CN1325795A - 设有半导体器件的墨水罐,喷墨记录设备及器件的使用、制造 - Google Patents

Abstract

一种固体半导体器件包括用于转换外供能量的能量转换装置和用能量转换装置转换后的能量操作的操作装置。能量转换装置以无接触方式转换从外面供给器件的能量为电功率。操作装置包括;用能量转换装置得到的电功率激励的信息采集装置;识别装置,信息存储装置;和信息传递装置。

Description

设有半导体器件的墨水罐，喷墨记录设备及器件的使用、制造

本发明涉及一种半导体器件，它有转换外部输入的能量并与外部交换有关指定操作的性能或信息的功能，还具有显示交换内容的功能。本发明还涉及设有这种半导体器件的墨水罐，喷墨盒和喷墨记录设备。

本发明还涉及制造这种半导体器件的方法，这种半导体器件具有转换外部输入的能量并与外部交换有关指定操作的性能或信息的功能，还具有显示交换内容的功能。本发明还涉及利用所述半导体器件的通信系统，调节压力的方法，保密系统和存储元件。

在我们周围的环境下有许多设备和装置在检测环境信息，然后，判断这些检测结果并操作。

例如，用冷凝器检测当前的环境温度，并将检测到的温度与预定的温度比较。之后，当温度低于预定温度时，或相反，检测到的温度高于预定温度时，其中所包含的器件进行加热操作或冷却操作。用常规的设备，元件等来构筑这种器件是比较容易的。

但是，由于设备空间的限制而无法保证获取足够的空间，而要考虑的环境信息又不只是温度，还有其他方面。要根据环境信息立即作出判断，并执行指定的操作，这时要构筑元件就太困难了。在这方面有很多要求，但是，现状是存在包括上述内容在内的各种限制，目前还无法满足这些要求。

近年来，即使在很多工业领域得到广泛应用的微型器件，也还有大量的研究和开发项目尚未完成，要想使它的进入实用阶段还要进行大量的研究。

现在，就利用微型器件的领域中所需的具体实例而言，会涉及到记录领域。

当前，用各种印刷系统来印刷各种图像。例如，用诸如个人计算机的数据处理设备和印刷装置连接，来构成这种印刷系统。之后，印刷装置在例如印刷纸的记录介质上输出已由数据处理设备处理过的印刷数据。

印刷装置用于这种印刷系统时，市场上有用各种记录方法的各种设备。这些类型的记录方法中，所谓的喷墨打印法最有用。因为，这种记录方法是非击打式的，记录时几乎不产生噪声，不需特别的任何固定处理就能在普通纸上高速记录。

喷墨打印是其上安装有记录头的喷墨盒按印刷方向移动，同时，墨水从安装在喷墨打印头上(以下为了简化，有时就叫做打印头)的多个喷嘴释放出来。这样，用点图方式在记录纸页上印出图像。用于记录的释放的墨水装在墨水罐中，墨水经供墨通道提供给打印头。如果墨水罐中不再装有要供给的墨水，不仅不能形成图像，而且，在某些情况下还会损坏打印头。因此，为了检测墨水罐中剩余的墨水，已提出了各种检测墨水罐中的墨水剩余量的墨水剩余量检测装置。

例如，图1所示的，日本特许公开6-143607披露的结构中，装不导电的墨水的墨水罐701的底侧的内表面上，设有两个(一对)电极702，之后，设置浮在墨水罐701中的墨水中的浮子703，浮子703有与电极702相对设置的电极704。两个电极分别连接到检测两个电极的导电状况的检测部分(没画)上。之后，在检测两个电极的导电状况时，公布指示墨水罐701中的墨水不多了的墨水剩余量误差，并暂停喷墨记录头705的操作。

而且，按日本特许公报ND-2947245的说明书。披露了喷墨打印机用的喷墨盒805，喷墨盒805的结构是，它的下部构成朝向底面的漏斗形，同时，底面上设有两个导体801和802，如图2所示。之后，在它里面设有其比重小于墨水803的比重的金属球804。用这样设置的结构，墨水803的液面随着墨水803被消耗而下降。除此之外，浮在墨水液面上的金属球804的位置也逐渐降低。当墨水803的液面降低到喷墨盒外壳的底面位置时，金属球804与两个导体801和802接触。之后，导体801和导体802变成导电的，以允许电流在两个导体之间流动。通过对该电流的检测，就能检测墨水用完的状态，把指示该墨水用完状态的信息通知用户。

已知的每种结构已用上述的公开文献中披露的关于墨水罐中的墨水剩余量的检测作了说明。但是，它们中的每种结构都要求在墨水罐中设置用于检测的电极，同时，构成与外部的连接器，以发送检测信号。而且，通过检测电极之间的导电状态来检测墨水的剩余量，不用金属离子等作墨水成分，因此，不会造成墨水中的电解，因此，对墨水要用的设备会有结构上的限制。

而且，按上述公开的文献所披露的结构，只能检测剩余墨水量，不能从外部获得墨水罐中的其它信息。例如，墨水罐中的压力信息，墨水的物理性能变化信息等，是在全部时间中稳定释放墨水操作喷墨记录头的重要参数。因此，要求随着罐中墨水的消耗而把墨罐内的变化不断通知外面的喷墨打印机，并把墨水的物理性能变化与外部沟通。

还要求墨水罐，它不仅提供单向向外检测到的墨水罐内部状况的信息，而且还能双向交流信息，以根据外部查询提供内部信息。

而且，对用多种墨水构成彩色图像的彩色喷墨打印机的结构，建议每种颜色形成一个墨水罐，只单独更换墨水不多的墨水罐。这种彩色墨水罐必须把每个墨水罐装在每种颜色指定的位置上。以防止用户用这种喷墨打印机时把墨水罐安在不适当的位置上。通常的做法是，每种颜色的墨水罐的构形不同，因而从结构上避免了安装错位，墨水罐的不同构形会导致墨水罐价格升高。因此，要求提供一种墨水罐，它能改善的安装性能，同时保持墨水罐的构形相同。

另一方面，喷墨打印机有释放墨水的多个喷嘴(放料部分)利用毛细现象与表面张力的平衡作用使墨水罐加到打印头的墨水能留在每个喷嘴中。结果，打印头和墨水罐装在喷墨盒上时，墨水罐的内部压力高于大气压时，会引起墨水从喷嘴漏出。必须使墨水罐的内部压力为负压。而且，当墨水罐是密封容器时，墨水罐内的负压会随其中墨水的消耗而变得更高。之后，随着变得很高的负压而使喷嘴中的墨水被吸到墨水罐一边，当驱动打印头从喷嘴释放墨水时，会造成放不出墨水的缺陷。

因此，按常规的墨水罐，罐内壁部分或全部装有吸墨的多孔材料，纤维材料等，同时，装有吸墨材料的室通常与外部空气连通，因此，吸墨材料能吸收并保留墨水。按此方式，墨水罐内在正常状态下是负压。

但是，这里用吸收墨水的吸墨材料来保留墨水，结果，必然会降低储墨效率。而且，正常情况下，墨水罐的内部与外部空气连通，吸墨材料中保留的墨水量变得较少时，负压会变得更高，而且，根据加到墨水罐上的外部压力关系，仍有可能会难以从打印头中放出墨水。因此，如果能给墨水罐设置另外的功能，来调节墨水罐的内部压力，就不需要任何吸墨材料，而且，能提高墨水罐的储墨效率。这里，要求提供有这种功能的墨水罐。而且，为了调节墨水罐内部的压力，需要用所有直接或间接的方式来了解墨水罐的内部压力状况。

同时，近年来喷墨打印技术的发展惊人，打印精度变得极高。因此，可以认为，能用喷墨打印技术来制作保密文件和公文等。产生这些公文的印刷系统要有保密功能，除了主人和经批准的授权人之外，其它人不能用喷墨打印机。

而且，要给那些用专用个人计算机的人所生产的文献和图像授予版权。没有得到这些人的允许，任何第三者不允许打印这些文献和图像。这种情况下，如上所述，打印机要有保密功能。

就开发记录系统来满足上述各种要求而言，本发明人已注意到由Ball半导体公司生产的半导体球。其中，在直径约为1mm的硅球的球面上形成半导体集成电路。由于该半导体球是球形，当它放在墨水罐中时，它不仅能检测周围的环境信息，它还能以比平极形半导体器件更好的状态有效地与外部进行双向信息交流。但是，从对提供这类功能的技术的研究结果看，发现，如美国专利5877943的说明书所披露的，只有用电线连接半导体球本身这些功能才有用，而且，为了提供上述的这种功能，必须先开发球形半导体器件自身。而且，要在球形半导体器件有效地用于墨水罐之前解决更多的问题。

问题之一是，为了构成存储球形半导体器件这种器件上的信息用的装置，则要提供新的器件，而且，首先要使新器件本身做得极小，之后，能用极小的功耗量来驱动器件，并保持不被从供能系统供给的能量波动而受到干扰的信息并且能按需要重写信息。

另一问题是，提供一种墨水罐，它能执行信息的双向交流，例如，从外部接收询问并返回内部信息，而不仅执行检测到的墨水内部的信息单路发送到外部。

还有一个问题是，加低的电功率来驱动聚集信息的器件，同时要提供驱动装在墨水罐中的器件的供电系统。如果在墨水中构成驱动器件用的供电系统，那么，墨水罐必然会变得更大。即使供电源设在罐外，仍然需要设置连接电源和器件的连接装置。这就必然会加大墨水罐的造价。因此，墨水罐喷墨盒变得很昂贵。因此，器件要用不接触装置来从外部驱动。

还有一个要解决的问题是，器件要浮在墨水罐中的墨水液面上，或能保持在从液面计算的指定深度的墨水中。例如，为了随着墨水罐中的墨水的消耗而按时间顺序监视负压的变化量，要求器件处于墨水液面位置上，但是用比重比水大的硅来制造的器件要浮在墨水上是很难的。

本发明的目的是，提供有保密功能的固体半导体器件，它能从外部用不接触方式驱动，以便能检测器件周围的环境信息，而且，能极有效地执行与外部的双向传递，能检测墨水罐的内部状况，如装在墨水罐中的墨水的种类，内部压力，温度，PH值，墨水的剩余量等。而且，能用不与罐外接触的方式调节罐内的压力。

本发明的另一目的是，提供这种半导体器件的制造方法，设有这样制成的半导体器件的墨水罐，喷墨盒，以及喷墨打印机。

本发明还有一个目的是，提供调节罐的内部压力用的调节方法。同时，提供传递系统，它能无接触驱动，能检测周围环境信息并与外部进行极有效的双向传递，以及提供有保密功能的固体半导体器件，使其可以从外部校准，而且还能执行用户识别，因此给打印装置设置保密系统，因此，使除主人和批准的授权人之外的其它任何人不能用打印装置打印，以及用于该系统的存储元件。

按本发明的固体(三维)半导体器件包括：能量转换装置，用于转换自外部输入的能量；和操作装置，它由经能量转换装置转换过的能量操作。

而且，按本发明的用固体半导体器件的传递系统包括：设有固体半导体器件的液体容器；设有导电线圈的振荡电路，存储容器内部信息用的信息存储装置；用于接收外部信号的接收装置；和信息传递装置，把信息传递到外部形成的固体半导体器件；外部谐振电路，它设在固体半导体器件外部，它用电路与固体半导体器件的振荡电路之间的磁感应产生电功率；和外部传递装置，它经接收装置和固体半导体器件的信息传递装置进行信息双向传递。

而且，按本发明的制造固体半导体器件的方法包括以下步骤：Si的整个表面上形成保护膜A；部分保护膜A上形成开口；只去掉Si的上部；Si和保护膜A构成的工件的内表面和外表面上形成保护膜B；在密封条件下用导电材料构成中空部分；形成导电材料制成的导体线圈。

而且，按本发明的制造固体半导体器件的方法还包括步骤：硅(Si)的整个表面上形成保护膜A；部分保护膜A上形成开口；只去掉Si上部；Si和保护膜A构成的工件的内表面和外表面上形成保护膜B；在密封条件下用导电材料构成中空部分并在它的整个表面上形成导电膜；和对导电膜构图以构成用导电材料制成的导体线圈。

而且，按本发明，打印装置的保密系统设有可拆卸地安装在它上面的打印头喷墨盒，其中，打印喷墨盒包括：识别过的数据存储部分，用于存储经识别个人信息的识别部分识别过的个人信息的识别后的数据，键码A存储部分，用于存储键码A；编码转换部分，用于用键码A对经识别过的数据编码；已编码的数据存储部分，用于保存经编码数据变换部分编码后的数据；信息输入和输出部分，用于接收来自打印装置的键码A，并把识别过的数据和已编码的数据发送到打印装置，能量转换部分，用于把由打印装置供给的电动势不接触转换成驱动每个构件的电功率，于是，打印装置包括能量供给部分，用于按不接触方式把电动势供给能量转换部分；键码K设置部分，供打印装置的主人设置键码K用；键码A存储部分和键码B存储部分，用于分别保存由键码K建立的键码A和键B；信息输入和输出部分，用于把键码A发送给固体半导体器件并接收来自固体半导体器件一侧的识别过的数据和经编码的数据；识别过的数据存储部分，用于存储识别过的数据；经编码后的数据存储部分，用于存储已编码的数据；解码转换部分，它用键码B对已编码的数据解码；解码数据存储部分，便于存储由解码变换装置解码后的数据；数据比较部分，用于比较识别过的数据和作为参考的经解码后的数据，判断处理部分，它根据数据比较部分的比较结果确定允许或不允许使用打印装置。

按本发明的墨水罐的特征是，至少设置一个固体半导体器件，它包括转换外来能量用的能量转换装置；和由能量转换装置转换后的能量操作的操作装置。

而且，墨水罐，它装有要供给放料头的墨水，放料头用来释放墨水，并在墨水罐内部保持负压，包括用于按照墨水罐内部的负压来调节罐内部的负压的调压装置；和能量转换装置，用于把由外部供给的能量转换成与操作调压装置的能量种类不同的能量。

而且，按本发明的调压方法，它用设置的半导体器件使容器内部的压力保持负压，它设有压力调节装置，它按容器内部的压力来调节容器内部的负压，和能量转换装置，它把自外部供给的能量转换成与操作调节装置的能量种类不同的能量，包括用检测容器内部压力的检测装置检测到的压力与容器内部压力对比来不断保持容器内部压力的步骤。

而且，按本发明的存储元件包括把外面供给的能量无接触转换成电功率用的能量转换装置，其中，经电功率驱动来保存个人信息。

这里本发明说明书中的术语“固体半导体器件”的“固体”是包括所有三维形状，如三角形，球形，半球形，方柱形，可转动的椭圆体，单转动体等。

作为外部能量的供给方法，当该方法用于喷墨打印机时，供给作为外部能量的电动势的器件设在恢复位置，返回位置或设在喷墨盒，打印头的方式是足够了。除此之外，如果只用有供给电动势的装置的设备，它有可能检测无喷墨打印机的墨水罐的内部状况。例如，该方法可在工厂或车间用来执行检验(以保证产品质量)。

图1是常规墨水剩余量检测装置的一个实例图；

图2是常规墨水剩余量检测装置的另一个实例图；

图3是展示按本发明第一实施例的固体半导体器件的内部结构的方框图；而且也展示出它与外部的传递情况；

图4是图3所示器件的操作流程图；

图5是展示按本发明第二实施例的固体半导体器件的内部结构的方框图；而且也展示出它与外部的传递情况；

图6是图5所示器件的操作流程图；

图7是展示按本发明第三实施例的固体半导体器件的内部结构的方框图；而且也展示出它与外部的传递情况；

图8A和8B是表示与墨水消耗的一起变化的浮在墨水罐中的墨水上的装置的位置图；

图9是确认图5所示结构的器的位置并确定是否需要更换墨水罐的流程图；

图10A至10C是说明按本发明第4实施例的半导体器件的使用方法的概念图；

图11是说明设置在墨水罐中的固体半导体器件和与其连接的喷墨头的实例图；

图12是把提供给墨水罐中的固体半导体器件和与它连接的喷墨头的电动势和信息连续发送给另一固体半导体器件的结构例的示意图；

图13是其中最好能设置固体半导体器件的墨水罐的一个实例的示意图；

图14是其中最好能设置固体半导体器件的墨水的另一实施例的示意图；

图15是其中最好能设置固体半导体器件的墨水的又一实施例的示意图；

图16是其中最好能设置固体半导体器件的墨水罐的另一实施例的示意图；

图17是其上装有墨水罐的喷墨打印机的一个实例的透视图；

图18是说明按本发明第5实施例的固体半导体器件的使用方法的概念图；

图19是用按本发明第5实施例的固体半导体器件的墨水罐的结构示意图；

图20是表示典型的黄色(y)，深红色(M)，兰绿色(C)和黑色(B)墨水的波长衰减的曲线图；

图21是按本发明第6实施例的墨水罐的剖视示意图；

图22是表示按本发明第6实施例的固体半导体器件的内部结构的方框图，也展示出它与外部的传递状况；

图23是说明图22所示固体半导体器件的操作的流程图；

图24是展示按本发明第7实施例的固体半导体器件的内部结构的方框图，也展示出它与外部的传递情况；

图25是说明图24所示固体半导体器件的操作的流程图；

图26是说明设置在按本发明的固体半导体器件的调压装置的结构的一个实例的示意图；

图27A至27G是说明调压装置的制造工艺的示意图；

图28是图27A至27G所示固体半导体器件的平面图；

图29是图26所示调压装置相关结构的等效电路图；

图30是展示加到图26所示调压装置的阀电极和基电极的信号的一个实例的时间图；

图31是设置在按本发明的固体半导体器件的压力检测装置的结构的一个实例的示意图；

图32A至32D是说明图31所示压力检测装置的制造工艺的示意图；

图33E至33G是说明图31所示压力检测装置经图32A至32D所示制造工艺后的制造工艺的示意图；

图34是监视从图31所示多晶硅电阻层的输出的监视器的电路图；

图35是能用本发明的墨水罐的另一实例的剖视示意图；

图36是展示以曲线形式写到固体半导体器件上的内部压力信息的一个实例的曲线图；

图37是表示以曲线形式写到固体半导体器件上的内部压力信息的又一实例的曲线图；

图38是应用本发明的喷墨打印机的另一实例的透视示意图；

图39是展示图38所示打印机的保密系统的结构方框图，并在指定时间发送和接收数据；

图40是图38所示打印机的保密系统的结构方框图，并在鉴别用户时发送和接收数据；

图41是图38所示打印机保密系统在指定时间的操作流程图；

图42是图38所示打印机的保密系统在鉴别用户时的操作流程图；

图43是表示按本发明的固体半导体器件另一应用例的图；

图44是保密系统的识别单元用的声音输入传感器的剖视示意图；

图45是保密系统的识别单元之用的声音输入传感器的平面示意图；

图46是保密系统的识别单元用的指纹传感器的平面示意图；

图47是保密系统的识别单元用的指纹传感器的平面示意图；

图48是根据保密系统中的用户鉴别结果不能记录的打印喷墨盒的结构示意图；

图49是用于构成按本发明的固体半导体器件能量转换装置的电功率发生原理图；

图50A至50G是按本发明的固体半导体器件的制造方法的一个实例的工艺流程图；

图51是用于按本发明的固体半导体器件的N-MOS电器元件的垂直切割剖视图；

图52A至52C是说明铁电存储器的单元结构的剖视图；

图53A和53B是说明能使用图50A至50G所示方法制成的固体半导体器件在液体中保持稳定状态的条件的示意图；

图54A和54B是说明最好能设置按本发明的固体半导体器件的墨水罐的一个实例的示意图；

图55是说明墨水量检测的曲线图；

图56是用于固体半导体器件的EeRAM的铁电制造用的ECR等离子CVD设备的示意图；

图57是说明固体半导体器件与按本发明的固体半导体器件的发送边上的打印机之间的双向传递的流程图；

图58是说明固体半导体与按本发明的固体半导体器件的接收边上的接收机之间的双向传递的流程图；

以下将参见附图说明按本发明的实施例。之后，将详细说明器件设在墨水罐内部时的具体实施例。这里，器件不只用于墨水罐，也用于其它物体，也能得到同样的效果。

第1实施例

图3是展示按本发明第1实施例的固体半导体器件的内部结构的方框图，并示出它与外部的传递状况。图3所示固体半导体器件11包括：能量转换装置14，它把外部A供给器件11的电动势12以无接触方式转换成电功率13；信息采集装置15，它由能量转换装置14获得的电功率驱动；识别装置16；信息积累(存储)装置17；和信息传递装置18；该器件设在墨水罐中。最好用电磁感应、热、光、射线作为操作器件的电动势。最好在器件表面上或表面附近至少形成能量转换装置14和信息采集装置15。尽管要详细说明，但信息积累(存储)装置17最好用铁电体形成的FeRAM(铁电随机存取存储器)构成。

信息采集装置15用来采集墨水罐内器件11周围环境信息。识别装置16对比信息采集装置15采集到的墨水罐内部的信息与信息存储装置17上存储的信息，并确定这样获得的墨水罐内部的信息是否要发送到外面去。信息存储装置17存储要与采集到的墨水罐内部的信息作对比的各种信息以及从由信息采集装置15采集到的罐内部的信息。信息传递装置18按识别装置16的指令把电功率转换成要作为罐内部信息传递的能量，并显示罐内部的信息，并把信息传递到外部B。

这里，以能用于固体半导体器件的信息采集装置为例进行说明。把构成在球形硅上的固体半导体器件设置为墨水罐中，信息采集装置的构成方式是，(1)形成离子敏感膜的SiO₂膜或SiN膜，以构成传感器，用于检测墨水的PH值；或(2)构成膜片结构的压力传感器，以检测墨水罐内的压力变化；或(3)提供当前位置检测传感器，用包含在内的能把光转换成执能而产生热电效应的光电二极管检测墨水的剩余量；或(4)传感器，利用传感器用的材料的导电率根据墨水罐内的湿度量来检测是否有墨水。等等。

图4是说明图3所示器件的操作流程图。参见图3和图4，从外部A给器件11供给电动势12时，能量转换装置14把电动势12转换成电功率13。之后，用这样转换得到的电功率激励信息采集装置15，识别装置16，信息存储装置17，和信息传递装置18。

这样驱动了的信息采集装置15采集墨水罐里边的器件周围的环境信息，如墨水剩余量，墨水种类，温度，PH值，和内部压力等(图4中步骤S11)。之后，识别装置16从信息存储装置17读出要与信息采集装置得到的墨水的内部信息对比的条件(图4中步骤S12)。由此，读出的条件与采集到的罐内部信息对比，并确定信息是否要传递(图4中步骤S13)。这里，根据信息存储装置17的预定条件进行识别。以按墨水剩余量是否变成低于指定值(例如2ml)、墨水的PH值，内部压力等是否变化太大，来确定是否要更换墨水罐。

步骤S13中，识别装置16确定不需要把墨水罐当前的内部情况传递到外部，那么，墨水罐内的当前情况信息就积累存储在信息存储装置17上(图4中步骤S14)。这里，识别装置16可用该积累的信息与信息采集装置15采集到的后面的信息对比。

而且，步骤13中，如果识别装置16确定墨水罐的内部信息要传递到外部去，信息传递装置18把能量转换装置得到的电功率转换成把墨水罐内部信息传递到外部去用的能量。这里，可用作该有效传递用的能量包括磁场，光，形状，颜色，电波，声音等。之后，发现墨水剩余量小于指定量，用声音通知外部B(例如，喷墨打印机)，需要更换墨水罐(图4中步骤S15)。而且，传递终端不必是喷墨打印机，实践中用光，形状，颜色，或声音时，传递的终端也可以是人的视力或听力。而且，也可以改变传递装置，如用传递墨水剩余量的声音传递装置，用传递墨水PH值的光传递装置等。

这里构成的固体半导体器件用于喷墨打印机时，可在执行复原操作的复原位置上，在执行打印操作的喷墨盒返回的返回位置上，在喷墨盒本身上，或打印头上，安装供能装置，它给器件供给作为外部能量的电动势；除这种安置之外，只要有供给这种电动势的装置的器件时，不用喷墨打印机也能了解墨水罐的内部情况。于是，例如，其它情况有，在工厂或车间可用器件有效检查墨水罐，因此，能售出高质量的墨水罐。

按本实施例，器件设有能量转换装置。因此，不需要设置与外部直接连接的任何电线。结果，可设置该器件用在任何物体中任何地方，如以下要说明的图13至16所示墨水中安置的器件。用设在墨水中的器件，能实时准确地了解墨水的当前情况。

而且，用提供给器件的能量转换装置，这就不需要设置积蓄操作器件用的电动势的存储装置(本实施例中的电功率源)，因此，能使器件小型化，因而，它能用在物体的任何位置，例如图13和16所示的很窄的位置中或墨水中。这里，本实施例中，以不接触模式供给电动势，但也可以用与外部暂时接触的模式供给电动势，随后，它变成与外部不接触。

在这方面，当用铁电材料制成的FeRAM用作信息存储装置17时，它能像常用的DRAM(动态随机存取存储器)一样高速读和写数据。而且，该装置变成电源供应截止时仍能记忆住数据的非易失性存储器。为此，FeRAM有更高的存取概率。由于FeRAM是非易失性存储器，即使电功率供给不稳定，它也不会消除数据，因此，固体半导体器件能有效地用于墨水罐。用FeRAM存储要积累的信息，它能准确地处理信息，以及在低电压下驱动该装置，执行与外部设备的双向信息传递。在这方面，用半导体工艺能制成更小的能在低电压下驱动的半导体器件。如上所述，FeRAM有可能高速存取，同时它是非易失性的，所以，即使电功率供给不稳定，也不会消除数据，而且，能使功耗减至最小。用有这些优点的FeRAM构成用于固体半导体器件的极有效的信息存储装置。把有这些优点的固体半导体器件用于墨水罐是特别有效，这在以下会说明。

而且，用铁电材料制成的FeRAM作信息存储装置17，如果用FeRAM的铁电材料做电容器，可使固体半导体器件的电容量更大，所设置的固体半导体器件的更大的电容量，当固体半导体器件与外部设备进行信号传递时，可使固体半导体器件的传递频率降低，这在以后要说明。结果，固体半导体器件可以较低的频率进行信息传递，以提高传递自由度。

第2实施例

图5是说明按本发明第2实施例的固体半导体器件的内部结构的方框图，而且，也展示出它与外部的传递情况，图5所示的本实施例的固体半导体器件包括：能量转换装置24，用它把以不接触方式从外部A供给器件21的电动势22转换成电功率23；信息采集装置25，它由能量转换装置24得到的电功率驱动；识别装置26；信息传递装置27；信息存储装置28；和接收装置29。这些装置设置在墨水罐中。与第1实施例的差别是，它有接收信号的功能。而且能用电磁感应，热，光，射线作为操作器件所需的电动势。而且，最好在表面上或表面附近至少形成能量转换装置24，信息采集装置25和接收装置29。在这方面，如上所述，还最好用铁电材料制成的FeRAM构成信息存储装置27。

信息采集装置25采集墨水罐中器件21周围的环境。信息接收装置29接收自外部A或外部B输入的信号20。识别装置26能使信息采集装置25按来自接收装置29的输入信号采集墨水罐内部的信息，并把储存在信息存储装置27上的信息与采集的罐内部的信息对比，以确定采集到的罐内部的信息是否满足指定的条件。信息存储装置27存储要与采集的罐内部的信息作对比的各种条件以及由信息采集装置25采集到的罐内部信息。信息传递装置28根据自识别装置26的指令把电功率转换成传递罐内部信息所需的能量，之后，在外部A，外部B或外部C上显示识别装置26提供的识别结果，并对结果进行相应的传递。

图6是说明图5所示器件的操作流程图。图5和图6中，由外部A把电动势22供给器件21，之后，能量转换装置24把电动势22转换成电功率23。用这样转换的电功率激励信息采集装置25，识别装置26，信息存储装置27，信息传递装置28和接收装置29。

在该条件下，用于查询墨水罐内部信息的信号30以外部A或B发送到器件21。接收装置29接收是用于例如查询墨水罐内是否还留有墨水的信号的该输入信号30(图6中步骤S21)。之后，识别装置26可使信息采集装置25采集墨水里的信息，如剩余墨水量，墨水的种类，温度和PH值(图6中步骤S22)，而且，从信息存储装置27读出作为采集到的罐内部信息基准的条件(图6中步骤S23)。由此确定所采集到的信息是否满足所设定的条件(图6中步骤S24)。

如果在步骤S24中发出所采集到的信息不能满足所设定的条件，则把不能满足的信息传到外部A,B或C中。如果发现采集到的信息符合设定的条件，则相应地传递信息(步骤S25和S26)。这时，可以用采集到的信息与识别结果一起传递到外部。用把能量转换装置得到的电功率转换成把墨水罐里边的信息传递到外部所需能量的信息传递装置28执行该传递操作。可用磁场，光，形状，颜色，电波，声音等作为执行该传递用的能量，传递模式可按识别结果变换，也可以把要回答的问题的内容变换传递模式，例如，按墨水剩余量是否小于指定量(例如，2ml)，或者，墨水的PH值是否改变等来变换传递模式。

而且，也可以把电动势与从外部A或B输入的信号30一起供给器件21。例如，若能量是电磁感应时，电动势可用作查询墨水剩余量的信号；若能量是光，电动势可用作查询墨水的PH值的信号。

按本实施例，提供接收外部信号的功能。因此，除从第1实施例能得到效果之外，本实施例还有回答来自外部的各种信号化的问题的功能，因此它能执行器件与外部的双向传递。

在这方面，已说明了设置在墨水罐里的优选器件，因此，假设器件设有信息采集装置。但是，要明白，本实施例的基本结构是没有信息采集装置的固体半导体器件，但是，可响应从外部输入的信号把预先存储的器件上的信息输出到外部。

第3实施例

图7是展示按本发明第3实施例的固体半导体器件的内部结构的方框图，并展示出它与外部的传递情况。图7所示的按本实施例的固体半导体器件31包括：能量转换装置34，它把从外部A以不接触方式供给器件31的电动势32转换成电功率33；浮力发生装置35，它用能量转换装置34得到的电功率产生浮力。这些装置设置在墨水罐内。

按本实施例，从外部A给器件31供给电动势32时，能量转换装置34把电动势32转换成电功率33。浮力发生装置35用电功率33产生浮力，使器件31能浮在墨水液面上。要使器件留在墨水液面上不必设置该浮力，但是，为了防止不再有墨水的状态出现墨水释放，任何情况下器件可位于液面下规定的距离处。

例如，图8A和8B显示出随墨水消耗的变化留在墨水罐中的墨水中的器件31的位置。用直接装墨水的室和内装负压发生件的吸收室构成的墨水罐中，用传递部分39传递，如图8A所示，留在负压发生件37中的墨水量等于从负压发生件37经供墨部分36引出的消耗掉的墨水量。因此，墨水38中固体半导体器件31沿着因墨水消耗而使墨水液面H下降的位置移动，并仍然留在墨水液面H下特定的距离处，如图8B所示。

图9是证实器件31的位置的流程图，并决定是否需要更换墨水罐参见图7和图9中的步骤S31至S34，从外部A或(例如，喷墨打印机)向器件31发射光。之后，外部A，B(例如，喷墨打印机)或C接收光，由此检测器件31的位置。之后，喷墨打印机根据检测到的器件位置确定是否需要更换墨水罐。若发现需要更换墨水罐，则用声音或光作出相应的通知。

就器件位置的该检测而言，当不允许光穿过器件时，相对设置发光装置和光敏装置，以证实器件的位置，或者，当光敏装置检测从发光装置发射的光的反射光时，也能证实器件的位置。而且，正如以下要说明的，可以设置用固体半导体器件31本身成为发光装置，并向设在罐外部的光敏装置发光的结构。

按本实施例，甚至由于使用器件的地方的液体比重或其它环境状况的差别，器件的浮力或其它类似的要求可改变时，通过用能量转换装置来变换由外部供给的电动势，可以使器件总是位于所要求的位置处，因此，有可能不管器件周围的环境而使用器件。

在这一方面，本实施例可以结合上述的第1实施例和第2实施例。

第4实施例

图10A至10C是说明按本发明第4实施例的固体半导体器件的使用方法的概念图。

把按第1或第2实施例的固体半导体器件加上将信息传递到多个其它器件上的信息传递功能并把多个这种器件设置在一个物体中，来构成本实施例。

图10A所示例中，一物体中设置了多个按第1实施例的固体半导体。当从外部A或B供给每个器件电动势E时，这些器件中的每个器件分别查询器件周围的环境信息。之后，器件41的采集信息a传递到器件42。之后，器件41和42采集到的信息a和b相继传递到下一个器件。最后的器件43把全部采集到的信息传递到外部A或B。

而且，图10B所示的例中，一个物体中设置多个按第2实施例的固体半导体器件，由外部A或B供给每个器件电动势E。之后，当具体信号化后的问题Q从外部A或B输进器件53时，例如，响应该问题的内容，器件51或52采集对应问题的信息并回答该问题。器件51或52得出对该问题的答案相继传递到其它器件，由要求的器件53得出答案传递到外部A、B或C。

图10C所示例中，一个物体中设置多个按第2实施例的固体半导体器件，由外部A或B供给每个器件电动势E。之后，当某信号由外部A或B输入到器件63时，该信号相继传递到器件62和61，并从器件63显示在外部A,B或C上。

这里，图10A至10C例子中，设有浮力发生装置的按第3实施例的固体半导体器件可用作多个固体半导体器件之一。

图11所示结构例中设有分别在墨水罐和打印头中的按第1，第2或第3实施的那些器件经适当组合而成的固体半导体器件。图11中，参考符号W标出打印(印刷)扫描的方向，和E标出电动势的方向。该例中，固体半导体器件71是在第1实施例器件上加具有浮力发生装置的，并有给其它器件79传递信息的信息传递功能的第3实施例而构成的，固体半导体器件71设在墨水罐72中的墨水73中的指定位置。另一方面，打印头78由放料部分77释放液体通路75和与墨液罐72的墨水供给部分74连接的液体室供给的墨水，打印头还设置ID功能(识别功能)加到按第2实施例的固体半导体器件而构成的固体半导体器件79。使设在器件表面上的电极部分与设在驱动打印头78的电底板的表面上的接触部分接触，给器件79供给电功率。

之后，从外部给每个器件71和79供给电动势，墨水中的器件71采集墨水剩余量信号，例如，打印头一侧上的器件79给器件71传递确定更换墨水罐所需的ID信息。然后，器件71比较获得的墨水剩余量信息与ID信息，如果它们之间一致，就与器件79通信指示外部更换墨水罐。当收到这样传递的指令时，器件79给外部发送更换墨水罐的信号，或者吸引人的视力或听觉输出相应的声音或光。

如上所述，多个器件设置在一个物体中，就可以确定复杂的信息状况。

图10A至10C和图11所示的例子的结构是，给每个固体半导体器件供电动势，但结构设置不限于此。也可以把结构设置成供给某个器件的电动势和所要的信息一起相继发送到另一器件。例如，图12所示，给按第1实施例的固体半导体器件加第3实施例的浮力发生装置，给其它器件传递信息的功能，以及供给电动势的功能，构成固体半导体器件81；给按第2实施例的固体半导体器件加第3实施例的浮力发生装置，给其它器件传递信息的功能，以及供给电动势的功能，构成固体半导体器件82；按图11所示的方法分别把固体半导体器件81和82设置在墨水罐72中的墨水73中。另一方面，打印头78与墨水罐72连接，打印头78设有带ID功能(识别功能)的按第2实施例的固体半导体器件83。使器件表面上的电极部分与设在驱动打印头78的电底板上的接触部分接触来给器件83供给电功率。图12中，参考符号E指示电动势，W指示印刷扫描方向。

从外部给器件81供给电功率时，留在墨水中的器件81采集墨水剩余量信息，例如，把该信息与规定的内部条件对比，如果发现需要与其它器件交流，则把采集到的墨水剩余量的信息和电动势一起传递给器件82来操作器件82。已收到供给的电动势的器件82接收从器件81传递来的墨水剩余量的信息，同时，采集墨水PH值的信息，例如，之后，电动势发送到打印头一侧上的器件83，以操作器件83。接收这样供给的电动势的在打印头一侧上的器件83把ID信息传递到器件82，以确定更换墨水罐所需的墨水剩余量或确定墨水当前的PH值。之后，器件82把采集到的墨水剩余量的信号和PH值信号与传递的ID信息对比，如果它们一致，与器件83通信给外部传递更换墨水罐的指令。接收该指令，器件83给外部发送更换墨水罐的信号，或给人的视觉或听觉输出相应的声音或光。按此方式，可以想像出由某个器件给其它器件供给电动势同时供给所需信息的方法。

在这方面，打印头78可用喷墨打印领域中已知的放料模式，其中，用例如电热转换装置的加热器产生的热，加热液体流动通路中的墨水，使墨水发泡，由此，使墨水从与每个液体流通通路连通的每个细的开口中放出，或者，采用用驱动压电装置而释放墨水的结构。

图13至16是用上述实施例的固体半导体器件的墨水罐的结构图。图13所示墨水罐501有设置在外壳503中内装墨水的软的墨包502，墨包开口502a用固定到外壳503上的橡胶塞504密封。当用于引出墨水的空心针505刺透橡胶塞504时，墨水加到喷墨打印头(没画)。可按该方法把按本发明的固体半导体器件506设置在这种墨水罐501的墨包502中。

而且，图14所示的墨水罐511有设在装墨水513的外壳512的供墨部分514的用释放墨水在打印纸S上来打印的喷墨打印头515。将本发明的固体半导体器件516设在墨水罐511的墨水513中是可能的。

图15所示墨水罐512和图8A,8B，图11和图12所示墨水罐相同，包括：完全密封的装墨水522用的第1室；内装负压发生件523并处于与外部空气连通状态的第2室；和连通通道524，它使第1室和第2室在墨水罐的最下部连通。当由供墨部分525供给的墨水消耗在第2室一边时，第1室内的墨水522引出到第2室中外部的空气能从第2室一边进入第1室的位置。按该方式构成的墨水罐521中，固体半导体器件525和526分别设在第1室和第2室中，它的优点是能使隔开的每个室中的墨水能相互流通。

而且，图16所示的墨水罐531中装有保留墨水的多孔件532。于是，装于其上的喷墨打印头533用这样保留的墨水打印。按该方式构成的墨水罐531。固体半导体器件534和535分别设置在墨水罐一侧中和喷墨打印头一侧中。它的优点是，相互隔开的每个构件中的墨水能相互流通。

图17是其上装有设置按本发明的固体半导体器件的墨水罐的喷墨打印机的结构示意图。安装图17所示喷墨记录设备600上的打印头喷墨盒601包括：释放用于打印的墨水的液体的释放头；和图13至16所示的墨水罐，以保留要供给液体释放头的液体。而且，记录设备600中，设置有给设在墨水罐中的固体半导体器件供给用作外部能量的电动势的供能装置622，和信息传递装置(未示出)，用来与这些器件进行信息双向传递。

如图17所示，打印头喷墨盒601安装在滑动架607上，滑动架607与丝杆605的螺纹槽606啮合，丝杆605经驱动功率传输齿轮603和604随驱动马达602的正转和反转而联锁转动。用驱动马达602驱动使打印头喷墨盒601和滑动架607一起沿着导杆608按箭头a和b所指的方向往复移动。喷墨记录设备600设有记录介质装载装置(没画)，用于装置可用作接收如从喷墨盒601释放出的墨液的液体的记录介质的打印纸P，设压板610，用它把用记录介质装载装置装在压纸滚筒609上的打印纸P压在滑动架607的移动方向上的压纸滚筒609上。

在丝杆605一端的附近设置光耦合器611和612。光耦合器611和612构成原位检测装置，用它识别滑动架607的控制杆607a是否在光耦合器611和612构成的区域内，以切换驱动马达602的转动方向。压纸滚筒609的一端附近，设置支承件613，以支承覆盖打印头喷墨盒601的放料部分的前端的盖子614。还设有吸墨装置615，用它吸出因打印头喷墨盒601没放墨水时而残留在盖子614中的墨水。用该吸墨装置615使打印头喷墨盒601经盖子614的开口能恢复吸墨功能。

喷墨记录设备600设有主体支承件619，使该主体支承件619按前进和返回方向，即垂直于滑动架607的移动方向的方向，可移动地支承可移动件618。可移动件618上，装有清洁片617。清洁片617的模式不限于此。任何现有模式的清洁片都能用。而且，当用吸墨装置615进行吸墨恢复操作时，要设置用作开始吸墨的控制杆620。控制杆620随着与滑动架607啮合的凸轮621的移动而移动，并用已知的传递方式来检测它的移动，例如切断电驱动马达602供给的驱动电功率来控制它的移动。在打印机主体一侧上，设置喷墨打印控制器，它把信号发送到用于打印头喷墨盒601所设置的发热元件，并对上述的每个机构进行驱动控制。该控制器图17中没画。

这样构成的喷墨记录设备600可使打印头喷墨盒601在打印纸的整个宽度上往复移动。用上述的装载记录介质的装载装置把打印纸P装载在压纸滚筒609上。当打印头喷墨盒移动时驱动信号供给装置(没画)把驱动信号供给打印头喷墨盒601时，墨液(记录液)从液体释放头单元释放到记录介质上以便按这些信号进行打印。

第5实施例

图18是展示按本发明第5实施例的固体半导体器件的内部结构的方框图。它与外部连通。图18所示固体半导体器件91包括；能量转换装置94，它把从外部按不接触方式供给器件91的作为外部能量的电动势92转换成电功率93；和发光装置95，它用由能量转换装置94得到的电功率发光。器件设置在墨水罐中的墨水里。用光电二极管等构成发光装置95。

在这方面，电磁感应，热、光、射线等可用作操作器件所供给的电动势。而且，要求在器件表面或器件表面附近构成能量转换装置94和发光装置95。

本实施例中，从外部A给器件91供给电动势92时，能量转换装置94把电动势92转换成电功率93。之后，发光装置95用电功率93发光96。用外部B检测从发光装置95发射的光的强度。

图19是用了按第5实施例的固体半导体器件的墨水罐的结构示意图。图19所示固体半导体器件91浮在墨水罐521的原始墨水522的液面附近，设在墨水罐521外面的外部谐振电路(没画)供给的电磁感应感应出电动势。于是，驱动设在固体半导体器件91的表面附近的光电二极管发光。墨水罐521外部的光传感器97接收透过墨水522的光。

图20是典型墨水(黄色(Y)，深红(M)，兰绿色(C)和黑色(B))的波长衰减曲线图(吸收谱)。从图20所示曲线可以看出，黄色、深红色、兰绿色和黑色墨水各自波长的衰减率的峰值分布在300至700nm的波长段中。黄色墨水的波长衰减率峰值约为390nm，深红色的波长衰减率峰值约为500nm，黑色的波长衰减率峰值约为590nm，兰绿色的波长衰减率峰值约为620nm。因此，从固体半导体器件发射波长范围在300至700nm的光，之后，用设在墨水罐外面的光传感器(见图19)接收透过墨水的这种光，以检测最大的吸收波长。按该方式用透过上述墨水颜色的光可识别墨水的颜色。从图20可看到，黄色、深红色、兰绿色和黑色墨水在500nm的波长衰减率完全不同。在500nm波长的每种颜色的墨水的衰减率是：深红色约为80％，黑色约为50％，黄色约为20％，兰绿色约为5％。因此，检测关于500nm波长的透过墨水的光强度与由固体半导体器件发射的光强度之比(透射率)就能识别出允许光从上述那些颜色的墨水中透过的墨水的颜色。

这里，上述的任何情况下，在不同的墨水罐中分别设置一种固体半导体器件就能识别多种颜色。

而且，把喷墨打印机构成为，把多个墨水罐中的每一个根据它们内装的墨水种类放到各个指定位置上，设报警装置，当用接收透过墨水罐中的墨水的光的光传感器97检测到墨水罐没有正确地放置在指定位置上时，对用户发出警报。这种情况下的报警装置可用如灯的发光装置，如蜂呜器的发声装置。用这些装置发出的警报使用户知道墨水罐放在不合适的位置上，这样再把墨水罐正确地安装在指定位置上。

或者，给这种喷墨打印机设置控制装置，当用接收透过墨水罐中的墨水的光的光传感器检测到墨水罐安装在不适当的位置上时，可根据从装于其上的墨水罐要加到这种打印头上的墨水种类来控制打印头。用这种控制，即使用户把墨水罐安置在不适当的位置上时也能自动进行恢复操作，因此，只要补充打印头中的墨水，就能适当地打印图像。而且，用户不再对墨水罐的安置位置太敏感。

如上所述，按本发明，设置了能量转换装置，用它把外部能量转换成不同种类的能量，发光装置用能量转换装置这样转换后的能量发光。因此，通过检测固体半导体器件发射的光透过墨水后的透射光的波长的强度，就能识别墨水的种类。

按第5实施例的固体半导体器件设置发光装置，除了用它在墨水罐中识别墨水罐中的墨水种类，还可有以下用处。

例如，用该器件的结构，能测试雷诺(Reynolds)流质的流体连续流动的变化。换句话说，设有发光装置的固体半导体器件埋入其中有液体流动的管子的侧面上，使器件露在管子里，之后，在其相对面上设置光敏器件(该器件也能用固体半导体器件本身构成)。这里，例如，当用于汽车引擎的汽油和空气混合时，可调节液流，或者，可检测液体管道如城市水管的堵塞状况。

还有，例如，当通过模拟结构的运行状态来获得所要的数据时，器件是有用的。这种情况下，例如，在元件要求的指定位置正确设置有指定波长的发光装置的固体半导体器件，以便执行具体的操作，之后，驱动该结构进行操作，通过检测器件的运行状态来得到数据。这里，可用固体半导体器件以与外部不接触的方式执行指定的功能得到结果。更具体地说，可检测驱动元件的运行状态，该驱动元件操作使已装在喷墨打印头内的墨水放出。例如，各驱动件正确设置具有波长分别为300nm、400nm、500nm和600nm的发光装置的器件，之后，检测来自放料部分一侧的光，可测试用于采集每个驱动件的运行状态信息的每个驱动件的移动。

第6实施例

图21是墨水罐的剖视示意图，该墨水罐能用按本发明第6实施例的固体半导体器件。图22是展示图21所示固体半导体器件的内部结构的结构方框图，并展示出它与外部的传递状况。

如图21所示，墨水罐101包括装置墨水的室102，和供墨部分103，装在装墨室102中的墨水经过供墨部分103供给喷墨打印头104。打印头104可拆卸地连接到墨水罐101或固定连接到供墨部分103。根据打印信号由墨水罐101供给的墨水从多个放墨口(没画)放出，在记录介质上进行打印。由墨水罐101供给打印头104的墨水用毛细管现象和表面张力的平衡使墨水留在每个放(墨)料口中。为了防止操作中不打印时墨水从打印头104中漏出，装墨室102的内部保持负压。

就墨水罐101而言，固体半导体器件(以下简称为“器件”)111按其部分露在墨水罐101外面的状态固定，而器件的另一部分露在装墨室102的内部。尽管器件111的固定位置不必限制，但是，墨水罐101在使用中，至少露在装墨室102中的器件部分应放在不能与墨水接触的位置，或者，使用墨水罐时，露在装墨室102中的器件部分最好放在墨水罐101的上壁部分上。

墨水罐101是内部基本上密封的容器，为防止操作中不打印时墨水从打印头104的放料部分漏出，装墨室102的内部保持在指定的负压。但是，由于墨水罐101是内部基本密封的容器，所以，墨水罐101的内部压力随着装墨室102中的墨水的消耗而降低。换句话说，负压变得更高。如果墨水罐101中的负压变得太高，当要想从打印头104放出墨水时，则不容易放出墨水，某些情况下会出现根本放不出墨水的情况。因此，按本发明的器件111具有检测墨水罐101的内部压力的功能，之后，按检测结果使墨水罐101的里边和外部流通，这样来抑制墨水罐101中的负压升高。

现在，参见图22说明器件111的功能性结构。

图22中，器件111包括：能量转换装置114，它把从墨水罐101的外部A按不接触方式供给器件111的电动势112转换成电功率113；压力检测装置115，它用能量转换装置114转换后的电功率113驱动；识别装置116；信息存储(积累)装置117；和调压装置118。操作器件111而供给的电动势可用电磁感应，热、光、射线等。而且，在器件111的表面上或表面附近要至少形成能量转换装置114。在这方面，优选地用上述的FeRAM构成信息积累装置117。

压力检测装置115检测作为器件111周围的环境信息的墨水罐的内部压力，并将该信息输出到识别装置116。可用压力传感器作压力检测装置115，它有位于器件111表面上的膜片，例如，根据压力变化而产生的膜的位移来检测压力。

识别装置116把压力检测装置115检测到的墨水罐的内部压力信息与存储在信息存储装置117上的信息对比，并确定是否有检测到的墨水罐内部压力信息要传递到压力调节装置118。信息存储装置117积累从安装在墨水罐101上的打印头104释放墨水的负压设定值的上限的内部压力状态，并且，用压力检测装置115检测罐内信息。

调压装置118用能量转换装置114供给的电功率驱动，并按识别装置116发出的指令调节墨水罐101的内部压力。可用阀的机构作为调压装置118，以使墨水罐101的内部与外部流通。这种情况下，可按压力检测装置115的检测结果与积累在信息存储装置117上的墨水罐的内部压力值之间的差，来调节墨水罐101的内部压力。之后，根据该压差控制阀门机械的打开时间。按该方式，使墨水罐101的内压合适。

图23是说明图22所示器件的操作流程图。现在，参见图21至23，当从墨水罐101的外部A给器件111供给电动势112时，能量转换装置114把电动势112转换成电功率113。用这样供给的电动率113激励压力检测装置115，识别装置116，信息传递装置117和调压装置118。

被驱动的压力检测装置115检测墨水罐101的内部压力(图23中步骤S111)。之后，识别装置116读出从信息存储装置117积累的信息(图23中步骤S要112)，并把这样读出的条件与检测到的罐的内部压力信息对比，由此确定是否需要调节墨水罐101的内部压力(图23中步骤S113)。在这方面，在已从工厂装满的墨水要运输时，用专用检测设备设定墨水罐101内的初始压力(图23中步骤S116)，并将该信息作为这批产品(图36中指定的适用范围(R))的原始信息写在器件111的ROM上(图23中步骤S117)。图36中，参考符号S是指印刷的暂停状态，VO和VC分别指阀门的开和关。

步骤S113中，若检测到的墨水罐101的内部压力在信息存储装置117积累的内部压力范围内，于是，识别装置116确定不需要调节墨水罐101的内部压力，不驱动调压装置118，并把墨水罐101当前的内部信息积累在信息存储装置117上(图23中步骤S114)。这里，图36示出存储内部压力的实例。按此方式，可了解负压随墨水罐101中的墨水消耗的瞬时变化，以及负压在打印头的连续扫描过程中的瞬时变化。这种信息发送到打印头的控制电路，使恢复操作性能最佳并设定打印头的驱动条件。

而且，在步骤S113中，若检测到的墨水罐101的负压低于存储在信息存储装置117上的墨水罐101的内压设置的上限值，识别装置116确定要调节墨水罐101的内部压力，用能量转换装置115转换后的电功率113驱动调压装置118。这里，若调压装置118是阀门机构，则按上述方法(图23中步骤S115)调节墨水罐101的内部压力。

器件111用于喷墨打印机时，供给作为外部能量的电动势的装置的最佳位置是打印头和滑动架的位置，打印头的恢复位置，或打印头的回复位置，等等用于各种类型的喷墨打印机。此外，若使用设有电动势供给装置的装置，即使没有喷墨打印机也能了解墨水罐的内部状况。因此，在工厂或车间不要实际地把墨水罐安装到喷墨打印机上也能调节墨水罐的内部压力。

如上所述，用设在墨水罐101中的器件111，若只给器件111供给电动势112也能检测墨水罐101的内部压力并将它调节到规定的压力。结果，能使墨水罐101的内部保持在无论留在墨水罐101中的墨水量是多少也能使墨水从打印头104放出的最佳负压条件下。因此，可给打印头104稳定地供给墨水。因而不需要像现有技术中用吸墨材料吸收墨水使墨水留在墨水罐中以保持墨水罐101内部的负压条件。因而，能提高储墨效率。

而且，按本发明，由于器件111设有能量转换装置115，就不再需要设任何与外部直接连接的电线，因此，即使在不能与外部连接的任何位置均能使用器件111。而且，用设有能量转换装置115的器件111，器件111不要设置存储驱动器件111的电动势的存储装置(例如，本例中为电功率源)。因此，可把器件111做得更小，而且可在物体中的任何位置中使用器件111。换句话说，器件111可设置在墨水罐101中的最佳位置处。这里，就本实施例而言，按不接触方式给器件111供给电动势，但是，也可以用与外部短暂接触的方式给器件供给电动势，之后，再使它与外不接触。

第7实施例

图24是说明第7实施例的固体半导体器件的内部结构的结构方框图，并示出它与外部的传递状况。图24所示固体半导体器件(以下简称“器件”)121按与图21所示器件111相同的方式固定到墨水罐(没画)。器件121包括：能量转换装置124，它把墨水罐的外部A按不接触方式供给器件121的电动势122转换成电功率123；压力检测装置125；识别装置126；信息存储(积累)装置127；调压装置128；和接收装置129，这些装置均用能量转换装置124转换后的电功率激励。本实施例与第6实施例的差别是，它有接收信号的功能，即，它有接收装置129。可用电磁感应，热、光和射线等作为激励器件121所供给的电动势122。而且，在器件121的表面或表面附近至少设置能量转换装置124和接收装置129。

压力检测装置125检测器件121周围环境信息的墨水罐的内部压力，并将该信息输出到识别装置126。接收装置129接收来自是电动势122的供给源的外部A或来自与外部A不同的外部B的输入信号130。识别装置126能使压力检测装置125根据来自接收装置129的输入信号检测墨水罐的内部压力，并把这样检测到的墨水罐的内部信息与存储在信息存储装置127上的信息对比，由此确定检测到的墨水罐的内部压力信息是否满足使苯在墨水罐上的打印头(没画)释放墨水的条件。信息存储装置127存储这些条件和由压力检测装置125获得的墨水本身的信息。用能量转换装置124供给的电功率驱动调压装置128，以按识别装置126发出的指令调节墨水罐的内部压力。可按第6实施例所述的方法使用压力检测装置125和调压装置128。

图25是说明图24所示器件的操作的流程图。参见图24和图25，当从外部A供给器件121电动势122时，能量转换装置124把电动势122转换成电功率123，用电功率激励压力检测装置125，识别装置126，信息存储装置127，调压装置128和接收装置129。

该状态下，接收装置129接收从外部A或B发送到器件121的输入信号130(图25中步骤S121)。该输入信号130对器件121查询墨水罐的内部压力。该输入信号130可与电动势122一起供给器件121。

收到输入信号130时，识别装置126使压力检测装置125检测墨水罐的内部压力(图25中步骤S122)，并从信息存储装置127读出存储的信息(图25中步骤S123)，由此确定检测到的内部压力信息是否满足上述的条件(图25中步骤S124)。在这方面，在工厂里装满墨水要运输时用专用检查设备设定墨水罐内的初始压力(图25中步骤S126)，并把这批产品的信息写在器件121的ROM上(图37中指出的适用范围(R))作为初始信息(图25步骤S127)。

步骤S124中，若发现检测到的内部压力不能满足条件，则驱动调压装置128调节墨水罐的内部压力(图25中步骤S125)。另一方面，若检测到的内部压力满足条件，则把墨水罐的当前内部压力信息存储在信息存储装置127上(图25中步骤S128)。在这方面，图37示出内部压力的存储信息的实例。图37中，参考符号V0和VC分别指示阀门的打开和关闭，S指示印刷暂停。按此方式，可了解负压随墨水罐内的墨水消耗的瞬时变化，以及在打印头连续扫描过程中负压的瞬时变化。这种信息发送到打印头的控制电路可使恢复操作性能达到最佳并设定打印头的驱动条件。

按本实施例，有接收从外部来的信号的功能，除了第6实施例所获得的效果之外，它还能响应来自外部的各种已信号化的问题，而在器件与外部之间双向传递信息。

这里已用设有压力检测装置125和调压装置128的一个器件121说明了本实施例。但是，也可以给不同的各个器件单独设置压力检测装置和调压装置。之后，把结构设置成用一个器件检测墨水罐的内部压力以确定是否需要调节墨水罐的内部压力，如果发现需要调节它的内部压力，就通知设有调压装置的另一个器件来调节墨水罐的内部压力。

现在对调压装置的具体结构实例和它的制造步骤一起作说明。

图26是设在按本发明的固体半导体器件上的调压装置的结构例示意图，并展示出器件形成在用所述的半导体球的球形硅上的情况。图27A至27G是说明图26所示调压装置的制造工艺的示意图。在这方面，图26和图27A至27G是从球形硅的中心剖开的剖视图。

如图26所示，在球形硅200的彼此相对的两个位置处分别形成一个基极201。而且，在球形硅200周围形成SiN膜206。SiN膜206形成为支承在与球形硅200的表面隔开的彼此相对的每个基极201的面积上的悬臂式可移动部分210和211。每个可移动件210和211分别设有面对基极201的阀电极205。而且，从一个基极201至另一基极201的每个面积中SiN膜206分别有与球形硅200局部隔开的间隙。这些部分中的每一个部分都变成可使一个可变动件210一侧与另一可移动件211一侧之间充有空气的通道212。

现在，参见图27A至27G说明图26所示调压装置的制造方法。

首先，在图27A所示的球形硅201的整个表面上形成图27B中所示的PSG(磷硅酸盐玻璃)膜202。这里，形成PSG膜202之前，在球形硅202上以其中心对称的两个位置处预先形成每个基极201。之后，如图27C所示，用光刻法给PSG膜202构图，以便在PSG膜202上形成开口203，至少使基极201露出，而使以后要说明的会变成通道的部分完整地留下。

之后，如图27D所示，用金属CVD法形成覆盖基极201和PSG膜202的铜(Cu)膜204。铜膜204使基极201和周围部分完整保留，其他去掉。然后，如图27E所示，在铜膜204的要变成后面要说明的可移动部分的部分上形成阀电极205。而且，在球形硅200的整个周围上用PECVD法形成覆盖PSG膜202,Cu膜204和阀电极205的SiN膜206。

如图27F所示，对SiN膜206构图，形成可移动件形状。图28是这一步的器件平面示意图。如图28所示，对SiN膜206构图，在SiN膜206的Cu膜部分204上形成径向切口206a。之后，用适当的溶剂溶解去除Cu膜204和PSG膜202。按该方式，如图27G所示，获得用分别位于上部和下部两边上的可移动部分210和211构成的固体半导体器件，它有用与球形硅200隔开的间隙支承的阀门的功能，于是，上部可移动件210与球形硅200之间的间隙和下部可移动件211与球形硅200之间的间隙用通道212而相互连接。

该固体半导体器件安装在墨水罐上时，一个可移动件210位于墨水罐的外部，另一个可移动件211位于墨水罐的里边。

现在，参见图26，图29和图30，说明设置具有调压装置的固体半导体器件的墨水罐中的压力调节方法。

图29是图26所示调压装置的电结构的等效电路图。从图29中看到，彼此相对的阀电极VE与基极BE之间构成电容器C。图30是信号加到图26所示的调压装置的阀电极和基极上的时序图。在这方面，参考符号C指示关，O指示开。

首先，基极201和阀电极205设为GND电平，之后，给基极201加高电平信号，也给阀电极205加高电平信号。因此，阀电极205与基极201之间出现静电吸引，并把阀电极205推向基极201。结果，可移动件210和211移向球形硅2000一侧而与球形硅200接触，由此，关闭通道212的两端。换向话说，墨水罐的外部和里边进入不流通状态。

该状态确定为初始状态，并消耗墨水罐里的墨水。之后，按要求用压力检测装置(没画)检测墨水罐的内部压力。负压随着墨水罐中墨水的消耗而升高，如果检测到负压变成高于规定的负压，则给阀电极205加低电平信号。由此，使可移动部分210和211脱离球形硅200使通道212松开。结果，空气经通道212从外部进入墨水罐里边，使墨水罐中的负压降低。之后，当墨水中的负压变成指定值时，再给阀电极205加高电平信号，使可移动部分210和211移动，关闭通道212。

按用压力检测装置检测到结果之间的差，或按特定周期多次重复松开通道212，或按用压力检测装置实时检测墨水罐的内部压力的检测结果，能确定墨水罐中的负压是否变成指定值，同时，控制通道212的松开时间。

图26所示实例的结构设置成使可移动部分210和211分别位于墨水罐的外部和里边，但是，如果墨水罐的里边和外部可以断开，那么只需设置其中的一个就行了。

以下将说明压力检测装置的具体结构的一个实例。

图31是设在按本发明的固体半导体器件上的压力检测装置的结构示意图，压力检测装置形成在图26中的器件用虚线包围的部分上，即，形成在构成调压装置的通道中。图32A至32D和图33E至33H是说明图31所示压力检测装置的制造工艺的示意图。这里，图31至图33E至33H中与图26中的相同部分用相同的符号指示。而且，图31所示例中，没有设置与墨水罐的内部对应的一侧上的可移动部分，以便能检测墨水罐的内部压力，同时关闭阀门，因为压力检测装置设在通道212中。

图31所示压力检测装置是利用多晶硅膜的压电阻效应的半导体变形规，它形成在上述压力控制装置的通道212中。形成在球形硅200的表面上的多晶硅电阻层221作为有部分通过空心部分225的能浮起的部分的膜片。多晶硅电阻层221的浮起面的两个边缘部分上有用Cu或W制成的金属丝220。之后，用SiN构成的保护膜223覆盖多晶硅电阻层221和金属丝222。以此方法构成压力检测装置。

以下，将参见图32A至32D和33E至33H说明图31所示压力检测装置的制造方法。这里，在以下的说明中，假设压力检测装置是用图27D所示状态后的步骤制造的。

如图32A所示，在球形硅200的表面上形成PSG膜202。现在，如图32B所示，用光刻法对PSG膜202构图，形成空心部分225的形状(见图31)。之后，如图32C所示，用等离子CVD法形成多晶硅电阻层221，以覆盖已构图的PSG膜202和球形硅200，并构图形成要变成膜片的指定形状。以下，如图32D所示，用金属CVD法在多晶硅电阻层221上形成用Cu或W制成的金属膜，并对该金属膜构图，在对应膜片两个边缘的部位上形成金属丝222。

在多晶硅电阻层221上形成金属丝222时，如图33E所示，用等离子CVD法形成的SiN膜构成覆盖这些金属丝的保护膜223。而且，如图33F所示，用等离子CVD法在保护膜223上形成PSG膜224，并如图33G所示，在PSG膜224上形成SiN膜206。图33G所示状态对应图27E所示状态。

此后，给SiN膜206构图(图27F)，形成可移动部分210和211，如图27G所示。最后，去掉PSG膜202和224，在通道212中构成压力检测装置，如图33H所示。

现在参见图31和图34说明压力检测装置的压力检测原理，图34是监测从图31所示多晶硅电阻层输出的监视器电路的电路图。

图34中，设多晶硅电阻层的电阻值为r，电流表230上流过的电流i=VDD/{R0+R×r(R+r)}。多晶硅有其电阻值随其位移成正比例增大的特性。因此，当多晶硅电阻层221随通道212的压力变化移动时，多晶硅电阻层221的电阻值r也变化。结果，能用电流计230测到的电流i也变化。换句话说，可用电流变化得知多晶硅电阻层221的位移量，因此，它能检测通道212的压力，即能检测墨水罐的内部压力。

为了更详细说明，多晶硅电阻层221的长度设为L、横截面积设为S，它的总电阻值R表示成：R=ρL/S，式中，ρ是电阻率。这里，假定多晶硅电阻层221随压力变化而变化，它的长度变成L+ΔL，而且，电阻值增大。另一方面，横截面积变成S-ΔS,ρ变成ρ’，电阻值的增大部分ΔR与长度的增加部分ΔL的关系表示成： $R+\mathrm{\ΔR}=\frac{{\mathrm{\ρ}}^{\′}+(L+\mathrm{\ΔL})}{S-\mathrm{\ΔS}}=\frac{\mathrm{\ρL}}{S}+\mathrm{\ΔL}\frac{{\mathrm{\ρ}}^{\′}}{S-\mathrm{\ΔS}}$ 而且它可以变成下式： $\frac{\mathrm{\ΔR}}{R}=\frac{{\mathrm{\ρ}}^{\′}}{\mathrm{\ρ}}\×\frac{S}{S-\mathrm{\ΔS}}\×\frac{\mathrm{\ΔL}}{L}=\mathrm{kg}\×\frac{\mathrm{\ΔL}}{L}$

式中kg是电阻值的变化与形变之比系数。

之后，用桥式电路等检测电阻值的变化部分ΔR，以得到压力变化。

多晶硅有形变电阻值随温度变化而变化的特性。因此，要求给有多晶硅电阻层221的压力检测装置设置温度传感器，以监测多晶硅电阻层221的温度。换句话说，经温度传感器给多晶硅电阻层221加电压VDD，补偿因环境温度变化引起的多晶硅电阻层221的电阻值变化成为可能并更精确地检测墨水罐的内部压力。

设有上述调压装置的固体半导体器件也能用于图35所示的墨水罐。

图35所示墨水罐包括构成墨水罐外壳的外壁106，和装在外壁106内的软的装墨包105。墨水装在装墨包105中。按该方式，能提高装墨包的密封性，以防止容易被来紫外线或作为催化剂的紫外线分解的材料加速化学反应。这种墨水罐中，按本发明的固体半导体器件111设置在外壁。于是，可使外壁106和装墨包105之间的内部压力保持恒定，以防止随负压由供墨部分供给的墨水的消耗而变化。

现在，已用喷墨打印机用的墨水罐的内部压力调节为例说明了本发明。但本发明不限于此。发明能用于要调节密封容器的初始压力的任何情况。但是，本发明最好是用于如上述的每个实施例中，使可拆卸安装在喷墨打印机上的墨水罐的内部压力保持最佳状态，使喷墨打印机能用装在墨水罐中的墨水，墨水供给喷墨打印头，使墨水从该打印头释放出来的墨点打印在记录纸上。

而且，按压力检测装置检测到的墨水罐的内部压力来驱动该装置的情况为例说明了调压装置。但是，当固体半导体器件用于墨水罐时，用打印头的驱动频率能很精确地估计出墨水罐中的墨水消耗量。而且，如果装在墨水罐中的墨水量保持在初始状态下恒定(无用的状态)，那么，墨水的消耗量与墨水罐的内部压力相关。因而，如果用测试预先得到了打印头的驱动频率与墨水罐的内部压力之间的关系，即使在不设压力检测装置的情况下，也能按打印头的驱动频率来驱动调压装置，足以保持墨水罐内部压力。

如上所述，按本发明把外来的能量转换成不同种类的能量。之后，固体半导体器件有用已经转换过的能量调节容器中的内部压力的功能。按此方式，可以用与外部不接触的方式调节和控制容器中的负压。特别是，用按本发明的固体半导体器件，能足够保持墨水罐中的负压，因而，能以好的状态执行从放料头中释放出墨水，同时，提高了存墨效率。

第8实施例

图38是用本发明的喷墨打印机的透视示意图。

安装在图38所示喷墨记录设备600上的打印头喷墨盒601包括液体释放头，用于释放打印用的墨滴；和墨水罐，它装载供给液体释放头的液体。而且，在打印头喷墨盒601的上表面的壁部分上，埋入固体半导体器件635。之后，正如以下要说明的，用固体半导体器件635和记录设备600构成该设备的保密系统。这里，记录设备600中，安装供能单元622，它以不接触方式给安装在滑动架607上的打印头喷墨盒601的上部上设置的固体半导体器件635供给电动势，该电动势是外部能量。电磁感应、热、光、射线等能用作操作器件而供给的电动势。

如图38所示，打印头喷墨盒601安装在与丝杆605的螺纹槽啮合的滑动架607上，丝杆605经驱动功率传输齿轮603和604随驱动马达602的正转和反转而移动，打印头喷墨盒601和滑动架607一起沿导杆608按箭头a和b所指的方向往复移动。喷墨记录设备600装有打印纸装载装置(没画)。它装载用作接收从打印头喷墨盒601释放出的如墨水的液体的记录介质的打印纸。设压纸板610，用它把用记录介质装载装置装在压纸滚筒609上的打印纸P压到滑动架的移动方向中的压纸滚筒609上。

压纸滚筒609的一端附近设置支承件613，它支承覆盖打印头喷墨盒601的放料部分的正面的盖子614。还设吸墨装置615，当打印头喷墨盒601不放墨水时，用吸墨装置吸出留在盖子614中的墨水。用吸墨装置615使打印头喷墨盒601能经盖子614的开口恢复吸墨功能。

喷墨记录设备600的主体支承件619上，按前进和返回方向，即，按垂直于滑动架607的移动方向的方向，可移动地支承了可移动件618。可移动件618装有清洁片617。但是，清洁片617不限于该构形。可用已公知的任何形式的清洁片。

这样构成的喷墨记录设备600，如上所述，用记录介质装载装置把打印纸P装在压纸滚筒609上，打印头喷墨盒601在打印纸P的整个宽度上往复移动。当由驱动信号供给装置(没画)给打印头喷墨盒601供给驱动信号时，这时按该信号从液体释放头单元给记录介质释放出用于打印的墨水。

现在说明上述喷墨打印机的保密系统。图39和40是说明本实施例的打印机的保密系统的结构的示意图。图39中特别用箭头指示在读数时构件之间的数据发送和接收，图40示出在用户识别时构件之间的数据发送和接收。

如图39和40所示，按本例的装在打印头喷墨盒601上的固体半导体器件635包括：第1识别数据保持部分703，保持作为识别数据的在用户识别或注册时用于识别个人信息的识别部分702识别的个人信息；第1信息输入和输出部分707，它接收来自记录设备600一侧的键代码A，并把编码数据或识别过的数据发送到记录设备600；第1键代码A保持部分705，它保持信息输入和输出部分707收到的键代码A；编码转换部分704，它用键代码A给已识别过的数据编码；第1编码数据保持部分706，它保持用编码转换部分704编码后的数据；和能量转换部分708，它把按不接触方式从记录设备600一侧供给器件635的电动势转换成至少能激励上述构件702至707的电功率。

而且，要求在器件635的表面上或表面附过构成能量转换部分708和信息输入和输出部分707。除这些构件之外的任何其它构件在器件635内部构成，以提高保密性。

另一方面，记录设备600中的控制装置(没画)上安装打印头喷墨盒601，控制器包括供能部分622，它以不接触方式给固体半导体器件635供给是外部能量的电动势；键代码K设置部分711，用它给用户设键代码K；第2键代码A保持部分712，在用户承认注册时，在此由键代码K建立键代码A；用户承认注册时，键代码B保持部分713，保持从键代码K建立的键代码B；第2信息输入和输出部分709，它把键代码A发送给固体半导体器件，并接收由器件635一侧来的已识别过的数据和编码后的数据；第2识别过的数据保持部分715，它保持已识别过的数据；第2编码后的数据保持部分714，它保持编码后的数据；解码转换部分717，它用键代码B给编码后的数据解码；解码后的数据保持部分718，它保持用解码转换部分717解码后的数据；数据对比部分716，它对比识别过的数据和已解码后的数据之间的基准；和鉴别处理部分719，它根据数据对比部分716得出的对比结果，确定是否允许使用设备。但是，这里假设用键代码A编码后的数据不能用键代码A解码，而只能用键代码B来解码。

在这方面，要求用非易失性存储器件作为器件635和打印机主体中个人数据和键代码的保持部分，因此，即使中止电功率供给时也能保持数据。

还要求供能部分622设在滑动架607上。使它面对设置在滑动架607上安装的打印头喷墨盒601上的固体半导体器件635。

可用接触方式或不接触方式分别给打印头喷墨盒601和打印头600设置信息输入和输出部分707和709。按接触方式设置的情况下，当喷墨盒601安装在滑动架607上时，能改善它的相互间的导电性。按不接触方式的情况下，可使用用电波，磁场等的传递装置。

而且，识别部分702识别指纹、声音和眼球的虹膜等作为个人信息。识别装置702形成在固体半导体器件635上。除此之外，识别部分702也可以设在固体半导体器件635的外部，而不限于图39和40所示的结构例。

例如，如图38所示，也可以用设有图像传感器630的个人信息输入接收器631作为打印机主体中的识别部分来识别眼球虹膜的图形。这样识别出的个人信息发送到设在打印机主体的控制板632。控制板632上设有CPU633和存储器634。已识别出的个人信息暂存储在存储器634上，该信息经CPU633数据处理后经信息输入和输出部分(没画)发送到固体半导体器件635。因此，个人信息数据存储并保持在固体半导体器件635中。这种情况下，从打印机主体得到用于图像传感器630的电动势就足够了。

这里可用与日本特许公开N0.9-201348的说明书中公开的眼球虹膜识别和采集装置相同的眼球虹膜识别系统。

现在参见图39和41说明记录设备600的主人注册受权人的情况。这里，图41是注册时的操作流程图。

记录设备600的键代码K设置部分711上，设置由主人规定的键代码K(步骤S201)，主人授权注册时，由键代码K建立键代码A和B(步骤S202和S203)，并用记录设备600的键代码A保持部分712和键代码B保持部分713分别存储键代码A和B。键代码A从记录设备600的信息输入和输出部分709发送到打印头喷墨盒601的固体半导体器件635。

另一方面，打印头喷墨盒601中，这样发送到固体半导体器件635的键代码A被固体半导体器件635的信息输入和输出部分707接收，并存储在键代码A保持部分705上(步骤S204)。而且，用固体半导体器件635的识别部分702来识别注册人701的声音或指纹(步骤S205)。之后，声音或指纹701作为识别过的数据存储在识别过的数据保持部分703上(步骤S206)。因此，用编码转换部分704用键代码A给已识别过的数据编码(步骤S207)。这样编码后的数据存储在已编码的数据保持部分706上(步骤S208)，因此，结束了主人对登记人的注册。

以下参见图40和42说明识别记录设备600的用户是否是注册人的情况。图42是识别(鉴别)时的操作流程图。

首先，用户请求使用，属于打印头喷墨盒601的固体半导体器件的识别部分702识别声音、指纹等721(步骤S209和S210)，识别后的数据存储部分703保持作为已识别过的数据的声音，指纹等721(步骤S211)。之后，由信息输入和输出部分709把注册时建立的已编码的数据和已识别过的数据一起发送到记录设备600。

记录设备600中，信息输入和输出部分709接收分别存储在已识别过的数据保持部分715和已编码后的数据保持部分714上的用户的已识别过的数据和这样发送到的已编码的数据(步骤S212)。之后，用解码数据转换部分717用键代码B给已编码的数据解码，已解码的数据存储在已解码的数据保持部分718上(步骤S213)。之后，用数据对比部分716，把已解码的数据与用户的已识别的数据进行基准对比(步骤S214)。若确认数据与对比基准相符，鉴别处理部分719承认使用者为注册人，用户可以用记录设备600(步骤S215)。若确认数据与对比基准不一致，用户还要进行注册。因此，鉴别处理部分719使记录设备600不能用(步骤S216)。

上述实施例中，给器件635供给作为外部能量的电动势的供能部分622设在滑动架607上，但它也可以设在恢复位置，返回位置等处。

按本实施例，记录设备600的主人授权的注册人已识别数据用部分键代码编码，而且，已编码的数据存储和保留在打印头喷墨盒601的固体半导体器件635上，该已编码的数据只能用所述键代码的剩余部分才能解码，同时，键代码的剩余部分存储和保留在记录设备600中。结果，甚至只分析设备也不可能获得已注册人的经识别后的码。而且，若编码后的数据保持部分形成在固体形状的器件635中，与形成在平板衬底上的半导体器件相比，要从外部分析数据是极其困难的，这就有可能提高保密性。

而且，按本实施例，用设有能量转换部分708的器件635。可随便把器件635安置在打印头喷墨盒601或记录设备600中容易读出用户或注册人的例如声音、指纹等个人信息的位置上，而不必提供直接连线。

而且，本实施例已说明了的例子中，按本发明的固体半导体器件用于喷墨打印机，但是，固体半导体器件也能存储和保持个人信息，如果固体半导体器件151埋在人体150中，如图43所示，它能可靠识别个人，准确测出冒充者。

如果把个人的病历情况存储在器件中，在紧急情况下或人们生病时，可得到适当的治疗。

以下将对上述保密系统的优选应用的具体实例详细说明。

首先，说明识别注册人或用户的识别部分702的结构例。

图44和图45分别是用声音输入传感器作识别部分702时的声音输入传感器的剖视示意图和平面示意图。

如图44和45所示，声音输入传感器使用有硅基底的膜片802，它的一部分上用扩散法引入压敏电阻器(硅变形规)在传感器的圆周上集成电路构成算术放大部分(例如，PNP晶体管801)800。该传感器形成在固体半导体器件635的表面附近。电路的功能包括：调节输出放大程度的功能，补偿温度特性的功能(零点和灵敏度)，零点调节功能等。为了调节它们，给每个单独的薄膜电阻器(没画)加激光微调功能。

这里采用的硅变形规200用于检测人发声时的喉头振动。常用的声音识别是识别用麦克风检测到的输入的声音。之后把声音转换到频率范围内，并对声音的长度和音调标准化。但是，该声音输入传感器用硅的高压阻效应使它能以高灵敏度检测压力波振动(通常，硅规系数约为200)。用声音输入传感器检测到的压力波变形转换成电信号。之后，已识别的数据保持部分703存储这样形成的输入声音信号作为注册人的识别数据。

图46是指纹传感器用作识别部分702时的指纹传感器的剖视示意图。

如图46所示，指纹传感器803用硅基薄膜膜片804，在它的一部上用扩散法形成几微米见方的精密电阻层(加热器805)。电阻层805的电阻值由指头806的表面是否接触该精密电阻层805而变化。因此，可在接触电阻层的手指的整个指纹面积上侧到这种变化，并用于识别和辩认用作个人信息的指纹。而且，在传感器圆周上设的集成电路构成算术放大部分，因而能使识别准确性更高。电路的功能包括，调节输出放大程度的功能，补偿温度特性的功能，和调零功能等。图46中参考符号Q1和Q2指示热流。

图47是指纹传感器的结构图，所述的指纹传感器由两个方向分别设置的控制水平扫描和垂直扫描的位移寄存器组合而成。例如，在图47所示的该结构中若用MOSFET构成每个指纹传感器，通过导通和截止MOS的漏电压或导通和截止按垂直方向的一个水平扫描时所需的MOSFET的全部栅，则可以检测指纹的两个方面的信息。图47，参考符号HS指示水平开关；VS指示垂直开关，PD是二极管。

现说明禁止使用记录设备600是用所述保密系统识别用户的结果的实例。图48是使打印机不可能打印的打印头喷墨盒的结构示意图。图48所示打印头喷墨盒的墨水罐901装有墨水902，罐中可用阀门903，用吸泵904把墨水罐901中的空气经阀门903吸出。之后，在设定了墨水罐内部指定的负压后，关闭阀门903。墨水罐901中的墨水902用喷墨打印头的放料部分消耗时，罐内的负压按负方向升高，因为罐的内部与外部的空气不流通。若罐内的负压超过指定值时，喷墨打印头的放料喷嘴的弯月面会缩进去太多，因而不能释放打印液。因而，按该供墨结构，在罐内装有检测负压用的压力传感器(没画)。之后，当该压力传感器指示的压力超过指定值时，阀门903打开，直到压力传感器显示的压力值小于指定值为止。因此能稳定控制墨水罐内的负压。

用这样设置的结构，图48所示打印头喷墨盒用于记录设备600，当发现数据与所述保密系统检测到的用户识别结果不一致时，使打印机不能打印。用吸泵904打开阀门903，使墨水罐内的负压降低，而直到不能释放墨水为止，或者供墨水平完全不能供给打印头墨水为止。

用按本发明的实施例的结构，由外部按不接触方式供给的外部能量转换成激励器件的电功率，使器件能持有由识别部分识别后的个人信息。结果，不用设置与器件的电连接来给器件供给电功率，因而能任意设置储存个人信息用的器件。

而且，存储作为个人信息的已识别过的信息用的保持装置可设在固体半导体器件里边，使通过外部分析来获得这种个人信息变得极其困难，因而提高了个人信息的保密性。

此外，个人信息可以按三维模式识别，比为了同一目的而使用的平面型固体半导体器件信息的识别方向施加的限制更小。

而且，用于打印头喷墨盒或喷墨盒的这种固体半导体器安装在打印机上，它可以具有识别个人信息的功能，同时，能使高度保密的经识别过的信息保持在打印头喷墨盒或打印机的单体中。

而且，按本发明的保密系统，即使只分析器件也不能得到注册人的已识别过的数据。因为得到打印机主人授权的注册人的已识别过的数据是用由主人规定的键代码K的一部分的键代码A编码的，而且，这样编码过的数据只能用所述键代码K的剩余部分的键代码B解码。这种数据存储并保留在打印头喷墨盒的固体半导体器件上，而键代码B存储并保留在打印机中。而且，若已编码的数据保持部分形成在固体器件内部，用该存储部分与可以形成在平板衬底上的那种存储部分相比，本发明的设在固体器件里的已编码数据存储部分使从外部来分析数据变得极其困难，因而提高了保密性。

以下将说明用于所述固体半导体器件的能量发生装置。图49是用本发明的固体半导体器件构成的能量发生装置的电功率发生原理图。

图49中，振荡电路1102的导电线圈L放在邻近外部揩振电路1101的线圈La的位置，当电流Ia经外部揩振电路1101穿过线圈La时，电流Ia产生磁通B，磁通B穿过振荡电路1102的线圈L。这里，允许电流Ia变化，因此穿线圈L的磁通B相应变化，之后，在线圈L上产生感应电动势V。结果，振荡电路1102作为能量发生装置装入球形硅中，如果外部谐振电路1101设在器件外部，如设在喷墨打印机中，使得可以把器件一侧上的振荡电路1102的导电线圈L放在邻近器件外部的谐振电路1101的线圈La的位置，就可以通过磁感应方式使外部供给的电动势产生能操作器件的电功率。

穿过作为能量发生装置放在球形硅中的匝数为N的振荡电路1102的线圈L的磁通B可用有正比常数K的下式表示，因为它与外部谐振电路1101的线圈La的匝数Na和电流Ia之积成正比，

B=K*Na*La           (1)

线圈L中产生的电动势V用下式表示：

V=-N(dB/dt)=-K Na N(dIa/dt)=-M(dIa/dt)                  (2)

这里，若磁通B供给线圈磁芯的导磁率为μa，磁场为H；

B=μaH(z)={μa Na Ia ra²/2(ra²+z²)^3/2}                  (3)

式中Z是外部谐振电路的线圈与装在球形硅中的线圈之间的距离。

现在，公式(2)中的互感M可用下示表示：

M=(μN/μa Ia)∫₂B.ds={μμara²Na NS/2_μ0(ra²+z²)^3/2    (4)

式中μa是真空导磁率。

于是，装在球形硅中的发送电路的阻抗z用下式表示：

Z(ω)=R+j{ωL-1/ωC}                                    (5)

外部谐振电路的阻抗用下式表示：

Za(ω)=Ra+jωLa-{ω²M²/Z(ω)}                           (6)

式中j表示磁化。之后，该外部谐振电路引起谐振时的阻抗Zo用下式表示(Ia是最大电流值)。

Zo(ω₀)=Ra+jLaω₀-(ω₀ ²M²/R)                            (7)

于是，该谐振电路的相位延迟φ可用下式表示：

tanφ={jLaω0-(ω0²M²/R)}/R                             (8)

外部谐振电路的谐振频率fo可由下式得到：

fo=1/2π(LC)^1/2                                         (9)

从上述的关系看出，当装在球形硅中的振荡电路1102的阻抗随墨水罐中的墨水状况变化而变化时，外部谐振电路的频率也相应变化。于是，墨水状态的变化显示在外部谐振电器上1101的阻抗的幅度和相位差异。因而，该相位差异和幅度包含墨水剩余量的变化，即z的变化。

例如，用外部谐振电路1101的谐振频率变化，引起装在球形硅中的振荡电路1102的输出(阻抗)随它周围的环境变化而变化。因此，检测该频率依赖性，就能检测是否还有墨水或剩余的墨水。

因此，装在球形硅中的振荡电路不仅能用作产生电功率的能量发生装置，而且也能作为检测墨水罐内的墨水状态变化的检测装置的一个部分。

现在将说明本例的固体半导体器件的制造方法。图50A至50G是说明按本发明的固体半导体器件的制造方法的一个实例的示意图。每个工艺步骤都用穿球形硅的中心的截面表示。这里，制造方法的一个范例是，制造球形硅，使它的重心位于它中心的下部，使球体内的上部变空，并使空心部分密封。

现在，图50A所示的球形硅在整个表面上形成热氧化SiO2膜1202，如图50B所示。之后，如图50C所示，用光刻工艺给SiO2膜构图，在它的一部分上形成开口1203。

之后，如图50D所示，用KDH溶剂进行各向同性腐蚀，经过开口1203只去掉上部的硅部分，形成空心部分1204。之后，如图50E所示，用LPCVD法在固体器件的内表面和外表面上形成SiN膜1205。

而且，如图50F所示，用金属CVD法在固体器件的整个表面上形成Cu膜1206。如图50G所示，用已知的光刻工艺给Cu膜刻图，形成匝数为N的导体线圈L，它将成为振荡电路的一部分。之后，用真空机把已构成有导体线圈L的固体器件中的空气抽到外部，并且如树脂或软木塞的密封件1207堵塞所述的上述开口1203，以使球形器件内的空心部分处于密封状态。用这种方式制成的固体硅半导体器件本身就有浮力，因而，不要设加电功率而产生浮力的浮力发生装置。

而且，除在球形硅上形成的线圈L之外的驱动电路元件，在制定固体浮动半导体器件之前，用N-MOS电路元件构成。图51是N-MOS电路元件的垂直剖视示意图。

如图51所示，用像常规的MOS工艺的工艺，在P型Si衬底1401上用杂质注入和杂质注入扩散工艺形成用于N型阱区1402的P型MOS1405，并在P型阱区1403上形成N-MOS1451。用多晶硅栅布线1415，源区1405，漏区1406和其他构成P-MOS1450和N-MOS1451，这些多晶硅栅布线，源区，漏区等具有引入的N型杂质或P型杂质并通过形成几百埃厚的栅绝缘膜1408用CVD法沉积大于4000埃而小于5000埃的厚度。之后，用P-MOS1450和N-MOS1451构成C-MOS逻辑电路。

而且，用杂质注入和扩散工艺，用漏区1411，源区1412，栅布线1413和其他P型阱衬底1402上的部分构成用于驱动元件的N-MOS晶体管1301。

这里，如果N-MOS晶体管1301用作器件驱动器，那么，构成一个晶体管的漏栅之间的最小距离L约为10μm。10μm上的一个分接处(breakdownitem)是源漏之间的接点1417的宽度，宽度部分为2×2μm。实际上只有它的一半，即2μm，因为它的另一半同时用于相邻的晶体管。其它的分接处是接点1417与栅1413之间的距离4μm(2×2μm)，栅1413的宽度为4μm。因此总宽度为10μm。

每个元件之间，用场氧化法形成厚度不小5000埃但不大于10000埃的氧化膜隔离区1453，使元件相互隔开。该场氧化膜作为储热层1414的第1层。

每个元件形成后，用CVD法淀积厚度约为7000埃的PSG,BPSG膜等作为层间绝缘膜1416，并用热处理进行光滑处理。

之后，通过接触孔用变成第1布线层的Al电极1417构成布线。此后，用等离子CVD法淀积厚度不小于10000埃但不大于15000埃的SiO₂膜构成的层间绝缘膜1418，再构成通孔。

在形成如图50A至50G所示的固体浮动半导体器件之前形成该N-MOS电路。之后，用所述通孔连接用作按本发明的固体半导体器件用的信息存储(积累)装置的FeRAM，用作能量转换装置的振荡电路，用作信息输入装置的传感器部分等。

这里，图52A至52C是说明用作信息存储装置的FeRAM的单元结构的示意图。即铁电存储器的单元结构的示意图。图52A至52C中，参考符号C指示铁电电容器。图52A是结构的剖视示意图，极板线(下电极)1352，铁电材料1350，上电极1351依次叠置，在半导体衬底上与位线1353和字线1354一起构成铁电电容器。用该单元结构能构成图52B所示的ITIC型单元，和图52C所示的2T2C型单元。

无论要设置固体半导体器件的墨水罐的模式如何，但必须使上述制造方法制成的球形硅中包含的振荡电路与图49所示的外部谐振电路之间的磁力线(磁场)的作用稳定。这里，在固体半导体器件设置成浮在像墨水的液体中的情况下，液面有时会因外部振动而振动。要确定固体浮动半导体器件的重力，以便使器件即使在这种情况下也能保持稳定状态。

如图53A和53B所示，当允许按本例的球形半导体器件1210浮在液体中时，如图53A所示，必须满足的条件是(1)浮力F=重量W，和(2)浮力作用线和穿过重力中心的重力作用线要一致，以使保持器件处在平衡状态。图53A和53B中，参考符号L指示墨水液面，O指示液面，G指重力中心，C指浮力，M指稳定中心。

之后，如图53B所示，当液体由外力引起振动时。固体半导体器件1210从平衡状态稍微倾斜，使浮力中心移动，浮力和重力形成力偶。

这里，平衡状态下的重力作用线(图53B中虚线所示的线)与倾斜状态下的交叉点叫做“稳定中心”，稳定中心与重心之间的距离H叫“高度”。

如本例所示，固体半导体器件1210的稳定中心处于比重力中心高的位置。因此，力偶(恢复力)起作用而使回到平衡状态的原始位置方向。

该恢复力T用下式表示：

T=WhSinθ=FhSinθ=PgVhSinθ(＞0)。

式中V是固体半导体器件1210排开的液体位移量，Pg是固体半导体器件1210的比重总量。

现在，使h＞0就是基本足够的条件，使恢复力为正。

于是，从图53B看出，h变成下式所示，

h=(I/V)- CG，

式中I是O轴围绕的惯性动量。

因此，关系式(I/V)＞ CG是球形半导体器件1210稳定地浮在墨水中的先决条件，并由外部谐振电路引入电动势，并用信息传递装置使外部与器件双向传递。

图54A和54B是使用固体半导体器件的墨水罐的结构示意图。图54A和54B所示的墨水罐541包括完全闭合的装有墨水547的第1室；和装有负压发生件546与外部空气连通的负压室的第2室；和在墨水罐最下部连通第1室和第2室的通道548。第2室中的墨水经供墨部分549消耗，供墨部分549形成在与构成第2室的壁上的通道一侧相对的一侧的一部分上。这种墨水罐541的第1室中设有第1和第2固体半导体器件1301和1302，第2室中设有第3和第4固体半导体器件1303和1304。

如图54A所示，第2固体半导体器件1302浮在墨水罐541的第1室中的墨水547的液面附近，从墨水罐541外部的外部谐振电路用磁感应方式引入电动势。而且能产生谐振频率。另一方面，固定到墨水罐541的上壁的第1固体半导体器件1301从墨水罐541外部的外部谐振电路用磁感应引入电动势。而且，它接收由第2固体半导体器件产生的谐振频率信号，同时，把这些谐振频率信号存储在信息存储(积累)装置上。而且，它产生谐振频率以把墨水罐541内的墨水信息传递到外部。这种情况下，第1固体半导体器件1301和第2固体半导体器件1302具有不同的功能，这些器件的功能可以相反也可以相同。

以下说明墨水罐541中的墨水量的检测方法，操作第1和第2固体半导体器件1301和1302，将墨水状态设定在图54A所示的初始状态。由该状态开始，按图54B所示的使墨水量减小的状态同样操作第1和第2固体半导体器件1301和1302。按此方式，可以检测墨水量。这里，说明了图54A和54B的两点，但是，周期性操作第1和第2固体半导体器件1301和1302，能连续检测墨水量。图55示出墨水量的变化和那时的输出信号状态。

现在说明不再有第1室中的墨水547以后第2室(负压发生室)中的墨水量检测，其中，装有负压发生件546。

如图54A所示，第3和第4固体半导体器件1303和1304预先分别固定到第2室中的指定位置。例如，按图54A和54B所示实例，第3固体半导体器件1303固定到第2室的上壁，而第4固体半导体器件1304固定到第2室的底面上。该第2室中利用谐振频率之差，用第3和第4固体半导体器件1303和1304用负压发生件546里的墨水量检测谐振频率之差。若预先设定信号输出，使第2室中的初始状态与第1室中的终点一致，就能得到图55所示的信号输出曲线。因此，能在全部时间检测墨水罐541中的墨水量。图55中，面积A对应负压发生室，面积B对应墨水室。

如上所述，用多个固体半导体器件能检测墨水罐541中的墨水量。这里特别能单独检测第1室和第2室中的墨水量。而且，用多个固体半导体器件能特别设定第2室中的初始状态。因而，在把墨水罐541内墨水满罐状态存储在存储器上时，对比不同的检测状态，可以更准确地检测出墨水量。

如上所述，要求用外供能量操作按本发明的固体半导体器件，并识别墨水罐里的墨水量等，并高速地把准确信息传递到外部。但是，为了设置用来自外部能量稳定操作的打印头(墨水罐)，需要高水平的技术，而且用尽量小的电功率驱动器件。并且，需要非易失性存储器，因而可在不供能的情况下始终保持信息。同时，能按要求重写信息。而且，需要把这些装置构成在固体半导体器件里，并要求器件小型化。在这方面，采用其它器件用的常规半导体工艺可有价格上的优势。

从这些观点出发，发现，按本发明的固体半导体器件最好设置用铁电材料制成的FeRAM作信息存储(积累)装置。用于FeRAM的铁电材料的特性是具有相对于电场的存储器功能。而且，用铁电材料作常规DRAM中的存储器电容器的介质，能提供非易失性DRAM，并保持它的高速度。能高速存取，即使在功率源不稳的情况下，由于有非易失特性因而不会消除数据。使固体半导体器件能有效用于墨水罐。用这种FeRAM上的信息存储(积累)，能准确处理信息，并与外部进行双向信息传递，以及低压驱动该器件。

同时，通常铁电材料有较高的介电常数，可以制成大容量电容器。结果，能在墨水罐与打印机之间可以不用任何布线进行无线传递。同时，能提高固体半导体器件的传递自由度。这里把形成固体半导体器件的线圈的电感量定为L，形成固体半导体器件的电容器的电容量定为C，固体半导体器件的传递频率由下式得出： $f=\frac{1}{2\mathrm{\π}\sqrt{\mathrm{LC}}}$

因此，用作信息存储装置的FeRAM的材料构成薄膜时，用铁电材料构成用于固体半导体器件的电容器的电容量C较大。因此，固体半导体器能在低频下传递信息，而且传递的自由度相应地较大。

现在说明用作本发明的信息存储装置的FeRAM用的铁电材料的制造方法。

图56是本制造方法用的ECR等离子CVD设备的示意图。

结合图56所述的制造方法，是用ECR等离子CVD法形成铁电材料的方法，用(Ba-Sr)TiO₃(BST：钛酸锶钡)是用作固体半导体器件的信息存储装置的FeRAM的铁电薄膜的结构材料。

用Ba(DPM)₂(双一二叔线酰甲基钡)，Sr(DPM)₂,Ti(O-I-C₃H₇)₄和O₂作为用ECR等离子CVD法形成的铁电材料的材料。Ba(DPM)₂和Sr(DPM)₂在几乎接近熔点的高温下送入图56所示的以Ar(氩)气为载体的设备的室1362中。而且，用要引入室1362中的Ar气载体起泡Ti(O-I-C₃H₇)₄,O₂气同时引入室1362中，球形硅固定在室1362中的样品台1363上。

2.54GHz的微波经磁性线圈1361引入室1362，把装入室1362中的所述材料等离子化。因此，材料到达室1362中固定球形硅的样品台1363的表面上和样品台1363上的球形硅表面上，制成用铁电材料构成的铁电薄膜。为了在球形硅表面上形成均匀的铁电薄膜，可使样品台1362旋转或移动。

在这方面，已用ECR等离子CVD法对所述的方法作了说明，但是，所述的方法不限于ECR等离子CVD法。除该方法之外，还可用等离子CVD法，热CVD法，MOCVD(分子有机CVD)法，溅射法等方法来形成铁电薄膜。

铁电薄膜材料除了上述的那些材料之外，还能用PZT[锆酸盐钛酸盐：(锆酸铅(PbZrO₃)和钛酸铅(PbTiO₃)的固熔体)]：Pb-ZrX-TiL-xO₃,SBT(钽酸锶铋)：Sr-Bi₂-Ta₂O₉,SrTiO₃(STO：钛酸锶)，BaTiO₃(BTO：钛酸钡)，或PLZT(PZT，即给PbZrO₃和PbTiO₃的固熔体中加La(镧)形成的金属氧化物)：(Pb,La)-(Zr,Ti)O₃等。

用固体半导体器件的系统所采用的双向传递方法可以用微波频段的无线LAN系统或者用准毫米波至毫米波频段的无线存取系统。

在这方面将说明无线LAN系统中接收和发送的概况。以下将说明数据从固体半导体器件发送到记录装置；相反，当数据已从记录装置一边发送到固体半导体器件时，也可用已分别配送到发送一侧和接收一侧的数据ID来识别。

发送边的固体半导体器件设有行监视器，数据处理，应答和检查，误差处理中的每个部分，接收边的记录装置上设有数据处理，应答，误差处理和显示中的每个部分。

图57是发送边上的固体半导体器件的操作流程图。发送数据时，按预置的通信协议设置初始状态，之后，在接收边设置发送数据用的地址。若传递中出现了冲突的信号或没有应答信号从器件返回到接收边，再发送数据。操作中，显示屏上或设在接收边的记录装置上要指示出出行的状态，和有无应答，因此，用户可对此作出反应并在有关操作上准确地采取动作。

图58是接收边上的打印机的操作流程图。接收边上，始终进行行监视，确定了接收边上固有的可用地址时，从行提取数据并存储在主存储器的缓冲器上。接收过程中，块标记不能用每16个字节确认或在接收完成后，由于错误的检测处理使检查的和数不一致时，暂停当前的接收。之后，再监视行，等待报头出。若无任何错误的完成了接收，收到的内容与显示屏上显示的内容一致。

上述实施例的固体半导体器件，线圈装置产生的磁感应用作激励器件而供给的电功率用的外能，但是也可以用光作外能。于是，为了把光的亮和暗转换成电信号，用光辐射来改变材料的电阻值的材料(如光电导体)利用所产生的光电导效应产生电功率。可用Cds,InSb或Hg_0.8Cd_0.2Te或一些其它的二元或三元合金，GaAs,Si,Va-Si等作为光电导体。用热作电动势时，可用物质的辐射能的量子效应产生电功率。

按本发明的固体半导体器件最好用于喷墨打印机，它能检测墨水和墨水罐以及有关喷墨打印机的信息，喷墨打印机用装在可拆卸地安装的墨水罐中的墨水供给喷墨打印头，以喷墨打印头释放出的墨滴在打印纸上打印，并把信息发送到喷墨打印机，用适当的方法控制打印机，或者，使喷墨打印机能控制墨水罐内的状态使其达到最佳状态。

在这方面，本实施例中虽然没画出喷墨打印机的外部装置，若外盖可以是半透明的，而且还能用透明的墨水罐，能用光作传递手段。于是，用户可以看到罐的明亮状况，因而容易注意如“罐要更换”的情况。按此方式，用户能及时更换墨水罐，装置主体通常已装有要发亮的按钮，但这种亮度可双重指示几种功能，但是，用户要得知用发亮的光所承载的信息内容是很难的。

按本发明的团体半导体器件包括：包括外部能量转换装置；用该能量转换装置获得的能量来操作的外部环境信息的采集装置和信息存储装置；识别装置，它对比这样采集的信息和存储的信息，以进行识别；信息传递装置，传递这样采集到的信息以便在显示器上显示或传递到外部。于是，用铁电材料制成的FeRAM的信息存储装置，可使器件有效地获得器件周围环境的信息，同时充分利用球形构形。而且，设置传递装置以接收外来信号并按所接收到的信号来获得信息。之后，该信息与存储的信息之间的对比结果和这样收到的信息一起发送到外部时，积累的信息存储在用铁电材料制成的非易失性存储器FeRAM上，因此，能准确执行信息处理，驱动信号与外部装置在低压下高速双向传递。而且用制造FeRAM的铁电材料作电容器，可使固体半导体器件中的电容器的容量更大，当固体半导体器件与外部传递信息时，能提高传递的自由度程度。

而且，在墨水罐中设多个固体半导体器件，能实时把有关墨水罐内装的墨水的信息，墨水罐内的压力等传递到如喷墨打印机的外部。例如，用控制墨水罐内部的负压不断随墨水消耗而连续变化的负压程度，来控制喷墨稳定性，要求器件具有低功耗的高速操作能力。以及由于使用空间限制的最佳器件大小。考虑到这些因素，该器件能把积累的信息很好地存储在用铁电材料制成的FeRAM上，因而能满足以上的要求。

而且采用无接触方式给固体半导体器件供给驱动所需能量的结构。因而，不需要设置激励墨水罐内的器件的能源或连接器件的供能布线。可以把器件设在与外部直接布线设置困难的任何位置。

例如，用电功率作激励器件的能量时，形成环绕固体半导体器件的外表面的振荡电路的导电线圈作为外部能量转换装置。按此方式，用磁感应方式，在外部谐振电路与振荡电路之间的导电线圈中产生电功率，因此，可用不接触方式供给电功率。

这种情况下，由于线圈绕在器件外表面上，线圈的电感量强度随例如墨水罐内的墨水剩余量、墨水浓度、墨水的PH值而变化。因此，振荡电路的振荡频率也随该电感量而变化。按此方式，按振荡频率不断更新的变化能检测出墨水罐内的墨水剩余量等。

为了使固体半导体器件能浮在液体中，固体半导体器件中设有中空部分，使器件的重力的中心位于比器件中心低的位置。例如，即使连续操作打印头和安装在喷墨打印机上的墨水罐而使墨水罐内的墨水上下左右晃动时，器件也能稳定地浮在墨水罐内的墨水中，并高精度检测墨水信息，墨水罐的内部压力等。而且，可使构成的用于上述器件的振荡电路的线圈保持在相对于外部揩振电路的线圈稳定的位置上，因而能始终进行稳定的双向传递。

Claims (85)

1、按固体形式构成的固体半导体器件，包括：能量转换装置，用于转换来自外部的能量；操作装置，它用所述能量转换装置转换后的能量操作。

2、按权利要求1的固体半导体器件，其中，所述操作装置是用于开关通道的阀门机械。

3、按权利要求2的固体半导体器件，其中，所述阀门机构设置在其内部保持负压的容器中以构成压力调节装置，用来根据容器内部的负压来调节所述容器内的负压。

4、按权利要求2的固体半导体器件，所述阀门机构设有由静电引力可使其位移的可移动部分。

5、按权利要求3的固体半导体器件，其中，当所述容器内的负压变高时，操作所述阀门机械来打开通道，使外部的空气引入所述容器内，由此调节所述负压。

6、按权利要求1的固体半导体器件，还包括压力检测装置，用于通过用所述能量转换装置转换后的能量进行操作检测所述容器内的负压，所述压力调节装置按所述压力检测装置的检测结果调节所述容器内的负压。

7、按权利要求6的固体半导体器件，其中，所述压力检测装置是设有用多晶硅膜制成的膜片的压力传感器，利用由所述膜片的位移造成的电阻值变化来检测所述容器内的负压。

8、按权利要求1的固体半导体器件，其中，所述操作装置是信息传递装置，它传递信息以便在外部显示信息或把信息传递到外部。

9、按权利要求1的固体半导体器件，还包括识别装置，以电功率激励，用于识别个人信息并保持所述的识别后的个人信息。

10、按权利要求9的固体半导体器件，还包括对所述的识别后的个人信息编码的装置。

11、按权利要求10的固体半导体器件，其中，保持所述的识别后的个人信息的装置设置在固体半导体器件中。

12、按权利要求11的固体半导体器件，其中，当内部释放时数据被消除。

13、按权利要求12的固体半导体器件，其中，在所述固体半导体器件中形成空心部分，并在面对所述空心部分的部分上用可以经氧化消除的被氧化材料形成电路。

14、按权利要求11的固体半导体器件，其中，对所述已识别过的个人信息编码的装置用部分键代码对已识别后的个人信息编码，所述键代码的一部分由外部装置提供，并且已编码的数据只能用所述键代码的剩余部分解码。

15、按权利要求9的固体半导体器件，其中，所述个人信息是声音，指纹或眼球虹膜。

16、按权利要求9的固体半导体器件，其中，保持所述已识别过的个人信息的装置是保持图案图像用的图像存储器。

17、按权利要求16的固体半导体器件，其中，所述图像存储器是用非易失性半导体构成的。

18、按权利要求15的固体半导体器件，其中，用图像传感器获得眼球的虹膜图像。

19、按权利要求1的固体半导体器件，还包括信息采集装置，用来采集外部环境信息；信息存储装置，它存储要与用所述信息采集装置采集到的信息作对比的信息；和识别装置，识别通过把所述信息采集装置采集到的信息与存储在所述信息存储装置上的相应信息对比得到的信息的传递的必要性，其中，

当所述识别装置识别出需要传递信息时，所述信息传递装置向外部显示所述信息采集装置采集到的信息或把所述信息传递到外部；和

所述信息采集装置，所述信息存储装置和所述识别装置均用所述能量转换装置转换过的能量操作。

20、权利要求1的固体半导体器件，还包括

接收装置，用于接收外部信号；

信息存储装置，用于存储信息；其中，

所述信息传递装置按所述接收装置收到的信号，显示或传递存储在所述信息存储装置上的信号，和

所述接收装置和所述信息存储装置也用所述能量转换装置转换后的能量操作。

21、按权利要求1的固体半导体器件，还包括：

接收装置，用于接收外部信号；

信息采集装置，用于采集外部环境信息；

信息存储装置，存储要与所述信息采集装置采集到的信息对比的信息；和

识别装置，按由所述接收装置接收到的信号使所述信息采集装置采集外部环境信息，并把所述的采集到的信息与存储在所述信息存储装置上的相应信息对比，以确定所采集到的信息是否满足指定条件，其中，

所述信息传递装置至少显示所述识别装置确定的结果或把结果传递到外部；和

所述接收装置，所述信息传递装置，所述识别装置也用所述能量转换装置转换过的能量操作。

22、按权利要求1的固体半导体器件，其中，所述信息传递装置把信息显示在其它固体半导体器件上或传递到其它固体半导体器件。

23、按权利要求19至21中任一项的固体半导体器件，其中，所述信息存储装置是用铁电材料制成的FeRAM。

24、按权利要求23的固体半导体器件，其中，所述铁电材料的结构材料是PZT、PLZT、SBT、SrTiO₃,BaTi_O3或(Ba-Sr)TiO₃。

25、按权利要求20的固体半导体器件，其中，所述接收装置接收来自其它固体半导体器件的信号。

26、按权利要求21的固体半导体器件，其中，所述接收装置接收来自其它固体半导体器件的信号。

27、按权利要求1的固体半导体器件，其中，按不接触方式供给用所述能量转换装置转换的外部能量。

28、按权利要求1的固体半导体器件，其中，用所述能量转换装置转换的能量是电功率。

29、按权利要求19至21中任一项的固体半导体器件，其中，所述信息传递装置也把信息显示在或传递到其它固体半导体器件上。

30、按权利要求1的固体半导体器件，其中，所述信息传递装置是发光装置，它把所述能量转换装置转换后的能量再转换成光，并在外部显示或把信息传递到所述外部。

31、按权利要求30的固体半导体器件，其中，所述发光装置构造成能使发射的光的波长范围在300至700nm。

32、按权利要求30的固体半导体器件，其中，所述发光苯置构造成使发射光的波长为500nm。

33、按权利要求1的固体半导体器件，其中，用所述能量转换装置转换后的外部能量是电感应、热、光或射线等的电动势。

34、按权利要求1的固体半导体器件，其中，所述能量转换装置设有导体线圈和振荡电路，用外部谐振电路与所述振荡电路之间的电磁感应产生电功率。

35、按权利要求34的固体半导体器件，其中，所述导体线圈形成环绕固体半导体器件的外表面。

36、按权利要求1的固体半导体器件，还包括浮力发生装置，它用所述能量转换装置转换后的能量产生浮力。

37、按权利要求1的固体半导体器件，其中，所述固体半导体器件设有空心部分，以使固体半导体器件浮在液面上或液体中的指定位置。

38、按权利要求37的固体半导体器件，其中，所述固体半导体器件的重力的中心位于比所述器件的中心低的位置，以便允许器件转动但是在液体中摆动稳定，使器件浮在液体里。

39、按权利要求38的固体半导体器件，其中，固体半导体器件的稳定中心始终处于所述固体半导体器件的重力的中心上面的位置。

40、用固体半导体器件的传递系统，包括：

设有所述固体半导体器件的液体容器，

设有导体线圈的振荡电路；用于采集所述容器内的信息的信息采集装置；用于接收外来信号的接收装置；把信息传递到构成所述固体半导体器件的外部的信息传递装置；

设在所述固体半导体器件外部的外部谐振电路，用所述电路与所述固体半导体器件的振荡电路之间的磁感应产生电功率；和

外部传递装置，用所述接收装置和所述固体半导体器件的信息传递装置进行双向传递。

41、按权利要求40的传递系统，其中，固体半导体器件的重力的中心位于低于所述器件中心的位置以允许器件转动，但器件可在液体中摆动稳定，以使器件浮在液体中。

42、按权利要求41的传递系统，其中，固体半导体器件的稳定中心始终处于所述固体半导体器件的重力的中心上面的位置。

43、一种固体半导体器件的制造方法，包括以下步骤：

Si的整个表面上形成保护膜A；

所述保护膜A的一部分上形成开口；

只去掉所述Si的上部；

在由Si和保护膜A构成的工件的内表面和外表面上形成保护膜B；

用导电材料形成空心部分为密封状态。

用所述导电材料构成导体线圈；

44、一种固体半导体器件的制造方法，包括以下步骤：

Si的整个表面上形成保护膜A；

所述保护膜A的一部分上形成开口；

只去掉所述Si的上部；

在用Si和保护膜A构成的工件的内表面和外表面上形成保护膜B；

用导电材料形成空心部分为密封状态，并在它的整个表面上形成导电膜；和

给所述导电膜构图，形成导电材料构成的导体线圈。

45、一种打印机的保密系统，打印机上装有可拆卸的打印头喷墨盒；其中

所述打印头喷墨盒包括：已识别过的数据保持部分，用于保持由识别部分识别过的个人信息作为识别个人信数用的已识别过的数据；键代码A保持部分，用于保持键代码A，编码转换部分，它用所述键代码A给所述的已识别过的数据编码；编码后的数据保持部分，用于保持经所述编码数据转换部分编码后的数据；信息输入和输出部分，用来接收来自所述打印机一侧的所述键代码A，和把所述的已识别过的数据和所述的已编码的数据发送到所述打印机；能量转换部分，把以不接触方式从所述打印机供给的电动势转换成激励每个构件部分的电功率，和

所述打印机包括：供能部分，它给所述能量转换部分以不接触方式供给电动势；键代码K设定部分，打印机的主人用它设置键代码K；键代码A保持部分和键代码B保持部分，它们分别保持由所述键代码K建立的键代码A和B；信息输入和输出部分，它把所述键代码A发送到所述固体半导体器件，并接收来自所述固体半导体器件的所述已识别过的数据和所述编码后的数据；已识别数据保持部分，它保持所述的已识别过的数据；已编码后的数据保持部分，它保持所述的编码后的数据，解码转换部分，用所述键代码B给所述的编码后的数据解码；解码后的数据保持部分，它保持用所述解码转换部分解码后的数据；数据对比部分，它把所述已识别过的数据与解码后的数据对比供参考；识别处理部分，它根据所述数据对比部分得出的对比结果确定是否能用打印机。

46、按权利要求45的保密系统，其中，用键代码A编码后的数据不能用所述的键代码A解码，而只能用键代码B解码。

47、按权利要求45的保密系统，其中，所述个人信息是声音，指纹或眼球虹膜。

48、按权利要求45的保密系统，其中，所述数据识别部分，所述键代码A保持部分，所述编码转换部分，和所述解码转换部分均设在所述固体半导体器件中，所述信息输入和输出部分和所述能量转换部分形成在所述固体半导体器件的表面上或表面附近。

49、按权利要求45的保密系统，其中，由所述供能部分供给的并由所述能量转换部分转换成电功率的电动势是电磁感应、热、光或射线。

50、按权利要求49的保密系统，其中，当安装所述打印头喷墨盒时，所述供能部分和所述能量转换部分是相对安装的。

51、按权利要求50的保密系统，所述供能部分用设有导体线圈的谐振电路构成，所述能量转换部分用设有与所述谐振电路的导体线圈邻近的线圈的振荡电路构成，所述振荡电路的导体线圈用来自所述谐振电路的电磁感应执行电功率转换。

52、按权利要求51的保密系统，其中，所述振荡电路的导体线圈构成为环绕所述固体半导体器件的外表面。

53、一种墨水罐，它具有至少一个固体半导体器件，包括

能量转换装置，用于转换外部的能量；和

操作装置，它用所述能量转换装置转换后的能量操作；

54、一种喷墨打印机，它装有按权利要求53的墨水罐，设有光敏装置，它接收设在所述墨水罐中的所述固体半导体器件的发光装置发射的，并透过所述墨水罐内的墨水的光。

55、按权利要求54的喷墨打印机，其中，所述多个墨水罐中的每个墨水罐构成为根据所述墨水罐内所装的墨水种类分别放到指定的位置上，并包括当光敏装置接收光并检测到所述墨水罐放在不适当的位置上时向用户发出警报的装置。

56、按权利要求54的喷墨打印机，其中，所述多个墨水罐中的每一个墨水罐构成为，按所述墨水罐所装的墨水的种类把每个墨水罐分别放到指定的位置，并包括控制装置，当所述光敏装置接收所述的光并检测到所述墨水放在不适当的位置时，它控制有安放的墨水罐供给的墨水的打印头。

57、一种墨水罐，装有要供给释放墨水的放墨头的墨水，并在墨水罐内保持负压，包括：

压力调节装置，它按照所述的内部的压力调节所述内部负压；和

能量转换装置，它把外来的能量转换成操作所述压力调节装置用的各种能量。

58、按权利要求57的墨水罐，其中，所述调压装置包括：使内部和外部流通的通道；和阀门机构，用于开/关所述通道。

59、按权利要求58的墨水罐，其中，所述阀门机构设有由静电引力可移动的可移动部分。

60、按权利要求57的墨水罐，其中，当所述内部的负压变高时，经操作所述阀门机构打开通道使外部空气引入所述内部来调节所述负压。

61、按权利要求57的墨水罐，还包括压力检测装置，它用所述能量转换装置转换的能量来操作，以检测所述内部的压力，所述调压装置按所述压力检测装置的检测结果来调节所述内部的负压。

62、按权利要求61的墨水罐，其中，所述压力检测装置设有多晶硅膜构成的膜片，用膜片位移引起的电阻值变化检测所述内部的负压。

63、按权利要求61的墨水罐，还包括：

信息存储装置，用于存储由墨水罐容纳的负压的条件信息；和

识别装置，通过对比所述的压力检测装置的检测结果与存储在所述信息存储装置上的信息，识别调节所述内部压力的必要性，其中，

当所述识别装置识别需要调节负压时，所述调节装置调节所述负压；和

用所述能量转换装置转换后的能量操作所述信息存储装置和所述能量转换装置。

64、按权利要求61的墨水罐，还包括：

信息存储装置，存储由墨水罐容纳的负压的条件信息；

接收装置，它接收外来信号；和

识别装置，它按所述接收装置收到的信号使所述压力检测装置检测所述负压，对比所述检测装置的检测结果与存储在所述信号存储装置上的信息，以确定所述的检测结果是否满足负压的所述条件信息，其中，

所述调压装置，当所述识别装置确定所述检测结果不满足负压的所述条件信息时，调节所述负压；和

所述信息存储装置，所述接收装置和所述识别装置均用所述能量转换装置转换后的能量操作。

65、按权利要求61的墨水罐，其中，所述能量转换装置设有振荡电路，用于以所述电路与外设的谐振电路之间的电磁感应通过感应电动势产生电功率。

66、按权利要求57的墨水罐，其中，所述墨水罐设有释放头，并装有要供给所述释放头的墨水。

67、一种用固体半导体器件的调压方法，固体半导体器件设置在容器上，用于保持容器内的负压，设有调压装置，它按所述容器的内部压力调节所述容器内的负压，和能量转换装置，把外供的能量转换成操作所述调压装置用的各种能量，调压方法包括以下步骤：

对比检测所述容器的内部压力的压力检测装置检测到的压力与所述容器内的压力，以保持所述容器内部的压力有规律。

68、按权利要求67的调压方法，其中，所述固体半导体器件固定到所述容器上，使器件处于器件的一部分露在所述容器的外部而器件的其余部分露在所述容器的里边的状态，所述调压装置设有使所述容器的外部和内部流通的通道，和开/关所述通道的阀门机构。

69、按权利要求68的调压方法，其中，所述阀门机构设有可由静电引力而移位的可移动部分。

70、按权利要求68的调压方法，其中，当所述容器中的负压变高时，操作所述阀门机构，打开所述通道，使外部空气引入所述容器内部，由此调节所述负压。

71、按权利要求67的调压方法，其中，所述固体半导体器件包括：压力检测装置，用于检测所述容器内的负压，通过由所述能量转换装置转换后的能量操作；所述压力调节装置，它按所述压力检测装置检测的结果调节所述容器内的负压。

72、按权利要求71的调压方法，其中，所述压力检测装置设有多晶硅膜制成的膜片，用所述膜片的位移引起的电阻值变化检测所述容器中的负压。

73、按权利要求71的调压方法，还包括：

信息存储装置，它存储由所述容器容纳的负压的条件信息；和

识别装置，通过对比所述压力检测装置的检测结果和存储在所述信息存储装置上的信息，确定调节所述容器内的压力的必要性，其中，

当所述识别装置识别需要调节负压时，所述压力调节装置调节所述负压；和

所述能量转换装置转换后的能量操作所述信息存储装置和所述能量转换装置。

74、按权利要求71的调压方法，还包括：

信息存储装置，它存储由所述容器容纳的负压的条件信息；

接收装置，它接收外来信号；和

识别装置，它使所述压力检测装置按所述接收装置接收到的信号检测所述负压，并对比所述压力检测装置检测到的结果与存储在所述信息存储装置上的信息，以确定所述检测结果是否满足所述负压的条件信息，其中，

所述调压装置当所述识别装置确定所述检测结果不满足所述负压的条件信息时调节所述负压；和

所述信息存储装置，所述接收装置和所述识别装置均用所述能量转换装置转换过的能量操作。

75、按权利要求71的调压方法，其中，所述能量转换装置设有振荡电路，用于以所述电路与外设的谐振电路之间的电磁感应通过感应电动势产生电功率。

76、一种墨水罐，内装要供给墨水释放头的墨水，其中，用按权利要求67的调压法调节墨水罐的内部压力。

77、一种喷墨打印机，其上安装有按权利要求53的墨水罐，设有光敏装置，它接收设在所述墨水罐中的固体半导体器件的发光装置发射的并透过装在墨水罐内的墨水的光。

78、按权利要求77的喷墨打印机，其中，所述多个墨水罐中的每个墨水罐构造成根据所述墨水罐内的墨水种类而把每个墨水罐分别安装在指定位置，还包括，当所述光敏装置接收所述光并检测到所述墨水罐安装在不适当的位置时向用户发出警报的装置。

79、按权利要求77的喷墨打印机，其中，所述的多个墨水罐中的每个墨水罐构造成根据所述墨水罐内的墨水的种类把每个墨水罐分别安装在指定位置，还包括控制装置，当所述光敏装置接收所述的光并检测到所述墨水罐放在不适当位置上时，根据所述墨水种类控制有从所述安放的墨水罐供给的墨水的打印头。

80、按权利要求53的墨水罐，其中，所述多个固体半导体器件中的至少一个浮在所述墨水罐内的墨水液面上或浮在墨水中的指定位置上，而且，所述多个固体半导体器件对比由所述信息采集装置采集到的信息与存储在所述信息存储装置上的相应信息，所述识别装置识别了传递信息的必要性之后，所述信息传递装置把所述识别装置的识别结果传递到外部。

81、按权利要求80的墨水罐，其中，所述多个固体半导体器件中，除浮在所述墨水罐内的墨水液面上的固体半导体器件之外的其它固体半导体器件固定到所述墨水罐上，和

当固定到所述墨水罐上的其它固体半导体器件接收来自浮在墨水的所述液面上的所述固体半导体器件的信号时，所述多个固体半导体器件检测所述墨水罐中的墨水剩余量。

82、一种喷墨打印机，其上安装有按权利要求80的墨水罐。

83、一种存储元件，包括能量转换装置，它把外部供给的能量以无接触方式转换成电功率，其中，

通过激励所述电功率保持个人信息。

84、按权利要求83的存储元件，其中，所述存储元件是用非易失半导体构成的。

85、按权利要求83的存储元件，其中，所述存储元件设有识别个人信息的识别部分。

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