JP2018008458A - 半導体装置、液体吐出ヘッド、液体吐出ヘッドカートリッジおよび記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】吐出素子に供給する電圧のばらつきを低減しながら、配線や端子部のレイアウトの制約を緩和ことができる半導体装置を提供する。【解決手段】液体を吐出するための吐出素子１０１と、吐出素子を駆動するための駆動部１０２と、をそれぞれ有する複数の吐出ユニットＵＮＩＴと、複数の吐出ユニットのそれぞれに配線を介して電源を供給するための端子部Ｔと、を含み、複数の吐出ユニットは、第１吐出ユニットと第２吐出ユニットとを含み、第１吐出ユニットは、吐出素子のうち第１吐出素子と、駆動部のうち第１駆動部と、を有し、第２吐出ユニットは、吐出素子のうち第２吐出素子と、駆動部のうち第２駆動部と、を有し、端子部から第１吐出ユニットまでの電流経路の長さは、端子部から前記第２吐出ユニットまでの電流経路の長さよりも大きく、第１駆動部の抵抗は、第２駆動部の抵抗よりも小さい。【選択図】図２

Description

本発明は、半導体装置、液体吐出ヘッド、液体吐出ヘッドカートリッジおよび記録装置に関する。

吐出素子で発生したエネルギを液体に与えることによって、液体を吐出口から吐出させる液体吐出ヘッドが知られている。記録の高速化を実現するために、液体吐出ヘッドには複数の吐出素子が配される。それぞれの吐出素子に印加される電圧がばらついた場合、吐出される液体の量がばらつき、形成される画像の画質が低下しうる。特許文献１には、液体吐出ヘッドに配された複数の吐出素子に電力を供給する際、端子部から吐出素子までの配線長に応じて変化する配線抵抗によって、それぞれの吐出素子に印加される電圧がばらつくことを低減する配線パターンが示されている。具体的には、電源配線と接地配線との接続部を両端に配し、電源配線および接地配線の配線幅を徐々に変更することが記載されている。

特開２０１４−９４５１４号公報

電源配線用と接地配線用との端子部を片側に配置したいなど、レイアウト上の制約のために、配線パターンによって吐出素子に印加される電圧のばらつきを低減することが難しい場合が考えられる。本発明は、吐出素子に供給する電圧のばらつきを低減しながら、配線や端子部のレイアウトの制約を緩和するのに有利な技術を提供することを目的とする。

上記課題に鑑みて、本発明の実施形態に係る半導体装置は、液体を吐出するための吐出素子と、吐出素子を駆動するための駆動部と、をそれぞれ有する複数の吐出ユニットと、複数の吐出ユニットのそれぞれに配線を介して電源を供給するための端子部と、を含み、複数の吐出ユニットは、第１吐出ユニットと第２吐出ユニットとを含み、第１吐出ユニットは、吐出素子のうち第１吐出素子と、駆動部のうち第１駆動部と、を有し、第２吐出ユニットは、吐出素子のうち第２吐出素子と、駆動部のうち第２駆動部と、を有し、端子部から第１吐出ユニットまでの電流経路の長さは、端子部から前記第２吐出ユニットまでの電流経路の長さよりも大きく、第１駆動部の抵抗は、第２駆動部の抵抗よりも小さいことを特徴とする。

上記手段によって、吐出素子に供給する電圧のばらつきを低減しながら、配線や端子部のレイアウトの制約を緩和するのに有利な技術が提供される。

本発明の実施形態に係る半導体装置の回路構成例を示す図。 図１の半導体装置の各構成の配置例を示す図。 図１の半導体装置のそれぞれの吐出ユニットを介する経路に含まれる抵抗値の例を示す図。 図１の回路構成の変形例を示す図。 本発明の実施形態に係る半導体装置の回路構成例を示す図。 図５の半導体装置の各構成の配置例を示す図。 図５の半導体装置のそれぞれの吐出ユニットを介する経路に含まれる抵抗値の例を示す図。 本発明の実施形態に係る半導体装置の回路構成例を示す図。 図８の半導体装置の各構成の配置例を示す図。 図８の半導体装置のそれぞれの駆動部の抵抗値の大小関係の例を示す図。 図８の半導体装置のそれぞれの吐出ユニットを介する経路に含まれる抵抗値の例を示す図。 図８の半導体装置の比較例のそれぞれの吐出ユニットを介する経路に含まれる抵抗値の例を示す図。 本発明の実施形態に係る半導体装置の各構成の配置例を示す図。 図１３の半導体装置のそれぞれの駆動部の抵抗値の大小関係の例を示す図。 図１３の半導体装置のそれぞれの吐出ユニットを介する経路に含まれる抵抗値の例を示す図。 液体吐出ヘッド、液体吐出ヘッドカートリッジ、記録装置および記録装置の制御回路の構成を表す図。

以下、本発明に係る半導体装置の具体的な実施形態を、添付図面を参照して説明する。なお、以下の説明および図面において、複数の図面に渡って共通の構成については共通の符号を付している。そのため、複数の図面を相互に参照して共通する構成を説明し、共通の符号を付した構成については適宜説明を省略する。

第１の実施形態
図１〜４を参照して、本発明の実施形態による半導体装置の構造について説明する。図１は、本発明の第１の実施形態における半導体装置１００の回路構成を示す図である。半導体装置１００は、液体の吐出を制御するように構成される。半導体装置１００は、例えば、インクなどの液体によって紙などの媒体に画像を記録する記録装置において、吐出口からの液体の吐出を制御するように構成されうる。

半導体装置１００は、電源端子１０６（ＶＨ端子）および接地端子１０７（ＧＮＤＨ端子）を備える端子部Ｔと、複数の吐出ユニットＵＮＩＴと、電源配線１０４（ＶＨ配線）と、接地配線１０５（ＧＮＤＨ配線）と、を備えている。電源端子１０６および接地端子１０７は、電源配線１０４および接地配線１０５を介して、それぞれの吐出ユニットＵＮＩＴに電力を供給する。また、半導体装置１００は、複数の吐出ユニットＵＮＩＴをそれぞれ制御する複数の制御回路１０３（典型的にはロジック回路）を備えうる。制御回路１０３は、外部からの信号（不図示）によってそれぞれの吐出ユニットＵＮＩＴを制御しうる。それぞれの吐出ユニットＵＮＩＴは、インクなどの液体に対して、該液体が吐出口から吐出するように、エネルギを印加する吐出素子１０１と、吐出素子１０１を駆動するための駆動部１０２とを含みうる。それぞれの吐出ユニットＵＮＩＴは、一端と他端とがそれぞれ電源配線１０４と接地配線１０５と接続され、一端と他端との間で吐出素子１０１と駆動部１０２とは直列に接続される。ここで、吐出素子１０１は、例えば、ヒータなどの発熱体やピエゾ素子などの圧電素子であり、液体を吐出するためのエネルギを発生しうる。図１に示す構成において、吐出素子１０１は発熱体であり、回路図において抵抗として表される。駆動部１０２は、吐出素子１０１に対する電気的エネルギの印加を制御する回路素子でありうる。駆動部１０２は、例えば、パワートランジスタなどの、電流を制御可能なトランジスタでありうる。図１には、駆動部１０２としてｎ型のトランジスタ（パワートランジスタ）が例示されている。制御回路１０３の出力が、駆動部１０２のトランジスタのゲート電極に接続され、駆動部１０２を制御する。

図２に、半導体装置１００の吐出素子１０１、駆動部１０２、制御回路１０３、電源配線１０４、接地配線１０５、電源端子１０６、接地端子１０７を含む各構成の配置例を示す。半導体装置１００は、典型的には、シリコン基板などを用いた基板（半導体基板）の上に多層配線技術を用いて形成される。電源配線１０４は、例えば、第２層の金属配線（例えば、アルミニウムなどの金属またはその合金などで構成されうる）で、駆動部１０２の上を通るように形成されうる。電源配線１０４は、電源端子１０６から延びていて、それぞれの吐出ユニットＵＮＩＴに電源電圧を供給する。接地配線１０５は、例えば、電源配線１０４と同じ第２層の金属配線（例えば、アルミニウムなどの金属またはその合金などで構成されうる）で、制御回路１０３の上を通るように形成されうる。接地配線１０５は、接地端子１０７から延びていて、それぞれの吐出ユニットＵＮＩＴに接地電圧を供給する。電源配線１０４および接地配線１０５は、典型的には、一定の厚さを有する。電源端子１０６および接地端子１０７を含む端子部Ｔは、それぞれの吐出ユニットＵＮＩＴの配列における一端に配置されている。図２に示す構成において、端子部Ｔよりも左の側に複数の吐出ユニットＵＮＩＴがそれぞれ配される。また、図２に示す構成において、半導体装置１００には、１６の吐出ユニットＵＮＩＴが配されるが、１５以下であってもよいし、１７以上であってもよい。

半導体装置１００において、端子部Ｔから遠い吐出ユニットＵＮＩＴの駆動部１０２が吐出素子１０１を駆動する際の抵抗が、端子部Ｔから近い吐出ユニットＵＮＩＴの駆動部１０２が吐出素子１０１を駆動する際の抵抗よりも小さくなるようにレイアウトされる。例えば、端子部Ｔから吐出ユニットＵＮＩＴのそれぞれまでの距離が遠くなるに従って、吐出ユニットＵＮＩＴのそれぞれに含まれる駆動部１０２が吐出素子１０１を駆動する際の抵抗が小さくなるようにレイアウトされる。駆動部１０２が吐出素子１０１を駆動する際の抵抗は、連続的に小さくなってもよいし、段階的に小さくなってもよい。複数の吐出ユニットＵＮＩＴのそれぞれに含まれる駆動部１０２は、それぞれトランジスタを有する。駆動部１０２の抵抗とは、駆動部１０２が対応する吐出素子１０１を駆動する際の抵抗であり、それぞれの駆動部１０２が有するトランジスタのオン抵抗ＲＯＮである。そこで、例えば、吐出ユニットＵＮＩＴに含まれる駆動部１０２に用いられるトランジスタは、端子部Ｔから離れて配されるにつれて、連続的または段階的にチャネル幅Ｗ（ゲート幅）が大きくなるようにレイアウトされる。このようなレイアウトを用いることによって、端子部Ｔに近い駆動部１０２の抵抗であるトランジスタのオン抵抗ＲＯＮが、当該駆動部１０２よりも端子部Ｔから遠い駆動部１０２のトランジスタのオン抵抗ＲＯＮ以上となる。本明細書において、オン抵抗ＲＯＮとは、駆動部１０２のトランジスタのドレイン−ソース間の電位差とドレイン電流量とで算出される抵抗値のことを示す。

次に、駆動部１０２の吐出素子１０１を駆動させる際の駆動部１０２の抵抗について、電源端子１０６と吐出ユニットＵＮＩＴのそれぞれとの間の寄生抵抗および吐出ユニットＵＮＩＴのそれぞれと接地端子１０７との間の寄生抵抗と共に説明する。電源端子１０６と吐出ユニットＵＮＩＴのそれぞれとの間の寄生抵抗は、電源配線１０４の配線抵抗ＲＶＨを含む。図１に示すように、例えば端子部Ｔの電源端子１０６から吐出ユニットＵＮＩＴ１までの間には配線抵抗ＲＶＨとして抵抗Ｒｖ（１）が存在する。また、電源端子１０６から吐出ユニットＵＮＩＴ２までの間には配線抵抗ＲＶＨとして抵抗Ｒｖ（１）および抵抗Ｒｖ（２）が存在し、電源端子１０６から吐出ユニットＵＮＩＴｉまでの間には配線抵抗ＲＶＨとして抵抗ΣＲｖ（ｉ）が存在する。ここで、抵抗Ｒｖ（１）は電源端子１０６と吐出ユニットＵＮＩＴ１との間の電源配線１０４の配線抵抗、また、抵抗Ｒｖ（ｉ）（ｉ≧２）とは、吐出ユニットＵＮＩＴ（ｉ）と吐出ユニットＵＮＩＴ（ｉ−１）との間の電源配線１０４の配線抵抗を示す。同様に、吐出ユニットＵＮＩＴのそれぞれと接地端子１０７との間の寄生抵抗は、接地配線１０５の配線抵抗ＲＧＮＤＨを含み、例えば端子部Ｔの接地端子１０７から吐出ユニットＵＮＩＴ１までの間には配線抵抗ＲＧＮＤＨとして抵抗Ｒｇ（１）が存在する。また、接地端子１０７から吐出ユニットＵＮＩＴ２までの間には配線抵抗ＲＧＮＤＨとして抵抗Ｒｇ（１）および抵抗Ｒｇ（２）が存在し、接地端子１０７から吐出ユニットＵＮＩＴｉの間には配線抵抗ＲＧＮＤＨとして抵抗ΣＲｇ（ｉ）が存在する。ここで、抵抗Ｒｇ（１）は接地端子１０７と吐出ユニットＵＮＩＴ１との間の接地配線１０５の配線抵抗、また、抵抗Ｒｇ（ｉ）（ｉ≧２）とは、吐出ユニットＵＮＩＴ（ｉ）と吐出ユニットＵＮＩＴ（ｉ−１）との間の接地配線１０５の配線抵抗を示す。

このため、端子部Ｔから遠い吐出ユニットＵＮＩＴは、端子部Ｔに近い吐出ユニットＵＮＩＴと比較して、電源端子１０６から吐出ユニットＵＮＩＴを介して接地端子１０７までの電流経路に含まれる配線抵抗の抵抗値が大きくなる。このため、吐出ユニットＵＮＩＴが動作する際、端子部Ｔから遠い吐出ユニットＵＮＩＴに印加される電圧が、端子部Ｔに近い吐出ユニットＵＮＩＴに印加される電圧よりも低くなり、吐出ユニットＵＮＩＴ間で印加される電圧がばらついてしまう。それぞれの吐出ユニットＵＮＩＴの間で印加される電圧がばらつくと、それぞれの吐出ユニットＵＮＩＴに含まれる吐出素子１０１に印加される電圧がばらつく。このため、吐出素子１０１によって吐出される液体の量がばらつき、形成される画像の画質が低下しうる。

そこで、本実施形態において、駆動部１０２のうち、端子部Ｔからの距離がより大きい駆動部１０２のトランジスタのオン抵抗ＲＯＮが、端子部Ｔからの距離がより小さい駆動部１０２のトラジスタのオン抵抗ＲＯＮより小さくなるよう、駆動部１０２を構成する。例えば、端子部Ｔからの距離に応じて駆動部１０２のトランジスタのオン抵抗ＲＯＮが、端子部Ｔから遠いほど連続的または段階的に小さくなるようにしてもよい。これによって、配線抵抗ＲＶＨ、ＲＧＮＤＨを含む寄生抵抗の抵抗値とオン抵抗ＲＯＮの抵抗値との合計の抵抗値のばらつきが、吐出ユニットＵＮＩＴのそれぞれに同じトランジスタを用いた場合の抵抗値のばらつきと比較して低減される。これによって、それぞれの吐出ユニットＵＮＩＴに含まれる吐出素子１０１に印加される電圧のばらつきが低減される。結果として、吐出素子１０１によって吐出される液体の量のばらつきが低減され、形成される画像の画質が向上しうる。

具体的には、吐出素子１０１が、図１に示すように第１吐出素子１０１−１と、印加される電圧が第１吐出素子１０１−１よりも大きい第２吐出素子１０１−２を有する場合を考える。この場合、第１吐出素子１０１−１の駆動部１０２−１の抵抗を第２吐出素子１０１−２の駆動部１０２−２の抵抗よりも小さくする。例えば、端子部（電源端子１０６）から第１吐出素子１０１−１を有する吐出ユニットまでの電流経路の抵抗が、該端子部から第２吐出素子１０１−２を有する第２吐出ユニットまでの電流経路の抵抗より大きい場合がある。図１に示す構成では、吐出ユニットＵＮＩＴ１５に含まれる吐出素子１０１を第１吐出素子１０１−１、吐出ユニットＵＮＩＴ３に含まれる吐出素子１０１を第２吐出素子１０１−２としたが、組み合わせはこれに限られない。第１吐出素子１０１−１よりも第２吐出素子１０１−２に印加される電圧が大きくなる組み合わせであればよい。

この場合、第１駆動部１０２−１の抵抗が、第２駆動部１０２−２の抵抗よりも小さくなるようする。例えば、電源端子１０６から第１吐出素子１０１−１までの電流経路に配されるトランジスタと、電源端子１０６から第２吐出素子１０１−２までの電流経路に配されるトランジスタの、オン抵抗を異ならせる。具体的には、第１吐出素子１０１−１に接続されるトランジスタ１２１−１のオン抵抗を、第２吐出素子１０１−２に接続されるトランジスタ１２１−２のオン抵抗より小さくする。

このように構成することで、第１吐出素子１０１−１と第２吐出素子１０１−２に印加される電圧の差をなくす、または、低減することができる。端子部Ｔから吐出素子までの電流経路に複数のトラジスタが配される場合は、トランジスタのオン抵抗の和で調整することができる。

また、吐出ユニットＵＮＩＴの吐出素子１０１それぞれに対応する電流経路ごとに直列に挿入される抵抗値のばらつきが低減されることによって、吐出素子１０１を流れる電流値のばらつきが低減する。結果として、それぞれの吐出素子１０１での発熱量のばらつきが低減され、特定の吐出素子１０１の短寿命化を抑制できる。また、端子部Ｔに近い駆動部１０２のトランジスタは、端子部Ｔから遠い駆動部１０２のトランジスタよりも駆動能力が小さく（抵抗が大きく）てもよい。このため、チャネル幅Ｗが小さく相対的に小さいトランジスタを用いることができ、結果として半導体装置１００の面積の利用効率を向上することが可能となる。

図２の半導体装置１００では、吐出ユニットＵＮＩＴが配される領域の片側に隣り合うように電源端子１０６及び接地端子１０７を含む端子部Ｔが配されている。この場合、電源配線１０４及び接地配線１０５の幅で、それぞれの吐出ユニットＵＮＩＴに対する抵抗値を一定にすると、端子部Ｔ側に比べ、端子部Ｔから遠い側の端部における電源配線１０４及び接地配線１０５の幅が非常に大きくなる。一方、本実施形態の構成を用いることで、端子部Ｔを片側に設けても、トランジスタのオン抵抗ＲＯＮによって、配線抵抗による吐出ユニットＵＮＩＴに印加される電圧のばらつきを低減できるため、配線幅を変更する必要がない。よって、吐出素子に供給する電圧のばらつきを低減しながら、配線や端子部Ｔのレイアウトの制約を緩和することができる。

例えば、図３に示すように吐出ユニットＵＮＩＴごとに、電源配線１０４の配線抵抗ＲＶＨと接地配線１０５の配線抵抗ＲＧＮＤＨと駆動部１０２のトランジスタのオン抵抗ＲＯＮとの合計の抵抗値が一定となるように、それぞれのトランジスタを配してもよい。図３に示す構成の場合、トランジスタのオン抵抗ＲＯＮは、端子部Ｔに近い吐出ユニットＵＮＩＴ１のトランジスタの１４．２５Ωから、端子部Ｔから遠い吐出ユニットＵＮＩＴ１６のトランジスタの１２Ωまで連続的に変化する。トランジスタにおいて、オン抵抗ＲＯＮとチャネル幅Ｗとは、他の構成が同じ場合、互いに反比例の関係にある。このため、吐出ユニットＵＮＩＴ１６のトランジスタのチャネル幅Ｗは、他の構成が同じ場合、吐出ユニットＵＮＩＴ１のトランジスタのチャネル幅の１４．２５／１２の大きさでありうる。

また、図３に示す構成では、配線抵抗ＲＶＨ、ＲＧＮＤＨと駆動部１０２のトランジスタのオン抵抗ＲＯＮとの合計の抵抗値が一定となるように、連続的に駆動部１０２のトランジスタのオン抵抗を変化させたが、これに限られることはない。例えば、複数の吐出ユニットＵＮＩＴを１つのグループとし、グループごとに段階的に駆動部１０２のトランジスタのオン抵抗ＲＯＮを変化させてもよい。それぞれの吐出ユニットＵＮＩＴの駆動部１０２に同じトランジスタを用いた場合と比較して、吐出ユニットＵＮＩＴのそれぞれの間で、配線抵抗ＲＶＨ、ＲＧＮＤＨを含む寄生抵抗とオン抵抗ＲＯＮとの合計の抵抗値のばらつきが低減できればよい。

また、駆動部１０２のトランジスタの抵抗（オン抵抗ＲＯＮ）を変化させるのに用いるのは、トランジスタのチャネル幅Ｗの変化に限られるものではない。例えば、駆動部１０２のトランジスタのチャネル長Ｌを変化させることによって抵抗を変化させてもよい。ここで、注目する吐出ユニットＵＮＩＴの駆動部１０２のトランジスタのチャネル幅ＷをＷ１、チャネル長ＬをＬ１とする。また、注目する吐出ユニットＵＮＩＴよりも端子部Ｔから遠い駆動部１０２のトランジスタのチャネル幅ＷをＷ２、チャネル長ＬをＬ２とする。この場合、Ｗ１／Ｌ１＜Ｗ２／Ｌ２の関係を満たすことによって、それぞれの吐出ユニットＵＮＩＴの吐出素子１０１に印加される電圧がばらつくことを低減できる。

また例えば、駆動部１０２のトランジスタにチャネル幅Ｗ、チャネル長Ｌが同じトランジスタを用いた場合、吐出素子１０１を駆動させる際、駆動部１０２のトランジスタに印加されるゲート電圧Ｖｇｓを変化させてもよい。この場合、吐出ユニットＵＮＩＴのトランジスタに印加するゲート電圧Ｖｇｓを、端子部Ｔから該吐出ユニットＵＮＩＴまでの距離よりも、端子部Ｔからの距離が小さい吐出ユニットＵＮＩＴのトランジスタに印加されるゲート電圧Ｖｇｓよりも大きくする。例えば、端子部Ｔから吐出ユニットＵＮＩＴのそれぞれまでの距離が遠くなるに従って、吐出ユニットＵＮＩＴのそれぞれに含まれるトランジスタに印加するゲート電圧Ｖｇｓを、連続的または段階的に大きくする。これによって、それぞれの吐出ユニットＵＮＩＴの吐出素子１０１に印加される電圧がばらつくことを低減できる。また、それぞれの吐出ユニットＵＮＩＴの駆動部１０２のそれぞれのトランジスタのチャネル幅Ｗ、チャネル長Ｌ、ゲート電圧Ｖｇｓの変化を組み合わせて用いてもよい。

図４は、図１に示した半導体装置１００の回路構成の変形例を示す図である。図１に示す構成では、吐出素子１０１が１つのトランジスタで構成される駆動部１０２によって駆動される回路構成を示したが、これに限られるものではなく、駆動部１０２が、複数のトランジスタによって構成されてもよい。図４に示す構成において、駆動部１０２は、トランジスタ１２１とトランジスタ１２２とを含む。また、それぞれの吐出ユニットＵＮＩＴは、電源配線１０４の側から接地配線１０５の側に向かい、ｎ型のトランジスタ１２１、吐出素子１０１、ｐ型のトランジスタ１２２の順に配される。制御回路１０３の出力が、駆動部１０２のトランジスタ１２１、１２２のゲート電極にそれぞれ接続される。このような構成の駆動部１０２を、電圧補償型駆動部と呼ぶ。これ以外の構成は、図１に示す構成と同じであってもよい。

電圧補償型駆動部は、トランジスタ１２１とトランジスタ１２２とを飽和領域で動作するように設計されうる。一方、上述と同様に、それぞれの吐出ユニットＵＮＩＴの配される位置に応じて、電源配線１０４および接地配線１０５の配線抵抗を含む寄生抵抗の違いから、吐出ユニットＵＮＩＴに配されるトランジスタ１２１、１２２のソース・ドレイン電圧が異なる。このため、トランジスタ１２１、１２２の大きさをすべての吐出ユニットＵＮＩＴで同じにした場合、チャネル長変調効果によって、吐出素子１０１に印加される電圧がばらついてしまう。これを補正するために、駆動部１０２の抵抗を異ならせる。

具体的には、吐出素子１０１が、図４に示すように第１吐出素子１０１−１と、印加される電圧が第１吐出素子１０１−１よりも大きい第２吐出素子１０１−２を有する場合を考える。この場合、第１吐出素子１０１−１の第１駆動部１０２−１の抵抗を第２吐出素子１０１−２の第２駆動部１０２−２の抵抗よりも小さくする。例えば、端子部（電源端子１０６）から第１吐出素子１０１−１を有する吐出ユニットまでの電流経路の抵抗が、該端子部から第２吐出素子１０１−２を有する第２吐出ユニットまでの電流経路の抵抗より大きい場合がある。

この場合、第１駆動部１０２−１の抵抗が、第２駆動部１０２−２の抵抗よりも小さくなるようする。例えば、電源端子１０６から第１吐出素子１０１−１までの電流経路に配されるトランジスタと、電源端子１０６から第２吐出素子１０１−２までの電流経路に配されるトランジスタの、オン抵抗を異ならせる。具体的には、第１吐出素子１０１−１に接続されるトランジスタ１２１−１のオン抵抗を、第２吐出素子１０１−２に接続されるトランジスタ１２１−２のオン抵抗よりも小さくする。

このように構成することで、第１吐出素子１０１−１と第２吐出素子１０１−２に印加される電圧の差をなくす、または、低減することができる。端子部Ｔから吐出素子までの電流経路に複数のトラジスタが配される場合は、トランジスタのオン抵抗の和で調整することができる。

また、端子部（接地端子１０７）から第１吐出素子１０１−１を有する吐出ユニットの電流経路の抵抗が、該端子部から第２吐出素子１０１−２を有する第２吐出ユニットまでの電流経路の抵抗より大きい場合がある。

この場合、第１駆動部１０２−１の抵抗が、第２駆動部１０２−２の抵抗よりも小さくなるようにする。例えば、接地端子１０７から第１吐出素子１０１−１までの電流経路に配されるトランジスタと、接地端子１０７から第２吐出素子１０１−２までの電流経路に配されるトランジスタの、オン抵抗を異ならせる。具体的には、第１吐出素子１０１−１に接続されるトランジスタ１２２−１のオン抵抗を、第２吐出素子１０１−２に接続されるトランジスタ１２２−２のオン抵抗より小さくする。

このように構成することで、第１吐出素子１０１−１と第２吐出素子１０１−２に印加される電圧の差をなくす、または、低減することができる。

トランジスタ１２１、１２２のオン抵抗を異ならせるため、例えば、それぞれのトランジスタ１２１、１２２のサイズを異ならせる。電圧補償型駆動部においても、オン抵抗は、駆動部１０２のトランジスタのドレイン−ソース間電圧とドレイン電流量の関数である。

駆動能力の大きいトランジスタは、駆動能力の小さなトランジスタと比較して、所定のドレイン電流を流すソース・ドレイン間電圧が小さいため、例えば、端子部Ｔから遠い吐出ユニットＵＮＩＴに含まれるトランジスタほど、チャネル幅Ｗを大きくしてもよい。また例えば、端子部Ｔから遠い吐出ユニットＵＮＩＴに含まれるトランジスタほど、チャネル長Ｌを小さくしてもよい。また例えば、駆動部１０２のトランジスタ１２１、１２２にチャネル幅Ｗ、チャネル長Ｌが同じトランジスタを用いた場合、吐出素子１０１を駆動させる際、駆動部１０２のトランジスタ１２１、１２２に印加されるゲート電圧Ｖｇｓを変化させてもよい。この場合、注目する吐出ユニットＵＮＩＴの駆動部１０２のトランジスタ１２１、１２２のゲート電圧を、注目する吐出ユニットＵＮＩＴよりも端子部Ｔから遠い駆動部１０２のトランジスタ１２１、１２２のゲート電圧以下にする。上述の実施形態と同様に、端子部Ｔからの距離に応じて駆動部１０２のトランジスタ１２１、１２２のオン抵抗ＲＯＮが、端子部Ｔから遠いほど連続的または段階的に小さくなるようにする。これによって、それぞれの吐出ユニットＵＮＩＴの吐出素子１０１に印加される電圧がばらつくことを低減できる。

また、図２では、電源端子１０６及び接地端子１０７を吐出ユニットＵＮＩＴが配される領域の片側に配置する例を示したが、本実施形態の半導体装置１００はこれに限定されない。例えば、電源端子１０６が吐出ユニットＵＮＩＴが配される領域の両側に配され、かつ接地端子１０７も吐出ユニットＵＮＩＴが配される領域の両側に配される構成としてもよい。この場合、電源配線１０４及び接地配線１０５における配線抵抗は、吐出ユニットＵＮＩＴが配される領域の中央に向かって大きくなる。よって、駆動部１０２のトランジスタのオン抵抗ＲＯＮを中央に向かって小さくすることで、それぞれの吐出ユニットＵＮＩＴの吐出素子１０１に印加される電圧のばらつきを低減することができる。このように、本実施形態の半導体装置１００を用いることで、配線や端子部のレイアウトの制限を緩和しながら、それぞれの吐出素子１０１に印加される電圧のばらつきを低減することができる。

第２の実施形態
図５〜７を参照して、本発明の実施形態による半導体装置の構造について説明する。図５は、本発明の第２の実施形態における半導体装置１００の回路構成を示す図である。本実施形態において、互いに隣接する４つの吐出ユニットＵＮＩＴを１つのセグメント（吐出ユニット群）とする。吐出ユニットＵＮＩＴは、電源端子１０６に並列に接続される電源配線１０４（本実施形態において電源配線１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ、１０４ｄ。）、接地端子１０７に並列に接続される接地配線１０５（本実施形態において、接地配線１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃ、１０５ｄ。）によって、セグメントごとに電源端子１０６、接地端子１０７に接続される。それ以外の構成は、上述の第１の実施形態と同じであってもよい。

図６に、半導体装置１００の吐出素子１０１、駆動部１０２、制御回路１０３、電源配線１０４ａ〜１０４ｄ、接地配線１０５ａ〜１０５ｄ、電源端子１０６、接地端子１０７を含む各構成の配置例を示す。本実施形態において、半導体装置１００は、４つの吐出ユニットＵＮＩＴを１つのセグメントとし、４つのセグメントが配される。セグメント１は電源配線１０４ａ、セグメント２は電源配線１０４ｂ、セグメント３は電源配線１０４ｃ、セグメント４は電源配線１０４ｄを介して、それぞれ電源端子１０６から電源電圧が供給される。また、セグメント１は接地配線１０５ａ、セグメント２は接地配線１０５ｂ、セグメント３は接地配線１０５ｃ、セグメント４は接地配線１０５ｄを介して、それぞれ接地端子１０７から接地電圧が供給される。本実施形態においても、上述の第１の実施形態と同様に、吐出ユニットＵＮＩＴが配される領域の片側に隣り合うように電源端子１０６及び接地端子１０７を含む端子部Ｔが配される。

半導体装置１００は、典型的には、シリコン基板などを用いた基板（半導体基板）の上に多層配線技術を用いて形成される。電源配線１０４ａ〜１０４ｄは、例えば、第２層の金属配線（例えば、アルミニウムなどの金属またはその合金などで構成されうる）で、駆動部１０２の上を通るように形成されうる。接地配線１０５ａ〜１０５ｄは、例えば、電源配線１０４ａ〜１０４ｄと同じ第２層の金属配線（例えば、アルミニウムなどの金属またはその合金などで構成されうる）で、制御回路１０３の上を通るように形成されうる。電源配線１０４および接地配線１０５は、例えば、一定の厚さを有する。図６に示す構成において、半導体装置１００には、１つのセグメントに４つの吐出ユニットＵＮＩＴが配されるが、１つのセグメントに配される吐出ユニットＵＮＩＴは、１〜３であってもよいし、５以上であってもよい。また、図６に示す構成において、半導体装置１００には、４つのセグメントが配されるが、２または３であってもよいし、５以上であってもよい。また例えば、セグメントごとに配される吐出ユニットＵＮＩＴの数が異なっていてもよい。

本実施形態において、端子部Ｔから遠いセグメントに接続される電源配線１０４の単位長さあたりの平均の配線抵抗が、端子部Ｔから近いセグメントに接続される電源配線１０４の単位長さあたりの平均の配線抵抗よりも小さくなるようにレイアウトされる。また、同様に端子部Ｔから遠いセグメントに接続される接地配線１０５の単位長さあたりの平均の配線抵抗が、端子部Ｔから近いセグメントに接続される接地配線１０５の単位長さあたりの平均の配線抵抗よりも小さくなるようにレイアウトされる。例えば、電源配線１０４ａ〜１０４ｄおよび接地配線１０５ａ〜１０５ｄは、端子部Ｔから接続するセグメントまでの距離が遠くなるに従って、単位長さあたりの平均の配線抵抗が連続的または段階的に小さくなるように配されてもよい。これを実現するために、例えば、端子部Ｔに近いセグメントに接続する配線の配線パターンの線幅が、端子部Ｔから遠いセグメントに接続する配線の配線パターンの線幅以下になるように形成されてもよい。また例えば、端子部Ｔに近いセグメントに接続する配線の配線パターンの平均の線幅が、端子部Ｔから遠いセグメントに接続する配線の配線パターンの平均の線幅以下であってもよい。

また、第１の実施形態と同様に端子部Ｔから吐出ユニットＵＮＩＴまでの距離が遠くなるに従って、吐出ユニットＵＮＩＴのそれぞれに含まれる駆動部１０２が吐出素子１０１を駆動する際の抵抗が、連続的または段階的に小さくなるようにレイアウトされる。図６に示す構成において、セグメントごとに駆動部１０２として用いるトランジスタのチャネル幅Ｗを変化させることによって、トランジスタのオン抵抗ＲＯＮを変化させ、結果として、駆動部１０２の駆動時の抵抗を変化させる。

セグメント間で配線抵抗の大小のばらつきを低減するために、端子部Ｔに近いセグメント１に接続する配線の配線パターンを細くして抵抗値を大きくし、端子部Ｔから遠いセグメント４に接続する配線の配線パターンを太くし抵抗値を小さくすることが有効である。しかしながら、一般的に配線パターンは、加工精度などの観点から形成可能な線幅の最小幅が決まりうる。また、線幅の最大幅も半導体装置１００のレイアウト全体の大きさなどによって制限がありうる。配線パターンの最小幅、最大幅に制限がある場合、それぞれのセグメント間で、配線抵抗ＲＶＨ、ＲＧＮＤＨの抵抗値は一定とならず、ばらついてしまう。このため、同じ大きさのトランジスタを駆動部１０２に用いた場合、吐出素子１０１に印加される電圧が、セグメントごとにばらつきうる。そこで、吐出ユニットＵＮＩＴに含まれる駆動部１０２に、端子部Ｔから該吐出ユニットＵＮＩＴまでの距離よりも端子部Ｔからの距離が小さいセグメントの吐出ユニットＵＮＩＴに含まれる駆動部１０２よりも小さいオン抵抗ＲＯＮを有するトランジスタを用いる。これによって、吐出ユニットＵＮＩＴの吐出素子１０１それぞれに対応する電流経路ごとに直列に挿入される抵抗値のばらつきが低減され、吐出素子１０１に印加される電圧のばらつきが低減される。

これによって、配線や端子部のレイアウトの制約により、配線パターンでは吐出素子１０１に印加される電圧のばらつきを低減しきれない場合であっても、吐出素子１０１に印加される電圧のばらつきを、より効果的に低減することができる。

また、配線の幅のみで、吐出素子１０１に印加される電圧のばらつきを低減しようとした場合、該電圧の違いを低減するための配線幅が、加工精度等の観点から形成可能な最小幅より小さくなることがある。この場合、配線幅を最小値より小さくすることはできないため、最も吐出素子１０１に印加される電圧が最も大きな配線の配線幅を最小値とし、他の配線幅が決定する必要がある。

一方、本実施形態では、駆動部１０２に用いるトランジスタのオン抵抗ＲＯＮの値も、吐出素子１０１に印加される電圧のばらつきの低減に用いることができる。このため、配線や端子部Ｔのレイアウトの制限を緩和しながら、それぞれの吐出素子１０１に印加される電圧のばらつきを低減することができる。

例えば、図７に示すように、セグメントごとに、電源配線１０４ａ〜１０４ｄの配線抵抗ＲＶＨと接地配線１０５ａ〜１０５ｄの配線抵抗ＲＧＮＤＨと駆動部１０２のトランジスタのオン抵抗ＲＯＮとの合計の抵抗値が互いに同じとなるようしてもよい。また、本実施形態ではセグメントごとに駆動部１０２のトランジスタのオン抵抗ＲＯＮを変化させたが、セグメント内で、さらに駆動部１０２のトランジスタのオン抵抗ＲＯＮを変化させてもよい。駆動部１０２のトランジスタのオン抵抗ＲＯＮは、第１の実施形態と同様に、チャネル幅Ｗやチャネル長Ｌ、ゲート電圧Ｖｇｓを適宜選択することによって調整することができる。

また、端子部Ｔに近いセグメントの駆動部１０２のトランジスタは、端子部Ｔから遠いセグメントの駆動部１０２のトランジスタよりも駆動能力が小さく（抵抗が大きく）てもよい。このため、チャネル幅Ｗを変化させることによって抵抗を調整する場合、端子部Ｔに近いセグメントのトランジスタは、端子部Ｔから遠いセグメントの駆動部１０２のトランジスタよりも相対的にチャネル幅Ｗの小さいトランジスタを用いることができる。このため、第１の実施形態と同様に半導体装置１００の面積の利用効率が向上できる。

第３の実施形態
図８〜１２を参照して、本発明の実施形態による半導体装置の構造について説明する。図８は、本発明の第３の実施形態における半導体装置１００の回路構成を示す図である。本実施形態において、複数の吐出ユニットＵＮＩＴが、上述の第１の実施形態および第２の実施形態と異なり１次元方向だけでなく、行列状に配される。また、それぞれの吐出ユニットＵＮＩＴに電源端子１０６から電源電圧を供給する電源配線１０４および接地端子１０７から接地電圧を供給する接地配線１０５がそれぞれ格子状に配される。それ以外の構成は、上述の第１の実施形態と同じであってもよい。

図９に、半導体装置１００の吐出素子１０１、駆動部１０２、電源配線１０４、接地配線１０５、電源端子１０６、接地端子１０７を含む各構成の配置例を示す。図９において、説明を簡単にするために制御回路１０３は省略している。半導体装置１００は、例えば、シリコン基板などを用いた基板３０３（半導体基板）の上に多層配線技術を用いて形成される。基板３０３には、吐出素子１０１および駆動部１０２をそれぞれ含む複数の吐出ユニットＵＮＩＴが行列状に配される。また、基板３０３の上には、吐出素子１０１に液体を供給する液体供給口３０４が配される。

ここで、図９の縦方向を列方向３１１（第１の方向）、列方向３１１と交差する横方向を行方向３１２（第２の方向）と呼ぶ。吐出ユニットＵＮＩＴは、列方向３１１および行方向３１２に平行にそれぞれ複数配される。基板３０３は、列方向３１１に平行な辺３０７（第１の辺）と辺３０８（第２の辺）とを備え、また、行方向３１２に平行な辺３０５（第３の辺）と辺３０６（第４の辺）とを備える。互いに隣接する辺同士は、図９に示すように、互いにつながっていてもよいし、直線形状や円弧形状などの面取り部を介してつながっていてもよい。辺３０５と辺３０７との間の内角（頂点３０１）は鈍角であり、辺３０５と辺３０８との間の内角（頂点３０２）は鋭角である。また例えば、面取り部を介して互いに隣接する辺同士がつながる場合、辺３０５の延長線と辺３０７の延長線との間の内角は鈍角であり、辺３０５の延長線と辺３０８の延長線との間の内角は鋭角である。本実施形態において、辺３０５、３０６と辺３０７、３０８とは直交せず、平行四辺形の基板３０３を用いる。しかしながら、基板３０３の形状はこれに限られることはなく、例えば、辺３０５、３０６と辺３０７、３０８とが直交した矩形であってもよい。

辺３０５に近接して、電源配線１０４に接続する電源端子１０６および接地配線１０５に接続する接地端子１０７がそれぞれ配される。電源端子１０６および接地端子１０７を含む端子部Ｔは、辺３０５と吐出ユニットＵＮＩＴの配される領域との間に配される。本実施形態においても、上述の各実施形態と同様に、吐出ユニットＵＮＩＴが配される領域の片側に隣り合うように電源端子１０６及び接地端子１０７を含む端子部Ｔが配される。半導体装置１００の外部に配された電源（不図示）から電源端子１０６および接地端子１０７に、電源電圧および接地電圧をそれぞれ供給することによって、電源配線１０４および接地配線１０５を介してそれぞれの吐出ユニットＵＮＩＴに電力が供給される。

本実施形態において、複数の吐出ユニットＵＮＩＴは、端子部Ｔと辺３０６との間かつ辺３０７と辺３０８との間に、４行３２列それぞれ並んで配される。また、液体供給口３０４は、２つの吐出素子１０１ごとに１つが配される。このため、液体供給口３０４は行方向３１２に密に並びうる。吐出ユニットＵＮＩＴの配される数は、４行３２列に限られることはなく、４行３２列未満であってもよいし、４行３２列よりも多くてもよい。また、液体供給口３０４をそれぞれの吐出素子１０１ごとに配してもよいし、液体供給口を３つ以上の吐出素子１０１ごとに配してもよい。

電源配線１０４は、例えば、第２層の金属配線（例えば、アルミニウムなどの金属またはその合金などで構成されうる）で、それぞれの吐出ユニットＵＮＩＴの上を通るように形成されうる。また、接地配線１０５は、例えば、第３層の金属配線（例えば、アルミニウムなどの金属またはその合金などで構成されうる）で、それぞれの吐出ユニットＵＮＩＴの上を通るように形成されうる。電源配線１０４および接地配線１０５は、典型的には、一定の厚さを有しうる。

電源配線１０４および接地配線１０５の配線抵抗を低減するために、本実施形態では配線を基板上の全体に配する。このため、電源配線１０４および接地配線１０５は、多層配線構造となり、互いに積層するように配される。また、電源配線１０４および接地配線１０５は、液体供給口３０４を避けて配される。液体供給口３０４は、吐出素子１０１に対応し４行１６列、設けられることから、電源配線１０４および接地配線１０５の配線パターンは、それぞれ格子状の配線パターンになりうる。

ここで、それぞれの吐出ユニットを、端子部Ｔの配された側（辺３０５の側）から順に１行目の吐出ユニットＵＮＩＴ、２行目の吐出ユニットＵＮＩＴ・・・と呼ぶ。図９に示す構成において、辺３０６に最も近接する吐出ユニットＵＮＩＴは、４行目の吐出ユニットとなる。また、辺３０７の側から順に１列目の吐出ユニットＵＮＩＴ、２列目の吐出ユニットＵＮＩＴ・・・と呼ぶ。図９に示す構成において、辺３０８に最も近接する吐出ユニットＵＮＩＴは、３２列目の吐出ユニットとなる。

図９において、１行目の吐出ユニットＵＮＩＴの配される領域を領域Ａ、２行目の吐出ユニットＵＮＩＴの配される領域を領域Ｂ、３行目および４行目の吐出ユニットＵＮＩＴの配される領域を領域Ｃとする。本実施形態において、電源配線１０４および接地配線１０５の配線抵抗ＲＶＨ、ＲＧＮＤＨを考慮し、領域Ａ〜Ｃで駆動部１０２の抵抗を変化させる。具体的には、端子部Ｔから距離の大きい行に配される駆動部１０２のトランジスタのオン抵抗ＲＯＮが、端子部Ｔから距離の小さい行に配される駆動部１０２のトランジスタのオン抵抗ＲＯＮよりも小さくなるようにレイアウトする。例えば、図１０に示すように、駆動部１０２のトランジスタのオン抵抗ＲＯＮが、端子部Ｔから離れるにしたがって、領域Ａ、Ｂ、Ｃの順に段階的に行ごとに小さくなるようにする。また、行方向３１２に配された吐出ユニットＵＮＩＴは、互いに同じオン抵抗ＲＯＮを有しうる。これによって、電源配線１０４および接地配線１０５の配線抵抗と駆動部１０２のトランジスタのオン抵抗ＲＯＮとの合計の抵抗値の最大値と最小値との差を小さくすることが可能となり、それぞれの吐出素子１０１に印加される電圧のばらつきが低減される。本実施形態では、３つの領域に分け、それぞれの駆動部１０２のトランジスタの抵抗を変化させ駆動能力を変化させたが、これに限られることはない。例えば、１行目および２行目の吐出ユニットＵＮＩＴで１つの領域、３行目および４行目の吐出ユニットＵＮＩＴで１つの領域をそれぞれ構成し、領域ごとに駆動部１０２のトランジスタの抵抗を変化させてもよい。また例えば、行ごとに駆動部１０２のトランジスタの抵抗を変化させてもよい。

図１１に、領域Ａ、Ｂ、Ｃの順に駆動部１０２のトランジスタのオン抵抗ＲＯＮを小さくした場合の、電源配線１０４および接地配線１０５の配線抵抗ＲＶＨ、ＲＧＮＤＨと駆動部１０２のトランジスタのオン抵抗ＲＯＮとの抵抗値の合計を示す。横軸は列番号、縦軸は抵抗値であり、行ごとに抵抗値の合計を示している。図１１より、抵抗値の合計の最大値と最小値との差が０．２４Ωであることが分かる。一方、図１２に本実施形態に対する比較構造として、すべての駆動部１０２に同じトランジスタを用いた場合の電源配線１０４および接地配線１０５の配線抵抗ＲＶＨ、ＲＧＮＤＨと駆動部１０２のトランジスタのオン抵抗ＲＯＮとの抵抗値の合計を示す。図１１と同様に、横軸は列番号、縦軸は抵抗値であり、行ごとに抵抗値の合計を示している。抵抗値の合計の最大値と最小値との差が０．３９Ωとなり、本実施形態の０．２４Ωよりも大きい抵抗値を示す。本実施形態に示す構成を用いることによって、従来構造と比較して、電源端子１０６と接地端子１０７との間の吐出ユニットＵＮＩＴごとの電流経路に挿入される配線抵抗ＲＶＨ、ＲＧＮＤＨやトランジスタのＯＮ抵抗の和のばらつきを低減することができる。これによって、吐出素子１０１に印加される電圧のばらつきが低減され、形成される画像の画質が向上しうる。

このように、それぞれの吐出素子１０１に印加される電圧がばらつくような配線形状や電源端子、接地端子の配置を有するレイアウトの場合でも、駆動部１０２のトランジスタのオン抵抗ＲＯＮによって、ばらつきを低減することができる。例えば、図９に示すような格子状の配線や辺３０５側のみに電源端子１０６および接地端子１０７を配する構成を採用することができる。これによって、本実施形態の半導体装置１００において、吐出素子１０１に印加される電圧のばらつきを低減しつつ、配線や端子部のレイアウトの制約を緩和することができる。

また、本実施形態において、駆動部１０２に用いるトランジスタの抵抗を変化させるためにトランジスタのサイズを変更している。駆動部１０２のトランジスタのオン抵抗ＲＯＮが大きい領域では、チャネル幅Ｗを小さくできるため、駆動部１０２のトランジスタの形成領域を小さくできる。この結果、領域Ａおよび領域Ｂにおいて、比較構造よりも行方向３１２に並ぶ吐出ユニットＵＮＩＴ同士の距離を詰めることが可能となる。結果として、上述の各実施形態と同様に、半導体装置１００の小型化が実現できる。また上述の各実施形態と同様に、配線抵抗ＲＶＨ、ＲＧＮＤＨの抵抗値が小さい領域に配された吐出素子１０１に多くの電流が流れることを抑制し、特定の吐出素子１０１の発熱量が大きくなり短寿命化することを抑制できる。

第４の実施形態
図１３〜１５を参照して、本発明の実施形態による半導体装置の構造について説明する。図１３は、本発明の第４の実施形態における半導体装置１００の各構成の配置例を示す図である。本実施形態において、駆動部１０２のトランジスタの駆動能力を行方向３１２だけでなく、列方向３１１においても変化させることが、上述の第３の実施形態と異なる。その他の構成は、上述の第３の実施形態と同じであってもよい。

図１３において、１列目〜４列目の吐出ユニットＵＮＩＴが配される領域を領域３、５列目〜８列目の吐出ユニットＵＮＩＴが配される領域を領域２、９列目〜３２列目の吐出ユニットＵＮＩＴが配される領域を領域１とする。本実施形態において、電源配線１０４および接地配線１０５の配線抵抗ＲＶＨ、ＲＧＮＤＨを考慮し、領域Ａ〜Ｃおよび領域１〜３の組み合わされる領域ごとに駆動部１０２の抵抗を変化させる。具体的には、辺３０７からの距離が小さくかつ辺３０５からの距離が大きい駆動部１０２のトランジスタのオン抵抗が、辺３０７からの距離が小さくかつ辺３０５からの距離が大きい駆動部１０２のトランジスタのオン抵抗よりも小さくなるようにレイアウトする。例えば、図１４に示すように、駆動部１０２のトランジスタのオン抵抗ＲＯＮが、領域Ａ、Ｂ、Ｃの順に段階的に小さくなるようにする。また、図１３に示されるような、平行四辺形の基板３０３を用いた場合、端子部Ｔから列方向３１１に離れるに従って配線抵抗の抵抗値が上昇するのに加えて、端子部Ｔの配された辺３０５と鈍角の内角（頂点３０１）を構成する辺３０７付近で配線抵抗が大きくなる。このため、図１４に示すように領域１、２、３の順に駆動部１０２のトランジスタのオン抵抗ＲＯＮが段階的に小さくなるようにする。換言すると、辺３０７から吐出ユニットＵＮＩＴまでの距離が遠くなるに従って、駆動部１０２のトランジスタのオン抵抗ＲＯＮが連続的または段階的に大きくなる。

駆動部１０２のトランジスタのオン抵抗ＲＯＮを変化させる方法は、上述と各実施形態と同様に、チャネル幅Ｗやチャネル長Ｌを変化させることによって駆動能力を変化させてもよい。また、駆動部１０２のトランジスタにチャネル幅Ｗ、チャネル長Ｌが同じトランジスタを用いた場合、吐出素子１０１を駆動させる際、駆動部１０２のトランジスタに印加されるゲート電圧Ｖｇｓを変化させてもよい。

列方向３１１だけでなく行方向３１２においても、駆動部１０２のトランジスタの駆動能力を変化させる。この構成によって、図１５に示すように、電源配線１０４および接地配線１０５の配線抵抗ＲＶＨ、ＲＧＮＤＨと駆動部１０２のトランジスタのオン抵抗ＲＯＮとの抵抗値の合計の最大値と最小値との差が０．１４Ωまで低減できる。本実施形態に示す構成を用いることによって、上述の第３の実施形態と比較して、電源端子１０６と接地端子１０７との間の吐出ユニットＵＮＩＴごとの電流経路に挿入される配線抵抗やトランジスタのＯＮ抵抗の和のばらつきをさらに低減することができる。これによって、吐出素子１０１に印加される電圧のばらつきが低減され、形成される画像の画質がさらに向上しうる。

以上、本発明に係る実施形態を４形態示したが、本発明はこれらの実施形態に限定されないことはいうまでもなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、上述した実施形態は適宜変更、組み合わせが可能である。

以下、上述のような半導体装置が組み込まれた記録ヘッド（液体吐出ヘッド）、記録ヘッドカートリッジ（液体吐出ヘッドカートリッジ）およびインクジェット記録装置（記録装置）を例示的に説明する。

図１６（ａ）には、第１〜第４の実施形態を通して例示的に説明された半導体装置が組み込まれた記録ヘッド用の基体８０８を有する記録ヘッド８１１の主要部が示されている。ここでは、上述した吐出素子１０１は、発熱部８０６として描かれている。図１６（ａ）に示されるように、基体８０８は、複数の吐出口８００に連通した液路８０５を形成するための流路壁部材８０１と、インク供給口８０３を有する天板８０２とを組み付けることにより、記録ヘッド８１１を構成できる。この場合、インク供給口８０３から注入されるインクが内部の共通液室８０４へ蓄えられてそれぞれの液路８０５へ供給され、その状態で基体８０８、発熱部８０６を駆動することで、吐出口８００からインクの吐出がなされる。

図１６（ｂ）は、このような記録ヘッド８１１を用いた記録ヘッドカートリッジ８１０の全体構成を示す図である。記録ヘッドカートリッジ８１０は、上述した複数の吐出口８００を有する記録ヘッド８１１と、この記録ヘッド８１１に供給するためのインクを保持するインク容器８１２と、を備えている。インク容器８１２は、境界線Ｋを境に記録ヘッド８１１に着脱可能に設けられている。記録ヘッドカートリッジ８１０には、図１６（ｃ）に示す記録装置に搭載された時にキャリッジ側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）が設けられており、この電気信号によってヒータが駆動される。インク容器８１２内部には、インクを保持するために繊維質状若しく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。

図１６（ｂ）に示す記録ヘッドカートリッジ８１０をインクジェット記録装置本体に装着し、装置本体から記録ヘッド８１１へ付与される信号をコントロールすることによって、高速記録、高画質記録を実現できるインクジェット記録装置を提供することができる。以下、このような記録ヘッドカートリッジ８１０を用いたインクジェット記録装置について説明する。

図１６（ｃ）は、本発明に係る実施形態のインクジェット記録装置９００を示す外観斜視図である。図１６（ｃ）において、記録ヘッドカートリッジ８１０は、駆動モータ９０１の正逆回転に連動して駆動力伝達ギア９０２、９０３を介して回転するリードスクリュー９０４の螺旋溝９２１に対して係合するキャリッジ９２０上に搭載されている。そして、記録ヘッドカートリッジ８１０は、駆動モータ９０１の駆動力によってキャリッジ９２０と共にガイド９１９に沿って矢印ａまたはｂ方向に往復移動可能となっている。不図示の記録媒体給送装置によってプラテン９０６上に搬送される記録用紙Ｐ用の紙押え板９０５は、キャリッジ移動方向に沿って記録用紙Ｐをプラテン９０６に対して押圧する。

フォトカプラ９０７、９０８は、キャリッジ９２０に設けられたレバー９０９のフォトカプラ９０７、９０８が設けられた領域での存在を確認して駆動モータ９０１の回転方向の切換等を行うためのホームポジション検知手段である。支持部材９１０は記録ヘッドカートリッジ８１０の全面をキャップするキャップ部材９１１を支持し、吸引手段９１２はキャップ部材９１１内を吸引し、キャップ内開口５１３を介して記録ヘッドカートリッジ８１０の記録ヘッド８１１の吸引回復を行う。移動部材９１５は、クリーニングブレード９１４を前後方向に移動可能にし、クリーニングブレード９１４および移動部材９１５は、本体支持板９１６に支持されている。クリーニングブレード９１４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ことは言うまでもない。また、レバー９１７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９２０と係合するカム９１８の移動に伴って移動し、駆動モータ９０１からの駆動力がクラッチ切換等の公知の伝達手段で移動制御される。記録ヘッドカートリッジ８１０の記録ヘッド８１１に設けられた発熱部８０６に信号を付与し、駆動モータ９０１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。

上述のような構成のインクジェット記録装置９００は、記録媒体給送装置によってプラテン９０６上に搬送される記録用紙Ｐに対し、記録ヘッドカートリッジ８１０の記録ヘッド８１１が記録用紙Ｐの全幅にわたって往復移動しながら記録を行うものである。記録ヘッド８１１は、前述の各実施形態の回路構造を有する半導体装置を用いて製造されているため、高精度で高速な記録が可能となる。

次に、上述した装置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。図１６（ｄ）はインクジェット記録装置９００の制御回路の構成を示すブロック図である。制御回路は、記録信号が入力するインタフェース１７００、ＭＰＵ（マイクロプロセッサ）１７０１、ＭＰＵ１７０１が実行する制御プログラムを格納するプログラムＲＯＭ１７０２を備えている。制御回路はまた、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）１７０３と、記録ヘッド１７０８に対する記録データの供給制御を行うゲートアレイ１７０４とを備えている。ゲートアレイ１７０４は、インタフェース１７００、ＭＰＵ１７０１、ＲＡＭ１７０３間のデータ転送制御も行う。制御回路はまた、記録ヘッド１７０８を搬送するためのキャリアモータ１７１０と、記録紙搬送のための搬送モータ１７０９とを備えている。制御回路はまた、記録ヘッド１７０８を駆動するヘッドドライバ１７０５、搬送モータ１７０９およびキャリアモータ１７１０をそれぞれ駆動するためのモータドライバ１７０６、１７０７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１７００に記録信号が入るとゲートアレイ１７０４とＭＰＵ１７０１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１７０６、１７０７が駆動されるとともに、ヘッドドライバ１７０５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。

本発明は、特にインクジェット記録方式の中でも本出願人の提唱する、熱エネルギを利用してインクを吐出する方式の記録ヘッド、記録装置において、優れた効果をもたらすものである。本発明は、例えば、プリンタ、複写機、ファクシミリ装置等に利用可能である。

１００：半導体装置、１０１：吐出素子、１０２：駆動部、１０６：電源端子、１０７：接地端子、ＵＮＩＴ：吐出ユニット

Claims (17)

1. 液体を吐出するための吐出素子と、前記吐出素子を駆動するための駆動部と、をそれぞれ有する複数の吐出ユニットと、
   前記複数の吐出ユニットのそれぞれに配線を介して電源を供給するための端子部と、を含み、
   前記複数の吐出ユニットは、第１吐出ユニットと第２吐出ユニットとを含み、
   前記第１吐出ユニットは、前記吐出素子のうち第１吐出素子と、前記駆動部のうち第１駆動部と、を有し、
   前記第２吐出ユニットは、前記吐出素子のうち第２吐出素子と、前記駆動部のうち第２駆動部と、を有し、
   前記端子部から前記第１吐出ユニットまでの電流経路の長さは、前記端子部から前記第２吐出ユニットまでの電流経路の長さよりも大きく、
   前記第１駆動部の抵抗は、前記第２駆動部の抵抗よりも小さいことを特徴とする半導体装置。
2. 前記端子部から前記複数の吐出ユニットのそれぞれまでの電流経路の長さが大きくなるに従って、前記複数の吐出ユニットのそれぞれに含まれる前記駆動部の抵抗が、連続的または段階的に小さくなることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
3. 前記端子部は、電源端子と接地端子とを含むことを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置。
4. 第１の方向において、前記複数の吐出ユニットが配される領域が、前記端子部と互いに隣り合うことを特徴とする請求項３に記載の半導体装置。
5. 前記第１駆動部は、第１トランジスタを含み、
   前記第２駆動部は、第２トランジスタを含み、
   前記第１吐出ユニットは、一端と他端との間で前記第１駆動部と前記第１吐出素子とが直列に接続され、
   前記第２吐出ユニットは、一端と他端との間で前記第２駆動部と前記第２吐出素子とが直列に接続され、
   前記第１駆動部の抵抗は、前記第１トランジスタのオン抵抗であり、
   前記第２駆動部の抵抗は、前記第２トランジスタのオン抵抗であることを特徴とする請求項４に記載の半導体装置。
6. 前記第１駆動部は、第１トランジスタ及び第３トランジスタを含み、
   前記第２駆動部は、第２トランジスタ及び第４トランジスタを含み、
   前記第１吐出ユニットは、一端と他端との間で前記第１トランジスタ、前記第１吐出素子、前記第３トランジスタの順で直列に接続され、
   前記第２吐出ユニットは、一端と他端との間で前記第２トランジスタ、前記第２吐出素子、前記第４トランジスタの順で直列に接続され、
   前記第１吐出ユニットの前記一端と前記第２吐出ユニットの前記一端とが接続され、
   前記第１吐出ユニットの前記他端と前記第２吐出ユニットの前記他端とが接続され、
   前記第１駆動部の抵抗は、前記第１トランジスタおよび前記第３トランジスタのオン抵抗であり、
   前記第２駆動部の抵抗は、前記第２トランジスタおよび前記第４トランジスタのオン抵抗であり、
   前記第１トランジスタのオン抵抗が前記第２トランジスタのオン抵抗よりも小さく、前記第３トランジスタのオン抵抗が前記第４トランジスタのオン抵抗よりも小さいことを特徴とする請求項４に記載の半導体装置。
7. 前記第１トランジスタおよび前記第２トランジスタにおいて、
   前記第１トランジスタのチャネル幅が前記第２トランジスタのチャネル幅よりも大きい、および、前記第１トランジスタのチャネル長が第２トランジスタのチャネル長よりも小さい、のうち少なくとも一方を満たすことを特徴とする請求項５または６に記載の半導体装置。
8. 前記第１トランジスタおよび前記第２トランジスタにおいて、
   前記第１トランジスタに印加されるゲート電圧が、前記第２トランジスタに印加されるゲート電圧よりも大きいことを特徴とする請求項５または６に記載の半導体装置。
9. 前記配線が、前記電源端子と前記複数の吐出ユニットのそれぞれの前記一端とを接続する電源配線と、前記接地端子と前記複数の吐出ユニットのそれぞれの前記他端とを接続する接地配線と、を含むことを特徴とする請求項５乃至８の何れか１項に記載の半導体装置。
10. 前記複数の吐出ユニットは、前記複数の吐出ユニットのうち１つ以上の吐出ユニットを含む複数の吐出ユニット群を有し、
    前記配線が、前記電源端子と前記複数の吐出ユニット群のうち何れかの吐出ユニット群に含まれる吐出ユニットのそれぞれの前記一端とを接続する複数の電源配線と、前記接地端子と前記複数の吐出ユニット群のうち何れかの吐出ユニット群に含まれる吐出ユニットのそれぞれの前記他端とを接続する複数の接地配線と、を含み、
    前記複数の吐出ユニット群は、第１吐出ユニット群と第２吐出ユニット群とを含み、
    前記端子部から前記第１吐出ユニット群までの電流経路の長さは、前記端子部から前記第２吐出ユニット群までの電流経路の長さよりも大きく、
    前記複数の電源配線および前記複数の接地配線のうち前記第１吐出ユニット群に接続される電源配線および接地配線の単位長さ当たりの平均の配線抵抗が、前記複数の電源配線および前記複数の接地配線のうち前記第２吐出ユニット群に接続される電源配線および接地配線の単位長さ当たりの平均の配線抵抗よりも小さいことを特徴とする請求項５乃至８の何れか１項に記載の半導体装置。
11. 前記複数の吐出ユニットが、前記第１の方向と平行な複数の列と、前記第１の方向と交差する第２の方向と平行な複数の行と、を構成するように配され、
    前記配線が、前記電源端子と前記複数の吐出ユニットのそれぞれの前記一端とを接続する電源配線と、前記接地端子と前記複数の吐出ユニットのそれぞれの前記他端とを接続する接地配線と、を含むことを特徴とする請求項５乃至８の何れか１項に記載の半導体装置。
12. 前記電源配線と前記接地配線とは、それぞれ格子状の配線パターンを有し、前記複数の吐出ユニットの上に積層するように配され、
    前記複数の吐出ユニットは、前記複数の行のそれぞれにおいて、同じ行に含まれるそれぞれの前記駆動部の抵抗が、互いに同じ値を有し、
    前記複数の吐出ユニットは、第１の行に含まれる吐出ユニットと、第２の行に含まれる吐出ユニットと、を含み、
    前記第１の方向に前記端子部から前記第１の行までの距離は、前記第１の方向に前記端子部から前記第２の行までの距離よりも大きく、
    前記第１の行に含まれる吐出ユニットのそれぞれが有する前記駆動部の抵抗が、前記第２の行に含まれる吐出ユニットのそれぞれが有する前記駆動部の抵抗よりも小さいことを特徴とする請求項１１に記載の半導体装置。
13. 第１の方向に平行な第１の辺および第２の辺と前記第１の方向と交差する第２の方向に平行な第３の辺および第４の辺とを含む基板に配され、液体を吐出するための吐出素子と前記吐出素子を駆動するための駆動部とをそれぞれ有する複数の吐出ユニットと、
    前記第１の方向において、前記第３の辺と前記複数の吐出ユニットが配される領域との間に配され、前記複数の吐出ユニットのそれぞれに配線を介して電源を供給するための電源端子および接地端子を含む端子部と、を含み、
    前記第１の方向と前記第２の方向とは直交せず、
    前記第１の辺または前記第１の辺の延長線と、前記第３の辺または前記第３の辺の延長線と、によって構成される頂点の内角が鈍角であり、
    前記配線が、前記電源端子と前記複数の吐出ユニットのそれぞれの一端とを接続する電源配線と、前記接地端子と前記複数の吐出ユニットのそれぞれの他端とを接続する接地配線と、を含み、
    前記電源配線と前記接地配線とは、それぞれ格子状の配線パターンを有し、前記複数の吐出ユニットの上に積層するように配され、
    前記複数の吐出ユニットは、第１吐出ユニットと第２吐出ユニットとを含み、
    前記第１吐出ユニットは、前記吐出素子のうち第１吐出素子と、前記駆動部のうち第１駆動部と、を有し、
    前記第２吐出ユニットは、前記吐出素子のうち第２吐出素子と、前記駆動部のうち第２駆動部と、を有し、
    前記第１吐出ユニットから前記第１の辺までの距離は、前記第２吐出ユニットから前記第１の辺までの距離よりも小さく、
    前記第１吐出ユニットから前記第３の辺までの距離は、前記第２吐出ユニットから前記第３の辺までの距離よりも大きく、
    前記第１駆動部の抵抗は、前記第２駆動部の抵抗よりも小さいことを特徴とする半導体装置。
14. 前記複数の吐出ユニットのそれぞれは、吐出ユニットと前記電源端子との間の前記配線の配線抵抗、当該吐出ユニットと前記接地端子との間の前記配線の配線抵抗、および、当該吐出ユニットに含まれる前記駆動部の抵抗の合計が互いに同じであることを特徴とする請求項３乃至１３の何れか１項に記載の半導体装置。
15. 液体を吐出する吐出口と、前記吐出口から液体の吐出を制御するように配された請求項１乃至１４の何れか１項に記載の半導体装置と、を備えることを特徴とする液体吐出ヘッド。
16. 請求項１５に記載の液体吐出ヘッドと、液体を保持する容器と、を備えることを特徴とする液体吐出ヘッドカートリッジ。
17. 請求項１６に記載の液体吐出ヘッドカートリッジが装着された記録装置。

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