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JP2019006107A - Liquid discharge head and liquid discharge device - Google Patents

Liquid discharge head and liquid discharge device Download PDF

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JP2019006107A JP2018096200A JP2018096200A JP2019006107A JP 2019006107 A JP2019006107 A JP 2019006107A JP 2018096200 A JP2018096200 A JP 2018096200A JP 2018096200 A JP2018096200 A JP 2018096200A JP 2019006107 A JP2019006107 A JP 2019006107A
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智子 工藤
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Takaaki Yamaguchi
孝明 山口
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Keiji Tomizawa
恵二 富澤
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Maki Oikawa
真樹 及川
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Yoshihiro Hamada
善博 濱田
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Masataka Sakurai
將貴 櫻井
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Abstract

To provide a liquid discharge head which can detect dissolution of a substrate caused by liquid, and can thereby suppress erroneous operation of the liquid discharge head.SOLUTION: A liquid discharge head has: a substrate 100 including an insulation film; an energy generation element 301 being arranged on the substrate 100, and generating energy which is used for discharging liquid; a flow passage 302 which is formed while penetrating the substrate 100, and communicates with a discharge port for discharging the liquid; and a wiring layer 303 which is formed on the insulation film of the substrate 100, and used for driving the energy generation element, being the wiring layer 303 which is arranged with an interval from a wall 304 forming the flow passage 302, and arranged while surrounding the flow passage 302 when viewing the substrate 100 in a plan view.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、液体吐出ヘッドおよび液体吐出装置に関する。   The present invention relates to a liquid discharge head and a liquid discharge apparatus.

従来から、液体吐出ヘッドの液体吐出方式として、発熱素子が発生する熱エネルギーにより液体中に気泡を発生させ、その気泡を利用して液体を吐出するサーマル方式が知られている。サーマル方式の液体吐出ヘッドは、発熱素子が設けられた基板と、基板に接合され、液体を吐出するための吐出口を備えた流路形成部材とを有している。基板と流路形成部材との間には、吐出口に連通する流路が形成され、基板には、基板を貫通して流路に連通する供給路が形成されている。発熱素子は、基板の吐出口に対応する位置に設けられている。   2. Description of the Related Art Conventionally, as a liquid discharge method for a liquid discharge head, a thermal method is known in which bubbles are generated in a liquid by heat energy generated by a heating element, and the liquid is discharged using the bubbles. The thermal type liquid discharge head includes a substrate on which a heating element is provided, and a flow path forming member that is bonded to the substrate and includes a discharge port for discharging liquid. A flow path that communicates with the discharge port is formed between the substrate and the flow path forming member, and a supply path that penetrates the substrate and communicates with the flow path is formed on the substrate. The heating element is provided at a position corresponding to the discharge port of the substrate.

液体としてインクを吐出するサーマル方式の液体吐出ヘッドでは、一般に、インクからの保護および絶縁を目的として、インクとの接触箇所に保護膜や絶縁膜が設けられている。しかしながら、これらの保護膜や絶縁膜はインクにより溶解する可能性がある。そのため、このような保護膜や絶縁膜に保護されている配線や回路などが露出してインクに接触し、インクを通じてリーク電流が流れると、液体吐出ヘッドが誤動作する可能性がある。そのため、インクによる保護膜や絶縁膜の溶解に対し、液体吐出ヘッドの誤動作を抑制する対策も必要になる。
特許文献1には、基板(層間絶縁膜)の内部に供給路を取り囲むように複数の配線層をリング状に形成する構成が記載されている。複数の配線層は、基板の厚み方向に積層され、層間ビアを介して互いに、かつ基板に電気的に接続されている。このため、基板(層間絶縁膜)の溶解により複数の配線層の一部または全部が供給路に露出してインクに接触し、インクとの間にリークパスが生じたとしても、配線層に流れ込む電流は基板(グランド電位)へと抜けることになる。その結果、リーク電流が他の配線や回路に流れることを抑制して、液体吐出ヘッドが誤動作を引き起こすといった影響を抑制することができる。
In a thermal-type liquid discharge head that discharges ink as a liquid, a protective film or an insulating film is generally provided at a contact point with ink for the purpose of protection and insulation from the ink. However, these protective films and insulating films may be dissolved by ink. For this reason, if a wiring or circuit protected by such a protective film or insulating film is exposed to come into contact with ink and a leakage current flows through the ink, the liquid discharge head may malfunction. Therefore, it is necessary to take measures to suppress malfunction of the liquid discharge head against dissolution of the protective film and insulating film by ink.
Patent Document 1 describes a configuration in which a plurality of wiring layers are formed in a ring shape so as to surround a supply path inside a substrate (interlayer insulating film). The plurality of wiring layers are stacked in the thickness direction of the substrate, and are electrically connected to each other and the substrate through interlayer vias. For this reason, even if some or all of the plurality of wiring layers are exposed to the supply path due to dissolution of the substrate (interlayer insulating film) and come into contact with the ink, and a leak path occurs between the ink and the ink, the current flowing into the wiring layer Will escape to the substrate (ground potential). As a result, it is possible to suppress the leakage current from flowing to other wirings and circuits, and to suppress the influence that the liquid discharge head causes a malfunction.

米国特許公報第7594713号明細書US Pat. No. 7,594,713

しかしながら、上述の構成において、複数の配線層はヒータなどのエネルギー発生素子を駆動するための配線とは電気的に独立した配線層であり、通常は配線層には電位は印加されていない。そのため、絶縁膜が溶解した場合にインクから配線層を通じて基板に流れ込む電流はわずかであるため、それを検知することは難しく、したがって、インクによる溶解を検知することは困難である。そのため、層間ビアの間から溶解が進行して配線層そのものが溶解する可能性があり、その場合、液体吐出ヘッドの誤動作を引き起こす可能性がある。
そこで、本発明の目的は、液体による基板の溶解を検知することを可能にし、それにより誤動作を未然に抑制する液体吐出ヘッドおよび液体吐出装置を提供することである。
However, in the above-described configuration, the plurality of wiring layers are wiring layers that are electrically independent from the wiring for driving an energy generating element such as a heater, and normally no potential is applied to the wiring layers. For this reason, when the insulating film is dissolved, the current that flows from the ink to the substrate through the wiring layer is small, so that it is difficult to detect it, and therefore, it is difficult to detect the dissolution by the ink. For this reason, there is a possibility that the melting proceeds from between the interlayer vias and the wiring layer itself is melted. In this case, there is a possibility that the liquid discharge head malfunctions.
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a liquid discharge head and a liquid discharge apparatus that can detect dissolution of a substrate by a liquid and thereby prevent malfunction.

上述した目的を達成するために、本発明の液体吐出ヘッドは、絶縁膜を含む基板と、基板に設けられ、液体を吐出するために利用されるエネルギーを発生するエネルギー発生素子と、基板を貫通して形成され、液体を吐出する吐出口に連通する流路と、基板の絶縁膜の内部に形成され、エネルギー発生素子を駆動するために用いられる配線層であって、流路を形成する壁から間隔を置いて配置され、基板を平面視すると流路を取り囲んで配置された配線層と、を有する液体吐出ヘッドである。
また、本発明の液体吐出装置は、上記の液体吐出ヘッドと、配線層に電気的に接続され、配線層から流れるリーク電流を検知するリーク検知機構と、を有している。
このような液体吐出ヘッドおよび液体吐出装置によれば、流路を通じて絶縁膜が液体により溶解し、それにより配線層が流路に露出して液体に接触すると、配線層(高電位)から液体(低電位)へとリーク電流が流れるようになる。このリーク電流は、配線層にリーク検知機構を接続することで容易に検知可能である。そのため、リーク電流を検知した時点で、液体吐出動作を停止したり、液体吐出ヘッドを交換したりすることが可能になり、液体吐出ヘッドが誤動作を引き起こすことを未然に抑制することが可能になる。
In order to achieve the above-described object, a liquid discharge head according to the present invention includes a substrate including an insulating film, an energy generating element that is provided on the substrate and generates energy used to discharge liquid, and penetrates the substrate. And a wiring layer formed in the insulating film of the substrate and used for driving the energy generating element, the wall forming the flow path. And a wiring layer disposed so as to surround the flow path when the substrate is viewed in plan view.
The liquid ejection apparatus of the present invention includes the above-described liquid ejection head and a leak detection mechanism that is electrically connected to the wiring layer and detects a leakage current flowing from the wiring layer.
According to such a liquid discharge head and a liquid discharge device, when the insulating film is dissolved by the liquid through the flow path, and the wiring layer is exposed to the flow path and contacts the liquid, the liquid ( Leakage current flows to (low potential). This leakage current can be easily detected by connecting a leakage detection mechanism to the wiring layer. For this reason, it is possible to stop the liquid discharge operation or replace the liquid discharge head when the leakage current is detected, and to prevent the liquid discharge head from causing a malfunction. .

以上、本発明によれば、液体による基板の溶解を検知することを可能にし、それにより液体吐出ヘッドおよび液体吐出装置の誤動作を未然に抑制することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to detect the dissolution of the substrate by the liquid, and thereby to prevent malfunction of the liquid discharge head and the liquid discharge apparatus.

第1の実施形態に係る液体吐出ヘッドの構成例を示す平面図である。FIG. 3 is a plan view illustrating a configuration example of a liquid ejection head according to the first embodiment. 第1の実施形態に係る液体吐出装置の回路構成例を示すブロック図である。1 is a block diagram illustrating a circuit configuration example of a liquid ejection device according to a first embodiment. 第1の実施形態に係る基板の配線レイアウトを示す平面図である。It is a top view which shows the wiring layout of the board | substrate concerning 1st Embodiment. 第1の実施形態に係る基板の構成例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structural example of the board | substrate which concerns on 1st Embodiment. 第2の実施形態に係る基板の構成例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structural example of the board | substrate which concerns on 2nd Embodiment. 第3の実施形態に係る基板の構成例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structural example of the board | substrate concerning 3rd Embodiment. 第3の実施形態に係る基板の構成例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structural example of the board | substrate concerning 3rd Embodiment. インクジェット記録装置を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows an inkjet recording device. インクジェット記録ヘッドを示す斜視図である。It is a perspective view which shows an inkjet recording head.

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。本明細書では、本発明の液体吐出ヘッドとして、インクを吐出して記録媒体に画像を記録する液体吐出ヘッドを例に挙げて説明するが、他の液体を吐出する液体吐出ヘッドにも適用可能である。また、記録素子(エネルギー発生素子)として発熱素子を用い、気泡を発生させて液体を吐出するサーマル方式が採用されているが、ピエゾ方式およびその他の各種液体吐出方式が採用された記録素子基板にも本発明を適用することができる。また、本発明は、例えば、バイオチップ作製、電子回路印刷、及び半導体ウエハの回路パターンを形成するためのレジストの塗布などの産業用記録装置の記録録素子基板としても用いることができる。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In this specification, a liquid discharge head that discharges ink and records an image on a recording medium will be described as an example of the liquid discharge head of the present invention. However, the present invention can also be applied to a liquid discharge head that discharges other liquids. It is. In addition, a thermal method is used in which a heating element is used as a recording element (energy generating element) and bubbles are generated to discharge a liquid. However, a recording element substrate employing a piezo method and other various liquid discharge methods is employed. The present invention can also be applied. The present invention can also be used as a recording element substrate of an industrial recording apparatus such as biochip fabrication, electronic circuit printing, and resist coating for forming a circuit pattern of a semiconductor wafer.

(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態に係る液体吐出ヘッドの構成例を示す平面図である。液体吐出ヘッド10は、シリコンからなる基材を含む基板100を有し、基板100には、液体を吐出するための複数の吐出口を備えた流路形成部材(図示せず)が接合されている。基板100と流路形成部材との間には、複数の吐出口に連通する複数の流路が形成され、基板100には、基板100を貫通して複数の流路に連通する複数の供給路が形成されている。基板100の表面には、複数の供給路の開口(供給口)からなる供給口列101が形成されている。2つの供給口列101の間には、液体を吐出するために利用されるエネルギーを発生するエネルギー発生素子としての発熱素子(ヒータ)が複数配列されたヒータ列102が形成されている。2つの供給口列101とヒータ列102に隣接して、駆動素子部103とヒータ選択回路部104が設けられている。駆動素子部103およびヒータ選択回路部104は、複数のヒータにそれぞれ対応して設けられた複数の駆動素子および複数のヒータ選択回路からそれぞれ構成されている。基板100の端部には、記録データ供給回路105と、外部との電気的な接続を行うパッド列106が設けられている。ヒータ選択回路部104が、記録データ供給回路105からの記録データに基づいて駆動信号を出力し、駆動素子部103が、記録データ供給回路105からの記録データとヒータ選択回路部104からの駆動信号とに基づいて、対応するヒータを駆動する。これにより、対応する吐出口からインクが吐出される。基板100の外形は、図示した平行四辺形に限定されず、長方形やその他の形状であってもよい。
なお、液体吐出ヘッド10は、ヒータ列102の両側に設けられた2つの供給口列101のうちの一方を、液体を回収する回収口の列とすることにより、供給口からヒータに供給されたインクを回収口から回収する、インク循環構成としてもよい。
(First embodiment)
FIG. 1 is a plan view showing a configuration example of a liquid discharge head according to the first embodiment of the present invention. The liquid discharge head 10 includes a substrate 100 including a base material made of silicon, and a flow path forming member (not shown) having a plurality of discharge ports for discharging liquid is bonded to the substrate 100. Yes. A plurality of flow paths communicating with the plurality of discharge ports are formed between the substrate 100 and the flow path forming member, and a plurality of supply paths penetrating the substrate 100 and communicating with the plurality of flow paths are formed on the substrate 100. Is formed. On the surface of the substrate 100, a supply port array 101 including openings (supply ports) of a plurality of supply paths is formed. Between the two supply port arrays 101, a heater array 102 is formed in which a plurality of heating elements (heaters) as energy generating elements that generate energy used for discharging liquid are arranged. A drive element section 103 and a heater selection circuit section 104 are provided adjacent to the two supply port arrays 101 and the heater array 102. The drive element unit 103 and the heater selection circuit unit 104 are respectively composed of a plurality of drive elements and a plurality of heater selection circuits provided corresponding to the plurality of heaters. At the end of the substrate 100, a recording data supply circuit 105 and a pad row 106 for electrical connection with the outside are provided. The heater selection circuit unit 104 outputs a drive signal based on the print data from the print data supply circuit 105, and the drive element unit 103 prints the print data from the print data supply circuit 105 and the drive signal from the heater selection circuit unit 104. Based on the above, the corresponding heater is driven. Thereby, ink is ejected from the corresponding ejection port. The outer shape of the substrate 100 is not limited to the illustrated parallelogram, and may be a rectangle or other shapes.
The liquid discharge head 10 is supplied from the supply port to the heater by using one of the two supply port rows 101 provided on both sides of the heater row 102 as a collection port row for collecting liquid. An ink circulation configuration in which the ink is collected from the collection port may be employed.

図2は、本実施形態の液体吐出ヘッドを備えた液体吐出装置の回路構成例を示すブロック図である。
液体吐出ヘッド200には、それぞれがヒータとヒータを駆動する駆動素子とからなる複数のヒータ部203と、複数のヒータ部203に対応する複数のヒータ選択回路206と、記録データ供給回路207とが設けられている。複数のヒータ部203は、ヒータに電源電位を供給するヒータ電源配線201と、ヒータに基準電位を供給するヒータグランド配線202に接続されている。複数のヒータ選択回路206は、ヒータ選択回路206を含むロジック回路に電源電位を供給するロジック電源配線204と、ロジック回路に基準電位を供給するロジックグランド配線205に接続されている。記録データ供給回路207は、複数のヒータ部203および複数のヒータ選択回路206に接続されている。
液体吐出装置の本体部208において、ヒータ電源配線201は、リーク検知機構210を介してヒータ電源209に接続され、ロジック電源配線204は、リーク検知機構212を介してロジック電源211に接続されている。また、本体部208において、ヒータグランド配線202は、リーク検知機構215を介してグランド配線214に接続され、グランド配線214は、グランド電源に接続されたグランド配線213に接続されている。ロジックグランド配線205は、グランド配線213に接続されている。なお、図示した例では、3種類の電源を示しているが、電源の数はこれに限定されるものではなく、リーク検知機構もすべての電源に対応して配置されているが、特定の電源にのみ配置されていてよい。
FIG. 2 is a block diagram illustrating a circuit configuration example of a liquid ejection apparatus including the liquid ejection head according to the present embodiment.
The liquid ejection head 200 includes a plurality of heater units 203 each including a heater and a driving element that drives the heaters, a plurality of heater selection circuits 206 corresponding to the plurality of heater units 203, and a recording data supply circuit 207. Is provided. The plurality of heater sections 203 are connected to a heater power supply wiring 201 that supplies a power supply potential to the heater and a heater ground wiring 202 that supplies a reference potential to the heater. The plurality of heater selection circuits 206 are connected to a logic power supply wiring 204 that supplies a power supply potential to a logic circuit including the heater selection circuit 206 and a logic ground wiring 205 that supplies a reference potential to the logic circuit. The recording data supply circuit 207 is connected to the plurality of heater units 203 and the plurality of heater selection circuits 206.
In the main body 208 of the liquid ejection apparatus, the heater power supply wiring 201 is connected to the heater power supply 209 via the leak detection mechanism 210, and the logic power supply wiring 204 is connected to the logic power supply 211 via the leak detection mechanism 212. . In the main body 208, the heater ground wiring 202 is connected to the ground wiring 214 via the leak detection mechanism 215, and the ground wiring 214 is connected to the ground wiring 213 connected to the ground power source. The logic ground wiring 205 is connected to the ground wiring 213. In the illustrated example, three types of power supplies are shown. However, the number of power supplies is not limited to this, and leak detection mechanisms are also arranged corresponding to all power supplies. It may be arranged only in.

図3は、本実施形態の基板に形成されたヒータ電源配線またはヒータグランド配線のレイアウトの一例を示す平面図である。
基板100には、複数のヒータ301と、複数の供給路302と、ヒータ電源配線またはヒータグランド配線である導電層303(配線層)とが設けられている。基板100は、後述するように、シリコン基材と、その上に形成された絶縁膜とを有している。導電層303は、絶縁膜の内部に設けられた、いわゆるベタ層であると共に、図示したように、各供給路302を形成する壁面304から所定の間隔を置いて配置され、基板100を平面視すると供給路302を取り囲むように配置されている。これにより、近年の基板面積の増大、ヒータ301の高密度化、ヒータ電源の高電位化に伴うヒータ駆動電流の増加傾向に対して、導電層303の配線面積を増大させることで配線抵抗を低く抑えることができる。その結果、吐出エネルギーのばらつきによる影響を抑制して、良好な画像形成を実現することができる。なお、供給路302の壁面304には保護膜が形成されていてもよい。
FIG. 3 is a plan view showing an example of the layout of the heater power supply wiring or the heater ground wiring formed on the substrate of the present embodiment.
The substrate 100 is provided with a plurality of heaters 301, a plurality of supply paths 302, and a conductive layer 303 (wiring layer) that is a heater power supply wiring or a heater ground wiring. As described later, the substrate 100 includes a silicon base material and an insulating film formed thereon. The conductive layer 303 is a so-called solid layer provided inside the insulating film, and is arranged at a predetermined interval from the wall surface 304 forming each supply path 302 as shown in the figure, so that the substrate 100 is viewed in plan view. Then, it arrange | positions so that the supply path 302 may be surrounded. As a result, the wiring area of the conductive layer 303 is increased to reduce the wiring resistance against the increasing tendency of the heater driving current accompanying the increase in the substrate area, the higher density of the heater 301, and the higher potential of the heater power supply in recent years. Can be suppressed. As a result, it is possible to suppress the influence due to the variation in the ejection energy and realize good image formation. A protective film may be formed on the wall surface 304 of the supply path 302.

さらに、導電層303の上述した配置により、供給路302を通じて保護膜や絶縁膜がインクによって溶解し、供給路302の壁面304が後退して導電層303が供給路302に露出すると、ヒータ電源配線またはヒータグランド配線がインクに接触する。例えば、ヒータ電源配線がインクに接触すると、インクを通じてヒータ電源配線からシリコン基材や他の配線等へのリークパスが生じ、リーク電流が流れることになる。また、ヒータ上の保護膜が、例えばグランド電位やある電位に接続されている場合、インクからこの保護膜へもリークパスが生じることになる。
一方、ヒータグランド配線は、ヒータを駆動するための大電流が流れ込むため、シリコン基材のグランド電位より高い電位にあることが多い。このため、ヒータグランド配線がインクに接触すると、インクを通じてヒータグランド配線からシリコン基材(グランド電位)へリーク電流が流れる可能性がある。
本実施形態では、このようなリーク電流が発生した場合にも、上述したように各電源に対応して電源リーク検知機構が設けられていることで、この電源リーク検知機構を用いて電流または電圧の変化に基づいてリーク電流の発生を検知することができる。これにより、インクによる保護膜や絶縁膜の溶解を電源リークとして検知することができる。そのため、電源リークを検知した時点で、液体吐出動作を停止したり、液体吐出ヘッドを交換したりすることが可能になり、その結果、液体吐出ヘッドが誤動作を引き起こすことを未然に抑制することが可能になる。特に、ヒータ電源配線は、ヒータに電源電位を供給する配線であり、他の配線層であるヒータグランド配線やロジック電源配線、ロジックグランド配線よりも高い電位(例えば32V程度)が印加されている。そのため、ヒータ電源配線がインクに接触した際に生じるリーク電流が大きいため、リークの検知を高い感度で行うことができる。したがって、ヒータ電源配線に対して電源リーク検知機構が設けられている構成がより好ましい。なお、インクがシリコン基材に接触してグランド電位に接続されている場合には、例えば、ヒータ電源配線からのリークパスが生じたとしても、リーク電流はシリコン基材へと流れるため、その影響を最小限に抑えることができる。
Further, when the conductive layer 303 is disposed as described above, the protective film and the insulating film are dissolved by the ink through the supply path 302, and the wall surface 304 of the supply path 302 is retracted to expose the conductive layer 303 to the supply path 302. Or the heater ground wiring contacts the ink. For example, when the heater power supply wiring comes into contact with the ink, a leakage path from the heater power supply wiring to the silicon substrate or other wiring is generated through the ink, and a leakage current flows. Further, when the protective film on the heater is connected to, for example, a ground potential or a certain potential, a leak path also occurs from the ink to the protective film.
On the other hand, since a large current for driving the heater flows, the heater ground wiring is often at a potential higher than the ground potential of the silicon substrate. For this reason, when the heater ground wiring comes into contact with ink, a leakage current may flow from the heater ground wiring to the silicon substrate (ground potential) through the ink.
In the present embodiment, even when such a leakage current occurs, the power leakage detection mechanism is provided corresponding to each power supply as described above, so that the current or voltage is detected using this power leakage detection mechanism. The occurrence of a leakage current can be detected based on the change in. Thereby, dissolution of the protective film or insulating film by ink can be detected as a power supply leak. Therefore, it is possible to stop the liquid discharge operation or replace the liquid discharge head when a power supply leak is detected. As a result, it is possible to prevent the liquid discharge head from causing a malfunction. It becomes possible. In particular, the heater power supply wiring is a wiring for supplying a power supply potential to the heater, and a higher potential (for example, about 32 V) is applied to heater wiring, logic power supply wiring, and logic ground wiring, which are other wiring layers. For this reason, since the leak current generated when the heater power supply wiring contacts the ink is large, the leak can be detected with high sensitivity. Therefore, a configuration in which a power supply leak detection mechanism is provided for the heater power supply wiring is more preferable. If the ink is in contact with the silicon base material and connected to the ground potential, for example, even if a leak path from the heater power supply wiring occurs, the leak current flows to the silicon base material. Can be minimized.

供給路302を通じたインクによる溶解を検知するためには、例えば、供給路302の周囲に線状の配線を配置して、抵抗値の変化や断線、リーク電流を検知する構成も考えられる。しかしながら、そのような構成では、電流経路を確保するために配線の端部同士を接続することができないため、供給路302の周囲で必ず配線が配置されない箇所が生じてしまい、その箇所でインクによる溶解が起きた場合にはそれを検知することができない。それに対し、本実施形態では、基板100を平面視した際に供給路302の全周を取り囲むように導電層303が配置されているため、インクによる溶解をより確実に検知することが可能になる。   In order to detect dissolution by ink through the supply path 302, for example, a configuration in which a linear wiring is arranged around the supply path 302 to detect a change in resistance value, disconnection, or leakage current is also conceivable. However, in such a configuration, the end portions of the wiring cannot be connected to secure a current path, so that there is a place where the wiring is not always arranged around the supply path 302, and ink is generated at that place. If dissolution occurs, it cannot be detected. On the other hand, in this embodiment, since the conductive layer 303 is disposed so as to surround the entire circumference of the supply path 302 when the substrate 100 is viewed in plan, it is possible to more reliably detect dissolution by ink. .

図4(a)および図4(b)は、図3のA−A線に沿った概略断面図であり、本実施形態の基板の構成例を示している。図4(a)は、供給路302の周囲にヒータ電源配線が配置されている場合に対応し、図4(b)は、ヒータグランド配線が配置されている場合に対応する。   FIG. 4A and FIG. 4B are schematic cross-sectional views along the line AA in FIG. 3 and show a configuration example of the substrate of the present embodiment. 4A corresponds to the case where the heater power supply wiring is arranged around the supply path 302, and FIG. 4B corresponds to the case where the heater ground wiring is arranged.

図4(a)および図4(b)に示すように、基板100は、シリコン基材401と、層間絶縁膜402と、4つの配線層403〜406とを有している。層間絶縁膜402は、シリコン基材401上に形成され、4つの配線層403〜406は、層間絶縁膜402を挟んで基板100の厚み方向に互いに離間して形成されている。層間絶縁膜402の上には、保護膜407が形成されている。
第1の配線層403は、ヒータ選択回路や記録データ供給回路などのロジック回路にロジック信号を伝送するロジック信号配線、ロジック電源配線、およびロジックグランド配線の少なくとも1つを含む配線層である。第2の配線層404は、第1の配線層403と同様に、ロジック信号配線、ロジック電源配線、およびロジックグランド配線の少なくとも1つを含む配線層である。なお、第1の配線層403と第2の配線層404は、同じ機能を有する層であってもよく、例えば、それぞれが、ロジック信号配線、ロジック電源配線、およびロジックグランド配線のいずれをも含んでいてよい。あるいは、第1の配線層403と第2の配線層404は、異なる機能を有する層であってもよく、例えば、第1の配線層403がロジック信号配線を含み、第2の配線層404がロジック電源配線とロジックグランド配線を含んでいてもよい。第3の配線層405は、ヒータ電源配線であるベタ配線であり、第4の配線層406は、ヒータグランド配線であるベタ配線である。ここで、ベタ配線とは複数のヒータ列102に対して共通して電気接続されるように設けられた配線であり、基板100の面に渡って広い配線面積が確保されるため、その配線抵抗を抑えられる構成である。
なお、図4(a)および図4(b)に示す構成例では、第3の配線層405または第4の配線層406を使ってリーク電流を検知するため、第1の配線層403と第2の配線層404とは、供給路302を取り囲むように設けられていなくてもよい。また、第1の配線層403と第2の配線層404とは、ロジック信号配線、ロジック電源配線、およびロジックグランド配線といった異なる機能の複数の配線を引き回して配置される。そのために、通常、第1の配線層403や第2の配線層404はベタ配線ではなく、第3の配線層405や第4の配線層406よりもその配線抵抗が高くなっている。
As shown in FIGS. 4A and 4B, the substrate 100 includes a silicon base material 401, an interlayer insulating film 402, and four wiring layers 403 to 406. The interlayer insulating film 402 is formed on the silicon base material 401, and the four wiring layers 403 to 406 are formed apart from each other in the thickness direction of the substrate 100 with the interlayer insulating film 402 interposed therebetween. A protective film 407 is formed on the interlayer insulating film 402.
The first wiring layer 403 is a wiring layer including at least one of a logic signal wiring, a logic power supply wiring, and a logic ground wiring for transmitting a logic signal to a logic circuit such as a heater selection circuit or a recording data supply circuit. Similar to the first wiring layer 403, the second wiring layer 404 is a wiring layer including at least one of a logic signal wiring, a logic power supply wiring, and a logic ground wiring. Note that the first wiring layer 403 and the second wiring layer 404 may be layers having the same function. For example, each of the first wiring layer 403 and the second wiring layer 404 includes any of a logic signal wiring, a logic power supply wiring, and a logic ground wiring. You can leave. Alternatively, the first wiring layer 403 and the second wiring layer 404 may be layers having different functions. For example, the first wiring layer 403 includes logic signal wiring, and the second wiring layer 404 includes Logic power supply wiring and logic ground wiring may be included. The third wiring layer 405 is a solid wiring that is a heater power supply wiring, and the fourth wiring layer 406 is a solid wiring that is a heater ground wiring. Here, the solid wiring is a wiring provided so as to be electrically connected to the plurality of heater arrays 102 in common, and a wide wiring area is ensured over the surface of the substrate 100. It is the structure which can suppress.
In the configuration example shown in FIGS. 4A and 4B, the leakage current is detected using the third wiring layer 405 or the fourth wiring layer 406, and thus the first wiring layer 403 and the first wiring layer 403 The second wiring layer 404 may not be provided so as to surround the supply path 302. The first wiring layer 403 and the second wiring layer 404 are arranged by routing a plurality of wirings having different functions such as a logic signal wiring, a logic power supply wiring, and a logic ground wiring. Therefore, normally, the first wiring layer 403 and the second wiring layer 404 are not solid wirings, and their wiring resistances are higher than those of the third wiring layer 405 and the fourth wiring layer 406.

図4(a)に示す構成例では、4つの配線層403〜406のうち、ヒータ電源配線である第3の配線層405が供給路302の壁面304に最も近接して配置されている。そのため、供給路302を通じたインクによる層間絶縁膜402の溶解をヒータ電源のリークとして検知することができる。この構成例では、ヒータ電源が高電位電源(例えば32V程度)であることから、リーク電流による電流変化を捉えやすくなり、電源リークの発生をより高感度に検知することが可能になる。すなわち、電源リークの発生の検出感度の観点からは、このようにヒータ電源配線である第3の配線層405が他の配線層と比べて供給路302の壁面304に近接して設けられた構成が好ましい。
図4(b)に示す構成例では、4つの配線層403〜406のうち、ヒータグランド配線である第4の配線層406が供給路302の壁面304に最も近接して配置されている。そのため、ヒータグランド配線の電位(基準電位)がグランド電位よりも高くなっている場合に、供給路302を通じたインクによる層間絶縁膜402の溶解をグランド電源のリークとして検知することができる。この構成例では、ヒータグランド配線からリーク電流が流れることになるため、リーク電流による影響を最小限に抑えることができる。
In the configuration example shown in FIG. 4A, among the four wiring layers 403 to 406, the third wiring layer 405 that is the heater power supply wiring is arranged closest to the wall surface 304 of the supply path 302. Therefore, dissolution of the interlayer insulating film 402 by ink through the supply path 302 can be detected as a heater power supply leak. In this configuration example, since the heater power supply is a high potential power supply (for example, about 32 V), it becomes easy to detect a current change due to a leak current, and the occurrence of a power supply leak can be detected with higher sensitivity. That is, from the viewpoint of detection sensitivity of the occurrence of power supply leakage, the configuration in which the third wiring layer 405 that is the heater power supply wiring is provided closer to the wall surface 304 of the supply path 302 as compared with the other wiring layers as described above. Is preferred.
In the configuration example shown in FIG. 4B, among the four wiring layers 403 to 406, the fourth wiring layer 406 that is a heater ground wiring is arranged closest to the wall surface 304 of the supply path 302. Therefore, when the potential of the heater ground wiring (reference potential) is higher than the ground potential, dissolution of the interlayer insulating film 402 by ink through the supply path 302 can be detected as a leakage of the ground power supply. In this configuration example, since a leak current flows from the heater ground wiring, the influence of the leak current can be minimized.

なお、4つの配線層403〜406のうち、どの配線層をどのような配線を含む層とするかは、上述した例に限定されるものではなく任意であり、例えば、4つの配線層403〜406のどれがヒータ電源配線を構成していてもよい。また、配線層の数も4つに限定されず、5層以上であってもよく、その場合も、どの配線層をどのような配線を含む層とするかは任意である。   Of the four wiring layers 403 to 406, which wiring layer is used as a layer including which wiring is not limited to the above-described example, and is arbitrary. For example, the four wiring layers 403 to 403 Any of 406 may constitute the heater power supply wiring. Further, the number of wiring layers is not limited to four, and may be five or more. In that case, it is arbitrary which wiring layer includes which wiring.

(第2の実施形態)
図5(a)および図5(b)は、本発明の第2の実施形態に係る基板の構成例を示す、図3のA−A線に沿った概略断面図に対応する図である。
インクによる層間絶縁膜402の溶解を検知するために供給路302の周囲に配置される配線は、ヒータ電源配線やヒータグランド配線に限定されず、ロジック電源配線であってもよい。すなわち、供給路302を通じたインクによる層間絶縁膜402の溶解をロジック電源のリークとして検知するようになっていてもよい。本実施形態は、4つの配線層403〜406のうち、ロジック電源配線を含む第1の配線層403または第2の配線層404が供給路302の壁面304に最も近接して配置されている点で、第1の実施形態と異なっている。この他の構成は第1の実施形態と同様であり、以下、第1の実施形態との相違点のみ説明する。
(Second Embodiment)
FIG. 5A and FIG. 5B are diagrams corresponding to the schematic cross-sectional view along the line AA in FIG. 3, showing a configuration example of the substrate according to the second embodiment of the present invention.
Wirings arranged around the supply path 302 to detect dissolution of the interlayer insulating film 402 by ink are not limited to heater power supply wiring or heater ground wiring, and may be logic power supply wiring. That is, the dissolution of the interlayer insulating film 402 by the ink through the supply path 302 may be detected as a leakage of the logic power source. In the present embodiment, of the four wiring layers 403 to 406, the first wiring layer 403 or the second wiring layer 404 including the logic power supply wiring is disposed closest to the wall surface 304 of the supply path 302. This is different from the first embodiment. Other configurations are the same as those of the first embodiment, and only differences from the first embodiment will be described below.

図5(a)に示す構成例では、第1の配線層403が供給路302の壁面304に最も近接して配置されている。第1の配線層403は、上述したように、ロジック信号配線、ロジック電源配線、およびロジックグランド配線の少なくとも1つを含む配線層であるが、ここでは、少なくともロジック電源配線を含んでいる。また、第1の配線層403のうちの供給路302の壁面304に最も近接して配置された配線層がロジック電源配線である。したがって、供給路302を通じたインクによる層間絶縁膜402の溶解が進行し、インクが第1の配線層403に接触すると、ヒータ電源の場合と同様の原理で、供給路302を通じたインクによる上記溶解をロジック電源のリークとして検知することができる。このとき、ロジック電源の電位がヒータ電源よりも低電位(例えば3.3V程度)であることから、ロジック電源からのリーク電流は比較的小さく、そのため、リーク電流による影響を最小限に抑えることができる。さらに、ロジック電源のリーク検知は、画像形成中に電流が流れるヒータ電源の場合に比べて、画像形成中の監視が容易な点で有利である。
また、図5(b)に示す構成例では、第2の配線層404が供給路302の壁面304に最も近接して配置されているが、図5(a)に示す構成例と同様に、第2の配線層404は、少なくともロジック電源配線を含んでいる。また、第2の配線層404のうちの供給路302の壁面304に最も近接して配置された配線層がロジック電源配線である。そのため、図5(a)に示す構成例と同様に、供給路302を通じたインクによる層間絶縁膜402の溶解をロジック電源のリークとして検知することができる。
In the configuration example shown in FIG. 5A, the first wiring layer 403 is disposed closest to the wall surface 304 of the supply path 302. As described above, the first wiring layer 403 is a wiring layer including at least one of a logic signal wiring, a logic power supply wiring, and a logic ground wiring. Here, the first wiring layer 403 includes at least a logic power supply wiring. In addition, the wiring layer disposed closest to the wall surface 304 of the supply path 302 in the first wiring layer 403 is a logic power supply wiring. Therefore, when the dissolution of the interlayer insulating film 402 by the ink through the supply path 302 proceeds and the ink contacts the first wiring layer 403, the above-described dissolution by the ink through the supply path 302 is performed on the same principle as in the case of the heater power supply. Can be detected as a leakage of the logic power supply. At this time, since the potential of the logic power supply is lower than that of the heater power supply (for example, about 3.3 V), the leakage current from the logic power supply is relatively small, so that the influence of the leakage current can be minimized. it can. Furthermore, the detection of leakage of the logic power supply is advantageous in that monitoring during image formation is easier than in the case of a heater power supply through which current flows during image formation.
In the configuration example shown in FIG. 5B, the second wiring layer 404 is disposed closest to the wall surface 304 of the supply path 302. As in the configuration example shown in FIG. The second wiring layer 404 includes at least logic power supply wiring. In addition, the wiring layer arranged closest to the wall surface 304 of the supply path 302 in the second wiring layer 404 is a logic power supply wiring. Therefore, similarly to the configuration example shown in FIG. 5A, the dissolution of the interlayer insulating film 402 by the ink through the supply path 302 can be detected as a leakage of the logic power supply.

(第3の実施形態)
図6(a)、図6(b)、図7(a)、および図7(b)は、本発明の第3の実施形態に係る基板の構成例を示す、図3のA−A線に沿った概略断面図に対応する図である。
本実施形態は、4つの配線層403〜406のうち、2つの配線層が他の配線層と比べて供給路302の壁面304に近接して配置されている点で、第1の実施形態と異なっている。この他の構成は、第1および第2の実施形態と同様であり、以下、第1および第2の実施形態との相違点のみ説明する。
(Third embodiment)
6 (a), 6 (b), 7 (a), and 7 (b) show a configuration example of the substrate according to the third embodiment of the present invention, taken along line AA in FIG. It is a figure corresponding to the schematic sectional drawing in alignment with.
This embodiment is different from the first embodiment in that two of the four wiring layers 403 to 406 are disposed closer to the wall surface 304 of the supply path 302 than the other wiring layers. Is different. Other configurations are the same as those of the first and second embodiments, and only differences from the first and second embodiments will be described below.

図6(a)に示す構成例では、ヒータ電源配線である第3の配線層405とヒータグランド配線である第4の配線層406が供給路302の壁面304に近接して配置されている。第3の配線層405と第4の配線層406とは、基板100を平面視すると、供給路302を取り囲んで配置されている。これにより、供給路302を通じたインクによる層間絶縁膜402の溶解が進行すると、第3の配線層405と第4の配線層406の一方または両方が最初にインクに接触する。そのため、インクによる層間絶縁膜402の溶解をヒータ電源のリークとグランド電源のリークの一方または両方で検知することができ、インクによる溶解の検知確度をより向上させることができる。また、第3の配線層405と第4の配線層406の両方がインクに接触した場合、リーク電流は高電位のヒータ電源配線である第3の配線層405からヒータグランド配線である第4の配線層406に流れ、そこからシリコン基材401へと電流が流れる。このように、図6(a)の構成例は、ヒータ電源配線のみが供給路302の壁面304に近接している図4(a)の構成例と比べて、電位差の大きい第3の配線層405から第4の配線層406へリーク電流が流れることが可能である。そのため、より高い感度でリーク電流を検知することが可能となる。また、リーク電流が第4の配線層406からシリコン基材401へと流れることで、リーク電流による発熱や他の回路への影響を抑制することができる。ここで、上述のようにヒータグランド配線である第4の配線層406はベタ配線として構成され、ロジック回路に接続される配線である第1の配線層403や第2の配線層404よりも配線抵抗が低くなっている。このため、リーク電流による発熱や他の回路への影響の抑制の観点からも、ヒータ電源配線である第3の配線層405とヒータグランド配線である第4の配線層406とが供給路302の壁面304に近接して設けられている構成が好ましい。なお、この構成では、第3の配線層405と第4の配線層406の両方が供給路302の壁面304に近接しておりその面積が大きいため、その配線抵抗を低く抑えることができる。そのため、吐出エネルギーのばらつきによる画像形成への影響をより一層抑制することもできる。
なお、図6(a)に示す構成例では、第1の配線層403と第2の配線層404とは、供給路302を取り囲むように設けられていなくてもよい。
In the configuration example shown in FIG. 6A, a third wiring layer 405 that is a heater power supply wiring and a fourth wiring layer 406 that is a heater ground wiring are arranged close to the wall surface 304 of the supply path 302. The third wiring layer 405 and the fourth wiring layer 406 are disposed so as to surround the supply path 302 when the substrate 100 is viewed in plan. Accordingly, when dissolution of the interlayer insulating film 402 by the ink through the supply path 302 proceeds, one or both of the third wiring layer 405 and the fourth wiring layer 406 first come into contact with the ink. Therefore, the dissolution of the interlayer insulating film 402 by the ink can be detected by one or both of the leak of the heater power supply and the leak of the ground power supply, and the detection accuracy of the dissolution by the ink can be further improved. In addition, when both the third wiring layer 405 and the fourth wiring layer 406 are in contact with ink, the leakage current is changed from the third wiring layer 405 which is a heater power wiring having a high potential to the fourth wiring which is a heater ground wiring. A current flows to the wiring layer 406 and then flows to the silicon base material 401. As described above, the configuration example of FIG. 6A is a third wiring layer having a large potential difference compared to the configuration example of FIG. 4A in which only the heater power supply wiring is close to the wall surface 304 of the supply path 302. Leakage current can flow from 405 to the fourth wiring layer 406. Therefore, it becomes possible to detect the leak current with higher sensitivity. In addition, since the leakage current flows from the fourth wiring layer 406 to the silicon base material 401, heat generation due to the leakage current and influence on other circuits can be suppressed. Here, as described above, the fourth wiring layer 406 that is the heater ground wiring is configured as a solid wiring, and is wired more than the first wiring layer 403 and the second wiring layer 404 that are wiring connected to the logic circuit. Resistance is low. For this reason, also from the viewpoint of suppressing the heat generation due to the leakage current and the influence on other circuits, the third wiring layer 405 that is the heater power supply wiring and the fourth wiring layer 406 that is the heater ground wiring are included in the supply path 302. A configuration provided close to the wall surface 304 is preferable. In this configuration, since the third wiring layer 405 and the fourth wiring layer 406 are both close to the wall surface 304 of the supply path 302 and have a large area, the wiring resistance can be kept low. Therefore, it is possible to further suppress the influence on the image formation due to the variation in ejection energy.
Note that in the configuration example illustrated in FIG. 6A, the first wiring layer 403 and the second wiring layer 404 may not be provided so as to surround the supply path 302.

図6(b)に示す構成例では、少なくともロジック電源配線を含む第1の配線層403と少なくともロジック電源配線を含む第2の配線層404が供給路302の壁面304に近接して配置されている。したがって、この場合も、第1の配線層403と第2の配線層404のどちらか一方がインクと接触すれば、供給路302を通じたインクによる層間絶縁膜402の溶解をロジック電源のリークとして検知することができる。そのため、インクによる溶解の検知確度をより向上させることができる。なお、図6(b)に示す構成例では、第1の配線層403と第2の配線層404の一方が少なくともロジック電源配線を含み、他方が少なくともロジックグランド配線を含む場合もあり得る。その場合も、第1の配線層403と第2の配線層404の両方がインクに接触することで、第1の配線層403と第2の配線層404との間にインクを通じてリーク電流が流れ、インクによる層間絶縁膜402の溶解を検知することが可能になる。   In the configuration example shown in FIG. 6B, a first wiring layer 403 including at least a logic power supply wiring and a second wiring layer 404 including at least a logic power supply wiring are arranged in proximity to the wall surface 304 of the supply path 302. Yes. Therefore, also in this case, if one of the first wiring layer 403 and the second wiring layer 404 is in contact with ink, the dissolution of the interlayer insulating film 402 by the ink through the supply path 302 is detected as a leakage of the logic power supply. can do. Therefore, the detection accuracy of dissolution by ink can be further improved. In the configuration example shown in FIG. 6B, one of the first wiring layer 403 and the second wiring layer 404 may include at least a logic power supply wiring, and the other may include at least a logic ground wiring. Also in this case, when both the first wiring layer 403 and the second wiring layer 404 are in contact with ink, a leak current flows between the first wiring layer 403 and the second wiring layer 404 through the ink. It becomes possible to detect the dissolution of the interlayer insulating film 402 by the ink.

図7(a)に示す構成例では、第3の配線層405と第1の配線層403が供給路302の壁面304に近接して配置されているが、第1の配線層403は少なくともロジックグランド配線を含んでいる。また、図7(b)に示す構成例では、第3の配線層405と第2の配線層404が供給路302の壁面304に近接して配置されているが、図7(a)に示す構成例と同様に、第2の配線層404は、少なくともロジックグランド配線を含んでいる。したがって、図7(a)および図7(b)に示す構成例では、2つの配線層の両方がインクに接触した場合、リーク電流がヒータ電源配線からインクを通じてロジックグランド配線に流れるため、その影響を抑えることができる。
なお、図7(a)および図7(b)に示す構成例では、第3の配線層405(ヒータ電源配線)の代わりに、第4の配線層406(ヒータグランド配線)が供給路302の壁面304に近接して配置されていてもよい。この場合も、2つの配線層の両方がインクに接触すれば、インクを通じたロジックグランド配線へのリークパスを生じさせることができ、リーク電流による影響を抑えることができる。
本実施形態のような、2つの配線層が他の配線層よりも供給路302の壁面304に近接させて配置された構成では、2つの配線層のうちの一方の配線層はヒータ電源配線やロジック電源配線など、電源電位を供給する配線である。また、2つの配線層のうちの他方の配線層はヒータグランド配線やロジックグランド配線などの基準電位を供給する配線であり、シリコン基材401に接続されている。一方の配線層は他方の配線層よりも電位が高く、グランド配線からシリコン基材401にリーク電流が流れるため、リーク電流による影響を抑えることができる。
In the configuration example shown in FIG. 7A, the third wiring layer 405 and the first wiring layer 403 are arranged close to the wall surface 304 of the supply path 302, but the first wiring layer 403 is at least a logic. Includes ground wiring. Further, in the configuration example shown in FIG. 7B, the third wiring layer 405 and the second wiring layer 404 are arranged close to the wall surface 304 of the supply path 302, but are shown in FIG. 7A. Similar to the configuration example, the second wiring layer 404 includes at least a logic ground wiring. Therefore, in the configuration example shown in FIGS. 7A and 7B, when both of the two wiring layers are in contact with ink, the leakage current flows from the heater power supply wiring to the logic ground wiring through the ink, and the influence thereof. Can be suppressed.
In the configuration example shown in FIGS. 7A and 7B, a fourth wiring layer 406 (heater ground wiring) is connected to the supply path 302 instead of the third wiring layer 405 (heater power wiring). It may be arranged close to the wall surface 304. Also in this case, if both of the two wiring layers are in contact with ink, a leakage path to the logic ground wiring through the ink can be generated, and the influence of the leakage current can be suppressed.
In the configuration in which the two wiring layers are arranged closer to the wall surface 304 of the supply path 302 than the other wiring layers as in the present embodiment, one of the two wiring layers is a heater power supply wiring or the like. A wiring for supplying a power supply potential, such as a logic power supply wiring. The other wiring layer of the two wiring layers is a wiring for supplying a reference potential such as a heater ground wiring or a logic ground wiring, and is connected to the silicon substrate 401. One wiring layer has a higher potential than the other wiring layer, and a leakage current flows from the ground wiring to the silicon substrate 401, so that the influence of the leakage current can be suppressed.

上述した実施形態では、インクによる保護膜や絶縁膜の溶解を検知するために、発熱素子(ヒータ)を駆動するために用いられる配線(電源配線やグランド配線、ロジック電源配線)を利用する場合を例に挙げて説明した。このような配線を用いてリーク電流を検知することで、リーク電流を検知するための専用の配線やパッドなどを設けずに、リーク電流の検知が可能となる。なお、高い感度でリークの検知を行うためには、ヒータ電源配線やロジック電源配線など、3.0V以上の電位が印加される配線を用いてリーク電流を検知することが好ましい。また、さらに高い感度でリークの検知を行うためには、ヒータ電源配線のように20V以上の電位が印加される配線を用いてリーク電流を検知することがより好ましい。
なお、基板100を平面視した際に、リーク検知機構に接続される導電層が供給路302を取り囲むような構成を説明したが、供給路302に加えてインクを回収する回収路が設けられている場合は、回収路を取り囲むように設けられていてもよい。すなわち、供給路302や回収路といった基板100を貫通する流路を取り囲むように導電層が設けられていればよい。
In the above-described embodiment, there is a case where wiring (power supply wiring, ground wiring, logic power supply wiring) used for driving a heating element (heater) is used to detect dissolution of the protective film or insulating film by ink. Explained with an example. By detecting the leakage current using such a wiring, the leakage current can be detected without providing a dedicated wiring or pad for detecting the leakage current. In order to detect leakage with high sensitivity, it is preferable to detect leakage current using wiring to which a potential of 3.0 V or higher is applied, such as heater power wiring and logic power wiring. In order to detect leakage with higher sensitivity, it is more preferable to detect leakage current using a wiring to which a potential of 20 V or more is applied, such as a heater power supply wiring.
The configuration in which the conductive layer connected to the leak detection mechanism surrounds the supply path 302 when the substrate 100 is viewed in plan has been described. However, in addition to the supply path 302, a recovery path for collecting ink is provided. If present, it may be provided so as to surround the recovery path. In other words, the conductive layer only needs to be provided so as to surround the flow path that penetrates the substrate 100 such as the supply path 302 and the recovery path.

(インクジェット記録装置)
本実施形態を適用可能な液体吐出装置として、インクを吐出して記録を行うインクジェット記録装置1000(以下、「記録装置」とも称す)について、その概略構成を示す図8を用いて説明する。記録装置1000は、被記録媒体2を搬送する搬送部1と、被記録媒体2の搬送方向と略直交して配置されるライン型の液体吐出ヘッドユニット3とを備え、複数の被記録媒体2を連続もしくは間欠に搬送しながら1パスで連続記録を行うライン型記録装置である。被記録媒体2はカット紙に限らず、連続したロール紙であってもよい。液体吐出ヘッドユニット3は、シアン(C)/マゼンタ(M)/イエロー(Y)/ブラック(K)の4色のインクによるフルカラー印刷が可能である。また、液体吐出ヘッドユニット3は、液体吐出ヘッドユニット3に電力や吐出制御信号を伝送するための記録装置1000の制御部と電気的に接続されている。
(Inkjet recording device)
An ink jet recording apparatus 1000 (hereinafter, also referred to as “recording apparatus”) that performs recording by ejecting ink will be described with reference to FIG. The recording apparatus 1000 includes a transport unit 1 that transports the recording medium 2, and a line-type liquid ejection head unit 3 that is disposed substantially orthogonal to the transport direction of the recording medium 2. Is a line type recording apparatus that performs continuous recording in one pass while continuously or intermittently transporting the recording medium. The recording medium 2 is not limited to cut paper but may be continuous roll paper. The liquid discharge head unit 3 is capable of full color printing with four colors of ink of cyan (C) / magenta (M) / yellow (Y) / black (K). In addition, the liquid discharge head unit 3 is electrically connected to a control unit of the recording apparatus 1000 for transmitting electric power and discharge control signals to the liquid discharge head unit 3.

(液体吐出ヘッドユニット)
図9は本実施形態に係る液体吐出ヘッドユニット3の斜視図である。液体吐出ヘッドユニット3は、1つの記録素子基板(液体吐出ヘッド)10でC/M/Y/Kの4色のインクをそれぞれ吐出可能な記録素子基板(液体吐出ヘッド)10を直線上に15個配列(インラインに配置)されるライン型の液体吐出ヘッドユニットである。
図9に示すように、液体吐出ヘッドユニット3は、記録素子基板(液体吐出ヘッド)10と、フレキシブル配線基板40と、電気配線基板90と、を備えている。また、電気配線基板90は、信号入力端子91及び電力供給端子92を備えている。これらの信号入力端子91及び電力供給端子92は記録装置1000の制御部と電気的に接続されており、これらの端子を介して吐出駆動信号や吐出に必要な電力が記録素子基板(液体吐出ヘッド)10に供給される。
(Liquid discharge head unit)
FIG. 9 is a perspective view of the liquid discharge head unit 3 according to the present embodiment. The liquid discharge head unit 3 has a recording element substrate (liquid discharge head) 10 that can discharge four color inks of C / M / Y / K by a single recording element substrate (liquid discharge head) 10 on a straight line 15. This is a line-type liquid discharge head unit arranged in an array (arranged inline).
As shown in FIG. 9, the liquid discharge head unit 3 includes a recording element substrate (liquid discharge head) 10, a flexible wiring board 40, and an electric wiring board 90. The electrical wiring board 90 includes a signal input terminal 91 and a power supply terminal 92. The signal input terminal 91 and the power supply terminal 92 are electrically connected to the control unit of the recording apparatus 1000, and an ejection driving signal and power necessary for ejection are supplied to the recording element substrate (liquid ejection head) via these terminals. ) 10.

なお、本実施形態は被記録媒体2の幅に対応した長さを有する、所謂ライン型ヘッドユニットであるが、被記録媒体2に対してスキャンを行いながら記録を行う、所謂シリアル型の液体吐出ヘッドユニットにも本発明を適用できる。シリアル型の液体吐出ヘッドユニットとしては、例えばブラックインク用の記録素子基板とカラーインク用の記録素子基板とがそれぞれ搭載された構成があげられる。   The present embodiment is a so-called line-type head unit having a length corresponding to the width of the recording medium 2, but is a so-called serial type liquid discharge unit that performs recording while scanning the recording medium 2. The present invention can also be applied to a head unit. As the serial type liquid discharge head unit, for example, there is a configuration in which a recording element substrate for black ink and a recording element substrate for color ink are mounted.

100 基板
200 液体吐出ヘッド
302 供給路(流路)
303 導電層(配線層)
100 Substrate 200 Liquid discharge head 302 Supply path (flow path)
303 Conductive layer (wiring layer)

Claims (20)

絶縁膜を含む基板と、
前記基板に設けられ、液体を吐出するために利用されるエネルギーを発生するエネルギー発生素子と、
前記基板を貫通して形成され、液体を吐出する吐出口に連通する流路と、
前記基板の前記絶縁膜の内部に形成され、前記エネルギー発生素子を駆動するために用いられる配線層であって、前記流路を形成する壁から間隔を置いて配置され、前記基板を平面視すると該流路を取り囲んで配置された配線層と、
を有する液体吐出ヘッド。
A substrate including an insulating film;
An energy generating element that is provided on the substrate and generates energy used for discharging a liquid;
A flow path formed through the substrate and communicating with a discharge port for discharging a liquid;
A wiring layer formed inside the insulating film of the substrate and used for driving the energy generating element, arranged at a distance from a wall forming the flow path, and when the substrate is viewed in plan view A wiring layer disposed around the flow path;
A liquid discharge head.
前記配線層が、前記配線層から流れるリーク電流を検知するリーク検知機構に接続される、請求項1に記載の液体吐出ヘッド。   The liquid ejection head according to claim 1, wherein the wiring layer is connected to a leak detection mechanism that detects a leakage current flowing from the wiring layer. 前記配線層が、前記エネルギー発生素子に電源電位を供給する電源配線である、請求項1または2に記載の液体吐出ヘッド。   The liquid discharge head according to claim 1, wherein the wiring layer is a power supply wiring that supplies a power supply potential to the energy generating element. 前記配線層が、前記エネルギー発生素子を駆動するためのロジック回路に電源電位を供給する電源配線である、請求項1または2に記載の液体吐出ヘッド。   The liquid ejection head according to claim 1, wherein the wiring layer is a power supply wiring that supplies a power supply potential to a logic circuit for driving the energy generating element. 前記絶縁膜の内部で前記配線層と前記基板の厚み方向に離間して形成され、前記エネルギー発生素子を駆動するために用いられる他の配線層であって、前記流路を形成する壁から間隔を置いて配置された他の配線層をさらに有し、
前記配線層が、前記他の配線層よりも前記流路を形成する壁に近接して配置されている、請求項1または2に記載の液体吐出ヘッド。
Another wiring layer formed inside the insulating film and spaced apart in the thickness direction of the wiring layer and the substrate and used to drive the energy generating element, and spaced from a wall forming the flow path And further having other wiring layers arranged
The liquid ejection head according to claim 1, wherein the wiring layer is disposed closer to a wall forming the flow path than the other wiring layer.
前記配線層が、前記エネルギー発生素子に電源電位を供給する電源配線である、請求項5に記載の液体吐出ヘッド。   The liquid ejection head according to claim 5, wherein the wiring layer is a power supply wiring for supplying a power supply potential to the energy generating element. 前記絶縁膜の内部で前記基板の厚み方向に互いに離間して形成された2つの前記配線層を有する、請求項1または2に記載の液体吐出ヘッド。   3. The liquid ejection head according to claim 1, further comprising two wiring layers formed in the insulating film so as to be separated from each other in the thickness direction of the substrate. 前記2つの配線層のうちの一方が前記2つの配線層のうちの他方と比べて電位が高い、請求項7に記載の液体吐出ヘッド。   The liquid ejection head according to claim 7, wherein one of the two wiring layers has a higher potential than the other of the two wiring layers. 前記絶縁膜の内部で前記2つの配線層と前記基板の厚み方向に離間して形成され、前記エネルギー発生素子を駆動するために用いられる他の配線層であって、前記流路を形成する壁から間隔を置いて配置された他の配線層を有し、
前記2つの配線層が、前記他の配線層よりも前記流路を形成する壁に近接して配置されている、請求項7または8に記載の液体吐出ヘッド。
A wall that is formed inside the insulating film and spaced apart in the thickness direction of the two wiring layers and the substrate and is used to drive the energy generating element, and forms the flow path Having other wiring layers spaced from
9. The liquid ejection head according to claim 7, wherein the two wiring layers are disposed closer to a wall forming the flow path than the other wiring layers.
前記2つの配線層のうちの一方が、前記エネルギー発生素子に電源電位を供給する電源配線を構成し、前記2つの配線層のうちの他方が、前記エネルギー発生素子に基準電位を供給するグランド配線を構成する、請求項9に記載の液体吐出ヘッド。   One of the two wiring layers constitutes a power supply wiring for supplying a power supply potential to the energy generating element, and the other of the two wiring layers provides a ground wiring for supplying a reference potential to the energy generating element. The liquid discharge head according to claim 9, comprising: 前記他の配線層は、前記エネルギー発生素子を駆動するためのロジック回路に信号を伝送するロジック信号配線、前記ロジック回路に電源電位を供給する電源配線、および前記ロジック回路に基準電位を供給するグランド配線のうちの少なくともいずれかを含む、請求項10に記載の液体吐出ヘッド。   The other wiring layer includes a logic signal wiring for transmitting a signal to a logic circuit for driving the energy generating element, a power wiring for supplying a power potential to the logic circuit, and a ground for supplying a reference potential to the logic circuit. The liquid discharge head according to claim 10, comprising at least one of wiring. 前記2つの配線層のうちの一方が、前記エネルギー発生素子に電源電位を供給する電源配線を構成し、前記2つの配線層の他方が、前記エネルギー発生素子を駆動するためのロジック回路に基準電位を供給するグランド配線を構成する、請求項9に記載の液体吐出ヘッド。   One of the two wiring layers constitutes a power supply wiring for supplying a power supply potential to the energy generating element, and the other of the two wiring layers has a reference potential for a logic circuit for driving the energy generating element. The liquid discharge head according to claim 9, comprising a ground wiring for supplying the liquid. 前記2つの配線層のうちの一方が、前記エネルギー発生素子を駆動するためのロジック回路に電源電位を供給する電源配線を構成し、前記2つの配線層の他方が、前記エネルギー発生素子を駆動するためのロジック回路に基準電位を供給するグランド配線を構成する、請求項9に記載の液体吐出ヘッド。   One of the two wiring layers constitutes a power supply wiring for supplying a power supply potential to a logic circuit for driving the energy generating element, and the other of the two wiring layers drives the energy generating element. The liquid discharge head according to claim 9, comprising a ground wiring for supplying a reference potential to a logic circuit for the same. 前記配線層に3.0V以上の電位が印加される、請求項1から13のいずれか1項に記載の液体吐出ヘッド。   The liquid ejection head according to claim 1, wherein a potential of 3.0 V or more is applied to the wiring layer. 前記流路に供給される液体がグランド電位に接続されている、請求項1から14のいずれか1項に記載の液体吐出ヘッド。   The liquid discharge head according to claim 1, wherein the liquid supplied to the flow path is connected to a ground potential. 絶縁膜を含む基板と、
前記基板に設けられ、液体を吐出するために利用されるエネルギーを発生するエネルギー発生素子と、
前記基板を貫通して形成され、液体を吐出する吐出口に連通する流路と、
前記基板の前記絶縁膜の内部に形成され、前記エネルギー発生素子を駆動するために用いられる配線層であって、前記流路を形成する壁から間隔を置いて配置され、前記基板を平面視すると該流路を取り囲んで配置された配線層と、
を有する液体吐出ヘッドと、
前記配線層に電気的に接続され、前記配線層から流れるリーク電流を検知するリーク検知機構と、
を有する液体吐出装置。
A substrate including an insulating film;
An energy generating element that is provided on the substrate and generates energy used for discharging a liquid;
A flow path formed through the substrate and communicating with a discharge port for discharging a liquid;
A wiring layer formed inside the insulating film of the substrate and used for driving the energy generating element, arranged at a distance from a wall forming the flow path, and when the substrate is viewed in plan view A wiring layer disposed around the flow path;
A liquid ejection head having
A leakage detection mechanism that is electrically connected to the wiring layer and detects a leakage current flowing from the wiring layer;
A liquid ejection apparatus having
前記配線層が、前記エネルギー発生素子に電源電位を供給する電源配線である、請求項16に記載の液体吐出装置。   The liquid ejection apparatus according to claim 16, wherein the wiring layer is a power supply wiring that supplies a power supply potential to the energy generating element. 前記絶縁膜の内部で前記基板の厚み方向に互いに離間して形成された2つの前記配線層を有する、請求項16に記載の液体吐出装置。   17. The liquid ejection apparatus according to claim 16, comprising two wiring layers formed in the insulating film so as to be separated from each other in the thickness direction of the substrate. 前記絶縁膜の内部で前記2つの配線層と前記基板の厚み方向に離間して形成され、前記エネルギー発生素子を駆動するために用いられる他の配線層であって、前記流路を形成する壁から間隔を置いて配置された他の配線層を有し、
前記2つの配線層が、前記他の配線層よりも前記流路を形成する壁に近接して配置されている、請求項18に記載の液体吐出装置。
A wall that is formed inside the insulating film and spaced apart in the thickness direction of the two wiring layers and the substrate and is used to drive the energy generating element, and forms the flow path Having other wiring layers spaced from
The liquid ejection apparatus according to claim 18, wherein the two wiring layers are arranged closer to a wall forming the flow path than the other wiring layers.
前記2つの配線層のうちの一方が、前記エネルギー発生素子に電源電位を供給する電源配線を構成し、前記2つの配線層のうちの他方が、前記エネルギー発生素子に基準電位を供給するグランド配線を構成する、請求項19に記載の液体吐出装置。
One of the two wiring layers constitutes a power supply wiring for supplying a power supply potential to the energy generating element, and the other of the two wiring layers provides a ground wiring for supplying a reference potential to the energy generating element. The liquid ejection apparatus according to claim 19, comprising:
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007015237A (en) * 2005-07-08 2007-01-25 Brother Ind Ltd Ink jet recording apparatus and manufacturing method thereof
US20110310183A1 (en) * 2010-06-18 2011-12-22 Canon Kabushiki Kaisha Substrate for liquid discharge head and liquid discharge head
JP2012061750A (en) * 2010-09-16 2012-03-29 Ricoh Co Ltd Inkjet head
JP2015182441A (en) * 2014-03-26 2015-10-22 ブラザー工業株式会社 Liquid ejection device
JP2016058716A (en) * 2014-09-04 2016-04-21 ローム株式会社 Piezoelectric element utilization device and manufacturing method thereof
US20160114580A1 (en) * 2013-07-29 2016-04-28 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Fluid ejection device
US20170087842A1 (en) * 2015-09-28 2017-03-30 Brother Kogyo Kabushiki Kaisha Liquid Ejecting Device

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007015237A (en) * 2005-07-08 2007-01-25 Brother Ind Ltd Ink jet recording apparatus and manufacturing method thereof
US20110310183A1 (en) * 2010-06-18 2011-12-22 Canon Kabushiki Kaisha Substrate for liquid discharge head and liquid discharge head
JP2012000921A (en) * 2010-06-18 2012-01-05 Canon Inc Substrate for liquid discharge head and liquid discharge head
JP2012061750A (en) * 2010-09-16 2012-03-29 Ricoh Co Ltd Inkjet head
US20160114580A1 (en) * 2013-07-29 2016-04-28 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Fluid ejection device
JP2015182441A (en) * 2014-03-26 2015-10-22 ブラザー工業株式会社 Liquid ejection device
JP2016058716A (en) * 2014-09-04 2016-04-21 ローム株式会社 Piezoelectric element utilization device and manufacturing method thereof
US20170087842A1 (en) * 2015-09-28 2017-03-30 Brother Kogyo Kabushiki Kaisha Liquid Ejecting Device
JP2017064922A (en) * 2015-09-28 2017-04-06 ブラザー工業株式会社 Liquid discharge device

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