KR100445622B1 - 잉크 탱크 및 잉크 탱크가 마련된 잉크 제트 기록 장치 - Google Patents

잉크 탱크 및 잉크 탱크가 마련된 잉크 제트 기록 장치 Download PDF

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Abstract

배선 등의 설치가 불필요한 단순한 구조를 사용해서 잉크 탱크 내의 잉크 잔량과 같은 잉크 탱크 내의 정보의 검출을 효율적으로 수행할 수 있는 잉크 탱크가 마련된다. 외측의 환경 정보를 획득하기 위한 획득 유닛과, 정보 저장 유닛과, 검출을 위해 획득된 정보와 저장된 정보를 비교하기 위한 구별 유닛과, 획득된 정보를 표시하거나 획득된 정보를 외측에 통신하기 위한 정보 통신 수단이 마련된 입체형 반도체 소자는, 상기 입체형 반도체 소자가 외벽으로부터 잉크 탱크의 내측 및 외측으로 노출되도록 잉크 탱크의 외벽 내에 놓인다. 입체형 반도체 소자는 비접촉 상태에서 또는 직접적으로 잉크 탱크의 공급부 등에 마련된 단자와 연결됨으로써 그 작업 에너지의 공급을 수행할 수 있거나 신호를 교환하며, 따라서 배선을 설치하는 것은 불필요하다. 이 경우, 양호하게는 정보 획득 수단은 잉크 탱크의 내측으로 노출된 입체형 반도체 소자의 부분에 배치될 수 있다.

Description

잉크 탱크 및 잉크 탱크가 마련된 잉크 제트 기록 장치{INK TANK AND INK JET RECORDING APPARATUS PROVIDED WITH THE SAME}
본 발명은 정보를 외측으로 통신하고 정보를 표시하기 위해 주변의 환경 정보를 검출하는 기능을 갖거나, 외측으로 정보를 통신하고 정보를 표시하기 위해 반도체 소자를 사용해서 잉크 탱크 내측의 정보(예컨대, 잉크 잔량)를 검출하는 기능을 갖는 반도체 소자가 마련된 잉크 탱크에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 잉크 탱크가 착탈식으로 장착된 팩시밀리기, 프린터 및 복사기와 같은 잉크 제트 기록 장치에 관한 것이다.
종래로부터, 기록 헤드에 마련된 복수개의 제트 노즐로부터 잉크를 분사하면서 기록 헤드가 마련된 캐리지를 이동시킴으로서 도트 패턴으로 시트 상에 화상을 인쇄하기 위한 잉크 제트 기록 장치에서, 기록을 위한 잉크를 수용하는 잉크 탱크가 마련되며 잉크 탱크 내의 잉크는 잉크 공급선을 거쳐 기록 헤드로 공급된다. 따라서, 잉크 탱크 내의 잉크 잔량을 검출하는 잉크 잔량 검출 장치가 살무상에서 이용되어 왔으며, 다양한 잉크 잔량 검출 장치가 제안되어 왔다.
예컨대, 일본 특허 출원 공개 제6-143607호에 따르면, 특허 출원서의 도26a 내지 도26c에 도시된 바와 같이, 두 개의(한 쌍의) 전극(702)은 비전도성 잉크로 충전된 잉크 탱크(701)의 바닥의 내면 상에 배치되며, 전극(702)에 대향하는 전극(704)이 배치된 부유체(702)는 잉크 탱크(701)에 수용된 잉크에서 부유한다. 상기 특허 출원은 두 개의 전극(702)이 양 전극의 전도 상태를 검출하기 위한 검출 유닛(도시 안됨)에 각각 접속되며, 양 전극의 전도를 검출할 때, 검출 유닛은 잉크 탱크(701)에 어떠한 잉크도 잔류하지 않음을 나타내는 잔류 잉크 에러 신호를 출력하고 잉크 제트 기록 헤드(705)의 작업을 중지시킨다.
또한, 일본 특허 제2947245호는 하부가 바닥면을 향하는 깔때기 형상으로 형성되고 두 개의 전도체(801, 802)가 바닥면 상에 마련되고 잉크(803)의 비중보다 낮은 비중을 갖는 금속 볼(804)이 내측에 마련된 구조의 잉크 제트 카트리지(805)에 대해 개시하고 있다. 이와 같은 구조에서, 잉크(803)가 소모되어 감소하면, 잉크(803)의 액체 수준은 하강된다. 잉크(803)의 액체 수준이 하강하면, 액체 수준 상에서 부유하는 금속 볼(804)의 위치도 하강한다. 잉크의 액체 수준이 잉크 카트리지 하우징의 바닥면 위치까지 하강할 때, 금속 볼(804)은 두 개의 전도체(801, 802)에 접촉한다. 그 후, 전도체(801, 802)는 서로 접촉하기 때문에, 그들 사이에는 전류가 흐른다. 전류의 흐름이 검출되면, 잉크 종료 상태가 검출될 수 있다. 잉크 종료 상태가 검출되면, 잉크 종료 상태를 지시하는 정보가 사용자에게 통신된다.
상술한 특허 및 특허 출원에서 개시된 바와 같은 종래 기술에 의해 대표되는 잉크 탱크 내의 잉크의 잔량을 검출하기 위한 구조가 공지되어 있다. 상술한 구조에서, 전극과 부유체 또는 전도체와 금속 볼과 같은 소자 자체에 직접 접촉함으로써 정보와 상태를 검출되어서 통신되도록 잉크 탱크 내에 검출을 위한 전극을 배치하는 것이 필요하다. 또한, 잉크 잔량은 전극 사이의 전도 상태에 의해 검출되기 때문에, 금속 이온이 잉크 성분으로 사용될 수 없다는 사실 등에 의해 지시되는 바와 같이 사용될 잉크에 대한 제한이 있다.
또한, 오직 잉크 잔량만이 검출될 수 있고 탱크의 내측에 대한 다른 정보는 상술한 구조에서 외측으로부터 확인될 수 없다. 예컨대, 잉크 탱크 내의 압력 정보, 잉크 물리량의 변이 등은 잉크 제트 헤드를 항상 안정적인 배출량으로 작동시키는데 있어 중요한 인자이다. 따라서, 실시간에 기초해서 잉크 탱크의 잉크 소모량에 따라 매순간 변화하는 탱크 내측의 압력을 외측의 잉크 제트 기록 장치에 알릴 수 있거나 잉크의 물리량의 변동을 외측으로 통신할 수 있는 잉크 탱크가 요구된다.
또한, 잉크 탱크 내에서 검출된 정보를 외측으로 일방으로 알릴 뿐만 아니라 외측으로부터의 질문에 반응해서 내측 정보를 복귀하는 것과 같은 정보의 양방향 교환을 실행할 수 있는 잉크 탱크가 요구된다.
상술한 바와 같은 잉크 탱크를 개발함에 있어, 본 발명의 발명자들은 볼 세미컨덕터, 인크.(Ball Semiconductor, Inc.)의 볼 반도체를 주의하게 되었으며, 여기에서 반도체 집적 회로는 1 ㎜의 직경을 갖는 실리콘 볼의 구형 표면 상에 형성되었다. 볼 반도체는 구형 형상을 갖기 때문에, 볼 반도체가 잉크 탱크에 수용되면, 주변 환경 정보의 검출과 외측과의 양방향 정보 교환이 편평형의 것보다 아주 효율적으로 수행될 수 있다고 기대되었다. 그러나, 발명자가 이와 같은 기능을 갖는 잉크 탱크를 조사했을 때, 미국 특허 제5877943호에 개시된 바와 같은 전기 배선에 의해 볼 반도체를 연결하기 위한 기술만이 존재하고 있고, 상술한 기능을 갖는 소자 자체를 개발할 필요가 있음을 알게 되었다. 또한, 이러한 소자를 잉크 탱크에 효율적으로 적용 가능하도록 하기 위해서는, 제거되어야만 할 문제점이 있었다. 문제점중 하나는 탱크에 수용된 소자를 활성화시키기 위한 전기의 공급이다. 소자를 활성화시키기 위한 동력원이 잉크 탱크에 마련되면, 탱크는 커지게 되거나, 동력원이 탱크의 외측에 마련되더라도 동력원과 소자 사이에 배선을 할 필요가 있게 된다는 것이다. 결국, 탱크의 제조비는 증가하고 탱크 카트리지는 고가로 되기 때문에, 사용자는 이것을 접촉하지 않고도 외측으로부터 소자를 활성화시켜야만 하거나 이것에 직접 접촉함으로서 소자를 활성화시켜야만 한다.
또한, 사용자가 떨어져서 배치된 두 소자 사이에서 이들과 접촉하지 않고 정보를 통신하거나, 예컨대 두 소자로 구성된 복수개 쌍이 마련된 구조와 서로 통신하고 이를 제어하는 것은 종래에 공지된 것이 아니다.
따라서, 본 발명은 접촉하지 않고도 원거리에 배치된 두 소자 사이에서 정보를 통신하고, 예컨대 소자의 쌍이 마련된 통신 시스템의 형상에 대해 서로 통신하고 제어하기 위해 두 개의 소자로 구성된 복수개 쌍 중에서 어느 쌍이 선택되었는지를 검출하기 위한 신규한 구조를 실현하기 위한 것이다.
본 발명의 목적은 잉크 탱크 상의 소자로부터 주변 배선을 끌어들이는 것을 필요로 하지 않고, 잉크 탱크 내의 정보 검출과 같이 외측과의 양방향 정보 교환을 아주 효율적으로 수행할 수 있는 입체형 반도체 소자가 마련된 단순한 구조의 잉크 탱크와, 잉크 탱크가 마련된 잉크 제트 기록 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 주변 환경 정보에 대한 검출과 외측과의 양방향 정보 교환을 아주 효율적으로 수행함으로써, 실시간에 기초해서 잉크 탱크 내의 상세한 정보를 검출하고 외측의 잉크 제트 기록 장치와의 양방향 정보 교환을 수행할 수 있는 잉크 탱크와, 이와 같은 잉크 탱크를 구비한 잉크 제트 기록 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 복수개 쌍 중에서 한 쌍의 소자의 선택 및 검출 또는 소자들 사이의 통신 및 제어를 효율적으로 수행할 수 있는 통신 방법과, 이러한 통신 방법을 이용한 잉크 탱크와, 잉크 제트 기록 장치와, 통신 시스템을 제공하는 것이다.
상술한 목적을 해결하기 위해, 본 발명의 잉크 탱크는 매체에 정보를 기록하기 위해 매체 상에 잉크를 도포함으로써 정보를 기록하기 위한 기록 헤드에 공급되는 잉크를 벽에 의해 사실상 둘러싸인 잉크 수용 챔버 내에 유지하기 위한 잉크 탱크로서, 잉크 탱크는, 외측의 환경 정보를 획득하기 위한 정보 획득 수단과 정보 획득 수단에 의해 획득된 정보와 비교될 정보를 저장하기 위한 정보 저장 수단과 정보 통신에 대한 필요성을 검출하기 위해 획득된 정보에 대응하는 정보 저장 수단에 저장된 정보와 정보 획득 수단에 의해 얻어진 정보를 비교하기 위한 구별 수단과 구별 수단이 정보 통신의 필요성을 검출하는 경우 정보 획득 수단에 의해 획득된 정보를 표시하거나 정보를 외측으로 통신하기 위한 정보 통신 수단을 포함하는 입체형 반도체 소자를 포함하며, 입체형 반도체 소자는, 입체형 반도체 소자의 일부가 잉크와 접촉하는 벽의 측면으로부터 노출되고 정보 획득 수단이 상기 노출된 부분에 배치되도록 상기 벽 내에 놓인다.
이런 구조에 따르면, 정보 획득 수단은 잉크에 접촉하는 입체형 반도체 소자의 벽의 내측으로부터 노출된 부분에 배치되기 때문에, 잉크 탱크 내측의 잉크의 잔량과 잉크의 pH가 양호하게 획득될 수 있다. 그 후, 획득된 정보는 구별 수단에 의해 획득된 정보에 대응하는 것으로서 정보 저장 수단에 의해 저장된 정보와 비교될 수 있으며, 비교 결과에 따라 정보 통신 수단에 의해 외측으로 표시되거나 통신될 수 있다.
입체형 반도체 소자는 이것이 그 입체 형상을 이용해서 잉크 탱크의 양 측면으로부터 노출되도록 벽 내에 놓일 수 있다. 이런 방식에서, 수단은 잉크와 접촉하는 측면 상에 노출된 부분에 대향하는 노출된 부분에 배치될 수 있으며, 이것은 이것이 노출되기 때문에 양호하게 기능한다.
예컨대, 양호하게는 외벽 내에 입체형 반도체 소자를 배치함으로써 전기 접촉부가 외측으로 노출된 부분 상에 배치될 수 있다. 즉, 이와 같은 방식에서, 입체형 반도체 소자와 기록 장치 본체 사이의 정보의 통신, 입체형 반도체 소자를 활성화시키기 위한 에너지의 공급 등이 잉크 탱크를 지지하는 부분에 마련된 접촉부를 통해 수행될 수 있다. 또한, 양호하게는 정보 통신 수단은 외측으로 노출된 부분에 배치될 수 있고, 이것은 외측으로 노출되어 있기 때문에 외측으로 신호를 효율적으로 통신할 수 있는 장점을 얻을 수 있다. 이 경우, 입체형 반도체 소자는 외측으로부터 볼 수 있도록 배치됨으로써, 사용자는 발광하는 빛과 같이 시각적으로 인식 가능한 방법에 의해 정보를 외측으로 통신하기 위한 수단으로서 정보 통신 수단을 사용해서 정보 통신 수단으로부터의 정보를 직접 확인할 수 있다.
또한, 입체형 반도체 소자는 잉크 탱크를 복수개의 잉크 수용 챔버로 구획하는 내벽 내에 놓이며, 각각의 독립된 정보 획득 수단이 내벽의 일 측면으로부터 노출된 부분과 다른 측면으로부터 노출된 부분에 배치된다. 따라서, 내벽에 의해 구획된 양 측면 상에서 잉크 수용 챔버 내측의 잉크에 대한 정보는 하나의 입체형 반도체 소자에 의해 검출될 수 있다.
하나의 입체형 반도체 소자를 벽의 양 측면으로부터 노출되도록 배치하는 대신에, 벽의 일 측면으로부터 노출된 부분을 갖는 제1 입체형 반도체 소자와 벽의 타 측면으로부터 노출된 부분을 갖는 제2 입체형 반도체 소자가 그들 사이에 정보를 통신하기 위해 마련될 수 있다.
본 발명에서, 복수개의 입체형 반도체 소자가 벽 상의 복수개의 부분 상에 배치되면, 잉크 탱크 내측의 복수개의 부분에서의 잉크의 상태는 잉크 탱크 내측의 상태를 보다 상세하게 확인하기 위해 검출될 수 있다. 이 경우, 복수개의 입체형 반도체 소자의 정보의 통신은 각각 서로 다른 주파수의 신호에 의해 수행되거나, 그들 각각에 할당된 특별 주파수가 복수개의 입체형 반도체 소자에 의해 획득된 정보와 함께 통신된다. 따라서, 어느 입체형 반도체 소자가 신호를 출력했는지를 구별할 수 있다.
본 발명에서, 외측으로부터 신호를 수신하기 위한 수신 수단이 입체형 반도체 소자에 추가로 마련되며, 잉크 수용 챔버의 내측의 환경 정보는 수신 수단에 의해 수신된 신호에 따라 정보 획득 수단에 의해 획득된다. 따라서, 외측으로부터의 요구에 따라 잉크 탱크 내의 정보를 얻는 것과 같은 정보의 양방향 교환이 달성될 수 있다. 이런 수신 수단은 유익하게는 탱크의 외측으로 노출된 입체형 반도체 소자의 부분에 배치될 수 있다.
또한, 바람직하게는 입체형 반도체 소자를 위한 활성화 에너지가 외측으로부터 용이하게 공급될 수 있도록 외측으로부터의 에너지를 서로 다른 종류의 에너지로 전환하기 위한 에너지 전환 수단이 입체형 반도체 소자에 추가로 마련된다. 이 에너지 전환 수단은 유익하게는 탱크의 외측으로 노출된 입체형 반도체 소자의 부분에 배치될 수 있다.
에너지 전환 수단이 에너지 전환 수단과 외부 진동 회로 사이에서 전자기 유도에 의해 전기를 발생시키는 전도체 코일과 진동 회로를 갖는 수단이라면, 에너지는 비접촉 상태에서 외측으로부터 입체형 반도체 소자로 공급될 수 있다. 또한, 이 경우, 잉크 탱크 내의 잉크의 상태는 전도체 코일의 유도가 잉크 접촉에 의해 변경되는 특성을 사용해서 검출될 수 있다.
또한, 본 발명의 기록 장치에는 상술한 바와 같은 잉크 탱크가 마련된다. 이 경우의 기록 장치는 양호하게는 에너지 전환 수단에 의해 전환된 외부 에너지로서의 기전력을 잉크 탱크 내의 입체형 반도체 소자로 공급하기 위한 수단을 갖는다. 이러한 기전력으로서는, 전자기 유도, 열, 빛 또는 방사선이 가능하다. 또한, 기록 장치는 바람직하게는 입체형 반도체 소자로부터 통신 신호를 수신하기 위한 수단을 갖는다.
또한, 상술한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 하나의 그룹을 형성하는 소정 용기 내에 배치된 복수개의 입체형 반도체 소자 중에서 둘 이상의 입체형 반도체 소자를 사용해서 복수개의 소자 그룹과 통신하는 방법에 관한 것으로서, 상기 복수개의 입체형 반도체 소자는, 정보를 획득하기 위한 정보 획득 수단과, 정보 획득 수단에 의해 획득된 정보를 표시하거나 통신하기 위한 정보 통신 수단과, 외측으로부터 주어진 에너지를 외측으로부터 주어진 에너지와는 다른 것으로서 정보 획득 수단 및 정보 통신 수단을 작동하기 위한 종류의 에너지로 전환하기 위한 에너진 전환 수단을 포함하며, 통신은 각각의 소자 그룹에 대해 다른 통신 조건으로 수행된다.
또한, 본 발명은 하나의 그룹을 형성하는 소정 용기 내에 배치된 복수개의 입체형 반도체 소자 중에서 둘 이상의 입체형 반도체 소자를 사용해서 복수개의 소자 그룹과 통신하는 방법에 관한 것으로서, 상기 복수개의 입체형 반도체 소자는, 정보를 획득하기 위한 정보 획득 수단과, 정보 획득 수단에 의해 획득된 정보와 미리 저장된 데이터 테이블을 기초로 한 정보를 구별하기 위한 구별 수단과, 구별 수단에 의해 검출된 정보를 표시하거나 통신하기 위한 정보 통신 수단과, 외측으로부터 주어진 에너지를 외측으로부터 주어진 에너지와는 다른 것으로서 정보 획득 수단, 구별 수단 및 정보 통신 수단을 작동하기 위한 종류의 에너지로 전환하는 에너진 전환 수단을 포함하며, 통신은 각각의 소자 그룹에 대해 다른 통신 조건으로 수행된다.
또한, 본 발명은 소정 용기에 마련된 복수개의 입체형 반도체 소자와의 통신 방법에 관한 것으로서, 상기 복수개의 입체형 반도체 소자는, 정보를 획득하기 위한 정보 획득 수단과, 정보 획득 수단에 의해 획득된 정보를 표시하거나 통신하기 위한 정보 통신 수단과, 외측으로부터 주어진 에너지를 외측으로부터 주어진 에너지와는 다른 것으로서 정보 획득 수단 및 정보 통신 수단을 작동하기 위한 종류의 에너지로 전환하기 위한 에너진 전환 수단을 포함하며, 각각의 입체형 반도체 소자는 구별을 위한 정보 또는 메모리를 갖고 있고 통신은 구별을 위한 정보를 인식하거나 메모리에 의해 정보를 구별함으로써 수행된다.
또한, 본 발명은 소정 용기에 마련된 복수개의 입체형 반도체 소자와의 통신 방법에 관한 것으로서, 상기 복수개의 입체형 반도체 소자는, 정보를 획득하기 위한 정보 획득 수단과, 정보 획득 수단에 의해 획득된 정보와 미리 저장된 데이터 테이블을 기초로 한 정보를 구별하기 위한 구별 수단과, 구별 수단에 의해 검출된 정보를 표시하거나 통신하기 위한 정보 통신 수단과, 외측으로부터 주어진 에너지를 외측으로부터 주어진 에너지와는 다른 것으로서 정보 획득 수단, 구별 수단 및 정보 통신 수단을 작동하기 위한 종류의 에너지로 전환하기 위한 에너진 전환 수단을 포함하며, 각각의 입체형 반도체 소자는 구별을 위한 정보 또는 메모리를 갖고 있고 통신은 구별을 위한 정보를 인식하거나 메모리에 의해 정보를 구별함으로써 수행된다.
또한, 본 발명은 잉크 수용을 위한 잉크 탱크에 관한 것으로, 상기 잉크 탱크는 둘 이상의 입체형 반도체 소자를 포함하며, 상기 입체형 반도체 소자는, 외측으로부터 주어진 에너지를 다른 종류의 에너지로 전환하기 위한 에너지 전환 수단과, 외측으로부터의 환경 정보를 획득하기 위한 정보 획득 수단과, 정보 획득 수단에 의해 획득된 정보와 비교될 정보를 저장하기 위한 정보 저장 수단과, 정보 통신의 필요성을 검출하기 위해 정보 획득 수단에 의해 획득된 정보를 획득된 정보에 대응하는 정보 저장 수단에 저장된 정보와 비교하기 위한 구별 수단과, 구별 수단이 정보의 통신이 필요하다고 검출하는 경우 정보 획득 수단에 의해 획득된 정보를 표시하거나 정보를 외측에 통신하기 위한 정보 통신 수단을 포함하며, 상기 정보 획득 수단과 정보 저장 수단과 구별 수단과 정보 통신 수단은 상기 에너지 전환 수단에 의해 전환된 에너지에 의해 활성화되며, 상기 둘 이상의 입체형 반도체 소자는 서로 통신함으로써 환경 정보를 외측으로 통신하거나 환경 정보를 표시하기 위해 입체형 반도체 소자 주변의 환경 정보를 검출하는 기능을 갖는다.
또한, 본 발명의 잉크 탱크에는, 외측으로부터의 에너지를 다른 종류의 에너지로 전환하기 위한 에너지 전환 수단과, 외측으로부터의 신호를 수신하기 위한 수신 수단과, 정보를 저장하기 위한 정보 저장 수단과, 수신 수단에 의해 수신된 신호에 따라 정보 저장 수단의 정보를 표시하거나 통신하기 위한 정보 통신 수단이 마련되며, 상기 수신 수단과 정보 저장 수단과 정보 통신 수단은 에너지 전환 수단에 의해 전환된 에너지에 의해 활성화된 둘 이상의 입체형 반도체 소자를 갖고, 상기 둘 이상의 입체형 반도체 소자는 서로 통신함으로서 환경 정보를 외측에 통신하거나 환경 정보를 표시하기 위해 입체형 반도체 소자의 주변의 환경 정보를 검출하는 기능을 갖는다.
본 발명의 입체형 반도체 소자에는, 외측으로부터의 에너지를 다른 종류의 에너지로 전환하기 위한 에너지 전환 수단과, 외측으로부터의 신호를 수신하기 위한 수신 수단과, 외측으로부터의 환경 정보를 획득하기 위한 정보 획득 수단과, 정보 획득 수단에 의해 획득된 정보와 비교될 정보를 저장하기 위한 정보 저장 수단과, 획득된 정보가 소정의 조건을 충족하는지 여부를 검출하기 위해 정보 획득 수단이 수신 수단에 의해 수신된 신호에 따라 외측의 환경 정보를 획득하도록 하고 획득된 정보와 획득된 정보에 대응하는 정보 저장 수단에 저장된 정보를 비교하기 위한 구별 수단과, 적어도 구별 수단의 구별 결과를 외측에 표시하거나 통신하기 위한 정보 통신 수단이 마련되며, 상기 수신 수단과 정보 저장 수단과 구별 수단과 정보 통신 수단은 에너지 전환 수단에 의해 전환된 에너지에 의해 활성화된 둘 이상의 입체형 반도체 소자를 갖고, 상기 둘 이상의 입체형 반도체 소자는 서로 통신함으로서 환경 정보를 외측에 통신하거나 환경 정보를 표시하기 위해 입체형 반도체 소자의 주변의 환경 정보를 검출하는 기능을 갖는다.
입체형 반도체 소자의 정보 통신 수단은 정보를 표시할 수 있거나 다른 입체형 반도체 소자에 정보를 통신할 수 있으며, 수신 수단은 다른 입체형 반도체 소자로부터 신호를 수신할 수 있다. 또한, 상술한 바와 같은 둘 이상의 입체형 반도체 소자 중에서 적어도 하나는 다른 입체형 반도체 소자에 기전력을 제공하는 기능을 갖는다.
상술한 바와 같은 입체형 반도체 소자에서, 에너지 전환 수단에 의해 전환될 외부 에너지는 양호하게는 비접촉 상태에서 공급된다.
또한, 상술한 바와 같은 입체형 반도체 소자에서, 에너지 전환 수단에 의해 전환된 에너지는 전기이다. 에너지 전환 수단에 의해 전기로 전환될 외부 에너지로서는, 전자기 유도에 의한 기전력, 열, 빛 또는 방사선이 가능하다.
이 경우의 정보 통신 수단으로서는, 에너지 전환 수단에 의해 전환된 전기를 정보를 표시하거나 외측에 정보를 통신하기 위한 에너지인 자기장, 빛, 형상, 컬러, 전기파 또는 소리로 전환하기 위한 수단이 가능하다.
또한, 에너지 전환 수단으로서는, 수단과 외부 진동 회로 사이의 전자기 유도에 의한 전기를 발생시키는 전도체 코일과 진동 회로를 갖는 수단이 가능하다. 전도체 코일은 양호하게는 그 자체가 입체형 반도체 소자의 외면 둘레에 권취되도록 형성된다.
또한, 상술한 바와 같은 입체형 반도체 소자에는 에너지 전환 수단에 의해 전환된 에너지를 사용하여 부력을 발생시키기 위한 부력 발생 수단이 추가로 마련된다.
또한, 상술한 바와 같은 입체형 반도체 소자는 액체의 소정 위치 또는 액체 수준 상에서 부유하도록 하는 중공부를 가질 수 있다.
이 경우, 양호하게는 액체 내에서 부유하는 입체형 반도체 소자의 무게 중심은 소자의 중심보다 낮은 부분에 위치되고 소자는 소자가 부유하는 액체 내에서 회전하지 않고 지속적으로 진동한다. 또한, 입체형 반도체 소자의 메타(meta) 중심은 무게 중심 방향으로 입체형 반도체 소자의 무게 중심보다 항상 높은 위치에 있다.
이들 둘 이상의 입체형 반도체 소자는 잉크 탱크 내의 액체 내측뿐만 아니라 액체의 외측에도 마련될 수 있다. 이것은 또한 기전력을 제공하거나 이것이 통신하도록 함으로써 다른 위치로 이동될 수 있다. 또한, 이것은 필요한 경우 소정 위치에 고정될 수 있다.
또한, 복수개의 입체형 반도체 소자는 양호하게는 항상 통신하는 것이 아니라 에너지 절감 관점에서 필요한 경우 통신한다. 복수개의 입체형 반도체 소자를 결합함으로써 복수개의 입체형 반도체 소자에 새로운 기능을 제공하는 것과 같은 적용도 가능하다.
또한, 본 발명의 잉크 기록 장치에는 상술한 잉크 탱크가 마련된다. 이 경우의 기록 장치는 양호하게는 에너지 전환 수단에 의해 전환될 외부 에너지로서 잉크 탱크 내의 복수개의 입체형 반도체 소자에 기전력을 공급하기 위한 수단을 갖는다. 기전력으로서 전자기 유도, 열, 빛 또는 방사선이 가능하다. 또한, 상술한 잉크 제트 기록 장치는 양호하게는 입체형 반도체 소자로부터의 통신을 수신하기 위한 수단을 갖는다.
기전력이 복수개의 입체형 반도체 소자에 공급될 때, 우선 외측으로부터 둘 이상의 입체형 반도체 소자 중에서 주 입체형 반도체 소자에 기전력을 공급하고 주 입체형 반도체 소자로부터 다른 입체형 반도체 소자로 공급할 수 있다. 다르게는, 기전력은 외측으로부터 복수개의 입체형 반도체 소자로 직접 공급될 수 있다.
또한, 본 발명은 입체형 반도체 소자를 사용하는 통신 시스템에 관한 것으로, 상기 통신 시스템에는 둘 이상의 입체형 반도체 소자가 배치된 액체 용기와, 전도체 코일을 갖는 진동 회로와, 용기의 내측에 대한 정보를 획득하기 위한 정보 획득 수단과, 외측으로부터의 신호를 수신하기 위한 수신 수단과, 입체형 반도체 내에 형성된 것으로 외측으로 정보를 통신하기 위한 정보 통신 수단과, 외부 진동 회로 및 입체형 반도체 소자의 진동 회로 사이에서 전자기 유도에 의해 전기를 발생시키기 위한 입체형 반도체 소자의 외측에 배치된 외부 진동 회로와, 수신 수단 및 입체형 반도체 소자의 정보 통신 수단 사이에서 양방향 통신을 하는 외부 통신 수단이 마련된다.
이 경우의 통신 시스템에서, 양호하게는 둘 이상의 입체형 반도체 소자 중에서 액체에서 부유하는 입체형 반도체 소자의 무게 중심이 소자의 중심보다 낮은 부분에 위치되고 소자는 소자가 부유하는 액체 내에서 회전하지 않고 지속적으로 진동한다. 또한, 입체형 반도체 소자의 메타 중심은 무게 중심 방향으로 입체형 반도체 소자의 무게 중심보다 항상 높은 위치에 있다.
외부 에너지 공급 방법이 잉크 제트 기록 장치에 사용되면, 소자에 회복 위치, 복귀 위치, 캐리지, 헤드 등에 있는 외부 에너지와 같은 기전력을 공급하기 위한 수단을 제공하는 것으로 충분하다. 또한, 기전력을 공급하기 위한 수단을 갖는 장치가 사용되면, 잉크 탱크 내측의 상태는 잉크 제트 기록 장치 없이도 밝혀질 수 있으며, 예컨대 이것이 공장 또는 판매점에서 사용되면, 이것은 정밀 검사 등(품질 보증)에 사용될 수 있다.
특수한 에너지가 소자의 외측으로부터 또는 주 입체형 반도체 소자로부터 상술한 목적을 얻기 위해 (양호하게는 비접촉 상태에서) 본 발명의 입체형 반도체 소자에 주어질 때, 에너지 전환 수단은 외부 에너지를 다른 에너지로 전환하며, 입체형 반도체 소자는 전환된 에너지에 의해 정보 획득 수단, 구별 수단, 정보 저장 수단 및 정보 통신 수단을 활성화한다. 활성화된 정보 획득 수단은 소자의 주변에서 환경 정보를 획득한다. 그 후, 구별 수단은 정보 저장 수단으로부터의 획득된 정보를 인용하기 위한 정보를 판독하고 통신 정보의 필요성을 검출하기 위해 판독된 저장 정보와 획득된 정보를 비교한다. 그 후, 구별 수단이 정보의 통신 필요성을 판독하게 되면, 이것은 정보 통신 수단이 획득된 정보를 외측으로 통신하도록 한다.
이런 방식에서, 주변 환경 정보를 외측으로 통신하기 위해 주변 환경 정보를 획득하기 위한 기능은 고체 형상의 반도체 소자에 합체되기 때문에, 정보는 삼차원적으로 획득되고 통신될 수 있다. 따라서, 정보의 통신 방향은 편평형 반도체 소자가 사용되는 경우와 비교해서 제한되지 않는다. 따라서, 주변 환경 정보는 효율적으로 획득될 수 있고 외측과 통신될 수 있다.
또한, 복수개의 입체형 반도체 소자가 하나의 그룹을 형성하는 소정 용기 내의 복수개의 입체형 반도체 소자 중에서 둘 이상의 입체형 반도체 소자를 사용해서 복수개의 소자 그룹과 통신하기 위해 소정 용기 내에 배치될 때, 통신은 각각의 소자 그룹에 대해 서로 다른 통신 조건으로 수행된다. 결국, 복수개의 쌍 중에서 한 쌍의 소자의 구별 및 선택과 소자 사이의 통신 및 제어를 효율적으로 수행하는 것이 가능하게 된다. 대안으로서, 소정 용기에 마련된 복수개의 입체형 반도체 소자의 각각은 구별을 위한 정보 또는 메모리를 가지며, 통신은 구별을 위한 정보를 인식하거나 메모리에 의해 정보를 구별함으로써 수행된다. 따라서, 복수개의 쌍 중에서 한 쌍의 소자의 구별 및 선택과 소자 사이의 통신 및 제어를 효율적으로 수행할 수도 있게 된다.
또한, 수신된 신호에 대응하는 정보가 획득될 수 있으며, 저장된 정보와의 비교 검출 결과는 외측으로부터 신호를 수신하기 위한 통신 수단을 추가함으로써 획득된 정보와 함께 외측으로 통신될 수 있다. 따라서, 외부 소자와의 양방향 신호 교환도 가능하다.
또한, 이런 종류의 둘 이상의 입체형 반도체 소자는 잉크 탱크에 배치되고, 반도체 입체형 소자의 주변의 환경 정보는 둘 이상의 소자 사이에서 상호 통신함으로써 검출되고, 환경 정보는 외측으로 통신되어서 외측에 표시된다. 따라서, 잉크 탱크 내에 수용된 잉크에 대한 정보, 잉크 탱크의 압력 등을, 예컨대 실시간에 기초해서 외측의 잉크 제트 기록 장치에 통신하는 것이 가능하다. 이것은 예컨대 잉크 제트의 배출을 안정화시키기 위해 잉크 소모에 따라 매순간 변화하는 부압의 양을 제어하는 데 유익하다.
또한, 입체형 반도체 소자를 활성화시키기 위한 외부 에너지는 비접촉 상태에서 공급되기 때문에, 잉크 탱크 내의 소자를 활성화시키기 위한 에너지를 공급하거나 에너지를 소자에 공급하기 위한 배선을 접속할 필요가 없다. 따라서, 입체형 반도체 소자는 외측에 직접적으로 접속된 주변 배선을 끌어들이는 것이 어려운 부분에 사용될 수 있다.
예컨대, 소자를 활성화시키기 위한 에너지가 전기일 때, 외부 에너지 전환 수단으로서의 진동 회로를 위한 전도체 코일은 그 자체가 입체형 반도체 소자의 외면 둘레에 권취되도록 형성된다. 따라서, 비접촉 상태에서 에너지를 소자로 공급하기 위해, 입체형 반도체 회로와 외부 진동 회로 사이에서 전자기 유도에 의해 전도체 코일에 전기를 발생하는 것이 가능하다.
이 경우, 코일은 소자의 외면 둘레에 권취되기 때문에, 코일의 인덕턴스의 크기는, 예컨대 잉크의 존재, 잉크의 잔량, 잉크 탱크의 잉크 pH에 반응해서 변동한다. 따라서, 진동 회로는 인덕턴스의 변화에 반응해서 진동 주파수를 변경시키기 때문에, 변경될 진동 주파수의 변동에 기초해서 잉크 탱크 내의 잉크의 잔량을 검출하는 것이 가능하다.
또한, 입체형 반도체 소자는 액체 내에서 부유하도록 하는 중공부를 가지며, 소자의 무게 중심이 소자의 중심보다 낮게 위치되도록 형성된다. 따라서, 예컨대, 잉크 제트 기록 장치 및 잉크 탱크에 마련된 기록 헤드가 연속적으로 작동하고 잉크 탱크 내의 잉크가 상하로 또는 좌우로 진동하더라도, 입체형 반도체 소자는 잉크 탱크 내의 잉크에서 지속적으로 부유하면서 잉크에 대한 정보 또는 잉크 탱크 내의 압력을 정밀하게 검출할 수 있다. 또한, 소자에 형성된 진동 회로의 코일은 매시간 마다의 안정적인 양방향 통신을 가능하도록 하기 위해 외부 진동 회로의 코일에 대해 안정적인 위치에서 유지된다.
또한, 본 명세서 전체에 걸쳐 입체형 반도체 소자에서 입체란 용어는 삼각 프리즘, 구, 반구, 정사각 프리즘, 회전타원체 및 단방향 회전체와 같은 다양한 입체 형상 모두를 포함한다.
또한, 본 명세서에서 메타 중심은 균형 상태의 무게 중심선과 경사질 때 부력의 작동선과의 교차를 지시한다.
본 발명의 다른 특징 및 장점은 동일한 인용 부호가 도면에 걸쳐 동일한 또는 유사한 부분을 지시하는 첨부 도면과 관련해서 취해진 다음의 설명으로부터 명확하게 될 것이다.
도1은 일본 특허 출원 공개 제6-143607호에 개시된 잉크 잔량 검출 장치를 도시한 도면.
도2는 일본 특허 제2947245호에 개시된 잉크 잔량 검출 장치를 도시한 도면.
도3은 본 발명의 잉크 탱크에 사용된 제1 실시예의 입체형 반도체 소자의 외측과의 정보 교환과 내부 구조를 도시한 블록 다이어그램.
도4는 본 발명의 잉크 탱크에 사용된 제2 실시예의 입체형 반도체 소자의 외측과의 정보 교환과 내부 구조를 도시한 블록 다이어그램.
도5는 본 발명의 잉크 탱크에 사용된 제3 실시예의 고체 반도체 소자의 외측과의 정보 교환과 내부 구조를 도시한 블록 다이어그램.
도6은 도3에 도시된 소자의 작업을 도시한 플로우챠트.
도7은 도5에 도시된 소자의 작업을 도시한 플로우챠트.
도8은 본 발명의 잉크 탱크에 사용된 제4 실시예의 고체 반도체 소자의 외측과의 정보 교환과 내부 구조를 도시한 블록 다이어그램.
도9는 본 발명의 잉크 탱크에 사용된 제5 실시예의 고체 반도체 소자의 외측과의 정보 교환과 내부 구조를 도시한 블록 다이어그램.
도10은 본 발명의 잉크 탱크에 사용된 제6 실시예의 고체 반도체 소자의 외측과의 정보 교환과 내부 구조를 도시한 블록 다이어그램.
도11은 도10에 도시된 소자의 작업을 도시한 플로우챠트.
도12는 본 발명의 일 예에 따르는 입체형 반도체 소자를 사용하는 잉크 탱크를 도시한 도면.
도13은 도12의 잉크 탱크의 입체형 반도체 소자의 확대도.
도14는 입체형 반도체 소자를 이용한 다른 예에 따른 잉크 탱크에 대한 도면.
도15는 입체형 반도체 소자를 이용한 다른 예에 따른 잉크 탱크에 대한 도면.
도16은 도15의 잉크 탱크의 입체형 반도체 소자의 확대도.
도17은 입체형 반도체 소자를 이용한 다른 예에 따른 잉크 탱크에 대한 도면.
도18은 도17의 잉크 탱크의 입체형 반도체 소자의 확대도.
도19는 입체형 반도체 소자를 이용한 다른 예에 따른 잉크 탱크에 대한 도면.
도20은 입체형 반도체 소자를 이용한 다른 예에 따른 잉크 탱크에 대한 도면.
도21은 입체형 반도체 소자를 이용한 다른 예에 따른 잉크 탱크에 대한 도면.
도22는 입체형 반도체 소자를 이용한 다른 예에 따른 잉크 탱크에 대한 도면.
도23은 본 발명의 제7 실시예의 입체형 반도체 소자의 외측과의 정보 교환과 내부 구조를 도시한 블록 다이어그램.
도24a 및 도24b는 잉크 소모량의 변화와 함께 잉크 탱크 내의 잉크에서 부유하는 도5의 구조를 갖는 소자의 위치를 도시한 도면.
도25는 도5에 도시된 구조를 갖는 소자의 위치를 확인하고 탱크의 교체 필요성을 구별하기 위한 플로우챠트.
도26a, 도26b 및 도26c는 본 발명의 제8 실시예의 입체형 반도체 소자의 사용 방법에 대한 개념도.
도27은 각각 잉크 탱크 및 잉크 탱크에 연결된 잉크 제트 기록 헤드 내에 실시예들이 적절하게 결합된 입체형 반도체 소자를 배열한 예를 도시한 도면.
도28은 잉크 탱크 및 잉크 탱크에 연결된 잉크 제트 기록 헤드 내의 정보와 함께 임의의 입체형 반도체 소자로 공급된 기전력을 다른 입체형 반도체 소자에 순차적으로 통신하기 위한 구조의 일 예를 도시한 도면.
도29는 내부에 본 발명의 다양한 실시예에 따르는 입체형 반도체 소자를 제공하기에 양호한 잉크 탱크의 일 예를 도시한 도면.
도30은 내부에 본 발명의 다양한 실시예에 따르는 입체형 반도체 소자를 제공하기에 양호한 잉크 탱크의 일 예를 도시한 도면.
도31은 내부에 본 발명의 다양한 실시예에 따르는 입체형 반도체 소자를 제공하기에 양호한 잉크 탱크의 일 예를 도시한 도면.
도32는 내부에 본 발명의 다양한 실시예에 따르는 입체형 반도체 소자를 제공하기에 양호한 잉크 탱크의 일 예를 도시한 도면.
도33은 내부에 본 발명의 다양한 실시예에 따르는 입체형 반도체 소자를 제공하기에 양호한 잉크 탱크의 일 예를 도시한 도면.
도34는 내부에 본 발명의 다양한 실시예에 따르는 입체형 반도체 소자를 제공하기에 양호한 잉크 탱크의 일 예를 도시한 도면.
도35는 내부에 본 발명의 다양한 실시예에 따르는 입체형 반도체 소자를 제공하기에 양호한 잉크 탱크의 일 예를 도시한 도면.
도36은 복수개의 입체형 반도체 소자를 배치하기 위한 이유를 나타낸 다이어그램.
도37a 및 도37b는 복수개의 입체형 반도체 소자를 결합함으로써 얻어질 수 있는 것으로, 잉크의 존재를 검출하는 방법을 도시한 단면도.
도38은 잉크 잔량을 검출하기 위한 방법의 일 예를 도시한 플로우챠트.
도39a 및 도39b는 잉크 공급 포트 둘레의 상태를 검출하는 예를 보여주는 플로우챠트.
도40은 도12 내지 도22에 도시된 잉크 탱크 등이 장착된 잉크 제트 기록 장치의 일 예의 사시도.
도41은 본 발명의 입체형 반도체 소자로 된 소자인 에너지 발생 수단의 전기 발생 이론을 도시한 도면.
도42는 본 발명의 잉크 탱크에 사용된 입체형 반도체 소자의 N-MOS 회로 소자의 개략적 단면도.
도43은 본 발명의 잉크 탱크에 따른 기록 장치와 입체형 반도체 소자 사이에서 양방향 통신이 수행되는 경우 송신측 상의 입체형 반도체 소자의 작업의 플로우챠트.
도44는 본 발명의 잉크 탱크에 따른 기록 장치와 입체형 반도체 소자 사이에서 양방향 통신이 수행되는 경우 수신측 상의 입체형 반도체 소자의 작업의 플로우챠트.
도45a, 도45b, 도45c, 도45d, 도45e, 도45f 및 도45g는 부유식 입체형 반도체 소자의 제조 방법의 일 예를 도시한 단계를 순차적으로 도시한 도면.
도46a 및 도46b는 입체형 반도체 소자가 액체에서 안정적 상태를 유지하기 위한 조건을 나타낸 도면.
도47은 본 발명의 실시예에 따른 고체 반도체 소자의 외측과의 정보 교환과 내부 구조를 도시한 블록 다이어그램.
도48은 본 발명의 입체형 반도체 소자를 사용한 잉크 탱크의 개략도.
도49는 대표적인 잉크(옐로우(Y), 마젠타(M), 시안(C) 및 블랙(B))의 흡수 파장을 도시한 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
11 : 입체형 반도체 소자
14 : 에너지 전환 수단
15 : 정보 획득 수단
16 : 구별 수단
17 : 정보 저장 수단
18 : 정보 통신 수단
19 : 전기 접속부
이하에서는 도면을 참조해서 본 발명의 실시예들에 대해 설명하기로 한다.
(제1 실시예)
도3은 본 발명의 잉크 탱크에 사용된 제1 실시예의 입체형 반도체 소자의 외측과의 정보 교환과 내부 구조를 도시한 블록 다이어그램이다. 도면에 도시된 형상의 입체형 반도체 소자(11)에는 외측(A)으로부터의 전기 공급을 수신하고 신호를 외측(A 또는 B)으로 출력하기 위한 전기 접속부(19)와 전기 접속부(19)에 의해 수신된 전기에 의해 활성화된 정보 획득 수단과 구별 수단(16)과 정보 저장 수단(17)과 정보 통신 수단(18)이 마련되며, 잉크 탱크의 외벽 상에 배치된다. 또한, 바람직하게는, 적어도 정보 획득 수단(15)은 소자의 표면 상에 또는 표면 근처에 형성되며, 전기 접속부(19)는 이것에 대향하는 표면 상에 형성된다.
정보 획득 수단(15)은 소자(11)의 주변 환경 정보인 잉크 탱크 내측에 대한 정보를 획득한다. 구별 수단은 정보 획득 수단(15)으로부터 획득된 잉크 탱크 내측에 대한 정보를 정보 저장 수단(17)에 저장된 정보와 비교해서 획득된 탱크 내측에 대한 정보를 외측으로 통신하는 것이 필요한지 여부를 검출한다. 정보 저장 수단(17)은 정보 획득 수단(15)으로부터 획득된 탱크 내측에 대한 정보와 획득될 탱크 내측에 대한 정보를 비교하기 위한 조건을 저장한다. 정보 통신 수단(18)은 구별 수단(16)의 지시에 따라 전기 접속부(19)를 거쳐 신호를 전송함으로써 탱크 내측에 대한 정보를 외측(A 또는 B)으로 통신한다.
도6은 도3에 도시된 소자의 작동을 설명하기 위한 플로우챠트이다. 도3 및 도7을 참조하면, 전기(12)가 외측(A 또는 B)으로부터 소자(11)에 제공되면, 정보 획득 수단(15)과 구별 수단(16)과 정보 저장 수단(17)과 정보 통신 수단(18)은 전기에 의해 활성화된다.
활성화된 정보 획득 수단(15)은 잉크의 잔량, 잉크의 종류, 온도 및 pH와 같은 소자 둘레의 주변 정보인 잉크 탱크 내측에 대한 정보를 획득한다(도6의 단계(S11)). 구별 수단(16)은 정보 저장 수단(17)으로부터 획득된 탱크 내측에 대한 정보와의 비교를 위한 조건을 판독하며(도6의 단계(S12)), 정보 통신의 필요성을 검출하기 위해 획득된 탱크 내측에 대한 정보와 판독된 조건을 비교한다(도6의 단계(S13)). 여기에서, 정보 저장 수단(17)에 미리 설정된 조건에 기초한 검출의 일 예로서, 잉크 잔량이 2 ㎜ 이하로 저감되고 잉크의 pH가 크게 변화하기 때문에 탱크의 교체가 요구되고 있음을 검출한다.
구별 수단(16)이 단계(S13)에서 탱크 내측에 대한 정보를 외측으로 통신하는 것이 불필요하다고 검출하면, 잉크 탱크 내측 상의 현 정보는 정보 저장 수단(17) 내에 저장된다(도6의 단계(S14)). 다음으로, 이 저장된 정보는 구별 수단(16)의 정보 획득 수단에 의해 획득된 정보와 비교될 수 있다.
또한, 구별 수단(16)이 단계(S13)에서 탱크 내측에 대한 정보를 외측으로 통신하는 것이 필요하다고 검출하게 되면, 신호가 정보 통신 수단(18)으로부터 출력되어서 외측으로 통신된다. 예컨대, 잉크 잔량이 2 ㎜ 이하로 저감되었음이 검출되면, 정보 통신 수단(18)은 전기 신호를 출력해서 잉크 제트 기록 장치에 탱크의 교체가 필요하다는 것을 통신한다(도의 단계(S15)).
소자가 잉크 제트 기록 장치에 사용되면, 전기를 장치로 공급하고 회복 위치, 복귀 위치, 캐리지, 헤드 등에 있는 신호를 수신하기 위한 수단을 제공하는 것이 충분하다. 이외에도, 접속 수단을 갖는 장치가 사용되면, 잉크 제트 기록 장치 없이도 잉크 탱크 내측의 상태가 밝혀질 수 있으며, 예컨대 이것이 공장 또는 판매점에서 사용되면, 이것은 정밀 검사 등(품질 보증)에 사용될 수 있다.
본 실시예에 따르면, 정보 획득 수단에 의해 획득된 정보는 하나의 부분이접속되는 경우 전기 신호로서 획득되기 때문에, 배선의 과도한 설치는 불필요하게 되고 잉크의 상태는 단순한 구조로 실시간에 기초해서 파악될 수 있다.
(제2 실시예)
도4는 본 발명의 잉크 탱크에 사용된 제2 실시예의 입체형 반도체 소자의 외측과의 정보 교환과 내부 구조를 도시한 블록 다이어그램이다.
도4에서, 정보 통신 수단(18)은 탱크 내측에 대한 정보를 표시하고 외측(B)으로 통신하기 위해 구별 수단(16)의 지시에 따라 전기를 탱크 내측에 대한 정보를 통신하기 위한 에너지로 전환한다.
전기는 정보 통신 수단(18)에 의해 탱크 내측에 대한 정보를 외측으로 통신하기 위한 에너지로 전환된다. 이러한 통신을 위한 에너지로서는, 자기장, 빛, 형상, 컬러, 전기파 또는 소리 등이 사용될 수 있다. 예컨대, 잉크 잔량이 2 ㎜ 이하로 저감되었음이 검출되면, 정보 통신 수단(18)은 잉크 제트 기록 장치에 탱크의 교체가 필요하다는 것을 통신하기 위한 소리를 방출한다. 또한, 정보는 잉크 제트 기록 장치로 통신될 뿐만 아니라, 정보가 특히 빛, 형상, 컬러, 소리 등에 의해 통신되는 경우 시각적 조사 및 청취를 위해 통신될 수 있다. 또한, 통신 방법은 정보에 따라 변경될 수 있다. 예컨대, 잉크 잔량이 2 ㎜ 이하로 저감되었음이 검출되면, 정보는 소리에 의해 통신되며, 잉크의 pH가 크게 변동되었음이 검출되면, 정보는 빛에 의해 통신된다.
본 실시예에 따르면, 소자는 정보를 직접적으로 통신하기 위한 수단을 갖기 때문에, 전기만을 공급하는 것으로 충분하며, 과도한 전기 배선은 불필요하다. 따라서, 실시간에 기초해서 잉크의 상태를 간단하고 정밀하게 파악하는 것이 가능하게 된다.
(제3 실시예)
도5는 본 발명의 잉크 탱크에 사용된 제3 실시예의 입체형 반도체 소자의 외측과의 정보 교환과 내부 구조를 도시한 블록 다이어그램이다. 도면에 도시된 형상의 입체형 반도체 소자(11)에는 비접촉 상태에서 외측(A)으로부터 소자(11)로 공급된 기전력(12)을 전기(13)로 전환하기 위한 에너지 전환 수단(14)과 에너지 전환 수단(14)에 의해 획득된 전기에 의해 활성화될 정보 획득 수단(15)과 구별 수단(16)과 정보 저장 수단(17)과 정보 통신 수단(18)이 마련되며, 입체형 반도체 소자는 잉크 탱크 내측의 외벽 상에 배치된다. 소자를 활성화시키기 위해 공급될 기전력으로서 전자기 유도, 열, 빛, 방사선 등이 가해질 수 있다. 또한, 적어도 에너지 전환 수단(14)과 정보 획득 수단(15)은 바람직하게는 소자의 표면 또는 표면 근처에 형성된다.
정보 획득 수단(15)은 소자의 주변 환경 정보인 잉크 탱크 내측에 대한 정보를 획득한다. 구별 수단(16)은 정보 획득 수단(15)으로부터 획득된 탱크 내측에 대한 정보를 정보 저장 수단(17) 내에 저장된 정보와 비교해서 획득된 탱크 내측에 대한 정보를 외측으로 통신하는 것이 필요한지 여부를 검출한다. 정보 저장 수단(17)은 정보 획득 수단(15)으로부터 획득된 탱크 내측에 대한 정보를 획득될 탱크 내측에 대한 정보와 비교하기 위한 조건을 저장한다. 정보 통신 수단(18)은 탱크 내측에 대한 정보를 외측(B) 상에 표시하고 외측(B)으로 통신하기 위해 전기를 구별 수단(16)의 지시에 따라 통신하기 위한 에너지로 전환한다.
도7은 도5에 도시된 장치의 작동을 설명하기 위한 플로우챠트이다. 도5 및 도7을 참조하면, 기전력(12)이 외측(A)으로부터 소자(11)쪽으로 제공되면, 에너지 전환 수단(14)은 기전력(12)을 전기(13)로 전환하고 정보 획득 수단(15)과 구별 수단(16)과 정보 저장 수단(17)과 정보 통신 수단(18)을 전기에 의해 활성화한다.
활성화된 정보 획득 수단(15)은 잉크의 잔량, 잉크의 종류, 온도 및 pH와 같은 소자 둘레의 주변 정보인 잉크 탱크 내측에 대한 정보를 획득한다(도7의 단계(S11)). 그 후 구별 수단(16)은 정보 저장 수단(17)으로부터 비교를 위한 조건과 획득된 탱크 내측에 대한 정보를 판독하며(도7의 단계(S12)), 정보 통신의 필요성을 검출하기 위해 획득된 탱크 내측에 대한 정보와 판독된 조건을 비교한다(도7의 단계(S13)). 여기에서, 정보 저장 수단(17)에 미리 설정된 조건에 기초한 검출의 일 예로서, 잉크 잔량이 2 ㎜ 이하로 저감되고 잉크의 pH가 크게 변화하기 때문에 탱크의 교체가 요구되고 있음을 검출한다.
구별 수단(16)이 단계(13)에서 탱크 내측에 대한 정보를 외측으로 통신하는 것이 불필요하다고 검출하면, 잉크 탱크 내측에 대한 현재의 정보가 정보 저장 수단(17) 내에 저장된다(도7의 단계(S14)). 다음으로 저장된 정보는 구별 수단(16)에 의해 정보 획득 수단(15)에 의해 획득된 정보와 비교될 수 있다.
또한, 구별 수단(16)이 단계(13)에서 탱크 내측에 대한 정보를 외측으로 통신하는 것이 필요하다고 검출하게 되면, 에너지 전환에 의해 전환된 전기는 정보 통신 수단(18)에서 잉크 탱크의 내측에 대한 정보를 외측으로 통신하기 위한 에너지로 전환된다. 이 통신을 위한 에너지로서는, 자기장, 빛, 형상, 컬러, 전기파 또는 소리 등이 사용될 수 있다. 예컨대, 잉크 잔량이 2 ㎜ 이하로 저감되었음이 검출되면, 정보 통신 수단(18)은 잉크 제트 기록 장치에 탱크의 교체가 필요하다는 것을 통신하기 위한 소리를 방출한다(도의 단계(S15)). 또한, 정보는 잉크 제트 기록 장치로 통신될 뿐만 아니라, 정보가 특히 빛, 형상, 컬러, 소리 등에 의해 통신되는 경우 시각적 조사 및 청취를 위해 통신될 수 있다. 또한, 통신 방법은 정보에 따라 변경될 수 있다. 예컨대, 잉크 잔량이 2 ㎜ 이하로 저감되었음이 검출되면 정보는 소리에 의해 통신되며, 잉크의 pH가 크게 전환되었음이 검출되면 정보는 빛에 의해 통신된다.
소자가 잉크 제트 기록 장치에 사용되면, 전기를 장치로 공급하고 회복 위치, 복귀 위치, 캐리지, 헤드 등에 있는 신호를 수신하기 위한 수단을 제공하는 것이 충분하다. 이외에도, 기전력을 공급하기 위한 수단을 갖는 장치가 사용되면, 잉크 제트 기록 장치 없이도 잉크 탱크 내측의 상태가 밝혀질 수 있으며, 예컨대 이것이 공장 또는 판매점에서 사용되면, 이것은 정밀 검사 등(품질 보증)에 사용될 수 있다.
본 실시예에 따르면, 소자는 에너지 전환 수단을 갖기 때문에, 외측과 직접적으로 전기 배선을 설치하는 것을 불필요하다. 따라서, 소자는 외측에 직접 연결된 배선을 설정하기 어려운 부분에 사용되거나, 도12 내지 도22에 도시된 잉크 탱크의 내벽과 같은 대상물의 임의의 부분에 사용될 수 있다. 또한, 이것은 실시간에 기초해서 잉크의 상태를 정밀하게 파악할 수 있도록 한다.
또한, 소자는 에너지 전환 수단을 갖기 때문에, 소자 활성화를 위한 기전력을 저장하기 위한 수단을 배치하는 것이 불필요하게 된다(본 예에서 동력원). 따라서, 소자는 소형화될 수 있고 좁은 부분, 또는 도12 내지 도22에 도시된 잉크 탱크의 내벽 상에서와 같이 대상물의 내측의 임의의 부분에서 사용될 수 있다. 또한, 비록 기전력은 본 실시예에서 비접촉 상태에서 공급되지만, 기전력은 일시적으로 외측과 접촉 상태에서 그 후 외측과 비접촉 상태에서 공급될 수 있다.
(제4 실시예)
도8은 본 발명의 잉크 탱크에 사용된 제4 실시예의 입체형 반도체 소자의 외측과의 정보 교환과 내부 구조를 도시한 블록 다이어그램이다. 도면에 도시된 형상의 입체형 반도체 소자(21)에는 외측(A)으로부터의 전기 공급을 수신하고 외측(A 또는 B)으로부터의 신호를 수신해서 외측(A, B 또는 C)으로 신호를 출력하기 위한 전기 접속부(19)와 전기 접속부(19)에 의해 수신된 전기에 의해 활성화될 정보 획득 수단(25)과 구별 수단(26)과 정보 저장 수단(27)과 정보 통신 수단(28)과 수신 수단(29)이 마련되며, 입체형 반도체 소자는 잉크 탱크의 외벽 상에 배치된다. 잉크 탱크는 이것이 수신 기능을 갖고 있다는 점에서 제1 내지 제3 실시예와 다르다. 또한, 적어도 정보 획득 수단(25)과 수신 수단(29)은 바람직하게는 소자의 표면 상에 또는 표면 근처에 형성되며, 전기 접속부(19)는 바람직하게는 이것에 대향하는 표면 상에 형성된다.
정보 획득 수단(25)은 소자(21)의 주변 환경 정보인 잉크 탱크의 내측에 대한 정보를 획득한다. 수신 수단(29)은 외측(A 또는 B)으로부터 입력 신호(20)를수신한다. 구별 수단(26)은 정보 획득 수단(25)이 수신 수단(29)으로부터의 입력 신호에 반응해서 탱크 내측에 대한 정보를 획득하도록 하고, 획득된 탱크 내측에 대한 정보와 정보 저장 수단(27) 내에 저장된 정보를 비교해서 획득된 탱크 내측에 대한 정보가 소정 조건을 만족하는지 여부를 검출한다. 정보 저장 수단(27)은 정보 획득 수단(25)으로부터 획득된 탱크 내측에 대한 정보와 획득될 탱크 내측에 대한 정보를 비교하기 위한 조건을 저장한다. 정보 통신 수단(28)은 구별 수단(26)의 지시에 따라 전기 접속부(19)를 거쳐 신호를 전송함으로써 탱크 내측에 대한 정보를 외측(A 또는 B)에 통신한다.
본 실시예에 따르면, 소자는 외측으로부터 신호를 수신하는 기능을 갖기 때문에, 제1 실시예에 의한 효과 외에도 외측으로부터의 다양한 종류의 신호에 의해 질문에 대한 응답이 가능하며, 정보는 소자와 외측 사이에서 교환 될 수 있다.
(제5 실시예)
도9는 본 발명의 잉크 탱크에 사용된 제2 실시예의 입체형 반도체 소자의 외측과의 정보 교환과 내부 구조를 도시한 블록 다이어그램이다. 도9에서, 정보 통신 수단(18)은 탱크 내측에 대한 정보를 표시하고 정보를 외측(B)으로 통신하기 위해 구별 수단(16)의 지시에 따라 전기를 탱크 내측에 대한 정보를 통신하기 위한 에너지로 전환한다.
전기는 정보 통신 수단(18)에 의해 탱크 내측에 대한 정보를 외측으로 통신하기 위한 에너지로 전환된다. 이러한 통신을 위한 에너지로서는, 자기장, 빛, 형상, 컬러, 전기파 또는 소리 등이 사용될 수 있다. 예컨대, 잉크 잔량이 2 ㎜ 이하로 저감되었음이 검출되면, 정보 통신 수단(18)은 잉크 제트 기록 장치에 탱크의 교체가 필요하다는 것을 통신하기 위한 소리를 방출한다. 또한, 정보는 잉크 제트 기록 장치로 통신될 뿐만 아니라, 정보가 특히 빛, 형상, 컬러, 소리 등에 의해 통신되는 경우 시각적 조사 및 청취를 위해 통신될 수 있다. 또한, 통신 방법은 정보에 따라 변경될 수 있다. 예컨대, 잉크 잔량이 2 ㎜ 이하로 저감되었음이 검출되면 정보는 소리에 의해 통신되며, 잉크의 pH가 크게 전환되었음이 검출되면 정보는 빛에 의해 통신된다.
본 실시예에 따르면, 소자는 외측으로부터의 신호를 수신하는 기능을 갖기 때문에, 제2 실시예에 의한 효과 이외에도 외측으로부터 다양한 종류의 신호에 의해 질문에 응답하는 것이 가능하게 되며, 정보는 소자와 외측 사이에서 교환 될 수 있다.
(제6 실시예)
도10은 본 발명의 잉크 탱크에 사용된 제6 실시예의 입체형 반도체 소자의 외측과의 정보 교환과 내부 구조를 도시한 블록 다이어그램이다. 도면에 도시된 형상의 입체형 반도체 소자(21)에는 비접촉 상태에서 외측(A)으로부터 소자(21)로 공급된 기전력(22)을 전기(23)로 전환하기 위한 에너지 전환 수단(24)과 에너지 전환 수단(24)에 의해 획득된 전기에 의해 활성화될 정보 획득 수단(25)과 구별 수단(26)과 정보 저장 수단(27)과 정보 통신 수단(28)과 수신 수단(29)이 마련되며, 입체형 반도체 소자는 잉크 탱크 내에 배치된다. 소자는 이것이 수신 기능을 갖고 있다는 점에서 제1 실시예와 다르다. 소자를 활성화시키기 위해 공급될 기전력으로서 전자기 유도, 열, 빛, 방사선 등이 가해질 수 있다. 또한, 적어도 에너지 전환 수단(24)과 정보 획득 수단(25)과 수신 수단(29)는 바람직하게는 소자의 표면 상에 또는 표면 근처에 형성된다.
정보 획득 수단(25)은 소자(21)의 주변 환경 정보인 잉크 탱크 내측에 대한 정보를 획득한다. 수신 수단(29)은 외측(A 또는 B)으로부터 입력 신호(30)를 수신한다. 구별 수단(26)은 정보 획득 수단(25)이 수신 수단(29)으로부터의 입력 신호에 반응해서 탱크 내측에 대한 정보를 획득하도록 하고, 획득된 탱크 내측에 대한 정보와 정보 저장 수단(27) 내에 저장된 정보를 비교해서 획득된 탱크 내측에 대한 정보가 소정 조건을 만족하는지 여부를 검출한다. 정보 획득 수단(25)으로부터 획득된 탱크 내측에 대한 정보를 정보 저장 수단(27) 내에 저장된 정보와 비교해서 획득된 탱크 내측에 대한 정보를 외측으로 통신하는 것이 필요한지 여부를 검출한다. 정보 저장 수단(27)은 정보 획득 수단(25)으로부터 획득된 탱크 내측에 대한 정보를 획득될 탱크 내측에 대한 정보와 비교하기 위한 조건을 저장한다. 정보 통신 수단(28)은 구별 수단(26)의 지시에 따라 전기를 통신하기 위한 에너지로 전환하고, 구별 수단(26)에 의한 검출 결과를 외측(A, B 또는 C) 상에 표시하거나 외측(A, B 또는 C)으로 통신한다.
도11은 도10에 도시된 소자의 작동을 설명하기 위한 플로우챠트이다. 도10 및 도11을 참조하면, 기전력(22)이 외측(A)으로부터 소자(21)쪽으로 제공되면, 에너지 전환 수단(24)은 기전력(22)을 전기(23)로 전환하고, 정보 획득 수단(25)과 구별 수단(26)과 정보 저장 수단(27)과 정보 통신 수단(28)과 수신 수단(29)을 전기에 의해 활성화한다.
이 상태에서, 잉크 탱크 내측에 대한 정보에 대해 조사하기 위한 신호(30)는 외측(A 또는 B)으로부터 소자(21)로 전송된다. 이 입력 신호(30)는 소자에게, 예컨대 잉크가 잉크 탱크 내에 계속 남아 있는지 여부를 문의하기 위한 신호이며, 수신 수단(29)에 의해 수신된다(도11의 단계(S21)). 그 후, 구별 수단(26)은 정보 획득 수단(25)이 잉크의 잔량, 잉크의 종류, 온도 및 pH와 같은 잉크 탱크 내측에 대한 정보를 획득하도록 하며(도11의 단계(S22)), 정보 저장 수단(27)으로부터 획득된 탱크 내측에 대한 정보와의 비교를 위한 조건을 판독해서(도11의 단계(S23)) 획득된 탱크 내측에 대한 정보가 설정 조건을 충족하는지 여부를 검출한다(도11의 단계(S24)).
구별 수단(26)이 단계(S24)에서 획득된 정보가 설정 조건을 충족하지 않다고 검출하면, 이것은 그 효과를 통신하고, 구별 수단(26)이 획득된 정보가 설정 조건을 총족한다고 검출하면, 이것은 그 효과를 외측(A, B 또는 C)으로 통신한다(단계(S25, S26)). 이 지점에서, 획득된 정보는 검출 결과와 함께 통신될 수 있다. 이러한 통신은 정보 통신 수단(28)에 의해 잉크 탱크의 내측에 대한 정보를 외측으로 통신하기 위해 에너지 전환에 의해 획득된 전기를 에너지로 전환시킴으로써 수행된다. 통신을 위한 에너지로서는, 자기장, 빛, 형상, 컬러, 전기파 또는 소리 등이 사용될 수 있으며, 이것은 검출 결과에 반응해서 변화될 수 있다. 또한, 통신 방법은 응답되어질 질문의 내용에 따라 변경될 수 있다(예컨대, 잉크 잔량이 2 ㎜ 이하인지 여부, 잉크의 pH가 변화되었는지 여부 등).
또한, 기전력은 외측(A 또는 B)으로부터 입력 신호(30)와 함께 소자(21)로 제공될 수 있으며, 신호는 이것을 사용하기 위한 목적에 따라 제공된 수 있다. 예컨대, 기전력이 전자기 유도인 경우에는, 잉크 잔량에 대해 문의하는 신호가 주어지고, 기전력이 빛인 경우에는, pH에 대해 문의하는 신호가 주어진다.
본 실시예에 따르면, 소자는 외측으로부터 신호를 수신하는 기능을 갖고 있기 때문에, 제1 실시예에 의한 효과 외에도 외측으로부터 다양한 종류의 신호에 의해 질문에 응답하는 것이 가능하게 되고, 정보는 소자와 외측 사이에서 교환될 수 있다.
(잉크 탱크 구조의 예)
상술한 실시예의 입체형 반도체 소자가 적용된 잉크 탱크의 예가 도12 내지 도22에 도시되어 있다.
도12에 도시된 잉크 탱크(511a)는 잉크(513)를 수용하기 위한 하우징(512)을 가지며 그 외벽 상에는 잉크 공급 포트(514)가 마련된다. 잉크 공급 포트(514)로부터 공급된 잉크를 기록 시트(S) 상에 토출해서 도포함으로써 기록을 이루기 위한 잉크 제트 헤드(515)는 잉크 공급 포트(514)가 마련된 외벽 상에 부착된다.
입체형 반도체 소자(516a)는 외벽 내에 놓여 있으면서도 잉크 탱크(511a)의 바닥부 상에 배치된다. 이 경우, 입체형 반도체 소자(516a)는 이것의 일부가 잉크 탱크(511a) 내에서 노출되고 타 측면은 외측으로 노출되도록 배치될 수 있다. 도13은 입체형 반도체 소자 부분의 확대도이다. 잉크 탱크(511a)의 내측으로 노출된 입체형 반도체 소자(516a)의 부분은 잉크와 접촉하는 부분이고, 잉크의 존재를 검출하기 위한 정보 획득 수단은 양호하게는 이 부분에 배치된다. 즉, 예컨대 기구에 접촉하는 잉크에 의해 야기된 저항값의 변경으로부터 잉크의 잔량을 검출하기 위한 기구가 정보 획득 수단에 마련될 수 있거나, pH 센서는 정보 획득 수단으로 되는 소자의 표면 상에 형성될 수 있다. 또한, 정보 통신 수단, 수신 수단 및 에너지 전환 수단은 잉크 탱크(511a)의 외측으로 노출된 부분 상에 배치된다. 따라서, 정보와 에너지는 잉크 탱크(511a)의 외벽에 차단됨이 없이 외측과 효율적으로 교환될 수 있다.
이와 같은 구조로 해서, 예컨대 구별 수단은 정보 획득 수단에 의해 획득된 정보와 정보 저장 수단에 저장된 정보를 비교함으로써, 구별 수단이 잉크가 고갈되었음을 검출할 때 정보 통신 수단으로부터 전기파와 같은 신호가 기록 장치로 방출되는 것이 가능하게 된다.
도14에 도시된 잉크 탱크(511b)는 도12에 도시된 잉크 탱크의 구조와 사실상 동일한 구조를 가지며, 여기에서 입체형 반도체 소자(516b)는 외측으로 노출된 부분이 사용자에 의해 보여질 수 있도록 측면 부분의 외벽 상에 배치된다. 이런 구조로 인해, 잉크의 존재를 검출하기 위한 정보 획득 수단은 입체형 반도체 소자(516b)의 내측으로 노출된 부분에 배치될 수 있으며, 예컨대 빛과 소리를 방출하기 위한 정보 통신 수단은 양호하게는 외측으로 노출된 부분 내에 배치될 수 있다. 이와 같은 정보 통신 수단을 배치함으로써, 사용자는 입체형 반도체 소자(516b)의 정보 통신 수단으로부터의 신호를 확인할 수 있다.
도15에 도시된 잉크 탱크(511c)는 도12 및 도14의 잉크 탱크와 사실상 동일한 구조를 갖는다. 잉크 탱크(511c)에서, 입체형 반도체 소자(516c)는 그 외벽 상의 캐리지(517)와 접촉하는 부분 내에 배치된다. 도16은 입체형 반도체 소자의 확대도이다. 접속부(518)에 대한 단자는 캐리지(517) 상의 입체형 반도체 소자에 대향하는 위치에 배치된다. 따라서, 잉크 등의 존재를 검출하기 위한 정보 획득 수단은 도12 및 도14의 예에서와 같이 입체형 반도체 소자(516c)의 내측으로 노출된 부분 내에 배치될 수 있으며, 전기 접속부는 외측으로 노출된 부분 내에 배치될 수 있다.
이 방식에서, 잉크 탱크(511c)가 캐리지(517)에 부착될 때, 입체형 반도체 소자(516c)의 전기 접속부는 캐리지 상의 접속부(518)의 단자에 접속됨으로써, 예컨대 전력원은 입체형 반도체 소자(516c)로 공급될 수 있으며 신호는 접속부를 거쳐 교환될 수 있다. 이런 경우, 입체형 반도체 소자(516c)는 외벽으로부터 비교적 크게 노출되도록 제조될 수 있다. 따라서, 입체형 반도체 소자(516c)의 전기 접속부를 캐리지(517)의 접속부(518)를 위한 단자에 지속적으로 접속하도록 제조하는 것은 용이하며, 높은 신뢰도의 접속이 수행될 수 있다.
비록 도12 내지 도15의 예는 단일 입체형 반도체 소자가 잉크 탱크의 외벽 상에 배치된 것을 도시하고 있으나, 복수개의 입체형 반도체 소자가 배치될 수 있다. 도17은 두 개의 입체형 반도체 소자가 배치된 잉크 탱크(511d)를 도시하고 있다.
잉크 탱크(511d)의 내측으로 노출된 부분을 갖는 제1 입체형 반도체(519a)와 잉크 탱크(511d)의 외측으로 노출된 부분을 갖는 제2 입체형 반도체(519b)는 잉크 탱크(511d)의 외벽 내에 놓인다. 두 개의 입체형 반도체(519a, 519b) 사이의 정보 교환은, 예컨대 양 반도체 사이에 배치되도록 접촉하고 접촉부에서 그것들을 전기 접속함으로써 수행된다. 도18은 입체형 반도체 소자 부분의 확대도이다. 이 구조에서, 두 개의 입체형 반도체(519a, 519b)의 기능은, 예컨대 제1 입체형 반도체(519a)의 잉크 탱크(511d)의 내측으로 노출된 부분 상에 잉크의 존재를 검출하기 위한 정보 획득 수단을 제공하고, 제2 입체형 반도체(519b)의 잉크 탱크(511d)의 외측으로 노출된 부분에 정보 통신 수단을 제공함으로써 분리될 수 있다.
도19에 도시된 잉크 탱크(521a)는 잉크(522)를 직접 수용하기 위한 제1 챔버(530)와 부압 발생 부재(523)를 수용하기 위한 제2 챔버(531)를 갖는다. 제1 챔버(530)와 제2 챔버(531)는 양 챔버를 구획하는 내벽에서 개방된 연결 경로(524)를 거쳐 탱크의 최하부에서 서로 연결된다. 제1 챔버(530)는 연결 경로(524)를 제외하고는 사실상 밀폐된 상태에 있다. 제2 챔버(531)는 대기 연통 상태에 있으며, 외측으로 잉크를 공급하는 잉크 공급 포트(525)는 제2 챔버(531)에서 개방된다. 잉크는 부압 발생 부재(523)에 의해 발생된 부압을 이용하는 제2 챔버(531) 내에 유지된다. 잉크 탱크(521a)에서, 제2 챔버(531)측 상의 잉크가 잉크 공급 포트(525)를 거쳐 소모될 때, 공기는 제2 챔버(531)측으로부터 제1 챔버(530)로 진입하며, 제1 챔버(530) 내의 잉크(522)는 공기 대신에 제2 챔버(531)로 안내된다. 이 방식에서, 사실상 일정량의 잉크는 항상 제2 챔버(531) 내에 유지되며, 잉크는 지속적으로 공급된다.
이러한 구조의 잉크 탱크(521)에는, 입체형 반도체 소자가 일 측면 상에 배치될 수 있다. 그러나, 도19에 도시된 바와 같이, 제1 입체형 반도체 소자(526a)와 제2 입체형 반도체 소자(526b)는 제1 챔버(530) 및 제2 챔버(531) 모두에 용이하게 배치될 수 있다. 즉, 제1 챔버(530)의 내측으로 노출된 부분 및 잉크 탱크(521a)의 외측으로 노출된 부분을 갖는 제1 입체형 반도체 소자(526a)와 제2 챔버(531)의 내측으로 노출된 부분과 잉크 탱크(521a)의 외측으로 노출된 부분을 갖는 제2 입체형 반도체 소자(526b)가 잉크 탱크(521a) 내에 마련된다. 이와 같은 구조로 인해, 예컨대 잉크의 존재는 각각 제1 챔버(530)와 제2 챔버(531) 내에서 검출되어서 검출 신호를 외측으로 통신할 수 있으며, 잉크 탱크(521a) 내의 잉크에 대한 보다 상세한 정보가 검출되어서 전송될 수 있다.
도20에 도시된 잉크 탱크(521b)는 제1 챔버(530) 및 제2 챔버(531)를 구획하는 내벽 내에 놓인 입체형 반도체 소자(527)를 가지며 제1 챔버(530) 내에 노출된 부분과 제2 챔버(531) 내에 노출된 부분을 갖도록 배치된다. 도21은 입체형 반도체 소자 부분의 확대도를 도시한다. 이런 구조에서, 잉크의 존재 등을 검출하기 위한 독립적인 정보 획득 수단이 입체형 반도체 소자(527)의 양 측면 상에 노출된 부분의 각각에 마련될 수 있으며, 하나의 입체형 반도체 소자(527)는 제1 챔버(530)와 제2 챔버(531) 모두의 잉크를 검출할 수 있다. 이와 같은 구조로 인하여, 제조비는 입체형 반도체 소자가 양 챔버에 독립적으로 마련된 경우와 비교해서 저감될 수 있다.
도22에 도시된 잉크 탱크(521c)는 제1 챔버(530) 및 제2 챔버(531)를 구획하는 내벽 상에 배치된 복수개의 입체형 반도체 소자(528)를 갖는다. 도면에 도시된 예에서, 네 개의 입체형 반도체 소자(528)가 내벽 상에 배치되며 하나의 입체형 반도체 소자(528)가 외벽 상에 배치된다. 이와 같은 방식에서, 복수개의 입체형 반도체 소자(528)가 배치됨으로써, 잉크 탱크(521c)의 잉크의 상태가 보다 상세하게 검출될 수 있고, 잉크의 존재가 잉크 잔량을 정밀하게 검출하기 위해 많은 부분에서 검출된다.
복수개의 입체형 반도체 소자(528)가 상술한 바와 같이 배치되면, 예컨대 각각의 입체형 반도체 소자로부터 방출되는 신호의 주파수가 변경되거나 ID 신호가 전달되고 그 후 정보가 전달됨으로써, 각 위치의 입체형 반도체 소자(528)로부터 방출되는 신호가 구별될 수 있게 된다.
또한, 복수개의 입체형 반도체 소자로부터의 신호가 조작되는 경우, 예컨대 복수개의 잉크 탱크가 하나의 기록 장치에 사용되는 경우, 각각의 입체형 반도체 소자로부터 방출된 신호를 방출하기 위한 주파수를 변경하는 것이 바람직하며 또는 ID 신호가 전달되고 그 후 정보가 전달됨으로써 어느 입체형 반도체 소자가 신호를 방출한 것이지를 구별할 수 있다. 이런 방식으로, 예컨대 복수개의 잉크 컬러에 대응하는 복수개의 잉크 탱크를 갖는 기록 장치 내의 각 컬러의 잔량을 검출하는 것이 가능하게 된다.
또한, 본 예에서 잉크 탱크에 사용된 입체형 반도체 소자로서, 상술한 제1 및 제2 실시예의 구조가 적절하게 결합된 것을 사용하는 것도 가능하다.
(제7 실시예)
도23은 본 발명의 잉크 탱크에 사용된 제7 실시예의 입체형 반도체 소자의 외측과의 정보 교환과 내부 구조를 도시한 블록 다이어그램이다. 도면에 도시된 형상의 입체형 반도체 소자(31)에는 비접촉 상태에서 외측(A)으로부터 소자(31)로 공급된 기전력(32)을 전기(33)로 전환하기 위한 에너지 전환 수단(24)과 에너지 전환 수단(34)에 의해 획득된 전기를 사용하여 부력을 발생시키기 위한 부력 발생 수단(35)이 마련되며, 입체형 반도체 소자는 잉크 탱크 내에 배치된다.
이와 같은 형상에서, 기전력(32)이 외측(A)으로부터 소자(31)로 주어지면, 에너지 전환 수단(34)은 기전력(32)을 전기(33)로 전환시키며, 부력 발생 수단은 잉크의 액체 수준 상에서 소자(31)를 부유시키기 위해 전기(33)를 이용해서 부력을 발생시킨다. 부력은 잉크의 액체 수준 상에 소자(31)를 부유시킬 뿐만 아니라 탱크가 고갈된 상태에서 배출을 방지하기 위해 잉크의 액체 수준으로부터 하향하는 고정된 거리에 소자를 항상 위치시킬 수 있다.
예컨대, 도24a 및 도24b는 잉크 소모량의 변화와 함께 잉크 탱크 내의 잉크에서 부유하는 도5의 구조를 갖는 소자의 위치를 도시한다. 도24a 및 도24b에 도시된 탱크에서, 소모된 양과 동일한 잉크는 부압 발생 수단(37) 내의 잉크가 잉크 공급 포트(36)로부터 외측으로 안내될 때 부압 발생 수단(37)에 유지된다. 따라서, 원료 잉크(38)의 입체형 반도체 소자(31)는 입체형 반도체 소자(31)가 잉크 액체 수준(H)으로부터 하향하는 고정된 거리에 존재하는 상태에서 잉크의 소모에 의해 잉크 액체 수준(H)의 하강에 따라 이동한다. 잉크 탱크에서, 잉크 탱크 내의 잉크에 부압을 발생시키기 위한 부압 발생 수단(37)은 부압 챔버에 수용되며, 부압 챔버는 원료 잉크(38)를 직접적으로 수용하도록 연결된다.
도25는 소자(31)의 위치를 확인하고 탱크의 교체 필요성을 구별하는 플로우챠트이다. 도23 및 도25의 단계(S31 내지 S34)를 참조하면, 빛은 외측(A 또는 B)(예컨대, 잉크 제트 기록 장치)에 의해 소자(31)로 방출되며, 소자(31)의 위치는 외측(A 또는 B)(예컨대, 잉크 제트 기록 장치) 또는 외측(C)의 소자(31)에 의해 반사된 빛을 수광함으로써 검출되며, 잉크 제트 기록 장치는 소자(31)의 위치에 따라 잉크 탱크를 교차할 필요성이 있는지를 검출하고, 필요한 경우에는, 사용자에게 소리, 빛 등에 의해 탱크의 교체를 통보한다.
소자의 위치를 검출하기 위해, 잉크 제트 기록 장치에는 서로 대향하는 발광 수단과 수광 수단이 마련되며, 소자의 일부는 발광 수단으로부터의 빛을 통과시키지 않음으로써, 그 위치가 확인된다. 대안으로는, 발광 수단으로부터 발광된 빛은 수광 수단쪽으로 반사되어서, 그 위치가 확인된다.
본 실시예에 따르면, 액체의 서로 다른 부력과 같이 소자가 사용되는 환경에 따라 소자에 부력 등이 요구되더라도, 소자는 에너지 전환 수단에 의해 외측으로부터의 기전력을 전환함으로써 항상 소정 위치에 존재하도록 설정될 수 있다. 따라서, 소자는 이것이 위치된 환경에 관계없이 사용될 수 있다.
또한, 본 실시예는 상술한 제1 및 제6 실시예와 적절하게 결합될 수 있다.
(제8 실시예)
도26a 내지 도26c는 본 발명의 제8 실시예인 둘 이상, 즉 복수개의 입체형 반도체 소자를 사용하는 방법을 도시한 개념도이다.
본 실시예는 정보를 다른 소자에 통신하는 기능이 제1 및 제6 실시예의 입체형 반도체 소자에 주어지고, 복수개의 입체형 반도체 소자가 대상물에 배치된 구조를 갖는다.
도26a의 예에서는, 제1 실시예의 복수개의 입체형 반도체 소자가 대상물에 배치된다. 기전력이 외측(A 또는 B)으로부터 각각의 소자쪽으로 공급될 때, 각각의 소자는 각각의 주변 환경 정보를 획득한다. 그 후, 소자(41)에 의해 획득된 정보는 소자(42)로 통신되며, 소자(41, 42)에 의해 획득된 정보(a, b)와, 그 다음의 정보는 다음 소자로 순차적으로 통신된다. 마지막 소자(43)는 획득된 모든 정보를 외측(A 또는 B)으로 통신한다.
또한, 도26b의 예에서, 제6 실시예의 복수개의 입체형 반도체 소자가 대상물에 배열되며, 기전력은 외측(A 또는 B)으로부터 각각의 소자로 공급된다. 신호에 의한 소정의 질문이 예컨대 외측(A 또는 B)으로부터 소자(53)에 입력될 때, 질문의 내용에 대응하는 소자(51 또는 52)는 응답될 질문에 대응하는 정보를 획득한다. 소자(51 또는 52)의 질문과 응답은 다른 소자로 순차적으로 통신되어서 소정의 소자(53)로부터 외측(A, B 또는 C)으로 복귀된다.
또한, 도26c의 예에서, 제6 실시예의 복수개의 입체형 반도체 소자는 대상물에 배치되며, 기전력은 외측(A 또는 B)으로부터 각각의 소자로 공급된다. 임의의 신호가 예컨대 외측(A 또는 B)으로부터 소자(63)에 입력될 때, 신호는 소자(62)와 소자(61)에 순차적으로 통신되며, 소자(63)는 외측(A, B 또는 C)에 표시를 수행한다.
또한, 도26a 내지 도26c의 예에서는, 제7 실시예의 부력 발생 수단이 마련된 입체형 반도체 소자가 복수개의 입체형 반도체 소자중 하나로서 사용될 수 있다.
또한, 도27은 복수개의 입체형 반도체 소자를 배치한 예를 도시하고 있으며, 잉크 탱크 또는 잉크 탱크에 연결된 잉크 제트 헤드 각각에서 제1, 제6 또는 제7 실시예는 이것을 사용해서 적절하게 결합된다. 이 예에서, 입체형 반도체 소자(71)는 잉크 탱크(72)의 잉크(73)의 소정 위치에 배치된다. 입체형 반도체 소자(71)에서, 제6 실시예의 다른 소자(79)로 정보를 통신하는 기능과 부력 발생 수단이 제1 실시예의 입체형 반도체 소자에 추가된다. 한편, ID 기능(확인 기능)이 마련된 제6 실시예의 입체형 반도체 소자(79)는 기록 헤드(78)에 마련된다. 기록 헤드(78)는 인쇄를 위해 잉크 탱크(72)의 잉크 공급 포트(74)에 연결된 액체 챔버(76)와 액체 경로(75)를 거쳐 공급된 잉크를 토출한다. 전기는 소자의 표면 상에 배치된 전극부와 기록 헤드(78)를 구동하기 위한 전기 기판 상의 접촉부 사이의 접촉에 의해 이 소자(79)로 공급될 수 있다.
그 후, 기전력이 외측으로부터 각각의 소자(71, 79)로 공급될 때, 잉크 내의 소자(71)는, 예컨대 잉크 잔량에 대한 정보를 획득하고, 기록 헤드측 상의 소자(79)는, 예컨대 탱크의 교체를 위해 잉크 잔량을 구별하기 위한 ID 정보를 소자(71)로 통신한다. 그 후, 소자(71)는 획득된 잉크 잔량과 ID를 비교해서 잉크의 잔량과 ID가 서로 일치할 때에만 탱크의 교체를 외측에 통보할 것을 소자(79)에게 지시한다. 지시를 수신하게 되면, 소자(79)는 탱크의 교체를 외측에 통보하는 신호를 통신하고 눈 또는 청각으로 감지할 수 있는 소리, 빛 등을 출력한다.
상술한 바와 같이, 정보의 복잡한 조건은 소정의 대상물에 복수개의 소자를 배치함으로써 설정될 수 있다.
또한, 기전력은 도26 및 도27에 도시된 예에서 각각의 입체형 반도체 소자로 공급된다. 그러나, 본 발명은 이것에 제한되지 않으며, 임의의 소자로 공급된 기전력은 정보와 함께 다른 소자로 순차적으로 통신될 수 있다. 예컨대, 도28에 도시된 바와 같이, 입체형 반도체 소자(81) 및 입체형 반도체 소자(82)는 도27에 도시된 바와 같이 잉크 탱크(72) 내의 잉크(73)에서 소정의 위치에 각각 배열된다. 입체형 반도체 소자(81)에는, 부력 발생 수단, 다른 소자로 정보를 통신하는 기능 및 제6 실시예의 기전력 공급 기능이 제1 실시예의 입체형 반도체 소자에 추가된다. 입체형 반도체 소자(82)에는, 제7 실시예의 부력 발생 수단, 다른 소자로 정보를 통신하는 기능 및 제7 실시예의 기전력 공급 기능이 제6 실시예의 입체형 반도체 소자에 추가된다. 한편, ID 기능(확인 기능)이 마련된 제6 실시예의 입체형 반도체 소자(83)는 잉크 탱크(72)에 연결된 기록 헤드(78)에 배치된다. 전기는 소자의 표면 상에 배치된 전극부와 기록 헤드(78)를 구동하기 위한 전기 기판 상의 접촉부 사이의 접촉에 의해 이 소자(83)로 공급될 수 있다. 도27 및 도28에서, 표시 P는 기전력을 나타내며 표시 w는 인쇄 스캐닝 방향을 나타낸다.
그 후, 기전력이 외측으로부터 소자(81)로 공급될 때, 잉크 내의 소자(81)는, 예컨대 잉크 잔량 정보를 획득하고 내측의 정의된 조건과 정보를 비교한다. 다른 소자에 정보를 통신하는 것이 필요하다면, 소자(81)는 소자(82)를 작동하기 위한 기전력과 함께 획득된 잉크 잔량 정보를 소자(82)로 통신한다. 기전력이 공급된 소자(82)는 소자(81)로부터 통신된 잉크 잔량 정보를 수신해서, 예컨대 잉크의 pH에 대한 정보를 획득해서 소자(83)를 작동시키기 위한 기전력을 기록 헤드측 상의 소자(83)로 통신한다. 그 후, 기전력이 공급되는 기록 헤드측 상의 소자(83)는, 예컨대 탱크의 교체를 위한 잉크의 pH 또는 잉크의 잔량을 구별하기 위한 ID 정보를 소자(82)로 통신한다. 그 후, 소자(82)는 획득된 잉크 잔량 정보 및 pH 정보를 ID와 비교해서, 획득된 잉크 잔량 정보와 ID 정보가 서로 일치할 때에만 탱크의 교체를 외측에 통보할 것을 소자(83)에게 지시한다. 이것을 수신할 때, 소자(83)는 탱크의 교체를 외측에 통보하는 신호를 통신하거나 눈 또는 청각으로 감지할 수 있는 소리, 빛 등을 출력한다. 이 방식에서, 임의의 소자로부터 다른 소자로 정보와 함께 기전력을 공급하는 방법도 가능하다.
또한, 기록 헤드(78)로서, 액체 경로에 가열기와 같은 전열 전환 소자의 열에 의해 잉크를 발포시키고 기포 성장 에너지에 의해 액체 경로에 연결된 미소 개구로부터 잉크를 토출하는 기록 헤드가 가능하다.
(다른 실시예)
상술한 실시예의 입체형 반도체 소자가 적용될 수 있는 잉크 탱크 구조의 일 예가 도29 내지 도35에 도시되어 있다. 도29에 도시된 잉크 탱크(501)는 하우징(503)에 마련된 잉크를 수용하는 가요성 잉크 백(502)을 갖고, 하우징(503)에 고정된 러버 플러그에 의해 가방 개구(502a)를 밀폐시키고, 잉크를 가방으로 연결하기 위해 러버 플러그(504)에 잉크를 안내하기 위한 중공형 니들을 부착함으로써, 잉크 제트 헤드(도시 안됨)로 잉크를 공급한다. 본 발명의 입체형 반도체 소자(506)는 잉크 탱크(501)와 같은 잉크 가방(502) 내에 배치될 수 있다.
또한, 도30에 도시된 잉크 탱크(511)는 정보를 기록 시트 상에 기록하기 위해 기록 시트(S)쪽으로 잉크를 토출하는 잉크 제트 헤드(515)가 잉크(513)를 수용한 하우징(512)의 잉크 공급 포트(514)쪽에 있는 잉크 탱크이다. 본 발명의 입체형 반도체 소자(516)는 이와 같은 탱크(511) 내의 잉크(513)에 배치될 수 있다.
또한, 도31에 도시된 잉크 탱크(512)에는 잉크(522)를 수용하기 위해 완전 밀폐된 상태의 제1 챔버와, 잉크에 부압을 발생시키기 위해 부압 발생 부재(523)를 수용한 부압 챔버인 대기 연통 상태의 제2 챔버와, 탱크의 최하부에서 제1 챔버와 제2 챔버를 연결하기 위한 연결 경로(524)가 마련된다. 잉크가 제2 챔버측 상의 잉크 공급 포트(525)로부터 소모될 때, 제1 챔버의 잉크(522)는 제2 챔버측으로부터 제1 챔버로 진입하는 공기에 반응해서 제2 챔버로 안내된다. 이와 같은 구조의 탱크(521)에서, 본 발명의 입체형 반도체 소자(526, 527)는 구획된 챔버 각각의 잉크에 대한 정보를 교환하기 위해 각각 제1 챔버 및 제2 챔버에 배치될 수 있다.
또한, 도32 내지 도34에 도시된 잉크 탱크(541)에는 잉크(547)를 수용하기 위해 완전 밀폐된 상태의 제1 챔버와, 잉크에 부압을 발생시키기 위해 부압 발생 부재(546)를 수용한 부압 챔버인 대기 연통 상태의 제2 챔버와, 도31의 탱크의 최하부에서 제1 챔버와 제2 챔버를 연결하기 위한 연결 경로(548)가 마련된다. 제2 챔버의 잉크는 제2 챔버를 형성하는 벽부 내의 연결 경로(548)측에 대향하는 부분에 형성된 잉크 공급 포트(549)로부터 소모된다. 이런 잉크 탱크(541)에서, 입체형 반도체 소자(542, 543)는 제1챔버에 배치되며, 입체형 반도체 소자(544, 545)는 제2 챔버에 배치된다. 도31의 잉크 탱크(521)의 경우, 하나의 입체형 반도체 소자는 제1 및 제2 챔버에 각각 배치된다. 각각의 입체형 반도체 소자는 각 챔버 내의 잉크에 대한 정보를 처리하지만, 내부의 매체는 제1 및 제2 챔버에서 서로 다르기 때문에 정보는 단순히 비교될 수 없다.
이하에서는 제1 및 제2 챔버의 각각에 복수개의 입체형 반도체 소자를 배치하는 이유에 대해 도36의 (a) 내지 (c)를 참조하여 설명하기로 한다. 도36의 (a)는 두 소자의 각각이 제1 및 제2 챔버에 각각 배치된 경우 두 개의 입체형 반도체 소자 사이의 통신에 사용되는 전자기파의 감쇠량을 나타내는 다이어그램이다. 도36의 (b)는 소자가 제1 챔버(X)에 배치된 경우 복수개의 입체형 반도체 소자 사이의 통신에 사용되는 전자기파의 감쇠량을 나타내는 다이어그램이다. 도36의 (c)는 소자가 제2 챔버(Y)에 배치된 경우 복수개의 입체형 반도체 소자 사이의 통신에 사용되는 전자기파의 감쇠량을 나타내는 다이어그램이다.
예컨대, 전자기파를 사용해서 잔량 등이 검출되는 경우, 전자기파의 감쇠량은, 제1 챔버가 단지 잉크만을 수용하는 반면 제2 챔버가 잉크 및 부압 부재를 수용하기 때문에, 도36의 (a)에 도시된 바와 같이 제1 챔버와 제2 챔버에서 상이하다. 따라서, 상태를 파악하고 환경 정보의 검출을 제어하는 것은 어렵게 된다. 한편, 도32 내지 도34에서, 각각의 챔버는 복수개의 입체형 반도체 소자를 갖는다. 내부의 매체는 동일하기 때문에 도36의 (b) 및 (c)에 도시된 각 챔버에 존재하는 입체형 반도체 소자 사이에서 통신하는 것은 유익하다. 또한, 복수개의 입체형 반도체 소자는 제1 및 제2 챔버에 이런 방식으로 배치되며, 각각의 소자에 의해 검출된 데이터는 비교되도록 정정됨으로써, 탱크 내의 정보를 정밀하게 다루는 것이 가능하게 된다. 따라서, 실시간에 기초해서 보다 정밀한 검출이 가능하게 된다.
또한, 복수개의 입체형 반도체 소자 중에서 어느 입체형 반도체 소자가 소정 용기 내측에 대한 정보를 검출하는 데 사용되는가라는 점에서 문제가 발생한다. 복수개의 입체형 반도체 소자에서 필수 입체형 반도체 소자를 구별하는 방법의 일 예로서, 도32에 도시된 경우가 있다. 이 경우, 입체형 반도체 소자(542, 543) 또는 입체형 반도체 소자(544, 545)는 서로 통신한다. 입체형 반도체 소자를 구별하기 위한 방법으로서, 서로 다른 조건에서 통신하기 위해 각 그룹에 대한 입체형 반도체 소자의 특성을 변경하는 방법이 검출될 주파수가 변경되거나 진폭이 변경되는 경우와 같은 경우에 가능하다. 통신은 이와 같은 방식으로 각 그룹에 대한 입체형 반도체 소자의 특성을 변경함으로써 서로 다른 조건하에서도 수행되기 때문에, 외측으로부터의 정보에 반응해서 각 그룹에 대해 작동하는 것이 가능하게 된다.
다른 방법으로서, 모두 동일한 특성을 갖는 입체형 반도체 소자가 사용되면, 확인 정보에 따라 어느 입체형 반도체 소자가 사용되는지를 검출하기 위해 이것들이 소정 용기에 배치되기 전에 복수개의 입체형 반도체 소자에 확인 정보(ID)를 합체시키는 방법이 가능하다. 대안으로서, 초기에 메모리에 입력된 정보에 기초해서 복수개의 입체형 반도체 소자에서 필요한 것을 구별하기에 앞서, 입체형 반도체 소자가 소정 용기에 마련되기 전에 입체형 반도체 소자를 삽입하고 구별 수단을 메모리에 투입하는 방법도 가능하다. 확인 정보(ID)가 사용되면, 예컨대 A로 지칭되는 확인 정보(ID)를 위한 신호가 외측으로부터 전송될 때, A에 속하는 입체형 반도체 소자가 서로에 대해 통신하는 것이 가능하며, 결과적으로 검출된 환경 정보는 외측으로 통신되거나 외측 상에 표시된다. 대안으로서, B로 지칭되는 확인 정보(ID)를 위한 신호가 외측으로부터 전송되면, B에 속하는 입체형 반도체 소자가 서로에 대해 통신하는 것이 가능하며, 결과적으로 검출된 환경 정보는 외측으로 통신되거나 외측 상에 표시된다. 유사한 방법이 메모리의 경우에도 가능하다.
이하에서는 도32 내지 도34를 참조해서 전자기파 형태 파동의 감쇠량을 사용해서 잉크의 잔량을 검출하는 방법에 대해 일 예로서 설명하기로 한다. 또한, 본 예에서 입체형 반도체 소자(543, 544, 545)는 잉크 탱크(541) 내에 놓이고 입체형 반도체 소자(542)는 제1 챔버의 잉크(547)에서 부유하는 것으로 가정하다. 도32는 많은 잉크가 계속 좌측에 있는 상태를 도시하고, 도33은 잉크의 잔량이 감소하는 상태를 도시하고, 도34는 잉크 잔량이 거의 없고 잉크가 부압 챔버, 즉 제2 챔버에만 남아 있는 상태를 도시한다. 우선, 입체형 반도체 소자(542, 543)의 전자기파 파동 형태와 입체형 반도체 소자(544, 545)의 전자기파 파동 형태의 관계가 초기 상태로서 저장된다. 제1 챔버 내의 잉크(547)가 도33에 도시된 초기 상태와 비교해서 감소하면, 입체형 반도체 소자(542, 543)가 접근한다. 소자가 접근할 때, 전자기파 파동 형상의 감쇠는 작게 된다. 이것은 잉크가 감소하고 있음을 의미한다. 이 상태는 초기 상태와 비교해서 잔량의 감소량을 무작위적으로 그리고 매시간마다 확인하는 데 효율적이다.
그 후, 도34에 도시된 상태에서와 같이 제1 챔버에 어떠한 잉크도 남아 있지 않을 때, 입체형 반도체 소자(542, 543) 사이에는 진입을 위한 인자가 없기 때문에, 전자기파의 감쇠량은 거의 없다. 또한, 도34의 상태에서, 어떠한 잉크도 남아 있지 않을 때, 입체형 반도체 소자(544, 545) 사이에는 통신이 수행되며, 부압 발생 부재(546)의 액체 수준(567)이 하강될 때, 잉크를 갖는 부분과 잉크가 없는 부분 모두는 입체형 반도체 소자(564, 565) 사이에 존재한다. 그 후, 파동 형상의 감쇠 분산이 발생하는 지점은 잉크가 적어짐에 따라 점차적으로 하강된다. 분산이 발생하는 지점에 따라 잉크가 남아 있는 양을 검출하는 것이 가능하다.
또한, 도34의 하부에 도시된 것은 잉크 탱크가 외측과 통신하는 경우의 예를 도시한 다이어그램이다. 우선, 소자 수용 수단(550) 사이의 정보는 입체형 반도체 소자(542, 543) 사이의 통신 결과를 수신한다. 이 경우, 입체형 반도체 소자는 잘못된 입체형 반도체 소자의 정보가 수용되지 않도록 주파수, 진폭, ID 메모리 등을 사용하여 구별된다. 그 후, 결과는 구별 및 분석 수단(551)으로 통신된다. 외측으로 통신되거나 외측 상에 표시되도록 요구되는 아이템(item)은 외측으로 통신되거나 외측 상에 표시되며, 정보의 아이템은 정보 저장 수단(552) 내에 저장된다. 그러나, 정보 저장 수단(552) 내에 외측으로 통신된 정보의 아이템을 저장하는 것이 가능하다. 그 후, 입체형 반도체 소자(544, 545) 사이에서 통신이 수행되면, 통신의 결과로서 획득된 정보는 상술한 바와 같은 소자 수용 수단(550) 사이의 정보에 의해 수신된다. 그 후, 소자 수용 수단(550) 사이의 정보에 의해 수신된 정보는 구별 및 분석 수단(551)으로 통신되며, 이곳에서는 필요한 경우 정보의 아이템도 외측 상에 표시되거나 외측으로 통신되고 정보의 다른 아이템 또는 외측 상에 표시되거나 외측으로 통신된 정보의 아이템도 정보 저장 수단(552)에 저장된다. 그 후, 작동이 반복됨으로써, 정보 저장 수단(552) 내에 저장된 정보의 양은 증가하고 정보는 외측으로 통신되거나 외측 상에 표시된다. 또한, 몇몇 경우, 저장된 정보의 아이템 사이에서, 또는 새롭게 수신된 정보와 정보 저장 수단(552)에 저장된 정보 사이에서 검출 및 분석이 수행되어서 결과를 외측으로 통신한다. 이 방식에서, 복수개의 입체형 반도체 소자는 소정 용기 내에 마련되며, 각 그룹에 대한 통신이 수행되고, 통신이 수행되는 매시간마다 상태가 검출되어 분석되고, 정보가 저장됨으로써, 정보는 필요에 따라 매시간 획득될 수 있다.
도38, 도39a 및 도39b는 잉크 탱크 내의 정보가 도32 내지 도34에 도시된 구조의 경우에 실질적으로 검출되는 방법을 도시한 플로우챠트이다.
우선, 도38은 잉크 잔량을 검출하는 방법의 예를 도시한 플로우챠트이다. 제1 위치에서, 잉크 잔량을 검출하는 데 요구되는 기전력이 제1 챔버에 존재하는 입체형 반도체 소자(542, 543)로 공급된다. 비록 입체형 반도체 소자(544, 545)에 기전력을 동시에 공급하는 것도 가능하지만, 이 예에서, 기전력은 효율성을 위해 그리고 동시에 복수개의 입체형 반도체 소자에 전기를 공급함으로써 야기된 실패를 방지하기 위해 제1 챔버 내의 입체형 반도체 소자에 우선 공급된다. 그 후, 제1 챔버 내의 잉크 잔량은 공급된 전기를 사용해서 입체형 반도체 소자(542, 543)의 상호 통신에 의해 검출된다. 결국, 잉크가 도32 및 도33의 상태에서와 같이 남아 있다면, 잉크 잔량은 외측 상에 표시되거나 외측으로 통신된다. 반대로, 잉크가 도34의 상태에서와 같이 남아 있지 않다면, 전기는 외측으로부터 제2 챔버 내의 입체형 반도체 소자(544, 545)로 공급된다. 그 후, 상술한 바와 같이, 제2 챔버 내의 잉크 잔량은 공급된 전기를 사용해서 입체형 반도체 소자(544, 545) 사이의 상호 통신에 의해 검출된다. 결국, 잉크가 남아 있다면, 잔량이 표시된다. 또한, 이미 제1 챔버에 잉크가 남아 있지 않다면, 잉크가 고갈되었음이 외측 상에 표시되거나 외측으로 통신된다. 또한, 양호하게는 예컨대 잔류 잉크에 의해 얼마나 많은 기록 시트가 인쇄될 수 있는지를 나타내는 경고가 표시될 수도 있다. 반대로, 잉크 잔량이 없다면, 잉크 탱크의 교체를 지시하는 경고가 표시되며, 교체가 완료될 때의 상태는 인쇄 가능하게 된다.
도39a 및 도39b는 잉크 공급 포트 둘레의 잉크의 상태를 검출하는 예를 도시한 플로우챠트이다. 이것에 대해서는 상술한 바와 같은 예로서 도32 내지 도34의 구조로서 설명하기로 한다. 또한, 이와 같은 예에서, 제2 챔버만을 갖는 잉크 탱크에서도 검출이 수행될 수 있다. 첫째로, 잉크의 상태는, 도39a 및 도39b에 도시된 바와 같이 본체의 전력원이 작동되거나 인쇄가 수행되었음이 통신될 때, 제2 챔버 내의 입체형 반도체 소자(544, 545)의 상호 통신에 의해 검출된다. 결국, 도39a에 도시된 바와 같이, 비정상이 없다면, 공정은 전력원이 작동된 직후 그리고 인쇄전의 경우 인쇄 공정으로 진행한다. 그러나, 비정상이 검출되면, 예컨대 공기가 잉크 공급 포트로부터 진입되는 경우, 자동 흡입 회복이 수행되며, 공정은 인쇄 공정으로 진행한다. 또한, 흡입 회복이 자동적으로 수행될 수 없다면, 흡입 회복이 수행되었음이 외측 상으로 통신되거나 외측 상에 표시되며, 흡입 회복이 수행되고 공정은 도39b에 도시된 바와 같이 인쇄 공정을 진행한다. 이 방식에서, 복수개의 입체형 반도체 소자가 잉크 공급 포트 둘레에 배치되어서 주변 부분의 잉크 상태를 검출하고 필요에 따라 흡입 회복을 수행함으로써, 종래에는 잉크 상태에 관계없이 규칙적으로 수행되었던 흡입 회복을 위한 작업이 저감되고 잉크는 과도하게 감소하지 않는다.
위에서 지시된 탱크의 내측에 대한 정보를 검출하는 방법은 단지 하나의 예이다. 이 예에서, 우선 제1 챔버 내의 환경 검출이 수행되며, 제1 챔버의 잉크가 고갈될 때 제2 챔버의 입체형 반도체 소자를 사용해서 검출이 수행된다. 그러나, 제1 챔버의 환경 검출과 제2 챔버의 환경 검출을 동시에 수행해서 상대적 비교를 사용하는 환경 검출을 수행하기 위한 결과를 정정하는 것도 가능하다.
또한, 도35에 도시된 잉크 탱크(531)는 잉크를 유지하는 다공성 재료(532)를 수용하며, 기록을 위해 수용된 잉크를 사용하는 잉크 제트 기록 헤드(533)가 부착된다. 이와 같은 구조를 갖는 탱크(531)에서, 본 발명의 입체형 반도체 소자(534, 535)는 각각 구획된 부분인 잉크 내측에 대한 정보를 교환하기 위해 각각 잉크 탱크 측 및 잉크 제트 헤드측 상에 배치될 수도 있다.
또한, 도37a 및 도37b는 복수개의 입체형 반도체 소자를 사용하여 잉크의 존재를 검출하는 예를 도시한 단면도이다.
도37a 및 도37b는 단지 잉크만이 수용되고 스폰지와 같은 다른 매체가 전혀 수용되지 않은 잉크 탱크(571) 또는 잉크 탱크(571)의 일부를 도시한다. 입체형 반도체 소자(572, 573)는 잉크 탱크(571) 내에 배치된다. 입체형 반도체 소자(572)는 잉크 탱크(571) 내의 잉크의 액체 수준 상에서 부유하며, 입체형 반도체 소자(573)는 잉크 탱크(571) 내의 바닥면의 최하부에 고정된다. 우선, 도37a에 도시된 바와 같이 잉크가 잉크 탱크(571) 내에 정상적으로 존재하는 상태에서, 입체형 반도체 소자(572, 573)는 상호 통신하지 않는다. 그러나, 예컨대 입체형 반도체 소자(572 또는 573) 하나만에 의해 잉크의 상태를 검출하는 것이 가능하다. 잉크 탱크(571) 내의 잉크 잔량이 소모되어서 도37b에 도시된 상태에 도달할 때, 잉크 탱크(571)의 바닥면은 경사지고 입체형 반도체 소자(573)는 바닥면의 최하부에 고정되기 때문에, 입체형 반도체 소자(573, 572)는 서로 접촉한다. 그 후, 잉크 존재의 검출은 잉크가 서로 접촉하는 입체형 반도체 소자(573, 572)에 의해 고갈되었음을 외측으로 통신하는 방법을 사용해서 가능하다. 즉, 결합되거나 서로 접촉하는 복수개의 입체형 반도체 소자에 의해 새로운 기능이 마련되는 것이 가능하다.
상술한 바와 같이, 둘 이상의 입체형 반도체 소자는 잉크 탱크 내에 배치되고, 둘 이상의 입체형 반도체 소자는 서로 통신함으로써, 입체형 반도체 소자 둘레의 환경 정보가 검출되고 환경 정보는 외측으로 통신되거나 외측 상에 표시된다. 따라서, 잉크 탱크에 수용된 잉크에 대한 정보, 탱크의 압력 등은 실시간에 기초해서 보다 용이하게, 예컨대 외측의 잉크 제트 기록 장치로 통신될 수 있다.
둘 이상의 입체형 반도체 소자가 이런 방식으로 잉크 탱크에 배치되면, 외측으로부터 복수개의 입체형 반도체 소자쪽으로 기전력을 공급하기 위한 방법으로서, 외측으로부터 상술한 바와 같이 복수개의 입체형 반도체 소자의 각각으로 기전력을 직접 공급하기 위한 방법이 있다. 대안으로서, 기전력은 우선 외측으로부터 복수개의 입체형 반도체 소자 중에서 주 입체형 반도체 소자쪽으로 공급될 수 있고, 그 후 주 입체형 반도체 소자로부터 다른 입체형 반도체 소자로 공급된다.
(다른 예)
본 발명의 입체형 반도체 소자가 마련된 잉크 탱크가 장착된 잉크 제트 기록 장치의 구조의 일 예가 도40에 개략적으로 도시되어 있다. 도40에 도시된 잉크 제트 기록 장치(600) 상에 장착된 헤드 카트리지(601)는 인쇄 및 기록을 위한 잉크를 토출하기 위한 액체 토출 헤드와 도12 내지 도22에 도시된 바와 같이 액체 토출 헤드에 공급된 액체를 유지하기 위한 잉크 탱크를 갖는다. 또한, 잉크 탱크 내에 배치된 큐빗(cubit) 반도체 소자에 외부 에너지인 기전력인 기전력을 공급하기 위한 수단(622) 또는 소자와 정보를 양방향으로 통신하기 위한 (도시 안된) 수단이 기록 장치(600) 내에 배치된다.
도40에 도시된 바와 같이, 헤드 카트리지(601)는 구동 모터(602)의 전방 및 역 회전과 함께 상호 연동 방식으로 구동력 전달 기어(603, 604)를 거쳐 회전하는 리드 나사(605)의 정점 홈(606)에 결합된 캐리지(607) 상에 장착된다. 헤드 카트리지(601)는 구동 모터(602)의 동력에 의해 캐리지(607)와 함께 안내부(608)를 따라 화살표(a, b) 방향으로 왕복으로 이동된다. 매체(도시 안됨) 상에 정보를 기록하기 위한 매체를 이송하기 위한 수단은 잉크 제트 기록 장치(600)에 마련되며, 이것은 헤드 카트리지(601)로부터 토출된 잉크와 같은 액체를 수용하기 위해 매체 상에 정보를 기록하기 위한 매체로서 인쇄 시트(P)를 이송한다. 매체 상에 정보를 기록하기 위한 매체를 이송하는 수단에 의해 평판(609) 상으로 이송된 인쇄 시트(P)를 압착하는 시트 압착판(610)은 캐리지(607)의 이동 방향 위로 평판(609)에 대해 인쇄 시트(P)를 압착한다.
광 결합기(611, 612)는 리드 나사(605)의 일 단부 근처에 배치된다. 광 결합기(611, 612)는 구동 모터(602)의 회전과 유사한 절환을 수행하기 위해 광 결합기(611, 612)의 영역 내의 캐리지(607)의 레버(607a)의 존재를 확인하기 위한 원위치 검출 수단이다. 토출 개구를 가진 헤드 카트리지(601)의 전방을 덮고 있는 캡 부재(614)를 지지하기 위한 지지 부재(613)는 평판(609)의 일 단부 근처에 마련된다. 또한, 헤드 카트리지(601)로부터 무익하게 토출됨으로써 캡 부재(614) 내측에 축적된 잉크를 흡수하는 잉크 흡수 수단(615)도 마련된다. 헤드 카트리지(601)의 흡수 회복은 이러한 잉크 흡수 부재(615)에 의해 캡 부재(614)의 개구부를 거쳐 수행된다.
본체 지지체(619)는 잉크 제트 기록 장치(600) 내에 마련된다. 이동 부재(618)는 전후방으로, 즉 본체 지지체(619)에 의해 캐리지(607)의 이동 방향에 수직한 방향으로 가동식으로 지지된다. 세척 블레이드(617)는 이동 부재(618)에 부착된다. 세척 블레이드(617)의 형상은 이것에 제한되지 않으며 공지된 다른 형상의 세척 블레이드일 수 있다. 또한, 잉크 흡입 수단(615)에 의해 흡입 회복 작업을 수행할 때 흡입을 개시하는 레버(620)가 마련된다. 레버(620)는 캐리지(607)와 결합한 캠(621)의 이동에 따라 이동하며, 구동 모터(602)로부터의 구동력은 클러치의 절환과 같은 공지된 전달 수단에 의해 제어된다. 잉크 제트 기록 제어부는 기록 장치 본체측 상에 마련되어 있으며, 이것은 헤드 카트리지(601)에 마련된 가열체로 신호를 제공하고 각각의 상술한 기구의 구동 제어를 처리하며, 도40에는 도시되어 있지 않다.
상술한 구조를 갖는 잉크 제트 기록 장치(600)에서, 헤드 카트리지(601)는 매체 상에 정보를 기록하기 위한 매체를 이송하는 수단에 의해 평판(609) 상으로 이송된 인쇄 시트(P)의 전체 폭 위로 왕복 이동한다. 구동 신호가 이동과 동시에 구동 신호 공급 수단(도시 안됨)으로부터 헤드 카트리지(601)로 공급될 때, 잉크(기록 액체)는 이 신호에 따라 액체 토출 헤드로부터 매체 상에 정보를 기록하기 위한 매체로 토출되어서 기록이 수행된다.
이하에서는 본 발명의 입체형 반도체 소자를 잉크 탱크 내에 배치하는 양호한 특별예에 대해 보다 상세하게 설명하기로 한다.
우선, 본 발명의 입체형 반도체 소자에 적용 가능한 정보 획득 수단을 일 예로서 설명하기로 한다. 잉크 탱크에 배치된 입체형 반도체 소자가 구형 실리콘에 형성되면, 상술한 예에서 설명된 정보 획득 수단으로서, (1) SiO2막 또는 SiN막이 이온 감지막으로서 제조된 잉크의 pH를 검출하는 센서와 (2) 재료의 전도 효과를 이용해서 탱크의 습기량으로부터 잉크의 존재를 검출하기 위한 센서 등이 있다.
다음으로, 본 발명의 입체형 반도체 소자에 적용 가능한 에너지 전환 수단의 특별예에 대해 설명하기로 한다. 도41은 본 발명의 입체형 반도체 소자로 된 소자인 에너지 발생 수단의 전기를 발생시키는 이론에 대해 설명하고 있다.
도41에서, 진동 회로(102)의 전도체 코일(L)이 외부 진동 회로(101)의 코일(La)에 인접해서 위치되며, 전류(Ia)가 외부 진동 회로(101)를 거쳐 코일(La)로 유동될 때, 전류(Ia)에 의해 진동 회로(102)의 코일(L)을 관통하는 자속(B)이 발생된다. 여기에서, 코일(L)을 관통하는 자속(B)은 전류(Ia)가 바뀔 때 변경되므로, 코일(L)에는 유도 기전력이 발생된다. 따라서, 에너지 발생 수단으로서의 진동 회로(102)는 구형 실리콘 내에 형성되며, 외부 진동 회로(101)는, 예컨대 소자 외측의 잉크 제트 기록 장치 내에 배치된다. 따라서, 소자측 상의 진동 회로(102)의 전도체 코일(L)과 소자 외측의 진동 회로(101)의 코일(La)은 서로 인접해 있음으로써, 소자를 작동시키기 위한 전기가 외측으로부터의 전자기 유도에 의해 유도 기전력에 의해 발생될 수 있다.
또한, 에너지 발생 수단으로서의 구형 실리콘에 형성된 진동 회로(102)의 회전수(N)를 갖는 코일(L)을 관통하는 자속(B)은 외부 진동 회로(101)의 코일(La)의 회전수(Na)와 전류(Ia)의 곱에 비례한다. 따라서, 비례 상수가 k일 때, 다음의 식이 성립한다.
[수학식 1]B = K*Na*Ia
코일(L)에서 발생된 기전력은 다음과 같다.
[수학식 2]V = -N{dB/dt} = -kNaN{dIa/dt} = -M{dIa/dt}
이 때, 코일의 자기 코일의 투자율이 μa이고 자장이 H일 때, 자속(B)은 다음과 같다.
[수학식 3]B = μaH(z) = {μaNaIara 2/2(ra 2+ z2)3/2}
여기에서, z는 외부 진동 회로의 코일과 구형 실리콘에 형성된 코일 사이의 거리를 나타낸다.
상호 인덕턴스 M의 수학식은 다음과 같다.
[수학식 4]M = {μN/IaμIa}∫sB ·ds = {μμara 2NaNS/2μ0(ra 2+ z2)3/2}
여기에서, μ0는 진공의 투자율이다.
구형 실리콘에 형성된 진동 회로의 임피던스 z는 다음과 같이 표현된다.
[수학식 5]z() = R + j{L - (1/C)}
외부 진동 회로의 임피던스 Za는 다음과 같다.
[수학식 6]Za() = Ra + jLa - { 2M2/z()}
여기에서, j는 자화도를 나타낸다. 외부 진동 회로가 진동(전류값이 최대)할 때의 임피던스 Zo는 다음과 같다.
[수학식 7]Z0( 0) = Ra + jLa 0- { 0 2M2/R}
이 진동 회로의 위상 지체 φ는 다음과 같다.
[수학식 8]tanφ = {jLa 0- ( 0 2M2/R)}/R
외부 진동 회로의 진동 주파수 fo는 다음과 같을 수 있다.
[수학식 9]fo = 1/2π(LC)1/2
상술한 바와 같은 관련식에 따르면, 구형 실리콘에 형성된 진동 회로(102)의 임피던스가 잉크 탱크의 잉크량의 변동에 반응해서 변동하면, 외부 진동 회로(101)의 주파수는 변동되고, 잉크량의 상술한 변동은 외부 진동 회로(101)의 임피던스의 위상차 및 진폭으로 나타난다. 또한, 위상차 및 진폭은 잉크 잔량(즉, z의 변화)도 포함한다.
예컨대, 외부 진동 회로(101)의 진동 주파수가 가변적으로 된다면, 구형 실리콘에 형성된 진동 회로(102)로부터의 출력(임피던스)은 주변의 환경 변화에 반응해서 변동한다. 따라서, 잉크의 존재 또는 잉크 잔량은 주파수에 대한 이러한 의존성을 검출함으로써 검출될 수 있다.
따라서, 구형 실리콘에 형성된 진동 회로는 전기를 발생시키기 위한 에너지 발생 수단으로서 뿐만 아니라 진동 회로와 외부 진동 회로 사이의 관계에 따라 탱크의 잉크량의 변동을 검출하기 위한 수단의 일부로서도 사용될 수 있다.
한편, 소자(11)는 잉크의 액체 수준 상에서 부유될 수 있다. 이하에서는 잉크의 액체 수준 상에서 부유하는 이와 같은 소자(11)와 그 제조 방법에 대해 설명하기로 한다.
도45a 내지 도45g는 상술한 볼 반도체의 기초가 되는 구형 실리콘을 사용하는 부유식 입체형 반도체 소자(11)의 제조 방법을 순서대로 도시한 도면이다. 또한, 도45a 내지 도45g에서, 각각의 단계는 구형 실리콘의 중심을 절단한 단면도에 의해 보여지고 있다. 또한, 무게 중심이 낮은 부분에 있고 구 내측의 상부가 중공형으로 되어 있고 또한 중공부가 밀폐 상태로 유지되도록 구형 실리콘을 형성하는 제조 방법이 일 예로서 설명되어 있다.
첫째로, 도45c에서 도시된 바와 같이, 열적으로 산화된 SiO2막(202)이 도45a에 도시된 구형 실리콘(201)의 전체 표면 상에서 형성된다. 그 후, 도45a 내지 도45g에 도시된 바와 같이 SiO2막(202)의 일부에 개구(203)를 형성하기 위해서, 포토리소그라피 공정을 사용하는 패터닝이 수행된다.
그 후, 도45d에 도시된 바와 같이, 구형 실리콘(201)의 상부 반부는 개구(203)를 통해 KOH 용액을 사용한 비등방성 에칭에 의해 제거되며, 중공부(204)가 형성된다. 그 후, 도45e에 도시된 바와 같이, 구형 실리콘(201)의 전체 노출된 표면과 중공부(204)의 내면을 포함하는 SiO2막(202)은 LPCVD 방법을 사용해서 SiN으로 피복된다.
또한, 도45f에 도시된 바와 같이, Cu막(206)은 금속 CVD방법을 사용하여 SiN막(205)의 전체 표면 상에 형성된다. 그 후, 도45g에 도시된 바와 같이, Cu막(206)은 공지된 포토리소그라피 공정을 상에서 패터닝되며, 진동 회로(102)의 일부인 회전수(N)를 갖는 전도체 코일(L)이 형성된다. 그 후, 전도체 코일(L)이 형성된 입체형 반도체 소자는 진공 장치로부터 대기쪽으로 강제되며, 상부의 개구(203)는 수지 또는 플러그와 같은 실링 부재(207)에 의해 플러그 연결되며, 구 내측의 중공부(204)는 밀폐된 상태에서 위치된다. 소자가 이런 방식으로 제조되면, 실리콘으로 형성된 소자 자체에는 부력이 주어질 수 있다.
(액체 수준 상의 부유식 입체형 반도체 소자의 안정화)
입체형 반도체 소자가 중공부를 갖도록 형성되고, 입체형 반도체 소자로의 전기의 공급이 상술한 진동 회로 및 외부 진동 회로에 의해 수행되면, 잉크 탱크가 위치된 어떤 상태에서도, 안정적인 자속(자장)이 소자에 형성된 진동 회로와 외측의 외부 진동 회로 사이에서 작동하도록 요구된다. 즉, 외부 진동 회로에 대한 소자의 방향은 안정될 것이 요구된다. 그러나, 소자가 잉크와 같은 액체에서 부유하면, 액체 수준은 소자의 방향을 변경시키기 위한 외부 진동 회로에 의해 진동될 수 있다. 이와 같은 경우에도, 부유식 입체형 반도체 소자의 무게 중심은 소자가 액체에서 안정적인 자세를 유지하도록 다음과 같이 검출된다.
도46a 및 도46b에 도시된 바와 같이, 구로서 형성된 입체형 반도체 소자(210)가 액체에서 부유하면, 입체형 반도체 소자(210)가 도46a에 도시된 바와 같은 균형 상태에 있도록 실현되기 위해서 다음의 관계가 요구된다.
(1) 부력 F = 대상물의 무게 W
(2) 부력의 작용선과 무게의 작용선(무게(G)의 중심을 지나는 선)이 서로 일치함.
그 후, 도46b에 도시된 바와 같이, 액체가 외력에 의해 진동하고 입체형 반도체 소자(210)가 균형 상태로부터 경사질 대, 부력의 중심(C)은 이동하고 부력과 무게는 짝힘을 이룬다.
여기에서, 균형 상태의 무게의 작용선(도46b의 일점 쇄선)과 경사질 때의 부력의 작용선(도46b의 실선)의 교차하는 부분을 메타-중심(MC)으로서 인용된다. 메타-중심과 무게 중심(G) 사이의 거리(h)는 메타-중심의 높이로서 인용된다. 또한 도면에서의 표시 V는 잉크의 액체 수준을 나타낸다.
입체형 반도체 소자(201)의 메타-중심이 무게 중심(G)보다 높은 위치에 있음으로써, 짝힘(복원력)은 입체형 반도체 소자를 원래의 균형된 위치로 복귀시키는 방향으로 작용한다. 복원력(T)은 다음과 같이 표현된다.
[수학식 10]T = Whsinθ= Fhsinθ= ρgVhsinθ (＞0)
여기에서, V는 입체형 반도체 소자(210)에 의해 제거된 액체의 체적이고, ρg는 입체형 반도체 소자(210)의 비중이다.
따라서, 복원력 T를 양의 값으로 만들기 위해서, h＞0는 필요충분조건이다.
다음으로, 도46b로부터 다음의 식이 이루어진다.
[수학식 11]h = (I/V) - CG
여기에서, I는 O축 둘레의 관성 모멘트이다.
따라서, (I/V)＞CG는 잉크에서 지속적으로 부유하는 입체형 반도체 소자(210)와, 외부 진동 회로로부터 유도 기전력을 공급하고 소자 외측의 통신 수단과 양방향 통신을 위한 필요충분조건이다.
이와 같은 입체형 반도체 소자의 구동 회로를 제조하기 위해서, N-MOS 회로 소자가 사용된다. 도42는 수직 절단된 N-MOS 회로 소자의 개략적 단면도이다.
도42에 따르면, P 전도체의 Si 기판(401)에 일반적인 MOS 공정을 사용한 이온 이식과 같은 불순물의 도입 및 확산에 의해, P-MOS(450)는 N형 웰(well) 영역(402)에 형성되고 N-MOS(451)는 P형 웰 영역(403)에 형성된다. P-MOS(450) 및 N-MOS(451)는 수백 Å 두께의 게이트 절연막(408)을 거쳐 각각 4000 Å 이상 5000 Å 이하의 두께로 CVD 방법에 의해 도포된 폴리-Si에 의한 게이트 배선(415)과, N형 또는 P형 불순물이 도입된 소스 영역(405)과, 드레인 영역(406) 등으로 구성된다. C-MOS 로직은 P-MOS(450)와 N-MOS(451)로 형성된다.
소자를 구동하기 위한 N-MOS 트랜지스터(301)는 불순물의 도입 단계, 확산 단계 등에 의해 P-형 웰 기판(403) 상에 드레인 영역(411), 소스 영역(412), 게이트 배선(413) 등으로 구성된다.
이 때, N-MOS 트랜지스터(301)가 소자 구동자로서 사용되면, 하나의 트랜지스터를 형성하는 드레인 게이트 사이의 거리(L)는 대략적으로 최소 10 ㎛이다. 10 ㎛의 거리(L)의 일부는 소스와 드레인 사이의 접촉부(417)의 폭이며, 그 폭은 2×2 ㎛이다. 그러나, 폭의 반은 이웃하는 트랜지스터와 공유되기 때문에, 실질 폭은 2 ㎛이다. 거리(L)는 접촉부(417)와 게이트(413) 사이의 거리와 게이트(413)의 폭인 4 ㎛와 같은 값인 2×2 ㎛인 4 ㎛이다. 이것은 전체 거리를 10 ㎛로 만든다.
산화막 분리 영역(453)은 각 소자 사이에서 5000 Å 이상 10000 Å 이하의 두께의 필드 산화막에 의해 형성되며 소자를 분리된다. 필드 산화막은 제1 층의 열 저장층(414)으로서 작용한다.
각각의 소자가 형성된 후, 층 절연막(416)은 CVD 방법에 의해 대략 7000 Å두께의 PSG막, BPSG막 등으로 형성되며, 열처리에 의한 수평화 처리 등을 거치게 된다. 그 후, 접촉 구멍을 거쳐 제1 배선층이 되도록 AI 전극(417)에 의해 층절연막(416)에 배선이 설정된다. 그 후, 관통 구멍을 추가로 형성하기 위해 프라즈마 CVD 방법에 의한 SiO2막 등의 층 절연막(418)이 10000 Å 이상 15000 Å 이하의 두께로 피복된다.
N-MOS 회로는 상술한 바와 같이 형성되며, 본 발명의 에너지 발생 수단으로서 진동 회로와, 정보 획득 수단으로서의 센서부 등에 상술한 관통 구멍을 통해서 연결된다.
상술한 바와 같이 형성된 입체형 반도체 소자의 외부 통신 수단과 양방향으로 통신하는 방법으로서, 극초단파 밴드 주파수를 사용하는 무선(wireless) LAN 시스템 또는 1밀리미터 이하/밀리미터 단위 파장 밴드 주파수를 이용하는 무선 접근 시스템이 적용될 수 있다.
이하에서는 무선 LAN 시스템에 의한 송신 및 수신의 대강에 대해 설명하기로 한다. 우선 입체형 반도체 소자로부터 기록 장치로의 데이터 송신에 대해 설명하기로 한다. 또한, 역으로 데이터가 기록 장치측으로부터 입체형 반도체쪽으로 송신되면, 데이터 ID는 각 측에 주어지고, 송신측과 수신측은 ID에 의해 검출된다.
송신측 상의 입체형 반도체 소자는 라인 감시(monitoring)부, 데이터 조작부, 확인 검사부 및 오차 처리부를 갖는다. 수신측 상의 기록 장치에는 데이터 조작부, 확인 검사부, 오차 처리부 및 디스플레이부 등이 마련된다.
도43은 송신측 상의 입체형 반도체 소자 작업의 플로우챠트이다. 데이터 송신이 실행될 때, 초기 설정이 수행되며 수신측 상의 어드레스(address)는 데이터 송신을 위한 정의된 송신 프로토콜에 의해 설정된다. 송신 동안 신호 충돌이 발생하거나 확인이 수신측 상의 지정 장치로부터 복귀되지 않으면, 데이터는 다시 송신된다. 작동 중에는, 라인의 상태 또는 확인의 존재가 수신측 상의 기록 장치에 마련된 디스플레이부 상에 표시되어서 사용자로 하여금 적절한 결정을 하도록 한다.
도44는 수신측 상의 기록 장치 작업의 플로우챠트이다. 수신측에서, 기록 장치는 라인을 감시하며, 그 자체의 어드레스를 확인할 때, 라인으로부터 데이터를 받아들여서 데이터를 주 메모리 상의 버퍼에 축적한다. 수신 동안에, 각각 16 바이트에 대한 상자 표시(block mark)가 확인될 수 없거나 검사 합이 수신 완료후 오차 검출 처리에서 일치하지 않는다면, 기록 장치는 수신 오차가 수신을 중지하도록 발생되었는지를 검출하고 헤더의 도착을 대기하기 위해 라인을 다시 감시한다. 수신이 오차없이 완료되면, 기록 장치는 디스플레이부 상에 수신된 내용을 표시한다.
상술한 예의 입체형 반도체 소자에서, 코일에 의한 전자기 유도는 소자를 활성화시키기 위한 전기를 공급하기 위해 외부 에너지로서 사용된다. 그러나, 빛이 외부 에너지로서 사용될 수 있다. 빛의 콘트라스트(contrast)가 전기 신호로 전환될 때, 전기는 그 저항값이 빛의 조사에 의해 변경되는 재료(예컨대, 광전도체)를 사용하는 광전도 효과에 의해 발생될 수 있다. 광전도체로서는, 예컨대 CdS, InSb, Hg0.8Cd0.2Te 등, GaAs, Si, Va-Si 등과 같은 이원 합금/삼원 합금이 사용된다. 또한, 열이 기전력으로서 사용되면, 양자 효과에 의해 재료의 방사 에너지로부터 전기가 발생될 수 있다.
또한, 잉크 제트 기록 장치의 외부는 본 예에서 도시되어 있지 않다. 그러나, 내측의 상태가 보여질 수 있는 투명 커버가 사용되고 투명 잉크 탱크가 사용되면, 사용자는 탱크 내의 빛을 볼 수 있다. 따라서, 사용자는 "탱크 교체가 요구됨"을 용이하게 인식할 수 있고 탱크의 교체를 재촉하게 된다. (종래에는, 비록 장치 본체 상의 버튼이 섬광을 내지만, 버튼은 여러가지 기능을 하기 때문에, 사용자가 섬광 버튼이 의미하는 것을 안다는 것은 용이하지 않았다.)
상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 입체형 반도체 소자는 이것이 잉크와 접촉하도록 외벽 또는 내벽으로부터 노출되게 외벽 또는 내벽 내에 놓이며, 여기에는 환경 정보를 획득하기 위한 획득 수단과, 정보 저장 수단과, 획득된 정보와 저장된 정보를 비교해서 검출하기 위한 구별 수단과, 획득된 정보를 표시하거나 획득된 정보를 외측으로 통신하기 위한 정보 통신 수단이 마련된다. 따라서, 잉크의 상태는 실시간에 기초해서 간단하고 정밀하게 파악될 수 있다. 또한, 입체형 반도체 소자가 잉크 탱크의 외측으로 노출되고 전기 접촉부가 노출된 부분에 배치되면, 소자를 차단할 것이 없기 때문에, 잉크 정보는 용이하게 통신될 수 있다. 또한, 입체형 반도체 소자는 비접촉 상태에서 또는 잉크 탱크의 지지부 등에 직접 마련된 단자에 연결되어 그 작업 에너지를 공급하거나 신호를 교환할 수 있다. 따라서, 입체형 반도체 소자는 잉크 잔량과 같은 정보를 효율적으로 획득해서 주변 배선을 끌어들이지 않고도 단순한 구조로 이것을 외측으로 통신할 수 있다. 이렇게 함에 있어서, 양호하게는, 정보 획득 수단은 잉크 탱크 내의 정보가 획득될 수 있도록 외벽 또는 내벽으로부터 입체형 반도체 소자의 잉크와 접촉하는 측면으로 노출된 부분에 마련될 수 있다.
또한, 입체형 반도체 소자에는 외측으로부터 신호를 수신하기 위한 통신 수단이 마련되며 수신된 신호에 반응해서 정보를 획득해서 획득된 정보와 저장된 정보의 비교 결과를 획득된 정보와 함께 외측으로 통신한다. 따라서, 외부 장치와 신호를 양방향으로 교환하는 것도 가능하다.
예컨대, 소자의 활성화 에너지가 전기로서 사용되면, 진동 회로의 전도체 코일은 입체형 반도체 소자의 외면 둘레에 권취되어서 외부 에너지로서 형성된다. 따라서, 전기는 코일과 외부 진동 회로 사이에서 전자기 유도에 의해 전도체 코일에서 발생됨으로써, 비접촉 상태에서 작업 에너지를 공급하는 것이 실행될 수 있다.
이 경우, 코일은 소자의 외면 둘레에 권취되기 때문에, 코일의 인덕턴스 크기는, 예컨대 탱크 내의 잉크 잔량, 잉크 농도, 잉크 pH 등에 반응해서 변경된다. 따라서, 진동 회로는 인덕턴스의 변경에 반응해서 변경되기 때문에, 변동될 진동 주파수의 변동에 기초한 잉크 탱크의 잉크 잔량을 검출하는 것이 가능하다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 통신 방법에 의하면, 복수개의 입체형 반도체 소자는 소정 용기에 배치되며, 하나의 그룹을 형성하는 소정 용기 내의 복수개의 입체형 반도체 소자 중에서 둘 이상의 입체형 반도체 소자를 사용해서 복수개의 소자 그룹과 통신할 때, 통신은 소자 그룹의 각각에 대해 서로 다른 통신 조건으로 수행된다. 따라서, 복수개의 소자 쌍중에서 한 쌍의 소자를 효율적으로 구별하거나 선택하는 것 또는 소자들 사이의 통신 및 제어를 수행하는 것이 가능하게 된다. 대안으로서, 소정 용기에 마련된 복수개의 입체형 반도체 소자 각각은 구별을 위한 정보 또는 메모리를 가지며, 통신은 구별을 위한 정보를 인식하거나 메모리에 의한 정보를 구별함으로써 수행된다. 따라서, 복수개의 소자 쌍 중에서 한 쌍의 소자를 효율적으로 구별하거나 선택하는 것 또는 소자들 사이의 통신 및 제어를 수행하는 것이 가능하게 된다.
또한, 본 발명의 잉크 탱크에 의하면, 둘 이상의 입체형 반도체 소자는 잉크 탱크 내에 배치되며, 입체형 반도체 소자 둘레의 환경 정보는 둘 이상의 입체형 반도체 소자 사이의 상호 통신에 의해 검출되어서 환경 정보를 외측으로 통신하거나 환경 정보를 표시한다. 따라서, 잉크 탱크에 수용된 잉크, 탱크 내의 압력 등에 대한 정보를 실시간에 기초해서, 예컨대 외측의 잉크 제트 기록 장치로 통신하는 것이 용이하게 될 수 있다. 이것은, 예컨대 잉크 제트 토출을 안정화시키기 위해 잉크 소모량에 따라 매순간 변화하는 잉크 탱크의 부압량을 제어하는 데 유익하다.
또한, 잉크 탱크는 입체형 반도체 소자를 작동하기 위한 외부 에너지를 비접촉 상태에서 공급하기 위한 구조를 갖기 때문에, 잉크 탱크가 소자를 활성화시키거나 에너지를 소자로 공급하기 위한 배선을 연결하기 위한 에너지 공급원을 갖도록 할 필요가 없다. 따라서, 잉크 탱크는 외측에 직접 배선을 설정하는 것이 어려운 부분에 사용될 수 있다.
예컨대, 소자의 활성화 에너지가 전기로서 사용되면, 진동 회로의 전도체 코일은 입체형 반도체 소자의 외면 둘레에 권취되어 외부 에너지 전환 수단으로서 형성된다. 따라서, 전기가 코일과 외부 진동 회로 사이에서 전자기 유도에 의해 전도체 코일에 발생됨으로써, 비접촉 상태에서 작업 에너지를 공급하는 것이 실행될 수 있다.
이 경우, 코일은 소자의 외면 둘레에 권취되기 때문에, 코일의 인덕턴스는, 예컨대 잉크 탱크 내의 잉크 잔량, 잉크 농도 및 잉크 pH에 반응해서 변동한다. 따라서, 진동 회로는 인덕턴스의 변동에 반응해서 진동 주파수를 변동시키기 때문에, 변동될 진동 주파수의 변이에 기초해서 잉크 탱크의 잉크 잔량을 검출하는 것이 가능하다.
또한, 입체형 반도체 소자는 액체에서 부유하는 중공부를 가지며 소자의 무게 중심이 소자의 중심보다 낮은 위치에 있도록 형성된다. 따라서, 예컨대, 잉크 기록 장치 상에 장착된 잉크 탱크와 기록 헤드가 연속적으로 작동하고 잉크 탱크의 잉크가 상하 또는 좌우로 진동하더라도, 입체형 반도체 소자는 잉크 탱크 내의 잉크에서 지속적으로 부유하면서 잉크에 대한 정보 또는 잉크 탱크 내의 압력을 정밀하게 검출할 수 있다. 또한, 입체형 반도체 소자는 소자에 형성된 진동 회로의 상술한 코일을 외부 진동 회로의 코일에 대해 안정적인 위치에서 유지함으로써, 매시간 마다의 안정적인 양방향 통신을 가능하게 한다.
또한, 이하에서는 상술한 입체형 반도체 소자를 사용하는 구조의 일 예로서 잉크 탱크에 축적된 잉크의 종류에 관한 검출에 대해 설명하기로 한다.
도47은 본 발명의 실시예의 입체형 반도체 소자의 외측과의 정보 교환과 내부 구조를 도시한 블록 다이어그램이다. 도면에 도시된 형상의 입체형 반도체 소자(91)에는 외측(A)으로부터 소자(91)로 비접촉 상태에서 공급된 외부 에너지인 기전력(92)을 전기(93)로 전환하기 위한 에너지 전환 수단(94)과, 에너지 전환 수단(94)에 의해 획득된 전기를 이용하여 빛을 방출하기 위한 발광 수단(95)이 마련되며, 잉크 탱크에 수용된 잉크에 배치된다. 발광 수단(95)은 광다이오드 등으로 구성된다.
또한, 소자를 작동시키기 위해 공급될 기전력으로서 전자기 유도, 열, 빛 등이 적용될 수 있다. 또한, 양호하게는 에너지 전환 수단(94)과 발광 수단(95)은 소자의 표면 상에 또는 표면 근처에 형성된다.
이와 같은 형상으로 해서, 기전력(92)이 외측(A)으로부터 소자(91)로 주어질 때, 에너지 전환 수단(94)은 기전력(92)을 전기(93)로 전환시키며 발광 수단(95)은 전기(93)를 사용해서 빛(96)을 발광한다. 발광 수단(95)으로부터 방출된 빛(96)의 강도는 외측(B)에 의해 검출된다.
또한, 외부 에너지를 공급하기 위한 방법으로서, 이것이 잉크 제트 기록 장치에 사용되면, 소자에 회복 위치, 복귀 위치, 캐리지, 기록 헤드 등에 있는 외부 에너지와 같은 기전력을 공급하기 위한 수단을 제공하는 것이 충분하다. 이외에도, 기전력을 공급하기 위한 수단을 갖는 장치가 사용되면, 잉크 탱크 내측의 상태는 잉크 제트 기록 장치없이도 밝혀질 수 있으며, 이것이, 예컨대 공장 또는 판매점에서 사용되면, 이것은 정밀 검사 등(품질 보증)에 사용될 수 있다.
도48은 본 발명의 입체형 반도체 소자를 이용한 잉크 탱크의 개략도이다. 도면에 도시된 입체형 반도체 소자(1526)는 잉크 탱크(1521)의 원료 잉크(1522)의 액체 수준 근처헤서 부유한다. 전자기 유도로 인한 기전력은 잉크 탱크(1521) 외측의 외부 진동 회로(도시 안됨)에 의해 유도되며, 입체형 반도체 소자(1526)의 표면 근처에 배치된 광 다이오드가 구동됨으로써 입체형 반도체 소자(1526)가 빛을 방출한다. 빛은 잉크(1522)를 통과해서 잉크 탱크(1521) 외측의 광 센서(1550)에 의해 수광된다.
도49는 대표적인 잉크(옐로우, 마젠타, 시안 및 블랙)의 흡수 파장을 도시한 도면이다. 도49에 도시된 바와 같이, 옐로우, 마젠타, 시안 및 블랙의 각 컬러의 잉크는 300 내지 700 ㎚의 파장 밴드에서 분산된 흡수 계수의 피크를 갖는다. 각 컬러의 흡수 계수의 피크는 옐로우에 대해 대략 390 ㎚, 마젠타에 대해 대략 500 ㎚, 블랙에 대해 대략 590 ㎚, 시안에 대해 대략 620 ㎚이다. 따라서, 300 내지 700 ㎚의 파장을 포함하는 빛은 입체형 반도체 소자로부터 방출되어 잉크를 관통해서 잉크 탱크의 외측에 있는 광 센서(550)(도40)에 의해 수광되어서 어느 파장의 빛이 가장 흡수되었는지를 검출하다. 따라서, 상술한 컬러 중에서 어느 컬러가 광이 통과하는 잉크의 컬러인지를 검출하는 것이 가능하다.
또한, 도49에 도시된 바와 같이, 옐로우, 마젠타, 시안 및 블랙의 각 컬러의 잉크는 500 ㎚의 파장에서 서로에 대해 명백하게 다른 흡수 계수를 갖는다. 500 ㎚ 파장에서 각 컬러의 잉크의 흡수 계수는 마젠타에 대해 대략 80 %이고, 블랙에 대해 대략 50 %이고, 옐로우에 대해 대략 20 %이고, 시안에 대해 대략 5 %이다. 따라서, 입체형 반도체 소자에 의해 방출된 빛의 강도에 대해 잉크를 통과한 빛의 강도의 비를 검출함으로써 500 ㎚의 파장을 갖는 빛에 관해서, 상술한 컬러 중에서 어느 컬러가 빛이 통과하는 잉크의 컬러인지를 검출하는 것이 가능하다.
또한, 상술한 경우의 임의의 것에서, 복수개 종류의 잉크를 구별하기 위해 서로 다른 잉크 탱크 각각에 한 종류의 입체형 반도체 소자를 배치하는 것도 가능하다.
또한, 복수개의 잉크 탱크의 각각이 각 잉크 탱크 내에 수용된 잉크의 종류에 따라 소정 위치에 장착되도록 형성된 잉크 제트 기록 장치에서, 잉크 탱크 내의 잉크를 통과한 빛을 수광하는 광 센서(550)가 잉크 탱크가 적절한 위치에 장착되었음을 검출할 때 사용자에게 경고를 주는 수단이 마련될 수 있다. 이 경우의 경고 수단으로서는, 램프와 같은 발광 수단, 소음기와 같은 음성 수단 등이 사용될 수 있다. 사용자는 경고 수단에 의해 주어진 경고에 의해 잉크 탱크가 잘못된 위치에 장착되었음을 알 수 있고, 다시 적절한 위치에 잉크 탱크를 장착할 수 있다.
대안으로서, 이와 같은 잉크 제트 기록 장치의 경우, 잉크 탱크 내의 잉크를 통과한 빛을 수광하는 광 센서에 의해 잉크 탱크가 부적절한 위치에 장착되었음이 검출될 때 잉크의 종류에 따라 피장착 잉크 탱크로부터 잉크가 공급되는 기록 헤드를 제어하는 제어 수단이 마련될 수 있다. 이러한 제어 수단을 가짐으로써, 사용자가 잘못된 위치에 잉크 탱크를 장착하더라도 적절한 화상 기록이 자동으로 수행되기 때문에, 사용자는 잉크 탱크의 장착부에 대해 특별한 관심을 기울일 필요가 없게 된다.
상술한 바와 같이, 본 발명에서, 입체형 반도체 소자는 외측으로부터의 에너지를 다른 종류의 에너지로 전환하기 위한 에너지 전환 수단과 에너지 전환 수단에 의해 전환된 에너지에 의해 빛을 방출하는 발광 수단을 갖는다. 따라서, 입체형 반도체 소자로부터 방출된 빛이 잉크를 관통하도록 해서 임의의 파장의 관통광의 강도를 검출함으로써, 잉크의 종류를 구별한다.
본 발명의 분명히 서로 다른 다양한 실시예들이 본 발명의 정신 및 범위를 벗어남이 없이 이루어질 수 있기 때문에, 본 발명은 첨부된 청구범위에 한정된 것을 제외하고 특수한 실시예로 제한되지 않음을 알 수 있다.
본 발명의 효과에 따르면, 잉크 탱크 상의 소자로부터 주변 배선을 끌어들이는 것을 필요로 하지 않고, 잉크 탱크 내의 정보 검출과 같이 외측과의 양방향 정보 교환을 아주 효율적으로 수행할 수 있는 입체형 반도체 소자가 마련된 단순한 구조의 잉크 탱크와, 잉크 탱크가 마련된 잉크 제트 기록 장치를 제공할 수 있게 된다.

Claims (50)

  1. 매체에 정보를 기록하기 위해 매체 상에 잉크를 도포함으로써 정보를 기록하기 위한 기록 헤드에 공급되는 잉크를 벽에 의해 사실상 둘러쌓인 잉크 수용 챔버 내에 유지하기 위한 잉크 탱크에 있어서,
    상기 잉크 탱크는,
    잉크 제트 헤드를 안정적인 배출량으로 작동시키기 위한 잉크 탱크 내측의 환경 정보를 획득하기 위한 정보 획득 수단과,
    상기 정보 획득 수단에 의해 획득된 정보와 비교될 정보를 저장하기 위한 정보 저장 수단과,
    정보 통신에 대한 필요성을 검출하기 위해 획득된 정보에 대응하는 상기 정보 저장 수단에 저장된 정보와 상기 정보 획득 수단에 의해 얻어진 정보를 비교하기 위한 구별 수단과,
    상기 구별 수단이 정보 통신의 필요성을 검출하는 경우 상기 정보 획득 수단에 의해 획득된 정보를 표시하거나 상기 정보를 외측으로 통신하기 위한 정보 통신 수단을 포함하는,
    입체형 반도체 소자를 포함하며,
    상기 입체형 반도체 소자는, 상기 입체형 반도체 소자의 일부가 잉크와 접촉하는 벽의 측면으로부터 노출되고 상기 정보 획득 수단이 상기 노출된 부분에 배치되도록, 상기 벽 내에 놓이는 것을 특징으로 하는 잉크 탱크.
  2. 제1항에 있어서, 상기 입체형 반도체 소자는 상기 벽의 양 측면으로부터 노출된 것을 특징으로 하는 잉크 탱크.
  3. 제2항에 있어서, 상기 벽은 상기 잉크 탱크의 외형을 형성하는 외벽이고 외측으로 노출된 상기 입체형 반도체 소자의 일부에 전기 접촉부를 갖는 것을 특징으로 하는 잉크 탱크.
  4. 제2항에 있어서, 상기 벽은 상기 잉크 탱크의 외형을 형성하는 외벽이고, 상기 정보 통신 수단은 외측으로 노출된 상기 입체형 반도체 소자의 일부에 배치된 것을 특징으로 하는 잉크 탱크.
  5. 제4항에 있어서, 상기 입체형 반도체 소자는 상기 정보 획득 수단이 외측으로부터 보여질 수 있도록 배치되며, 상기 정보 획득 수단은 가시적으로 인식 가능한 방법으로 외측으로 정보를 통신하는 것을 특징으로 하는 잉크 탱크.
  6. 제2항에 있어서, 상기 벽은 상기 잉크 탱크의 내측을 복수개의 잉크 수용 탱크로 구획하는 내벽이고, 상기 정보 획득 수단은 각각 상기 내벽의 일 측면과 타 측면으로부터 노출된 상기 입체형 반도체 소자의 부분에 독립적으로 배치된 것을 특징으로 하는 잉크 탱크.
  7. 제1항에 있어서, 상기 벽의 일 측면으로부터 노출된 부분을 갖는 제1 입체형 반도체 소자와 상기 벽의 타 측면으로부터 노출된 부분을 갖는 제2 입체형 반도체 소자를 포함하며,
    상기 제1 입체형 반도체 소자 및 상기 제2 입체형 반도체 소자는 그들 사이에서 정보를 통신하는 것을 특징으로 하는 잉크 탱크.
  8. 제1항에 있어서, 복수개의 상기 입체형 반도체 소자는 상기 벽 상의 복수개의 부분에 배치된 것을 특징으로 하는 잉크 탱크.
  9. 제8항에 있어서, 상기 복수개의 입체형 반도체 소자는 서로 다른 주파수의 신호에 의해 정보를 통신하는 것을 특징으로 하는 잉크 탱크.
  10. 제8항에 있어서, 상기 복수개의 입체형 반도체 소자는 상기 획득된 정보와 함께 그들 각각에 할당된 소정의 신호를 통신하는 것을 특징으로 하는 잉크 탱크.
  11. 제1항에 있어서, 상기 입체형 반도체 소자는 외측으로부터 신호를 수신하기 위한 수신 수단을 추가로 포함하며,
    상기 잉크 수용 챔버 내측의 환경 정보는 상기 수신 수단에 의해 수신된 신호에 반응해서 상기 정보 획득 수단에 의해 획득되는 것을 특징으로 하는 잉크 탱크.
  12. 제11항에 있어서, 상기 벽은 외형을 형성하는 외벽이며, 상기 수신 수단은 상기 외벽으로부터 외측으로 노출된 상기 입체형 반도체 소자의 부분에 배치되는 것을 특징으로 하는 잉크 탱크.
  13. 제1항에 있어서, 상기 입체형 반도체 소자는 외측으로부터의 에너지를 다른 종류의 에너지로 전환시키기 위한 에너지 전환 수단을 추가로 포함하며,
    상기 정보 획득 수단과 상기 정보 저장 수단과 상기 구별 수단과 상기 정보 통신 수단은 상기 에너지 전환 수단에 의해 전환된 에너지에 의해 활성화되는 것을 특징으로 하는 잉크 탱크.
  14. 제13항에 있어서, 상기 벽은 외형을 형성하는 외벽이며, 상기 에너지 전환 수단은 상기 외벽으로부터 외측으로 노출된 상기 입체형 반도체 소자의 부분에 배치되는 것을 특징으로 하는 잉크 탱크.
  15. 제13항에 있어서, 상기 에너지 전환 수단은 전도체 코일과 외부 진동 회로와 진동 회로 사이에서 전자기 유도에 의해 전기를 발생시키기 위한 전도체 코일을 갖는 것을 특징으로 하는 잉크 탱크.
  16. 제1항 내지 제15항중 어느 하나에 따른 잉크 탱크를 포함하는 것을 특징으로하는 기록 장치.
  17. 제16항에 있어서, 상기 에너지 전환 수단에 의해 전환될 외부 에너지로서 상기 잉크 탱크의 상기 입체형 반도체 소자에 기전력을 공급하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 기록 장치.
  18. 제17항에 있어서, 상기 기전력은 전자기 유도, 열, 빛 또는 방사선인 것을 특징으로 하는 기록 장치.
  19. 제16항에 있어서, 상기 입체형 반도체 소자로부터 통신된 신호를 수신하기 위한 수단을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 기록 장치.
  20. 하나의 그룹을 형성하는 소정 용기 내에 배치된 복수개의 입체형 반도체 소자 중에서 둘 이상의 입체형 반도체 소자를 사용해서 복수개의 소자 그룹과 통신하는 방법에 있어서,
    상기 복수개의 입체형 반도체 소자는,
    잉크 제트 헤드를 안정적인 배출량으로 작동시키기 위한 잉크 탱크 내측의 환경 정보를 획득하기 위한 정보 획득 수단과,
    상기 정보 획득 수단에 의해 획득된 정보를 표시하거나 통신하기 위한 정보 통신 수단과,
    외측으로부터 주어진 에너지를 상기 외측으로부터 주어진 에너지와는 다른 것으로서 상기 정보 획득 수단 및 상기 정보 통신 수단을 작동하기 위한 종류의 에너지로 전환하기 위한 에너진 전환 수단을 포함하며,
    통신은 각각의 상기 소자 그룹에 대해 다른 통신 조건으로 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  21. 제20항에 있어서, 상기 입체형 반도체 소자는,
    상기 정보 획득 수단에 의해 획득된 정보와 미리 저장된 데이터 테이블을 기초로 해서 검출하기 위한 구별 수단과,
    상기 구별 수단에 의해 검출된 정보를 표시하거나 통신하기 위한 정보 통신 수단을 포함하며,
    상기 에너지 전환 수단은 외측으로부터 주어진 에너지를 상기 외측으로부터 주어진 에너지와는 다른 것으로서 상기 정보 획득 수단, 상기 구별 수단 및 상기 정보 통신 수단을 작동하기 위한 종류의 에너지로 전환하는 것을 특징으로 하는 방법.
  22. 제20항에 있어서, 각각의 상기 입체형 반도체 소자는 구별을 위한 정보 또는 메모리를 갖고 있고, 통신은 구별을 위한 정보를 인식하거나 메모리에 의해 정보를 구별함으로써 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  23. 잉크 수용을 위한 잉크 탱크에 있어서,
    상기 잉크 탱크는,
    외측으로부터 주어진 에너지를 다른 종류의 에너지로 전환하기 위한 에너지 전환 수단과,
    외측으로부터의 신호를 수신하기 위한 수신 수단과,
    잉크 제트 헤드를 안정적인 배출량으로 작동시키기 위한 잉크 탱크 내측의 환경 정보를 저장하기 위한 정보 저장 수단과,
    상기 수신 수단에 의해 수신된 신호에 반응해서 상기 정보 저장 수단의 정보를 표시하거나 정보를 통신하기 위한 정보 통신 수단을 포함하는,
    둘 이상의 입체형 반도체 소자를 포함하며,
    상기 수신 수단과 상기 정보 저장 수단과 상기 정보 통신 수단은 상기 에너지 전환 수단에 의해 전환된 에너지에 의해 활성화된 둘 이상의 입체형 반도체 소자를 갖고,
    상기 둘 이상의 입체형 반도체 소자는 서로 통신함으로써 상기 환경 정보를 외측에 통신하거나 상기 환경 정보를 표시하기 위해 상기 입체형 반도체 소자 주변의 환경 정보를 검출하는 기능을 갖는 것을 특징으로 하는 잉크 탱크.
  24. 제23항에 있어서, 상기 입체형 반도체 소자는,
    외측의 환경 정보를 추가로 획득하기 위한 정보 획득 수단과,
    상기 정보 획득 수단에 의해 획득된 정보와 비교될 정보를 저장하기 위한 정보 저장 수단과,
    정보의 통신 필요성이 있는지를 검출하기 위해 정보 획득 수단에 의해 획득된 정보와 상기 정보 저장 수단에 저장된 정보를 비교하기 위한 구별 수단을 포함하며,
    상기 정보 통신 수단은 상기 구별 수단이 정보 통신의 필요성을 검출하는 경우 상기 정보 획득 수단에 의해 획득된 정보를 외측 상에 표시하거나 외측으로 통신하는 것을 특징으로 하는 잉크 탱크.
  25. 제23항에 있어서, 상기 입체형 반도체 소자의 상기 정보 통신 수단은 정보를 다른 입체형 반도체 소자 상에 표시하거나 또는 다른 입체형 반도체 소자로 통신하는 것을 특징으로 하는 잉크 탱크.
  26. 제23항에 있어서, 상기 입체형 반도체 소자의 수신 수단은 다른 입체형 반도체 소자로부터의 신호도 수신하는 것을 특징으로 하는 잉크 탱크.
  27. 제23항에 있어서, 상기 둘 이상의 입체형 반도체 소자 중에서 적어도 하나는 다른 입체형 반도체 소자에 기전력을 제공하는 기능을 갖는 것을 특징으로 하는 잉크 탱크.
  28. 제23항에 있어서, 상기 입체형 반도체 소자의 상기 에너지 전환 수단에 의해 전환될 외부 에너지는 비접촉 상태에서 공급되는 것을 특징으로 하는 잉크 탱크.
  29. 제23항에 있어서, 상기 입체형 반도체 소자의 상기 에너지 전환 수단에 의해 전환된 에너지는 전기인 것을 특징으로 하는 잉크 탱크.
  30. 제29항에 있어서, 상기 입체형 반도체 소자의 상기 정보 통신 수단은 상기 에너지 전환 수단에 의해 전환된 전기를 정보를 표시하거나 정보를 외측으로 통신하기 위한 에너지인 전기장, 빛, 형상, 컬러, 전기파 또는 소리로 전환하는 것을 특징으로 하는 잉크 탱크.
  31. 제29항에 있어서, 상기 입체형 반도체 소자의 상기 에너지 전환 수단에 의해 전기로 전환되는 외부 에너지는 전자기 유도, 열, 빛 또는 방사선에 의한 기전력인 것을 특징으로 하는 잉크 탱크.
  32. 제23항에 있어서, 상기 입체형 반도체 소자의 상기 에너지 전환 수단은 진동 회로와 전도체 코일과 외부 진동 회로 사이에서 전자기 유도에 의해 전기를 발생시키기 위한 전도체 코일을 갖는 것을 특징으로 하는 잉크 탱크.
  33. 제32항에 있어서, 상기 입체형 반도체 소자의 상기 전도체 코일은 상기 입체형 반도체 소자의 외면 둘레에 권취되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 잉크 탱크.
  34. 제23항에 있어서, 상기 입체형 반도체 소자는 상기 에너지 전환 수단에 의해 전환된 에너지를 사용하여 부력을 발생시키기 위한 부력 발생 수단을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크 탱크.
  35. 제34항에 있어서, 상기 입체형 반도체 소자는 액체에서 또는 액체 수준 상의 소정 위치에서 부유하는 중공부를 갖는 것을 특징으로 하는 잉크 탱크.
  36. 제35항에 있어서, 액체에서 부유하는 상기 입체형 반도체 소자의 무게 중심은 상기 소자의 중심보다 낮은 부분에 위치되고, 상기 입체형 반도체 소자는 상기 입체형 반도체 소자가 부유하는 액체 내에서 회전하지 않고 지속적으로 진동하는 것을 특징으로 하는 잉크 탱크.
  37. 제36항에 있어서, 상기 입체형 반도체 소자의 메타-중심은 상기 입체형 반도체 소자의 무게 중심보다 항상 높은 위치에 있는 것을 특징으로 하는 잉크 탱크.
  38. 제23항에 있어서, 상기 둘 이사의 입체형 반도체 소자는 몇몇 경우 상기 잉크 탱크의 잉크와 접촉하고 있고 다른 경우에는 상기 잉크와 접촉하지 않는 것을 특징으로 하는 잉크 탱크.
  39. 제23항에 있어서, 상기 둘 이상의 입체형 반도체 소자는 외측으로부터의 에너지와 신호를 수신함으로써 주입 포트를 통해서 그리고 잉크에서 잉크 액체 수준 상에서 이동하는 기능을 갖는 것을 특징으로 하는 잉크 탱크.
  40. 제23항에 있어서, 둘 이상의 입체형 반도체 소자 중에서 적어도 하나는 상기 잉크 탱크에서 이동하는 기능을 갖고, 다른 입체형 반도체 소자는 상기 잉크 탱크 내의 액체에 부압을 발생시키기 위해 부압 발생 부재를 수용한 부압 챔버 또는 상기 잉크 탱크의 바닥면에 고정된 것을 특징으로 하는 잉크 탱크.
  41. 제23항에 있어서, 상기 둘 이상의 입체형 반도체 소자는 입체형 반도체 소자들 사이에서 항상 통신을 수행하기 위한 상태 또는 필요에 따라 입체형 반도체 소자 사이에서 통신을 수행하기 위한 상태에 있는 것을 특징으로 하는 잉크 탱크.
  42. 제23항에 있어서, 상기 둘 이상의 입체형 반도체 소자는 서로 결합될 수도 있음으로써, 상기 입체형 반도체 소자가 새로운 기능을 갖는 것을 특징으로 하는 잉크 탱크.
  43. 제23항 내지 제42항 중 어느 한 항에 따르는 상기 잉크 탱크와 장착되는 것을 특징으로 하는 잉크 제트 기록 장치.
  44. 제43항에 있어서, 상기 에너지 전환 수단에 의해 전환될 외부 에너지로서 상기 잉크 탱크 내의 상기 입체형 반도체 소자에 기전력을 공급하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크 제트 기록 장치.
  45. 재44항에 있어서, 상기 기전력은 전자기 유도, 열, 빛 또는 방사선인 것을 특징으로 하는 잉크 제트 기록 장치.
  46. 제45항에 있어서, 상기 기전력이 상기 복수개의 입체형 반도체 소자로 공급될 때, 상기 기전력이 우선 외측으로부터 상기 둘 이상의 입체형 반도체 소자 중에서 주 입체형 반도체 소자로 공급되거나, 상기 기전력이 외측으로부터 직접 상기 복수개의 입체형 반도체 소자로 공급되는 것을 특징으로 하는 잉크 제트 기록 장치.
  47. 제43항에 있어서, 상기 입체형 반도체 소자로부터의 통신을 수신하기 위한 수단을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크 제트 기록 장치.
  48. 입체형 반도체 소자를 사용하는 통신 시스템에 있어서,
    전도체 코일을 갖춘 진동회로, 잉크 제트 헤드를 안정적인 배출량으로 작동시키기 위한 잉크 탱크 내측의 환경 정보를 획득하기 위한 정보 획득 수단, 외측으로부터의 신호를 수신하기 위한 수신 수단 및 외측으로 정보를 통신하기 위한 정보 통신 수단을 갖는 둘 이상의 입체형 반도체 소자와,
    상기 둘 이상의 입체형 반도체 소자가 배치된 액체 용기와,
    상기 입체형 반도체 소자의 외측에 배치되고, 상기 진동 회로와의 사이에서 전자기 유도에 의해 전기를 발생시키기 위한 외부 진동 회로와,
    상기 입체형 반도체 소자의 상기 수신 수단 및 상기 정보 통신 수단 사이에서 양방향 통신을 하기 위한 외부 통신 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
  49. 제48항에 있어서, 상기 둘 이상의 입체형 반도체 소자 중에서 상기 잉크 탱크의 액체에서 부유하는 입체형 반도체 소자의 무게 중심은 상기 소자의 중심보다 낮은 부분에 위치되고, 상기 소자는 상기 소자가 부유하는 액체 내에서 회전하지 않고 지속적으로 진동하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
  50. 제48항에 있어서, 상기 잉크 탱크의 액체에서 부유하는 상기 입체형 반도체 소자의 메타 중심은 상기 입체형 반도체 소자의 무게 중심보다 항상 높은 위치에 있는 것을 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
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