JP5939960B2 - 半導体装置、液体吐出ヘッド、液体吐出ヘッドカードリッジおよび記録装置 - Google Patents

Description

本発明は、半導体装置、液体吐出ヘッド、液体吐出ヘッドカードリッジおよび記録装置に関する。

ヒータによって発生した熱エネルギーを液体に与えることにより、液体中で発泡現象を生じさせ、その発泡のエネルギーにより吐出口からインク液滴を吐出させるインクジェット記録ヘッドがある。近年、記録の高速化を実現するために吐出口の数の増加が進んでいる。一方で、各ヒータの電源と接地との間の抵抗ばらつきが大きくなり、複数のヒータに対して同一の電力を供給することが困難となっている。この対策として、特許文献１には、ヒータに電力を供給する電源配線を外部に接続するための電源配線用接続部とグラウンド配線を外部に接続するためのグラウンド配線用接続部とを基板の互いに異なる辺に配置した構成が記載されている。

特開２００６−３２６９７２号公報

しかしながら、特許文献１に記載された構成では、電源配線用接続部に近い部分ほど、また、グラウンド配線用接続部に近い部分ほど、流れる電流が大きい。そのために、電源配線用接続部に近い部分ほど、また、グラウンド配線用接続部に近い部分ほど電圧降下量が大きい。そのため、インクを吐出するためのヒータに印加される電圧のばらつきが大きくなりうる。

本発明は、液体を吐出するための複数の駆動部に供給される電圧のばらつきの低減に有利な技術を提供することを目的とする。

本発明の１つの側面は、液体の吐出を制御する半導体装置に係り、前記半導体装置は、電源端子と、接地端子と、前記電源端子と前記接地端子との間に直線に沿って配列された液体を吐出するための複数の駆動部と、前記電源端子から前記直線に沿って延びていて、前記複数の駆動部に電源電圧を供給する電源配線と、前記接地端子から前記直線に沿って延びていて、前記複数の駆動部に接地電圧を供給する接地配線と、を備え、前記複数の駆動部が配列された範囲において、前記直線に直交する方向における前記電源配線の幅は、前記電源端子から遠くなるに従って狭くなり、前記範囲において、前記方向における前記接地配線の幅は、前記接地端子から遠くなるに従って狭くなっている。

本発明によれば、液体を吐出するための複数の駆動部に供給される電圧のばらつきの低減に有利な技術が提供される。

本発明の第１実施形態の半導体装置の回路構成を示す図。 本発明の第１実施形態の半導体装置のレイアウトを示す図。 本発明の第１実施形態に対する比較例を示す図。 本発明の第１実施形態における電源配線および接地配線を説明するための図。 電源配線の線幅と電源配線および接地配線による合計電圧降下量との関係を例示する図。 電源配線の線幅と電源配線および接地配線による合計電圧降下量との関係を例示する図。 電源配線の線幅と電源配線および接地配線による合計電圧降下量との関係を例示する図。 電源配線の線幅と電源配線および接地配線による合計電圧降下量との関係を例示する図。 電源配線および接地配線による合計電圧降下量の低減効果を説明するための図。 本発明の第２実施形態の半導体装置の回路構成を示す図。 本発明の第２実施形態の半導体装置のレイアウトを示す図。 本発明の第２実施形態に対する比較例を示す図。 本発明の第２実施形態の変形例の半導体装置のレイアウトを示す図。 インクジェット記録ヘッドの詳細構成を示す斜視図。 インクジェット記録カートリッジとして構成されたインクジェット記録ヘッドを示す斜視図。 インクジェット記録装置を示す外観斜視図。 インクジェット記録装置の制御回路の構成を示すブロック図。

以下、本発明の第１実施形態としての半導体装置について説明する。図１には、第１実施形態の半導体装置１００の回路構成が示されている。半導体装置１００は、液体の吐出を制御するように構成される。半導体装置１００は、例えば、インクなどの液体によって紙などの媒体に画像を記録する記録装置において、吐出口からの液体の吐出を制御するように構成されうる。

半導体装置１００は、電源端子（ＶＨ端子）１０６と、接地端子（ＧＮＤＨ）１０７と、複数の駆動部ＤＲＶと、電源配線（ＶＨ配線）１０４と、接地配線（ＧＮＤＨ配線）１０７とを備えている。半導体装置１００は、複数の駆動部ＤＲＶをそれぞれ制御する複数の制御回路（典型的にはロジック回路）１０３を備えうる。各駆動部ＤＲＶは、インクなどの液体に対して、該液体が吐出口から吐出するように、エネルギーを印加するエネルギー印加部１０１と、エネルギー印加部１０１を駆動する駆動素子１０２とを含みうる。ここで、エネルギー印加部１０１は、例えば、ヒータ又はピエゾ素子でありうる。駆動素子１０２は、エネルギー印加部１０１に対する電気的エネルギーの印加を制御する回路素子でありうる。駆動素子１０２は、例えば、パワートランジスタなどの、電流を制御可能なトランジスタでありうる。図１には、駆動素子１０２としてＮＭＯＳトランジスタが例示されている。

図２には、本発明の第１実施形態の半導体装置１００のレイアウトが示されている。半導体装置１００は、典型的には、シリコン基板等の半導体基板の上に多層配線技術を用いて形成される。複数の駆動部ＤＲＶは、電源端子１０６と接地端子１０７との間に、直線Ａに沿って配列されている。複数の制御回路１０３もまた、電源端子１０６と接地端子１０７との間に、直線Ａに沿って配列されている。

電源配線１０４は、例えば、第２層の金属配線（例えば、アルミニウム合金などの金属で構成されうる）で、駆動素子１０２の上を通るように形成されうる。電源配線１０４は、電源端子１０６から直線Ａに沿って延びていて、複数の駆動部ＤＲＶに電源電圧を供給する。接地配線１０５は、第２層の金属配線（例えば、アルミニウム合金などの金属で構成されうる）で、制御回路１０３の上を通るように形成されうる。接地配線１０５は、接地端子１０７から直線Ａに沿って延びていて、複数の駆動部ＤＲＶに接地電圧を供給する。電源配線１０４および接地配線１０５は、典型的には、一定の厚さを有する。電源端子１０６は、複数の駆動部ＤＲＶの配列における一方の側に配置され、接地端子１０７は、複数の駆動部ＤＲＶの配列における他方の側に配置されている。

複数の駆動部ＤＲＶが配列された範囲において、直線Ａに直交する方向における電源配線１０４の幅は、電源端子１０６から遠くなるに従って連続的に又は段階的に狭くなっている。また、複数の駆動部ＤＲＶが配列された範囲において、直線Ａに直交する方向における接地配線１０５の幅は、接地端子１０７から遠くなるに従って連続的に又は段階的に狭くなっている。直線Ａに直交する方向における電源配線１０４の幅と直線Ａに直交する方向における接地配線１０５の幅との合計は、典型的には、一定である。

図３には、第１実施形態に対する比較例が示されている。エネルギー印加部１０１および駆動素子１０２を含む駆動部ＤＲＶ、制御回路１０３、電源端子１０６、接地端子１０７は、図２に示すそれらと同様である。比較例は、直線Ａに直交する方向における電源配線１０８および接地配線１０９の各幅が一定である点で図２に示す第１実施形態と異なる。

ここで、図２に第１実施形態の電源配線１０４の特性と図３に示す比較例の電源配線１０８の特性とを比較するために、電源配線および接地配線の仕様を例示する。例示的な仕様では、電源配線１０４、１０８および接地配線１０５、１０９の配線抵抗は０．１Ω／□、各エネルギー印加部１０１を流れる電流は０．１Ａ、エネルギー印加部１０１の配置間隔は５０ｕｍ、エネルギー印加部１０１の総数は１６個である。また、例示的な仕様では、電源配線１０４は、電源端子１０６側の配線幅（直線Ａに直交する方向における幅のこと、以下同様）が１５０ｕｍ、中央における配線幅が１００ｕｍ、接地端子１０７側の配線幅が５０ｕｍの台形形状である。電源配線１０８は、配線幅が１００ｕｍの長方形形状である。

ここで、複数の駆動部ＤＲＶのうち電源端子１０６から最も遠い位置に配置された駆動部ＤＲＶの電源側端子における電圧の降下量（電源端子１０６の電圧からの降下量）が最も大きい。また、電源端子１０６から最も遠い位置に配置された駆動部ＤＲＶの電源側端子における電圧の降下量は、１６個の駆動部ＤＲＶの全てに電流を流した場合に最も大きい。以下、複数の駆動部ＤＲＶの全てに電流を流した場合における電源端子１０６から最も遠い位置に配置された駆動部ＤＲＶの電源側端子における電圧の降下量を最大電圧降下量と呼ぶ。第１実施形態の電源配線１０４における最大電圧降下量は、０．６２Ｖであり、比較例の電源配線１０８における最大電圧降下量は、０．６８Ｖである。このように、第１実施形態の電源配線１０４における最大電圧降下量は、比較例の電源配線１０８における最大電圧降下量の９１．２％に低減される。

以下、第１実施形態の接地配線１０５と比較例の接地配線１０９とを前述の例示的な仕様の下で比較する。ここで、複数の駆動部ＤＲＶのうち接地端子１０７から最も遠い位置に配置された駆動部ＤＲＶの接地側端子における電圧の上昇量（接地端子１０７の電圧からの上昇量）が最も大きい。また、接地端子１０７から最も遠い位置に配置された駆動部ＤＲＶの接地側端子における電圧上昇量は、１６個の駆動部ＤＲＶの全てに電流を流した場合に最も大きい。以下、複数の駆動部ＤＲＶの全てに電流を流した場合における接地端子１０７から最も遠い位置に配置された駆動部ＤＲＶの接地側端子における電圧の上昇量を最大電圧上昇量と呼ぶ。第１実施形態の接地配線１０５における最大電圧上昇量は、０．６２Ｖであり、比較例の接地配線１０９における最大電圧上昇量は、０．６８Ｖである。このように、第１実施形態の接地配線１０５における最大電圧上昇量は、比較例の接地配線１０９における最大電圧上昇量の９１．２％に低減される。

以上のように、第１実施形態によれば、電源配線および接地配線が占める領域を変えることなく配線抵抗による電圧変動を低減することができる。

図２、図３では、電源配線と電源端子とが近接し、接地配線と接地端子とが近接しているので、それらの間の配線による電圧変動は無視されうる。電源配線と電源端子とが離隔し、および／または、接地配線と接地端子とが離隔する場合には、それらの間をなるべく低抵抗の配線で接続することが好ましい。ただし、このような場合においても、第１実施形態と同様の効果がえられる。

次に、配線幅の具体的な決定方法を例示的に説明する。図４に、電源配線１０４および接地配線１０５が示されている。図示されていないが、電源配線１０４は、その右端が電源端子１０６に接続され、接地配線１０５は、その左端が接地端子１０７に接続されている。図４において、Ｘ方向およびそれに直交するＹ方向が定義されている。Ｘ方向は、前述の直線Ａに平行な方向である。

電源配線１０４をＸ方向に沿って配列されたＮ個の電源配線ブロックに均等に分割し、接地端子１０７の側から順に１からＮまでの番号を振る。ここで、均等な分割とは、Ｎ個の電源配線ブロックのそれぞれのＸ方向の幅が等しいことをいう。図４では、左端の電源配線ブロックが第１電源配線ブロックであり、右端の電源配線ブロックが第Ｎ電源配線ブロックである。接地端子１０７からｉ番目の第ｉ電源配線ブロックのＹ方向の幅（配線幅）をａ_ｉとする。なお、ｉは１〜Ｎの整数である。同様に、接地配線１０５をＸ方向に沿って配列されたＮ個の接地線ブロックに均等に分割し、電源端子１０６の側から順に１からＮまでの番号を振る。ここで、均等な分割とは、Ｎ個の接地配線ブロックのそれぞれのＸ方向の幅が等しいことをいう。図４では、右端の接地配線ブロックが第１接地配線ブロックであり、左端の接地配線ブロックが第Ｎ接地配線ブロックである。電源端子１０６の側からｊ番目の第ｊ電源配線ブロックのＹ方向の幅（配線幅）をｂ_ｊとする。なお、ｊは１〜Ｎの整数である。また、図４から明らかなように、第ｉ電源配線ブロックと第（Ｎ＋１−ｉ）接地配線ブロックとが隣り合うようにＮ個の電源配線ブロックおよびＮ個の接地配線ブロックが配置されている。

以下では、複数の電源配線ブロックのうち中央に配置された電源配線ブロックの配線幅を１とし、他の電源配線ブロックの配線幅を中央の電源配線ブロックの配線幅に対する比で表わす。また、複数の接地配線ブロックのうち中央に配置された接地配線ブロックの配線幅を１とし、他の接地配線ブロックの配線幅を中央の接地配線幅ブロックの配線幅に対する比で表わす。

以上の条件において、接地端子と中央の電源配線ブロックとの間に配置された電源配線ブロックの配線幅ａｉは、（１）式を満たすことが好ましい。なお、ｉ＋ｊ＝Ｎ＋１である。

１＋（ｉ−ｊ）／（ｉ＋ｊ）＜ａ_ｉ＜１ ・・・（１）式
また、中央の電源配線ブロックと電源端子との間に配置された電源配線ブロックの配線幅ａ_ｉは、（２）式を満たすことが好ましい。

１＜ａ_ｉ＜１＋（ｉ−ｊ）／（ｉ＋ｊ） ・・・（２）式
また、接地端子と中央の接地配線ブロックとの間に配置された接地配線ブロックの配線幅ｂ_ｊは、（３）式を満たすことが好ましい。

１＋（−ｉ＋ｊ）／（ｉ＋ｊ）＜ｂ_ｊ＜１・・・（３）式
また、中央の接地配線ブロックと電源端子との間に配置された接地配線ブロックの配線幅ｂ_ｊは、（４）式を満たすことが好ましい。

１＜ｂ_ｊ＜１＋（−ｉ＋ｊ）／（ｉ＋ｊ） ・・・（４）式
以下、（１）式〜（４）式の導出方法を説明する。第ｉ電源配線ブロックから電圧が供給される第ｉ駆動部ＤＲＶの接地側端子は、第（Ｎ＋１−ｉ）接地配線ブロックに接続される。即ち、ｊ＝Ｎ＋１−ｉが成り立つ。以下では、第ｉ電源配線ブロックにおける電圧降下量および第ｊ接地配線ブロックにおける電圧降下量（接地レベルを基準にすると、電圧上昇量）との和（合計電圧降下量）によって電源配線１０４、１０８および接地配線１０５、１０９を評価する。

第ｉ電源配線ブロックの配線幅と第ｊ接地配線ブロックの配線幅との合計は２である。第ｉ電源配線ブロックの配線幅をαとすると、第ｊ接地配線ブロックの配線幅は２−αである。

電源配線１０４、１０８および接地配線１０５、１０９のシート抵抗は一定であるので、電源配線１０４、１０８および接地配線１０５、１０９の抵抗は、配線幅の逆数に比例する。また、電源配線１０４、１０８および接地配線１０５、１０９における電圧降下量は、（電流）／（配線幅）に比例する。１つの駆動部ＤＲＶに流れる電流をＩとすると、第ｉ電源配線ブロックを流れる電流はｉ×Ｉであり、第ｊ接地配線ブロックを流れる電流はｊ×Ｉである。

図３に示す比較例では、第ｉ駆動部ＤＲＶに接続された第ｉ電源配線ブロックおよび第ｊ接地配線ブロックにおける合計電圧降下量Ｖ１は、第ｉ電源配線ブロックおよび第ｊ接地配線ブロックの各配線幅を１とすると、（５）式で表現される。

Ｖ１＝（ｉ×Ｉ）／１＋（ｊ×Ｉ）／１＝（ｉ＋ｊ）×Ｉ ・・・（５）式
図４に示す第１実施形態では、第ｉ駆動部ＤＲＶに接続された第ｉ電源配線ブロックおよび第ｊ接地配線ブロックにおける合計電圧降下量Ｖ２は、（６）式で表現される。

Ｖ２＝（ｉ×Ｉ）／α＋（ｊ×Ｉ）／α＝（ｉ／α＋ｊ／（２−α））×Ｉ ・・・（６）式
ここで、第１実施形態と比較例とを（７）式のように、Ｖ２とＶ１との比によって比較する。

Ｖ２／Ｖ１＝（ｉ／α＋ｊ／（２−α））／（ｉ＋ｊ） ・・・（７）式
Ｖ２／Ｖ１が１より低い範囲が、第１実施形態における合計電圧降下量が比較例における合計電圧降下量よりも低い範囲である。この範囲を計算すると、（１）式〜（４）式が得られる。

図５はＮ＝１６、ｉ＝１の場合の第１実施形態における合計電圧降下量を示し、図６はＮ＝１６、ｉ＝５の場合の第１実施形態における合計電圧降下量を示している。図７はＮ＝１６、ｉ＝１２の場合の第１実施形態における合計電圧降下量を示し、図８はＮ＝１６、ｉ＝１６の場合の第１実施形態における合計電圧降下量を示している。なお、前述のように、比較例における電源配線１０８、接地配線１０９の配線幅を１としている。また、第１実施形態の複数の電源配線ブロックのうち中央に配置された電源配線ブロックの配線幅を１、第１実施形態の複数の接地配線ブロックのうち中央に配置された接地配線ブロックの配線幅を１としている。図５、図６において合計電圧降下量が１未満の範囲（（１）式を満たす範囲）が、比較例に対して合計電圧降下量の低減効果がある範囲である。図７、図８において合計電圧降下量が１未満の範囲（（２）式を満たす範囲）が、比較例に対して合計電圧降下量の低減効果がある範囲である。

図９は、Ｎ＝１６の場合における合計電圧降下量の低減効果がある範囲を示している。横軸はｉ、縦軸は電源配線１０４の配線幅（α＝ａ_ｉ）である。（１）式および（２）式で示される範囲は、図９において網掛けで示されている。図９における点線は、合計電圧降下量の低減効果が最大になる配線幅であり、これは（９）式で示される。

ａ_ｉ＝（ｉ＋ｊ−√（４×ｉ×ｊ））／（ｉ−ｊ）＋１ ・・・（９）式
電源配線１０４の配線幅（ａ_ｉ）を（９）式で与えられる配線幅にすることによって合計電圧降下量の最大値を比較例の９１．０パーセントまで低減することができる。

同様に、合計電圧降下量の低減効果が最大になる接地配線１０５の配線幅（ｂ_ｊ）は、（１０）式で与えられる。

ｂ_ｊ＝（ｉ＋ｊ−√（４×ｉ×ｊ））／（−ｉ＋ｊ）＋１ ・・・（１０）式
ここで、配線幅ａｉは、電源配線１０４の第ｉ電源配線ブロックの配線幅の代表値（例えば、平均値）でありうる。同様に、配線幅ｂｊは、接地配線１０５の第ｊ接地配線ブロックの配線幅の代表値（例えば、平均値）でありうる。つまり、電源配線１０４および接地配線１０５は、図４に例示されるような階段形状である必要はなく、例えば、台形形状でありうる。

上記の例では、Ｎ＝１６かつ駆動部ＤＲＶの個数＝１６であるが、駆動部ＤＲＶの個数を増やすことで、印字スピードおよび印字精度が向上しうる。駆動部ＤＲＶの個数を増やした場合、電源配線および接地配線の配線抵抗による電圧変動がより大きくなるため、第１実施形態の効果がより顕著に表れる。

また、分割数（Ｎ）は２以上であれば良いが、駆動部ＤＲＶの個数と同等であることが好ましい。複数の駆動部ＤＲＶでセグメントを構成し、複数のセグメントを有する場合は、分割数（Ｎ）は、セグメント数と同等であることが好ましい。

図１０には、第２実施形態の半導体装置２００の回路構成が示されている。ここでは、第１実施形態との相違点のみを説明する。第２実施形態では、駆動部ＤＲＶは、エネルギー印加部１０１と、駆動素子２０２、２０３とを含む。図１０に示す例では、駆動素子２０２はＮＭＯＳトランジスタで構成され、駆動素子２０３はＰＭＯＳトランジスタで構成され、駆動素子２０２と駆動素子２０３との間にエネルギー印加部１０１が配置されている。図１１には、半導体装置２００のレイアウトが示されている。半導体装置２００は、典型的には、シリコン基板等の半導体基板の上に多層配線技術を用いて形成される。複数の駆動部ＤＲＶは、電源端子１０６と接地端子１０７との間に、直線Ａに沿って配列されている。複数の制御回路１０３もまた、電源端子１０６と接地端子１０７との間に、直線Ａに沿って配列されている。

電源配線１０４は、例えば、第２層の金属配線（例えば、アルミニウム合金などの金属で構成されうる）で、駆動素子１０２の上を通るように形成されうる。電源配線１０４は、電源端子１０６から直線Ａに沿って延びていて、複数の駆動部ＤＲＶに電源電圧を供給する。接地配線１０５は、第２層の金属配線（例えば、アルミニウム合金などの金属で構成されうる）で、制御回路１０３の上を通るように形成されうる。接地配線１０５は、接地端子１０７から直線Ａに沿って延びていて、複数の駆動部ＤＲＶに接地電圧を供給する。電源配線１０４および接地配線１０５は、典型的には、一定の厚さを有する。電源端子１０６は、複数の駆動部ＤＲＶの配列における一方の側に配置され、接地端子１０７は、複数の駆動部ＤＲＶの配列における一方の側に配置されている。

図１１に示す例では、電源配線１０４は、左端に設けられた電源端子１０６に接続され、接地配線１０５は、右端に設けられた接地端子１０７に接続されている。

図１２には、第２実施形態に対する比較例が示されている。エネルギー印加部１０１および駆動素子２０２、２０３を含む駆動部ＤＲＶ、制御回路１０３、電源端子１０６、接地端子１０７は、図１１に示すそれらと同様である。比較例は、直線Ａに直交する方向における電源配線２０６および接地配線２０７の各幅が一定である点で図１１に示す第２実施形態と異なる。

ここで、図１１に示す第２実施形態の電源配線１０４の特性と図１２に示す比較例の電源配線２０６の特性とを比較するために、電源配線の仕様を例示する。例示的な仕様では、電源配線１０４、２０６の配線抵抗は０．１Ω／□、各エネルギー印加部１０１を流れる電流は０．１Ａ、エネルギー印加部１０１の配置間隔は５０ｕｍ、エネルギー印加部１０１の総数は１６個である。また、例示的な仕様では、電源配線１０４は、電源端子１０６側の配線幅が１５０ｕｍ、中央における配線幅が１００ｕｍ、接地端子１０７側の配線幅が５０ｕｍの台形形状である。電源配線２０６は、配線幅が１００ｕｍの長方形形状である。

ここで、複数の駆動部ＤＲＶのうち電源端子１０６から最も遠い位置に配置された駆動部ＤＲＶの電源側端子における電圧の降下量（電源端子１０６の電圧からの降下量）が最も大きい。また、電源端子１０６から最も遠い位置に配置された駆動部ＤＲＶの電源側端子における電圧の降下量は、１６個の駆動部ＤＲＶの全てに電流を流した場合に最も大きい。以下、複数の駆動部ＤＲＶの全てに電流を流した場合における電源端子１０６から最も遠い位置に配置された駆動部ＤＲＶの電源側端子における電圧の降下量を最大電圧降下量と呼ぶ。第２実施形態の電源配線１０４における最大電圧降下量は、０．６２Ｖであり、比較例の電源配線１０８における最大電圧降下量は、０．６８Ｖである。このように、第２実施形態の電源配線１０４における最大電圧降下量は、比較例の電源配線１０８における最大電圧降下量の９１．２％に低減される。

以下、第２実施形態の接地配線１０５と比較例の接地配線２０７とを前述の例示的な仕様の下で比較する。ここで、複数の駆動部ＤＲＶのうち接地端子１０７から最も遠い位置に配置された駆動部ＤＲＶの接地側端子における電圧の上昇量（接地端子１０７の電圧からの上昇量）が最も大きい。また、接地端子１０７から最も遠い位置に配置された駆動部ＤＲＶの接地側端子における電圧の上昇量は、１６個の駆動部ＤＲＶの全てに電流を流した場合に最も大きい。以下、複数の駆動部ＤＲＶの全てに電流を流した場合における接地端子１０７から最も遠い位置に配置された駆動部ＤＲＶの接地側端子における電圧上昇量を最大電圧上昇量と呼ぶ。第２実施形態の接地配線１０５における最大電圧上昇量は、０．６２Ｖであり、比較例の接地配線２０７における最大電圧上昇量は、０．６８Ｖである。このように、第２実施形態の接地配線１０５における最大電圧上昇量は、比較例の接地配線２０７における最大電圧上昇量の９１．２％に低減される。

図１３には、エネルギー印加部１０１の個数を増やすために有利な配置例が示されている。図１３に示す例では、図１１の構成が線対称に配置されている。これにより、電源配線１０４は、線対称に配置された２つの電源配線１０４を結合した形状を有する電源配線１０４’に変更されている。同様に、接地配線１０５は、線対称に配置された２つの接地配線１０５を結合した形状を有する接地配線１０５’に変更されている。このような構成によれば、電源端子１０６および接地端子１０７の個数を増やすことなく、エネルギー印加部の個数を増やすことができる。

以下、上記のような半導体装置が組み込まれた記録ヘッド（液体吐出ヘッド）、記録ヘッドカートリッジ（液体吐出ヘッドカートリッジ）およびインクジェット記録装置（記録装置）を例示的に説明する。

図１４には、第１および第２実施形態を通して例示的に説明された半導体装置が組み込まれたインクジェット記録ヘッド用基体８０８を有する記録ヘッド８１０の主要部が示されている。ここでは、上述したエネルギー印加部１０１は、発熱部８０６として描かれている。図１４に示すように、基体８０８は、複数の吐出口８００に連通した液路８０５を形成するための流路壁部材８０１と、インク供給口８０３を有する天板８０２とを組み付けることにより、記録ヘッド８１０を構成できる。この場合、インク供給口８０３から注入されるインクが内部の共通液室８０４へ蓄えられて各液路８０５へ供給され、その状態で基体８０８、発熱部８０６を駆動することで、吐出口８００からインクの吐出がなされる。

図１５は、このようなインクジェット記録ヘッド８１０の全体構成を示す図である。インクジェット記録ヘッド８１０は、上述した複数の吐出口８００を有する記録ヘッド部８１１と、この記録ヘッド部８１１に供給するためのインクを保持するインク容器８１２とを備えている。インク容器８１２は、境界線Ｋを境に記録ヘッド部８１１に着脱可能に設けられている。インクジェット記録ヘッド８１０には、図１６に示す記録装置に搭載された時にキャリッジ側からの電気信号を受け取るための電気的コンタクト（不図示）が設けられており、この電気信号によってヒータが駆動される。インク容器８１２内部には、インクを保持するために繊維質状若しくは多孔質状のインク吸収体が設けられており、これらのインク吸収体によってインクが保持されている。

図１５に示す記録ヘッド８１０をインクジェット記録装置本体に装着し、装置本体から記録ヘッド８１０へ付与される信号をコントロールすることにより、高速記録、高画質記録を実現できるインクジェット記録装置を提供することができる。以下、このような記録ヘッド８１０を用いたインクジェット記録装置について説明する。

図１６は、本発明に係る実施形態のインクジェット記録装置９００を示す外観斜視図である。図１６において、記録ヘッド８１０は、駆動モータ９０１の正逆回転に連動して駆動力伝達ギア９０２、９０３を介して回転するリードスクリュー９０４の螺旋溝９２１に対して係合するキャリッジ９２０上に搭載されている。そして、記録ヘッド８１０は、駆動モータ９０１の駆動力によってキャリッジ９２０と共にガイド９１９に沿って矢印ａ又はｂ方向に往復移動可能となっている。不図示の記録媒体給送装置によってプラテン９０６上に搬送される記録用紙Ｐ用の紙押え板９０５は、キャリッジ移動方向に沿って記録用紙Ｐをプラテン９０６に対して押圧する。

フォトカプラ９０７、９０８は、キャリッジ９２０に設けられたレバー９０９のフォトカプラ９０７、９０８が設けられた領域での存在を確認して駆動モータ９０１の回転方向の切換等を行うためのホームポジション検知手段である。支持部材９１０は記録ヘッド８１０の全面をキャップするキャップ部材９１１を支持し、吸引手段９１２はキャップ部材９１１内を吸引し、キャップ内開口５１３を介して記録ヘッド８１０の吸引回復を行う。移動部材９１５は、クリーニングブレード９１４を前後方向に移動可能にし、クリーニングブレード９１４及び移動部材９１５は、本体支持板９１６に支持されている。クリーニングブレード９１４は、図示の形態でなく周知のクリーニングブレードが本実施形態にも適用できることは言うまでもない。また、レバー９１７は、吸引回復の吸引を開始するために設けられ、キャリッジ９２０と係合するカム９１８の移動に伴って移動し、駆動モータ９０１からの駆動力がクラッチ切換等の公知の伝達手段で移動制御される。記録ヘッド８１０に設けられた発熱部８０６に信号を付与したり、駆動モータ９０１等の各機構の駆動制御を司る記録制御部（不図示）は、装置本体側に設けられている。

上述のような構成のインクジェット記録装置９００は、記録媒体給送装置によってプラテン９０６上に搬送される記録用紙Ｐに対し、記録ヘッド８１０が記録用紙Ｐの全幅にわたって往復移動しながら記録を行うものである。記録ヘッド８１０は、前述の各実施形態の回路構造を有するインクジェット記録ヘッド用基体を用いて製造されているため、高精度で高速な記録が可能となる。
次に、上述した装置の記録制御を実行するための制御回路の構成について説明する。図１７はインクジェット記録装置９００の制御回路の構成を示すブロック図である。制御回路は、記録信号が入力するインタフェース１７００、ＭＰＵ（マイクロプロセッサ）１７０１、ＭＰＵ１７０１が実行する制御プログラムを格納するプログラムＲＯＭ１７０２を備えている。制御回路はまた、各種データ（上記記録信号やヘッドに供給される記録データ等）を保存しておくダイナミック型のＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）１７０３と、記録ヘッド１７０８に対する記録データの供給制御を行うゲートアレイ１７０４とを備えている。ゲートアレイ１７０４は、インタフェース１７００、ＭＰＵ１７０１、ＲＡＭ１７０３間のデータ転送制御も行う。制御回路はまた、記録ヘッド１７０８を搬送するためのキャリアモータ１７１０と、記録紙搬送のための搬送モータ１７０９とを備えている。制御回路はまた、ヘッド１７０８を駆動するヘッドドライバ１７０５、搬送モータ１７０９及びキャリアモータ１７１０をそれぞれ駆動するためのモータドライバ１７０６、１７０７を備えている。

上記制御構成の動作を説明すると、インタフェース１７００に記録信号が入るとゲートアレイ１７０４とＭＰＵ１７０１との間で記録信号がプリント用の記録データに変換される。そして、モータドライバ１７０６、１７０７が駆動されるとともに、ヘッドドライバ１７０５に送られた記録データに従って記録ヘッドが駆動され、印字が行われる。

本発明は、特にインクジェット記録方式の中でも本出願人の提唱する、熱エネルギーを利用してインクを吐出する方式の記録ヘッド、記録装置において、優れた効果をもたらすものである。本発明は、例えば、プリンタ、複写機、ファクシミリ装置等に利用可能である。

Claims (12)

1. 液体の吐出を制御する半導体装置であって、
   電源端子と、接地端子と、前記電源端子と前記接地端子との間に直線に沿って配列された液体を吐出するための複数の駆動部と、前記電源端子から前記直線に沿って延びていて、前記複数の駆動部に電源電圧を供給する電源配線と、前記接地端子から前記直線に沿って延びていて、前記複数の駆動部に接地電圧を供給する接地配線と、を備え、
   前記複数の駆動部が配列された範囲において、前記直線に直交する方向における前記電源配線の幅は、前記電源端子から遠くなるに従って狭くなり、前記範囲において、前記方向における前記接地配線の幅は、前記接地端子から遠くなるに従って狭くなっている、
   ことを特徴とする半導体装置。
2. 前記範囲において、前記方向における前記電源配線の幅と前記方向における前記接地配線の幅との合計が一定である、
   ことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
3. 前記範囲における前記電源配線を前記直線に沿って配列されたＮ個の電源配線ブロックに分割し、前記範囲における前記接地配線を前記直線に沿って配列されたＮ個の接地配線ブロックに分割し、
   前記接地端子の側からｉ番目に配置された第ｉ電源配線ブロックの前記方向における幅の代表値をａ_ｉとし、前記Ｎ個の電源配線ブロックのうち中央に配置された電源配線ブロックの前記方向における幅を１とし、
   前記電源端子の側からｊ番目に配置された第ｊ接地配線ブロックの前記方向における幅の代表値をｂ_ｊとし、前記Ｎ個の接地配線ブロックのうち中央に配置された接地配線ブロックの前記方向における幅の代表値を１とし、
   第ｉ電源配線ブロックと第（Ｎ＋１−ｉ）接地配線ブロックとが隣り合うように前記Ｎ個の電源配線ブロックおよび前記Ｎ個の接地配線ブロックを配置したとき、
   前記接地端子と前記中央に配置された電源配線ブロックおよび前記中央に配置された接地配線ブロックとの間では、
   １＋（ｉ−ｊ）／（ｉ＋ｊ）＜ａ_ｉ＜１、１＜ｂ_ｊ＜１＋（−ｉ＋ｊ）／（ｉ＋ｊ）
   を満たし、
   前記中央に配置された電源配線ブロックおよび前記中央に配置された接地配線ブロックと前記電源端子との間では、
   １＜ａ_ｉ＜１＋（ｉ−ｊ）／（ｉ＋ｊ）、１＋（−ｉ＋ｊ）／（ｉ＋ｊ）＜ｂ_ｊ＜１
   を満たす、
   ことを特徴とする請求項２に記載の半導体装置。
4. 前記Ｎ個の電源配線ブロックの各々および前記Ｎ個の接地配線ブロックの各々は、少なくとも１つの駆動部を動作させるように配置されている、
   ことを特徴とする請求項３に記載の半導体装置。
5. 前記ａｉは、前記電源配線ブロックの前記方向における幅の平均値であり、前記ｂｊは、前記接地配線ブロックの前記方向における幅の平均値である、
   ことを特徴とする請求項３又は４に記載の半導体装置。
6. 前記範囲において、前記方向における前記電源配線の幅は、前記電源端子から遠くなるに従って一定の比率で狭くなっている、
   ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の半導体装置。
7. 前記範囲において、前記方向における前記接地配線の幅は、前記接地端子から遠くなるに従って一定の比率で狭くなっている、
   ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の半導体装置。
8. 前記範囲において、前記方向における前記電源配線の幅は、前記電源端子から遠くなるに従って連続的に狭くなり、および／または、前記範囲において、前記方向における前記接地配線の幅は、前記接地端子から遠くなるに従って連続的に狭くなっている、
   ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の半導体装置。
9. 前記範囲において、前記方向における前記電源配線の幅は、前記電源端子から遠くなるに従って段階的に狭くなり、および／または、前記範囲において、前記方向における前記接地配線の幅は、前記接地端子から遠くなるに従って段階的に狭くなっている、
   ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の半導体装置。
10. 液体を吐出する吐出口と、
    前記吐出口から液体の吐出を制御するように配置された請求項１乃至９のいずれか１項に記載の半導体装置と、
    を備えることを特徴とする液体吐出ヘッド。
11. 請求項１０に記載の液体吐出ヘッドと、
    液体を保持する容器と、
    を備えることを特徴とする液体吐出ヘッドカートリッジ。
12. 請求項１１に記載の液体吐出ヘッドカートリッジが装着された記録装置。