JP6948167B2

JP6948167B2 - 半導体装置、液体吐出ヘッド及び液体吐出装置

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Description

本発明は、半導体装置、液体吐出ヘッド及び液体吐出装置に関する。

液体吐出ヘッドでは、記録の高精度化を実現するために、ヒータで発生する熱エネルギー量により規定される吐出インク量を精度よく制御することが求められている。一方で、インクを吐出するヒータの形状には製造上のバラツキがある。そのため、インクを吐出するエネルギーにバラツキが生じることとなり、記録の高精度化が困難となっている。特許文献１では、インクを吐出するための吐出用ヒータの１次元アレイの端部の付近に吐出用ヒータとはサイズが異なるテスト用ヒータを配置し、それぞれのヒータの抵抗値を演算することによって吐出用ヒータのサイズの誤差を推定する。

米国特許第８４３９４７７号明細書

特許文献１では、ヒータのシート抵抗値が半導体装置における位置によらずに一定であるとの仮定の下で、吐出用ヒータの１次元アレイの端部の付近にのみテスト用ヒータを配置している。しかし、ヒータのシート抵抗値は半導体装置における位置によってバラツキを有しうる。そこで、テスト用ヒータを基板の様々な位置に配置することが考えられる。しかし、特許文献１のテスト用ヒータは、外部装置がヒータの抵抗値を測定するために接続するパッドに短絡されている。そのため、テスト用ヒータの個数を増やそうとすると、パッド数及び配線数が増加し、半導体装置の大型化につながる。本発明の一部の側面は、半導体装置の大型化を抑制しつつ、吐出精度を向上することを目的とする。

上記課題に鑑みて、液体吐出ヘッドに用いられる半導体装置であって、液体にエネルギーを付与するための複数の第１ヒータと、抵抗値が測定される複数の第２ヒータと、複数のスイッチ素子と、第１配線と、第２配線と、を備え、前記複数の第２ヒータのそれぞれは、前記複数のスイッチ素子のうち対応する１つとともに、前記第１配線と前記第２配線との間に直列に接続されており、前記複数の第２ヒータは、前記複数の第１ヒータの製造誤差を推定可能なように、電流が流れる方向における長さと当該方向に交差する方向における幅との少なくとも一方が互いに異なる複数の形状を有し、前記複数の第１ヒータの２つの端子の少なくとも一方の接続先は、前記第２ヒータの２つの端子の接続先とは異なることを特徴とする半導体装置が提供される。

上記手段により、半導体装置の大型化を抑制しつつ、吐出精度が向上する。

第１実施形態の半導体装置の構成例を説明する回路図。第１実施形態の半導体装置の構成例を説明するレイアウト図。第１実施形態の半導体装置の製造方法例を説明する回路図。第２実施形態の半導体装置の構成例を説明するレイアウト図。第３実施形態の半導体装置の構成例を説明するレイアウト図。その他の実施形態を説明する図。

添付の図面を参照しつつ本発明の実施形態について以下に説明する。様々な実施形態を通じて同様の要素には同一の参照符号を付し、重複する説明を省略する。また、各実施形態は適宜変更、組み合わせが可能である。以下に説明される半導体装置は、液体吐出ヘッドに基板として搭載され、複写機、ファクシミリ、ワードプロセッサ等の液体吐出装置に用いられる。

＜第１実施形態＞
図１の回路図を参照して、半導体装置１００の構成について説明する。方向を説明するために、半導体装置１００の表面に沿った座標系ＳＹＳを設定する。以下の例では座標系ＳＹＳは直交座標系であるが、２つの軸（ｘ軸及びｙ軸）は交差していればよい。例えば、２つの軸がなす角度は、８０度以上９０度未満であってもよく、６０度程度であってもよく、４５度程度であってもよい。

半導体装置１００は、複数の吐出用ヒータ１０１と、複数のパワートランジスタ１０２と、制御回路１０３と、ＶＨ配線１０４と、ＧＮＤＨ配線１０５と、ＶＨ端子１０６と、ＧＮＤＨ端子１０７とを有する。半導体装置１００は、複数の測定用ヒータ２０１と、複数のスイッチ素子２０２と、共通配線２０３と、共通配線２０４と、Ｈｃ端子２０５と、Ｈｐ端子２０６と、Ｌｃ端子２０７と、Ｌｐ端子２０８とを更に有する。

吐出用ヒータ１０１は、インクなどの液体にエネルギーを付与するために、熱を発生するヒータである。複数の吐出用ヒータ１０１はｘ軸方向に並んでいる。複数の吐出用ヒータ１０１は同じ形状を有していてもよい。本実施形態において同じ形状とは、互いに重ね合わせたときに輪郭が一致する形状のことを指す。パワートランジスタ１０２は、例えばｎ型パワートランジスタであり、吐出用ヒータ１０１に対応して配置されている。１つの吐出用ヒータ１０１に対して１つのパワートランジスタ１０２がｙ軸方向に配置されている。複数のパワートランジスタ１０２はｘ軸方向に並んでいる。それぞれの吐出用ヒータ１０１の一端は、対応するパワートランジスタ１０２のドレインに接続されている。複数のパワートランジスタ１０２のそれぞれのゲートは制御回路１０３に接続されている。

ＶＨ配線１０４はｘ軸方向に延びており、その一端がＶＨ端子１０６に接続されている。ＶＨ端子１０６に半導体装置１００の外部から電源電圧が供給される。複数の吐出用ヒータ１０１のそれぞれの一端はＶＨ配線１０４に接続されている。ＧＮＤＨ配線１０５はｘ軸方向に延びており、その一端がＧＮＤＨ端子１０７に接続されている。ＧＮＤＨ端子１０７に半導体装置１００の外部から接地電圧が供給される。複数のパワートランジスタ１０２のそれぞれのソースはＧＮＤＨ配線１０５に接続されている。

測定用ヒータ２０１は、抵抗値が測定されるヒータである。複数の測定用ヒータ２０１はｘ軸方向に並んでいる。スイッチ素子２０２は、例えばｎ型パワートランジスタであり、測定用ヒータ２０１に対応して配置されている。すなわち、１つの測定用ヒータ２０１に対して１つのスイッチ素子２０２がｙ軸方向に配置されている。複数のスイッチ素子２０２はｘ軸方向に並んでいる。それぞれの測定用ヒータ２０１の一端は、対応するスイッチ素子２０２のドレインに接続されている。複数のスイッチ素子２０２のそれぞれのゲートは制御回路１０３に接続されている。半導体装置１００は、測定用ヒータ２０１に対応していないスイッチ素子２１１を更に含む。スイッチ素子２１１のゲートは制御回路１０３に接続されている。

共通配線２０３はｘ軸方向に延びており、その一端がＨｃ端子２０５に接続され、反対側の一端がＨｐ端子２０６に接続されている。Ｈｃ端子２０５、Ｈｐ端子２０６は例えばパッドであり、半導体装置１００の外部の検出回路２２０に接続される。複数の測定用ヒータ２０１のそれぞれの一端は共通配線２０３に接続されている。共通配線２０４はｘ軸方向に延びており、その一端がＬｃ端子２０７に接続され、反対側の一端がＬｐ端子２０８に接続されている。Ｌｃ端子２０７、Ｌｐ端子２０８は例えばパッドであり、は半導体装置１００の外部の検出回路２２０に接続される。複数のスイッチ素子２０２のそれぞれのソースは共通配線２０４に接続されている。スイッチ素子２１１は、ヒータを介さずに共通配線２０３と共通配線２０４との間に接続されている。具体的に、スイッチ素子２１１のドレインは、測定用ヒータ２０１を介さず、直接に共通配線２０３に接続されている。

１つの測定用ヒータ２０１と、これに対応する１つのスイッチ素子２０２とで構成される回路をユニット２１０と呼ぶ。また、複数のユニット２１０と、スイッチ素子２１１とで構成される回路をユニット２０９と呼ぶ。半導体装置１００では、複数のユニット２０９がｘ軸方向に並んでいる。このように、複数の測定用ヒータ２０１のそれぞれは、複数のスイッチ素子２０２のうち対応する１つとともに、共通配線２０３と共通配線２０４との間に直列に接続されている。複数の吐出用ヒータ１０１は、共通配線２０３と共通配線２０４と何れにも接続されていない。これに代えて、複数の吐出用ヒータ１０１は、共通配線２０３と共通配線２０４との少なくとも一方に接続されていなくてもよい。例えば、複数の吐出用ヒータ１０１は、共通配線２０３に接続されずに共通配線２０４に接続されてもよいし、共通配線２０４に接続されずに共通配線２０３に接続されてもよい。言い換えると、複数の吐出用ヒータ１０１の２つの端子の少なくとも一方の接続先は、測定用ヒータ２０１の２つの端子の接続先とは異なってもよい。

制御回路１０３は外部からの信号（図示しない）に従ってパワートランジスタ１０２のオン・オフを制御する。また、制御回路１０３は外部からの信号（図示しない）に従ってスイッチ素子２０２のオン・オフを制御する。制御回路１０３は例えばシフトレジスタやデコーダー等で構成される。制御回路１０３において、複数のスイッチ素子２０２のオン・オフを制御するための回路構成と、複数のパワートランジスタ１０２のオン・オフを制御するための回路構成とに共有部分を有していてもよい。例えば、パワートランジスタ１０２及びスイッチ素子２０２を選択するための信号線を共通化し、パワートランジスタ１０２とスイッチ素子２０２とのどちらを選択するかが選択信号に応じて制御されてもよい。このように回路構成を共通化することによって、チップサイズの増大を抑制できる。

次に、図２を参照して、半導体装置１００のレイアウトについて説明する。領域１０９に複数の吐出用ヒータ１０１が並んで配置されている。領域１０９と、複数のユニット２０９とは制御回路１０３を挟んで互いに反対側に位置する。すなわち、複数の測定用ヒータ２０１は、領域１０９に対してｙ軸方向に位置する。複数の測定用ヒータ２０１は、領域１０９の中央部分に対してｙ軸方向に位置するヒータと、領域１０９の端部に対してｙ軸方向に位置するヒータとを含んでもよい。吐出用ヒータ１０１に対して吐出口が配置されるが、測定用ヒータ２０１に対して吐出口は配置されない。言い換えると、吐出用ヒータ１０１は液体を吐出する機能を有するが、測定用ヒータ２０１は液体を吐出する機能を有していない。

同一のユニット２０９に含まれる複数の測定用ヒータ２０１は、電流が流れる方向（ｘ軸方向）における長さ（以下、単に長さ）と当該方向に交差する方向（ｙ軸方向）における幅（以下、単に幅）との少なくとも一方が互いに異なる複数の形状を有する。一例では、２つの物体の寸法（例えば、長さ又は幅）の差がどちらか一方の物体の寸法の１０％以上である場合に、両物体の寸法が異なるとする。また、各ユニット２０９に含まれる複数の測定用ヒータ２０１は、複数の吐出用ヒータ１０１の何れかと長さ及び幅がともに等しい測定用ヒータ２０１を含んでもよい。一例では、２つの物体の寸法（例えば、長さ又は幅）の差がどちらか一方の物体の寸法の５％以下である場合に、両物体の寸法が等しいとする。また、複数の測定用ヒータ２０１は、幅と長さとが互いに等しいヒータを含んでもよい。

図３を参照して、半導体装置１００の製造方法のうちヒータ１０１及びヒータ２０１の製造工程について説明する。以下の製造工程は一例であってその他の工程でヒータ１０１及びヒータ２０１が形成されてもよい。図３の左側は、図２のＡＡ線断面、すなわちヒータ１０１及びヒータ２０１の長さ方向（ｙ軸方向）の断面に対応する位置を示す。図３の右側は、図２のＢＢ線断面、すなわちヒータ１０１及びヒータ２０１の幅方向（ｘ軸方向）の断面に対応する位置を示す。図２はＡＡ線を２箇所含んでおり、これらがともに同様の断面で製造される。同様に、図２はＢＢ線を２箇所含んでおり、これらがどちらも同様の断面で製造される。

まず、図３（ａ）に示すように、シリコン等の半導体で構成され、ＭＯＳトランジスタ等の素子（不図示）が形成された基板３０１を準備し、この基板３０１の上に絶縁膜３０２を形成する。次に、図３（ｂ）に示すように、絶縁膜３０２の上に、ヒータを形成するための発熱抵抗体層３０３と、配線を形成するための配線層３０４とを形成し、パターニングするためのマスクパターン３０５を形成する。

その後、図３（ｃ）に示すように、マスクパターン３０５を用いてパターニングを行う。このパターニングは、例えば、ＲＩＥ（ＲｅａｃｔｉｖｅＩｏｎＥｔｈｃｉｎｇ）等、異方性エッチングによって行われる。異方性エッチングによってパターニングされた場合に、配線層３０４の側面は略垂直となる。別の方法によってパターニングされてもよく、配線層３０４の側面が傾斜した面を有していてもよい。次に、図３（ｄ）に示すように、発熱抵抗体層３０３のうちヒータとして機能すべき部分の上に開口を有するマスクパターン３０８を形成する。

その後、図３（ｅ）に示すように、マスクパターン３０８を用いて、例えばウェットエッチング等の等方性エッチングを行う。この工程で、発熱抵抗体層３０３のうち配線層３０４によって覆われていない部分がヒータ１０１及びヒータ２０１となる。また、配線層３０４のうち除去されなかった部分が配線となる。例えば、図３（ｅ）の左側の図がヒータ１０１を表す場合に、２つに分かれた配線層３０４のうち一方がＶＨ配線１０４に接続され、他方がパワートランジスタ１０２に接続される。図３（ｅ）の左側の図がヒータ２０１を表す場合に、２つに分かれた配線層３０４のうち一方が共通配線２０３に接続され、他方がスイッチ素子２０２に接続される。その後、図３（ｆ）に示すように、ヒータ１０１、ヒータ２０１及び配線の全面を覆うように、窒化シリコン等の保護層３０７を形成する。

以上のように、吐出用ヒータ１０１と測定用ヒータ２０１とは同じ工程で形成される。そのため、複数の吐出用ヒータ１０１と複数の測定用ヒータ２０１とは同一の材料で同一の層に形成されている。

続いて、測定用ヒータ２０１の抵抗値の測定方法について説明する。抵抗値の測定は検出回路２２０によって行われる。図１では検出回路２２０は、半導体装置１００が搭載される液体吐出ヘッド又は液体吐出装置に搭載されてもよい。これに代えて、検出回路２２０は、半導体装置１００の一部を構成してもよい。以下の説明において、１つのユニット２０９に含まれる複数のスイッチ素子２０２は、同じユニット２０９に含まれるスイッチ素子２１１と同じオン抵抗を有するとする。以下、１つのユニット２０９に含まれる複数の測定用ヒータ２０１の抵抗値の測定方法について説明するが、他のユニット２０９についても同様に測定される。

検出回路２２０は、制御回路１０３に制御信号を送信することによって、複数のスイッチ素子２０２のすべてをオフにするとともに、スイッチ素子２１１をオンにする。この状態で、検出回路２２０は、Ｈｃ端子２０５に電流を流入し、Ｌｃ端子２０７から電流を流出する。検出回路２２０は、その際のＨｐ端子２０６とＬｐ端子２０８との間の電圧を測定する。検出回路２２０は、これらの値に基づいてスイッチ素子２１１のオン抵抗を算出する。

続いて、検出回路２２０は、制御回路１０３に制御信号を送信することによって、複数のスイッチ素子２０２のうち測定対象の１つをオンするとともに、他のスイッチ素子２０２及びスイッチ素子２１１をオフにする。この状態で、検出回路２２０は、Ｈｃ端子２０５に電流を流入し、Ｌｃ端子２０７から電流を流出する。検出回路２２０は、その際のＨｐ端子２０６とＬｐ端子２０８との間の電圧を測定する。検出回路２２０は、これらの値に基づいて、測定用ヒータ２０１とスイッチ素子２０２とが直接接続されたユニット２１０の抵抗値を算出する。検出回路２２０は、ユニット２１０の抵抗値からスイッチ素子２１１のオン抵抗を減算する。スイッチ素子２０２のオン抵抗とスイッチ素子２１１のオン抵抗とは等しいので、この減算によって、測定用ヒータ２０１の抵抗値が算出される。

上述の算出方法では、検出回路２２０は、Ｈｃ端子２０５、Ｈｐ端子２０６、Ｌｃ端子２０７及びＬｐ端子２０８のすべてを使用して抵抗値を測定した。このような４端子測定によって、半導体装置１００内外の配線の寄生抵抗の影響を軽減できる。これに代えて、検出回路２２０は、Ｈｃ端子２０５及びＬｃ端子２０７のみを用いて抵抗値を測定してもよい。その場合に、Ｈｐ端子２０６及びＬｐ端子２０８を配置する必要がなくなるので、半導体装置１００を更に小型化できる。また、上述の算出方法で、検出回路２２０は、２つの端子間に電流を流すことに応じて発生する電圧を測定したが、これに代えて、２つの端子間に電圧を印加することに応じて発生する電流を測定してもよい。

続いて、複数の吐出用ヒータ１０１の製造誤差の推定方法について説明する。上述のような工程で形成された吐出用ヒータ１０１は製造上の誤差から設計通りの形状に作成することが困難である。また、各々のヒータ間でも誤差にバラツキを有する。このバラツキの要因として、マスクパターンのパターン精度や、エッチングの際の加工精度が挙げられる。また、吐出用ヒータ１０１及び測定用ヒータ２０１を構成する発熱抵抗体層３０３の厚さも半導体装置１００における位置によってバラツキを有する。更に、設計上は長方形のヒータであっても、実際には四隅が丸まったり、直線形状が弓型形状となったりすることがある。

本実施形態で、検出回路２２０は、上述の測定方法によって測定された複数の測定用ヒータ２０１の抵抗値に基づいて、複数の吐出用ヒータ１０１のそれぞれが提供する電力密度を推定する。この推定は、例えば特許文献１に記載されている計算式を多変数に拡張して行われてもよい。これに代えて、機械学習の結果を用いて推定が行われてもよい。例えば、同一の形状で設計されたサンプル用の半導体装置１００を複数用意する。それぞれの半導体装置１００について、複数の測定用ヒータ２０１のそれぞれの抵抗値を測定するとともに、この半導体装置１００を用いた吐出結果から複数の吐出用ヒータ１０１のそれぞれの電力密度を推定する。その後、測定された複数の測定用ヒータ２０１のそれぞれの抵抗値と、複数の吐出用ヒータ１０１のそれぞれの電力密度との組を教師データとして用いた機械学習を行う。これによって、入力が複数の測定用ヒータ２０１のそれぞれの抵抗値であり、出力が複数の吐出用ヒータ１０１のそれぞれの電力密度である関数を推定する。その後、実製品において、検出回路２２０は、測定された複数の測定用ヒータ２０１のそれぞれの抵抗値をこの関数に当てはめることによって、複数の吐出用ヒータ１０１のそれぞれの電力密度を推定する。この機械学習では複数の吐出用ヒータ１０１のそれぞれの電力密度を出力としているが、この代わりに複数の吐出用ヒータ１０１のそれぞれの形状を出力としてもよい。

本実施形態では、測定用ヒータ２０１の個数が多い方が吐出用ヒータ１０１の形状の推定精度が向上する。そこで、例えば、測定用ヒータ２０１の個数は、吐出用ヒータ１０１の個数の２５％以上、５０％以上、７５％以上又は９０％以上であってもよい。一方、測定用ヒータ２０１の個数が多いとそれに応じて半導体装置１００のサイズも大きくなるので、測定用ヒータ２０１の個数は、吐出用ヒータ１０１の個数の１００％以下、９０％以下又は７５％以下であってもよい。

半導体装置１００を搭載した液体吐出装置は、推定された複数の吐出用ヒータ１０１の電力密度（又は形状）に基づいて、制御回路１０３がパワートランジスタ１０２を制御するためのパラメータを調整する。このようなパラメータとして、パワートランジスタ１０２をオンにする期間の長さ、パワートランジスタ１０２のゲートに印加する電圧などが含まれる。これに代えて又はこれに加えて、半導体装置１００を搭載した液体吐出装置は、ＶＨ端子１０６に印加する電圧値を制御したり、他の制御を行なったりしてもよい。

本実施形態の半導体装置１００を用いることで、チップサイズの増大を抑制しつつ、吐出用ヒータ１０１の形状を精度良く推定することが可能となる。その結果、高精度な吐出性能を有する液体吐出ヘッドの提供を実現できる。

＜第２実施形態＞
図４を参照して、第２実施形態に係る半導体装置４００について説明する。第１実施形態の半導体装置１００との相違点について主に説明し、同様であってもよい構成については説明を省略する。半導体装置４００は、複数の吐出用ヒータ１０１が配された領域１０９を複数（この例では２つ）有する。複数の吐出用ヒータ１０１を２列有することによって、半導体装置４００は、倍の密度でインクを吐出可能になる。

この２つの領域１０９は、ｙ軸方向に並んでおり、その間に液体供給口４０１が位置する。液体供給口４０１は、液体を供給するための貫通孔である。上側の領域１０９に対してｙ軸方向の正の側に複数のユニット２０９が配置されている。また、下側の領域１０９に対してｙ軸方向の負の側に複数のユニット２０９が配置されている。このようにユニット２０９を配置することによって、複数の領域１０９のそれぞれに配置された吐出用ヒータ１０１の形状を精度よく推定可能である。

＜第３実施形態＞
図５を参照して、第３実施形態に係る半導体装置５００について説明する。第１実施形態の半導体装置１００との相違点について主に説明し、同様であってもよい構成については説明を省略する。半導体装置５００は、複数の吐出用ヒータ１０１が配された領域１０９を複数（この例では６つ）有する。上から１列目と２列目の領域１０９の間と、３列目と４列目の領域１０９の間と、５列目と６列目の領域１０９の間とにそれぞれ液体供給口４０１が配置されている。この３つの液体供給口４０１には異なる色の液体が供給されてもよく、各列に含まれる吐出用ヒータ１０１は色に応じた形状を有してもよい。

１列目の領域１０９のｙ軸方向の正の側と、２列目と３列目の領域１０９の間と、４列目と５列目の領域１０９の間と、６列目の領域１０９のｙ軸方向の負の側とにそれぞれ、ｘ軸方向に並んだ複数のユニット２０９が配置されている。２列目と３列目の領域１０９の間に配置された複数のユニット２０９は、２列目の領域１０９に含まれる吐出用ヒータ１０１と３列目の領域１０９に含まれる吐出用ヒータ１０１との両方の形状を推定するために用いられてもよい。このようなユニット２０９では、様々な色に応じた吐出用ヒータ１０１に応じた形状を有する測定用ヒータ２０１が混在していてもよい。

このようにユニット２０９を配置することによって、複数の領域１０９のそれぞれに配置された各色用の吐出用ヒータ１０１の形状を精度よく推定可能である。

＜その他の実施形態＞
図６（ａ）は、インクジェット方式のプリンタ、ファクシミリ、コピー機等に代表される液体吐出装置１６００の内部構成を例示している。本例で液体吐出装置は記録装置と称されてもよい。液体吐出装置１６００は、所定の媒体Ｐ（本例では紙等の記録媒体）に液体（本例ではインク、記録剤）を吐出する液体吐出ヘッド１５１０を備える。本例では液体吐出ヘッドは記録ヘッドと称されてもよい。液体吐出ヘッド１５１０はキャリッジ１６２０の上に搭載され、キャリッジ１６２０は、螺旋溝１６０４を有するリードスクリュー１６２１に取り付けられうる。リードスクリュー１６２１は、駆動力伝達ギア１６０２及び１６０３を介して、駆動モータ１６０１の回転に連動して回転しうる。これにより、液体吐出ヘッド１５１０は、キャリッジ１６２０と共にガイド１６１９に沿って矢印ａ又はｂ方向に移動しうる。

媒体Ｐは、紙押え板１６０５によってキャリッジ移動方向に沿って押さえられており、プラテン１６０６に対して固定される。液体吐出装置１６００は、液体吐出ヘッド１５１０を往復移動させて、搬送部（不図示）によってプラテン１６０６上に搬送された媒体Ｐに対して液体吐出（本例では記録）を行う。

また、液体吐出装置１６００は、フォトカプラ１６０７及び１６０８を介して、キャリッジ１６２０に設けられたレバー１６０９の位置を確認し、駆動モータ１６０１の回転方向の切換を行う。支持部材１６１０は、液体吐出ヘッド１５１０のノズル（液体吐出口、或いは単に吐出口）を覆うためのキャップ部材１６１１を支持している。吸引部１６１２は、キャップ内開口１６１３を介してキャップ部材１６１１の内部を吸引することによる液体吐出ヘッド１５１０の回復処理を行う。レバー１６１７は、吸引による回復処理を開始するために設けられ、キャリッジ１６２０と係合するカム１６１８の移動に伴って移動し、駆動モータ１６０１からの駆動力がクラッチ切換等の公知の伝達機構によって制御される。

また、本体支持板１６１６は、移動部材１６１５及びクリーニングブレード１６１４を支持しており、移動部材１６１５は、クリーニングブレード１６１４を移動させ、ワイピングによる液体吐出ヘッド１５１０の回復処理を行う。また、液体吐出装置１６００には制御部（不図示）が設けられ、当該制御部は上述の各機構の駆動を制御する。

図６（ｂ）は、液体吐出ヘッド１５１０の外観を例示している。液体吐出ヘッド１５１０は、複数のノズル１５００を有するヘッド部１５１１と、ヘッド部１５１１に供給するための液体を保持するタンク（液体貯留部）１５１２とを備えうる。タンク１５１２とヘッド部１５１１とは、例えば破線Ｋで分離することができ、タンク１５１２を交換することができる。液体吐出ヘッド１５１０は、キャリッジ１６２０からの電気信号を受け取るための電気的コンタクト（不図示）を備えており、当該電気信号にしたがって液体を吐出する。タンク１５１２は、例えば繊維質状又は多孔質状の液体保持材（不図示）を有しており、当該液体保持材によって液体を保持しうる。

図６（ｃ）は、液体吐出ヘッド１５１０の内部構成を例示している。液体吐出ヘッド１５１０は、基体１５０８と、基体１５０８の上に配され、流路１５０５を形成する流路壁部材１５０１と、液体供給路１５０３を有する天板１５０２とを備える。基体１５０８は、上述の半導体装置１００、４００、５００の何れであってもよい。また、吐出素子ないし液体吐出素子として、ヒータ１５０６（電気熱変換素子）が、液体吐出ヘッド１５１０が備える基板（液体吐出ヘッド用基板）に各ノズル１５００に対応して配列されている。各ヒータ１５０６は、当該ヒータ１５０６に対応して設けられた駆動素子（トランジスタ等のスイッチ素子）が導通状態になることによって駆動され、発熱する。

液体供給路１５０３からの液体は、共通液室１５０４に蓄えられ、各流路１５０５を介して各ノズル１５００に供給される。各ノズル１５００に供給された液体は、当該ノズル１５００に対応するヒータ１５０６が駆動されたことに応答して、当該ノズル１５００から吐出される。

図６（ｄ）は、液体吐出装置１６００のシステム構成を例示している。液体吐出装置１６００は、インターフェース１７００、ＭＰＵ１７０１、ＲＯＭ１７０２、ＲＡＭ１７０３及びゲートアレイ（Ｇ．Ａ．）１７０４を有する。インターフェース１７００には外部から液体吐出を実行するための外部信号が入力される。ＲＯＭ１７０２は、ＭＰＵ１７０１が実行する制御プログラムを格納する。ＲＡＭ１７０３は、前述の液体吐出用の外部信号や液体吐出ヘッド１７０８に供給されたデータ等、各種信号ないしデータを保存する。ゲートアレイ１７０４は、液体吐出ヘッド１７０８に対するデータの供給制御を行い、また、インターフェース１７００、ＭＰＵ１７０１、ＲＡＭ１７０３の間のデータ転送の制御を行う。

液体吐出装置１６００は、ヘッドドライバ１７０５、並びに、モータドライバ１７０６及び１７０７、搬送モータ１７０９、キャリアモータ１７１０を更に有する。キャリアモータ１７１０は液体吐出ヘッド１７０８を搬送する。搬送モータ１７０９は媒体Ｐを搬送する。ヘッドドライバ１７０５は液体吐出ヘッド１７０８を駆動する。モータドライバ１７０６及び１７０７は搬送モータ１７０９及びキャリアモータ１７１０をそれぞれ駆動する。

インターフェース１７００に駆動信号が入力されると、この駆動信号は、ゲートアレイ１７０４とＭＰＵ１７０１の間で液体吐出用のデータに変換されうる。このデータにしたがって各機構が所望の動作を行い、このようにして液体吐出ヘッド１７０８が駆動される。

１００半導体装置、１０１吐出用ヒータ、１０２パワートランジスタ、１０３制御回路、２０１測定用ヒータ、２０２スイッチ素子、２２０検出回路

Claims

液体吐出ヘッドに用いられる半導体装置であって、
液体にエネルギーを付与するための複数の第１ヒータと、
抵抗値が測定される複数の第２ヒータと、
複数のスイッチ素子と、
第１配線と、
第２配線と、
を備え、
前記複数の第２ヒータのそれぞれは、前記複数のスイッチ素子のうち対応する１つとともに、前記第１配線と前記第２配線との間に直列に接続されており、
前記複数の第２ヒータは、前記複数の第１ヒータの製造誤差を推定可能なように、電流が流れる方向における長さと当該方向に交差する方向における幅との少なくとも一方が互いに異なる複数の形状を有し、
前記複数の第１ヒータの２つの端子の少なくとも一方の接続先は、前記第２ヒータの２つの端子の接続先とは異なる
ことを特徴とする半導体装置。
液体吐出ヘッドに用いられる半導体装置であって、
液体にエネルギーを付与するための複数の第１ヒータと、
抵抗値が測定される複数の第２ヒータと、
複数のスイッチ素子と、
第１配線と、
第２配線と、
を備え、
前記複数の第２ヒータのそれぞれは、前記複数のスイッチ素子のうち対応する１つとともに、前記第１配線と前記第２配線との間に直列に接続されており、
前記複数の第２ヒータは、前記複数の第１ヒータの製造誤差を推定可能なように、幅と長さとの少なくとも一方が異なる複数の形状を有し、
前記複数の第１ヒータは、第１方向に並んでおり、
前記複数の第２ヒータは、前記第１方向に並んでおり、
前記複数の第２ヒータは、前記複数の第１ヒータが配置された領域に対して、前記第１方向と交差する第２方向に位置する
ことを特徴とする半導体装置。
前記複数の第２ヒータは、前記複数の第１ヒータが配置された領域の中央部分に対して前記第２方向に位置するヒータを含むことを特徴とする請求項２に記載の半導体装置。
前記複数の第２ヒータは、前記複数の第１ヒータが配置された領域の端部に対して前記第２方向に位置するヒータを含むことを特徴とする請求項２又は３に記載の半導体装置。
液体吐出ヘッドに用いられる半導体装置であって、
液体にエネルギーを付与するための複数の第１ヒータと、
抵抗値が測定される複数の第２ヒータと、
複数のスイッチ素子と、
第１配線と、
第２配線と、
を備え、
前記複数の第２ヒータのそれぞれは、前記複数のスイッチ素子のうち対応する１つとともに、前記第１配線と前記第２配線との間に直列に接続されており、
前記複数の第２ヒータは、前記複数の第１ヒータの製造誤差を推定可能なように、幅と長さとの少なくとも一方が異なる複数の形状を有し、
前記複数の第２ヒータは、前記複数の第１ヒータの何れかに対して幅又は長さの差が１０％以上であるヒータを含む
ことを特徴とする半導体装置。
前記複数の第１ヒータと前記複数の第２ヒータとは同一の層に形成されていることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の半導体装置。
前記複数の第２ヒータは、前記複数の第１ヒータの何れかと長さ又は幅が等しいヒータを含むことを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の半導体装置。
前記第１配線の一端に接続された第１端子と、
前記第２配線の一端に接続された第２端子とを更に備え、
前記第１端子と前記第２端子との間の電圧又は電流を測定することによって、前記複数の第２ヒータの抵抗値が測定されることを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載の半導体装置。
前記第１配線の前記第１端子とは反対側に接続された第３端子と、
前記第２配線の前記第２端子とは反対側に接続された第４端子とを更に備え、
前記第３端子と前記第４端子との間の電圧又は電流を更に測定することによって、前記複数の第２ヒータの抵抗値が測定されることを特徴とする請求項８に記載の半導体装置。
ヒータを介さずに前記第１配線と前記第２配線との間に接続されたスイッチ素子を更に含むことを特徴とする請求項１乃至９の何れか１項に記載の半導体装置。
前記複数の第１ヒータに接続された複数のパワートランジスタと、
前記複数のスイッチ素子のオン・オフ及び前記複数のパワートランジスタのオン・オフを制御する制御回路とを更に備え、
前記制御回路は、前記複数のスイッチ素子のオン・オフを制御するための回路構成と、前記複数のパワートランジスタのオン・オフを制御するための回路構成とに共有部分を有することを特徴とする請求項１乃至１０の何れか１項に記載の半導体装置。
前記複数の第１ヒータに対して吐出口が配置され、
前記複数の第２ヒータに対して吐出口が配置されていない
ことを特徴とする請求項１乃至１１の何れか１項に記載の半導体装置。
前記複数のスイッチ素子は前記第１配線と前記第２配線との何れかである共通配線に接続され、前記複数の第２ヒータの、スイッチ素子と接続される端子ではない方の端子は、前記複数の第１ヒータが接続されるパッドとは異なるパッドに接続されることを特徴とする請求項１乃至１２の何れか１項に記載の半導体装置。
前記複数の第２ヒータは、幅と長さとが互いに等しいヒータを含むことを特徴とする請求項１乃至１３の何れか１項に記載の半導体装置。
前記第１ヒータは吐出用ヒータであり、前記第２ヒータは測定用ヒータであることを特徴とする請求項１乃至１４の何れか１項に記載の半導体装置。
請求項１乃至１４の何れか１項に記載の半導体装置と、前記半導体装置によって液体の吐出が制御される吐出口と、を備えることを特徴とする液体吐出ヘッド。
請求項１６に記載の液体吐出ヘッドと、前記液体吐出ヘッドに液体を吐出させるための駆動信号を供給する供給手段と、を有することを特徴とする液体吐出装置。
前記第１配線の一端に接続された第１端子と、前記第２配線の一端に接続された第２端子との間の電圧又は電流を測定し、測定の結果に基づいて前記複数の第２ヒータの抵抗値を算出する検出回路を更に備えることを特徴とする請求項１７に記載の液体吐出装置。