JP3610286B2 - インクタンク - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、周囲の環境情報を検知し、その情報を外部へ伝達、表示する機能を有する半導体素子を用いたインクタンクに関する。
【０００３】
【従来の技術】
従来、記録ヘッドに設けた複数の噴射ノズルからインクを噴射させながら、記録ヘッドを搭載したキャリッジを用紙に対して相対的に走査することで、画像をドットパターンで用紙に形成するインクジェット記録装置においては、記録用のインクを収容したインクタンクを設け、そのインクタンクのインクをインク供給路を介して記録ヘッドに供給するようにしている。そこで、そのインクタンクのインクの残量を検出するためのインク残量検出装置が実用に供されるととにも、種々提案されている。
【０００４】
例えば、特開平６−１４３６０７号公報に開示されたものは、図３２に示すように、非導電性のインクが満たされているインクタンク７０１の底側の内面に配設された２本（１対）の電極７０２と、インクタンク７０１内のインク液面に浮遊している浮揚体７０３とを有している。２本の電極７０２は、両者間の導通状態を検知する検知部（不図示）にそれぞれ接続されている。また、浮揚体７０３には、電極７０２と対向する位置に電極７０４が配設されている。インクタンク７０１内のインクが消費され、それと共に浮揚体７０３の位置が低下して電極７０４が電極７０２と接触すると、検知部により電極７０２間のの導通状態が検知される。これにより、インクタンク７０１内のインクが無いことが検出され、インクジェット記録ヘッド７０５の動作が停止される。
【０００５】
また、特登録２９４７２４５号によれば、図３３に示すように、下部が底面に向かって漏斗状に形成されるとともに、底面に２つの導電体８０１，８０２が設けられ、インク８０３よりも比重の小さい金属球８０４が内部に設置される構成のインクジェットプリンタ用インクカートリッジ８０５が開示されている。このような構成では、インク８０３が消費されて減っていくとインク８０３の液面が下がる。それに伴って、インク８０３の表面に浮かんでいる金属球８０４の位置が下がっていく。インク８０３の液面がインクカートリッジ筺体の底面の位置まで下がると、金属球８０４は２つの導電体８０１，８０２に接する。すると、導電体８０１，８０２が導通するので、その間に電流が流れる。その通流を検出すれば、インクエンド状態を検出することができる。インクエンド状態が検出されれば、インクエンド状態を示す情報が使用者に知らされる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述した構成はいずれも、インクタンク内に設置された電極間の導通の有無の検出によりインク無しを検出するものであるので、インクタンク内に検出用の電極を配置する必要がある。しかも、インクタンク内にインクが存在しているときにインクを介して電極間が導通しないようにするため、インク成分に金属イオンが用いられない等の、使用するインクに制約が生じてしまう。
【０００７】
また、上記の構成ではインクの有無しか検知することが出来ず、その他のタンク内情報を外部が知ることが出来ない。例えば、インク残量がどれくらいであるか、インクタンク内の圧力情報、インク物性の変化などは、インクジェットヘッドを常に安定した吐出量で動作するために重要なパラメータであり、タンク内のインク消費に伴って時々刻々と変化するタンク内圧を外部のインクジェット記録装置にリアルタイムで知らせたり、インク物性の変化を外部へ伝達できるタンクが望まれている。
【０００８】
さらに、一方的にインクタンク内の検知した情報を外部へ知らせるのみならず、外部からの問いかけに対して内部情報を返答するような双方向の情報のやり取りを実施できるインクタンクが望まれている。
【０００９】
上記のようなインクタンクを開発するにあたって、本発明者らは、直径１ミリのシリコン・ボールの球面上に半導体集積回路を形成するというボール・セミコンダクター社のボール・セミコンダクターに着目した。このボールセミコンダクターは球形であるため、これをインクタンク内に収容すれば、周囲環境情報の検出や外部との双方向の情報のやり取りを平面形に比べて非常に効率良く行えることが予想された。しかしながら、このような機能を持つものを調査したところ、ボール・セミコンダクター同士を電気配線で接続する技術などが存在する（米国特許明細書第５８７７９４３号参照）だけで、上記の機能を持つ素子自体の開発が必要となった。また、この素子をインクタンクに有効に適用できるものとするために、いくつかの固有の課題もあった。
【００１０】
第１に、タンク内に収容された素子を起動させるための電力の供給である。素子の起動のための電源をインクタンクに持たせるとタンクが大型になったり、タンク外部に電源を備える場合でも電源と素子との接続手段が必要になり、タンクの製造コストが増え、タンクカートリッジが高価になるので、外部より非接触で素子を起動させねばならない。
【００１１】
第２に、素子を、インクタンクのインク液面や液面より一定の距離沈んだインク中で浮遊させなければならない場合があることである。例えば、インクタンク内のインク消費に伴う負圧量の変動を経時的に監視するには、インク液面に素子が位置するのが望ましいが、素子は水より比重の大きいシリコンからなるため、インクに浮遊させることは一般には困難である。
【００１３】
本発明の目的は、インクタンク内の詳細な情報をリアルタイムで検出し、外部のインクジェット記録装置と双方向に情報のやり取りを行うことができる立体形半導体素子を配したインクタンクを提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明のインクタンクは、インクを吐出する吐出ヘッドに供給するインクを収容するインクタンクであって、
少なくとも前記インクの水素イオン濃度指数、濃度、密度の一つを含む、前記インクの化学的物性の情報を入手する情報入手手段と、
前記情報入手手段により入手された入手情報を外部へ表示または伝達する情報伝達手段と、
外部から与えられるエネルギーを、前記情報入手手段および前記情報伝達手段を動作させるための、前記エネルギーとは異なる種類のエネルギーに変換するエネルギー変換手段とを有した立体形半導体素子を備えており、
該立体形半導体素子は、前記インクタンクのインク貯蔵部のインク液面もしくはインク中の所定の位置で浮遊するための空洞部を有し、前記立体形半導体素子の重心が当該素子の中心より下部に位置するとともに、当該素子のメタセンタが前記重心より上部に位置するように構成されることで、インク中での前記立体形半導体素子の姿勢が保持されるように構成されたものであることを特徴とする。
【００１７】
本発明のインクタンクは、情報を入手すべき対象であるインクに接して置かれる立体形半導体素子を有する。立体形半導体素子は、情報入手手段により、インクに関する情報を入手し、その情報を、情報伝達手段により外部へ伝達する。これら情報入手手段および情報伝達手段を作動させるためのエネルギーは、エネルギー変換手段によって、外部からのエネルギーが異なる種類のエネルギーに変換されて与えられる。このように、インクに関する情報を入手して外部に伝達する機能を立体形の半導体素子に作り込んでいるので、情報の入手および伝達を三次元的に行える。そのため、平板型の半導体素子を用いる場合に比べ、情報の入手および伝達の方向の制限も少ないので、インクに関する情報の入手および外部への伝達が効率的に行えるようになる。
【００１８】
入手情報と比較するための情報を蓄積する情報蓄積手段と、これに蓄積された情報と情報入手手段で入手した情報とを比較し外部への情報の伝達の必要性を判断する判断手段とを更に有することで、入手情報は必要に応じて外部へ伝達される。さらに、外部からの信号を受信する受信手段を付加することで、受信信号に応じて情報を入手し、蓄積情報との比較結果をその入手情報とともに外部へ伝達し、外部装置と双方向に信号の送受信を行うことも可能となる。
【００２０】
本発明の立体形半導体素子は、好ましくは、インクジェット記録の分野における、記録用のインクに関する情報を入手するのに用いられる。記録用のインクは、一般的にはインクタンク内に収容されており、インクタンク内のインクに関する情報を入手することは、高品位な記録を行う上で非常に重要である。
【００２９】
なお、本明細書中の「メタセンタ」とは、釣り合いにある時の重量の作用線と、傾いたときの浮力の作用線との交点を示す。
【００３０】
また本明細書中の「立体形半導体素子」の「立体形」とは、三角柱、球、半球体、四角柱、回転楕円体、一軸回転体など、種々の立体形を全て含む。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００３２】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態による立体形半導体素子の内部構成および外部とのやり取りを表したブロック構成図である。この図で示す形態の立体形半導体素子（以下、単に「素子」という）１１は、インクタンク内に配置されており、外部Ａから素子１１に向かって非接触で供給された起電力１２を電力１３に変換するエネルギー変換手段１４と、エネルギー変換手段１４で変換された電力１３により起動する情報入手手段１５、判断手段１６、情報蓄積手段１７、および情報伝達手段１８とを備えている。素子１１を動作させるために供給する起電力には、電磁誘導、熱、光、放射線などを適用することができる。また、少なくともエネルギー変換手段１４および情報入手手段１５は素子１１の表面もしくは表面付近に形成されていることが望ましい。
【００３３】
情報入手手段１５は、素子１１の周囲環境情報であるインクタンク内のインクに関する情報（インク情報）を入手し、判断手段１６へ出力する。判断手段１６は、情報入手手段１５より入手したインク情報と情報蓄積手段１７に記憶されている情報とを比較し、入手したインク情報を外部へ伝達する必要があるか否かを判断する。情報蓄積手段１７は、入手するインク情報と比較する諸条件や情報入手手段１５より入手したインク情報そのものをデータテーブルとして蓄積する。情報伝達手段１８は、判断手段１６からの命令に基づき、エネルギー変換手段１４により与えられた電力を、インク情報を外部Ａ又は外部Ｂに伝達するためのエネルギーに変換して、外部Ａ又は外部Ｂへインク情報を伝達する。ここで、外部Ｂとは、起電力１２の供給源である外部Ａとは異なる対象であり、この素子１１が収容されるインクタンクを搭載するインクジェット記録装置の他に、例えば、人の視覚や聴覚といった感覚器官も含む。
【００３４】
図２は、図１に示した素子の動作を説明するためのフローチャートである。図１及び図２を参照すれば、外部Ａから素子１１に向かって起電力１２を与えると、エネルギー変換手段１４は起電力１２を電力１３へと変換し、その電力１３により情報入手手段１５、判断手段１６、情報蓄積手段１７、および情報伝達手段１８を起動する。
【００３５】
起動した情報入手手段１５は、素子１１の周囲環境情報であるインクタンク内のインク情報、例えば、インクの残量、インクの種類、温度、ｐｈなどの情報を入手する（図２のステップＳ１１）。次に、判断手段１６は、入手したタンク内部情報と参照するための条件を情報蓄積手段１７より読み出し（図２のステップＳ１２）、この読み出した条件と入手したタンク内部情報とを比較し、情報伝達の必要性を判断する（図２のステップＳ１３）。ここで、情報蓄積手段１７に予め設定してある条件に基づく判断は、例えばインク残量が２ｍｌ以下になったり、インクのｐｈが大きく変化したりした為にタンク交換が必要との判断を行うことが挙げられる。
【００３６】
ステップＳ１３において判断手段１６が外部へタンク内の情報を伝達する必要がないと判断した場合には、情報蓄積手段１７に現在のインクタンク内の情報が蓄積される（図２のステップＳ１４）。なお、次に情報入手手段１５がインクタンク内の情報を入手したとき、判断手段１６は、その入手した情報とここで蓄積された情報とを比較してもよい。
【００３７】
またステップＳ１３において、判断手段１６がインクタンク内の情報を外部へ伝達する必要があると判断した場合には、エネルギー変換手段１５により変換され電力１３が、情報伝達手段１８でさらに、インクタンク内の情報を外部へ伝達するためのエネルギーへと変換される。この伝達するためのエネルギーとしては、磁界、光、形、色、電波、音などを使用することが可能であり、例えば、インク残量が２ｍｌ以下になったと判断された場合には音を鳴らしてタンク交換が必要であることを外部Ｂ（例えば、インクジェット記録装置）に伝達する（図２のステップＳ１５）。また、伝達先はインクジェット記録装置のみでなく、特に光、形、色や音などの場合は人の視覚や聴覚に伝達してもよい。さらに、インク残量が２ｍｌ以下になったと判断された場合には音を発し、インクのｐｈが大きく変化したときには光を発するなど、情報に応じてその伝達方法を変えてもよい。
【００３８】
インクジェット記録装置に用いられる場合、素子１１に外部エネルギーとして起電力を供給する手段を設けるのに好ましい位置としては、シリアル型のインクジェット記録装置を例に挙げると、記録ヘッド、キャリッジ、記録ヘッドの回復ポジション、もしくはキャリッジリターンポジション等が挙げられる。これ以外にも、起電力を供給する手段を有する装置を用いれば、インクジェット記録装置がなくてもインクタンク内部の状態を知ることができ、例えば、工場や販売店で、実際にインクタンクをインクジェット記録装置に装着することなく、インクタンクの品質検査を行うこともできる。
【００３９】
本実施形態によれば、素子１１がエネルギー変換手段１５を有しているので、外部と直接的な電気的配線を行う必要がなくなり、外部と直接的な電気的配線を行うことが困難な個所、例えば、後述する図１１〜図１４に示すようなインク中など、対象物中のどの個所であっても素子１１を使用することができる。インク中に素子１１を配すれば、インクの状態をリアルタイムで正確に把握することが可能となる。
【００４０】
また、素子１１がエネルギー変換手段１５を有しているので、素子１１を動作させるための起電力を蓄積する手段（本例では電源）を素子１１に設ける必要がなくなる。そのため、素子１１の小型化が可能となり、狭い個所、もしくは図１１〜図１４のようにインク中など、対象物中のどの個所であっても素子を使用することができる。尚、本形態では素子１１と非接触で素子１１に起電力を供給したが、一時的に外部と接触して起電力を供給した後、外部と非接触となる形態でもよい。
【００４１】
ここで、エネルギー変換手段１４について、電磁誘導を利用して電力を発生させる場合を例に挙げて説明する。
【００４２】
図３は、本発明の立体形半導体素子の構成要素であるエネルギー変換手段の電力発生原理を説明するための図である。
【００４３】
図３において、コイルＬａを有する外部共振回路１０１と、コイルＬをを有する発振回路１０２とを、両コイルＬ_ａ，Ｌを隣接させて設置する。この状態で、外部共振回路１０１を通じてコイルＬ_ａに電流Ｉ_ａを流すと、電流Ｉ_ａによって発振回路１０２のコイルＬを貫く磁束Ｂが生じる。ここで、電流Ｉ_ａを変化させるとコイルＬを貫く磁束Ｂが変化するので、コイルＬには誘導起電力Ｖが生じる。したがって、素子１１にエネルギー変換手段として発振回路１０２を作り込み、素子１１の外部の例えばインクジェット記録装置に、外部共振回路１０１を、素子側の発振回路１０２のコイルＬと素子外部の共振回路１０１のコイルＬ_ａとが隣接するように配設する事により、外部からの電磁誘導による誘導起電力で、素子１１を動作させる電力を発生することができる。
【００４４】
素子１１にエネルギー変換手段として作り込んだ発振回路１０２のコイルＬを貫く磁束Ｂは、外部共振回路１０１のコイルＬ_ａの巻き数Ｎ_ａと電流Ｉ_ａの積に比例するから、比例定数をｋとして、
【００４５】
【数１】

【００４６】
で表される。
【００４７】
また、コイルＬの巻き数をＮとしたとき、コイルＬに生じる起電力Ｖは、
【００４８】
【数２】

【００４９】
となる。
【００５０】
ここで、コイルＬの磁心の透磁率をμ_ａ、磁界をＨ、外部共振回路１０２のコイルＬ_ａと素子１１に作り込んだコイルＬとの距離をｚとすると、磁束Ｂは、
【００５１】
【数３】

【００５２】
となる。
【００５３】
また、（２）式の相互インダクタンスＭは、
【００５４】
【数４】

【００５５】
となる。ここで、μ_ｏは、真空での透磁率である。
【００５６】
そして、素子１１に作り込んだ発信回路１０２のインピーダンスＺは、
【００５７】
【数５】

【００５８】
と表され、外部共振回路１０１のインピーダンスＺ_ａは、
【００５９】
【数６】

【００６０】
となる．ここで、Ｊは、磁化を表している。
【００６１】
この外部共振回路１０１が共振（電流値：Ｉ_ａが最大になるとき）した時のインピーダンスＺ_０は、
【００６２】
【数７】

【００６３】
となり、この共振回路１０２の位相の遅れφは、
【００６４】
【数８】

【００６５】
となる。
【００６６】
そして、この外部共振回路１０１の共振周波数ｆ_ｏは、
【００６７】
【数９】

【００６８】
で求められる。
【００６９】
上記のような関係から、素子１１に作り込んだ発振回路１０２のインピーダンスＺがインクタンク内のインクの変化に応じて変化すると、外部共振回路１０１の周波数が変化し、外部共振回路１０１のインピーダンスＺ_ａの振幅および位相差に、上記のインクの変化が表れてくる。さらには、この位相差や振幅には、インク残量（即ち、Ｚの変化）も含まれている。
【００７０】
例えば、外部共振回路１０１の共振周波数ｆｏを変化させることで、素子１１に作り込んだ発振回路１０２からの出力（インピーダンスＺ）が、周囲の環境変化に応じて変化するので、この周波数依存性を検出することで、インクの有無やインク残量を検出することができる。
【００７１】
したがって、素子１１に作り込む発振回路１０２は、電力を発生させるエネルギー変換手段１４としてのみならず、その発振回路１０２と外部共振回路１０１との関係で、インクタンク内のインクの変化を検知する情報入手手段１５の一部を兼用している。
【００７２】
以上説明したような、外部共振回路１０１により電力が供給される素子１１を、インク情報を検出するための素子として収容したインクタンクの構成例について、図４を参照して説明する。
【００７３】
図４は、図１に示す素子１１を収容したインクタンクの概略構成図である。図４に示すインクタンク５０は、互いに仕切壁５０ａで仕切られた負圧発生室５１とインク室５２とを有する。仕切壁５０ａの下端部は連通路５０ｂとなっており、この連通路５０ｂを介して、負圧発生室５１とインク室５２とが連通している。負圧発生室５１には、繊維体や多孔質体などで構成される負圧発生部材が収納されており、負圧発生室５１内でインクは負圧発生部材に吸収された状態で保持されている。また、負圧発生室５１には、負圧発生室５１内のインクをインクジェット記録ヘッド（不図示）等、外部に供給するためのインク供給口５３と、負圧発生室５１の内部を大気と連通させる大気連通口（不図示）とが設けられている。インク室５２は、連通路５０ｂを除いて実質的に密閉構造で、インクをそのまま保持しており、素子１１は、インク室５２に保持されたインクの液面に浮かべられている。このような、素子１１を浮かばせるための構造については後述する。素子１１には、図３を用いて説明した発振回路（不図示）が作り込まれており、素子１１は、インクタンク５０の下方に配置された外部共振回路１０１からの電磁誘導による誘導起電力で電力を発生し、かつ、共振周波数を発生してインクタンク５０内のインク情報を外部に伝達する。
【００７４】
このような構成のインクタンク５０によれば、インク供給口５３からのインクの消費に伴い、連通路５０ｂを介して、負圧発生室５１からインク室５２へ気体（大気連通口から導入された気体）が導出されるとともに、それと見合った量のインクがインク室５２から負圧発生室５１へ導入され、これにより、負圧発生室５１内に保持されるインクの量すなわち負圧発生室５１内の負圧がほぼ一定に保たれる。
【００７５】
ここで、素子１１に設けられた発振回路で発生する出力の例を、共振周波数と振幅との関係として、図５に示す。図５に示すように、発振回路で発生する出力は、インクタンク５０内（正確にはインク室５２）のインクの状況に応じて、例えばａ〜ｃのように、振幅のピーク値を示す共振周波数およびそのピーク値での振幅にそれぞれ違いが生じる。具体的には、図６（ａ）に示すように、振幅のピーク値を示す共振周波数ｆ_ａ、ｆ_ｂ、ｆ_ｃは、インクのｐＨと相関関係をもっている。この図６（ａ）に示す関係を予め測定しておくことで、インクのｐＨの変化を検知することができる。インクの濃度に関しても、違う周波数領域帯で同様の関係があり、その関係を予め測定しておくことで、インクの濃度変化を検知することができる。
【００７６】
また、図５に示した共振周波数領域での振幅値の変化Ａ，Ｂ，Ｃは、図６（ｂ）に示すように、素子１１と外部共振回路１０１との距離と相関関係をもっている。従って、インクが満タンのときと空のときとの振幅値を予め測定しておくことで、インクタンク５０内での素子１１の位置、すなわちインクの残量を検知することができる。
【００７７】
また、液体の密度は、状態方程式
ＰＶ＝ｎＲＴ （１０）
（ここで、Ｐ：圧力、Ｖ：体積、ｎ：グラム分子量、Ｒ：気体定数、Ｔ：絶対温度）
を用いて近似することも可能である。
【００７８】
式（１０）において、Ｔを一定とすると、密度ρは、
【００７９】
【数１０】

【００８０】
（ここで、Ｍ：分子量）
で表される。すなわち、液体の圧力および温度を検知することができれば、液体の密度の状態変化も測定可能である。
【００８１】
液体の圧力については、例えば、詳しくは後述するが、ポリシリコン膜でダイアフラムを構成し、圧力の変化によるダイアフラムの変位に伴う抵抗値変化を利用した圧力センサを、本実施形態の素子１１に作り込むことで検知することができる。
【００８２】
また、液体の温度については、例えば、特開平７−５２３８７号公報に記載されている、記録ヘッドの温度を検知するためのダイオードセンサを本実施形態の素子１１に作り込むことによって、検知することができる。
【００８３】
以上のように、素子１１に圧力センサおよび温度センサを作り込むことで、インクの密度を検知することができる。経時変化も同様に検知できると、液体の粘度／表面張力の変化も推定することができる。
【００８４】
液体の粘度に関しては、オリック・アーバーの式
【００８５】
【数１１】

【００８６】
（ここで、η：粘度、Ａ：定数、Ｂ：定数）
から、密度の変化により液体の粘度の変化を推定することができる。
【００８７】
液体の表面張力と密度との間には、マクレオドによる、
γ＝｛Ｃ（ρ_０−ρ）｝^４．０ （１３）
（ここで、γ：表面張力、Ｃ：液体により決められた定数）
の関係式がある。この式（１３）から、密度の変化により、液体の表面張力の変化を推定することができる。
【００８８】
以上のことから、素子１１をインクタンク５０に適用することにより、インクのｐＨ、濃度、密度などといったインク情報を経時的に検知しインクタンク５０の外部へ伝達することが可能となるので、例えば、使用していたインクタンクが別のものに換えられたり、インクタンク５０内に別のインクが注入され、インクの量が以上に増加したりインクの成分が変化した場合であっても、これらを異常として正確に検知することができる。また、インクの粘度や表面張力の変化も推定することができるので、記録ヘッドの制御部へこれらの情報を伝達し、安定した吐出特性を保つ駆動条件を設定することもできる。
【００８９】
なお、図４では、図１に示した構成を有する素子１１を用いたが、判断手段１６および情報蓄積手段１７は、素子１１にでなくインクタンク５０の外部に設けてもよい。
【００９０】
ところで、前述したように、図４に示すインクタンク５０では素子１１はインク液面に浮かべられているが、そのようなインク液面に浮かぶ素子１１について、その製造方法とともに、以下に説明する。
【００９１】
図７は、図４に示す浮遊型の素子１１を、前述したボール・セミコンダクターのベースとなる球状シリコンを用いて製造する場合の製造方法の一例を説明するための一連の工程を示す図である。なお、図７では、各工程を球状シリコンの中心を通る断面で示している。また、ここでは、球状シリコンの重心を中心より下部になるように作成し、且つ、球面体内部の上部を空洞にして、更に、その空洞部を気密状態に保持する場合の製造方法を例に挙げる。
【００９２】
まず、図７（ａ）に示す球状シリコン２０１に対し、その全表面上に、図７（ｂ）に示すように熱酸化のＳｉＯ_２膜２０２を形成する。その後、図７（ｃ）に示すようにＳｉＯ_２膜２０２の一部に開口２０３を形成するため、フォトリソグラフィプロセスを用いて、パターニングをする。
【００９３】
そして、図７（ｄ）に示すように、開口２０３を通じてのＫＯＨ溶液を用いた異方性エッチングにより、球状シリコン２０１の上半部を除去し、空洞部２０４を形成する。その後、図７（ｅ）に示すように、ＬＰＣＶＤ法を用いて、空洞部２０４の内面も含む、球状シリコン２０１およびＳｉＯ_２膜２０２の全露出面をＳｉＮ膜２０５で被覆する。
【００９４】
更に、図７（ｆ）に示すように、メタルＣＶＤ法を用いて、ＳｉＮ膜２０５の外表面上にＣｕ膜２０６を形成する。そして、図７（ｇ）に示すように、周知のフォトリソグラフィプロセスを用いてＣｕ膜２０６をパターニングし、発振回路１０２（図３参照）の一部である導電体コイルＬを巻き数Ｎで形成する。その後、導電体コイルＬを形成した立体形素子を真空装置から大気中に出し、上部の開口２０３を樹脂や栓などの封止部材２０７で塞ぎ、球面体内部の空洞部２０４を密閉状態にする。このように製造すれば、シリコンからなる素子自体に浮力を持たせることができる。
【００９５】
また、このような浮遊型の立体形半導体素子を製造する前に球状シリコンに形成しておくコイルＬ以外の駆動回路素子は、Ｎ−ＭＯＳ回路素子を用いている。図８に、Ｎ−ＭＯＳ回路素子を縦断するように切断した模式的断面図を示す。
【００９６】
図８によれば、Ｐ導電体のＳｉ基板４０１に、一般的なＭｏｓプロセスを用いたイオンプランテーション等の不純物導入および拡散により、Ｎ型ウェル領域４０２にＰ−Ｍｏｓ４５０が構成され、Ｐ型ウェル領域４０３にＮ−Ｍｏｓ４５１が構成されている。Ｐ−Ｍｏｓ４５０およびＮ−Ｍｏｓ４５１は、それぞれ厚さ数百Åのゲート絶縁膜４０８を介して、４０００Å以上５０００Å以下の厚さにＣＶＤ法で堆積したｐｏｌｙ−Ｓｉによるゲート配線４１５、およびＮ型あるいはＰ型の不純物導入をしたソース領域４０５、ドレイン領域４０６等で構成され、それらＰ−Ｍｏｓ４５０とＮ−Ｍｏｓ４５１によりＣ−Ｍｏｓロジックが構成されている。
【００９７】
素子駆動用のＮ−Ｍｏｓトランジスタ３０１は、やはり不純物導入および拡散等の工程により、Ｐ型ウェル基板４０２上のドレイン領域４１１、ソース領域４１２およびゲート配線４１３等で構成されている。
【００９８】
ここで、素子駆動ドライバとしてＮ−Ｍｏｓトランジスタ３０１を使うと、１つのトランジスタを構成するドレインゲート間の距離Ｌは、最小値で約１０μｍとなる。その１０μｍの内訳の１つは、ソースとドレインのコンタクト４１７の幅であり、それらの幅分は２×２μｍであるが、実際は、その半分が隣のトランジスタとの兼用となるため、その１／２の２μｍである。内訳の他は、コンタクト４１７とゲート４１３の距離分の２×２μｍの４μｍと、ゲート４１３の幅分の４μｍであり、合計１０μｍとなる。
【００９９】
各素子間には、５０００Å以上１００００Å以下の厚さのフィールド酸化により酸化膜分離領域４５３が形成され、素子分離されている。このフィールド酸化膜は、一層目の蓄熱層４１４として作用する。
【０１００】
各素子が形成された後、層間絶縁膜４１６が約７０００Åの厚さにＣＶＤ法によるＰＳＧ、ＢＰＳＧ膜等で堆積され、熱処理により平坦化処理等をされてから、コンタクトホールを介して、第１の配線層となるＡｌ電極４１７により配線が行なわれている。その後、プラズマＣＶＤ法によるＳｉＯ_２膜等の層間絶縁膜４１８を１００００Å以上１５０００Å以下の厚さに堆積し、更にスルーホールを形成した。
【０１０１】
このＮ−Ｍｏｓ回路を、浮遊型の素子を形成する前に形成しておく。そして、本発明のエネルギー変換手段としての発振回路などとの接続を上記スルーホールを介して行なう。
【０１０２】
図４に示した例では、素子１１を起動させる電力を供給する外部エネルギーにコイルによる電磁誘導を利用したが、これ以外に、光の明暗を利用してもよい。光の明暗を電気信号に変換する場合は、光の照射により抵抗値が変化する材料（例えば、光導電体）を用いて、光導電効果により電力を発生させることができる。光導電体としては例えば、ＣｄＳ，ＩｎＳｂやＨｇ_０．８Ｃｄ_０．２Ｔｅなどの二元合金／三元合金や、ＧａＡｓ，Ｓｉ，Ｖａ−Ｓｉなどが用いられる。さらに、起電力として熱を使用する場合は、物質の放射エネルギーから量子効果により電力を発生させることができる。
【０１０３】
（第２の実施の形態）
図９は、本発明の第２の実施の形態による立体形半導体素子の内部構成および外部とのやり取りを表したブロック構成図である。この図で示す形態の立体形半導体素子（以下、単に「素子」という）２１は、インクタンク内に配置されており、外部Ａから素子２１に向かって非接触で供給された起電力２２を電力２３に変換するエネルギー変換手段２４と、エネルギー変換手段２４で変換された電力により起動する情報入手手段２５、判断手段２６、情報蓄積手段２７、情報伝達手段２８、および受信手段２９とを備えている。本実施形態は、第１の実施の形態とは受信機能を有する点、すなわち受信手段２９を有する点が第１の実施形態と異なり、その他は第１の実施形態と同様である。素子２１を動作させるために供給する起電力２２には、電磁誘導、熱、光、放射線などを適用することができる。また、少なくともエネルギー変換手段２４、情報入手手段２５および受信手段２９は素子２１の表面もしくは表面付近に形成されていることが望ましい。
【０１０４】
情報入手手段２５は、素子２１の周囲環境情報であるインクタンク内のインク情報を入手する。受信手段２９は外部Ａまたは外部Ｂからの入力信号３０を受信する。判断手段２６は、受信手段２９からの入力信号に応じて、情報入手手段２５にインク情報を入手させ、この入手したインク情報と情報蓄積手段２７に記憶してある情報とを比較し、入手したインク情報が所定の条件を満たすかどうかを判断する。情報蓄積手段２７は、入手するインク情報と比較する諸条件や情報入手手段２５より入手したインク情報そのものをデータテーブルとして蓄積する。情報伝達手段２８は、判断手段２６の命令によって、電力を、インク情報を外部Ａ、外部Ｂまたは外部Ｃへ伝達するためのエネルギーに変換して、判断手段２６による判断結果を外部Ａ、外部Ｂまたは外部Ｃへ表示、伝達する。
【０１０５】
図１０は、図９に示した素子の動作を説明するためのフローチャートである。図９及び図１０を参照すれば、外部Ａから素子２１に向かって起電力２２を与えると、エネルギー変換手段２４は起電力２２を電力２３へと変換し、その電力により情報入手手段２５、判断手段２６、情報蓄積手段２７、情報伝達手段２８および受信手段２９を起動する。
【０１０６】
この状態で、外部Ａ又は外部Ｂから、素子２１にインクタンク内の情報を聞くための信号３０を送信する。この入力信号３０は、例えばインクタンク内にまだインクが残っているかどうかを素子２１に聞くための信号であり、受信手段２９で受信される（図１０のステップＳ２１）。すると、判断手段２６は、情報入手手段２５に、インクタンク内のインク情報、例えばインクの残量、インクの種類、温度、ｐＨなどの情報を入手させ（図１０のステップＳ２２）、かつ入手したインク情報と参照するための条件を情報蓄積手段２７より読み出し（図１０のステップＳ２３）、入手したインク情報が設定条件を満たすかどうかを判断する（図１０のステップＳ２４）。
【０１０７】
ステップＳ２４において入手情報が設定条件を満たさないと判断した場合にはその満たしていない旨を、入手情報が設定条件を満たすと判断した場合にはその満たしている旨を外部Ａ又は外部Ｂ又は外部Ｃに伝達する（ステップＳ２５，Ｓ２６）。このとき、判断結果に併せて入手情報も伝達してもよい。この伝達は、エネルギー変換により得られた電力を、情報伝達手段２８でさらに、インクタンク内のインク情報を外部へ伝達するためのエネルギーへ変換することで行なう。この伝達するためのエネルギーとしては、磁界、光、形、色、電波、音などを使用することが可能であり、判断結果に応じて変化させ、また、判断すべき質問内容（例えば、インク残量が２ｍｌ以下であるかや、インクのｐＨが変化しているか等）に応じて、その伝達方法を変えてもよい。
【０１０８】
なお、外部Ａ又は外部Ｂからの入力信号３０と共に起電力をも素子２１に与えても良く、例えばその起電力が電磁誘導の場合はインクの残量について聞くための信号、光の場合はｐｈを聞くための信号など、情報の種類によって使い道を分けて与えても良い。
【０１０９】
本実施形態によれば、外部からの信号を受信する機能を有しているため、第１の実施の形態による効果に加え、外部からの様々な種類の信号による質問に対して返答することが可能となり、素子と外部とで情報のやり取りを行うことができる。
【０１１０】
（第３の実施の形態）
図１１は、本発明の第３の実施の形態による立体形半導体素子の内部構成および外部とのやり取りを表したブロック構成図である。この図で示す形態の立体形半導体素子（以下、単に「素子」という）３１は、インクタンク内に配置されており、外部Ａから素子３１に向かって非接触で供給された起電力３２を電力３３に変換するエネルギー変換手段３４と、エネルギー変換手段３４で変換された電力を用いて浮力を発生させる浮力発生手段３５とを備えている。
【０１１１】
本実施形態では、外部Ａから素子３１に向かって起電力３２を与えると、エネルギー変換手段３４は起電力３２を電力３３へと変換し、その電力３３を用いて浮力発生手段３５は素子３１の浮力を発生し、素子３１をインク液面で浮遊させる。この浮力は必ずしもインク液面だけでなく、インクが空の状態で吐出を行うのを防止するために、素子３１の位置が必ずインク液面から一定距離下方に存在するようにしてもよい。
【０１１２】
図１２に、インクタンクのインク中に浮遊させた素子の位置を、インクの消費変化とともに示す。なお、図１２に示すインクタンクは図４に示すインクタンクと同様の構成であるので、ここではその説明は省略する。
【０１１３】
図１２に示すようなインクタンクでは、インク供給口３６より負圧発生部材３７のインクが外部へ導出されるのに伴い、消費された分のインクがインク室から負圧発生部材３７に導入される。これにより、インク室内のインク３８中の素子３１は、インク液面Ｈから一定距離下方に存在した状態で、インクの消費によるインク液面Ｈの位置の低下と共に移動する。
【０１１４】
図１３は、素子３１の位置を確認し、タンク交換の必要性を判断するためのフローチャートである。図１１及び図１３のステップＳ３１〜Ｓ３４を参照すると、外部Ａ又は外部Ｂ（例えばインクジェット記録装置）により素子３１に向けて光を発信し、その光を外部Ａ又は外部Ｂ（例えばインクジェット記録装置）又は外部Ｃで受信することにより素子３１の位置が検知され、この検出された素子３１の位置により、インクタンクを交換する必要があるか等をインクジェット記録装置が判断し、必要がある場合はタンク交換を音や光等で報知する。
【０１１５】
素子３１の位置の検出方法としては、エネルギー変換手段３４として図３に示した発振回路１０２を用い、インクタンクの外部に外部共振回路１０１と設置すれば、発振回路１０２からの出力に基づいて第１の実施形態と同様に検知する方法が挙げられる。また、その他に、インク液面の変位に伴って素子３１が通過する位置に発光手段と受光手段とを対向配置し、発光手段から発せられた光を素子３１が遮蔽することにより素子３１の位置を検出する方法、または、発光手段から発した光を素子３１で反射させ、その反射光により素子３１の位置を検出する方法などが挙げられる。
【０１１６】
本実施形態によれば、第１の実施形態において図７を参照して説明したように内部に空洞部を設けなくても素子３１を浮遊させることができ、しかも、液体の比重が異なるなど、素子３１が用いられる環境により素子３１に必要な浮力などが変化する場合においても、外部からの起電力３２をエネルギー変換手段３４により変換して所望の位置に常に素子が存在するように設定することができるので、素子３１が置かれる環境に拘わらず素子３１を使用することが可能である。
【０１１７】
なお、本実施形態は上述した第１及び第２の実施の形態に適宜組み合わせることも可能である。
【０１１８】
（第４の実施の形態）
本実施形態は、第１又は第２の実施形態と同様の構成を有する素子に、他の素子に情報を伝達する機能を付与し、これらを対象物中に複数配置した構成としたものである。
【０１１９】
まず、本実施形態の概念について図１４を参照して説明する。図１４は、本発明の第４の実施の形態の概念を説明するための図である。
【０１２０】
図１４（Ａ）に示す例では、第１の実施の形態と同様の構成を有する複数の素子４１，４２，…，４３が対象物中に配されており、各素子４１，４２，…，４３に外部Ａ又は外部Ｂより起電力が供給されると、各素子４１，４２，…，４３はそれぞれ周囲環境情報を入手する。そして、素子４１の入手情報ａは素子４２へ、素子４１及び素子４２の入手情報ａ，ｂは次の素子へと順次伝達され、最後の素子４３はすべての入手情報を外部Ａ又は外部Ｂに伝達する。
【０１２１】
また、図１４（Ｂ）に示す例では、第２の実施の形態と同様の構成を有する複数の素子５１，５２，…，５３が対象物中に配され、各素子５１，５２，…，５３に外部Ａ、外部Ｂ又は外部Ｃより起電力が供給されている。例えば、素子５３に外部Ａ又は外部Ｂから信号による所定の質問が入力されると、素子５１又は５２はそれぞれ質問に応じた情報を入手して回答を行ない、素子５１又は５２の質問回答は他の素子へと順次伝達され、所望の素子５３より外部Ａ又は外部Ｂ又は外部Ｃに返答される。
【０１２２】
また、図１４（Ｃ）に示す例では、第２の実施の形態と同様の構成を有する複数の素子６１，６２，…，６３が対象物中に配され、各素子６１，６２，…，６３に外部Ａ、外部Ｂ又は外部Ｃより起電力が供給されている。外部Ａ又は外部Ｂより例えば素子６３に対してある信号が入力されると、その信号は素子６２および素子６１へと順次伝達され、素子６１により外部Ａ又は外部Ｂ又は外部Ｃへ表示を行なう。
【０１２３】
なお、図１４（Ａ）〜（Ｃ）の例では、複数の素子のうち一つを、第３の実施の形態と同様に浮力発生手段を備えたものとしてもよい。
【０１２４】
以上、本実施形態の概念について説明したが、以下に、上述の概念に基づいた本実施形態でのインク情報の検知について、図１５及び図１６を参照して説明する。
【０１２５】
図１５は、インクタンク内及びこれに接続したインクジェット記録ヘッド内にそれぞれ、第１、第２又は第３の実施の形態の構成を適宜組み合わせた素子を配置した例を示している。この例では、第１の実施の形態に対して第３の実施の形態の浮力発生手段および他の素子７９への情報伝達機能を付加した素子７１がインクタンク７２のインク７３中の所望の位置に配置される。一方、インクタンク７２のインク供給口７４と連結した液路７５及び液室７６を通じて供給されたインクを印字のために吐出口７７から吐出する記録ヘッド７８には、ＩＤ機能（認証機能）を備えた、第２の実施の形態と同様の構成を有する素子７９が配置される。この素子７９への電力供給は、素子表面に配した電極部と記録ヘッド７８を駆動するための電気基板上のコンタクト部との接触によって行なってもよい。
【０１２６】
そして、各素子７１，７９に外部から起電力を供給すると、インク７３中の素子７１は、インク情報として例えばインクの残量情報を入手し、記録ヘッド７８側の素子７９は例えばタンク交換のためのインク残量を判断するＩＤ情報を素子７１に伝達する。すると、素子７１は入手したインク残量とＩＤとを比較し、これらが一致したときのみ、素子７９に、外部へタンク交換を知らせるよう伝達指示する。素子７９はこれを受信して外部にタンク交換を知らせる信号を伝達したり、人の目や聴覚に訴える音や光等を出力する。
【０１２７】
以上のように、素子をある対象物中に複数配することで、複雑な情報の条件を設定することが可能となる。
【０１２８】
また、図１４及び図１５に示した例では、各々の素子に起電力を供給する構成としたが、これに限らず、ある素子に供給した起電力を情報とともに他の素子に順次伝達する構成であってもよい。
【０１２９】
例えば図１６に示すように、第１の実施の形態の構成に、第３の実施の形態と同様の浮力発生手段と、他の素子への情報伝達機能および起電力供給機能とを付加した素子８１、及び、第２の実施の形態の構成に、第３の実施の形態と同様の浮力発生手段と、他の素子への情報伝達機能および起電力供給機能とを付加した素子８２がそれぞれ、図１５と同様のインクタンク７２のインク７３中の所望の位置に配置される。一方、インクタンク７２と連結した記録ヘッド７８には、ＩＤ機能（認証機能）を備えた、第２の実施の形態と同様の構成を有する素子８３が配置される。この素子８３への電力供給は素子表面に配した電極部と記録ヘッド７８を駆動するための電気基板上のコンタクト部との接触によって行なってもよい。
【０１３０】
そして、素子８１に外部から起電力を供給すると、インク７３中の一方の素子８１は、インク情報として例えばインクの残量情報を入手して、この情報を内部の規定条件と比較し、他方の素子８２へ伝達の必要がある場合は、入手したインク残量情報を他方の素子８２に、その素子８２を動作させる起電力とともに伝達する。起電力が供給された他方の素子８２は、素子８１から伝達されたインク残量情報を受信するとともに、インク情報として例えばインクのｐＨに関する情報を入手し、記録ヘッド７８側の素子８３に、素子８３を動作させる起電力を伝達する。すると、起電力が供給された記録ヘッド７８側の素子８３は例えばタンク交換のためのインク残量又はインクのｐＨを判断するＩＤ情報を素子８２に伝達する。そして素子８２は、入手したインク残量情報およびｐＨ情報とＩＤを比較し、一致したときのみ、素子８３に外部へタンク交換を知らせるよう伝達指示する。素子８３はこれを受信して外部にタンク交換を知らせる信号を伝達したり、人の目や聴覚に訴える音や光等を出力する。このように、ある素子から他の素子へと情報とともに起電力を供給する方法も考えられる。
【０１３１】
なお、記録ヘッド７８は、液路内でヒーター等の電気熱変換素子の熱によりインクを発泡させ、その気泡成長エネルギーにより、液路と連通する微小開口よりインクを吐出するものが考えられる。
【０１３２】
（その他の実施の形態）
以下に、上述した各実施形態に適用可能なその他の実施形態について説明する。
【０１３３】
〈情報入力手段〉
インクに関する情報およびその情報を入手する情報入手手段としては、上述した各実施形態で述べたものの他に、（１）ＳｉＯ_２膜やＳｉＮ膜をイオン感応膜として作り、インクのｐＨを検知するセンサ（イオンセンサ）、（２）ダイヤフラム構造を有し、タンク内の圧力変化を検知する圧力センサ、（３）光を熱エネルギーに変換し、焦電効果を有するフォトダイオードを作り込み、現在の位置を検出し、インク残量を検知するセンサ、（４）材料の導電効果を用いて、タンク内の水分量によりインク有無を検知するセンサ等が挙げられる。
【０１３４】
以下に、情報入手手段をイオンセンサとした場合について詳細に説明する。
【０１３５】
図１７は、本発明の立体形半導体素子に設けられたイオンセンサの断面図である。
【０１３６】
図１７に示すように、立体形半導体素子のベースとなる球状シリコン３０１の表面には、ＳｉＮまたはＳｉＯ_２からなるイオン感応膜３０２が、その一部を間隙部３０７を介して球状シリコン３０１と間隔をあけて形成されている。イオン感応膜３０２の表面にはゲート絶縁膜３０３が形成されている。さらに、ゲート絶縁膜３０３の表面には、Ｎ型不純物を導入したソース領域３０４ａおよびドレイン領域３０４ｂからなるＮ型ウェル層が形成され、さらにその上に、Ｐ型ウェル層３０５が形成されている。また、間隙部３０７が形成された領域の、球状シリコン３０１の表面の一部には参照電極３０６が形成され、以上により、イオン選択性ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）であるイオンセンサ３００が構成される。
【０１３７】
間隙部３０７は、参照電極３０６が形成された球状シリコン３０１の表面に、インク感応膜３０２等を形成する前に、参照電極３０６を覆って犠牲層を形成しておき、Ｐ型ウェル領域３０５が形成された後、この犠牲層をエッチング等により除去することで形成することができる。また、間隙部３０７は、不図示の連通部を介してイオンセンサ３００の外部と連通しており、この立体形半導体素子がインク中に設置された状態では、インクは連通部を介して間隙部３０７内を自由に行き来できる。
【０１３８】
インク感応膜３０２がインクと接することにより、インク感応膜３０２とインクとの間でインク中のイオン種とその濃度に応じた界面電位が発生する。イオンセンサ３００のソース−ドレイン間に所定のバイアス電圧を印加しておくことにより、界面電位に応じたドレイン電流が流れる。測定時には、参照電極３０６とソースとの間に適当なバイアスを印加しておき、界面電位とこのバイアスとの和に応じたドレイン電流を観測する。あるいは、イオンセンサ３００をソースフォロア回路として構成し、抵抗を介して電位として出力を得るようにしてもよい。
【０１３９】
ところで、インクジェット記録装置で使用されるインクは、一般的に、溶媒としての水に、染料や顔料を溶解または分散させたものである。具体的には、カルボキシル基や水酸基を有する染料イオンや、これらの基を有する分散剤によって親水化された顔料や、これらの基を付着させた顔料粒子を水に溶解または分散させたものである。このような染料あるいは顔料は、水溶液系であるインク中で、図１８（ａ）、（ｂ）に示すように、水素結合などの比較的弱い結合により、会合状態を形成する。このような会合状態が数十／数百の分子間で起こると、仮想的に高分子の色材分子となり、インクの動的粘度を低下させ、その結果、記録ヘッドからの吐出特性の劣化をもたらすことになる。
【０１４０】
上述した会合状態が形成されると、見かけ上、イオンとしてのカルボキシル基や水酸基の活量が低下することになるとともに、イオン自体の実効的な分子量が大きくなるため、イオンセンサ３００での検出電位に変化を生じさせることになる。本例の立体形半導体素子は、例えば記録ヘッドのインクと接触する領域に設置し、インク中での染料イオン等の会合状態をイオンセンサ３００によって検知し、必要に応じて記録ヘッドの回復動作等を行って、記録ヘッド内のインクを常に一定の解離状態にする。
【０１４１】
図１９（ａ）は、イオンセンサでの検知結果を出力するための回路の一例を示す図であり、図１９（ｂ）は、図１９（ａ）の回路をロジック回路として表したものである。ここでは、イオン濃度に応じて発振周波数が変化する発振回路を説明する。
【０１４２】
図１９に示す例では、ＭＯＳトランジスタ３２０，３２１を直列に接続してインバータ回路３２２，３２３が構成され、このようなインバータ回路３２２，３２３を２段、リング状に接続して発振回路を構成し、さらにインバータ回路３２３の出力をバッファとしての１段のインバータ回路３２２を介して取り出すことにより、発振出力としている。イオンセンサ３００は、インバータ回路３２２の出力（すなわちインバータ回路３２３の入力）と接地点との間に挿入されている。この回路によれば、イオンセンサ３００での検出電位に応じて発振周波数が変化する。従って、この発振周波数を検出することにより、インクのイオン濃度を検出することができる。
【０１４３】
本発明の立体形半導体素子をインクタンクのインク中、特に液面付近に配しておくと、上述したように、インク中の色材分子等が会合していくと、仮想的に高分子状態になり、底面付近に沈降し、インクタンク中のインクに濃度分布やｐＨ分布が発生するのを検知することができる。その結果を外部に伝達することで、これらの分布をなくす動作を機能させることが可能となる。
【０１４４】
イオンセンサ３００での検出電圧値は、ネルンスト（Ｎｅｒｎｓｔ）の式によって支配されるため、温度の関数でもある。そこで、温度の影響をなくすため、例えば温度センサも別に設け、温度の測定値に応じてイオン濃度の測定値を補正できるようにしてもよい。このように温度センサを設けた場合には、イオンセンサと温度センサとを同一の素子に形成してもよいし、それぞれ別の素子に形成し、第４の実施形態のように、温度センサを形成した素子が入手した情報を、イオンセンサを形成した素子に伝達する構成としてもよい。
【０１４５】
また、流体力学の面から導かれたストークス（Ｓｔｏｋｅｓ）の法則によれば、イオンのモル濃度λは、
【０１４６】
【数１２】

【０１４７】
（ここで、Ｚ：イオンの電荷数、Ｆ：ファラデー定数、Ｎ：単位面積当たりの分子数、η：粘性率、ｒ：イオン半径）
で与えられ、また、イオンの拡散係数Ｄは、
【０１４８】
【数１３】

【０１４９】
（ここで、Ｒ：気体定数、Ｔ：絶対温度）
で与えられる。この流体力学のストークスの法則がインク中のイオンの運動に当てはめることができるとする。その際、インクカートリッジやインクタンクに注入する前に、インクのモル伝導度λや拡散係数Ｄを測定しておいて、素子に設けられている情報蓄積手段または素子の外部に予め設けられているメモリに認識させておく。
【０１５０】
インク中の色材成分（染料もしくは顔料）にのみ着目してみると、イオン半径ｒ、粘性率η、電荷数Ｚが、可変するパラメータになる。
【０１５１】
さらに、着目したイオンの双極子モーメントμは、
【０１５２】
【数１４】

【０１５３】
で表され、インクの被誘電率εは、
【０１５４】
【数１５】

【０１５５】
（ここで、ｇ：隣接分子の相対的な配向で決まる量、ｋ：ボルツマン定数）
で表される。
【０１５６】
上述のイオンセンサを用いて、検出電位の変化が、（イオンの電荷数Ｚ／イオン半径ｒ）に比例すると考えると、（１０）式から、粘性率ηの変化を相対的に見積もることができる、この粘性率ηの変化に応じて吐出特性を一定にするためのパルス制御が、極めて有効な手段になると考えられる。
【０１５７】
〈インクタンクの構成〉
上述した実施の形態の立体形半導体素子を適用できるインクタンクのいくつかの構成例を図２０〜図２３に示す。
【０１５８】
図２０に示すインクタンク５０１は、インクを収容した可撓性のインク袋５０２を筐体５０３内に配置し、筐体５０３に固定したゴム栓５０４で袋口５０２ａを閉じておき、インク導出用の中空針５０５をゴム栓５０４に突き刺して袋内に連通させることで、不図示のインクジェットヘッドへインク供給を行なうものである。このようなインクタンク５０１のインク袋５０２内に本発明の立体形半導体素子５０６を配置し、インク袋５０２内に収容されているインクの情報を検知することができる。
【０１５９】
また、図２１に示すインクタンク５１１は、インク５１３を収容した筐体５１２のインク供給口５１４に、インクを記録紙Ｓに向けて吐出し記録を行なうインクジェットヘッド５１５を取り付けたものである。このようなタンク５１１内のインク５１３中に本発明の立体形半導体素子５１６を配置し、筐体５１２内のインク５１３の情報を検知することができる。
【０１６０】
また、図２２に示すインクタンク５２１は、図４等に示したインクタンクと同様の構成を有し、インク５２２を収容し連通路５２４を除いて実質的に密閉状態のインク室と、負圧発生部材５２３を収納する大気連通状態の負圧発生室と、タンク最下部でインク室と負圧発生室を連通させる連通路５２４とを備えたものである。このような構成のインクタンク５２１において、インク室と負圧発生室とにそれぞれ本発明の立体形半導体素子５２５，５２６を配し、分割された各々の室のインクに関する情報をやり取りしてもよい。
【０１６１】
また、図２３に示すインクタンク５３１は、インクを吸収保持した多孔質部材５３２を内部に収納し、収納したインクを記録のために使用するインクジェットヘッド５３３を取付けたものである。このような構成のタンク５３１においても、図１５、図１６に示した構成と同様に、インクタンク５３１側とインクジェットヘッド５３３側にそれぞれ本発明の立体形半導体素子５３４，５３５を配し、分割された各々の構成部内のインクに関する情報をやり取りしてもよい。
【０１６２】
〈インクジェット記録装置〉
図２４に、本発明の立体形半導体素子を備えたインクタンクを搭載するインクジェット記録装置の概略斜視図を示す。図２４に示されるインクジェット記録装置６００に搭載されたヘッドカートリッジ６０１は、印字記録のためにインクを吐出する液体吐出ヘッドと、その液体吐出ヘッドに供給される液体を保持する図２０〜図２３に示したようなインクタンクとを有するものである。また、インクタンク内に配された立体形半導体素子（不図示）へ外部エネルギーである起電力を供給する外部エネルギー供給手段６２２や、立体形半導体素子と情報を双方向に通信する手段（不図示）が記録装置６００内に設置されている。
【０１６３】
ヘッドカートリッジ６０１は、図２４に示すように、駆動モータ６０２の正逆回転に連動して駆動力伝達ギヤ６０３および６０４を介して回転するリードスクリュー６０５の螺旋溝６０６に対して係合するキャリッジ６０７上に搭載されている。駆動モータ６０２の動力によってヘッドカートリッジ６０１がキャリッジ６０７ともとにガイド６０８に沿って矢印ａおよびｂの方向に往復移動される。インクジェット記録装置６００には、ヘッドカートリッジ６０１から吐出されたインクなどの液体を受ける被記録媒体としてのプリント用紙Ｐを搬送する被記録媒体搬送手段（不図示）が備えられている。その被記録媒体搬送手段によってプラテン６０９上を搬送されるプリント用紙Ｐの紙押さえ板６１０は、キャリッジ６０７の移動方向にわたってプリント用紙Ｐをプラテン６０９に対して押圧する。
【０１６４】
リードスクリュー６０５の一端の近傍には、フォトカプラ６１１および６１２が配設されている。フォトカプラ６１１および６１２は、キャリッジ６０７のレバー６０７ａの、フォトカプラ６１１および６１２の領域での存在を確認して駆動モータ６０２の回転方向の切り換えなどを行うためのホームポジション検知手段である。プラテン６０９の一端の近傍には、ヘッドカートリッジ６０１の吐出口のある前面を覆うキャップ部材６１４を支持する支持部材６１３が備えられている。また、ヘッドカートリッジ６０１から空吐出などされてキャップ部材６１４の内部に溜まったインクを吸引するインク吸引手段６１５が備えられている。このインク吸引手段６１５によりキャップ部材６１４の開口部を介してヘッドカートリッジ６０１の吸引回復が行われる。
【０１６５】
インクジェット記録装置６００には本体支持体６１９が備えられている。この本体支持体６１９には移動部材６１８が、前後方向、すなわちキャリッジ６０７の移動方向に対して直角な方向に移動可能に支持されている。移動部材６１８には、クリーニングブレード６１７が取り付けられている。クリーニングブレード６１７はこの形態に限らず、他の形態の公知のクリーニングブレードであってもよい。さらに、インク吸引手段６１５による吸引回復操作にあたって吸引を開始するためのレバー６２０が備えられており、レバー６２０は、キャリッジ６０７と係合するカム６２１の移動に伴って移動し、駆動モータ６０２からの駆動力がクラッチ切り換えなどの公知の伝達手段で移動制御される。ヘッドカートリッジ６０１に設けられた発熱体に信号を付与したり、前述した各機構の駆動制御を司ったりするインクジェット記録制御部は記録装置本体側に設けられており、図２４では示されていない。
【０１６６】
上述した構成を有するインクジェット記録装置６００では、前記の被記録媒体搬送手段によりプラテン６０９上を搬送されるプリント用紙Ｐに対して、ヘッドカートリッジ６０１がプリント用紙Ｐの全幅にわたって往復移動する。この移動時に不図示の駆動信号供給手段からヘッドカートリッジ６０１に駆動信号が供給されると、この信号に応じて液体吐出ヘッド部から被記録媒体に対してインク（記録液体）が吐出され、記録が行われる。
【０１６７】
なお、図２４ではインクジェット記録装置の外装は示していないが、外装のカバーを半透明など中の状態が見れるものを用い、インクタンクも半透明のものを用いた場合には光を伝達手段として用いると、タンクの光をユーザーが見ることができるので、例えば「タンク交換の必要がある」ことが分かり易く、ユーザーに、タンク交換の必要性を喚起することができる。従来は、記録装置本体の操作ボタンに発光手段を設け、その発光手段を発光させることによってタンク交換をユーザーに知らせていたが、発光手段は幾つかの表示機能を兼用している場合が多く、発光手段が発光してもユーザーはこの発光が何を意味しているのか分かりにくい場合が多かった。
【０１６８】
〈浮遊型の立体形半導体素子の液面での安定化〉
立体形半導体素子が、図７に示すような空洞部を有する構成であり、また、立体形半導体素子への電力の供給が、図３に示した発振回路と外部共振回路とによりなされる場合、インクタンクがどのような状態においても、素子に作り込まれた発振回路と外部の外部共振回路との間で安定した磁束（磁界）が働いている必要がある。つまり、外部共振回路に対する素子の向きが安定している必要がある。しかし、素子がインクなど液体中に浮遊している場合、外部振動により液面が振動し、素子の向きが変動することがある。そのような場合でも、素子が液体中で安定した姿勢を保持するために、浮遊型の立体形半導体素子の重心を以下のように決定する。
【０１６９】
図２５で示しているように、球体として形成した立体形半導体素子２１０を液体中に浮遊させた場合、図２５（ａ）のように、釣り合いの状態にあるためには、
（１）浮力Ｆ＝物体の重量Ｗ、かつ、
（２）浮力の作用線と重量の作用線（重心Ｇを通る線）とが一致、
という関係が成り立っていることが必要である。
【０１７０】
そして、図２５（ｂ）のように、外力により液体が振動して、立体形半導体素子２１０が、釣り合いの状態から少し傾いた時、浮力の中心Ｃが移動し、浮力と重量とで偶力となる。
【０１７１】
ここで、釣り合いの状態にあるときの重量の作用線（図２５（ｂ）中の一点鎖線）と、傾いたときの浮力の作用線（図２５（ｂ）中の実線）との交点をメタセンタといい、メタセンタと重心Ｇとの距離ｈをメタセンタの高さという。
【０１７２】
立体形半導体素子２１０のメタセンタは重心Ｇよりも高い位置にあり、これにより、偶力（復元力）は元の釣り合いの位置に戻そうとする向きに作用する。この復元力Ｔは、
Ｔ＝Ｗｈｓｉｎθ＝Ｆｈｓｉｎθ
＝ρｇＶｈｓｉｎθ （＞０） （１４）
で表される。ここで、Ｖは、立体形半導体素子２１０が排除した液体の体積、ρｇは、立体形半導体素子２１０の比重量である。
【０１７３】
そこで、この復元力Ｔを正にするためには、ｈ＞０となることが必要十分条件である。
【０１７４】
そして、図２５（ｂ）から、
【０１７５】
【数１６】

【０１７６】
となる。ここで、ＩはＯ軸回りの慣性モーメントである。よって、
【０１７７】
【数１７】

【０１７８】
となることが、立体形半導体素子２１０が、インク中で安定して浮遊し、外部共振回路からの誘電起電力の供給や、素子外部の通信手段との双方向通信を行うための必要条件となる。
【０１７９】
〈圧力センサ〉
ここでは、第１の実施形態で述べた、液体の密度を検知するのに利用される圧力センサの一例について詳しく説明する。
【０１８０】
図２６は、本発明の立体形半導体素子に設けられる圧力センサの構造の一例を説明する断面図である。
【０１８１】
図２６に示す圧力検知センサは、ポリシリコン膜におけるピエゾ抵抗効果を利用した半導体歪ゲージであり、球状シリコンから作られる立体形半導体素子の表面の常にインクと接する部位に形成されている。ポリシリコン抵抗層２２１は、球状シリコン２００の表面に、空洞部２２５を介して部分的に浮き上がったダイアフラムとして形成されている。ポリシリコン抵抗層２２１の浮き上がった領域での両端部には、例えばＣｕまたはＷからなる配線２２２が設けられている。そして、ポリシリコン抵抗層２２１および配線２２２は、ＳｉＮからなる保護膜２２３で覆われ、これにより圧力調整手段が構成されている。
【０１８２】
次に、図２６に示す圧力検知センサによる圧力検知原理について、図２６、および図２６に示すポリシリコン抵抗層からの出力をモニタする回路の回路図である図２７を参照して説明する。
【０１８３】
図２７において、ポリシリコン抵抗層２２１の通常時の抵抗値をｒとすると、電流計２３０には、
ｉ＝ＶＤＤ／｛Ｒ_０＋Ｒ×ｒ（Ｒ＋ｒ）｝ （１９）
の電流が流れる。また、ポリシリコンは、その変位にほぼ比例して抵抗値が増加する特性を有する。従って、通路２１２の圧力の変化によってポリシリコン抵抗層２２１が変位すると、ポリシリコン抵抗層２２１の抵抗値ｒが変化し、その結果、電流計２３０で測定される電流ｉも変化する。すなわち、電流ｉの変化からポリシリコン抵抗層２２１の変位量がわかり、それによってインクの圧力が検知可能となる。
【０１８４】
更に詳細に説明すると、ポリシリコン抵抗層２２１の長さをＬ、断面積をＳとすると、抵抗率ρを用い、全抵抗値Ｒは、
Ｒ＝ρＬ／Ｓ （２０）
で表される。ここで、ポリシリコン抵抗層２２１が、圧力変化に伴って変化すると、その長さはＬ＋ΔＬと長くなり、抵抗値が増加する。一方、断面積はＳ−ΔＳと小さくなり、また、ρもρ’と変化する。抵抗値の増加分ΔＲと長さの増加部ΔＬとの関係は、
【０１８５】
【数１８】

【０１８６】
で表され、更に、
【０１８７】
【数１９】

【０１８８】
となる。ここで、ｋｇは、歪みに対する抵抗値の変化係数を表している。
【０１８９】
そして、ブリッジ回路等を用いて、抵抗値の変化分ΔＲを検出することで圧力変動を求めることができる。
【０１９０】
ポリシリコンは温度によって歪み抵抗が変化する特性を持つ。そのため、ポリシリコン抵抗層２２１を有する圧力検知センサでは、ポリシリコン抵抗層２２１の温度をモニタする温度センサを更に備えることが望ましい。つまり、ポリシリコン抵抗層２２１に、温度センサを介して電圧ＶＤＤを供給することにより、環境温度の変化によるポリシリコン抵抗層２２１の抵抗変化を補償して、インクの圧力をより正確に検知することができる。
【０１９１】
〈立体形半導体素子のインクタンク以外への応用〉
以上、本発明について、インクジェット記録装置に用いられるインクタンク内のインク情報を検知する場合を例に挙げて説明した。本発明は、これに限らず、素子が接している液体に関する情報を外部から検知するのに有効な発明である。
【０１９２】
ここでは、本発明の立体形半導体素子のインクタンク以外への適用例について説明する。
【０１９３】
図２８は、本発明の立体形半導体素子を配した水管の断面図である。図２８に示す例では、水道管など、図示矢印方向に液体が流れる水管１５１内に、本発明の立体形半導体素子１５３が固定されている。立体形半導体素子１５３は、エネルギー変換手段として発振回路（不図示）を有し、水管１５１の外側の、立体形半導体素子１５３の近くに、共振回路を介して立体形半導体素子１５３に電力を供給するための外部共振回路１５２が配されている。このような水管１５１内に立体形半導体素子１５３を配することによって、外部共振回路１５２による共振周波数領域を可変させて、立体形半導体素子１５３内の発振回路から発生する出力により、水管１５１内の液体の流れに伴って液体の特性変化を読み取ることができる。
【０１９４】
図２９は、本発明の立体形半導体素子を配したマイクロバルブの概略断面図である。図２９に示すように、マイクロバルブ１６０は、壁面に圧電素子１６２が取り付けられるとともに、液体の流入口および排出口が形成された液体室１６１と、液体室１６１の流入口に設けられ、液体室１６１の内側にのみ開く流入弁１６４ａ，１６４ｂと、液体室１６１の流出口に設けられ、液体室１６１の外側にのみ開く流出弁１６６ａ，１６６ｂとを有する。流入口には流入管１６３が接続され、流出口には流出管１６５が接続されている。そして、本発明の立体形半導体素子１６７は、液体室１６１内に固定されている。
【０１９５】
図２９に示すマイクロバルブ１６０では、圧電素子１６２に電圧を印加することによる圧電素子１６２のたわみ変形を利用して、図３０（ａ）および（ｂ）に示すように、液体室１６１の容積を変化させている。すなわち、図３０（ａ）に示すように圧電素子１６２を変形させると、液体室１６１の容積が増大し、これにより流入弁１６４ａ，１６４ｂが開き、流入管１６３から液体室１６１内に液体が流入する。その後、図３０（ｂ）に示すように圧電素子１６２を変形させると、液体室１６１の容積が減少し、これにより流出弁１６６ａ，１６６ｂが開き、液体室１６１内の液体が流出管１６５へ流出する。この動作を繰り返すことで、液体室１６１を経由して、流入管１６３から流出管１６５へ液体を送ることができる。
【０１９６】
液体室１６１内に配された立体形半導体素子１６７は、液体室１６１内の液体の化学的物性変化を経時的に検出することができる。その検出された化学的物性変化から物理的物性を推定し、圧電素子１６２の駆動条件を最適化させることができる。その結果、図２９に示したマイクロバルブ１６０は、定量ポンプや、またはインクジェットヘッドのように一定量の液滴を吐出させるデバイスにも適用することができる。
【０１９７】
図３１に、図２９に示すマイクロバルブを適用したインクジェットデバイスの概略断面図を示す。図３１に示すインクジェットデバイス１７０は、圧電素子１７２が取り付けられた液体室１７１と、液体室１７１の流入口に接続された供給管１７３と、液体室１７１の流出口に接続され、オリフィス１７５ａが形成された吐出部１７５とを有する。液体室１７１の流入口には液体室１７１の内側にのみ開く流入弁１７４ａ，１７４ｂが設けられ、液体室１６１の流出口には液体室１７１の外側にのみ開く流出弁１７６ａ，１７６ｂが設けられている。立体形半導体素子１７７は、液体室１７１内に固定されている。
【０１９８】
図３１に示すインクジェットデバイス１７０の基本的な動作は、図３０に示したマイクロバルブ１６０と同様であり、圧電素子１７２を駆動することで、供給管１７３から供給された液体が、液体室１７１を経由して、吐出部１７５のオリフィス１７５ａから液滴として吐出される。インクジェットデバイス１７０においても、立体形半導体素子１７７での検知結果に基づいて圧電素子１７２の駆動を最適化し、ひいては液滴の吐出特性を最適化することができる。
【０１９９】
このように、本発明は、液体を取り扱うあらゆる装置において、その液体に関する情報を入手するのに有効であるが、最も好ましいのは、上述した各実施形態で説明したような、着脱可能に装着されたインクタンクに収容されたインクをインクジェット記録ヘッドに供給し、その記録ヘッドから噴射するインク滴で記録用紙に印字するインクジェットプリンタに関してのインク情報を検知し、インクジェットプリンタにその情報を伝送して、最適な方法でプリンタを制御したり、タンク内の状態を最適維持するのに適用する場合である。
【０２００】
また、上述した各実施形態では、インクタンク、水管、あるいはマイクロバルブといった、液体を取り扱う装置に立体形半導体素子を配した例を挙げて説明したが、その立体形半導体素子の持つ機能をこれらの装置に直接付与してもよい。
【０２０１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、インクに関する情報を入手する機能と、入手した情報を外部に伝達する機能とを有する立体形半導体素子をインクタンク内部に備えることで、液体に関する情報の入手および外部への伝達を効率的に行い、立体形半導体素子が入手した情報に基づいて記録ヘッドの駆動等を制御し、高品位な記録を行うことができる。具体的には、インクタンクが別のものに換えられたり、異なる種類のインクが挿入されてもそれを検知することができ、また、インクの粘度や表面張力の変化を推定し、その推定結果に基づいて記録ヘッドの駆動条件を最適に制御し、安定した吐出特性を保つことができる。また、立体形半導体素子が空洞部を有し、さらに立体形半導体素子を、重心が中心より下部に位置するとともに、メタセンタが重心より上部に位置するように構成することで、立体形半導体素子はインク中で安定した姿勢を保持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態による立体形半導体素子の内部構成および外部とのやり取りを表したブロック構成図である。
【図２】図１に示した立体形半導体素子の動作を説明するためのフローチャートである。
【図３】本発明の立体形半導体素子の構成要素であるエネルギー変換手段の電力発生原理を説明するための図である。
【図４】図１に示す立体形半導体素子を収容したインクタンクの概略構成図である。
【図５】図３に示す発振回路からの出力を共振周波数と振幅との関係で示す図である。
【図６】図３に示す発振回路からの出力の振幅のピーク値とインクのｐＨとの関係を示す図である。
【図７】図４に示す浮遊型の立体形半導体素子の製造方法の一例を説明するための一連の工程を示す図である。
【図８】本発明の立体形半導体素子に使用するＮ−ＭＯＳ回路素子を縦断するように切断した模式的断面図である。
【図９】本発明の第２の実施の形態による立体形半導体素子の内部構成および外部とのやり取りを表したブロック構成図である。
【図１０】図９に示した立体形半導体素子の動作を説明するためのフローチャートである。
【図１１】本発明の第３の実施の形態による立体形半導体素子の内部構成および外部とのやり取りを表したブロック構成図である。
【図１２】インクタンクのインク中に浮遊させた図９の構成の素子の位置を、インクの消費変化とともに示す図である。
【図１３】図９に示す構成の素子の位置を確認し、タンク交換の必要性を判断するためのフローチャートである。
【図１４】本発明の第４の実施の形態の概念を説明するための図である。
【図１５】インクタンク内及びこれに接続したインクジェットヘッド内にそれぞれ、第１、第２又は第３の実施の形態を適宜組み合わせた立体形半導体素子を配置した例を示す図である。
【図１６】インクタンク内及びこれに接続したインクジェットヘッド内にて、ある立体形半導体素子に供給した起電力を情報とともに他の立体形半導体素子に順次伝達する構成例を示す図である。
【図１７】本発明の立体形半導体素子を構成する情報入手手段の一例であるイオンセンサを説明する図である。
【図１８】インク中の染料イオンの会合状態を説明する図である。
【図１９】図１７に示すイオンセンサでの検知結果を出力するための回路の一例を示す図である。
【図２０】本発明の種々の実施の形態による立体形半導体素子を配するのに好適なインクタンクの例を示す図である。
【図２１】本発明の種々の実施の形態による立体形半導体素子を配するのに好適なインクタンクの例を示す図である。
【図２２】本発明の種々の実施の形態による立体形半導体素子を配するのに好適なインクタンクの例を示す図である。
【図２３】本発明の種々の実施の形態による立体形半導体素子を配するのに好適なインクタンクの例を示す図である。
【図２４】本発明の立体形半導体素子を備えたインクタンクを搭載するインクジェット記録装置の一例の概略斜視図である。
【図２５】図７で示す方法で製造した立体形半導体素子が液体中で安定した状態を保持するための条件を説明するための図である。
【図２６】本発明の立体形半導体素子に設けられる圧力センサの構造の一例を説明する図である。
【図２７】図２６に示すポリシリコン抵抗層からの出力をモニタする回路の回路図である。
【図２８】本発明の立体形半導体素子を配した水管の断面図である。
【図２９】本発明の立体形半導体素子を配したマイクロバルブの概略断面図である。
【図３０】図２９に示すマイクロバルブの動作を説明する図である。
【図３１】図２９に示すマイクロバルブを適用したインクジェットデバイスの概略断面図である。
【図３２】従来のインク残量検知装置の一例を示す図である。
【図３３】従来のインク残量検知装置の他の例を示す図である。
【符号の説明】
１１，２１，３１，７１，７９，８１，８２，８３，１５３，１６７，１７７立体形半導体素子
１２，２２，３２ 起電力
１３，２３，３３ 電力
１４，２４，３４ エネルギー変換手段
１５，２５ 情報入手手段
１６，２６ 判断手段
１７，２７ 情報蓄積手段
１８，２８ 情報伝達手段
２９ 受信手段
３０ 入力信号
３５ 浮力発生手段
３６，５３，７４ インク供給口
３７ 負圧発生部材
３８，７３ インク
５０，７２，５０１，５１１，５２１，５３１ インクタンク
５０ａ 仕切壁
５０ｂ 連通路
５１ 負圧発生室
５２ インク室
７５ 液路
７６ 液室
７７ 吐出口
７８ 記録ヘッド
１０１，１５２ 外部共振回路
１０２ 発振回路
１５１ 水管
１６０ マイクロバルブ
１６１，１７１ 液体室
１６２，１７２ 圧電素子
１６３ 流入管
１６４ａ，１６４ｂ，１７４ａ，１７４ｂ 流入弁
１６５ 流出管
１６６ａ，１６６ｂ，１７４ａ，１７４ｂ 流出弁
１７０ インクジェットデバイス
１７３ 供給管
１７５ 吐出部
１７５ａ オリフィス
２０１，３０１ 球状シリコン
２０２ ＳｉＯ_２膜
２０３ 開口
２０４ 空洞部
２０５ ＳｉＮ膜
２０６ Ｃｕ膜
２０７ 封止部材
３００ イオンセンサ
３０２ インク感応膜
３０３ ゲート絶縁膜
３０４ａ ソース領域
３０４ｂ ドレイン領域
３０５ Ｐ型ウェル層
３０６ 参照電極
３０７ 間隙部
６００ インクジェット記録装置
６０１ ヘッドカートリッジ
６０７ キャリッジ
６２２ 外部エネルギー供給手段

Claims (5)

1. インクを吐出する吐出ヘッドに供給するインクを収容するインクタンクであって、
   少なくとも前記インクの水素イオン濃度指数、濃度、密度の一つを含む、前記インクの化学的物性の情報を入手する情報入手手段と、
   前記情報入手手段により入手された入手情報を外部へ表示または伝達する情報伝達手段と、
   外部から与えられるエネルギーを、前記情報入手手段および前記情報伝達手段を動作させるための、前記エネルギーとは異なる種類のエネルギーに変換するエネルギー変換手段とを有した立体形半導体素子を備えており、
   該立体形半導体素子は、前記インクタンクのインク貯蔵部のインク液面もしくはインク中の所定の位置で浮遊するための空洞部を有し、インク中で、前記立体形半導体素子の重心が当該素子の中心より下部に位置するとともに、当該素子のメタセンタが前記重心より上部に位置するように構成されることで、インク中での前記立体形半導体素子の姿勢が保持されるように構成されたものであることを特徴とするインクタンク。
2. 前記入手情報と比較するための情報を蓄積する情報蓄積手段と、
   前記入手情報とこれに対応する前記情報蓄積手段に蓄積された情報とを比較し、外部への情報伝達の必要性を判断する判断手段とを更に有し、
   前記情報伝達手段は、前記判断手段にて情報伝達が必要と判断された場合に、前記入手情報を外部へ表示または伝達し、
   前記情報蓄積手段および前記判断手段は、前記エネルギー変換手段で変換されたエネルギーによって作動する、請求項１に記載のインクタンク。
3. 前記入手情報と比較するための情報を蓄積する情報蓄積手段と、
   外部からの信号を受信する受信手段と、
   前記受信手段で受信した信号に応じて前記情報入手手段に前記インクに関する情報を入手させ、前記入手情報とこれに対応する前記情報蓄積手段に蓄積された情報とを比較し、前記入手情報が所定の条件を満たすか否か判断する判断手段とを更に有し、
   前記情報伝達手段は、少なくとも前記判断手段による判断結果を外部へ表示または伝達し、
   前記情報蓄積手段、前記受信手段、および前記判断手段は、前記エネルギー変換手段で変換されたエネルギーによって作動する、請求項１に記載のインクタンク。
4. 前記エネルギー変換手段は、外部に配された共振回路との間で電磁誘導による誘導起電力で電力を発生させる発振回路を有する、請求項１に記載のインクタンク。
5. 前記インクに関する情報は前記発振回路からの出力の変化で与えられる、請求項４に記載のインクタンク。

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