KR20010113523A - 고체 반도체 소자, 잉크 탱크, 잉크 탱크를 구비한 잉크제트 기록 장치, 액체 정보 수집 방법 및 액체의 물리적특성 변화 식별 방법 - Google Patents

고체 반도체 소자, 잉크 탱크, 잉크 탱크를 구비한 잉크제트 기록 장치, 액체 정보 수집 방법 및 액체의 물리적특성 변화 식별 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20010113523A
KR20010113523A KR1020010034162A KR20010034162A KR20010113523A KR 20010113523 A KR20010113523 A KR 20010113523A KR 1020010034162 A KR1020010034162 A KR 1020010034162A KR 20010034162 A KR20010034162 A KR 20010034162A KR 20010113523 A KR20010113523 A KR 20010113523A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
information
ink
liquid
tank
outside
Prior art date
Application number
KR1020010034162A
Other languages
English (en)
Other versions
KR100427203B1 (ko
Inventor
구보따마사히꼬
스가마사다유끼
사이또이찌로
이시나가히로유끼
이마나까요시유끼
모찌즈끼무가
이노우에료지
니시다마끼
야마구찌다아끼
Original Assignee
미다라이 후지오
캐논 가부시끼가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from JP2000181834A external-priority patent/JP3610286B2/ja
Priority claimed from JP2000181638A external-priority patent/JP3745199B2/ja
Priority claimed from JP2000181839A external-priority patent/JP3814465B2/ja
Priority claimed from JP2000308043A external-priority patent/JP3610296B2/ja
Application filed by 미다라이 후지오, 캐논 가부시끼가이샤 filed Critical 미다라이 후지오
Publication of KR20010113523A publication Critical patent/KR20010113523A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100427203B1 publication Critical patent/KR100427203B1/ko

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/17—Ink jet characterised by ink handling
    • B41J2/175—Ink supply systems ; Circuit parts therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/17—Ink jet characterised by ink handling
    • B41J2/175—Ink supply systems ; Circuit parts therefor
    • B41J2/17503—Ink cartridges
    • B41J2/17556—Means for regulating the pressure in the cartridge
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J19/00—Character- or line-spacing mechanisms
    • B41J19/18—Character-spacing or back-spacing mechanisms; Carriage return or release devices therefor
    • B41J19/20—Positive-feed character-spacing mechanisms
    • B41J19/202—Drive control means for carriage movement
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/17—Ink jet characterised by ink handling
    • B41J2/175—Ink supply systems ; Circuit parts therefor
    • B41J2/17503—Ink cartridges
    • B41J2/17513—Inner structure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/17—Ink jet characterised by ink handling
    • B41J2/175—Ink supply systems ; Circuit parts therefor
    • B41J2/17503—Ink cartridges
    • B41J2/17543—Cartridge presence detection or type identification
    • B41J2/17546—Cartridge presence detection or type identification electronically
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/17—Ink jet characterised by ink handling
    • B41J2/175—Ink supply systems ; Circuit parts therefor
    • B41J2/17566—Ink level or ink residue control
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/17—Ink jet characterised by ink handling
    • B41J2/175—Ink supply systems ; Circuit parts therefor
    • B41J2/17596—Ink pumps, ink valves
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/17—Ink jet characterised by ink handling
    • B41J2/195—Ink jet characterised by ink handling for monitoring ink quality
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J29/00—Details of, or accessories for, typewriters or selective printing mechanisms not otherwise provided for
    • B41J29/38—Drives, motors, controls or automatic cut-off devices for the entire printing mechanism
    • B41J29/393—Devices for controlling or analysing the entire machine ; Controlling or analysing mechanical parameters involving printing of test patterns
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/17—Ink jet characterised by ink handling
    • B41J2/175—Ink supply systems ; Circuit parts therefor
    • B41J2/17566—Ink level or ink residue control
    • B41J2002/17576—Ink level or ink residue control using a floater for ink level indication
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/17—Ink jet characterised by ink handling
    • B41J2/175—Ink supply systems ; Circuit parts therefor
    • B41J2/17566—Ink level or ink residue control
    • B41J2002/17583—Ink level or ink residue control using vibration or ultra-sons for ink level indication
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2202/00—Embodiments of or processes related to ink-jet or thermal heads
    • B41J2202/01—Embodiments of or processes related to ink-jet heads
    • B41J2202/17—Readable information on the head

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Quality & Reliability (AREA)
  • Ink Jet (AREA)
  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
  • Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)

Abstract

액체에 대한 정보를 매우 효율적으로 검출하여 정보를 외부와 양방향으로 교환하는 고체 반도체 소자가 개시된다. 고체 반도체 소자는 액체 탱크 내에 배치되고, 적어도 에너지 변환 유닛과, 정보 수집 유닛과, 정보 통신 유닛을 포함한다. 에너지 변환 유닛은 외부로부터의 기전력을 전력으로 변환시키며, 정보 수집 유닛과 정보 통신 유닛을 작동시킨다. 정보 수집 유닛은 액체로부터 고체 반도체 소자가 배치되어 있는 액체에 대한 정보를 수집하고, 정보 통신 유닛은 정보 수집 유닛에 의해 수집된 정보를 외부로 전달한다.

Description

고체 반도체 소자, 잉크 탱크, 잉크 탱크를 구비한 잉크 제트 기록 장치, 액체 정보 수집 방법 및 액체의 물리적 특성 변화 식별 방법 {SOLID SEMICONDUCTOR ELEMENT, INK TANK, INK JET RECORDING APPARATUS PROVIDED WITH INK TANK, LIQUID INFORMATION ACQUIRING METHOD AND LIQUID PHYSICAL PROPERTY CHANGE DISCRIMINATING METHOD}
본 발명은 주변 정보를 검출하는 기능과, 상기의 정보를 외부에 전송/표시하거나 또는 상기 정보를 기초로 주변 환경을 조절하는 기능을 갖는 반도체 소자와, 상기 반도체 소자를 사용하여 액체 정보를 수집하고 액체의 물리적 특성의 변화를 식별하는 방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 (예로써, 잉크 잔량, 압력 등과 같은) 잉크 탱크 내부 정보를 검출하는 기능과 상기 정보를 외부에 전송/표시하는 기능을 갖는 장치와, 상기 정보를 기초로 하여 주변 환경을 조절하는 기능을 갖는 장치와, 상기 소자에 구비된 잉크 탱크와 팩시밀리, 프린터 및 복사기 등에 착탈식으로 부착가능한 상기 잉크 탱크를 구비한 잉크 제트 기록 장치에 관한 것이다.
기록 헤드 내에 배치된 다수의 제트 노즐을 통해 잉크를 방출하고, 종이에 대해 그 위에 장착된 기록 헤드로 카트리지를 스캐닝하여 돗트 패턴으로 화상을 형성하기 위한 종래의 잉크 제트 기록 장치에서, 기록 잉크를 내부에 함유한 잉크 탱크가 배치되고, 상기 잉크 탱크 내의 잉크는 잉크 공급로를 통해 기록 헤드에 공급된다. 이때, 잉크 탱크 내의 잉크의 잔량을 검출하기 위한 잉크 잔량 검출 장치가 실제 사용되었고, 이에 대한 다양한 제안들이 있었다.
예로써, 도1에 도시된 것처럼, 일본 공개 공보 평6-143607호에는 비도전성 잉크로 충전된 잉크 탱크(701)의 내부 바닥면 상에 배치된 두(쌍)의 전극(702)과, 잉크 탱크(701) 내의 잉크 표면 상에 부유하는 부유 부재(703)를 포함하는 장치가 개시되어 있다. 두 개의 전극(702)은 이 전극들 사이에 도전성 상태를 검출하기 위한 검출기(도시 생략)에 연결된다. 또한, 부유 부재(703) 상에서 전극(704)은 전극(702)에 대향하여 배치된다. 잉크 탱크(701) 내의 잉크가 소모될 때, 부유 부재(703)의 위치는 하강되고 전극(704)은 전극(702)에 접촉한다. 그 후, 검출기는 전극(702)들 사이에서의 도전성 상태를 검출한다. 그에 따라, 잉크 탱크(701) 내에서 잉크의 고갈이 검출되고 잉크 제트 기록 헤드(705)의 작동기는 멈춘다.
또한, 일본 특허 제2947245호에는, 잉크 제트 프린터 잉크 카트리지(805)가 개시되어 있다. 도2에 도시된 것처럼, 상기 카트리지의 하단부는 그 하부면 방향으로의 깔대기형으로 형성되고, 두 개의 도전체(801, 802)는 바닥면 상에 배치되고, 잉크(803)보다 작은 비중의 금속 볼(804)이 상기 카트리지 내에 배치된다. 이러한 구성에서, 잉크(803)가 소모되어 감소될 때, 잉크(803)의 유체 표면은 하강된다. 따라서, 잉크(803)의 표면 상에서 부유하는 금속 볼(804)의 위치는 하강된다. 잉크(803)의 유체 표면이 잉크 카트리지 하우징의 바닥면에 다다를 정도로 하강되면, 금속볼(804)은 두 개의 도전체(801, 802)에 접촉한다. 이후, 도전체(801, 802)는 도전되어 전류가 그들 사이에서 흐른다. 유동 전류가 검출되면, 잉크 고갈상태가 검출될 수 있다. 잉크 고갈 상태가 검출되면, 사용자는 잉크 고갈 상태를 표시하는 정보로 알 수 있다.
상기 설명한 구성들에서, 잉크의 고갈은 잉크 내에 배치된 전극들 사이에서 도전성이 있는지 없는지를 검출함으로써 검출된다. 따라서, 잉크 탱크 내에 검출 전극을 배치할 필요가 있다. 또한, 잉크가 잉크 탱크 내에 있을 때, 전류는 잉크를 통해 상기 전극들 사이에서 흐르는 것이 방지된다. 따라서, 금속 이온은 잉크 소자 내에 사용될 수 없거나 또는 다른 제한이 사용하는 잉크 내에 따르게 된다.
또한, 상기 설명한 구성에서는 단지 잉크의 유/무가 검출될 수 있고, 다른 탱크 내부의 정보는 외부에서 알 수 없다. 예로써, 잉크 잔량, 잉크 탱크 내의 압력 정보, 잉크의 물리적 특성 변화 등은 잉크 제트를 안정적인 토출량으로 일정하게 작동시키기 위해 중요한 변수이다. 탱크에 있어서 실시간 동안 탱크 내에서 잉크가 소모됨에 따른 탱크 내부 압력의 일정한 변화 또는 외부에 전송될 수 있는 잉크의 물리적 특성 변화가 알려지는 외부 잉크 제트 기록 장치가 필요하다.
또한, 잉크 탱크는 잉크 탱크 내의 검출 정보가 외부로 일방향으로 전송되고 부가적으로 내부 정보가 외부로부터 요구에 대응하여 양방향으로 변화될 필요가 있다.
상술한 잉크 탱크를 개선시키기 위해, 본 발명 등은 1 ㎜의 직경을 갖는 실리콘 볼의 구형면 상에 반도체 집적 회로를 형성하기 위해, 볼 세미컨덕터 사(Ball Semiconductor Co., Ltd.)에 의해 제조된 공지된 볼 반도체에 주목하고 있다. 상기 볼 반도체는 구형 형상을 갖는다. 따라서, 상기 반도체가 잉크 탱크 내에 저장되면, 상기 주변 정보의 검출 및 외부의 정보에 다른 양방향 변화의 검출은 평면 형상으로써 효율적으로 수행될 수 있다. 그러나, 상기의 기능을 갖는 반도체를 찾았을 때, 상기 볼 반도체를 전기 배선을 통해 서로 연결시키는 기술만이 발견되었다(미국 특허 제5877943호 참조). 따라서, 상기 설명한 기능을 갖는 소자 자체를 개선시킬 필요가 있다. 또한, 잉크 탱크 내에 소자를 효율적으로 적용시키는 데에는 일부 근본적인 문제점이 있다.
우선, 상기 탱크 내에 저장된 소자를 활성화시키기 위한 전력이 제공된다. 상기 소자를 구동시키기 위한 전원이 잉크 탱크 내에 배치되면, 탱크의 크기가 커진다. 상기 전원이 탱크의 외부에 배치될 때에도, 상기 소자에 공급원을 연결시키기 위한 수단이 필요하다. 탱크 제조 비용은 증가하고, 탱크 카트리지는 비싸지고, 상기 소자는 비접촉 방식으로 외부로부터 구동되어야 한다.
둘째, 상기 소자는 때때로 유체 표면으로부터 소정의 거리에서 잉크 탱크의 잉크 표면 또는 잉크 탱크 내에서 부유해야 한다. 예로써, 상기 잉크 탱크 내에서 잉크가 소모되는 시간 동안의 음압량의 변동을 모니터링하기 위해, 상기 소자는 잉크 표면 상에 위치되는 것이 바람직하다. 그러나, 상기 소자가 물보다 큰 비중을 갖는 실리콘으로 형성될 때, 소자가 잉크 내에서 부유하는 것은 일반적으로 힘들다.
세째, 컬러 프린터에서, 각각의 색상 잉크 탱크에 대해 외부로부터의 조회에 응하여 각각의 잉크 탱크 내부 정보를 개별적이고 독립적으로 얻고 상기 정보를 전송시킬 필요가 있다.
넷째, 실제적인 사용을 위한 잉크 제트 헤드용 탱크의 하나의 모드에서, 탱크는 상기 잉크 제트 기록 헤드에 대한 소정의 음압을 발생시키는 다공성 또는 섬유질 음압 발생 부재가 대기 연결 상태로 저장되는 제1 챔버와 기록 유체가 저장되는 제2 챔버로 분할된다. 연결 통로는 상기 탱크에서 제1 챔버 및 제2 챔버로 분할하기 위해 벽의 바닥부 내에 배치된다. 이러한 탱크는 충분한 잉크를 저장하고, 상기 음압 발생 부재가 저장된 챔버로만 구성된 탱크에 비해 잉크 제트 기록 헤드에 대한 음압을 안정시킬 수 있다는 이점이 있다. 따라서, 상기 탱크 내의 잉크 잔량, 잉크의 물리적 특성의 변화 및 내부 압력 상태와 같은 정보가 두 개의 챔버로 구성된 상술한 탱크에서 외부의 조작으로 양방향으로 변화될 수 있는 기능을 갖는 잉크 탱크에 특히 필요하다.
본 발명의 목적은 액체에 관한 정보를 매우 효율적으로 검출하여 외부와 양방향으로 정보를 교환할 수 있는 고체 반도체 소자를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 실시간으로 잉크 탱크 내의 상세한 정보를 검출하고 외부 잉크 제트 기록 장치와 정보를 양방향으로 교환할 수 있는 고체 반도체 소자와, 이 반도체 소자에 구비된 잉크 탱크와, 상기 탱크에 구비된 잉크 제트 기록 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 잉크 탱크 내의 잉크 상태 변화(PH 변화, 농도 변화, 밀도 변화)를 소정 시간동안 검출하는 방법을 제공하는 것이다. 또한, 이러한 장치가 잉크가 공급되는 헤드 내에 사용될 수 없다는 것을 외부로 표시하고 장치사용을 제한하는 방법을 제공한다.
또한, 밀도 변화가 검출되면 잉크 점도 및 표면 장력의 변화량은 추정할 수 있다. 따라서, 본 발명의 다른 목적은 최적의 헤드 구동 상태를 설정하고 안정적인 토출 특성을 유지시키는 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 외부와 양방향으로 교환이 가능한 유체의 물리화학적 특성 정보(pH 변화, 농도 변화, 밀도 변화)와 물리적 특성 정보(액체 점도, 표면 장력, 음압량)와 조절(음압)될 수 있는 탱크 내부 상태를 검출하는 고체 반도체 소자와 상기 액체 탱크 내에 구비된 액체 토출 기록 장치를 제공하는 것이다.
상기 설명한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따라, 액체와 접촉하여 배치된 것으로써,
적어도 하나의 수소 이온 농도 지수, 농도, 유체의 밀도를 포함하는 유체의 화학적 특성 정보를 수집하기 위한 정보 수집(통신) 수단과,
정보 수집 수단으로부터 얻어진 정보를 외부에 표시하거나 또는 전송하기 위한 정보 전송 수단과,
외부로부터 적용된 에너지를 정보 수집 수단과 정보 전송 수단을 구동시키기 위해 인가된 에너지 형상와는 다른 에너지 형상로 변환하기 위한 에너지 변환 수단을 포함하는 고체 반도체 소자를 제공한다.
본 발명의 고체 반도체 소자는 정보가 수집되는 대상으로서의 액체와 접촉 상태로 배치된다. 이러한 상태에서, 정보 수집 수단은 액체에 대한 정보를 수집하고, 정보 전달 수단은 정보를 외부로 전달한다. 정보 수집 수단과 정보 전달 수단을 작동시키는 에너지는 외부로부터의 에너지를 에너지 변환 수단에 의해 상이한 형상의 에너지로 변환함으로써 얻어진다. 고체 반도체 소자가 액체에 대한 정보를 수집하고 정보를 상기 방식으로 외부에 전달하는 기능을 갖기 때문에, 정보는 3차원적으로 수집되어 전달될 수 있다. 따라서, 편평 반도체 소자의 사용과 비교하면, 정보의 수집과 전달의 방향에 대해 제한이 거의 부과되지 않기 때문에 액체에 대한 정보는 효과적으로 수집되어 외부에 전달될 수 있다.
소자는 수집된 정보와 비교되는 정보를 저장하는 정보 저장 수단과, 외부로의 정보의 전달의 필요성을 식별하기 위하여 정보 저장 수단에 저장된 정보와 수집된 정보를 비교하는 식별 수단을 추가로 포함한다. 따라서, 수집된 정보는 필요에 따라 외부로 전달된다. 또한, 외부로부터의 신호를 수신하는 수신 수단이 부가된 경우, 정보는 수신된 신호에 응답하여 수집되고 저장된 정보와의 비교의 결과가 수집된 정보와 함께 외부로 전달되며 신호는 외부 장치에 대해 양방향 전달/수신될 수 있다.
액체에 대한 정보의 예에는 pH 및 액체의 압력이 포함되고, 특히 액체가 탱크 내에 수용된 경우에는 탱크 내의 액체의 잔량이 포함된다. 액체 잔량을 수집하기 위해, 고체 반도체 소자는 바람직하게는 액체 표면 상에 또는 액체 내에 부유되도록 배치되고, 구성 소자로서 중공부도 포함할 수 있다.
본 발명의 고체 반도체 소자는 바람직하게는 잉크 제트 기록 분야의 기록 잉크에 대한 정보를 수집하도록 사용된다. 기록 잉크는 대체로 잉크 탱크 내에 수용된다. 고품질의 기록이 수행되는 경우에는 잉크 탱크 내의 잉크에 대한 정보를 수집하는 것이 매우 중요하다.
따라서, 본 발명의 잉크 탱크는 잉크를 토출하는 토출 헤드에 공급되는 잉크를 수용하고, 본 발명의 고체 반도체 소자는 잉크와 접촉하도록 배치된다. 고체 반도체 소자의 개수는 하나 또는 여러 개일 수 있다. 복수개의 반도체 소자가 배치되는 경우, 각각의 소자들은 상이한 정보를 수집할 수도 있고, 또는 서로 정보를 교환할 수도 있다.
더욱이, 본 발명에 따르면, 잉크를 토출하는 토출 헤드에 공급되는 잉크를 수용하는 잉크 탱크가 제공되고, 잉크 탱크는 잉크의 수소 이온 농도 지수, 농도 및 밀도 중 적어도 하나를 포함하는 잉크의 화학적 특성 정보를 수집하는 정보 수집 수단과, 잉크 수집 수단에 의해 수집된 정보를 외부로 표시 또는 전달하는 정보 전달 수단과, 정보 수집 수단 및 정보 전달 수단을 작동시키도록 외부로부터 공급되는 에너지를 공급된 에너지와는 상이한 형상의 에너지로 변환시키는 에너지 변환 수단을 포함한다.
본 발명에 따른 잉크 제트 기록 장치에는 잉크를 토출하는 토출 헤드가 제공되고, 본 발명의 잉크 탱크에는 토출 헤드에 공급되는 잉크가 수용된다.
본 발명에 따르면, 액체와 접촉 상태로 배치되는 고체 반도체 소자를 사용하는 액체 변화 정보 수집 방법이 제공되고, 상기 소자는, 액체에 대한 정보를 수집하는 정보 수집 수단과, 정보 수집 수단에 의해 수집된 정보를 외부로 표시 또는 전달하는 정보 전달 수단과, 정보 수집 수단 및 정보 전달 수단을 작동시키도록 외부로부터 공급된 에너지를 공급된 에너지와는 상이한 형상로 변환하는 에너지 변환수단을 포함한다.
또한, 본 발명에 따르면, 액체와 접촉 상태로 배치되는 고체 반도체 소자를 사용하는 액체의 물리적 특성 변화 판단 방법이 제공되고, 상기 소자는, 액체에 대한 정보를 수집하는 정보 수집 수단과, 정보 수집 수단에 의해 수집된 정보와 예비 저장된 데이터 표에 기초하여 액체의 물리적 특성 변화를 식별하는 식별 수단과, 정보 식별 수단에 의해 수집된 정보를 외부로 표시 또는 전달하는 정보 전달 수단과, 정보 수집 수단, 식별 수단 및 정보 전달 수단을 작동시키도록 외부로부터 공급된 에너지를 공급된 에너지와는 상이한 형상의 에너지로 변환시키는 에너지 변환 수단을 포함한다.
전술된 방법에 따르면, 액체의 물리적 특성 변화는 시간에 대해 검출될 수 있다. 예컨대, 사용에 따라 손실이 발생할 가능성이 있는 경우, 상기 방법은 사용을 제한하도록 외부에 경고할 수 있다. 특히 잉크 탱크 내에서 사용되는 경우, 액체로서의 잉크의 점도와 표면 장력 변화량이 측정되고, 최적의 기록 헤드 구동 상태가 설정된다.
또한, 본 발명에 따르면, 시간에 따른 액체에 대한 정보를 수집하고 시간에 따른 액체에 대한 정보의 변화를 지시하는 정보로부터 액체의 변화량을 측정하는 식별 방법이 제공되고, 액체에 대한 비정상 변화 정보가 식별된다.
예컨대, 잉크 탱크 내에 수용된 잉크의 양은 소비됨에 따라서 통상 선형적으로 감소하지만, 보충에 의해 빠르게 증가하거나 잉크 성분이 변화한다. 이는 상기 방법에 따른 비정상 변화 정보에 따라 판단된다.
전술된 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따르면, 비접촉 방식으로 외부로부터의 전자기파의 신호를 수신하고 전자기파를 전자기 유도에 의해 전원으로 변환하는 수신 및 에너지 변환 수단과, 정보 수집 수단에 의해 수집된 정보와 비교되는 정보를 저장하는 정보 저장 수단과, 수신 및 에너지 변환 수단에 의해 수신된 전자기파의 신호가 예비 설정된 응답 조건을 만족시킬 때 정보 전달의 필요성을 식별하도록 정보 수집 수단에 의해 수집된 정보와 정보 저장 수단 내에 저장된 대응 정보를 비교하는 식별 수단과, 식별 수단이 정보 전달의 필요성을 식별한 때 정보 수집 수단에 의해 수집된 정보를 외부로 전달하는 정보 전달 수단을 포함하는 고체 반도체 소자가 제공된다. 정보 수집 수단, 정보 저장 수단, 정보 식별 수단, 및 정보 전달 수단은 수신 및 에너지 변환 수단에 의해 변환된 전원에 의해 작동된다.
전자기 유도 주파수 또는 통신 프로토콜은 응답 조건에 따라 공급될 수 있다.
정보 전달 수단에 대하여, 수신 및 에너지 변환 수단에 의해 변환된 전원은 정보를 외부로 표시 또는 전달하는 에너지로서 자기장, 광, 형상, 색상, 방출파, 또는 음향으로 변환될 것이다.
전자기 유도에 의해 외부 공진 회로를 갖는 전원을 발생시키도록 컨덕터 코일과 발진 회로를 구비한 수신 및 에너지 변환 수단이 공급될 수 있다.
이러한 경우에, 컨덕터 코일은 고체 반도체 소자의 외부면 주변으로 권취되도록 형성된다.
또한, 소자는 바람직하게는, 소자를 액체 표면 상에 또는 액체 내의 소정의위치에 부유시키는 중공부를 포함한다. 이 경우, 액체 내에 부유하는 고체 반도체 소자의 무게 중심은 소자의 중심 아래에 위치된다. 부유하는 소자는 바람직하게는 액체 내에서 회전하지 않고 안정적으로 요동한다. 고체 반도체 소자의 경심(metacenter)은 바람직하게는 고체 반도체 소자의 무게 중심 위에 일정하게 위치된다.
또한, 본 발명에 따르면, 적어도 하나의 고체 반도체 소자가 배치되는 잉크 탱크가 제공된다.
이러한 경우에, 고체 반도체 소자의 응답 조건은 바람직하게는 탱크 내의 잉크에 따라 다르다. 구체적으로, 고체 반도체 소자의 응답 조건은 잉크 색상, 잉크 재료 농도, 또는 잉크 탱크의 물리적 특성에 따라 다르다.
또한, 본 발명에 따르면, 복수개의 잉크 탱크가 배치되는 잉크 제트 기록 장치가 제공된다.
이러한 경우, 잉크 제트 기록 장치는 바람직하게는 각각의 잉크 탱크 내의 고체 반도체 소자에 대한 전자기파를 전달/수신하는 통신 수단을 포함한다. 또한, 전자기파를 방출하기 위한 공진 회로를 구비한 통신 수단이 제공될 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 고체 반도체 소자가 사용되는 통신 시스템에 있어서, 상기 시스템은 각각의 고체 반도체 소자가 배치되는 복수의 액체 탱크와, 고체 반도체 소자에 형성되고 컨덕터 코일에 제공되는 발진 회로와, 탱크에서 정보를 수집하기 위한 정보 수집 수단과, 외부로부터 신호를 수신하기 위한 수신 수단과, 소정의 응답 조건이 만족될 때 정보를 외부로 전달하기 위한 정보 전달 수단과, 전자기 유도에 의한 고체 반도체 소자에 대해 전원을 발생시키도록 복수의 액체 탱크 외부에 배치되는 외부 공진 회로와, 고체 반도체 소자의 정보 통신 수단 및 수신 수단과 양방향으로 통신하기 위한 외부 통신 수단을 구비한다.
이 경우에 있어서, 응답 조건은 전자기 유도 주파수 또는 통신 프로토콜이 각 탱크와 다르게 한다.
또한, 액체에서 부유하는 고체 반도체 소자의 중력 중심은 소자의 중심 아래에 위치된다. 부유 소자는 액체에서 회전하지 않고 안정되게 발진하는 것이 바람직하다. 고체 반도체 소자의 경심은 고체 반도체 소자의 중력 중심 위에 일정하게 위치되는 것이 바람직하다.
상술한 바와 같이, 전자기파의 신호는 비접촉식으로 외부로부터 반도체 소자에 적용될 때, 수신 및 에너지 변환 수단은 전자기파를 전원으로 변화시키고, 정보 수집 수단, 식별 수단, 정보 저장 수단 및 정보 전달 수단은 변환된 전원에 의해 작동이 시작된다. 식별 수단은 정보 수집 수단이 수신 및 에너지 변환 수단에 의해 수신된 전자기파의 신호가 소정의 응답 조건을 만족할 때에 소자 외계 정보를 수집하게 하여, 수집된 정보를 정보 저장 수단에 저장된 대응 정보와 비교하여, 정보 전달에 대한 필요성을 식별한다. 또한, 정보 전달이 필요하다고 판단되면, 식별 수단은 정보 전달 수단이 수집한 정보를 외부로 전달하게 한다.
이러한 방식으로, 고체 반도체 소자는 외계 정보를 수집하여 외부로부터의 전자기파의 신호가 소정의 응답 조건을 만족할 때 외부로 정보를 전달하고, 각 소자의 외계 정보는 독립적으로 수집된다. 또한, 정보는 3차원으로 수집/전달될 수있기 때문에, 정보 전달의 방향은 평면 반도체 소자의 사용에 비해 다소 제한된다. 따라서, 외계 정보는 효율적으로 수집되어 외부로 전달된다.
또한, 적어도 하나의 고체 반도체 소자가 잉크 탱크에 배치되기 때문에, 잉크 탱크 내에 수신된 잉크에 대한 정보, 탱크의 압력 등은 외부, 예컨대 잉크 제트 기록 장치에 실시간으로 전달될 수 있다. 이는 예를 들면, 잉크 소모를 매 순간 변화시키는, 탱크의 음압량을 제어함으로써 잉크 제트 토출을 안정화한다는 점에서 유리하다.
특히, 내부에 배치된 각각의 고체 반도체 소자를 갖는 복수의 잉크 탱크에 대해, 수신된 전자기파 신호가 소정의 응답 조건을 만족할 때에만, 정보는 수신된 신호에 반응하여 수집되고, 저장된 정보와의 비교/식별의 결과는 수집된 정보와 함께 외부에 전달된다. 따라서, 응답 조건이 각 탱크에 대해 변화될 때, 각 잉크 탱크에 대한 정보는 독립적으로 달성될 수 있다. 따라서, 사용자는 실수없이 잉크가 소모된 잉크 탱크를 교체할 수 있다.
또한, 고체 반도체 소자를 작동시키기 위한 전원은 비접촉식 구성으로 공급된다. 따라서, 잉크 탱크의 소자를 작동 개시하기 위한 전원을 배치시키거나 또는 전원 공급 배선을 소자에 접촉시킬 필요가 없다. 이러한 구성은 외부에 직접 연결된 배선을 배치시키는 것이 어려운 위치에 사용된다.
예컨대, 발진 회로의 컨덕터 코일이 고체 반도체 소자의 외부면 주위로 감기도록 형성될 때, 전원은 외부 공진 회로에 대한 전자기 유도에 의해 컨덕터 코일에서 발생되고 전원은 비접촉식으로 소자에 공급된다.
이러한 경우, 코일은 소자의 외부면 주위로 감기기 때문에, 코일의 인덕턴스의 크기는 잉크의 잔량, 잉크 농도 및 잉크 탱크의 잉크 PH에 따라 변한다. 따라서, 발진 회로의 발진 주파수는 인덕턴스의 변화에 따라 변화하기 때문에, 잉크 탱크의 잉크 잔량 등은 발진 주파수의 변화에 기초하여 또한 검출될 수 있다.
또한, 고체 반도체 소자는 액체에서 부유하기 위한 중공부를 가지고 소자의 중력 중심은 소자의 중심 아래에 위치하기 때문에, 예컨대 잉크 제트 기록 장치 상에 장착된 잉크 탱크 및 기록 헤드는 연속적으로 작동한다. 잉크 탱크의 잉크가 수직 및 수평으로 발진하더라도, 소자는 잉크 탱크의 잉크에서 안정적으로 부유하고, 잉크에 대한 정보, 탱크의 압력 등은 정확하게 검출될 수 있다. 또한, 소자에 형성된 발진 회로의 코일은 외부 공진 회로의 코일에 대해 고정된 위치에 보유되고, 안정된 양방향 통신이 또한 항상 가능하다.
또한, 본 발명에 의하면, 액체 방울을 토출하기 위한 액체 토출 헤드에 공급된 잉크가 포함된 액체 탱크가 제공되며, 상기 액체 탱크는 외기에 부분적으로 연결되고 액체를 흡수하기 위한 흡수제가 내부에 내장된 제1 챔버와, 외부로부터 밀폐되고 액체가 내장된 제2 챔버와, 제1 챔버를 제2 챔버에 연결하도록 탱크의 바닥부 부근에 배치되는 연결 통로와, 제1 챔버에 배치되고 이를 경유하여 액체가 액체 토출 헤드에 공급되는 공급 포트를 구비한다. 제1 챔버의 유량을 모니터링하기 위한 제1 모니터 수단은 제1 챔버에 배치된다. 제1 모니터 수단으로부터의 정보에 의해 연결 통로의 유량을 조절하기 위한 유량 조절 수단이 연결 통로에 배치된다.
이 경우에 있어서, 제2 챔버의 유량을 모니터링하기 위한 제2 모니터 수단은제2 챔버에 배치되고, 유량 조절 장치는 제2 모니터 수단으로부터의 정보에 의해 제어되는 것이 바람직하다.
제1 모니터 수단으로서, 제1 고체 반도체 소자가 사용되는 것이 바람직하며, 상기 수단은 액체의 압력 변동을 검출하기 위한 압력 검출 수단과, 압력 검출 수단에 의해 얻어진 압력 정보를 유량 조절 장치에 전달하기 위한 정보 전달 수단과, 압력 검출 수단과 정보 전달 수단을 작동시키도록 외부로부터 인가된 에너지를 이와 다른 에너지로 변환시키기 위한 에너지 변환 수단을 포함한다. 고체 반도체 소자는 전원 배선이 필요하지 않으며 제한없이 임의의 위치에 자유롭게 배치될 수 있다.
특히, 제1 고체 반도체 소자는 제2 챔버로부터 제1 챔버로의 액체 공급이 혹시 중단되더라도 제1 챔버의 액체 표면 위에 배치되는 것이 바람직하며, 이러한 위치에서 압력의 변동이 검출된다. 소자가 이러한 위치에 배치될 때, 액체 공급의 중단은 사전에 검출될 수 있다.
유량 조절 장치는 바람직하게는 제2 고체 반도체 소자로서, 상기 소자는 제1 모니터 수단으로부터 압력 정보를 수신하기 위한 적어도 수신 수단과, 수신된 압력 정보에 응답하여 작동하는 개방/폐쇄 밸브와, 수신 수단 및 개방/폐쇄 밸브를 작동시키도록 외부로부터 인가된 에너지를 이와 다른 에너지로 변환시키기 위한 에너지 변환 수단을 구비한다. 전원 배선이 필요하지 않기 때문에, 소자는 협소한 위치에도 배치될 수 있다.
또한, 제2 모니터 수단은 바람직하게는 제3 고체 반도체 소자로서, 상기 소자는 액체 잔량을 검출하기 위한 적어도 잔량 검출 수단과, 잔량 검출 수단에 의해 얻어진 잔량 정보를 유량 조절 장치에 전달하기 위한 정보 전달 수단과, 잔량 검출 수단과 정보 전달 수단을 작동시키도록 외부로부터 인가된 에너지를 이와 다른 에너지로 변화시키기 위한 에너지 변환 수단을 구비한다. 전원 배선이 필요하지 않기 때문에, 소자는 임의의 배선을 필요로 하지 않는다.
또한, 본 발명에 따르면, 기록 액적 토출용 액체 토출 헤드와 액체 토출 헤드에 공급된 액체가 저장되는 액체 탱크를 구비한 액체 토출 기록 장치가 제공된다. 이 경우에, 액체 토출 헤드는 열에너지가 액체에 인가될 때 발생되는 막 비등을 이용하여 노즐을 통해 액적을 양호하게 토출한다. 그러나, 본 발명은 전술한 모드(mode)에 한정되지는 않는다. 본 발명의 액체 토출 헤드의 다른 모드에서는, 얇은 필름 소자에 전기 신호가 인가되고, 얇은 필름 소자는 끊임없이 위치가 변경되고, 액체는 노즐을 통해 토출된다.
또한, 본 명세서 상에 설명된 "경심"은 상하 운동시 무게 균형의 작용선과 부력의 작용선과의 교차점을 표시하고 있다.
또한, "고체 반도체 소자"의 "고체 형상"의 예들은 삼각 기둥, 구, 반구, 사각 기둥, 회전 타원체 및 단축 회전체 등의 다양한 3차원 형상을 포함한다.
도1은 종래의 잉크 잔량 검출 장치의 일예를 도시하는 개략도.
도2는 종래의 잉크 잔량 검출 장치의 다른 예를 도시하는 개략도.
도3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 고체 반도체 소자의 내부 구조 및 외부와의 소자 교환을 도시하는 블록 다이어그램.
도4는 도3에 도시된 고체 반도체 소자의 작동을 도시하는 흐름도.
도5는 본 발명의 고체 반도체 소자의 구성 소자로서 에너지 변환 수단의 전력 발생 원리를 도시하는 설명도.
도6은 도3에 도시된 고체 반도체 소자가 포함된 잉크 탱크의 개략도.
도7은 공진 주파수 및 진폭 사이의 관계에 있어서 도5에 도시된 발진 회로로부터의 출력을 도시하는 개략도.
도8a 및 8b는 도5에 도시된 발진 회로로부터의 출력 진폭의 최대치와 잉크의 pH 사이의 관계를 도시하는 개략도.
도9a, 9b, 9c, 9d, 9e, 9f 및 9g는 도6에 도시된 부유하는 고체 반도체 소자의 제조 방법의 일예에 따른 일련의 단계들을 도시하는 개략도.
도10은 본 발명의 고체 반도체 소자에 사용되는 N-MOS 회로 소자를 도시하는 개략적인 종단면도.
도11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 고체 반도체 소자의 내부 구조 및 외부와의 소자 교환을 도시하는 블록 다이어그램.
도12는 도11에 도시된 고체 반도체 소자의 작동을 도시하는 흐름도.
도13은 발명의 제3 실시예에 따른 고체 반도체 소자의 내부 구조 및 외부와의 소자 교환을 도시하는 블록 다이어그램.
도14a 및 14b는 잉크 소비 변화량과 함께, 도11에 도시된 바와 같이 구성되고 잉크 탱크의 잉크 내에 부유하는 소자의 위치를 도시하는 개략도.
도15는 도11에 도시된 구성을 갖는 소자의 위치를 점검하고 탱크 교체의 필요성을 판단하기 위한 흐름도.
도16a, 16b 및 16c는 본 발명의 제4 실시예의 개념을 도시하는 설명도.
도17은 제1, 제2 및 제3 실시예를 적절하게 결합함으로써 구성된 고체 반도체 소자가 잉크 탱크 및 탱크와 연결된 잉크 제트 헤드 내에 배치된 일예를 도시하는 개략도.
도18은 임의의 고체 반도체 소자에 공급된 기전력이 잉크 탱크 및 연결된 잉크 제트 헤드 내의 정보와 함께 다른 고체 반도체 소자에 연속적으로 전달되는 구성예를 도시하는 개략도.
도19는 본 발명의 고체 반도체 소자를 구성하는 정보 수집 수단의 일예로서 이온 센서를 도시하는 설명도.
도20a 및 20b는 잉크 내의 착색 이온의 결합 상태를 도시하는 설명도.
도21a 및 21b는 도19에 도시된 이온 센서 내의 검출 결과를 출력하기 위한 회로의 일예를 도시하는 개략도.
도22는 본 발명의 다양한 실시예에 따라 잉크 탱크 내에 양호하게 배치된 고체 반도체 소자의 일예를 도시하는 개략도.
도23은 본 발명의 다양한 실시예에 따라 잉크 탱크 내에 양호하게 배치된 고체 반도체 소자의 일예를 도시하는 개략도.
도24은 본 발명의 다양한 실시예에 따라 잉크 탱크 내에 양호하게 배치된 고체 반도체 소자의 일예를 도시하는 개략도.
도25은 본 발명의 다양한 실시예에 따라 잉크 탱크 내에 양호하게 배치된 고체 반도체 소자의 일예를 도시하는 개략도.
도26는 본 발명의 고체 반도체 소자를 구비한 잉크 탱크가 장착된 잉크 제트 기록 장치의 일예를 도시하는 개략적인 사시도.
도27a 및 27b은 액체 내에서 도9a 내지 9g에 도시된 방법으로 제조된 고체 반도체 소자의 안정된 상태를 유지하기 위한 조건을 도시하는 설명도.
도28은 본 발명의 고체 반도체 소자에 배치된 압력 센서의 구조의 일예를 도시하는 설명도.
도29는 도28에 도시된 폴리실리콘 저항층으로부터의 출력을 측정하기 위한회로의 회로도.
도30은 본 발명의 고체 반도체 소자가 배치된 물 튜브의 단면도.
도31은 본 발명의 고체 반도체 소자가 배치된 마이크로 튜브의 개략적인 단면도.
도32a 및 32b는 도31에 도시된 마이크로 밸브의 작동을 도시하는 설명도.
도33은 도31에 도시된 마이크로 밸브가 적용된 잉크 제트 장치의 개략적인 단면도.
도34는 본 발명의 제5 실시예에 따른 잉크 제트 기록 장치를 도시하는 개략적인 구조도.
도35는 수신 및 에너지 변환 수단을 구성하도록 본 발명의 고체 반도체 소자의 표면 둘레를 감는 컨덕터 코일을 도시하는 개략도.
도36은 본 발명의 고체 반도체 소자의 내부 구조 및 외부와의 소자 교환을 도시하는 블록 다이어그램.
도37은 본 발명의 제6 실시예에 따른 잉크 제트 기록 장치 내에서 장치 본체와 고체 반도체 소자 사이에 전자기 유도에 의해서 교환되는 디지털 ID의 개념을 설명하는 설명도.
도38은 특정 색상의 정보를 탱크 내부로 입수하도록 도37에 도시된 디지털 ID의 교환을 이용하기 위한 작업 흐름을 도시하는 개략도.
도39는 본 발명의 일 실시예에 따른 고체 반도체 소자의 내부 구조 및 외부와의 소자 교환을 도시하는 블록 다이어그램.
도40은 본 발명의 고체 반도체 소자를 사용하는 잉크 탱크의 개략적인 구조도.
도41은 일반적인 잉크(엘로우, 마젠타, 시안, 블랙)의 흡수 파장을 도시하는 그래프.
도42는 본 발명의 잉크 탱크의 제7 실시예를 도시하는 개략적 단면도.
도43은 도42의 잉크 탱크의 연결 궤도 내에 배치된 고체 반도체 소자의 압력 밸브 구조의 일예의 설명도.
도44a, 44b, 44c, 44d, 44e, 44f 및 44g는 도43에 도시된 압력 밸브의 제조 단계의 설명도.
도45는 도44f에 도시된 상태의 고체 반도체 소자의 평면도.
도46은 도43에 도시된 압력 밸브의 전기적 구성의 등가 회로도.
도47은 도46에 도시된 압력 밸브에서 밸브 전극 및 기부 전극에 인가된 신호의 일예의 타이밍 챠트.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
11: 소자
14: 에너지 변환 수단
15: 정보 수집 수단
16: 식별 수단
17: 정보 저장 수단
18: 정보 통신 수단
50: 잉크 탱크
52: 잉크 챔버
101: 외부 공진 회로
102: 발진 회로
본 발명의 실시예들은 이하에서 도면을 참조하여 설명된다. 특히, 각 색상의 고체 반도체 소자가 각 색상의 잉크 탱크 내에 배치된 실시예가 상세하게 설명된다. 또한, 소자는 단지 잉크 탱크 내에만 포함되는 것은 아니다. 소자가 다른목적으로 배치 및 사용될 때에도 유사한 결과가 얻어진다.
(제1 실시예)
도3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 고체 반도체 소자의 내부 구조 및 외부와의 소자 교환을 도시하는 블록 다이어그램이다. 도3에 도시된 고체 반도체 소자(11)(이하 "소자"라 함)는 잉크 탱크 내에 배치되고, 외부(A)로부터 전원(13)까지 소자(11)에 기전력(12)을 변환하기 위한 에너지 변환 수단(14)과, 에너지 변환 수단(14)에 의해 변환된 전원(13)으로 인해 작동 개시되는 정보 수집 수단(15)과, 식별 수단(16)과, 정보 저장 수단(17)과 공급된 기전력이 소자(11)를 작동하도록 인가될 수 있는 정보 전달 전자기 유도, 열, 광, 광선등을 포함한다. 또한, 적어도 에너지 변환 수단(14) 및 정보 수집 수단(15)은 바람직하게는 소자(11)의 표면상 또는 표면에 인접하여 형성된다.
정보 수집 수단(15)은 잉크 탱크 내의 잉크에 대한 정보를 소자(11)의 주변 정보로서 수집하고, 식별 수단(16)으로 정보를 출력한다. 식별 수단(16)은 정보 수집 수단(15)으로부터 얻은 잉크 정보와 정보 저장 수단(17)을 비교하고, 수집된 잉크 정보를 외측에 전달하는데 필요한 것인지 아닌지를 판단한다. 잉크 저장 수단(17)은 수집된 잉크 정보와 정보 수집 수단으로부터 얻은 잉크 정보 그 자체를 비교해서 다양한 조건들을 데이터표로서 저장한다. 정보 전달 수단(18)은 에너지 변환 수단에 의해 인가된 전력을 잉크 정보를 외측(A) 또는 외측(B)으로 전달하기 위한 에너지로 변환하고, 잉크 정보를 식별 수단(16)으로부터의 명령에 기초로 한 외측(A 또는 B)으로 전달한다. 여기서, 외측(B)은 기전력(12)의 공급원으로서 외측(A)과 다른 물체이고, 안에 포함진 소자(11)를 갖는 잉크 탱크가 장착된 잉크 제트 기록 장치와 인간의 시각 및 청각 기관을 추가적으로 포함한다.
도4는 도3에 도시된 소자의 작동을 도시하는 흐름도이다. 도3 및 도4에 따라서, 기전력(12)은 외측(A)으로부터 소자(11)에 인가되고, 에너지 변환 수단(14)은 기전력(12)을 전력(13)으로 변환하고, 그리고 정보 수집 수단(15), 식별 수단(16), 정보 저장 수단(17) 및 정보 통신 수단(18)은 전력(13)에 의해 작동 개시된다.
작동 개시된 정보 수집 수단(15)은 잉크 탱크 내의 잉크 정보를 잉크 잔량, 잉크 형상, 온도 및 pH(도4의 단계 S11)와 같은 소자(11)의 주변 정보로서 수집한다. 이어서, 식별 수단(16)은 정보 저장 수단(17)(도4의 단계 S12)으로부터 수집된 탱크 내측 정보에 관련해서 조건을 판독하고, 판독 조건을 수집된 탱크 내측 정보와 비교하고, 정보 전달(도4의 S13 단계)에 대한 필요성을 식별한다. 여기서 정보 저장 수단(17) 내에 미리 설정된 조건에 기초한 식별을 위해, 예를 들면, 탱크 교환에 대한 필요성은 원 잉크 잔량이 2ml 이하이거나 또는 잉크의 pH가 많이 변할 때 식별된다.
단계 S13에서, 식별 수단(16)은 탱크 내측 정보를 외측에 전달하는 것이 불필요하다는 것을 판단하고, 존재하는 잉크 탱크 내측 정보는 정보 저장 수단(17)(도4의 S14 단계)에 저장된다. 또한, 정보 수집 수단(15)이 다음에 잉크 탱크 내측 정보를 수집할 때, 식별 수단(16)은 수집된 정보를 저장된 정보와 비교할 수 있다.
더욱이, S13 단계에서, 식별 수단(16)은 잉크 탱크 내측 정보를 외측에 전달하는 것이 필요하다는 것을 판단하고, 정보 전달 수단(18)은 정보 수집 수단(15)에 의해 변환된 전력(13)을 잉크 탱크 내측 정보를 외측에 전달하기 위한 에너지로 변환시킨다. 자기장, 빛, 형상, 색상, 전파, 음향 등은 전달 에너지로 사용된다. 예를 들어, 잉크 잔량이 2ml 이하라고 판단될 때, 음향이 탱크 교환에 대한 필요성을 외측(B)(예를 들면, 잉크 제트 기록 장치)(도4의 S15 단계)에 전달하도록 방출된다. 더욱이, 전달의 목적지는 잉크 제트 기록 장치에 제한되지 않고, 특히 빛, 형상, 색상, 음향 등이 인간의 시각 및 청각기관으로 전달될 수 있다. 또한, 원 잉크 잔량이 2ml이하일 때, 음향이 방출된다. 잉크 pH가 크게 변할 때, 빛이 방출된다. 전달 방법은 이런 방식으로 정보에 따라 변할 수 있다.
연속형 잉크 제트 기록 장치 사용에 있어서, 외측 에너지로서 기전력을 소자(11)에 공급하는 수단이 놓인 바람직한 위치의 예들은 기록 헤드, 캐리지, 기록 헤드 재생 위치, 캐리지 반환 위치 등을 포함한다. 선택적으로, 기전력을 공급하는 수단을 갖는 장치가 사용될 때, 잉크 탱크의 내측 상태는 잉크 제트 기록 장치없이 알 수 있다. 예를 들어, 잉크 탱크의 질은 공장 또는 상점에서 실제로 잉크 탱크를 잉크 제트 기록 장치에 부착하지 않고도 검사될 수 있다.
제1 실시예에 따르면, 소자(11)가 정보 수집 수단(15)을 포함하므로, 전기 배선을 직접 외측에 연결하는 것은 불필요하다. 소자(11)는 전기 배선을 외측에, 예를 들어 도13, 도16a, 도16c 또는 그 물체의 어떠한 위치를 참조하여 후술된 바와 같이, 잉크에 직접적으로 연결하는 것이 어려운 위치에서도 사용될 수 있다. 소자(11)가 잉크 내에 놓여 있을 때, 잉크 상태는 실시간으로 정확하게 파악될 수있다.
더욱이, 일단 소자(11)가 정보 수집 수단(15)을 포함하면 소자(11) 내에 소자(11)를 작동하기 위해 기전력을 저장하는 수단(본 실시예에서 전원)을 배치하는 것은 불필요하다. 따라서, 소자(11)는 축소될 수 있고, 협소한 위치에서도 사용될 수 있고, 도13, 도16a, 도16c 또는 그 물체의 어느 위치를 참조하여 후술된 바와 같은 잉크에도 사용될 수 있다. 더욱이, 기전력은 제1 실시예에서의 소자(11)에 대하여 비접촉식으로 소자(11)에 공급된다. 그러나, 기전력이 외측과 일시적인 접촉으로 공급된 후에는, 외측은 연결이 끊어질 수 있다.
여기서, 에너지 변환 수단(14)에 있어서, 전자기 유도가 전력을 발생하도록 사용되는 예가 설명될 것이다.
도5는 본 발명의 고체 반도체 소자의 구성 소자로서 에너지 변환 수단의 전력 발생 원리를 도시하는 설명도이다.
도5에서, 코일(La)을 갖는 외측 공진 회로(101) 및 코일(L)을 갖는 발진 회로(102)는 대향하는 코일(La, L)이 서로에 근접하는 동안 배치된다. 전류(Ia)가 외측 공진 회로(101)를 경유해서 코일(La)을 통해 흐를 때, 자속(B)은 전류(Ia)에 의해서 발진 회로(102)의 코일(L)을 통해 발생된다. 여기서, 전류(Ia)가 변할 때, 코일(L)을 통해 자속(B)은 변하고, 유도 기전력(V)은 코일(L)에서 발생된다. 따라서, 발진 회로(102)는 소자(11) 내에서 에너지 변환 수단으로서 형성된다. 예를 들어, 소자(11) 외측의 잉크 제트 기록 장치에서, 외측 공진 회로(101)는 소자측 발진 회로(102)의 코일(L)이 공진 회로(101)의 코일(La)에 근접하는 그러한 방식으로 배치된다. 그에 따라, 소자(11)를 작동시키는 전력은 외측으로부터의 전자기 유도에 의한 유도 기전력에 의해 발생될 수 있다.
소자(11) 내의 에너지 변환 수단으로서 형성된 발진 회로(102)의 코일(L)을 통해 관통된 자속(B)은 외측 공진 회로(101)의 권취 수(Na) 및 전류(Ia)의 발생에 비례하므로, 자속은 비례상수 k를 사용해서 다음의 식으로 표현된다.
(수식 1)
B= kNaIa
또한, 코일(L)의 권취 수는 N일 때, 코일(L)에서 발생된 기전력(V)은 다음과 같다.
(수식 2)
여기서, 코일(L)의 자기 중심의 투자율이 μa, 자기장이 H, 외부 공진 회로(101)의 코일(La)과 소자(11)에서 형성된 코일(L)사이의 거리가 z일 때, 자속(B)은 다음과 같이 표현된다.
(수식 3)
또한, 수식 2의 상호 인덕턴스(M)는 다음과 같이 표현된다.
(수식 4)
여기서, μ0는 진공에서의 투자율이다.
또한, 소자(11)에서 형성된 발진 회로(102)의 임피던스(z)는 다음과 같이 표현된다.
(수식 5)
외부 공진 회로(101)의 임피던스(Za)는 다음과 같이 표현된다.
(수식 6)
여기서, j는 자화를 나타낸다.
외부 공진 회로(101)가 공진할 때(전류값(Ia)이 최대화될 때), 임피던스(Z0)는 다음과 같이 표현된다.
(수식 7)
발진 회로(102)의 위상 지연 Φ은 다음과 같다.
(수식 8)
또한, 외부 공진 회로(101)의 공진 주파수(f0)는 수식 9로 얻어진다.
(수식 9)
상기 관계로부터, 소자(11)에서 형성된 발진 회로(102)의 임피던스(Z)가 잉크 탱크의 잉크 변화에 따라서 변할 때, 외부 공진 회로(101)의 주파수가 변하고, 잉크 변화는 외부 공진 회로(101)의 임피던스(Za)의 위상차와 진폭에 반영된다. 또한, 위상차와 진폭은 또한 잉크 잔량(즉, Z의 변화)을 포함한다.
예를 들어, 외부 공진 회로(101)의 공진 주파수(f0)가 변할 때, 소자(11)에서 형성된 발진 회로(102)로부터의 출력(임피던스 Z)은 주변 변화에 따라서 변한다. 따라서, 주파수에 대한 의존성이 검출될 때, 잉크의 존재/부존재 혹은 잉크 잔량은 검출될 수 있다.
따라서, 소자(11)에서 형성된 발진 회로(102)는 전력을 발생하기 위한 에너지 변환 수단(14)으로서 뿐만 아니라, 발진 회로(102)와 외부 공진 회로(101) 사이의 관계로부터의 잉크 탱크에서 잉크 변화를 검출하기 위한 정보 수집 수단(15)의 일부로 기능한다.
전력이 잉크 정보를 검출하기 위한 요소로서 외부 공진 회로(101)로부터 공급되는 소자(11)를 포함하는 전술한 잉크 탱크의 구성예가 도6을 참조하여 설명된다.
도6은 도3에서 도시된 소자가 포함된 잉크 탱크의 개략도이다. 도6에 도시된 잉크 탱크(50)는 음압 발생 챔버(51)와 구획벽(50a)에 의해 서로 분배된 잉크 챔버(52)를 포함한다. 구획벽(50a)의 하단부는 연결 통로(50b)를 형성하고, 음압 발생 챔버(51)는 연결 통로(50b)에 의하여 잉크 챔버(52)에 연결된다. 음압 발생 챔버(51)에는, 섬유질 또는 다공성의 재료로 구성되는 음압 발생 부재가 포함된다. 잉크는 음압 발생 챔버(51)에서 음압 발생 부재에 의해 보유되고 흡수된다. 또한, 음압 발생 챔버(51)에는, 음압 발생 챔버(51)의 잉크를 (도시되지 않은) 잉크 제트 기록 장치와 같은 외부로 공급하기 위한 잉크 공급 포트(53)와 음압 발생 챔버(51)의 내부를 대기로 연결하기 위한 (도시되지 않은) 대기 연결 포트가 배치된다. 잉크 챔버(52)는 사실상 연결 통로(50b)가 없는 폐쇄 구조이고, 그 자체로서 잉크를 보유하고, 소자(11)는 잉크 챔버(52)에 보유된 잉크의 액체 표면상에 부유한다. 소자(11)가 부유하기 위한 이런 구조는 이후에 설명된다. 도5를 참조하여 설명된 (도시되지 않은) 발진 회로가 소자(11)에 형성된다. 소자(11)는 잉크 탱크(50) 아래에 배치된 외부 공진 회로(101)로부터 전자기 유도에 의해 발생된 기전력에 의해 전력을 발생시키고, 공진 주파수를 더 발생시키고, 외부로 잉크 탱크(50) 내의 잉크 정보를 전달한다. 도6에서, a는 전자기 유도를 나타내고, b는 발진을 나타낸다.
전술한 바와 같이 구성된 잉크 탱크(50)에 따르면, 잉크 공급 포트(53)를 통한 잉크 소비와 함께, 기체(대기 연결 포트를 통해 주입된 기체)는 연결 통로(50b)에 의하여 음압 발생 챔버(52)로부터 잉크 챔버(52)로 토출되고, 대응하는 잉크량은 잉크 챔버(52)로부터 음압 발생 챔버(51)로 주입된다. 그에 따라, 음압 발생 챔버(51)에 보유되는 잉크량, 즉 음압 발생 챔버(51)에서 음압은 대체로 일정하게 유지된다.
여기서, 소자(11)에 배치된 발진 회로에 의해 발생된 출력의 예가 도7에서 진폭과 공진 주파수 사이의 관계로 도시된다. 도7에서, a내지 c로 도시된 바와 같이, 발진 회로에 의해 발생된 출력은 진폭 최대값과 잉크 탱크(50)(정확하게는 잉크 챔버(52))에서 잉크 상황에 따른 최대값에서의 진폭을 나타면서 공진 주파수의 차이를 나타낸다. 구체적으로, 도8a에 도시된 바와 같이, 진폭 최대치를 나타내는 공진 주파수들(fa,fb,fc)은 잉크 pH와 상호관계를 가진다. 도8a에서 도시된 관계가 미리 측정될 때, 잉크 pH 변화는 검출될 수 있다. 또한 잉크 농도에서, 유사한 관계가 다른 주파수 대역에서 보여진다. 관계가 미리 측정될 때, 잉크 농도 변화는 겸출될 수 있다.
또한, 도7에 도시된 공진 주파수 범위에서 진폭값 변화들(A, B, C)은 도8b에서 도시된 외부 공진 회로(101)와 소자 사이의 거리와 상호관계를 가진다. 따라서, 탱크가 잉크(F)로 가득 찬 지점 또는 탱크가 텅 빈(E) 지점에서의 진폭값이 미리 측정된다. 그에 따라, 잉크 탱크(50)에서 소자(11)의 위치, 즉 잉크 잔량은 검출될 수 있다.
또한, 액체 밀도는 이하의 상태 방정식을 이용하여 또한 어림잡을 수 있다:
(수식 10)
PV = nRT
(여기서, P는 압력, V는 부피, n은 그램 분자량, R은 기체 상수, T는 절대 온도).
수식 (10)에서, T가 일정할 때, 밀도(n)는 이하와 같이 표시된다.
(수식 11)
(여기서, M:분자량). 즉, 액체 압력 및 온도가 검출될 수 있으면, 또한 액체 밀도 상태 변화도 측정될 수 있다.
액체 압력은 이하에서 상세하게 기술될 것이다. 압력 센서는 폴리실리콘 필름의 다이어프램을 형성하고, 압력 변화로 인한 다이어프램 변위에 따른 저항값 변화를 이용함으로써 구성되며, 제1 실시예의 소자(11)로 형성되어 압력이 검출된다.
또한, 액체 온도에서 예를 들면, 일본 특허 출원 공개 제52387/1995호에 개시되는 기록 헤드 온도를 검출하기 위한 다이오드 센서가 제1 실시예의 소자(11)로 형성될 때, 온도는 검출될 수 있다.
상술한 바와 같이, 압력 및 온도 센서가 소자(11) 내에 형성되면, 잉크 밀도가 검출된다. 시간에 따른 변화가 유사하게 검출될 때, 또한 액체 점도/표면 장력의 변화도 추정될 수 있다.
액체 점도에서, 점도 변화는 오릭 아버 방정식(Orik Arbor equation)에서의 밀도 변화에 따라 추정된다.
(수식 12)
(여기서, η:점도, A: 상수, B: 상수).
액체 표면 장력 및 밀도 사이에는 마클라우드(Macleod)에 의한 관계 방정식이 있다.
(수식 13)
(여기서, γ: 표면 장력, C: 액체에 의해 결정되는 상수.) 액체의 표면 장력 변화는 수식 13에서의 밀도 변화에 따라 추정된다.
상술한 바와 같이, 소자(11)가 잉크 탱크(50)에 적용되면, 잉크 pH, 농도 및 밀도와 같은 잉크 정보는 시간에 따라 검출될 수 있으며 잉크 탱크(50)의 외부로 전달될 수 있다. 따라서, 예를 들면, 사용된 잉크 탱크가 다른 탱크로 대체될 때는 다른 잉크가 잉크 탱크(50) 내로 주입되며, 잉크량이 비정상적으로 증가하거나 잉크 소자가 변화하면, 이들은 비정상 상태로 정확하게 검출된다. 또한, 잉크 점도 및 표면 장력의 변화 또한 추정될 수 있으므로, 이러한 정보가 기록 헤드 제어기에 전달되고, 또한 안정된 토출 특성을 유지하는 구동 상태가 설정된다.
또한, 도6에서는, 도3에 도시된 구성을 갖는 소자(11)가 사용되나, 식별 수단(16) 및 정보 저장 수단(17)은 소자(11) 내부가 아닌 잉크 탱크(50) 외부에 배치될 수 있다.
또한, 상술된 바와 같이, 소자(11)는 도6에 도시된 잉크 탱크(50) 내의 잉크 표면에 부유된다. 잉크 표면 상에 부유하는 소자(11)는 제조 방법과 함께 이하에 기술된다.
도9a 내지 도9g는 도6에 도시된 부유 소자(11)를 제조하기 위해 전술된 볼 반도체의 기부로서 구형 실리콘을 이용하는 방법의 일 실시예를 도시하는 일련의 단계도이다. 또한, 도9a 내지 도9g는 구형 실리콘의 중심을 따라 자른 단면도로 각각의 단계를 도시하고 있다. 또한, 구형 실리콘의 무게 중심은 중심부 아래쪽에 형성되며, 구의 내부 상부는 중공 상태로 형성된다. 또한, 중공부는 폐쇄되어 유지된다. 그 제조 방법은 예로서 기술된다.
우선, 도9b에 도시된 바와 같이 열 산화된 이산화규소(SiO2) 필름(202)은 도9a에 도시된 구형 실리콘(201)의 전체 표면에 형성된다. 이어서, 도9c에 도시된 바와 같이 개구(203)가 이산화규소 필름(202)의 부분을 형성하면, 사진 노광 공정은 필름을 형성하는 데 사용된다.
이어서. 도9d에 도시된 바와 같이, 구형 실리콘(201)의 상반부는 개구(203)에 의해 수산화칼륨(KOH) 용액을 이용하는 비등방성 부식액(etching)에 의해 제거되고, 중공부(204)가 형성된다. 그 후에, 도9e에 도시된 바와 같이, 저압 화학 기상 증착(LPCVD) 공정은 구형 실리콘(201)의 전체 노출된 표면 및 질화규소 필름(205)을 구비한 중공부의 내부면을 포함하는 이산화규소 필름(202)을 피복하는 데 이용된다.
또한, 도9f에 도시된 바와 같이 금속 기상증착(CVD) 공정은 질화규소 필름(205)의 외부 표면 상에 구리 필름(206)을 형성하는 데 이용된다. 이어서, 도9g에 도시된 바와 같이, 공지된 사진 노광 공정은 구리 필름(206)을 형성하는데 이용되며, 발진 회로(102)(도3 참조)의 일부로서의 도체 코일(L)은 회수(N)로 감겨서 형성된다. 그 후, 그 위에 도체 코일(L)이 형성되는 입방체 소자는 진공 장치로부터 대기로 배출되고, 상부 개구(203)은 수지 및 스토퍼와 같은 밀봉 부재(207)에 의해 폐쇄되며, 구 내부의 중공부(204)는 밀봉 상태에 이르게 된다. 소자가 이러한 방법으로 제조되면, 실리콘으로 형성되는 소자 자체는 부력을 가진다.
또한, N-MOS 회로 소자는 부유형 고체 반도체 소자를 제조하기 전에, 코일(L)이 없는 구형 실리콘에 미리 형성된 구동 회로 소자에서 사용된다. 도10은 N-MOS 회로 소자를 도시하는 개략적인 종방향 단면도이다.
도10에 따르면, P-MOS(450)는 이온을 가하거나 P-도체 규소 기판(401) 내에 다른 불순물을 삽입하고 확산시키기 위해 일반적인 MOS 공정을 이용함으로써 N형 웰(well) 영역(402) 내에 구성되며, N-MOS(451)는 P형 웰 영역(403) 내에 구성된다. P-MOS(450) 및 N-MOS(451)은 화학 기상 증착 공정에서 4000 내지 5000㎛의 두께로 증착되는 폴리실리콘에 의해 형성되는 게이트 배선, 소스 영역(405), 드레인 영역(406), 수백 마이크로미터의 두께인 게이트 절연 필름(408)을 거쳐 그 내부에유입되는 N형 또는 P형 불순물 등으로 각각 구성된다. C-MOS 논리회로는 P-MOS(450) 및 N-MOS(451)으로 구성된다.
소자를 구동하기 위한 N-MOS 트랜지스터(301)는 불순물 주입 및 확산 단계에 의해 드레인 영역(411), 소스 영역(412) 및 P형 웰 기판(402) 내의 게이트 배선(413)으로 구성된다.
여기서, N-MOS 트랜지스터(301)이 소자 구동기로서 이용될 때, 하나의 트랜지스터를 구성하는 게이트와 드레인 사이의 거리(L)는 최소 약 10㎛이다. 10㎛ 값은 소스와 드레인 접촉부(417)의 폭을 포함한다. 폭은 2 ×2 ㎛이지만, 사실상 절반은 인접 트랜지스터로 이용되며, 따라서 폭은 반이 되어 2㎛이다. 또한 밸브는 2 ×2 ㎛인 접촉부(417)와 게이트(413)사이의 거리와 4㎛게이트(413)의 폭을 포함한다. 따라서 총 거리(L)는 10㎛이다.
5000 내지 10000㎛의 두께를 가진 산화 필름 분리 영역(453)은 필드 산화에 의해 소자 사이에서 형성되며, 소자는 서로 분리된다. 이 필트 산화 필름은 제1 재생층(414)으로서 기능한다.
각각의 소자가 형성된 후에, 개재층 절연 필름(416)은 화학 기상 증착 공정에 의해 인실리케이트 유리(PSG), BPSG 필름 및 약 7000㎛ 두께인 것과 같은 종류의 것으로 증착된다. 필름은 플래팅(flatting) 처리인 열처리 등을 받게 되고, 제1 배선 층으로서의 전극(417)에 의해 접촉 구멍을 거쳐 배선된다. 그 후에, 이산화 필름의 개재층 절연 필름(418)은 플라즈마 기상증착 공정에 의해 10000 내지 15000㎛의 두께로 증착되며, 또한 관통 구멍이 형성된다.
N-MOS 회로는 부유 소자가 형성되기 전에 형성된다. 이어서, 회로는 관통 구멍을 거쳐 본 발명의 에너지 변환 수단으로서의 발진 회로에 연결된다.
도6에서 도시된 실시예에서, 코일에 의한 전자기 유도는 소자(11)를 움직이게 하는 전력을 공급하기 위한 외부 에너지에 이용되지만, 추가적으로 광 휘도/암도가 이용될 수 있다. 광의 휘도/암도를 전기 신호로 변환하기 위해서, 광 조사(즉, 광전도체)에 따라 변화하는 저항 값을 가진 재료가 광전도 효과에 의해 전력을 발생하기 위해 사용될 수 있다. 광전도체의 예는 CdS, InSb 및 Hg0.8Cd0.2Te와 같은 2차원/3차원 합금과 GaAs, Si, Va-Si 등을 포함한다. 열이 기전력으로 사용될 때, 전력은 양자 효과에 의한 물질 복사 에너지로부터 발생될 수 있다(제2 실시예).
도11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 고체 반도체 소자의 내부 구조 및 상기 소자의 외부와의 교환을 도시하는 내부 블록도이다. 도11에 도시된 고체 반도체 소자(이하에서 간단히 "소자"라 함)(21)는 잉크 탱크 내에 배치되고, 외부(A)로부터 소자(21)로 공급되는 기전력(22)을 전력(23)으로 변환하기 위한 에너지 변환 수단(24), 상기 에너지 변환 수단에 의해 변환된 전력에 의해 작동 개시되는 정보 수집 수단(25), 식별 수단(26), 정보 저장 수단(27), 정보 통신 수단(28) 및 수신 수단(29)을 포함한다. 제2 실시예는 소자가 수신 기능, 즉, 수신 수단(29)을 구비하고 있다는 점에서 제1 실시예와 다르고, 그 밖의 점에서는 제1 실시예와 유사하다. 전자기 유도, 열, 광, 광선 등과 같은 것들이 소자(21)를 작동시키기 위해 공급되는 기전력(22)으로 사용될 수 있다. 또한, 적어도 에너지 변환 수단(24), 정보 수집 수단(25) 및 수신 수단(29)은 소자(21)의 표면 위나 또는 표면의 부근에 형성되는 것이 바람직하다.
정보 수집 수단(25)은 소자(21)의 주변 정보로서 잉크 탱크 내의 잉크 정보를 수집한다. 수신 수단(29)은 외부(A 또는 B)로부터의 입력 신호(30)를 받는다. 식별 수단(26)은 정보 수집 수단(25)이 수신 수단(29)으로부터의 입력 신호에 대한 응답으로 잉크 정보를 수집할 수 있게 하고, 수집된 잉크 정보를 정보 저장 수단(27)에 저장된 정보와 비교하며, 수집된 잉크 정보가 설정된 조건을 만족시키는지 여부를 판단한다. 정보 저장 수단(27)은 얻어진 잉크 정보와 데이타표와 같은 정보 수집 수단(25)으로부터 얻어진 잉크 자체 정보를 비교하기 위한 다양한 조건을 저장한다. 정보 통신 수단(28)은 전력을 잉크 정보를 외부(A, B 또는 C)로 전송하기 위한 에너지로 변환하며, 식별 수단(26)에 의해 구해진 식별 결과를 표시하고 식별 수단(26)으로부터의 명령에 대한 응답으로 외부(A, B, 또는 C)로 전송한다.
도12는 도11에 도시된 소자의 작동을 도시하는 흐름도이다. 도11 및 도12에 도시된 바와 같이, 기전력(22)이 외부(A)로부터 소자(21)에 인가될 때, 에너지 변환 수단(23)은 기전력(22)을 전력(23)으로 변환하고, 정보 수집 수단(25), 식별 수단(26), 정보 저장 수단(27), 정보 통신 수단(28) 및 수신 수단은 상기 전력에 의해 개시된다.
이 상태에서, 외부(A 또는 B)는 잉크 탱크 내부의 정보를 요청하기 위해 신호(30)를 소자(21)로 전송한다. 입력 신호(30)는 소자(21)로, 예컨대 잉크 탱크내에 아직 잉크가 남아 있는 지와 수신 수단(29)에 의해 수신되었는지(도12의 S21 단계)의 여부를 묻기 위한 신호이다. 그 후, 식별 수단(26)은 정보 수집 수단(25)이 잉크의 잔량, 잉크 타입, 온도 및 pH와 같은 잉크 탱크 내의 정보를 수집할 수 있게 하고(도12의 S22 단계), 정보 저장 수단(27)으로부터의 수집된 잉크 정보에 대한 조건을 판독하고(도12의 S23 단계), 수집된 잉크 정보가 설정된 조건을 만족시키는지 여부를 판단한다(도12의 S24 단계).
S24 단계에서, 수집된 정보가 설정된 조건을 만족시키지 않는다고 판단되거나 또는 수집된 정보가 설정된 조건을 만족시킨다고 판단될 때, 이러한 정보는 외부(A, B 또는 C)로 전송된다(S25, S26 단계). 이러한 경우, 수집된 정보는 판단 결과와 함께 전송될 수 있다. 상기 정보는 정보 통신 수단(28)이 에너지 변환에 의해 구해진 전력을 잉크 탱크 내의 잉크 정보를 외부로 전송하기 위한 에너지로 변환할 때 전송된다. 자기장, 광, 형상, 색깔, 전파, 음향 등과 같은 것들이 전송 에너지로 사용될 수 있고, 상기 에너지는 상기 판단 결과에 따라 변화된다. 판단될 질문 내용(예컨대, 잉크 잔량이 2 ml 이하인지 또는 잉크 pH가 변했는지 여부)에 따라, 전송 방법이 변할 수 있다.
추가적으로, 기전력이 또한 외부(A 또는 B)로부터의 입력 신호(30)와 함께 소자(21)로 전송될 수 있다. 예컨대, 기전력이 전자기 유도일 때, 잉크 잔량을 묻는 신호가 전송된다. 기전력이 광일 때, pH를 묻는 신호가 전송된다. 상기 신호는 이러한 방식에서 정보 형상에 따라서 전송될 수 있다.
제2 실시예에 따라서, 소자는 외부로부터의 신호를 수신하는 기능을 갖는다.따라서, 제1 실시예에서의 효과뿐만 아니라, 다양한 형상의 신호를 통하여 외부로부터 전송된 질문들에 응답할 수 있으며, 상기 소자는 외부와 정보를 교환할 수 있다
(제3 실시예)
도13은 본 발명의 제3 실시예에 따른 고체 반도체 소자의 내부 구조 및 외부와의 교환을 도시하는 블록 다이어그램이다. 도13에 도시된 고체 반도체 소자(31)(이하에서 간단히 "소자"라 함)는 잉크 탱크 내에 배치되어 있고, 외부(A)로부터 소자(31)로 공급되는 기전력(32)을 전력(33)으로 변환하기 위한 에너지 변환 수단(34)과 에너지 변환 수단(34)에 의해 변환된 전력을 부력을 발생시키는데 사용하기 위한 부력 발생 수단(35)을 포함한다.
제3 실시예에서, 기전력(32)이 외부(A)로부터 소자(31)에 작용될 때, 에너지 변환 수단(34)은 기전력(32)을 전력(33)으로 변환하고, 부력 발생 수단(35)은 상기 전력(33)을 소자(31)의 부력을 발생하기 위해 사용하며, 소자(31)는 잉크 표면으로 떠오른다. 부력에 의해, 소자(31)는 잉크가 빈 상태로 토출되는 것을 방지하기 위해 잉크 표면 위 뿐만 아니라 잉크의 표면 아래로 일정한 거리 상에 위치될 수 있다.
도14a 및 도14b는 잉크 소모량의 변화와 함께 잉크 탱크의 잉크 내에 부유된 소자의 위치를 도시한다. 또한, 도14a 및 도14b에 도시된 잉크 탱크는 도6에 도시된 잉크 탱크와 구조적으로 유사하기 때문에, 이것의 설명은 생략한다.
도14a 및 도14b에 도시된 잉크 탱크에서, 음압 발생 부재(37)의 잉크가 잉크공급 포트(36)를 경유하여 외부로 배출되었을 때, 잉크의 소모된 양은 잉크 챔버로부터 음압 발생 부재(37)로 유입된다. 그에 따라, 잉크 챔버 내의 잉크(38)의 소자(1)는 잉크 표면(H)으로부터 주어진 거리에 있으며, 잉크 표면의 위치가 잉크 소비와 함께 하강함에 따라 이동한다.
도15는 소자(31)의 위치 확인 및 탱크 교체의 필요성 식별을 위한 흐름도이다. 도13 및 도15의 S31 단계 내지 S34 단계를 참조하면, 외부(A 또는 B)(즉, 잉크 제트 기록 장치)는 광을 소자(31)로 전송한다. 외부(A 또는 B)(즉, 잉크 제트 기록 장치) 또는 외부(C)가 빛을 받을 때, 소자(31)의 위치가 검출된다. 잉크 제트 기록 장치는 소자(31)의 검출된 위치에 따라, 잉크 탱크를 교체할 필요가 있는지 여부를 판단한다. 필요하다면, 탱크 교체는 음향, 광 등을 통해 알려지게 된다.
소자(31)의 위치를 검출하는 수단의 예들은 에너지 변환 수단(34)으로써 도5에 도시된 발진 회로(102)를 사용하고, 잉크 탱크 외부의 공진 회로(101) 외부로 회로를 배치하고, 제1 실시예와 유사하게 발진 회로(102)로부터의 출력에 기초하여 위치를 검출하는 수단을 포함한다. 또한, 실시예들은 소자(31)가 잉크 표면의 변위와 같이 통과하는 위치에서 광 수신 수단에 대향하여 광 방출 수단을 배치시키고, 소자(31)에 의해 광 방출 수단으로부터 방출된 광을 차폐시키고, 소자(31)의 위치를 검출하는 방법과; 소자(31)에 의해 광 방출 수단으로부터 방출된 광을 반사시키고 그 반사된 광에 의해 소자(31)의 위치를 검출하는 방법 등을 포함한다.
제3 실시예에 따르면, 소자(31)는 도9a 내지 도9g를 참조하여 제1 실시예에서 기술된 소자에 중공부를 배치시키지 않고 부유된다. 또한, 소자(31)에 대해 필요한 부유성 등이 소자(31) 사용을 위해 액체 비중 또는 다른 환경의 변화에 의해 변화될 때에도, 에너지 변환 수단(34)은 기전력(32)을 외부로부터 변환시키고, 소자는 바람직한 위치에 연속적으로 설정 및 배치될 수 있다. 따라서, 소자(31)는 소자(31)가 배치된 환경에 관계 없이 사용될 수 있다.
또한, 제3 실시예도 전술한 제1 및 제2 실시예와 적절히 결합하여 사용될 수 있다.
(제4 실시예)
제4 실시예에서, 다른 소자로 정보를 전송하는 기능이 제1 및 제2 실시예의 구성과 유사한 구성을 구비한 소자에 부가되고, 다수의 소자들이 목적물에 배치된다.
먼저, 제4 실시예의 개념이 도16a 내지 도16c를 참조하여 기술될 것이다. 도16a 내지 도16c는 본 발명의 제4 실시예의 개념을 나타내는 설명적 도면이다.
도16a에서 나타난 예에서, 다수의 소자들(41, 42, . . . 43)들은 목적물에 배치된 제1 실시예와 유사하게 구성된다. 기전력(P)이 외부(A 또는 B)로부터 각각의 소자들(41, 42, . . . 43)로 공급될 때, 각각의 소자들(41, 42, . . . 43)은 주변 정보를 얻는다. 이어서, 소자(41)의 수집된 정보(a)는 소자(42)로 전송되고, 소자(41, 42)의 수집된 정보(a, b)는 다음 소자로 연속적으로 전송된다. 마지막 소자(43)는 모든 수집된 정보를 외부(A 또는 B)로 전송한다.
또한, 도16b에 도시된 예에서, 다수의 소자들(51, 52, . . . 53)들은 목적물에 배치된 제2 실시예와 유사하게 구성된다. 기전력(P)은 외부(A, B 또는 C)로부터 각각의 소자들(51, 52, . . . 53)로 공급된다. 예컨대, 외부(A 또는 B)로부터 신호를 통해 소정의 질문이 소자(53)로 입력될 때, 소자(51 또는 52)는 대응 정보를 얻어서 질문에 답한다. 소자(51 또는 52)의 질문/응답은 연속적으로 다른 소자로 전송되고, 바람직한 소자(53)가 질문에 외부(A, B 또는 C)로 응답한다.
또한, 도16c에 도시된 예에서, 다수의 소자들(61, 62, . . . 63)들은 목적물에 배치된 제2 실시예와 유사하게 구성된다. 기전력(P)은 외부(A, B 또는 C)로부터 각각의 소자(61, 62, . . . 63)로 공급된다. 예컨대, 특정 신호가 외부(A 또는 B)로부터 소자(63)로 입력될 때, 그 신호는 소자(62 및 61)로 연속적으로 입력된다. 소자(61)는 외부(A, B 또는 C)로 신호를 표시한다.
또한, 도16a 내지 도16c의 예에서, 다수의 소자들 중 하나에는 제3 실시예와 유사하게 부유 발생 수단이 제공될 수도 있다.
제4 실시예의 개념은 전술되었다. 제4 실시예에 따른 전술한 개념에 기초한 잉크 정보의 검출은 도17 및 도18을 참조하여 다음에 기술된다. 도17 및 도18에서, W는 프린트 스캐닝 방향, P는 기전력을 나타낸다.
도17은 제1, 제2 및 제3 실시예를 적절히 결합시킴으로써 구성된 소자가 잉크 탱크 및 그 탱크에 연결된 잉크 제트 기록 헤드 내에 배치된 예를 도시한다. 이러한 예에서, 소자(71)는 제3 실시예의 부유 발생 수단 및 정보를 제1 실시예로의 또 다른 소자(79)로 전송하는 기능을 부가시킴으로써 구성되고, 잉크 탱크(72) 내의 잉크(73) 내의 바람직한 위치에 배치된다. 반면에, 제2 실시예와 유사하게구성되고 ID 기능(동일성 확인 기능)을 갖는 소자(79)는 토출 포트(77)를 통해 토출용 기록 헤드(78)에 배치되고, 프린트 잉크는 액체 통로(75)를 통해 공급되고, 잉크 챔버(76)는 잉크 공급 포트(74)를 통해 잉크 탱크(72)로 연결된다. 전력은 기록 헤드(78) 구동을 위해 전기 기판 상에 접촉부와 접촉하여 전극부를 소자 표면 상에 배치시킴으로써 소자(79)에 공급될 수도 있다.
이어서, 기전력이 외부로부터 각각의 소자(71, 79)로 공급될 때, 잉크(73) 내의 소자(71)는 잔량 정보와 같은 잉크 정보를 얻고, 기록 헤드(78) 측 상의 소자(79)는 소자(71)로의 탱크 교환기에 대한 잉크 잔량을 판단하기 위한 ID 정보를 전송한다. 그 후, 소자(71)은 얻어진 잉크 잔량을 ID와 비교하고, 이것들이 상호 일치할 때에만, 탱크 교환기의 외측에 알리도록 소자(79)에게 지시한다. 소자(79)는 이것을 수신하고, 탱크 교환을 외부로 나타내는 신호를 전송하거나 음향, 광 등을 시각 및 청각 기관으로 보낸다.
다수의 소자가 특정 목적물에 배치될 때, 복잡한 정보 조건이 설정된다.
또한, 도16 및 도17에 도시된 바와 같이, 기전력이 각각의 소자에 공급되지만, 이러한 구성에 한정되지 않으며, 특정 소자에 공급된 기전력은 정보와 함께 또 다른 소자로 연속적으로 전송될 수도 있다.
예컨대, 도18에 도시된 바와 같이, 소자(81)는 제3 실시예의 그것과 유사한 부유 발생 수단과 정보를 전송하는 기능을 부가하고 제1 실시예의 구성에 대한 또 다른 소자로 기전력을 공급함으로써 구성된다. 소자(82)는 제3 실시예의 그것과 유사한 부유 발생 수단과 정보를 전송하는 기능을 부가하고 또 다른 소자로 기전력을 제2 실시예의 구성에 공급함으로써 구성된다. 이러한 소자들은 도17과 유사하게 잉크 탱크(72) 내의 잉크(73)에서의 바람직한 위치에 배치된다. 다른 한편으로, 제2 실시예와 유사하게 구성되고 ID 기능(동일성 확인 기능)을 갖는 소자(83)는 잉크 탱크(72)로 연결된 기록 헤드(78) 내에 배치된다. 전력은 기록 헤드(78) 구동을 위해 전기 기판 상의 접촉부와 접촉하여 전극부를 소자 표면 상에 배치시킴으로써 소자(83)에 공급될 수도 있다.
이어서, 기전력이 외부로부터 소자(81)로 공급될 때, 잉크(73) 내의 소자(81)는 잉크 잔량 정보와 같은 잉크 정보를 얻고, 그 정보를 내부 결정 조건과 비교한다. 정보가 다른 소자(82)로 전송될 필요가 있을 때, 얻어진 잉크 잔량 정보를 소자(82) 작동용 기전력과 함께 다른 소자(82)로 전송한다. 기전력이 공급되는 다른 소자(82)는 소자(81)로부터 전송된 잉크 잔량 정보를 수신하고, 잉크 pH 정보와 같은 잉크 정보를 얻고, 소자(83) 작동을 위한 기전력을 기록 헤드(78) 측 상의 소자(83)로 전송한다. 그 후, 기전력을 공급 받는 기록 헤드(78) 측의 소자(83)는 잉크 잔량 판단을 위한 ID 정보 또는 소자(82)로의 탱크 교환을 위한 잉크 pH를 전송한다. 이어서, 소자(82)는 얻어진 잉크 잔량 정보 및 pH 정보를 ID 정보와 비교하고, 이러한 정보들이 상호 일치할 때만 탱크 교환기의 외부로 알리도록 소자(83)에게 지시한다. 소자(83)는 이것을 수신하고, 탱크 교환기의 외부로 알리기 위한 신호를 전송하거나 음향, 광 등을 시각 및 청각 기관으로 보낸다. 이러한 방법으로 특정 소자로부터 다른 소자로 정보와 함께 기전력을 공급하는 수단이 또한 고려된다.
또한, 기록 헤드(78)에서, 잉크가 잉크 통로 내의 히터와 같은 전기/열 변환 소자의 열에 의해 거품이 발생하고, 잉크는 아마도 잉크 통로로 연결된 미세한 개구를 통해 거품 성장 에너지에 의해 토출된다.
전술한 각각의 실시예가 적용될 수 있는 다른 실시예가 앞으로 기술될 것이다.
<정보 입력 수단>
각각의 실시예에서 전술한 잉크에 대한 정보 및 정보 수집 수단에 부가하여, 정보 수집을 위한 정보 수집 수단의 예는 (1) SiO2필름 또는 질화규소(SiN) 필름이 이온 감광 필름으로서 형성되어 있고, 잉크 pH를 검출하기 위한 센서 (이온 센서); (2) 탱크 내의 압력 변화를 검출하기 위해 다이어프램 구조를 갖는 압력 센서; (3) 광을 열 에너지로 변환하고 초전기 효과(pyroelectric effect)를 발생하기 위한 포토 다이오드의 실재 위치와 잉크 잔량의 검출를 위한 센서; (4) 탱크 내의 수분량에 따라 잉크의 존재/부존재를 검출하기 위해 물질의 전도 효과를 사용하기 위한 센서등을 포함한다.
이온 센서가 정보 수집 수단으로 사용되는 사례가 앞으로 상세히 기술된다.
도19는 본 발명의 고체 반도체 소자 내에 배치된 이온 센서의 단면도이다. 도19에서, S는 소스, B는 바이어스, D는 드레인을 나타낸다.
도9에 도시된 바와 같이, 질화규소(SiN) 또는 SiO2로 형성된 이온 감지 필름(302)은 고체 반도체 소자의 기부로서 구면 실리콘(301)의 표면에 형성되고,필름의 일부는 갭(307)을 통해 구면 실리콘(301)으로부터 간격을 두고 배치된다. 게이트 절연 필름(303)은 이온 감지 필름(302)의 표면 상에 형성된다. 또한, 그 안에 유입된 N형 불순물을 함유한 소스 구역(304a)으로 구성된 N형 웰 층과, 드레인 구역(304b)으로 구성된 N형 웰 층은 게이트 절연 필름(303)의 표면 상에 형성되고, 추가로 P형 웰 층(305)이 상기 층에 형성된다. 또한, 기준 전극(306)은 갭(307)이 형성되는 구역에서 구면 실리콘(301)의 표면의 일부에 형성된다. 이는 이온 선택 필드 효과 트랜지스터(FET)로서 이온 센서(300)를 구성한다.
갭(307)은, 기준 전극(306)이 그 위에 형성된 상태로 구면 실리콘(301)의 표면 상에 이온 감지 필름(302) 등을 형성하기 전에 기준 전극(306)을 커버하도록 희생층을 형성한 다음에, P형 웰 구역(305)을 형성하고, 이어서 희생층을 에칭/제거함으로서 형성될 수 있다. 또한, 갭(307)은 연결부(도시되지 않음)를 통해 이온 센서(300)의 외부에 연결된다. 고체 반도체 소자가 잉크 내에 배치되는 동안, 잉크는 연결부를 통해 갭(307) 내에서 자유롭게 이동될 수 있다.
이온 감지 필름(302)이 잉크와 접촉할 때, 잉크의 이온 타입 및 농도에 따라 이온 감지 필름(302)과 잉크 사이에 경계 상태 포텐셜이 발생된다. 소정의 바이어스 전압이 이온 센서(300)의 드레인과 소스 사이에 인가될 때, 드레인 전류는 경계 상태 포텐셜에 따라 흐른다. 측정하는 동안, 적절한 바이어스가 기준 전극(306)과 소스 사이에 인가되고, 경계 상태 포텐셜과 바이어스의 합에 대응하는 출력(드레인 전류)이 관찰된다. 선택적으로, 이온 센서(300)는 소스 종동 회로로서 구성되고, 출력은 저항을 통해 포텐셜로서 얻어질 수도 있다.
또한, 잉크 제트 기록 장치에 사용되는 잉크는 통상 용매로서의 물에 다이 또는 피그먼트를 용해 또는 분산시킴으로써 형성된다. 잉크의 예들로는 카르복실 그룹 또는 수산화물 그룹을 함유한 다이 이온, 그룹을 함유한 분산제에 의해 친수성으로 설정된 피그먼트, 및 그룹들이 부착되고 물에 용해 또는 분산되는 피그먼트 입자가 포함된다. 도20a 및 도20b에 도시된 바와 같이, 다이 또는 피그먼트는 수성 용액으로서의 잉크 내에서 하이드로겐 결합 또는 다른 상대적으로 약한 결합에 의해 결합된 상태(조립 상태)를 형성한다. 결합된 상태는 수십/수백의 분자들 사이에서 발생할 때, 중합체 칼라 재료 분자가 시각적으로 형성되고, 잉크의 동점도가 저감되어, 그 결과 기록 헤드의 토출 특성이 악화된다. 도20a 및 도20b에서, DM은 다이 분자를 나타낸다.
상술한 결합 상태가 형성될 때, 이온으로서의 카르복실 그룹 또는 수산화물 그룹의 활동성은 명백히 저감되고, 이온의 유효 분자량 자체는 증가된다. 따라서, 이온 센서(300)에서 검출되는 포텐셜은 변한다. 본 예의 고체 반도체 소자는 예를 들어 기록 헤드 잉크와 접촉하여 배치되고, 잉크 내의 다이 이온의 결합 상태는 이온 센서(300)에 의해 검출되고, 필요하다면 기록 헤드의 회복 작동이 수행되며, 기록 헤드 내의 잉크는 일정한 해제 상태로 된다.
도21a는 이온 센서 내의 검출 결과를 출력하기 위한 회로의 일예를 도시하는 다이어그램이고, 도21b는 논리 회로로서의 도21a의 회로를 도시하고 있다. 여기서, 이온 농도에 따라 발진 주파수가 변하는 발진 회로가 설명될 것이다.
도21a 및 도21b의 실시예에서, MOS 트랜지스터(320, 321)는 인버터 회로(322,323)를 구성하도록 서로 직렬로 연결된다. 이 인버터 회로(322, 323)는 발진 회로를 구성하도록 2단 환형 형상으로 연결된다. 또한, 인버터 회로(323)의 출력은 버퍼로서의 제1단 인버터 회로(322)를 통해 발진 출력으로서 인출된다. 이온 센서(300)는 인버터 회로(322)의 출력[즉, 인버터 회로(323)의 입력]과 접지점 사이에 삽입된다. 상기 회로에 따르면, 이온 센서(300)에서 검출되는 포텐셜에 따라 발진 주파수가 변한다. 따라서, 발진 주파수가 검출될 때, 잉크 농도가 검출될 수 있다.
본 발명의 고체 반도체 소자가 잉크 탱크의 잉크 내에, 상술된 바와 같이 특히 액체 표면 근방에 배치될 때, 잉크 내의 칼라 재료 분자는 결합되고, 중합체 상태가 시각적으로 형성되며, 분자들은 하부면의 근방에 정착한다. 잉크 탱크 내의 농도 분포 및 pH 분포의 발생은 검출될 수 있다. 결과가 외부로 전달될 때, 이 분포를 제거하기 위한 작동이 수행될 수 있다.
이온 센서(300)에 검출되는 전압 값은 Nernst 방정식에 의해 구해지므로, 따라서 온도의 함수이다. 온도의 영향을 없애도록, 예를 들어 온도 센서가 분리 배치되어서, 이온 농도의 측정 값은 온도의 측정 값에 따라 수정될 수 있다. 온도 센서가 이러한 방식으로 배치될 때, 이온 센서 및 온도 센서는 동일한 소자로 형성되거나 또는 분리 소자로 형성될 수도 있다. 제4 실시예에서와 같은 분리 소자를 구비해서, 그 안에 형성된 온도 센서를 구비한 소자로부터 얻어진 정보는, 그 안에 형성된 이온 센서를 구비한 소자에 전달될 수도 있다. 또한, 유체역학으로부터 유도되는 스토크(Stokes)의 법칙에 따르면, 이온 몰랄(molar) 농도 λ는 다음 식으로 표시된다.
(수식 14)
(여기서, Z: 이온 전하수, F: 패러데이 상수, N: 단위 면적당 분자수, η:점도, r: 이온 반경). 또한, 이온 확산 계수 D는 다음 식으로 표시된다.
(수식 15)
(여기서, R: 기체 상수, T: 절대 온도). 유체역학의 Stokes' 법칙은 잉크 내의 이온 이동에도 적용될 수 있는 것으로 예상된다. 이 경우에, 잉크 몰랄 전도성(λ) 및 확산 계수는 잉크가 잉크 카트리지 또는 잉크 탱크로 토출되기 전에 측정되어 소자 내에 배치된 정보 저장 수단 또는 소자의 외부에 사전에 배치된 메모리에 저장된다.
단지 칼라 재료 부품(다이 또는 피그먼트)만이 주목될 때, 이온 반경 r, 점도 η, 및 전하수 Z가 변수이다.
또한, 주목된 이온의 쌍극 모멘트는 다음 식에 의해서 나타낸다.
(수식 16)
잉크 유전 상수 ε는 다음 식에 의해서 나타낸다:
(수식 17)
(여기서, g: 인접한 분자의 상대적 방위에 의해 결정되는 양, k: 볼츠만 상수).
상술된 이온 센서가 사용된다. 검출된 포텐셜의 변화는 (이온 전하수 Z/이온 반경 r)에 비례하는 것으로 여겨진다. 점성도 η의 변화는 식(10)으로부터 상대적으로 평가된다. 점성도 η의 변화에 따라 일정하도록 토출 특성을 설정하기 위한 펄스 제어는 현저하게 효과적인 수단일 수 있다.
<잉크 탱크의 구성>
상술한 실시예의 고체 반도체 소자가 적용될 수 있는 잉크 탱크의 몇몇 구성예가 도22 내지 도25에 도시되어 있다.
도22에 도시된 잉크 탱크(501)에서, 그 안에 내장되는 잉크를 구비한 가요성 잉크 백(502)은 하우징(503) 내에 배치되고, 백 입구(502a)는 하우징(503)에 고정된 고무 정지부(504)에 의해 폐쇄되고, 잉크를 유도하기 위한 중공 니들(needle)(505)은 백을 통해 고무 정지부(504)를 거쳐 찔러지며, 잉크는 잉크 제트 헤드(도시되지 않음)에 공급된다. 본 발명의 고체 반도체 소자(506)는 잉크 탱크(501)의 잉크 백(502) 내에 배치되고, 잉크 백(502) 내에 내장된 정보는 검출될 수 있다.
또한, 도23에 도시된 잉크 탱크(511)에서, 기록 잉크를 기록 시트(S)에 토출하기 위한 잉크 제트 헤드(515)는 잉크(513)가 내장된 하우징(512)의 잉크 공급 포트(514)에 부착된다. 본 발명의 고체 반도체 소자(516)는 잉크 탱크(511)의 잉크(513) 내에 배치되고, 하우징(512) 내의 잉크(513)의 정보는 검출될 수 있다.
또한, 도24에 도시된 잉크 탱크(521)는 도6에 도시된 잉크 탱크의 구성 등과 유사한 구성을 가지고, 잉크(522)가 내장되고 실질적으로 연결 통로(524)가 없는 밀봉 상태인 잉크 챔버와, 음압 발생 부재(523)가 내장되고 대기 연결 상태인 음압 발생 챔버와, 잉크 챔버를 탱크의 최하부의 음압 발생 챔버에 연결하기 위한 연결 통로(524)를 포함한다. 상술한 바와 같이 구성된 잉크 탱크(521)에서, 본 발명의 고체 반도체 소자(525, 526)는 각각 잉크 챔버와 음압 발생 챔버 내에 배치되어서, 각각의 나누어진 챔버의 잉크에 관한 정보가 교환될 수도 있다.
또한, 도25에 도시된 잉크 탱크(531)에서, 잉크를 흡수/보유하기 위한 다공성 부재(532)가 내장되어 있고, 내장된 잉크가 기록 목적으로 사용되는 잉크 제트 헤드(533)가 부착된다. 도17에 도시된 구성에서와 유사하게 이러한 방식으로 구성된 탱크(531) 내에서도, 본 발명의 고체 반도체 소자(534, 535)는 각각 잉크 탱크(531) 측면과 잉크 제트 헤드(533) 측면 상에 배치되고, 각각의 구획된 구성 부분 내의 잉크에 관한 정보가 교환될 수도 있다.
〈잉크 제트 기록 장치〉
도26은 잉크 제트 기록 장치를 도시한 개략 사시도로서, 잉크 제트 기록 장치 상에는 본 발명의 고체 반도체 소자가 제공된 잉크 탱크가 장착된다. 도26에 도시된 잉크 제트 기록 장치(600) 상에 장착된 헤드 카트리지(601)는 프린트/기록 잉크를 배출하기 위한 액체 배출 헤드, 및 도22 내지 도25에 도시되어진 액체 배출헤드에 공급된 액체를 보유하기 위한 잉크 탱크를 갖는다. 또한, 잉크 탱크 내에 배치된 고체 반도체 소자(도시되지 않음)에 외부 에너지로서 기전력을 공급하기 위한 외부 에너지 공급 수단(622), 및 기록 장치(600) 내에 배치된 고체 반도체 소자를 나타내는 양방향 통신하기 위한 수단(도시되지 않음)을 포함한다.
도26에 도시된 바와 같이, 헤드 카트리지(601)는 구동력 전송 기어(603,604)를 거쳐 구동 모터(602)의 전방/후방으로 회전되는 리드 나사(605)의 나선형 홈(606)과 결합하는 캐리지(607) 상에 장착된다. 헤드 카트리지(601)는 화살표 a 및 b방향으로 구동 모터(602)의 구동력에 의해 가이드(608)를 따라 카트리지(607)를 왕복이동시키거나 이동시킨다. 잉크 제트 기록 장치(600)에는 헤드 카트리지(601)로부터 배출된 잉크 또는 다른 액체를 수용하는 기록 재료로서 프린트 시트(P)를 전사시키기 위한 기록 재료 전사 수단(도시되지 않음)이 제공된다. 기록 재료 전사 수단에 의해, 테이블(609) 상에 전사된 인쇄 시트(P)의 시트 압축 판(610)은 캐리지(607)의 이동방향으로 테이블(609) 상에 프린트 시트(P)를 압축시킨다.
광연결기(photocouple)(611,612)는 리드 나사(605)의 일단부의 부근에 위치설정된다. 광연결기(611,612)는 광연결기(611,612)의 영역에서 캐리지(607)의 레버(607a)의 존재를 체크하고 구동 모터(602)의 회전 방향을 변경시키기 위한 홈(home) 위치 검출 수단이다. 헤드 카트리지(601)의 배출부를 포함한 전방면을 덮기 위해 캡 소자(614)를 지지하기 위한 지지 소자(613)는 테이블(609)의 일단부 부근에 배치된다. 더욱이, 잉크 흡입 수단(615)이 헤드 카트리지(601)로부터 비어있는 배출구에 의해 캡 소자(614) 내에 축적된 잉크를 흡입하기 위해 배치된다. 헤드 카트리지(601)는 캡 소자(614)의 개구를 거쳐 잉크 흡입 수단(615)에 의해 흡입되거나 회수된다.
본체 지지부(619)는 잉크 제트 기록 장치(600) 내에 배치된다. 이동 부재(618)는 전후 방향 즉, 캐리지(607)의 이동 방향에 직각으로 교차하는 방향으로 이동가능한 주 본체 지지부(619)에 의해 지지된다. 세척 블레이드(617)는 이동 부재(618)에 부착된다. 세척 블레이드(617)는 이러한 형상로 제한되지 않으며, 다른 공지된 세척 블레이드가 이용될 수 있다. 더욱이, 잉크 흡입 수단(615)에 의해 흡입 회수 작업중에 흡입을 개시하기 위한 레버(620)가 배치된다. 레버(620)는 캐리지(607)와 맞물리는 캠(621)의 이동으로 이동되며, 클러치를 변경시킴으로써 구동 모터(602)로부터 구전력을 전송하기 위한 공지된 전송 수단에 의해 이동되거나 제어된다. 헤드 카트리지(601) 및 전술한 각각의 구동/제어 기구 내에 배치된 열 발생기에 신호를 전송하기 위한 잉크 제트 기록 제어기는 기록 장치 주 본체 측면상에 배치되며, 도24에 도시되어 있지 않다.
전술한 구성을 갖는 잉크 제트 기록 장치(600)에서, 헤드 카트리지(601)는 기록 재료 전사 수단에 의해 테이블(609) 상에 전사된 프린트 시트(P)에 대해 프린트 시트(P)의 전체 폭 위로 왕복이동하거나 이동한다. 이동중에, (도시되지 않은) 구동 신호 공급 수단은 헤드 카트리지(601)에 구동 신호를 공급하며, 잉크(기록 액체)는 액체 배출 헤드 부분으로부터 기록 재료로 배출되며 시트는 기록된다.
또한, 도26에서, 잉크 제트 기록 장치의 외부 덮개는 도시되어 있지 않으나,내부 상태가 보이도록 반투명 덮개가 이용될 수 있다. 반투명 잉크 탱크가 함께 이용될 때, 광이 전송 수단으로 이용되며, 사용자는 탱크 광을 볼 수 있다. 예컨데, "교체되어질 탱크"를 용이하게 볼 수 있으며, 사용자는 탱크 교체의 요구를 인지하게 된다. 종래 기술에서, 광 방출 수단은 기록 장치 본체의 작동 버턴 내에 배치된다. 광 방출 수단이 광을 방출할 때, 사용자는 탱크 교체를 인지하게 된다. 그러나, 광 방출 수단은 빈번하게 여러 표시 기능을 수행한다. 따라서, 광 방출 수단이 광을 방출하는 경우에도, 사용자는 다수의 경우에 방출된 광의 의미를 쉽게 이해하지 못한다.
〈액체 표면 상의 부유 형상의 고체 반도체 소자의 안정화〉
고체 반도체 소자가 도9a 내지 도9g에 도시된 바와 같이 중공부를 가지고 있으며, 도5에 도시된 발진 회로 및 외부 공진 회로에 의해 고체 반도체 소자에 공급될 때, 잉크 탱크의 어떠한 상태에서도, 안정된 자속(자기장)이 소자 내에 형성된 발진 회로와 외부 공진 회로 사이에서 작용할 필요가 있다. 즉, 외부 공진 회로에 대한 소자의 방향은 안정화될 것을 필요로 한다. 그러나, 소자가 잉크 또는 다른 액체 내에서 부유될 때, 액체 표면은 외부 진동에 의해 진동되며, 때때로 소자 방향은 변동된다. 이러한 경우에도, 부유 형태 고체 반도체 소자의 중력 중심은 이하와 같이 측정되어, 소자는 액체 내에서 안정된 자세를 유지한다.
도27a 및 도27b에 도시된 바와 같이, 구형으로 형성된 고체 반도체 소자(210)가 도27a에 도시된 바와 같이 균형된 상태를 얻기 위해 액체 내에서 부유될 때, 다음 관계가 성립되는 것이 필요하다.
(1) 부력 F= 재료의 중량 W; 및
(2) 부력 작동선은 중량 작동선과 일치한다(선은 중력 중심을 통과한다).
도27a 및 도27b에서, L은 잉크 표면을 지칭하며, MC는 부력의 경심을 지칭한다.
여기서, 경사중의(도27b의 실선) 부력 작용선과 균형 상태(도27b에 점선)의 중량 작동선의 교차점이 경심이며, 경심과 중력 중심(G) 사이의 거리(h)는 경심의 높이이다.
고체 반도체 소자(210)의 경심은 중력 중심(G) 보다 더 높이 위치되며, 합력(복원력)은 원래의 균형 위치로 복원되는 방향으로 작동한다. 복원력(T)은 다음의 식에 의해 나타난다.
(수식 18)
여기서, V는 고체 반도체 소자(210)에 의해 방출된 액체의 체적을 나타내며, ρg는 고체 반도체 소자(210)의 비중량이다.
복원력(T)을 양으로 설정하기 위해서는, h＞0은 필요 충분조건이다.
이때, 다음 식이 도27b로부터 유도된다.
(수식 19)
여기서, I는 O축 둘레의 관성 모멘트이다. 따라서, 다음의 관계는 필요 조건이며, 고체 반도체 소자(210)가 잉크 내에서 점진적으로 부유되며, 외부 공진 회로로부터 유도된 기전력을 공급하며 소자 외부의 연통 수단과 양방향으로 통신한다.
(수식 20)
(I/V)＞CG
〈압력 센서〉
여기서, 제1 실시예에서 기술되고 액체 밀도를 검출하기 위해 이용된 압력 센서의 일예가 상세히 기술된다.
도28에 도시된 압력 검출 센서는 폴리실리콘 필름 내의 압전기 저항 효과가 이용되는 반도체 변형률 게이지이다. 센서는 구형 실리콘으로 형성된 고체 반도체 소자의 표면의 일정한 잉크 접촉 위치 내에 형성된다. 폴리실리콘 저항층(221)은 구형 실리콘(200)의 표면 상에 중공부(225)를 거쳐 부분 상승된 격벽으로 형성된다. Cu 또는 W로 형성된 배선(222)은 폴리실리콘 저항층(221)의 상승 영역의 양 단부내에 위치된다. 더욱이, 폴리실리콘 저항층(221) 및 배선(222)은 질화규소(SiN)로 형성된 보호성 필름(223)으로 피복되며, 압력 조절 수단을 구성한다.
도28에서 도시된 압력 검출 센서에 의한 압력 검출 원리는 도28 및 도29를 참조하여 기술된다. 도29는 도28에 도시된 폴리실리콘 저항층으로부터 출력을 모니터링하기 위한 회로의 회로도이다.
도29에서, 폴리실리콘 저항층(221)의 정상 저항 수치는 r로 추정된다. 그 후, 이하의 전류가 전류계(230)를 통해 흐른다.
(수식 21)
더욱이, 폴리실리콘은 저항 수치가 변위와 비례하여 증가되는 특성을 갖는다. 따라서, 폴리실리콘 저항층(221)은 채널(212)의 압력 변화에 의해 변위되며, 폴리실리콘 저항층(221)의 저항 수치(r)는 변경되며, 그 결과 전류(i)는 전류계(230)에 의해 측정되며, 또한 변화된다. 즉, 폴리실리콘 저항층(221)의 변위량은 전류(i)의 변화로부터 공지되며, 이로 인해 잉크 압력이 검출될 수 있다.
이러한 관계는 이후에 보다 상세히 설명된다. 폴리실리콘 저항층(221)의 길이가 L인 경우, 단면적은 S이며, 고유저항 ρ은 다음과 같다.
(수식 22)
R = ρL/S
여기서, 폴리실리콘 저항층(221)이 압력 변화로 변화될 때, 길이는 길어지며, 즉, L +ΔL이며, 저항수치는 증가된다. 반면에, 단면적은 적어지며 즉, S-ΔS이다. 더욱이, ρ는 ρ'로 변경된다. 저항 수치의 증가량(ΔR)과 길이의 증가량(ΔL) 사이의 관계는 다음과 같다.
(수식 23)
또한, 이하의 식이 산출된다.
(수식 24)
여기에서, kg는 변형에 대한 저항값의 변화 계수를 표시한다.
또한, 브릿지 회로 등이 저항값의 변화(ΔR )를 감지하기 위해 사용되면, 압력의 변동이 얻어질 수 있다.
폴리실리콘은 변형압이 온도에 따라 변화하는 특성을 갖는다. 따라서, 폴리실리콘 저항층(221)을 포함하는 압력 감지 센서는 폴리실리콘 저항층(221)의 온도를 모니터링하기 위한 온도 센서를 더 포함하는 것이 바람직하다. 즉, 전압(VDD)이 온도 센서를 통하여 폴리실리콘 저항층(221)에 가해지면, 주변 온도 변화에 의한 폴리실리콘 저항층(221)의 저항 변화는 보상되고, 잉크 압력은 더 정확하게 감지될 수 있다.
<잉크 탱크외의 장치에 고체 반도체 소자의 적용>
본 발명은 잉크 제트 기록 장치에 사용하기 위하여 잉크 탱크의 잉크 정보가 검출되는 예를 통하여 위에 설명되었다. 본 발명은 이것에만 한정되지 않고, 외부로부터 소자와 접촉하는 액체에 관한 정보를 검출하는데도 효과적이다.
여기에서는, 본 발명의 고체 반도체 소자가 잉크 탱크외의 장치에 적용되는 예를 설명한다.
도30은 본 발명의 고체 반도체 소자가 배치되어 있는 물튜브의 단면도다.도30에 도시된 예에서, 본 발명의 고체 반도체 소자(153)는 액체가 도시된 화살표 방향으로 통해 흐르는 물튜브(151) 내에 고정된다. 고체 반도체 소자(153)는 에너지 변환 수단(도시되지 않음)과 같은 발진 회로를 갖고, 공진 회로를 거쳐서 전력을 고체 반도체 소자(153)로 공급하기 위한 외부 공진 회로(152)는 물튜브(151) 외부의 고체 반도체 소자(153)에 인접하여 배치된다. 고체 반도체 소자(153)가 물튜브(151) 내에 배치되면, 외부 공진 회로(152)에 의한 공진 주파수 범위는 변하게 되고, 액체 특성 변화가 고체 반도체 소자(153) 내의 발진 회로로부터 발생된 출력으로부터 물튜브(151) 내의 액체 유동을 따라 판독될 수 있다.
도31은 본 발명의 고체 반도체 소자가 배치되어 있는 마이크로 밸브의 개략적인 단면도이다. 도31에 도시된 바와 같이, 마이크로 밸브(160) 내에서, 압전 소자(162)는 벽면에 부착된다. 밸브는 그 내부에 형성된 액체의 입류 포트와 출류 포트를 구비한 액체 챔버(161), 액체 챔버(161)의 입류 포트 내에 배치되어 액체 챔버(161) 내에서 안쪽으로만 개방되는 입류 밸브(164a,164b) 및 액체 챔버(161)의 출류 포트 내에 배치되어 액체 챔버(161) 내에서 바깥쪽으로만 개방되는 출류 밸브(166a,166b)를 포함한다. 입류 포트는 입류 튜브(163)에 연결되고, 출류 포트는 출류 튜브(165)에 연결된다. 또한, 본 발명의 고체 반도체 소자(167)는 액체 챔버(161) 내에 고정된다.
도31에 도시된 마이크로 밸브(160)에서, 압전 소자(162)에 전압을 인가함으로서 발생된 압전 소자(162)의 변형/변위는 도32a 및 도32b에 도시된 바와 같이 액체 챔버(161)의 체적 변화에 사용된다. 즉, 압전 소자(162)가 도32a에 도시된 바와 같이 변형되면, 액체 챔버(161)의 체적은 증가하고, 이어서 입류 밸브(164a, 164b)가 개방되며, 액체는 입류 튜브(163)를 거쳐서 액체 챔버(161) 내로 흐른다. 그 다음, 압전 소자(162)가 도32b에 도시된 바와 같이 변형되면, 액체 챔버(161)의 체적은 감소하고, 이어서 출류 밸브(166a, 166b)가 개방되며, 액체는 액체 챔버(161)로부터 출류 튜브(165)로 흐른다. 이 작동이 반복되면, 액체는 액체 챔버(161)를 거쳐 입류 튜브(163)으로부터 출류 튜브(165)로 전해질 수 있다.
액체 챔버(161) 내에 배치된 고체 반도체 소자(167)는 시간에 따른 액체 챔버(161) 내의 액체의 화학적 특성 변화를 검출할 수 있다. 물리적 특성은 검출된 화학적 특성 변화로부터 추정되고, 압전 소자(162)의 구동 조건은 최적화될 수 있다. 그 결과, 도31에 도시된 마이크로 밸브(160)는 양 펌프(quantitative pump), 잉크 제트 헤드 및 일정한 양의 액적을 방출하기 위한 다른 장치에도 적용될 수 있다.
도33은 도31에 도시된 마이크로 밸브가 적용되는 잉크 제트 장치의 개략적인 단면도이다. 도33에 도시된 잉크 제트 장치(170)는 압전 소자(172)가 부착되는 액체 챔버(171), 액체 챔버(171)의 입류 포트로 연결된 공급 튜브(173) 및 액체 챔버(171)의 출류 포트로 연결되고 그 내부에 형성된 오리피스(175a)를 갖는 방출부(175)를 포함한다. 액체 챔버(171) 내에서 안쪽으로만 개방되는 입류 밸브(174a, 174b)는 액체 챔버(171)의 입류 포트 내에 배치되고, 액체 챔버(171)로부터 바깥쪽으로만 개방되는 출류 밸브(176a, 176b)는 액체 챔버(171)의 출류 포트 내에 배치된다. 고체 반도체 소자(177)는 액체 챔버(171) 내에 고정된다.
도33에 도시된 잉크 제트 장치(170)의 기본적인 작동은 도32a 및 도32b에 도시된 마이크로 밸브(160)의 작동과 유사하다. 압전 소자(172)가 구동되면, 공급 튜브(173)를 거쳐서 공급된 액체는 액체 챔버(171)를 거쳐서 방출부(175)의 오리피스(175a)로부터 액적으로 방출된다. 잉크 제트 장치(170)에서도, 압전 소자(172)의 구동은 고체 반도체 소자(177)의 검출 결과에 기초하여 최적화되고, 액적 방출 특성은 최적화될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 액체가 이용되는 어떠한 장치에 있어서 액체에 대한 정보를 얻는데 효과적이다. 가장 바람직한 경우에, 앞의 실시예에서 설명된 바와 같이, 본 발명은 잉크 제트 헤드에 탈착식으로 부착된 잉크 탱크 내에 저장된 잉크를 공급하고, 기록 용지를 기록 헤드로부터 방출된 잉크 방울로 기록하기 위한 잉크 제트 프린터에 대한 잉크 정보를 검출하고, 잉크 제트 프린터로 정보를 전달하고, 최적의 방법으로 프린터를 제어하거나, 또는 탱크의 내부를 최적의 상태로 유지하기 위한 장치에 적용된다.
또한, 상술한 각각의 실시예에서, 고체 반도체 소자가 잉크 탱크, 물튜브, 마이크로 밸브 또는 액체를 조절하기 위한 다른 장치 내에 배치되는 예가 설명되었으나, 고체 반도체 소자의 기능은 장치에 직접 부과될 수도 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 액체(잉크)에 관한 정보를 얻는 기능과 얻은 기능을 외부로 전달하는 기능이 소자 자체 내에 형성되기 때문에, 액체에 관한 정보를 얻는 기능과 얻은 기능을 외부로 전달하는 기능은 효과적으로 수행될 수 있다. 실질적으로, 본 발명의 고체 반도체 소자가 잉크 탱크에 적용되면, 기록 헤드의 구동은 고체 반도체 소자에 의해 얻어진 정보에 기초하여 제어되고, 고정밀의 기록이 수행될 수 있다. 구체적으로, 잉크 탱크가 다른 잉크 탱크로 교체되거나, 다른 종류의 잉크가 삽입되어도, 이것은 검출될 수 있다. 또한, 잉크 점도 및 표면 장력 변화도 예측되며, 기록 헤드의 구동 조건이 예측 결과에 기초하여 최적화되고 제어되며, 안정된 방출 특성도 유지될 수 있다.
고체 반도체 소자가 색상 기록을 위한 각각의 색상 잉크 탱크 내에 사용되는 구조는 다음에 기술된다.
(제5 실시예)
도34는 본 발명의 제5 실시예에 따른 잉크 제트 기록 장치를 도시하는 개략적인 구조도이다. 도34에 도시된 잉크 제트 기록 장치(1600)는 인쇄/기록 잉크 방울을 방출하기 위한 액체 방출 헤드(도시 생략) 및 액체 방출 헤드로 공급되는 액체를 고정하기 위한 각각의 색상 잉크 탱크(1500)가 장착되어 있는 캐리지(1607)가 제공된다. 각각의 색상 잉크 탱크(1500)로서, 블랙(B), 시안(C), 마젠타(M), 옐로우(Y)의 네 가지 색상 탱크가 장착된다.
다양한 반응 조건을 갖춘 통신 기능을 구비한 각각의 고체 반도체 소자(1011)는 각각의 색상 잉크 탱크 내에 배치되고, 잉크 탱크(1500)의 외부에 배치된 잉크 제트 기록 장치(1600)의 통신 회로(1150)와 통신할 수 있다.
통신 회로(1150)는 주파수 모듈레이터(1152) 및 유도 코일(1151)로 이루어진 공진 회로(1102)에 의해 잉크 탱크(1500) 내에 배치된 고체 반도체 소자(1011)의 통신 수단과 통신할 수 있다. 고체 반도체 소자(1011)는 공진 회로(1102)의 전자기 유도에 의한 공진에 의해 통신할 수 있다. 통신 기능을 수행하기 위하여, 유도 코일(L)이 도35에 도시된 바와 같이 고체 반도체 소자(1011)의 표면에 감겨진다. 또한, 각 색상에 대한 소자의 반응 조건을 바꾸기 위해, 각 색상에 대한 고체 반도체 소자 상에 있는 코일의 감는 회수, 길이 등이 본 예에서는 실질적으로 변화되고, 이로써 공진 주파수는 각 색상에 따라 고체 반도체 소자(1011) 내에서 변한다. 통신 회로(1150)는 공진 모듈레이터(1152)에 의해 전자기 유도 주파수를 조절할 수 있다. 통신을 위한 색상에 대응하는 고체 반도체 소자의 공진 주파수는 조율되고, 각 색상에 대한 독립된 통신이 가능하다. 예를 들면, 통신 회로(1150)가 시안 색상에 대한 공진 주파수로 조율되면, 조율 신호는 단지 시안 색상 잉크 탱크 내에 배치된 고체 반도체 소자로부터만 수신되고, 회로는 시안 색상 잉크 탱크 내부 정보에 대해서만 소자와 통신할 수 있다(조율 신호가 전달되면, 시안 색상 탱크 내의 소자만 신호에 반응함).
또한, 고체 반도체 소자(1011)는 유도 코일(L)이 제공된다. 따라서, 코일이 발진 회로를 조립하는데 사용되면, 통신 회로(1150)의 공진 회로(1102)에 의한 전자기 유도는 출력으로 변환될 수 있다. 따라서, 소자 내에 형성된 회로를 구동하기 위한 출력은 비접촉식으로 제공될 수 있다.
전술된 잉크 제트 기록 장치에서, 예컨대, 통신 회로(1150)는 시안 색상 탱크와 정보를 교환하기 위하여 시안 색상을 위한 공진 주파수와 동일한 주파수를 갖는 신호를 전자기파(1012)를 통해서 탱크로 전달한다. 그 후, 전력이 전자기 유도에 의하여 시안 색상 탱크 내의 소자의 코일 내에서 발생되고 소자 내의 회로는 개시될 수 있다. 따라서, 주변 정보를 외측으로 전달하기 위한 수단 또는 소자의 주변 정보를 수집하기 위한 수단이 소자 내의 회로 내에 배치될 때, 시안 색상 탱크 내측 정보는 검출될 수 있고 외부로 알려질 수 있다.
도36은 각 색상을 위하여 배치된 고체 반도체 소자(1011)의 내부 구성과 외측과의 교환을 도시하는 블록도이다.
고체 반도체 소자(1011)는 기록 장치(1600) 내에서 통신 회로(1150)에서부터 전달되는 전자기파(1012)의 신호를 수신하고 전자기파(1012)를 전력(1013)으로 변환시키기 위한 수신 및 에너지 변환 수단(코일이 마련된 발진기 회로)과, 수신 및 에너지 변환 수단(1014)에 의해서 얻어진 전력으로 작동 개시되는 정보 수집 수단(1012), 식별 수단(1016), 정보 저장 수단(1017) 및 정보 전송 수단(1018)을 포함한다. 수신 및 에너지 변환 수단(1014), 정보 수집 수단(1015) 및 정보 전송 수단(1018)은 바람직하게는 표면 근처에 또는 소자(1011)의 표면 상에 형성된다.
식별 수단(1016)은 수신 및 에너지 변환 수단(1014, 코일이 마련된 발진기 회로)이 수신된 전자기파(1012)에 의해서 공진될 때 전자기파(1012)의 신호를 수신하고, 식별 수단이 공진하지 않을 때는 신호를 수신하지 않는다. 이어서, 전자기파(1012)의 신호를 수신할 때, 수단은 정보 수집 수단(1015)이 소자(1011)의 주변 정보로서 (예컨대, 잉크 잔량, 잉크 색상 재료 집중도, pH, 온도 등의) 잉크 탱크 내측 정보를 수집하는 것을 허용한다. 식별 수단은 얻어진 탱크 내측 정보와 정보 저장 수단(1017) 내에 저장된 정보를 비교하여서 얻어진 탱크 내측 정보를 외측으로 전달하는 것이 필요한지 여부를 식별한다. 정보 저장 수단(1017)은 얻어진 탱크 내측 정보와 정보 수집 수단(1015)으로부터 얻어진 탱크 내측 정보의 비교를 위한 다양한 조건들을 저장한다. 여기서, 정보 저장 수단(1017) 내에 미리 정해진 조건을 기초로 하여 식별 수단(1016)은, 예를 들면 잉크 잔량이 2 ml 이하거나 또는 잉크 pH가 크게 변화된 때에 탱크 교체를 위한 필요성을 식별한다.
정보 전송 수단(1018)은 전력을 탱크 내측 정보를 외측으로 전달하기 위한 에너지로 변환하고 식별 수단(1016)의 명령을 기초로 하여 탱크 내측 정보를 외측으로 표시/전달한다. 자기장, 빛, 형상, 색상, 전파, 음향 등은 전달 에너지로 사용될 수 있다. 예를 들면, 잉크 잔량이 2 ml 이하일 때 탱크 교체의 필요성을 외부로 전달하기 위해서 음향이 방출된다. 더욱이, 전달 목적지는 잉크 제트 기록 장치의 통신 회로(1150)에 제한되지 않고, 특히 빛, 형상, 색상, 음향 등은 인간의 시각 또는 청각으로 전달될 수 있다. 더욱이, 원 잉크 잔량이 2ml 이하일 때, 음향가 방출된다. 잉크 pH가 크게 변화되면, 빛이 방출된다. 전달 방법은 이러한 식으로 정보에 따라서 변화될 수 있다.
제5 실시예에 따르면, 상이한 주파수를 갖는 각각의 색상 잉크 탱크에 응답하는 통신 기능을 갖춘 고체 반도체 소자가 배치되고, 소자는 개별적으로 원하는 색상 탱크와 정보를 교환할 수 있다.
더욱이, 각각의 색상을 위한 고체 반도체 소자는 기록 장치 본체 상에 배치된 통신 회로로부터 온 전자기파를 소자 내의 식별 수단, 정보 수집 수단 및 정보전달 수단을 시동시키기 위한 전력으로 변환시킨다. 따라서, 전기 배선은 직접적으로 외측으로 연결될 필요가 없고, 소자는 대상물 내의 임의의 위치 예컨대, 전기배선을 직접 외측으로 연결시키기 어려운 잉크 내에서 사용될 수 있다. 소자가 잉크 내에 배치될 때, 잉크 상태는 실시간으로 정확하게 파악될 수 있다. 더욱이, 소자를 작동시키기 위한 전력을 저장하기 위한 수단(본 실시예에서는 전원)을 배치할 필요가 없고, 따라서, 소자는 소형화될 수 있고 협소한 장소에서도 사용될 수 있다.
(제6 실시예)
다른 실시예가 설명된다. 고체 반도체 소자의 기본 구성은 도36에 도시된 구성과 유사하지만 통신에서 응답 조건은 상이하다. 따라서, 설명에서는 제5 실시예와 동일한 부품은 동일한 도면부호로 나타낸다. 제5 실시예와는 다르게 제6 실시예에서는 통신을 위해서 동조될 주파수는 개개의 색상 잉크 탱크 내의 모든 소자에 대하여 동일하다(공진 주파수는 권취수, 길이에 의해서 정해지고 소자의 코일(L)의 권취수 및 길이는 개개의 색상 소자에 대하여 동일하다). 상이한 디지털 ID 식별 함수가 개개의 색상 탱크 내의 개별 소자에 부여되고, 통신을 위한 색상의 탱크는 디지털 ID에 의해서 식별되어서 통신이 가능한지 또는 불가능한지가 판단된다.
도37은 기록 장치 본체 측부 상의 통신 회로(1150)와 고체 반도체 소자(1011) 사이에서 디지털 ID는 전자기 유도에 의해서 교환된다는 개념의 설명도이다. 도37을 참조하면, 디지털 ID가 D3h(h는 D3이 16진수라는 것을 지시하는 접미사이다.)로 고정될 때(도37a), 통신 회로(1150)는 이를 이진수 "11010011"로 변환시키고(도37b), 대응 전자기 유도 파형이 형성된다(도37c). 디지털 값 1은 일주기의 사인파이고, 영(0)은 출력 0이다. 통신 회로(1150)가 파형을 전자기 유도(도37d)에 의해서 고체 반도체 소자(1011)로 전달할 때, 잉크 탱크 내의 소자는 동조되어 소자(1011) 상의 코일(L)과 동일한 파형을 얻는다(도37e). 소자(1011)는 파형을 비교기 회로(comparator circuit)에 의해서 디지털 2진수 열로 변환하고(도37f), 디지털 ID로써 D3h를 얻는다(도37g).
도38은 특정 색상의 탱크 내측 정보를 얻기 위해서 디지털 ID의 교환을 사용하기 위한 작동 흐름을 도시한다. 먼저, 통신을 위한 잉크 탱크의 응답 조건의 ID(이 경우 디지털 ID로서 D3h)가 선택될 때, 통신 회로(1150)는 ID를 (도시되지 않은) 시프트(shift) 레지스터 등에 의하여 이진수 배열로 변환하고, 이 배열을 대응 전자기 파형으로 변환하여 그 파형을 전달한다. 변환 중에, 예컨대 이진수 배열은 AND 게이트 내에서 동일 주기의 사인파에 의해서 배율화된다. 고체 반도체 소자(1011)는 코일로 전달된 전자기 유도 파형으로 동일한 파형을 얻는다. 파형은 이진수로 변환되고, 그 후, 고체 반도체 소자(1011)의 식별 수단(1016) 내에 배치된 변환기에 의해서 16진수는 얻어진다.
이와 연속하여, 식별 수단(1016)은 16진수인 얻어진 ID와 정보 저장 수단(1017) 내에 미리 저장된 16진수인 식별 ID와 비교한다. 비교된 ID들이 각각 일치할 때, 상기 ID 다음의 정보가 수신된다. 불일치의 경우에는 정보가 수집되지 않는다.
정보가 전술된 바와 같이 수신될 때, 식별 수단(1016)은 정보 수집 수단(1015)이 도36에 도시된 바와 같이 수신된 정보와 일치하는 소자(1011)의 주변정보로써 잉크 탱크 내측 정보(예컨대, 잉크 집중도, 잔량, 물리적 특성 등)를 얻는 것을 허용한다. 식별 수단은 정보 저장 수단(1017) 내에 저장된 정보와 얻어진 탱크 내측 정보와 비교하여, 얻어진 탱크 내측 정보가 외측으로 전달될 필요가 있는지를 판단한다. 정보 전송 수단(1018)은 전력을 식별 수단(1016)의 명령에 따라서 외측으로 탱크 내측 정보를 전달하기 위한 에너지로 변환하여, 외측으로 탱크 내측 정보를 표시/전달한다.
제6 실시예에 따른, 개개의 색상 잉크 탱크를 위하여 상이한 ID 식별을 사용하는 통신 프로토콜에 응답하기 위한 통신 함수를 갖춘 고체 반도체 소자가 배치된다. 따라서, 제1 실시예와 유사하게, 소자는 개별적으로 원하는 색상 탱크와 정보를 교환할 수 있다. 더욱이, 소자 내의 회로를 시동시키기 위한 전력은 비접촉식으로 공급될 수 있고, 따라서, 소자는 배선이 어려운 잉크 내에서도 사용될 수 있다.
더욱이, 각각의 색상 잉크 탱크는 제6 실시예에서 디지털 ID에 의하여 식별되기 때문에 제5 실시예의 구성과 비교할 때 많은 종류의 탱크가 취급될 수 있다.
또한, 잉크 탱크 내에 저장된 잉크 형상의 검출은 전술된 고체 반도체 소자가 사용된 일 구성 예로서 설명될 것이다.
도39는 본 발명의 일 실시예를 따르는 고체 반도체 소자의 내부 구성과 외부를 갖는 교환기를 도시한 블록 다이어그램이다. 도39에 도시된 고체 반도체 소자(91)는, 기전력을 전력(93)에 대해 비접촉식으로 외부(A)로부터 소자(91)에 공급된 외측 에너지로 변환하기 위한 에너지 변환 수단(94)과 광을 방출하는 에너지변환 수단(94)에 의해 얻어진 전력을 사용하기 위한 광 방출 수단(95)을 포함한다. 상기 소자는 잉크 탱크 내의 잉크에 배치된다. 광 방출 수단(95)은 포토다이오드 등으로 구성되어 있다.
또한, 전자기 유도, 열, 광 및 광선 등은 상기 소자를 작동하기 위해 공급되는 기전력으로써 인가된다. 또한, 에너지 변환 수단(94)과 광 방출 수단(95)은 양호하게는, 상기 소자 표면상에 또는 표면의 부근에 형성된다.
이 실시예에서, 기전력(92)이 외부(A)로부터 소자(91)에 인가될 때, 에너지 변환 수단(94)은 기전력(92)을 전력(93)으로 변환시키며, 광 방출 수단(95)은 광(96)을 방출하기 위해 전력(93)을 사용한다. 광 방출 수단(95)으로부터 방출된 광(96)의 세기는 외부(B)에 의해 검출된다.
또한, 외부 에너지를 공급하는 방식에서, 외부 에너지로써 기전력을 상기 소자에 공급하는 수단은 잉크 제트 기록 장치에서의 사용을 위해, 회복 위치, 복귀 위치, 캐리지, 기록 헤드 등에 배치될 수 있다. 또한, 기전력 공급 수단을 포함하는 상기 장치가 사용될 때, 잉크 탱크 내부 상태는 잉크 제트 기록 장치가 없는 것으로 공지된다. 예를 들어, 상기 소자는 공장 및 매장 등지에서 시험 목적으로 사용될 수 있다(품질 제어).
도40은 본 발명의 고체 반도체 소자를 사용하는 잉크 탱크의 개략적인 구조도이다. 도40에 도시된 고체 반도체 소자(1526)는 잉크 탱크(1521) 내의 원 잉크(1522)의 액체 표면 주변에서 부유한다. 기전력은 전자기 유도에 의해 잉크 탱크(1521)의 외부에 배치된 (도시되지 않은) 외부 공진 회로에 의해 유도된다.고체 반도체 소자(1526)의 주변에 배치된 포토다이오드는 광을 방출하도록 구동된다. 광은 잉크(1522)를 통해 투과되어 잉크 탱크(1521)의 외부 광 센서(1550)에 의해 수신된다.
도41은 대표적인 잉크[옐로우(Y), 마젠타(M), 시안(C) 및 블랙(B)]의 흡수 파장을 도시한다. 도41에 도시된 바와 같이, 각각의 옐로우, 마젠타, 시안 및 블랙 색상 잉크에서, 흡수 계수 최고치는 300 내지 700nm 대역의 파장 내에서 분산된다. 옐로우 잉크의 흡수 계수의 최고치는 약 390nm, 마젠타 잉크의 흡수 계수의 최고치는 590nm, 시안 잉크의 흡수 계수의 최고치는 약 620nm이다. 따라서, 300 내지 700nm의 범위 내에서 파장을 포함하는 광은 고체 반도체 소자로부터 방출되고, 잉크를 통해 투과되어, 외부 잉크 탱크에 배치된 광 센서(1550, 도40에 도시됨)에 의해 수신된다. 그 후, 대부분의 흡수된 파장이 검출되고, 광이 투과된 잉크의 색상이 식별될 수 있다.
또한 도41에 도시된 바와 같이, 각각의 옐로우, 마젠타, 시안 및 블랙 잉크는 500nm의 파장 내에서 흡수 계수가 명백하게 상이하다. 500nm의 파장 내에서 각 색상 잉크의 흡수 계수에 대해, 마젠타는 약 80%, 블랙은 약50%, 옐로우는 약 20%, 시안은 약 5%이다. 따라서, 500nm의 파장을 가지고 있는 광에 대하여 고체 반도체 소자에 의해 방출된 잉크 투과 광(투과율)의 강도비가 검출되어, 광이 투과된 잉크의 색상이 식별될 수 있다.
또한, 임의의 경우에, 고체 반도체 소자의 일 유형이 다른 잉크 탱크 내에 배치될 때, 다수의 잉크 유형이 구별된다.
또한, 잉크 제트 기록 장치에서, 다수의 개별적인 잉크 탱크가 각각의 잉크 탱크를 수용하는 잉크 유형에 따라 소정의 위치에 부착된다. 이 구성은 잉크 탱크 내의 잉크를 통해 투과된 광을 수신한 광 센서(1550)가 잉크 탱크가 적당하지 않은 위치에 부착된 것을 검출한 경우, 사용자에게 경고하는 수단을 포함한다. 이 경우, 경고 수단의 예는 램프와 같은 광 방출 수단과 버저와 같은 발성 수단 등을 포함한다. 사용자는 잉크 탱크가 적당하지 않은 위치에 부착된 것을 경고 수단의 경고에 의해 알 수 있으며, 잉크 탱크를 원래의 위치에 부착할 수 있다.
선택적으로, 잉크 제트 기록 장치는, 잉크 탱크 내의 잉크를 통해 투과된 광을 수신한 광 센서가 적당하지 않은 위치에 대한 잉크 탱크의 부착을 검출한 경우, 잉크 유형에 따라 부착된 잉크 탱크로부터 그곳에 공급된 잉크와 함께 기록 헤드를 제어하는 수단을 포함할 수 있다. 이 경우, 사용자가 잉크 탱크를 잘못된 위치에 부착한 경우에도, 화상은 자동으로 적절하게 기록된다. 또한, 사용자는 잉크 탱크의 부착 위치에 대해 주의를 기울일 필요가 없다.
전술된 바와 같이, 본 발명의 고체 반도체 소자는 외부로부터 에너지의 다른 유형으로 에너지를 변환하는 에너지 변환 수단과 에너지 변환 수단에 의해 변환된 에너지에 의해 광을 방출하는 광 방출 수단을 포함한다. 따라서, 고체 반도체 소자로부터 방출된 광은 잉크를 통해 투과되고, 임의의 파장 내에서 투과된 광의 세기가 검출되고, 그에 따라 잉크 유형이 식별된다.
본 발명에 따르면, 고체 반도체 소자는, 단지 외부로부터의 전자기파의 신호가 소정의 응답 조건을 만족시킬 때에만, 주변 정보를 수집하고 외부에 그 정보를전달하는 통신 기능을 갖는다. 따라서 각 소자에 대한 주변 정보는 독립적으로 얻어진다. 또한, 상기 정보가 3차원 적으로 수집/전달될 수 있기 때문에, 평면 반도체 소자의 사용에 비해 정보 전달 방향에 대한 제한이 거의 없다. 따라서, 주변 정보는 효과적으로 수집되어 외부로 전달될 수 있다.
또한, 적어도 하나의 고체 반도체 소자가 잉크 탱크 내에 배치될 때, 잉크 탱크 내에 수용된 잉크와 탱크 내의 압력 등과 같은 것에 대한 정보가, 예를 들어 외부에 배치된 잉크 제트 기록 장치로 실시간에 전달될 수 있다. 이는 매 순간 잉크 소모량에 따라 변하는 탱크 내의 음압량을 제어하고 잉크 방출을 안정시키는데 유리하다.
특히, 각각의 고체 반도체 소자가 다수의 잉크 탱크 내에 배치될 때, 그리고 단지 수신된 전자기 파장의 신호가 소정의 응답 조건을 만족할 때, 정보가 수신 신호에 응답하여 수집된다. 저장된 정보와의 비교로 식별된 결과는 수집된 정보와 함께 외부로 전달될 수 있다. 응답 조건이 각 탱크에서 변하는 경우, 각 잉크 탱크에 대한 정보는 독립적으로 얻어질 수 있다. 따라서, 사용자는 잉크가 모두 소모되었을 때 어떠한 실수 없이 잉크 탱크를 교체할 수 있다.
또한, 고체 반도체 소자를 작동하는 전력은 비접촉식으로 소자에 공급된다. 이 구성에서, 잉크 탱크 내의 소자를 개시하기 위한 전원을 배치하거나 또는 소자에 대한 전력 공급 배선을 연결하는 것이 필요하지 않다. 소자는 외부에 배선을 직접 연결하기 어려운 장소에 사용될 수 있다. 또한, 탱크 주변에서 소자가 비접촉식으로 기능하기 때문에, 소자는 한 위치에서 다수의 색상을 처리할 수 있다.또한, 정보는 인쇄 중에도 전달될 수 있다.
예를 들어, 발진 회로의 컨덕터 코일이 고체 반도체 소자의 외부 표면에 권취되며, 전력은 외부 공진 회로에 의한 전자기 유도에 의해 컨덕터 코일 내에 발생되어, 전력이 비접촉식으로 소자에 공급된다.
이 경우, 코일이 소자 외부 표면 주변에 권취되기 때문에, 코일 인덕턴스의 크기는 잉크 잔량, 잉크 침전물 및 잉크 탱크 내의 잉크 pH에 따라 변한다. 따라서, 발진 회로가 인덕턴스 변화에 따라 발진 주파수를 변화시킬 수 있기 때문에, 잉크 탱크 내의 잉크 잔류량 등은 역시 변화된 발진 주파수를 기초로 검출될 수 있다.
또한, 고체 반도체 소자가 액체에서 부유하기 위해 중공부를 가지고 있으며, 소자의 무게 중심이 소자의 중심 아래 위치하기 때문에, 예를 들어 기록 헤드 및 잉크 제트 기록 장치 상에 장착된 잉크 탱크는 연속적으로 작동한다. 잉크 탱크 내의 잉크가 수직 및 수평으로 고정되는 경우에도, 소자는 계속 잉크 탱크 내의 잉크 내에서 부유하며, 잉크, 탱크 내의 압력 등과 같은 정보가 검출될 수 있다. 또한, 소자 상에 형성된 발진 회로의 코일은 외부 공진 회로의 코일에 대해 안정된 위치에서 유지되며, 안정된 양방향 통신 역시 계속적으로 가능하게 된다.
고체 반도체 소자의 구성은 다음에 설명되는 잉크 탱크의 내부 압력 조절 수단으로서 이용된다.
(제7 실시예)
다음에는, 본 발명의 잉크 탱크의 제7 실시예가 기술된다. 본 구성 예에서,잉크는 도6에 도시된 바와 같이 높은 신뢰도의 이중 챔버를 갖는 잉크 탱크의 잉크 공급 포트를 통해 외부로 공급될 수 있다.
전술한 바와 같이 도6에 도시된 이중 챔버 구조를 갖는 잉크 탱크에서, 잉크가 잉크 공급 포트(53)를 통해 공급될 때, 우선 잉크는 잉크 공급 포트(53)에 대해 음압 발생 챔버(51)의 음압 발생 부재로부터 등방성으로 소모된다. 잉크 표면이 연결 통로(50b)에 도달할 때, 음압 발생 챔버(51) 내로 유입된 대기는 연결 통로(50b)를 통해 잉크 챔버(52)의 내로 흐른다. 잉크의 대응하는 양은 잉크 챔버(52)로부터 음압 발생 챔버로 유입되고, 잉크 챔버(52) 내의 잉크는 음압 발생 부재에서 소모되는 잉크 대신 소모된다. 잉크 표면이 이러한 상태(이하에서 "기체-액체 교환 동안"이라고 함)의 음압 발생 부재에서 거의 변화되지 않음에 따라, 음압량은 잉크 제트 헤드에 대해 일정하고, 잉크 제트 헤드는 또한 안정적인 토출량으로 일정하게 작동한다. 그러나, 잉크 공급 포트(53)로부터의 잉크 소비량은 기체-액체 교환 동안 잉크 챔버(52)로부터 음압 발생 챔버(51)로의 잉크 공급량보다 크고, 음압 발생 챔버(51)의 잉크 공급 포트(53)와 잉크 챔버(52) 사이의 잉크 통로는 차단되거나, 또는 음압 발생 챔버(51)는 일부 경우 충분한 잉크양으로 재충전될 수 없다. 이러한 문제는 잉크 공급 포트(53) 주변의 음압 발생 부재의 재료를 (예컨대 PP 압착 재료인) 잉크 공급 포트(53)의 외연부보다 높은 잉크 흡수력을 갖는 부재로 교체함으로써 해결된다. 그러나, 이러한 측정에서, 이러한 문제의 발생 즉시 (디지털 방식으로) 문제를 처리하는 것을 기대하기는 불가능하다. 따라서, 문제의 발생이 예상될 때, 문제를 즉각적으로 처리하는 기능이 요구된다.따라서, 여기서 도6에 도시된 것과 유사하고 이러한 독창적인 기능을 갖는 이중 챔버 구조를 갖는 잉크 탱크가 제안된다.
도42는 본 발명의 잉크 탱크의 제7 실시예를 도시하는 개략 단면도이다. 도42에 도시된 바와 같은 (도6과 유사한) 이중 챔버 구조를 갖는 잉크 탱크 내에서, 압력 변동을 검출하기 위한 압력 센서(압력 검출 수단)를 갖는 고체 반도체 소자(1004; 제1 모니터 수단)가 음압 발생 챔버(1001)에 배치된다. 개폐 밸브를 갖는 고체 반도체 소자(1005; 유동률 조절 장치)는 연결 통로(1050b) 내에 배치되고, 고체 반도체 소자(1004)로부터의 압력 신호를 수신하고, 개폐 밸브에 의해 연결 통로(1050b)의 유동률을 조절한다. 또한, 고체 반도체 소자(1004)는 사전에 잉크 부족을 막기 위해서 (도42에 점선으로 도시된 기체-액체 경계면의) 잉크 부족이 발생하는 제한선 상에 배치되는 것을 필요로 한다. 도면부호 1010a는 구획벽을 나타낸다.
또한, (도3 또는 도11의 구성인) 제1 및 제2 실시예는 고체 반도체 소자(1004)에 적용될 수 있다. 이러한 경우, 소자(1004) 내의 정보 수집 수단은 압력 센서이다. 한편, 고체 반도체 소자(1005)는 개폐 밸브를 갖고 정보 수집 수단이 생략된 (도11의 구성인) 제2 실시예의 정보 전달 수단의 대체에 의해 구성될 수 있다. 제2 실시예의 고체 반도체 소자는 이러한 방식으로 연결 통로(1050b)에 배치된 개폐 밸브 장치로서 활용된다. 그러나, 밸브 장치는 본 발명에서 소정의 전원 없이 비접촉 방식으로 연결 통로의 유동률을 조절할 수 있는 밸브 장치라면, 고체 반도체 소자에 제한되지 않는다.
또한, 필요하다면 주어진 수준까지 이러한 양의 감소가 잉크 챔버(1002) 내의 잉크 표면 상에 부유할 때, 고체 반도체 소자(1006; 제2 모니터 수단)는 잉크 잔량을 검출하고 소자(1005)의 개폐 밸브를 완전히 개방시키기 위한 제어 수단을 갖는다. 잉크 잔량의 검출 방법과 고체 반도체 소자에 의한 부력 발생은 제1 실시예의 것과 동일하다.
또한, 고체 반도체 소자(1004, 1005, 1006)가 도5를 참고하여 설명한 유도 기전력에 의해 작동 개시되는 것을 고려할 수 있다.
제7 실시예의 잉크 탱크에 의한 잉크 공급 작동은 다음에 설명된다.
도42를 참고하면, 음압 발생 챔버(1001)의 액체 표면은 기체-액체 교환 동안 잉크 통로가 제한되는 (도42에서 점선으로 표시된) 제한선 아래까지 떨어지고, 그 후, 고체 반도체 소자(1004)는 액체 표면 위로 이동하고 대기에 노출된다. 소자(1004) 주변의 음압 발생 부재에 존재하는 액체의 상태가 액체가 제거된 상태로 변화하고, 그 후 압력 변동이 생기게 된다. 소자의 압력 센서는 압력 변동을 검출하고, 잉크 챔버(1002)로부터 잉크 공급 포트(1003)까지의 잉크 통로가 차단되는 상태는 사전에 검출된다. 이어서, 고체 반도체 소자(1004)는 연결 통로(1050b)의 고체 반도체 소자(1005)의 압력 센서에 의해 얻어진 압력 변동 정보를 전달한다.
고체 반도체 소자(1005)는 소자(1004)로부터 압력 변동 정보를 수신하고, 압력 변동 정보에 따라 개폐 밸브를 제어한다. 즉, 음압 발생 챔버(1001)의 액체 표면이 잉크 통로 차단 발생의 가능성이 있는 제한선까지 하강할 때, 연결통로(1050b)의 개폐 밸브는 더 개방되고, 잉크 챔버(1002)로부터 음압 발생 챔버(1001)까지의 잉크 공급량은 증가된다. 또한, 소자(1004) 주연부의 압력값은 압력 센서에 의해 얻어지고, 액체 표면이 잉크 통로 차단을 야기시키지 않는 상태로 복귀하는 가는 이 값으로 판단된다. 이러한 경우, 연결 통로(1050b)의 고체 반도체 소자(1005)의 개폐 밸브는 폐쇄되고, 표준 유동률이 얻어진다.
전술한 바와 같이, 도3의 것과 동일한 이중 챔버 구조를 갖는 잉크 탱크에서, 잉크 챔버(1002)로부터 음압 발생 챔버(1001)의 잉크 공급 포트(1003)로의 잉크 통로의 차단 가능성을 검출하는 기능과 차단을 즉각적으로 방해하는 기능이 배치된다.
또한, 고체 반도체 소자(1006)가 잉크 챔버(1002) 내에 배치될 때, 고체 반도체 소자(1005)는 고체 반도체 소자(1006)에 의해 얻어진 잉크 챔버(1002) 내의 잉크 잔량 정보를 수신하고, 제어하고, 주어진 양의 수준 또는 미만의 잉크 잔량을 식별하여 개폐 밸브를 완전히 개방한다. 그에 따라, 잉크 챔버(1002) 내의 잉크 잔량이 감소하더라도, 음압 공급 챔버(1001)로의 충분한 공급량이 확보될 수 있다. 잉크 공급의 더 높은 신뢰도를 갖는 이중 챔버 구조가 제공될 수 있다.
고체 반도체 소자(1006)에 의한 잉크 챔버(1002) 내의 잉크 잔량의 검출은 소자와 제1 실시예에서 설명한 외부 공진 회로 사이의 거리에 따른 공진 주파수 범위의 진폭값의 변화를 이용하는 방법에 제한되지는 않는다. 즉, 다른 방법은 고체 반도체 소자(1006) 내의 잉크 챔버의 압력을 검출하기 위한 압력센서를 배치하는 단계와, 잉크 챔버(1002) 내에서 액체가 소모되기 전에 잉크 챔버(1002) 내의 초기압력(P0)과 잉크 챔버(1002) 내의 액체가 소모되는 시점의 압력(P)을 검출하고, (도42에 도시된) 압력 손실(h)을 얻는 단계와, 압력 손실(h) 정보를 고체 반도체 소자(1005)에 전달하는 단계를 포함한다. 압력 손실(h)은 h=(P0-P)/ρg의 식(여기서, ρg는 고체 반도체 소자의 비중량)에 의해 얻어진다. 압력 손실의 상한값은 기록 헤드 특성(예컨대, 노즐 수, 토출량, 구동 주파수, 잉크 탱크와 기록 헤드 잉크 공급 포트 사이의 크기 등)에 따라 설정된다. 기록 헤드의 사용 중에 상한값이 초과될 때, 비상 신호가 본 발명의 고체 반도체 소자에서 기록 헤드와 기록 장치로 전달된다. 그로 인해, 화상 데이터 제어용 구동 신호와 기록 헤드는 기록 장치로부터 기록 헤드로의 전송이 정지되고, 기록 헤드의 잉크 공급 부족 때문에 화상이 저하되는 것을 막을 수 있다.
<개폐 밸브>
제7 실시예에서 개폐 밸브의 하나의 구체적 구조의 실시예가 제조 단계와 함께 설명된다.
도43은 제7 실시예의 개폐 밸브가 형성된 고체 반도체 소자의 하나의 예시를 도시하는 도면이다. 소자는 구형 반도체에 이용하기 위해 구형으로 형성된다. 도44a 내지 도44g는 도43에 도시된 압력 조절 수단의 제조 단계를 도시하는 도면이다. 또한, 도43 및 도44는 구형 실리콘의 중앙부를 따라 취해진 단면을 도시한다.
도43에 도시된 대로, 기부 전극(201)은 구형 실리콘(200)의 2개의 대향부에 형성된다. 또한, 질화규소(SiN) 필름(206)은 구형 실리콘(200)을 둘러싸도록 형성된다. 질화규소 필름(206)은 기부 전극(201)에 대향하여 배치된 부분이 구형 실리콘(200)의 표면으로부터의 간격에 외팔보 식으로 지지된 이동부(210, 211)를 구성한다. 밸브 전극(205)은 각각의 이동부(210, 211)에서 기부 전극(201)에 대향하게 배치된다. 또한, 하나의 기부 전극(201)으로부터 다른 기부 전극(201)으로 연장되는 부분에서, 질화 규소 필름(206)은 구형 실리콘(200)으로부터 이격되어 형성된다. 이러한 부분은 기체가 하나의 이동부(210)와 다른 이동부(211) 사이를 순환할 수 있는 통로(212)를 형성한다.
도43에 도시된 개폐 밸브 제조 방법은 도44a 내지 도44g를 참조하여 이후에 설명될 것이다.
우선, 도44b에 도시된 대로, 포스포 실리케이트 글래스(phospho silicate glass; PSG) 필름(202)은 도44a에 도시된 구형 실리콘(200)의 전체 표면 상에 형성된다. 또한, 기부 전극(201)은 그 전에 구형 실리콘(200)의 중앙부를 지나 서로 대칭되는 2개의 대향부에 형성된다. 그 후, 도44c에 도시된 대로, PSG 필름(202) 내에 기부 전극(201)을 노출시키는 적어도 하나의 개구(203) 및 이후에 설명될 통로를 형성하기 위해, 포토리소그래피 공정이 통로를 형성하는 부분을 제외한 PSG 필름(202)을 형성하기 위해 이용된다.
이어서, 도44D에 도시된 대로, 구리 필름(204)은 금속 CVD 공정에 의해 기부 전극(201) 및 PSG 필름(202)을 코팅하도록 형성되고, 기부 전극(201)의 상부 및 외주연부의 잔류물은 제거된다. 그 후, 도44e에 도시된 대로, 밸브 전극(205)이 구리 필름(204) 상에 이동부를 형성하는 부분 내에 형성된다. 더욱이, PECVD 공정은구형 실리콘(200)의 전체 외주연 상에 질화규소 필름(206)을 형성하는데 이용되어서, PSG 필름(202), 구리 필름(204) 및 밸브 전극(205)이 코팅된다.
또한, 도44f에 도시된 대로, 질화규소 필름(206)은 이동부 형상으로 형성된다. 이 단계의 소자의 개략적인 평면도가 도45에 도시된다. 질화규소 필름(206)이 형성되고, 도45에 도시된 대로 반경 슬릿(206a)은 질화규소 필름(206) 상에서 구리 필름(204)으로 형성된다. 이어서, 구리 필름(204) 및 PSG 필름(202)은 용매에 의해 적절하게 용해되고 제거된다. 그에 따라, 도44g에 도시된 대로, 고체 반도체 소자가 완성된다. 소자에서, 밸브로서 작동하는 다수의 이동부(210, 211)는 2개의 상부 및 하부 부분에 배치되고, 구형 실리콘(200)으로부터의 이격되어 지지된다. 또한, 상부 이동부(210) 및 구형 실리콘(200) 사이의 간격은 다수의 통로(212)를 지나 하부 이동부(211) 및 구형 실리콘(200) 사이에서 이격되어 연결된다.
고체 반도체 소자가 도42에 도시된 잉크 탱크 연결 통로(1050b)에 배치될 때, 하나의 이동부(210)는 도42에 도시된 잉크의 잉크 챔버(1002) 측면 상에 위치 설정되고, 다른 이동부(211)는 도42의 잉크 탱크의 음압 발생 챔버(1001) 측면 상에 위치 설정된다.
그 위에 부착된 개폐 밸브를 갖는 고체 반도체 소자를 포함하는 잉크 탱크 내의 잉크 공급량의 조절 방법은 도43, 도46 및 도47을 참조하여 이후에 설명된다.
도46은 도43에 도시된 개폐 밸브의 전기적 구성의 등가 회로도이다. 도46에 명백히 도시된 대로, 커패시티(C)는 서로 대향하게 배치된 기부 전극(BE)과 밸브전극(VE) 사이에 구성된다.
또한, 도47은 도46에 도시된 압력 조절 수단 내의 밸브 전극(VE) 및 기부 전극(BE)으로 공급된 신호의 하나의 예시의 타이밍 차트이다. 도47에서 C는 폐쇄를, O는 개방을 표시한다.
우선, 기부 전극(201) 및 밸브 전극(205)이 GND 레벨이 되게 한다. 이어서, 고 레벨 신호가 기부 전극(201)으로 공급되고, 밸브 전극(205)으로도 공급된다. 그에 따라, 정전기 유인력은 밸브 전극(205) 및 기부 전극(201) 사이에서 작동한다. 밸브 전극(205)이 기부 전극(201)으로 유인되기 때문에, 그 결과, 통로(212)의 대향 단부에 배치된 이동부(210, 211)는 구형 실리콘(200)에 접촉하도록 구형 실리콘(200)을 향하여 배치되고, 통로(212)의 대향 단부는 슬릿(206a)으로 형성된 간격을 제외하고는 폐쇄된다. 고 레벨 신호가 통로(212)의 대향 단부 내의 이동부(210, 211)의 모든 밸브 전극(205)에 인가될 때, 모든 통로(212)의 출구/입구 부분은 최소화된다.
이 상태가 초기 상태로 간주된다. 유량이 증가될 때, 저 레벨 신호가 바람직한 수의 통로(212)의 대향 단부 내의 이동부(210, 211)의 밸브 전극(205)에 공급된다. 그에 따라, 이동부(210, 211)는 구형 실리콘(200)으로부터 검출되고, 통로(212)의 출구/입구 부분은 크게 개방된다. 유량은 개방 통로의 수에 의해 조절될 수 있다. 또한, 유량이 다시 감소될 때, 이동부(210, 211)를 배치하도록 고 레벨 신호가 다시 밸브 전극(205)에 인가되어 통로(212)를 폐쇄한다. 이러한 경우에도, 감소된 유량은 폐쇄된 통로의 수에 의해 조절될 수 있다.
전술한 대로, 본 발명에 따르면, 폐쇄된 액체 탱크 챔버가 탱크의 하부면 내의 연결 통로를 통하여, 부분적으로 대기로 연결된 흡수 용기 챔버에 연결되는 2중 챔버 구조 액체 용기가 제공되며, 액체 토출 헤드로의 공급 포트는 흡수 용기 챔버 내에 배치된다. 용기에서, 액체(잉크)에 대한 정보를 수집하는 기능 및, 외부로 수집한 정보를 전송하는 기능이 형성된 적어도 하나의 소자가 배치된다. 액체에 대한 정보는 효과적으로 수집되어 외부로 전송된다. 특히, 기록 장치의 구동, 잉크 공급량 등은 고체 반도체 소자에 의해 수집된 정보에 기초하여 제어되고, 고 품질의 기록이 얻어진다.

Claims (61)

  1. 액체와 접촉하여 배치되는 고체 반도체 소자에 있어서,
    상기 액체의 수소 이온 농도 지수, 농도 및 밀도 중 적어도 하나를 포함하는, 상기 액체의 화학적 특성 정보를 수집하기 위한 정보 수집 수단과,
    상기 정보 수집 수단에 의해 수집된 정보를 외부에 표시 또는 전송하기 위한 정보 통신 수단과,
    상기 정보 수집 수단과 상기 정보 전송 수단을 작동시키도록 상기 외부로부터 인가된 에너지의 형상와는 다른 형상의 에너지로 변환시키기 위한 에너지 변환 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 반도체 소자.
  2. 제1항에 있어서, 상기 수집된 정보와 대비되도록 정보를 저장하는 정보 저장 수단과, 상기 수집된 정보와 상기 정보 저장 수단에 저장된 대응 정보와 비교하고 외부에 정보를 전송할 필요를 식별하는 식별 수단을 더 포함하고,
    상기 정보 통신 수단은 상기 식별 수단이 정보 전송의 필요를 식별할 때 상기 수집된 정보를 외부에 표시 또는 전송하고,
    상기 정보 저장 수단과 상기 식별 수단이 상기 에너지 변환 수단에 의해 변환되는 에너지에 의해 작동되는 것을 특징으로 하는 고체 반도체 소자.
  3. 제1항에 있어서, 상기 수집된 정보와 대비되도록 정보를 저장하는 정보 저장수단과, 외부로부터 신호를 수신하는 수신 수단과, 상기 정보 저장 수단이 상기 수신 수단에 의해 수신된 신호에 반응하여 상기 탱크내에 포함된 액체에 대한 정보를 수집하도록 허용하고, 상기 수집된 정보를 상기 정보 저장 수단에 저장된 대응 정보와 비교하고, 상기 수집된 정보가 소정의 조건을 만족시키는지 여부를 판단하는 식별 수단을 더 포함하고,
    상기 정보 통신 수단은 상기 식별 수단에 의해 얻어진 적어도 하나의 식별 결과를 외부로 표시 또는 전송하고,
    상기 정보 저장 수단, 상기 수신 수단 및 상기 식별 수단은 상기 에너지 변환 수단에 의해 변환된 에너지에 의해 작동되는 것을 특징으로 하는 고체 반도체 소자.
  4. 제1항에 있어서, 상기 에너지 변환 수단은 외부에 배치된 공진 회로로 전자기 유도에 의한 유도 기전력에 의해 전력을 발생시키기 위한 발진 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 반도체 소자.
  5. 제4항에 있어서, 상기 액체에 대한 정보는 상기 발진 회로에서의 출력의 변화에 의해 주어지는 것을 특징으로 하는 고체 반도체 소자.
  6. 제1항에 있어서, 액체 상에서 또는 액체 내에서 부유 및 배치되고 상기 액체 표면상에서 또는 액체 내에서 부유하기 위해 중공부를 구비하는 것을 특징으로 하는 고체 반도체 소자.
  7. 제6항에 있어서, 그 안에 액체가 저장된 탱크 내에 배치되고, 상기 정보 수집 수단은 상기 탱크내의 액체의 잔량을 검출하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 반도체 소자.
  8. 제1항에 있어서, 상기 정보 수집 수단은 액체의 이온 농도를 검출하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 반도체 소자.
  9. 제8항에 있어서, 상기 정보 수집 수단은 이온 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 반도체 소자.
  10. 제8항에 있어서, 상기 정보 수집 수단은 이온 선택 필드 효과 트랜지스터를 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 반도체 소자.
  11. 잉크를 토출하는 토출 헤드에 공급되도록 잉크를 포함하는 잉크 탱크로서, 제1항에 따른 적어도 하나의 고체 반도체 소자가 잉크와 접촉하여 배열되는 것을 특징으로 하는 잉크 탱크.
  12. 제11항에 있어서, 상기 고체 반도체 소자는 잉크 표면상에서 또는 잉크 내에서 부유 및 배치되고, 상기 정보 수집 수단은 잉크 잔량을 검출하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크 탱크.
  13. 제11항에 있어서, 상기 정보 수집 수단은 잉크의 이온 농도를 검출하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크 탱크.
  14. 제13항에 있어서, 상기 정보 수집 수단은 이온 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크 탱크.
  15. 제13항에 있어서, 상기 정보 수집 수단은 이온 선택 필드 효과 트랜지스터를 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크 탱크.
  16. 잉크를 토출하는 잉크 헤드에 공급되도록 잉크를 포함하는 잉크 탱크에 있어서,
    상기 잉크의 수소 이온 농도 지수, 농도 및 밀도 중 적어도 하나를 포함하는, 상기 잉크의 화학적 특성 정보를 수집하기 위한 정보 수집 수단과,
    상기 정보 수집 수단에 의해 수집된 정보를 외부에 표시 또는 전송하기 위한 정보 통신 수단과,
    상기 정보 수집 수단과 상기 정보 통신 수단을 작동시키도록 상기 외부로부터 인가된 에너지의 형상와는 다른 형상의 에너지로 변환시키기 위한 에너지 변환수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크 탱크.
  17. 제16항에 있어서, 상기 수집된 정보와 대비되도록 정보를 저장하는 정보 저장 수단과, 상기 수집된 정보와 상기 정보 저장 수단에 저장된 대응 정보와 비교하고 외부에 정보를 전송할 필요를 식별하는 식별 수단을 더 포함하고,
    상기 정보 통신 수단은 상기 식별 수단이 정보 전송의 필요를 식별할 때 상기 수집된 정보를 외부에 표시 또는 전송하고,
    상기 정보 저장 수단과 상기 식별 수단이 상기 에너지 변환 수단에 의해 변환되는 에너지에 의해 작동되는 것을 특징으로 하는 잉크 탱크.
  18. 제16항에 있어서, 상기 수집된 정보와 대비되도록 정보를 저장하는 정보 저장 수단과, 외부로부터 신호를 수신하는 수신 수단과, 상기 정보 저장 수단이 상기 수신 수단에 의해 수신된 신호에 반응하여 상기 잉크에 대한 정보를 수집하도록 허용하고, 상기 수집된 정보를 상기 정보 저장 수단에 저장된 대응 정보와 비교하고, 상기 수집된 정보가 소정의 조건을 만족시키는지 여부를 판단하는 식별 수단을 더 포함하고,
    상기 정보 통신 수단은 상기 식별 수단에 의해 얻어진 적어도 하나의 식별 결과를 외부로 표시 또는 전송하고,
    상기 정보 저장 수단, 상기 수신 수단 및 상기 식별 수단은 상기 에너지 변환 수단에 의해 변환된 에너지에 의해 작동되는 것을 특징으로 하는 잉크 탱크.
  19. 제16항에 있어서, 상기 에너지 변환 수단은 외부에 배치된 공진 회로의 전자기 유도에 의한 유도 기전력에 의해 전력을 발생시키는 발진 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크 탱크.
  20. 제19항에 있어서, 상기 잉크에 관한 정보는 상기 발진 회로로부터의 출력 변화에 의해 제공되는 것을 특징으로 하는 잉크 탱크.
  21. 잉크 제트 기록 장치에 있어서,
    잉크를 토출하는 토출 헤드와, 상기 토출 헤드로 공급된 잉크가 저장되고 제11항 내지 제20항 중 어느 한 항에 따른 잉크 탱크를 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크 제트 기록 장치.
  22. 액체와 접촉하도록 배치된 고체 반도체 소자를 이용하는 액체 변화 정보 수집 방법에 있어서,
    상기 소자는,
    액체에 관한 정보를 수집하는 정보 수집 수단과,
    상기 정보 수집 수단에 의해 수집된 정보를 외부에 표시 또는 전송하기 위한 정보 통신 수단과,
    상기 정보 수집 수단과 상기 정보 통신 수단을 조작하기 위해 외부로부터 인가된 에너지를 상기 인가된 에너지의 형상와 다른 형상의 에너지로 변환시키는 에너지 변환 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  23. 제22항에 있어서, 상기 정보 수집 수단은 수소 이온 농도 지수, 농도 및 액체 밀도 중 적어도 하나를 포함하는 액체 화학적 특성의 변화 정보를 수집하는 것을 특징으로 하는 방법.
  24. 액체와 접촉하도록 배치된 고체 반도체 소자를 이용하는 액체 물리적 특성 변화 식별 방법에 있어서,
    상기 소자는,
    액체에 관한 정보를 수집하는 정보 수집 수단과,
    상기 정보 수집 수단 및 미리 저장된 데이터 표에 의해 수집된 정보에 기초하여 액체 물리적 특성 변화를 식별하는 식별 수단과,
    상기 식별 수단에 의해 수집된 정보를 외부에 표시 또는 전송하는 정보 통신 수단과,
    상기 정보 수집 수단, 상기 식별 수단 및 상기 정보 통신 수단을 조작하도록 외부로부터 인가된 에너지를 상기 인가된 에너지의 형상와 다른 형상의 에너지로 변환시키는 에너지 변환 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 식별 방법.
  25. 제24항에 있어서, 상기 정보 수집 수단은 액체의 화학적 특성의 변화 정보를수집하고, 상기 데이터 표 및 상기 액체의 화학적 특성의 변화 정보로부터 액체의 물리적 특성 값의 변화를 측정하고, 정보 전송 요구를 식별하는 것을 특징으로 하는 식별 방법.
  26. 제25항에 있어서, 상기 액체의 화학적 특성의 변화 정보는 수도 이온 농도 지수, 농도 및 액체 밀도 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 식별 방법.
  27. 제25항에 있어서, 상기 액체의 물리적 특성은 액체의 점도 및 표면 장력 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 식별 방법.
  28. 제24항에 있어서, 상기 식별 수단은 상기 정보 수집 수단에 의해 수집된 정보를 상기 미리 저장된 데이터 표와 비교하고 정보 전송 요구를 식별하는 것을 특징으로 하는 식별 방법.
  29. 시간에 따른 액체에 관한 정보를 수집하고, 시간에 따른 상기 액체에 관한 정보의 변화를 표시하여 정보로부터 액체의 변화량을 측정하는 식별 방법에 있어서,
    상기 액체에 관한 이상 변화 정보를 식별하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 식별 방법.
  30. 고체 반도체 소자에 있어서,
    외부로부터의 전자기파의 신호를 비접촉 방식으로 수신하고 전자기파를 전자기 유도에 의해 전력으로 변환하는 수신 및 에너지 변환 수단과,
    외부 환경 정보를 수집하는 정보 수집 수단과,
    상기 정보 수집 수단에 의해 수집된 정보와 비교된 정보를 저장하는 정보 저장 수단과,
    상기 정보 수집 수단에 의해 수집된 정보를 상기 정보 저장 수단에 저장된 대응 정보와 비교하고, 상기 수신 및 에너지 변환 수단에 의해 수신된 전자기파의 신호가 소정의 응답 조건을 충족시킬 때 정보 전송 요구를 식별하는 식별 수단과,
    상기 식별 수단이 정보 전송 요구를 식별할 때 상기 정보 수집 수단에 의해 수집된 정보를 외부에 표시 또는 전송하는 정보 통신 수단을 포함하고,
    상기 정보 수집 수단, 상기 정보 저장 수단, 상기 식별 수단 및 상기 정보 통신 수단은 상기 수신 및 에너지 변환 수단에 의해 변환된 전력에 의해 조작되는 것을 특징으로 하는 고체 반도체 소자.
  31. 제30항에 있어서, 상기 응답 조건은 전자기 유도 주파수를 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 반도체 소자.
  32. 제30항에 있어서, 상기 응답 조건은 통신 프로토콜을 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 반도체 소자.
  33. 제30항에 있어서, 상기 정보 통신 수단은 상기 수신 및 에너지 변환 수단에 의해 변환된 전력을 상기 외부로 정보를 표시 또는 전송하기 위한 에너지로서 자기장, 광, 형상, 색상, 전파 또는 음향으로 변환시키는 것을 특징으로 하는 고체 반도체 소자.
  34. 제30항에 있어서, 상기 수신 및 에너지 변환 수단은 외부 공진 회로의 전자기 유도에 의한 전력을 발생시키도록 컨덕터 코일 및 발진 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 반도체 소자.
  35. 제34항에 있어서, 상기 컨덕터 코일은 고체 반도체 소자의 외부면 둘레에 감겨지도록 형성된 것을 특징으로 하는 고체 반도체 소자.
  36. 제30항에 있어서, 액체면 상에 또는 액체 내의 소정 위치에서 부유되는 중공부를 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 반도체 소자.
  37. 제36항에 있어서, 액체 내에 부유되는 고체 반도체 소자의 중력 중심은 소자의 중심 아래에 위치하고, 부유된 소자는 액체 내에서 회전되지 않고 안정되게 요동하는 것을 특징으로 하는 고체 반도체 소자.
  38. 제37항에 있어서, 고체 반도체 소자의 경심은 고체 반도체 소자의 중력 중심 위에 일정하게 위치하는 것을 특징으로 하는 고체 반도체 소자.
  39. 제30항 내지 제38항 중 어느 한 항에 따른 고체 반도체 소자들 중 적어도 하나가 배치된 것을 특징으로 하는 잉크 탱크.
  40. 제39항에 있어서, 상기 고체 반도체 소자의 응답 조건은 탱크 내의 잉크와 다른 것을 특징으로 하는 잉크 탱크.
  41. 제40항에 있어서, 상기 고체 반도체 소자의 응답 조건은 탱크 내의 잉크 색과 다른 것을 특징으로 하는 잉크 탱크.
  42. 제40항에 있어서, 상기 고체 반도체 소자의 응답 조건은 탱크 내의 잉크의 색상 재료 농도와 다른 것을 특징으로 하는 잉크 탱크.
  43. 제40항에 있어서, 상기 고체 반도체 소자의 응답 조건은 탱크 내의 잉크의 잉크 특성과 다른 것을 특징으로 하는 잉크 탱크.
  44. 제39항에 따른 다수의 잉크 탱크가 배치되어 있는 잉크 제트 기록 장치.
  45. 제44항에 있어서, 각각의 잉크 탱크 내의 고체 반도체 소자에 대하여 전자기파를 전달/수신하기 위한 통신 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크 제트 기록 장치.
  46. 제45항에 있어서, 상기 통신 수단은 전자기파를 방출하기 위한 공진 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크 제트 기록 장치.
  47. 고체 반도체 소자가 사용되는 통신 시스템에 있어서,
    상기 각각의 고체 반도체 소자들이 배치되어 있는 다수의 액체 탱크와,
    상기 고체 반도체 소자 내에 형성되어 컨덕터 코일을 구비한 발진 회로와,
    상기 탱크 내에서 정보를 수집하기 위한 정보 수집 수단과,
    외부로부터 신호를 수신하기 위한 수신 수단과,
    소정의 공진 조건이 만족되면 외부로 정보를 전달하기 위한 정보 통신 수단과,
    전자기 유도에 의하여 상기 고체 반도체 소자의 발진 회로에 대한 전력을 발생시키기 위하여 상기 다수의 액체 탱크 외부에 배치되어 있는 외부 공진 회로와,
    상기 고체 반도체 소자의 상기 수신 수단 및 상기 정보 통신 수단과 양방향으로 통신하기 위한 외부 통신 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
  48. 제47항에 있어서, 상기 공진 조건은 각각의 탱크에 따라 다른 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
  49. 제48항에 있어서, 상기 공진 조건은 전자기 유도 발진수를 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
  50. 제48항에 있어서, 상기 공진 조건은 통신 프로토콜을 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
  51. 제47항에 있어서, 액체 내에서 부유하는 고체 반도체 소자의 무게 중심이 소자의 중심 아래에 위치되고 부유 소자는 액체 내에서 회전하지 않고 안정되게 요동하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
  52. 제51항에 있어서, 고체 반도체 소자의 경심이 고체 반도체 소자의 무게 중심 위에 계속 위치되는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
  53. 액적을 토출하기 위한 액체 토출 헤드로 공급되는 잉크가 담겨 있는 액체 탱크에 있어서,
    대기에 부분적으로 연결되어 있으며 액체를 흡수하기 위한 흡수제가 포함되어 있는 제1 챔버와,
    외부로부터 폐쇄되어 있으며 상기 액체가 담겨 있는 제2 챔버와,
    상기 제1 챔버를 상기 제2 챔버에 연결시키기 위하여 탱크 바닥부의 주변에 배치되어 있는 연결 통로와,
    상기 제1 챔버 내에 배치되어 상기 액체 토출 헤드로 액체를 공급하는 공급 포트와,
    상기 제1 챔버의 액체량을 모니터링하기 위해 상기 제1 챔버 내에 배치되어 있는 제1 모니터 수단과,
    제1 모니터 수단으로부터의 정보에 따라 상기 연결 통로의 유량을 조절하기 위해 상기 연결 통로 내에 배치되어 있는 유량 조절 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 탱크.
  54. 제53항에 있어서, 상기 제2 챔버의 액체량을 모니터링하기 위한 제2 모니터 수단이 상기 제2 챔버 내에 배치되고, 상기 유량 조절 장치는 제2 모니터 수단으로부터의 정보에 따라 제어되는 것을 특징으로 하는 액체 탱크.
  55. 제53항에 있어서, 상기 제1 모니터 수단은 제1 고체 반도체 소자를 포함하고,
    상기 제1 고체 반도체 소자는 적어도 액체의 압력 변동을 검출하기 위한 압력 검출 수단과, 압력 검출 수단에 의해 얻어진 압력 정보를 상기 유량 조절 장치로 전달하기 위한 정보 통신 수단과, 상기 압력 검출 수단과 상기 정보 통신 수단을 작동시키기 위해 외부로부터 인가된 에너지를 상기 인가된 에너지와는 다른 에너지로 변환시키기 위한 에너지 변환 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 탱크.
  56. 제55항에 있어서, 상기 제1 고체 반도체 소자는 상기 제2 챔버로부터 상기 제1 챔버로의 액체 공급이 차단되면 상기 제1 챔버의 액체 표면 위에서 압력 변동이 검출될 수 있는 위치에 배치되는 것을 특징으로 하는 액체 탱크.
  57. 제55항에 있어서, 상기 유량 조절 장치는 제2 고체 반도체 소자이고,
    상기 제2 고체 반도체 소자는 적어도 상기 제1 모니터 수단으로부터 압력 정보를 수신하기 위한 수신 수단과, 상기 수신된 압력 정보에 응답하여 작동하는 개방/폐쇄 밸브와, 상기 수신 수단과 상기 개방/폐쇄 밸브를 작동시키기 위해 외부로부터 인가된 에너지를 상기 인가된 에너지와는 다른 에너지로 변환시키기 위한 에너지 변환 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 탱크.
  58. 제53항에 있어서, 상기 제2 모니터 수단은 제3 고체 반도체 소자이고,
    상기 제3 고체 반도체 소자는 적어도 액체 잔량을 검출하기 위한 잔량 검출 수단과, 잔량 검출 수단에 의해 얻어진 잔량 정보를 상기 유량 조절 장치로 전달하기 위한 정보 통신 수단과, 상기 잔량 검출 수단과 상기 정보 통신 수단을 작동시키기 위해 외부로부터 인가된 에너지를 상기 인가된 에너지와는 다른 에너지로 변환시키기 위한 에너지 변환 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 탱크.
  59. 제58항에 있어서, 상기 고체 반도체 소자는 액체 표면 상에서 또는 액체 내에서 부유하는 것을 특징으로 하는 액체 탱크.
  60. 기록 액적을 토출하기 위한 액체 토출 헤드와, 액체 토출 헤드로 공급되는 액체가 담겨 있는 제53항 내지 제59항 중 어느 한 항에 따른 액체 탱크를 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 토출 기록 장치.
  61. 상기 액체 토출 헤드는 노즐을 통해 액적을 토출하기 위해 열 에너지가 액체로 인가될 때 발생되는 막 비등을 이용하는 것을 특징으로 하는 액체 토출 기록 장치.
KR10-2001-0034162A 2000-06-16 2001-06-16 고체 반도체 소자, 잉크 탱크, 잉크 탱크를 구비한 잉크제트 기록 장치, 액체 정보 수집 방법 및 액체의 물리적특성 변화 식별 방법 KR100427203B1 (ko)

Applications Claiming Priority (8)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000-181638 2000-06-16
JP2000181834A JP3610286B2 (ja) 2000-06-16 2000-06-16 インクタンク
JP2000-181839 2000-06-16
JP2000-181834 2000-06-16
JP2000181638A JP3745199B2 (ja) 2000-06-16 2000-06-16 立体形半導体素子が配されたインクタンク、および該インクタンクが搭載されるインクジェット記録装置
JP2000181839A JP3814465B2 (ja) 2000-06-16 2000-06-16 インクジェット記録システム
JP2000-308043 2000-10-06
JP2000308043A JP3610296B2 (ja) 2000-10-06 2000-10-06 液体収納容器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20010113523A true KR20010113523A (ko) 2001-12-28
KR100427203B1 KR100427203B1 (ko) 2004-04-17

Family

ID=27481367

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR10-2001-0034162A KR100427203B1 (ko) 2000-06-16 2001-06-16 고체 반도체 소자, 잉크 탱크, 잉크 탱크를 구비한 잉크제트 기록 장치, 액체 정보 수집 방법 및 액체의 물리적특성 변화 식별 방법

Country Status (9)

Country Link
US (4) US6827411B2 (ko)
EP (3) EP1164022B1 (ko)
KR (1) KR100427203B1 (ko)
CN (1) CN100457463C (ko)
AT (3) ATE468227T1 (ko)
CA (1) CA2350397C (ko)
DE (3) DE60136304D1 (ko)
SG (2) SG109453A1 (ko)
TW (1) TW514964B (ko)

Families Citing this family (59)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6685296B2 (en) 2000-06-16 2004-02-03 Canon Kabushiki Kaisha Ink tank and ink jet recording apparatus provided with the same
US7128380B2 (en) * 2002-04-10 2006-10-31 Canon Kabushiki Kaisha Recording liquid container, ink jet recording apparatus, and cartridge collecting apparatus
JP2004050824A (ja) 2002-05-29 2004-02-19 Seiko Epson Corp インクジェット式プリンタ、そのインク残量検出装置及び方法、並びにインクカートリッジ
DE60314947T2 (de) * 2002-08-12 2008-04-17 Seiko Epson Corp. Druckmaterialbehälter, Detektionstechnik für die Information über das Druckmaterial in dem Behälter und Technik zur Nachrichtenübertragung zwischen dem Behälter und dem Druckgerät
JP4374834B2 (ja) * 2002-08-12 2009-12-02 セイコーエプソン株式会社 カートリッジおよび記録装置
JP4373694B2 (ja) * 2002-08-22 2009-11-25 セイコーエプソン株式会社 印刷材の収容容器
JP4175065B2 (ja) 2002-09-24 2008-11-05 セイコーエプソン株式会社 カートリッジ、印刷装置およびカートリッジと情報をやり取りする方法
EP1583011A4 (en) * 2002-12-19 2006-09-20 Nozzle Network Co Ltd NOZZLE INFORMATION SEARCH SYSTEM AND NOZZLE CATALOG DATABASE
US6908180B2 (en) 2003-02-24 2005-06-21 Eastman Kodak Company Ink delivery apparatus for inkjet printhead
US7185960B2 (en) * 2003-07-30 2007-03-06 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Printing device having a printing fluid detector
JP4289963B2 (ja) * 2003-09-29 2009-07-01 キヤノン株式会社 インクタンクおよび記録装置
JP4047259B2 (ja) 2003-09-29 2008-02-13 キヤノン株式会社 インク供給システム
MXPA04012681A (es) 2003-12-26 2005-07-01 Canon Kk Recipiente para liquido y sistema de suministro de liquido.
US7284815B2 (en) * 2004-01-21 2007-10-23 Fujifilm Corporation Inkjet recording apparatus and ink determination method
US7175266B2 (en) * 2004-01-30 2007-02-13 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Replaceable memory device for a consumable substance container, and methods
US7325894B2 (en) * 2004-03-23 2008-02-05 Fujifilm Corporation Liquid droplet discharge head, liquid droplet discharge device, and image forming apparatus
KR100579830B1 (ko) * 2004-04-20 2006-05-15 삼성전자주식회사 카트리지 지원 색상 부족시 인쇄 데이터를 출력하는 장치및 방법
FR2877990B1 (fr) 2004-11-16 2007-02-09 Snecma Moteurs Sa Turbomachine a dispositif de detection automatique de particules ferromagnetiques dans une enceinte a huile
JP4898147B2 (ja) 2005-06-01 2012-03-14 キヤノン株式会社 インクタンク
JP4742683B2 (ja) * 2005-06-02 2011-08-10 ソニー株式会社 液体検知装置及び液体吐出装置
KR101198934B1 (ko) 2005-07-28 2012-11-07 삼성전자주식회사 잔량 정보를 휴대장치로 전송하는 화상형성장치 및 그전송방법
EP1806230B1 (en) * 2005-11-18 2012-03-28 Seiko Epson Corporation Liquid residual amount detection apparatus for liquid container
FR2911087B1 (fr) * 2007-01-10 2011-07-22 Eastman Kodak Co Procede et dispositif de controle de qualite d'encre
JP4328982B2 (ja) 2007-02-28 2009-09-09 ブラザー工業株式会社 インクジェット記録装置
DE202008013962U1 (de) * 2008-10-18 2009-01-08 Lico-Tec Gmbh Steuerelement zur Konvertierung von Tintenpatronen
GB0921401D0 (en) * 2009-12-07 2010-01-20 Isis Innovation Common communications device
JP5796443B2 (ja) * 2010-09-30 2015-10-21 ブラザー工業株式会社 インクカートリッジ及び記録装置
JP5703666B2 (ja) * 2010-09-30 2015-04-22 ブラザー工業株式会社 インクカートリッジ及び記録装置
CN102442075B (zh) * 2010-09-30 2014-12-03 兄弟工业株式会社 墨水盒和记录设备
EP2436526B1 (en) * 2010-09-30 2014-03-05 Brother Kogyo Kabushiki Kaisha Recording apparatus capable of detecting residual amount of ink in ink cartridge
US8801161B2 (en) 2011-07-27 2014-08-12 Brother Kogyo Kabushiki Kaisha Liquid cartridge, image recording device, and substrate
US8882213B2 (en) * 2011-10-24 2014-11-11 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Fluid ejection systems and methods thereof
US9039141B2 (en) * 2012-05-10 2015-05-26 Xerox Corporation Fluidic structure that allows removal of air bubbles from print heads without generating waste ink
WO2015116121A1 (en) 2014-01-31 2015-08-06 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Ink property sensing on a printhead
DE102014114963A1 (de) * 2014-10-15 2016-04-21 Infineon Technologies Austria Ag Druckerkartusche mit integrierter Füllstandmessung
US10618301B2 (en) 2015-07-24 2020-04-14 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Semiconductor device including capacitive sensor and ion-sensitive transistor for determining level and ion-concentration of fluid
EP3386758A4 (en) * 2015-12-11 2019-08-07 Hewlett-Packard Development Company, L.P. REPLIABLE CONTAINER AND SENSOR
JP2017185734A (ja) * 2016-04-07 2017-10-12 東芝テック株式会社 インク供給装置、及び、インクジェット記録装置
WO2019074132A1 (en) 2017-10-13 2019-04-18 Canon Kabushiki Kaisha ITEM COMPRISING PASTILLE ELECTRODE, INK CARTRIDGE, RECORDING APPARATUS
JP7267708B2 (ja) 2017-10-13 2023-05-02 キヤノン株式会社 パッド電極を有する部材、インクカートリッジ、記録装置
JP7059041B2 (ja) * 2018-02-23 2022-04-25 キヤノン株式会社 インクジェット記録装置
EP3856522B1 (en) 2018-09-24 2024-02-21 Hewlett-Packard Development Company, L.P. A fluidic die and a process for a fluidic die
JP7154919B2 (ja) 2018-09-28 2022-10-18 キヤノン株式会社 インクカートリッジ
JP7242231B2 (ja) 2018-09-28 2023-03-20 キヤノン株式会社 パッド電極を有する部材、記録装置
JP7224830B2 (ja) 2018-09-28 2023-02-20 キヤノン株式会社 パッド電極を有する部材、インクカートリッジ、記録装置
PL3688636T3 (pl) 2018-12-03 2023-09-11 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Zespół układów logicznych
US11312146B2 (en) 2018-12-03 2022-04-26 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Logic circuitry package
US11338586B2 (en) 2018-12-03 2022-05-24 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Logic circuitry
BR112021010658A2 (pt) 2018-12-03 2021-08-24 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Circuitos lógicos
CN111880387B (zh) 2018-12-03 2021-10-15 惠普发展公司，有限责任合伙企业 与可更换部件相关联的方法及逻辑电路封装以及可更换盒
CA3121151A1 (en) 2018-12-03 2020-06-11 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Logic circuitry
AU2018451612B2 (en) 2018-12-03 2022-09-08 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Logic circuitry
WO2020117776A1 (en) 2018-12-03 2020-06-11 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Logic circuitry package
US10894423B2 (en) 2018-12-03 2021-01-19 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Logic circuitry
KR20210087499A (ko) 2018-12-03 2021-07-12 휴렛-팩커드 디벨롭먼트 컴퍼니, 엘.피. 로직 회로
WO2020117194A1 (en) 2018-12-03 2020-06-11 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Logic circuitry
EP3844000B1 (en) 2019-10-25 2023-04-12 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Logic circuitry package
JP2022148025A (ja) 2021-03-24 2022-10-06 京セラドキュメントソリューションズ株式会社 インクジェット記録装置
JP2022179914A (ja) * 2021-05-24 2022-12-06 セイコーエプソン株式会社 記録装置、および液体収容体

Family Cites Families (81)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3713148A (en) * 1970-05-21 1973-01-23 Communications Services Corp I Transponder apparatus and system
US3967549A (en) * 1973-05-11 1976-07-06 Electroprint, Inc. Ink supply system for an ink mist printer
US3878541A (en) * 1974-06-13 1975-04-15 Rca Corp Liquid level limit indicator
US4053854A (en) * 1976-06-07 1977-10-11 Motorola Inc. Q switching microwave oscillator
US4130126A (en) * 1977-05-31 1978-12-19 International Business Machines Corporation Ink maintenance sensor
US4136309A (en) * 1977-07-01 1979-01-23 Galberth Robert L Power output control circuit for solar-powered cathodic protection system
JPS5639414A (en) * 1979-09-10 1981-04-15 Ricoh Co Ltd Ink detector for ink jet recorder
JPS5680473A (en) 1979-12-06 1981-07-01 Ricoh Co Ltd Ink jet recording device
JPS56136381A (en) * 1980-03-28 1981-10-24 Sharp Corp Control of viscosity of jet ink
JPS6034863A (ja) 1983-08-08 1985-02-22 Canon Inc インク製造装置
US4682158A (en) * 1984-03-23 1987-07-21 Ricoh Company, Ltd. Guidance device for manipulation of machine
DE3708865C2 (de) * 1986-03-19 2001-04-19 Canon Kk Einrichtung zur Tintenrestmengenermittlung bei einem Tintenstrahldrucker
US5136309A (en) * 1986-03-19 1992-08-04 Canon Kabushiki Kaisha Liquid injection apparatus with residual ink quantity detecting means
JPS62263059A (ja) * 1986-05-12 1987-11-16 Canon Inc 液体噴射記録装置
US4963939A (en) * 1986-09-24 1990-10-16 Mita Industrial Co., Ltd. Cartridge discriminating system
US5729256A (en) * 1987-04-15 1998-03-17 Canon Kabushiki Kaisha Ink remain detector having a biased flexible film member with limited deformation
EP0328122B1 (en) * 1988-02-09 1993-10-06 Canon Kabushiki Kaisha Recording liquid and ink-jet recording process employing it
JP2675851B2 (ja) * 1989-01-28 1997-11-12 キヤノン株式会社 インクジェット記録方法及び該方法に用いる装置
DE69026983T2 (de) * 1989-06-29 1996-11-21 Canon Kk Verbesserte Tintenmengenfühlvorrichtung und Aufzeichnungsgerät mit der Vorrichtung
ES2124212T3 (es) * 1989-08-05 1999-02-01 Canon Kk Aparato para la impresion por chorros de tinta y cartucho de tinta para dicho aparato.
US4940997A (en) * 1989-08-08 1990-07-10 Hewlett-Packard Company Out-of-ink sensing method
US5745137A (en) * 1992-08-12 1998-04-28 Hewlett-Packard Company Continuous refill of spring bag reservoir in an ink-jet swath printer/plotter
CA2100977C (en) * 1992-07-24 2000-02-08 Noribumi Koitabashi Ink container, ink and ink jet recording apparatus using ink container
US5473350A (en) 1992-08-06 1995-12-05 Scitex Digital Printing, Inc. System and method for maintaining ink concentration in a system
JPH06143607A (ja) 1992-11-09 1994-05-24 Canon Inc インクジェット記録装置
JP3143539B2 (ja) * 1993-02-03 2001-03-07 キヤノン株式会社 インク残量検知方法およびその装置ならびにインクジェット記録装置
US6286921B1 (en) * 1993-04-06 2001-09-11 Sharp Kabushiki Kaisha Ink cartridge of an ink jet printer and an ink jet printer including an ink cartridge
US5489925A (en) * 1993-05-04 1996-02-06 Markem Corporation Ink jet printing system
JP3138359B2 (ja) * 1993-05-13 2001-02-26 キヤノン株式会社 インクタンク、該タンクとインクヘッドとを一体に構成してなるインクタンク一体型ヘッドカートリッジ、前記インクタンクまたはヘッドカートリッジを具備したインクジェットプリント装置
JP3253184B2 (ja) 1993-08-10 2002-02-04 キヤノン株式会社 インクジェット記録ヘッドおよびインクジェット記録装置
EP0642925B1 (en) * 1993-08-27 1999-11-03 Hewlett-Packard Company Ink jet printhead electrical connections
EP0657849B1 (en) * 1993-11-30 2000-01-05 Hewlett-Packard Company Method and apparatus for colour inkjet printing using a colourless precursor
IT1272076B (it) * 1993-12-16 1997-06-11 Olivetti Canon Ind Spa Dispositivo di misura del livello di inchiostro di un modulo di stampaa getto di inchiostro
ATE194553T1 (de) * 1993-12-28 2000-07-15 Canon Kk Substrat für einen tintenstrahlkopf, tintenstrahlkopf und tintenstrahlgerät
US5742308A (en) * 1994-03-30 1998-04-21 Hewlett-Packard Company Ink jet printer cartridge refilling method and apparatus
EP0676416A3 (de) * 1994-04-11 1995-11-02 Hoechst Aktiengesellschaft Verfahren zum Sieben von Celluloseethern
US5583545A (en) * 1994-10-31 1996-12-10 Hewlett-Packard Company Ink level detection in a pressure regulated pen
US5812156A (en) * 1997-01-21 1998-09-22 Hewlett-Packard Company Apparatus controlled by data from consumable parts with incorporated memory devices
FI98159C (fi) * 1995-06-21 1997-04-25 Instrumentarium Oy Menetelmä ja sovitelma nestepinnan korkeuden mittaamiseksi
US5751319A (en) * 1995-08-31 1998-05-12 Colossal Graphics Incorporated Bulk ink delivery system and method
US6022094A (en) 1995-09-27 2000-02-08 Lexmark International, Inc. Memory expansion circuit for ink jet print head identification circuit
DE19537160C1 (de) * 1995-10-06 1996-12-19 Francotyp Postalia Gmbh Verfahren und Anordnung zur Überwachung der Funktion eines Tintendruckkopfes
US6257714B1 (en) * 1995-10-27 2001-07-10 Hewlett-Packard Company Method and apparatus for removing air from an inkjet print cartridge
FR2744391B1 (fr) 1996-02-01 1998-03-06 Imaje Sa Imprimante industrielle apte a recevoir au moins une cartouche de consommable
KR970061520A (ko) * 1996-02-03 1997-09-12 김광호 잉크제트프린터의 잉크카트리지 잉크보충방지장치 및 그 방법
GB9603813D0 (en) * 1996-02-22 1996-04-24 Videojet Systems Int An ink jet printing system
WO1998004414A1 (en) * 1996-07-30 1998-02-05 Philips Electronics N.V. Printing device
US6007173A (en) * 1996-09-26 1999-12-28 Xerox Corporation Ink status system for a liquid ink printer
US6036296A (en) * 1996-10-31 2000-03-14 Hewlett-Packard Company Fluid level detection apparatus and method for determining the volume of fluid in a container
US5743138A (en) * 1997-01-22 1998-04-28 Chartered Semiconductor Manufacturing Ltd. Spirally fluted float
US6227643B1 (en) * 1997-05-20 2001-05-08 Encad, Inc. Intelligent printer components and printing system
US6010210A (en) 1997-06-04 2000-01-04 Hewlett-Packard Company Ink container having a multiple function chassis
US5920146A (en) 1997-06-05 1999-07-06 Motorola Inc. Electrode edge wave patterns for piezoelectric resonator
JPH1151861A (ja) 1997-08-01 1999-02-26 Shiroki Corp 液体濃度測定装置
JP2947245B2 (ja) 1997-11-10 1999-09-13 日本電気株式会社 インクジェットプリンタ用インクカートリッジ
JPH11192720A (ja) * 1998-01-05 1999-07-21 Seiko Epson Corp インクジェット式記録装置、インク充填方法、及びインク補給方法
DE19809855B4 (de) * 1998-03-07 2005-01-20 Tally Computerdrucker Gmbh Tintendrucker mit einem am Druckergestell befestigbaren Tintentank
US5877943A (en) 1998-03-26 1999-03-02 Ball Semiconductor, Inc. Clustering adapter for spherical shaped devices
US6099101A (en) * 1998-04-06 2000-08-08 Lexmark International, Inc. Disabling refill and reuse of an ink jet print head
TW445214B (en) * 1998-04-30 2001-07-11 Hewlett Packard Co Inkjet ink level detection
US6039430A (en) * 1998-06-05 2000-03-21 Hewlett-Packard Company Method and apparatus for storing and retrieving information on a replaceable printing component
US6158850A (en) * 1998-06-19 2000-12-12 Lexmark International, Inc. On carrier secondary ink tank with memory and flow control means
JP2000021838A (ja) 1998-06-29 2000-01-21 Dainippon Screen Mfg Co Ltd 基板処理装置
US6312106B1 (en) * 1999-04-20 2001-11-06 Hewlett-Packard Company Method and apparatus for transferring information between a replaceable consumable and a printing device
US6494562B1 (en) * 1998-09-03 2002-12-17 Hewlett-Packard Company Method and apparatus for identifying a sales channel
US6416156B1 (en) * 1998-09-30 2002-07-09 Xerox Corporation Kinetic fusing of a marking material
JP2000146892A (ja) 1998-11-11 2000-05-26 Nec Corp プレーナ型化学センサ素子とその製造方法
US6106166A (en) * 1999-04-16 2000-08-22 Eastman Kodak Company Photoprocessing apparatus for sensing type of photoprocessing consumable and method of assembling the apparatus
US6302527B1 (en) * 1999-04-20 2001-10-16 Hewlett-Packard Company Method and apparatus for transferring information between a printer portion and a replaceable printing component
US6312074B1 (en) * 1999-04-30 2001-11-06 Hewlett-Packard Company Method and apparatus for detecting fluid level in a fluid container
US6799820B1 (en) * 1999-05-20 2004-10-05 Seiko Epson Corporation Liquid container having a liquid detecting device
DE60016503T2 (de) * 1999-06-04 2005-12-15 Canon K.K. Flüssigkeitsausstosskopf, Flüsigkeitsausstossvorrichtung und Verfahren zur Herstellung eines Flüssigkeitsausstosskopfes
DE19927138C2 (de) 1999-06-15 2002-02-28 Fischer W Mueller Blasformtech Verfahren und Vorrichtung zum Schließen und Öffnen der Formwerkzeuge einer Kunststoffverarbeitungsmaschine
US6938976B2 (en) * 1999-06-16 2005-09-06 Eastman Kodak Company Printer and method therefor adapted to sense data uniquely associated with a consumable loaded into the printer
JP3434746B2 (ja) * 1999-09-01 2003-08-11 芝府エンジニアリング株式会社 電力変換装置の制御装置
US6322182B1 (en) * 1999-09-29 2001-11-27 Wisertek International Corp. Method and apparatus of identifying ink stored in an ink-jet cartridge
US6719394B2 (en) 2000-04-14 2004-04-13 Canon Kabushiki Kaisha Semiconductor device, ink tank provided with such semiconductor device, ink jet cartridge, ink jet recording apparatus, method for manufacturing such semiconductor device, and communication system, method for controlling pressure, memory element, security system of ink jet recording apparatus
US6527356B1 (en) * 2000-06-02 2003-03-04 Eastman Kodak Company Printer capable of forming an image on a receiver substrate according to type of receiver substrate and a method of assembling the printer
US6685296B2 (en) 2000-06-16 2004-02-03 Canon Kabushiki Kaisha Ink tank and ink jet recording apparatus provided with the same
JP4019639B2 (ja) * 2001-02-07 2007-12-12 松下電器産業株式会社 アンテナ装置
US6652080B2 (en) * 2002-04-30 2003-11-25 Hewlett-Packard Development Company, Lp. Re-circulating fluid delivery system

Also Published As

Publication number Publication date
CN1367080A (zh) 2002-09-04
US7014287B2 (en) 2006-03-21
CA2350397C (en) 2006-01-10
EP1990201B1 (en) 2010-05-19
EP1990201A2 (en) 2008-11-12
US7210755B2 (en) 2007-05-01
ATE468227T1 (de) 2010-06-15
DE60136304D1 (de) 2008-12-04
ATE402821T1 (de) 2008-08-15
EP1710084A3 (en) 2007-02-28
SG127735A1 (en) 2006-12-29
EP1164022A2 (en) 2001-12-19
US7922274B2 (en) 2011-04-12
EP1990201A3 (en) 2009-03-25
EP1710084B1 (en) 2008-10-22
ATE411900T1 (de) 2008-11-15
DE60142198D1 (de) 2010-07-01
SG109453A1 (en) 2005-03-30
KR100427203B1 (ko) 2004-04-17
CA2350397A1 (en) 2001-12-16
US20070146409A1 (en) 2007-06-28
US20020033855A1 (en) 2002-03-21
CN100457463C (zh) 2009-02-04
EP1164022B1 (en) 2008-07-30
US20020154181A1 (en) 2002-10-24
US6827411B2 (en) 2004-12-07
EP1164022A3 (en) 2003-08-20
DE60135064D1 (de) 2008-09-11
TW514964B (en) 2002-12-21
US20040036733A1 (en) 2004-02-26
EP1710084A2 (en) 2006-10-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100427203B1 (ko) 고체 반도체 소자, 잉크 탱크, 잉크 탱크를 구비한 잉크제트 기록 장치, 액체 정보 수집 방법 및 액체의 물리적특성 변화 식별 방법
CN100364775C (zh) 固体半导体元件、带有该元件的墨水盒、以及它们的使用方法
KR100445622B1 (ko) 잉크 탱크 및 잉크 탱크가 마련된 잉크 제트 기록 장치
KR100404699B1 (ko) 중실 반도체 소자를 이용한 잉크 제트 기록 장치, 기록 방법, 기록 헤드 및 잉크에 대한 정보 수집 방법
JP3745199B2 (ja) 立体形半導体素子が配されたインクタンク、および該インクタンクが搭載されるインクジェット記録装置
JP3610296B2 (ja) 液体収納容器
JP3610286B2 (ja) インクタンク
JP3610281B2 (ja) インクタンク
JP3592203B2 (ja) 立体形半導体素子、インクタンク、および圧力調整方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20100323

Year of fee payment: 7

LAPS Lapse due to unpaid annual fee