JP7094772B2 - Liquid discharge head and liquid discharge device - Google Patents

Liquid discharge head and liquid discharge device Download PDF

Info

Publication number
JP7094772B2
JP7094772B2 JP2018096200A JP2018096200A JP7094772B2 JP 7094772 B2 JP7094772 B2 JP 7094772B2 JP 2018096200 A JP2018096200 A JP 2018096200A JP 2018096200 A JP2018096200 A JP 2018096200A JP 7094772 B2 JP7094772 B2 JP 7094772B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
wiring
power supply
liquid discharge
wiring layer
generating element
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2018096200A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2019006107A (en
Inventor
智子 工藤
孝明 山口
恵二 富澤
真樹 及川
善博 濱田
將貴 櫻井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to US16/006,325 priority Critical patent/US10322578B2/en
Publication of JP2019006107A publication Critical patent/JP2019006107A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7094772B2 publication Critical patent/JP7094772B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Description

本発明は、液体吐出ヘッドおよび液体吐出装置に関する。 The present invention relates to a liquid discharge head and a liquid discharge device.

従来から、液体吐出ヘッドの液体吐出方式として、発熱素子が発生する熱エネルギーにより液体中に気泡を発生させ、その気泡を利用して液体を吐出するサーマル方式が知られている。サーマル方式の液体吐出ヘッドは、発熱素子が設けられた基板と、基板に接合され、液体を吐出するための吐出口を備えた流路形成部材とを有している。基板と流路形成部材との間には、吐出口に連通する流路が形成され、基板には、基板を貫通して流路に連通する供給路が形成されている。発熱素子は、基板の吐出口に対応する位置に設けられている。 Conventionally, as a liquid discharge method of a liquid discharge head, a thermal method is known in which bubbles are generated in a liquid by heat energy generated by a heat generating element and the liquid is discharged by using the bubbles. The thermal type liquid discharge head has a substrate provided with a heat generating element and a flow path forming member joined to the substrate and provided with a discharge port for discharging the liquid. A flow path communicating with the discharge port is formed between the substrate and the flow path forming member, and a supply path penetrating the substrate and communicating with the flow path is formed on the substrate. The heat generating element is provided at a position corresponding to the discharge port of the substrate.

液体としてインクを吐出するサーマル方式の液体吐出ヘッドでは、一般に、インクからの保護および絶縁を目的として、インクとの接触箇所に保護膜や絶縁膜が設けられている。しかしながら、これらの保護膜や絶縁膜はインクにより溶解する可能性がある。そのため、このような保護膜や絶縁膜に保護されている配線や回路などが露出してインクに接触し、インクを通じてリーク電流が流れると、液体吐出ヘッドが誤動作する可能性がある。そのため、インクによる保護膜や絶縁膜の溶解に対し、液体吐出ヘッドの誤動作を抑制する対策も必要になる。
特許文献1には、基板(層間絶縁膜)の内部に供給路を取り囲むように複数の配線層をリング状に形成する構成が記載されている。複数の配線層は、基板の厚み方向に積層され、層間ビアを介して互いに、かつ基板に電気的に接続されている。このため、基板(層間絶縁膜)の溶解により複数の配線層の一部または全部が供給路に露出してインクに接触し、インクとの間にリークパスが生じたとしても、配線層に流れ込む電流は基板(グランド電位)へと抜けることになる。その結果、リーク電流が他の配線や回路に流れることを抑制して、液体吐出ヘッドが誤動作を引き起こすといった影響を抑制することができる。
In a thermal type liquid ejection head that ejects ink as a liquid, a protective film or an insulating film is generally provided at a contact point with the ink for the purpose of protection from the ink and insulation. However, these protective films and insulating films may be dissolved by the ink. Therefore, if the wiring or circuit protected by such a protective film or insulating film is exposed and comes into contact with the ink, and a leak current flows through the ink, the liquid ejection head may malfunction. Therefore, it is necessary to take measures to suppress the malfunction of the liquid ejection head against the dissolution of the protective film and the insulating film by the ink.
Patent Document 1 describes a configuration in which a plurality of wiring layers are formed in a ring shape so as to surround a supply path inside a substrate (interlayer insulating film). The plurality of wiring layers are laminated in the thickness direction of the substrate and are electrically connected to each other and to the substrate via interlayer vias. Therefore, even if a part or all of the plurality of wiring layers is exposed to the supply path due to the dissolution of the substrate (interlayer insulating film) and comes into contact with the ink, and a leak path is generated between the wiring layer and the ink, the current flowing into the wiring layer. Will escape to the substrate (ground potential). As a result, it is possible to suppress the leakage current from flowing to other wirings and circuits, and to suppress the influence that the liquid discharge head causes a malfunction.

米国特許公報第7594713号明細書US Pat. No. 7,594,713

しかしながら、上述の構成において、複数の配線層はヒータなどのエネルギー発生素子を駆動するための配線とは電気的に独立した配線層であり、通常は配線層には電位は印加されていない。そのため、絶縁膜が溶解した場合にインクから配線層を通じて基板に流れ込む電流はわずかであるため、それを検知することは難しく、したがって、インクによる溶解を検知することは困難である。そのため、層間ビアの間から溶解が進行して配線層そのものが溶解する可能性があり、その場合、液体吐出ヘッドの誤動作を引き起こす可能性がある。
そこで、本発明の目的は、液体による基板の溶解を検知することを可能にし、それにより誤動作を未然に抑制する液体吐出ヘッドおよび液体吐出装置を提供することである。
However, in the above configuration, the plurality of wiring layers are wiring layers that are electrically independent from the wiring for driving the energy generating element such as a heater, and usually no potential is applied to the wiring layer. Therefore, when the insulating film is melted, the current flowing from the ink to the substrate through the wiring layer is small, so that it is difficult to detect it, and therefore, it is difficult to detect the melting by the ink. Therefore, dissolution may proceed from between the interlayer vias and the wiring layer itself may be dissolved, which may cause a malfunction of the liquid discharge head.
Therefore, an object of the present invention is to provide a liquid discharge head and a liquid discharge device that can detect the dissolution of a substrate by a liquid and thereby suppress a malfunction.

上述した目的を達成するために、本発明の液体吐出ヘッドは、絶縁膜を含む基板と、基板に設けられ、液体を吐出するために利用されるエネルギーを発生するエネルギー発生素子と、基板を貫通して形成され、液体を吐出する吐出口に連通する流路と、基板の絶縁膜の内部に形成され、エネルギー発生素子を駆動するために用いられる配線層であって、流路を形成する壁から間隔を置いて配置され、基板を平面視すると流路を取り囲んで配置された配線層と、を有し、配線層が、配線層から流れるリーク電流を検知するリーク検知機構に接続されている、液体吐出ヘッドである。
また、本発明の液体吐出装置は、上記の液体吐出ヘッドと、配線層に電気的に接続され、配線層から流れるリーク電流を検知するリーク検知機構と、を有している。
このような液体吐出ヘッドおよび液体吐出装置によれば、流路を通じて絶縁膜が液体により溶解し、それにより配線層が流路に露出して液体に接触すると、配線層(高電位)から液体(低電位)へとリーク電流が流れるようになる。このリーク電流は、配線層にリーク検知機構を接続することで容易に検知可能である。そのため、リーク電流を検知した時点で、液体吐出動作を停止したり、液体吐出ヘッドを交換したりすることが可能になり、液体吐出ヘッドが誤動作を引き起こすことを未然に抑制することが可能になる。
In order to achieve the above-mentioned object, the liquid discharge head of the present invention penetrates a substrate including an insulating film, an energy generating element provided on the substrate and generating energy used for discharging the liquid, and the substrate. A wiring layer formed inside the insulating film of the substrate and used to drive the energy generating element, and a wall forming the flow path. It has a wiring layer that is arranged at intervals from the above and is arranged so as to surround the flow path when the substrate is viewed in a plan view, and the wiring layer is connected to a leak detection mechanism that detects a leak current flowing from the wiring layer. , A liquid discharge head.
Further, the liquid discharge device of the present invention has the above-mentioned liquid discharge head and a leak detection mechanism that is electrically connected to the wiring layer and detects a leak current flowing from the wiring layer.
According to such a liquid discharge head and a liquid discharge device, when the insulating film is dissolved by the liquid through the flow path and the wiring layer is exposed to the flow path and comes into contact with the liquid, the wiring layer (high potential) to the liquid ( Leakage current will flow to (low potential). This leak current can be easily detected by connecting a leak detection mechanism to the wiring layer. Therefore, when the leak current is detected, the liquid discharge operation can be stopped or the liquid discharge head can be replaced, and it is possible to prevent the liquid discharge head from causing a malfunction. ..

以上、本発明によれば、液体による基板の溶解を検知することを可能にし、それにより液体吐出ヘッドおよび液体吐出装置の誤動作を未然に抑制することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to detect the dissolution of the substrate by the liquid, thereby suppressing the malfunction of the liquid discharge head and the liquid discharge device.

第1の実施形態に係る液体吐出ヘッドの構成例を示す平面図である。It is a top view which shows the structural example of the liquid discharge head which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施形態に係る液体吐出装置の回路構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the circuit structure example of the liquid discharge apparatus which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施形態に係る基板の配線レイアウトを示す平面図である。It is a top view which shows the wiring layout of the substrate which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施形態に係る基板の構成例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structural example of the substrate which concerns on 1st Embodiment. 第2の実施形態に係る基板の構成例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structural example of the substrate which concerns on 2nd Embodiment. 第3の実施形態に係る基板の構成例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structural example of the substrate which concerns on 3rd Embodiment. 第3の実施形態に係る基板の構成例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structural example of the substrate which concerns on 3rd Embodiment. インクジェット記録装置を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the inkjet recording apparatus. インクジェット記録ヘッドを示す斜視図である。It is a perspective view which shows the inkjet recording head.

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。本明細書では、本発明の液体吐出ヘッドとして、インクを吐出して記録媒体に画像を記録する液体吐出ヘッドを例に挙げて説明するが、他の液体を吐出する液体吐出ヘッドにも適用可能である。また、記録素子(エネルギー発生素子)として発熱素子を用い、気泡を発生させて液体を吐出するサーマル方式が採用されているが、ピエゾ方式およびその他の各種液体吐出方式が採用された記録素子基板にも本発明を適用することができる。また、本発明は、例えば、バイオチップ作製、電子回路印刷、及び半導体ウエハの回路パターンを形成するためのレジストの塗布などの産業用記録装置の記録録素子基板としても用いることができる。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the present specification, as the liquid ejection head of the present invention, a liquid ejection head that ejects ink and records an image on a recording medium will be described as an example, but it can also be applied to a liquid ejection head that ejects other liquids. Is. Further, a thermal method is adopted in which a heat generating element is used as a recording element (energy generating element) to generate bubbles and discharge a liquid, but a recording element substrate in which a piezo method and various other liquid discharging methods are adopted. The present invention can also be applied. The present invention can also be used as a recording element substrate of an industrial recording apparatus such as biochip fabrication, electronic circuit printing, and application of a resist for forming a circuit pattern of a semiconductor wafer.

(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態に係る液体吐出ヘッドの構成例を示す平面図である。液体吐出ヘッド10は、シリコンからなる基材を含む基板100を有し、基板100には、液体を吐出するための複数の吐出口を備えた流路形成部材(図示せず)が接合されている。基板100と流路形成部材との間には、複数の吐出口に連通する複数の流路が形成され、基板100には、基板100を貫通して複数の流路に連通する複数の供給路が形成されている。基板100の表面には、複数の供給路の開口(供給口)からなる供給口列101が形成されている。2つの供給口列101の間には、液体を吐出するために利用されるエネルギーを発生するエネルギー発生素子としての発熱素子(ヒータ)が複数配列されたヒータ列102が形成されている。2つの供給口列101とヒータ列102に隣接して、駆動素子部103とヒータ選択回路部104が設けられている。駆動素子部103およびヒータ選択回路部104は、複数のヒータにそれぞれ対応して設けられた複数の駆動素子および複数のヒータ選択回路からそれぞれ構成されている。基板100の端部には、記録データ供給回路105と、外部との電気的な接続を行うパッド列106が設けられている。ヒータ選択回路部104が、記録データ供給回路105からの記録データに基づいて駆動信号を出力し、駆動素子部103が、記録データ供給回路105からの記録データとヒータ選択回路部104からの駆動信号とに基づいて、対応するヒータを駆動する。これにより、対応する吐出口からインクが吐出される。基板100の外形は、図示した平行四辺形に限定されず、長方形やその他の形状であってもよい。
なお、液体吐出ヘッド10は、ヒータ列102の両側に設けられた2つの供給口列101のうちの一方を、液体を回収する回収口の列とすることにより、供給口からヒータに供給されたインクを回収口から回収する、インク循環構成としてもよい。
(First Embodiment)
FIG. 1 is a plan view showing a configuration example of a liquid discharge head according to the first embodiment of the present invention. The liquid discharge head 10 has a substrate 100 including a base material made of silicon, and a flow path forming member (not shown) having a plurality of discharge ports for discharging liquid is joined to the substrate 100. There is. A plurality of flow paths communicating with a plurality of discharge ports are formed between the substrate 100 and the flow path forming member, and a plurality of supply paths penetrating the substrate 100 and communicating with the plurality of flow paths are formed in the substrate 100. Is formed. On the surface of the substrate 100, a supply port row 101 composed of openings (supply ports) of a plurality of supply paths is formed. Between the two supply port rows 101, a heater row 102 in which a plurality of heat generating elements (heaters) as energy generating elements for generating energy used for discharging the liquid are arranged is formed. A drive element unit 103 and a heater selection circuit unit 104 are provided adjacent to the two supply port rows 101 and the heater row 102. The drive element unit 103 and the heater selection circuit unit 104 are each composed of a plurality of drive elements and a plurality of heater selection circuits provided corresponding to the plurality of heaters. At the end of the substrate 100, a recording data supply circuit 105 and a pad row 106 for electrically connecting to the outside are provided. The heater selection circuit unit 104 outputs a drive signal based on the recorded data from the recorded data supply circuit 105, and the drive element unit 103 outputs the recorded data from the recorded data supply circuit 105 and the drive signal from the heater selection circuit unit 104. And drive the corresponding heater. As a result, ink is ejected from the corresponding ejection port. The outer shape of the substrate 100 is not limited to the parallelogram shown in the figure, but may be a rectangle or another shape.
The liquid discharge head 10 was supplied to the heater from the supply port by making one of the two supply port rows 101 provided on both sides of the heater row 102 a row of collection ports for collecting the liquid. An ink circulation configuration may be used in which ink is collected from a collection port.

図2は、本実施形態の液体吐出ヘッドを備えた液体吐出装置の回路構成例を示すブロック図である。
液体吐出ヘッド200には、それぞれがヒータとヒータを駆動する駆動素子とからなる複数のヒータ部203と、複数のヒータ部203に対応する複数のヒータ選択回路206と、記録データ供給回路207とが設けられている。複数のヒータ部203は、ヒータに電源電位を供給するヒータ電源配線201と、ヒータに基準電位を供給するヒータグランド配線202に接続されている。複数のヒータ選択回路206は、ヒータ選択回路206を含むロジック回路に電源電位を供給するロジック電源配線204と、ロジック回路に基準電位を供給するロジックグランド配線205に接続されている。記録データ供給回路207は、複数のヒータ部203および複数のヒータ選択回路206に接続されている。
液体吐出装置の本体部208において、ヒータ電源配線201は、リーク検知機構210を介してヒータ電源209に接続され、ロジック電源配線204は、リーク検知機構212を介してロジック電源211に接続されている。また、本体部208において、ヒータグランド配線202は、リーク検知機構215を介してグランド配線214に接続され、グランド配線214は、グランド電源に接続されたグランド配線213に接続されている。ロジックグランド配線205は、グランド配線213に接続されている。なお、図示した例では、3種類の電源を示しているが、電源の数はこれに限定されるものではなく、リーク検知機構もすべての電源に対応して配置されているが、特定の電源にのみ配置されていてよい。
FIG. 2 is a block diagram showing a circuit configuration example of a liquid discharge device including the liquid discharge head of the present embodiment.
The liquid discharge head 200 includes a plurality of heater units 203 each of which is a heater and a drive element for driving the heater, a plurality of heater selection circuits 206 corresponding to the plurality of heater units 203, and a recording data supply circuit 207. It is provided. The plurality of heater units 203 are connected to the heater power supply wiring 201 that supplies the power supply potential to the heater and the heater ground wiring 202 that supplies the reference potential to the heater. The plurality of heater selection circuits 206 are connected to a logic power supply wiring 204 that supplies a power supply potential to a logic circuit including the heater selection circuit 206, and a logic ground wiring 205 that supplies a reference potential to the logic circuit. The recorded data supply circuit 207 is connected to a plurality of heater units 203 and a plurality of heater selection circuits 206.
In the main body 208 of the liquid discharge device, the heater power supply wiring 201 is connected to the heater power supply 209 via the leak detection mechanism 210, and the logic power supply wiring 204 is connected to the logic power supply 211 via the leak detection mechanism 212. .. Further, in the main body 208, the heater ground wiring 202 is connected to the ground wiring 214 via the leak detection mechanism 215, and the ground wiring 214 is connected to the ground wiring 213 connected to the ground power supply. The logic ground wiring 205 is connected to the ground wiring 213. In the illustrated example, three types of power supplies are shown, but the number of power supplies is not limited to this, and the leak detection mechanism is also arranged for all power supplies, but a specific power supply is used. May be placed only in.

図3は、本実施形態の基板に形成されたヒータ電源配線またはヒータグランド配線のレイアウトの一例を示す平面図である。
基板100には、複数のヒータ301と、複数の供給路302と、ヒータ電源配線またはヒータグランド配線である導電層303(配線層)とが設けられている。基板100は、後述するように、シリコン基材と、その上に形成された絶縁膜とを有している。導電層303は、絶縁膜の内部に設けられた、いわゆるベタ層であると共に、図示したように、各供給路302を形成する壁面304から所定の間隔を置いて配置され、基板100を平面視すると供給路302を取り囲むように配置されている。これにより、近年の基板面積の増大、ヒータ301の高密度化、ヒータ電源の高電位化に伴うヒータ駆動電流の増加傾向に対して、導電層303の配線面積を増大させることで配線抵抗を低く抑えることができる。その結果、吐出エネルギーのばらつきによる影響を抑制して、良好な画像形成を実現することができる。なお、供給路302の壁面304には保護膜が形成されていてもよい。
FIG. 3 is a plan view showing an example of the layout of the heater power supply wiring or the heater ground wiring formed on the substrate of the present embodiment.
The substrate 100 is provided with a plurality of heaters 301, a plurality of supply paths 302, and a conductive layer 303 (wiring layer) which is a heater power supply wiring or a heater ground wiring. As will be described later, the substrate 100 has a silicon base material and an insulating film formed on the silicon base material. The conductive layer 303 is a so-called solid layer provided inside the insulating film, and is arranged at a predetermined distance from the wall surface 304 forming each supply path 302 as shown in the drawing, so that the substrate 100 is viewed in a plan view. Then, it is arranged so as to surround the supply path 302. As a result, the wiring resistance is reduced by increasing the wiring area of the conductive layer 303 in response to the recent increase in the substrate area, the high density of the heater 301, and the increasing tendency of the heater drive current due to the increase in the potential of the heater power supply. It can be suppressed. As a result, it is possible to suppress the influence of the variation in the discharge energy and realize good image formation. A protective film may be formed on the wall surface 304 of the supply path 302.

さらに、導電層303の上述した配置により、供給路302を通じて保護膜や絶縁膜がインクによって溶解し、供給路302の壁面304が後退して導電層303が供給路302に露出すると、ヒータ電源配線またはヒータグランド配線がインクに接触する。例えば、ヒータ電源配線がインクに接触すると、インクを通じてヒータ電源配線からシリコン基材や他の配線等へのリークパスが生じ、リーク電流が流れることになる。また、ヒータ上の保護膜が、例えばグランド電位やある電位に接続されている場合、インクからこの保護膜へもリークパスが生じることになる。
一方、ヒータグランド配線は、ヒータを駆動するための大電流が流れ込むため、シリコン基材のグランド電位より高い電位にあることが多い。このため、ヒータグランド配線がインクに接触すると、インクを通じてヒータグランド配線からシリコン基材(グランド電位)へリーク電流が流れる可能性がある。
本実施形態では、このようなリーク電流が発生した場合にも、上述したように各電源に対応して電源リーク検知機構が設けられていることで、この電源リーク検知機構を用いて電流または電圧の変化に基づいてリーク電流の発生を検知することができる。これにより、インクによる保護膜や絶縁膜の溶解を電源リークとして検知することができる。そのため、電源リークを検知した時点で、液体吐出動作を停止したり、液体吐出ヘッドを交換したりすることが可能になり、その結果、液体吐出ヘッドが誤動作を引き起こすことを未然に抑制することが可能になる。特に、ヒータ電源配線は、ヒータに電源電位を供給する配線であり、他の配線層であるヒータグランド配線やロジック電源配線、ロジックグランド配線よりも高い電位(例えば32V程度)が印加されている。そのため、ヒータ電源配線がインクに接触した際に生じるリーク電流が大きいため、リークの検知を高い感度で行うことができる。したがって、ヒータ電源配線に対して電源リーク検知機構が設けられている構成がより好ましい。なお、インクがシリコン基材に接触してグランド電位に接続されている場合には、例えば、ヒータ電源配線からのリークパスが生じたとしても、リーク電流はシリコン基材へと流れるため、その影響を最小限に抑えることができる。
Further, due to the above-mentioned arrangement of the conductive layer 303, when the protective film or the insulating film is melted by the ink through the supply path 302, the wall surface 304 of the supply path 302 recedes and the conductive layer 303 is exposed to the supply path 302, the heater power supply wiring Or the heater ground wiring comes into contact with the ink. For example, when the heater power supply wiring comes into contact with the ink, a leak path is generated from the heater power supply wiring to the silicon base material, other wiring, or the like through the ink, and a leak current flows. Further, when the protective film on the heater is connected to, for example, a ground potential or a certain potential, a leak path is also generated from the ink to this protective film.
On the other hand, the heater ground wiring is often at a potential higher than the ground potential of the silicon substrate because a large current for driving the heater flows into the heater ground wiring. Therefore, when the heater ground wiring comes into contact with the ink, a leak current may flow from the heater ground wiring to the silicon substrate (ground potential) through the ink.
In the present embodiment, even when such a leak current occurs, a power leak detection mechanism is provided corresponding to each power supply as described above, so that the current or voltage can be used by using this power leak detection mechanism. It is possible to detect the occurrence of leakage current based on the change in. As a result, the dissolution of the protective film or the insulating film by the ink can be detected as a power leak. Therefore, when a power leak is detected, the liquid discharge operation can be stopped or the liquid discharge head can be replaced, and as a result, it is possible to prevent the liquid discharge head from causing a malfunction. It will be possible. In particular, the heater power supply wiring is wiring that supplies the power supply potential to the heater, and a higher potential (for example, about 32V) than the heater ground wiring, the logic power supply wiring, and the logic ground wiring, which are other wiring layers, is applied. Therefore, since the leak current generated when the heater power supply wiring comes into contact with the ink is large, the leak can be detected with high sensitivity. Therefore, a configuration in which a power leak detection mechanism is provided for the heater power supply wiring is more preferable. When the ink is in contact with the silicon base material and connected to the ground potential, for example, even if a leak path from the heater power supply wiring occurs, the leak current flows to the silicon base material, which has an effect. It can be minimized.

供給路302を通じたインクによる溶解を検知するためには、例えば、供給路302の周囲に線状の配線を配置して、抵抗値の変化や断線、リーク電流を検知する構成も考えられる。しかしながら、そのような構成では、電流経路を確保するために配線の端部同士を接続することができないため、供給路302の周囲で必ず配線が配置されない箇所が生じてしまい、その箇所でインクによる溶解が起きた場合にはそれを検知することができない。それに対し、本実施形態では、基板100を平面視した際に供給路302の全周を取り囲むように導電層303が配置されているため、インクによる溶解をより確実に検知することが可能になる。 In order to detect melting by ink through the supply path 302, for example, a configuration in which a linear wiring is arranged around the supply path 302 to detect a change in resistance value, disconnection, or leakage current can be considered. However, in such a configuration, since the ends of the wiring cannot be connected to each other in order to secure the current path, there will always be a place where the wiring is not arranged around the supply path 302, and ink is used at that place. If dissolution occurs, it cannot be detected. On the other hand, in the present embodiment, since the conductive layer 303 is arranged so as to surround the entire circumference of the supply path 302 when the substrate 100 is viewed in a plan view, it becomes possible to more reliably detect the dissolution by the ink. ..

図4(a)および図4(b)は、図3のA-A線に沿った概略断面図であり、本実施形態の基板の構成例を示している。図4(a)は、供給路302の周囲にヒータ電源配線が配置されている場合に対応し、図4(b)は、ヒータグランド配線が配置されている場合に対応する。 4 (a) and 4 (b) are schematic cross-sectional views taken along the line AA of FIG. 3, and show a configuration example of the substrate of the present embodiment. FIG. 4A corresponds to the case where the heater power supply wiring is arranged around the supply path 302, and FIG. 4B corresponds to the case where the heater ground wiring is arranged.

図4(a)および図4(b)に示すように、基板100は、シリコン基材401と、層間絶縁膜402と、4つの配線層403~406とを有している。層間絶縁膜402は、シリコン基材401上に形成され、4つの配線層403~406は、層間絶縁膜402を挟んで基板100の厚み方向に互いに離間して形成されている。層間絶縁膜402の上には、保護膜407が形成されている。
第1の配線層403は、ヒータ選択回路や記録データ供給回路などのロジック回路にロジック信号を伝送するロジック信号配線、ロジック電源配線、およびロジックグランド配線の少なくとも1つを含む配線層である。第2の配線層404は、第1の配線層403と同様に、ロジック信号配線、ロジック電源配線、およびロジックグランド配線の少なくとも1つを含む配線層である。なお、第1の配線層403と第2の配線層404は、同じ機能を有する層であってもよく、例えば、それぞれが、ロジック信号配線、ロジック電源配線、およびロジックグランド配線のいずれをも含んでいてよい。あるいは、第1の配線層403と第2の配線層404は、異なる機能を有する層であってもよく、例えば、第1の配線層403がロジック信号配線を含み、第2の配線層404がロジック電源配線とロジックグランド配線を含んでいてもよい。第3の配線層405は、ヒータ電源配線であるベタ配線であり、第4の配線層406は、ヒータグランド配線であるベタ配線である。ここで、ベタ配線とは複数のヒータ列102に対して共通して電気接続されるように設けられた配線であり、基板100の面に渡って広い配線面積が確保されるため、その配線抵抗を抑えられる構成である。
なお、図4(a)および図4(b)に示す構成例では、第3の配線層405または第4の配線層406を使ってリーク電流を検知するため、第1の配線層403と第2の配線層404とは、供給路302を取り囲むように設けられていなくてもよい。また、第1の配線層403と第2の配線層404とは、ロジック信号配線、ロジック電源配線、およびロジックグランド配線といった異なる機能の複数の配線を引き回して配置される。そのために、通常、第1の配線層403や第2の配線層404はベタ配線ではなく、第3の配線層405や第4の配線層406よりもその配線抵抗が高くなっている。
As shown in FIGS. 4A and 4B, the substrate 100 has a silicon base material 401, an interlayer insulating film 402, and four wiring layers 403 to 406. The interlayer insulating film 402 is formed on the silicon base material 401, and the four wiring layers 403 to 406 are formed so as to be spaced apart from each other in the thickness direction of the substrate 100 with the interlayer insulating film 402 interposed therebetween. A protective film 407 is formed on the interlayer insulating film 402.
The first wiring layer 403 is a wiring layer including at least one of a logic signal wiring, a logic power supply wiring, and a logic ground wiring for transmitting a logic signal to a logic circuit such as a heater selection circuit and a recorded data supply circuit. The second wiring layer 404 is a wiring layer including at least one of the logic signal wiring, the logic power supply wiring, and the logic ground wiring, like the first wiring layer 403. The first wiring layer 403 and the second wiring layer 404 may be layers having the same function, and each includes, for example, a logic signal wiring, a logic power supply wiring, and a logic ground wiring. You can go out. Alternatively, the first wiring layer 403 and the second wiring layer 404 may be layers having different functions, for example, the first wiring layer 403 includes logic signal wiring, and the second wiring layer 404 It may include logic power supply wiring and logic ground wiring. The third wiring layer 405 is a solid wiring which is a heater power supply wiring, and the fourth wiring layer 406 is a solid wiring which is a heater ground wiring. Here, the solid wiring is wiring provided so as to be electrically connected to a plurality of heater rows 102 in common, and since a wide wiring area is secured over the surface of the substrate 100, the wiring resistance thereof. It is a configuration that can suppress.
In the configuration examples shown in FIGS. 4A and 4B, the first wiring layer 403 and the first wiring layer 403 and the first wiring layer 403 are used to detect the leakage current by using the third wiring layer 405 or the fourth wiring layer 406. The wiring layer 404 of 2 may not be provided so as to surround the supply path 302. Further, the first wiring layer 403 and the second wiring layer 404 are arranged by routing a plurality of wirings having different functions such as logic signal wiring, logic power supply wiring, and logic ground wiring. Therefore, the first wiring layer 403 and the second wiring layer 404 are usually not solid wiring, and their wiring resistance is higher than that of the third wiring layer 405 and the fourth wiring layer 406.

図4(a)に示す構成例では、4つの配線層403~406のうち、ヒータ電源配線である第3の配線層405が供給路302の壁面304に最も近接して配置されている。そのため、供給路302を通じたインクによる層間絶縁膜402の溶解をヒータ電源のリークとして検知することができる。この構成例では、ヒータ電源が高電位電源(例えば32V程度)であることから、リーク電流による電流変化を捉えやすくなり、電源リークの発生をより高感度に検知することが可能になる。すなわち、電源リークの発生の検出感度の観点からは、このようにヒータ電源配線である第3の配線層405が他の配線層と比べて供給路302の壁面304に近接して設けられた構成が好ましい。
図4(b)に示す構成例では、4つの配線層403~406のうち、ヒータグランド配線である第4の配線層406が供給路302の壁面304に最も近接して配置されている。そのため、ヒータグランド配線の電位(基準電位)がグランド電位よりも高くなっている場合に、供給路302を通じたインクによる層間絶縁膜402の溶解をグランド電源のリークとして検知することができる。この構成例では、ヒータグランド配線からリーク電流が流れることになるため、リーク電流による影響を最小限に抑えることができる。
In the configuration example shown in FIG. 4A, of the four wiring layers 403 to 406, the third wiring layer 405, which is the heater power supply wiring, is arranged closest to the wall surface 304 of the supply path 302. Therefore, the dissolution of the interlayer insulating film 402 by the ink through the supply path 302 can be detected as a leak of the heater power supply. In this configuration example, since the heater power supply is a high potential power supply (for example, about 32V), it becomes easy to detect the current change due to the leakage current, and it becomes possible to detect the occurrence of the power supply leakage with higher sensitivity. That is, from the viewpoint of the detection sensitivity of the occurrence of a power supply leak, the third wiring layer 405, which is the heater power supply wiring, is provided closer to the wall surface 304 of the supply path 302 than the other wiring layers. Is preferable.
In the configuration example shown in FIG. 4B, of the four wiring layers 403 to 406, the fourth wiring layer 406, which is the heater ground wiring, is arranged closest to the wall surface 304 of the supply path 302. Therefore, when the potential (reference potential) of the heater ground wiring is higher than the ground potential, the dissolution of the interlayer insulating film 402 by the ink through the supply path 302 can be detected as a leak of the ground power supply. In this configuration example, since the leak current flows from the heater ground wiring, the influence of the leak current can be minimized.

なお、4つの配線層403~406のうち、どの配線層をどのような配線を含む層とするかは、上述した例に限定されるものではなく任意であり、例えば、4つの配線層403~406のどれがヒータ電源配線を構成していてもよい。また、配線層の数も4つに限定されず、5層以上であってもよく、その場合も、どの配線層をどのような配線を含む層とするかは任意である。 Of the four wiring layers 403 to 406, which wiring layer includes what kind of wiring is not limited to the above example, and is arbitrary. For example, the four wiring layers 403 to 403 to Any of the 406s may constitute the heater power supply wiring. Further, the number of wiring layers is not limited to four, and may be five or more, and even in that case, which wiring layer includes what kind of wiring is arbitrary.

(第2の実施形態)
図5(a)および図5(b)は、本発明の第2の実施形態に係る基板の構成例を示す、図3のA-A線に沿った概略断面図に対応する図である。
インクによる層間絶縁膜402の溶解を検知するために供給路302の周囲に配置される配線は、ヒータ電源配線やヒータグランド配線に限定されず、ロジック電源配線であってもよい。すなわち、供給路302を通じたインクによる層間絶縁膜402の溶解をロジック電源のリークとして検知するようになっていてもよい。本実施形態は、4つの配線層403~406のうち、ロジック電源配線を含む第1の配線層403または第2の配線層404が供給路302の壁面304に最も近接して配置されている点で、第1の実施形態と異なっている。この他の構成は第1の実施形態と同様であり、以下、第1の実施形態との相違点のみ説明する。
(Second embodiment)
5 (a) and 5 (b) are views corresponding to schematic cross-sectional views taken along the line AA of FIG. 3, showing a configuration example of the substrate according to the second embodiment of the present invention.
The wiring arranged around the supply path 302 for detecting the dissolution of the interlayer insulating film 402 by the ink is not limited to the heater power supply wiring and the heater ground wiring, and may be a logic power supply wiring. That is, the dissolution of the interlayer insulating film 402 by the ink through the supply path 302 may be detected as a leak of the logic power supply. In this embodiment, of the four wiring layers 403 to 406, the first wiring layer 403 including the logic power supply wiring or the second wiring layer 404 is arranged closest to the wall surface 304 of the supply path 302. Therefore, it is different from the first embodiment. Other configurations are the same as those of the first embodiment, and only the differences from the first embodiment will be described below.

図5(a)に示す構成例では、第1の配線層403が供給路302の壁面304に最も近接して配置されている。第1の配線層403は、上述したように、ロジック信号配線、ロジック電源配線、およびロジックグランド配線の少なくとも1つを含む配線層であるが、ここでは、少なくともロジック電源配線を含んでいる。また、第1の配線層403のうちの供給路302の壁面304に最も近接して配置された配線層がロジック電源配線である。したがって、供給路302を通じたインクによる層間絶縁膜402の溶解が進行し、インクが第1の配線層403に接触すると、ヒータ電源の場合と同様の原理で、供給路302を通じたインクによる上記溶解をロジック電源のリークとして検知することができる。このとき、ロジック電源の電位がヒータ電源よりも低電位(例えば3.3V程度)であることから、ロジック電源からのリーク電流は比較的小さく、そのため、リーク電流による影響を最小限に抑えることができる。さらに、ロジック電源のリーク検知は、画像形成中に電流が流れるヒータ電源の場合に比べて、画像形成中の監視が容易な点で有利である。
また、図5(b)に示す構成例では、第2の配線層404が供給路302の壁面304に最も近接して配置されているが、図5(a)に示す構成例と同様に、第2の配線層404は、少なくともロジック電源配線を含んでいる。また、第2の配線層404のうちの供給路302の壁面304に最も近接して配置された配線層がロジック電源配線である。そのため、図5(a)に示す構成例と同様に、供給路302を通じたインクによる層間絶縁膜402の溶解をロジック電源のリークとして検知することができる。
In the configuration example shown in FIG. 5A, the first wiring layer 403 is arranged closest to the wall surface 304 of the supply path 302. As described above, the first wiring layer 403 is a wiring layer including at least one of the logic signal wiring, the logic power supply wiring, and the logic ground wiring, but here, at least the logic power supply wiring is included. Further, the wiring layer arranged closest to the wall surface 304 of the supply path 302 in the first wiring layer 403 is the logic power supply wiring. Therefore, when the interlayer insulating film 402 is dissolved by the ink through the supply path 302 and the ink comes into contact with the first wiring layer 403, the above-mentioned dissolution by the ink through the supply path 302 is performed by the same principle as in the case of the heater power supply. Can be detected as a leak in the logic power supply. At this time, since the potential of the logic power supply is lower than that of the heater power supply (for example, about 3.3 V), the leakage current from the logic power supply is relatively small, and therefore the influence of the leak current can be minimized. can. Further, the leak detection of the logic power supply is advantageous in that monitoring during image formation is easier than in the case of a heater power supply in which a current flows during image formation.
Further, in the configuration example shown in FIG. 5B, the second wiring layer 404 is arranged closest to the wall surface 304 of the supply path 302, but similarly to the configuration example shown in FIG. 5A, The second wiring layer 404 includes at least the logic power supply wiring. Further, the wiring layer arranged closest to the wall surface 304 of the supply path 302 in the second wiring layer 404 is the logic power supply wiring. Therefore, similar to the configuration example shown in FIG. 5A, the dissolution of the interlayer insulating film 402 by the ink through the supply path 302 can be detected as a leak of the logic power supply.

(第3の実施形態)
図6(a)、図6(b)、図7(a)、および図7(b)は、本発明の第3の実施形態に係る基板の構成例を示す、図3のA-A線に沿った概略断面図に対応する図である。
本実施形態は、4つの配線層403~406のうち、2つの配線層が他の配線層と比べて供給路302の壁面304に近接して配置されている点で、第1の実施形態と異なっている。この他の構成は、第1および第2の実施形態と同様であり、以下、第1および第2の実施形態との相違点のみ説明する。
(Third embodiment)
6 (a), 6 (b), 7 (a), and 7 (b) are the AA lines of FIG. 3, showing a configuration example of the substrate according to the third embodiment of the present invention. It is a figure corresponding to the schematic cross-sectional view along.
This embodiment is different from the first embodiment in that two of the four wiring layers 403 to 406 are arranged closer to the wall surface 304 of the supply path 302 than the other wiring layers. It's different. Other configurations are the same as those of the first and second embodiments, and only the differences from the first and second embodiments will be described below.

図6(a)に示す構成例では、ヒータ電源配線である第3の配線層405とヒータグランド配線である第4の配線層406が供給路302の壁面304に近接して配置されている。第3の配線層405と第4の配線層406とは、基板100を平面視すると、供給路302を取り囲んで配置されている。これにより、供給路302を通じたインクによる層間絶縁膜402の溶解が進行すると、第3の配線層405と第4の配線層406の一方または両方が最初にインクに接触する。そのため、インクによる層間絶縁膜402の溶解をヒータ電源のリークとグランド電源のリークの一方または両方で検知することができ、インクによる溶解の検知確度をより向上させることができる。また、第3の配線層405と第4の配線層406の両方がインクに接触した場合、リーク電流は高電位のヒータ電源配線である第3の配線層405からヒータグランド配線である第4の配線層406に流れ、そこからシリコン基材401へと電流が流れる。このように、図6(a)の構成例は、ヒータ電源配線のみが供給路302の壁面304に近接している図4(a)の構成例と比べて、電位差の大きい第3の配線層405から第4の配線層406へリーク電流が流れることが可能である。そのため、より高い感度でリーク電流を検知することが可能となる。また、リーク電流が第4の配線層406からシリコン基材401へと流れることで、リーク電流による発熱や他の回路への影響を抑制することができる。ここで、上述のようにヒータグランド配線である第4の配線層406はベタ配線として構成され、ロジック回路に接続される配線である第1の配線層403や第2の配線層404よりも配線抵抗が低くなっている。このため、リーク電流による発熱や他の回路への影響の抑制の観点からも、ヒータ電源配線である第3の配線層405とヒータグランド配線である第4の配線層406とが供給路302の壁面304に近接して設けられている構成が好ましい。なお、この構成では、第3の配線層405と第4の配線層406の両方が供給路302の壁面304に近接しておりその面積が大きいため、その配線抵抗を低く抑えることができる。そのため、吐出エネルギーのばらつきによる画像形成への影響をより一層抑制することもできる。
なお、図6(a)に示す構成例では、第1の配線層403と第2の配線層404とは、供給路302を取り囲むように設けられていなくてもよい。
In the configuration example shown in FIG. 6A, the third wiring layer 405, which is the heater power supply wiring, and the fourth wiring layer 406, which is the heater ground wiring, are arranged close to the wall surface 304 of the supply path 302. The third wiring layer 405 and the fourth wiring layer 406 are arranged so as to surround the supply path 302 when the substrate 100 is viewed in a plan view. As a result, as the melting of the interlayer insulating film 402 by the ink through the supply path 302 progresses, one or both of the third wiring layer 405 and the fourth wiring layer 406 first come into contact with the ink. Therefore, the dissolution of the interlayer insulating film 402 by the ink can be detected by one or both of the leak of the heater power supply and the leak of the ground power supply, and the detection accuracy of the dissolution by the ink can be further improved. Further, when both the third wiring layer 405 and the fourth wiring layer 406 come into contact with the ink, the leakage current is from the third wiring layer 405, which is the high potential heater power supply wiring, to the fourth wiring, which is the heater ground wiring. A current flows through the wiring layer 406 and from there to the silicon substrate 401. As described above, in the configuration example of FIG. 6A, the third wiring layer having a large potential difference as compared with the configuration example of FIG. 4A in which only the heater power supply wiring is close to the wall surface 304 of the supply path 302. Leakage current can flow from 405 to the fourth wiring layer 406. Therefore, it is possible to detect the leak current with higher sensitivity. Further, since the leak current flows from the fourth wiring layer 406 to the silicon base material 401, it is possible to suppress heat generation due to the leak current and the influence on other circuits. Here, as described above, the fourth wiring layer 406, which is the heater ground wiring, is configured as solid wiring, and is wired more than the first wiring layer 403 and the second wiring layer 404, which are wirings connected to the logic circuit. The resistance is low. Therefore, from the viewpoint of suppressing heat generation due to the leak current and the influence on other circuits, the third wiring layer 405 which is the heater power supply wiring and the fourth wiring layer 406 which is the heater ground wiring are connected to the supply path 302. A configuration provided close to the wall surface 304 is preferable. In this configuration, both the third wiring layer 405 and the fourth wiring layer 406 are close to the wall surface 304 of the supply path 302 and have a large area, so that the wiring resistance can be suppressed low. Therefore, it is possible to further suppress the influence on the image formation due to the variation in the discharge energy.
In the configuration example shown in FIG. 6A, the first wiring layer 403 and the second wiring layer 404 may not be provided so as to surround the supply path 302.

図6(b)に示す構成例では、少なくともロジック電源配線を含む第1の配線層403と少なくともロジック電源配線を含む第2の配線層404が供給路302の壁面304に近接して配置されている。したがって、この場合も、第1の配線層403と第2の配線層404のどちらか一方がインクと接触すれば、供給路302を通じたインクによる層間絶縁膜402の溶解をロジック電源のリークとして検知することができる。そのため、インクによる溶解の検知確度をより向上させることができる。なお、図6(b)に示す構成例では、第1の配線層403と第2の配線層404の一方が少なくともロジック電源配線を含み、他方が少なくともロジックグランド配線を含む場合もあり得る。その場合も、第1の配線層403と第2の配線層404の両方がインクに接触することで、第1の配線層403と第2の配線層404との間にインクを通じてリーク電流が流れ、インクによる層間絶縁膜402の溶解を検知することが可能になる。 In the configuration example shown in FIG. 6B, at least the first wiring layer 403 including the logic power supply wiring and the second wiring layer 404 including at least the logic power supply wiring are arranged close to the wall surface 304 of the supply path 302. There is. Therefore, in this case as well, if either the first wiring layer 403 or the second wiring layer 404 comes into contact with the ink, the dissolution of the interlayer insulating film 402 by the ink through the supply path 302 is detected as a leak of the logic power supply. can do. Therefore, the accuracy of detecting the dissolution by the ink can be further improved. In the configuration example shown in FIG. 6B, one of the first wiring layer 403 and the second wiring layer 404 may include at least the logic power supply wiring, and the other may include at least the logic ground wiring. In that case as well, when both the first wiring layer 403 and the second wiring layer 404 come into contact with the ink, a leakage current flows through the ink between the first wiring layer 403 and the second wiring layer 404. , It becomes possible to detect the dissolution of the interlayer insulating film 402 by the ink.

図7(a)に示す構成例では、第3の配線層405と第1の配線層403が供給路302の壁面304に近接して配置されているが、第1の配線層403は少なくともロジックグランド配線を含んでいる。また、図7(b)に示す構成例では、第3の配線層405と第2の配線層404が供給路302の壁面304に近接して配置されているが、図7(a)に示す構成例と同様に、第2の配線層404は、少なくともロジックグランド配線を含んでいる。したがって、図7(a)および図7(b)に示す構成例では、2つの配線層の両方がインクに接触した場合、リーク電流がヒータ電源配線からインクを通じてロジックグランド配線に流れるため、その影響を抑えることができる。
なお、図7(a)および図7(b)に示す構成例では、第3の配線層405(ヒータ電源配線)の代わりに、第4の配線層406(ヒータグランド配線)が供給路302の壁面304に近接して配置されていてもよい。この場合も、2つの配線層の両方がインクに接触すれば、インクを通じたロジックグランド配線へのリークパスを生じさせることができ、リーク電流による影響を抑えることができる。
本実施形態のような、2つの配線層が他の配線層よりも供給路302の壁面304に近接させて配置された構成では、2つの配線層のうちの一方の配線層はヒータ電源配線やロジック電源配線など、電源電位を供給する配線である。また、2つの配線層のうちの他方の配線層はヒータグランド配線やロジックグランド配線などの基準電位を供給する配線であり、シリコン基材401に接続されている。一方の配線層は他方の配線層よりも電位が高く、グランド配線からシリコン基材401にリーク電流が流れるため、リーク電流による影響を抑えることができる。
In the configuration example shown in FIG. 7A, the third wiring layer 405 and the first wiring layer 403 are arranged close to the wall surface 304 of the supply path 302, but the first wiring layer 403 is at least logic. Includes ground wiring. Further, in the configuration example shown in FIG. 7B, the third wiring layer 405 and the second wiring layer 404 are arranged close to the wall surface 304 of the supply path 302, which is shown in FIG. 7A. Similar to the configuration example, the second wiring layer 404 includes at least the logic ground wiring. Therefore, in the configuration example shown in FIGS. 7 (a) and 7 (b), when both of the two wiring layers come into contact with the ink, the leakage current flows from the heater power supply wiring to the logic ground wiring through the ink, which has an effect. Can be suppressed.
In the configuration examples shown in FIGS. 7 (a) and 7 (b), the fourth wiring layer 406 (heater ground wiring) is used in the supply path 302 instead of the third wiring layer 405 (heater power supply wiring). It may be arranged close to the wall surface 304. In this case as well, if both of the two wiring layers come into contact with the ink, a leak path to the logic ground wiring through the ink can be generated, and the influence of the leak current can be suppressed.
In a configuration in which the two wiring layers are arranged closer to the wall surface 304 of the supply path 302 than the other wiring layers as in the present embodiment, one of the two wiring layers is a heater power supply wiring or This is wiring that supplies power potential, such as logic power wiring. Further, the other wiring layer of the two wiring layers is a wiring for supplying a reference potential such as a heater ground wiring and a logic ground wiring, and is connected to the silicon base material 401. Since one wiring layer has a higher potential than the other wiring layer and a leakage current flows from the ground wiring to the silicon base material 401, the influence of the leakage current can be suppressed.

上述した実施形態では、インクによる保護膜や絶縁膜の溶解を検知するために、発熱素子(ヒータ)を駆動するために用いられる配線(電源配線やグランド配線、ロジック電源配線)を利用する場合を例に挙げて説明した。このような配線を用いてリーク電流を検知することで、リーク電流を検知するための専用の配線やパッドなどを設けずに、リーク電流の検知が可能となる。なお、高い感度でリークの検知を行うためには、ヒータ電源配線やロジック電源配線など、3.0V以上の電位が印加される配線を用いてリーク電流を検知することが好ましい。また、さらに高い感度でリークの検知を行うためには、ヒータ電源配線のように20V以上の電位が印加される配線を用いてリーク電流を検知することがより好ましい。
なお、基板100を平面視した際に、リーク検知機構に接続される導電層が供給路302を取り囲むような構成を説明したが、供給路302に加えてインクを回収する回収路が設けられている場合は、回収路を取り囲むように設けられていてもよい。すなわち、供給路302や回収路といった基板100を貫通する流路を取り囲むように導電層が設けられていればよい。
In the above-described embodiment, in order to detect the dissolution of the protective film and the insulating film by the ink, the wiring (power supply wiring, ground wiring, logic power supply wiring) used for driving the heat generating element (heater) is used. It was explained by giving an example. By detecting the leak current using such wiring, it is possible to detect the leak current without providing a dedicated wiring or pad for detecting the leak current. In order to detect the leak with high sensitivity, it is preferable to detect the leak current by using a wiring to which a potential of 3.0 V or higher is applied, such as a heater power supply wiring and a logic power supply wiring. Further, in order to detect the leak with higher sensitivity, it is more preferable to detect the leak current by using a wiring to which a potential of 20 V or more is applied, such as a heater power supply wiring.
Although the configuration in which the conductive layer connected to the leak detection mechanism surrounds the supply path 302 when the substrate 100 is viewed in a plan view has been described, a recovery path for collecting ink is provided in addition to the supply path 302. If so, it may be provided so as to surround the recovery path. That is, the conductive layer may be provided so as to surround the flow path penetrating the substrate 100 such as the supply path 302 and the recovery path.

(インクジェット記録装置)
本実施形態を適用可能な液体吐出装置として、インクを吐出して記録を行うインクジェット記録装置1000(以下、「記録装置」とも称す)について、その概略構成を示す図8を用いて説明する。記録装置1000は、被記録媒体2を搬送する搬送部1と、被記録媒体2の搬送方向と略直交して配置されるライン型の液体吐出ヘッドユニット3とを備え、複数の被記録媒体2を連続もしくは間欠に搬送しながら1パスで連続記録を行うライン型記録装置である。被記録媒体2はカット紙に限らず、連続したロール紙であってもよい。液体吐出ヘッドユニット3は、シアン(C)/マゼンタ(M)/イエロー(Y)/ブラック(K)の4色のインクによるフルカラー印刷が可能である。また、液体吐出ヘッドユニット3は、液体吐出ヘッドユニット3に電力や吐出制御信号を伝送するための記録装置1000の制御部と電気的に接続されている。
(Inkjet recording device)
As a liquid ejection device to which this embodiment can be applied, an inkjet recording apparatus 1000 (hereinafter, also referred to as a “recording apparatus”) that ejects ink for recording will be described with reference to FIG. 8 showing a schematic configuration thereof. The recording device 1000 includes a transport unit 1 for transporting the recorded medium 2 and a line-type liquid discharge head unit 3 arranged substantially orthogonal to the transport direction of the recorded medium 2, and a plurality of recorded media 2 are provided. It is a line type recording device that continuously records in one pass while continuously or intermittently transporting the media. The recording medium 2 is not limited to cut paper, and may be continuous roll paper. The liquid discharge head unit 3 is capable of full-color printing with four color inks of cyan (C) / magenta (M) / yellow (Y) / black (K). Further, the liquid discharge head unit 3 is electrically connected to a control unit of a recording device 1000 for transmitting electric power and a discharge control signal to the liquid discharge head unit 3.

(液体吐出ヘッドユニット)
図9は本実施形態に係る液体吐出ヘッドユニット3の斜視図である。液体吐出ヘッドユニット3は、1つの記録素子基板(液体吐出ヘッド)10でC/M/Y/Kの4色のインクをそれぞれ吐出可能な記録素子基板(液体吐出ヘッド)10を直線上に15個配列(インラインに配置)されるライン型の液体吐出ヘッドユニットである。
図9に示すように、液体吐出ヘッドユニット3は、記録素子基板(液体吐出ヘッド)10と、フレキシブル配線基板40と、電気配線基板90と、を備えている。また、電気配線基板90は、信号入力端子91及び電力供給端子92を備えている。これらの信号入力端子91及び電力供給端子92は記録装置1000の制御部と電気的に接続されており、これらの端子を介して吐出駆動信号や吐出に必要な電力が記録素子基板(液体吐出ヘッド)10に供給される。
(Liquid discharge head unit)
FIG. 9 is a perspective view of the liquid discharge head unit 3 according to the present embodiment. In the liquid ejection head unit 3, one recording element substrate (liquid ejection head) 10 can eject inks of four colors of C / M / Y / K, respectively, on a straight line of the recording element substrate (liquid ejection head) 10. It is a line-type liquid discharge head unit that is individually arranged (arranged inline).
As shown in FIG. 9, the liquid discharge head unit 3 includes a recording element substrate (liquid discharge head) 10, a flexible wiring board 40, and an electrical wiring board 90. Further, the electric wiring board 90 includes a signal input terminal 91 and a power supply terminal 92. These signal input terminals 91 and power supply terminals 92 are electrically connected to the control unit of the recording device 1000, and the discharge drive signal and the electric power required for discharge are transmitted through these terminals to the recording element substrate (liquid discharge head). ) 10 is supplied.

なお、本実施形態は被記録媒体2の幅に対応した長さを有する、所謂ライン型ヘッドユニットであるが、被記録媒体2に対してスキャンを行いながら記録を行う、所謂シリアル型の液体吐出ヘッドユニットにも本発明を適用できる。シリアル型の液体吐出ヘッドユニットとしては、例えばブラックインク用の記録素子基板とカラーインク用の記録素子基板とがそれぞれ搭載された構成があげられる。 Although the present embodiment is a so-called line-type head unit having a length corresponding to the width of the recorded medium 2, a so-called serial type liquid discharge that records while scanning the recorded medium 2 is performed. The present invention can also be applied to a head unit. Examples of the serial type liquid ejection head unit include a configuration in which a recording element substrate for black ink and a recording element substrate for color ink are mounted.

100 基板
200 液体吐出ヘッド
302 供給路(流路)
303 導電層(配線層)
100 Substrate 200 Liquid discharge head 302 Supply path (flow path)
303 Conductive layer (wiring layer)

Claims (19)

絶縁膜を含む基板と、
前記基板に設けられ、液体を吐出するために利用されるエネルギーを発生するエネルギー発生素子と、
前記基板を貫通して形成され、液体を吐出する吐出口に連通する流路と、
前記基板の前記絶縁膜の内部に形成され、前記エネルギー発生素子を駆動するために用いられる配線層であって、前記流路を形成する壁から間隔を置いて配置され、前記基板を平面視すると該流路を取り囲んで配置された配線層と、を有し、
前記配線層が、前記配線層から流れるリーク電流を検知するリーク検知機構に接続されている、液体吐出ヘッド。
A substrate containing an insulating film and
An energy generating element provided on the substrate and generating energy used for discharging a liquid, and an energy generating element.
A flow path formed through the substrate and communicating with a discharge port for discharging a liquid,
A wiring layer formed inside the insulating film of the substrate and used to drive the energy generating element, which is arranged at a distance from a wall forming the flow path and is viewed in a plan view. It has a wiring layer arranged so as to surround the flow path, and has.
A liquid discharge head in which the wiring layer is connected to a leak detection mechanism that detects a leak current flowing from the wiring layer .
前記配線層が、前記エネルギー発生素子に電源電位を供給する電源配線である、請求項1に記載の液体吐出ヘッド。 The liquid discharge head according to claim 1 , wherein the wiring layer is a power supply wiring that supplies a power supply potential to the energy generating element. 前記配線層が、前記エネルギー発生素子を駆動するためのロジック回路に電源電位を供給する電源配線である、請求項1に記載の液体吐出ヘッド。 The liquid discharge head according to claim 1 , wherein the wiring layer is a power supply wiring that supplies a power supply potential to a logic circuit for driving the energy generating element. 前記絶縁膜の内部で前記配線層と前記基板の厚み方向に離間して形成され、前記エネルギー発生素子を駆動するために用いられる他の配線層であって、前記流路を形成する壁から間隔を置いて配置された他の配線層をさらに有し、
前記配線層が、前記他の配線層よりも前記流路を形成する壁に近接して配置されている、請求項1に記載の液体吐出ヘッド。
Another wiring layer formed inside the insulating film so as to be separated from the wiring layer in the thickness direction of the substrate and used to drive the energy generating element, and is spaced from the wall forming the flow path. Further has other wiring layers arranged in place,
The liquid discharge head according to claim 1 , wherein the wiring layer is arranged closer to a wall forming the flow path than the other wiring layers.
前記配線層が、前記エネルギー発生素子に電源電位を供給する電源配線である、請求項に記載の液体吐出ヘッド。 The liquid discharge head according to claim 4 , wherein the wiring layer is a power supply wiring that supplies a power supply potential to the energy generating element. 前記絶縁膜の内部で前記基板の厚み方向に互いに離間して形成された2つの前記配線層を有する、請求項1に記載の液体吐出ヘッド。 The liquid discharge head according to claim 1 , further comprising the two wiring layers formed inside the insulating film so as to be separated from each other in the thickness direction of the substrate. 前記2つの配線層のうちの一方が前記2つの配線層のうちの他方と比べて電位が高い、請求項に記載の液体吐出ヘッド。 The liquid discharge head according to claim 6 , wherein one of the two wiring layers has a higher potential than the other of the two wiring layers. 前記絶縁膜の内部で前記2つの配線層と前記基板の厚み方向に離間して形成され、前記エネルギー発生素子を駆動するために用いられる他の配線層であって、前記流路を形成する壁から間隔を置いて配置された他の配線層を有し、
前記2つの配線層が、前記他の配線層よりも前記流路を形成する壁に近接して配置されている、請求項またはに記載の液体吐出ヘッド。
Another wiring layer formed inside the insulating film so as to be separated from the two wiring layers in the thickness direction of the substrate and used to drive the energy generating element, and is a wall forming the flow path. Has other wiring layers spaced apart from
The liquid discharge head according to claim 6 or 7 , wherein the two wiring layers are arranged closer to the wall forming the flow path than the other wiring layers.
前記2つの配線層のうちの一方が、前記エネルギー発生素子に電源電位を供給する電源配線を構成し、前記2つの配線層のうちの他方が、前記エネルギー発生素子に基準電位を供給するグランド配線を構成する、請求項に記載の液体吐出ヘッド。 One of the two wiring layers constitutes a power supply wiring that supplies a power supply potential to the energy generating element, and the other of the two wiring layers is a ground wiring that supplies a reference potential to the energy generating element. The liquid discharge head according to claim 8 . 前記他の配線層は、前記エネルギー発生素子を駆動するためのロジック回路に信号を伝送するロジック信号配線、前記ロジック回路に電源電位を供給する電源配線、および前記ロジック回路に基準電位を供給するグランド配線のうちの少なくともいずれかを含む、請求項に記載の液体吐出ヘッド。 The other wiring layer includes a logic signal wiring that transmits a signal to a logic circuit for driving the energy generating element, a power supply wiring that supplies a power supply potential to the logic circuit, and a ground that supplies a reference potential to the logic circuit. The liquid discharge head according to claim 9 , which comprises at least one of the wirings. 前記2つの配線層のうちの一方が、前記エネルギー発生素子に電源電位を供給する電源配線を構成し、前記2つの配線層の他方が、前記エネルギー発生素子を駆動するためのロジック回路に基準電位を供給するグランド配線を構成する、請求項に記載の液体吐出ヘッド。 One of the two wiring layers constitutes a power supply wiring that supplies a power supply potential to the energy generating element, and the other of the two wiring layers is a reference potential in a logic circuit for driving the energy generating element. The liquid discharge head according to claim 8 , which constitutes the ground wiring for supplying the energy. 前記2つの配線層のうちの一方が、前記エネルギー発生素子を駆動するためのロジック回路に電源電位を供給する電源配線を構成し、前記2つの配線層の他方が、前記エネルギー発生素子を駆動するためのロジック回路に基準電位を供給するグランド配線を構成する、請求項に記載の液体吐出ヘッド。 One of the two wiring layers constitutes a power supply wiring that supplies a power supply potential to a logic circuit for driving the energy generating element, and the other of the two wiring layers drives the energy generating element. The liquid discharge head according to claim 8 , wherein the ground wiring for supplying a reference potential to the logic circuit for the purpose is configured. 前記配線層に3.0V以上の電位が印加される、請求項1から1のいずれか1項に記載の液体吐出ヘッド。 The liquid discharge head according to any one of claims 1 to 12, wherein a potential of 3.0 V or more is applied to the wiring layer. 前記流路に供給される液体がグランド電位に接続されている、請求項1から1のいずれか1項に記載の液体吐出ヘッド。 The liquid discharge head according to any one of claims 1 to 13, wherein the liquid supplied to the flow path is connected to the ground potential. 絶縁膜を含む基板と、
前記基板に設けられ、液体を吐出するために利用されるエネルギーを発生するエネルギー発生素子と、
前記基板を貫通して形成され、液体を吐出する吐出口に連通する流路と、
前記基板の前記絶縁膜の内部に形成され、前記エネルギー発生素子を駆動するために用いられる配線層であって、前記流路を形成する壁から間隔を置いて配置され、前記基板を平面視すると該流路を取り囲んで配置された配線層と、
を有する液体吐出ヘッドと、
前記配線層に電気的に接続され、前記配線層から流れるリーク電流を検知するリーク検知機構と、
を有する液体吐出装置。
A substrate containing an insulating film and
An energy generating element provided on the substrate and generating energy used for discharging a liquid, and an energy generating element.
A flow path formed through the substrate and communicating with a discharge port for discharging a liquid,
A wiring layer formed inside the insulating film of the substrate and used to drive the energy generating element, which is arranged at a distance from a wall forming the flow path and is viewed in a plan view. A wiring layer arranged around the flow path and
With a liquid discharge head,
A leak detection mechanism that is electrically connected to the wiring layer and detects a leak current flowing from the wiring layer.
Liquid discharge device with.
前記配線層が、前記エネルギー発生素子に電源電位を供給する電源配線である、請求項1に記載の液体吐出装置。 The liquid discharge device according to claim 15 , wherein the wiring layer is a power supply wiring that supplies a power supply potential to the energy generating element. 前記絶縁膜の内部で前記基板の厚み方向に互いに離間して形成された2つの前記配線層を有する、請求項1に記載の液体吐出装置。 The liquid discharge device according to claim 15 , further comprising the two wiring layers formed inside the insulating film so as to be separated from each other in the thickness direction of the substrate. 前記絶縁膜の内部で前記2つの配線層と前記基板の厚み方向に離間して形成され、前記エネルギー発生素子を駆動するために用いられる他の配線層であって、前記流路を形成する壁から間隔を置いて配置された他の配線層を有し、
前記2つの配線層が、前記他の配線層よりも前記流路を形成する壁に近接して配置されている、請求項1に記載の液体吐出装置。
Another wiring layer formed inside the insulating film so as to be separated from the two wiring layers in the thickness direction of the substrate and used to drive the energy generating element, and is a wall forming the flow path. Has other wiring layers spaced apart from
The liquid discharge device according to claim 17 , wherein the two wiring layers are arranged closer to the wall forming the flow path than the other wiring layers.
前記2つの配線層のうちの一方が、前記エネルギー発生素子に電源電位を供給する電源配線を構成し、前記2つの配線層のうちの他方が、前記エネルギー発生素子に基準電位を供給するグランド配線を構成する、請求項1に記載の液体吐出装置。 One of the two wiring layers constitutes a power supply wiring that supplies a power supply potential to the energy generating element, and the other of the two wiring layers is a ground wiring that supplies a reference potential to the energy generating element. The liquid discharge device according to claim 18 .
JP2018096200A 2017-06-20 2018-05-18 Liquid discharge head and liquid discharge device Active JP7094772B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US16/006,325 US10322578B2 (en) 2017-06-20 2018-06-12 Liquid ejection head and liquid ejection apparatus

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017120417 2017-06-20
JP2017120417 2017-06-20

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2019006107A JP2019006107A (en) 2019-01-17
JP7094772B2 true JP7094772B2 (en) 2022-07-04

Family

ID=65027026

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018096200A Active JP7094772B2 (en) 2017-06-20 2018-05-18 Liquid discharge head and liquid discharge device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7094772B2 (en)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007015237A (en) 2005-07-08 2007-01-25 Brother Ind Ltd Inkjet recording apparatus and its manufacturing method
US20110310183A1 (en) 2010-06-18 2011-12-22 Canon Kabushiki Kaisha Substrate for liquid discharge head and liquid discharge head
JP2012061750A (en) 2010-09-16 2012-03-29 Ricoh Co Ltd Inkjet head
JP2015182441A (en) 2014-03-26 2015-10-22 ブラザー工業株式会社 Liquid discharge device
JP2016058716A (en) 2014-09-04 2016-04-21 ローム株式会社 Piezoelectric element utilization device and manufacturing method thereof
US20160114580A1 (en) 2013-07-29 2016-04-28 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Fluid ejection device
US20170087842A1 (en) 2015-09-28 2017-03-30 Brother Kogyo Kabushiki Kaisha Liquid Ejecting Device

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007015237A (en) 2005-07-08 2007-01-25 Brother Ind Ltd Inkjet recording apparatus and its manufacturing method
US20110310183A1 (en) 2010-06-18 2011-12-22 Canon Kabushiki Kaisha Substrate for liquid discharge head and liquid discharge head
JP2012000921A (en) 2010-06-18 2012-01-05 Canon Inc Substrate for liquid discharge head and liquid discharge head
JP2012061750A (en) 2010-09-16 2012-03-29 Ricoh Co Ltd Inkjet head
US20160114580A1 (en) 2013-07-29 2016-04-28 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Fluid ejection device
JP2015182441A (en) 2014-03-26 2015-10-22 ブラザー工業株式会社 Liquid discharge device
JP2016058716A (en) 2014-09-04 2016-04-21 ローム株式会社 Piezoelectric element utilization device and manufacturing method thereof
US20170087842A1 (en) 2015-09-28 2017-03-30 Brother Kogyo Kabushiki Kaisha Liquid Ejecting Device
JP2017064922A (en) 2015-09-28 2017-04-06 ブラザー工業株式会社 Liquid discharge device

Also Published As

Publication number Publication date
JP2019006107A (en) 2019-01-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8950837B2 (en) Sealing sheet, and liquid ejection head and inkjet apparatus using same
US9039126B2 (en) Liquid ejection head substrate and liquid ejection head
US20180037029A1 (en) Element substrate and printhead
EP3401105B1 (en) Print head substrate and method of manufacturing the same, semiconductor substrate and method of manufacturing the same, and inkjet printing apparatus
JP2010023480A (en) Inkjet print head substrate, method for manufacturing inkjet print head substrate, inkjet print head, and inkjet recording apparatus
JP7112287B2 (en) ELEMENT SUBSTRATE, PRINT HEAD, PRINTING APPARATUS, AND METHOD FOR MANUFACTURING ELEMENT SUBSTRATE
JP6497902B2 (en) Recording head substrate, recording head, and recording apparatus
JP2011213049A (en) Liquid discharge head and driving method of the same
JP4924638B2 (en) Drive unit for liquid ejection device and wiring state detection method for drive unit
JP2022514711A (en) Die for printhead
JP7094772B2 (en) Liquid discharge head and liquid discharge device
US8292407B2 (en) Substrate for liquid discharging head and liquid discharging head
JP2015054410A (en) Liquid discharge head and device
US20110292127A1 (en) Liquid discharge head
JP7062461B2 (en) Liquid discharge head and its manufacturing method
US10322578B2 (en) Liquid ejection head and liquid ejection apparatus
US9950525B2 (en) Element substrate for liquid ejecting head and wafer
JP2022514926A (en) Die for printhead
JP5748477B2 (en) Liquid discharge head
JP6821331B2 (en) Recording element substrate, liquid discharge head, and liquid discharge device
JP7159060B2 (en) Substrate for liquid ejection head, liquid ejection head, method for manufacturing liquid ejection head substrate
CN110406258B (en) Liquid ejection head substrate, method of manufacturing liquid ejection head substrate, and liquid ejection head
US11498333B2 (en) Element substrate, liquid discharge head, and printing apparatus
JP7183049B2 (en) LIQUID EJECTION HEAD SUBSTRATE AND LIQUID EJECTION HEAD
JP2018176615A (en) Substrate for liquid ejection head, liquid ejection head, and liquid ejection device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20210428

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20220222

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20220308

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20220502

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20220524

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20220622

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 7094772

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151