JP2001358292A - Three-dimensional semiconductor device, ink tank where it is arranged, and ink jet recording device having ink tank - Google Patents

Three-dimensional semiconductor device, ink tank where it is arranged, and ink jet recording device having ink tank

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JP2001358292A
JP2001358292A JP2000181837A JP2000181837A JP2001358292A JP 2001358292 A JP2001358292 A JP 2001358292A JP 2000181837 A JP2000181837 A JP 2000181837A JP 2000181837 A JP2000181837 A JP 2000181837A JP 2001358292 A JP2001358292 A JP 2001358292A
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雅彦 久保田
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良行 今仲
Muga Mochizuki
無我 望月
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孝明 山口
Hiroyuki Ishinaga
博之 石永
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a device for extremely efficiently exchanging information bi- directionally with an external device such as an ink jet recording device by detecting detailed information in real time inside or outside such a container as an ink tank. SOLUTION: A ball-type semiconductor device 11 is arranged inside or outside such container as the ink tank, and the device is provided with an energy conversion means 14 for converting electromotive force 12 that is supplied from outside A to the device 11 without any contact to power 13, an information acquisition means 15 for acquiring information on environment around the device, a decision means 16, an information accumulation means 17 for accumulating information for comparing with the acquisition information of the information acquisition means 15 by the decision means 16, and an information transmission means 18 for transmitting the acquisition information to the outside by the decision of the decision means 16. A non-volatile memory, namely FeRAM, that is made of a ferroelectric, is used as the information accumulation means 17, and the information acquisition means 15, decision means 16, information accumulation means 17, and information transmission means 18 are started by power obtained by the energy conversion means 14.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[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。また本発明は、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。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device having a function of detecting surrounding environment information and transmitting and displaying the information to the outside. The present invention also relates to a device for detecting information (for example, the remaining amount of ink) in an ink tank and displaying and transmitting the information to the outside, an ink tank provided with the device, a facsimile printer having the ink tank detachably mounted thereon, The present invention relates to an inkjet recording device such as a copying machine.

【0002】[0002]

【従来の技術】我々を取り巻く環境の中で、周囲の環境
情報を検知し、その結果に基づいて判断し、動作させる
装置や機器は数多くある。
2. Description of the Related Art In an environment surrounding us, there are many devices and devices which detect surrounding environment information, make judgments based on the results, and operate them.

【0003】例えば、クーラーを例にとると、現在の環
境の温度を検知し、予め設定してある温度との比較を行
い、その設定値よりも温度が低い場合は加熱をする動作
をし、逆に設定値よりも温度が高い場合は冷却する動作
を装置で行っている。これらは、従来からある機器、部
品等を用いて比較的容易に装置を構成することができ
る。
For example, in the case of a cooler, for example, the temperature of the current environment is detected, the temperature is compared with a preset temperature, and when the temperature is lower than the set value, the operation of heating is performed. Conversely, when the temperature is higher than the set value, the cooling operation is performed by the device. These can be configured relatively easily using conventional equipment and components.

【0004】ところが、環境情報が温度だけでなく多様
であったり、スペースが制約されており、十分な場所が
確保できないために部品を構成できない場合でも、瞬時
に環境情報に基づいて判断し、動作しなければならない
等の要求は多々あるものの、多くの制約で十分対応でき
ていないのが現状である。
[0004] However, even when the environmental information is not only temperature, but also diversified, space is restricted, and it is not possible to configure a part because a sufficient place cannot be secured, a decision is made based on the environmental information instantaneously. Although there are many requirements, such as the need to do so, at present the situation is not sufficient due to many restrictions.

【0005】近年、多方面にわたる応用が期待されてい
るマイクロデバイス分野においても、現在多くの研究が
なされているが、実用化のためにはさらなる検討が必要
である。
In recent years, much research has been conducted in the field of microdevices, which are expected to be applied in various fields, but further studies are required for practical use.

【0006】具体的な例として、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。
As a specific example, by moving a carriage mounted with a recording head in a printing direction while ejecting ink from a plurality of ejection nozzles provided on the recording head,
In an ink jet recording apparatus that prints an image on paper in a dot pattern, an ink tank containing recording ink is provided, and the ink in the ink tank is supplied to a recording head via an ink supply path. I have. In view of the above, various types of ink remaining amount detecting devices that detect the remaining amount of ink in the ink tank are put to practical use, and various proposals have been made.

【0007】例えば、特開平6−143607号によれ
ば、図26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。
For example, according to JP-A-6-143607, two (one pair) electrodes 702 are provided on the inner surface on the bottom side of an ink tank 701 filled with non-conductive ink as shown in FIG. A floating body 703 provided with an electrode 704 at a position facing the electrode 702 is provided in the ink in the ink tank 701. Two electrodes 702
Are connected to a detection unit (not shown) for detecting the conduction state of both electrodes, and when the conduction state of both electrodes is detected, an ink remaining amount error indicating that there is no ink in the ink tank 701 is issued, Inkjet recording head 70
5 is disclosed to stop the operation.

【0008】また、特登録2947245号によれば、
図27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。
According to Japanese Patent No. 2947245,
As shown in FIG. 27, the lower portion is formed in a funnel shape toward the bottom surface, and two conductors 801 and 802 are provided on the bottom surface.
An ink cartridge 805 for an ink jet printer having a configuration in which an ink cartridge 4 is installed is disclosed. In such a configuration, as the ink 803 is consumed and decreases, the liquid level of the ink 803 decreases. Accordingly, the ink 80
The position of the metal ball 804 floating on the surface of No. 3 goes down. When the liquid level of the ink 803 drops to the position of the bottom surface of the ink cartridge housing, the metal sphere 804 comes into contact with the two conductors 801 and 802. Then, the conductors 801 and 80
2 conducts, during which time a current flows. If the flow is detected, the ink end state can be detected. When the ink end state is detected, information indicating the ink end state is notified to the user.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】上述したように、限ら
れたスペースに構成し、周囲の環境情報を検知し、瞬時
に判断して次の動作を行う素子を開発していく中で、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、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、U
SP5877943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、周囲環境情報と比較しながら判断するためには、
情報を蓄積する手段が不可欠であることが明らかにな
り、これを所望の素子に構成するためには、クリアしな
ければならない課題があった。
As described above, while developing a device which is constructed in a limited space, detects surrounding environment information, makes an instantaneous judgment, and performs the next operation, the present invention has been developed. The inventors focused on a ball semiconductor manufactured by Ball Semiconductor, which forms a semiconductor integrated circuit on a spherical surface of a silicon ball having a diameter of 1 mm. Since this ball semiconductor is spherical, it was expected that the detection of ambient environment information and the exchange of bidirectional information with the outside could be performed much more efficiently than the planar type. However, when investigating those with such a function,
Only with the technology of connecting balls and semiconductors with electric wiring as in SP5877943, etc., the development of the element itself having the above functions was required.
Also, in order to judge while comparing with the surrounding environment information,
It became clear that means for storing information was indispensable, and there was a problem that had to be cleared in order to construct this into a desired element.

【0010】その1つの課題は、ボールセミコンダクタ
ーのような素子に、情報を蓄積する手段を形成するため
には、まずは小型化が可能であること、少ない消費エネ
ルギーで動作できること、さらに電源供給系からのエネ
ルギー変動によってもその影響を受けずに情報を保持で
き、場合によっては情報の書き換えができる新規な素子
の必要性である。
One of the problems is that, in order to form a means for storing information in an element such as a ball semiconductor, it is necessary to first reduce the size, to operate with less energy consumption, and to provide a power supply system. Therefore, there is a need for a new element that can hold information without being affected by the energy fluctuation of the element and can rewrite information in some cases.

【0011】一方、上述したインクタンクを例にとる
と、従来の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。
On the other hand, taking the above-described ink tank as an example, a configuration for detecting the remaining amount of ink in the ink tank, as represented by a conventional publication, is known. It is necessary to arrange an electrode for detection. Further, since the remaining amount of the ink is detected based on the conduction state between the electrodes, there is a restriction on the ink to be used, for example, metal ions are not used in the ink component.

【0012】また、上記の構成ではインク残量しか検知
することができず、その他のタンク内情報を外部が知る
ことができない。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、本発明の課題は、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インクタンクを提供することであ
る。
Further, in the above configuration, only the remaining amount of ink can be detected, and other information in the tank cannot be known to the outside. For example, pressure information in the ink tank,
Changes in physical properties of the ink are important parameters for operating the ink jet head at a stable ejection amount at all times, and an object of the present invention is to change the internal pressure of the tank, which changes momentarily with the consumption of ink in the tank, to an external pressure. An object of the present invention is to provide an ink tank capable of notifying an ink jet recording apparatus in real time or transmitting a change in ink physical properties to the outside.

【0013】さらに本発明の課題は、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を提供
することである。
Another object of the present invention is not only to unilaterally notify the detected information in the ink tank to the outside, but also to perform bidirectional information exchange in which the internal information is returned in response to an inquiry from the outside. It is to provide an ink tank that can be used.

【0014】上記の素子がインクタンクに有効に適用で
きるものであるためには、タンク内に収容された素子を
起動させ、情報を蓄積する素子が低電力で駆動でき、そ
の電力をどのように供給するかである。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ることが好ましい。
In order for the above elements to be effectively applicable to the ink tank, the elements contained in the tank are activated, and the element for storing information can be driven with low power. Supply. If the ink tank has a power supply for starting the element, the tank becomes large, or even if a power supply is provided outside the tank, a connecting means between the power supply and the element is required, which increases the manufacturing cost of the tank and increases the tank cartridge. Therefore, it is preferable to start the element without contact from outside.

【0015】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。
A further problem is that the ink tank can float in the ink level of the ink tank or in the ink that has sunk a certain distance from the liquid level. For example, in order to monitor the change in the amount of negative pressure due to ink consumption in the ink tank over time, it is desirable that the element is located on the ink liquid surface, but since the element is made of silicon having a higher specific gravity than water, the element floats on the ink. It is difficult to let.

【0016】本発明の目的は、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非常に効率良く行える
立体形半導体素子を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a three-dimensional semiconductor device capable of detecting ambient environment information and exchanging information with the outside in two directions very efficiently.

【0017】また、本発明の更なる目的は、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、該半導体素子を配したイ
ンクタンク、および該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にある。
A further object of the present invention is to provide a three-dimensional semiconductor device capable of detecting detailed information in an ink tank in real time and exchanging information bidirectionally with an external ink jet recording apparatus. An object of the present invention is to provide an ink tank provided with elements and an ink jet recording apparatus provided with the tank.

【0018】[0018]

【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、外部からのエネルギー
を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、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るとともに、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
伝達手段は前記エネルギー変換手段で変換されたエネル
ギーにより作動し、前記情報蓄積手段が、強誘電体から
なるFeRAMである。
A three-dimensional semiconductor device according to the present invention for achieving the above object has an energy conversion means for converting external energy into different kinds of energy, and information for obtaining external environmental information. Obtaining means, information storage means for storing information for comparison with information obtained by the information obtaining means, and comparing the information obtained by the information obtaining means with the information stored in the corresponding information storage means. , Means for determining the need for communication,
An information transmission means for displaying or transmitting information obtained by the information obtaining means to the outside when the information transmission is determined to be necessary by the determination means; and the information obtaining means, the information storage means, and the determination means , And the information transmitting means are operated by the energy converted by the energy converting means, and the information storing means is a FeRAM made of a ferroelectric.

【0019】また本発明の立体形半導体素子は、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するエ
ネルギー変換手段と、外部からの信号を受信する受信手
段と、情報を蓄積する情報蓄積手段と、前記受信手段で
受信した信号に応じて前記情報蓄積手段の情報を表示又
は伝達する情報伝達手段とを備えるとともに、前記受信
手段、前記情報蓄積手段、および前記情報伝達手段は前
記エネルギー変換手段で変換されたエネルギーにより作
動し、前記情報蓄積手段が、強誘電体からなるFeRAMで
ある。
Further, the three-dimensional semiconductor device of the present invention comprises: an energy conversion means for converting external energy into energy of a different kind; a receiving means for receiving an external signal; an information storage means for storing information; Information transmitting means for displaying or transmitting the information of the information storing means in accordance with the signal received by the receiving means, wherein the receiving means, the information storing means, and the information transmitting means are converted by the energy converting means. The information storage means is an FeRAM made of a ferroelectric material.

【0020】また本発明の立体形半導体素子は、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するエ
ネルギー変換手段と、外部からの信号を受信する受信手
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、前記受信手段で受信した信号に
応じて前記情報入手手段に外部環境情報を入手させ、当
該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、前記入手情報が所定の条件を満た
すかどうかの判断を下す判断手段と、少なくとも前記判
断手段による判断結果を外部へ表示又は伝達する情報伝
達手段とを備えるとともに、前記受信手段、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
エネルギー変換手段で変換されたエネルギーにより作動
し、前記情報蓄積手段が、強誘電体からなるFeRAMであ
る。
Further, the three-dimensional semiconductor device of the present invention comprises an energy conversion means for converting external energy into different kinds of energy, a receiving means for receiving an external signal, and an information obtaining means for obtaining external environmental information. Means, an information storage means for storing information for comparison with information obtained by the information obtaining means, and causing the information obtaining means to obtain external environment information in accordance with a signal received by the receiving means, A determination unit for comparing the information stored in the information storage unit with the corresponding information and determining whether the obtained information satisfies a predetermined condition; and displaying or transmitting at least a determination result by the determination unit to the outside The information converting means, and the receiving means, the information accumulating means, the determining means, and the information transmitting means are provided with the energy converting means. In operated by energy converted, it said information accumulating means is a FeRAM formed of a ferroelectric.

【0021】前記強誘電体の構成材料が、PZT(チタ
ン酸ジルコン酸鉛:[PbZrO3とPbTiO3の固溶
体])、PLZT(チタン酸ジルコン酸ランタン鉛:P
ZTすなわちPbZrO3とPbTiO3の固溶体にLa
を添加した金属酸化物)、SBT(タンタル酸ストロン
チウムビスマス:Sr-Bi2-Ta29)、SrTiO3
(STO:チタン酸ストロンチウム)、BaTiO
3(BTO:チタン酸バリウム)、または(Ba-Sr)
TiO3(BST:チタン酸バリウムストロンチウム)
であることが好ましい。
The constituent materials of the ferroelectric are PZT (lead zirconate titanate: [solid solution of PbZrO 3 and PbTiO 3 ]) and PLZT (lead lanthanum zirconate titanate: PZT).
ZT, ie, a solid solution of PbZrO 3 and PbTiO 3
), SBT (strontium bismuth tantalate: Sr—Bi 2 —Ta 2 O 9 ), SrTiO 3
(STO: strontium titanate), BaTiO
3 (BTO: barium titanate) or (Ba-Sr)
TiO 3 (BST: barium strontium titanate)
It is preferred that

【0022】前記情報伝達手段は他の立体形半導体素子
にも表示または伝達するものであってもよく、前記受信
手段は他の立体形半導体素子からの信号をも受信するも
のであってもよい。さらに上記のような立体形半導体素
子は、起電力を他の立体形半導体素子に付与する機能を
有してもよい。
The information transmitting means may display or transmit to another three-dimensional semiconductor element, and the receiving means may also receive a signal from another three-dimensional semiconductor element. . Further, the three-dimensional semiconductor element as described above may have a function of applying an electromotive force to another three-dimensional semiconductor element.

【0023】上記のような立体形半導体素子では、前記
エネルギー変換手段が変換する外部エネルギーは非接触
で供給されることが好ましい。
In the three-dimensional semiconductor device as described above, it is preferable that the external energy converted by the energy conversion means is supplied in a non-contact manner.

【0024】また、上記のような立体形半導体素子にお
いて、前記エネルギー変換手段で変換されたエネルギー
は電力である。前記エネルギー変換手段が電力に変換す
る外部エネルギーは電磁誘導または熱または光または放
射線による起電力が考えられる。
In the three-dimensional semiconductor device as described above, the energy converted by the energy conversion means is electric power. The external energy converted into electric power by the energy conversion means may be electromagnetic induction or electromotive force due to heat, light, or radiation.

【0025】この場合の前記情報伝達手段は、前記エネ
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
換するものが考えられる。
In this case, the information transmitting means converts the electric power converted by the energy converting means into a magnetic field, light, shape, color, radio wave, or sound, which is energy for displaying or transmitting information to the outside. Can be considered.

【0026】また、前記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考えられ、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
に形成されていることが好ましい。
The energy conversion means may have a conductor coil and an oscillation circuit for generating electric power by electromagnetic induction with an external resonance circuit, and the conductor coil may have an outer surface of a three-dimensional semiconductor element. It is preferably formed so as to be wound around.

【0027】また、上記のような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を用い
て浮力を発生させる浮力発生手段をさらに備えたもので
もよい。
The three-dimensional semiconductor device as described above is
A buoyancy generating means for generating buoyancy using the energy converted by the energy conversion means may be further provided.

【0028】また、上記のような立体形半導体素子は、
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
洞部を有するものでもよい。
The three-dimensional semiconductor device as described above is
It may have a cavity for floating at a predetermined position in the liquid surface or in the liquid.

【0029】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、重力方向に対して常に上部に
あることが好ましい。
In this case, the center of gravity of the three-dimensional semiconductor element floating in the liquid is located below the center of the element, and
It is preferable that the meta-center of the three-dimensional semiconductor element is always above the center of gravity of the three-dimensional semiconductor element with respect to the direction of gravity without rotating in the floating liquid.

【0030】また本発明のインクタンクは、上記のよう
な立体形半導体素子を複数個有している。具体的には、
そのようなインクタンクにおいて、複数の前記立体形半
導体素子のうち少なくとも1つが前記インクタンク内の
インクの液面もしくはインク中の所定の位置で浮遊して
おり、複数の前記立体形半導体素子が、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、前記判断手段により情報伝
達の必要性を判断した後に、前記判断手段による判断結
果を前記情報伝達手段から外部へ出力するものである。
The ink tank of the present invention has a plurality of the above-mentioned three-dimensional semiconductor elements. In particular,
In such an ink tank, at least one of the plurality of three-dimensional semiconductor elements is floating at a predetermined position in the ink surface or ink in the ink tank, and the plurality of three-dimensional semiconductor elements are The information obtained by the information obtaining means is compared with the information stored in the information storage means corresponding thereto, and after the determination means determines the necessity of information transmission, the result of the determination by the determination means is transmitted to the information transmission means. Output from the means to the outside.

【0031】さらに、複数の前記立体形半導体素子のう
ち、前記インクタンク内のインクの液面で浮遊する立体
形半導体素子を除く他の立体形半導体素子が前記インク
タンクに固定されており、複数の前記立体形半導体素子
は、前記インクタンクに固定された前記他の立体形半導
体素子が、前記インクの液面で浮遊する前記立体形半導
体素子からの信号を受信することにより、前記インクタ
ンク内のインクの残量を検知するためのものであること
が好ましい。
Further, of the plurality of three-dimensional semiconductor elements, other than the three-dimensional semiconductor element floating on the liquid surface of the ink in the ink tank, other three-dimensional semiconductor elements are fixed to the ink tank. The three-dimensional semiconductor device of the present invention, the other three-dimensional semiconductor device fixed to the ink tank receives a signal from the three-dimensional semiconductor device floating on the liquid surface of the ink, the inside of the ink tank It is preferable to detect the remaining amount of the ink.

【0032】また本発明のインクジェット記録装置は、
上記のインクタンクを搭載したものである。この場合の
記録装置は、インクタンク内の立体形半導体素子へ、前
記エネルギー変換手段が変換する外部エネルギーとして
起電力を供給する手段を有することが好ましい。前記起
電力は電磁誘導または熱または光または放射線が考えら
れる。更に、上記のインクジェット記録装置は、立体形
半導体素子からの伝達を受信する手段を有することが好
ましい。
Further, the ink jet recording apparatus of the present invention
The above-mentioned ink tank is mounted. In this case, it is preferable that the recording apparatus has a unit for supplying an electromotive force to the three-dimensional semiconductor element in the ink tank as external energy converted by the energy conversion unit. The electromotive force may be electromagnetic induction, heat, light, or radiation. Further, it is preferable that the above-mentioned ink jet recording apparatus has means for receiving transmission from the three-dimensional semiconductor element.

【0033】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。
The "meta center" in this specification is
It shows the intersection of the action line of weight when balanced and the action line of buoyancy when tilted.

【0034】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。
The term "three-dimensional shape" of the "three-dimensional type semiconductor element" in this specification includes all of various three-dimensional shapes such as a triangular prism, a sphere, a hemisphere, a quadratic prism, a spheroid, and a uniaxial rotator.

【0035】外部エネルギーの供給方法は、インクジェ
ット記録装置に用いられる場合、素子に外部エネルギー
として起電力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、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
販売店で用いれば検査などに用いられる(品質保証)。
When the method of supplying external energy is used in an ink jet recording apparatus, means for supplying electromotive force to the element as external energy may be provided at a recovery position, a return position, a carriage, a head, or the like. In addition, if an apparatus having a means for supplying an electromotive force is used, the state inside the ink tank can be known without an ink jet recording apparatus. For example, if the apparatus is used in a factory or a store, it is used for inspection ( quality assurance).

【0036】(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(好ましくは非接触で)特定のエネ
ルギーを与えると、エネルギー変換手段はその外部エネ
ルギーを異なるエネルギーへと変換し、この変換された
エネルギー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を起動する。起動した情報入手
手段は、素子周囲の環境情報を入手する。次に、判断手
段は、入手情報と参照するための情報を情報蓄積手段よ
り読み出し、この読み出した蓄積情報と入手情報とを比
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。
(Operation) In the three-dimensional semiconductor device as described above, when a specific energy is applied from outside the device (preferably in a non-contact manner), the energy conversion means converts the external energy to a different energy, and this conversion is performed. The information obtaining means, the determining means, the information storing means, and the information transmitting means are activated by the supplied energy. The activated information obtaining means obtains environmental information around the element. Next, the determining means reads the obtained information and the information to be referred from the information storage means, compares the read stored information with the obtained information, and determines the necessity of information transmission. Then, when it is determined that the information needs to be transmitted, the determining unit transmits the obtained information to the outside by the information transmitting unit.

【0037】このように周囲環境情報を入手して外部に
伝達する機能を立体形の半導体素子に作り込んでいるた
め、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。ここで、情報蓄積手
段が、強誘電体からなる不揮発性のFeRAM(Ferroelectr
ic Random Access Memory:強誘電体メモリ)であるこ
とにより、情報蓄積手段は、一般に用いられているDR
AMのようにデータの読み書きが速いといった、信号の
やり取りの高速性を有し、電源が切れてもデータを保持
できる。一方で、低電圧で駆動することができ、また、
半導体プロセスを使用して小型に構成することが可能で
ある。このようにFeRAMは高速アクセスが可能であり、
不揮発性なので、電源が不安定でもデータが消えないこ
と、低消費電力で小型化が可能であることから、立体形
半導体素子の情報蓄積手段として極めて有効に構成する
ことが可能である。上記特徴を生かして立体形半導体素
子をインクタンクで使う場合は特に有効となる。
Since the function of acquiring the surrounding environment information and transmitting it to the outside is built in the three-dimensional semiconductor element, the information can be obtained and transmitted three-dimensionally. There are fewer restrictions on the direction of information transmission as compared to the case. Therefore, it is possible to efficiently obtain the surrounding environment information and transmit it to the outside. Here, the information storage means is a nonvolatile FeRAM (Ferroelectr) made of a ferroelectric material.
ic Random Access Memory (ferroelectric memory), the information storage means is a commonly used DR
It has a high signal exchange speed, such as fast reading and writing of data, like AM, and can hold data even when the power is turned off. On the other hand, it can be driven at low voltage,
It is possible to reduce the size by using a semiconductor process. Thus, FeRAM can be accessed at high speed,
Since it is non-volatile, data is not erased even if the power supply is unstable, and it is possible to reduce the size with low power consumption. Therefore, it is possible to configure the information storage means of a three-dimensional semiconductor element very effectively. This is particularly effective when a three-dimensional semiconductor element is used in an ink tank by utilizing the above characteristics.

【0038】さらには、外部からの信号を受信する通信
手段を付加することにより、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、外部装置と双方向に信号の
やり取りを行なうことも可能である。ここで、上述した
ように情報蓄積手段として、強誘電体からなるFeRAMを
用い、そのFeRAMに蓄積情報を蓄積することにより、正
確な情報処理を行い、外部装置と双方向の信号のやり取
りが高速で、かつ低電圧で駆動することが可能となる。
さらに、FeRAMの強誘電材料をコンデンサとして活用す
ることにより、立体形半導体素子のキャパシタンスを大
きくすることができる。このように立体形半導体素子の
キャパシタンスを大きくすることにより、立体形半導体
素子の通信周波数を小さくすることができるので、低周
波数でも立体形半導体素子の通信が可能となり、通信の
自由度が高くなる。
Furthermore, by adding a communication means for receiving an external signal, information corresponding to the received signal can be obtained, and the result of comparison with the stored information can be transmitted to the outside together with the obtained information. It is also possible to exchange signals bidirectionally with an external device. Here, as described above, a FeRAM made of a ferroelectric material is used as the information storage means, and accurate information processing is performed by storing the stored information in the FeRAM, so that bidirectional signal exchange with an external device is performed at high speed. And can be driven at a low voltage.
Further, by utilizing the ferroelectric material of FeRAM as a capacitor, the capacitance of the three-dimensional semiconductor device can be increased. Since the communication frequency of the three-dimensional semiconductor element can be reduced by increasing the capacitance of the three-dimensional semiconductor element in this manner, communication of the three-dimensional semiconductor element can be performed even at a low frequency, and the degree of freedom of communication is increased. .

【0039】また、このような立体形半導体素子をイン
クタンク内に複数個配することで、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は、高速性や低
消費電力、スペースの制約からくるサイズが要求され、
これらの点で、蓄積情報を強誘電体からなるFeRAMに蓄
積することにより有利となる。
By arranging a plurality of such three-dimensional semiconductor elements in the ink tank, information on the ink contained in the ink tank, pressure in the tank, and the like can be transferred in real time to an external, for example, an ink jet recording apparatus. It is possible to communicate. For example, in order to control the amount of negative pressure in the tank that changes momentarily with ink consumption and to stabilize inkjet discharge, a size that is required from high speed, low power consumption, and space constraints is required.
In these respects, it is advantageous to store the stored information in a FeRAM made of a ferroelectric.

【0040】さらに、立体形半導体素子を動作させるた
めの外部エネルギー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エネルギー源をインクタンクに
持たせたり、エネルギー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。
Further, since the external energy for operating the three-dimensional semiconductor element is supplied in a non-contact manner, an energy source for starting the element is provided in the ink tank, and the energy supply wiring is connected to the element. It can be used in places where it is not necessary to connect directly to the outside and it is difficult to provide direct wiring to the outside.

【0041】例えば、素子の起動エネルギーを電力とし
た場合は、外部エネルギー変換手段として発振回路の導
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。
For example, when the starting energy of the element is electric power, a conductor coil of the oscillation circuit is formed as an external energy conversion means so as to be wound around the outer surface of the three-dimensional semiconductor element, so that it can be connected to an external resonance circuit. Electric power can be supplied to the element in a non-contact manner by generating electric power in the conductor coil by electromagnetic induction between them.

【0042】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。
In this case, since a coil is wound around the outer surface of the element, the magnitude of the inductance of the coil changes according to, for example, the remaining amount of ink in the ink tank, the ink concentration, and the ink pH. Therefore, since the oscillation circuit changes the oscillation frequency in accordance with the change in the inductance, it is also possible to detect the remaining amount of the ink in the ink tank and the like based on the change in the changed oscillation frequency.

【0043】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。
Since the three-dimensional semiconductor element has a cavity for floating in the liquid and the center of gravity of the element is formed below the center of the element, for example, ink jet recording The print head and ink tank mounted on the device operate serially, and even if the ink in the ink tank swings up, down, left, and right, the information and information about the ink are stably suspended in the ink in the ink tank. , The pressure in the tank and the like can be accurately detected. In addition, the coil of the oscillation circuit formed on the element is held at a stable position with respect to the coil of the external resonance circuit, and stable two-way communication is always possible.

【0044】[0044]

【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、インクタンク中に素
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用いられるものでな
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。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. Particularly, an embodiment in which an element is arranged in an ink tank will be described in detail.
It should be noted that this element is not used only for the ink tank, and the same effect can be obtained by arranging it in another object.

【0045】(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11は、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で得た電力により起動する情報入手手段1
5、判断手段16、情報蓄積手段17、情報伝達手段1
8とを備え、インクタンク内に配される。素子を動作さ
せるために供給する起電力は、電磁誘導、熱、光、放射
線などが適用できる。また、少なくともエネルギー変換
手段14および情報入手手段15は素子の表面もしくは
表面付近に形成されていることが望ましい。本実施形態
では、情報蓄積手段17として、強誘電体からなるFeRA
M(Ferroelectric Random Access Memory:強誘電体メ
モリ)が用いられている。
(First Embodiment) FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a block diagram showing an internal configuration of the three-dimensional semiconductor device according to the embodiment and exchanges with the outside. The three-dimensional semiconductor element 11 of the form shown in FIG. 1 includes an energy conversion means 14 for converting an electromotive force 12 supplied from the outside A to the element 11 in a non-contact manner into an electric power 13, and an electric power obtained by the energy conversion means 14. Information acquisition means 1 activated by
5, judgment means 16, information storage means 17, information transmission means 1
8 are provided in the ink tank. Electromagnetic induction, heat, light, radiation, or the like can be applied to the electromotive force supplied to operate the element. It is desirable that at least the energy conversion means 14 and the information obtaining means 15 are formed on or near the surface of the element. In the present embodiment, the information storage means 17 is a FeRA made of a ferroelectric material.
M (Ferroelectric Random Access Memory: ferroelectric memory) is used.

【0046】情報入手手段15は、素子11の周囲環境
情報であるインクタンク内の情報を入手する。判断手段
16は、情報入手手段15より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。情報伝達手段18は、判断手
段16の命令によって電力を、タンク内部情報へ伝達す
るためのエネルギーに変換して、外部Bへインク内部情
報を表示、伝達する。
The information obtaining means 15 obtains information in the ink tank which is information on the surrounding environment of the element 11. The determining means 16 compares the tank internal information obtained from the information obtaining means 15 with the information stored in the information storage means 17 and determines whether it is necessary to transmit the obtained tank internal information to the outside. The information storage unit 17 stores various conditions to be compared with the obtained tank internal information and the tank internal information obtained from the information obtaining unit 15. The information transmitting means 18 converts the electric power into energy for transmitting to the tank internal information according to the instruction of the determining means 16 and displays and transmits the ink internal information to the external B.

【0047】図2は図1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及び図2を参照すれ
ば、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、その電力により情報入手手段15、判断手段
16、情報蓄積手段17、および情報伝達手段18を起
動する。
FIG. 2 is a flowchart for explaining the operation of the device shown in FIG. Referring to FIGS. 1 and 2, when an electromotive force 12 is applied from the outside A toward the element 11, the energy conversion unit 14 converts the electromotive force 12 into the power 13, and the information obtaining unit 15 uses the power to convert the power into the information 13. Activate the means 16, the information storage means 17, and the information transmission means 18.

【0048】起動した情報入手手段15は、素子周囲の
環境情報であるインクタンク内の情報、例えば、インク
の残量、インクの種類、温度、pHなどの情報を入手す
る(図2のステップS11)。次に、判断手段16は、
入手したタンク内部情報と参照するための条件を情報蓄
積手段17より読み出し(図2のステップS12)、こ
の読み出した条件と入手したタンク内部情報とを比較
し、情報伝達の必要性を判断する(図2のステップS1
3)。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。
The activated information obtaining means 15 obtains information in the ink tank which is environmental information around the element, for example, information such as the remaining amount of ink, the type of ink, the temperature and the pH (step S11 in FIG. 2). ). Next, the determination means 16
The obtained tank internal information is read from the information storage means 17 from the information storage means 17 (step S12 in FIG. 2), and the read conditions are compared with the obtained tank internal information to determine the necessity of information transmission (step S12). Step S1 in FIG.
3). Here, the determination based on the conditions set in advance in the information storage unit 17 is based on the determination that the tank needs to be replaced because, for example, the remaining amount of ink has become 2 ml or less, or the pH of the ink has greatly changed. What to do.

【0049】ステップS13において判断手段16が外
部へタンク内の情報を伝達する必要がないと判断した場
合には、情報蓄積手段17に現在のインクタンク内の情
報が蓄積される(図2のステップS14)。この蓄積情
報は次に情報入手手段15が入手した情報と判断手段1
6で比較してもよい。
If it is determined in step S13 that the information in the tank does not need to be transmitted to the outside, the information in the current ink tank is stored in the information storage means 17 (step S13 in FIG. 2). S14). This accumulated information is then used as information obtained by the information obtaining means 15 and the judgment means 1
6 may be compared.

【0050】またステップS13において、判断手段1
6が外部へタンク内の情報を伝達する必要があると判断
した場合には、エネルギー変換により得た電力が、情報
伝達手段18で、インクタンク内の情報を外部へ伝達す
るためのエネルギーへと変換される。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B(例えば、インクジェット
記録装置)に伝達する(図2のステップS15)。ま
た、伝達先はインクジェット記録装置のみでなく、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。
In step S13, the judgment means 1
If it is determined that the information in the tank needs to be transmitted to the outside, the power obtained by the energy conversion is converted by the information transmitting means 18 into energy for transmitting the information in the ink tank to the outside. Is converted. The energy for this transmission can use magnetic fields, light, shapes, colors, radio waves, sounds, etc. For example, if it is determined that the remaining ink amount is less than 2 milliliters, a sound is generated and the tank is sounded. The fact that replacement is necessary is transmitted to the external B (for example, an ink jet recording apparatus) (step S15 in FIG. 2). In addition, the transmission destination is not limited to the ink jet recording apparatus. In particular, in the case of light, shape, color, sound, or the like, the information may be transmitted to human vision or hearing. Further, the transmission method may be changed according to the information, such as sound when it is determined that the remaining amount of ink is 2 milliliters or less, and light when the pH of the ink has largely changed.

【0051】インクジェット記録装置に用いられる場
合、素子に外部エネルギーとして起電力を供給する手段
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、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用いれば検査などに
用いられる(品質保証)。
When used in an ink jet recording apparatus, means for supplying electromotive force to the element as external energy may be provided at the recovery position, return position, carriage, head, or the like. In addition, if an apparatus having a means for supplying an electromotive force is used, the state inside the ink tank can be known without an ink jet recording apparatus. For example, if the apparatus is used in a factory or a store, it is used for inspection ( quality assurance).

【0052】本実施形態によれば、素子がエネルギー変
換手段を有しているので、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、例えば図11〜図14に示すような
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。
According to the present embodiment, since the element has the energy conversion means, it is not necessary to perform direct electrical wiring with the outside, and it is difficult to perform direct electrical wiring with the outside. The element can be used at any point in the object, for example, in the ink as shown in FIGS. 11 to 14. By arranging the elements in the ink, the state of the ink can be accurately grasped in real time.

【0053】また、素子がエネルギー変換手段を有して
いるので、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、もしくは図11〜
図14のようにインク中など、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。尚、本実施例では
非接触で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。
Further, since the element has the energy conversion means, it is not necessary to arrange a means (in this example, a power supply) for storing an electromotive force for operating the element, so that the element can be downsized. , Narrow places, or Figure 11-
As shown in FIG. 14, the element can be used at any position in the object, such as in the ink. In the present embodiment, the electromotive force is supplied in a non-contact manner. However, a mode in which the electromotive force is supplied in a temporary contact with the outside and then in a non-contact state with the outside may be employed.

【0054】本実施形態では、上述したように情報蓄積
手段17として、強誘電体からなるFeRAMが用いられて
いる。これにより、情報蓄積手段17は、一般に用いら
れているDRAM(Dynamic Random Access Memory)の
ようにデータの読み書きが速いといった高速性を有し、
電源が切れてもデータを保持できる不揮発性メモリとな
る。このようにFeRAMは高速アクセスが可能であるこ
と、不揮発性なので電源が不安定でもデータが消えない
ことが、立体形半導体素子をインクタンクで使う場合に
有効となる。このようにFeRAMに蓄積情報を蓄積するこ
とにより、正確な情報処理を行い、外部装置と双方向の
信号のやり取りが高速で、かつ低電圧で駆動することが
可能となる。一方で、低電圧で駆動することができ、ま
た、半導体プロセスを使用して小型に構成することが可
能である。このようにFeRAMは高速アクセスが可能であ
り、不揮発性なので、電源が不安定でもデータが消えな
いこと、低消費電力で小型化が可能であることから、立
体形半導体素子の情報蓄積手段として極めて有効に構成
することが可能である。上記特徴を生かして、後述する
ようにインクタンクで立体形半導体素子を使う場合は特
に有効となる。
In this embodiment, a FeRAM made of a ferroelectric is used as the information storage means 17 as described above. As a result, the information storage means 17 has a high speed of reading and writing data as fast as a commonly used DRAM (Dynamic Random Access Memory),
This is a non-volatile memory that can hold data even when the power is turned off. As described above, the fact that the FeRAM can be accessed at a high speed and that the data is not erased even when the power supply is unstable because it is nonvolatile is effective when the three-dimensional semiconductor element is used in the ink tank. By accumulating the accumulated information in the FeRAM in this manner, accurate information processing can be performed, and bidirectional signal exchange with an external device can be performed at a high speed and at a low voltage. On the other hand, it can be driven at a low voltage and can be made compact by using a semiconductor process. As described above, since FeRAM can be accessed at high speed and is non-volatile, data is not lost even if the power supply is unstable, and it can be miniaturized with low power consumption. It can be effectively configured. This is particularly effective when a three-dimensional semiconductor element is used in an ink tank as described later by taking advantage of the above characteristics.

【0055】また、このように情報蓄積手段17が、強
誘電体からなるFeRAMであることにより、FeRAMの強誘電
材料をコンデンサとして活用すれば、立体形半導体素子
のキャパシタンスを大きくすることができる。このよう
に立体形半導体素子のキャパシタンスを大きくすること
により、立体形半導体素子が外部装置と信号のやり取り
を行なう際にも、後述するように立体形半導体素子の通
信周波数を小さくすることができるので、低周波数でも
立体形半導体素子の通信が可能となり、通信の自由度が
高くなる。
Further, since the information storage means 17 is a FeRAM made of a ferroelectric material, if the ferroelectric material of the FeRAM is used as a capacitor, the capacitance of the three-dimensional semiconductor device can be increased. By increasing the capacitance of the three-dimensional semiconductor element in this way, even when the three-dimensional semiconductor element exchanges signals with an external device, the communication frequency of the three-dimensional semiconductor element can be reduced as described later. Also, communication of the three-dimensional semiconductor element can be performed even at a low frequency, and the degree of freedom of communication is increased.

【0056】(第2の実施の形態)図3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21は、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で得た電力により起動する情報入手手段2
5、判断手段26、情報蓄積手段27、情報伝達手段2
8、受信手段29とを備え、インクタンク内に配され
る。第1の実施の形態とは受信機能を有する点で異な
る。また、素子を動作させるために供給する起電力は、
電磁誘導、熱、光、放射線などが適用できる。また、少
なくともエネルギー変換手段24と情報入手手段25と
受信手段29は素子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。本実施形態においても、情報蓄
積手段27として、強誘電体からなるFeRAMが用いられ
ている。
(Second Embodiment) FIG. 3 shows a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a block diagram showing an internal configuration of the three-dimensional semiconductor device according to the embodiment and exchanges with the outside. The three-dimensional semiconductor element 21 of the form shown in FIG. 1 includes an energy conversion unit 24 that converts an electromotive force 22 supplied from the outside A to the element 21 in a non-contact manner into an electric power 23, and an electric power obtained by the energy conversion unit 24. Information acquisition means 2 activated by
5, judgment means 26, information storage means 27, information transmission means 2
8, a receiving means 29, and is provided in the ink tank. It differs from the first embodiment in that it has a receiving function. Further, the electromotive force supplied to operate the element is:
Electromagnetic induction, heat, light, radiation and the like can be applied. It is desirable that at least the energy conversion means 24, the information acquisition means 25, and the reception means 29 are formed on or near the surface of the element. Also in the present embodiment, a FeRAM made of a ferroelectric is used as the information storage unit 27.

【0057】情報入手手段25は、素子21の周囲環境
情報であるインクタンク内の情報を入手する。受信手段
29は外部Aまたは外部Bからの入力信号20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、情報入手手段25にタンク内部情報を入手させ、
この入手したタンク内部情報と情報蓄積手段27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が所
定の条件を満たすかどうかを判断する。情報蓄積手段2
7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25より入手したタンク内部情報を蓄積する。
情報伝達手段28は、判断手段26の命令によって電力
を、タンク内部情報へ伝達するためのエネルギーに変換
して、判断手段26による判断結果を外部Aまたは外部
Bまたは外部Cへ表示、伝達する。
The information obtaining means 25 obtains information in the ink tank which is information on the surrounding environment of the element 21. The receiving means 29 receives the input signal 20 from the external A or the external B. The determining means 26 makes the information obtaining means 25 obtain the tank internal information in accordance with the input signal from the receiving means 29,
The obtained tank internal information is compared with the information stored in the information storage means 27 to determine whether the obtained tank internal information satisfies a predetermined condition. Information storage means 2
7 stores various conditions to be compared with the obtained tank internal information and the tank internal information obtained from the information obtaining means 25.
The information transmitting means 28 converts the electric power into energy for transmitting to the tank internal information according to the command of the determining means 26, and displays and transmits the result of the determination by the determining means 26 to the external A, the external B or the external C.

【0058】図4は図3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3及び図4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、その電力により情報入手手段25、判断手段
26、情報蓄積手段27、情報伝達手段28および受信
手段29を起動する。
FIG. 4 is a flow chart for explaining the operation of the device shown in FIG. Referring to FIGS. 3 and 4, when an electromotive force 22 is applied from the outside A toward the element 21, the energy conversion unit 24 converts the electromotive force 22 into the power 23, and the information obtaining unit 25 determines the power using the power. The means 26, the information storage means 27, the information transmission means 28 and the reception means 29 are activated.

【0059】この状態において、外部A又は外部Bから
素子21にインクタンク内の情報を聞くための信号30
を送信する。この入力信号30は例えばインクタンク内
にまだインクが残っているかどうかを素子に聞くための
信号であり、受信手段29で受信される(図4のステッ
プS21)。すると、判断手段26は、情報入手手段2
5によりインクタンク内の情報、例えばインクの残量、
インクの種類、温度、pHなどの情報を入手させ(図4
のステップS22)、かつ入手したタンク内部情報と参
照するための条件を情報蓄積手段27より読み出し(図
2のステップS23)、入手したタンク内部情報が設定
条件を満たすかどうかを判断する(図4のステップS2
4)。
In this state, a signal 30 for inquiring the element 21 from the external device A or the external device B to hear information in the ink tank.
Send The input signal 30 is a signal for asking the element whether ink is still remaining in the ink tank, and is received by the receiving means 29 (step S21 in FIG. 4). Then, the determining means 26 determines that the information obtaining means 2
5, the information in the ink tank, for example, the remaining amount of ink,
Information on ink type, temperature, pH, etc. is obtained (Fig. 4
Step S22), and the obtained tank internal information and the conditions for referring to the information are read from the information storage means 27 (Step S23 in FIG. 2), and it is determined whether the obtained tank internal information satisfies the set condition (FIG. 4) Step S2
4).

【0060】ステップS24において入手情報が設定条
件を満たさないと判断した場合にはその満たしていない
旨を、入手情報が設定条件を満たすと判断した場合には
その満たしている旨を外部A又は外部B又は外部Cに伝
達する(ステップS25,S26)。このとき、判断結
果に併せて入手情報も伝達してもよい。この伝達は、エ
ネルギー変換により得た電力を情報伝達手段28で、イ
ンクタンク内の情報を外部へ伝達するためのエネルギー
へ変換することで行なう。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、判断結果に応じて変化させ、また、判断す
べき質問内容(例えば、インク残量が2ミリリットル以下であ
るかや、インクのpHが変化しているか等)に応じて、
その伝達方法を変えてもよい。
In step S24, when it is determined that the obtained information does not satisfy the set condition, it is determined that the obtained information does not satisfy the setting condition. When it is determined that the obtained information satisfies the set condition, it is determined that the obtained information is satisfied. The information is transmitted to B or the external C (steps S25 and S26). At this time, the obtained information may be transmitted together with the determination result. This transmission is performed by converting the power obtained by the energy conversion into information for transmitting the information in the ink tank to the outside by the information transmitting means 28. The energy to be transmitted can use a magnetic field, light, shape, color, radio wave, sound, etc., and is changed according to the determination result. 2 ml or less, or the pH of the ink has changed, etc.)
The transmission method may be changed.

【0061】なお、外部A又は外部Bからの入力信号3
0と共に起電力をも素子21に与えても良く、例えばそ
の起電力が電磁誘導の場合はインクの残量について聞く
ための信号、光の場合はpHを聞くための信号など使い
道を分けて与えても良い。
The input signal 3 from the external A or the external B
An electromotive force may also be applied to the element 21 together with 0. For example, when the electromotive force is electromagnetic induction, a signal for asking about the remaining amount of ink is provided, and when the electromotive force is light, a signal for asking pH is given separately. May be.

【0062】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。
According to the present embodiment, since it has a function of receiving an external signal, in addition to the effects of the first embodiment, it is possible to respond to questions with various types of external signals. It is possible to exchange information between the element and the outside.

【0063】なお、インクタンク内に配するのに好適な
素子について述べたため、情報入手手段を備えたものと
したが、これを持たず、素子に予め記憶してある情報を
外部からの入力信号に応じて外部に出力する立体形半導
体素子を本実施形態の基本構成とする。
Although the device suitable for disposing in the ink tank has been described, the device is provided with information obtaining means. However, the device is not provided, and the information stored in the device in advance is input from an external input signal. A three-dimensional semiconductor element that outputs to the outside according to the above is the basic configuration of the present embodiment.

【0064】(第3の実施の形態)図5は本発明の第3
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31は、外部Aから素
子31に向かって非接触で供給された起電力32を電力
33に変換するエネルギー変換手段34と、エネルギー
変換手段34で得た電力を用いて浮力を発生させる浮力
発生手段35とを備え、インクタンク内のインク中に配
される。
(Third Embodiment) FIG. 5 shows a third embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a block diagram showing an internal configuration of the three-dimensional semiconductor device according to the embodiment and exchanges with the outside. The three-dimensional semiconductor element 31 of the form shown in FIG. 3 includes an energy conversion means 34 for converting an electromotive force 32 supplied from the outside A to the element 31 in a non-contact manner into an electric power 33, and an electric power obtained by the energy conversion means 34. And a buoyancy generating means 35 for generating buoyancy by using an ink tank.

【0065】このような形態では、外部Aから素子31
に向かって起電力32を与えると、エネルギー変換手段
34が起電力32を電力33へと変換し、その電力33
を用いて浮力発生手段35が浮力を発生し、素子31を
インク液面で浮遊させる。この浮力は必ずしもインク液
面だけでなく、インクが空の状態で吐出を行うのを防止
するために、素子の位置が必ずインク液面から一定距離
下方に存在するようにしてもよい。
In such a form, the element 31
When the electromotive force 32 is applied toward the power source, the energy conversion means 34 converts the electromotive force 32 into power 33, and the power 33
The buoyancy generating means 35 generates buoyancy by using, and causes the element 31 to float on the ink liquid surface. This buoyancy is not limited to the ink level, and the element may be located at a certain distance below the ink level in order to prevent the ink from being discharged in an empty state.

【0066】例えば図6にインクタンクのインク中に浮
遊させた素子の位置を、インクの消費変化とともに示
す。図6に示すようなタンクではインク供給口36より
負圧発生部材37のインクが外部へ導出されるのに伴
い、消費された分のインクが負圧発生部材37に保持さ
れる。これにより、生インク38中の立体形素子31
は、インク液面Hから一定距離下方に存在した状態で、
インクの消費によるインク液面Hの位置の低下と共に移
動する。
For example, FIG. 6 shows the positions of the elements floating in the ink in the ink tank together with changes in ink consumption. In the tank as shown in FIG. 6, as the ink of the negative pressure generating member 37 is led out from the ink supply port 36, the consumed ink is held by the negative pressure generating member 37. Thereby, the three-dimensional element 31 in the raw ink 38
Is located a certain distance below the ink level H,
It moves as the position of the ink level H decreases due to ink consumption.

【0067】図7は素子31の位置を確認し、タンク交
換の必要性を判断するためのフローチャートである。図
5及び図7のステップS31〜S34を参照すると、外
部A又は外部B(例えばインクジェット記録装置)によ
り素子31に向けて光を発信し、その光を外部A又は外
部B(例えばインクジェット記録装置)又は外部Cで受
信することにより素子31の位置が検知され、この素子
の位置によりインクタンク交換の必要があるか等をイン
クジェット記録装置が判断し、必要がある場合はタンク
交換を音や光等で報知する。
FIG. 7 is a flowchart for confirming the position of the element 31 and determining the necessity of tank replacement. Referring to steps S31 to S34 in FIGS. 5 and 7, light is transmitted from the external A or the external B (for example, an ink jet recording apparatus) to the element 31, and the light is transmitted to the external A or the external B (for example, an ink jet recording apparatus). Alternatively, the position of the element 31 is detected by receiving the signal from the external C, and the ink jet recording apparatus determines whether or not the ink tank needs to be replaced based on the position of the element. To inform.

【0068】この素子の位置の検出は、発光手段と受光
手段が対向して設けられていて、素子の部分が光を通さ
ないことにより位置が確認されるもの、もしくは発光手
段から発した光が受光手段に向けて反射することにより
確認されるものなどが用いられる。
The position of the element can be detected by detecting the position of the element because the light-emitting means and the light-receiving means are provided opposite to each other, and the position of the element is confirmed by the fact that the element does not transmit light. What is confirmed by being reflected toward the light receiving means is used.

【0069】本実施形態によれば、液体の比重が異なる
など素子が用いられる環境により素子に必要な浮力など
が変化する場合においても、外部からの起電力をエネル
ギー変換手段により変換して所望の位置に常に素子が存
在するように設定することができるので、素子が置かれ
る環境に関わらず素子を使用することが可能である。
According to the present embodiment, even when the buoyancy required for the element changes depending on the environment in which the element is used, such as when the specific gravity of the liquid is different, the external electromotive force is converted by the energy conversion means to a desired value. Since it can be set so that the element always exists at the position, the element can be used regardless of the environment where the element is placed.

【0070】なお、本実施形態は上述した第1及び第2
の実施の形態に適宜組み合わせることも可能である。
This embodiment is similar to the first and second embodiments described above.
It is also possible to appropriately combine the above embodiments.

【0071】(第4の実施の形態)図8は本発明の第4
の実施の形態である立体形半導体素子の使用方法を説明
するための概念図である。
(Fourth Embodiment) FIG. 8 shows a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a conceptual diagram for describing a method of using the three-dimensional semiconductor element according to the embodiment.

【0072】本実施形態は第1又は第2の実施形態の立
体形半導体素子に他の素子に情報を伝達する機能を付与
し、これらを対象物中に複数配置した構成である。
This embodiment has a configuration in which a function of transmitting information to another element is added to the three-dimensional semiconductor element of the first or second embodiment, and a plurality of these elements are arranged in an object.

【0073】図8(A)の例では、第1の実施の形態の
立体形半導体素子が対象物中に複数配されており、各素
子に外部A又は外部Bより起電力が供給されると、各素
子が周囲環境情報をそれぞれ入手し、素子41の入手情
報aは素子42へ、素子41及び素子42の入手情報
a,bは次の素子へと順次伝達され、最後の素子43は
すべての入手情報を外部A又は外部Bに伝達する。
In the example of FIG. 8A, a plurality of three-dimensional semiconductor elements according to the first embodiment are arranged in an object, and when an electromotive force is supplied from the external A or the external B to each element. Each element obtains the surrounding environment information, the obtained information a of the element 41 is transmitted to the element 42, the obtained information a and b of the elements 41 and 42 are sequentially transmitted to the next element, and the last element 43 is all Is transmitted to the external A or the external B.

【0074】また、図8(B)の例では、第2の実施の
形態の立体形半導体素子が対象物中に複数配され、各素
子に外部A又は外部Bより起電力が供給されており、外
部A又は外部Bより例えば素子53に信号による所定の
質問が入力されると、質問内容に対応する素子51又は
52は質問に応じた情報を入手して回答を行ない、素子
51又は52の質問回答は他の素子へと順次伝達され、
所望の素子53より外部A又は外部B又は外部Cに返答
される。
In the example of FIG. 8B, a plurality of three-dimensional semiconductor elements according to the second embodiment are arranged in an object, and each element is supplied with electromotive force from external A or external B. When a predetermined question by a signal is input from the external A or the external B to the element 53, for example, the element 51 or 52 corresponding to the content of the question obtains information corresponding to the question and makes an answer. Questions and answers are sequentially transmitted to other elements,
A response is sent from the desired element 53 to the external A or the external B or the external C.

【0075】また、図8(C)の例では、第2の実施の
形態の立体形半導体素子が対象物中に複数配され、各素
子に外部A又は外部Bより起電力が供給されており、外
部A又は外部Bより例えば素子63に対してある信号が
入力されると、その信号は素子62および素子61へと
順次伝達され、素子63により外部A又は外部B又は外
部Cへ表示を行なう。
In the example of FIG. 8C, a plurality of three-dimensional semiconductor elements according to the second embodiment are arranged in an object, and each element is supplied with an electromotive force from external A or external B. When a certain signal is input from the external A or the external B to the element 63, for example, the signal is sequentially transmitted to the element 62 and the element 61, and the element 63 performs display on the external A, the external B, or the external C. .

【0076】なお、図8(A)〜(C)の例では、複数
の立体形半導体素子の一つに第3の実施の形態の浮力発
生手段を備えたものを使用してもよい。
In the examples shown in FIGS. 8A to 8C, one of the plurality of three-dimensional semiconductor elements provided with the buoyancy generating means of the third embodiment may be used.

【0077】また図9は、インクタンク内及びこれに接
続したインクジェットヘッド内にそれぞれ、第1、第2
又は第3の実施の形態を適宜組み合わせた立体形半導体
素子を配置した例を示している。この例では、第1の実
施の形態に対して第3の実施の形態の浮力発生手段およ
び他の素子79への情報伝達機能を付加した立体形半導
体素子71がインクタンク72のインク73中の所望の
位置に配置される。一方、インクタンク72のインク供
給口74と連結した液路75及び液室76を通じて供給
されたインクを印字のために吐出口77から吐出する記
録ヘッド78には、ID機能(認証機能)を備えた第2
の実施の形態の立体形半導体素子79が配置される。こ
の素子79への電力供給は素子表面に配した電極部と記
録ヘッド78を駆動するための電気基板上のコンタクト
部との接触によって行なってもよい。
FIG. 9 shows the first and second ink tanks and the ink jet head connected thereto, respectively.
Alternatively, an example in which a three-dimensional semiconductor element obtained by appropriately combining the third embodiment is arranged is shown. In this example, a three-dimensional semiconductor element 71 having the buoyancy generating means of the third embodiment and a function of transmitting information to another element 79 is added to the first embodiment. It is arranged at a desired position. On the other hand, the recording head 78 which discharges the ink supplied through the liquid path 75 and the liquid chamber 76 connected to the ink supply port 74 of the ink tank 72 from the discharge port 77 for printing has an ID function (authentication function). The second
The three-dimensional semiconductor element 79 according to the embodiment is arranged. The power supply to the element 79 may be performed by contact between an electrode portion arranged on the element surface and a contact portion on an electric board for driving the recording head 78.

【0078】そして、各素子71,79に外部から起電
力を供給すると、インク中の素子71は例えばインクの
残量情報を入手し、記録ヘッド側の素子79は例えばタ
ンク交換のためのインク残量を判断するID情報を素子
71に伝達する。すると、素子71は入手したインク残
量とIDを比較し、一致したときのみ、素子79に外部
へタンク交換を知らせるよう伝達指示する。素子79は
これを受信して外部にタンク交換を知らせる信号を伝達
したり、人の目や聴覚に訴える音や光等を出力する。
When an electromotive force is supplied to each of the elements 71 and 79 from the outside, the element 71 in the ink obtains, for example, information on the remaining amount of ink, and the element 79 on the recording head side obtains, for example, the remaining amount of ink for tank replacement. The ID information for determining the amount is transmitted to the element 71. Then, the element 71 compares the acquired remaining ink amount with the ID, and instructs the element 79 to notify the outside of the tank replacement only when they match. The element 79 receives this and transmits a signal notifying the tank replacement to the outside, or outputs a sound or light appealing to human eyes or hearing.

【0079】以上のように、素子をある対象物中に複数
配することで、複雑な情報の条件を設定することが可能
となる。
As described above, by arranging a plurality of elements in an object, it is possible to set complicated information conditions.

【0080】また、図8及び図9に示した例では、各々
の立体形半導体素子に起電力を供給する構成としたが、
これに限らず、ある素子に供給した起電力を情報ととも
に他の素子に順次伝達する構成であってもよい。例えば
図10に示すように、第1の実施の形態に対して第3の
実施の形態の浮力発生手段と他の素子への情報伝達機能
および起電力供給機能を付加した立体形半導体素子81
及び、第2の実施の形態に対して第3の実施の形態の浮
力発生手段と他の素子への情報伝達機能および起電力供
給機能を付加した立体形半導体素子82がそれぞれ、図
9と同様のインクタンク72のインク73中の所望の位
置に配置される。一方、インクタンク72と連結した記
録ヘッド78には、ID機能(認証機能)を備えた第2
の実施の形態の立体形半導体素子83が配置される。こ
の素子83への電力供給は素子表面に配した電極部と記
録ヘッド78を駆動するための電気基板上のコンタクト
部との接触によって行なってもよい。
In the example shown in FIGS. 8 and 9, the configuration is such that an electromotive force is supplied to each of the three-dimensional semiconductor elements.
The configuration is not limited to this, and a configuration may be used in which the electromotive force supplied to a certain element is sequentially transmitted to another element together with information. For example, as shown in FIG. 10, a three-dimensional semiconductor element 81 in which the buoyancy generating means of the third embodiment, the function of transmitting information to other elements, and the function of supplying electromotive force are added to the first embodiment.
The buoyancy generating means of the third embodiment and the three-dimensional semiconductor elements 82 having the function of transmitting information to other elements and the function of supplying an electromotive force to the other elements are the same as those of FIG. At the desired position in the ink 73 of the ink tank 72. On the other hand, the recording head 78 connected to the ink tank 72 has a second function provided with an ID function (authentication function).
The three-dimensional semiconductor element 83 according to the embodiment is arranged. The power supply to the element 83 may be performed by contact between an electrode portion arranged on the element surface and a contact portion on an electric board for driving the recording head 78.

【0081】そして、素子81に外部から起電力を供給
すると、インク中の素子81は例えばインクの残量情報
を入手して、この情報を内部の規定条件と比較し、他の
素子へ伝達の必要がある場合は入手したインク残量情報
を素子82に、素子82を動作させる起電力とともに伝
達する。起電力が供給された素子82は、素子81から
伝達されたインク残量情報を受信するとともに、例えば
インクのpHに関する情報を入手し、記録ヘッド側の素
子83に、素子83を動作させる起電力を伝達する。す
ると、起電力が供給された記録ヘッド側の素子83は例
えばタンク交換のためのインク残量又はインクのpHを
判断するID情報を素子82に伝達する。そして素子8
2は、入手したインク残量情報およびpH情報とIDを
比較し、一致したときのみ、素子83に外部へタンク交
換を知らせるよう伝達指示する。素子83はこれを受信
して外部にタンク交換を知らせる信号を伝達したり、人
の目や聴覚に訴える音や光等を出力する。このように、
ある素子から他の素子へと情報とともに起電力を供給す
る方法も考えられる。
When an electromotive force is supplied to the element 81 from the outside, the element 81 in the ink obtains, for example, information on the remaining amount of the ink, compares this information with internal prescribed conditions, and transmits the information to other elements. When necessary, the obtained ink remaining amount information is transmitted to the element 82 together with the electromotive force for operating the element 82. The element 82 to which the electromotive force is supplied receives the ink remaining amount information transmitted from the element 81 and obtains, for example, information on the pH of the ink, and causes the element 83 on the recording head side to operate the element 83. To communicate. Then, the element 83 on the recording head side supplied with the electromotive force transmits, to the element 82, ID information for determining the remaining amount of ink or the pH of ink for tank replacement, for example. And element 8
No. 2 compares the acquired ink remaining amount information and pH information with the ID, and only when they match, instructs the element 83 to notify the outside of the tank replacement of the element replacement. The element 83 receives this and transmits a signal notifying the tank replacement to the outside, or outputs a sound or light appealing to human eyes or hearing. in this way,
A method of supplying an electromotive force together with information from one element to another element is also conceivable.

【0082】なお、記録ヘッド78は、液路内でヒータ
ー等の電気熱変換素子の熱によりインクを発泡させ、そ
の気泡成長エネルギーにより、液路と連通する微小開口
よりインクを吐出するものが考えられる。
It is conceivable that the recording head 78 causes ink to foam in the liquid path by the heat of an electrothermal conversion element such as a heater, and discharges the ink from a minute opening communicating with the liquid path by the bubble growth energy. Can be

【0083】(その他の実施の形態)上述した実施の形
態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11〜図14に示す。図11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5
04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。
(Other Embodiments) FIGS. 11 to 14 show examples of the configuration of an ink tank to which the three-dimensional semiconductor element of the above-described embodiment can be applied. An ink tank 501 shown in FIG. 11 has a flexible ink bag 502 containing ink inside a housing 503 and a rubber stopper 5 fixed to the housing 503.
04, the bag mouth 502a is closed, and a hollow needle 505 for drawing out ink pierces the rubber stopper 504 to communicate with the inside of the bag, thereby supplying ink to an unillustrated inkjet head. The three-dimensional semiconductor element 506 of the present invention can be arranged in the ink bag 502 of such an ink tank 501.

【0084】また、図12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。
The ink tank 511 shown in FIG.
In the figure, an ink jet head 515 for ejecting ink toward the recording paper S and performing recording is attached to an ink supply port 514 of a housing 512 containing the ink 513.
The three-dimensional semiconductor element 516 of the present invention can be arranged in the ink 513 in such a tank 511.

【0085】また、図13に示すインクタンク521は
図6、図9、図10に示したタンクと同様のタンクであ
り、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にお
いて第1室と第2室とにそれぞれ本発明の立体形半導体
素子526,527を配し、分割された各々の室のイン
クに関する情報をやり取りしてもよい。
The ink tank 521 shown in FIG. 13 is a tank similar to the tank shown in FIGS. 6, 9 and 10, and has a completely sealed first chamber for storing the ink 522,
It has a second chamber in the atmosphere communication state for accommodating the negative pressure generating member 523, and a communication path 524 for communicating the first and second chambers at the bottom of the tank. When ink is consumed from the ink supply port 525 on the second chamber side, the air 522 in the first chamber is led out to the second chamber instead of the air entering the first chamber from the second chamber side. In the tank 521 having such a configuration, the three-dimensional semiconductor elements 526 and 527 of the present invention may be arranged in the first chamber and the second chamber, respectively, and information about ink in each of the divided chambers may be exchanged.

【0086】また、図14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、図9、図10に示したタンクと同様
に、インクタンク側とインクジェットヘッド側にそれぞ
れ本発明の立体形半導体素子534,535を配し、分
割された各々の構成部内のインクに関する情報をやり取
りしてもよい。
The ink tank 531 shown in FIG.
Is an ink-jet head 5 that houses a porous member 532 holding ink and uses the stored ink for recording.
33 is attached. Tank 5 having such a configuration
In the same manner as in the tanks shown in FIGS. 9 and 10, the three-dimensional semiconductor elements 534 and 535 of the present invention are disposed on the ink tank side and the inkjet head side, respectively, and the ink in each of the divided components is also provided. Information may be exchanged.

【0087】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15に概略図で示す。図15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11〜図14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、該インクタンク内に配された立
体形半導体素子へ外部エネルギーである起電力を供給す
る手段622や前記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。
Next, FIG. 15 is a schematic diagram showing an example of the configuration of an ink jet recording apparatus equipped with an ink tank provided with the three-dimensional semiconductor element of the present invention. A head cartridge 601 mounted on the ink jet recording apparatus 600 shown in FIG. 15 has a liquid discharge head for discharging ink for print recording, and FIGS. 11 to 14 for holding liquid supplied to the liquid discharge head. And an ink tank as shown. Further, a unit 622 for supplying an electromotive force as external energy to the three-dimensional semiconductor element disposed in the ink tank and a unit (not shown) for bidirectionally communicating information with the element are provided in the recording apparatus 600. ing.

【0088】ヘッドカートリッジ601は、図15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。
As shown in FIG. 15, the head cartridge 601 engages with the spiral groove 606 of the lead screw 605 rotating via the driving force transmission gears 603 and 604 in conjunction with the forward and reverse rotation of the drive motor 602. Is mounted on a carriage 607. The head cartridge 601 is moved by the power of the drive motor 602 to the carriage 6.
07 is reciprocated along the guide 608 in the directions of arrows a and b. The inkjet recording apparatus 600 includes a recording medium transport unit (not shown) that transports a printing paper P as a recording medium that receives a liquid such as ink discharged from the head cartridge 601. The paper pressing plate 610 of the print paper P conveyed on the platen 609 by the recording medium conveying means presses the print paper P against the platen 609 in the moving direction of the carriage 607.

【0089】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。
Near the one end of the lead screw 605, photocouplers 611 and 612 are provided. The photocouplers 611 and 612 are
07, the photocouplers 611 and 6
This is a home position detecting means for confirming the presence in the area No. 12 and switching the rotation direction of the drive motor 602. In the vicinity of one end of the platen 609, a support member 613 that supports a cap member 614 that covers the front surface of the head cartridge 601 having the discharge port is provided. In addition, an ink suction unit 615 that sucks ink that has been idly discharged from the head cartridge 601 and accumulated inside the cap member 614 is provided. The ink suction unit 615 performs suction recovery of the head cartridge 601 through the opening of the cap member 614.

【0090】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。
The ink jet recording apparatus 600 is provided with a main body support 619. The moving member 618 is attached to the main body support 619 in the front-rear direction, that is, the carriage 6.
It is supported so as to be movable in a direction perpendicular to the direction of movement 07. The cleaning blade 617 is attached to the moving member 618. Cleaning blade 6
Reference numeral 17 is not limited to this form, and may be another form of a known cleaning blade. Further, the ink suction means 6
15 is provided with a lever 620 for starting suction in the suction recovery operation by the lever 15. The lever 620 moves with the movement of the cam 621 engaging with the carriage 607, and the driving force from the driving motor 602 switches the clutch. The movement is controlled by a known transmission means such as the like. An ink jet recording control unit for giving a signal to a heating element provided in the head cartridge 601 and controlling the driving of each mechanism described above is provided on the recording apparatus main body side.
It is not shown in FIG.

【0091】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。
In the ink jet recording apparatus 600 having the above-described structure, the head cartridge 601 reciprocates over the entire width of the print sheet P with respect to the print sheet P conveyed on the platen 609 by the recording medium conveying means. When a drive signal is supplied from a drive signal supply unit (not shown) to the head cartridge 601 during this movement, ink (recording liquid) is ejected from the liquid ejection head unit to the recording medium in accordance with the signal, and recording is performed. Done.

【0092】[0092]

【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。
Next, a preferred embodiment in which the three-dimensional semiconductor device of the present invention is arranged in an ink tank will be described in more detail.

【0093】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。インクタンク内に配置
される立体形半導体素子が球状シリコンに作り込まれる
場合、上記の実施の形態で説明した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。
First, information obtaining means applicable to the three-dimensional semiconductor device of the present invention will be described as an example. When the three-dimensional semiconductor element arranged in the ink tank is made of spherical silicon, the information obtaining means described in the above embodiment includes (1) forming a SiO 2 film or a SiN film as an ion-sensitive film; Sensors that detect the pH of ink, (2) pressure sensors that have a diaphragm structure and detect changes in pressure in the tank, and (3) photodiodes that convert light into heat energy and have a pyroelectric effect And (4) a sensor that detects the presence or absence of ink based on the amount of water in the tank using the conductive effect of the material.

【0094】次に、本発明の立体形半導体素子に適用可
能なエネルギー変換手段の具体例を挙げる。図16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
換手段の電力発生原理を説明するための図である。
Next, specific examples of energy conversion means applicable to the three-dimensional semiconductor device of the present invention will be described. FIG. 16 is a view for explaining the principle of power generation of the energy conversion means which is a component of the three-dimensional semiconductor device of the present invention.

【0095】図16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
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
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。
[0095] In FIG. 16, adjacent to the coil L a of the external resonant circuit 101, the conductive coil L of oscillation circuit 102
It was placed, the electric current I a in the coil L a via the external resonance circuit 101, the magnetic flux B that penetrates the coil L of oscillation circuit 102 by the current I a generated. Here, when the current Ia is changed, the magnetic flux B passing through the coil L changes, so that an induced electromotive force V is generated in the coil L. Therefore, the oscillating circuit 102 as energy conversion means is formed in the spherical silicon, and the external resonance circuit 101 is provided outside the element, for example, in an ink jet recording apparatus, and the conductor coil L of the oscillation circuit 102 on the element side and the resonance circuit 101 outside the element are used. by the coil L a is disposed to be adjacent, in the induced electromotive force by electromagnetic induction from the outside, it is possible to generate electric power for operating the device.

【0096】また、球状シリコンに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La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、
Further, the coil L having the number of turns N of the oscillation circuit 102 built in the spherical silicon as energy conversion means.
Flux B passing through the is proportional to the product of number of turns N a and current I a of the coil L a of the external resonant circuit 101, a proportional constant as k,

【0097】[0097]

【数1】 B=k*Na*Ia コイルLに生じる起電力Vは、[Number 1] B = k * N a * I a electromotive force V generated in the coil L is

【0098】[0098]

【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、
[Number 2] V = -N {dB / dt} = -kN a N {dI a / dt} = -M {dI a / dt} where magnetic flux B is the magnetic permeability of the magnetic core of the coil mu a, If the magnetic field is H,

【0099】[0099]

【数3】 B=μaH(z) ={μaaaa 2/2(ra 2+z23/2 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。
Equation 3] B = μ a H (z) = {μ a N a I a r a 2/2 (r a 2 + z 2) becomes 3/2. Here, z indicates the distance between the coil of the external resonance circuit and the coil formed in the spherical silicon.

【0100】式の相互インダクタンス:Mは、The mutual inductance of the equation: M is

【0101】[0101]

【数4】 M={μN/μaa}∫sB・dS ={μμaa 2aNS/2μ0(ra 2+z23/2} となる。ここで、μ0は、真空の透磁率である。The Equation 4] M = {μN / μ a I a} ∫ s B · dS = {μμ a r a 2 N a NS / 2μ 0 (r a 2 + z 2) 3/2}. Here, μ 0 is the magnetic permeability in vacuum.

【0102】そして、球状シリコンに作り込んだ発信回
路のインピーダンス:Zは、
Then, the impedance: Z of the transmitting circuit built in the spherical silicon is:

【0103】[0103]

【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、Equation 5] is expressed as Z (ω) = R + j {ωL- (1 / ωC)}, the external resonance circuit impedance: Z a is

【0104】[0104]

【数6】 Za(ω)=Ra+jωLa−{ω22/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:Z0は、
[6] Z a (ω) = R a + jωL a - a {ω 2 M 2 / Z ( ω)}. Here, J represents magnetization. The impedance: Z 0 when this external resonance circuit resonates (when the current value: Ia becomes maximum) is

【0105】[0105]

【数7】 Z0(ω0)=Ra+jLaω0−(ω0 22/R) となり、この共振回路の位相の遅れ:φは、Z 00 ) = R a + jL a ω 0 − (ω 0 2 M 2 / R), and the phase delay of this resonance circuit: φ is

【0106】[0106]

【数8】 tanφ={jLaω0−(ω0 22/R)}/R となる。Tan φ = {jL a ω 0 − (ω 0 2 M 2 / R)} / R

【0107】そして、この外部共振回路の共振周波数:
0は、
Then, the resonance frequency of this external resonance circuit:
f 0 is

【0108】[0108]

【数9】 f0=1/2π(LC)1/2 で求められる。It is obtained by f 0 = 1 / 2π (LC) 1/2 .

【0109】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。
From the above relationship, when the impedance of the oscillation circuit 102 formed in the spherical silicon is changed in accordance with the change of the ink in the ink tank, the frequency of the external resonance circuit 101 is changed to change the frequency of the external resonance circuit 101. The above-mentioned change of the ink appears in the amplitude and phase difference of the impedance 101. Furthermore, this phase difference and amplitude
The remaining ink amount (that is, change in z) is also included.

【0110】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。
For example, by changing the resonance frequency of the external resonance circuit 101, the output (impedance) from the oscillation circuit 102 formed in spherical silicon changes according to a change in the surrounding environment. The presence or absence of ink and the remaining amount of ink can be detected by detecting the ink property.

【0111】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変換手段としての
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。
Therefore, the oscillation circuit formed in the spherical silicon is not only an energy conversion means for generating electric power, but also a means for detecting a change in ink in the tank due to the relationship between the oscillation circuit and the external resonance circuit. It can also be used as a unit.

【0112】次に、本例の立体形半導体素子の製造方法
について説明する。図17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。
Next, a method of manufacturing the three-dimensional semiconductor device of this embodiment will be described. FIG. 17 is a process chart for explaining an example of the method for manufacturing a three-dimensional semiconductor device of the present invention, and shows each step in a cross section passing through the center of the spherical silicon. Further, here, a manufacturing method in which the center of gravity of the spherical silicon is formed lower than the center, the upper part inside the spherical body is made hollow, and the hollow part is kept in an airtight state is taken as an example.

【0113】図17(a)に示す球状シリコンに対し、
その全表面上に図17(b)に示すように熱酸化のSi
2膜202を形成した後、図17(c)に示すように
SiO2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。
With respect to the spherical silicon shown in FIG.
As shown in FIG. 17B, the thermally oxidized Si
After the O 2 film 202 is formed, patterning is performed using a photolithography process to form an opening 203 in a part of the SiO 2 film as shown in FIG.

【0114】そして、図17(d)に示すように、開口
203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17(e)に示すように、LP
CVD法を用いて、立体形素子の内外表面にSiN膜2
05を形成する。
Then, as shown in FIG. 17D, only the upper silicon portion is removed by anisotropic etching using a KOH solution through the opening 203, and the cavity 204 is removed.
To form Thereafter, as shown in FIG.
Using a CVD method, a SiN film 2 is formed on the inner and outer surfaces of the three-dimensional device.
05 is formed.

【0115】更に、図17(f)に示すように、メタル
CVD法を用いて、立体形素子の全表面上にCu膜20
6を形成する。そして、図17(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、第3の実施の形態のように電力を用いて浮
力を発生する手段を備えなくても、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。
Further, as shown in FIG. 17F, a Cu film 20 is formed on the entire surface of the three-dimensional device by using a metal CVD method.
6 is formed. Then, as shown in FIG. 17G, the Cu film 206 is formed by using a well-known photolithography process.
Is patterned to form a conductor coil L having a number of turns N which is a part of the oscillation circuit. Thereafter, the three-dimensional element in which the conductor coil L is formed is taken out of the vacuum device into the atmosphere, the upper opening 203 is closed with a sealing member 207 such as a resin or a plug, and the cavity 204 inside the spherical body is sealed. . By manufacturing in this manner, the three-dimensional semiconductor element made of silicon itself can have buoyancy without providing a means for generating buoyancy using electric power as in the third embodiment.

【0116】また、このような浮遊型の立体形半導体素
子を製造する前に球状シリコンに形成しておくコイルL
以外の駆動回路素子はN−MOS回路素子を用いてい
る。図18に、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。
Further, a coil L formed on spherical silicon before manufacturing such a floating type three-dimensional semiconductor device is manufactured.
Other drive circuit elements use N-MOS circuit elements. FIG. 18 shows a schematic cross-sectional view of the N-MOS circuit element cut in a longitudinal direction.

【0117】図18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
数百オンク゛ストロームのゲート絶縁膜408を介して、400
0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
405、ドレイン領域406等で構成され、それらP−
Mos450とN−Mos451によりC−Mosロジ
ックが構成されている。
According to FIG. 18, a P conductive Si substrate 40 is formed.
1, a P-Mos 450 is formed in the N-type well region 402 and an N-Mos 451 is formed in the P-type well region 403 by impurity introduction and diffusion such as ion plantation using a general Mos process. P-
Mos 450 and N-Mos 451 are formed through a gate insulating film 408 having a thickness of several hundred angstroms, respectively.
CVD to a thickness of 0 to 5000 angstroms
Gate wiring 415 of poly-Si deposited by the method
And a source region 405 and a drain region 406 into which N-type or P-type impurities are introduced.
The Mos-450 and the N-Mos 451 form a C-Mos logic.

【0118】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。
N-Mos transistor 30 for driving elements
No. 1 is obtained by the steps of impurity introduction and diffusion.
It comprises a drain region 411, a source region 412, a gate wiring 413, and the like on the mold well substrate 402.

【0119】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。
Here, N-Mo is used as an element driving driver.
When the s-transistor 301 is used, the distance L between the drain and the gate constituting one transistor is about 10 at minimum.
μm. One of the breakdowns of the 10 μm is the width of the source and drain contacts 417, and the width is 2 × 2 μm. However, actually, half of the width is used as an adjacent transistor. 2 μm. Other than the breakdown, two times the distance between the contact 417 and the gate 413
4 μm of × 2 μm and 4 μm of the width of the gate 413, for a total of 10 μm.

【0120】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。
Between each element, 5000 angstroms or more and 1
An oxide film isolation region 453 is formed by field oxidation having a thickness of 0000 angstroms or less, and the elements are isolated. This field oxide film functions as the first heat storage layer 414.

【0121】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。
After each element is formed, an interlayer insulating film 416 is formed.
Has a thickness of about 7,000 angstroms and has a PS
After being deposited with a G, BPSG film or the like and subjected to a flattening process or the like by heat treatment, wiring is performed by an Al electrode 417 serving as a first wiring layer via a contact hole. Thereafter, an interlayer insulating film 418 such as a SiO 2 film was deposited by plasma CVD to a thickness of 10,000 to 15,000 angstroms, and a through hole was further formed.

【0122】このN−Mos回路を、図17のように浮
遊型の立体形半導体素子を形成する前に形成しておく。
そして、本発明の立体形半導体素子における情報蓄積手
段としてのFeRAMや、エネルギー変換手段としての発振
回路、情報入手手段としてのセンサ部などとの接続を上
記スルーホールを介して行なう。
This N-Mos circuit is formed before forming a floating type three-dimensional semiconductor element as shown in FIG.
The three-dimensional semiconductor device of the present invention is connected to the FeRAM as the information storage means, the oscillation circuit as the energy conversion means, the sensor section as the information acquisition means, and the like through the through holes.

【0123】このFeRAMのセル構造、すなわち強誘電体
メモリのセル構造は、図19(a)に示すように、プレ
ートライン(下部電極)352、強誘電体350、上部
電極351を順次積層してなる強誘電体キャパシタがビ
ットライン353およびワードライン354とともに半
導体基板上に形成された構成となっている。このセル構
造を用いて、図19(b)に示すような1T1C型セ
ル、図19(c)示すような2T2C型セルを構成する
ことができる。
As shown in FIG. 19A, the cell structure of the FeRAM, that is, the cell structure of the ferroelectric memory is such that a plate line (lower electrode) 352, a ferroelectric 350, and an upper electrode 351 are sequentially stacked. Is formed on a semiconductor substrate together with a bit line 353 and a word line 354. Using this cell structure, a 1T1C cell as shown in FIG. 19B and a 2T2C cell as shown in FIG. 19C can be formed.

【0124】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16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。
In any state of the ink tank provided with the floating type three-dimensional semiconductor element of this embodiment, the oscillation circuit formed in the spherical silicon by the above-described method and the oscillation circuit shown in FIG. A stable magnetic flux (magnetic field) needs to work between the external resonance circuit. However, when floating in a liquid such as ink, the liquid surface may vibrate due to external vibration. Even in such a case, in order to maintain a stable state in the liquid, in this example, the center of gravity of the floating type three-dimensional semiconductor element is determined.

【0125】図20で示しているように、液体中に本例
のボール形半導体素子210を浮遊させた場合、図20
(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。
As shown in FIG. 20, when the ball-shaped semiconductor element 210 of this example is floated in a liquid,
In order to be in a balanced state as in (a), (1) buoyancy F = weight W of the object (2) buoyancy action line and weight action line (line passing through the center of gravity G)
It is necessary that the relationship that the match is established.

【0126】そして、図20(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。
Then, as shown in FIG. 20B, when the liquid vibrates due to an external force and the three-dimensional semiconductor element 210 is slightly tilted from the balanced state, the center of the buoyancy moves, and the buoyancy and the weight are reduced. Become a couple.

【0127】ここで、釣り合いの状態にあるときの重量
の作用線(図20(b)中の一点鎖線)と、傾いたとき
の浮力の作用線(図20(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。
Here, the line of action of the weight when in a balanced state (the dashed line in FIG. 20B) and the line of action of the buoyancy when tilted (the solid line in FIG. 20B). The intersection is called a metacenter, and the distance h between the metacenter and the center of gravity is called the height of the metacenter.

【0128】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、
As in this example, since the metacenter of the three-dimensional semiconductor element 210 is at a position higher than the center of gravity, the couple (restoring force) acts in a direction to return to the original balanced position. This restoring force: T

【0129】[0129]

【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。
T = Whsinθ = Fhsinθ = ρgVhsinθ (> 0) Here, V is the volume of the liquid removed by the three-dimensional semiconductor element 210, and ρg is the specific weight of the three-dimensional semiconductor element 210.

【0130】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。
In order to make the restoring force positive,
It is a necessary and sufficient condition that h> 0.

【0131】そして、図20(b)から、Then, from FIG. 20 (b),

【0132】[0132]

【数11】 [Equation 11]

【0133】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、
Is obtained. Here, I is the moment of inertia about the O axis. Therefore,

【0134】[0134]

【数12】 (Equation 12)

【0135】となることが、ボール形半導体素子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。
The ball type semiconductor element 210
However, they are stably floating in the ink, which is a necessary condition for supplying a dielectric electromotive force from an external resonance circuit and performing bidirectional communication with communication means outside the element.

【0136】図21は、本発明の第2の実施の形態によ
る立体形半導体素子を用いたインクタンクの概略構成図
である。図21に示されるインクタンク541は、図1
3と同様に、インク547を収容する完全密閉状態の第
1室と、負圧発生部材546を収納する、負圧室である
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548とを備えたものである。第
2室を第2室を構成する壁部における連通路548側と
反対側の部分に形成されたインク供給口549より、第
2室内のインクが消費される。このインクタンク541
では、第1室内に立体形半導体素子1,2が配置され、
第2室内に立体形半導体素子3,4が配置されている。
FIG. 21 is a schematic structural view of an ink tank using a three-dimensional semiconductor device according to the second embodiment of the present invention. The ink tank 541 shown in FIG.
Similarly to the first embodiment, the first chamber in which the ink 547 is housed in a completely sealed state, the second chamber in which the negative pressure generating member 546 is housed, and which is a negative pressure chamber, and the first chamber at the bottom of the tank. Second
And a communication path 548 for communicating the chambers. The ink in the second chamber is consumed from an ink supply port 549 formed in the wall of the second chamber on the side opposite to the communication passage 548 side. This ink tank 541
Then, the three-dimensional semiconductor elements 1 and 2 are arranged in the first chamber,
Three-dimensional semiconductor elements 3 and 4 are arranged in the second chamber.

【0137】図21(a)のように、立体形半導体素子
2は、インクタンク541の第1室内のインク547の
液面付近に浮遊しており、インクタンク541外の外部
共振回路から、電磁誘導による起電力を誘起させ、且
つ、共振周波数を発生することができる。一方、インク
タンク541内の上壁に固定された立体形半導体素子1
は、インクタンク541外の外部共振回路から、電磁誘
導による起電力を誘起させ、且つ、立体形半導体素子2
から発生した共振周波数信号を受信するとともに、情報
蓄積手段に蓄積し、さらに共振周波数を発生して、イン
クタンク541内のインクの情報を外部に伝達できる。
この場合においては、立体形半導体素子1,2の機能は
異なるが、両者が逆の機能を有しても良いし、両者が同
じ機能を有していても良い。
As shown in FIG. 21A, the three-dimensional semiconductor element 2 is floating near the liquid surface of the ink 547 in the first chamber of the ink tank 541, and is supplied from an external resonance circuit outside the ink tank 541 to the electromagnetic resonance. An electromotive force due to induction can be induced, and a resonance frequency can be generated. On the other hand, the three-dimensional semiconductor element 1 fixed to the upper wall in the ink tank 541
Is to induce an electromotive force by electromagnetic induction from an external resonance circuit outside the ink tank 541, and
In addition to the reception of the resonance frequency signal generated from, the information is stored in the information storage means, and the resonance frequency is further generated, so that the information of the ink in the ink tank 541 can be transmitted to the outside.
In this case, although the functions of the three-dimensional semiconductor elements 1 and 2 are different, both may have the opposite function or both may have the same function.

【0138】次に、インクタンク541内のインク量を
検知する方法について説明する。立体形半導体素子1と
2を動作させることにより、図21(a)のインクの状
態を初期状態として設定する。この状態から、インク量
が減少した図21(b)の状態において同様に立体形半
導体素子1と2を動作させることにより、インク量を検
知することが出来る。ここでは、図21(a),(b)
の2点について説明したが、立体形半導体素子1,2を
定期的に動作させることにより逐次インク量を検知する
ことが出来る。その時のインク量の変化と、出力される
信号の状態を図22に示す。
Next, a method for detecting the amount of ink in the ink tank 541 will be described. By operating the three-dimensional semiconductor elements 1 and 2, the state of the ink in FIG. 21A is set as an initial state. In this state, by operating the three-dimensional semiconductor elements 1 and 2 in the same manner in the state of FIG. 21B where the amount of ink is reduced, the amount of ink can be detected. Here, FIGS. 21 (a) and (b)
Although the two points have been described, the ink amount can be sequentially detected by periodically operating the three-dimensional semiconductor elements 1 and 2. FIG. 22 shows the change of the ink amount at that time and the state of the output signal.

【0139】一方、第1室のインク547がなくなり、
負圧発生部材546を収納した第2室(負圧発生室)に
おけるインク量の検知について説明する。
On the other hand, the ink 547 in the first chamber runs out,
The detection of the amount of ink in the second chamber (negative pressure generating chamber) accommodating the negative pressure generating member 546 will be described.

【0140】図21(a)のように、第2室においては
立体形半導体素子3,4をあらかじめ所定の位置に固定
する。例えば図21に示す例では、立体形半導体素子3
が第2室内の上壁に固定され、立体形半導体素子4が第
2室内の底面に固定されている。この第2室では、負圧
発生部材546内のインク量により立体形半導体素子3
と4間で検知される共振周波数の違いを利用する。第2
室での初期の状態を、第1室の終点と一致するようにあ
らかじめ信号出力を設定すれば、図22のような信号出
力曲線が得られ、常にインクタンク541内のインク量
を検知することが出来る。
As shown in FIG. 21A, in the second chamber, the three-dimensional semiconductor elements 3 and 4 are fixed at predetermined positions in advance. For example, in the example shown in FIG.
Are fixed to the upper wall of the second room, and the three-dimensional semiconductor element 4 is fixed to the bottom surface of the second room. In the second chamber, the three-dimensional semiconductor element 3 is controlled by the amount of ink in the negative pressure generating member 546.
And the difference in the resonance frequency detected between 4 and 4. Second
If the signal output is set in advance so that the initial state in the chamber coincides with the end point of the first chamber, a signal output curve as shown in FIG. 22 can be obtained, and the amount of ink in the ink tank 541 can be constantly detected. Can be done.

【0141】このように、複数の立体形半導体素子を用
いることにより、インクタンク541内のインク量を検
知でき、特に第1室と第2室のインク量を個別に検知す
ることが可能である。また、複数の立体形半導体素子を
用いることにより、特に第2室における初期状態の設定
が可能となり、インクタンク541内のインクが満タン
な状態をメモリしておくことにより、その状態との比較
を行い(差動検出)、より正確なインク量の検知が可能
となる。
As described above, by using a plurality of three-dimensional semiconductor elements, the amount of ink in the ink tank 541 can be detected, and in particular, the amounts of ink in the first chamber and the second chamber can be individually detected. . In addition, by using a plurality of three-dimensional semiconductor elements, it is possible to set an initial state especially in the second chamber, and by storing a state in which the ink in the ink tank 541 is full, a comparison with the state is made. (Differential detection), and more accurate ink amount detection becomes possible.

【0142】このように、本発明の立体形半導体素子に
おいては、外部からのエネルギーを使用して動作させ、
インクタンク内のインク量などを判断し、外部に高速で
正確な情報を伝達することが要求される。しかしなが
ら、動作を伴う記録ヘッド(インクタンク)に外部から
安定してエネルギーを与えるには高度の技術を要し、可
能な限り低電力で動作する素子が必要である。また、エ
ネルギーを常時与え続けなくとも情報を保持し、必要に
応じて情報を書き換えることが出来る不揮発性のメモリ
が必要である。更に、立体形半導体素子内に構成する必
要性から、小型化が必要であり、そのためには他の素子
と同様にして通常の半導体工程を使用して作製すること
が要求され、これはコストの点においても有利になる。
As described above, the three-dimensional semiconductor device of the present invention is operated using external energy,
It is required to determine the amount of ink in the ink tank and transmit accurate information to the outside at high speed. However, in order to stably apply energy to a recording head (ink tank) with operation from the outside, a high level of technology is required, and an element that operates with the lowest possible power is required. Further, a non-volatile memory which can hold information without constantly applying energy and can rewrite information as needed is required. Furthermore, the necessity of forming in a three-dimensional semiconductor device necessitates miniaturization. For this purpose, it is required to manufacture the semiconductor device by using a normal semiconductor process in the same manner as other devices, which results in cost reduction. It is also advantageous in terms of points.

【0143】以上の観点から、本発明の立体形半導体素
子に備えられた情報蓄積手段として、強誘電体からなる
FeRAMが最適であることを見出した。FeRAMで用いられて
いる強誘電材料の特徴としては、電界に対してメモリ機
能があり、従来のDRAM内のメモリコンデンサの誘電
体としてこれを用いることでDRAMの高速性を維持し
たまま不揮発性を持つことができる。このように高速ア
クセスが可能であること、不揮発性なので電源が不安定
でもデータが消えないことが、立体形半導体素子をイン
クタンクで使う場合に有効となる。このようにFeRAMに
蓄積情報を蓄積することにより、正確な情報処理を行
い、外部装置と双方向の信号のやり取りが高速で、かつ
低電圧で駆動することが可能となる。
In view of the above, the information storage means provided in the three-dimensional semiconductor device of the present invention is made of a ferroelectric material.
We found that FeRAM is optimal. A feature of the ferroelectric material used in FeRAM is that it has a memory function against electric fields, and by using this as a dielectric for a memory capacitor in a conventional DRAM, non-volatility can be maintained while maintaining the high speed of the DRAM. Can have. The fact that high-speed access is possible and that data is not erased even when the power supply is unstable because of the non-volatility are effective when a three-dimensional semiconductor element is used in an ink tank. By accumulating the accumulated information in the FeRAM in this manner, accurate information processing can be performed, and bidirectional signal exchange with an external device can be performed at a high speed and at a low voltage.

【0144】それと同時に、強誘電材料は一般的に比誘
電率が高く、大容量のコンデンサを形成することができ
る。したがって、配線がないワイヤレスの通信をインク
タンクと記録装置との間で行うことができるとともに、
立体形半導体素子の通信自由度が高まるという効果があ
る。ここで、立体形半導体素子に形成されたコイルのイ
ンダクタンスをL、立体形半導体素子に形成されたコン
デンサのキャパシタンスをCとすると、立体形半導体素
子の通信周波数fは次の式により得られる。
At the same time, ferroelectric materials generally have a high relative dielectric constant, and can form large-capacity capacitors. Therefore, wireless communication without wiring can be performed between the ink tank and the printing apparatus, and
This has the effect of increasing the degree of freedom of communication of the three-dimensional semiconductor element. Here, assuming that the inductance of the coil formed in the three-dimensional semiconductor element is L and the capacitance of the capacitor formed in the three-dimensional semiconductor element is C, the communication frequency f of the three-dimensional semiconductor element is obtained by the following equation.

【0145】[0145]

【数13】 (Equation 13)

【0146】したがって、情報蓄積手段であるFeRAMの
強誘電材料の成膜時に、その強誘電体膜をコンデンサと
しても活用すれば、立体形半導体素子のキャパスタンス
Cを大きくすることができ、立体形半導体素子の通信周
波数を小さくすることが可能となる。よって、低周波数
でも立体形半導体素子の通信が可能となり、通信の自由
度が高くなる。
Therefore, if the ferroelectric film of the ferroelectric material of the information storage means is also used as a capacitor, the capacitance C of the three-dimensional semiconductor device can be increased, and The communication frequency of the semiconductor element can be reduced. Therefore, communication of the three-dimensional semiconductor element can be performed even at a low frequency, and the degree of freedom of communication is increased.

【0147】次に、本発明の情報蓄積手段であるFeRAM
に用いられる強誘電体の製造方法について説明する。
Next, the FeRAM as the information storage means of the present invention
A method for manufacturing a ferroelectric used in the method will be described.

【0148】図23は、本製造方法に用いられるECR
プラズマCVD装置を示す概略図である。
FIG. 23 shows the ECR used in this manufacturing method.
It is the schematic which shows a plasma CVD apparatus.

【0149】図23に基づいて説明する製造方法では、
立体形半導体素子の情報蓄積手段であるFeRAMの強誘電
体薄膜の構成材料として(Ba-Sr)TiO3(BS
T:チタン酸バリウムストロンチウム)を用い、その強
誘電体膜を、ECRプラズマCVD法を用いて形成す
る。
In the manufacturing method described with reference to FIG.
(Ba-Sr) TiO 3 (BS) as a constituent material of a ferroelectric thin film of FeRAM which is an information storage means of a three-dimensional semiconductor element
T: barium strontium titanate) and its ferroelectric film is formed by ECR plasma CVD.

【0150】ECRプラズマCVDによって形成される
強誘電体薄膜の材料には、Ba(DPM)2[bis-dipiva
loylmethanate barium]、Sr(DPM)2、Ti(O-
i-C 374およびO2が用いられる。Ba(DPM)2
およびSr(DPM)2は、それぞれ融点に近い高温
で、図23に示すようにArガスをキャリアとして装置
のチャンバー362内に供給される。また、Ti(O-
i-C374は、キャリアガスであるArガスによって
ハブリングすることにより、チャンバー362内に供給
される。一方、O2ガスもチャンバー362内に供給さ
れる。チャンバー362内ではサンプル台363上に球
状シリコンが保持されている。
Formed by ECR plasma CVD
Ba (DPM) is used for the material of the ferroelectric thin film.Two[bis-dipiva
loylmethanate barium], Sr (DPM)Two, Ti (O-
i-C ThreeH7)FourAnd OTwoIs used. Ba (DPM)Two
And Sr (DPM)TwoAre high temperatures close to the melting point, respectively.
Then, as shown in FIG. 23, the apparatus uses Ar gas as a carrier.
Is supplied into the chamber 362. In addition, Ti (O-
i-CThreeH7)FourDepends on the carrier gas, Ar gas.
Supply into chamber 362 by hub ring
Is done. On the other hand, OTwoGas is also supplied into the chamber 362.
It is. A ball is placed on the sample table 363 in the chamber 362.
Silicon is retained.

【0151】次に、チャンバー362内に、磁気コイル
361を介して2.54GHzのマイクロ波を導入し
て、チャンバー362内に導入された上記の材料をプラ
ズマ化させる。これにより、それらの材料が、チャンバ
ー362内で球状シリコンを保持するサンプル台363
の表面に到達し、サンプル台363上の球状シリコンの
表面に、強誘電体材料から成る強誘電体薄膜が形成され
る。球状シリコンの表面に均一に強誘電体薄膜を形成す
るために、サンプル台363を回転させたり、移動させ
るなどして成膜してもよい。
Next, a microwave of 2.54 GHz is introduced into the chamber 362 via the magnetic coil 361, and the above-mentioned material introduced into the chamber 362 is turned into plasma. As a result, those materials become the sample stage 363 holding the spherical silicon in the chamber 362.
And a ferroelectric thin film made of a ferroelectric material is formed on the surface of the spherical silicon on the sample table 363. In order to uniformly form a ferroelectric thin film on the surface of the spherical silicon, the film may be formed by rotating or moving the sample table 363.

【0152】なお、上記の方法では、ECRプラズマC
VD法を用いて形成する方法について説明した。しか
し、強誘電体薄膜の形成はこれらの製法に限られず、こ
れらの他にもプラズマCVD法、熱CVD法、MOCV
D(Molecular Organic CVD)法、スパッタリング法等を
用いて形成することが可能である。
In the above method, the ECR plasma C
The method of forming using the VD method has been described. However, the formation of the ferroelectric thin film is not limited to these manufacturing methods, and other than these, plasma CVD, thermal CVD, MOCV
It can be formed using a D (Molecular Organic CVD) method, a sputtering method, or the like.

【0153】また、強誘電体薄膜の材料としては、上記
に示したものの他に、PZT(チタン酸ジルコン酸鉛:
[PbZrO3とPbTiO3の固溶体]):Pb-Zr
x-Ti1-xO3、SBT(タンタル酸ビスマスストロ
ンチウム):Sr-Bi2-Ta29、SrTiO3(ST
O:チタン酸ストロンチウム)、BaTiO3(BT
O:チタン酸バリウム)、またはPLZT(PZTすな
わちPbZrO3とPbTiO3の固溶体にLaを添加し
た金属酸化物):(Pb,La)-(Zr,Ti)O3
を用いることができる。
As the material of the ferroelectric thin film, PZT (lead zirconate titanate:
[Solid solution of PbZrO 3 and PbTiO 3 ]): Pb-Zr
x-Ti1-xO 3, SBT ( strontium bismuth tantalate): Sr-Bi 2 -Ta 2 O 9, SrTiO 3 (ST
O: strontium titanate), BaTiO 3 (BT
O: barium titanate) or PLZT (PZT, ie, a metal oxide obtained by adding La to a solid solution of PbZrO 3 and PbTiO 3 ): (Pb, La)-(Zr, Ti) O 3 can be used.

【0154】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。
As a bidirectional communication method with the external communication means at this time, a wireless LAN system using a microwave band frequency or a wireless access system using a quasi-millimeter wave / millimeter wave band frequency can be applied.

【0155】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。
Here, an outline of transmission and reception by the wireless LAN system will be described. Hereinafter, data transmission from the three-dimensional semiconductor element to the recording device will be described. Conversely, when data is transmitted from the recording device to the three-dimensional semiconductor element, a data ID is allocated to each side, and identification is thereby performed.

【0156】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。
The three-dimensional semiconductor device on the transmitting side has a line monitoring unit, a data handling unit, an acknowledgment check unit, and an error processing unit. The recording unit on the receiving side has a data handling unit, an acknowledgment unit, An error processing unit, a display unit, and the like are provided.

【0157】送信側の立体形半導体素子でのフローチャ
ートを図24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。
FIG. 24 is a flowchart for the three-dimensional semiconductor device on the transmitting side. In the case of transmitting data, after performing initial setting according to a determined transmission protocol, an address on the receiving side is set, and data is transmitted. If a signal collision occurs during transmission, or if no acknowledgment is returned from the designated receiving-side device, retransmission is performed. During operation, the status of the line and the presence / absence of an acknowledgment are displayed on a display unit provided in a recording device or the like on the receiving side to prompt the user to make an appropriate determination.

【0158】受信側の記録装置でのフローチャートを図
25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。
FIG. 25 shows a flowchart in the recording apparatus on the receiving side. This receiver always monitors the line,
After confirming its own address, data is fetched from the line and stored in a buffer in the main memory. If the block mark of every 16 bytes cannot be confirmed during reception, or if the checksums do not match in the error detection processing after the end of reception, the reception is stopped as a reception error, and the line is monitored again. Wait for the header to arrive. If the reception was successful without error, the received content is displayed on the display unit.

【0159】以上のような実施例の立体形半導体素子で
は、素子を起動させる電力を供給する外部エネルギーと
してコイルによる電磁誘導を使用したが、これ以外に光
を使用してもよく、この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、Cd
S,InSbやHg0.8Cd0.2Teなどの二元合金/三
元合金や、GaAs,Si,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。
In the three-dimensional semiconductor device of the embodiment described above, electromagnetic induction by a coil is used as external energy for supplying electric power for starting the device. However, light may be used in addition to this. In the case of converting light and dark into an electric signal, power can be generated by a photoconductive effect using a material whose resistance value changes by light irradiation (for example, a photoconductor). As the photoconductor, for example, Cd
Binary alloys / ternary alloys such as S, InSb, Hg 0.8 Cd 0.2 Te, and GaAs, Si, Va—Si are used. Further, when heat is used as an electromotive force, power can be generated from the radiant energy of a substance by a quantum effect.

【0160】また、本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。
The three-dimensional semiconductor device of this embodiment supplies ink contained in a detachably mounted ink tank to an ink jet recording head, and prints on recording paper with ink droplets ejected from the recording head. Detect ink information and tank information about the inkjet printer, transmit the information to the inkjet printer,
The present invention is preferably applied to an ink jet printer that controls the printer in an optimal manner or controls the state of the tank in an optimal manner.

【0161】尚、本実施例ではインクジェット記録装置
の外装は不図示であるが、外装のカバーを半透明など中
の状態が見れるものを用い、インクタンクも半透明のも
のを用いた場合には光を伝達手段として用いると、タン
クの光をユーザーが見れるので、例えば「タンクを交換
したい」ことが分かり易く、ユーザーに、タンクを交換
しようとする意欲を持たせることができる。(従来は装
置本体のボタンが光るが、いくつかの表示機能を兼ねて
いるため、光っても何を知らせたいのかユーザーには分
かりにくい。)
In this embodiment, the exterior of the ink jet recording apparatus is not shown. However, when the exterior cover is translucent or the like, and the ink tank is translucent, the exterior cover is used. When light is used as the transmission means, the user can see the light of the tank, so that it is easy to understand, for example, "I want to replace the tank", and the user can be motivated to replace the tank. (Conventionally, the buttons on the main body of the apparatus shine, but since they also have several display functions, it is difficult for the user to know what they want to know even if they shine.)

【0162】[0162]

【発明の効果】本発明の立体形半導体素子によれば、外
部エネルギーの変換手段と、該エネルギー変換手段で変
換されたエネルギーにより作動する外部の環境情報の入
手手段および、情報蓄積手段、入手情報と蓄積情報を比
較し判断する判断手段、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、情報蓄積手段が、強誘電体
からなるFeRAMであることにより、この素子の立体形と
いう形状を活かして、周囲環境情報の入手を効率良く行
なえる。さらには、外部からの信号を受信する通信手段
を備え、この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
する際に、強誘電体からなる不揮発性メモリであるFeRA
Mにその蓄積情報を蓄積することにより、正確な情報処
理を行い、外部装置と双方向の信号のやり取りが高速
で、かつ低電圧で駆動することが可能である。さらに
は、FeRAMの強誘電材料をコンデンサとして活用するこ
とにより、立体形半導体素子のキャパシタンスを大きく
することができ、立体形半導体素子が外部と通信をする
際に立体形半導体素子の通信の自由度が高くなる。
According to the three-dimensional semiconductor device of the present invention, means for converting external energy, means for obtaining external environmental information operated by the energy converted by the energy converting means, information storing means, and obtained information The information storage means is provided with a determination means for comparing and determining the stored information with the information storage means for displaying or transmitting the obtained information to the outside. By taking advantage of the above, it is possible to efficiently obtain surrounding environment information. Furthermore, it has a communication means for receiving a signal from the outside, obtains information according to the received signal, and transmits the result of the comparison judgment with the stored information to the outside together with the obtained information. Non-volatile memory FeRA
By accumulating the accumulated information in M, accurate information processing can be performed, and bidirectional signal exchange with an external device can be driven at high speed and at low voltage. Furthermore, by utilizing the ferroelectric material of FeRAM as a capacitor, the capacitance of the three-dimensional semiconductor element can be increased, and the degree of freedom of communication of the three-dimensional semiconductor element when the three-dimensional semiconductor element communicates with the outside. Will be higher.

【0163】また、このような立体形半導体素子をイン
クタンク内に複数個配することで、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は、高速性や低
消費電力、スペースの制約からくるサイズが要求され、
これらの点で、蓄積情報を強誘電体からなるFeRAMに蓄
積することにより有利となる。
By arranging a plurality of such three-dimensional semiconductor elements in the ink tank, information on the ink contained in the ink tank, pressure in the tank, and the like can be transferred in real time to an external device such as an ink jet recording apparatus. It is possible to communicate. For example, in order to control the amount of negative pressure in the tank that changes momentarily with ink consumption and to stabilize inkjet discharge, a size that is required from high speed, low power consumption, and space constraints is required.
In these respects, it is advantageous to store the stored information in a FeRAM made of a ferroelectric.

【0164】さらに、立体形半導体素子を動作させるた
めの外部エネルギー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エネルギー源をインクタンクに
持たせたり、エネルギー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。
Further, since external energy for operating the three-dimensional semiconductor element is supplied in a non-contact manner, an energy source for starting the element is provided in the ink tank, and a wiring for supplying the energy is connected to the element. It can be used in places where it is not necessary to connect directly to the outside and it is difficult to provide direct wiring to the outside.

【0165】例えば、素子の起動エネルギーを電力とし
た場合は、外部エネルギー変換手段として発振回路の導
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。
For example, when the starting energy of the element is electric power, the conductor coil of the oscillation circuit is formed as an external energy conversion means so as to be wound around the outer surface of the three-dimensional semiconductor element, so that it can be connected to an external resonance circuit. Electric power can be supplied to the element in a non-contact manner by generating electric power in the conductor coil by electromagnetic induction between them.

【0166】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。
In this case, since a coil is wound around the outer surface of the element, the magnitude of the inductance of the coil changes according to, for example, the remaining amount of ink, the ink concentration, and the ink pH in the ink tank. Therefore, since the oscillation circuit changes the oscillation frequency in accordance with the change in the inductance, it is also possible to detect the remaining amount of the ink in the ink tank and the like based on the change in the changed oscillation frequency.

【0167】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。
The three-dimensional semiconductor element has a cavity for floating in a liquid and the center of gravity of the element is formed below the center of the element. The print head and ink tank mounted on the device operate serially, and even if the ink in the ink tank swings up, down, left, and right, the information and information about the ink are stably suspended in the ink in the ink tank. , The pressure in the tank and the like can be accurately detected. In addition, the coil of the oscillation circuit formed on the element is held at a stable position with respect to the coil of the external resonance circuit, and stable two-way communication is always possible.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1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。
FIG. 1 is a block diagram showing an internal configuration of a three-dimensional semiconductor device according to a first embodiment of the present invention and an exchange with the outside.

【図2】図1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。
FIG. 2 is a flowchart for explaining the operation of the device shown in FIG.

【図3】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。
FIG. 3 is a block diagram showing an internal configuration of a three-dimensional semiconductor device according to a second embodiment of the present invention and an exchange with the outside.

【図4】図3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。
FIG. 4 is a flowchart for explaining the operation of the device shown in FIG. 3;

【図5】本発明の第3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。
FIG. 5 is a block diagram showing an internal configuration of a three-dimensional semiconductor device according to a third embodiment of the present invention and an exchange with the outside.

【図6】インクタンクのインク中に浮遊させた図3の構
成の素子の位置を、インクの消費変化とともに示す図で
ある。
FIG. 6 is a diagram showing the positions of the elements having the configuration shown in FIG. 3 floating in the ink in the ink tank, together with changes in ink consumption.

【図7】図3に示す構成の素子の位置を確認し、タンク
交換の必要性を判断するためのフローチャートである。
FIG. 7 is a flowchart for confirming the position of the element having the configuration shown in FIG. 3 and determining the necessity of tank replacement.

【図8】本発明の第4の実施の形態である立体形半導体
素子の使用方法を説明するための概念図である。
FIG. 8 is a conceptual diagram for explaining a method of using a three-dimensional semiconductor device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図9】インクタンク内及びこれに接続したインクジェ
ットヘッド内にそれぞれ、第1、第2又は第3の実施の
形態を適宜組み合わせた立体形半導体素子を配置した例
を示す図である。
FIG. 9 is a diagram illustrating an example in which a three-dimensional semiconductor element obtained by appropriately combining the first, second, or third embodiment is disposed in an ink tank and an inkjet head connected to the ink tank.

【図10】インクタンク内及びこれに接続したインクジ
ェットヘッド内にて、ある立体形半導体素子に供給した
起電力を情報とともに他の立体形半導体素子に順次伝達
する構成例を示す図である。
FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration example in which an electromotive force supplied to a certain three-dimensional semiconductor element is sequentially transmitted to another three-dimensional semiconductor element together with information in an ink tank and an ink-jet head connected to the ink tank.

【図11】本発明の種々の実施の形態による立体形半導
体素子を配するのに好適なインクタンクの例を示す図で
ある。
FIG. 11 is a diagram showing an example of an ink tank suitable for disposing a three-dimensional semiconductor element according to various embodiments of the present invention.

【図12】本発明の種々の実施の形態による立体形半導
体素子を配するのに好適なインクタンクの例を示す図で
ある。
FIG. 12 is a diagram showing an example of an ink tank suitable for disposing a three-dimensional semiconductor element according to various embodiments of the present invention.

【図13】本発明の種々の実施の形態による立体形半導
体素子を配するのに好適なインクタンクの例を示す図で
ある。
FIG. 13 is a diagram showing an example of an ink tank suitable for disposing a three-dimensional semiconductor element according to various embodiments of the present invention.

【図14】本発明の種々の実施の形態による立体形半導
体素子を配するのに好適なインクタンクの例を示す図で
ある。
FIG. 14 is a diagram showing an example of an ink tank suitable for disposing a three-dimensional semiconductor element according to various embodiments of the present invention.

【図15】図11〜図14などに示すインクタンクを搭
載するインクジェット記録装置の一例を示す斜視図であ
る。
FIG. 15 is a perspective view showing an example of an ink jet recording apparatus equipped with the ink tank shown in FIGS.

【図16】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力発生原理を説明するための図
である。
FIG. 16 is a diagram for explaining the principle of power generation of energy conversion means which is a component of the three-dimensional semiconductor device of the present invention.

【図17】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。
FIG. 17 is a process diagram illustrating an example of a method for manufacturing a three-dimensional semiconductor device of the present invention.

【図18】本発明の立体形半導体素子に使用するN−M
OS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。
FIG. 18 shows an NM used for the three-dimensional semiconductor device of the present invention.
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the OS circuit element cut in a longitudinal direction.

【図19】強誘電体メモリのセル構造を示す図である。FIG. 19 is a diagram showing a cell structure of a ferroelectric memory.

【図20】図17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。
20 is a diagram for explaining conditions for maintaining a stable state in a liquid of the three-dimensional semiconductor element manufactured by the method shown in FIG.

【図21】本発明の種々の実施の形態による立体形半導
体素子を配するのに好適なインクタンクの例を示す図で
ある。
FIG. 21 is a diagram showing an example of an ink tank suitable for disposing a three-dimensional semiconductor element according to various embodiments of the present invention.

【図22】本発明の実施例によるインク量の検知を説明
するための図である。
FIG. 22 is a diagram for explaining detection of an ink amount according to an embodiment of the present invention.

【図23】本発明の立体形半導体素子におけるFeRAMの
強誘電体を製造する際に用いられるECRプラズマCV
D装置を示す概略図である。
FIG. 23 is an ECR plasma CV used for manufacturing a ferroelectric material of FeRAM in the three-dimensional semiconductor device of the present invention.
It is the schematic which shows D apparatus.

【図24】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。
FIG. 24 is a diagram showing a flowchart in a transmitting-side three-dimensional semiconductor element when bidirectional communication is performed between the three-dimensional semiconductor element and the recording device according to the embodiment of the present invention.

【図25】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。
FIG. 25 is a diagram showing a flowchart in the recording device on the receiving side when bidirectional communication is performed between the three-dimensional semiconductor element and the recording device according to the embodiment of the present invention.

【図26】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。
FIG. 26 is a diagram showing an ink remaining amount detecting device described in JP-A-6-143607.

【図27】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。
FIG. 27 is a diagram illustrating an ink remaining amount detection device described in Japanese Patent No. 2947245.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11、21、31、41〜43、51〜53、61〜6
3、71、79、81〜83 立体形半導体素子 12、22、32 起電力 13、23、33 電力 14、24、34 エネルギー変換手段 15、25 情報入手手段 16、26 判断手段 17、27 情報蓄積手段 18、28 情報伝達手段 29 受信手段 30 入力信号 35 浮力発生手段 36 インク供給口 37 負圧発生部材 72 インクタンク 73 インク 74 インク供給口 75 液路 76 液室 77 吐出口 78 インクジェット記録ヘッド 101 外部共振回路 102 発振回路 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 210 ボール形半導体素子 350 強誘電体 351 上部電極 352 プレートライン(下部電極) 353 ピットライン 354 ワードライン(ゲート電極) 361 磁気コイル 362 チャンバー 363 サンプル台
11, 21, 31, 41 to 43, 51 to 53, 61 to 6
3, 71, 79, 81 to 83 Three-dimensional semiconductor device 12, 22, 32 Electromotive force 13, 23, 33 Power 14, 24, 34 Energy conversion means 15, 25 Information acquisition means 16, 26 Judgment means 17, 27 Information storage Means 18, 28 Information transmitting means 29 Receiving means 30 Input signal 35 Buoyancy generating means 36 Ink supply port 37 Negative pressure generating member 72 Ink tank 73 Ink 74 Ink supply port 75 Liquid path 76 Liquid chamber 77 Discharge port 78 Ink jet recording head 101 External Resonance circuit 102 Oscillation circuit 201 Spherical silicon 202 SiO 2 film 203 Opening 204 Cavity 205 SiN film 206 Cu film 207 Sealing member 210 Ball-shaped semiconductor element 350 Ferroelectric 351 Upper electrode 352 Plate line (lower electrode) 353 Pit line 354 Word line ( Over gate electrode) 361 a magnetic coil 362 chamber 363 sample stage

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 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 EA23 EA29 EB20 EB29 EB34 EB45 EB51 EB52 EB59 EC26 FA03 FA10 HA51 KC11 KC13 KC14 KD06 5F083 AD21 FR02 FR03 MA01 MA15 NA03 ZA01 ZA12 Continued on the front page (72) Inventor Yoshiyuki Imanaka 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Inside Canon Inc. (72) Inventor Mochizuki Noga 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc. (72) Inventor Takaaki Yamaguchi 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Inside Canon Inc. (72) Inventor Hiroyuki Ishinaga 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Inside Canon Inc. (72 ) Inventor Ryoji Inoue 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo F-term (reference) 2C056 EA23 EA29 EB20 EB29 EB34 EB45 EB51 EB52 EB59 EC26 FA03 FA10 HA51 KC11 KC13 KC14 KD06 5F083 AD01 FR02 NA03 ZA01 ZA12

Claims (21)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 外部からのエネルギーを異なる種類のエ
ネルギーに変換する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
を備えるとともに、 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エネルギー変換手段で変
換されたエネルギーにより作動し、 前記情報蓄積手段が、強誘電体からなるFeRAMである立
体形半導体素子。
1. Energy conversion means for converting external energy into different types of energy, information obtaining means for obtaining external environmental information, and information for comparing with information obtained by the information obtaining means. Information storing means, determining means for comparing information obtained by the information obtaining means with information corresponding to the information stored in the information storing means, and determining necessity of information transmission; And information transmitting means for externally displaying or transmitting the information obtained by the information obtaining means when it is determined that the information obtaining means is required, and the information obtaining means, the information storage means, the determining means,
And a three-dimensional semiconductor device in which the information transmitting means operates with the energy converted by the energy converting means, and the information storing means is FeRAM made of a ferroelectric.
【請求項2】 外部からのエネルギーを異なる種類のエ
ネルギーに変換するエネルギー変換手段と、外部からの
信号を受信する受信手段と、情報を蓄積する情報蓄積手
段と、前記受信手段で受信した信号に応じて前記情報蓄
積手段の情報を表示又は伝達する情報伝達手段とを備え
るとともに、 前記受信手段、前記情報蓄積手段、および前記情報伝達
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
により作動し、 前記情報蓄積手段が、強誘電体からなるFeRAMである立
体形半導体素子。
2. An energy conversion means for converting external energy into energy of a different type, a receiving means for receiving a signal from the outside, an information storing means for storing information, and an information storage means for storing information received by the receiving means. Information transmitting means for displaying or transmitting the information of the information storing means in response thereto, wherein the receiving means, the information storing means, and the information transmitting means are operated by the energy converted by the energy converting means, A three-dimensional semiconductor element in which the information storage means is a FeRAM made of a ferroelectric substance.
【請求項3】 外部からのエネルギーを異なる種類のエ
ネルギーに変換するエネルギー変換手段と、外部からの
信号を受信する受信手段と、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
手段で受信した信号に応じて前記情報入手手段に外部環
境情報を入手させ、当該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、前記入手情
報が所定の条件を満たすかどうかの判断を下す判断手段
と、少なくとも前記判断手段による判断結果を外部へ表
示又は伝達する情報伝達手段とを備えるとともに、 前記受信手段、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エネルギー変換手段で変換さ
れたエネルギーにより作動し、 前記情報蓄積手段が、強誘電体からなるFeRAMである立
体形半導体素子。
3. An energy conversion unit for converting external energy into energy of a different type, a receiving unit for receiving a signal from the outside, an information obtaining unit for obtaining external environmental information, and the information obtaining unit. Information storage means for storing information for comparison with obtained information; and causing the information obtaining means to obtain external environment information in response to a signal received by the receiving means, and obtaining the obtained information and the information storing means corresponding thereto. Comparing the information with the information stored in the storage device, and determining whether or not the obtained information satisfies a predetermined condition; and an information transmitting unit that externally displays or transmits a result of the determination by the determining unit. The receiving unit, the information storage unit, the determination unit, and the information transmission unit use the energy converted by the energy conversion unit. Dynamic and, the information storage means, three-dimensional type semiconductor device is a FeRAM formed of a ferroelectric.
【請求項4】 前記強誘電体の構成材料が、PZT、P
LZT、SBT、SrTiO3、BaTiO3、または
(Ba-Sr)TiO3である請求項1から3のいずれか
1項に記載の立体形半導体素子。
4. A ferroelectric material comprising PZT, P
The three-dimensional semiconductor device according to claim 1, wherein the three-dimensional semiconductor device is LZT, SBT, SrTiO 3 , BaTiO 3 , or (Ba—Sr) TiO 3 .
【請求項5】 前記情報伝達手段は他の立体形半導体素
子にも表示または伝達する請求項1から4のいずれか1
項に記載の立体形半導体素子。
5. The information transmission means according to claim 1, wherein said information transmission means also displays or transmits the information to another three-dimensional semiconductor device.
Item 3. The three-dimensional semiconductor device according to item 1.
【請求項6】 前記受信手段は他の立体形半導体素子か
らの信号をも受信する請求項2または3に記載の立体形
半導体素子。
6. The three-dimensional semiconductor device according to claim 2, wherein said receiving means also receives a signal from another three-dimensional semiconductor device.
【請求項7】 起電力を他の立体形半導体素子に付与す
る機能を有する請求項1から6のいずれか1項に記載の
立体形半導体素子。
7. The three-dimensional semiconductor device according to claim 1, having a function of applying an electromotive force to another three-dimensional semiconductor device.
【請求項8】 前記エネルギー変換手段が変換する外部
エネルギーは非接触で供給される請求項1から7のいず
れか1項に記載の立体形半導体素子。
8. The three-dimensional semiconductor device according to claim 1, wherein the external energy converted by the energy conversion means is supplied in a non-contact manner.
【請求項9】 前記エネルギー変換手段で変換されたエ
ネルギーは電力である請求項1から8のいずれか1項に
記載の立体形半導体素子。
9. The three-dimensional semiconductor device according to claim 1, wherein the energy converted by said energy conversion means is electric power.
【請求項10】 前記情報伝達手段は前記エネルギー変
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9に記載の立体形半導体素子。
10. The information transmitting means converts the electric power converted by the energy converting means into a magnetic field, light, shape, color, radio wave, or sound, which is energy for displaying or transmitting information to the outside. The three-dimensional semiconductor device according to claim 9.
【請求項11】 前記エネルギー変換手段が電力に変換
する外部エネルギーは電磁誘導または熱または光または
放射線による起電力である請求項9に記載の立体形半導
体素子。
11. The three-dimensional semiconductor device according to claim 9, wherein the external energy converted by the energy conversion means into electric power is electromagnetic induction or electromotive force due to heat, light, or radiation.
【請求項12】 前記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から11のいずれ
か1項に記載の立体形半導体素子。
12. The three-dimensional semiconductor device according to claim 1, wherein said energy conversion means has a conductor coil for generating electric power by electromagnetic induction with an external resonance circuit and an oscillation circuit. .
【請求項13】 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12に
記載の立体形半導体素子。
13. The three-dimensional semiconductor device according to claim 12, wherein the conductor coil is formed so as to be wound around the outer surface of the three-dimensional semiconductor device.
【請求項14】 前記エネルギー変換手段で変換された
エネルギーを用いて浮力を発生させる浮力発生手段をさ
らに備えた請求項1から12のいずれか1項に記載の立
体形半導体素子。
14. The three-dimensional semiconductor device according to claim 1, further comprising buoyancy generating means for generating buoyancy using energy converted by said energy conversion means.
【請求項15】 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12のいず
れか1項に記載の立体形半導体素子。
15. The three-dimensional semiconductor device according to claim 1, further comprising a cavity for floating at a predetermined position in the liquid surface or in the liquid.
【請求項16】 液中に浮遊する前記立体形半導体素子
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
15に記載の立体形半導体素子。
16. The method according to claim 15, wherein the center of gravity of the three-dimensional semiconductor element floating in the liquid is located below the center of the element and does not rotate in the floating liquid and performs a stable swing. The three-dimensional semiconductor device according to the above.
【請求項17】 前記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16に記載の立体形半導体素子。
17. The three-dimensional semiconductor device according to claim 16, wherein the metacenter of the three-dimensional semiconductor device is always above the center of gravity of the three-dimensional semiconductor device.
【請求項18】 請求項1から17のいずれか1項に記
載の立体形半導体素子を複数個有するインクタンク。
18. An ink tank having a plurality of the three-dimensional semiconductor elements according to claim 1. Description:
【請求項19】 複数の前記立体形半導体素子のうち少
なくとも1つが前記インクタンク内のインクの液面もし
くはインク中の所定の位置で浮遊しており、複数の前記
立体形半導体素子が、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、前記判断手段により情報伝達の必要性を判断
した後に、前記判断手段による判断結果を前記情報伝達
手段から外部へ出力するものである請求項18に記載の
インクタンク。
19. At least one of the plurality of three-dimensional semiconductor elements floats at a predetermined level in the ink surface or in the ink in the ink tank, and the plurality of three-dimensional semiconductor elements are configured to store the information. The information obtained by the obtaining means is compared with the information stored in the information storage means corresponding thereto, and after the necessity of information transmission is determined by the determining means, the determination result by the determining means is transmitted from the information transmitting means. 19. The ink tank according to claim 18, wherein the ink tank outputs to the outside.
【請求項20】 複数の前記立体形半導体素子のうち、
前記インクタンク内のインクの液面で浮遊する立体形半
導体素子を除く他の立体形半導体素子が前記インクタン
クに固定されており、 複数の前記立体形半導体素子は、前記インクタンクに固
定された前記他の立体形半導体素子が、前記インクの液
面で浮遊する前記立体形半導体素子からの信号を受信す
ることにより、前記インクタンク内のインクの残量を検
知するためのものである請求項19に記載のインクタン
ク。
20. Among the plurality of three-dimensional semiconductor elements,
Other three-dimensional semiconductor elements are fixed to the ink tank except for the three-dimensional semiconductor elements floating on the liquid surface of the ink in the ink tank, and the plurality of three-dimensional semiconductor elements are fixed to the ink tank. The other three-dimensional semiconductor element is for detecting a remaining amount of ink in the ink tank by receiving a signal from the three-dimensional semiconductor element floating on a liquid surface of the ink. 20. The ink tank according to 19.
【請求項21】 請求項18から20のいずれか1項に
記載のインクタンクを搭載したインクジェット記録装
置。
21. An ink jet recording apparatus equipped with the ink tank according to claim 18.
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