JPH1164117A - Temperature detecting method for substrate and substrate - Google Patents

Temperature detecting method for substrate and substrate

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JPH1164117A
JPH1164117A JP23536697A JP23536697A JPH1164117A JP H1164117 A JPH1164117 A JP H1164117A JP 23536697 A JP23536697 A JP 23536697A JP 23536697 A JP23536697 A JP 23536697A JP H1164117 A JPH1164117 A JP H1164117A
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tcr
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エー.ニーゼル ゲイリー
J Wisotsky Joseph
ジェイ.ウィソッキ ジョセフ
P Cortony Thomas
ピー.コートニー トーマス
J Besera Juan
ジェイ.ベセラ ジュアン
E Watorovsky Thomas
イー.ワトロブスキ トーマス
F Stephanie Joseph
エフ.ステファニー ジョセフ
V Radonna Richard
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To form, on a print head, a temperature sensor having high accuracy in detecting the temperature of the print head. SOLUTION: This method comprises a process for forming a temperature detecting thermister on a substrate, a process for forming a plurality of thermisters adjacently to the temperature detecting thermister by the use of the same material and the same process as the temperature detecting thermister so as to have substantially the same temperature coefficient of resistance as the temperature detecting thermister, and a process for incorporating the temperature detecting thermister and one or more of the plurality of adjacent thermisters into an electrical circuit for generating a temperature-dependent output less affected by errors owing to dispersion in the temperature coefficient of resistance for reason of manufacture than in the case where one or more of the plurality of thermisters is not incorporated thereinto.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はインクジェットプリ
ンタに関し、更に詳しくは、温度測定精度を向上させる
ために、補助サーミスタおよび抵抗素子により抵抗及び
抵抗温度係数を補正したサーミスタを用いたプリントヘ
ッドの動作温度検出システム及び方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ink-jet printer, and more particularly, to an operating temperature of a print head using a thermistor whose resistance and resistance temperature coefficient are corrected by an auxiliary thermistor and a resistance element in order to improve temperature measurement accuracy. The present invention relates to a detection system and method.

【0002】[0002]

【従来の技術】熱インクジェットプリンタの問題として
知られているのは、プリントヘッド温度の変動に起因す
るプリントヘッドノズルからの噴射されるインクの容量
の増加による印刷出力品質の低下である。プリントヘッ
ド温度により噴射インク滴の大きさにばらつきを生じ、
その結果印刷品質が低下する。噴射インク滴の大きさは
プリントヘッド温度とともに変化する。その理由は、イ
ンク滴の大きさを決める二つの特性がプリントヘッド温
度とともに変化するからである。その特性とは、インク
粘度と印刷パルスによる駆動時の点火(発射)抵抗器
(firing resistor)により蒸発されるインク量であ
る。プリントヘッド温度の変動は一般にプリンタの始動
の間、周囲温度の変化の間、プリンタ出力の変化時に発
生する。
BACKGROUND OF THE INVENTION A known problem with thermal ink jet printers is print quality degradation due to an increase in the volume of ink ejected from print head nozzles due to print head temperature fluctuations. The size of the ejected ink droplet varies depending on the print head temperature,
As a result, print quality deteriorates. The size of the ejected ink drops varies with the printhead temperature. The reason for this is that the two properties that determine the size of the ink drop change with printhead temperature. The characteristics are the ink viscosity and the amount of ink evaporated by a firing resistor when driven by a print pulse. Printhead temperature fluctuations generally occur during printer startup, ambient temperature changes, and printer output changes.

【0003】白黒でテキストをプリントしている時、プ
リント濃度はプリントヘッド温度とともに変化する。何
故なら、濃度が噴射インク滴の大きさに依存するからで
ある。グレースケール画像をプリントする場合、画像の
コントラストもまたプリントヘッド温度とともに変化す
る。それは、コントラストが噴射インク滴の大きさに依
存するからである。カラー画像をプリントする場合も、
プリントされた画像の色はプリントヘッド温度とともに
変化する。その理由は、プリント画像の色は、このプリ
ント画像の色を形成する全ての原色インク滴の大きさに
依存するからである。プリントヘッド温度が原色ノズル
毎に異なる場合、一つの原色ノズルから噴射されたイン
ク滴の大きさは、別の原色ノズルから噴射されたインク
滴の大きさと異なる。その結果、プリント画像の色が希
望する色と異なることになる。プリントヘッドのすべて
のノズルが同じ温度であっても、プリントヘッド温度が
ページのプリントの進行と共に増加または減少すると、
そのページの最初の部分と最後の部分とでは色が異なっ
てくる。最高品位のテキスト、図形、あるいは画像をプ
リントするには、プリントヘッド温度は一定でなければ
ならない。
When printing text in black and white, the print density changes with printhead temperature. This is because the density depends on the size of the ejected ink droplet. When printing grayscale images, the image contrast also changes with printhead temperature. This is because the contrast depends on the size of the ejected ink droplet. When printing color images,
The color of the printed image changes with printhead temperature. The reason for this is that the color of the print image depends on the size of all the primary color ink drops that form the color of the print image. If the print head temperature is different for each primary color nozzle, the size of the ink droplet ejected from one primary color nozzle is different from the size of the ink droplet ejected from another primary color nozzle. As a result, the color of the print image differs from the desired color. Even if all printhead nozzles are at the same temperature, if the printhead temperature increases or decreases as the page prints,
The colors are different at the beginning and end of the page. To print the highest quality text, graphics, or images, the printhead temperature must be constant.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】集積サーミスタに関す
る問題の一つに、サーミスタ形成時の製造上のばらつき
がある。このばらつきは温度測定誤差として現れる。こ
の温度測定誤差は、所定の温度範囲の極値付近において
許容限度を超える大きさになることがある。このばらつ
きを二つの例を用いて説明する。第一の例では、ヒータ
基板上に組み込まれヒータ抵抗と同じ材料であるポリシ
リコンで形成された温度センサによりプリントヘッド温
度が監視される。米国特許第4、772、866号には
そのようなサーミスタの形成が開示されている。この特
許の内容を本明細書の一部を構成するものとしてここに
援用する。
One of the problems associated with integrated thermistors is manufacturing variations when forming the thermistors. This variation appears as a temperature measurement error. This temperature measurement error may exceed a permissible limit near the extremes of the predetermined temperature range. This variation will be described using two examples. In the first example, the printhead temperature is monitored by a temperature sensor built on the heater substrate and made of polysilicon, which is the same material as the heater resistor. U.S. Pat. No. 4,772,866 discloses the formation of such a thermistor. The contents of this patent are incorporated herein by reference.

【0005】ポリシリコンは、熱インクジェットプリン
タのバブル形成用ヒータで使用されるものと同じ材料で
ある。ポリシリコンの面積抵抗は40オーム/スクエア
のオーダーであり、ポリシリコンの抵抗温度係数は0.
001/℃のオーダーである。好ましいサーミスタ抵抗
(サーミスタ読み取り回路の構成を簡単にし、また精度
を高めるため)は通常5,000〜20,000オーム
の範囲であるので、典型的なポリシリコンサーミスタ
は、その長さを幅の約125〜500倍にする必要があ
る。米国特許第5、075、690号に記載されている
ように、このような細長いサーミスタはヒータ素子列と
並列に置かれるのが自然である。このような構成によ
り、ヒータ素子付近の平均温度の変化に対しては非常に
迅速に(ミリ秒のオーダー)応答する。好ましくは、サ
ーミスタによる読み取りのスプリアス誤差を最小にする
ため、サーミスタの2本の引き出し線は、接地線のよう
な熱インクジェットダイ上の他の引き出し線とは独立さ
せて引き出さなければならない。ポリシリコンサーミス
タの抵抗温度係数(TCR)は比較的小さい。これは以
下の二つの事柄を意味している。まず第一に、温度変化
測定中におけるポリシリコンサーミスタの信号対雑音比
は比較的小さい。第二番目に、個々に較正を行わずに、
また、サーミスタと直列に接続した調整可能抵抗でサー
ミスタにバイアスをかけることなく、正確なポリシリコ
ンサーミスタを製作することは実際的でない。その理由
は、ポリシリコン熱インクジェットヒータの製作過程
で、ポリシリコン抵抗の製作ばらつきは±5%あるから
である。抵抗温度係数が0.001/℃の場合、製造上
のばらつきは、補正なしの場合、±50℃の温度測定値
範囲に相当する。サーミスタの望ましい精度は1℃〜3
℃のオーダーであるから、何らかの補正手段を設ける必
要がある。先に参照した米国特許第5、075、690
号に記載されているように、プリントヘッド温度が必要
とする温度範囲の中心の設定点であるときにサーミスタ
と直列に接続された抵抗を調整することにより、以後そ
の設定点温度を1℃の精度、または、それ以上の精度で
測定できるようになる。上記特許に述べているように、
ポリシリコンサーミスタの通常の抵抗が20,000オ
ームで、その温度係数が0.001/℃であると、1℃
の変化はサーミスタの抵抗変化で20オームに相当す
る。ポリシリコン抵抗の±5%の変動は、ある温度での
±1000オームの範囲に相当する。従って、温度設定
点において正確な読み取りを行うには、直列に接続した
抵抗は2000オームの調整範囲、例えば、3000オ
ーム(ポリシリコンがその抵抗範囲における最大値を示
している装置の場合)〜5000オーム(ポリシリコン
がその抵抗範囲における最小値を示している装置の場
合)の調整範囲を有していなければならない。これによ
り、設定点における温度測定精度は以下のようになる。
[0005] Polysilicon is the same material that is used in bubble-forming heaters in thermal ink jet printers. The sheet resistance of polysilicon is on the order of 40 ohms / square, and the temperature coefficient of resistance of polysilicon is 0.1 ohm / sq.
It is on the order of 001 / ° C. Since a preferred thermistor resistor (to simplify the construction of the thermistor readout circuit and increase accuracy) is typically in the range of 5,000 to 20,000 ohms, a typical polysilicon thermistor will have its length reduced to about the width. It needs to be 125 to 500 times. Such elongate thermistors are naturally placed in parallel with the array of heater elements, as described in US Pat. No. 5,075,690. With such a configuration, it responds very quickly (on the order of milliseconds) to changes in the average temperature near the heater element. Preferably, to minimize spur errors in reading by the thermistor, the two leads of the thermistor should be drawn independently of other leads on the thermal inkjet die, such as the ground line. The temperature coefficient of resistance (TCR) of a polysilicon thermistor is relatively small. This means two things: First, the signal-to-noise ratio of the polysilicon thermistor during a temperature change measurement is relatively small. Second, without having to calibrate individually,
Also, it is not practical to fabricate an accurate polysilicon thermistor without biasing the thermistor with an adjustable resistor connected in series with the thermistor. The reason is that in the process of manufacturing the polysilicon thermal inkjet heater, the manufacturing variation of the polysilicon resistance is ± 5%. When the temperature coefficient of resistance is 0.001 / ° C., the variation in manufacturing corresponds to a temperature measurement value range of ± 50 ° C. without correction. Desirable accuracy of thermistor is 1 ℃ ~ 3
Since it is on the order of ° C., some correction means must be provided. U.S. Pat. No. 5,075,690, referenced above.
By adjusting the resistance connected in series with the thermistor when the printhead temperature is at the center set point of the required temperature range, the set point temperature is then reduced to 1 ° C. It will be possible to measure with accuracy or better. As stated in the above patent,
If the normal resistance of a polysilicon thermistor is 20,000 ohms and its temperature coefficient is 0.001 / ° C, then 1 ° C
Is a resistance change of the thermistor and corresponds to 20 ohms. A ± 5% variation in polysilicon resistance corresponds to a range of ± 1000 ohms at a certain temperature. Thus, for accurate readings at the temperature set point, the resistors connected in series should have an adjustment range of 2000 ohms, for example, 3000 ohms (for devices where polysilicon exhibits the maximum value in that resistance range) to 5000 ohms. It must have an adjustment range of ohms (for devices where polysilicon exhibits the minimum value in its resistance range). Thus, the temperature measurement accuracy at the set point is as follows.

【0006】通常、抵抗を0.1%の精度にトリミング
する。更に、厚膜抵抗ペーストの仕様によれば、レーザ
によりトリミングされた抵抗の寿命に到るまで(負荷や
熱をかけた状態)の安定性は一般に0.2%である。
(例えば、厚膜抵抗のTCRは0.00005/℃とす
ることができるので、±20℃の温度変化に対して、抵
抗値の変化は±0.1%となる。)従って、総誤差は
0.3%以下になるはずであり、この総誤差は5000
オームのトリムされた抵抗の場合、15オームに相当す
る。この例の場合、20オームの変化は1℃に相当する
ため、15オームの誤差は温度設定点の読み取り誤差で
は0.75℃に相当する。しかし、米国特許第5、07
5、690号は、抵抗温度係数の製造上のばらつきに対
する補正は行っていない。抵抗そのものの変動が±5%
以内に保たれるため、抵抗温度係数の変動は±10%を
越えないものと予想される。図1は、測定回路のポリシ
リコンTCRが0.0010/℃(実際には0.000
9/℃〜0.0011/℃の範囲内)である場合におけ
る、温度設定点±24℃の温度範囲内に亘って温度を読
み取った時の読み取り誤差を示す。温度設定点が36℃
の場合、温度範囲は12℃〜60℃となり、これは熱イ
ンクジェット印刷で必要な温度範囲をカバーする。図1
に示すように、温度範囲の端部における温度誤差の内、
ポリシリコンTCRの製造上のばらつきに起因する部分
は約±2℃である。設定点での誤差と合わせると、合計
誤差は±3℃となる。これは許容できるぎりぎりの誤差
範囲であり、システムによっては許容できない場合もあ
りうる。
Normally, resistors are trimmed to an accuracy of 0.1%. Further, according to the specification of the thick film resistor paste, the stability of the resistor trimmed by the laser until the life thereof is reached (in a state where a load or heat is applied) is generally 0.2%.
(For example, since the TCR of the thick film resistor can be 0.00005 / ° C., the change in the resistance value is ± 0.1% with respect to the temperature change of ± 20 ° C.). Should be less than 0.3%, this total error being 5000
For an ohm trimmed resistor, this corresponds to 15 ohms. In this example, a change of 20 ohms corresponds to 1 ° C., so an error of 15 ohms corresponds to a reading error of the temperature set point of 0.75 ° C. However, U.S. Pat.
No. 5,690 does not correct for manufacturing variations in the temperature coefficient of resistance. ± 5% variation in resistance itself
Therefore, the variation of the temperature coefficient of resistance is expected not to exceed ± 10%. FIG. 1 shows that the polysilicon TCR of the measuring circuit is 0.0010 / ° C. (actually 0.000 / ° C.).
(In the range of 9 / ° C. to 0.0011 / ° C.) when the temperature is read over the temperature range of the temperature set point ± 24 ° C. Temperature set point is 36 ° C
In this case, the temperature range is from 12 ° C. to 60 ° C., which covers the temperature range required for thermal inkjet printing. FIG.
As shown in the figure, of the temperature errors at the end of the temperature range,
The portion due to manufacturing variations of the polysilicon TCR is about ± 2 ° C. Combined with the error at the set point, the total error is ± 3 ° C. This is the only margin of error that can be tolerated and may not be acceptable in some systems.

【0007】熱インクジェットプリントヘッド上に形成
された温度センサの第二の例としてドリフトサーミスタ
がある。このドリフトサーミスタは、ヒータやそれに関
連したドライバやロジックが形成されるp型シリコン基
板にn型不純物を拡散させて形成する。等価回路を図2
に示す。接地シールドは、サーミスタの上面を安定させ
るアルミニウム封止層である。n型本体と並列なダイオ
ードは、n型本体をp型基板から分離する空乏層を表
す。このダイオードがあるために、ドリフトサーミスタ
は基板に対して負のバイアスをかけてはならず、正バイ
アスのみを使用できる。
A second example of a temperature sensor formed on a thermal ink jet printhead is a drift thermistor. This drift thermistor is formed by diffusing an n-type impurity into a p-type silicon substrate on which a heater and its associated driver and logic are formed. Figure 2 shows an equivalent circuit
Shown in The ground shield is an aluminum sealing layer that stabilizes the upper surface of the thermistor. The diode in parallel with the n-type body represents a depletion layer separating the n-type body from the p-type substrate. Due to the presence of this diode, the drift thermistor must not apply a negative bias to the substrate, but can use only a positive bias.

【0008】ドリフトサーミスタの製造工程は、ゼロッ
クス4004プリンタに使用するゼロックスプリントヘ
ッド上にドライバトランジスタを製造する工程と同じで
ある。面積抵抗は一般に5000オーム/スクエアで、
抵抗温度係数は典型的に0.005/℃である。望まし
いサーミスタ抵抗値を得るためのドリフトサーミスタの
最適形状は正方形、あるいは、長さ対幅の比が一般に
0.1〜10の長方形である。熱インクジェットダイ毎
に一個のドリフトサーミスタを設ける場合、このドリフ
トサーミスタを設置するのに好適な場所は、ダイの裏面
のワイヤボンディングパッド列中で、ヒータ列のほぼ中
心に対応する位置である。このようにして、サーミスタ
は平均温度を測定する。この位置では、ドリフトサーミ
スタのヒータ温度に対する応答は、上記のポリシリコン
サーミスタよりも遅くなる。測定結果から応答時間は約
40ミリ秒であるが、それでもこの応答時間はオンザフ
ライスポットサイズ(on-the-fly-spot-size)制御に使
用するには十分な速さである。ドリフトサーミスタのT
CRはポリシリコンサーミスタのTCRよりも大きいの
で、その信号対雑音比は優れている。しかし、それでも
各ドリフトサーミスタを較正するか、あるいは、外部回
路に例えば調整可能抵抗を組み込む必要がある。その理
由は、ドリフトサーミスタの抵抗に関する製造許容範囲
が広いので、抵抗値の変動が2倍になることもあるから
である。TCRもまた大きく変動する可能性がある。そ
の結果、従来と同じ手法を使用すると、つまり、与えら
れた設定点温度で外部抵抗を調整し、中央点のTCRを
想定する手法を使用すると、ドリフトサーミスタの場合
の温度誤差はポリシリコンサーミスタの場合の温度誤差
よりも大きくなる可能性がある。この場合の温度誤差を
計算により求め、図3にそのグラフを示す。図3では、
製造上のばらつきのためにTCRが0.003/℃〜
0.006/℃の範囲で変化するが、TCRは中間の
0.0045/℃であると仮定される。従来の手法で補
正抵抗を調整した設定点温度T0 から大きく離れた実際
の温度を測定すると、このドリフトサーミスタで仮定し
た0.0045/℃からの抵抗温度係数のずれのため、
温度測定誤差はより顕著になる。温度範囲の端における
誤差は±8℃になることもあり、許容できる誤差ではな
い。
The process for manufacturing a drift thermistor is the same as the process for manufacturing driver transistors on a Xerox printhead used in a Xerox 4004 printer. The sheet resistance is typically 5000 ohms / square,
The temperature coefficient of resistance is typically 0.005 / ° C. The optimal shape of the drift thermistor to obtain the desired thermistor resistance is a square or a rectangle with a length to width ratio of typically 0.1 to 10. When one drift thermistor is provided for each thermal inkjet die, a suitable location for installing the drift thermistor is a position corresponding to substantially the center of the heater row in the row of wire bonding pads on the back surface of the die. In this way, the thermistor measures the average temperature. In this position, the drift thermistor responds slower to the heater temperature than the polysilicon thermistor described above. From the measurement results, the response time is about 40 ms, but this response time is still fast enough to be used for on-the-fly-spot-size control. T of the drift thermistor
Since the CR is larger than the TCR of the polysilicon thermistor, its signal-to-noise ratio is excellent. However, it is still necessary to calibrate each drift thermistor or to incorporate, for example, an adjustable resistor in the external circuit. The reason is that the manufacturing tolerance of the resistance of the drift thermistor is wide, so that the fluctuation of the resistance value may be doubled. TCR can also vary widely. As a result, using the same method as before, that is, adjusting the external resistance at a given set point temperature and using the method of assuming the TCR at the center point, the temperature error in the case of the drift thermistor becomes smaller than that of the polysilicon thermistor. It can be larger than the temperature error in the case. The temperature error in this case is obtained by calculation, and FIG. 3 shows a graph thereof. In FIG.
TCR 0.003 / ° C ~ due to manufacturing variation
Although varying in the range of 0.006 / ° C, the TCR is assumed to be an intermediate 0.0045 / ° C. When an actual temperature that is significantly different from the set point temperature T 0 where the correction resistance is adjusted by the conventional method is measured, the temperature coefficient of resistance is shifted from 0.0045 / ° C. assumed by the drift thermistor.
Temperature measurement errors become more pronounced. The error at the end of the temperature range can be ± 8 ° C., which is not an acceptable error.

【0009】プリントヘッド上に設けられたサーミス
タ、つまり、センサを利用したこれら従来の温度検出手
法は、温度変化に対する応答が速いという理由から好ま
しい。最も費用効率の高いサーミスタ製造方法は、ヒー
タ抵抗が形成される基板の一部としてセンサを製造する
ことである。
[0009] These conventional temperature sensing techniques utilizing a thermistor, ie, a sensor, provided on the printhead are preferred because of their fast response to temperature changes. The most cost-effective method of manufacturing a thermistor is to manufacture the sensor as part of the substrate on which the heater resistor is formed.

【0010】本発明の第一の目的は、プリントヘッド温
度の検出精度が高い温度センサをプリントヘッド上に形
成することである。
[0010] A first object of the present invention is to form a temperature sensor having high detection accuracy of a print head temperature on a print head.

【0011】本発明の別の目的は、サーミスタの抵抗温
度係数を確立するにあたっての製造上のばらつきを補正
してプリントヘッド基板上にサーミスタを製造すること
である。
It is another object of the present invention to manufacture a thermistor on a printhead substrate by correcting for manufacturing variations in establishing the temperature coefficient of resistance of the thermistor.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明の上記の、また、
その他の目的は、プリントヘッド温度検出に関する製造
上のTCRのばらつきを含むすべての発生しうる誤差を
最小にする新規な補正回路を有するサーミスタを製造す
ることで達せられる。この補正回路は主サーミスタの近
傍に製造される。補正回路は、主サーミスタと同じ種類
ではあるが抵抗値は小さい一つまたはそれ以上の補助サ
ーミスタからなり、温度誤差を更に少なくするために外
部から調整される抵抗と組み合わせて使用してもよい。
The above and other objects of the present invention are also provided.
Another object is achieved by manufacturing a thermistor having a novel correction circuit that minimizes all possible errors, including manufacturing TCR variations with respect to printhead temperature sensing. This correction circuit is manufactured near the main thermistor. The correction circuit may comprise one or more auxiliary thermistors of the same type as the main thermistor but with a small resistance value, and may be used in combination with externally adjusted resistors to further reduce temperature errors.

【0013】更に詳しくは、本発明はシリコン基板の温
度を検出する方法に関し、請求項1の態様に従うと、温
度検出サーミスタを基板上に形成する工程と、前記温度
検出サーミスタとほぼ同じ抵抗温度係数を有するよう
に、前記温度検出サーミスタと同じ材料とプロセスで複
数のサーミスタを前記温度検出サーミスタに隣接して形
成する工程と、前記温度検出サーミスタと前記複数の隣
接サーミスタの一つまたはそれ以上を、前記複数のサー
ミスタの一つまたはそれ以上を組み込まなかった場合に
比べ、抵抗温度係数の製造上のばらつきに起因する誤差
の影響をより受けにくい温度依存出力を発生する電気回
路に組み込む工程とから成る。
More specifically, the present invention relates to a method of detecting the temperature of a silicon substrate, and in accordance with one aspect of the invention, forming a temperature detecting thermistor on the substrate, and having a resistance temperature coefficient substantially equal to the temperature detecting thermistor. Forming a plurality of thermistors adjacent to the temperature detection thermistor with the same material and process as the temperature detection thermistor, and one or more of the temperature detection thermistor and the plurality of adjacent thermistors, Incorporating a temperature-dependent output that is less susceptible to errors due to manufacturing variations in temperature coefficient of resistance than if one or more of the plurality of thermistors were not incorporated. .

【0014】本発明の請求項2の態様に従うと、基板の
温度検出方法であって、ブリッジ回路の一辺を形成し、
1 =Rt =r0 (1+aΔT)で表される抵抗値を有
する温度検出サーミスタを基板上に形成する工程(ただ
し、aは抵抗温度係数(TCR)を表し、r0 は設定点
温度T0 における抵抗を表し、ΔTは測定する温度と設
定点温度T0 間の差を表す)と、複数の部分サーミスタ
を、前記温度検出サーミスタのTCRとほぼ等しいTC
Rを有し、かつ前記部分サーミスタの組み合わせ抵抗が
fR1 (ただし、f=1−B/aで、Bは前もって選択
した最小TCR値を表す)となるように前記温度検出サ
ーミスタに隣接して形成する工程と、前記部分サーミス
タと外部抵抗Rx =r0 (1−f)を前記温度検出サー
ミスタを含むR1 辺に隣接したブリッジ辺に組み込む工
程とを含む。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a method for detecting a temperature of a substrate, comprising forming one side of a bridge circuit,
Forming a temperature detecting thermistor having a resistance value represented by R 1 = R t = r 0 (1 + aΔT) on a substrate (where a represents a temperature coefficient of resistance (TCR) and r 0 represents a set point temperature T 0 represents the resistance at 0 , ΔT represents the difference between the measured temperature and the set point temperature T 0 ), and a plurality of partial thermistors having a TC equal to the TCR of the temperature sensing thermistor.
R, and the partial thermistor is adjacent to the temperature sensing thermistor such that the combined resistance of the partial thermistor is fR 1 (where f = 1−B / a, and B represents a preselected minimum TCR value). Forming, and incorporating the partial thermistor and the external resistance R x = r 0 (1-f) into a bridge side adjacent to the R 1 side including the temperature detection thermistor.

【0015】本発明の請求項3の態様に従うと、基板で
あって、前記基板内に配設され、抵抗値がRt でTCR
がaの温度検出サーミスタと、 前記サーミスタに隣接
して配設され、前記温度検出サーミスタと同じ材料で、
前記温度検出サーミスタの場合に用いられたと同じ方法
でそれと同時に作られ、TCRがaであり、公称抵抗値
がfRt (ただし、fは1より小さい)である部分サー
ミスタとを含む。
[0015] According to this aspect of the present invention, there is provided a substrate, disposed in said substrate, TCR resistance at R t
And a temperature detection thermistor of a, disposed adjacent to the thermistor, the same material as the temperature detection thermistor,
And a partial thermistor made simultaneously therewith in the same manner as used for the temperature sensing thermistor, with a TCR of a and a nominal resistance of fR t (where f is less than 1).

【0016】以下、ドリフトサーミスタの温度検出精度
を高めるという観点から本発明を説明する。何故なら、
上述したように、この種のセンサでは必要とされる温度
範囲の端部において最大誤差が発生していたためであ
る。しかし、本発明は、プリントヘッド基板上あるいは
基板内に形成される他の種類のサーミスタにも応用で
き、より一般的には、プリントヘッド以外の用途におけ
るサーミスタのばらつきを補正するために適用できる。
Hereinafter, the present invention will be described from the viewpoint of improving the temperature detection accuracy of the drift thermistor. Because,
As described above, this type of sensor has a maximum error at the end of the required temperature range. However, the invention can be applied to other types of thermistors formed on or within a printhead substrate, and more generally, to correct for variations in the thermistors in applications other than the printhead.

【0017】先行技術文献米国特許第5、075、69
0号では、図4に示すようなブリッジ回路を用いて、サ
ーミスタの出力に依存した大きさの電圧を生成してい
た。図4を参照すると、ブリッジ回路10は4辺に抵抗
(R1 〜R4 、センササーミスタは辺R1 に含まれる)
を有している。外部電圧Vinが電圧源12から印加さ
れ、ブリッジ電圧Vout は各辺の抵抗値間の関係に依存
し、例えば、一つまたはそれ以上の辺の抵抗値の変化に
応答して変化する。Vout についての一般的なブリッジ
方程式は下記のとおりである。
Prior Art Document US Pat. No. 5,075,69
In No. 0, a voltage having a magnitude depending on the output of the thermistor was generated using a bridge circuit as shown in FIG. Referring to FIG. 4, the bridge circuit 10 has resistances on four sides (R 1 to R 4 , and a sensor thermistor is included in the side R 1 ).
have. External voltage V in is applied from a voltage source 12, bridge voltage V out is dependent on the relationship between the resistance value of each side, for example, changes in response to changes in the resistance of one or more sides. The general bridge equation for V out is as follows:

【0018】[0018]

【数1】 (Equation 1)

【0019】R2 =R4 として整理すると、Arranging as R 2 = R 4 ,

【0020】[0020]

【数2】 (Equation 2)

【0021】となる。## EQU1 ##

【0022】先に参照した米国特許5、075、690
号の従来技術では、ある設定温度T0 において、R1
おけるサーミスタと直列に設けられている抵抗を調整す
ることによりR1 はR3 に等しく設定されていた。従来
技術の説明を簡単にするため、R1 =r0 (1+aΔ
T)とする。ここで、R1 =Rt は、T0 時の抵抗がr
0 で、TCR=aであるサーミスタである。ΔT=T−
0 である。従来技術では、T=T0 の時にR3 =r0
に調整する。この従来例では、式2から、
US Pat. No. 5,075,690, referenced above.
In the above prior art, at a certain set temperature T 0 , R 1 was set equal to R 3 by adjusting a resistor provided in series with the thermistor at R 1 . To simplify the description of the prior art, R 1 = r 0 (1 + aΔ)
T). Here, R 1 = R t is satisfied when the resistance at T 0 is r
0 , a thermistor with TCR = a. ΔT = T−
T 0 . In the prior art, when T = T 0 , R 3 = r 0
Adjust to In this conventional example, from equation 2,

【0023】[0023]

【数3】 (Equation 3)

【0024】従って、Therefore,

【0025】[0025]

【数4】 (Equation 4)

【0026】従来技術の場合、製造上のTCRのばらつ
きがあるので、あるTCR=Aが仮定される。図1及び
図3について誤差ΔTを計算する場合、実際のTCR=
aを用いてVout を式3により計算した。また、仮定し
たTCR=Aを用いて式4によりΔTを計算した(ここ
で、図1の場合はA=0.001/℃、図3の場合はA
=0.0045/℃とした)。
In the case of the prior art, a certain TCR = A is assumed because there is a variation in TCR in manufacturing. When calculating the error ΔT for FIGS. 1 and 3, the actual TCR =
Vout was calculated by Equation 3 using a. Further, ΔT was calculated by Equation 4 using the assumed TCR = A (here, A = 0.001 / ° C. in FIG. 1, A A in FIG. 3).
= 0.0045 / ° C).

【0027】本発明では、調整可能外部抵抗だけでな
く、センササーミスタRt と同じ材料で作られ、Rt
近接して設けられた一連のサーミスタも辺R3 に組み込
むことにより測定誤差を最小限に抑えている。これらの
“部分”サーミスタの各種組み合わせを短絡させること
により、Rt と同じ抵抗係数を有するが、fRt (ここ
で、サーミスタTCRの製造上のばらつきの全範囲に対
応するためにfは通常1未満である)の公称値を有する
ような抵抗値をR3 辺に提供できる。図5はR3辺を変
形したブリッジ回路を示す。図6は提案したサーミスタ
構成をチップ上に実現する一方法を示す。
[0027] In the present invention, not only adjustable external resistor, made of the same material as the sensor thermistor R t, minimize measurement errors by incorporating also a series of thermistors disposed in proximity to R t to the side R 3 As much as possible. By shorting the various combinations of these "parts" thermistor has the same resistance coefficient R t, fR t (where the f to accommodate the full range of production tolerance of the thermistor TCR usually 1 the resistance value so as to have a nominal value of a is) less than can be provided in R 3 sides. Figure 5 shows a bridge circuit which is a modification of the R 3 sides. FIG. 6 shows one way of implementing the proposed thermistor configuration on a chip.

【0028】図6について説明する。サーミスタR
t は、Rt と同じ材料ではあるが抵抗値がRt に対して
部分的である他の幾つかのサーミスタと直列に接続され
ている。サーミスタRt の長さは幅の2倍である(例え
ば、200ミクロンx100ミクロン)。各部分サーミ
スタの幅は同じであるが、長さは連続的に短くなってお
り、一番短いサーミスタ(Rt /16)の長さは、例え
ば、12.5ミクロンである。サーミスタには全て斜線
を付けてある。白色のパッドはワイヤボンディングパッ
ドを表し、通常アルミニウムである。サーミスタセンサ
t は、ブリッジのR1 辺においてパッドP1 とP2
間に置かれる。従って、R1 =Rt =R0 (1+aΔ
T)となる。ただし、R0 は抵抗値a+T0 、Δt=T
−T0 である。R3 辺において、パッドP2 とP3 間に
位置する選択された組み合わせの部分抵抗は、調整可能
な外部抵抗Rx と直列に配列されている。各部分抵抗と
並列に配列されているのは、可溶リンク短絡バー30で
ある。可溶リンクは電気的に溶融、あるいは、レーザに
より切断され、任意の組み合わせの部分サーミスタ抵抗
を得ることができ、0から15Rt /16までRt /1
6の増分単位で設定する。また、R3 =Rx +fr
0 (1+aΔT)であることを示すことができる。ここ
で、部分サーミスタはRt に近接しているので、部分サ
ーミスタのTCR=aは本質的にRt のTCRと同じで
ある。
Referring to FIG. Thermistor R
t is connected in series with some other thermistor of the same material as R t but with a resistance that is partial with respect to R t . The length of the thermistor R t is twice the width (eg, 200 microns × 100 microns). The width of each partial thermistor is the same, but the length is continuously reduced, and the length of the shortest thermistor (R t / 16) is, for example, 12.5 microns. All thermistors are shaded. White pads represent wire bonding pads, usually aluminum. Thermistor sensor R t is placed between the pads P 1 and P 2 in R 1 side of the bridge. Therefore, R 1 = R t = R 0 (1 + aΔ)
T). Here, R 0 is the resistance value a + T 0 , Δt = T
−T 0 . In R 3 sides, partial resistance of the selected combination located between the pad P 2 and P 3 are arranged in series with an adjustable external resistor R x. Arranged in parallel with each partial resistor is a fusible link short bar 30. Soluble link electrically melted or cut by laser, it is possible to obtain partial thermistor resistance any combination, R t / 1 from 0 to 15R t / 16
Set in increments of 6. Also, R 3 = R x + fr
0 (1 + aΔT). Here, since the partial thermistor is close to R t , the TCR = a of the partial thermistor is essentially the same as the TCR of R t .

【0029】ブリッジの出力電圧はR1 とR3 の値を式
2に代入して求められる。
The output voltage of the bridge is obtained by substituting the values of R 1 and R 3 into Equation 2.

【0030】[0030]

【数5】 (Equation 5)

【0031】Rx をr0 (1−f)の値に調整すると、
式5は以下のように簡単になる。
When R x is adjusted to the value of r 0 (1-f),
Equation 5 is simplified as follows.

【0032】[0032]

【数6】 (Equation 6)

【0033】これを整理すると、To summarize this,

【0034】[0034]

【数7】 (Equation 7)

【0035】となる。## EQU1 ##

【0036】一般には、温度範囲の端においても、V
out はVinの4%未満である。従って、式7は次のよう
に近似できる(f=0の場合、最も正確となる)。
In general, even at the end of the temperature range, V
out is less than 4% of V in. Therefore, Equation 7 can be approximated as follows (the most accurate when f = 0):

【0037】[0037]

【数8】 (Equation 8)

【0038】f=1−B/aの場合When f = 1-B / a

【0039】[0039]

【数9】 (Equation 9)

【0040】となる。## EQU4 ##

【0041】どの可溶リンクを切断するか決定したり、
また、ΔT=T−T0 の測定誤差を最小にするために外
部抵抗の値をいくらに設定するか決定するためのアルゴ
リズムは以下の通りである。製造上のばらつきとして許
容できるTCRの最小値をBとする。あるプリントヘッ
ドダイのサーミスタRt について実際のTCR=aを測
定する。次に、辺R3 において短絡されていない部分サ
ーミスタの組み合わせの合計抵抗がfRt となるよう
に、プリントヘッドダイ上の可溶リンクを切断する。こ
こで、fはほぼ1−B/aに等しい。最後に、外部抵抗
x をRx =r0(1−f)となるように調整する。こ
こで、r0 はT=T0 におけるRt の値である。
Determine which fusible links to cut,
The algorithm for determining how much the value of the external resistor should be set to minimize the measurement error of ΔT = T−T 0 is as follows. Let B be the minimum value of TCR that can be tolerated as manufacturing variations. Measuring the actual TCR = a for thermistor R t of a printhead die. Then, the total resistance of the combination of partial thermistor which is not short-circuited in the edge R 3 is such that fR t, cleaves soluble links on the printhead die. Here, f is substantially equal to 1-B / a. Finally, to adjust the external resistor R x such that R x = r 0 (1- f). Here, r 0 is the value of R t at T = T 0 .

【0042】[0042]

【発明の実施の形態】式9のΔTを測定する場合の誤差
を最小にするための実施の形態において、まず、いくつ
かの条件を仮定する。製造上のばらつきとして許容でき
るTCRの最小値を決める。図3に示すように、ドリフ
トサーミスタの場合、Rt についての最小TCR=Bは
0.003/℃である。あるプリントヘッドダイ上に形
成された特定のサーミスタRt について、実際のTCR
の値aを測定する。(ウェーハプローブ試験中がこの測
定を行うのに適しており、ウェーハ上の全サーミスタを
常温で測定し、次にウェーハがホットステージに保持さ
れているときに全サーミスタについて再測定を行う。)
本発明の実施の形態における特定のダイについてのTC
Rの実測定値が0.004/℃であるとする。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In an embodiment for minimizing an error when measuring .DELTA.T in Equation 9, several conditions are first assumed. Determine the minimum value of TCR that can be tolerated as manufacturing variations. As shown in FIG. 3, for a drift thermistor, the minimum TCR = B for R t is 0.003 / ° C. For a particular thermistor R t formed to a printhead on the die, the actual TCR
Is measured. (Suitable to make this measurement during a wafer probe test, measure all thermistors on the wafer at room temperature, then re-measure all thermistors when the wafer is held on a hot stage.)
TC for a specific die in an embodiment of the present invention
Assume that the actual measured value of R is 0.004 / ° C.

【0043】式9からfを求めると、f=1−(0.0
03/0.004)=0.25となる。次に、バー30
においてRt /4に接続された可溶リンクを溶融してこ
の抵抗を短絡する。これにより、辺R3 における短絡し
てない部分抵抗の抵抗値はfRt =0.25Rt とな
る。次に、式Rx =r0 (1−f)=0.75r0 を満
足するように、外部抵抗Rx を調整する。ここで、r0
はT0 でのRt の値である。
When f is obtained from Expression 9, f = 1- (0.0
03 / 0.004) = 0.25. Next, bar 30
Melts the fusible link connected to R t / 4 and shorts this resistor. Accordingly, the resistance value of the partial resistance which is not short-circuited in the edge R 3 becomes fR t = 0.25R t. Then, to satisfy the formula R x = r 0 (1- f) = 0.75r 0, to adjust the external resistor R x. Where r 0
Is the value of R t at T 0 .

【0044】図7に示すように、ドリフトサーミスタの
場合の温度測定誤差が、図3の従来技術の場合に比べ大
幅に減少している。図3の場合と同じTCR=aの製造
上のばらつきを有するものを図7においても用いてい
る。TCRの最大値(0.006/℃)はTCRの最小
値(0.003/℃)の2倍以上なので、Rt /2部分
サーミスタ並びにRt /4、Rt /8、Rt /16の各
部分サーミスタを含む図6の構成を用いる。図6の構成
を用いたときのΔT測定誤差の計算において、各場合に
ついての実際のTCR値(=a)を用いて式6からV
out を計算した。ここで、fの設定値については、図6
の構成により1/16単位で与えられるf=1−B/a
の内のfの計算値に最も近い値にfを設定した。Bは仮
定されるaの最小値(0.003/℃)に設定した。次
に、式9を用いてΔTの各仮定値についてΔTを計算
し、仮定値と計算値の間の差を図7に温度誤差として表
示した。ここで注意すべきは、式9を使用するに当た
り、プリントヘッドで用いられているfの値が分からな
くても良いことである。従って、このアルゴリズムは、
部分サーミスタ及び外部抵抗の調整はすべて工場で行わ
れるものとしており、ユーザごとにあるいはプリンタに
よって、異なるプリントヘッドについて特別な測定ある
いは調整を行う必要なはい。図7から分かるように、本
発明は温度測定誤差を大幅に減少する。測定誤差が最大
となるのは、ΔTがその範囲の端点の場合(例えば、本
発明の実施の形態では±24℃)、TCRがその最小値
Bから離れている場合(つまり、TCRの値が大きく、
従ってfの値が大きい場合)、また、使用可能なfの離
散値(1/16単位で増加するため)がfの計算値とう
まく適合しない場合である。従って、図7において、Δ
Tの測定値の最大誤差(−2.3℃)は、TCR=a=
0.0055/℃の場合、ΔTの仮定値が−24℃の時
に発生する。TCR=a=0.006/℃の場合の方が
TCRは大きいが、fの計算値0.5は、図5の1/1
6単位構成において提供されるf=0〜f=15/16
の範囲内の離散値の一つと完全に等しい。TCR=a=
0.0055/℃の場合、fの計算値は0.455であ
り、それに最も近い上記範囲内のfの離散値は0.43
8である。+24℃の極値の場合、ΔTの最大誤差はT
CR=a=0.006/℃の場合に発生し、その値は−
1.6℃となる。
As shown in FIG. 7, the temperature measurement error in the case of the drift thermistor is greatly reduced as compared with the case of the prior art shown in FIG. 7 having the same manufacturing variation of TCR = a as in FIG. 3 is also used in FIG. Since the maximum value of TCR (0.006 / ° C.) is more than twice the minimum value of TCR (0.003 / ° C.), the R t / 2 partial thermistor and R t / 4, R t / 8, R t / 16 The configuration shown in FIG. 6 including each of the partial thermistors is used. In the calculation of the ΔT measurement error when the configuration of FIG. 6 is used, the actual TCR value (= a) for each case is used to calculate V
calculated out . Here, the set value of f is shown in FIG.
F = 1−B / a given in 1/16 unit by the configuration of
Is set to the value closest to the calculated value of f. B was set to the assumed minimum value of a (0.003 / ° C.). Next, ΔT was calculated for each assumed value of ΔT using Equation 9, and the difference between the assumed value and the calculated value was displayed as a temperature error in FIG. It should be noted here that in using Equation 9, it is not necessary to know the value of f used in the print head. Therefore, this algorithm is
All adjustments of the partial thermistor and external resistance are performed at the factory, and no special measurements or adjustments need to be made for different printheads for each user or for each printer. As can be seen from FIG. 7, the present invention significantly reduces the temperature measurement error. The maximum measurement error occurs when ΔT is the end point of the range (for example, ± 24 ° C. in the embodiment of the present invention), and when the TCR is away from its minimum value B (that is, when the value of TCR is big,
Therefore, the case where the value of f is large) and the case where the available discrete value of f (because it increases in 1/16 unit) do not fit well with the calculated value of f. Therefore, in FIG.
The maximum error of the measured value of T (−2.3 ° C.) is TCR = a =
In the case of 0.0055 / ° C., it occurs when the assumed value of ΔT is −24 ° C. TCR is larger when TCR = a = 0.006 / ° C., but the calculated value 0.5 of f is 1/1 in FIG.
F = 0 to f = 15/16 provided in a 6-unit configuration
Exactly equal to one of the discrete values in the range. TCR = a =
In the case of 0.0055 / ° C., the calculated value of f is 0.455, and the closest discrete value of f in the above range is 0.43.
8 For an extreme value of + 24 ° C., the maximum error of ΔT is T
Occurs when CR = a = 0.006 / ° C and its value is-
It will be 1.6 ° C.

【0045】図7の計算結果は、外部抵抗Rx の調整誤
差は含んでいない。先に述べたように、レーザによるト
リミングは0.1%の精度で通常行われ、レーザにより
トリミングした抵抗の安定性(温度偏位を含む)は0.
2%が予想される。従って、Rx の誤差0.3%は考慮
する必要がある。図7における温度誤差は負側の方が大
きい(最大の負誤差は−2.3℃で、最大の正誤差は
0.2℃)ので、Rx がその目標値であるr0 (1−
f)よりも0.3%大きい場合について考える。図8に
示すように、この抵抗調整誤差のために、図7の測定温
度曲線が負方向に移動している。そうであっても、図8
の場合の最大温度誤差は−2.8℃であり、TCR=a
=0.0055/℃の場合に−24℃において発生して
いる。この温度範囲の他端における最大誤差は−2.1
℃であり、TCR=a=0.006/℃の場合に+24
℃において発生している。従って、±8℃(16℃の範
囲)の誤差が発生し得る図3の場合よりも温度測定精度
が向上した。具体的には、本発明の方法においては、ト
リミング誤差を考慮しても、最大温度誤差は3℃未満で
あり、誤差範囲も3℃未満である。TCRの製造ばらつ
き範囲を、TCRの最大値と最小値の差の2倍よりも小
さくすることが可能であれば、それは、本発明の精度を
向上する上で、また、Rt /2の部分サーミスタを削除
できる可能性があるので都合がよい。しかし、製造ばら
つきが上記差の2倍あったとしても、温度範囲及びプリ
ントヘッド全体に亘って、温度測定精度を3℃に維持で
きる。
The calculation result of FIG. 7 does not include an adjustment error of the external resistance Rx . As mentioned earlier, laser trimming is usually performed with an accuracy of 0.1%, and the stability (including temperature excursions) of the laser trimmed resistor is 0.1%.
2% is expected. Therefore, it is necessary to consider the error 0.3% of Rx . Since the temperature error in FIG. 7 is larger on the negative side (the maximum negative error is -2.3 ° C. and the maximum positive error is 0.2 ° C.), Rx is its target value r 0 (1−1).
Consider a case 0.3% larger than f). As shown in FIG. 8, due to this resistance adjustment error, the measured temperature curve in FIG. 7 moves in the negative direction. Even so, FIG.
Is −2.8 ° C., and TCR = a
It occurs at -24 ° C when = 0.0055 / ° C. The maximum error at the other end of this temperature range is -2.1
° C, and +24 when TCR = a = 0.006 / ° C.
It occurs at ° C. Therefore, the temperature measurement accuracy was improved as compared with the case of FIG. 3 in which an error of ± 8 ° C. (range of 16 ° C.) could occur. Specifically, in the method of the present invention, even when the trimming error is considered, the maximum temperature error is less than 3 ° C., and the error range is also less than 3 ° C. If it is possible to make the manufacturing variation range of the TCR smaller than twice the difference between the maximum value and the minimum value of the TCR, it is necessary to improve the accuracy of the present invention and to increase the part of R t / 2. This is convenient because there is a possibility that the thermistor can be deleted. However, even if the manufacturing variation is twice the above difference, the temperature measurement accuracy can be maintained at 3 ° C. over the temperature range and the entire print head.

【0046】図5におけるVout は、プリントヘッドの
温度変化に起因するサーミスタRtの抵抗値の変化に応
答して変化する。当技術分野で知られているように、V
outは増幅してデジタル信号に変換することができる。
このデジタル信号は、温度変化を監視して補正、例え
ば、個々の抵抗へ送られている駆動信号のパルスの変更
を行うシステム制御装置の制御回路へ送られる。
[0046] V out in FIG. 5, changes in response to changes in the resistance value of the thermistor R t due to temperature changes of the printhead. As known in the art, V
out can be amplified and converted to a digital signal.
This digital signal is sent to a control circuit of a system control device which monitors and corrects the temperature change, for example, changes the pulse of the drive signal sent to each resistor.

【0047】上記実施の形態の各種変形例は色々考えら
れる。例えば、外部抵抗Rx をプリントヘッド上に組み
込むことが最もあり得る形態であるが、この場合いくつ
かある方法の内のいずれかを用いてこの外部抵抗を望ま
しいr0 (1−f)値に設定できる。プリントヘッド用
の電気接続板を厚膜(あるいは薄膜)技術を用いて作成
する場合、外部抵抗は基板の一部としてスクリーンプリ
ントし焼き付ける(あるいは蒸着して成形)。その後、
接続される熱インクジェットダイについてのサーミスタ
とそのTCRが特定の値となるようにレーザによるトリ
ミングを行う。電気接続板をプリント配線板技術により
作成する場合、外部抵抗はレーザにより調整可能な別個
の構成要素として電気接続板に搭載される。あるいは、
プリントヘッドを実装するときに、合計の抵抗値が適切
な値となる一つまたはそれ以上の個別の抵抗を、種々の
抵抗から選択してもよい。また、使用されたfの値の検
出方法にも色々ある。ウェーハの試験段階で可溶リンク
を溶融させた場合、その後プリントヘッドの実装中にR
x の値を設定する時点で、パッドP2 とP3 間のサーミ
スタ抵抗とパッドP1 とP2 間のサーミスタ抵抗の比が
fとなる(図6参照)。あるいは、図6のパッドすべて
をプリントヘッド板に引き出し、溶融してない可溶リン
クを短絡として検出できる。実際、部分サーミスタ用短
絡バーをプリントヘッドの電気接続板上に設けることが
でき、fの値をウェーハの試験中ではなくプリントヘッ
ドの実装中に設定できる。
Various modifications of the above embodiment are conceivable. For example, although the incorporation of an external resistor R x on the print head which is most likely form in the external resistor desirable r 0 (1-f) values using any of the methods are several in this case Can be set. When an electrical connection board for a printhead is made using thick-film (or thin-film) technology, the external resistors are screen printed and baked (or deposited and molded) as part of the substrate. afterwards,
Laser trimming is performed so that the thermistor and the TCR of the connected thermal inkjet die have a specific value. When the electrical connection board is made by printed wiring board technology, the external resistance is mounted on the electrical connection board as a separate component adjustable by laser. Or,
When mounting the printhead, one or more individual resistors may be selected from a variety of resistors for which the total resistance is an appropriate value. There are various methods for detecting the value of f used. If the fusible link is melted during the wafer test phase, then R
at the time of setting the value of x, the ratio of the thermistor resistance between the thermistor resistance and the pads P 1 and P 2 between the pad P 2 and P 3 is f (see FIG. 6). Alternatively, all of the pads of FIG. 6 can be pulled out to the printhead board and a fusible link that has not melted can be detected as a short circuit. In fact, a short bar for the partial thermistor can be provided on the electrical connection plate of the printhead, and the value of f can be set during printhead mounting rather than during wafer testing.

【0048】選択可能な部分サーミスタの構成について
は、他にも色々な構成が可能である。図6の構成では、
サーミスタはお互いに直列となっており、各サーミスタ
には可溶リンクが並列に設けられている。しかし、サー
ミスタをお互い並列に設置し、可溶リンクを各サーミス
タと直列に設置することも可能である。また、部分サー
ミスタの抵抗値を、直前に位置する部分サーミスタの抵
抗値の半分になるように順次設定されている。この構成
は、比較的少ない要素を用いて広い範囲にわたってfの
精度を保持できるという利点がある。しかし、他の構成
ももちろん可能である。
Various other configurations of the selectable partial thermistor are possible. In the configuration of FIG.
The thermistors are in series with each other and each thermistor is provided with a fusible link in parallel. However, it is also possible to install the thermistors in parallel with each other and to install the fusible link in series with each thermistor. The resistance value of the partial thermistor is sequentially set so as to be half the resistance value of the partial thermistor located immediately before. This configuration has the advantage that the accuracy of f can be maintained over a wide range using relatively few elements. However, other configurations are of course possible.

【0049】別の変形例として、TCRの値が温度T0
におけるサーミスタのr0 値と十分よく相関する場合、
TCRを決めるに当たり二つの異なる温度におけるサー
ミスタの測定を行う必要がなく、T0 のみにおける測定
を行い、この相関関係を用いてTCRを予想する。この
アプローチは、全範囲のウェーハを対照とした場合、精
度が充分でないかもしれないが、例えば、ある製造単位
(バッチ)のウェーハ内で適用する場合には有用であろ
う。
As another modification, the value of TCR is the temperature T 0
If it correlates well with the r 0 value of the thermistor at
To determine the TCR, it is not necessary to measure the thermistor at two different temperatures, but only at T 0 and use this correlation to predict the TCR. This approach may not be accurate enough when comparing the full range of wafers, but may be useful, for example, when applied within a wafer of a manufacturing unit (batch).

【0050】温度変化1℃当たりのブリッジ出力電圧を
増加させるために、比較的大きな値の入力電圧を使用で
きる。一般に、Vinは10ボルトのオーダーである。上
限はサーミスタ自身の発熱により設定される。あるい
は、Vout を増幅して感度を増加させることもできる。
To increase the bridge output voltage per 1 ° C. of temperature change, a relatively large value of the input voltage can be used. In general, the V in the order of 10 volts. The upper limit is set by the heat generated by the thermistor itself. Alternatively, V out can be amplified to increase sensitivity.

【0051】ある特定の温度におけるサーミスタの値の
製造上のばらつきばかりでなく、TCRの範囲に関する
製造上のばらつきをも補正する本発明の方法は、プリン
トヘッド上に能動構成要素を設ける必要がなく、受動ネ
ットワークのみを設ければよい。従って、この方法は現
在用いられているプリントヘッド製造技術に適合してい
る。より一般的には、組み合わせを選択できる一連の近
接したサーミスタと、調整可能な外部抵抗とを組み合わ
せて使用するという考えは、サーミスタ値やTCRの製
造上のばらつきが大きすぎて十分な温度測定精度を得ら
れないどのような素子(熱インクジェットプリントヘッ
ド上以外の素子)にも適用でき、熱インクジェットプリ
ントヘッドのみに限定されるものではない。
The method of the present invention, which corrects for not only manufacturing variations in the value of the thermistor at a particular temperature, but also manufacturing variations over the TCR range, eliminates the need for active components on the printhead. Only a passive network need be provided. Therefore, this method is compatible with the currently used printhead manufacturing technology. More generally, the idea of using a combination of close-range thermistors that can be selected in combination with an adjustable external resistor means that the thermistor values and TCR manufacturing variations are too large to provide sufficient temperature measurement accuracy. The present invention can be applied to any element (element other than on the thermal ink jet print head) that cannot obtain the above, and is not limited to only the thermal ink jet print head.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】ポリシリコンサーミスタの抵抗温度係数(TC
R)の製造上のばらつきに起因する温度測定誤差範囲を
示すグラフである。
FIG. 1 shows a temperature coefficient of resistance (TC) of a polysilicon thermistor.
9 is a graph showing a temperature measurement error range caused by manufacturing variation of R).

【図2】p型シリコン基板に形成されたドリフトサーミ
スタの等価回路図である。
FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of a drift thermistor formed on a p-type silicon substrate.

【図3】ドリフトサーミスタのTCRの製造上のばらつ
きに起因する温度測定誤差範囲を示すグラフである。
FIG. 3 is a graph showing a temperature measurement error range caused by manufacturing variations of the TCR of the drift thermistor.

【図4】いずれか一つの辺の抵抗値変化に応答して変化
する電圧を生成するのに使用される従来のブリッジ回路
の概略電気回路図である。
FIG. 4 is a schematic electrical circuit diagram of a conventional bridge circuit used to generate a voltage that changes in response to a change in the resistance of any one side.

【図5】一つの抵抗辺に部分抵抗を含むように製造する
ことにより本発明に従って変形した図4のブリッジ回路
の概略電気回路図である。
FIG. 5 is a schematic electrical diagram of the bridge circuit of FIG. 4 modified according to the present invention by manufacturing to include a partial resistance on one resistance side.

【図6】分数的に調整された抵抗に接続されたサーミス
タを含むように製造されたプリントヘッド基板の一部で
ある。
FIG. 6 is a portion of a printhead substrate manufactured to include a thermistor connected to a fractionally adjusted resistor.

【図7】図5の回路の一部を形成するドリフトサーミス
タのTCRの製造上のばらつきに起因する温度測定誤差
範囲を示すグラフである。
FIG. 7 is a graph showing a temperature measurement error range caused by manufacturing variations of a TCR of a drift thermistor forming a part of the circuit of FIG. 5;

【図8】レーザトリミング誤差の影響を考慮して修正し
た図7のグラフである。
FIG. 8 is a graph of FIG. 7 corrected in consideration of an influence of a laser trimming error.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジョセフ ジェイ.ウィソッキ アメリカ合衆国 14580 ニューヨーク州 ウェブスター クレスト サークル 544 (72)発明者 トーマス ピー.コートニー アメリカ合衆国 14450 ニューヨーク州 フェアポート ロス コモン クレセン ト 48 (72)発明者 ジュアン ジェイ.ベセラ アメリカ合衆国 14580 ニューヨーク州 ウェブスター クラレンドン コート 453 (72)発明者 トーマス イー.ワトロブスキ アメリカ合衆国 14526 ニューヨーク州 ペンフィールド アトランティック ア ベニュー 3531 (72)発明者 ジョセフ エフ.ステファニー アメリカ合衆国 14589 ニューヨーク州 ウィリアムソン レイク ロード 3369 (72)発明者 リチャード ブイ.ラドンナ アメリカ合衆国 14450 ニューヨーク州 フェアポート グランドビュー ドライ ブ 67 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Joseph J. Wissock United States 14580 New York Webster Crest Circle 544 (72) Inventor Thomas P. Courtney United States of America 14450 Fairport Ross Common Crescent, New York 48 (72) Inventor Juan Jay. Bethela USA 14580 New York Webster Clarendon Court 453 (72) Inventor Thomas E. Watlowski, USA 14526 Penfield, New York Atlantic Ave 3531 (72) Inventor Joseph F. Stephanie United States 14589 Williamson Lake Road, New York 3369 (72) Inventor Richard Buoy. Radonna United States 14450 New York Fairport Grandview Drive 67

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板の温度検出方法であって、 温度検出サーミスタを基板上に形成する工程と、 前記温度検出サーミスタとほぼ同じ抵抗温度係数を有す
るように、前記温度検出サーミスタと同じ材料とプロセ
スで複数のサーミスタを前記温度検出サーミスタに隣接
して形成する工程と、 前記温度検出サーミスタと前記複数の隣接サーミスタの
一つまたはそれ以上を、前記複数のサーミスタの一つま
たはそれ以上を組み込まなかった場合に比べ、抵抗温度
係数の製造上のばらつきに起因する誤差の影響をより受
けにくい温度依存出力を発生する電気回路に組み込む工
程と、 を含む基板の温度検出方法。
1. A method for detecting a temperature of a substrate, comprising: forming a temperature detection thermistor on a substrate; and using the same material and process as the temperature detection thermistor so as to have substantially the same temperature coefficient of resistance as the temperature detection thermistor. Forming a plurality of thermistors adjacent to the temperature detection thermistor, and not incorporating one or more of the temperature detection thermistor and the plurality of adjacent thermistors, one or more of the plurality of thermistors Assembling into an electric circuit that generates a temperature-dependent output that is less susceptible to errors due to manufacturing variations in resistance temperature coefficient than in the case.
【請求項2】 基板の温度検出方法であって、 ブリッジ回路の一辺を形成し、R1 =Rt =r0 (1+
aΔT)で表される抵抗値を有する温度検出サーミスタ
を基板上に形成する工程(ただし、aは抵抗温度係数
(TCR)を表し、r0 は設定点温度T0 における抵抗
を表し、ΔTは測定する温度と設定点温度T0 間の差を
表す)と、 複数の部分サーミスタ(fractional thermistor) を、前
記温度検出サーミスタのTCRとほぼ等しいTCRを有
し、かつ前記部分サーミスタの組み合わせ抵抗がfR1
(ただし、f=1−B/aで、Bは前もって選択した最
小TCR値を表す)となるように前記温度検出サーミス
タに隣接して形成する工程と、 前記部分サーミスタと外部抵抗Rx =r0 (1−f)を
前記温度検出サーミスタを含むR1 辺に隣接したブリッ
ジ辺に組み込む工程と、 を含む基板の温度検出方法。
2. A method for detecting a temperature of a substrate, comprising forming one side of a bridge circuit, wherein R 1 = R t = r 0 (1+
a) forming a temperature detecting thermistor having a resistance value represented by a ΔT on a substrate (where a represents a temperature coefficient of resistance (TCR), r 0 represents a resistance at a set point temperature T 0 , and ΔT represents a measurement temperature and represents the difference between the set point temperature T 0) for a plurality of partial thermistors (fractional thermistor), has a substantially equal TCR and TCR of the temperature detection thermistor, and a combination resistance of the portion thermistor fR 1
(Where f = 1-B / a, where B represents a preselected minimum TCR value), forming adjacent to the temperature sensing thermistor; and the partial thermistor and external resistance R x = r 0 temperature detection method of a substrate comprising the steps of incorporating the bridge sides adjacent to R 1 side containing (1-f) said temperature sensing thermistor.
【請求項3】 基板であって、 前記基板内に配設され、抵抗値がRt でTCRがaの温
度検出サーミスタと、 前記サーミスタに隣接して配設され、前記温度検出サー
ミスタと同じ材料で、前記温度検出サーミスタの場合に
用いられたと同じ方法でそれと同時に作られ、TCRが
aであり、公称抵抗値がfRt (ただし、fは1より小
さい)である部分サーミスタとを含む基板。
3. A substrate is disposed in the substrate, a temperature detecting thermistor TCR resistance at R t is a, is disposed adjacent to the thermistor of the same material as the temperature detecting thermistor Wherein the TCR is a and the partial thermistor has a nominal resistance of fR t (where f is less than 1), simultaneously made in the same manner as used for the temperature sensing thermistor.
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