(shí)施方式的記錄頭的電路結(jié)構(gòu)圖。這里所示的電路結(jié)構(gòu)表示適合于記錄頭的小型化及高速工作的分時驅(qū)動方式(塊驅(qū)動方式)的驅(qū)動電路，驅(qū)動邏輯電路部都在同一半導(dǎo)體基板上采用多層布線技術(shù)做成的。
設(shè)有多個發(fā)生噴出墨用的熱的加熱器101，在每個加熱器101上連接供給所希望的電流用的n型功率晶體管102。這里，成對的加熱器101和功率晶體管102中，相鄰的4對作為一段。在半導(dǎo)體基板上，對每一段來說，加熱器101的電源布線(VH布線)及GND布線(GNDH布線)分別個別地連接在鍵合焊盤附近，在鍵合焊盤附近全部段的電源布線及GND布線匯合起來連接在鍵合焊盤上。
例如，配置6段時(即設(shè)置24個加熱器時)，在此，VH布線及GNDH布線都被分成左側(cè)的3段和右側(cè)的3段，左側(cè)的3段連接在半導(dǎo)體基板的左端部上設(shè)置的鍵合焊盤VH1、GNDH1上，右側(cè)的3段連接在半導(dǎo)體基板的右端部上設(shè)置的鍵合焊盤VH2、GNDH2上，因此，能降低布線電阻。另外，為了使各段布線的寄生電阻相等，對距離焊接部近的段來說，使布線寬度細(xì)一些，對遠(yuǎn)的段來說，使布線寬度粗一些。另外，為了減少各段內(nèi)的各加熱器的布線電阻值的差，在各段內(nèi)如果從該段圖示的右端連接VH布線，則從該段圖示的左端連接GNDH布線，反之如果從段的圖示的左端連接VH布線，則從段的圖示的左端連接GNDH布線，這樣下工夫。另外，VH布線及GNDH布線都采用制造有多層布線結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體裝置用的標(biāo)準(zhǔn)的制造方法、例如制造大規(guī)模集成電路(LSI)用的標(biāo)準(zhǔn)工藝形成，所以其布線層的厚度是均勻的。
關(guān)于這里說明的VH布線及GNDH布線的迂回，是圖2所示的迂回。在圖2中，示出了將記錄頭驅(qū)動電路安裝在墨供給口兩側(cè)的結(jié)構(gòu)。與現(xiàn)有的技術(shù)相同，用半導(dǎo)體裝置制造技術(shù)，特別是用多層布線技術(shù)，在硅半導(dǎo)體基板上形成該記錄頭。而且，VH布線用第二層的鋁布線，設(shè)置得在功率晶體管部(功率晶體管102的形成區(qū)域)的上方通過。另外，GNDH布線也用第二層的鋁布線，設(shè)置得在電平變換部(電平變換電路的形成區(qū)域)的上方通過。
繼續(xù)進(jìn)行圖1的說明，電平變換電路103設(shè)置在各功率晶體管102上，電平變換電路103的輸出被供給對應(yīng)的功率晶體管102的柵。設(shè)置電壓發(fā)生電路117，以便通過內(nèi)部電源線，將電源電壓VHTM供給各電平變換電路103。在每個電平變換電路103中設(shè)置AND電路(第一AND電路)114a，第一AND電路114a的輸出被輸入對應(yīng)的電平變換電路103中。電平變換電路103的結(jié)構(gòu)、以及電壓發(fā)生電路117的結(jié)構(gòu)與圖13及圖14所示的現(xiàn)有的電路結(jié)構(gòu)相同，這里，不說明具體的電路結(jié)構(gòu)。
為了實(shí)現(xiàn)分時驅(qū)動，設(shè)有鎖存電路部115a，在這里所示的例中，在鎖存電路部115a內(nèi)存在11個鎖存電路。在鎖存電路部115a中，設(shè)有輸入鎖存信號LT用的輸入端子。另外，設(shè)有11段移位寄存電路116，該移位寄存電路116的11個輸出端與相繼的鎖存電路部115a內(nèi)的11個鎖存電路一一相對地連接在下一段的電路上。另外，在移位寄存電路116上設(shè)有傳輸時鐘信號CLK輸入端子；以及串行輸入使加熱器101通/斷的圖像數(shù)據(jù)DATA用的圖像數(shù)據(jù)信號輸入端子。這里，由相鄰的8個加熱器101構(gòu)成分時驅(qū)動用的一個塊，圖示的部分有24個加熱器101，所以設(shè)置成3個塊。在各塊內(nèi)，分時驅(qū)動加熱器101。
從鎖存電路部115a輸出的先行的3位是選擇塊的位。該3位中的1位被供給圖示左側(cè)的塊的各加熱器101的第一AND電路114a的第一輸入端子(圖示左側(cè)的端子)。該3位中剩余的兩位中的1位，同樣被供給第二塊的第一AND電路114a的第一輸入端子，最后1位被供給第三塊(圖示右端的塊)的第一AND電路114a的第一輸入端子。
接在先行的3位后面的剩余的8位是表示選擇塊中的8個加熱器中的哪一個加熱器的位。鎖存電路部115a的輸出中，該8位部分中，分別設(shè)有第二AND電路118，輸入來自鎖存電路部115a的信號。第二AND電路118也在一個輸入端子上輸入決定加熱器的接通時間的加熱器信號HE。第一個第二AND電路118的輸出端連接在對應(yīng)于各塊的第一個加熱器的第一AND電路114a的第二輸入端子上，同樣，第n(2＜n＜8)的第二AND電路118的輸出端連接在對應(yīng)于各塊的第n個加熱器的第一AND電路114a的第二輸入端子上。這里，8個第二AND電路118的輸出不會兩個以上同時為“1”。
通過采用該結(jié)構(gòu)，能同時呈接通狀態(tài)的加熱器的個數(shù)為塊的個數(shù)，可是在每個塊中，由于在該塊內(nèi)分時驅(qū)動加熱器，所以即使增加了加熱器個數(shù)，也能高速工作。這里，關(guān)于VH布線及GNDH布線，用4個加熱器構(gòu)成段，同時用8個加熱器構(gòu)成成為分時驅(qū)動的單元的塊，但構(gòu)成段的加熱器的個數(shù)和構(gòu)成塊的加熱器的個數(shù)不限于這些。例如，也可以用相同個數(shù)的加熱器構(gòu)成段和塊。例如圖3表示用4個加熱器構(gòu)成1段，同時該1段直接構(gòu)成分時驅(qū)動的1塊的電路結(jié)構(gòu)。在此情況下，塊的選擇需要6位，塊內(nèi)的加熱器的選擇需要4位，所以變成使用10段的移位寄存器，另外，設(shè)置4個第二AND電路118?；蛘撸词乖谟枚鄠€段構(gòu)成1個塊的情況下，除了用2段構(gòu)成1塊的情況以外，也可以用3段以上構(gòu)成1塊。
圖4是表示驅(qū)動圖1所示的記錄頭的驅(qū)動電路用的各種信號的關(guān)系的時序圖。
本實(shí)施方式的記錄頭與現(xiàn)有的記錄頭的電路結(jié)構(gòu)不同，如前面所述，由于用8個加熱器構(gòu)成1塊，所以在驅(qū)動時序中，圖像數(shù)據(jù)信號DATA的前半3個時鐘部分(BSEL)和后半8個時鐘部分(SSEL)，該數(shù)據(jù)所表示的意思不同。賦予前半3個時鐘(BSEL)的數(shù)據(jù)是選擇驅(qū)動加熱部的某個塊的數(shù)據(jù)，后半8個時鐘部分(SSEL)是選擇驅(qū)動塊中的某個加熱器的數(shù)據(jù)。如果根據(jù)傳輸時鐘信號CLK，全部數(shù)據(jù)被寫入移位寄存器116內(nèi)，則根據(jù)鎖存信號LT，確定其值，輸出給下一段的各個電路。
如果用圖4所示的時序，使圖1所示的驅(qū)動電路進(jìn)行驅(qū)動，則鎖存電路115a的輸出BSEL被輸入塊內(nèi)的全部第一AND電路114a，鎖存電路115a的輸出BSEL通過第二AND電路118，被輸入對應(yīng)于構(gòu)成塊的各加熱器的第一AND電路114a中。即，在第二AND電路118中，對鎖存電路115a的輸出SSEL和加熱信號HE進(jìn)行邏輯處理，在第一AND電路114a中對其輸出和鎖存電路115a的輸出BSEL進(jìn)行邏輯處理，能驅(qū)動所希望的加熱器。
如前面所述，具有圖1所示的電路結(jié)構(gòu)的記錄頭在基板上的布局，例如如圖2所示。在記錄頭基板的短邊側(cè)設(shè)有供給電力的鍵合焊盤，從這兒連接至加熱部的各段的VH布線、GNDH布線。圖1所示的移位寄存電路116和鎖存電路部115a等的邏輯電路部，例如，如圖2所示，被設(shè)置在功率晶體管部和鍵合焊盤部之間。電平變換電路103被設(shè)置在每個加熱器101中，所以沿功率晶體管部設(shè)置電平變換電路103的形成區(qū)域(電平變換電路部)。
圖5是將圖2中用虛線包圍的部分放大了的圖，是更詳細(xì)地說明加熱器101、功率晶體管102、電平變換電路103的配置結(jié)構(gòu)和電源布線布局的圖。但是，雖然本發(fā)明的特征是有輔助布線，但為了說明本發(fā)明的效果，圖5示出了沒有輔助布線的結(jié)構(gòu)。在圖5中，斜線部分表示第二層的鋁布線層AL2的布線圖形，深灰色部分表示第一層的鋁布線層AL1的布線圖形。如前面所述，為了使從焊接部到段的電阻值相等，使至各段的布線的粗細(xì)不同。即，假設(shè)距離焊接部近的段的VH布線和GNDH布線的寬度分別為a1、a2，距離焊接部遠(yuǎn)的段的VH布線和GNDH布線的寬度分別為b1、b2，b1＞a1、b2＞a2的關(guān)系成立。而且，關(guān)于段內(nèi)的各加熱器，為了減小VH布線和GNDH布線之間的電阻值的差，VH布線連接在對應(yīng)于段的左端的加熱器的位置上，呈具有往復(fù)結(jié)構(gòu)的布局。GNDH布線呈連接在對應(yīng)于段的右端的加熱器的位置上的布局。
在圖5中，標(biāo)記AA是功率晶體管102的輸出端(漏端子)，由第一層布線層構(gòu)成。在該AA的位置上也形成通孔，在該位置上功率晶體管102的輸出端也被引出到第二層布線層AL2上，利用構(gòu)圖形成的布線147，將第二層布線層AL2連接在加熱器101上。另外利用構(gòu)圖形成的布線146，將第二層布線層AL2與加熱器101和作為第二層布線層AL2構(gòu)成的VH布線連接。
在圖5中，標(biāo)記BB表示至功率晶體管的GND布線的連接部，構(gòu)成第一層布線層AL1的圖形，連接段內(nèi)的全部功率晶體管102的源。在記錄頭中，由記錄頭的分辨率決定加熱器101相互之間的間距，加熱器和功率晶體管設(shè)置一對以上，為了配置功率晶體管，能使用的空間也由分辨率限定。具體地說，例如在有600dpi(每25.4mm有600點(diǎn))的分辨率的記錄頭中，加熱器的配置間距(寬度)為42.5微米，必須在該寬度中，對每個加熱器的功率晶體管和電平變換電路等進(jìn)行布局。功率晶體管有相對大的底面積，所以為了有效地進(jìn)行布局，最好使相鄰的功率晶體管的源區(qū)重合，通過這樣處理，能有效地利用比600dpi寬的幅度。因此，用標(biāo)記BB表示的第一層布線圖形設(shè)置得能連接同一段內(nèi)的全部功率晶體管的源。另外，在標(biāo)記BB的位置上形成通孔，將功率晶體管102的源引出到第二層布線層AL2上。然后，各功率晶體管的源利用在第二層布線層AL2上形成的GNDH布線，連接在鍵合焊盤上。
通過采用以上說明的結(jié)構(gòu)，能解決VH布線和GNDH布線之間的布線電阻隨著加熱器的場所的不同而不同的問題，能提供能實(shí)現(xiàn)高速工作的記錄頭。
如果進(jìn)一步研究上述的結(jié)構(gòu)，則從圖5可知，在VH布線側(cè)，雖然用第二層布線層AL2連接段內(nèi)的加熱器，但在GNDH布線側(cè)，不僅用第二層布線層AL2，而且還用第一層布線層AL1進(jìn)行布局。因此，同一段內(nèi)的各個加熱器的VH布線和GNDH布線之間的電阻值的差增大。當(dāng)構(gòu)成一個段的加熱器的個數(shù)增多時、另外，當(dāng)?shù)诙硬季€層AL2的比電阻比第一層布線層AL1的比電阻大時，該電阻值的差變得更大。用圖6說明它。
圖6是表示用24個加熱器構(gòu)成1段時，段內(nèi)的GNDH布線及VH布線的布局圖像和寄生電阻(布線電阻)的等效電路圖。該等效電路是設(shè)第一層的鋁布線層AL1的表面電阻ρAL1為ρAL1＝0.05Ω/□，第二層的鋁布線層AL2的表面電阻ρAL2為ρAL2＝0.15Ω/□，算出來的。另外，關(guān)于這里用的電阻值，之所以第二層比第一層大，是因?yàn)樵谟脽崮車娚淠挠涗涱^中，墨的流路及構(gòu)成墨室的噴嘴部是在記錄頭上構(gòu)成的，所以如果考慮布線工序后記錄頭表面上的臺階，則有第二層布線層AL2的厚度比第一層的布線層AL1的厚度薄的傾向，這時從第一個加熱器#1及從第24個加熱器#24開始的布線電阻值如下表1所示。另外電阻RO是從鍵合焊盤至該段的VH布線、GNDH布線的布線電阻。


由表1可知，加熱器#24和加熱器#1的(GNDH+VH)布線電阻的差ΔR為3.5Ω。
作為使該布線電阻差ΔR再降低的方法，可以考慮增加第二層布線層AL2的電源布線寬度，來適合電阻值的方法，但這樣的方法由于受記錄頭的基板尺寸的制約，所以不能實(shí)現(xiàn)。
另外，作為另一種降低方法，雖然可以考慮減小GNDH布線側(cè)的第二層布線層AL2的布線寬度，使之適合VH布線側(cè)的電阻值，但由于這樣會提高GNDH布線的電阻，所以使功率晶體管的源電位上升，增大功率晶體管導(dǎo)通時的電阻值。這意味著消費(fèi)噴射墨的能量以外的電力，從節(jié)省能量的觀點(diǎn)考慮，不能簡單地實(shí)施。
除了上述的方法以外，作為降低布線電阻差ΔR的方法，可以考慮在第二層布線層AL2以外的地方，使VH布線側(cè)的布線電阻值與GNDH布線側(cè)的電阻值相匹配的方法。圖7中示出了該布局。
圖7所示的布局與圖5所示的結(jié)構(gòu)中還設(shè)置了輔助布線100這一點(diǎn)不同。在每一段中，在被夾在加熱器101的配置區(qū)域和功率晶體管102的輸出端的位置(標(biāo)記AA的位置)之間的位置上，設(shè)置輔助布線100。在多層布線的第二層布線層AL2以外的布線層上形成輔助布線100，通過通孔，導(dǎo)電性地將段內(nèi)的各加熱器的VH布線側(cè)的端部互相連接起來。該輔助布線100是使VH布線側(cè)的布線電阻值與GNDH布線側(cè)的電阻值相匹配的布線。這里，構(gòu)成輔助布線100的布線層最好是作為形成GNDH布線側(cè)布線的一部分的布線層的第一層布線層AL1，另外，輔助布線100的寬度最好與第一層布線層AL1中連接功率晶體管的源的部分的寬度相等。
圖8表示如圖7所示設(shè)置了輔助布線100時段內(nèi)的GNDH布線及VH布線的布局圖像和寄生電阻(布線電阻)的等效電路。在圖8中，與圖6所示的相同，用24個加熱器構(gòu)成1段，計算等效電路時，設(shè)第一層的布線層AL1的表面電阻ρAL1為ρAL1＝0.05Ω/□，第二層的鋁布線層AL2的表面電阻ρAL2為ρAL2＝0.15Ω/□。這時從第一個加熱器#1及從第24個加熱器#24開始的布線電阻值如下表2所示。


從表2可知，通過設(shè)置輔助布線100，能將加熱器#24和加熱器#1的布線電阻的差ΔR降低到0.4Ω。當(dāng)然，如果可能布局的空間有余裕，則即使將電阻匹配輔助布線100的寬度加寬，使加熱器#24和加熱器#1的布線電阻的差ΔR更接近于0也沒關(guān)系。
如上所述，在本實(shí)施方式中，如圖7所示，通過設(shè)置電阻匹配輔助布線100，不顯著地增大記錄頭的基板尺寸，就能有效地使段內(nèi)的布線電阻值相匹配。另外，還有這樣的特征在布線層AL1或布線層AL2中，即使在布線側(cè)的厚度變更了的情況下，段內(nèi)的布線電阻值的離散也不容易受該厚度變更的影響。
(第二實(shí)施方式)本實(shí)施方式的特征在于有3層布線層。關(guān)于與第一實(shí)施方式同樣的結(jié)構(gòu)，省略其說明。本實(shí)施方式的VH布線及GNDH布線的配置方法如圖16所示。在圖16中，示出了將記錄頭驅(qū)動電路安裝在墨供給口兩側(cè)的結(jié)構(gòu)。VH布線采用第二層的鋁布線或第三層的鋁布線，且使其通過功率晶體管部(功率晶體管102的形成區(qū)域)的上方設(shè)置。另外，GNDH布線也采用第二層的鋁布線或第三層的鋁布線，且使其通過電平變換部(電平變換電路的形成區(qū)域)的上方設(shè)置。在本實(shí)施方式中，用第二層的鋁布線形成與配置在焊接部附近的加熱器連接的布線，用第三層的鋁布線形成與配置在距離焊接部遠(yuǎn)的位置的加熱器連接的布線。通過這樣構(gòu)成，第三布線層(最上部的布線層)通過將厚度設(shè)定得比較厚，能形成低電阻，所以與段的配置無關(guān)，能使布線的電阻一致，更適宜。
電平變換電路103是對每個加熱器101設(shè)置的電路，所以沿功率晶體管部設(shè)置電平變換電路103的形成區(qū)域(電平變換電路部)。
圖17是將圖16中用虛線包圍的部分放大了的圖，是更詳細(xì)地說明加熱器101、功率晶體管102、電平變換電路103的配置結(jié)構(gòu)和布線布局的圖。在圖17中，細(xì)的斜線部分表示第二層的鋁布線層AL2的布線圖形，粗的斜線部分表示第三層的鋁布線層AL2的布線圖形，深灰色部分表示第一層的鋁布線層AL1的布線圖形。如前面所述，為了使從焊接部到段的電阻值相等，使至各段的布線的粗細(xì)不同。即，確定布線寬度，以便即使布線層不同，也有大致同等的電阻值。另外如上所述，利用布線的厚度也能使電阻值一致。而且，關(guān)于段內(nèi)的各加熱器，為了減小VH布線和GNDH布線之間的電阻值的差，GNDH布線連接在對應(yīng)于段的左端的加熱器的位置上，呈具有往復(fù)結(jié)構(gòu)的布局。VH布線呈連接在對應(yīng)于段的右端的加熱器的位置上的布局。
在圖17中，標(biāo)記BB表示至功率晶體管的GNDH布線的連接部，第一層布線層AL1被構(gòu)圖，連接段內(nèi)的全部功率晶體管102的源。另外，在標(biāo)記BB的位置上形成通孔，將功率晶體管102的源引出到第二層布線層AL2上或第三層布線層AL3上。然后，各功率晶體管的源利用由第二層布線層AL2或第三層布線層AL3形成的GNDH布線，連接在鍵合焊盤上。
通過采用以上說明的結(jié)構(gòu)，能解決VH布線和GNDH布線之間的布線電阻隨著加熱器的場所的不同而不同的問題，能提供能實(shí)現(xiàn)高速工作的記錄頭。
進(jìn)一步研究上述的結(jié)構(gòu)，與第一實(shí)施方式相同，即使在布線層增加到了3層的情況下，也能通過設(shè)置輔助布線，提供優(yōu)異的液體噴射用半導(dǎo)體裝置。
圖18是表示用24個加熱器構(gòu)成1段時，段內(nèi)的GNDH布線及VH布線的布局圖像和寄生電阻(布線電阻)的等效電路圖。該等效電路是設(shè)第一層的鋁布線層AL1的表面電阻ρAL1為ρAL1＝0.05Ω/□，第二層的鋁布線層AL2的表面電阻或第三層的鋁布線層AL3ρAL23為ρAL23＝0.15Ω/□，算出來的。另外，關(guān)于這里用的表面電阻值，之所以第二層比第一層大，是因?yàn)樵谟脽崮車娚淠挠涗涱^中，墨的流路及構(gòu)成墨室的噴嘴部是在記錄頭上構(gòu)成的，所以如果考慮布線工序后記錄頭表面上的臺階，則有第二層布線層AL2的厚度或第三層的鋁布線層AL3的厚度比第一層的布線層AL1的厚度薄的傾向，這時從第一個加熱器#1及從第24個加熱器#24開始的布線電阻值如下表3所示。另外，電阻RO是從鍵合焊盤至該段的VH布線、GNDH布線的布線電阻。


由表3可知，加熱器#24和加熱器#1的(GNDH+VH)布線電阻的差ΔR為3.5Ω。
作為使該布線電阻差ΔR再降低的方法，可以考慮增加VH布線側(cè)的第二層布線層AL2或第三層布線層AL3的電源布線寬度，來適合電阻值的方法，但這樣的方法由于受記錄頭的基板尺寸的制約，所以不能實(shí)現(xiàn)。
另外，作為另一種降低方法，雖然可以考慮減小GNDH布線側(cè)的第二層布線層AL2或第三層布線層AL3的布線寬度，使之適合VH布線側(cè)的電阻值，但由于這樣會提高GNDH布線的電阻，所以使功率晶體管的源電位上升，增大功率晶體管導(dǎo)通時的電阻值。這意味著消費(fèi)噴射墨的能量以外的電力，從節(jié)省能量的觀點(diǎn)考慮，不能簡單地實(shí)施。
除了上述的方法以外，作為降低布線電阻差ΔR的方法，可以考慮在第二層布線層AL2或第三層布線層AL3以外的地方，使VH布線側(cè)的布線電阻值與GNDH布線側(cè)的電阻值相匹配的方法。圖19中示出了該布局。
圖19所示的布局與圖17所示的結(jié)構(gòu)中還設(shè)置了輔助布線100這一點(diǎn)不同。在每一段中，在被夾在加熱器101的配置區(qū)域和功率晶體管102的輸出端的位置(標(biāo)記AA的位置)之間的位置上，設(shè)置輔助布線100。在多層布線的第二層布線層AL2或第三層布線層AL3以外的布線層上形成輔助布線100，通過通孔，導(dǎo)電性地將段內(nèi)的各加熱器的VH布線側(cè)的端部互相連接起來。該輔助布線100是使VH布線側(cè)的布線電阻值與GNDH布線側(cè)的電阻值相匹配的布線。這里，構(gòu)成輔助布線100的布線層最好是作為形成GNDH布線側(cè)布線的一部分的布線層的第二層布線層AL2或第三層布線層AL3，另外，輔助布線100的寬度最好是與第一層布線層AL1中連接功率晶體管的源的部分的電阻值相等的寬度。
圖20表示如圖19所示設(shè)置了輔助布線100時段內(nèi)的GNDH布線及VH布線的布局圖像和寄生電阻(布線電阻)的等效電路。在圖22中，與圖20所示的相同，用24個加熱器構(gòu)成1段，計算等效電路時，設(shè)第一層的布線層AL1的表面電阻ρAL1為ρAL1＝0.05Ω/□，第二層的鋁布線層AL2或第三層布線層AL3的表面電阻ρAL23為ρAL23＝0.15Ω/□。這時從第一個加熱器#1及從第24個加熱器#24開始的布線電阻值如下表4所示。


從表4可知，通過設(shè)置輔助布線100，能將加熱器#24和加熱器#1的布線電阻的差ΔR降低到0.4Ω。當(dāng)然，如果可能布局的空間有余裕，則即使將電阻匹配輔助布線100的寬度加寬，使加熱器#24和加熱器#1的布線電阻的差ΔR更接近于0也沒關(guān)系。
如上所述，在本實(shí)施方式中，通過設(shè)置電阻匹配輔助布線100，不顯著地增大記錄頭的基板尺寸，就能有效地使段內(nèi)的布線電阻值相匹配。另外，還有這樣的特征在布線層AL1或布線層AL2或布線層AL3中，即使在布線側(cè)的厚度變更了的情況下，段內(nèi)的布線電阻值的離散也不容易受該厚度變更的影響。
另外，在上述實(shí)施方式中，雖然說明了布線層為2層、3層的情況，但在本發(fā)明中，也能適合設(shè)置了更多層布線的情況。本發(fā)明特別適合于在每段中用布線共同連接開關(guān)元件的一端的結(jié)構(gòu)，適合于設(shè)置對應(yīng)于該共同連接的布線的布線作為輔助布線的結(jié)構(gòu)。
(記錄頭、使用該記錄頭的噴墨記錄裝置)其次，用上述這樣的電路結(jié)構(gòu)，在半導(dǎo)體基板上做成加熱器、功率晶體管、驅(qū)動邏輯電路部、VH布線、GNDH布線等，構(gòu)成噴墨記錄頭用基體，說明使用這樣的頭用基體的記錄頭、以及使用這樣的記錄頭的噴墨記錄裝置。
圖9表示有上述這樣的噴墨記錄頭用基體808的記錄頭810的主要部分。這里，上述的加熱器101作為發(fā)熱部806來描繪。如圖9所示，基體808通過安裝形成連通多個噴射口800的液路805用的流路壁構(gòu)件801、以及有墨供給口803的頂板802，能構(gòu)成記錄頭810。在此情況下，從墨供給口803注入的墨被蓄積在內(nèi)部的公用液室804中，供給各液路805，在該狀態(tài)下，驅(qū)動基體808、發(fā)熱部806，從噴射口800噴射墨。
圖10是表示這樣的噴墨記錄頭810的總體結(jié)構(gòu)圖。噴墨記錄頭810備有有上述的多個噴射口800的記錄頭部811、以及保持供給該記錄頭部811用的墨的墨容器812。墨容器812以邊界線K為界限能裝卸地設(shè)置在記錄頭部811上。在噴墨記錄頭810上設(shè)有被安裝在圖11所示的記錄裝置上時接收來自托架側(cè)的電信號用的電氣接點(diǎn)(圖中未示出)，根據(jù)該電信號驅(qū)動加熱器。在墨容器812內(nèi)部，設(shè)有保持墨用的纖維狀或多孔狀的墨吸收體，利用這些墨吸收體來保持墨。
將圖10所示的記錄頭810安裝在噴墨記錄裝置本體上，通過控制從裝置本體賦予記錄頭810的信號，能提供能實(shí)現(xiàn)高速記錄、高質(zhì)量記錄的噴墨記錄裝置。以下，說明使用這樣的記錄頭810的噴墨記錄裝置。
圖11是表示本發(fā)明的實(shí)施方式的噴墨記錄裝置900的外觀斜視圖。
在圖11中，記錄頭810安裝在托架920上，該托架920配合在與驅(qū)動電動機(jī)901的正反轉(zhuǎn)連動，通過驅(qū)動力傳遞齒輪902、903進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的螺旋導(dǎo)桿904的螺旋槽921中，利用驅(qū)動電動機(jī)901的驅(qū)動力，能與托架920一同沿導(dǎo)桿919、且沿箭頭a或b的方向往復(fù)移動。由圖中未示出的記錄媒體送給裝置輸送到壓紙滾筒906上的記錄用紙P用的壓紙板905，沿托架移動方向?qū)⒂涗浻眉圥壓在壓紙滾筒906上。
光電耦合器907、908是確認(rèn)設(shè)置了設(shè)置在托架920上的杠桿909的光電耦合器907、908的區(qū)域的存在，進(jìn)行驅(qū)動電動機(jī)901的旋轉(zhuǎn)方向的切換等用的原始位置檢測單元。支撐構(gòu)件910支撐將記錄頭810的全部表面遮蓋起來的蓋構(gòu)件911，吸引單元912吸引蓋構(gòu)件911內(nèi)，通過蓋內(nèi)開口513，進(jìn)行記錄頭810的往復(fù)吸引。移動構(gòu)件915能使清洗板914沿前后方向移動。清洗板914及移動構(gòu)件915被支撐在本體支撐板916上。清洗板914在非圖示的狀態(tài)下，眾所周知的清洗板不用說也能適用于本實(shí)施方式。另外，杠桿917是為了開始進(jìn)行往復(fù)吸引而設(shè)置的，伴隨與托架920配合的凸輪918的移動而移動，用來自驅(qū)動電動機(jī)901的驅(qū)動力離合切換等眾所周知的傳遞單元，進(jìn)行移動控制。將信號賦予設(shè)置在記錄頭810上的發(fā)熱部806，進(jìn)行驅(qū)動電動機(jī)901等的各機(jī)構(gòu)的驅(qū)動控制的記錄控制部(圖中未示出)設(shè)置在裝置本體側(cè)。
上述這樣構(gòu)成的噴墨記錄裝置900一邊使記錄頭810沿記錄用紙P的全部寬度往復(fù)移動，一邊在由記錄媒體送給裝置輸送到壓紙滾筒906上的記錄用紙P上進(jìn)行記錄，記錄頭810由于是用具有上述的各實(shí)施方式的電路結(jié)構(gòu)的噴墨記錄頭用基板制造的，所以能以高精度進(jìn)行高速記錄。
其次，說明進(jìn)行上述裝置的記錄控制用的控制電路的結(jié)構(gòu)。圖12是表示噴墨記錄裝置900的控制電路的結(jié)構(gòu)的框圖?？刂齐娐穫溆休斎胗涗浶盘柕慕涌?700；MPU(微處理機(jī))1701；存儲MPU1701執(zhí)行的控制程序的程序ROM1702；保存各種數(shù)據(jù)(上述記錄信號和供給頭的記錄數(shù)據(jù)等)的時序型的RAM(隨機(jī)存取存儲器)1703；以及對記錄頭1708的記錄數(shù)據(jù)進(jìn)行供給控制的門陣列1704。門陣列1704進(jìn)行接口1700、MPU1701、RAM1703之間的數(shù)據(jù)傳輸控制。另外該控制電路備有輸送記錄頭1708用的運(yùn)載電動機(jī)1710；輸送記錄紙用的輸送電動機(jī)1709；驅(qū)動頭1708的頭驅(qū)動器1705；以及分別驅(qū)動輸送電動機(jī)1709及運(yùn)載電動機(jī)1710用的電動機(jī)驅(qū)動器1706、1707。
說明上述控制結(jié)構(gòu)的工作情況，記錄信號一旦被輸入接口1700，記錄信號在門陣列1704和MPU1701之間被變換成打印用的記錄數(shù)據(jù)。然后，電動機(jī)驅(qū)動器1706、1707進(jìn)行驅(qū)動，同時根據(jù)送給頭驅(qū)動器1705的記錄數(shù)據(jù)，驅(qū)動記錄頭，進(jìn)行打印。
本發(fā)明，特別是在噴墨記錄方式中，本申請人提倡的利用熱能噴射墨的方式的記錄頭，在記錄裝置中具有優(yōu)異的效果。
關(guān)于其代表性的結(jié)構(gòu)和原理，最好采用例如美國專利第4,723,129號說明書、美國專利第4,740,796號說明書中公開的原理。該方法能適用于所謂的即時回答型、連續(xù)型中的任意一種，特別是在即時回答型的情況下，通過施加對應(yīng)于記錄信息賦予越過該沸騰的急速升溫的至少一個驅(qū)動信號，使電熱變換體中發(fā)生熱能，在記錄頭的熱作用面上進(jìn)行膜沸騰，結(jié)果一一對應(yīng)于該驅(qū)動信號，能在液體(墨)內(nèi)形成氣泡，所以很有效。利用該氣泡的生長、收縮，通過噴射用開口，噴射液體(墨)，至少形成一滴。如果使該驅(qū)動信號呈脈沖形狀，則由于即時適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行氣泡的生長收縮，所以能達(dá)到影響性特別好的液體(墨)的噴射，非常好。作為該脈沖形狀的驅(qū)動信號，適合采用美國專利第4,463,359號說明書、美國專利第4,345,262號說明書中記載的驅(qū)動信號。另外，如果采用關(guān)于上述熱作用面的溫度上升率的發(fā)明的美國專利第4,313,124號說明書中記載的條件，則能進(jìn)行更優(yōu)異的記錄。
作為記錄頭的結(jié)構(gòu)，除了上述的各說明書中公開的噴射口、液路、電熱變換體的組合結(jié)構(gòu)(直線狀液流路或直角液流路)以外，本發(fā)明中還包括公開了在彎曲的區(qū)域配置熱作用部的結(jié)構(gòu)的美國專利第4,558,333號說明書、美國專利第4,459,600號說明書中使用的結(jié)構(gòu)。此外，對多個電熱變換體來說，作為基于公開了將公用的狹縫作為電熱變換體的噴射部的結(jié)構(gòu)的日本特開昭59年第123670號公報、或公開了使吸收熱能的壓力波的開口對應(yīng)于噴射部的結(jié)構(gòu)的特開昭59年第138461號公報的結(jié)構(gòu)，本發(fā)明也有效。
另外，作為具有對應(yīng)于記錄裝置能記錄的最大記錄媒體寬度的長度的滿行型的記錄頭，雖然也可以利用上述的說明書中公開的多個記錄頭的組合，做成布滿了該長度的結(jié)構(gòu)或呈一體形成的一個記錄頭的結(jié)構(gòu)的任意的記錄頭，但本發(fā)明更能有效地發(fā)揮上述的效果。
另外，本發(fā)明在不脫離其旨意的范圍內(nèi)，能適用于對上述實(shí)施方式進(jìn)行了修正或變更了的實(shí)施方式。
本發(fā)明既適用于由多個裝置(例如主機(jī)、接口裝置、閱讀器、打印機(jī)等)構(gòu)成的系統(tǒng)，也適用于由一個裝置構(gòu)成的裝置(例如復(fù)印機(jī)、傳真裝置等)。
權(quán)利要求
1.一種噴液頭用半導(dǎo)體裝置，具有多個記錄元件、和針對每個上述記錄元件設(shè)置的驅(qū)動對應(yīng)的記錄元件的驅(qū)動元件，其特征至少在于具有在半導(dǎo)體基板上形成的至少第一布線層及第二布線層，由多個上述記錄元件和上述驅(qū)動元件的對形成段，在上述第一布線層中形成用來將配置在同一段內(nèi)的上述各驅(qū)動元件的第一端子互相連接并接地的第一布線，上述驅(qū)動元件的第二端子和上述記錄元件的第一端子一對一地連接，在上述記錄元件的第二端子上用上述第二布線層形成電源布線，使得根據(jù)輸入到上述驅(qū)動元件的第三端子中的控制信號，使電流流過上述記錄元件，同時用上述第一布線層形成將配置在同一段內(nèi)的上述記錄元件的第二端子互相連接起來的輔助布線。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴液頭用半導(dǎo)體裝置，其特征在于上述記錄元件是加熱器，上述驅(qū)動元件是功率晶體管，針對上述的每一個對把上述記錄元件的第二端子和上述驅(qū)動元件的第二端子互相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴液頭用半導(dǎo)體裝置，其特征在于上述電源布線設(shè)置在每一段中，在上述第二布線層中，針對上述的每一個上述段形成通過通孔連接在該段的上述第一布線上的GND布線。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的噴液頭用半導(dǎo)體裝置，其特征在于在上述半導(dǎo)體基板上設(shè)置連接在上述各電源布線上的第一鍵合焊盤、以及連接在上述各GND布線上的第二鍵合焊盤，選擇每一段的上述電源布線及上述GND布線的布線寬度，使得從上述第一鍵合焊盤經(jīng)過上述電源布線、上述對及上述GND布線到達(dá)上述第二鍵合焊盤的布線電阻與段無關(guān)地均勻化。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴液頭用半導(dǎo)體裝置，其特征在于用任意個數(shù)的上述對構(gòu)成塊，針對每一個上述塊分時驅(qū)動上述記錄元件。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的噴液頭用半導(dǎo)體裝置，其特征在于上述各段分別構(gòu)成上述塊。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴液頭用半導(dǎo)體裝置，其特征在于在上述半導(dǎo)體基板上設(shè)有將串行輸入的圖像數(shù)據(jù)并行輸出用的移位寄存器；以及暫時存儲從該移位寄存器輸出的數(shù)據(jù)的鎖存電路。
8.一種噴液頭用半導(dǎo)體裝置，具有多個記錄元件和針對每個上述記錄元件設(shè)置的驅(qū)動對應(yīng)的記錄元件的驅(qū)動元件，其特征至少在于具有在半導(dǎo)體基板上形成的多個布線層，由多個上述記錄元件和上述驅(qū)動元件的對形成段，在第一布線層中形成將配置在同一段內(nèi)的上述各驅(qū)動元件的第一端子互相連接用的第一布線，上述驅(qū)動元件的第二端子和上述記錄元件的第一端子一對一地連接，在上述記錄元件的第二端子上連接有用與上述第一布線層不同的布線層形成的電源布線，同時用上述第一布線層形成將配置在同一段內(nèi)的上述記錄元件的第二端子互相連接起來的輔助布線。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的噴液頭用半導(dǎo)體裝置，其特征在于相應(yīng)于段，至少由兩個布線層形成上述電源布線。
10.一種噴液頭，其特征在于備有權(quán)利要求1所述的噴液頭用半導(dǎo)體裝置；以及組合在該噴液頭用半導(dǎo)體裝置中，形成與上述記錄元件關(guān)聯(lián)的液路及構(gòu)成該液路的一端的噴射口用的構(gòu)件。
11.一種噴液裝置，其特征在于備有權(quán)利要求10所述的噴液頭；以及對該噴液頭相對地輸送打印媒體用的單元。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的噴液裝置，其特征在于備有裝卸自如地支撐上述噴液頭，對上述打印媒體進(jìn)行掃描用的托架。
13.一種噴液頭，其特征在于備有權(quán)利要求8所述的噴液頭用半導(dǎo)體裝置；以及組合在該噴液頭用半導(dǎo)體裝置中，形成與上述記錄元件關(guān)聯(lián)的液路及構(gòu)成該液路的一端的噴射口用的構(gòu)件。
14.一種噴液裝置，其特征在于備有權(quán)利要求13所述的噴液頭；以及對該噴液頭相對地輸送打印媒體用的單元。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的噴液裝置，其特征在于備有裝卸自如地支撐上述噴液頭，對上述打印媒體進(jìn)行掃描用的托架。
全文摘要
提供一種噴液頭用半導(dǎo)體裝置、噴液頭及噴液裝置。在構(gòu)成噴射墨等液體的噴液頭的半導(dǎo)體裝置中，備有具有多個記錄元件和驅(qū)動元件的對的段，在半導(dǎo)體基板上的第一布線層中形成將配置在同一段內(nèi)的各驅(qū)動元件的第一端子互相連接用的第一布線，驅(qū)動元件的第二端子和記錄元件的第一端子一一相對地連接，在記錄元件的第二端子上用與第一布線層不同的布線層形成電源布線，同時用第一布線層形成將配置在同一段內(nèi)的記錄元件的第二端子互相連接起來的輔助布線。因此，能不發(fā)生段內(nèi)的布線電阻值的離散，進(jìn)行良好的調(diào)整。
文檔編號B41J2/14GK1593919SQ200410076818
公開日2005年3月16日 申請日期2004年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月8日
發(fā)明者大村昌伸 申請人:佳能株式會社