(57)【要約】【課題】  従来以上の高画質高速印字を可能にする、高密度・多数のヒータを基板内に配置し小型化を実現した電力効率の良い記録用基板及び該基板を備えた記録ヘッド及び記録装置記録を提供する。【解決手段】  電源配線がトランジスタ上に絶縁層を挟んで複数の配線層で形成され、接地配線が駆動回路上に絶縁層を挟んで複数の配線層で形成され、長い配線は厚い配線層を用い、短い配線は薄い配線層を用いている個別多層配線。【選択図】  図１
2008105224.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録液を吐出させるエネルギーを付与する熱変換素子列と、前記熱変換素子を作動させるトランジスタ列と、前記トランジスタを入力信号により駆動させる駆動回路列が順次整列されており、前記トランジスタと前記駆動回路が最下配線層である第１配線層を用いて配線されている基板において、
前記熱変換素子に電力を供給する電源配線が、前記トランジスタ列領域の一部又は全てを含んだ領域において、該トランジスタの上部に絶縁層を挟んで最下配線層以外の複数の配線層で形成され、前記トランジスタを介した前記熱変換素子の接地配線が、前記駆動回路列領域の一部又は全てを含んだ領域において、該駆動回路の上部に絶縁層を挟んで最下配線層以外の複数の配線層で形成されており、前記熱変換素子列と該電源配線群と該接地配線群は順次整列されていることと、
前記最下配線層以外の複数の配線層は互いに異なる膜厚を有していることと、
前記電源配線及び前記接地配線は、同一及び異なる配線層において配線抵抗がほぼ等しい複数本数の分割された配線を有していることと、
前記電源配線及び前記接地配線は、長い配線は厚い配線層を用い、短い配線は薄い配線層を用い、配線抵抗をほぼ等しく形成された前記分割配線を有していることを特徴とする記録ヘッド。
【請求項２】
前記基板において、前記電源配線及び前記接地配線の長い配線は基板中央部付近の熱変換素子に接続する長い配線であり、短い配線は基板端部付近の前記熱変換素子に接続する短い配線であることを特徴とする請求項１に記載の記録ヘッド。
【請求項３】
前記基板において、前記電源配線が、前記トランジスタ列領域の一部又は全てを含んだ領域において、該トランジスタの上部に絶縁層を挟んで第２及び第３の配線層で形成され、前記トランジスタを介した前記熱変換素子の接地配線が、前記駆動回路列領域の一部又は全てを含んだ領域において、該駆動回路の上部に絶縁層を挟んで第２及び第３の配線層で形成されることを特徴とする請求項１から２のいずれか１項に記載の記録ヘッド。
【請求項４】
前記基板は記録液を供給する供給口と、記録液を吐出させる吐出口を形成する吐出口形成部材を備えたことを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項に記載の記録ヘッド。
【請求項５】
前記配線層はアルミニウム、銅、金あるいはアルミニウム、銅、金を含む合金であることを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項に記載の記録ヘッド。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載の記録ヘッドを備えた記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、記録ヘッド用基板、該記録ヘッド用基板を備えた記録ヘッド及び該記録ヘッドを有する記録装置に関し、特に、インクジェット方式に従ってインクを吐出して記録媒体に記録を行う記録ヘッド用基板、該記録ヘッド用基板を備えた記録ヘッド及び該記録ヘッドを有する記録装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のインクジェット方式に従う記録装置に搭載される記録ヘッドは、図１０に示すような回路構成をしていた。このような記録ヘッドの熱変換素子（ヒータ）とその駆動回路は、例えば、特開平５−１８５５９４号公報に示されているように半導体プロセス技術を用いて同一基板上に形成されている。
【０００３】
図１０において、１１０１は熱エネルギーを発生する為の熱変換素子（ヒータ）、１１０２はヒータ１１０１に所望の電流を供給する為のトランジスタ部、１１０４は各ヒータ１１０１に電流を供給し記録ヘッドのノズルから記録液（インク）を吐出するか否かの画像データを一時的に格納するシフトレジスタ、１１０７はシフトレジスタ１１０４に設けられた転送クロック（ＣＬＫ）入力端子、１１０６はヒータ１１０１をＯＮ／ＯＦＦさせる画像データ（ＤＡＴＡ）をシリアルに入力する画像データ入力端子、１１０３は各ヒータに対する画像データを各ヒータごとに記録保持する為のラッチ回路、１１０８はラッチ回路１１０３にラッチのタイミング信号（ＬＴ）を入力するラッチ信号入力端子、１１０９はヒータ１１０１に電流を流すタイミングを決定するスイッチ、１１０５はヒータに所定の電圧を印加し電流を供給する為の電源配線（電源ライン）、１１１０はトランジスタ１１０２を介してヒータ１１０１の接地を行う接地配線（ＧＮＤライン）である。また、シフトレジスタ１１０４に格納される画像データビット数とトランジスタ１１０２の数とヒータ１１０１の数とは同じである。
【０００４】
図１１は、図１０に示した記録ヘッドの駆動回路を駆動する為の各種信号のタイミングチャートである。これを用いて図１０に示した記録ヘッドの駆動回路の動作について説明する。転送クロック入力端子１１０７にはシフトレジスタ１１０４に格納される画像データのビット数分の転送クロック（ＣＬＫ）が入力される。シフトレジスタ１１０４へのデータ転送が転送クロック（ＣＬＫ）の立ち上がりのタイミングに同期して行われるものとすると、各ヒータ１１０１をＯＮ／ＯＦＦさせるための画像データ（ＤＡＴＡ）が画像データ入力端子１１０６から入力される。ここで、シフトレジスタ１１０４に格納される画像データのビット数とヒータ及びトランジスタの数と同じであるから、ヒータ１１０１の数の分だけ転送クロック（ＣＬＫ）のパルスを入力して画像データ（ＤＡＴＡ）をシフトレジスタ１１０４に転送した後、ラッチ信号入力端子１１０８にラッチ信号（ＬＴ）を与えて各ヒータに対応した画像データをラッチ回路１１０３に保持する。この後、スイッチ１１０９を適当な時間ＯＮにすれば、スイッチ１１０９がＯＮ状態となっているその長さに応じてトランジスタ１１０２及びヒータ１１０１に電源ライン１１０５を通って電流がながれ、その電流は再びＧＮＤライン１１１０ヘ流れ込む。この時ヒータ１１０１はインクを吐出するために必要な熱を発生し、画像データに見合ったインクが記録ヘッドのノズルから吐出される。
【０００５】
図５は、特開平８−１０８５３６号公報に示されている従来例１の記録ヘッド用基板のレイアウトを示す図であり、図６は図５に示すａ−ａ’線に添った基板の模式断面図である。図５において、１１０１はヒータ、１１０２はトランジスタ、１２０３は駆動回路である。又、１１０５はヒータ１１０１に所定の電圧を印加するための電源ライン、１１１０はトランジスタ１１０２を介してヒータ１１０１の接地を行うＧＮＤラインである。
【０００６】
ここで、電源ライン１１０５は、第２配線層で形成された配線であり、トランジスタ１１０２の上部に絶縁層を挟んで形成される。ＧＮＤライン１１１０は、第２配線層で形成された配線であり、駆動回路１２０３の上部に絶縁層を挟んで形成される。この従来例１においては電源ライン１１０５及びＧＮＤライン１１１０はノズル列における全ヒータに接続される配線を１本の配線（共通配線）でまかなう方法を採用しており、電源ライン１１０５及びＧＮＤライン１１１０は、基板上に電源用電極パッド１１１１、ＧＮＤ用電極パッド１１１２を外部電気接続端子として各々に有している。
【０００７】
また図７は、特開平１０−４４４１６号公報に示されている従来例２の記録ヘッド用基板のレイアウトを示す図であり、図９は図７に示すａ−ａ’線に添った基板の模式断面図である。図７において、１１０１はヒータ、１１０２はトランジスタ、１２０３は駆動回路である。又、１１０５はヒータ１１０１に所定の電圧を印加するための電源ライン、１１１０はトランジスタ１１０２を介してヒータ１１０１の接地を行うＧＮＤラインである。
【０００８】
従来例１と同様に、電源ライン１１０５は、第２配線層で形成された配線であり、トランジスタ１１０２の上部に絶縁層を挟んで形成される。ＧＮＤライン１１１０は、第２配線層で形成された配線であり、駆動回路１２０３の上部に絶縁層を挟んで形成される。
【０００９】
この従来例２においては電源ライン１１０５及びＧＮＤライン１１１０はノズル列における全ヒータに接続される配線を複数本（ここでは４本）の配線（個別配線）でまかなう方法を採用しており、電源ライン１１０５及びＧＮＤライン１１１０は、基板上に電源用電極パッド１１１１、ＧＮＤ用電極パッド１１１２を外部電気接続端子として各々に有している。
【００１０】
図５の従来例１においては全ヒータに流れる電流を１本の配線（共通配線）でまかなうため、配線抵抗値は配線が共通であり一定であるものの、同時駆動吐出時の同時駆動ヒータ数（仮に４本とする）の全電流量が同一配線を流れ、全ノズル吐出時と１本吐出時の電流量の差による電圧降下の差が発生する特徴を持っている。
【００１１】
図７の従来例２おいては全ヒータの同時駆動吐出時の同時駆動ヒータ数分だけ配線本数（ここでは４本）を設け、同時駆動吐出しないヒータ群（時分割ブロック群）を同一配線（個別配線）でまかなうため、配線本数が増え１本の配線抵抗値がある程度高くなるものの、同時駆動吐出時においても個別配線に流れる電流は１本吐出時の電流と同じであり、全ノズル吐出時と１本吐出時の電流量の差による電圧降下の差が発生しない特徴を持っている。
【特許文献１】特開平５−１８５５９４号公報
【特許文献２】特開平８−１０８５３６号公報
【特許文献３】特開平１０−４４４１６号公報
【特許文献４】特開平１０−１８１０２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
近年のインクジェットプリンタでは、高画質の画像を得るために、吐出インクの小液滴化が進んでいる。一方で、印字速度の高速化も求められているが、単純に同じ画像を形成するためには同じインクの量が必要になる。吐出インクの小液滴化だけを行うと、吐出インク滴が１／２になれば、印字速度が１／２になるのは明らかである。
【００１３】
印字速度の低下を防ぐためには、同じインクの量を打ち込むために、ヒータ数を２倍にする必要がある。ヒータのピッチをそのままで、ヒータ数を２倍にするとヒータが配置されている基板のサイズが２倍以上に大きくなってしまい、かつプリンタ内を高速で移動する記録ヘッドの大型化を招き、製造上の問題を招くと共にプリンタの大型化、また、振動、騒音を増加させてしまう。このために、ヒータのピッチを高密度化する必要がある。
【００１４】
他方で、安定した吐出インク滴を得るためには、ヒータに安定した電圧を印加しなければならない。全てのヒータを同時に駆動すると一度に大きな電流が流れ、配線抵抗により大きく電圧が降下する。そのため、同時に駆動するヒータの数を制限し、時間を分けて順次駆動することで安定したインク滴を得ている。しかし、一回あたりの駆動時間は現状の駆動方式では限界に近く、スピードの低下を抑えるためには同時に駆動するヒータを増やす必要がある。
【００１５】
上記従来例で示す記録ヘッド用基板上のレイアウトは、ヒータ１１０１に印加する電源ライン１１０５と、トランジスタ１１０２介してヒータを接地するＧＮＤライン１１１０は第２配線層の１層のみの配線でレイアウトしているために、従来以上の高画質高速印字を可能にするより高密度・多数のヒータを基板内に配置した場合、ヒータ列の延長に従い、電源ライン及びＧＮＤラインの配線抵抗が比例して増大し電源電圧からの電圧降下が大きくなるため電力効率の低下を招いてしまうという欠点がある。また高密度ヒータ配置は同時駆動ヒータ数の増加につながり、配線を流れる電流の増大により電源ライン及びＧＮＤラインの電圧降下が大きくなるため、これもまた電力効率の低下を招いてしまうという欠点がある。電圧降下が大きくなるとヒータを適正に駆動することが困難になり、顕著な場合印字品位の低下や耐久性の低下を起こすことがある。また電力効率の低下はインクを吐出するエネルギー以外のエネルギー損失であり、一般的に不要な熱として発散される。この発熱は基板の温度上昇を誘発するため、顕著な場合記インクの吐出に影響を及ぼし印字品位の低下や高速化の妨げを起こすことがある。
【００１６】
上記従来例の問題は共通配線を用いる従来例１においても、個別配線を用いる従来例２においても共通の問題である。そして特に従来例２において以下のような課題を持っている。
【００１７】
個別配線の特徴はノズル列の全ヒータに対して同時吐出する本数分の配線本数を持ち、しかもその全ての配線の配線抵抗値をほぼ均一にする構成である。したがって従来以上の高画質高速印字を可能にするより高密度・多数のヒータを基板内に配置した場合、ヒータ列の延長、同時駆動ヒータ数の増加といった上記の問題点は共通配線においてはその配線幅と配線膜厚のみに関るものであったが、個別配線においては配線本数、配線幅、配線膜厚、配線間隔と、関係する要素が増えておりより複雑になっている。
【００１８】
まず配線本数に関しては、ヒータ数を増やすためには同時駆動するヒータ数の増加につながるため、その分だけ配線本数を増やす必要がある。しかもその各個別配線は吐出に必要な電流を満たすだけの配線幅を確保しなければならない。また各個別配線は回路上完全に分離される必要があり、配線のショート問題を回避するために一定の配線間隔を取る必要がある。
【００１９】
また個別配線の特徴である全ての配線の配線抵抗値をほぼ均一にするため、個別配線は第２配線層の１層のみの配線であり全配線の配線膜厚は同一であることから、電極パッドとヒータまでの距離の違う各個別配線は配線幅のみによる調整で、配線抵抗値の均一化を達成する必要があり、短い個別配線は配線幅を狭く、長い個別配線は配線幅を広くすることによりこれを実現している。
【００２０】
ここで問題になるのが個別配線領域幅（配線幅及び配線間隔を含めた全体領域幅）である。個別配線を構成すると場合、上記に示した特開平８−１０８５３６号公報に示されている小型化の特徴である、トランジスタ領域と電源配線領域の重ね合わせ、駆動回路領域と接地配線領域の重ね合わせを実現するためには個別配線領域幅には限界がある。その結果、増加可能なヒータ数が制限されてしまい、従来以上の高画質高速印字の実現を困難にしている。
【００２１】
そこで、本発明は、上記従来例における課題を鑑み、従来以上の高画質高速印字を可能にする小型化した記録ヘッド用基板、該基板を備えた記録ヘッド及び記録装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
上記目的を達成するために本発明は、記録液（インク）を吐出させるエネルギーを付与する熱変換素子（ヒータ）列と、前記熱変換素子（ヒータ）を作動させるトランジスタ列と、前記トランジスタを入力信号により駆動させる駆動回路列が順次整列されており、前記トランジスタと前記駆動回路が最下配線層である第１配線層を用いて配線されている基板において以下の特徴を有するものである。
【００２３】
１．前記熱変換素子（ヒータ）に電力を供給する電源配線（電源ライン）が、前記トランジスタ列領域の一部又は全てを含んだ領域において、該トランジスタの上部に絶縁層を挟んで最下配線層以外の複数の配線層で形成され、前記トランジスタを介した前記熱変換素子（ヒータ）の接地配線（ＧＮＤライン）が、前記駆動回路列領域の一部又は全てを含んだ領域において、該駆動回路の上部に絶縁層を挟んで最下配線層以外の複数の配線層で形成されており、前記熱変換素子（ヒータ）列と該電源配線（電源ライン）群と該接地配線（ＧＮＤライン）群は順次整列されている。
【００２４】
２．前記最下最下層以外の複数の配線層は互いに異なる膜厚を有している。
【００２５】
３．前記電源配線（電源ライン）及び前記接地配線（ＧＮＤライン）は、同一及び異なる配線層において配線抵抗がほぼ等しい複数本数の分割された配線（個別配線）を有している。
【００２６】
４．前記電源配線（電源ライン）及び前記接地配線（ＧＮＤライン）は、長い配線は厚い配線層を用い、短い配線は薄い配線層を用い、配線抵抗をほぼ等しく形成された前記分割配線（個別配線）を有している。
【００２７】
また前記基板において、前記電源配線（電源ライン）及び前記接地配線（ＧＮＤライン）の長い配線は基板中央部付近の熱変換素子（ヒータ）に接続する長い配線であり、短い配線は基板端部付近の前記熱変換素子（ヒータ）に接続する短い配線であってもよい。
【００２８】
また前記基板において、前記熱変換素子（ヒータ）に電力を供給する電源配線（電源ライン）が、前記トランジスタ列領域の一部又は全てを含んだ領域において、該トランジスタの上部に絶縁層を挟んで第２及び第３の配線層で形成され、前記トランジスタを介した前記熱変換素子（ヒータ）の接地配線（ＧＮＤライン）が、前記駆動回路列領域の一部又は全てを含んだ領域において、該駆動回路の上部に絶縁層を挟んで第２及び第３の配線層で形成されてもよい。
【００２９】
また前記基板は記録液（インク）を供給する供給口と、記録液（インク）を吐出させる吐出口を形成する吐出口形成部材を備えてもよい。
【００３０】
また前記配線層はアルミニウム、銅、金あるいはアルミニウム、銅、金を含む合金であってもよい。
【発明の効果】
【００３１】
本発明は以上のように、記録液（インク）を吐出させるエネルギーを付与する熱変換素子（ヒータ）列と、前記熱変換素子（ヒータ）を作動させるトランジスタ列と、前記トランジスタを入力信号により駆動させる駆動回路列が順次整列されており、前記トランジスタと前記駆動回路が最下配線層である第１配線層を用いて配線されている基板において、前記熱変換素子（ヒータ）に電力を供給する電源配線（電源ライン）が、前記トランジスタ列領域の一部又は全てを含んだ領域において、該トランジスタの上部に絶縁層を挟んで最下配線層以外の複数の配線層で形成され、前記トランジスタを介した前記熱変換素子（ヒータ）の接地配線（ＧＮＤライン）が、前記駆動回路列領域の一部又は全てを含んだ領域において、該駆動回路の上部に絶縁層を挟んで最下配線層以外の複数の配線層で形成されており、前記熱変換素子（ヒータ）列と該電源配線（電源ライン）群と該接地配線（ＧＮＤライン）群は順次整列されており、前記最下配線層以外の複数の配線層は互いに異なる膜厚を有し、前記電源配線（電源ライン）及び前記接地配線（ＧＮＤライン）は、同一及び異なる配線層において配線抵抗がほぼ等しい複数本数の分割された配線（個別配線）を有し、前記電源配線（電源ライン）及び前記接地配線（ＧＮＤライン）は、長い配線は厚い配線層を用い、短い配線は薄い配線層を用い、配線抵抗をほぼ等しく形成された前記分割配線（個別配線）を有することにより、従来以上の高画質高速印字を可能にする小型化した記録ヘッド用基板、該基板を備えた記録ヘッド及び記録装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
本発明は記録ヘッド及び記録装置に用いる記録ヘッド用基板内に関するものであり、一般的に言われるエッジシュータタイプ及びサイドシュータタイプのインクジェット記録技術を発展させたものである。本発明を構成している各要素について、順を追って説明する。
【００３３】
（１）記録ヘッド
本発明の実施例に示される記録ヘッド用基板を用いた記録ヘッドについて説明する。
【００３４】
図１２は図２に示した実施例１の記録ヘッド用基板を用いたエッジシュータタイプのインクジェット記録ヘッドの一例を示す斜視図である。基板１８１上に液流路を形成する感光性樹脂をラミネートし、フォトリソグラフィー技術により流路壁１８４を成型加工する。続いてインク供給口１８３が形成された蓋板１８２を積層する。基板１８１及び流路壁１８４及び蓋板１８２を同時に合わせて切断することにより、吐出口、吐出ノズルおよび液室が同時に形成される。
【００３５】
図１３は図３に示した実施例２の記録ヘッド用基板を用いたサイドシュータタイプのインクジェット記録ヘッドの一例を示す斜視図である。基板１９１上に液流路を形成する感光性樹脂をラミネートし、フォトリソグラフィー技術により流路壁１９５を成型加工する。続いて、吐出口１９４が形成されたオリフィスプレート１９２を電鋳によって作製し、流路壁１９５上に接着する。これにより、吐出口、吐出ノズルおよび液室が同時に形成される。最後にインク供給管１９３を基板１９１のインク供給口に接着する。
【００３６】
上記のように構成されるインクジェット記録ヘッドは、インクを収容する容器と組み合せて、記録ヘッドカートリッジを構成することができる。特に、複数の色をそれぞれ収容する容器と、各色毎の基板とを組み合せて記録ヘッドカートリッジを構成することにより、カラー記録を行うことがきる。
【００３７】
（２）記録装置
上述したようなカートリッジタイプの記録ヘッドを搭載可能な記録装置について説明する。図１４は、本発明の記録ヘッドを搭載可能な記録装置の一例を示す説明図である。
【００３８】
図１４に示す記録装置においては、記録ヘッドカートリッジＨ１０００がキャリッジ１０２に位置決めして交換可能に搭載されており、キャリッジ１０２には、記録ヘッドカートリッジＨ１０００上の外部信号入力端子を介して各吐出部に駆動信号等を伝達するための電気接続部が設けられている。
【００３９】
キャリッジ１０２は、主走査方向に延在して装置本体に設置されたガイドシャフト１０３に沿って往復移動可能に案内支持されている。そして、キャリッジ１０２は主走査モータ１０４によりモータプーリ１０５、従動プーリ１０６およびタイミングベルト１０７等の駆動機構を介して駆動されるとともにその位置および移動が制御される。また、ホームポジションセンサ１３０がキャリッジ１０２に設けられている。これにより遮蔽板１３６の位置をキャリッジ１０２上のホームポジションセンサ１３０が通過した際に位置を知ることが可能となる。
【００４０】
印刷用紙やプラスチック薄板等の記録媒体１０８は給紙モータ１３５からギアを介してピックアップローラ１３１を回転させることによりオートシートフィーダ（ＡＳＦ）１３２から一枚ずつ分離給紙される。更に搬送ローラ１０９の回転により、記録ヘッドカートリッジＨ１０００の吐出口面と対向する位置（プリント部）を通って搬送（副走査）される。搬送ローラ１０９はＬＦモータ１３４の回転によりギアを介して行われる。その際、給紙されたかどうかの判定と給紙時の頭出し位置の確定は、ペーパエンドセンサ１３３を記録媒体１０８が通過した時点で行われる。さらに、記録媒体１０８の後端が実際にどこに有り、実際の後端から現在の記録位置を最終的に割り出すためにもペーパエンドセンサ１３３は使用されている。
【００４１】
なお、記録媒体１０８は、プリント部において平坦なプリント面を形成するように、その裏面をプラテン（不図示）により支持されている。この場合、キャリッジ１０２に搭載された記録ヘッドカートリッジＨ１０００は、それらの吐出口面がキャリッジ１０２から下方へ突出して前記２組の搬送ローラ対の間で記録媒体１０８と平行になるように保持されている。
【００４２】
記録ヘッドカートリッジＨ１０００は、各吐出部における吐出口の並び方向が上述したキャリッジ１０２の走査方向に対して交差する方向になるようにキャリッジ１０２に搭載され、これらの吐出口列から液体を吐出して記録を行う。
【００４３】
（３）記録ヘッド用基板
本発明の構成の中心となる記録ヘッド用基板に関して複数の実施例について説明する。
【実施例１】
【００４４】
図２、図１は本発明の実施例１における記録ヘッド用基板のレイアウトを示す図である。この基板には多層配線技術が用いられ、各構成要素を接続する配線（アルミニウム、銅、金あるいは、アルミニウム、銅、金を含む合金による配線）は、絶縁層によって挟まれ、基板上において多層構造を成している。そして、それぞれの配線層は基板上の任意な箇所でスルーホール（絶縁層の開口部）によって上下の配線が互いに接続される。
【００４５】
また、図４は図２に示すａ−ａ’線に添った基板の模式断面図である。この例によればヒータ１１０１が形成されているのは第３配線層であるが、これは説明上の一例であり、本発明はそれに限ったものではない。図７、図９は従来例２の記録ヘッド用基板のレイアウト図及び模式断面図である。図７は図２と、図９は図４と同一の符号の符号を用いており、図は各々対応している。
【００４６】
なお図１〜９は、図に示されてはいないが、記録ヘッド用基板は回路構成を示す図１０で示したようにヒータ１１０１の数に対応するビット数の画像信号を入力して、一時的に格納するシフトレジスタ１１０４、及びそのシフトレジスタ１１０４に格納された画像信号をラッチするラッチ回路１１０３を有している。さらに、その画像信号を入力する画像データ入力端子１１０６、その画像信号を転送するための転送クロック入力端子１１０７、ラッチ信号を入力するラッチ信号入力端子１１０８を備えている。そしてトランジスタのスイッチングを行うスイッチ（ゲート）１１０９と合わせ、図１〜９においてはこれらの回路を駆動回路（駆動用ロジック回路群）１２０３としてまとめて扱う。
【００４７】
図１〜２、図４について説明する。記録ヘッド用基板１０００の上にヒータ（ヒータ列）１１０１（１２０１）、トランジスタ（トランジスタ列）１１０２、駆動回路（駆動回路列）１２０３が順次整列されている。そして本発明の特徴である１１０５及び１２０５はヒータ１１０１に所定の電圧を印加するための電源ライン、１１１０及び１２１０はトランジスタ１１０２を介してヒータ１１０１の接地を行うＧＮＤラインである。電源ライン１１０５は、第２配線層で形成された配線であり、トランジスタ１１０２の上部に絶縁層を介して形成されており、電源ライン１２０５は、第３配線層で形成された配線であり、電源ライン１１０５の上部に絶縁層を介して形成さている。同様にＧＮＤライン１１１０は、第２配線層で形成された配線であり、駆動回路１２０３の上部に絶縁層を介して形成されており、ＧＮＤライン１２１０は、第３配線層で形成された配線であり、ＧＮＤライン１１１０の上部に絶縁層を介して形成さている。そして電源ライン及びＧＮＤラインは、基板上に電源用電極パッド１１１１、ＧＮＤ用電極パッド１１１２を外部電気接続端子として各々有している。
【００４８】
第３配線層は第２配線層より膜厚を厚くし、第２配線層は第３配線層より膜厚を薄くし、第３配線層を用いる電源ライン１１０５は電源用電極パッド１１１１からヒータ列中心部分へ伸びるより長い個別配線に使用し、第２配線層を用いる電源ライン１２０５は電源用電極パッド１１１１からヒータ列の端部分へ伸びるより短い個別配線に使用し、配線幅と合わせて各個別配線の配線抵抗をほぼ等しく調整された電源ラインで構成され、第３配線層を用いるＧＮＤライン１１１０はＧＮＤ用電極パッド１１１２からヒータ列中心部分へ伸びるより長い個別配線に使用し、第２配線層を用いるＧＮＤライン１２１０はＧＮＤ用電極パッド１１１２からヒータ列の端部分へ伸びるより短い個別配線に使用し、配線幅と合わせて各個別配線の配線抵抗をほぼ等しく調整されたＧＮＤラインで構成されている。
【００４９】
一方トランジスタ１１０２（詳しくはトランジスタのソース・ドレイン・ゲート各電極）及び駆動回路１２０３に接続される信号線等は従来例２の図７、図９そのままに最下配線層である第１配線層で形成されており、電源ライン１１０５及び１２０５、ＧＮＤライン１１１０及び１２１０とは電気的に完全分離されている。
【００５０】
１２０６は電源ライン１１０５及び１２０５とヒータ１１０１とを結ぶ配線で、ヒータが形成されている第３層配線から電源ラインの各配線層に直接もしくはスルーホールを介して接続されている。１２０７はヒータ１１０１とトランジスタ１１０２のドレインを結ぶ配線で、ヒータが形成されている第３層配線からトランジスタ１１０２のドレイン電極が形成されている第１層配線にスルーホールを介して接続されている。１２０８はトランジスタ１１０２のソースとＧＮＤライン１１１０及び１２１０を結ぶ配線で、トランジスタ１１０２のソース電極が形成されている第１層配線からＧＮＤラインの各配線層にスルーホールを介して接続されている。１２０９はトランジスタ１１０２のゲートと駆動回路１２０３を結ぶ配線で、トランジスタ１１０２のゲート電極が形成されている第１層配線から駆動回路１２０３の信号線に直接接続されている。
【００５１】
本発明の構成にすることにより大きく分けて２つ、配線層２層化による実効的な配線領域拡大効果と、配線膜厚を２種で構成することによる個別配線領域幅の縮小効果がある。
【００５２】
まず配線層２層化の効果について説明する。本発明の構成にすることにより電源ラインとＧＮＤラインを従来例２の配線層１層に対して配線層２層とすることが可能であり、それは従来例の配線に対して配線幅を２倍にしたのと同等の効果を得ることであり、それは配線抵抗を１／２にすることである。この効果は配線領域の幅を増加させずに配線抵抗を低下させる手段として大変有効である。
【００５３】
特に近年の高画質高速印字の要求に対して記録ヘッド用基板の対応としては、基板内のヒータ数を増加させることが一般的である。しかしながらそれは基板内のヒータ列の延長につながり、電源ライン及びＧＮＤラインの配線抵抗が増大し、電源電圧からの電圧降下が大きくなるため電力効率の低下を招いてしまう。そして上記問題を回避するために配線幅を増大させることを一般的には行う。一方その配線の直下にあるトランジスタ及び駆動回路に関しては、ヒータ列の増加は一般的に基板内に占めるトランジスタ及び駆動回路領域のヒータ列方向での長さ増加につながるものの、ヒータ列方向での幅の増加にはつながらない。このことは幅の増加につながる配線と、そうはならない直下のトランジスタ及び駆動回路領域の間で幅の差が生じることを意味する。
【００５４】
特開平８−１０８５３６号公報に示されている従来例の記録ヘッド用基板においては配線幅とその直下のトランジスタ及び駆動回路領域がほぼ等しいことを利用し、それを上下の多層にすることによって基板の小型化を実現している。本発明はその特性を鑑み、基板の小型化を妨げている配線幅をさらに分割し、多層化することを特徴としている。
【００５５】
次に配線膜厚を２種で構成する効果について説明する。本発明の構成は個別配線の電源ラインとＧＮＤライン２種の配線膜厚で構成することを可能にしており、従来では配線抵抗値の調整手段が配線幅のみであったものに対して、配線膜厚による調整も可能になっている。このことは個別配線の配線抵抗値調整に大きく自由度を持たせるものである。
【００５６】
短い個別配線は高抵抗の方向に調整するために配線幅を狭くするだけでなく、配線膜厚を薄くすることができ、長い個別配線は低抵抗の方向に配線幅を広くするだけでなく配線膜厚を厚くすることができる。このことによって、基板の小型化を実現するための、トランジスタ領域と電源配線領域の重ね合わせ、駆動回路領域と接地配線領域の重ね合わせにより発生している個別配線領域幅の限界をそのままに、配置可能な個別配線本数を増やすことができる。その結果、ヒータ数の増加が可能になり、従来以上の高画質高速印字を実現している。
【００５７】
同様な問題に着目し配線層を２層化する方法は特開平１０−１８１０２２号公報に示されている。この構成は配線直下のトランジスタ領域及び駆動回路領域とは無関係に、電源ライン及びＧＮＤラインを異なる配線層において形成し、重ね合わせることを特徴とするものであり本発明と異なっている。
【００５８】
本発明はまた次のような特徴も持っている。インクジェット記録ヘッド用基板において電気回路である基板がインクと接触（詳しくは電気的に絶縁性が保たれた上で接触）していることから、インクへの漏電やバイアス印加によるインクの電気泳動を最も懸念するものである。それは欠陥等による信頼性の低下により故障が発生する可能性があるからである。記録ヘッド用基板においては特に電源ラインのレイアウトがその絶縁性や周辺へのバイアス印加の影響が最も懸念される項目となっているが、本発明はレイアウト上従来例とは変わらずにトランジスタの上部に電源ラインを配置する構成としているため、絶縁性やバイアス性において従来例と同等の特性が得られる特徴がある。
【００５９】
本実施例によれば電源ライン及びＧＮＤラインは第２及び第３の配線層で構成されているが、本発明はそれに限ったものではなく、最下配線層以外の複数の配線層によって構成することが可能である。本発明の特徴とするところはトランジスタ上部に複数層の電源ライン、駆動回路上部に複数層のＧＮＤラインを構成しているところである。
【００６０】
本発明の特徴を理解すれば、電源ライン及びＧＮＤラインを本発明の実施例である複数層の配線構成ではなく、共通配線を用いた従来例１による単層配線構成をそのままに配線層の厚さのみを所望の厚さに厚くすることは一般的である。しかしながらこの場合の配線層の厚さは厚くして数μｍ程度と限界がある。このことは配線層を絶縁するために使われるＳｉＯ2等からなる無機絶縁層の信頼性に起因するものである。また基板上の最上層の配線層に限れば、樹脂等からなる有機絶縁層を用い配線を絶縁し信頼性を確保する方法により配線層を数１０μｍ程度にすることも可能である。しかしながらこの場合、最上層配線の有機絶縁層はインクジェット吐出に必要な記録ヘッドの流路壁をも構成する樹脂層となるため、成型加工性、対インク性、基板を構成する無機材と有機材の密着性といった新たな観点の特性が要求されるようになる。
【実施例２】
【００６１】
図３は、本発明の実施例２における記録ヘッド用基板のレイアウトを示す図である。実施例１の図２がエッジシュータタイプのインクジェット記録ヘッド用基板の実施例を示していたのに対して、図３はサイドシュータタイプのインクジェット記録ヘッド用基板の一例を示す図である。図３のａ−ａ’線に添った基板の模式断面図及び斜視図の図４は実施例１と共通である。この例によればヒータ１１０１が形成されているのは第３配線層であるが、これは説明上の一例であり、本発明はそれに限ったものではない。図３は図２に対して符号を同一にしているものであるため実施例２特有の特徴のみを説明し、その他実施例１及び図２と同一部分は説明を省略する。また実施例２に対応する従来例３は図８、図９がレイアウト図及び模式断面図である。
【００６２】
図３について説明する。記録ヘッド用基板１０００の上に基板の下方からインクを供給するインク供給口１１２１がありその両端にヒータ（ヒータ列）１１０１（１２０１）、トランジスタ（トランジスタ列）１１０２、駆動回路（駆動回路列）１２０３が順次整列されている。そして本発明の特徴である１１０５及び１２０５はヒータ１１０１に所定の電圧を印加するための電源ライン、１１１０及び１２１０はトランジスタ１１０２を介してヒータ１１０１の接地を行うＧＮＤラインである。電源ライン１１０５は、第２配線層で形成された配線であり、トランジスタ１１０２の上部に絶縁層を介して形成されており、電源ライン１２０５は、第３配線層で形成された配線であり、電源ライン１１０５の上部に絶縁層を介して形成さている。同様にＧＮＤライン１１１０は、第２配線層で形成された配線であり、駆動回路１２０３の上部に絶縁層を介して形成されており、ＧＮＤライン１２１０は、第３配線層で形成された配線であり、ＧＮＤライン１１１０の上部に絶縁層を介して形成さている。そして電源ライン及びＧＮＤラインは、基板上に電源用電極パッド１１１１、ＧＮＤ用電極パッド１１１２を外部電気接続端子として各々有している。
【００６３】
第３配線層は第２配線層より膜厚を厚くし、第２配線層は第３配線層より膜厚を薄くし、第３配線層を用いる電源ライン１１０５は電源用電極パッド１１１１からヒータ列中心部分へ伸びるより長い個別配線に使用し、第２配線層を用いる電源ライン１２０５は電源用電極パッド１１１１からヒータ列の端部分へ伸びるより短い個別配線に使用し、配線幅と合わせて各個別配線の配線抵抗をほぼ等しく調整された電源ラインで構成され、第３配線層を用いるＧＮＤライン１１１０はＧＮＤ用電極パッド１１１２からヒータ列中心部分へ伸びるより長い個別配線に使用し、第２配線層を用いるＧＮＤライン１２１０はＧＮＤ用電極パッド１１１２からヒータ列の端部分へ伸びるより短い個別配線に使用し、配線幅と合わせて各個別配線の配線抵抗をほぼ等しく調整されたＧＮＤラインで構成されている。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の特徴を示す記録ヘッド用基板のレイアウト図及び模式断面図である。
【図２】本発明の実施例１における記録ヘッド用基板のレイアウト図である。
【図３】本発明の実施例２における記録ヘッド用基板のレイアウト図である。
【図４】本発明の図２〜３に示すａ−ａ’線に添った模式断面図である。
【図５】従来例１（エッジ共通配線）における記録ヘッド用基板のレイアウト図である。
【図６】従来例の図５に示すａ−ａ’線に添った模式断面図である。
【図７】従来例２（エッジ個別配線）における記録ヘッド用基板のレイアウト図である。
【図８】従来例３（サイド個別配線）における記録ヘッド用基板のレイアウト図である。
【図９】従来例の図７〜８に示すａ−ａ’線に添った模式断面図である。
【図１０】記録ヘッド用基板の回路構成を示す図である。
【図１１】図１０に示した回路を駆動する為のタイミングチャートである。
【図１２】本発明のエッジシュータタイプ記録ヘッドの一例を示す斜視図である。
【図１３】本発明のサイドシュータタイプ記録ヘッドの一例を示す斜視図である。
【図１４】本発明の記録装置の一例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００６５】
１０２  キャリッジ
１０３  ガイドシャフト
１０４  主走査モータ
１０５  モータプーリ
１０６  従動プーリ
１０７  タイミングベルト
１０８  記録媒体
１０９  搬送ローラ
１３０  ホームポジションセンサ
１３１  ピックアップローラ
１３２  オートシートフィーダ（ＡＳＦ）
１３３  ペーパエンドセンサ
１３４  ＬＦモータ
１３５  給紙モータ
１３６  遮蔽板
１８１  記録ヘッド用基板
１８２  蓋板
１８３  インク供給口
１８４  流路壁
１９１  記録ヘッド用基板
１９２  オリフィスプレート
１９３  インク供給管
１９４  吐出口
１９５  流路壁
１０００  記録ヘッド用基板
１１０１  熱変換素子（ヒータ）
１１０２  トランジスタ（トランジスタ列領域）
１１０３  ラッチ回路
１１０４  シフトレジスタ
１１０５  （第２配線層による）電源ライン
１１０６  画像データ入力端子
１１０７  転送クロック入力端子
１１０８  ラッチ信号入力端子
１１０９  スイッチ
１１１０  （第２配線層による）ＧＮＤライン
１１１１  電源用電極パッド
１１１２  ＧＮＤ用電極パッド
１１２１  インク供給口
１２０１  ヒータ列（ヒータ列領域）
１２０３  駆動回路（駆動回路列領域）
１２０５  （第３配線層による）電源ライン
１２０６  電源ラインとヒータを結ぶ配線
１２０７  ヒータとトランジスタ（ドレイン）を結ぶ配線
１２０８  トランジスタ（ソース）とＧＮＤラインを結ぶ配線
１２０９  トランジスタ（ゲート）と駆動回路を結ぶ配線
１２１０  （第３配線層による）ＧＮＤライン
Ｈ１０００  記録ヘッドカートリッジ
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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