(57)【要約】【課題】吐出素子の両側にスイッチ素子が配置された半導体装置を小型化するために有利な技術を提供する。【解決手段】液体吐出ヘッド用の半導体装置は、第１電圧を供給するための第１電極と、第１電圧とは異なる第２電圧を供給するための第２電極と、液体にエネルギーを付与するための複数の吐出素子であって、各吐出素子は第１端子及び第２端子を有する、複数の吐出素子と、複数の吐出素子の第１端子と第１電極とを電気的に接続するための複数の第１スイッチ素子であって、２つ以上の吐出素子に接続されている第１スイッチ素子を１つ以上含む、複数の第１スイッチ素子と、複数の吐出素子の第２端子と第２電極とを電気的に接続するための複数の第２スイッチ素子であって、２つ以上の吐出素子に接続されている第２スイッチ素子を１つ以上含む、複数の第２スイッチ素子とを有する。同一の第２スイッチ素子に接続された２つ以上の吐出素子は、互いに異なる第１スイッチに接続されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体吐出ヘッド用の半導体装置であって、
第１電圧を供給するための第１電極と、
前記第１電圧とは異なる第２電圧を供給するための第２電極と、
液体にエネルギーを付与するための複数の吐出素子であって、各吐出素子は第１端子及び第２端子を有する、複数の吐出素子と、
前記複数の吐出素子の第１端子と前記第１電極とを電気的に接続するための複数の第１スイッチ素子であって、２つ以上の吐出素子に接続されている第１スイッチ素子を１つ以上含む、複数の第１スイッチ素子と、
前記複数の吐出素子の第２端子と前記第２電極とを電気的に接続するための複数の第２スイッチ素子であって、２つ以上の吐出素子に接続されている第２スイッチ素子を１つ以上含む、複数の第２スイッチ素子とを備え、
同一の第２スイッチ素子に接続された２つ以上の吐出素子は、互いに異なる第１スイッチに接続されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記複数の第１スイッチ素子の個数と前記複数の第２スイッチ素子の個数との和は、前記複数の吐出素子の個数以下であることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記複数の第１スイッチ素子の個数と前記複数の第２スイッチ素子の個数との積は、前記複数の吐出素子の個数に等しいことを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記複数の第１スイッチ素子の個数は、前記複数の第２スイッチ素子の個数よりも少ないことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の半導体装置。
【請求項５】
同一の第２スイッチ素子に接続された２つ以上の吐出素子は、隣接して配置されることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記複数の第１スイッチ素子及び前記複数の第２スイッチ素子を制御する制御部を更に備え、
前記制御部は、前記複数の吐出素子のうちの１つの吐出素子に接続された第１スイッチ素子及び第２スイッチ素子をオンにすることによって、当該１つの吐出素子を駆動す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。
【請求項７】
前記制御部は、前記複数の吐出素子のうちの１つの吐出素子に接続された第１スイッチ素子がオンである状態で、当該１つの吐出素子に接続された第２スイッチ素子のオン・オフを切り替えることを特徴とする請求項６に記載の半導体装置。
【請求項８】
前記制御部は、互いに異なる第２スイッチ素子に接続された２つ以上の吐出素子に接続された２つ以上の第１スイッチ素子を同期して制御することを特徴とする請求項６又は７に記載の半導体装置。
【請求項９】
前記制御部は、前記複数の第１スイッチ素子を制御する第１制御部と、前記複数の第２スイッチ素子を制御する第２制御部とを含み、
前記複数の第２スイッチ素子は並んで配置されており、
前記第２制御部は、前記複数の第２スイッチ素子に沿って配置されていることを特徴とする請求項６乃至８の何れか１項に記載の半導体装置。
【請求項１０】
前記半導体装置は長方形形状を有し、
前記複数の第１スイッチ素子は前記半導体装置の長手方向に並んで配置されており、
前記第１制御部は、前記複数の第１スイッチ素子と前記半導体装置の短辺との間に配置されていることを特徴とする請求項９に記載の半導体装置。
【請求項１１】
前記第２電圧は前記第１電圧よりも低い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。
【請求項１２】
前記第１電圧は電源電圧であり、前記第２電圧は接地電圧である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。
【請求項１３】
請求項１乃至１２のいずれか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１４】
請求項１３に記載の液体吐出ヘッドとインクを収容する液体容器とを備えることを特徴とする液体吐出カートリッジ。
【請求項１５】
請求項１３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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置、液体吐出ヘッド、液体吐出カードリッジ及び液体吐出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱エネルギーを利用する液体吐出ヘッドは、発熱素子によって発生した熱エネルギーを液体に付与することにより、液体中で選択的に発泡現象を生じさせ、その発泡のエネルギーにより吐出口からインクを吐出する。特許文献１に記載された液体吐出ヘッド用の半導体装置では、発熱素子の両端にそれぞれスイッチ素子を接続し、これらの２つのスイッチ素子をオンにすることによって発熱素子に電流を流す。発熱素子に電流を流す必要がない場合に、発熱素子の両端に接続されたスイッチ素子を両方ともオフにすることによって、発熱素子に不要な電圧が印加されることを抑制する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１１／０１７５９５９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の半導体装置では、電源電圧側において複数の発熱素子で１つのスイッチ素子が共有され、接地側において発熱素子のそれぞれに別個にスイッチ素子が接続されている。そのため、この半導体装置で用いられるスイッチ素子の個数は、発熱素子の個数よりも多くなる。スイッチ素子の個数が多くなると、それに伴い、半導体装置のチップ面積も大きくなる。この課題は、発熱素子だけでなく圧電素子などの他の吐出素子を有する半導体装置一般に当てはまる。そこで、本発明は、吐出素子の両側にスイッチ素子が配置された半導体装置を小型化するために有利な技術を提供することを１つの目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題に鑑みて、本発明の一部の実施形態により、液体吐出ヘッド用の半導体装置であって、第１電圧を供給するための第１電極と、前記第１電圧とは異なる第２電圧を供給するための第２電極と、液体にエネルギーを付与するための複数の吐出素子であって、各吐出素子は第１端子及び第２端子を有する、複数の吐出素子と、前記複数の吐出素子の第１端子と前記第１電極とを電気的に接続するための複数の第１スイッチ素子であって、２つ以上の吐出素子に接続されている第１スイッチ素子を１つ以上含む、複数の第１スイッチ素子と、前記複数の吐出素子の第２端子と前記第２電極とを電気的に接続するための複数の第２スイッチ素子であって、２つ以上の吐出素子に接続されている第２スイッチ素子を１つ以上含む、複数の第２スイッチ素子とを備え、同一の第２スイッチ素子に接続された２つ以上の吐出素子は、互いに異なる第１スイッチに接続されていることを特徴とする半導体装置が提供される。
【発明の効果】
【０００６】
上記手段により、吐出素子の両側にスイッチ素子が配置された半導体装置を小型化するために有利な技術が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】一部の実施形態の半導体装置の等価回路図。
【図２】図１の半導体装置の動作を説明するタイミング図。
【図３】一部の実施形態の半導体装置の等価回路図。
【図４】図３の半導体装置の動作を説明するタイミング図。
【図５】一部の実施形態の半導体装置の構成要素の配置図。
【図６】他の実施形態を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
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。本発明の一部の実施形態は、例えばインクなどの液体を吐出する液体吐出ヘッド用の半導体装置に関する。
【０００９】
図１の等価回路図を参照して、一部の実施形態に係る半導体装置１００の構成例について説明する。半導体装置１００は、複数の発熱素子１０１ａ〜１０１ｄ、複数の第１スイッチ素子１０２ａ〜１０２ｂ、複数の第２スイッチ素子１０３ａ〜１０３ｂ、電源電極１０４、接地電極１０５、第１制御部１０６及び第２制御回路１０７を備える。これらの構成要素は例えば半導体基板に形成される。以下の説明において、複数の発熱素子１０１ａ〜１０１ｄを発熱素子１０１と総称する。発熱素子１０１についての説明は、複数の発熱素子１０１ａ〜１０１ｄの何れについても当てはまる。同様に、複数の第１スイッチ素子１０２ａ〜１０２ｂを第１スイッチ素子１０２と総称し、複数の第２スイッチ素子１０３ａ〜１０３ｂを第２スイッチ素子１０３と総称する。
【００１０】
発熱素子１０１（ヒータ）は、発熱素子１０１を流れる電流に応じて発熱し、この熱エネルギーが液体に付与されて吐出口から液体が吐出される。発熱素子１０１は例えば発熱抵抗体で形成される。発熱素子１０１に代えて、駆動された場合に液体にエネルギーを付与することが可能な他の吐出素子が用いられてもよい。他の吐出素子の一例として圧電素子がある。以下の説明において、発熱素子１０１の一方の端（図１の上端）を第１端子と呼び、他方の端（図１の下端）を第２端子と呼ぶ。第１端子と第２端子との間を電流が流れることによって、発熱素子１０１が発熱する。
【００１１】
発熱素子１０１の第１端子は第１スイッチ素子１０２によって電源電極１０４に電気的に接続される。具体的に、第１スイッチ素子１０２がオンの場合に発熱素子１０１の第１端子と電源電極１０４とが電気的に接続され、第１スイッチ素子１０２がオフの場合に発熱素子１０１の第１端子と電源電極１０４とが開放される。電源電極１０４には半導体装置１００の外部から電源電圧が供給される。
【００１２】
第１スイッチ素子１０２は、例えばＮＭＯＳトランジスタで形成される。この場合に、第１スイッチ素子１０２であるＮＭＯＳトランジスタのソースは発熱素子１０１の第１端子に接続され、ドレインは電源電極１０４に接続され、バックゲートはソースに接続される。ＮＭＯＳトランジスタのゲート（制御端子）には第１制御部１０６ａから制御信号が供給される。第１スイッチ素子１０２は、ＮＭＯＳトランジスタの代わりに、ＰＭＯＳトランジスタや、スイッチ素子として機能する他の回路素子で形成されてもよい。
【００１３】
発熱素子１０１の第２端子は第２スイッチ素子１０３によって接地電極１０５に電気的に接続される。具体的に、第２スイッチ素子１０３がオンの場合に発熱素子１０１の第２端子と接地電極１０５とが電気的に接続され、第２スイッチ素子１０３がオフの場合に発熱素子１０１の第２端子と接地電極１０５とが開放される。接地電極１０５には半導体装置１００の外部から接地電圧が供給される。
【００１４】
第２スイッチ素子１０３は、例えばＮＭＯＳトランジスタで形成される。この場合に、第２スイッチ素子１０３であるＮＭＯＳトランジスタのソースは接地電極１０５に接続され、ドレインは発熱素子１０１の第２端子に接続され、バックゲートは接地される。ＮＭＯＳトランジスタのゲート（制御端子）には第２制御部１０６ｂから制御信号が供給される。第２スイッチ素子１０３は、ＮＭＯＳトランジスタの代わりに、ＰＭＯＳトランジスタや、スイッチ素子として機能する他の回路素子で形成されてもよい。
【００１５】
電源電極１０４に供給される電源電圧が例えば３０Ｖである場合に、第１スイッチ素子１０２をオンにするためにゲートに供給する電圧は例えば２８Ｖとなり、第２スイッチ素子１０３をオンにするためにゲートに供給する電圧は例えば５Ｖとなる。第１制御部１０６ａは高電圧の制御信号を供給する必要があるので、第１制御部１０６ａは、第１スイッチ素子１０２ａ、１０２ｂのそれぞれに供給する制御信号を生成するための論理回路と、この論理回路の出力信号を高電圧に変換するレベル変換回路とを含む。一方、第２制御部１０６ｂはロジック電源レベルの制御信号を供給すればよいので、第２制御部１０６ｂは第２スイッチ素子１０３ａ、１０３ｂのそれぞれに供給する制御信号を生成するための論理回路を含み、レベル変換回路を含まなくてもよい。
【００１６】
ここで、発熱素子１０１、第１スイッチ素子１０２及び第２スイッチ素子１０３の接続構成について詳細に説明する。発熱素子１０１ａは、第１スイッチ素子１０２ａと第２スイッチ素子１０３ａとに接続される。発熱素子１０１ｂは、第１スイッチ素子１０２ｂと第２スイッチ素子１０３ａとに接続される。発熱素子１０１ｃは、第１スイッチ素子１０２ａと第２スイッチ素子１０３ｂとに接続される。発熱素子１０１ｄは、第１スイッチ素子１０２ｂと第２スイッチ素子１０３ｂとに接続される。このように、同一の第２スイッチ素子１０３に接続された複数の発熱素子１０１は、互いに異なる第１スイッチ素子１０２に接続されている。半導体装置１００はこのような接続構成を有するので、第１スイッチ素子１０２と第２スイッチ素子１０３との組を適宜選択してオンにすることによって、１つの発熱素子１０１のみに電流を流し、他の発熱素子１０１に電流を流さないことができる。例えば、第１スイッチ素子１０２ａ及び第２スイッチ素子１０３ａをオンにし、他のスイッチ素子をオフにした場合に、発熱素子１０１ａにのみ電流が流れ、他の発熱素子には電流が流れない。
【００１７】
また、第１スイッチ素子１０２ａは、２つの発熱素子１０１ａ、１０１ｃに接続される。第１スイッチ素子１０２ｂは、２つの発熱素子１０１ｂ、１０１ｄに接続される。第２スイッチ素子１０３ａは、２つの発熱素子１０１ａ、１０１ｂに接続される。第２スイッチ素子１０３ｂは、２つの発熱素子１０１ｃ、１０１ｄに接続される。このように、各第１スイッチ素子１０２は２つの発熱素子１０１に接続され、各第２スイッチ素子１０３は２つの発熱素子１０１に接続される。電源電極１０４側において複数の発熱素子１０１で１つの第１スイッチ素子１０２を共有し、接地電極１０５側において複数の発熱素子１０１で１つの第２スイッチ素子１０３を共有することによって、半導体装置１００に含まれるスイッチ素子の個数を低減できる。半導体装置１００に含まれるスイッチ素子の個数（第１スイッチ素子１０２の個数と第２スイッチ素子１０３の個数の和）は４個であり、これは発熱素子１０１の個数に等しい。このようにスイッチ素子の個数を低減できるので、半導体装置１００を小型化できる。
【００１８】
続いて、図２のタイミング図を参照して、半導体装置１００の動作例、特に制御部１０６の動作例について説明する。この半導体装置１００の動作例において、電源電極１０４に電源電圧が供給され、接地電極１０５に接地電圧が供給されているとする。図２の横軸は時刻を表す。図２の縦軸は、第１スイッチ素子１０２ａ、１０２ｂ及び第２スイッチ素子１０３ａ、１０３ｂについて、各スイッチ素子のゲートに供給される制御信号の電圧値を表し、発熱素子１０１ａ〜１０１ｄについて、各発熱素子を流れる電流値を表す。半導体装置１００は、発熱素子１０１ａ〜１０１ｄに順番に電流を流す。制御部１０６は、半導体装置１００の外部からの信号に基づいて、図２に示す制御信号を生成してもよい。
【００１９】
時刻ｔ１において、第１制御部１０６ａは、第１スイッチ素子１０２ａに供給する制御信号をローレベルからハイレベルに切り替える。これにより、第１スイッチ素子１０２ａがオンになる。第１スイッチ素子１０２ａがオンである間に、時刻ｔ２において、第２制御部１０６ｂは、第２スイッチ素子１０３ａに供給する制御信号をローレベルからハイレベルに切り替える。これにより、第２スイッチ素子１０３ａがオンになり、発熱素子１０１ａに電流が流れる。第１スイッチ素子１０２ａがオンである間に、時刻ｔ３において、第２制御部１０６ｂは、第２スイッチ素子１０３ａに供給する制御信号をハイレベルからローレベルに切り替える。これにより、第２スイッチ素子１０３ａがオフになり、発熱素子１０１ａに電流が流れなくなる。時刻ｔ４において、第１制御部１０６ａは、第１スイッチ素子１０２ａに供給する制御信号をハイレベルからローレベルに切り替える。これにより、第１スイッチ素子１０２ａがオフになる。第１スイッチ素子１０２のオン幅（オンである期間）は例えば数μ秒であり、第２スイッチ素子１０３のオン幅は例えば数十〜数百n秒である。
【００２０】
その後、図２に示すように、制御部１０６は、第１スイッチ素子１０２及び第２スイッチ素子１０３のオン・オフを適宜切り替えることによって、発熱素子１０１ｂ〜１０１ｄに順に電流を流す。
【００２１】
第１スイッチ素子１０２に供給される制御信号のハイレベルの電圧値（例えば、２８Ｖ）は、第２スイッチ素子１０３に供給される制御信号のハイレベルの電圧値（例えば、５Ｖ）よりも高い。そのため、第１スイッチ素子１０２に供給される制御信号がローレベルからハイレベルに切り替わるまでの時間は、第２スイッチ素子１０３に供給される制御信号がローレベルからハイレベルに切り替わるまでの時間よりも長くなる。そこで、上述のように、制御部１０６は第１スイッチ素子１０２がオンである間に第２スイッチ素子１０３のオン・オフを切り替える。このように動作することにより、発熱素子１０１に流れる電流は、第２スイッチ素子１０３のオン・オフによって制御され、発熱素子１０１を高速に駆動できる。第１スイッチ素子１０２に供給される制御信号の立ち上がり時間・立ち下がり時間は発熱素子１０１に流れる電流の立ち上がり時間・立ち下がり時間に影響しないので、この制御信号を高速に変化させる必要がない。そのため、第１制御部１０６ａの回路構成を簡略化できるとともに、高電圧の高速に変化させることによるノイズの発生を低減できる。
【００２２】
続いて、図３の等価回路図を参照して、他の一部の実施形態の半導体装置の構成例について説明する。図３において、図１の半導体装置１００と同様の構成要素は同一の参照符号を付し、重複する説明を省略する。図３（ａ）に示す半導体装置３１０は、複数の発熱素子１０１ａ〜１０１ｐ、複数の第１スイッチ素子１０２ａ〜１０２ｂ、複数の第２スイッチ素子１０３ａ〜１０３ｈ、電源電極１０４、接地電極１０５、第１制御部１０６及び第２制御回路１０７を備える。これらの構成要素は例えば半導体基板に形成される。半導体装置１００と同様に、複数の発熱素子１０１ａ〜１０１ｐを発熱素子１０１と総称し、複数の第１スイッチ素子１０２ａ〜１０２ｂを第１スイッチ素子１０２と総称し、複数の第２スイッチ素子１０３ａ〜１０３ｈを第２スイッチ素子１０３と総称する。
【００２３】
半導体装置３１０においても、同一の第２スイッチ素子１０３に接続された２以上の発熱素子１０１は、互いに異なる第１スイッチ素子１０２に接続されている。従って、半導体装置３１０においても、第１スイッチ素子１０２と第２スイッチ素子１０３との組を適宜選択してオンにすることによって、１つの発熱素子１０１のみに電流を流し、他の発熱素子１０１に電流を流さないことができる。
【００２４】
また、半導体装置３１０において、各第１スイッチ素子１０２は８つの発熱素子１０１に接続され、各第２スイッチ素子１０３は２つの発熱素子１０１に接続される。従って、半導体装置３１０においても、スイッチ素子の個数を低減できる。半導体装置１００に含まれるスイッチ素子の個数（第１スイッチ素子１０２の個数と第２スイッチ素子１０３の個数の和）は１０個であり、これは発熱素子１０１の個数（１６個）よりも少ない。
【００２５】
半導体装置３１０では、第１スイッチ素子１０２の個数（２個）が第２スイッチ素子１０３の個数（８個）よりも少ない。この場合に、第２スイッチ素子１０３は第１スイッチ素子１０２よりも密に配置される。そこで、１つの第２スイッチ素子１０３に接続された複数の発熱素子１０１が互いに隣接するように、複数の発熱素子１０１と複数の第２スイッチ素子１０３とを接続してもよい。例えば、第２スイッチ素子１０３ａに接続された２つの発熱素子１０１ａ、１０１ｂは互いに隣接している。このように配置することによって、発熱素子１０１と第２スイッチ素子１０３との接続が容易になり、半導体装置３１０をさらに小型化できる。
【００２６】
図３（ｂ）に示す半導体装置３２０は、複数の発熱素子１０１ａ〜１０１ｐ、複数の第１スイッチ素子１０２ａ〜１０２ｈ、複数の第２スイッチ素子１０３ａ〜１０３ｈ、電源電極１０４、接地電極１０５、第１制御部１０６ａ及び第２制御部１０６ｂを備える。これらの構成要素は例えば半導体基板に形成される。半導体装置１００と同様に、複数の発熱素子１０１ａ〜１０１ｐを発熱素子１０１と総称し、複数の第１スイッチ素子１０２ａ〜１０２ｂを第１スイッチ素子１０２と総称し、複数の第２スイッチ素子１０３ａ〜１０３ｈを第２スイッチ素子１０３と総称する。半導体装置３２０も半導体装置１００と同様の構成を有しており、同様の効果を奏する。
【００２７】
半導体装置３２０では、第１制御部１０６ａは、複数の第１スイッチ素子１０２に同一の制御信号（すなわち、同じタイミングでローレベル・ハイレベルが切り替わる制御信号）を供給してこれらの第１スイッチ素子１０２を同期して制御する。例えば、第１制御部１０６ａは、４つの第１スイッチ素子１０２ａ、１０２ｃ、１０２ｅ、１０２ｇに同一の制御信号を供給し、４つの第１スイッチ素子１０２ｂ、１０２ｄ、１０２ｆ、１０２ｈに同一の制御信号を供給する。半導体装置３２０では、同一の制御信号が供給される複数の第１スイッチ素子が互いに異なる発熱素子１０１に接続されているので、制御部１０６は複数の発熱素子１０１を個別に駆動することができる。
【００２８】
半導体装置３２０は、４つの発熱素子１０１とこれらに接続された２つの第１スイッチ素子１０２及び２つの第２スイッチ素子１０３からなるブロックを４つ含むものとみなすことができる。この場合に、第１制御部１０６ａは、ブロックごとに共通の制御信号の組を供給する。
【００２９】
続いて、図４のタイミング図を参照して、半導体装置３１０、３２０の動作例、特に制御部１０６の動作例について説明する。この動作例において、電源電極１０４に電源電圧が供給され、接地電極１０５に接地電圧が供給されているとする。図４の横軸は時刻を表す。図２の縦軸は、第１スイッチ素子１０２ａ、１０２ｂ及び第２スイッチ素子１０３ａ〜１０３ｈについて、各スイッチ素子のゲートに供給される制御信号の電圧値を表し、発熱素子１０１ａ〜１０１ｐについて、各発熱素子を流れる電流値を表す。半導体装置３２０では、第１スイッチ素子１０２ａに供給される制御信号が第１スイッチ素子１０２ｃ、１０２ｅ、１０２ｇにも供給され、第１スイッチ素子１０２ｂに供給される制御信号が第１スイッチ素子１０２ｄ、１０２ｆ、１０２ｈにも供給される。
【００３０】
半導体装置３１０、３２０は、図２で説明した半導体装置１００の動作と同様にして、発熱素子１０１ａ〜１０１ｐに順番に電流を流す。制御部１０６は、半導体装置３１０、３２０の外部からの信号に基づいて、図４に示す制御信号を生成してもよい。
【００３１】
第１制御部１０６ａは、トグルスイッチを用いて、ハイレベルの制御信号を供給する第１スイッチ素子１０２を順次切り替えてもよい。これにより、第１制御部１０６ａの出力負荷を一定にしつつ、発熱素子１０１の駆動周期を短縮できる。また、第１制御部１０６ａが各ブロックに供給する制御信号の組を共通にすることによって、第１制御部１０６ａの回路構成を簡易にでき、半導体装置を更に小型化できる。
【００３２】
続いて、図５の配置図を参照して、半導体装置１００の各構成要素の配置について説明する。半導体装置３１０、３２０についても同様に配置しうる。図５（ａ）に示すように、半導体装置１００は横長の長方形形状を有する。発熱素子配置領域５０１に、複数の発熱素子１０１ａ〜１０１ｄが長手方向に並んで配置される。第１スイッチ素子配置領域５０２に、複数の第１スイッチ素子１０２ａ〜１０２ｂが長手方向に並んで配置される。第２スイッチ素子配置領域５０３に、複数の第２スイッチ素子１０３ａ〜１０３ｂが長手方向に並んで配置される。第２制御部配置領域５０４に、第２制御部１０６ａが複数の第２スイッチ素子１０３ａ〜１０３ｂに沿って配置される。
【００３３】
図５（ｂ）は、図５（ａ）の発熱素子配置領域、第１スイッチ素子配置領域、および、第２スイッチ素子配置領域の詳細なレイアウトを示す図である。図５（ｂ）は、図１で説明した回路ブロックを４つ並べたものである。ヒータ１０１（斜線で示す）は第１の方向（図面の横方向）に１６個並んでいる。８個の第１スイッチ１０２と８個の第２スイッチ１０３とはそれぞれ、ヒータ１０１と同様に第１の方向に並んでいる。第１スイッチ１０２および第２スイッチ１０３はどちらもＮＭＯＳトランジスタであり、点線で囲んだ領域に形成されている。
【００３４】
図５（ｂ）の実施例では、トランジスタのゲートを形成するポリ配線と２層のアルミ配線により配線層が構成され、コンタクト（黒塗りの四角で示す）により各配線が接続されている。ヒータ１０１の一端は第１スイッチ１０２のソースと接続され、もう一端は第２スイッチ１０３のドレインと接続される。第１スイッチ１０２のドレインは電源電極１０４と接続され、バックゲートはソースと接続される。第２スイッチ１０３のソースとバックゲートは接地される。第１スイッチ１０２はそれぞれ、２つのヒータ１０１と接続される。第２スイッチ１０３はそれぞれ、異なる第１スイッチ１０２に接続された２つヒータのもう一端に接続される。第１スイッチ１０２のゲートには第１制御部１０６ａから制御信号が入力され、第２スイッチ１０３のゲートには第２制御部１０６ｂから制御信号が入力される。
【００３５】
図５（ｃ）に示す実施例は、図５（ｂ）に示す実施例と比較して、ヒータ１０１の配置・大きさが異なる。図５（ｃ）では、ヒータ１０１が千鳥に配置されている。偶数奇数でヒータ１０１のサイズや抵抗値、位置を変えることで、異なる吐出量のインクを出力することができる。
【００３６】
第１制御部配置領域５０５に、第１制御部１０６ａが配置される。上述のように、第１制御部１０６ａはレベル変換回路を有する点で第２制御部１０６ｂよりも複雑な回路構成を有する。そこで、第１制御部１０６ａを複数の第１スイッチ素子１０２ａ〜１０２ｂに沿って配置するのではなく、複数の第１スイッチ素子１０２ａ〜１０２ｂと半導体装置１００の短辺との間に配置する。これにより、発熱素子１０１を密に配置できる。また、半導体装置１００の短辺の長さを短くできる。この位置に第１制御部１０６ａを配置することによって、第１制御部１０６ａから第１スイッチ素子１０２までの距離は、第２制御部１０６ｂから第２スイッチ素子１０３までの距離よりも長くなり、第１スイッチ素子１０２に供給される制御信号の波形が崩れる。しかし、上述のように、発熱素子１０１を流れる電流は第２スイッチ素子１０３のオン・オフによって制御されるので、この制御信号の波形の崩れが発熱素子１０１の駆動に影響を与えない。
【００３７】
半導体装置に含まれる発熱素子１０１、第１スイッチ素子１０２及び第２スイッチ素子１０３の個数は上述の例に限られない。一般に、第１スイッチ素子１０２の個数をｍ個とし、第２スイッチ素子１０３の個数をｎ個とすると、制御部１０６は、これらの積（すなわち、ｍ×ｎ）の個数以下の発熱素子１０１を個別に駆動できる。
【００３８】
また、上述の例では、複数の第１スイッチ素子１０２のそれぞれが複数の発熱素子１０１に接続される。しかし、複数の第１スイッチ素子１０２が２つ以上の発熱素子１０１に接続された第１スイッチ素子１０２を１つ以上含み、他の第１スイッチ素子１０２がそれぞれ１つの発熱素子１０１に接続されてもよい。同様に、複数の第２スイッチ素子１０３が２つ以上の発熱素子１０１に接続された第２スイッチ素子１０３を１つ以上含み、他の第２スイッチ素子１０３がそれぞれ１つの発熱素子１０１に接続されてもよい。このように、半導体装置が１つの発熱素子１０１にのみ接続されるスイッチ素子を含んでいたとしても、スイッチ素子全体の個数（すなわち、ｍ＋ｎ）が発熱素子１０１の個数以下であれば、従来例よりもスイッチ素子の個数を低減できる。
【００３９】
さらに、上述の実施形態では、電源電極１０４に電源電圧が供給され、接地電極１０５に接地電圧が供給されるが、一般に、電源電極１０４と接地電極１０５とに互いに異なる電圧が供給されれば上述の半導体装置は動作可能である。
【００４０】
続いて、その他の実施形態として、図６を参照しつつ、上記の実施形態で説明された半導体装置を利用した液体吐出ヘッド、液体吐出カートリッジ及び液体吐出装置を以下に説明する。図６（ａ）は、いずれかの実施形態で説明された半導体装置を基体６０１として有する記録ヘッド６００の主要部を液体吐出ヘッドの一例として示す。図６（ａ）では、上述の実施形態の発熱素子１０１が発熱部６０２として描かれている。また、説明のために天板６０３の一部が切り取られている。図６（ａ）に示されるように、複数の吐出口６０４に連通した液路６０５を形成するための流路壁部材６０６とインク供給口６０７を有する天板６０３とを基体６０１に組み合わせることにより、記録ヘッド６００が構成されうる。この場合に、インク供給口６０７から注入されるインクが内部の共通液室６０８へ蓄えられて各液路６０５へ供給され、その状態で基体６０１が駆動されることで、吐出口６０４からインクが吐出される。
【００４１】
図６（ｂ）は液体吐出カートリッジの一例であるインクジェット用のカートリッジ６１０の全体構成を説明する図である。カートリッジ６１０は、上述した複数の吐出口６０４を有する記録ヘッド６００と、この記録ヘッド６００に供給するためのインクを収容するインク容器６１１とを備えている。液体容器であるインク容器６１１は、境界線Ｋを境に記録ヘッド６００に着脱可能に設けられている。カートリッジ６１０には、図６（ｃ）に示される記録装置に搭載された場合にキャリッジ側からの駆動信号を受け取るための電気的コンタクト（不図示）が設けられており、この駆動信号によって発熱部６０２が駆動される。インク容器６１１の内部には、インクを保持するために繊維質状又は多孔質状のインク吸収体が設けられており、これらのインク吸収体によってインクが保持されている。
【００４２】
図６（ｃ）は液体吐出装置の一例であるインクジェット記録装置７００の外観斜視図を示す。インクジェット記録装置７００は、カートリッジ６１０を搭載し、カートリッジ６１０へ付与される信号を制御することにより、高速記録、高画質記録を実現しうる。インクジェット記録装置７００において、カートリッジ６１０は、駆動モータ７０１の正逆回転に連動して駆動力伝達ギア７０２、７０３を介して回転するリードスクリュー７０４の螺旋溝７２１に対して係合するキャリッジ７２０上に搭載されている。カートリッジ６１０は駆動モータ７０１の駆動力によってキャリッジ７２０と共にガイド７１９に沿って矢印ａ又はｂ方向に往復移動可能である。不図示の記録媒体給送装置によってプラテン７０６上に搬送される記録用紙Ｐ用の紙押え板７０５は、キャリッジ移動方向に沿って記録用紙Ｐをプラテン７０６に対して押圧する。フォトカプラ７０７、７０８は、キャリッジ７２０に設けられたレバー７０９のフォトカプラ７０７、７０８が設けられた領域での存在を確認して駆動モータ７０１の回転方向の切換等を行うためにホームポジションの検知を行う。支持部材７１０はカートリッジ６１０の全面をキャップするキャップ部材７１１を支持し、吸引部７１２はキャップ部材７１１内を吸引し、キャップ内開口を介してカートリッジ６１０の吸引回復を行う。移動部材７１５は、クリーニングブレード７１４を前後方向に移動可能にし、クリーニングブレード７１４及び移動部材７１５は、本体支持板７１６に支持されている。クリーニングブレード７１４は、図示の形態でなく周知のクリーニングブレードが本実施形態にも適用できる。また、レバー７１７は、吸引回復の吸引を開始するために設けられ、キャリッジ７２０と係合するカム７１８の移動に伴って移動し、駆動モータ７０１からの駆動力がクラッチ切換等の公知の伝達手法で移動制御される。カートリッジ６１０に設けられた発熱部６０２に信号を付与し、駆動モータ７０１等の各機構の駆動制御を司る記録制御部（不図示）は、装置本体側に設けられている。
【００４３】
次に、図６（ｄ）に示されるブロック図を用いてインクジェット記録装置７００の記録制御を実行するための制御回路の構成について説明する。制御回路は、記録信号が入力するインタフェース８００、ＭＰＵ（マイクロプロセッサ）８０１、ＭＰＵ８０１が実行する制御プログラムを格納するプログラムＲＯＭ８０２を備えている。制御回路は更に、各種データ（上記記録信号やヘッドに供給される記録データ等）を保存しておくダイナミック型のＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）８０３と、記録ヘッド８０８に対する記録データの供給制御を行うゲートアレイ８０４とを備えている。ゲートアレイ８０４は、インタフェース８００、ＭＰＵ８０１、ＲＡＭ８０３間のデータ転送制御も行う。さらにこの制御回路は、記録ヘッド８０８を搬送するためのキャリアモータ８１０と、記録紙搬送のための搬送モータ８０９とを備えている。この制御回路はさらに、記録ヘッド８０８を駆動するヘッドドライバ８０５、搬送モータ８０９及びキャリアモータ８１０をそれぞれ駆動するためのモータドライバ８０６、８０７とを備えている。上記制御構成の動作を説明すると、インタフェース８００に記録信号が入るとゲートアレイ８０４とＭＰＵ８０１との間で記録信号がプリント用の記録データに変換される。そして、モータドライバ８０６、８０７が駆動されるとともに、ヘッドドライバ８０５に送られた記録データに従って記録ヘッドが駆動され、印字が行われる。
【符号の説明】
【００４４】
１００  半導体装置；  １０１ａ〜１０１ｐ  発熱素子；  １０２ａ〜１０２ｈ  第１スイッチ素子；  １０３ａ〜１０３ｈ  第２スイッチ素子；  １０４  電源電極；  １０５  接地電極；  １０６ａ  第１制御部；  １０６ｂ  第２制御部
【図６】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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