JP2002001990A

JP2002001990A - 立体形半導体素子、インクタンク、該インクタンクを備えたインクジェット記録装置、および圧力調整方法

Info

Publication number: JP2002001990A
Application number: JP2000181835A
Authority: JP
Inventors: Masahiko Kubota; 雅彦久保田; Yoshiyuki Imanaka; 良行今仲; Ichiro Saito; 一郎斉藤; Muga Mochizuki; 無我望月; Takaaki Yamaguchi; 孝明山口; Hiroyuki Ishinaga; 博之石永; Ryoji Inoue; 良二井上
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2000-06-16
Filing date: 2000-06-16
Publication date: 2002-01-08
Anticipated expiration: 2020-06-16
Also published as: JP3592203B2

Abstract

(57)【要約】【課題】容器の外部と非接触で容器内の圧力を調整す
る。【解決手段】立体形半導体素子１１は、内部が負圧に
保たれたインクタンクに取り付けられており、エネルギ
ー変換手段１４と、圧力検知手段１５と、圧力調整手段
１８とを有する。エネルギー変換手段１４は、外部から
の起電力を電力１３に変換し、圧力検知手段１５および
圧力調整手段１８を作動させる。圧力検知手段１５は、
インクタンク内の圧力を検知する。圧力調整手段１８
は、圧力検知手段１５で検知した圧力に基づいてインク
タンク内に外気を導入させ、インクの消費に伴うインク
タンクの負圧の上昇を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、容器内の圧力を調
整するバルブ機能を有する半導体素子に関する。特に本
発明は、インクタンク内の圧力を検知し、その検知結果
に応じてインクタンク内の圧力を所定の圧力に保つ半導
体素子、および該素子を備えたインクタンク、該インク
タンクを着脱可能に搭載するファクシミリ・プリンター
・複写機等のインクジェット記録装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、記録ヘッドに設けた複数の噴射ノ
ズルからインクを噴射させながら、記録ヘッドを搭載し
たキャリッジを用紙に対して相対的に走査することで、
画像をドットパターンで用紙に形成するインクジェット
記録装置においては、記録用のインクを収容したインク
タンクを設け、そのインクタンクのインクをインク供給
路を介して記録ヘッドに供給するようにしている。

【０００３】記録ヘッドは、インクを吐出する多数のノ
ズル（吐出口）を有し、インクタンクから記録ヘッドに
供給されたインクは、毛管現象と表面張力とのバランス
によってノズル内に保持されている。そのため、インク
タンクの内圧が大気圧よりも高いと、ノズルからインク
が漏れ出てしまうので、インクタンクの内圧は負圧状態
とする必要がある。一方、インクタンクが密閉容器であ
ると、インクタンク内のインクのインクの消費に伴いイ
ンクタンク内の負圧は上昇する。負圧が高すぎると、ノ
ズル内のインクがインクタンク側に引き込まれ、記録ヘ
ッドを駆動してノズルからインクを吐出させようとした
とき、インクが吐出されないという不具合が生じる。

【０００４】そこで、従来のインクタンクは、その内部
の全体または一部に、多孔質体や繊維体等のインク吸収
部材を収容するとともに、インク吸収部材が収容された
室を大気と連通可能な状態とし、インク吸収部材にイン
クを吸収保持させることで、インクタンク内を負圧状態
としている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来のインクタンクでは、インクをインク吸収部材に
吸収させて保持しているので、インクの収容効率が低下
してしまう。また、インクタンクの内部を大気と連通さ
せてるといっても、インク吸収部材に対するインクの保
持量が少なくなってくると負圧は上昇し、インクタンク
の外部の圧力との関係によっては、記録ヘッドからのイ
ンクの不吐出を招くおそれがある。そこで、インクタン
ク内の圧力を調整する機能をインクタンクに付加するこ
とができれば、インク吸収部材も不要となりインクの収
容効率も向上するため、このようなインクタンクが望ま
れている。また、インクタンク内の圧力を調整するため
には、直接または間接的にでも何らかのかたちでインク
タンク内の圧力を知る必要がある。

【０００６】上記のようなインクタンクを開発するにあ
たって、本発明者らは、直径１ミリのシリコン・ボール
の球面上に半導体集積回路を形成するというボール・セ
ミコンダクター社のボール・セミコンダクタに着目し
た。しかしながら、このような機能を持つものを調査し
たところ、ボール・セミコンダクター同士を電気配線で
接続する技術などが存在する（米国特許明細書第５８７
７９４３号参照）だけであり、上記の圧力調整機能や圧
力検知機能を持つ素子自体の開発が必要となった。ま
た、この素子をインクタンクに有効に適用できるものと
するためには、素子を起動させるための電力の供給につ
いての課題もあった。素子の起動のための電源をインク
タンクに持たせるとタンクが大型になったり、タンク外
部に電源を備える場合でも電源と素子との接続手段が必
要になり、タンクの製造コストが増え、タンクカートリ
ッジが高価になるので、外部より非接触で素子を起動さ
せねばならない。

【０００７】本発明の目的は、容器の外部と非接触で容
器内の圧力を調整することができる立体形半導体素子を
提供することである。

【０００８】本発明の他の目的は、上記目的に加え、さ
らに、容器内の圧力を検知し、それに基づいて容器内の
圧力を調整することができる立体半導体素子を提供する
ことである。

【０００９】本発明の更なる目的は、インク収容部内の
負圧を調整することによって記録ヘッドへインクを良好
に供給するインクタンク、およびそのインクタンクを備
えたインクジェット記録装置を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の立体形半導体素子は、内部が負圧に保たれた
容器に配される立体形半導体素子であって、前記容器の
内部の負圧に応じて前記容器の内部の負圧を調整する圧
力調整手段と、外部から与えられるエネルギーを、前記
圧力調整手段を動作させるための、前記エネルギーとは
異なる種類のエネルギーに変換するエネルギー変換手段
とを有する。

【００１１】本発明の立体形半導体素子は、内部が負圧
に保たれた容器に配され、圧力調整手段により、容器内
の負圧を調整する。圧力調整手段を作動させるためのエ
ネルギーは、エネルギー変換手段によって、外部からの
エネルギーが異なる種類のエネルギーに変換されて与え
られる。

【００１２】このように、容器内の負圧を調整する機能
が、立体形の半導体素子に作り込まれるので、立体形半
導体素子を、その一部位を容器の外部に露出させ、か
つ、他の一部位を容器の内部に露出させて容器に取り付
けることができる。この場合、圧力調整手段を、容器の
内部と外部とを連通する通路と、この通路を開閉する弁
機構とを有する構成とすることで、弁機構による通路の
開閉によって容器の内部へ外気を導入して容器内の負圧
を調整することができる。

【００１３】容器内の負圧に関する情報は、立体形半導
体素子の外部から与えられてもよいし、容器の内部の負
圧を検知する圧力検知手段を立体形半導体素子自身が有
する構成としてもよい。立体形半導体素子が圧力検知手
段を有する場合、圧力検知手段としては、ポリシリコン
膜で構成されたダイアフラムを有し、このダイアフラム
の変異による抵抗値変化を利用して容器内の負圧を検知
する圧力センサを用いることができる。

【００１４】本発明の立体形半導体素子は、好ましく
は、インクジェット記録の分野における、記録ヘッドに
供給するインクを収容するインクタンクに適用される。
記録ヘッドからのインクの吐出を良好に行うために、イ
ンクタンクの内部は負圧状態とされている。しかし、記
録ヘッドからのインクの吐出に伴い、インクタンク内の
負圧は変動するため、インクタンク内の負圧を適切に保
つことは、高品位な記録を行う上で非常に重要である。

【００１５】そこで本発明のインクタンクは、インクを
吐出する吐出ヘッドに供給するインクを収容するインク
タンクであって上記本発明の立体形半導体素子を有する
ものである。

【００１６】また本発明のインクタンクは、インクを吐
出する吐出ヘッドに供給するインクを収容し、内部が負
圧に保たれたインクタンクであって、前記内部の負圧に
応じて前記内部の負圧を調整する圧力調整手段と、外部
から与えられるエネルギーを、前記圧力調整手段を動作
させるための、前記エネルギーとは異なる種類のエネル
ギーに変換するエネルギー変換手段とを有する。

【００１７】このように、圧力調整手段を有する本発明
の立体形半導体素子の有する機能をインクタンクに付加
することで、インクタンク内の負圧を適切に維持するこ
とができるとともに、従来のように負圧を発生させるた
めにインク吸収部材にインクを保持させる必要がなくな
るので、インクの収容効率が向上する。さらに、負圧を
発生するインク吸収部材および専用の容器もしくは専用
室を作る必要がなくなるので、低コストのインクタンク
が達成される。

【００１８】さらに、本発明によれば、内部が負圧に保
たれた容器に配され、前記容器の内部の負圧に応じて前
記容器の内部の負圧を調整する圧力調整手段と、外部か
ら与えられるエネルギーを、前記圧力調整手段を動作さ
せるための、前記エネルギーとは異なる種類のエネルギ
ーに変換するエネルギー変換手段とを有する立体形半導
体素子を用い、前記容器内の圧力を検知する圧力検知手
段で検知した圧力を前記容器内の圧力と比較して前記容
器内の圧力を一定に保つ、圧力調整方法が提供される。

【００１９】本発明のインクジェット記録装置は、イン
クを吐出する吐出ヘッドと、前記吐出ヘッドに供給する
インクを収容している本発明のインクタンクとを搭載す
る。

【００２０】また本明細書中の「立体形半導体素子」の
「立体形」とは、三角柱、球、半球体、四角柱、回転楕
円体、一軸回転体など、種々の立体形を全て含む。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。

【００２２】（第１の実施の形態）図１は、本発明の第
１の実施の形態によるインクタンクの概略断面図であ
り、図２は、図１に示す立体形半導体素子の内部構成お
よび外部とのやり取りを表したブロック構成図である。

【００２３】図１に示すように、本実施形態のインクタ
ンク１は、インクを収容するインク収容室２と、インク
収容室２内のインクを記録ヘッド４へ供給するためのイ
ンク供給口３とを有する。記録ヘッド４は、インクタン
ク１に着脱可能または固定してインク供給口３と接続さ
れており、インクタンク１から供給されたインクを記録
信号に基づいて複数の吐出口（不図示）から吐出させる
ことで、被記録媒体へ記録を行う。記録ヘッド４では、
インクタンク１から供給されたインクが毛管現象と表面
張力とのバランスにより吐出口内に保持されており、記
録動作時以外に記録ヘッド４からインクが漏れ出るのを
防止するために、インク収容室２内は負圧に保たれてい
る。

【００２４】また、インクタンク１には、立体形半導体
素子（以下、単に「素子」という）１１が、一部位をイ
ンクタンク１の外部に露出させ、かつ、別の一部位をイ
ンク収容室２内に露出させた状態で固定されている。素
子１１の取り付け位置は特に限定されるものではない
が、少なくとも、インク収容室２内に露出した部位がイ
ンクタンク１の使用状態においてインクと接しない位
置、好ましくはインクタンク１の上壁に取り付けられ
る。

【００２５】インクタンク１は、内部が実質的に密閉さ
れた容器であり、記録時以外に記録ヘッド４の吐出口か
らインクが漏れ出ないようにするために、インク収容室
２内は一定の負圧に保たれている。ところが、インクタ
ンク１は内部が実質的に密閉された容器であるので、イ
ンク収容室２内のインクの消費に伴い、インクタンク１
の内圧は低下、すなわち負圧が高くなってくる。インク
タンク１の負圧が高くなり過ぎると、記録ヘッド４から
インクを吐出させようとしてもインクが吐出されにくく
なり、最終的にはインクが吐出されないという事態が生
じることがある。そこで、本実施形態の素子１１は、イ
ンクタンク１内の圧力を検知し、その検知結果に基づい
てインクタンク１の内部と外部とを連通させ、インクタ
ンク１内の負圧の上昇を抑える機能を有する。

【００２６】この素子１１の機能上の構成について、図
２を参照して説明する。

【００２７】図２に示すように、素子１１は、インクタ
ンク１の外部Ａから素子１１に向かって非接触で供給さ
れた起電力１２を電力１３に変換するエネルギー変換手
段１４と、エネルギー変換手段１４で変換された電力１
３により起動する、圧力検知手段１５、判断手段１６、
情報蓄積手段１７、および圧力調整手段１８とを備えて
いる。素子１１を動作させるために供給する起電力に
は、電磁誘導、熱、光、放射線などを適用することがで
きる。また、少なくともエネルギー変換手段１４は素子
１１の表面もしくは表面付近に形成されていることが望
ましい。

【００２８】圧力検知手段１５は、素子１１の周囲環境
情報であるインクタンク内の圧力を検知し、判断手段１
６へ出力する。圧力検出手段１５としては、例えば、素
子１１の表面にダイヤフラムを設け、圧力変動に基づく
このダイヤフラムの変位から圧力を検知する圧力センサ
が挙げられる。判断手段１６は、圧力検知手段１５で検
知したタンク内圧情報と情報蓄積手段１７に記憶されて
いる情報とを比較し、検知したタンク内圧情報を圧力調
整手段１８へ伝達する必要があるか否かを判断する。情
報蓄積手段１７は、インクタンク１に取り付けられる記
録ヘッド４からインクを吐出させるために必要な負圧の
上限値である内圧の条件や圧力検知手段１５で検知した
タンク内圧情報そのものを蓄積する。

【００２９】圧力調整手段１８は、判断手段１６からの
命令に基づき、エネルギー変換手段１４により与えられ
た電力により駆動され、インクタンク１内の圧力を調整
する。圧力調整手段１８としては、例えば、インクタン
ク１の内部と外部とを連通させる弁機構を用いることが
できる。この場合、インクタンク１内の内圧の調整は、
圧力検知手段１５で検知された結果と、情報蓄積手段１
７に蓄積されているインクタンク内圧の値との差分をと
り、その大きさに応じて弁機構を開く時間を制御し、イ
ンクタンク１の内圧を適切な内圧とすることができる。

【００３０】図３は、図２に示した素子の動作を説明す
るためのフローチャートである。図１〜図３を参照すれ
ば、インクタンク１の外部Ａから素子１１に向かって起
電力１２を与えると、エネルギー変換手段１４は起電力
１２を電力１３へと変換し、その電力１３により圧力検
知手段１５、判断手段１６、情報蓄積手段１７、および
圧力調整手段１８を起動する。

【００３１】起動した圧力検知手段１５は、インクタン
ク１の内圧を検知する（図３のステップＳ１１）。次
に、判断手段１６は、情報蓄積手段１７より蓄積情報を
読み出し（図３のステップＳ１２）、この読み出した条
件と検知したタンク内圧情報とを比較し、インクタンク
１の内圧の調整の必要性を判断する（図３のステップＳ
１３）。なお、インクタンク１は、インク充填後の工場
出荷時（図３のステップＳ１６）に、専用の検査装置に
より初期圧力が設定されており、その情報は、素子１１
内のＲＯＭに、初期情報（図３のステップＳ１７）とし
て（図１９の適正範囲として示される部分）書き込まれ
ている。

【００３２】ステップＳ１３において、検知されたイン
クタンク１の内圧が、情報蓄積手段１７に蓄積されてい
るインクタンク１の内圧の範囲内であり、判断手段１６
がインクタンク１の内圧を調整する必要がないと判断し
た場合には、圧力調整手段１８は駆動されず、情報蓄積
手段１７に現在のインクタンク１の内圧情報が蓄積され
る（図３のステップＳ１４）。なお、蓄積された内圧情
報の例を図１９に示している。その結果、インクタンク
１内のインク消費に伴う負圧の経時変化や、記録ヘッド
がシリアルに走査する間での負圧の経時変化を把握して
おくことができる。その情報を記録ヘッドの制御回路に
伝達して、記録ヘッドの回復動作や駆動条件の設定を最
適化させることができる。

【００３３】またステップＳ１３において、検知された
インクタンク１の負圧が、情報蓄積手段１７に蓄積され
ているインクタンク１の内圧の上限値よりも低く、判断
手段１６がインクタンク１の内圧を調整する必要がある
と判断した場合には、エネルギー変換手段１５により変
換され電力１３により圧力調整手段１８が駆動され、圧
力調整手段１８が弁機構の場合には例えば上述のように
してインクタンク１の内圧が調整される（図３のステッ
プ１５）。

【００３４】インクジェット記録装置に用いられる場
合、素子１１に外部エネルギーとして起電力を供給する
手段を設けるのに好ましい位置としては、シリアル型の
インクジェット記録装置を例に挙げると、記録ヘッド、
キャリッジ、記録ヘッドの回復ポジション、もしくはキ
ャリッジリターンポジション等が挙げられる。これ以外
にも、起電力を供給する手段を有する装置を用いれば、
インクジェット記録装置がなくてもインクタンク内部の
状態を知ることができ、例えば、工場や販売店で、実際
にインクタンクをインクジェット記録装置に装着するこ
となく、インクタンクの内圧を調整することもできる。

【００３５】以上説明したように、インクタンク１に素
子１１を設けることで、素子１１に起電力１２を与える
だけで、インクタンク１の内圧を検知し、所定の内圧に
調整することができる。その結果、インクタンク１内の
インク残量によらず、インクタンク１内を記録ヘッド４
からのインクの吐出に適した良好な負圧状態に保つこと
ができ、記録ヘッド１にインクを安定して供給すること
ができる。また、インクタンク１内を負圧状態とするた
めに従来のようにインクをインク吸収部材に吸収させて
保持する必要もないので、インクの収容効率を向上させ
ることができる。

【００３６】また、本実施形態によれば、素子１１がエ
ネルギー変換手段１５を有しているので、外部と直接的
な電気的配線を行う必要がなくなり、外部と直接的な電
気的配線を行うことが困難な個所であっても素子１１を
使用することができる。さらに、素子１１がエネルギー
変換手段１５を有することにより、素子１１を動作させ
るための起電力を蓄積する手段（本例では電源）を素子
１１に設ける必要がなくなる。そのため、素子１１の小
型化が可能となり、対象物中のどの個所であっても素子
１１を使用することができる。つまり、インクタンク１
の最も適切な場所に素子１１を設けることができる。
尚、本形態では素子１１と非接触で素子１１に起電力を
供給したが、一時的に外部と接触して起電力を供給した
後、外部と非接触となる形態でもよい。

【００３７】（第２の実施の形態）図４は、本発明の第
２の実施の形態による立体形半導体素子の内部構成およ
び外部とのやり取りを表したブロック構成図である。こ
の図で示す形態の立体形半導体素子（以下、単に「素
子」という）２１は、図１に示した素子１１と同様にイ
ンクタンク（不図示）に固定されており、インクタンク
の外部Ａから素子２１に向かって非接触で供給された起
電力２２を電力２３に変換するエネルギー変換手段２４
と、エネルギー変換手段２４で変換された電力により起
動する、圧力検知手段２５、判断手段２６、情報蓄積手
段２７、圧力調整手段２８、および受信手段２９とを備
えている。本実施形態は、第１の実施の形態とは受信機
能を有する点、すなわち受信手段２９を有する点が第１
の実施形態と異なり、その他は第１の実施形態と同様で
ある。素子２１を動作させるために供給する起電力２２
には、電磁誘導、熱、光、放射線などを適用することが
できる。また、少なくともエネルギー変換手段２４およ
び受信手段２９は素子２１の表面もしくは表面付近に形
成されていることが望ましい。

【００３８】圧力検知手段２５は、素子２１の周囲環境
情報であるインクタンク内の圧力を検知し、判断手段２
６へ出力する。受信手段２９は、起電力２２の供給源で
ある外部Ａ、または外部Ａとは異なる外部Ｂからの入力
信号３０を受信する。判断手段２６は、受信手段２９か
らの入力信号に応じて、圧力検知手段２５にインクタン
ク内圧を検知させ、この検知したインクタンク内圧情報
と情報蓄積手段２７に記憶してある情報とを比較し、検
知したインクタンク内圧情報が、インクタンクに取り付
けられる記録ヘッド（不図示）からインクを吐出させる
ことができるための条件を満たすかどうかを判断する。
情報蓄積手段２７は、この条件や圧力検知手段２５より
入手したインク情報そのものを蓄積する。圧力調整手段
２８は、判断手段２６からの命令に基づき、エネルギー
変換手段２４により与えられた電力により駆動され、イ
ンクタンクの内圧を調整する。圧力検知手段２５および
圧力調整手段２８としては、第１の実施形態と同様のも
のを用いることができる。

【００３９】図５は、図４に示した素子の動作を説明す
るためのフローチャートである。図４及び図５を参照す
れば、外部Ａから素子２１に向かって起電力２２を与え
ると、エネルギー変換手段２４は起電力２２を電力２３
へと変換し、その電力により圧力検知手段２５、判断手
段２６、情報蓄積手段２７、圧力調整手段２８および受
信手段２９を起動する。

【００４０】この状態で、外部Ａ又は外部Ｂから素子２
１に送信された入力信号３０が、受信手段２９で受信さ
れる（図５のステップＳ２１）。この入力信号３０は、
インクタンクの内圧を素子２１に聞くための信号であ
る。入力信号３０は、起電力２２とともに素子２１に与
えてもよい。

【００４１】入力信号３０が受信されると、判断手段２
６は、圧力検知手段２５に、インクタンクの内圧を検知
させ（図５のステップＳ２２）、情報蓄積手段２７から
蓄積情報を読み出し（図５のステップＳ２３）、検知し
た内圧が前述の条件を満たすかどうかを判断する（図５
のステップＳ２４）。なお、インクタンクは、インク充
填後の工場出荷時（図５のステップＳ２６）に、専用の
検査装置により初期圧力が設定されており、その情報
は、素子２１のＲＯＭ内に、初期情報（図５のステップ
Ｓ２７）として（図２０の適正範囲として示される部
分）に書き込まれている。

【００４２】ステップＳ２４において、検知された内圧
が条件を満たさないと判断した場合には、圧力調整手段
２８を駆動し、インクタンクの内圧を調整する（図５の
ステップＳ２５）。一方、検知された内圧が条件を満た
している場合には、情報蓄積手段２７に現在のインクタ
ンクの内圧増俸が蓄積される（図５のステップＳ２
８）。なお、蓄積された内圧情報の例を図２０に示して
いる。その結果、インクタンク内のインク消費に伴う負
圧の経時変化や、記録ヘッドがシリアルに走査する間で
の負圧の経時変化を把握しておくことができる。その情
報を記録ヘッドの制御回路に伝達して、記録ヘッドの回
復動作や駆動条件の設定を最適化させることができる。

【００４３】本実施形態によれば、外部からの信号を受
信する機能を有しているため、第１の実施の形態による
効果に加え、外部からの様々な種類の信号による質問に
対して返答することが可能となり、素子と外部とで情報
のやり取りを行うことができる。

【００４４】なお、本実施形態では一つの素子２１に圧
力検知手段２５および圧力調整手段２８を設けた場合に
ついて説明したが、これら圧力検知手段と圧力調整手段
とを別々の素子に設け、一方の素子で、インクタンクの
内圧を検知するとともに、インクタンクの内圧の調整が
必要か否かを判断し、調整が必要な場合にはその旨を、
圧力調整手段が設けられた他方の素子に伝達し、他方の
素子で圧力を調整する構成としてもよい。

【００４５】（その他の実施の形態）以下に、上述した
各実施形態に適用可能なその他の実施形態について説明
する。

【００４６】〈エネルギー変換手段〉エネルギー変換手
段の具体的な例について、電磁誘導を利用して電力を発
生させる場合を例に挙げて説明する。

【００４７】図６は、本発明の立体形半導体素子の構成
要素であるエネルギー変換手段の、電磁誘導を利用して
電力を発生させる例を説明するための図である。

【００４８】図６において、コイルＬａを有する外部共
振回路１０１と、コイルＬをを有する発振回路１０２と
を、両コイルＬ_a，Ｌを隣接させて設置する。この状態
で、外部共振回路１０１を通じてコイルＬ_aに電流Ｉ_aを
流すと、電流Ｉ_aによって発振回路１０２のコイルＬを
貫く磁束Ｂが生じる。ここで、電流Ｉ_aを変化させると
コイルＬを貫く磁束Ｂが変化するので、コイルＬには誘
導起電力Ｖが生じる。したがって、本発明の立体形半導
体素子にエネルギー変換手段として発振回路１０２を作
り込み、その素子の外部の例えばインクジェット記録装
置に、外部共振回路１０１を、素子側の発振回路１０２
のコイルＬと素子外部の共振回路１０１のコイルＬ_aと
が隣接するように配設する事により、外部からの電磁誘
導による誘導起電力で、素子を動作させる電力を発生す
ることができる。

【００４９】素子にエネルギー変換手段として作り込ん
だ発振回路１０２のコイルＬを貫く磁束Ｂは、外部共振
回路１０１のコイルＬ_aの巻き数Ｎ_aと電流Ｉ_aの積に比
例するから、比例定数をｋとして、

【００５０】

【数１】で表される。

【００５１】また、コイルＬの巻き数をＮとしたとき、
コイルＬに生じる起電力Ｖは、

【００５２】

【数２】となる。

【００５３】ここで、コイルＬの磁心の透磁率をμ_a、
磁界をＨ、外部共振回路１０２のコイルＬ_aと素子に作
り込んだコイルＬとの距離をｚとすると、磁束Ｂは、

【００５４】

【数３】となる。

【００５５】また、（２）式の相互インダクタンスＭ
は、

【００５６】

【数４】となる。ここで、μ_oは、真空での透磁率である。

【００５７】そして、素子に作り込んだ発信回路１０２
のインピーダンスＺは、

【００５８】

【数５】と表され、外部共振回路１０１のインピーダンスＺ
_aは、

【００５９】

【数６】となる．ここで、Ｊは、磁化を表している。

【００６０】この外部共振回路１０１が共振（電流値：
Ｉ_aが最大になるとき）した時のインピーダンスＺ₀は、

【００６１】

【数７】となり、この共振回路１０２の位相の遅れφは、

【００６２】

【数８】となる。

【００６３】そして、この外部共振回路１０１の共振周
波数ｆ_oは、

【００６４】

【数９】で求められる。

【００６５】上記のような関係から、素子に作り込んだ
発振回路１０２のインピーダンスＺがインクタンク内の
インクの変化に応じて変化すると、外部共振回路１０１
の周波数が変化し、外部共振回路１０１のインピーダン
スＺ_aの振幅および位相差に、上記のインクの変化が表
れてくる。さらには、この位相差や振幅には、インク残
量（即ち、Ｚの変化）も含まれている。

【００６６】例えば、外部共振回路１０１の共振周波数
ｆoを変化させることで、素子に作り込んだ発振回路１
０２からの出力（インピーダンスＺ）が、周囲の環境変
化に応じて変化するので、この周波数依存性を検出する
ことで、インクの有無やインク残量を検出することもで
きる。

【００６７】したがって、素子に作り込む発振回路１０
２は、電力を発生させるエネルギー変換手段としてのみ
ならず、その発振回路１０２と外部共振回路１０１との
関係で、インクタンク内のインクの変化を検知する手段
として用いることもできる。

【００６８】図６に示した例では、素子を起動させる電
力を供給する外部エネルギーにコイルによる電磁誘導を
利用したが、これ以外に、光の明暗を利用してもよい。
光の明暗を電気信号に変換する場合は、光の照射により
抵抗値が変化する材料（例えば、光導電体）を用いて、
光導電効果により電力を発生させることができる。光導
電体としては例えば、ＣｄＳ，ＩｎＳｂやＨｇ_0.8Ｃｄ
_0.2Ｔｅなどの二元合金／三元合金や、ＧａＡｓ，Ｓ
ｉ，Ｖａ−Ｓｉなどが用いられる。さらに、起電力とし
て熱を使用する場合は、物質の放射エネルギーから量子
効果により電力を発生させることができる。

【００６９】〈圧力調整手段〉圧力調整手段の具体的な
構造の一例について、その製造工程とともに説明する。

【００７０】図７は、本発明の立体形半導体素子に設け
られる圧力調整手段の構造の一例を、前述したボール・
セミコンダクタに用いられる球状シリコンに形成する場
合について説明する図であり、図８は、図７に示す圧力
調整手段の製造工程を説明する図である。なお、図７お
よび図８では、球状シリコンの中心を通る断面で示して
いる。

【００７１】図７に示すように、球状シリコン２００の
互いに相対する２つの箇所にそれぞれベース電極２０１
が形成されている。また、球状シリコン２００を取り囲
んで、ＳｉＮ膜２０６が形成されている。ＳｉＮ膜２０
６は、各ベース電極２０１と対向する領域が、球状シリ
コン２００の表面と間隔をあけて片持ち支持された可動
部２１０，２１１となっている。各可動部２１０，２１
１には、それぞれベース電極２０１と対向するバルブ電
極２０５が設けられている。また、ＳｉＮ膜２１０６
は、部分的に、一方のベース電極２０１から他方のベー
ス電極２０１にわたる領域が球状シリコン２００と間隔
をあけて形成されており、この部分が、一方の可動部２
１０側と他方の可動部２１１側との間での気体の流通を
可能とする通路２１２となっている。

【００７２】次に、図７に示した圧力調整手段の製造方
法について図８を参照して説明する。

【００７３】まず、図８（ａ）に示す球状シリコン２０
１に対し、その全表面上に、図８（ｂ）に示すようにＰ
ＳＧ（phospho silicate glass）膜２０２を形成する。
なお、ＰＳＧ膜２０２を形成する前に、球状シリコン
２０１には、その中心に対して対称となる２カ所に、そ
れぞれベース電極２０１が予め形成されている。その
後、図８（ｃ）に示すようにＰＳＧ膜２０２に少なくと
もベース電極２０１を露出させる開口２０３、および後
述する通路を形成するため、フォトリソグラフィプロセ
スを用いて、通路となる部分を残してＰＳＧ膜２０２を
パターニングする。

【００７４】そして、図８（ｄ）に示すように、ベース
電極２０１およびＰＳＧ膜２０２を覆って、メタルＣＶ
Ｄ法によってＣｕ膜２０４を形成し、そのＣｕ膜２０４
を、ベース電極２０１上およびその周囲の部分を残して
除去する。その後、図８（ｅ）に示すように、Ｃｕ膜２
０４上の、後述する可動部となる部分にバルブ電極２０
５を形成し、さらに、球状シリコン２００の全周に、こ
れらＰＳＧ膜２０２、Ｃｕ膜２０４およびバルブ電極２
０５を覆って、ＰＥＣＶＤ法を用いてＳｉＮ膜２０６を
形成する。

【００７５】更に、図８（ｆ）に示すように、ＳｉＮ膜
２０６を、可動部の形状にパターニングする。この段階
での素子の概略の平面図を図９に示す。ＳｉＮ膜２０６
のパターニングにより、図９に示すように、ＳｉＮ膜２
０６のＣｕ膜２０４上の部分に、放射状のスリット２０
６ａが形成される。そして、Ｃｕ膜２０４およびＰＳＧ
膜２０２を適宜溶剤で溶解して除去する。これにより、
図８（ｇ）に示すように、上部および下部の２カ所にそ
れぞれ球状シリコン２００と間隔をあけて支持されて弁
として作用する可動部２１０，２１１を備え、上部の可
動部２１０と球状シリコン２００との間の空間と、下部
の可動部２１１と球状シリコン２００との間の空間と
が、通路２１２によって互いに繋がった構造を有する立
体形半導体素子が得られる。

【００７６】この立体形半導体素子をインクタンクへ取
り付ける際は、一方の可動部２１０がインクタンクの外
側に位置させ、他方の可動部２１１がインクタンクの内
側に位置させて取り付けられる。

【００７７】次に、上述した圧力調整手段を有する立体
形半導体素子が取り付けられたインクタンクでの圧力調
整方法について、図７、図１０および図１１を参照して
説明する。

【００７８】図１０は、図７に示す圧力調整手段に関連
する電気的構成の等価回路図である。この図から明らか
なように、互いに対向するバルブ電極とベース電極との
間でコンデンサＣが構成されている。また、図１１は、
図７に示す圧力調整手段の、バルブ電極およびベース電
極への印加信号の一例のタイミングチャートである。

【００７９】まず最初に、ベース電極２０１およびバル
ブ電極２０５をＧＮＤレベルに設定しておく。そして、
ベース電極２０１にハイレベル信号を印加し、さらにバ
ルブ電極２０５におハイレベル信号を印加する。これに
より、バルブ電極２０５とベース電極２０１との間に静
電引力が働き、バルブ電極２０５がベース電極２０１に
引き寄せられるので、結果的に、可動部２１０，２１１
が球状シリコン２００側に変位して球状シリコン２００
と接触し、通路２１２の両端が閉鎖される。つまり、イ
ンクタンクの外側と内側とは非連通の状態となる。

【００８０】この状態を初期状態とし、インクタンク内
のインクが消費される。そして、必要に応じて、圧力検
知手段（不図示）によって、インクタンクの内圧を検知
する。インクタンク内のインクの消費に伴ってインクタ
ンク内の負圧は上昇し、検知した内圧が所定の負圧より
も高くなったら、バルブ電極２０５にローレベル信号を
印加する。これにより、可動部２１０，２１１は球状シ
リコン２００から離れ、通路２１２が開放される。その
結果、通路２１２を介してインクタンクの外部から内部
へ空気が入り、インクタンク内の負圧が低下する。そし
て、インクタンク内の負圧が所定の値になったら、再び
バルブ電極２０５にハイレベル信号を印加して可動部２
１０，２１１を変位させ、通路２１２を閉鎖する。

【００８１】インクタンク内の負圧が所定の値になった
かどうかの判断は、圧力検知手段での検知結果と最適な
負圧値との差に応じて、通路２１２を開放する時間を制
御したり、通路２１２の一定時間の開放を複数回繰り返
すことによってもよいし、圧力検知手段でインクタンク
内の圧力をリアルタイムで検知し、その結果に基づいて
行うこともできる。

【００８２】図７に示した例では、インクタンクの外側
および内側の双方に可動部２１０，２１１を有する構造
を示したが、インクタンクの外側と内側とを遮断するこ
とができれば、いずれか一方のみに設けてもよい。

【００８３】〈圧力検知手段〉圧力検知手段の具体的な
構造の一例について説明する。

【００８４】図１２は、本発明の立体形半導体素子に設
けられる圧力検知手段の構造の一例を、図７に示した素
子の破線で囲んだ部位、すなわち圧力調整手段を構成す
る通路内に形成した場合について説明する図であり、図
１３および図１４は、図１２に示す圧力検知手段の製造
工程を説明する図である。なお、図１２〜図１４におい
て、図７と同一の部分については図７と同一の符号を付
している。また、図１２に示す例は通路２１２内に圧力
検知手段を設けているため、弁を閉じた状態でインクタ
ンクの内部の圧力を検知することができるように、イン
クタンクの内部に相当する側には可動部は設けない。

【００８５】図１２に示す圧力検知手段は、ポリシリコ
ン膜におけるピエゾ抵抗効果を利用した半導体歪ゲージ
であり、前述した圧力調整手段の通路２１２の部分に形
成されている。ポリシリコン抵抗層２２１は、球状シリ
コン２００の表面に、空洞部２２５を介して部分的に浮
き上がったダイアフラムとして形成されている。ポリシ
リコン抵抗層２２１の浮き上がった領域での両端部に
は、例えばＣｕまたはＷからなる配線２２２が設けられ
ている。そして、ポリシリコン抵抗層２２１および配線
２２２は、ＳｉＮからなる保護膜２２３で覆われ、これ
により圧力検知手段が構成されている。

【００８６】次に、図１２に示した圧力検知手段の製造
方法について図１３および図１４を参照して説明する。
なお、以下の説明では、図８（ｄ）に示した状態の後の
工程で圧力検知手段を形成するものとして説明する。

【００８７】図１３（ａ）に示すように、球状シリコン
２００の表面にはＰＳＧ膜２０２が形成されている。こ
のＰＳＧ膜２０２を、図１３（ｂ）に示すように、フォ
トリソグラフィプロセスにより空洞部２２５（図１２参
照）の形状にパターニングする。次いで、図１３（ｃ）
に示すように、パターニングされたＰＳＧ膜２０２、お
よび球状シリコン２００を覆って、プラズマＣＶＤ法に
よりポリシリコン抵抗層２２１を成膜し、ダイアフラム
となる所定の形状にパターニングする。次いで、図１３
（ｄ）に示すように、ポリシリコン抵抗層２２１上に、
メタルＣＶＤ法によりＣｕまたはＷなどの金属膜を成膜
し、これをパターニングして、ダイアフラムの両端部に
相当する部位に配線２２２を形成する。

【００８８】ポリシリコン抵抗層２２１上に配線２２２
を形成したら、図１４（ｅ）に示すように、これらを覆
って、プラズマＣＶＤ法によりＳｉＮ膜を成膜し保護膜
２２３を形成する。さらに、図１４（ｆ）に示すよう
に、保護膜２２３上に、プラズマＣＶＤ法によりＰＳＧ
膜２２４を成膜し、その上に、図１４（ｇ）に示すよう
に、ＳｉＮ膜２０６を形成する。図１４（ｇ）に示す状
態は、図８（ｅ）に示す状態に相当する。

【００８９】それ以降は、図８に示した可動部２１０，
２１１を形成するためにＳｉＮ膜２０６をパターニング
し（図８（ｆ））、最後に、ＰＳＧ膜２０２，２２４を
除去することで、図１４（ｈ）に示すように、通路２１
２内に圧力検知手段が形成される。

【００９０】次に、図１２に示す圧力検知手段による圧
力検知原理について、図１２、および図１２に示すポリ
シリコン抵抗層からの出力をモニタする回路の回路図で
ある図１５を参照して説明する。

【００９１】図１５において、ポリシリコン抵抗層２２
１の通常時の抵抗値をｒとすると、電流計２３０には、ｉ＝ＶＤＤ／｛Ｒ₀＋Ｒ×ｒ（Ｒ＋ｒ）｝（１０）の電流が流れる。また、ポリシリコンは、その変位にほ
ぼ比例して抵抗値が増加する特性を有する。従って、通
路２１２の圧力の変化によってポリシリコン抵抗層２２
１が変位すると、ポリシリコン抵抗層２２１の抵抗値ｒ
が変化し、その結果、電流計２３０で測定される電流ｉ
も変化する。すなわち、電流ｉの変化からポリシリコン
抵抗層２２１の変位量がわかり、それによって通路２１
２の圧力、つまりインクタンクの内圧が検知可能とな
る。

【００９２】更に詳細に説明すると、ポリシリコン抵抗
層２２１の長さをＬ、断面積をＳとすると、抵抗率ρを
用い、全抵抗値Ｒは、Ｒ＝ρＬ／Ｓ（１１）で表される。ここで、ポリシリコン抵抗層２２１が、圧
力変化に伴って変化すると、その長さはＬ＋ΔＬと長く
なり、抵抗値が増加する。一方、断面積はＳ−ΔＳと小
さくなり、また、ρもρ’と変化する。抵抗値の増加分
ΔＲと長さの増加部ΔＬとの関係は、

【００９３】

【数１０】で表され、更に、

【００９４】

【数１１】となる。ここで、ｋｇは、歪みに対する抵抗値の変化係
数を表している。

【００９５】そして、ブリッジ回路等を用いて、抵抗値
の変化分ΔＲを検出することで圧力変動を求めることが
できる。

【００９６】ポリシリコンは温度によって歪み抵抗が変
化する特性を持つ。そのため、ポリシリコン抵抗層２２
１を有する圧力検知手段では、ポリシリコン抵抗層２２
１の温度をモニタする温度センサを更に備えることが望
ましい。つまり、ポリシリコン抵抗層２２１に、温度セ
ンサを介して電圧ＶＤＤを供給することにより、環境温
度の変化によるポリシリコン抵抗層２２１の抵抗変化を
補償して、インクタンクの内圧をより正確に検知するこ
とができる。

【００９７】〈駆動回路〉上述したように、本発明の立
体形半導体素子は圧力調整手段や圧力検知手段などが設
けられる。従って、立体形半導体素子にはこれらを駆動
するための回路も作り込まれる。駆動回路素子として
は、Ｎ−ＭＯＳ回路素子を用いることができる。図１６
に、本発明の立体形半導体素子をＮ−ＭＯＳ回路素子を
縦断するように切断した模式的断面図を示す。

【００９８】図１６によれば、Ｐ導電体のＳｉ基板４０
１に、一般的なＭｏｓプロセスを用いたイオンプランテ
ーション等の不純物導入および拡散により、Ｎ型ウェル
領域４０２にＰ−Ｍｏｓ４５０が構成され、Ｐ型ウェル
領域４０３にＮ−Ｍｏｓ４５１が構成されている。Ｐ−
Ｍｏｓ４５０およびＮ−Ｍｏｓ４５１は、それぞれ厚さ
数百Åのゲート絶縁膜４０８を介して、４０００Å以上
５０００Å以下の厚さにＣＶＤ法で堆積したｐｏｌｙ−
Ｓｉによるゲート配線４１５、およびＮ型あるいはＰ型
の不純物導入をしたソース領域４０５、ドレイン領域４
０６等で構成され、それらＰ−Ｍｏｓ４５０とＮ−Ｍｏ
ｓ４５１によりＣ−Ｍｏｓロジックが構成されている。

【００９９】素子駆動用のＮ−Ｍｏｓトランジスタ３０
１は、やはり不純物導入および拡散等の工程により、Ｐ
型ウェル基板４０２上のドレイン領域４１１、ソース領
域４１２およびゲート配線４１３等で構成されている。

【０１００】ここで、素子駆動ドライバとしてＮ−Ｍｏ
ｓトランジスタ３０１を使うと、１つのトランジスタを
構成するドレインゲート間の距離Ｌは、最小値で約１０
μｍとなる。その１０μｍの内訳の１つは、ソースとド
レインのコンタクト４１７の幅であり、それらの幅分は
２×２μｍであるが、実際は、その半分が隣のトランジ
スタとの兼用となるため、その１／２の２μｍである。
内訳の他は、コンタクト４１７とゲート４１３の距離分
の２×２μｍの４μｍと、ゲート４１３の幅分の４μｍ
であり、合計１０μｍとなる。

【０１０１】各素子間には、５０００Å以上１００００
Å以下の厚さのフィールド酸化により酸化膜分離領域４
５３が形成され、素子分離されている。このフィールド
酸化膜は、一層目の蓄熱層４１４として作用する。

【０１０２】各素子が形成された後、層間絶縁膜４１６
が約７０００Åの厚さにＣＶＤ法によるＰＳＧ、ＢＰＳ
Ｇ膜等で堆積され、熱処理により平坦化処理等をされて
から、コンタクトホールを介して、第１の配線層となる
Ａｌ電極４１７により配線が行なわれている。その後、
プラズマＣＶＤ法によるＳｉＯ₂膜等の層間絶縁膜４１
８を１００００Å以上１５０００Å以下の厚さに堆積
し、更にスルーホールを形成した。図６に示した発振回
路などとの接続は、このスルーホールを介して行われ
る。

【０１０３】このＮ−Ｍｏｓ回路は、圧力調整手段や圧
力検知手段を形成する前に形成しておく。

【０１０４】〈インクジェット記録装置〉図１７に、本
発明の立体形半導体素子を備えたインクタンクを搭載す
るインクジェット記録装置の概略斜視図を示す。図１７
に示されるインクジェット記録装置６００に搭載された
ヘッドカートリッジ６０１は、印字記録のためにインク
を吐出する液体吐出ヘッドと、その液体吐出ヘッドに供
給される液体を保持する図１に示したようなインクタン
クとを有するものである。また、インクタンク内に配さ
れた立体形半導体素子（不図示）へ外部エネルギーであ
る起電力を供給する外部エネルギー供給手段６２２や、
立体形半導体素子と情報を双方向に通信する手段（不図
示）が記録装置６００内に設置されている。

【０１０５】ヘッドカートリッジ６０１は、図１７に示
すように、駆動モータ６０２の正逆回転に連動して駆動
力伝達ギヤ６０３および６０４を介して回転するリード
スクリュー６０５の螺旋溝６０６に対して係合するキャ
リッジ６０７上に搭載されている。駆動モータ６０２の
動力によってヘッドカートリッジ６０１がキャリッジ６
０７ともとにガイド６０８に沿って矢印ａおよびｂの方
向に往復移動される。インクジェット記録装置６００に
は、ヘッドカートリッジ６０１から吐出されたインクな
どの液体を受ける被記録媒体としてのプリント用紙Ｐを
搬送する被記録媒体搬送手段（不図示）が備えられてい
る。その被記録媒体搬送手段によってプラテン６０９上
を搬送されるプリント用紙Ｐの紙押さえ板６１０は、キ
ャリッジ６０７の移動方向にわたってプリント用紙Ｐを
プラテン６０９に対して押圧する。

【０１０６】リードスクリュー６０５の一端の近傍に
は、フォトカプラ６１１および６１２が配設されてい
る。フォトカプラ６１１および６１２は、キャリッジ６
０７のレバー６０７ａの、フォトカプラ６１１および６
１２の領域での存在を確認して駆動モータ６０２の回転
方向の切り換えなどを行うためのホームポジション検知
手段である。プラテン６０９の一端の近傍には、ヘッド
カートリッジ６０１の吐出口のある前面を覆うキャップ
部材６１４を支持する支持部材６１３が備えられてい
る。また、ヘッドカートリッジ６０１から空吐出などさ
れてキャップ部材６１４の内部に溜まったインクを吸引
するインク吸引手段６１５が備えられている。このイン
ク吸引手段６１５によりキャップ部材６１４の開口部を
介してヘッドカートリッジ６０１の吸引回復が行われ
る。

【０１０７】インクジェット記録装置６００には本体支
持体６１９が備えられている。この本体支持体６１９に
は移動部材６１８が、前後方向、すなわちキャリッジ６
０７の移動方向に対して直角な方向に移動可能に支持さ
れている。移動部材６１８には、クリーニングブレード
６１７が取り付けられている。クリーニングブレード６
１７はこの形態に限らず、他の形態の公知のクリーニン
グブレードであってもよい。さらに、インク吸引手段６
１５による吸引回復操作にあたって吸引を開始するため
のレバー６２０が備えられており、レバー６２０は、キ
ャリッジ６０７と係合するカム６２１の移動に伴って移
動し、駆動モータ６０２からの駆動力がクラッチ切り換
えなどの公知の伝達手段で移動制御される。ヘッドカー
トリッジ６０１に設けられた発熱体に信号を付与した
り、前述した各機構の駆動制御を司ったりするインクジ
ェット記録制御部は記録装置本体側に設けられており、
図２４では示されていない。

【０１０８】上述した構成を有するインクジェット記録
装置６００では、前記の被記録媒体搬送手段によりプラ
テン６０９上を搬送されるプリント用紙Ｐに対して、ヘ
ッドカートリッジ６０１がプリント用紙Ｐの全幅にわた
って往復移動する。この移動時に不図示の駆動信号供給
手段からヘッドカートリッジ６０１に駆動信号が供給さ
れると、この信号に応じて液体吐出ヘッド部から被記録
媒体に対してインク（記録液体）が吐出され、記録が行
われる。

【０１０９】〈インクタンク〉図１には、インクタンク
の外壁を構成する部分にインクを直接収容する例を示し
たが、本発明は、図１８に示すようなインクタンクにも
適用可能である。

【０１１０】図１８に示すインクタンクは、タンクの筐
体を構成する外壁５２と、外壁５２の内側に収納され
た、可撓性を有するインク収納袋５３とを有し、インク
はインク収納袋５３に収容されている。これにより、イ
ンクの機密性が向上し、外部からの紫外光などによって
分解しやすい材料や、紫外光を触媒として化学反応が進
行するのを阻止する役割を果たす。このようなインクタ
ンクにおいて、外壁に本発明の立体形半導体素子５１を
配し、この立体形半導体素子５１により、インク供給口
からのインクの消費に伴って変化する負圧に対し、外壁
５２とインク収納袋５３との間の内圧を一定に保つこと
ができる。

【０１１１】以上、本発明について、インクジェット記
録装置に用いられるインクタンク内の圧力を調整する場
合を例に挙げて説明した。本発明は、これに限らず、密
閉型の容器内の圧力を調整するいずれの場合にも適用可
能であるが、最も好ましいのは、上述した各実施形態で
説明したような、着脱可能に装着されたインクタンクに
収容されたインクをインクジェット記録ヘッドに供給
し、その記録ヘッドから噴射するインク滴で記録用紙に
印字するインクジェットプリンタに関して、インクタン
ク内の圧力を最適維持するのに適用する場合である。

【０１１２】また、以上の説明では、圧力調整手段は、
圧力検知手段により検知されたインクタンク内の圧力に
基づいて駆動される場合を例に挙げて説明したが、立体
形半導体素子がインクタンクに用いられる場合は、イン
クタンク内のインクの消費量は、記録ヘッドの駆動頻度
からおおよそ推定することができる。また、初期状態
（未使用の状態）でのインクタンク内のインク量が一定
であれば、インクの消費量とインクタンク内の圧力との
間には相関関係がある。従って、記録ヘッドの駆動頻度
とインクタンク内の圧力との関係を予め測定等によって
求めておけば、圧力検知手段を持たなくても、記録ヘッ
ドの駆動頻度に基づいて圧力調整手段を駆動し、インク
タンク内の圧力を適切に保つこともできる。

【０１１３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、外
部からのエネルギーを異なる種類のエネルギーに変換
し、この変換されたエネルギーにより容器内の負圧を調
整する機能を立体形半導体素子に作り込むことで、外部
と非接触で容器内の負圧を調製することができる。特
に、本発明の立体形半導体素子をインクタンクに適用す
ることで、インクタンク内の負圧を、吐出ヘッドからの
インクの吐出を良好に行えるよう適切に維持することが
できるとともに、インクの収容効率を向上させることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態によるインクタンク
の概略断面図である。

【図２】図１に示す立体形半導体素子の内部構成および
外部とのやり取りを表したブロック構成図である。

【図３】図２に示した立体形半導体素子の動作を説明す
るためのフローチャートである。

【図４】本発明の第２の実施の形態による立体形半導体
素子の内部構成および外部とのやり取りを表したブロッ
ク構成図である。

【図５】図４に示した立体形半導体素子の動作を説明す
るためのフローチャートである。

【図６】本発明の立体形半導体素子の構成要素であるエ
ネルギー変換手段の、電磁誘導を利用して電力を発生さ
せる例を説明するための図である。

【図７】本発明の立体形半導体素子に設けられる圧力調
整手段の構造の一例を説明する図である。

【図８】図７に示す圧力調整手段の製造工程を説明する
図である。

【図９】図８（ｆ）に示す状態での立体形半導体素子の
平面図である。

【図１０】図７に示す圧力調整手段に関連する電気的構
成の等価回路図である。

【図１１】図７に示す圧力調整手段の、バルブ電極およ
びベース電極への印加信号の一例のタイミングチャート
である。

【図１２】本発明の立体形半導体素子に設けられる圧力
検知手段の構造の一例を説明する図である。

【図１３】図１２に示す圧力検知手段の製造工程を説明
する図である。

【図１４】図１２に示す圧力検知手段の製造工程を説明
する図であり、図１３に示す工程の後の工程を示す。

【図１５】図１２に示すポリシリコン抵抗層からの出力
をモニタする回路の回路図である。

【図１６】本発明の立体形半導体素子をＮ−ＭＯＳ回路
素子を縦断するように切断した模式的断面図である。

【図１７】本発明の立体形半導体素子を備えたインクタ
ンクを搭載するインクジェット記録装置の概略斜視図で
ある。

【図１８】本発明が適用されるインクタンクの他の例の
概略断面図である。

【図１９】本発明の第１の実施形態において、立体形半
導体素子に書き込まれる内圧情報の一例をグラフとして
表す図である。

【図２０】本発明の第２の実施形態において、立体形半
導体素子に書き込まれる内圧情報の一例をグラフとして
表す図である。

【符号の説明】

１インクタンク２インク収容室３インク供給口４記録ヘッド１１，２１，５１立体形半導体素子１２，２２起電力１３，２３電力１４，２４エネルギー変換手段１５，２５圧力検知手段１６，２６判断手段１７，２７情報蓄積手段１８，２８圧力調整手段２９受信手段３０入力信号５２外壁５３インク収納袋１０１外部共振回路１０２発振回路２００球状シリコン２０１ベース電極２０２ＰＳＧ膜２０３開口２０４Ｃｕ膜２０５バルブ電極２０６ＳｉＮ膜２０６ａスリット２１０，２１１可動部２２１ポリシリコン抵抗層２２２配線２２３保護膜２２５空洞部２１２通路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者斉藤一郎東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者望月無我東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者山口孝明東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者石永博之東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者井上良二東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内Ｆターム(参考） 2C056 EA26 EB20 EB29 EB34 EB59 EC19 EC32 KB05 KB08 KB11 KB40 KC16 KC27 KC30 2F055 BB10 CC02 DD04 DD11 EE13 FF28 GG11 4M112 AA01 BA01 CA02 DA04 EA04 GA01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内部が負圧に保たれた容器に配される立
体形半導体素子であって、前記容器の内部の負圧に応じて前記容器の内部の負圧を
調整する圧力調整手段と、外部から与えられるエネルギーを、前記圧力調整手段を
動作させるための、前記エネルギーとは異なる種類のエ
ネルギーに変換するエネルギー変換手段とを有する立体
形半導体素子。
【請求項２】一部位を前記容器の外部に露出させ、か
つ、他の一部位を前記容器の内部に露出させた状態で取
り付けられており、前記圧力調整手段は、前記容器の内部と外部とを連通す
る通路と、該通路を開閉する弁機構とを有する、請求項
１に記載の立体形半導体素子。
【請求項３】前記弁機構は、静電引力によって変位す
る可動部を有する、請求項２に記載の立体形半導体素
子。
【請求項４】前記負圧の調整は、前記容器内の負圧が
高くなったときに、前記弁機構の動作により前記通路を
開き、前記容器の内部へ外気を導入することによって行
われる、請求項２または３に記載の立体形半導体素子。
【請求項５】前記エネルギー変換手段で変換されたエ
ネルギーによって作動し前記容器の内部の負圧を検知す
る圧力検知手段を更に有し、前記圧力調整手段は前記圧
力検知手段での検知結果に基づいて前記容器の内部の負
圧を調整する、請求項１ないし４のいずれか１項に記載
の立体形半導体素子。
【請求項６】前記圧力検知手段は、ポリシリコン膜で
構成されたダイアフラムを有し、該ダイアフラムの変位
による抵抗値変化を利用して前記容器内の負圧を検知す
る圧力センサである、請求項５に記載の立体形半導体素
子。
【請求項７】前記容器が許容する負圧条件情報を蓄積
する情報蓄積手段と、前記圧力検知手段での検知結果と前記情報蓄積手段に蓄
積された情報とを比較し、前記容器の内部の負圧の調整
の必要性を判断する判断手段とを更に有し、前記圧力調整手段は、前記判断手段にて負圧の調整が必
要と判断された場合に前記負圧を調整し、前記情報蓄積手段および前記判断手段は、前記エネルギ
ー変換手段で変換されたエネルギーによって作動する、
請求項５または６に記載の立体形半導体素子。
【請求項８】前記容器が許容する負圧条件情報を蓄積
する情報蓄積手段と、外部からの信号を受信する受信手段と、前記受信手段で受信した信号に応じて前記圧力検知手段
に前記負圧を検知させ、前記圧力検知手段での検知結果
と前記情報蓄積手段に蓄積された情報とを比較し、前記
検知結果が前記負圧条件情報を満たすか否か判断する判
断手段とを更に有し、前記圧力調整手段は、前記判断手段にて前記検知結果が
前記負圧条件情報を満たさないと判断された場合に前記
負圧を調整し、前記情報蓄積手段、前記受信手段、および前記判断手段
は、前記エネルギー変換手段で変換されたエネルギーに
よって作動する、請求項５または６に記載の立体形半導
体素子。
【請求項９】前記エネルギー変換手段は、外部に配さ
れた共振回路との間で電磁誘導による誘導起電力で電力
を発生させる発振回路を有する、請求項１ないし８のい
ずれか１項に記載の立体形半導体素子。
【請求項１０】インクを吐出する吐出ヘッドに供給す
るインクを収容するインクタンクであって、請求項１ないし９のいずれか１項に記載の立体形半導体
素子を有するインクタンク。
【請求項１１】インクを吐出する吐出ヘッドに供給す
るインクを収容し、内部が負圧に保たれたインクタンク
であって、前記内部の負圧に応じて前記内部の負圧を調整する圧力
調整手段と、外部から与えられるエネルギーを、前記圧力調整手段を
動作させるための、前記エネルギーとは異なる種類のエ
ネルギーに変換するエネルギー変換手段とを有するイン
クタンク。
【請求項１２】前記圧力調整手段は、前記内部と外部
とを連通する通路と、該通路を開閉する弁機構とを有す
る、請求項１１に記載のインクタンク。
【請求項１３】前記弁機構は、静電引力によって変位
する可動部を有する、請求項１２に記載のインクタン
ク。
【請求項１４】前記負圧の調整は、前記内部の負圧が
高くなったときに、前記弁機構の動作により前記通路を
開き、前記内部へ外気を導入することによって行われ
る、請求項１２または１３に記載のインクタンク。
【請求項１５】前記エネルギー変換手段で変換された
エネルギーによって作動し前記内部の負圧を検知する圧
力検知手段を更に有し、前記圧力調整手段は前記圧力検
知手段での検知結果に基づいて前記内部の負圧を調整す
る、請求項１１ないし１４のいずれか１項に記載のイン
クタンク。
【請求項１６】前記圧力検知手段は、ポリシリコン膜
で構成されたダイアフラムを有し、該ダイアフラムの変
位による抵抗値変化を利用して前記内部の負圧を検知す
る、請求項１５に記載のインクタンク。
【請求項１７】インクタンクが許容する負圧条件情報
を蓄積する情報蓄積手段と、前記圧力検知手段での検知結果と前記情報蓄積手段に蓄
積された情報とを比較し、前記内部の負圧の調整の必要
性を判断する判断手段とを更に有し、前記圧力調整手段は、前記判断手段にて負圧の調整が必
要と判断された場合に前記負圧を調整し、前記情報蓄積手段および前記判断手段は、前記エネルギ
ー変換手段で変換されたエネルギーによって作動する、
請求項１５または１６に記載のインクタンク。
【請求項１８】インクタンクが許容する負圧条件情報
を蓄積する情報蓄積手段と、外部からの信号を受信する受信手段と、前記受信手段で受信した信号に応じて前記圧力検知手段
に前記負圧を検知させ、前記圧力検知手段での検知結果
と前記情報蓄積手段に蓄積された情報とを比較し、前記
検知結果が前記負圧条件情報を満たすか否か判断する判
断手段とを更に有し、前記圧力調整手段は、前記判断手段にて前記検知結果が
前記負圧条件情報を満たさないと判断された場合に前記
負圧を調整し、前記情報蓄積手段、前記受信手段、および前記判断手段
は、前記エネルギー変換手段で変換されたエネルギーに
よって作動する、請求項１５または１６に記載のインク
タンク。
【請求項１９】前記エネルギー変換手段は、外部に配
された共振回路との間で電磁誘導による誘導起電力で電
力を発生させる発振回路を有する、請求項１１ないし１
８のいずれか１項に記載のインクタンク。
【請求項２０】インクを吐出する吐出ヘッドと、前記
吐出ヘッドに供給するインクを収容している請求項１０
ないし１９のいずれか１項に記載のインクタンクとを搭
載するインクジェット記録装置。
【請求項２１】内部が負圧に保たれた容器に配され、
前記容器の内部の負圧に応じて前記容器の内部の負圧を
調整する圧力調整手段と、外部から与えられるエネルギ
ーを、前記圧力調整手段を動作させるための、前記エネ
ルギーとは異なる種類のエネルギーに変換するエネルギ
ー変換手段とを有する立体形半導体素子を用い、前記容器内の圧力を検知する圧力検知手段で検知した圧
力を前記容器内の圧力と比較して前記容器内の圧力を一
定に保つ、圧力調整方法。
【請求項２２】前記立体形半導体素子は、一部位を前
記容器の外部に露出させ、かつ、他の一部位を前記容器
の内部に露出させた状態で前記容器に取り付けられてお
り、前記圧力調整手段は、前記容器の内部と外部とを連通す
る通路と、該通路を開閉する弁機構とを有する、請求項
１１に記載の圧力調整方法。
【請求項２３】前記弁機構は、静電引力によって変位
する可動部を有する、請求項２に記載の圧力調整方法。
【請求項２４】前記負圧の調整は、前記容器内の負圧
が高くなったときに、前記弁機構の動作により前記通路
を開き、前記容器の内部へ外気を導入することによって
行われる、請求項２２または２３に記載の圧力調整方
法。
【請求項２５】前記立体形半導体素子は、前記エネル
ギー変換手段で変換されたエネルギーによって作動する
前記圧力検知手段を有し、前記圧力調整手段は前記圧力
検知手段での検知結果に基づいて前記容器の内部の負圧
を調整する、請求項２１ないし２４のいずれか１項に記
載の圧力調整方法。
【請求項２６】前記圧力検知手段は、ポリシリコン膜
で構成されたダイアフラムを有し、該ダイアフラムの変
位による抵抗値変化を利用して前記容器内の負圧を検知
する、請求項２５に記載の圧力調整方法。
【請求項２７】前記容器が許容する負圧条件情報を蓄
積する情報蓄積手段と、前記圧力検知手段での検知結果と前記情報蓄積手段に蓄
積された情報とを比較し、前記容器の内部の負圧の調整
の必要性を判断する判断手段とを更に有し、前記圧力調整手段は、前記判断手段にて負圧の調整が必
要と判断された場合に前記負圧を調整し、前記情報蓄積手段および前記判断手段は、前記エネルギ
ー変換手段で変換されたエネルギーによって作動する、
請求項２５または２６に記載の圧力調整方法。
【請求項２８】前記容器が許容する負圧条件情報を蓄
積する情報蓄積手段と、外部からの信号を受信する受信手段と、前記受信手段で受信した信号に応じて前記圧力検知手段
に前記負圧を検知させ、前記圧力検知手段での検知結果
と前記情報蓄積手段に蓄積された情報とを比較し、前記
検知結果が前記負圧条件情報を満たすか否か判断する判
断手段とを更に有し、前記圧力調整手段は、前記判断手段にて前記検知結果が
前記負圧条件情報を満たさないと判断された場合に前記
負圧を調整し、前記情報蓄積手段、前記受信手段、および前記判断手段
は、前記エネルギー変換手段で変換されたエネルギーに
よって作動する、請求項２５または２６に記載の圧力調
整方法。
【請求項２９】前記エネルギー変換手段は、外部に配
された共振回路との間で電磁誘導による誘導起電力で電
力を発生させる発振回路を有する、請求項２１ないし２
８のいずれか１項に記載の圧力調整方法。
【請求項３０】インクを吐出する吐出ヘッドに供給す
るインクを収容するインクタンクであって、請求項２１ないし２９のいずれか１項に記載の圧力調整
方法を用いて内部の圧力を調整するインクタンク。