(57)【要約】【課題】インクジェットプリントヘッド用短絡保護装置を提供する。【解決手段】流体を吐出するシステム及び装置である。流体吐出装置は、流体の液滴を吐出する流体吐出ユニットと、集積回路と、流体吐出ユニットと集積回路とを電気的に結合する導電線と、を備える。導電線の一部がヒューズを含む。【選択図】図４
2010241110.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体の液滴を吐出する流体吐出ユニットと、
集積回路と、
前記流体吐出ユニットと前記集積回路とを電気的に結合する導電線であって、その一部がヒューズを備える導電線と、
を備える装置。
【請求項２】
前記流体吐出ユニットが、基板上に支持される駆動素子を備え、
前記駆動素子が、第１電極と、第２電極と、前記第１電極及び前記第２電極の間の圧電材料と、を含む、
請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記ヒューズが前記圧電材料の上に形成される、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記流体吐出ユニットが、前記駆動素子を支持する基板を含む、請求項２又は３に記載の装置。
【請求項５】
前記第１電極が前記第２電極より前記基板に近く、前記導電線が前記第２電極に接続される、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記ヒューズが前記第２電極に直接隣接する、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記ヒューズが前記第２電極から隔置され、前記導電線の一部が前記ヒューズを前記第２電極に接続する、請求項５に記載の装置。
【請求項８】
前記ヒューズを含む前記導電線がチタン・タングステンで形成される、請求項１乃至７のいずれかに記載の装置。
【請求項９】
前記ヒューズを含む前記導電線の厚さが約０．１μｍである、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記ヒューズは長さが約２８μｍであり幅が約５μｍである、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記ヒューズが前記導電線の狭窄部分を含む、請求項１乃至１０のいずれかに記載の装置。
【請求項１２】
前記導電線の上に位置する導電層を更に備え、前記ヒューズ上には前記導電層がない、請求項１乃至１１のいずれかに記載の装置。
【請求項１３】
前記導電層が金又は銅で形成される、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
流体の液滴を吐出する流体吐出ユニットと、前記流体吐出ユニットを駆動する集積回路と、前記流体吐出ユニットと前記集積回路とを電気的に結合する電極であってヒューズ部分を備える電極と、を備えるプリントヘッドと、
前記プリントヘッドの前記集積回路にデータを送信するフレックス回路と、
を備えるシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に流体吐出装置、例えばインクジェットプリントヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェットプリントヘッドは、各々がノズルに連結されたポンプ室を含む複数の圧電制御インク吐出部を有することができる。インク吐出部は、特定用途向け集積回路（Application Specific Integrated Circuit: ASIC）によって駆動されることができる。ＡＳＩＣは、圧電材料を、電圧を印加することによって変位させる。その変位がポンプ室を駆動し、そこに連結されたノズルからインクが吐出される。
【０００３】
特許文献１に、インクジェットプリントヘッドの一例が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第７，０５２，１１７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
圧電制御インクノズルは、ＡＳＩＣと共に、比較的狭い場所に実装される場合がある。場所が狭く、かつ、ＡＳＩＣ及びＡＳＩＣと圧電材料との間の接続における電気経路に欠陥や劣化があると、電気的短絡、ひいては過電流状態が発生することがあり、それによりインクノズルが使用できなくなることがある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
概して、本明細書に記載されている発明の一態様は、流体の液滴を吐出する流体吐出ユニットと、集積回路と、流体吐出ユニットと集積回路とを電気的に結合する導電線と、を備え、導電線の一部がヒューズを含む、装置によって具現化することができる。
【０００７】
実施態様は、以下の特徴のうちの一つ又は複数を有することができる。流体吐出ユニットは、基板上に支持される駆動素子を有することができる。駆動素子は、第１電極と、第２電極と、第１電極及び第２電極の間の圧電材料と、を有することができる。ヒューズを、圧電材料の上に形成することができる。流体吐出ユニットは、駆動素子を支持する基板を有することができる。第１電極は、第２電極より基板に近くてもよく、導電線を第２電極に接続することができる。ヒューズは、第２電極に直接隣接してもよい。ヒューズは第２電極から隔置されていてもよく、導電線の一部が、ヒューズを第２電極に接続することができる。ヒューズを含む導電線を、チタン・タングステンで形成することができる。ヒューズを含む導電線の厚さは、約０．１μｍであってもよい。ヒューズは、長さが約２８μｍであり幅が約５μｍであってもよい。ヒューズは、導電線の狭窄部分を含むことができる。本装置は、導電線の上に位置する導電層を更に有することができ、ヒューズの上の部分には導電層がない。導電層を、金又は銅で形成することができる。
【０００８】
概して、本明細書に記載されている発明の別の態様は、プリントヘッドであって、流体の液滴を吐出する流体吐出ユニットと、流体吐出ユニットを駆動する集積回路と、流体吐出ユニットと集積回路とを電気的に結合する電極であってヒューズ部分を有する電極と、を有するプリントヘッドと、プリントヘッドの集積回路にデータを送信するフレックス回路と、を備えるシステムで具現化することができる。
【０００９】
本明細書に記載されている発明の特定の実施形態を、以下の利点のうちの一つ又は複数を実現するように実施することができる。過電流状態によってもたらされる液滴吐出ノズルの故障が広がって別の液滴吐出部を使用不能にするのを防止することができる。本装置は、隔離された動作不能の液滴吐出ノズルを補償する画像形成アルゴリズムと組み合わせて、状況によってはプリントヘッドを交換する必要をなくすことができる。
【００１０】
本明細書に記載されている発明の一つ又は複数の実施形態の詳細を、添付図面及び以下の説明において示す。本発明の他の特徴、態様及び利点は、説明、図面及び特許請求の範囲から明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】格納された流体吐出装置の概要断面斜視図である。
【図２】ダイ及びインターポーザの概要断面図である。
【図３】集積回路素子が取り付けられるダイの概要斜視図である。
【図４】駆動素子に至る導電線の概要図である。
【図５】回路を備えたダイの平面図である。
【図６】集積回路素子を備えたダイの簡易斜視図である。
【図７】フレックス回路、ダイ及び集積回路素子間の電気接続の概要図である。
【図８Ａ】ヒューズを備えた導電線の例の断面図である。
【図８Ｂ】図８Ａに示す導電線の例の概要図である。
【図８Ｃ】ヒューズを備えた導電線の他の例の断面図である。
【００１２】
それぞれの図面における同様の参照番号及び名称は同様の要素を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
ここで、流体吐出装置について説明する。図１に、流体吐出装置を例示する。流体吐出装置１００は、半導体処理の技法を用いて製作される、ダイ１０３であり得る流体吐出モジュール、例えば四辺形板状のプリントヘッドモジュールを有している。流体吐出モジュールは、参照により本明細書に援用される米国特許第７，０５２，１１７号明細書にも記載されている。流体吐出装置１００から吐出される流体はインクであってもよいが、流体吐出装置１００は、他の液体、例えばバイオ液体や電子部品を形成するための液体にも好適であり得る。
【００１４】
各流体吐出装置１００はまた、ダイ１０３を支持しかつそれに流体を提供するハウジング１１０を、ハウジング１１０をプリントバーに連結する取付枠１４２、及び外部プロセッサからデータを受け取りダイ１０３に駆動信号を提供するフレックス回路（図１には不図示）等の他の構成要素と共に、有することができる。ハウジング１１０を、仕切り壁１３０によって仕切ることにより、入口室１３２と出口室１３６とを形成することができる。入口室１３２及び出口室１３６は各々、フィルタ１３３及び１３７を有することができる。入口室１３２及び出口室１３６には、それぞれ開口１５２及び１５６を介して、流体を搬送する配管１６２及び１６６を連結することができる。仕切り壁１３０を、ダイ１０３の上部のインターポーザアセンブリ１４６上に位置する支持体１４０によって保持することができる。
【００１５】
ダイ１０３及び任意のインターポーザアセンブリ１４６を有する流体吐出アセンブリは、流体が入口室１３２からダイ１０３を通って出口室１３６まで循環することを可能にする、流体入口１０１及び流体出口１０２を有している。ダイ１０３を通過する流体の一部が、ノズルから吐出される。
【００１６】
流体吐出装置１００は、フレキシブルプリント回路即ちフレックス回路を有することができる。フレックス回路は、流体吐出装置１００をプリンタシステム（不図示）に電気的に接続するように構成することができる。フレックス回路を用いて、画像データ及びタイミング信号等のデータがプリンタシステムの外部プロセッサからダイ１０３に送信され、ダイ１０３の流体吐出素子が駆動される。フレックス回路を用いて、流体温度制御用のサーミスタを接続することも可能である。
【００１７】
図２において、ダイ１０３は基板１２２を有することができ、そこには、ノズル１２６で終端する流体流路１２４が形成されている（図２には一つの流路しか示していない）。一つの流路１２４は、インク供給部１７０（図２において符号１７０が付されている二つの領域は、図の紙面外を通る経路によって接続されることができる）と、上昇部１７２と、ポンプ室１７４と、ノズル１２６で終端する下降部１７６と、を有している。流路１２４は再循環路１７８を更に有することができ、それにより、インクが、吐出されていない時であっても流路１２４を流れることができる。
【００１８】
基板１２２は、半導体処理技法、例えばエッチングにより流路１２４が内部に形成されている流路本体１８２と、ポンプ室１７４の一方の側を封止する、シリコン層等の膜１８０と、ノズル１２６が形成されているノズル層１８４と、を更に有することができる。膜１８０、流路本体１８２及びノズル層１８４を、各々、半導体材料（例えば単結晶シリコン）から構成することができる。膜１８０は、２５μｍ未満、例えば約１２μｍ等、比較的薄くてもよい。
【００１９】
ダイ１０３はまた、対応する流路１２４のノズル１２６から選択的に流体が吐出されるようにする、基板１２２上に支持されている個々に制御可能な駆動素子４０１を備えた駆動素子構造４００も有している（図２には一つの駆動素子しか示していない）。各流路１２４は、その関連する駆動素子４０１（流体吐出素子）と共に、個々に制御可能な微小電気機械素子（Micro Electro Mechanical Systems: MEMS）流体吐出ユニットを提供する。
【００２０】
実施形態によっては、駆動素子４０１の駆動により、膜１８０がポンプ室１７４内に変位し、流体がノズル１２６から押し出される。例えば、駆動素子４０１は圧電駆動素子であってもよく、下部導電層１９０、圧電層１９２及びパターニングされた上部導電層１９４を有することができる。圧電層１９２は、約１μｍ〜約２５μｍの厚さであってもよく、例えば約８μｍ〜１８μｍの厚さであってもよい。或いは、流体吐出素子は発熱体であってもよい。
【００２１】
図２及び図３において、流体吐出装置１００は、一つ又は複数の集積回路素子１０４を更に有しており、集積回路素子１０４は、流体がダイ１０３からダイ１０３の下側に位置するノズルを通って吐出されるのを制御する電気信号を提供するように構成されている。集積回路素子１０４は、ダイ１０３以外のマイクロチップであってもよく、そのマイクロチップに、例えば半導体製造及び実装技法により、集積回路が形成されている。したがって、集積回路素子１０４の集積回路を、ダイ１０３の基板とは別個の半導体基板に形成することができる。しかしながら、集積回路素子１０４をダイ１０３に直接実装してもよい。
【００２２】
図２において、実施形態によっては、流体吐出装置１００の流体吐出アセンブリは、流体をダイ１０３及び／又は集積回路素子１０４上の電気部品から分離する下部インターポーザ１０５を有している。下部インターポーザ１０５を通る通路２１２により、流体を、流体吐出装置１００のハウジング内の室（不図示）の幾分か中心位置から、ダイ１０３の縁により近い流体入口及び流体出口（不図示）まで、又その逆に通すことが可能になる。
【００２３】
図５及び図６に、それぞれ、回路を有する例示的なダイの部分平面図及び部分斜視図を示す。ダイ１０３上の複数の駆動素子４０１を、列方向に配置することができる（図６では、簡単にするために駆動素子の多くを省略している）。図５及び図６に示す駆動素子４０１は圧電素子であり、例えば、各駆動素子は、二つの電極間に圧電層を有している。各駆動素子４０１について、電極、例えば上部電極１９４（図２参照）を、同様にダイ１０３上に位置する入力導電線４０７により、対応する入力パッド４０２に接続することができる（図６では、簡単にするために一つの入力導電線４０７しか示していない）。入力導電線４０７の一部は、駆動素子４０１の列間に延在することができる。
【００２４】
実施形態によっては、駆動素子４０１の列の端部に、流体入口４１２が形成されている。駆動素子４０１の列の反対側の端部には、ダイ１０３の最上部に流体出口（不図示）を形成することができる。流体入口と流体出口との一つの対が、駆動素子４０１の一つ、二つ又はそれより多くの列に対して機能することができる。下部インターポーザ１０５を通る通路２１２は、入口１０１をダイ１０３の入口４１２に、ダイ１０３の流体出口を出口１０２に流体接続する。更に、ダイ１０３の一つ又は複数の縁に沿って、入力導電線４０３が配置されている。入力導電線４０３は、約４０μｍ以下のピッチを有することができ、例えば３６μｍピッチ又は１０μｍピッチであってもよい。ダイ１０３の入力導電線４０３内に、フレックス回路２０１（図２参照）を接着することができる。例えば、フレックス回路２０１を、ダイ１０３の縁において入力導電線４０３の遠位端４２０に接続することができる（図６参照）。接着を、例えばペースト、例えば非導電性ペースト（Non Conductive Paste: NCP）又は異方性導電ペースト（Anisotropic Conductive Paste: ACP）を用いて行うことができる。
【００２５】
図２、図３及び図６に示すように、集積回路素子１０４を、入力導電線４０３と入口４１２又は出口との間の細長い領域に延在する行方向において、ダイ１０３に取り付けることができる。例えば、集積回路素子１０４の第１行を、ダイ１０３の一つの縁の入力導電線４０３と入口４１２との間の細長い領域に延在する第１行として、ダイ１０３に取り付けることができ、集積回路素子１０４の第２行を、ダイ１０３の反対側の縁の入力導電線４０３と出口との間の細長い領域に延在する行として、ダイ１０３に取り付けることができる。
【００２６】
図３に、集積回路素子１０４が実装されている例示的なダイ１０３の斜視図を示す。上述したように、集積回路素子１０４は、ダイ１０３に取り付けられる、別個に製造された素子、例えば別個のダイであってもよい。実施態様によっては、集積回路素子１０４は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）素子である。集積回路素子１０４は、例えばダイ、パッケージ及びリードを有することができるチップであってもよい。集積回路素子１０４のボンドパッドをダイ１０３上の導電線に接続するリードは、はんだバンプ（図２参照）又はワイヤボンドであってもよい。例えば、リードは、集積回路素子１０４のアルミニウムボンディングパッド上に直接電気めっきされた金バンプであってもよい。それらはまた、集積回路素子１０４の電気パッド上に直接電気めっきされた、はんだキャップを備えた銅ピラーバンプであってもよい。
【００２７】
図７に示すように、集積回路素子１０４は、駆動素子４０１の動作を制御する信号を提供するように構成されている。例えば、集積回路素子１０４の集積スイッチング素子３０２、例えばトランジスタを、電気接点及びリードによってダイ１０３上の駆動素子４０１に接続することができる。したがって、フレックス回路２０１からダイ１０３上の入力導電線４０３に信号が送信されると、それを、集積回路素子１０４上の入力パッド３０１に送出し、集積回路素子１０４で、トランジスタ３０２等において処理し、出力パッド３０３から、駆動素子４０１を駆動するように入力導電線４０７によって接続されている、ダイ１０３上の入力パッド４０２に出力することができる。実施態様によっては、集積回路素子１０４はまた、一つ又は複数のダイオードも有している。
【００２８】
図６に示す集積回路素子１０４は、ダイ１０３上の入力導電線４０３に接続されている入力パッド３０１を有している（図７参照）。例えば、集積回路素子１０４の入力パッド３０１を、入力導電線４０３の遠位端４２０よりダイ１０３の中心に近い、入力導電線４０３の近位端４２２に接続することができる。入力パッド３０１及び入力導電線４０３を、非導電性ペースト（ＮＣＰ）、異方性導電ペースト（ＡＣＰ）、又は集積回路素子１０４のはんだバンプを用いて接続することができる。集積回路素子１０４の入力パッド３０１は、ダイ１０３の入力導電線４０３とのより優れた電気接続を提供するように、集積回路素子１０４の底面にあってもよい。
【００２９】
図７に示すように、集積回路素子１０４はまた、一つ又は複数の集積スイッチング素子３０２を介して集積回路素子１０４の入力パッド３０１に接続されている出力パッド３０３も有している。更に、集積回路素子１０４上の出力パッド３０３は、ダイ１０３の入力パッド４０２に電気的に接続されている。出力パッド３０３を、ＮＣＰ、ＡＣＰ又は集積回路素子１０４のはんだバンプを用いて入力パッド４０２に接続することができる。集積回路素子１０４上の出力パッド３０３は、ダイ１０３上の入力パッド４０２とのより優れた電気接続を提供するように、集積回路素子１０４の底面にあってもよい。
【００３０】
上述したように、集積回路素子１０４は、集積スイッチング素子３０２を有している。各スイッチング素子は、一つのＭＥＭＳ流体吐出ユニットの駆動電極を共通駆動信号源に選択的に接続するオン／オフスイッチとして作用する。共通駆動信号電圧は、一つ又は複数の集積回路入力パッド３０１、入力導電線４０３、及びフレックス回路２０１上の対応する導電線で伝達される。集積スイッチング素子３０２は、集積回路素子１０４の入力パッド３０１及び集積回路素子１０４の出力パッド３０３に接続されている。したがって、集積回路素子１０４は、入力パッド３０１と集積スイッチング素子３０２と出力パッド３０３との間等、内部に形成されている接続を有している。
【００３１】
一つの集積回路素子１０４は、２５６個の集積スイッチング素子等、複数の集積スイッチング素子３０２を有することができる。集積スイッチング素子３０２の数は、ダイ１０３上の駆動素子の数と同じであってもよく、又はその一部であってもよい。更に、実施形態によっては、集積スイッチング素子３０２の数は、集積回路１０４上の入力パッド３０１の数と等しい。実施形態によっては、各集積スイッチング素子３０２は、二つ以上の出力パッド３０３と電気的に連通している。
【００３２】
図２に戻ると、流体吐出装置は、駆動素子（流体吐出素子）４０１を外部環境から分離するインターポーザ１０５を有している。インターポーザ１０５を、ダイ１０３との間の応力を防止するために、シリコン等、ダイ１０３と同一又は同程度の熱膨張率の材料から作製することができる。必須ではないが、流体吐出装置は上部インターポーザ（不図示）を更に有することができる。
【００３３】
図２に示すように、下部インターポーザ１０５は、本体４３０と、本体４３０から下方に突出するフランジ４３２と、を有することができ、フランジ４３２は、例えば入口４１２及び出口を越えて、集積回路素子１０４と駆動素子４０１との間の領域においてダイ１０３と接触する。特に、各入口４１２及び出口に対してフランジ４３２があってもよく、フランジ４３２内を一つ又は複数の通路（例えば通路２１２）が延在している。フランジ４３２は、ダイ１０３の上に本体４３０を保持することにより空洞４３４を形成している。これにより、本体４３０が、駆動素子４０１と接触しその動きを干渉することがない。実施態様（図２に示す）によっては、膜層１８０、及び存在する場合は駆動素子４０１の層に、開口が形成されており、接着ボンドが、フランジ４３２を流路本体１８２に接着する。或いは、フランジ４３２は、膜１８０又は基板１２２を覆う別の層と接触することができる。更に、実施態様によっては、いくつかのフランジは、駆動素子４０１の行の間で入力導電線４０７を越えてダイ１０３と接触するように延在している。
【００３４】
図４は、駆動素子に至る導電線の概要図である。図４は、集積回路１０４から駆動素子４０１に至る入力導電線４０７を示している。実施態様によっては、入力導電線４０７は、下部導電線層の上部に積層される、導電材料（例えば、金や銅）等の上部導電線層４０８を有することができる。下部導電線層は、駆動素子４０１から延在する上部電極１９４の拡張部であってもよく、例えば、下部導電線層及び上部電極を、同じ層１９４（図２に示す）から形成することができる。
【００３５】
入力導電線４０７の駆動素子４０１への経路に沿ってヒューズ５０２がある。ヒューズ５０２は、駆動素子４０１と集積回路１０４との間の入力導電線４０７に沿ったいずれの箇所に配置することも可能である。実施態様によっては、ヒューズ５０２は、駆動素子４０１に横方向に近接していてもよく、例えば、駆動素子４０１に隣接するか又は駆動素子４０１から２００μｍの範囲内、例えば１００μｍの範囲内、若しくは例えば５０μｍの範囲内にあってもよい。実施態様によっては、ヒューズ５０２は、下部導電線層の狭窄部、例えば上部導電線層４０８が積層されてない上部電極１９４の拡張部の狭窄部である。ヒューズ５０２を露出させてもよい（即ち、上にいかなる層もない状態）。或いは、ヒューズ５０２を、下部導電線層１９４とは異なる導電材料から形成してもよい。
【００３６】
実施態様（図２及び図８Ａに示す）によっては、上部導電線層４０８は、ヒューズ５０２の両側に堆積されている。したがって、入力導電線４０７の集積回路１０４に至る部分とは反対側のヒューズ５０２の端部に、上部導電線層４０８と同じ材料で形成された材料がある。実施態様（図２に示す）によっては、上部導電線層４０８は、入力導電線４０７のヒューズ５０２と駆動素子４０１の領域との間の部分の上に堆積される。実施態様（不図示）によっては、ヒューズ５０２は駆動素子４０１の領域に隣接しており、上部導電線層４０８は、駆動素子４０１の領域の上部電極１９４の上に延在する。
【００３７】
他の実施態様（図２に示す）によっては、上部導電線層４０８は、膜１８０上の材料の質量を低減し、膜１８０を作動させるために必要な駆動電圧をそれにより低下させるために、駆動素子４０１の領域において上部電極１９４の上には延在しない。こうした実施態様では、ヒューズ５０２が駆動素子４０１の領域から間隔が空けられている場合、上部導電線層４０８を、入力導電線４０７のヒューズ５０２と駆動素子４０１の領域との間の部分の上になお堆積することができる。
【００３８】
実施態様（図８Ｃに示す）によっては、上部導電線層４０８は、ヒューズ５０２の、入力導電線４０７の集積回路１０４に至る部分と反対側には、堆積されていない。例えば、ヒューズ５０２は、駆動素子４０１の領域（上部導電線層４０８によって覆われていない）に直接隣接していてもよく、又はヒューズは、駆動素子４０１の領域から隔置されていてもよいが、入力導電線４０７のヒューズ５０２と駆動素子４０１の領域との間の部分には、単純に上部導電線層４０８がない。
【００３９】
ヒューズ５０２は、過度な量の電流が流れると（即ち過電流状態）断線することが可能である。例えば、電極１９４及び１９０間の短絡が発生し、それによって過度な電流が上部電極１９４及びヒューズ５０２を通って入力導電線４０７に流れると、ヒューズ５０２は断線、即ち開くことができる。ヒューズ５０２が断線することにより、駆動素子４０１は使用不能となり、過電流状態が拡大して他の駆動素子が使用できなくなるのを防止することができる。
【００４０】
図８Ａは、ヒューズを含む導電線の一例の断面図である。図８Ａは、図２の断面図で図８Ａと示された部分の拡大図である。図８Ｂは、図８Ａの導電線の例の概要図である。図８Ａには、便宜上かつ説明を容易にするために、電極（導電層）１９４及び１９０、圧電層１９２、及びヒューズ５０２の両側の上部導電線層部分４０８−Ａ及び４０８−Ｂを含む入力導電線４０７のみを示す。ヒューズ５０２は、上部電極１９４の一部の狭窄部であってもよい。ヒューズ５０２の上の上部導電線層４０８の部分を除去するか又は省略することができる。実施態様によっては、上部導電線層部分４０８−Ａ及び４０８−Ｂは、ヒューズ５０２の両側に延在している。図８Ｃに示すような他の実施態様によっては、上部導電線層部分４０８−Ｂは省略されており、上部導電線層４０８はヒューズ５０２で終端する。
【００４１】
実施態様によっては、図８Ａ〜８Ｃに示すように、ヒューズ５０２（上部電極１９４の一部である）は、圧電層１９２の上に位置し、例えば直接その上に堆積されている。したがって、圧電層１９２は、ヒューズ５０２に対する基板としての役割を果たすことができる。圧電材料（例えばチタン酸ジルコニウム酸鉛）は、妥当な寸法のヒューズが、過度な電流（例えば約１００ｍＡ）下では開き又は断線し、約１０ｍＡの動作電流下では過度に熱くならないことを可能にする、熱伝導特性を有している。更に、圧電材料は、ヒューズが断線し圧電材料を加熱した場合に、炭素トラックを形成しない。他の実施態様によっては、ヒューズ５０２は、シリコン若しくはポリマー層又は基板の上部にあってもよく、又はシリコン、ポリマー若しくは圧電層又は基板の上の絶縁層の上部にあってもよい。例えば、ヒューズ５０２は、エッチングされたダイ１０３又はエッチングされた下部電極１９０及び圧電層１９２に追加されたシリコン若しくはポリマー材料の上に位置する上部電極１９４の狭窄部分であってもよい。
【００４２】
実施態様によっては、上部電極１９４はチタン・タングステンで形成され、厚さＴが約０．１μｍであり、それにより上部電極１９４に約７Ω／□（オーム・パー・スクエア）のシート抵抗が与えられる。この上部電極１９４のヒューズ部分５０２は幅がＷであり長さがＬである。実施態様によっては、幅Ｗは約５μｍであり、長さＬは約２８μｍである。他の実施態様によっては、ヒューズ５０２の幅Ｗは、ヒューズ５０２が断線するべき所望の電流に応じて、５μｍより大きくても小さくてもよい（但し依然として上部電極１９４の幅より小さい）。より概略的には、幅Ｗ及び長さＬは、動作電流及び最大許容可能電流制限値、導電線の導電性、基板熱拡散率などの、一つ又は複数のパラメータに基づいて実施態様によって異なってもよい。入力導電線４０７は、比較的低抵抗率を提供するのに適した厚さであってもよい。
【００４３】
上述したように、集積回路１０４はトランジスタ３０２を有することができる。実施態様によっては、トランジスタ３０２は電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）である。過電流状態が発生すると、過電流はＦＥＴを流れることができる。ＦＥＴを用いて集積回路１０４内を流れることができる電流を制限することができ、それにより、ヒューズ５０２に対して断線するために十分な時間を与えることができる。例えば、最大電流を、ゲート相互コンダクタンス×ゲート電圧に制限することができる。実施態様によっては、トランジスタ電流制限値は約１００〜１５０ｍＡであり、それに対してトランジスタ３０２は数秒間耐えることができ、断線するための十分な時間がヒューズ５０２に与えられる。
【００４４】
実施態様によっては、集積回路１０４はダイオードを有している。ダイオードを、トランジスタ３０２のソース及びドレインと出力パッド３０３とに結合することができる。電流は、トランジスタ３０２又はダイオードを流れることができる。これら実施態様では、電流を、ヒューズ５０２の抵抗によって制限することができる。例えば、１０ボルトの短絡の場合、４０Ωのヒューズは、約０．２５Ａの電流制限値を有する。しかしながら、ヒューズ抵抗が高すぎると、流体吐出装置１００によって吐出される流体の速度が低下する可能性があり、流体吐出部における静電容量及びヒューズ抵抗により、駆動波形が丸くなる可能性がある。
【００４５】
本明細書で説明した発明の特定の実施形態について説明した。他の実施形態は、以下の特許請求の範囲内にある。
【図１】
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【図２】
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【図４】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図３】
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【図５】
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【図６】
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