JP2002005724A - 立体形半導体素子、該素子が配されたインクタンク、該タンクを備えたインクジェット記録装置、および前記立体形半導体素子を用いた通信システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 各色のインクタンク内の詳細な情報をリアル
タイムで検出し、外部のインクジェット記録装置と双方
向に情報のやり取りを行うことができる立体形半導体素
子等を提供する。 【解決手段】 インクジェット記録装置６００には、印
字記録のためにインク滴を吐出する液体吐出ヘッド（不
図示）と、その液体吐出ヘッドに供給される液体を保持
する各色のインクタンク５００が搭載されるキャリッジ
６０７が設けられている。各色のインクタンク５００と
しては４種類の色のタンク（Ｂ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）が搭載さ
れている。各色のインクタンクにはそれぞれ応答条件が
異なる通信機能を有する立体形半導体素子１１が配され
ていて、インクタンク５００外に設けられたインクジェ
ット記録装置６００の通信回路１５０と通信可能となっ
ている。立体形半導体素子１１は共振回路１０２の電磁
誘導による共振で通信できる構成になっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、周囲の環境情報を
検知し、その情報を外部へ伝達、表示する機能を有する
半導体素子に関する。

【０００２】また本発明は、各色のインクタンク内の情
報（例えばインク残量）を検知し、外部へ表示、伝達す
る装置、および該装置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。

【０００３】

【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
たキャリッジを印字方向に移動することで、画像をドッ
トパターンで用紙に印字するようにしたインクジェット
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。そこ
で、そのインクタンクのインクの残量を検出するように
したインク残量検出装置が実用に供されるととにも、種
々提案されている。

【０００４】例えば、特開平６−１４３６０７号によれ
ば、図１７に示すように非導電性のインクが満たされて
いるインクタンク７０１の底側の内面に２本（１対）の
電極７０２が配設され、インクタンク７０１内のインク
中には、電極７０２と対向位置にある電極７０４が配設
された浮揚体７０３が浮揚している。２本の電極７０２
は、両電極の導通状態を検知する検知部（不図示）にそ
れぞれ接続されており、両電極の導通状態を検知する
と、インクタンク７０１内のインクが無いことを示すイ
ンク残量エラーを発し、インクジェット記録ヘッド７０
５の動作を停止させることが開示されている。

【０００５】また、特登録２９４７２４５号によれば、
図１８に示すように下部が底面に向かって漏斗状に形成
されるとともに、底面に２つの導電体８０１，８０２が
設けられ、インク８０３よりも比重の小さい金属球８０
４が内部に設置される構成のインクジェットプリンタ用
インクカートリッジ８０５が開示されている。このよう
な構成では、インク８０３が消費されて減っていくとイ
ンク８０３の液面が下がる。それに伴って、インク８０
３の表面に浮かんでいる金属球８０４の位置が下がって
いく。インク８０３の液面がインクカートリッジ筺体の
底面の位置まで下がると、金属球８０４は２つの導電体
８０１，８０２に接する。すると、導電体８０１，８０
２が導通するので、その間に電流が流れる。その通流を
検出すれば、インクエンド状態を検出することができ
る。インクエンド状態が検出されれば、インクエンド状
態を示す情報が使用者に知らされる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来公報に代
表するような、インクタンク内のインク残量を検出する
構成が知られているが、このような構成ではインクタン
ク内に検出用の電極を配置する必要がある。また、電極
間の導通状態によりインク残量を検知するため、インク
成分に金属イオンが用いられない等の、使用するインク
に制約が生じてしまう。

【０００７】また、上記の構成ではインク残量しか検知
することが出来ず、その他のタンク内情報を外部が知る
ことが出来ない。例えばインクタンク内の圧力情報、イ
ンク物性の変化などは、インクジェットヘッドを常に安
定した吐出量で動作するために重要なパラメータであ
り、タンク内のインク消費に伴って時々刻々と変化する
タンク内圧を外部のインクジェット記録装置にリアルタ
イムで知らせたり、インク物性の変化を外部へ伝達でき
るタンクが望まれている。

【０００８】さらに、一方的にインクタンク内の検知し
た情報を外部へ知らせるのみならず、外部からの問いか
けに対して内部情報を返答するような双方向の情報のや
り取りを実施できるインクタンクが望まれている。

【０００９】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・セミコンダクターに着目し
た。このボールセミコンダクターは球形であるため、こ
れをインクタンク内に収容すれば、周囲環境情報の検出
や外部との双方向の情報のやり取りを平面形に比べて非
常に効率良く行えることが予想された。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、ＵＳＰ５
８７７９４３号のようにボール・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だけで、上記
の機能を持つ素子自体の開発が必要となった。また、こ
の素子がインクタンクに有効に適用できるものである為
には、クリアしなければならない課題もあった。課題の
一つは、タンク内に収容された素子を起動させるための
電力の供給である。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。

【００１０】更なる課題としては、インクタンクのイン
ク液面や液面より一定の距離沈んだインク中で浮遊し得
ることである。例えばインクタンク内のインク消費に伴
う負圧量の変動を経時的に監視するにはインク液面に素
子が位置するのが望ましいが、素子は水より比重の大き
いシリコンからなるため、インクに浮遊させることが困
難である。

【００１１】特に、カラープリンタに適用する場合は、
各色のタンクごとに外部からの問いかけに対してタンク
内情報を取得し送信できるものが要求される。

【００１２】本発明の目的は、各色のインクタンク内の
詳細な情報をリアルタイムで検出し、外部のインクジェ
ット記録装置と双方向に情報のやり取りを行うことがで
きる立体形半導体素子、該半導体素子を備えたインクタ
ンク及びインクジェット記録装置を提供することにあ
る。

【００１３】

【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、外部から非接触で電磁
波の信号を受信し、その電磁波を電磁誘導で電力に変換
する受信兼エネルギー変換手段と、外部の環境情報を入
手する情報入手手段と、前記情報入手手段による入手情
報と比較するための情報を蓄積する情報蓄積手段と、前
記受信兼エネルギー変換手段で受信した電磁波の信号が
所定の応答条件を満たした場合に前記情報入手手段によ
る入手情報とこれに対応する前記情報蓄積手段に蓄積さ
れた情報とを比較し、情報伝達の必要性を判断する判断
手段と、前記判断手段にて情報伝達が必要と判断された
場合に前記情報入手手段による入手情報を外部へ表示又
は伝達する情報伝達手段とを備え、前記情報入手手段、
前記情報蓄積手段、前記判断手段、および前記情報伝達
手段は前記受信兼エネルギー変換手段で変換された電力
により作動することを特徴とする。

【００１４】前記応答条件としては電磁誘導周波数や通
信プロトコルを適用することができる。

【００１５】前記情報伝達手段は前記受信兼エネルギー
変換手段により変換された電力を、前記外部に対して情
報を表示または伝達するためのエネルギーである磁界ま
たは光または形または色または電波または音に変換する
ことが考えられる。

【００１６】前記受信兼エネルギー変換手段は、外部共
振回路との間で電磁誘導によって電力を発生する導電体
コイルおよび発振回路を有するものが適用できる。

【００１７】この場合、前記導電体コイルは立体形半導
体素子の外表面に巻き付くように形成されている。

【００１８】また、液体表面もしくは液中の所定の位置
で浮遊するための空洞部を有するものが好ましい。この
場合、液中に浮遊する立体形半導体素子の重心が、当該
素子の中心より下部に位置し、且つ、浮遊する液中で回
転しないで、安定した揺動をするものが好ましく、立体
形半導体素子のメタセンタが、該立体形半導体素子の重
心より、常に上部にあることがより好ましい。

【００１９】また、本発明は、上記のような立体形半導
体素子が少なくとも１つ配されたインクタンクを特徴と
する。

【００２０】この場合、前記立体形半導体素子の応答条
件がタンク内のインクによって異なることが好ましい。
具体的には、前記立体形半導体素子の応答条件がタンク
内のインクの色又は色材濃度又は物体によって異なる請
求項１１に記載のインクタンク。

【００２１】また、本発明は、上記のようなインクタン
クを複数個搭載したインクジェット記録装置を特徴とす
る。

【００２２】この場合、各インクタンク内の立体形半導
体素子と電磁波を送受信する通信手段を有するインクジ
ェット記録装置であることが好ましい。さらに前記通信
手段は電磁波を発信する共振回路を有するが適用でき
る。

【００２３】また、本発明は、立体形半導体素子を用い
た通信システムであって、前記立体形半導体素子をそれ
ぞれの中に配した複数の液体容器と、前記各立体形半導
体素子に形成された、導電体コイルを有する発振回路、
前記容器内の情報を入手する情報入手手段、外部より信
号を受信する受信手段および所定の応答条件を満たした
場合に外部へ情報を伝達する情報伝達手段と、前記複数
の液体容器の外に設置され、前記立体形半導体素子の発
振回路との間で電磁誘導によって電力を発生させるため
の外部共振回路と、前記立体形半導体素子の前記受信手
段および前記情報伝達手段とで双方向通信を行う外部通
信手段とを備えた通信システムを特徴とする。

【００２４】この場合、前記応答条件は各容器に応じ
て、電磁誘導周波数又は通信プロトコルを異ならせてい
る。

【００２５】さらに、液中に浮遊する立体形半導体素子
の重心が、当該素子の中心より下部に位置し、且つ、浮
遊する液中で回転しないで、安定した揺動をするものが
好ましく、立体形半導体素子のメタセンタが、該立体形
半導体素子の重心より、常に上部にあることが好まし
い。

【００２６】なお、本明細書中の「メタセンタ」とは、
釣り合いにある時の重量の作用線と、傾いたときの浮力
の作用線との交点を示す。

【００２７】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。

【００２８】またインクジェット記録装置に用いられる
場合、素子に電磁波の信号を供給する手段は回復ポジシ
ョン、リターンポジション、もしくはキャリッジ、ヘッ
ド等に設ければ良い。これ以外にも、電磁波の信号を供
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用いれば検査などに用いら
れる（品質保証）。

【００２９】（作用）上記のとおりの立体形半導体素子
では、素子外部から非接触で電磁波の信号を与えると、
受信兼エネルギー変換手段はその電磁波を電力へと変換
し、この変換された電力により情報入手手段、判断手
段、情報蓄積手段、および情報伝達手段が起動する。判
断手段は、受信兼エネルギー変換手段で受信した電磁波
の信号が所定の応答条件を満たした場合に前記情報入手
手段により素子周囲の環境情報を入手させ、この入手情
報とこれに対応する前記情報蓄積手段に蓄積された情報
とを比較し、情報伝達の必要性を判断する。そして、情
報伝達の必要があると判断した場合に、判断手段は入手
情報を情報伝達手段により外部へ伝達させる。

【００３０】このように外部からの電磁波の信号が所定
の応答条件を満たした場合のみ、周囲環境情報を入手し
て外部に伝達する通信機能を立体形の半導体素子に作り
込んでいるため、各素子ごとの周囲環境情報が独立して
得られる。また、３次元的に情報入手・伝達が可能なの
で、平板形の半導体素子を用いる場合と比べて、情報伝
達の方向の制限も少ない。このため、周囲環境情報の入
手、外部への伝達を効率良く行うことができる。

【００３１】また、このような立体形半導体素子をイン
クタンク内に少なくとも一つ配することで、インクタン
ク内に収容したインクに関する情報や、タンク内の圧力
などをリアルタイムで外部の例えばインクジェット記録
装置に伝達させることが可能である。これは、例えばイ
ンク消費に伴って時々刻々と変化するタンク内の負圧量
を制御してインクジェット吐出を安定化する上で有利で
ある。

【００３２】特に上記の立体形半導体素子を複数のイン
クタンク内にそれぞれ配置した場合、受信した電磁波の
信号が所定の応答条件を満たしたときのみ、受信信号に
応じた情報を入手して、蓄積情報との比較判断結果をそ
の入手情報とともに外部へ伝達できるので、応答条件を
タンク毎に変えれば、インクタンクごとの情報が独立し
て得られる。そのため、ユーザーは間違えることなく、
たとえばインクが無くなったインクタンクを交換するこ
とができる。

【００３３】さらに、立体形半導体素子を動作させるた
めの電力を非接触で供給する構成であるので、素子の起
動のための電源をインクタンクに持たせたり、電力供給
用の配線を素子に接続する必要がなく、外部との直接的
な配線を施すことが困難な箇所に使用することができ
る。

【００３４】例えば、発振回路の導電体コイルを立体形
半導体素子の外表面に巻き付けるように形成することに
より、外部の共振回路との間で電磁誘導によって導電体
コイルに電力を発生させて、素子に非接触で電力を供給
することができる。

【００３５】この場合、素子の外表面にはコイルが巻き
付けられているので、そのコイルのインダクタンスの大
きさはインクタンク内の例えばインクの残量、インク濃
度、インクｐＨに応じて変化する。したがって、発振回
路はそのインダクタンスの変化に応じて発振周波数を変
更するので、その変更される発振周波数の変化に基づい
てインクタンク内のインクの残量などを検出することも
可能である。

【００３６】そして、立体形半導体素子は、液中に浮遊
するための空洞部を有するとともに、素子の重心が、当
該素子の中心より下部に位置するように形成されている
ので、例えば、インクジェット記録装置に搭載された記
録ヘッドおよびインクタンクが、シリアルに動作し、イ
ンクタンク内のインクが上下左右に揺動しても、安定し
てインクタンク内のインク中に浮遊しながら、インクに
関する情報や、タンク内の圧力などを精度良く検出する
ことができる。その上、素子に形成した上記の発振回路
のコイルを、外部の共振回路のコイルに対して安定した
位置で保持し、常に安定した双方向通信をも可能にす
る。

【００３７】

【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。特に、各色のインクタンク
中にそれぞれ立体形半導体素子を配置した場合の実施形
態について詳細に説明する。尚、この素子はインクタン
クのみに収納するものでなく、他の対象物中に配して用
いても同様の効果が得られる。

【００３８】（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ジェット記録装置を示す概略
構成図である。この図に示す形態のインクジェット記録
装置６００には、印字記録のためにインク滴を吐出する
液体吐出ヘッド（不図示）と、その液体吐出ヘッドに供
給される液体を保持する各色のインクタンク５００が搭
載されるキャリッジ６０７が設けられている。各色のイ
ンクタンク５００としてはブラックＢ、シアンＣ、マゼ
ンタＭ、イエローＹの４種類の色のタンクが搭載されて
いる。

【００３９】各色のインクタンクにはそれぞれ応答条件
が異なる通信機能を有する立体形半導体素子１１が配さ
れていて、インクタンク５００外に設けられたインクジ
ェット記録装置６００の通信回路１５０と通信可能とな
っている。

【００４０】通信回路１５０は周波数変調器１５２と誘
導コイル１５１からなる共振回路１０２によって、イン
クタンク５００に設けられた立体形半導体素子１１の通
信手段と通信可能になっている。立体形半導体素子１１
は共振回路１０２の電磁誘導による共振で通信できる構
成になっている。このような通信機能を持たせるため
に、立体形半導体素子１１の表面には図２に示すように
誘導コイルＬが巻き付けられている。また、各色ごとの
素子の応答条件を変更するために、特に本例では各色ご
とに立体形半導体素子上のコイルＬの巻き数や長さなど
を変えて、各色ごとの立体形半導体素子１１においてそ
れぞれ共振周波数を異ならせている。通信回路１５０は
周波数変調器１５２により電磁誘導周波数を変調するこ
とが可能で、これにより通信したい色に対応した立体形
半導体素子の共振周波数に同調させて、色ごとに独立し
た通信を可能としている。例えば通信回路１５０によっ
てシアン色に対応する共振周波数に同調させた信号を送
ると、その信号に対しシアン色のタンク内の素子のみが
応答する。

【００４１】また、立体形半導体素子１１は誘導コイル
Ｌを備えているため、このコイルを用いて発振回路を組
むと、上記のような通信回路１５０の共振回路１０２に
よる電磁誘導を電力に変換することが出来る。このた
め、素子内に作り込まれた回路を起動するための電力供
給が非接触で行なえる。

【００４２】上記のようなインクジェット記録装置で
は、例えばシアン色のタンクと情報のやりとりを行なう
ため、そのタンクに向けて通信回路１５０より、シアン
色に対応する共振周波数に等しい周波数の信号を電磁波
１２で送ると、シアン色のタンク内の素子のコイルにお
いて電磁誘導により電力が発生し、その素子内の回路を
起動させることができる。そのため、素子内の回路に素
子周囲の環境情報を入手する手段やその環境情報を外部
に伝達する手段を設けておけば、シアン色のタンク内情
報を検知し外部に知らせることができる。

【００４３】図３は各色ごとに配される立体形半導体素
子１１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。

【００４４】立体形半導体素子１１は、記録装置６００
内の通信回路１５０から送られてきた電磁波１２の信号
を受信し、その電磁波１２を電力１３に変換する受信兼
エネルギー変換手段（コイルを備えた発振回路）１４
と、通信兼エネルギー変換手段１４で得た電力により起
動する情報入手手段１５と判断手段１６と情報蓄積手段
１７と情報伝達手段１８を備えている。通信手段１４、
情報入手手段１５および情報伝達手段１８は立体形半導
体素子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。

【００４５】判断手段１６は、受信兼エネルギー変換手
段（コイルを備えた発振回路）１４が受信した電磁波１
２によって共振している場合は電磁波１２の信号を受け
入れ、共振しない場合は受け入れない。そして、電磁波
１２の信号を受け入れると、情報入手手段１５に素子１
１の周囲環境情報であるインクタンク内の情報（例え
ば、インク残量、インク色材濃度、ｐｈ、温度など）を
入手させ、この入手したタンク内部情報と情報蓄積手段
１７に記憶してある情報とを比較し、入手したタンク内
部情報を外部へ伝達する必要があるかを判断する。情報
蓄積手段１７は、入手するタンク内部情報と比較する諸
条件や情報入手手段１５より入手したタンク内部情報を
蓄積する。ここで、情報蓄積手段１７に予め設定してあ
る条件に基づく判断手段１６の判断は、例えばインク残
量が２ミリリットル以下になったり、インクのｐｈが大きく変
化したりした為にタンク交換が必要との判断を行うこと
が挙げられる。

【００４６】情報伝達手段１８は、判断手段１６の命令
によって電力を、タンク内情報を外部へ伝達するための
エネルギーに変換して、外部へインク内部情報を表示、
伝達する。この伝達するためのエネルギーは磁界、光、
形、色、電波、音などを使用することが可能であり、例
えばインク残量が２ミリリットル以下になったと判断された場
合には音を鳴らしてタンク交換が必要であることを外部
に伝達する。また、伝達先はインクジェット記録装置の
通信回路１５０のみでなく、特に光、形、色や音などの
場合は人の視覚や聴覚に伝達してもよい。さらに、イン
ク残量が２ミリリットル以下になったと判断された場合には音
で、インクのｐｈが大きく変化したときには光で知らせ
るなど、情報に応じてその伝達方法を変えてもよい。

【００４７】本形態によれば、各色のインクタンクにそ
れぞれ異なる周波数で応答する通信機能を有する立体形
半導体素子を配しているので、所望の色のタンクと個別
に情報のやりとりを行なうことができる。

【００４８】また、各色ごとの立体形半導体素子は記録
装置本体側に設けられた通信回路からの電磁波を素子内
の判断手段や情報入手手段、情報伝達手段などを起動す
る電力に変換するため、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
とが困難なインク中など、対象物中のどの個所であって
も素子を使用することができる。インク中に素子を配す
れば、インクの状態をリアルタイムで正確に把握するこ
とが可能となる。さらに、素子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）を配置する必要がな
くなるため、素子の小型化が可能となり、狭い個所であ
っても素子を使用することができる。

【００４９】（第２の実施の形態）次に、他の実施の形
態について説明する。立体形半導体素子の基本構成は図
３に示した形態と同様となっているが、通信における応
答条件が異なる。よって説明において第１の実施の形態
と同一部品には同一符号を用いる。本形態の場合、各色
のインクタンク内の素子全てに対し、第１の実施の形態
と異なり通信のために同調させる周波数は同じである
（素子上のコイルＬの巻き数や長さなどで決まる共振周
波数は各色素子すべて同じである）が、各色のタンク内
にそれぞれ配される素子ごとに異なるディジタルＩＤ識
別機能を持たせ、通信したい色のタンクをディジタルＩ
Ｄにより識別して、通信を許可するか不可にするかを判
断する。

【００５０】図４は、記録装置本体側の通信回路１５０
と立体形半導体素子１１の間で電磁誘導によりディジタ
ルＩＤをやり取りする概念の説明図である。この図を参
照すると、まずディジタルＩＤをＤ３ｈ（ｈはＤ３が１
６進数表示であることを示す添え字である。）とすると
（同図（ａ））、通信回路１５０はこれを２進数「１１
０１００１１」に変換し（同図（ｂ））、これに対応し
た電磁誘導波形にする（同図（ｃ））。ディジタル値１
を１周期の正弦波、０を出力０とする。これを通信回路
１５０により電磁誘導で発信すると（同図（ｄ））、イ
ンクタンク内の立体形半導体素子１１は同調して、素子
１１上のコイルＬで同様の波形を得る（同図（ｅ））。
これを素子１１はコンパレータ回路等でディジタル２進
数列に変換し（同図（ｆ））、ディジタルＩＤであるＤ
３ｈを得ることができる（同図（ｇ））。

【００５１】このようなディジタルＩＤのやり取りを用
いて特定の色のタンク内情報を入手する動作フローを図
４に示す。この図を参照すると、まず、通信したいイン
クタンクの応答条件のＩＤ（この場合、ディジタルＩＤ
のＤ３ｈとする）を選択すると、通信回路１５０はこれ
を２進数配列にシフトレジスター等（図示せず）で変換
し、この配列に対応した電磁誘導波形に変換して送信す
る。変換は例えば２進数配列と同周期の正弦波をＡＮＤ
ゲートで乗算することで行なう。立体形半導体素子１１
はコイルで、送信された電磁誘導波形と同じ波形を入手
する。これを立体形半導体素子１１内の判断手段１６に
設けられた変換器で２進数に変換し１６進数を得る。

【００５２】そして判断手段１６は、入手した１６進数
のＩＤを情報蓄積手段１７に予め記憶されている１６進
数の識別ＩＤと比較する。比較が一致した場合はＩＤの
後に続く情報を受け入れ、一致しない場合は受け入れな
い。

【００５３】上記のように情報を受け入れると、図３で
示したように判断手段１６は、この情報に応じて情報入
手手段１５に素子１１の周囲環境情報であるインクタン
ク内の情報（例えばインクの濃度、残量、物性など）を
入手させ、この入手したタンク内部情報と情報蓄積手段
１７に記憶してある情報とを比較し、入手したタンク内
部情報を外部へ伝達する必要があるかを判断する。情報
伝達手段１８は、判断手段１６の命令によって電力を、
タンク内情報を外部へ伝達するためのエネルギーに変換
して、外部へインク内部情報を表示、伝達する。

【００５４】本形態によれば、各色のインクタンクにそ
れぞれ異なるＩＤ識別を用いた通信プロトコルで応答す
る通信機能を有する立体形半導体素子を配しているの
で、第１の実施の形態と同様、所望の色のタンクと個別
に情報のやりとりを行なうことができ、また、素子内の
回路を起動させる電源供給を非接触で行なえるため、配
線が困難なインク中でも使用できる。

【００５５】さらに本形態は、ディジタルＩＤによっ
て、各色のインクタンクを識別した事により、第１の実
施の形態の構成よりも非常に多くの種類のタンクを扱う
ことが可能となる。

【００５６】

【実施例】次に、本発明の立体形半導体素子をインクタ
ンク内に配置する場合の好ましい具体例を更に詳しく説
明する。

【００５７】まず、本発明の立体形半導体素子に適用可
能な情報入手手段を例に挙げる。上記の実施の形態で説
明したように、立体形半導体素子をインクタンク内に配
置する場合、球状シリコンに作り込まれる情報入手手段
としては、（１）ＳｉＯ₂膜やＳｉＮ膜をイオン感応膜
として作り、インクのｐＨを検知するセンサーや、
（２）ダイヤフラム構造を有し、タンク内の圧力変化を
検知する圧力センサーや、（３）光を熱エネルギーに変
換し、焦電効果を有するフォトダイオードを作り込み、
現在の位置を検出し、インク残量を検知するセンサー
や、（４）材料の導電効果を用いて、タンク内の水分量
により、インク有無を検知するセンサー等を挙げられ
る。

【００５８】次に、本発明の立体形半導体素子に適用可
能な受信兼エネルギー変換手段の具体例を挙げる。図６
は本発明の立体形半導体素子の構成要素である受信兼エ
ネルギー変換手段の電力発生原理を説明するための図で
ある。

【００５９】図６において、外部共振回路１０１のコイ
ルＬａに隣接して、発振回路１０２の導電体コイルＬを
置き、外部共振回路１０１を通じてコイルＬａに電流Ｉ
ａを流すと、電流Ｉａ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Ｉａ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、球状シリコンに
受信兼エネルギー変換手段としての発振回路１０２を作
り込み、素子外部の例えばインクジェット記録装置の通
信回路１５０に外部共振回路１０１を、素子側の発振回
路１０２の導電体コイルＬと素子外部の共振回路１０１
のコイルＬａ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出来る。

【００６０】また、球状シリコンに受信兼エネルギー変
換手段として作り込んだ発振回路１０２の巻き数Ｎ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Ｎａと電流Ｉａの積に比例するから、比例定
数をｋとして、

【００６１】

【数１】 Ｂ＝ｋ＊Ｎａ＊Ｉａ コイルＬに生じる起電力Ｖは、

【００６２】

【数２】 Ｖ＝−Ｎ｛ｄＢ／ｄｔ｝ ＝−ｋＮａＮ｛ｄＩａ／ｄｔ｝ ＝−Ｍ｛ｄＩａ／ｄｔ｝ ここで、磁束Ｂは、コイルの磁心の透磁率をμａ、磁界
をＨとすると、

【００６３】

【数３】 Ｂ＝μａＨ（ｚ） ＝｛μ_aＮ_aＩ_aｒ_a ²／２（ｒ_a ²＋ｚ²）^3/2 となる。ここで、ｚは、外部共振回路のコイルと球状シ
リコンに作り込んだコイルとの距離を示している。

【００６４】式の相互インダクタンス：Ｍは、

【００６５】

【数４】 Ｍ＝｛μＮ／μａＩａ｝∫_sＢ・ｄＳ ＝｛μμ_aｒ_a ²Ｎ_aＮＳ／２μ_o（ｒ_a ²＋ｚ²）^3/2｝ となる。ここで、μ_oは、真空の透磁率である。

【００６６】そして、球状シリコンに作り込んだ発振回
路のインピーダンス：Ｚは、

【００６７】

【数５】 Ｚ（ω）＝Ｒ＋ｊ｛ωＬ−（１／ωＣ）｝ と表され、外部共振回路のインピーダンス：Ｚａは、

【００６８】

【数６】 Ｚａ（ω）＝Ｒａ＋ｊωＬａ−｛ω²Ｍ²／Ｚ（ω）｝ となる．ここで、Ｊは、磁化を表している。そして、こ
の外部共振回路が共振（電流値：Ｉａが最大になると
き）した時のインピーダンス：Ｚｏは、

【００６９】

【数７】 Ｚｏ（ωo）＝Ｒａ＋ｊＬａωo−（ω_o ²Ｍ²／R） となり、この共振回路の位相の遅れ：φは、

【００７０】

【数８】 tanφ＝｛ｊＬａωo−（ω_o ²Ｍ²／R）｝／Ｒ となる。

【００７１】そして、この外部共振回路の共振周波数：
ｆoは、

【００７２】

【数９】 ｆo＝１／２π（ＬＣ）^1/2 で求められる。

【００７３】上記のような関係から、球状シリコンに作
り込んだ発振回路１０２のインピーダンスが、インクタ
ンク内のインクの変化に応じて可変すると、外部共振回
路１０１の周波数を変化させて、外部共振回路１０１の
インピーダンス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。

【００７４】例えば、外部共振回路１０１の共振周波数
を可変することで、球状シリコンに作り込んだ発振回路
１０２からの出力（インピーダンス）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が
出来る。

【００７５】したがって、球状シリコンに作り込む発振
回路は、電力を発生させるエネルギー発生手段としての
みならず、その発振回路と外部共振回路との関係で、タ
ンク内のインクの変化を検知する手段の一部としても使
用することが可能である。

【００７６】次に、本発明の立体形半導体素子の製造方
法について説明する。図７は、本発明の立体形半導体素
子の製造方法の一例を説明するための工程図であり、各
工程を球状シリコンの中心を通る断面で示している。ま
た、ここでは、球状シリコンの重心を中心より下部にな
るように作成し、且つ、球面体内部の上部を空洞にし
て、更に、その空洞部を気密状態に保持する製造方法を
例に挙げる。

【００７７】図７（ａ）に示す球状シリコンに対し、そ
の全表面上に図７（ｂ）に示すように熱酸化のＳｉＯ₂
膜２０２を形成した後、図７（ｃ）に示すようにＳｉＯ
₂膜の一部に開口２０３を形成するため、フォトリソグ
ラフィプロセスを用いて、パターニングをする。

【００７８】そして、図７（ｄ）に示すように、開口２
０３を通じてのＫＯＨ溶液を用いた異方性エッチングに
より、上部のシリコン部分のみ除去し、空洞部２０４を
形成する。その後、図７（ｅ）に示すように、ＬＰＣＶ
Ｄ法を用いて、立体形素子の内外表面にＳｉＮ膜２０５
を形成する。

【００７９】更に、図７（ｆ）に示すように、メタルＣ
ＶＤ法を用いて、立体形素子の全表面上にＣｕ膜２０６
を形成する。そして、図７（ｇ）に示すように、周知の
フォトリソグラフィプロセスを用いてＣｕ膜２０６をパ
ターニングし、発振回路の一部である巻き数Ｎの導電体
コイルＬを形成する。その後、導電体コイルＬを形成し
た立体形半導体素子を真空装置から大気中に出し、上部
の開口２０３を樹脂や栓などの封止部材２０７で塞ぎ、
球面体内部の空洞部２０４を密閉状態にする。このよう
に製造すれば、シリコンからなる立体形半導体素子自体
に浮力を持たせることが出来る。

【００８０】また、このような浮遊型の立体形半導体素
子に形成しておくコイルＬ以外の駆動回路素子はＮ−Ｍ
ＯＳ回路を用いている。図８に、Ｎ−ＭＯＳ回路を縦断
するように切断した模式的断面図を示す。

【００８１】図８によれば、Ｐ導電体のＳｉ基板４０１
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−Ｍ
ｏｓ４５０およびＮ−Ｍｏｓ４５１は、それぞれ厚さ数
百オンク゛ストロームのゲート絶縁膜４０８を介して、４０００オ
ンク゛ストローム以上５０００オンク゛ストローム以下の厚さに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４
０５、ドレイン領域４０６等で構成され、それらＰ−Ｍ
ｏｓ４５０とＮ−Ｍｏｓ４５１によりＣ−Ｍｏｓロジッ
クが構成されている。

【００８２】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。

【００８３】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。

【００８４】各素子間には、５０００オンク゛ストローム以上１
００００オンク゛ストローム以下の厚さのフィールド酸化により
酸化膜分離領域４５３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。

【００８５】各素子が形成された後、層間絶縁膜４１６
が約７０００オンク゛ストロームの厚さにＣＶＤ法によるＰＳ
Ｇ、ＢＰＳＧ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４１８を１００００オンク゛ストローム以上１５０００オ
ンク゛ストローム以下の厚さに堆積し、更にスルーホールを形成
した。

【００８６】そして、本発明の受信兼エネルギー変換手
段としての発振回路や情報入手手段としてのセンサ部な
どとの接続は上記スルーホールを介して行なう。

【００８７】また、本例の浮遊型の立体形半導体素子を
配したインクタンクがどのような状態においても、上述
のような製法で球状シリコンに作り込まれた発振回路
と、図６に示した外部共振回路との間で、安定した磁束
（磁界）が働いている必要がある。しかし、インクなど
液体中に浮遊した場合、外部振動により液面が振動をす
ることがある。そのような場合でも、液体中で安定した
状態を保持するために、本例では、浮遊型の立体形半導
体素子の重心を決定している。

【００８８】図９で示しているように、液体中に本例の
立体形半導体素子２１０を浮遊させた場合、図９（ａ）
のように、釣り合いの状態にあるためには、 （１）浮力Ｆ＝物体の重量Ｗ （２）浮力の作用線と重量の作用線（重心Ｇを通る線）
が一致という関係が成り立っていることが必要である。

【００８９】そして、図９（ｂ）のように、外力により
液体が振動して、立体形半導体素子２１０が、釣り合い
の状態から少し傾いた時、浮力の中心が移動し、浮力と
重量とで偶力となる。

【００９０】ここで、釣り合いの状態にあるときの重量
の作用線（図９（ｂ）中の一点鎖線）と、傾いたときの
浮力の作用線（図９（ｂ）中の実線）との交点をメタセ
ンタと呼び、メタセンタと重心との距離ｈをメタセンタ
の高さと呼ばれている。

【００９１】本例のように、立体形半導体素子２１０の
メタセンタが重心より高い位置にあるので、偶力（復元
力）は元の釣り合いの位置に戻そうとする向きに作用す
る。この復元力：Ｔは、

【００９２】

【数１０】 Ｔ＝Ｗｈsinθ＝Ｆｈsinθ ＝ρｇＶｈsinθ （＞０） で表される。ここで、立体形半導体素子２１０が排除し
た液体の体積をＶと、立体形半導体素子２１０の比重量
をρｇとしている。

【００９３】そこで、この復元力を正にするためには、
ｈ＞０となることが必要十分条件である。

【００９４】そして、図９（ｂ）から、

【００９５】

【数１１】 となる。ここで、ＩはＯ軸回りの慣性モーメントであ
る。よって、

【００９６】

【数１２】 となることが、立体形半導体素子２１０が、インク中で
安定して浮遊し、外部共振回路からの誘電起電力の供給
や、素子外部の通信手段との双方向通信を行うための必
要条件となる。

【００９７】この時の外部通信手段との双方向通信方法
としては、マイクロ波帯周波数を用いる無線ＬＡＮシス
テムや、準ミリ波・ミリ波帯周波数を利用する無線アク
セスシステムを適用することが出来る。

【００９８】ここで、無線ＬＡＮシステムによる送受信
の概要を説明する。下記では、立体形半導体素子から記
録装置へのデータ送信について述べる。尚、逆に記録装
置側から立体形半導体素子へのデータ送信を行う場合
は、それぞれ側にデータＩＤを配しており、それによっ
て、識別される。

【００９９】送信側の立体形半導体素子には、ライン監
視部、データ・ハンドリング部、アクノリッジ・チェッ
ク部、エラー処理部を有し、受信側の記録装置には、デ
ータ・ハンドリング部、アクノリッジ部、エラー処理
部、そして、表示部などが付設されている。

【０１００】送信側の立体形半導体素子でのフローチャ
ートを図１０に示す。データの送信を行う場合、決めら
れた送信プロコトルにより、初期設定を行った後、受信
側のアドレスを設定し、データの送信を行う。送信中に
信号の衝突が発生したり、あるいは、指定した受信側の
装置からアクノリッジが返って来なかったときは再送を
行う。動作中は、ラインの状態やアクノリッジの有無に
ついて、受信側の記録装置などに設けた表示部上に表示
し、ユーザに的確な判断をうながす。

【０１０１】受信側の記録装置でのフローチャートを図
１１に示す。この受信側では、常にライン監視を行い、
自分のアドレスを確認したら、ラインからデータを取り
込み、メイン・メモリ上のバッファに蓄積していく。受
信中に、１６バイト毎のブロック・マークが確認出来な
かったり、あるいは受信終了後の誤り検出処理でチェッ
クサムが一致しなかった場合は、受信エラーとして、受
信を中断し、再度ラインを監視し、ヘッダの到着を待
つ。エラー無く受信出来た場合には、表示部上に受信内
容を表示する。

【０１０２】以上のような実施例の立体形半導体素子
は、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のインク情報およびタンク情
報を検知し、該インクジェットプリンタに該情報を伝送
して、最適な方法でプリンタを制御したり、タンク内の
状態を最適維持する制御をするインクジェットプリンタ
に好ましく適用される。

【０１０３】本発明の立体形半導体素子を適用できるイ
ンクタンクの構成例を図１２〜図１５に示す。図１２に
示すインクタンク５０１は、インクを収納した可撓性の
インク袋５０２を筐体５０３内に配置し、筐体５０３に
固定したゴム栓５０４で袋口５０２ａを閉じておき、イ
ンク導出用の中空針５０５をゴム栓５０４に突き刺して
袋内に連通させることで、不図示のインクジェットヘッ
ドへインク供給を行なうものである。このようなインク
タンク５０１のインク袋５０２内に本発明の立体形半導
体素子５０６を配置することができる。

【０１０４】また、図１３に示すインクタンク５１１
は、インク５１３を収容した筐体５１２のインク供給口
５１４に、インクを記録紙Ｓに向けて吐出し記録を行な
うインクジェットヘッド５１５を取付けたものである。
このようなタンク５１１内のインク５１３中に本発明の
立体形半導体素子５１６を配置することができる。

【０１０５】また、図１４に示すインクタンク５２１
は、インク５２２を収容する完全密閉状態の第１室と、
負圧発生部材５２３を収納する大気連通状態の第２室
と、タンク最下部で第１室と第２室を連通させる連通路
５２４とを備えたものである。第２室側のインク供給口
５２５よりインクが消費されると、第２室側より大気が
第１室へ入ることに替わって第１室のインク５２２が第
２室に導出される。このような構成のタンク５２１の第
１室に本発明の立体形半導体素子５２６を配し、インク
に関する情報をやり取りしてもよい。

【０１０６】また、図１５に示すインクタンク５３１
は、インクを保持した多孔質部材５３２を収納し、収納
インクを記録のために使用するインクジェットヘッド５
３３を取付けたものである。このような構成のタンク５
３１においても、インクタンク側に本発明の立体形半導
体素子５３４を配し、インクに関する情報をやり取りし
てもよい。

【０１０７】次に、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構成
例を図１６に概略図で示す。図１６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１２〜図１５に示したような構造からなる複数色
のインクタンクとを有するものである。また、各色のイ
ンクタンク内にそれぞれ配された立体形半導体素子と電
磁波で通信を行なう通信回路（図１の符号１５０）が記
録装置６００内に設置されている。通信回路の有する共
振回路（起電力となるエネルギーの供給部）１０１はキ
ャリッジ７に設けられていて、各色の立体形半導体素子
に電磁波の信号を送信可能となっている。そして、キャ
リッジ７にヘッドカートリッジ１００が装着された状態
で、タンク内の素子の発振回路３２の導電体コイルＬと
キャリッジ側の外部共振回路３１のコイルＬａとが隣接
するように設計されている。

【０１０８】ヘッドカートリッジ６０１は、図１６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。

【０１０９】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。

【０１１０】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１５では示されていない。

【０１１１】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。

【０１１２】

【発明の効果】本発明の立体形半導体素子によれば、外
部からの電磁波の信号が所定の応答条件を満たした場合
のみ、周囲環境情報を入手して外部に伝達する通信機能
を備えているため、各素子ごとの周囲環境情報が独立し
て得られる。また、３次元的に情報入手・伝達が可能な
ので、平板形の半導体素子を用いる場合と比べて、情報
伝達の方向の制限も少ない。このため、周囲環境情報の
入手、外部への伝達を効率良く行うことができる。

【０１１３】また、このような立体形半導体素子をイン
クタンク内に少なくとも一つ配することで、インクタン
ク内に収容したインクに関する情報や、タンク内の圧力
などをリアルタイムで外部の例えばインクジェット記録
装置に伝達させることが可能である。これは、例えばイ
ンク消費に伴って時々刻々と変化するタンク内の負圧量
を制御してインクジェット吐出を安定化する上で有利で
ある。

【０１１４】特に上記の立体形半導体素子を複数のイン
クタンク内にそれぞれ配置した場合、受信した電磁波の
信号が所定の応答条件を満たしたときのみ、受信信号に
応じた情報を入手して、蓄積情報との比較判断結果をそ
の入手情報とともに外部へ伝達できるので、応答条件を
タンク毎に変えれば、インクタンクごとの情報が独立し
て得られる。そのため、ユーザーは間違えることなく、
たとえばインクが無くなったインクタンクを交換するこ
とができる。

【０１１５】さらに、立体形半導体素子を動作させるた
めの電力を非接触で供給する構成であるので、素子の起
動のための電源をインクタンクに持たせたり、電力供給
用の配線を素子に接続する必要がなく、外部との直接的
な配線を施すことが困難な箇所に使用することができ
る。また、非接触で接近した位置で機能するため、一つ
の位置で複数色を扱うことも可能である。また印字中も
伝達可能である。

【０１１６】例えば、発振回路の導電体コイルを立体形
半導体素子の外表面に巻き付けるように形成することに
より、外部の共振回路との間で電磁誘導によって導電体
コイルに電力を発生させて、素子に非接触で電力を供給
することができる。

【０１１７】この場合、素子の外表面にはコイルが巻き
付けられているので、そのコイルのインダクタンスの大
きさはインクタンク内の例えばインクの残量、インク濃
度、インクｐＨに応じて変化する。したがって、発振回
路はそのインダクタンスの変化に応じて発振周波数を変
更するので、その変更される発振周波数の変化に基づい
てインクタンク内のインクの残量などを検出することも
可能である。

【０１１８】そして、立体形半導体素子は、液中に浮遊
するための空洞部を有するとともに、素子の重心が、当
該素子の中心より下部に位置するように形成されている
ので、例えば、インクジェット記録装置に搭載された記
録ヘッドおよびインクタンクが、シリアルに動作し、イ
ンクタンク内のインクが上下左右に揺動しても、安定し
てインクタンク内のインク中に浮遊しながら、インクに
関する情報や、タンク内の圧力などを精度良く検出する
ことができる。その上、素子に形成した上記の発振回路
のコイルを、外部の共振回路のコイルに対して安定した
位置で保持し、常に安定した双方向通信をも可能にす
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ジェッ
ト記録装置を示す概略構成図である。

【図２】本発明の立体形半導体素子の受信兼エネルギー
変換手段を構成するために表面に巻き付けられた導体コ
イルを示す図である。

【図３】本発明の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４】本発明の第２の実施の形態によるインクジェッ
ト記録装置において装置本体側とタンク内の立体形半導
体素子との間で電磁誘導によりディジタルＩＤをやり取
りする概念の説明図である。

【図５】図４に示したディジタルＩＤのやり取りを用い
て特定の色のタンク内情報を入手する動作フローを示す
図である。

【図６】本発明の立体形半導体素子の構成要素であるエ
ネルギー発生手段の電力発生原理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の製造方法の一例を
説明するための工程図である。

【図８】本発明の立体形半導体素子に使用するＮ−ＭＯ
Ｓ回路を縦断するように切断した模式的断面図である。

【図９】図７で示す方法で製造した立体形半導体素子が
液体中で安定した状態を保持するための条件を説明する
ための図である。

【図１０】本発明の実施例による立体形半導体素子と記
録装置とで双方向通信を行なう場合の、送信側の立体形
半導体素子でのフローチャートを示す図である。

【図１１】本発明の実施例による立体形半導体素子と記
録装置とで双方向通信を行なう場合の、受信側の記録装
置でのフローチャートを示す図である。

【図１２】本発明の立体形半導体素子を適用できるイン
クタンクの構成例を示す図である。

【図１３】本発明の立体形半導体素子を適用できるイン
クタンクの構成例を示す図である。

【図１４】本発明の立体形半導体素子を適用できるイン
クタンクの構成例を示す図である。

【図１５】本発明の立体形半導体素子を適用できるイン
クタンクの構成例を示す図である。

【図１６】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構成例を示す
概略図である。

【図１７】特開平６−１４３６０７号に記載のインク残
量検知装置を示す図である。

【図１８】特登録２９４７２４５号に記載のインク残量
検知装置を示す図である。

【符号の説明】

１１、２１０ 立体形半導体素子 １２ 電磁波 １３ 電力 １４ 受信兼エネルギー変換手段 １５ 情報入手手段 １６ 判断手段 １７ 情報蓄積手段 １８ 情報伝達手段 １０１ 外部共振回路 １０２ 発振回路 １５０ 通信回路 １５１ 誘導コイル １５２ 周波数変調器 ２０１ 球状シリコン ２０２ ＳｉＯ₂膜 ２０３ 開口 ２０４ 空洞部 ２０５ ＳｉＮ膜 ２０６ Ｃｕ膜 ２０７ 封止部材

フロントページの続き (72)発明者 今仲 良行 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 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 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 EA29 EB20 EB29 EB30 EB51 EB59 EC26 FA10 HA51 KC11 KC13 KC14 KD06 2F014 AB02 AB03 EB02

Claims (23)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外部から非接触で電磁波の信号を受信
   し、その電磁波を電磁誘導で電力に変換する受信兼エネ
   ルギー変換手段と、 外部の環境情報を入手する情報入手手段と、 前記情報入手手段による入手情報と比較するための情報
   を蓄積する情報蓄積手段と、 前記受信兼エネルギー変換手段で受信した電磁波の信号
   が所定の応答条件を満たした場合に前記情報入手手段に
   よる入手情報とこれに対応する前記情報蓄積手段に蓄積
   された情報とを比較し、情報伝達の必要性を判断する判
   断手段と、 前記判断手段にて情報伝達が必要と判断された場合に前
   記情報入手手段による入手情報を外部へ表示又は伝達す
   る情報伝達手段とを備え、 前記情報入手手段、前記情報蓄積手段、前記判断手段、
   および前記情報伝達手段は前記受信兼エネルギー変換手
   段で変換された電力により作動する立体形半導体素子。
2. 【請求項２】 前記応答条件は電磁誘導周波数である請
   求項１に記載の立体形半導体素子。
3. 【請求項３】 前記応答条件は通信プロトコルである請
   求項１に記載の立体形半導体素子。
4. 【請求項４】 前記情報伝達手段は前記受信兼エネルギ
   ー変換手段により変換された電力を、前記外部に対して
   情報を表示または伝達するためのエネルギーである磁界
   または光または形または色または電波または音に変換す
   る請求項１に記載の立体形半導体素子。
5. 【請求項５】 前記受信兼エネルギー変換手段は、外部
   共振回路との間で電磁誘導によって電力を発生する導電
   体コイルおよび発振回路を有する請求項１に記載の立体
   形半導体素子。
6. 【請求項６】 前記導電体コイルは立体形半導体素子の
   外表面に巻き付くように形成されている請求項５に記載
   の立体形半導体素子。
7. 【請求項７】 液体表面もしくは液中の所定の位置で浮
   遊するための空洞部を有する請求項１から６のいずれか
   に記載の立体形半導体素子。
8. 【請求項８】 液中に浮遊する立体形半導体素子の重心
   が、当該素子の中心より下部に位置し、且つ、浮遊する
   液中で回転しないで、安定した揺動をする請求項７に記
   載の立体形半導体素子。
9. 【請求項９】 立体形半導体素子のメタセンタが、該立
   体形半導体素子の重心より、常に上部にある請求項８に
   記載の立体形半導体素子。
10. 【請求項１０】 請求項１から９のいずれかに記載の立
    体形半導体素子が少なくとも１つ配されたインクタン
    ク。
11. 【請求項１１】 前記立体形半導体素子の応答条件がタ
    ンク内のインクによって異なる請求項１０に記載のイン
    クタンク。
12. 【請求項１２】 前記立体形半導体素子の応答条件がタ
    ンク内のインクの色によって異なる請求項１１に記載の
    インクタンク。
13. 【請求項１３】 前記立体形半導体素子の応答条件がタ
    ンク内のインクの色材濃度によって異なる請求項１１に
    記載のインクタンク。
14. 【請求項１４】 前記立体形半導体素子の応答条件がタ
    ンク内のインクの物性によって異なる請求項１１に記載
    のインクタンク。
15. 【請求項１５】 請求項１１に記載のインクタンクを複
    数個搭載したインクジェット記録装置。
16. 【請求項１６】 各インクタンク内の立体形半導体素子
    と電磁波を送受信する通信手段を有する請求項１５に記
    載のインクジェット記録装置。
17. 【請求項１７】 前記通信手段は電磁波を発信する共振
    回路を有する請求項１６に記載のインクジェット記録装
    置。
18. 【請求項１８】 立体形半導体素子を用いた通信システ
    ムであって、 前記立体形半導体素子をそれぞれの中に配した複数の液
    体容器と、 前記各立体形半導体素子に形成された、導電体コイルを
    有する発振回路、前記容器内の情報を入手する情報入手
    手段、外部より信号を受信する受信手段および所定の応
    答条件を満たした場合に外部へ情報を伝達する情報伝達
    手段と、 前記複数の液体容器の外に設置され、前記立体形半導体
    素子の発振回路との間で電磁誘導によって電力を発生さ
    せるための外部共振回路と、 前記立体形半導体素子の前記受信手段および前記情報伝
    達手段とで双方向通信を行う外部通信手段とを備えた通
    信システム。
19. 【請求項１９】 前記応答条件は各容器によって異なる
    請求項１８に記載の通信システム。
20. 【請求項２０】 前記応答条件は電磁誘導周波数である
    請求項１９に記載の通信システム。
21. 【請求項２１】 前記応答条件は通信プロトコルである
    請求項１９に記載の通信システム。
22. 【請求項２２】 液中に浮遊する立体形半導体素子の重
    心が、当該素子の中心より下部に位置し、且つ、浮遊す
    る液中で回転しないで、安定した揺動をする請求項１８
    から２１のいずれか１項に記載の通信システム。
23. 【請求項２３】 立体形半導体素子のメタセンタが、該
    立体形半導体素子の重心より、常に上部にある請求項２
    ２に記載の通信システム。