JP2002113882A - 液体収納容器、および液体吐出記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 液体に関する化学的物性情報もしくは物理的
物性情報の検出や、この検出に関して外部と双方向に情
報のやり取りを行える機能を備えた、２室構造の液体収
納容器を提供する。 【解決手段】 密閉されたインク室２と一部が大気に連
通する負圧発生室１とを容器底部の連通路１０ｂで連通
させ、負圧発生室１に液体吐出ヘッドへの供給口３を設
けてなる２室構造のインクタンク１０の中に、インクに
関する情報を入手する機能および入手した情報を外部に
伝達する機能を少なくとも作り込んだ立体形半導体素子
１１が液体に接するように１つ以上配置されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、周囲の液体の物性
情報を入手し、その情報を外部へ伝達する機能を有する
液体収容容器、およびファクシミリ・プリンター・複写
機等に用いる該液体収容容器を搭載する液体吐出記録装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、液体吐出記録装置としては、記録
ヘッドに設けた複数の噴射ノズルからインクを噴射させ
ながら、記録ヘッドを搭載したキャリッジを用紙に対し
て相対的に走査することで、画像をドットパターンで用
紙に形成するインクジェット記録装置が知られている。
この記録装置では、記録用のインクを収容したインクタ
ンクが備えられており、そのインクタンクのインクがイ
ンク供給路を介して記録ヘッドに供給される。そのた
め、インクタンクのインクの残量を検出するためのイン
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。

【０００３】例えば、特開平６−１４３６０７号公報に
開示されたものは、図３０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
に配設された２本（１対）の電極７０２と、インクタン
ク７０１内のインク液面に浮遊している浮揚体７０３と
を有している。２本の電極７０２は、両者間の導通状態
を検知する検知部（不図示）にそれぞれ接続されてい
る。また、浮揚体７０３には、電極７０２と対向する位
置に電極７０４が配設されている。インクタンク７０１
内のインクが消費され、それと共に浮揚体７０３の位置
が低下して電極７０４が電極７０２と接触すると、検知
部により電極７０２間のの導通状態が検知される。これ
により、インクタンク７０１内のインクが無いことが検
出され、インクジェット記録ヘッド７０５の動作が停止
される。

【０００４】また、特登録２９４７２４５号によれば、
図３１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８
０４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８
０３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８０１，８
０２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。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述したインク検知構
成はいずれも、インクタンク内に設置された電極間の導
通の有無の検出によりインク無しを検出するものである
ので、インクタンク内に検出用の電極を配置する必要が
ある。しかも、インクタンク内にインクが存在している
ときにインクを介して電極間が導通しないようにするた
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。

【０００６】また、上記のインク検知構成ではインクの
有無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、インク残量がど
れくらいであるか、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
た吐出量で動作させるの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。

【０００７】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。

【０００８】また、インクジェットヘッド用タンクの一
形態として、インクジェット記録ヘッドに対して所望の
負圧を発生する多孔質材や繊維体などの負圧発生部材を
収納した大気連通状態の第１室と、記録液をそのまま収
容した第２室とに区分された容器であって、その容器内
の第１室と第２室の仕切壁の底部に連通路が設けられた
ものが実用に供されている。このタンクは、負圧発生部
材を収納する室のみからなるタンクと比べて、インク収
容量が多い、インクジェット記録ヘッドに対する負圧を
安定させることができる、という利点がある。このた
め、上記の２室構造のタンクにおいて、タンク内のイン
ク残量、インク物性の変化などの情報を外部と双方向に
やり取りできる機能を備えたインクタンクが特に望まれ
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、ボール・
セミコンダクター同士を電気配線で接続する技術などが
存在する（米国特許明細書第５８７７９４３号参照）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、この素子を上記のインクタンクにも有効に適
用できるものとするために、いくつかの固有の課題もあ
った。

【００１０】第１に、タンク内に収容された素子を起動
させるための電力の供給である。素子の起動のための電
源をインクタンクに持たせるとタンクが大型になった
り、タンク外部に電源を備える場合でも電源と素子との
接続手段が必要になり、タンクの製造コストが増え、タ
ンクカートリッジが高価になるので、外部より非接触で
素子を起動させねばならない。

【００１１】第２に、前記インクをそのまま収容する第
２室に素子を配置したい場合、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素子を浮遊さ
せなければならない場合があることである。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は一般には困難である。

【００１２】本発明の目的は、上記の２室構造タンクに
おいて、液体に関する化学的物性情報（ｐＨ変化、濃度
変化、密度変化）もしくは物理的物性情報（液体粘度、
表面張力、負圧量）の検出や、この検出に関して外部と
双方向に情報のやり取りを行える立体形半導体素子を備
えた液体収納容器、および該液体収納容器を備えた液体
吐出記録装置を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明は、液滴を吐出する液体吐出ヘッドに供給する
インクを収容する液体収納容器であって、前記液体収納
容器は、一部が大気に連通され、液体を吸収する吸収体
が収容された第１室と、外部から密閉され、前記液体を
収容する第２室と、容器底部付近にて前記第１室と前記
第２室を連通する連通路と、前記第１室に設けられた、
前記液体吐出ヘッドに液体を供給する供給口とを有し、
前記液体収納容器内には、少なくとも１つ以上の立体形
半導体素子が液体と接して配されており、前記立体形半
導体素子は、少なくとも前記液体の水素イオン濃度指
数、濃度、密度の一つを含む、前記液体の化学的物性の
情報を入手する情報入手手段（液体のイオン濃度を検出
する手段、イオンセンサ、イオン選択性電界効果トラン
ジスタ等）と、前記情報入手手段により入手された入手
情報を外部へ表示または伝達する情報伝達手段と、外部
から与えられるエネルギーを、前記情報入手手段および
前記情報伝達手段を動作させるための、前記エネルギー
とは異なる種類のエネルギーに変換するエネルギー変換
手段とを少なくとも有していることを特徴とする。

【００１４】また本発明は、液滴を吐出する液体吐出ヘ
ッドに供給するインクを収容する液体収納容器であっ
て、前記液体収納容器は、一部が大気に連通され、液体
を吸収する吸収体が収容された第１室と、外部から密閉
され、前記液体を収容する第２室と、容器底部付近にて
前記第１室と前記第２室を連通する連通路と、前記第１
室に設けられた、前記液体吐出ヘッドに液体を供給する
供給口とを有し、前記液体収納容器内には、少なくとも
１つ以上の立体形半導体素子が液体と接して配されてお
り、前記立体形半導体素子は、少なくとも前記液体の水
素イオン濃度指数、濃度、密度の一つを含む、前記液体
の化学的物性の情報を入手する情報入手手段と、前記情
報入手手段により入手された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、入手した前記液体の化
学的物性の変化情報を前記情報蓄積手段の情報と比較す
ることで液体の物理的物性値（少なくとも液体の粘度、
表面張力の一つを含む）の変化を推定して情報伝達の必
要性を判断する判断手段と、前記入手情報を外部へ表示
または伝達する情報伝達手段と、外部から与えられるエ
ネルギーを、前記情報入手手段および前記情報伝達手段
を動作させるための、前記エネルギーとは異なる種類の
エネルギーに変換するエネルギー変換手段とを少なくと
も有していることを特徴とする。

【００１５】また本発明は、液滴を吐出する液体吐出ヘ
ッドに供給するインクを収容する液体収納容器であっ
て、前記液体収納容器は、一部が大気に連通され、液体
を吸収する吸収体が収容された第１室と、外部から密閉
され、前記液体を収容する第２室と、容器底部付近にて
前記第１室と前記第２室を連通する連通路と、前記第１
室に設けられた、前記液体吐出ヘッドに液体を供給する
供給口とを有し、前記液体収納容器内には、少なくとも
１つ以上の立体形半導体素子が液体と接して配されてお
り、前記立体形半導体素子は、前記液体の力学的物性
（少なくとも静負圧、動負圧の一つを含む）の情報を入
手する情報入手手段と、前記情報入手手段により入手さ
れた入手情報を外部へ表示または伝達する情報伝達手段
と、外部から与えられるエネルギーを、前記情報入手手
段および前記情報伝達手段を動作させるための、前記エ
ネルギーとは異なる種類のエネルギーに変換するエネル
ギー変換手段とを少なくとも有していることを特徴とす
る。

【００１６】上記のとおりの発明の液体収納容器内に配
する立体形半導体素子は、情報を入手すべき対象である
液体に接して置かれる。この状態で、情報入手手段によ
り、液体に関する情報を入手し、その情報を、情報伝達
手段により外部へ伝達する。これら情報入手手段および
情報伝達手段を作動させるためのエネルギーは、エネル
ギー変換手段によって、外部からのエネルギーが異なる
種類のエネルギーに変換されて与えられる。このよう
に、液体に関する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ので、情報の入手
および伝達を三次元的に行える。そのため、平板型の半
導体素子を用いる場合に比べ、情報の入手および伝達の
方向の制限も少ないので、液体に関する情報の入手およ
び外部への伝達が効率的に行えるようになる。

【００１７】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、これに蓄積された情報と情報入手手段
で入手した情報とを比較し外部への情報の伝達の必要性
を判断する判断手段とを更に有することで、入手情報は
必要に応じて外部へ伝達される。さらに、外部からの信
号を受信する受信手段を付加することで、受信信号に応
じて情報を入手し、蓄積情報との比較結果をその入手情
報とともに外部へ伝達し、外部装置と双方向に信号の送
受信を行うことも可能となる。

【００１８】液体に関する情報としては、例えば、液体
のｐＨや圧力などが挙げられ、特に、本発明の液体収納
容器のように、液体が容器内に収容されている場合に
は、その容器内での液体の残量が挙げられる。液体の残
量を入手する場合は、立体形半導体素子は、液体表面も
しくは液中に浮遊して配置されるのが望ましく、そのた
めに、空洞部を有する構成としてもよい。

【００１９】本発明の液体収納容器は、好ましくは、イ
ンクジェット記録の分野における、記録用のインクに関
する情報を入手するのに用いられる。記録用のインク
は、一般的にはインクタンク内に収容されており、イン
クタンク内のインクに関する情報を入手することは、高
品位な記録を行う上で非常に重要である。

【００２０】そこで本発明の液体収納容器は、液滴を吐
出する液体吐出ヘッドに供給する液体を収容し、かつ、
上記本発明の立体形半導体素子が前記液体に接して配さ
れている。立体形半導体素子の数は、一つでもよいし複
数でもよい。複数の立体形半導体素子を有する場合は、
それぞれが異なる情報を入手するものでもよいし、互い
に情報のやり取りを行えるようにしてもよい。

【００２１】また本発明は、液滴を吐出する液体吐出ヘ
ッドに供給するインクを収容する液体収納容器であっ
て、前記液体収納容器は、一部が大気に連通され、液体
を吸収する吸収体が収容された第１室と、外部から密閉
され、前記液体を収容する第２室と、容器底部付近にて
前記第１室と前記第２室を連通する連通路と、前記第１
室に設けられた、前記液体吐出ヘッドに液体を供給する
供給口とを有しており、前記第１室内に、前記第１室の
液量を監視する第１の監視手段が配置され、前記連通路
に、該第１の監視手段からの情報に応じて前記連通路の
流量を調節する流量調節装置が配置されていることを特
徴とする。

【００２２】この場合、前記第２室内に、前記第２室の
液量を監視する第２の監視手段が配置されており、前記
流量調節装置は該第２の監視手段からの情報によっても
制御されることが好ましい。

【００２３】前記第１の監視手段としては、液体の圧力
変動を検知する圧力検知手段と、該圧力検知手段で得た
圧力情報を前記流量調節装置に伝達する情報伝達手段
と、外部から与えられるエネルギーを、前記圧力検知手
段および前記情報伝達手段を動作させるための、前記エ
ネルギーとは異なる種類のエネルギーに変換するエネル
ギー変換手段とを少なくとも有する第１の立体形半導体
素子を用いることが好ましい。このような立体形半導体
素子であれば、電源配線が要らず、第１の監視手段を場
所に制限されることなく自由に配置できる。

【００２４】特に、前記第１の立体形半導体素子は、前
記第２室から前記第１室への液体供給が途切れるおそれ
がある時の前記第１室の液面より上に配置され、かつ圧
力の変動が検知できる所に配置されていることが望まし
い。この場所に配置すれば、上記の液体供給の途切れを
未然に検知することが可能である。

【００２５】前記流量調節装置は、前記第１の監視手段
からの圧力情報を受信する受信手段と、前記受信した圧
力情報に応じて動作する開閉バルブと、外部から与えら
れるエネルギーを、前記受信手段および前記開閉バルブ
を動作させるための、前記エネルギーとは異なる種類の
エネルギーに変換するエネルギー変換手段とを少なくと
も有する第２の立体形半導体素子であることが、電源配
線が要らず、狭い場所でも設置できるので好ましい。

【００２６】さらに前記第２の監視手段は、液体の残量
を検知する残量検知手段と、該残量検知手段で得た残量
情報を前記流量調節手段に伝達する情報伝達手段と、外
部から与えられるエネルギーを、前記残量検知手段およ
び前記情報伝達手段を動作させるための、前記エネルギ
ーとは異なる種類のエネルギーに変換するエネルギー変
換手段とを少なくとも有する第３の立体形半導体素子で
あることが、電源配線が要らずに設置できるため好まし
い。

【００２７】また本発明は、記録のために液滴を吐出す
る液体吐出ヘッドと、前記液体吐出ヘッドに供給する液
体を収容している本発明の液体収納容器とを搭載する液
体吐出記録装置を提供する。この場合、液体吐出ヘッド
は液体に熱エネルギーを付与したときの膜沸騰を利用し
てノズルより液滴を吐出するものが好ましいが、本発明
は、上記形態に限るものではない。本発明の液体吐出ヘ
ッドは、薄膜素子に電気信号を入力し、該薄膜素子を微
小変位させて、ノズルより液体を吐出させる形態のもの
にも適用される。

【００２８】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。

【００２９】

【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。

【００３０】（第１の実施の形態）図１は、本発明の液
体収納容器の第１の実施の形態を示す概略断面図であ
る。図１に示すインクタンク１０は、互いに仕切壁１０
ａで仕切られた負圧発生室（第１室）１とインク室（第
２室）２とを有する。仕切壁１０ａの下端部は連通路１
０ｂとなっており、この連通路１０ｂを介して、負圧発
生室１とインク室２とが連通している。負圧発生室１に
は、繊維体や多孔質体などで構成される負圧発生部材
（吸収体）が収納されており、負圧発生室１内でインク
は負圧発生部材に吸収された状態で保持されている。ま
た、負圧発生室１には、負圧発生室１内のインクをイン
クジェット記録ヘッド（不図示）等、外部に供給するた
めのインク供給口３と、負圧発生室１の内部を大気と連
通させる大気連通口（不図示）とが設けられている。イ
ンク室２は、連通路１０ｂを除いて実質的に密閉構造
で、インクをそのまま保持している。このような構成の
インクタンク１０によれば、インク供給口３からのイン
クの消費に伴い、連通路１０ｂを介して、負圧発生室１
からインク室２へ気体（大気連通口から導入された気
体）が導出されるとともに、それと見合った量のインク
がインク室２から負圧発生室１へ導入され、これによ
り、負圧発生室１内に保持されるインクの量すなわち負
圧発生室１内の負圧がほぼ一定に保たれる。

【００３１】そして、インク室２に保持されたインクの
液面に、インクに関する情報を入手して外部へ伝達でき
る立体形半導体素子１１が浮かべられている。この素子
１１を液面に浮かべる構成については後述する。なお、
立体形半導体素子はインク室５２に限られず、インクに
関する情報を入手できれば負圧発生部材中に配置されて
いてもよく、また立体形半導体素子は１つの場所に限ら
ず、異なる箇所や同一箇所に複数個配置されてもよい。

【００３２】図２は、本実施形態の立体形半導体素子１
１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。本実施形態の立体形半導体素子（以下、
単に「素子」という）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１
４で変換された電力１３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、および情報伝達
手段１８とを備えている。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１１の表面もしく
は表面付近に形成されていることが望ましい。また、素
子１１を動作させるために供給する起電力には、電磁誘
導、熱、光、放射線などを適用することができる。但
し、図１には、インクタンク１０の下方に配置された外
部共振回路１０１からの電磁誘導による誘導起電力で素
子１１は電力を発生し、かつ、共振周波数を発生してイ
ンクタンク１０内のインク情報を外部に伝達する態様を
代表して概念的に表した。

【００３３】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インクに関する情報（イン
ク情報）を入手し、判断手段１６へ出力する。判断手段
１６は、情報入手手段１５より入手したインク情報と情
報蓄積手段１７に記憶されている情報とを比較し、入手
したインク情報を外部へ伝達する必要があるか否かを判
断する。情報蓄積手段１７は、入手するインク情報と比
較する諸条件や情報入手手段１５より入手したインク情
報そのものをデータテーブルとして蓄積する。情報伝達
手段１８は、判断手段１６からの命令に基づき、エネル
ギー変換手段１４により与えられた電力を、インク情報
を外部Ａ又は外部Ｂに伝達するためのエネルギーに変換
して、外部Ａ又は外部Ｂへインク情報を伝達する。ここ
で、外部Ｂとは、起電力１２の供給源である外部Ａとは
異なる対象であり、この素子１１が収容されるインクタ
ンクを搭載するインクジェット記録装置の他に、例え
ば、人の視覚や聴覚といった感覚器官も含む。

【００３４】図３は、図２に示した素子の動作を説明す
るためのフローチャートである。図２及び図３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１３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１
８を起動する。

【００３５】起動した情報入手手段１５は、素子１１の
周囲環境情報であるインクタンク内のインク情報、例え
ば、インクの残量、インクの種類、温度、ペーハー（以
下、「ｐＨ」と記す。）などの情報を入手する（図３の
ステップＳ１１）。更に、大気連通口を介して、インク
中の揮発成分が蒸発し、インク中の色材（染料や親水化
された顔料成分）が会合して、見かけ上、ゲル化（高分
子化）されていることも情報として入手することができ
る。（尚、詳細は、後述している）。次に、判断手段１
６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３のステップＳ１
２）、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３のステッ
プＳ１３）。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２ｍｌ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。

【００３６】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３のステップＳ１４）。なお、次に
情報入手手段１５がインクタンク内の情報を入手したと
き、判断手段１６は、その入手した情報とここで蓄積さ
れた情報とを比較してもよい。

【００３７】またステップＳ１３において、判断手段１
６がインクタンク内の情報を外部へ伝達する必要がある
と判断した場合には、エネルギー変換手段１５により変
換され電力１３が、情報伝達手段１８でさらに、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としては、
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２ｍｌ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３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２ｍｌ以下になったと判断された場合には
音を発し、インクのｐＨが大きく変化したときには光を
発するなど、情報に応じてその伝達方法を変えてもよ
い。

【００３８】インクジェット記録装置に用いられる場
合、素子１１に外部エネルギーとして起電力を供給する
手段を設けるのに好ましい位置としては、シリアル型の
インクジェット記録装置を例に挙げると、記録ヘッド、
キャリッジ、記録ヘッドの回復ポジション、もしくはキ
ャリッジリターンポジション等が挙げられる。これ以外
にも、起電力を供給する手段を有する装置を用いれば、
インクジェット記録装置がなくてもインクタンク内部の
状態を知ることができ、例えば、工場や販売店で、実際
にインクタンクをインクジェット記録装置に装着するこ
となく、インクタンクの品質検査を行うこともできる。

【００３９】本実施形態によれば、素子１１がエネルギ
ー変換手段１５を有しているので、外部と直接的な電気
的配線を行う必要がなくなり、外部と直接的な電気的配
線を行うことが困難な個所、例えば、図１に示したよう
なインク中の他にも負圧発生部材中など、対象物中のど
の個所であっても素子１１を使用することができる。イ
ンクに接するように素子１１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。

【００４０】また、素子１１がエネルギー変換手段１５
を有しているので、素子１１を動作させるための起電力
を蓄積する手段（本例では電源）を素子１１に設ける必
要がなくなる。そのため、素子１１の小型化が可能とな
り、狭い個所であっても素子を使用することができる。
尚、本形態では素子１１と非接触で素子１１に起電力を
供給したが、一時的に外部と接触して起電力を供給した
後、外部と非接触となる形態でもよい。

【００４１】ここで、エネルギー変換手段１４につい
て、図１にも表したように電磁誘導を利用して電力を発
生させる場合を例に挙げて説明する。

【００４２】図４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。

【００４３】図４において、コイルＬａを有する外部共
振回路１０１と、コイルＬを有する発振回路１０２と
を、両コイルＬａ，Ｌを隣接させて設置する。この状態
で、外部共振回路１０１を通じてコイル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、素子１１にエネル
ギー変換手段として発振回路１０２を作り込み、素子１
１の外部の例えばインクジェット記録装置に、外部共振
回路１０１を、素子側の発振回路１０２のコイルＬと素
子外部の共振回路１０１のコイル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１１を動作させる電力を発生することがで
きる。

【００４４】素子１１にエネルギー変換手段として作り
込んだ発振回路１０２のコイルＬを貫く磁束Ｂは、外部
共振回路１０１のコイルＬａの巻き数Ｎ_aと電流Ｉ_aの積
に比例するから、比例定数をｋとして、

【００４５】

【数１】 Ｂ＝ｋ＊Ｎ_a＊Ｉ_a (1) コイルＬに生じる起電力Ｖは、

【００４６】

【数２】 Ｖ＝−Ｎ｛ｄＢ／ｄｔ｝ ＝−ｋＮ_aＮ｛ｄＩ_a／ｄｔ｝ ＝−Ｍ｛ｄＩ_a／ｄｔ｝ (2) 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、

【００４７】

【数３】 Ｂ＝μ_aＨ（ｚ） ＝｛μ_aＮ_aＩ_aｒ_a ²／２（ｒ_a ²＋ｚ²）^3/2 (3) 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。

【００４８】式(2)の相互インダクタンス：Ｍは、

【００４９】

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

【００５０】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、

【００５１】

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

【００５２】

【数６】 Ｚａ（ω）＝Ｒａ＋ｊωＬａ−｛ω²Ｍ²／Ｚ（ω）｝ (6) 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、

【００５３】

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

【００５４】

【数８】 tanφ＝｛ｊＬａωo−（ω_o ²Ｍ²／Ｒ）｝／Ｒ (8) となる。

【００５５】そして、この外部共振回路の共振周波数：
ｆoは、

【００５６】

【数９】 ｆo＝１／２π（ＬＣ）^1/2 (9) で求められる。

【００５７】上記のような関係から、素子１１に作り込
んだ発振回路１０２のインピーダンスＺがインクタンク
内のインクの変化に応じて変化すると、外部共振回路１
０１の周波数が変化し、外部共振回路１０１のインピー
ダンスＺａ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。

【００５８】例えば、外部共振回路１０１の共振周波数
ｆ₀を変化させることで、素子１１に作り込んだ発振回
路１０２からの出力（インピーダンスＺ）が、周囲の環
境変化に応じて変化するので、この周波数依存性を検出
することで、インクの有無やインク残量を検出すること
ができる。

【００５９】したがって、素子１１に作り込む発振回路
１０２は、電力を発生させるエネルギー変換手段１４と
してのみならず、その発振回路１０２と外部共振回路１
０１との関係で、インクタンク内のインクの変化を検知
する情報入手手段１５の一部を兼用している。

【００６０】ここで、素子１１に設けられた発振回路で
発生する出力の例を、共振周波数と振幅との関係とし
て、図５に示す。図５に示すように、発振回路で発生す
る出力は、インクタンク５０内（正確にはインク室５
２）のインクの状況に応じて、例えばａ〜ｃのように、
振幅のピーク値を示す共振周波数およびそのピーク値で
の振幅にそれぞれ違いが生じる。具体的には、図６
（ａ）に示すように、振幅のピーク値を示す共振周波数
ｆa、ｆb、ｆcは、インクのｐＨと相関関係をもってい
る。この図６（ａ）に示す関係を予め測定しておくこと
で、インクのｐＨの変化を検知することができる。イン
クの濃度に関しても、違う周波数領域帯で同様の関係が
あり、その関係を予め測定しておくことで、インクの濃
度変化を検知することができる。

【００６１】また、図５に示した共振周波数領域での振
幅値の変化Ａ，Ｂ，Ｃは、図６（ｂ）に示すように、素
子１１と外部共振回路１０１との距離と相関関係をもっ
ている。従って、インクが満タンのときと空のときとの
振幅値を予め測定しておくことで、インクタンク５０内
での素子１１の位置、すなわちインクの残量を検知する
ことができる。

【００６２】また、液体の密度は、状態方程式 ＰＶ＝ｎＲＴ (10) （ここで、Ｐ：圧力、Ｖ：体積、ｎ：グラム分子量、
Ｒ：気体定数、Ｔ：絶対温度）を用いて近似することも
可能である。

【００６３】式（１０）において、Ｔを一定とすると、
密度ρは、

【００６４】

【数１０】 ρ＝Ｍ／Ｖ＝ＭＰ／ＲＴ （Ｍは分子量） (11) で表される。すなわち、液体の圧力および温度を検知す
ることができれば、液体の密度の状態変化も測定可能で
ある。

【００６５】液体の圧力については、例えば、詳しくは
後述するが、ポリシリコン膜でダイアフラムを構成し、
圧力の変化によるダイアフラムの変位に伴う抵抗値変化
を利用した圧力センサを、本実施形態の素子１１に作り
込むことで検知することができる。

【００６６】また、液体の温度については、例えば、特
開平７−５２３８７号公報に記載されている、記録ヘッ
ドの温度を検知するためのダイオードセンサを本実施形
態の素子１１に作り込むことによって、検知することが
できる。

【００６７】以上のように、素子１１に圧力センサおよ
び温度センサを作り込むことで、インクの密度を検知す
ることができる。経時変化も同様に検知できると、液体
の粘度／表面張力の変化も推定することができる。

【００６８】液体の粘度に関しては、オリック・アーバ
ーの式

【００６９】

【数１１】 ｌｎ（η／ρＭ）＝Ａ＋（Ｂ／Ｔ） (12) （ここで、η：粘度、Ａ：定数、Ｂ：定数）から、密度
の変化により液体の粘度の変化を推定することができ
る。

【００７０】液体の表面張力と密度との間には、マクレ
オドによる、

【００７１】

【数１２】 γ＝｛Ｃ（ρ₀−ρ）｝^4.0 (13) （ここで、γ：表面張力、Ｃ：液体により決められた定
数）の関係式がある。この関係式から、密度の変化によ
り、液体の表面張力の変化を推定することができる。

【００７２】以上のことから、素子１１をインクタンク
１０に適用することにより、インクのｐＨ、濃度、密度
などといったインク情報を経時的に検知しインクタンク
１０の外部へ伝達することが可能となるので、例えば、
使用していたインクタンクが別のものに換えられたり、
インクタンク１０内に別のインクが注入され、インクの
量が異常に増加したりインクの成分が変化した場合であ
っても、これらを異常として正確に検知することができ
る。また、インクの粘度や表面張力の変化も推定するこ
とができるので、記録ヘッドの制御部へこれらの情報を
伝達し、安定した吐出特性を保つ駆動条件を設定するこ
ともできる。

【００７３】なお、図１では、図２に示した構成を有す
る素子１１を用いたが、判断手段１６および情報蓄積手
段１７は、素子１１にでなくインクタンク１０の外部に
設けてもよい。

【００７４】ところで、前述したように、図１に示すイ
ンクタンク１０では素子１１はインク液面に浮かべられ
ているが、そのようなインク液面に浮かぶ素子１１につ
いて、その製造方法とともに、以下に説明する。

【００７５】図７は、図１に示す浮遊型の素子１１を、
前述したボール・セミコンダクターのベースとなる球状
シリコンを用いて製造する場合の製造方法の一例を説明
するための一連の工程を示す図である。なお、図７で
は、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場合の
製造方法を例に挙げる。

【００７６】まず、図７（ａ）に示す球状シリコン２０
１に対し、その全表面上に、図７（ｂ）に示すように熱
酸化のＳｉＯ₂膜２０２を形成する。その後、図７
（ｃ）に示すようにＳｉＯ₂膜２０２の一部に開口２０
３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。

【００７７】そして、図７（ｄ）に示すように、開口２
０３を通じてのＫＯＨ溶液を用いた異方性エッチングに
より、球状シリコン２０１の上半部を除去し、空洞部２
０４を形成する。その後、図７（ｅ）に示すように、Ｌ
ＰＣＶＤ法を用いて、空洞部２０４の内面も含む、球状
シリコン２０１およびＳｉＯ₂膜２０２の全露出面をＳ
ｉＮ膜２０５で被覆する。

【００７８】更に、図７（ｆ）に示すように、メタルＣ
ＶＤ法を用いて、ＳｉＮ膜２０５の外表面上にＣｕ膜２
０６を形成する。そして、図７（ｇ）に示すように、周
知のフォトリソグラフィプロセスを用いてＣｕ膜２０６
をパターニングし、発振回路１０２（図４参照）の一部
である導電体コイルＬを巻き数Ｎで形成する。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、シリコンからなる素子
自体に浮力を持たせることができる。

【００７９】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８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。

【００８０】図８によれば、Ｐ導電体のＳｉ基板４０１
に、一般的なＭｏｓプロセスを用いたイオンプランテー
ション等の不純物導入および拡散により、Ｎ型ウェル領
域４０２にＰ−Ｍｏｓ４５０が構成され、Ｐ型ウェル領
域４０３にＮ−Ｍｏｓ４５１が構成されている。Ｐ−Ｍ
ｏｓ４５０およびＮ−Ｍｏｓ４５１は、それぞれ厚さ数
百Åのゲート絶縁膜４０８を介して、４０００Å以上５
０００Å以下の厚さにＣＶＤ法で堆積したｐｏｌｙ-Ｓ
ｉ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４０
６等で構成され、それらＰ−Ｍｏｓ４５０とＮ−Ｍｏｓ
４５１によりＣ−Ｍｏｓロジックが構成されている。

【００８１】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。

【００８２】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。

【００８３】各素子間には、５０００Å以上１００００
Å以下の厚さのフィールド酸化により酸化膜分離領域４
５３が形成され、素子分離されている。このフィールド
酸化膜は、一層目の蓄熱層４１４として作用する。

【００８４】各素子が形成された後、層間絶縁膜４１６
が約７０００Åの厚さにＣＶＤ法によるＰＳＧ、ＢＰＳ
Ｇ膜等で堆積され、熱処理により平坦化処理等をされて
から、コンタクトホールを介して、第１の配線層となる
Ａｌ電極４１７により配線が行なわれている。その後、
プラズマＣＶＤ法によるＳｉＯ₂膜等の層間絶縁膜４１
８を１００００Å以上１５０００Å以下の厚さに堆積
し、更にスルーホールを形成した。

【００８５】このＮ−Ｍｏｓ回路を、浮遊型の素子を形
成する前に形成しておく。そして、本発明のエネルギー
変換手段としての発振回路などとの接続を上記スルーホ
ールを介して行なう。尚、ここで形成したＮ−Ｍｏｓ回
路は、球状シリコン上に形成したイオンセンサや、圧力
センサ、および、後述する開閉バルブを制御したり、該
センサ等で検出した情報をＣＰＵ等の演算回路へ伝達す
るものであり、Ｃ−ＭＯＳ回路やＤ−ＭＯＳ回路等を採
用しても同様の効果が期待できる。

【００８６】図１に示した例では、素子１１を起動させ
る電力を供給する外部エネルギーにコイルによる電磁誘
導を利用したが、これ以外に、光の明暗を利用してもよ
い。光の明暗を電気信号に変換する場合は、光の照射に
より抵抗値が変化する材料（例えば、光導電体）を用い
て、光導電効果により電力を発生させることができる。
光導電体としては例えば、ＣｄＳ，ＩｎＳｂやＨｇ_0.8
Ｃｄ_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。

【００８７】（第２の実施の形態）次に、本発明のイン
クタンクの第２の実施の形態を説明する。ここでは、図
１に例示した２室構造のインクタンクに収容する、第１
の実施の形態で説明した機能の立体形半導体素子とは異
なる素子を例に挙げる。

【００８８】図９は、本実施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。この図に示す立体形半導体素子（以下、
単に「素子」という）２１は、図１に示した２室構造の
インクタンク内に少なくとも１つ配置されており、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２
２を電力２３に変換するエネルギー変換手段２４と、エ
ネルギー変換手段２４で変換された電力により起動する
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とを備えてい
る。本実施形態は、第１の実施の形態とは受信機能を有
する点、すなわち受信手段２９を有する点が第１の実施
形態と異なり、その他は第１の実施形態と同様である。
素子２１を動作させるために供給する起電力２２には、
電磁誘導、熱、光、放射線などを適用することができ
る。また、少なくともエネルギー変換手段２４、情報入
手手段２５および受信手段２９は素子２１の表面もしく
は表面付近に形成されていることが望ましい。

【００８９】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インク情報を入手する。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にインク情報を入手さ
せ、この入手したインク情報と情報蓄積手段２７に記憶
してある情報とを比較し、入手したインク情報が所定の
条件を満たすかどうかを判断する。情報蓄積手段２７
は、入手するインク情報と比較する諸条件や情報入手手
段２５より入手したインク情報そのものをデータテーブ
ルとして蓄積する。情報伝達手段２８は、判断手段２６
の命令によって、電力を、インク情報を外部Ａ、外部Ｂ
または外部Ｃ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、外部Ｂまたは外
部Ｃへ表示、伝達する。

【００９０】図１０は、図９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９及び図１０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。

【００９１】この状態で、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２１に聞くため
の信号であり、受信手段２９で受信される（図１０のス
テップＳ２１）。すると、判断手段２６は、情報入手手
段２５に、インクタンク内のインク情報、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１０のステップＳ２２）、かつ入手したインク情
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１０のステップＳ２３）、入手したインク情報が
設定条件を満たすかどうかを判断する（図１０のステッ
プＳ２４）。

【００９２】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られた電力を、情報伝達手段２８
でさらに、インクタンク内のインク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としては、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２ｍｌ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。

【００９３】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、情
報の種類によって使い道を分けて与えても良い。

【００９４】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。

【００９５】（第３の実施の形態）次に、本発明のイン
クタンクの第３の実施の形態を説明する。ここでも、図
１に例示した２室構造のインクタンクに収容する、第１
の実施の形態で説明した機能の立体形半導体素子とは異
なる素子を例に挙げる。

【００９６】図１１は、本実施形態による立体形半導体
素子の内部構成および外部とのやり取りを表したブロッ
ク構成図である。この図で示す形態の立体形半導体素子
（以下、単に「素子」という）３１は、インクタンク内
に配置されており、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で変換さ
れた電力を用いて浮力を発生させる浮力発生手段３５と
を備えている。

【００９７】本実施形態では、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
は起電力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は素子３１の浮力を発生し、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３１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。

【００９８】図１２に、図１と同等のインクタンクのイ
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。

【００９９】図１２に示すように２室構造のインクタン
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所定の位置まで下がると、そこから
は負圧発生部材３７内のインク液面は下がらず、消費さ
れた分のインクが生インクの収容室から負圧発生部材３
７に導入される。これにより、インク室内のインク３８
中の素子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。

【０１００】図１３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１１及び図１３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、この検出された素子３１の位置により、インクタン
クを交換する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。

【０１０１】素子３１の位置の検出方法としては、エネ
ルギー変換手段３４として図４に示した発振回路１０２
を用い、インクタンクの外部に外部共振回路１０１と設
置すれば、発振回路１０２からの出力に基づいて第１の
実施形態と同様に検知する方法が挙げられる。また、そ
の他に、インク液面の変位に伴って素子３１が通過する
位置に発光手段と受光手段とを対向配置し、発光手段か
ら発せられた光を素子３１が遮蔽することにより素子３
１の位置を検出する方法、または、発光手段から発した
光を素子３１で反射させ、その反射光により素子３１の
位置を検出する方法などが挙げられる。

【０１０２】本実施形態によれば、第１の実施形態にお
いて図７を参照して説明したように内部に空洞部を設け
なくても素子３１を浮遊させることができ、しかも、液
体の比重（もしくは、密度）が異なるなど、素子３１が
用いられる環境により素子３１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３２をエネルギ
ー変換手段３４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３１が
置かれる環境に拘わらず素子３１を使用することが可能
である。

【０１０３】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。

【０１０４】（第４の実施の形態）本実施形態は、第１
又は第２の実施形態と同様の構成を有する素子に、他の
素子に情報を伝達する機能を付与し、これらを図１に示
した２室構造のインクタンク内に複数配置した構成とし
たものである。

【０１０５】まず、本実施形態の概念について図１４を
参照して説明する。図１４は、本発明のインクタンクの
第４の実施の形態の概念を説明するための図である。

【０１０６】図１４（Ａ）に示す例では、第１の実施の
形態と同様の構成を有する複数の素子４１，４２，…，
４３が対象物中に配されており、各素子４１，４２，
…，４３に外部Ａ又は外部Ｂより起電力が供給される
と、各素子４１，４２，…，４３はそれぞれ周囲環境情
報を入手する。そして、素子４１の入手情報ａは素子４
２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。

【０１０７】また、図１４（Ｂ）に示す例では、第２の
実施の形態と同様の構成を有する複数の素子５１，５
２，…，５３が対象物中に配され、各素子５１，５２，
…，５３に外部Ａ、外部Ｂ又は外部Ｃより起電力が供給
されている。例えば、素子５３に外部Ａ又は外部Ｂから
信号による所定の質問が入力されると、素子５１又は５
２はそれぞれ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。

【０１０８】また、図１４（Ｃ）に示す例では、第２の
実施の形態と同様の構成を有する複数の素子６１，６
２，…，６３が対象物中に配され、各素子６１，６２，
…，６３に外部Ａ、外部Ｂ又は外部Ｃより起電力が供給
されている。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６１により外部Ａ又
は外部Ｂ又は外部Ｃへ表示を行なう。

【０１０９】なお、図１４の（Ａ）〜（Ｃ）の例では、
複数の素子のうち一つを、第３の実施の形態と同様に浮
力発生手段を備えたものとしてもよい。

【０１１０】以上、本実施形態の概念について説明した
が、以下に、上述の概念に基づいた本実施形態でのイン
クに関する情報の入手について、図１５及び図１６を参
照して説明する。

【０１１１】図１５は、インクタンク内及びこれに接続
したインクジェット記録ヘッド内にそれぞれ、第１、第
２又は第３の実施の形態の構成を適宜組み合わせた素子
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素子７１が、図
１と同様の２室構造のインクタンク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の実施の形態と同様の構成を有する素子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。

【０１１２】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７３中の素子７１は、インク情
報として例えばインクの残量情報を入手し、記録ヘッド
７８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とを比較し、これ
らが一致したときのみ、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。

【０１１３】また、図１４及び図１５に示した例では、
各々の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。

【０１１４】例えば図１６に示すように、第１の実施の
形態の構成に、第３の実施の形態と同様の浮力発生手段
と、他の素子への情報伝達機能および起電力供給機能と
を付加した素子８１、及び、第２の実施の形態の構成
に、第３の実施の形態と同様の浮力発生手段と、他の素
子への情報伝達機能および起電力供給機能とを付加した
素子８２がそれぞれ、図１５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の実施の形態と同様の構成
を有する素子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。

【０１１５】そして、素子８１に外部から起電力を供給
すると、インク７３中の一方の素子８１は、インク情報
として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、他方の素子８２へ伝達の必要
がある場合は、入手したインク残量情報を他方の素子８
２に、その素子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他方の素子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、イン
クに関する情報として例えばインクのｐＨ情報を入手
し、記録ヘッド７８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７８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８２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。

【０１１６】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
よりインク滴を吐出するものが考えられる。

【０１１７】（第５の実施の形態）次に、本発明のイン
クタンクの第５の実施の形態を説明する。ここでは、図
１に示した２室構造のインクタンクのインク供給口から
外部へのインク供給において信頼性をより高く保てる構
成例を挙げる。

【０１１８】図１に示した２室構造のインクタンクで
は、既に述べたとおり、インク供給口３からのインク導
出中、先ずは負圧発生室１の負圧発生部材中からインク
がインク供給口３に対して等方的に消費される。そのイ
ンク液面が連通路１０ｂに達すると、負圧発生室１内に
入り込んでいた大気が連通路１０ｂを通ってインク室２
に入り、それと見合った量のインクがインク室２から負
圧発生室１へ導入され、負圧発生部材中のインクが消費
される代わりにインク室２内のインクが消費される。こ
の状態（以下、「気液交換時」とも称す）では負圧発生
部材中のインク液面はほとんど変化しないため、インク
ジェットヘッドに対する負圧量が一定となり、インクジ
ェットヘッドを常に安定した吐出量で動作させることが
できる。しかし、気液交換時のインク室２から負圧発生
室１へのインク供給量よりも、インク供給口３からのイ
ンク消費量の方が大きい場合、インク室２と負圧発生室
１のインク供給口３との間のインクパスが途切れたり、
負圧発生室５へ十分なインク量を補給できなくなったり
することがある。この問題の対して、インク供給口３の
周辺の負圧発生部材の材質をインク供給口３の周辺以外
よりインク吸収力の高いもの（例えばＰＰ圧接体）に変
えて対応している。しかし、この対策では上記の問題の
発生を予期して瞬時（デジタル的）に対応することはで
きない。そこで、上記の問題発生を予期したら瞬時に対
応できる機能が望まれた。このような今までにない機能
を持った、図１と同等の２室構造のインクタンクをここ
では提案する。

【０１１９】図１７は本発明のインクタンクの第５の実
施の形態を示す概略断面図である。この図に示す２室構
造のインクタンク（図１と同様）において、圧力変動を
検知する圧力センサ（圧力検知手段）を有する立体形半
導体素子４（第１の監視手段）が負圧発生室１に配置さ
れ、連通路５０ｂには開閉バルブを有する立体形半導体
素子５（流量調節装置）が配置されていて、立体形半導
体素子４からの圧力信号を受信し、前記開閉バルブによ
って連通路５０ｂの流量を調節する。但し、立体形半導
体素子４の位置はインク切れを未然に防止する目的か
ら、インク切れが起きる限界線（図Ｓ１中の点線で示す
気液界面。）より直ぐ上に配置される必要がある。

【０１２０】また、立体形半導体素子４には第１又は第
２の実施の形態（図２又は図９の構成）が適用でき、こ
の場合、素子４における情報入手手段は圧力センサであ
る。一方、立体形半導体素子５には、第２の実施の形態
（図９の構成）において情報伝達手段を開閉バルブに代
え、かつ情報入手手段を備えていないものが適用でき
る。このように、連通路５０ｂに配置する開閉バルブ装
置として、第２の実施の形態による立体形半導体素子を
利用したが、本発明は電源を持たず非接触で連通路の流
量調節を行えるバルブ装置であれば、立体形半導体素子
でなくともよい。

【０１２１】また必要に応じて、インク室２内のインク
液面には、インク残量を検知し、ある一定量レベル以下
になると立体形半導体素子５の開閉バルブを全開にして
おくように制御する手段を有する立体形半導体素子６
（第２の監視手段）が浮かべられている。この立体形半
導体素子６によるインク残量検知および浮力発生の方法
については第１の実施の形態と同じ方法を採ることがで
きる。

【０１２２】さらに、立体形半導体素子４，５，６の起
動は図４を用いて説明した誘導起電力で行うことが考え
られる。

【０１２３】次に、この形態のインクタンクによるイン
ク供給動作を説明する。

【０１２４】図１７を参照すると、前述したような気液
交換時に負圧発生室１の液面が、これ以上下がるとイン
クパス切れが起きるおそれのある限界線（図中の点線）
に達した場合、立体形半導体素子４が前記液面より上方
となって大気にさらされる。このように素子４周囲の負
圧発生部材に液体が存在する状態から液体の無い状態に
なる時には圧力変動が生じるため、素子４の圧力センサ
ーがこの圧力変動を検知することで、インク室２からイ
ンク供給口３へのインクパスが切れる状態を未然に察知
することが出来る。そして、立体形半導体素子４は圧力
センサーで得た圧力変動情報を、連通路５０ｂの立体形
半導体素子５に伝達する。

【０１２５】立体形半導体素子５は立体形半導体素子４
からの圧力変動情報を受信し、この圧力変動情報に応じ
て開閉バルブを制御する。つまり、負圧発生室１の液面
が下がってインクパス切れが起きるおそれのある限界線
に達したら、連通路５０ｂの素子５の開閉バルブをより
開くことでインク室２から負圧発生室１へのインク供給
量を上げる。また、インクパス切れが起こらない状態に
液面が復帰したことが圧力センサーで得た素子４周辺の
圧力値によって判断できたら、連通路５０ｂの立体形半
導体素子５の開閉バルブを絞り、通常の流量にする。

【０１２６】以上のようにして、図１と同等の２室構造
のインクタンクにおいて、インク室２から負圧発生室１
のインク供給口３へのインクパス切れ等の起こりうる状
態を察知し、この状態にならないよう瞬時に対応する機
能を持たせることができる。

【０１２７】なお、インク室２に立体形半導体素子６を
備えている場合は、立体形半導体素子６で得たインク室
２内のインク残量情報を立体形半導体素子５が受信し、
インク残量がある一定量レベル以下である判断すると開
閉バルブを全開に制御する。これにより、インク室２内
のインク残量が減っても負圧発生室１への十分な供給量
が確保でき、インク供給の信頼性のより一層高い２室構
造タンクを提供する事が出来る。

【０１２８】立体形半導体素子６によるインク室２内の
インク残量検知は第１の実施の形態で説明したように、
共振周波数領域での振幅値が素子と外部共振回路との距
離によって変化することを利用して行う方法に限らず、
次のような方法であってもよい。すなわち、立体形半導
体素子６にインク室２内の圧力を検知する圧力センサー
を設け、インク室２内の液体が消費される前のインク室
２内の初期圧Ｐ₀と、インク室２内の液体が消費されて
いるある時点の圧力Ｐとを検知することで圧力損失ｈ
（図１７参照）を求め、この圧力損失ｈの情報を立体形
半導体素子５に伝達してもよい。圧力損失ｈは ｈ＝
（Ｐ₀−Ｐ）／ρｇ （ここで、ρｇは立体形半導体素
子の比重量である。）によって求められる。この圧力損
失の上限値は、各々の記録ヘッドの仕様（例えば、ノズ
ル数、吐出量、駆動周波数、インクタンクから記録ヘッ
ドのインク供給口のサイズ等）によって設定されてお
り、前記記録ヘッドの使用中に、この上限値を超えた場
合には、Emergency信号が本発明の立体形半導体素子か
ら記録ヘッド及び、記録装置へ伝送されて、記録装置か
ら記録ヘッドへの画像データや記録ヘッドを制御してい
る駆動信号を転送停止にすることで、記録ヘッドへのイ
ンクの供給不足による画像劣化を防止することができ
る。

【０１２９】（その他の実施の形態）以下に、上述した
各実施形態に適用可能なその他の実施形態について説明
する。

【０１３０】〈浮遊型の立体形半導体素子の液面での安
定化〉立体形半導体素子が、図７に示すような空洞部を
有する構成であり、また、立体形半導体素子への電力の
供給が、図４に示した発振回路と外部共振回路とにより
なされる場合、インクタンクがどのような状態において
も、素子に作り込まれた発振回路と外部の外部共振回路
との間で安定した磁束（磁界）が働いている必要があ
る。つまり、外部共振回路に対する素子の向きが安定し
ている必要がある。しかし、素子がインクなど液体中に
浮遊している場合、外部振動により液面が振動し、素子
の向きが変動することがある。そのような場合でも、素
子が液体中で安定した姿勢を保持するために、浮遊型の
立体形半導体素子の重心を以下のように決定する。

【０１３１】図１８で示しているように、球体として形
成した立体形半導体素子２１０を液体中に浮遊させた場
合、図１８（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、かつ、（２）浮力
の作用線と重量の作用線（重心Ｇを通る線）とが一致、
という関係が成り立っていることが必要である。

【０１３２】そして、図１８（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Ｃが移動し、浮
力と重量とで偶力となる。

【０１３３】ここで、釣り合いの状態にあるときの重量
の作用線（図１８（ｂ）中の一点鎖線）と、傾いたとき
の浮力の作用線（図１８（ｂ）中の実線）との交点をメ
タセンタといい、メタセンタと重心Ｇとの距離ｈをメタ
センタの高さという。

【０１３４】立体形半導体素子２１０のメタセンタは重
心Ｇよりも高い位置にあり、これにより、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、

【０１３５】

【数１３】 Ｔ＝Ｗｈsinθ＝Ｆｈsinθ ＝ρｇＶｈsinθ （＞０） (14) で表される。ここで、Ｖは、立体形半導体素子２１０が
排除した液体の体積、ρｇは、立体形半導体素子２１０
の比重量である。

【０１３６】そこで、この復元力Ｔ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。

【０１３７】そして、図１８（ｂ）から、

【０１３８】

【数１４】 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、

【０１３９】

【数１５】 となることが、立体形半導体素子２１０が、インク中で
安定して浮遊し、外部共振回路からの誘電起電力の供給
や、素子外部の通信手段との双方向通信を行うための必
要条件となる。

【０１４０】〈情報入手手段〉インクに関する情報およ
びその情報を入手する情報入手手段としては、上述した
各実施形態で述べたものの他に、（１）ＳｉＯ₂膜やＳ
ｉＮ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（イオンセンサ）、（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、
（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、（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
サ等が挙げられる。

【０１４１】〈イオンセンサ〉上記の情報入手手段をイ
オンセンサとした場合について詳細に説明する。

【０１４２】図１９は、本発明の立体形半導体素子に設
けられたイオンセンサの断面図である。

【０１４３】図１９に示すように、立体形半導体素子の
ベースとなる球状シリコン３０１の表面には、ＳｉＮま
たはＳｉＯ₂からなるイオン感応膜３０２が、その一部
を間隙部３０７を介して球状シリコン３０１と間隔をあ
けて形成されている。イオン感応膜３０２の表面にはゲ
ート絶縁膜３０３が形成されている。さらに、ゲート絶
縁膜３０３の表面には、Ｎ型不純物を導入したソース領
域３０４ａおよびドレイン領域３０４ｂからなるＮ型ウ
ェル層が形成され、さらにその上に、Ｐ型ウェル層３０
５が形成されている。また、間隙部３０７が形成された
領域の、球状シリコン３０１の表面の一部には参照電極
３０６が形成され、以上により、イオン選択性ＦＥＴ
（電界効果トランジスタ）であるイオンセンサ３００が
構成される。

【０１４４】間隙部３０７は、参照電極３０６が形成さ
れた球状シリコン３０１の表面に、インク感応膜３０２
等を形成する前に、参照電極３０６を覆って犠牲層を形
成しておき、Ｐ型ウェル領域３０５が形成された後、こ
の犠牲層をエッチング等により除去することで形成する
ことができる。また、間隙部３０７は、不図示の連通部
を介してイオンセンサ３００の外部と連通しており、こ
の立体形半導体素子がインク中に設置された状態では、
インクは連通部を介して間隙部３０７内を自由に行き来
できる。

【０１４５】インク感応膜３０２がインクと接すること
により、インク感応膜３０２とインクとの間でインク中
のイオン種とその濃度に応じた界面電位が発生する。イ
オンセンサ３００のソース−ドレイン間に所定のバイア
ス電圧を印加しておくことにより、界面電位に応じたド
レイン電流が流れる。測定時には、参照電極３０６とソ
ースとの間に適当なバイアスを印加しておき、界面電位
とこのバイアスとの和に応じたドレイン電流を観測す
る。あるいは、イオンセンサ３００をソースフォロア回
路として構成し、抵抗を介して電位として出力を得るよ
うにしてもよい。

【０１４６】ところで、インクジェット記録装置で使用
されるインクは、一般的に、溶媒としての水に、染料や
顔料を溶解または分散させたものである。具体的には、
カルボキシル基や水酸基を有する染料イオンや、これら
の基を有する分散剤によって親水化された顔料や、これ
らの基を付着させた顔料粒子を水に溶解または分散させ
たものである。このような染料あるいは顔料は、水溶液
系であるインク中で、図２０（ａ）、（ｂ）に示すよう
に、水素結合などの比較的弱い結合により、会合状態を
形成する。このような会合状態が数十／数百の分子間で
起こると、仮想的に高分子の色材分子となり、インクの
動的粘度を低下させ、その結果、記録ヘッドからの吐出
特性の劣化をもたらすことになる。

【０１４７】上述した会合状態が形成されると、見かけ
上、イオンとしてのカルボキシル基や水酸基の活量が低
下することになるとともに、イオン自体の実効的な分子
量が大きくなるため、イオンセンサ３００での検出電位
に変化を生じさせることになる。本例の立体形半導体素
子は、例えば記録ヘッドのインクと接触する領域に設置
し、インク中での染料イオン等の会合状態をイオンセン
サ３００によって検知し、必要に応じて記録ヘッドの回
復動作等を行って、記録ヘッド内のインクを常に一定の
解離状態にする。

【０１４８】図２１（ａ）は、イオンセンサでの検知結
果を出力するための回路の一例を示す図であり、図２１
（ｂ）は、図２１（ａ）の回路をロジック回路として表
したものである。ここでは、イオン濃度に応じて発振周
波数が変化する発振回路を説明する。

【０１４９】図２１に示す例では、ＭＯＳトランジスタ
３２０，３２１を直列に接続してインバータ回路３２
２，３２３が構成され、このようなインバータ回路３２
２，３２３を２段、リング状に接続して発振回路を構成
し、さらにインバータ回路３２３の出力をバッファとし
ての１段のインバータ回路３２２を介して取り出すこと
により、発振出力としている。イオンセンサ３００は、
インバータ回路３２２の出力（すなわちインバータ回路
３２３の入力）と接地点との間に挿入されている。この
回路によれば、イオンセンサ３００での検出電位に応じ
て発振周波数が変化する。従って、この発振周波数を検
出することにより、インクのイオン濃度を検出すること
ができる。

【０１５０】本発明の立体形半導体素子をインクタンク
のインク中、特に液面付近に配しておくと、上述したよ
うに、インク中の色材分子等が会合していくと、仮想的
に高分子状態になり、底面付近に沈降し、インクタンク
中のインクに濃度分布やｐＨ分布が発生するのを検知す
ることができる。その結果を外部に伝達することで、こ
れらの分布をなくす動作を機能させることが可能とな
る。

【０１５１】イオンセンサ３００での検出電圧値は、ネ
ルンスト（Nernst）の式によって支配されるため、温度
の関数でもある。そこで、温度の影響をなくすため、例
えば温度センサも別に設け、温度の測定値に応じてイオ
ン濃度の測定値を補正できるようにしてもよい。このよ
うに温度センサを設けた場合には、イオンセンサと温度
センサとを同一の素子に形成してもよいし、それぞれ別
の素子に形成し、第４の実施形態のように、温度センサ
を形成した素子が入手した情報を、イオンセンサを形成
した素子に伝達する構成としてもよい。

【０１５２】また、流体力学の面から導かれたストーク
ス（Stokes）の法則によれば、イオンのモル濃度λは、

【０１５３】

【数１６】 （ここで、Ｚ：イオンの電荷数、Ｆ：ファラデー定数、
Ｎ：単位面積当たりの分子数、η：粘性率、ｒ：イオン
半径）で与えられ、また、イオンの拡散係数Ｄは、

【０１５４】

【数１７】 （ここで、Ｒ：気体定数、Ｔ：絶対温度）で与えられ
る。この流体力学のストークスの法則がインク中のイオ
ンの運動に当てはめることができるとする。その際、イ
ンクカートリッジやインクタンクに注入する前に、イン
クのモル伝導度λや拡散係数Ｄを測定しておいて、素子
に設けられている情報蓄積手段または素子の外部に予め
設けられているメモリに認識させておく。

【０１５５】インク中の色材成分（染料もしくは顔料）
にのみ着目してみると、イオン半径ｒ、粘性率η、電荷
数Ｚが、可変するパラメータになる。

【０１５６】さらに、着目したイオンの双極子モーメン
トμは、

【０１５７】

【数１８】 で表され、インクの被誘電率εは、

【０１５８】

【数１９】 （ここで、ｇ：隣接分子の相対的な配向で決まる量、
ｋ：ボルツマン定数）で表される。

【０１５９】上述のイオンセンサを用いて、検出電位の
変化が、（イオンの電荷数Ｚ／イオン半径ｒ）に比例す
ると考えると、式(10)から、粘性率ηの変化を相対的に
見積もることができる、この粘性率ηの変化に応じて吐
出特性を一定にするためのパルス制御が、極めて有効な
手段になると考えられる。又、インクタンク内での上記
変化が、インク中に発生した場合には、本発明の立体形
半導体素子に不図示の発熱素子を配して、インクタンク
中のインクを温めることで、インク中の染料や親水化さ
れた顔料成分のイオン成分の拡散係数を増すことで、上
記成分の会合状態を遮断して、イオン化を促進して、イ
ンクの粘性の増加を抑制することができる。

【０１６０】〈圧力センサ〉前記情報入手手段として利
用される圧力センサの一例について詳しく説明する。

【０１６１】図２２は、本発明のインクタンクに収容す
る立体形半導体素子に設けられる圧力センサの構造の一
例を説明する断面図である。

【０１６２】図２２に示す圧力センサは、ポリシリコン
膜におけるピエゾ抵抗効果を利用した半導体歪ゲージで
あり、球状シリコンから作られる立体形半導体素子の表
面の常にインクと接する部位に形成されている。ポリシ
リコン抵抗層２２１は、球状シリコン２００の表面に、
空洞部２２５を介して部分的に浮き上がったダイアフラ
ムとして形成されている。ポリシリコン抵抗層２２１の
浮き上がった領域での両端部には、例えばＣｕまたはＷ
からなる配線２２２が設けられている。そして、ポリシ
リコン抵抗層２２１および配線２２２は、ＳｉＮからな
る保護膜２２３で覆われ、これにより圧力センサが構成
されている。

【０１６３】次に、図２２に示す圧力センサによる圧力
検知原理について、図２２、および図２２に示すポリシ
リコン抵抗層からの出力をモニタする回路の回路図であ
る図２３を参照して説明する。

【０１６４】図２３において、ポリシリコン抵抗層２２
１の通常時の抵抗値をｒとすると、電流計２３０には、 ｉ＝ＶＤＤ／｛Ｒ₀＋Ｒ×ｒ（Ｒ＋ｒ）｝ （２１） の電流が流れる。また、ポリシリコンは、その変位にほ
ぼ比例して抵抗値が増加する特性を有する。従って、通
路２１２の圧力の変化によってポリシリコン抵抗層２２
１が変位すると、ポリシリコン抵抗層２２１の抵抗値ｒ
が変化し、その結果、電流計２３０で測定される電流ｉ
も変化する。すなわち、電流ｉの変化からポリシリコン
抵抗層２２１の変位量がわかり、それによってインクの
圧力が検知可能となる。

【０１６５】更に詳細に説明すると、ポリシリコン抵抗
層２２１の長さをＬ、断面積をＳとすると、抵抗率ρを
用い、全抵抗値Ｒは、 Ｒ＝ρＬ／Ｓ （２２） で表される。ここで、ポリシリコン抵抗層２２１が、圧
力変化に伴って変化すると、その長さはＬ＋ΔＬと長く
なり、抵抗値が増加する。一方、断面積はＳ−ΔＳと小
さくなり、また、ρもρ’と変化する。抵抗値の増加分
ΔＲと長さの増加部ΔＬとの関係は、

【０１６６】

【数２０】 で表され、更に、

【０１６７】

【数２１】 となる。ここで、ｋｇは、歪みに対する抵抗値の変化係
数を表している。

【０１６８】そして、ブリッジ回路等を用いて、抵抗値
の変化分ΔＲを検出することで圧力変動を求めることが
できる。

【０１６９】ポリシリコンは温度によって歪み抵抗が変
化する特性を持つ。そのため、ポリシリコン抵抗層２２
１を有する圧力検知センサでは、ポリシリコン抵抗層２
２１の温度をモニタする温度センサを更に備えることが
望ましい。つまり、ポリシリコン抵抗層２２１に、温度
センサを介して電圧ＶＤＤを供給することにより、環境
温度の変化によるポリシリコン抵抗層２２１の抵抗変化
を補償して、インクの圧力をより正確に検知することが
できる。

【０１７０】〈開閉バルブ〉前述した第５の実施の形態
における開閉バルブの具体的な構造の一例について、そ
の製造工程とともに説明する。

【０１７１】図２４は、第５の実施の形態の開閉バルブ
が形成された立体形半導体素子の構造の一例を、前述し
たボール・セミコンダクタに用いられる球状シリコンに
形成する場合について説明する図であり、図２５は、図
２４に示す圧力調整手段の製造工程を説明する図であ
る。なお、図２４および図２５では、球状シリコンの中
心を通る断面で示している。

【０１７２】図２４に示すように、球状シリコン２００
の互いに相対する２つの箇所にそれぞれベース電極２０
１が形成されている。また、球状シリコン２００を取り
囲んで、ＳｉＮ膜２０６が形成されている。ＳｉＮ膜２
０６は、各ベース電極２０１と対向する領域が、球状シ
リコン２００の表面と間隔をあけて片持ち支持された可
動部２１０，２１１となっている。各可動部２１０，２
１１には、それぞれベース電極２０１と対向するバルブ
電極２０５が設けられている。また、ＳｉＮ膜２１０６
は、部分的に、一方のベース電極２０１から他方のベー
ス電極２０１にわたる領域が球状シリコン２００と間隔
をあけて形成されており、この部分が、一方の可動部２
１０側と他方の可動部２１１側との間での気体の流通を
可能とする通路２１２となっている。

【０１７３】次に、図２４に示した開閉バルブの製造方
法について図２５を参照して説明する。

【０１７４】まず、図２５（ａ）に示す球状シリコン２
０１に対し、その全表面上に、図２５（ｂ）に示すよう
にＰＳＧ（phospho silicate glass）膜２０２を形成す
る。なお、 ＰＳＧ膜２０２を形成する前に、球状シリ
コン２０１には、その中心に対して対称となる２カ所
に、それぞれベース電極２０１が予め形成されている。
その後、図２５（ｃ）に示すようにＰＳＧ膜２０２に少
なくともベース電極２０１を露出させる開口２０３、お
よび後述する通路を形成するため、フォトリソグラフィ
プロセスを用いて、通路となる部分を残してＰＳＧ膜２
０２をパターニングする。

【０１７５】そして、図２５（ｄ）に示すように、ベー
ス電極２０１およびＰＳＧ膜２０２を覆って、メタルＣ
ＶＤ法によってＣｕ膜２０４を形成し、そのＣｕ膜２０
４を、ベース電極２０１上およびその周囲の部分を残し
て除去する。その後、図２５（ｅ）に示すように、Ｃｕ
膜２０４上の、後述する可動部となる部分にバルブ電極
２０５を形成し、さらに、球状シリコン２００の全周
に、これらＰＳＧ膜２０２、Ｃｕ膜２０４およびバルブ
電極２０５を覆って、ＰＥＣＶＤ法を用いてＳｉＮ膜２
０６を形成する。

【０１７６】更に、図２５（ｆ）に示すように、ＳｉＮ
膜２０６を、可動部の形状にパターニングする。この段
階での素子の概略の平面図を図２６に示す。ＳｉＮ膜２
０６のパターニングにより、図２６に示すように、Ｓｉ
Ｎ膜２０６のＣｕ膜２０４上の部分に、放射状のスリッ
ト２０６ａが形成される。そして、Ｃｕ膜２０４および
ＰＳＧ膜２０２を適宜溶剤で溶解して除去する。これに
より、図２５（ｇ）に示すように、上部および下部の２
カ所にそれぞれ球状シリコン２００と間隔をあけて支持
されて弁として作用する可動部２１０，２１１を複数備
え、上部の可動部２１０と球状シリコン２００との間の
空間と、下部の可動部２１１と球状シリコン２００との
間の空間とが、複数の通路２１２によって互いに繋がっ
た構造を有する立体形半導体素子が得られる。

【０１７７】この立体形半導体素子を図１７に示したイ
ンクタンクの連通路５０ｂに配置する際は、一方の可動
部２１０を図１７に示したインクタンクのインク室２側
に位置させ、他方の可動部２１１を図１７インクタンク
の負圧発生室１側に位置させる。

【０１７８】次に、上述した開閉バルブを有する立体形
半導体素子が取り付けられたインクタンクでのインク供
給量調整方法について、図２４、図２７および図２８を
参照して説明する。

【０１７９】図２７は、図２４に示す開閉バルブに関連
する電気的構成の等価回路図である。この図から明らか
なように、互いに対向するバルブ電極とベース電極との
間でコンデンサＣが構成されている。

【０１８０】また、図１１は、図７に示す圧力調整手段
の、バルブ電極およびベース電極への印加信号の一例の
タイミングチャートである。

【０１８１】まず最初に、ベース電極２０１およびバル
ブ電極２０５をＧＮＤレベルに設定しておく。そして、
ベース電極２０１にハイレベル信号を印加し、さらにバ
ルブ電極２０５にハイレベル信号を印加する。これによ
り、バルブ電極２０５とベース電極２０１との間に静電
引力が働き、バルブ電極２０５がベース電極２０１に引
き寄せられるので、結果的に、通路２１２の両端の可動
部２１０，２１１が球状シリコン２００側に変位して球
状シリコン２００と接触し、通路２１２の両端が、スリ
ット２０６ａによる隙間を残して閉鎖される。各通路２
１２の両端の可動部２１０，２１１のバルブ電極２０５
全てにハイレベル信号を印加すれば、全ての通路２１２
の出入口が最小に絞られる。

【０１８２】この状態を初期状態とし、流量を上げると
きは、所望の数の通路２１２の両端の可動部２１０，２
１１のバルブ電極２０５にローレベル信号を印加する。
これにより、可動部２１０，２１１は球状シリコン２０
０から離れ、通路２１２の出入口が大きく開く。開く通
路の数に応じて流量を調節することができる。また、再
び流量を絞るときは、再びバルブ電極２０５にハイレベ
ル信号を印加して可動部２１０，２１１を変位させ、通
路２１２を閉鎖する。この場合も、閉鎖する通路の数に
よって、絞る流量を調節することができる。

【０１８３】〈インクジェット記録装置〉図２９に、本
発明のインクタンクを搭載するインクジェット記録装置
（液体吐出記録装置）の概略斜視図を示す。図２９に示
されるインクジェット記録装置６００に搭載されたヘッ
ドカートリッジ６０１は、印字記録のためにインクを吐
出する液体吐出ヘッドと、その液体吐出ヘッドに供給さ
れる液体を保持する図１に示した２室構造のインクタン
クとを有するものである。また、インクタンク内に配さ
れた立体形半導体素子（不図示）へ外部エネルギーであ
る起電力を供給する外部エネルギー供給手段６２２や、
立体形半導体素子と情報を双方向に通信する手段（不図
示）が記録装置６００内に設置されている。

【０１８４】ヘッドカートリッジ６０１は、図２９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と共にガイド６０８に沿って矢印ａおよびｂの方向
に往復移動される。

【０１８５】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。

【０１８６】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。

【０１８７】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２９では示されていない。

【０１８８】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。

【０１８９】なお、図２９ではインクジェット記録装置
の外装は示していないが、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ることができるので、例えば「タ
ンク交換の必要がある」ことが分かり易く、ユーザー
に、タンク交換の必要性を喚起することができる。従来
は、記録装置本体の操作ボタンに発光手段を設け、その
発光手段を発光させることによってタンク交換をユーザ
ーに知らせていたが、発光手段は幾つかの表示機能を兼
用している場合が多く、発光手段が発光してもユーザー
はこの発光が何を意味しているのか分かりにくい場合が
多かった。

【０１９０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、密
閉された液体収容室と一部が大気に連通する吸収体収容
室とを容器底部の連通路で連通させ、吸収体収容室に液
体吐出ヘッドへの供給口を設けてなる２室構造の液体収
納容器において、液体（インク）に関する情報を入手す
る機能と、入手した情報を外部に伝達する機能とを少な
くとも作り込んだ素子を液体に接するように１つ以上配
置することで、液体に関する情報の入手および外部への
伝達を効率的に行うことができる。特に、立体形半導体
素子が入手した情報に基づいて記録装置の駆動やインク
供給量等を制御し、高品位な記録を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のインクタンクの第１の実施の形態を示
す概略構成図である。

【図２】第１の実施の形態における立体形半導体素子の
内部構成および外部とのやり取りを表したブロック構成
図である。

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

【図４】本発明に適用する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。

【図５】図４に示す発振回路からの出力を共振周波数と
振幅との関係で示す図である。

【図６】図４に示す発振回路からの出力の振幅のピーク
値とインクのｐＨとの関係を示す図である。

【図７】図１に示す浮遊型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一連の工程を示す図である。

【図８】本発明に適用する立体形半導体素子を駆動制御
する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９】本発明に適用する立体形半導体素子の第２の実
施の形態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１０】図９に示した立体形半導体素子の動作を説明
するためのフローチャートである。

【図１１】本発明に適用する立体形半導体素子の第３の
実施の形態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１２】インクタンクのインク中に浮遊させた図９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。

【図１３】図９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。

【図１４】本発明のインクタンクの第４の実施の形態の
概念を説明するための図である。

【図１５】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。

【図１６】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。

【図１７】本発明のインクタンクの第５の実施の形態を
示す概略断面図である。

【図１８】図７で示す方法で製造した立体形半導体素子
が液体中で安定した状態を保持するための条件を説明す
るための図である。

【図１９】本発明の立体形半導体素子を構成する情報入
手手段の一例であるイオンセンサを説明する図である。

【図２０】インク中の染料イオンの会合状態を説明する
図である。

【図２１】図１９に示すイオンセンサでの検知結果を出
力するための回路の一例を示す図である。

【図２２】本発明の立体形半導体素子に設けられる圧力
センサの構造の一例を説明する図である。

【図２３】図２２に示すポリシリコン抵抗層からの出力
をモニタする回路の回路図である。

【図２４】図１７のインクタンクの連通路に配される立
体形半導体素子の圧力バルブの構造の一例を説明する図
である。

【図２５】図２４に示す圧力バルブの製造工程を説明す
る図である。

【図２６】図２５（ｆ）に示す状態での立体形半導体素
子の平面図である。

【図２７】図２４に示す圧力バルブに関連する電気的構
成の等価回路図である。

【図２８】図２４に示す圧力バルブの、バルブ電極およ
びベース電極への印加信号の一例のタイミングチャート
である。

【図２９】本発明の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の概略斜視図である。

【図３０】従来のインク残量検知装置の一例を示す図で
ある。

【図３１】従来のインク残量検知装置の他の例を示す図
である。

【符号の説明】

１ 負圧発生室 ２ インク室 ３ インク供給口 １０ インクタンク １０ａ 仕切壁 １０ｂ 連通路 ４、５，６，１１，２１，３１，４１，５１，６１，７
１，７９，８１，８２，８３ 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、７４ インク供給口 ３７ 負圧発生部材 ３８，７３ インク ７２ インクタンク ７５ 液路 ７６ 液室 ７７ 吐出口 ７８ 記録ヘッド １０１ 外部共振回路 １０２ 発振回路 ２０１，３０１ 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 ３００ イオンセンサ ３０２ インク感応膜 ３０３ ゲート絶縁膜 ３０４ａ ソース領域 ３０４ｂ ドレイン領域 ３０５ Ｐ型ウェル層 ３０６ 参照電極 ３０７ 間隙部 ６００ インクジェット記録装置 ６０１ ヘッドカートリッジ ６０７ キャリッジ ６２２ 外部エネルギー供給手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０１Ｆ 23/76 Ｈ０１Ｌ 29/06 Ｇ０１Ｎ 27/414 Ｂ４１Ｊ 3/04 １０２Ｚ 27/416 Ｇ０１Ｎ 27/30 ３０１Ｚ Ｈ０１Ｌ 29/06 27/46 ３５３Ｚ (72)発明者 西田 真紀 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 Ｆターム(参考） 2C056 EA29 EB20 EB29 EB30 EB32 EB34 EB48 EB53 EC18 EC19 EC26 EC40 FA03 KC11 KC13 KC16 KC30 2F013 AA01 AB01 BC03 BD01 BD02 2F014 AA01 AA09 AB02 AB03 BA10

Claims (18)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液滴を吐出する液体吐出ヘッドに供給す
   るインクを収容する液体収納容器であって、 前記液体収納容器は、一部が大気に連通され、液体を吸
   収する吸収体が収容された第１室と、外部から密閉さ
   れ、前記液体を収容する第２室と、容器底部付近にて前
   記第１室と前記第２室を連通する連通路と、前記第１室
   に設けられた、前記液体吐出ヘッドに液体を供給する供
   給口とを有し、 前記液体収納容器内には、少なくとも１つ以上の立体形
   半導体素子が液体と接して配されており、 前記立体形半導体素子は、少なくとも前記液体の水素イ
   オン濃度指数、濃度、密度の一つを含む、前記液体の化
   学的物性の情報を入手する情報入手手段と、前記情報入
   手手段により入手された入手情報を外部へ表示または伝
   達する情報伝達手段と、外部から与えられるエネルギー
   を、前記情報入手手段および前記情報伝達手段を動作さ
   せるための、前記エネルギーとは異なる種類のエネルギ
   ーに変換するエネルギー変換手段とを少なくとも有して
   いることを特徴とする液体収納容器。
2. 【請求項２】 液滴を吐出する液体吐出ヘッドに供給す
   るインクを収容する液体収納容器であって、 前記液体収納容器は、一部が大気に連通され、液体を吸
   収する吸収体が収容された第１室と、外部から密閉さ
   れ、前記液体を収容する第２室と、容器底部付近にて前
   記第１室と前記第２室を連通する連通路と、前記第１室
   に設けられた、前記液体吐出ヘッドに液体を供給する供
   給口とを有し、 前記液体収納容器内には、少なくとも１つ以上の立体形
   半導体素子が液体と接して配されており、 前記立体形半導体素子は、少なくとも前記液体の水素イ
   オン濃度指数、濃度、密度の一つを含む、前記液体の化
   学的物性の情報を入手する情報入手手段と、前記情報入
   手手段により入手された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、入手した前記液体の化学的
   物性の変化情報を前記情報蓄積手段の情報と比較するこ
   とで液体の物理的物性値の変化を推定して情報伝達の必
   要性を判断する判断手段と、前記入手情報を外部へ表示
   または伝達する情報伝達手段と、外部から与えられるエ
   ネルギーを、前記情報入手手段および前記情報伝達手段
   を動作させるための、前記エネルギーとは異なる種類の
   エネルギーに変換するエネルギー変換手段とを少なくと
   も有していることを特徴とする液体収納容器。
3. 【請求項３】 液滴を吐出する液体吐出ヘッドに供給す
   るインクを収容する液体収納容器であって、 前記液体収納容器は、一部が大気に連通され、液体を吸
   収する吸収体が収容された第１室と、外部から密閉さ
   れ、前記液体を収容する第２室と、容器底部付近にて前
   記第１室と前記第２室を連通する連通路と、前記第１室
   に設けられた、前記液体吐出ヘッドに液体を供給する供
   給口とを有し、 前記液体収納容器内には、少なくとも１つ以上の立体形
   半導体素子が液体と接して配されており、 前記立体形半導体素子は、前記液体の力学的物性の情報
   を入手する情報入手手段と、前記情報入手手段により入
   手された入手情報を外部へ表示または伝達する情報伝達
   手段と、外部から与えられるエネルギーを、前記情報入
   手手段および前記情報伝達手段を動作させるための、前
   記エネルギーとは異なる種類のエネルギーに変換するエ
   ネルギー変換手段とを少なくとも有していることを特徴
   とする液体収納容器。
4. 【請求項４】 前記立体形半導体素子は外部からの信号
   を受信する受信手段を有し、前記情報入手手段は前記受
   信手段の受信信号に応じて情報を入手することを特徴と
   する請求項１から３のいずれか１項に記載の液体収納容
   器。
5. 【請求項５】 前記情報入手手段は液体のイオン濃度を
   検出する手段である、請求項１に記載の液体収納容器。
6. 【請求項６】 前記情報入手手段はイオンセンサであ
   る、請求項１に記載の液体収納容器。
7. 【請求項７】 前記情報入手手段はイオン選択性電界効
   果トランジスタである、請求項１に記載の液体収納容
   器。
8. 【請求項８】 前記液体の物理的物性は、少なくとも液
   体の粘度、表面張力の一つを含む、請求項２に記載の液
   体収納容器。
9. 【請求項９】 前記液体の力学的物性は、少なくとも静
   負圧、動負圧の一つを含む、請求項３に記載の液体収納
   容器。
10. 【請求項１０】 液滴を吐出する液体吐出ヘッドに供給
    するインクを収容する液体収納容器であって、 前記液体収納容器は、一部が大気に連通され、液体を吸
    収する吸収体が収容された第１室と、外部から密閉さ
    れ、前記液体を収容する第２室と、容器底部付近にて前
    記第１室と前記第２室を連通する連通路と、前記第１室
    に設けられた、前記液体吐出ヘッドに液体を供給する供
    給口とを有し、 前記第１室内に、前記第１室の液量を監視する第１の監
    視手段が配置され、前記連通路に、該第１の監視手段か
    らの情報に応じて前記連通路の流量を調節する流量調節
    装置が配置されていることを特徴とする液体収納容器。
11. 【請求項１１】 前記第２室内に、前記第２室の液量を
    監視する第２の監視手段が配置されており、前記流量調
    節装置は該第２の監視手段からの情報によっても制御さ
    れることを特徴とする請求項１０に記載の液体収納容
    器。
12. 【請求項１２】 前記第１の監視手段は、液体の圧力変
    動を検知する圧力検知手段と、該圧力検知手段で得た圧
    力情報を前記流量調節装置に伝達する情報伝達手段と、
    外部から与えられるエネルギーを、前記圧力検知手段お
    よび前記情報伝達手段を動作させるための、前記エネル
    ギーとは異なる種類のエネルギーに変換するエネルギー
    変換手段とを少なくとも有する第１の立体形半導体素子
    であることを特徴とする請求項１０に記載の液体収納容
    器。
13. 【請求項１３】 前記第１の立体形半導体素子は、前記
    第２室から前記第１室への液体供給が途切れるおそれが
    ある時の前記第１室の液面より上に配置され、かつ圧力
    の変動が検知できる所に配置されていることを特徴とす
    る請求項１２に記載の液体収納容器。
14. 【請求項１４】 前記流量調節装置は、前記第１の監視
    手段からの圧力情報を受信する受信手段と、前記受信し
    た圧力情報に応じて動作する開閉バルブと、外部から与
    えられるエネルギーを、前記受信手段および前記開閉バ
    ルブを動作させるための、前記エネルギーとは異なる種
    類のエネルギーに変換するエネルギー変換手段とを少な
    くとも有する第２の立体形半導体素子であることを特徴
    とする請求項１２に記載の液体収納容器。
15. 【請求項１５】 前記第２の監視手段は、液体の残量を
    検知する残量検知手段と、該残量検知手段で得た残量情
    報を前記流量調節手段に伝達する情報伝達手段と、外部
    から与えられるエネルギーを、前記残量検知手段および
    前記情報伝達手段を動作させるための、前記エネルギー
    とは異なる種類のエネルギーに変換するエネルギー変換
    手段とを少なくとも有する第３の立体形半導体素子であ
    ることを特徴とする請求項１１に記載の液体収納容器。
16. 【請求項１６】 前記第３の立体形半導体素子は液面も
    しくは液中に浮かんでいることを特徴とする請求項１５
    に記載の液体収納容器。
17. 【請求項１７】 記録のために液滴を吐出する液体吐出
    ヘッドと、該液体吐出ヘッドに供給する液体を収容して
    いる請求項１から１６のいずれか１項に記載の液体収納
    容器とを搭載する液体吐出記録装置。
18. 【請求項１８】 前記液体吐出ヘッドは、液体に熱エネ
    ルギーを付与したときの膜沸騰を利用してノズルより液
    滴を吐出するものである請求項１７に記載の液体吐出記
    録装置。