(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内圧調整が必要な容器に対して、一部位を前記容器の外部に露出させ、かつ、他の一部位を前記容器の内部に露出させて配置されて使用されるボール状の立体形半導体素子であって、
球状シリコンと、
該球状シリコンと間隔を有して片持ち支持され前記容器の内圧に応じた開閉動作を行う第１可動部および第２可動部と、該第１可動部と第２可動部とをつなぎ前記球状シリコンとの間に空間として構成された通路と、前記球状シリコンの表面の一部に設けられた第１および第２ベース電極と、前記第１および第２ベース電極と対向し前記第１および第２可動部にそれぞれ設けられた第１および第２バルブ電極とを備えて構成され、前記一部位と前記他の一部位にそれぞれ前記第１可動部および第２可動部が配されている圧力調整手段と、
前記圧力調整手段の前記第１および第２可動部を動作させるため、前記容器の内圧情報に応じて外部から与えられるエネルギーを該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、前記圧力調整手段と前記エネルギー変換手段とを前記球状シリコンに半導体プロセスを利用して構成したことを特徴とする立体形半導体素子。
【請求項２】
前記ボール状の立体形半導体素子は、前記球状シリコンに半導体プロセスを利用して構成される圧力検知手段を更に備えており、前記圧力検知手段が前記容器内の負圧が基準圧より高くなったことを検知したときに、常態で閉鎖状態にある前記第１可動部および第２可動部を変位させて前記通路を介して前記容器の内部と外部とを連通させ前記容器の内圧を調整する、請求項１に記載の立体形半導体素子。
【請求項３】
前記圧力検知手段は、ポリシリコン膜で構成されたダイアフラムを有し、該ダイアフラムの変位による抵抗値変化を利用して前記容器内の負圧を検知する圧力センサである、請求項２に記載の立体形半導体素子。
【請求項４】
前記容器が許容する負圧条件情報を蓄積する情報蓄積手段と、
前記圧力検知手段での検知結果と前記情報蓄積手段に蓄積された情報とを比較し、前記容器の内部の負圧の調整の必要性を判断する判断手段とを更に有し、
前記圧力調整手段は、前記判断手段にて負圧の調整が必要と判断された場合に前記負圧を調整し、
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３に記載の立体形半導体素子。
【請求項５】
前記容器が許容する負圧条件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圧力検知手段に前記負圧を検知させ、前記圧力検知手段での検知結果と前記情報蓄積手段に蓄積された情報とを比較し、前記検知結果が前記負圧条件情報を満たすか否か判断する判断手段とを更に有し、
前記圧力調整手段は、前記判断手段にて前記検知結果が前記負圧条件情報を満たさないと判断された場合に前記負圧を調整し、
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３に記載の立体形半導体素子。
【請求項６】
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において、
前記インクタンクの内圧調整を行わせるために、球状シリコンと、該球状シリコンと間隔を有して片持ち支持されて前記インクタンクの内圧に応じて開閉動作される第１可動部および第２可動部と、該第１可動部と第２可動部とをつなぎ前記球状シリコンとの間に空間として構成された通路と、前記球状シリコンの表面の一部に設けられた第１および第２ベース電極と、前記第１および第２ベース電極と対向し前記第１および第２可動部にそれぞれ設けられた第１および第２バルブ電極と、を備えて構成された圧力調整手段と、前記圧力調整手段の前記第１および第２可動部を動作させるため、前記インクタンクの内圧情報に応じて外部から与えられるエネルギーを該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、前記インクタンク内の圧力を検知する圧力検知手段と、を同一基体に半導体プロセスを利用して構成されたボール状の立体形半導体素子が、前記第１可動部を前記インクタンクの外部に露出させ、かつ、前記第２可動部を前記インクタンクの内部に露出させて配置されていることを特徴とするインクタンク。
【請求項７】
内圧調整が必要な容器に対して配置されて使用されるボール状の立体形半導体素子を利用した容器の圧力調整方法であって、
前記ボール状の立体形半導体素子は、
球状シリコンと、
該球状シリコンと間隔を有して片持ち支持された第１可動部および第２可動部と、該第１可動部と第２可動部とをつなぎ前記球状シリコンとの間に空間として構成された通路と、前記球状シリコンの表面の一部に設けられた第１および第２ベース電極と、前記第１および第２ベース電極と対向し前記第１および第２可動部にそれぞれ設けられた第１および第２バルブ電極と、を備えて構成された圧力調整手段と、
前記圧力調整手段の前記第１および第２可動部を動作させるため、前記容器の内圧情報に応じて外部から与えられるエネルギーを該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、
前記容器の内圧を検知する圧力検知手段と、
前記容器が許容する負圧条件情報を蓄積する情報蓄積手段と、
前記圧力検知手段での検知結果と前記情報蓄積手段に蓄積された情報とを比較し、前記容器の内部の負圧の調整の必要性を判断する判断手段と、
を有し、前記圧力調整手段、前記エネルギー変換手段、前記圧力検知手段、前記情報蓄積手段、および前記判断手段を前記球状シリコンに半導体プロセスを利用して構成されたものであり、
前記第１可動部を前記容器の外部に露出させ、かつ、前記第２可動部を前記容器の内部に露出させて配置し、
前記圧力検知手段で検知した圧力を前記容器内の圧力と比較して前記容器内の負圧が基準圧より高くなったことを前記圧力検知手段が検知した際には、常態で閉鎖状態にある前記第１および第２可動部を変位させて前記通路を介して前記容器の内部と外部とを連通させ内圧を調整することを特徴とする圧力調整方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、容器内の圧力を調整するバルブ機能を有する半導体素子に関する。特に本発明は、インクタンク内の圧力を検知し、その検知結果に応じてインクタンク内の圧力を所定の圧力に保つ半導体素子、および該素子を備えたインクタンクに関する。
【０００２】
【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。
【０００３】
記録ヘッドは、インクを吐出する多数のノズル（吐出口）を有し、インクタンクから記録ヘッドに供給されたインクは、毛管現象と表面張力とのバランスによってノズル内に保持されている。そのため、インクタンクの内圧が大気圧よりも高いと、ノズルからインクが漏れ出てしまうので、インクタンクの内圧は負圧状態とする必要がある。一方、インクタンクが密閉容器であると、インクタンク内のインクのインクの消費に伴いインクタンク内の負圧は上昇する。負圧が高すぎると、ノズル内のインクがインクタンク側に引き込まれ、記録ヘッドを駆動してノズルからインクを吐出させようとしたとき、インクが吐出されないという不具合が生じる。
【０００４】
そこで、従来のインクタンクは、その内部の全体または一部に、多孔質体や繊維体等のインク吸収部材を収容するとともに、インク吸収部材が収容された室を大気と連通可能な状態とし、インク吸収部材にインクを吸収保持させることで、インクタンク内を負圧状態としている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来のインクタンクでは、インクをインク吸収部材に吸収させて保持しているので、インクの収容効率が低下してしまう。また、インクタンクの内部を大気と連通させてるといっても、インク吸収部材に対するインクの保持量が少なくなってくると負圧は上昇し、インクタンクの外部の圧力との関係によっては、記録ヘッドからのインクの不吐出を招くおそれがある。そこで、インクタンク内の圧力を調整する機能をインクタンクに付加することができれば、インク吸収部材も不要となりインクの収容効率も向上するため、このようなインクタンクが望まれている。また、インクタンク内の圧力を調整するためには、直接または間接的にでも何らかのかたちでインクタンク内の圧力を知る必要がある。
【０００６】
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・セミコンダクタに着目した。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）だけであり、上記の圧力調整機能や圧力検知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は、素子を起動させるための電力の供給についての課題もあった。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。
【０００７】
本発明の目的は、容器の外部と非接触で容器内の圧力を調整することができる立体形半導体素子を提供することである。
【０００８】
本発明の他の目的は、上記目的に加え、さらに、容器内の圧力を検知し、それに基づいて容器内の圧力を調整することができる立体半導体素子を提供することである。
【０００９】
本発明の更なる目的は、インク収容部内の負圧を調整することによって記録ヘッドへインクを良好に供給するインクタンクを提供することである。
【００１０】
【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立体形半導体素子は、内圧調整が必要な容器に対して、一部位を前記容器の外部に露出させ、かつ、他の一部位を前記容器の内部に露出させて配置されて使用されるボール状の立体形半導体素子であって、
球状シリコンと、
該球状シリコンと間隔を有して片持ち支持され前記容器の内圧に応じた開閉動作を行う第１可動部および第２可動部と、該第１可動部と第２可動部とをつなぎ前記球状シリコンとの間に空間として構成された通路と、前記球状シリコンの表面の一部に設けられた第１および第２ベース電極と、前記第１および第２ベース電極と対向し前記第１および第２可動部にそれぞれ設けられた第１および第２バルブ電極とを備えて構成され、前記一部位と前記他の一部位にそれぞれ前記第１可動部および第２可動部が配されている圧力調整手段と、
前記圧力調整手段の前記第１および第２可動部を動作させるため、前記容器の内圧情報に応じて外部から与えられるエネルギーを該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、前記圧力調整手段と前記エネルギー変換手段とを前記球状シリコンに半導体プロセスを利用して構成したことを特徴とする。
【００１１】
本発明の立体形半導体素子は、内部が負圧に保たれた容器に配され、圧力調整手段により、容器内の負圧を調整する。圧力調整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。
【００１２】
このように、容器内の負圧を調整する機能が、立体形の半導体素子に作り込まれるので、立体形半導体素子を、その一部位を容器の外部に露出させ、かつ、他の一部位を容器の内部に露出させて容器に取り付けることができる。この場合、圧力調整手段を、容器の内部と外部とを連通する通路と、この通路を開閉する弁機構とを有する構成とすることで、弁機構による通路の開閉によって容器の内部へ外気を導入して容器内の負圧を調整することができる。
【００１３】
容器内の負圧に関する情報は、立体形半導体素子の外部から与えられてもよいし、容器の内部の負圧を検知する圧力検知手段を立体形半導体素子自身が有する構成としてもよい。立体形半導体素子が圧力検知手段を有する場合、圧力検知手段としては、ポリシリコン膜で構成されたダイアフラムを有し、このダイアフラムの変異による抵抗値変化を利用して容器内の負圧を検知する圧力センサを用いることができる。
【００１４】
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、記録ヘッドに供給するインクを収容するインクタンクに適用される。記録ヘッドからのインクの吐出を良好に行うために、インクタンクの内部は負圧状態とされている。しかし、記録ヘッドからのインクの吐出に伴い、インクタンク内の負圧は変動するため、インクタンク内の負圧を適切に保つことは、高品位な記録を行う上で非常に重要である。
【００１５】
そこで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において、
前記インクタンクの内圧調整を行わせるために、球状シリコンと、該球状シリコンと間隔を有して片持ち支持されて前記インクタンクの内圧に応じて開閉動作される第１可動部および第２可動部と、該第１可動部と第２可動部とをつなぎ前記球状シリコンとの間に空間として構成された通路と、前記球状シリコンの表面の一部に設けられた第１および第２ベース電極と、前記第１および第２ベース電極と対向し前記第１および第２可動部にそれぞれ設けられた第１および第２バルブ電極と、を備えて構成された圧力調整手段と、前記圧力調整手段の前記第１および第２可動部を動作させるため、前記インクタンクの内圧情報に応じて外部から与えられるエネルギーを該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、前記インクタンク内の圧力を検知する圧力検知手段と、を同一基体に半導体プロセスを利用して構成されたボール状の立体形半導体素子が、前記第１可動部を前記インクタンクの外部に露出させ、かつ、前記第２可動部を前記インクタンクの内部に露出させて配置されていることを特徴とするものである。
【００１７】
このように、圧力調整手段を有する本発明の立体形半導体素子の有する機能をインクタンクに付加することで、インクタンク内の負圧を適切に維持することができるとともに、従来のように負圧を発生させるためにインク吸収部材にインクを保持させる必要がなくなるので、インクの収容効率が向上する。さらに、負圧を発生するインク吸収部材および専用の容器もしくは専用室を作る必要がなくなるので、低コストのインクタンクが達成される。
【００１８】
さらに、本発明によれば、内圧調整が必要な容器に対して配置されて使用されるボール状の立体形半導体素子を利用した容器の圧力調整方法であって、
前記ボール状の立体形半導体素子は、
球状シリコンと、
該球状シリコンと間隔を有して片持ち支持された第１可動部および第２可動部と、該第１可動部と第２可動部とをつなぎ前記球状シリコンとの間に空間として構成された通路と、前記球状シリコンの表面の一部に設けられた第１および第２ベース電極と、前記第１および第２ベース電極と対向し前記第１および第２可動部にそれぞれ設けられた第１および第２バルブ電極と、を備えて構成された圧力調整手段と、
前記圧力調整手段の前記第１および第２可動部を動作させるため、前記容器の内圧情報に応じて外部から与えられるエネルギーを該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、
前記容器の内圧を検知する圧力検知手段と、
前記容器が許容する負圧条件情報を蓄積する情報蓄積手段と、
前記圧力検知手段での検知結果と前記情報蓄積手段に蓄積された情報とを比較し、前記容器の内部の負圧の調整の必要性を判断する判断手段と、
を有し、前記圧力調整手段、前記エネルギー変換手段、前記圧力検知手段、前記情報蓄積手段、および前記判断手段を前記球状シリコンに半導体プロセスを利用して構成されたものであり、
前記第１可動部を前記容器の外部に露出させ、かつ、前記第２可動部を前記容器の内部に露出させて配置し、
前記圧力検知手段で検知した圧力を前記容器内の圧力と比較して前記容器内の負圧が基準圧より高くなったことを前記圧力検知手段が検知した際には、常態で閉鎖状態にある前記第１および第２可動部を変位させて前記通路を介して前記容器の内部と外部とを連通させ内圧を調整することを特徴とする圧力調整方法が提供される。
【００２０】
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。
【００２１】
【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。
【００２２】
（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インクタンクの概略断面図であり、図２は、図１に示す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。
【００２３】
図１に示すように、本実施形態のインクタンク１は、インクを収容するインク収容室２と、インク収容室２内のインクを記録ヘッド４へ供給するためのインク供給口３とを有する。記録ヘッド４は、インクタンク１に着脱可能または固定してインク供給口３と接続されており、インクタンク１から供給されたインクを記録信号に基づいて複数の吐出口（不図示）から吐出させることで、被記録媒体へ記録を行う。記録ヘッド４では、インクタンク１から供給されたインクが毛管現象と表面張力とのバランスにより吐出口内に保持されており、記録動作時以外に記録ヘッド４からインクが漏れ出るのを防止するために、インク収容室２内は負圧に保たれている。
【００２４】
また、インクタンク１には、立体形半導体素子（以下、単に「素子」という）１１が、一部位をインクタンク１の外部に露出させ、かつ、別の一部位をインク収容室２内に露出させた状態で固定されている。素子１１の取り付け位置は特に限定されるものではないが、少なくとも、インク収容室２内に露出した部位がインクタンク１の使用状態においてインクと接しない位置、好ましくはインクタンク１の上壁に取り付けられる。
【００２５】
インクタンク１は、内部が実質的に密閉された容器であり、記録時以外に記録ヘッド４の吐出口からインクが漏れ出ないようにするために、インク収容室２内は一定の負圧に保たれている。ところが、インクタンク１は内部が実質的に密閉された容器であるので、インク収容室２内のインクの消費に伴い、インクタンク１の内圧は低下、すなわち負圧が高くなってくる。インクタンク１の負圧が高くなり過ぎると、記録ヘッド４からインクを吐出させようとしてもインクが吐出されにくくなり、最終的にはインクが吐出されないという事態が生じることがある。そこで、本実施形態の素子１１は、インクタンク１内の圧力を検知し、その検知結果に基づいてインクタンク１の内部と外部とを連通させ、インクタンク１内の負圧の上昇を抑える機能を有する。
【００２６】
この素子１１の機能上の構成について、図２を参照して説明する。
【００２７】
図２に示すように、素子１１は、インクタンク１の外部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、圧力検知手段１５、判断手段１６、情報蓄積手段１７、および圧力調整手段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。
【００２８】
圧力検知手段１５は、素子１１の周囲環境情報であるインクタンク内の圧力を検知し、判断手段１６へ出力する。圧力検出手段１５としては、例えば、素子１１の表面にダイヤフラムを設け、圧力変動に基づくこのダイヤフラムの変位から圧力を検知する圧力センサが挙げられる。判断手段１６は、圧力検知手段１５で検知したタンク内圧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、検知したタンク内圧情報を圧力調整手段１８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、インクタンク１に取り付けられる記録ヘッド４からインクを吐出させるために必要な負圧の上限値である内圧の条件や圧力検知手段１５で検知したタンク内圧情報そのものを蓄積する。
【００２９】
圧力調整手段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により駆動され、インクタンク１内の圧力を調整する。圧力調整手段１８としては、例えば、インクタンク１の内部と外部とを連通させる弁機構を用いることができる。この場合、インクタンク１内の内圧の調整は、圧力検知手段１５で検知された結果と、情報蓄積手段１７に蓄積されているインクタンク内圧の値との差分をとり、その大きさに応じて弁機構を開く時間を制御し、インクタンク１の内圧を適切な内圧とすることができる。
【００３０】
図３は、図２に示した素子の動作を説明するためのフローチャートである。図１〜図３を参照すれば、インクタンク１の外部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により圧力検知手段１５、判断手段１６、情報蓄積手段１７、および圧力調整手段１８を起動する。
【００３１】
起動した圧力検知手段１５は、インクタンク１の内圧を検知する（図３のステップＳ１１）。次に、判断手段１６は、情報蓄積手段１７より蓄積情報を読み出し（図３のステップＳ１２）、この読み出した条件と検知したタンク内圧情報とを比較し、インクタンク１の内圧の調整の必要性を判断する（図３のステップＳ１３）。なお、インクタンク１は、インク充填後の工場出荷時（図３のステップＳ１６）に、専用の検査装置により初期圧力が設定されており、その情報は、素子１１内のＲＯＭに、初期情報（図３のステップＳ１７）として（図１９の適正範囲として示される部分）書き込まれている。
【００３２】
ステップＳ１３において、検知されたインクタンク１の内圧が、情報蓄積手段１７に蓄積されているインクタンク１の内圧の範囲内であり、判断手段１６がインクタンク１の内圧を調整する必要がないと判断した場合には、圧力調整手段１８は駆動されず、情報蓄積手段１７に現在のインクタンク１の内圧情報が蓄積される（図３のステップＳ１４）。なお、蓄積された内圧情報の例を図１９に示している。その結果、インクタンク１内のインク消費に伴う負圧の経時変化や、記録ヘッドがシリアルに走査する間での負圧の経時変化を把握しておくことができる。その情報を記録ヘッドの制御回路に伝達して、記録ヘッドの回復動作や駆動条件の設定を最適化させることができる。
【００３３】
またステップＳ１３において、検知されたインクタンク１の負圧が、情報蓄積手段１７に蓄積されているインクタンク１の内圧の上限値よりも低く、判断手段１６がインクタンク１の内圧を調整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により圧力調整手段１８が駆動され、圧力調整手段１８が弁機構の場合には例えば上述のようにしてインクタンク１の内圧が調整される（図３のステップ１５）。
【００３４】
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、インクタンクの内圧を調整することもできる。
【００３５】
以上説明したように、インクタンク１に素子１１を設けることで、素子１１に起電力１２を与えるだけで、インクタンク１の内圧を検知し、所定の内圧に調整することができる。その結果、インクタンク１内のインク残量によらず、インクタンク１内を記録ヘッド４からのインクの吐出に適した良好な負圧状態に保つことができ、記録ヘッド１にインクを安定して供給することができる。また、インクタンク１内を負圧状態とするために従来のようにインクをインク吸収部材に吸収させて保持する必要もないので、インクの収容効率を向上させることができる。
【００３６】
また、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であっても素子１１を使用することができる。さらに、素子１１がエネルギー変換手段１５を有することにより、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、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。つまり、インクタンク１の最も適切な場所に素子１１を設けることができる。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。
【００３７】
（第２の実施の形態）
図４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、図１に示した素子１１と同様にインクタンク（不図示）に固定されており、インクタンクの外部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、圧力検知手段２５、判断手段２６、情報蓄積手段２７、圧力調整手段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。
【００３８】
圧力検知手段２５は、素子２１の周囲環境情報であるインクタンク内の圧力を検知し、判断手段２６へ出力する。受信手段２９は、起電力２２の供給源である外部Ａ、または外部Ａとは異なる外部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、圧力検知手段２５にインクタンク内圧を検知させ、この検知したインクタンク内圧情報と情報蓄積手段２７に記憶してある情報とを比較し、検知したインクタンク内圧情報が、インクタンクに取り付けられる記録ヘッド（不図示）からインクを吐出させることができるための条件を満たすかどうかを判断する。情報蓄積手段２７は、この条件や圧力検知手段２５より入手したインク情報そのものを蓄積する。圧力調整手段２８は、判断手段２６からの命令に基づき、エネルギー変換手段２４により与えられた電力により駆動され、インクタンクの内圧を調整する。圧力検知手段２５および圧力調整手段２８としては、第１の実施形態と同様のものを用いることができる。
【００３９】
図５は、図４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４及び図５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、その電力により圧力検知手段２５、判断手段２６、情報蓄積手段２７、圧力調整手段２８および受信手段２９を起動する。
【００４０】
この状態で、外部Ａ又は外部Ｂから素子２１に送信された入力信号３０が、受信手段２９で受信される（図５のステップＳ２１）。この入力信号３０は、インクタンクの内圧を素子２１に聞くための信号である。入力信号３０は、起電力２２とともに素子２１に与えてもよい。
【００４１】
入力信号３０が受信されると、判断手段２６は、圧力検知手段２５に、インクタンクの内圧を検知させ（図５のステップＳ２２）、情報蓄積手段２７から蓄積情報を読み出し（図５のステップＳ２３）、検知した内圧が前述の条件を満たすかどうかを判断する（図５のステップＳ２４）。なお、インクタンクは、インク充填後の工場出荷時（図５のステップＳ２６）に、専用の検査装置により初期圧力が設定されており、その情報は、素子２１のＲＯＭ内に、初期情報（図５のステップＳ２７）として（図２０の適正範囲として示される部分）に書き込まれている。
【００４２】
ステップＳ２４において、検知された内圧が条件を満たさないと判断した場合には、圧力調整手段２８を駆動し、インクタンクの内圧を調整する（図５のステップＳ２５）。一方、検知された内圧が条件を満たしている場合には、情報蓄積手段２７に現在のインクタンクの内圧増俸が蓄積される（図５のステップＳ２８）。なお、蓄積された内圧情報の例を図２０に示している。その結果、インクタンク内のインク消費に伴う負圧の経時変化や、記録ヘッドがシリアルに走査する間での負圧の経時変化を把握しておくことができる。その情報を記録ヘッドの制御回路に伝達して、記録ヘッドの回復動作や駆動条件の設定を最適化させることができる。
【００４３】
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。
【００４４】
なお、本実施形態では一つの素子２１に圧力検知手段２５および圧力調整手段２８を設けた場合について説明したが、これら圧力検知手段と圧力調整手段とを別々の素子に設け、一方の素子で、インクタンクの内圧を検知するとともに、インクタンクの内圧の調整が必要か否かを判断し、調整が必要な場合にはその旨を、圧力調整手段が設けられた他方の素子に伝達し、他方の素子で圧力を調整する構成としてもよい。
【００４５】
（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。
【００４６】
〈エネルギー変換手段〉
エネルギー変換手段の具体的な例について、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。
【００４７】
図６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、電磁誘導を利用して電力を発生させる例を説明するための図である。
【００４８】
図６において、コイルＬａを有する外部共振回路１０１と、コイルＬを有する発振回路１０２とを、両コイルＬa，Ｌを隣接させて設置する。この状態で、外部共振回路１０１を通じてコイルＬaに電流Ｉaを流すと、電流Ｉaによって発振回路１０２のコイルＬを貫く磁束Ｂが生じる。ここで、電流Ｉaを変化させるとコイルＬを貫く磁束Ｂが変化するので、コイルＬには誘導起電力Ｖが生じる。したがって、本発明の立体形半導体素子にエネルギー変換手段として発振回路１０２を作り込み、その素子の外部の例えばインクジェット記録装置に、外部共振回路１０１を、素子側の発振回路１０２のコイルＬと素子外部の共振回路１０１のコイルＬaとが隣接するように配設する事により、外部からの電磁誘導による誘導起電力で、素子を動作させる電力を発生することができる。
【００４９】
素子にエネルギー変換手段として作り込んだ発振回路１０２のコイルＬを貫く磁束Ｂは、外部共振回路１０１のコイルＬａの巻き数Ｎａと電流Ｉａの積に比例するから、比例定数をｋとして、
【００５０】
【数１】
0003592203.tif 000002
で表される。
【００５１】
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、
【００５２】
【数２】
0003592203.tif 000003
となる。
【００５３】
ここで、コイルＬの磁心の透磁率をμａ、磁界をＨ、外部共振回路１０２のコイルＬａと素子に作り込んだコイルＬとの距離をｚとすると、磁束Ｂは、
【００５４】
【数３】
0003592203.tif 000004
となる。
【００５５】
また、（２）式の相互インダクタンスＭは、
【００５６】
【数４】
0003592203.tif 000005
となる。ここで、μｏは、真空での透磁率である。
【００５７】
そして、素子に作り込んだ発信回路１０２のインピーダンスＺは、
【００５８】
【数５】
0003592203.tif 000006
と表され、外部共振回路１０１のインピーダンスＺａは、
【００５９】
【数６】
0003592203.tif 000007
となる．ここで、Ｊは、磁化を表している。
【００６０】
この外部共振回路１０１が共振（電流値：Ｉａが最大になるとき）した時のインピーダンスＺ０は、
【００６１】
【数７】
0003592203.tif 000008
となり、この共振回路１０２の位相の遅れφは、
【００６２】
【数８】
0003592203.tif 000009
となる。
【００６３】
そして、この外部共振回路１０１の共振周波数ｆｏは、
【００６４】
【数９】
0003592203.tif 000010
で求められる。
【００６５】
上記のような関係から、素子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Ｚａの振幅および位相差に、上記のインクの変化が表れてくる。さらには、この位相差や振幅には、インク残量（即ち、Ｚの変化）も含まれている。
【００６６】
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もできる。
【００６７】
したがって、素子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手段として用いることもできる。
【００６８】
図６に示した例では、素子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Ｈｇ０．８Ｃｄ０．２Ｔｅ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。
【００６９】
〈圧力調整手段〉
圧力調整手段の具体的な構造の一例について、その製造工程とともに説明する。
【００７０】
図７は、本発明の立体形半導体素子に設けられる圧力調整手段の構造の一例を、前述したボール・セミコンダクタに用いられる球状シリコンに形成する場合について説明する図であり、図８は、図７に示す圧力調整手段の製造工程を説明する図である。なお、図７および図８では、球状シリコンの中心を通る断面で示している。
【００７１】
図７に示すように、球状シリコン２００の互いに相対する２つの箇所にそれぞれベース電極２０１が形成されている。また、球状シリコン２００を取り囲んで、ＳｉＮ膜２０６が形成されている。ＳｉＮ膜２０６は、各ベース電極２０１と対向する領域が、球状シリコン２００の表面と間隔をあけて片持ち支持された可動部２１０，２１１となっている。各可動部２１０，２１１には、それぞれベース電極２０１と対向するバルブ電極２０５が設けられている。また、ＳｉＮ膜２１０６は、部分的に、一方のベース電極２０１から他方のベース電極２０１にわたる領域が球状シリコン２００と間隔をあけて形成されており、この部分が、一方の可動部２１０側と他方の可動部２１１側との間での気体の流通を可能とする通路２１２となっている。
【００７２】
次に、図７に示した圧力調整手段の製造方法について図８を参照して説明する。
【００７３】
まず、図８（ａ）に示す球状シリコン２０１に対し、その全表面上に、図８（ｂ）に示すようにＰＳＧ（ｐｈｏｓｐｈｏ  ｓｉｌｉｃａｔｅ  ｇｌａｓｓ）膜２０２を形成する。なお、  ＰＳＧ膜２０２を形成する前に、球状シリコン２０１には、その中心に対して対称となる２カ所に、それぞれベース電極２０１が予め形成されている。その後、図８（ｃ）に示すようにＰＳＧ膜２０２に少なくともベース電極２０１を露出させる開口２０３、および後述する通路を形成するため、フォトリソグラフィプロセスを用いて、通路となる部分を残してＰＳＧ膜２０２をパターニングする。
【００７４】
そして、図８（ｄ）に示すように、ベース電極２０１およびＰＳＧ膜２０２を覆って、メタルＣＶＤ法によってＣｕ膜２０４を形成し、そのＣｕ膜２０４を、ベース電極２０１上およびその周囲の部分を残して除去する。その後、図８（ｅ）に示すように、Ｃｕ膜２０４上の、後述する可動部となる部分にバルブ電極２０５を形成し、さらに、球状シリコン２００の全周に、これらＰＳＧ膜２０２、Ｃｕ膜２０４およびバルブ電極２０５を覆って、ＰＥＣＶＤ法を用いてＳｉＮ膜２０６を形成する。
【００７５】
更に、図８（ｆ）に示すように、ＳｉＮ膜２０６を、可動部の形状にパターニングする。この段階での素子の概略の平面図を図９に示す。ＳｉＮ膜２０６のパターニングにより、図９に示すように、ＳｉＮ膜２０６のＣｕ膜２０４上の部分に、放射状のスリット２０６ａが形成される。そして、Ｃｕ膜２０４およびＰＳＧ膜２０２を適宜溶剤で溶解して除去する。これにより、図８（ｇ）に示すように、上部および下部の２カ所にそれぞれ球状シリコン２００と間隔をあけて支持されて弁として作用する可動部２１０，２１１を備え、上部の可動部２１０と球状シリコン２００との間の空間と、下部の可動部２１１と球状シリコン２００との間の空間とが、通路２１２によって互いに繋がった構造を有する立体形半導体素子が得られる。
【００７６】
この立体形半導体素子をインクタンクへ取り付ける際は、一方の可動部２１０がインクタンクの外側に位置させ、他方の可動部２１１がインクタンクの内側に位置させて取り付けられる。
【００７７】
次に、上述した圧力調整手段を有する立体形半導体素子が取り付けられたインクタンクでの圧力調整方法について、図７、図１０および図１１を参照して説明する。
【００７８】
図１０は、図７に示す圧力調整手段に関連する電気的構成の等価回路図である。この図から明らかなように、互いに対向するバルブ電極とベース電極との間でコンデンサＣが構成されている。また、図１１は、図７に示す圧力調整手段の、バルブ電極およびベース電極への印加信号の一例のタイミングチャートである。
【００７９】
まず最初に、ベース電極２０１およびバルブ電極２０５をＧＮＤレベルに設定しておく。そして、ベース電極２０１にハイレベル信号を印加し、さらにバルブ電極２０５におハイレベル信号を印加する。これにより、バルブ電極２０５とベース電極２０１との間に静電引力が働き、バルブ電極２０５がベース電極２０１に引き寄せられるので、結果的に、可動部２１０，２１１が球状シリコン２００側に変位して球状シリコン２００と接触し、通路２１２の両端が閉鎖される。つまり、インクタンクの外側と内側とは非連通の状態となる。
【００８０】
この状態を初期状態とし、インクタンク内のインクが消費される。そして、必要に応じて、圧力検知手段（不図示）によって、インクタンクの内圧を検知する。インクタンク内のインクの消費に伴ってインクタンク内の負圧は上昇し、検知した内圧が所定の負圧よりも高くなったら、バルブ電極２０５にローレベル信号を印加する。これにより、可動部２１０，２１１は球状シリコン２００から離れ、通路２１２が開放される。その結果、通路２１２を介してインクタンクの外部から内部へ空気が入り、インクタンク内の負圧が低下する。そして、インクタンク内の負圧が所定の値になったら、再びバルブ電極２０５にハイレベル信号を印加して可動部２１０，２１１を変位させ、通路２１２を閉鎖する。
【００８１】
インクタンク内の負圧が所定の値になったかどうかの判断は、圧力検知手段での検知結果と最適な負圧値との差に応じて、通路２１２を開放する時間を制御したり、通路２１２の一定時間の開放を複数回繰り返すことによってもよいし、圧力検知手段でインクタンク内の圧力をリアルタイムで検知し、その結果に基づいて行うこともできる。
【００８２】
図７に示した例では、インクタンクの外側および内側の双方に可動部２１０，２１１を有する構造を示したが、インクタンクの外側と内側とを遮断することができれば、いずれか一方のみに設けてもよい。
【００８３】
〈圧力検知手段〉
圧力検知手段の具体的な構造の一例について説明する。
【００８４】
図１２は、本発明の立体形半導体素子に設けられる圧力検知手段の構造の一例を、図７に示した素子の破線で囲んだ部位、すなわち圧力調整手段を構成する通路内に形成した場合について説明する図であり、図１３および図１４は、図１２に示す圧力検知手段の製造工程を説明する図である。なお、図１２〜図１４において、図７と同一の部分については図７と同一の符号を付している。また、図１２に示す例は通路２１２内に圧力検知手段を設けているため、弁を閉じた状態でインクタンクの内部の圧力を検知することができるように、インクタンクの内部に相当する側には可動部は設けない。
【００８５】
図１２に示す圧力検知手段は、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、前述した圧力調整手段の通路２１２の部分に形成されている。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、これにより圧力検知手段が構成されている。
【００８６】
次に、図１２に示した圧力検知手段の製造方法について図１３および図１４を参照して説明する。なお、以下の説明では、図８（ｄ）に示した状態の後の工程で圧力検知手段を形成するものとして説明する。
【００８７】
図１３（ａ）に示すように、球状シリコン２００の表面にはＰＳＧ膜２０２が形成されている。このＰＳＧ膜２０２を、図１３（ｂ）に示すように、フォトリソグラフィプロセスにより空洞部２２５（図１２参照）の形状にパターニングする。次いで、図１３（ｃ）に示すように、パターニングされたＰＳＧ膜２０２、および球状シリコン２００を覆って、プラズマＣＶＤ法によりポリシリコン抵抗層２２１を成膜し、ダイアフラムとなる所定の形状にパターニングする。次いで、図１３（ｄ）に示すように、ポリシリコン抵抗層２２１上に、メタルＣＶＤ法によりＣｕまたはＷなどの金属膜を成膜し、これをパターニングして、ダイアフラムの両端部に相当する部位に配線２２２を形成する。
【００８８】
ポリシリコン抵抗層２２１上に配線２２２を形成したら、図１４（ｅ）に示すように、これらを覆って、プラズマＣＶＤ法によりＳｉＮ膜を成膜し保護膜２２３を形成する。さらに、図１４（ｆ）に示すように、保護膜２２３上に、プラズマＣＶＤ法によりＰＳＧ膜２２４を成膜し、その上に、図１４（ｇ）に示すように、ＳｉＮ膜２０６を形成する。図１４（ｇ）に示す状態は、図８（ｅ）に示す状態に相当する。
【００８９】
それ以降は、図８に示した可動部２１０，２１１を形成するためにＳｉＮ膜２０６をパターニングし（図８（ｆ））、最後に、ＰＳＧ膜２０２，２２４を除去することで、図１４（ｈ）に示すように、通路２１２内に圧力検知手段が形成される。
【００９０】
次に、図１２に示す圧力検知手段による圧力検知原理について、図１２、および図１２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１５を参照して説明する。
【００９１】
図１５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／｛Ｒ０＋Ｒ×ｒ（Ｒ＋ｒ）｝    （１０）
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、それによって通路２１２の圧力、つまりインクタンクの内圧が検知可能となる。
【００９２】
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    （１１）
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、
【００９３】
【数１０】
0003592203.tif 000011
で表され、更に、
【００９４】
【数１１】
0003592203.tif 000012
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。
【００９５】
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。
【００９６】
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を有する圧力検知手段では、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、インクタンクの内圧をより正確に検知することができる。
【００９７】
〈駆動回路〉
上述したように、本発明の立体形半導体素子は圧力調整手段や圧力検知手段などが設けられる。従って、立体形半導体素子にはこれらを駆動するための回路も作り込まれる。駆動回路素子としては、Ｎ−ＭＯＳ回路素子を用いることができる。図１６に、本発明の立体形半導体素子を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。
【００９８】
図１６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。
【００９９】
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。
【０１００】
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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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ＳｉＯ２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。図６に示した発振回路などとの接続は、このスルーホールを介して行われる。
【０１０３】
このＮ−Ｍｏｓ回路は、圧力調整手段や圧力検知手段を形成する前に形成しておく。
【０１０４】
〈インクジェット記録装置〉
図１７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１７に示されるインクジェット記録装置６００に搭載されたヘッドカートリッジ６０１は、印字記録のためにインクを吐出する液体吐出ヘッドと、その液体吐出ヘッドに供給される液体を保持する図１に示した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。
【０１０５】
ヘッドカートリッジ６０１は、図１７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。
【０１０６】
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。
【０１０７】
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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
〈インクタンク〉
図１には、インクタンクの外壁を構成する部分にインクを直接収容する例を示したが、本発明は、図１８に示すようなインクタンクにも適用可能である。
【０１１０】
図１８に示すインクタンクは、タンクの筐体を構成する外壁５２と、外壁５２の内側に収納された、可撓性を有するインク収納袋５３とを有し、インクはインク収納袋５３に収容されている。これにより、インクの機密性が向上し、外部からの紫外光などによって分解しやすい材料や、紫外光を触媒として化学反応が進行するのを阻止する役割を果たす。このようなインクタンクにおいて、外壁に本発明の立体形半導体素子５１を配し、この立体形半導体素子５１により、インク供給口からのインクの消費に伴って変化する負圧に対し、外壁５２とインク収納袋５３との間の内圧を一定に保つことができる。
【０１１１】
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圧力を調整する場合を例に挙げて説明した。本発明は、これに限らず、密閉型の容器内の圧力を調整するいずれの場合にも適用可能であるが、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、インクタンク内の圧力を最適維持するのに適用する場合である。
【０１１２】
また、以上の説明では、圧力調整手段は、圧力検知手段により検知されたインクタンク内の圧力に基づいて駆動される場合を例に挙げて説明したが、立体形半導体素子がインクタンクに用いられる場合は、インクタンク内のインクの消費量は、記録ヘッドの駆動頻度からおおよそ推定することができる。また、初期状態（未使用の状態）でのインクタンク内のインク量が一定であれば、インクの消費量とインクタンク内の圧力との間には相関関係がある。従って、記録ヘッドの駆動頻度とインクタンク内の圧力との関係を予め測定等によって求めておけば、圧力検知手段を持たなくても、記録ヘッドの駆動頻度に基づいて圧力調整手段を駆動し、インクタンク内の圧力を適切に保つこともできる。
【０１１３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、外部からのエネルギーを異なる種類のエネルギーに変換し、この変換されたエネルギーにより容器内の負圧を調整する機能を立体形半導体素子に作り込むことで、外部と非接触で容器内の負圧を調整することができる。特に、本発明の立体形半導体素子をインクタンクに適用することで、インクタンク内の負圧を、吐出ヘッドからのインクの吐出を良好に行えるよう適切に維持することができるとともに、インクの収容効率を向上させることができる。
【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インクタンクの概略断面図である。
【図２】図１に示す立体形半導体素子の内部構成および外部とのやり取りを表したブロック構成図である。
【図３】図２に示した立体形半導体素子の動作を説明するためのフローチャートである。
【図４】本発明の第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５】図４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６】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、電磁誘導を利用して電力を発生させる例を説明するための図である。
【図７】本発明の立体形半導体素子に設けられる圧力調整手段の構造の一例を説明する図である。
【図８】図７に示す圧力調整手段の製造工程を説明する図である。
【図９】図８（ｆ）に示す状態での立体形半導体素子の平面図である。
【図１０】図７に示す圧力調整手段に関連する電気的構成の等価回路図である。
【図１１】図７に示す圧力調整手段の、バルブ電極およびベース電極への印加信号の一例のタイミングチャートである。
【図１２】本発明の立体形半導体素子に設けられる圧力検知手段の構造の一例を説明する図である。
【図１３】図１２に示す圧力検知手段の製造工程を説明する図である。
【図１４】図１２に示す圧力検知手段の製造工程を説明する図であり、図１３に示す工程の後の工程を示す。
【図１５】図１２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１６】本発明の立体形半導体素子を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１７】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である。
【図１８】本発明が適用されるインクタンクの他の例の概略断面図である。
【図１９】本発明の第１の実施形態において、立体形半導体素子に書き込まれる内圧情報の一例をグラフとして表す図である。
【図２０】本発明の第２の実施形態において、立体形半導体素子に書き込まれる内圧情報の一例をグラフとして表す図である。
【符号の説明】
１    インクタンク
２    インク収容室
３    インク供給口
４    記録ヘッド
１１，２１，５１    立体形半導体素子
１２，２２    起電力
１３，２３    電力
１４，２４    エネルギー変換手段
１５，２５    圧力検知手段
１６，２６    判断手段
１７，２７    情報蓄積手段
１８，２８    圧力調整手段
２９    受信手段
３０    入力信号
５２    外壁
５３    インク収納袋
１０１    外部共振回路
１０２    発振回路
２００    球状シリコン
２０１    ベース電極
２０２    ＰＳＧ膜
２０３    開口
２０４    Ｃｕ膜
２０５    バルブ電極
２０６    ＳｉＮ膜
２０６ａ    スリット
２１０，２１１    可動部
２２１    ポリシリコン抵抗層
２２２    配線
２２３    保護膜
２２５    空洞部
２１２    通路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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