JP2002001991A

JP2002001991A - インクタンク、およびこれを備えたインクジェット記録装置

Info

Publication number: JP2002001991A
Application number: JP2000181836A
Authority: JP
Inventors: Muga Mochizuki; 無我望月; Masahiko Kubota; 雅彦久保田; Ichiro Saito; 一郎斉藤; Yoshiyuki Imanaka; 良行今仲; Takaaki Yamaguchi; 孝明山口; Hiroyuki Ishinaga; 博之石永; Ryoji Inoue; 良二井上
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2000-06-16
Filing date: 2000-06-16
Publication date: 2002-01-08

Abstract

(57)【要約】【課題】配線などを引き回す必要のない、簡易な構成
で、インクタンク内のインク残量などの、インクタンク
内の情報の検出を効率的に行うことができるインクタン
クを提供する。【解決手段】インクタンク４１１の外壁に、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を備えた立体形半導体素子
５１６が、外壁からインクタンクの内部側および外部側
に露出するように埋め込まれている。立体形半導体素子
は、その動作エネルギーの供給や、信号のやり取りを非
接触で、または直接インクタンクの支持部などに設けた
端子と接続させて行うようにでき、配線を引き回す必要
がない。この際、情報入手手段は、立体形半導体素子５
１６の、インクタンク内に露出している部分に好適に配
置することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体素子を用い
てインクタンク内の情報（例えばインク残量）を検知
し、その情報を外部へ伝達、表示する機能を有するイン
クタンクに関する。

【０００２】また、本発明は、該インクタンクを着脱可
能に搭載するファクシミリ、プリンター、複写機等のイ
ンクジェット記録装置に関する。

【０００３】

【従来の技術】従来、記録ヘッドに設けた複数の噴射ノ
ズルからインクを噴射させながら、記録ヘッドを搭載し
たキャリッジを印字方向に移動することで、画像をドッ
トパターンで用紙に印字するようにしたインクジェット
記録装置においては、記録用のインクを収容したインク
タンクを設け、そのインクタンクのインクをインク供給
路を介して記録ヘッドに供給するようにしている。そこ
で、そのインクタンクのインクの残量を検出するように
したインク残量検出装置が実用に供されるととにも、種
々提案されている。

【０００４】例えば、特開平６−１４３６０７号によれ
ば、図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。

【０００５】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。

【０００６】

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

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

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

【０００９】上記のようなインクタンクを開発するにあ
たって、本発明者らは、直径１ミリのシリコン・ボール
の球面上に半導体集積回路を形成するというボール・セ
ミコンダクター社のボール・セミコンダクターに着目し
た。このボールセミコンダクターは球形であるため、こ
れをインクタンク内に収容すれば、周囲環境情報の検出
や外部との双方向の情報のやり取りを平面形に比べて非
常に効率良く行えることが予想された。しかしながら、
このような機能を持つものを調査したところ、ＵＳＰ５
８７７９４３号のようにボール・セミコンダクター同士
を電気配線で接続する技術などが存在するだけで、上記
の機能を持つ素子自体の開発が必要となった。また、こ
の素子がインクタンクに有効に適用できるものである為
には、クリアしなければならない課題もあった。課題の
一つは、タンク内に収容された素子を起動させるための
電力の供給である。素子の起動のための電源をインクタ
ンクに持たせるとタンクが大型になったり、タンク外部
に電源を備える場合でも電源と素子との間の配線が必要
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
るか、もしくは、ダイレクトに素子に接触して起動せね
ばならない。

【００１０】本発明の目的は、インクタンクに上記素子
からの配線などを引き回したりする必要のない、簡易な
構成で、インクタンク内の情報の検出などの外部との双
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
導体素子を配したインクタンク、および該インクタンク
を備えたインクジェット記録装置を提供することにあ
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明のインクタンクは、被記録媒体にインクを付着
させることにより記録を行う記録ヘッドに供給するイン
クを、壁で実質的に囲まれたインク収納室内に保持する
インクタンクにおいて、外部の環境情報を入手する情報
入手手段と、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、情報入手手段によ
る入手情報とこれに対応する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、判断手段にて情報伝達が必要と判断された場合に情
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立体形半導体素子を有し、立体形
半導体素子が、壁に、立体形半導体素子の一部が壁のイ
ンクに接する面から露出するように埋め込まれており、
情報入手手段がこの露出部に配置されていることを特徴
とする。

【００１２】この構成によれば、情報入手手段が、立体
形半導体素子の、壁のインクに接する面から露出してい
る部分に配置されているので、インクタンク内の、イン
クの残量やインクのｐｈなどの情報を好適に入手するこ
とができる。そして入手した情報を、それに対応する情
報蓄積手段に蓄積された情報と判断手段によって比較
し、比較結果に応じて、情報伝達手段によって外部へ表
示又は伝達することができる。

【００１３】立体形半導体素子は、それが立体的な形状
を有していることを利用して、インクタンクの壁の両面
から露出するように壁に埋め込むことができる。このよ
うにすることで、インクに接する側の露出部の反対側の
露出部に、露出していることで好適に機能する手段を配
置することができる。

【００１４】例えば、立体形半導体素子を外壁に埋め込
んで、外部に露出している部分に電気的接点を好適に配
置することができる。すなわち、このようにすること
で、インクタンクを支持する部分に設けた接点を介し
て、立体形半導体素子と記録装置本体との間の情報伝達
や、立体形半導体素子の作動エネルギーの供給などを行
うようにできる。また、外部に露出している部分に、外
部に露出していることで外部に効率的に信号を伝達でき
る利点が得られる情報伝達手段を好適に配置することが
できる。この場合、立体形半導体素子を、情報伝達手段
を外部から見ることができるように配置することで、情
報伝達手段を、例えば光を発するなど、視覚により確認
可能な方法で外部に情報を伝達する手段として、ユーザ
ーが情報伝達手段からの情報を直接確認するようにでき
る。

【００１５】また、立体形半導体素子を、インクタンク
内部を複数のインク収納室に分ける内壁に埋め込んで、
立体形半導体素子の、内壁の一方の面から露出している
部分と他方の面から露出している部分とに、それぞれ独
立した情報入手手段を配置することで、１つの立体形半
導体素子によって、内壁によって分けられた両側のイン
ク収納室内のインクの情報を検出するようにできる。

【００１６】１つの立体形半導体素子を壁の両面から露
出させて配置する代わりに、壁の一方の面から露出して
いる部分を有する第１の立体形半導体素子と、他方の面
から露出している部分を有する第２の立体形半導体素子
とを設け、両者間で情報伝達を行うように構成してもよ
い。

【００１７】本発明において、複数の立体形半導体素子
を壁上の複数個所に配置すれば、インクタンク内の複数
個所のインクの状態を検出して、より詳細にインクタン
ク内の状態を確認するようにできる。この場合、複数の
立体形半導体素子の情報伝達を、それぞれ異なる周波数
の信号により行うようにする、または、複数の立体形半
導体素子によって、それぞれに割り当てられた特定の信
号を入手情報と共に伝達するようにすることで、信号を
発した立体形半導体素子がどれであるかを識別可能にす
ることができる。

【００１８】本発明において、立体形半導体素子に、外
部からの信号を受信する受信手段をさらに設け、受信手
段で受信した信号に応じて情報入手手段によるインク収
納室内部の環境情報の入手が行われるようにすること
で、外部からの要請に応じてインクタンク内の情報を取
り出すなど、双方向の情報のやり取りを行うようにでき
る。この受信手段は、立体形半導体素子の、タンク外部
に露出している部分に配置することが有利である。

【００１９】また、立体形半導体素子には、立体形半導
体素子の作動エネルギーを容易に外部から供給できるよ
うにするために、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をさらに設け
ることが望ましい。このエネルギー変換手段は、立体形
半導体素子の、タンク外部に露出している部分に配置す
ることが有利である。

【００２０】エネルギー変換手段を、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手段とすれば、外部から立体形半導
体素子に非接触でエネルギーを供給するようにできる。
また、この場合、インクとの接触によって導電体コイル
のインダクタンスが変化することを利用して、インクタ
ンク内のインクの状態を検出することができる。

【００２１】また本発明の記録装置は、以上のようなイ
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、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。この起電力は電磁誘
導または熱または光または放射線が考えられる。また、
記録装置は、立体形半導体素子からの伝達信号を受信す
る手段を有することが望ましい。

【００２２】なお、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。

【００２３】

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

【００２４】（第１の実施形態）図１は本発明のインク
タンクに用いられる第１の実施形態の立体形半導体素子
の内部構成および外部とのやり取りを表したブロック構
成図である。この図で示す形態の立体形半導体素子１１
は、外部Ａからの電力供給を受け、かつ、外部ＡｏｒＢ
に信号を出力する電気接続部１９と、電気接続部１９で
受けた電力により起動する情報入手手段１５、判断手段
１６、情報蓄積手段１７、情報伝達手段１８とを備え、
インクタンク外壁に配される。また、少なくとも情報入
手手段１５は、素子の表面もしくは表面付近に形成さ
れ、相対する表面に電気接続部１９が形成されているこ
とが望ましい。

【００２５】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の命令によって信号を電気接続部１９を介して外
部ＡorＢへインク内部情報を伝達する。

【００２６】図４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４を参照すれ
ば、外部ＡｏｒＢから素子１１に電力１２を与えると、
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。

【００２７】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４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４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４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。

【００２８】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４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。

【００２９】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、情報伝達手段１８から、信号が発振さ
れ、外部に伝達される。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、電気信号を発振し、
タンク交換が必要であることをインクジェット記録装置
に伝達する（図４のステップＳ１５）。

【００３０】インクジェット記録装置に用いられる場
合、素子に電力供給、信号受信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、接続する手段を有す
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）。

【００３１】本実施形態によれば、一箇所接続しさえす
れば、情報入手手段でえた情報を電気信号として得るこ
とができるため、余分な配線の引き回しが必要なく、簡
易な構成でインクの状態をリアルタイムに把握すること
が可能となる。

【００３２】（第２の実施形態）図２は本発明のインク
タンクに用いられる第２の実施形態の立体形半導体素子
の内部構成および外部とのやり取りを表したブロック構
成図である。

【００３３】図２では、情報伝達手段１８が、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。

【００３４】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イン
クジェット記録装置に伝達する。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。

【００３５】本実施形態によれば、素子が直接伝達する
手段を有しているので、電力のみ供給すればよく、余分
な電気的配線を行う必要がなくなり、簡易にインクの状
態をリアルタイムで正確に把握することが可能となる。

【００３６】（第３の実施形態）図３は本発明のインク
タンクに用いられる第１の実施形態の立体形半導体素子
の内部構成および外部とのやり取りを表したブロック構
成図である。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１
４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１５、判断手段１６、情報蓄積手段１
７、情報伝達手段１８とを備え、インクタンク内外壁に
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１
５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。

【００３７】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、タンク内部情報を伝達す
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。

【００３８】図５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５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。

【００３９】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５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５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５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。

【００４０】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５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。

【００４１】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インクジェット記録装置に伝達す
る（図５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。

【００４２】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）。

【００４３】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１０〜２０に示すようなイ
ンクタンク内壁など、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。そして、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。

【００４４】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１０〜
２０のようにインクタンク内壁など、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
形態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。

【００４５】（第４の実施形態）図６は本発明のインク
タンクに用いる第4の実施形態の立体形半導体素子の内
部構成および外部とのやり取りを表したブロック構成図
である。この図で示す形態の立体形半導体素子２１は、
外部Ａからの電力供給を受け、かつ、外部ＡｏｒＢから
信号を受け、さらには、ＡｏｒＢｏｒＣに信号を出力す
る電気接続部１９と、電気接続部１９で受けた電力によ
り起動する情報入手手段２５、判断手段２６、情報蓄積
手段２７、情報伝達手段２８、受信手段２９とを備え、
インクタンク外壁に配される。第１〜３の実施の形態と
は受信機能を有する点で異なる。また、少なくとも情報
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、相対する表面に電気接続部１９が形成
されていることが望ましい。

【００４６】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、信
号を電気接続部１９を介して外部ＡｏｒＢｏｒＣへイン
ク内部情報を伝達する。

【００４７】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。

【００４８】（第５の実施形態）図７は本発明のインク
タンクに用いる第５の実施形態の立体形半導体素子の内
部構成および外部とのやり取りを表したブロック構成図
である。図７では、情報伝達手段１８が、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。

【００４９】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イン
クジェット記録装置に伝達する。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。

【００５０】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２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。

【００５１】（第６の実施形態）図８は本発明のインク
タンクに用いる第６の実施形態の立体形半導体素子の内
部構成および外部とのやり取りを表したブロック構成図
である。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２５、判断手段２６、情報蓄積手段２７、
情報伝達手段２８、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。

【００５２】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３０を受信す
る。判断手段２６は、受信手段２９からの入力信号に応
じて、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。

【００５３】図９は図８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８及び図９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。

【００５４】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９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９
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
９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９のステップＳ２
４）。

【００５５】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。

【００５６】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。

【００５７】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。

【００５８】（インクタンクの構成の実施例）上述した
実施の形態の立体形半導体素子を適用したインクタンク
の構成の実施例を図１０〜図２０に示す。

【００５９】図１０に示すインクタンク５１１ａは、イ
ンク５１３を収容する筐体５１２を有しており、その外
壁にはインク供給口５１４が開口されている。筐体５１
２の、インク供給口５１４が開口された外壁上には、イ
ンク供給口５１４から供給されたインク５１３を記録紙
Ｓに向けて吐出し付着させることによって記録を行なう
インクジェットヘッド５１５が取付けられている。

【００６０】インクタンク５１１ａの底部には、外壁に
埋め込むようにして立体形半導体素子５１６ａが配置さ
れている。この際、立体形半導体素子５１６ａを、一部
がインクタンク５１１ａ内に露出され、反対側が外部に
露出されるように配置することができる。図１１に立体
形半導体素子部の拡大図を示す。立体形半導体素子５１
６ａのインクタンク５１１ａ内部への露出部は、インク
に接触する部分であり、この部分にインクの有無などを
検出する情報入手手段を好適に配置することができる。
すなわち、例えば、インクが接することによる抵抗値の
変化からインクの残量を検出する機構を情報入手手段と
したり、表面上にｐＨセンサを形成してこれを情報入手
手段としたりすることができる。また、インクタンク５
１１ａ外部への露出部に情報伝達手段、受信手段、エネ
ルギー変換手段を配置することで、インクタンク５１１
ａの外壁に遮られることなく効率的に外部との情報、エ
ネルギーの相互伝達を行うことができる。

【００６１】このように構成することで、例えば、判断
手段が、情報入手手段によって得られた情報と、情報蓄
積手段に蓄積された情報とを比較することで、インクが
無くなったことを判定した時に、情報伝達手段から記録
装置に電波などの信号を発信するなどすることが可能と
なる。

【００６２】図１２に示すインクタンク５１１ｂは、図
１０に示すインクタンクとほぼ同様の構成であり、立体
形半導体素子５１６ｂを、その外部への露出部がユーザ
ーから見えるように、側部外壁に配置したものである。
この構成では、立体形半導体素子５１６ｂの内部への露
出部にはインクの有無などを検出する情報入手手段を配
置し、外部への露出部には、例えば光や音を発する情報
伝達手段を好適に配置することができる。このような情
報伝達手段を配置することで、ユーザが立体形半導体素
子５１６ｂの情報伝達手段からの信号を直接確認するよ
うにできる。

【００６３】図１３に示すインクタンク５１１ｃは、図
１０，１２とほぼ同様の構成であり、キャリッジ５１７
に搭載可能なものである。このインクタンク５１１ｃに
は、その外壁の、キャリッジ５１７と接触する部分に立
体形半導体素子５１６ｃが配置されている。図１４に立
体形半導体素子部の拡大図を示す。キャリッジ５１７
の、立体形半導体素子５１６ｃに対向する位置には、接
続用端子５１８が配置されている。そこで、立体形半導
体素子５１６ｃの内部への露出部には、図１０，１２の
例と同様にインクの有無などを検出する情報入手手段を
配置し、外部への露出部には電気接続部を配置した構成
とすることができる。

【００６４】このように、キャリッジ５１７にインクタ
ンク５１１ｃを取り付けたときに、立体形半導体素子５
１６ｃの電気接続部がキャリッジ上の接続用端子５１８
に接続されるようにすることで、この接続部を介して立
体形半導体素子５１６ｃへの電源供給を行ったり、信号
のやりとりを行ったりなどすることができる。この場
合、立体形半導体５１６ｃは外壁から比較的大きく突出
するようにできるので、立体形半導体素子５１６ｃの電
気接続部がキャリッジ５１７の接続用端子５１８に安定
して接続されるように構成することは容易であり、信頼
性の高い接続を行うようにできる。

【００６５】図１０〜１３の例では、インクタンクの外
壁に単一の立体形半導体素子を配置したものを示した
が、複数の立体形半導体素子を配置してもよい。図１５
には、２つの立体形半導体素子を配置したインクタンク
５１１ｄを示している。

【００６６】このインクタンク５１１ｄの外壁には、イ
ンクタンク５１１ｄの内部への露出部を有する第１の立
体形半導体５１９ａと、インクタンク５１１ｄの外部へ
の露出部を有する第２の立体形半導体５１９ｂとが埋め
込まれている。２つの立体形半導体５１９ａ，ｂ間の情
報のやりとりは、例えば両者を接触させて配置し、接触
部で電気的に接続するなどして行われる。図１６に立体
形半導体素子部の拡大図を示す。この構成では、第１の
立体形半導体５１９ａの、インクタンク５１１ｄの内部
への露出部にインクの有無などを検出する情報入手手段
を設け、第２の立体形半導体５１９ｂの、インクタンク
５１１ｄの外部への露出部に情報伝達手段を設けるな
ど、２つの立体形半導体５１９ａ，ｂの機能分離を行う
ことができる。

【００６７】図１７に示すインクタンク５２１ａは、イ
ンク５２２を直接収容する第１室５３０と、負圧発生部
材５２３を収納する第２室５３１とを有している。第１
室５３０と第２室５３１とは、両室を分ける内壁に開口
した連通路５２４を介して、タンク最下部で連通してい
る。第１室５３０は、連通路５２４を除いて実質的に密
閉状態になっている。第２室５３１は大気連通状態にな
っており、また外部にインクを供給するインク供給口５
２５が開口している。第２室５３１には、インクが負圧
発生部材５２３の発生負圧を利用して保持される。この
インクタンク５２１ａでは、インク供給口５２５を介し
て第２室５３１側のインクが消費されると、大気が第２
室５３１側より第１室５３０へ入り、これと入れ替わり
に第１室５３０内のインク５２２が第２室５３１に導出
される。このようにして、第２室５３１に常時実質的に
一定量のインクが保持され、安定してインクが供給され
る。

【００６８】このような構成のインクタンク５２１にお
いては、立体形半導体素子を片側に配置してもよいが、
図１７に示すように、第１室５３０と第２室５３１との
両方にそれぞれ第１の立体形半導体素子５２６ａと、第
２の立体形半導体素子５２６ｂとを配置することが容易
にできる。すなわち、このインクタンク５２１ａには、
第１室５３０の内部に露出する部分と、インクタンク５
２１ａの外部に露出する部分とを有する第１の立体形半
導体素子５２６ａと、第２室５３１の内部に露出する部
分と、インクタンク５２１ａの外部に露出する部分とを
有する第２の立体形半導体素子５２６ｂとが設けられて
いる。このようにすることで、第１室５３０と第２室５
３１とのそれぞれで、例えばインクの有無を検出し、検
出信号を外部に伝達することができ、インクタンク５２
１ａ内のインクについてより詳細な情報を検出して送信
できる。

【００６９】図１８に示すインクタンク５２１ｂは、図
１７に示すインクタンクとほぼ同様の構成であり、立体
形半導体素子５２７が、第１室５３０と第２室５３１と
を分ける内壁に埋め込まれ、第１室５３０内への露出部
と第２室５３１内への露出部とを有するように配置され
ているものである。図１９に立体形半導体素子部の拡大
図を示す。この構成では、インクの有無などを検出す
る、独立した情報入手手段を立体形半導体素子５２７の
両側の露出部にそれぞれ設けることができ、１つの立体
形半導体素子５２７で、第１室５３０内と第２室５３１
内との両方のインク検知を行うようにできる。このよう
にすることで、両室に独立して立体形半導体素子を設け
る場合に比べて製造コストを低減することができる。

【００７０】図２０に示すインクタンク５２１ｃは、第
１室５３０と第２室５３１とを分けている内壁と、外壁
とに複数の立体形半導体素子５２８を配置したものであ
り、この図に示す例では、内壁に４個、外壁に１個の立
体形半導体素子５２８が配置されている。このように、
多数の立体形半導体素子５２８を配置することにより、
多数個所でのインクの有無を検出して、インク残量を細
かく検知するなど、より詳細にインクタンク５２１ｃ内
のインクの状態を検出することができる。

【００７１】このように複数の立体形半導体素子５２８
を配置する場合には、例えば、各立体形半導体素子から
発信する信号の周波数を変えたり、ＩＤ信号を転送して
から情報を転送するようにしたりすることで、個々の場
所の立体形半導体素子５２８からの信号であることを識
別可能にできる。

【００７２】また、インクタンクを１つの記録装置に複
数使用する場合など、複数の立体形半導体素子からの信
号を扱う必要がある場合にも、立体形半導体素子毎に、
発信する周波数を変えたり、または、ＩＤ信号を転送し
てから情報を転送したりすることにより、信号を発した
立体形半導体素子がどれであるかを識別できるようにす
ることが望ましい。このようにすることで、例えば複数
色のインクに対応して複数のインクタンクを有する記録
装置で、各色のインク残量検知を行うことが可能とな
る。

【００７３】なお、本実例のインクタンクに使用されて
いる立体形半導体素子については、上述した第１および
第２の実施の形態の構成を適宜組み合わせたものを使用
することも可能である。

【００７４】（その他の実施例）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２１に概略図で示す。図２１
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１０〜図２０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。

【００７５】ヘッドカートリッジ６０１は、図２１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。

【００７６】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。

【００７７】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２１では示されていない。

【００７８】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。

【００７９】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。

【００８０】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、上記の実施例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）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。

【００８１】次に、本発明の立体形半導体素子に適用可
能なエネルギー発生手段の具体例を挙げる。図２２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発
生手段の電力発生原理を説明するための図である。

【００８２】図２２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
Ｉａ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
にエネルギー発生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。

【００８３】また、球状シリコンにエネルギー発生手段
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、

【００８４】

【数１】Ｂ＝ｋ＊Ｎａ＊ＩａコイルＬに生じる起電力Ｖは、

【００８５】

【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μ_a、磁界
をＨとすると、

【００８６】

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

【００８７】式の相互インダクタンス：Ｍは、

【００８８】

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

【００８９】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、

【００９０】

【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、

【００９１】

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

【００９２】

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

【００９３】

【数８】 tanφ＝｛ｊＬａωo−（ω_o ²Ｍ²／R）｝／Ｒとなる。

【００９４】そして、この外部共振回路の共振周波数：
ｆoは、

【００９５】

【数９】ｆo＝１／２π（ＬＣ）^1/2 で求められる。

【００９６】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変化すると、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。

【００９７】例えば、外部共振回路１０１の共振周波数
を可変にすることで、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。

【００９８】したがって、球状シリコンに作り込む発振
回路は、電力を発生させるエネルギー発生手段としての
みならず、その発振回路と外部共振回路との関係で、タ
ンク内のインクの変化を検知する手段の一部としても使
用することが可能である。

【００９９】このような立体形半導体素子の駆動回路を
製造するにはＮ−ＭＯＳ回路素子を用いている。図２３
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。

【０１００】図２３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。

【０１０１】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４０３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。

【０１０２】ここで、素子駆動ドライバとしてＮ−Ｍｏ
ｓトランジスタ３０１を使うと、１つのトランジスタを
構成するドレインゲート間の距離Ｌは、最小値で約１０
μｍとなる。その１０μｍの内訳の１つは、ソースとド
レインのコンタクト４１７の幅であり、それらの幅分は
２×２μｍであるが、実際は、その半分が隣のトランジ
スタとの兼用となるため、その１／２の２μｍである。
内訳の他は、コンタクト４１７とゲート４１３の距離分
の２×２μｍの４μｍと、ゲート４１３の幅分の４μｍ
であり、合計１０μｍとなる。

【０１０３】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。

【０１０４】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。

【０１０５】このようにＮ−Ｍｏｓ回路を形成し、本発
明のエネルギー発生手段としての発振回路や情報入手手
段としてのセンサ部などとの接続を上記スルーホールを
介して行なう。

【０１０６】このように作成された、立体形半導体素子
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。

【０１０７】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。

【０１０８】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。

【０１０９】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。

【０１１０】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。

【０１１１】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Ｈｇ_0.8Ｃｄ_0.2Ｔｅ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。

【０１１２】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。）

【０１１３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
インクタンクの外壁、または内壁に、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た立体形半導体素子を、外
壁又は内壁からインクと接するように露出して埋め込ま
れていることにより、簡易にインクの状態をリアルタイ
ムで正確に把握することができる。また、インクタンク
外にも露出し、露出した部分に電気的接点を配置した場
合には遮るものがなくなり、効率よくインク情報の伝達
が可能となる。さらに、立体形半導体素子は、その動作
エネルギーの供給や、信号のやりとりを非接触で、また
は直接インクタンクの支持部などに設けた端子と接続さ
せて行うようにできるので、配線を引き回して設けるな
どすることなく、簡易な構成で、インク残量などの情報
を効率的に入手して、外部に伝達可能にすることができ
る。この際、情報入手手段を、インクタンク内の情報を
入手可能にするために、立体形半導体素子の、外壁、ま
たは内壁からインクに接する側に露出している部分に好
適に設けることができる。

【０１１４】さらに、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て情報を入手して、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
達することで、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。

【０１１５】非接触での動作エネルギーの供給は、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行うことができる。

【０１１６】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を検出することも可能
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のインクタンクに用いられる第１の実施
形態の立体形半導体素子の内部構成および外部とのやり
取りを表したブロック構成図である。

【図２】本発明のインクタンクに用いられる第２の実施
形態の立体形半導体素子の内部構成および外部とのやり
取りを表したブロック構成図である。

【図３】本発明のインクタンクに用いられる第３の実施
形態の立体形半導体素子の内部構成および外部とのやり
取りを表したブロック構成図である。

【図４】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５】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６】本発明のインクタンクに用いられる第４の実施
の形態の立体形半導体素子の内部構成および外部とのや
り取りを表したブロック構成図である。

【図７】本発明のインクタンクに用いられる第５の実施
の形態の立体形半導体素子の内部構成および外部とのや
り取りを表したブロック構成図である。

【図８】本発明のインクタンクに用いられる第６の実施
の形態の立体形半導体素子の内部構成および外部とのや
り取りを表したブロック構成図である。

【図９】図８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１０】本発明の実施例の、立体形半導体素子を用い
たインクタンクを示す図である。

【図１１】図１０のインクタンクの立体形半導体素子部
の拡大図である。

【図１２】他の実施例の、立体形半導体素子を用いたイ
ンクタンクを示す図である。

【図１３】他の実施例の、立体形半導体素子を用いたイ
ンクタンクを示す図である。

【図１４】図１３のインクタンクの立体形半導体素子部
の拡大図である。

【図１５】他の実施例の、立体形半導体素子を用いたイ
ンクタンクを示す図である。

【図１６】図１５のインクタンクの立体形半導体素子部
の拡大図である。

【図１７】他の実施例の、立体形半導体素子を用いたイ
ンクタンクを示す図である。

【図１８】他の実施例の、立体形半導体素子を用いたイ
ンクタンクを示す図である。

【図１９】図１８のインクタンクの立体形半導体素子部
の拡大図である。

【図２０】他の実施例の、立体形半導体素子を用いたイ
ンクタンクを示す図である。

【図２１】図１０〜図２０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。

【図２２】本発明の立体形半導体素子の構成要素である
エネルギー発生手段の電力発生原理を説明するための図
である。

【図２３】本発明のインクタンクに使用する立体形半導
体素子のＮ−ＭＯＳ回路素子を縦断するように切断した
模式的断面図である。

【図２４】本発明のインクタンクによる立体形半導体素
子と記録装置とで双方向通信を行なう場合の、送信側の
立体形半導体素子でのフローチャートを示す図である。

【図２５】本発明のインクタンクによる立体形半導体素
子と記録装置とで双方向通信を行なう場合の、受信側の
記録装置でのフローチャートを示す図である。

【図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。

【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。

【符号の説明】

１１，２１立体形半導体素子１２，２２起電力１３，２３電力１４，２４エネルギー変換手段１５，２５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１９電気接続部２９受信手段３０入力信号１０１外部共振回路１０２発振回路３０１Ｎ−ＭＯＳトランジスタ４０１Ｓｉ基板４０２Ｎ型ウェル領域４０３Ｐ型ウェル領域４０５，４１２ソース領域４０６，４１１ドレイン領域４０８ゲート絶縁膜４１３ゲート配線４１４蓄熱層４１５ゲート配線４１６，４１８層間絶縁膜４１７コンタクト４５０Ｐ−ＭＯＳ４５１Ｎ−ＭＯＳ４５３酸化膜分離領域５１１ａ，５１１ｂ，５１１ｃ，５１１ｄインクタ
ンク５１２筐体５１３インク５１４インク供給口５１５インクジェットヘッド５１６ａ，５１６ｂ，５１６ｃ，５１９ａ，５１９ｂ
立体形半導体素子５１７キャリッジ５１８接続用端子５２１ａ，５２１ｂインクタンク５２２インク５２３負圧発生部材５２４連通路５２５インク供給口５２６ａ，５２６ｂ，５２７，５２８立体形半導体
素子５３０第１室５３１第２室６００インクジェット記録装置６０１ヘッドカートリッジ６０２駆動モータ６０３，６０４駆動伝達ギヤ６０５リードスクリュー６０６螺旋溝６０７キャリッジ６０７ａレバー６０８ガイド６０９プラテン６１０紙押さえ板６１１，６１２フォトカプラ６１３支持部材６１４キャップ部材６１５インク吸引手段６１７クリーニングブレード６１８移動部材６１９本体支持体６２０レバー６２１カム６２２外部エネルギー供給手段７０１インクタンク７０２，７０４電極７０３浮揚体７０５記録ヘッド８０１，８０２導電体８０３インク８０４金属球８０５インクカートリッジＰプリント用紙Ｓ記録紙

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者斉藤一郎東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者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 EA29 EB20 EB29 EB51 EB59 EC26 KC11 KC13 KC16 KC21 KC30

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被記録媒体にインクを付着させることに
より記録を行う記録ヘッドに供給するインクを、壁で実
質的に囲まれたインク収納室内に保持するインクタンク
において、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立体形半導体素子を有し、該立体形半導体素子が、前記壁に、前記立体形半導体素
子の一部が前記壁の前記インクに接する面から露出する
ように埋め込まれており、その露出部に前記情報入手手
段が配置されていることを特徴とするインクタンク。
【請求項２】前記立体形半導体素子が前記壁の両面か
ら露出している、請求項１に記載のインクタンク。
【請求項３】前記壁が外郭を構成する外壁であり、前
記立体形半導体素子の、外部に露出している部分に電気
的接点を有している、請求項２に記載のインクタンク。
【請求項４】前記壁が外郭を構成する外壁であり、前
記立体形半導体素子の、外部に露出している部分に前記
情報伝達手段が配置されている、請求項２に記載のイン
クタンク。
【請求項５】前記前記立体形半導体素子が、前記情報
入手手段を外部から見ることができるように配置されて
おり、前記情報入手手段が、視覚により確認可能な方法
で外部に情報を伝達する、請求項４に記載のインクタン
ク。
【請求項６】前記壁が内部を複数のインク収納室に分
ける内壁であり、前記立体形半導体素子の、前記内壁の
一方の面から露出している部分と他方の面から露出して
いる部分とに、それぞれ独立した前記情報入手手段が配
置されている、請求項２に記載のインクタンク。
【請求項７】前記壁の一方の面から露出している部分
を有する第１の立体形半導体素子と、他方の面から露出
している部分を有する第２の立体形半導体素子とを有
し、前記第１の立体形半導体素子と前記第２の立体形半
導体素子とは両者間で情報伝達を行う、請求項１に記載
のインクタンク。
【請求項８】複数の前記立体形半導体素子が前記壁上
の複数個所に配置されている、請求項１〜７のいずれか
１項に記載のインクタンク。
【請求項９】前記複数の立体形半導体素子が、それぞ
れ異なる周波数の信号により情報を伝達する、請求項８
に記載のインクタンク。
【請求項１０】前記複数の立体形半導体素子が、それ
ぞれに割り当てられた所定の信号を前記入手情報と共に
伝達する、請求項８に記載のインクタンク。
【請求項１１】前記立体形半導体素子が、外部からの
信号を受信する受信手段をさらに有し、該受信手段で受
信した信号に応じて前記情報入手手段による前記インク
収納室内部の環境情報の入手が行われる、請求項１〜１
０のいずれか１項に記載のインクタンク。
【請求項１２】前記壁が外郭を構成する外壁であり、
前記受信手段が、前記立体形半導体素子の、前記外壁か
ら外部に露出している部分に配置されている、請求項１
１に記載のインクタンク。
【請求項１３】前記立体形半導体素子が、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
ギー変換手段をさらに有し、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
より作動する請求項１〜１２のいずれか１項に記載のイ
ンクタンク。
【請求項１４】前記壁が外郭を構成する外壁であり、
前記エネルギー変換手段が、前記立体形半導体素子の、
前記外壁から外部に露出している部分に配置されてい
る、請求項１３に記載のインクタンク。
【請求項１５】前記エネルギー変換手段は、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１３または１４に記
載の立体形半導体素子。
【請求項１６】請求項１〜１５のいずれか１項に記載
のインクタンクを有する記録装置。
【請求項１７】前記インクタンク内の前記立体形半導
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請求項１６
に記載の記録装置。
【請求項１８】前記起電力は電磁誘導または熱または
光または放射線である請求項１７に記載の記録装置。
【請求項１９】立体形半導体素子からの伝達信号を受
信する手段を有する請求項１６から１８のいずれか１項
に記載の記録装置。