專利名稱：使用固態(tài)半導體元件的噴墨記錄裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明的領域本發(fā)明涉及一種應用了固態(tài)半導體元件的噴墨記錄裝置，具體地說，涉及一種利用裝在噴墨頭(記錄裝置)或墨容器中的固態(tài)半導體元件，能夠收集記錄裝置和墨容器中的墨的的位置信息的噴墨記錄裝置。
一般來說，在一種噴墨記錄裝置中，通過沿著打印方向移動裝有噴墨記錄頭的滑架，同時，從設在噴墨記錄頭(在下文中，僅稱為記錄頭)上的多個噴嘴噴出墨，從而圖象以點圖案的形式被打印在紙張上，在這種噴墨記錄裝置中，設有容納墨的墨容器，從而可以通過墨供應路徑從墨容器中供應墨。
對于這種噴墨記錄裝置，實現(xiàn)高精度和高質量記錄的一個主要因素在于，在墨的噴射位置和記錄介質(記錄紙或類似材料)之間保持精確的相對位置關系。在它的設計方面，滑架和其承載機構以及記錄介質支撐和輸送機構之間的相對關系被精確地設定，在那個前提條件的基礎上，確定出用于獲得理想的記錄圖象的滑架運動和墨噴射的定時，從而形成記錄。然而會發(fā)生這樣的情況，由于制造，組裝或隨著時間而發(fā)生磨損，或機械老化等產(chǎn)生的誤差而導致墨噴射位置稍微會出點錯誤。在這種情況下，難于使墨滴附著在記錄介質的理想位置，或附著在記錄介質上的墨的形狀，尺寸會改變，從而使所形成的圖象質量變差。
因此，采用了一種設有一種用于檢測出攜帶有記錄頭的滑架的位置的機構的噴墨記錄裝置。通過采用線性編碼器等合適的部件，這就能夠探測出滑架的位置。
另外，對于噴墨記錄裝置來說，產(chǎn)生高精度和高質量的記錄的另一個主要因素在于要在準確的時間掌握到墨容器中的墨的狀態(tài)例如類型，剩余量，成分或情況。例如，對于所要掌握的狀態(tài)之一的墨容器中的墨剩余量來說，提出了多種墨剩余量檢測裝置。
例如，根據(jù)日本專利申請公開文本No.6-143607，如

圖1所示，兩個(一對)電極702被設置在裝滿絕緣墨的墨容器701的底側的內(nèi)表面上，其上設有與電極702處于相對位置的電極704的飄浮物703飄浮在裝在墨容器701的墨中。它披露了兩個電極702與用于分別檢測兩個電極的導電狀態(tài)檢測部(未示出)相連，在檢測部檢測導電狀態(tài)的情況下，它發(fā)出墨剩余量錯誤，從而表明在墨容器701中沒有墨了，并且使噴墨記錄頭705的操作停止。
另外，如圖2所示，日本專利NO.2947245中公開一種用于噴墨打印機的墨盒805，該墨盒具有一種構造，其中其下半部以漏斗的形狀朝向其底部形成，兩個導電體801和802設在底部上，比重小于墨803的金屬球804被放在墨中。在這種結構中，當墨803消耗或減少時，墨的液面下降。與此同時，飄浮在墨803的表面上的金屬球804的位置隨著下降。如果墨803的液面下降到墨盒殼體的底部位置，金屬球804與兩個導電體801和802相接觸。這樣，導電體801和802開始處于這樣的狀態(tài)，即電流經(jīng)過它們。通過檢測電流就可以檢測墨的用完狀態(tài)。如果墨用完狀態(tài)被檢測到，指示墨用完狀態(tài)的信息被傳送給用戶。
上述的傳統(tǒng)噴墨記錄裝置的墨盒位置檢測機構基本上僅完成在墨盒移動方向上的一維位置檢測，因此，不可能知道墨排出部和記錄介質和其它部位之間的間隙。另外，由于線性編碼器昂貴，因此噴墨記錄裝置本身的成本增加。
此外，如果需要，在墨容器中的墨剩余量被檢測的一種結構中，在墨容器中放置用于檢測的電極。另外，由于根據(jù)電極的狀態(tài)條件來檢測墨的剩余量，所以對于使用的墨就有限制，例如不使用金屬離子作為墨的成分。
另外，上述的結構僅僅能夠檢測墨剩余量，墨容器中的其它信息不能被外界所知。例如，墨容器中的壓力信息，墨的物理性能的改變等等，這些信息是噴墨頭以穩(wěn)定的噴射量穩(wěn)定的工作的最重要參數(shù)，因此，希望得到一種墨容器，這種墨容器能夠為外部噴墨記錄裝置提供隨著墨容器中墨的消耗和物理性能的變化導致的墨容器中的壓力的持續(xù)變化的信息。
此外，希望得到一種墨容器，這種墨容器能夠雙向交換信息，即，不僅單方面地傳遞從墨容器中檢測到的信息給外界，還響應根據(jù)內(nèi)部信息得到的外部信號。
這里，發(fā)明人集中精力于球半導體公司的球狀半導體(固態(tài)半導體元件)，該球狀半導體是一種1毫米硅球，其球面上形成有集成電路。由于這種固態(tài)半導體元件是球狀的，可以預計，通過將其裝入記錄頭中或安裝在噴墨記錄裝置的墨容器中，環(huán)境信息的檢測和與外界的雙向信息交換與一平面圖相比可以非常有效地實現(xiàn)。
本申請人已經(jīng)在日本專利申請No.2000-114228中公開了一種適用于收集墨信息的固態(tài)半導體元件，和一種設有其中裝有上述半導體元件的墨容器的噴墨記錄裝置。該固態(tài)半導體元件具有信息獲取裝置，用于獲得該元件周圍的環(huán)境信息；和識別裝置，用于從信息存儲裝置中讀取信息，并參照獲得的信息，將讀取的存儲信息和獲得的信息進行比較，從而決定是否必須發(fā)送信息。在決定需要發(fā)送信息的情況下，識別裝置通過信息交換裝置將獲得的信息傳遞給外界。當該固態(tài)半導體元件具有信息獲取裝置，信息交換裝置和其它裝置時，應該能夠使其具有多種其它功能，因此理想的是，該固態(tài)半導體元件將以多種方式被應用，從而可以提高噴墨記錄的質量。
有可能，通過將至少一個這種固態(tài)半導體元件放入記錄頭或墨容器中，來實時地將噴墨記錄頭的位置信息，容納在墨容器中的墨的墨信息，墨容器中的壓力信息等傳動到外部裝置，從而將這些信息反映在噴墨記錄操作中。
在將這種固態(tài)半導體元件放置在墨容器以便收集墨容器中的信息的情況下，需要動力來驅動該固態(tài)半導體元件，由于固態(tài)半導體元件飄浮在墨容器中，因此能量必須以非接觸方式傳遞。因此，必須找到一種能夠以非接觸方式為固態(tài)半導體元件提供能量的裝置。
此外，由于具有傳導性的墨可能被裝在墨容器中，如果試著通過使用一種電磁波經(jīng)過墨來為固態(tài)半導體元件提供能量，由于反射，傳導性墨或電磁波可能被中斷，從而該半導體元件可能處于屏閉狀態(tài)，從而所要求的能量可能不能以穩(wěn)定狀態(tài)供應。
另外，在墨容器與記錄頭一起被安裝到盒體的結構的情況下，在打印操作期間，當墨容器在整個盒體上進行掃描運動時，為了保持穩(wěn)定的能量，理想的是即使在打印期間也供給能量。特別是，最好具有一種結構，其中打印操作期間的動能被用來驅動固態(tài)半導體元件。另一方面，為了以非接觸方式傳遞墨容器中的信息，當打印裝置不工作時，必須防止故障從而不傳遞任何信息。
本發(fā)明的概述本發(fā)明的一個目的是提供一種噴墨記錄方法，一種噴墨記錄頭和一種噴墨記錄裝置，其中使用固態(tài)半導體元件來檢測記錄頭位置，通過檢測記錄頭的位置是否正確，以提高打印質量，這種固態(tài)半導體元件可以更加有效地實現(xiàn)多功能，而不使結構變得復雜。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種噴墨記錄裝置，該噴墨記錄裝置具有一種結構，其中固態(tài)半導體元件被放置在墨容器中，且能夠以不與該半導體元件接觸的穩(wěn)定方式為該半導體元件傳遞能量，本發(fā)明還提供一種噴墨記錄裝置，其中，在打印操作期間，當墨容器進行掃描運動時，動能被用來以一種穩(wěn)定的方式為半導體元件提供能量，即使在打印操作期間和其它時間，當打印裝置不工作時，可防止發(fā)生故障。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種墨信息收集方法，能夠準確地收集噴墨記錄裝置中墨的信息。
本發(fā)明的特征在于一種結構，其中固態(tài)半導體元件被放置在一安裝到盒體上的部件(記錄頭或墨容器)中，而且通信裝置或能量供應裝置被固定地放置在盒體的掃描范圍內(nèi)。
另外，本發(fā)明的特征在于，在噴墨記錄方法中，在移動安裝有噴墨記錄頭的盒體的同時，通過從噴墨記錄頭中的記錄裝置噴射墨來進行記錄，從固定通信裝置將電波傳送到固定在噴墨記錄頭上的固態(tài)半導體元件，該半導體元件接收上述電波，并基于該電波檢測記錄裝置的位置，且根據(jù)該位置控制噴墨的時間。
本發(fā)明能夠三維地檢測噴墨記錄裝置中墨噴出的位置，該檢測到的位置信息可以被用來控制墨的噴射，從而能夠以高精度和高質量地完成記錄。特別是，本發(fā)明不僅可以沿著盒體運動方向一維地檢測位置，而且可以三維地檢測位置，這樣，由于還可以知道記錄介質和噴射位置之間的間隙，因此能夠有效地提高打印質量。
由于使用了固態(tài)半導體元件，因此，不再需要在記錄裝置主體上安裝線性編碼器等裝置，這樣就提高了噴墨記錄裝置設計的自由度，例如使支架的速度可以改變。另外，不需要昂貴的組件例如線性編碼器，而且使得用于另一個目的的固態(tài)半導體元件還能額外地具有檢測位置的功能，從而通過共享組件，使產(chǎn)品更具多功能性而且成本低。
具體地說，為了使得檢測到的噴射位置與所要求的噴射位置偏離，該固態(tài)半導體元件可以尋找記錄裝置的墨噴出位置，并校正墨噴射的時間。通過使用固態(tài)半導體元件，為控制記錄裝置的墨噴射發(fā)送一個噴射時間控制信號，同樣能夠校正墨噴射的時間。
固態(tài)半導體元件可以接收，識別和分析電波，從而獲得其通訊距離，理想的是半導體元件應當基于電波相位的偏斜來獲得通訊距離，從該通訊距離得知半導體元件的位置，并基于其位置檢測出記錄裝置的噴射位置。
由于使用電波比使用激光等其輻射擴散得更廣，所以不必在跟蹤移動支架的同時才傳送電波。另外，由于可以使該固態(tài)半導體元件的電感系數(shù)小，所以它適合于通過電波進行交流。
理想的是，至少三個上述的固定的通訊裝置應當將電波傳送到上述的固態(tài)半導體元件。在那種情況下，理想的是每個固定通訊裝置應當傳送頻率，振幅或信號模式不同的電波。
這樣，通過三邊測量方法就可檢測出該位置。
此外，本發(fā)明的特征在于，在具有記錄頭的噴墨記錄裝置中，用于容納墨的墨容器被裝在記錄頭上，在移動支架上安裝記錄頭和墨容器，具有感應器的固態(tài)半導體元件被容納在墨容器中，用于以非接觸方式為靜止狀態(tài)的固態(tài)半導體元件提供電能的靜止狀態(tài)電動力提供裝置被放置在支架移動區(qū)域的特定位置處。
這樣，就非常高效，因為，當支架停止時，即，當不進行打印時，電動力可以提供給固態(tài)半導體元件。另外，不必在墨容器中提供布線。
理想的是，靜止狀態(tài)電動力供應裝置安裝的特定位置應當為初始位置。該初始位置為支架的待機位置，從而當噴墨記錄裝置被通電，但不進行打印時，且在支架位于一磁場中并在打印開始和結束之間的實際運動中，記錄頭、墨等不會受到損壞，因此，對固態(tài)半導體元件的電動力供應被延遲的可能性很小。
如果靜止狀態(tài)電動力供應裝置包括一電磁裝置，則在固態(tài)半導體元件的周圍就容易產(chǎn)生變化的磁通量。
另外，同樣可行的是，在支架的運動區(qū)域中，安裝運動時間電動力供應裝置，用來以非接觸方式為在一運載路徑上運行的固態(tài)半導體元件提供電能。
據(jù)此，即使在支架運動例如在打印操作期間，能夠為固態(tài)半導體元件提供電動力，并在打印期間防止用于操作半導體元件的電能的短缺。另外，支架的動能可被有效地利用以便供應電動力。
運動時間電動力供應裝置可以包括多個電磁裝置?；蛘?，運動時間電動力供應裝置可以包括多個永磁鐵。這是因為運動時間電動力供應裝置利用支架的運動且不需要改變磁通。
理想的是固態(tài)半導體元件應當至少部分地與上述容納在墨容器中的墨接觸，且是中空的結構，并飄浮在上述的容納在墨容器中的墨中，因此上述的感應器朝向固定的方向。這樣，通過利用電磁感應就能夠確實地產(chǎn)生出電動力。
理想的是，電積累裝置應當被安裝在固態(tài)半導體元件上，這樣供應的電動力或由該電動力轉換而成的電能可以被聚集起來以用于半導體元件的后續(xù)操作。
同樣理想的是，具有用于將信號發(fā)送到固態(tài)半導體元件的通信裝置，該半導體元件可以具有響應從通訊裝置傳來的請求來發(fā)送是否有充足的電能來驅動半導體元件的信號。
另外，可以具有用于將信號發(fā)送給固態(tài)半導體元件的通訊裝置，該固態(tài)半導體元件可以具有這樣的功能，即響應從通訊裝置發(fā)送來的需求，檢測并發(fā)送位于墨容器中的墨的墨量，類型，成分和狀態(tài)其中至少一個信息。
此外，“穩(wěn)心”在該說明書中指的是在平衡狀態(tài)下的重力作用線和在傾斜狀態(tài)下的浮力作用線的交點。
另外，“固態(tài)半導體元件”中的“固體”在這里包括所有的立方形，例如三角柱，球體，半球，方桿，旋轉橢球體和單軸旋轉體。
此外，本發(fā)明的特征在于具有能量轉換裝置，用于將來自外界的能量轉換為不同類型的能量，在墨容器中還具有光發(fā)射裝置，用于使用由能量轉換裝置轉換而來的能量發(fā)射光。
由于具有使用能量轉換裝置轉換的能量來發(fā)射光的光發(fā)射裝置，所以通過使從固態(tài)半導體元件發(fā)射的光穿過墨，并檢測出發(fā)射光的波長強度，從而可確定墨的類型。
附圖的簡述圖1示出了傳統(tǒng)的墨剩余量檢測裝置的一個示例；圖2示出了傳統(tǒng)的墨剩余量檢測裝置的另一個示例；圖3為傾斜的視圖，示出了本發(fā)明第一實施例的噴墨記錄裝置；圖4為方框圖，示出了第一實施例的噴墨記錄裝置的主要部分；圖5示出了位置檢測的原理；
圖6A為流程圖，示出了制造噴墨記錄裝置的初始狀態(tài)，圖6B為使用它的流程圖；圖7為具有許多固態(tài)半導體元件的噴墨記錄裝置的概略圖；圖8為流程圖，顯示出在本發(fā)明的噴墨記錄裝置的固態(tài)半導體元件和記錄裝置體之間進行雙向通信的情況下，位于發(fā)射端的固態(tài)半導體元件；圖9為流程圖，顯示出在本發(fā)明的噴墨記錄裝置的固態(tài)半導體元件和記錄裝置體之間進行雙向通信的情況下，位于接收端記錄裝置體；圖10為方框圖，示出了第二實施例的固態(tài)半導體元件的內(nèi)部結構，及其與外界的交換。
圖11為流程圖，用于解釋如圖10所示的固態(tài)半導體元件的操作；圖12示出了適合于放置固態(tài)半導體元件的墨容器的結構的一個示例；圖13示出了適合于放置固態(tài)半導體元件的墨容器的結構的另一個示例；圖14示出了適合于放置固態(tài)半導體元件的墨容器的結構的又一個示例；圖15示出了適合于放置固態(tài)半導體元件的墨容器的結構的又一個示例；圖16說明了第二實施例的固態(tài)半導體元件的能量產(chǎn)生原理；圖17為示意圖，示出了第二實施例的靜止狀態(tài)電動力產(chǎn)生裝置；圖18為示意圖，用于說明通過如圖17所示的靜止狀態(tài)電動力產(chǎn)生裝置供應電動力的操作；圖19A為電路圖，示出了第二實施例的固態(tài)半導體元件的能量轉換裝置的主要部分，圖19B用于解釋能量轉換；圖20為示意圖，示出了第二實施例的靜止狀態(tài)電動力產(chǎn)生裝置和電動力供應裝置；圖21為示意圖，用于解釋通過如圖20所示的運動時間電動力供應裝置，供應電動力的操作；圖22為流程圖，用于解釋通過如圖20所示的運動時間電動力供應裝置，供應電動力的操作；圖23為示意圖，示出了第二實施例的靜止狀態(tài)電動力產(chǎn)生裝置和運動時間電動力供應裝置的另一個示例。
圖24為流程圖，說明了第二實施例的記錄操作；圖25A，25B，25C，25D，25E，25F和25G為工序圖，用于說明第二實施例的固態(tài)半導體元件的制造方法；圖26為示意性的剖面圖，其中，一用作如圖25A到25G所示的固態(tài)半導體元件的N-MOS電路元件被垂直地切開；圖27A和27B說明了通過如圖25A到25G所示的方法制造的固態(tài)半導體元件在液體中保持穩(wěn)定的狀態(tài)；圖28為方框圖，示出了第三實施例的固態(tài)半導體元件的內(nèi)部結構及其與外界的交換；圖29為流程圖，用于說明如圖28所示的固態(tài)半導體元件的工作；圖30為方框圖，示出了第四實施例的固態(tài)半導體元件的內(nèi)部結構及其與外界的交換；圖31A和31B示出了隨著墨剩余量的變化的如圖30所示的飄浮在墨容器中的墨中的固態(tài)半導體元件位置；圖32為流程圖，用于檢測如圖30所示的固態(tài)半導體元件的位置并確定是否需要更換墨容器；圖33A，33B和33C為概念透視圖，說明了如何使用本發(fā)明第五實施例中的固態(tài)半導體元件；圖34結合實施例示出了分別將固態(tài)半導體元件放在墨容器中的適當?shù)奈恢煤团c其相連的噴墨打印頭中的適當位置的一個示例；圖35示出了結構的一個示例，其中供應給特定固態(tài)半導體元件的電動力與信息一起被繼續(xù)傳送給墨容器中和與其相連的噴墨頭中的其它固態(tài)半導體元件；圖36示出了本發(fā)明的一個實施例的固態(tài)半導體元件的內(nèi)部結構及其與外界的交流；圖37為使用本發(fā)明的固態(tài)半導體元件的墨容器的略圖；圖38示出了典型類型墨(黃，品紅，青，黑)的波長的吸收率。
優(yōu)選實施例的詳細描述下文將參照附圖來描述本發(fā)明的實施方案。(第一實施方案)圖3概略性示出了本發(fā)明的第一實施例的噴墨記錄裝置。首先，將簡要說明該噴墨記錄裝置600的總體結構。
該噴墨記錄裝置600安裝有打印打印頭墨盒601(噴墨記錄頭)，如圖4所示該打印頭墨盒601具有用于排出墨以進行記錄打印的液體排出部(記錄裝置)23，還具有用于容納如下文所述供應給液體排出部23的液體的墨容器。該液體排出部23安裝有固態(tài)半導體元件11，該固態(tài)半導體元件11具有能量轉換裝置14，用于將從外界供應的電動力轉換成能量，還具有排出控制裝置15，其被從如下文所述的能量轉換裝置14獲得的能量啟動。如圖4所示，記錄裝置主體28具有電動力供應裝置622，用于將作為外部能量的電動力供應給固態(tài)半導體元件11，還具有三個固定的通信裝置26，用于與安裝的固態(tài)半導體元件11進行信息交流。此外，液體排出部23可以被認為是通過電熱轉換元件例如加熱器進行加熱來使液體路徑中的墨產(chǎn)生氣泡，利用氣泡長大的能量從與液體路徑相連的微孔(排出口)中排出墨。
打印頭墨盒601被安裝到支架607上，該支架與導引螺桿605的螺旋槽606嚙合，該導引螺桿605通過驅動力傳動齒輪603和604與如圖3所示的驅動馬達602的前進旋轉和后退旋轉同步旋轉。該打印頭墨盒601與支架607一起依靠驅動馬達602的能量沿著導軌608在箭頭a和b所示的方向上往復運動。該噴墨記錄裝置600具有記錄媒介攜帶裝置(未示出)，用于攜帶作為記錄媒介并接收例如從打印頭墨盒601中噴出的墨的打印紙P。打印紙P的紙張支架610放置在壓紙卷筒609上，記錄媒介攜帶裝置將打印紙P沿著支架607的運動方向壓到壓紙卷筒609上。
光耦合器611和612被放置在靠近導引螺桿605的一端。該光耦合器611和612為初始位置檢測裝置，用于檢測支架607的桿607a在光耦合器611和612的區(qū)域中的存在，并切換驅動馬達602的旋轉方向。靠近壓紙卷筒609的一端，有支承部件613，用于支撐覆蓋前部的帽構件614，該前部具有打印頭墨盒601的排出口。另外，它具有墨吸收裝置615，用于在被從打印頭墨盒601中排空后，吸收堆積在帽構件614中的墨。該墨吸收裝置615經(jīng)帽構件614的開口進行打印頭墨盒601的吸入回收。
噴墨記錄裝置600具有盒體支架619。該盒體支架619支承有來回移動的移動件618，即，垂直于支架607的運動方向。清潔刮刀617固定在移動件618上。該清潔刮刀617并不限制于這種形式，它可以是另一種公知的清潔刮刀。此外，其具有桿620用于啟動墨吸收裝置615的吸收回收操作過程的吸收操作，在此，該桿620隨著與支架607嚙合的凸輪621的運動而移動，由驅動馬達發(fā)出的驅動力受到公知的傳遞裝置例如離合開關的運動控制。用于對加熱器發(fā)出信號的噴墨記錄控制部被裝在打印頭墨盒601上，用于控制前述的機構，且被設在記錄裝置體28的一邊，在圖3中未示出。
在具有前述的結構的噴墨記錄裝置600中，打印頭墨盒601在通過上述的記錄介質承載裝置承載在壓紙卷筒609上的打印紙P的整個寬度上往復運動。在該運動過程中，如果驅動信號從驅動信號供給裝置24供給打印頭墨盒601，液體排出部23根據(jù)該信號將墨(液體)排出到記錄介質，進行記錄。
接下來，將詳細描述容納在噴墨記錄裝置600的打印頭墨盒601的墨容器中的固態(tài)半導體元件11。
圖4為方框圖，示出了噴墨打印打印頭墨盒601，其包括固態(tài)半導體元件11和記錄裝置本體28。該固態(tài)半導體元件11具有能量轉換裝置，用于將由電動力供應裝置622(或623)送來的電動力12轉換為能量13，并以非接觸方式供應給固態(tài)半導體元件11，且依靠該由能量轉換裝置14轉換的能量啟動噴射控制裝置15，該如下文所述，該固態(tài)半導體元件被放置在墨容器中。用于操作固態(tài)半導體元件11的電動力由電磁感應產(chǎn)生。該能量轉換裝置14最好形成在固態(tài)半導體元件11的表面上或表面附近。
排出控制裝置15具有電波接收部16，電波分析部17，位置檢測部18，排出時間控制部19，存儲器20，時間信號接收部21和時鐘22。電波接收部16由記錄裝置本體28的三個固定通信裝置26發(fā)送的電波。電波分析裝置17識別由電波接收部16接收的電波的頻率或振幅，并計算每個固定通信裝置26到電波接收部16的距離。位置檢測部18從噴墨記錄裝置600中的電波接收部16的位置獲得噴墨記錄頭601的實際排出位置，基于與三個固定的通信裝置之間的距離被導向。排出時間控制部19發(fā)送時間控制信號，用于校正排出時間，從而給出實際的排出位置作為排出位置用于實現(xiàn)理想的墨排出。存儲器20存儲基于從三個固定通信裝置26到電波接收部16的距離而獲得的噴墨記錄裝置600中的電波接收部16的位置數(shù)據(jù)，存儲電波接收部16和噴墨記錄頭601的噴射位置的相對位置關系的數(shù)據(jù)，還存儲用于將實際噴射位置校正為進行理想打印噴射的噴射位置的數(shù)據(jù)，等等。為了得知固定通信裝置26發(fā)射電磁波的時間，時鐘22為電波分析部17提供時間數(shù)據(jù)。時間信號接收部21從設置在記錄裝置本體28中的時間信號發(fā)射部25接收時間信號，且為了使記錄裝置本體28和時鐘22之間的時間匹配，對時鐘22進行校正。并從固定通信裝置26獲得電波發(fā)射時間。此外，固定通信裝置26和時間信號發(fā)射部25通過時間函數(shù)/信號傳輸時間生成函數(shù)27控制。
這里，將簡要描述位置檢測的原理。本實施例使用一種與廣泛公知的位置檢測裝置GPS(全球定位系統(tǒng))相類似的三邊測量方法。
如圖5所示，假設已知三點(在本實施例中是三個固定通信裝置)B1，B2和B3的坐標分別為(x1，y1，z1)，(x2，y2，z2)，和(x3，y3，z3)，未知點(固態(tài)半導體元件)A的坐標為(x，y，z)。假設從B1，B2和B3到A的距離分別為L1，L2和L3，從而有下述的關系。
從A到B1的距離為L1=(X1-X)2+(Y1-Y)2+(Z1-Z)2]]>從A到B2的距離為L2=(X2-X)2+(Y2-Y)2+(Z2-Z)2]]>從A到B3的距離為L3=(X3-X)2+(Y3-Y)2+(Z3-Z)2]]>從而，如果已知距離L1，L2和L3，通過使用三個方程式來計算，就可獲得三個變量(x，y，z)。
接下來，將簡要描述本發(fā)明中尋找距離的方法。例如，當發(fā)射頻率為100MHz，速度為300,000km/s(＝30cm/ns)的電波時，如果，發(fā)射點與接收點之間的距離為30cm，該電波在脫離發(fā)射點到達接收點所需要的時間為1ns。從而，發(fā)射點的相位與接收點的相位偏離相當于1ns。在本示例的情況下，相位偏離大約40度。因此，基于這樣一種關系，兩者之間的距離可通過檢測在從發(fā)射點(固定通信裝置)以預定相位發(fā)射的電波的接收點(固態(tài)半導體元件的電波接收部)接收到的相位從預定相位的相位偏移量來獲得。
此外，在本實施例中，由于從三個固定通信裝置26發(fā)射的電波由一個電波接收部接收，為了識別每束電波，要分別改變從每個固定通信裝置26發(fā)射的電波的頻率，振幅或模式。這樣，每個固定通信裝置26具有識別調制功能，從而發(fā)射只有其自身具有的電波。
如上所述，計算噴墨記錄裝置600中的固態(tài)半導體元件11的電波接收部16的位置。然后，由于在噴墨記錄頭601的制造中需要固態(tài)半導體元件11和噴墨記錄頭601中的噴墨口的相對位置關系，所以在噴墨記錄裝置600中的墨噴射口的位置(實際噴射位置)可以被獲得。
在使用噴墨記錄裝置600進行記錄時，在實現(xiàn)高精度和高品質打印中一個重要的因素是位置關系。記錄介質和墨噴射位置之間的位置關系不能總是保持理想狀態(tài)，這是由于例如支架607的運動機構在使用了較長時間后在運動機構中產(chǎn)生誤差。然而由于需要大范圍的工作因此機械校正這種相對位置的偏差不容易進行。這樣，可以考慮通過變換墨噴射的時間來校正記錄介質與噴墨位置之間的偏差，從而實現(xiàn)高精度和高質量的打印。因此，通過上述的方法可以獲得實際的噴墨位置，然后其相對于理想的位置的偏斜被檢測出來，此外，用于校正噴射時間即校正偏斜的噴射時間控制信號被從噴射時間控制部19發(fā)出。
上述是本實施例的固態(tài)半導體元件11的主要工作，需要用來進行多種計算等的數(shù)據(jù)被預先存儲在存儲器20中。在正常情況下，在制造噴墨記錄頭601或制造噴墨記錄裝置600時，這種數(shù)據(jù)作為原始數(shù)據(jù)被存儲在存儲器20中。
在正常情況下，噴墨記錄頭601得到由記錄裝置本體28的驅動信號供應裝置2提供的驅動信號，并與支架607的運動同步地有選擇地進行噴墨，從而記錄想得到的圖象等。然而，在該實施例中，被驅動信號控制的墨的噴射時間通過從固態(tài)半導體元件11的噴射時間控制部19發(fā)射的噴射時間控制信號校正，從而進行墨的噴射。然而，噴射時間控制部19在位置檢測部18檢測到實際噴射位置與理想噴射位置一致時，不發(fā)射噴射時間控制信號。
這里，將參照流程圖6A和附圖6B概略性描述本實施例的噴墨記錄裝置的操作。圖6A示出了噴墨頭的制造過程，圖6B示出了噴墨記錄裝置的應用。
本實施例的噴墨記錄裝置600在打印頭的制造過程中使用未示出的規(guī)尺(jig)來實際測量并獲得噴墨記錄頭601中的固態(tài)半導體元件11的電波接收部16與噴墨口之間的相對位置關系。該測量得到的數(shù)據(jù)作為原始數(shù)據(jù)被存儲在存儲器20中。多種數(shù)據(jù)被存儲在固態(tài)半導體元件11的存儲器20中，例如怎樣調節(jié)噴射時間，從而當其偏離原始狀態(tài)時，即，當這樣一種位置關系不理想時，校正位置關系，用來計算固態(tài)半導體元件11的位置檢測的方程式如上文所述。
此后，當噴墨記錄裝置600被制成并被用戶使用時，首先，時間信號從時間信號發(fā)射部25d發(fā)射到固態(tài)半導體元件11，時間信號接收部21接收該信號然后確定該時間信號與時鐘22的時間信號是否一致，在不一致的情況下，其校正時鐘22使其與上述時間信號相一致。用于位置檢測的電波從三個固定通信裝置26發(fā)送到固態(tài)半導體元件11。電波接收部16接收該電波，電波分析部17和位置檢測部18基于前述的相位偏差計算從固定通信裝置26到電波接收部16之間的相對距離，從而獲得噴墨記錄裝置600中的電波接收部16的位置，并基于該位置獲得噴墨記錄裝置600中的噴墨口的位置(實際噴射位置)。在這樣獲得的噴射口的位置與原始狀態(tài)不同時，為了彌補該偏差，改變本實施例中的噴射時間。然后，噴射時間控制部19發(fā)送噴射時間控制信號到液體噴射部23。此外，需要進行上述的數(shù)據(jù)處理的所有數(shù)據(jù)被預先存儲在存儲器20中。另外，理想的是將這樣檢測到的偏差存儲在記錄裝置中。
液體噴射部23由記錄裝置本體28的驅動信號供應裝置24提供的驅動信號，和從噴射時間控制部19提供的噴射時間控制信號控制，并通過與打印紙P的供送和支架607的運動同步地將墨滴噴射到打印紙P上形成記錄。
此外，通過電動力供應裝置622為固態(tài)半導體元件11供應電動力使固態(tài)半導體元件工作，能量轉換裝置14將電動力12轉換為能量13，然后通過該能量啟動噴射控制裝置15。
同樣可行的是具有這樣一種結構即其中許多固態(tài)半導體元件被設置在記錄頭中。這是因為，僅設置一個固態(tài)半導體元件可能會產(chǎn)生通信的死角，因為支架在一擴展范圍移動，且被其它元件環(huán)繞，且將來將在三維物體上進行記錄。另外，在如上所述的設置多個固態(tài)半導體元件的情況下，理想的是如圖7所示在記錄裝置本體上設置四個或更多固定通信裝置26。這樣，通過設置兩個或更多的固態(tài)半導體元件和設置四個或更多的固定通信裝置26能夠進行高精確度的噴射位置檢測。
在設置多個固態(tài)半導體元件的情況下，如圖4所示的獨立元件可以被分別制造，同樣可實現(xiàn)給予共有的特定功能，從而固態(tài)半導體元件可以彼此通信。
根據(jù)本實施例，由于固態(tài)半導體元件11具有能量轉換裝置14，因此，不再需要安裝直接與外界的電連接，且即使在直接與外界直接電連接困難的地方也可使用固態(tài)半導體元件11，從而在支架607運動期間噴射口的位置可以實時地被掌握。另外，由于固態(tài)半導體元件11具有能量轉換裝置14，因此，其不再需要設置用于積累電動力從而操作固態(tài)半導體元件11的裝置，因此，其能夠使固態(tài)半導體元件11更小，從而即使在一窄小的位置也可放置固態(tài)半導體元件。
此外，作為固態(tài)半導體元件和外界的雙向通信方法，可以使用應用微波帶頻的無線電通信局域網(wǎng)系統(tǒng)或應用半毫米波/毫米波頻的無線通路系統(tǒng)。
這里，將概略性描述使用無線電局域網(wǎng)系統(tǒng)進行發(fā)送和接收。下文將描述從固態(tài)半導體元件發(fā)射數(shù)據(jù)到記錄裝置。此外，在進行從記錄裝置到固態(tài)半導體元件的相反的數(shù)據(jù)發(fā)射的情況下，數(shù)據(jù)標識被置于每一端，從而可被識別。
在發(fā)送端的固態(tài)半導體元件具有一線路監(jiān)控部，一數(shù)據(jù)處理部，一應答檢查部和一誤差處理部，且在接收端的記錄裝置設置有數(shù)據(jù)處理部，應答部，誤差處理部，顯示部等等。
圖8為一流程圖，示出了位于發(fā)射端的固態(tài)半導體元件。在發(fā)射數(shù)據(jù)的情況下，通過確定的傳輸協(xié)議進行初始化，然后設定接收端的地址，從而數(shù)據(jù)被發(fā)送。在傳輸期間發(fā)生信號沖突的或沒有應答從接收端的特定裝置返回是不希望發(fā)生的。在工作過程中，其顯示線路(line)的狀態(tài)，和在設置于接收端的記錄裝置的一顯示部是否有一應答，從而提示用戶作出準確的決定。
圖9為流程圖，示出了位于接收端的記錄裝置。在該接收端，持續(xù)地監(jiān)控線路，如果其自身的地址被確定，其接收從線路傳來的數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)積累在主存儲器的一緩沖器中。在每16比特一塊標記在接收期間不能確定或接收完成后校驗和不與誤差檢測過程相匹配的條件下，其作為一接收誤差打斷接收，再對線路進行監(jiān)控，并等待頭部(header)的到來。在接收其且沒有誤差的情況下，其在顯示部上顯示接收到的內(nèi)容。
除上述的一系列噴射位置檢測和噴射時間控制的操作之外，固態(tài)半導體元件11可以具有多種功能。(第二實施方案)接下來，將描述一種結構，其中固態(tài)半導體元件被用于檢測墨容器的狀態(tài)。
圖10為方框圖，示出了用于本發(fā)明第二實施例的噴墨記錄裝置的固態(tài)半導體元件11的內(nèi)部結構及其與外界的交流。如圖3所示，噴墨記錄裝置600具有靜止狀態(tài)電動力供應裝置622，用于將作為外部能量的電動力供應給固態(tài)半導體元件11，還具有運動時間電動力供應裝置623和用于與安裝在其中的固態(tài)半導體元件11(未示出)進行雙向信息交換的裝置。如下文中提到的，電動力供應裝置622和623通過電磁感應產(chǎn)生電動力來驅動固態(tài)半導體元件11。
該固態(tài)半導體元件11具有能量轉換裝置114用于將從外界A(電動力供應裝置622或623)供應的電動力112轉換成能量113，并以一種非接觸放置傳送給固態(tài)半導體元件11，具有通過能量轉換裝置114獲得的能量啟動的信息獲取裝置115，還具有識別裝置116，信息存儲裝置117和通信裝置118，其以下文中所提到的方式放置在墨容器中。提供的用于使固態(tài)半導體元件11工作的電動力有電磁感應殘生。理想的是，至少能量轉換裝置114和信息獲取裝置115應當被形成在固態(tài)半導體元件11的表面上后表面附近。
信息獲取裝置115獲得墨容器中的信息，該信息是固態(tài)半導體元件11的環(huán)境信息。識別裝置116將從信息獲取裝置115獲得的容器內(nèi)信息與存儲在信息存儲裝置117內(nèi)的信息進行比較，并確定是否應將獲得的容器內(nèi)信息發(fā)送給外界。信息存儲裝置117存儲從信息獲取裝置115獲得的容器內(nèi)信息和將與容器內(nèi)信息進行比較的條件。通信裝置118將電力轉換成能量，用于根據(jù)識別裝置116的指令傳送容器內(nèi)信息，從而顯示并將容器內(nèi)信息傳送到外界B。
圖11為流程圖，用于說明如圖10所示的固態(tài)半導體元件11的工作。如圖10，11所示，如果電動力112被從外界A(電動力供應裝置)供送給固態(tài)半導體元件11，能量轉換裝置114將電動力112轉換為能量113，通過該能量啟動信息獲取裝置115，識別裝置116，信息存儲裝置117和通信裝置118。
啟動的信息獲取裝置115獲得墨容器中的信息，該信息是環(huán)繞固態(tài)半導體元件的環(huán)境信息，例如墨剩余量，墨類型，溫度和PH值(在附圖11中步驟S11)。接下來，識別裝置116從信息存儲裝置117讀取條件信息用于訪問獲得的容器內(nèi)信息(圖11中的步驟S12)，并將讀取的條件信息與獲得的容器內(nèi)信息進行比較以確定發(fā)送信息的必要性(圖11中的步驟13)。這里，預先設置在信息存儲裝置117中的條件信息為墨的最小剩余量(例如2ml)，墨的PH值等，其是基于這樣的情況而被設定的，即當墨的剩余量變?yōu)?ml或更少，或墨的剩余量發(fā)生較大變化時，需要將墨容器更換信息傳送給外界。
在識別裝置116在步驟13中確定不需要將容器內(nèi)信息發(fā)送給外界時的條件下，當前的容器內(nèi)信息被存儲在信息存儲裝置117內(nèi)(圖11中的步驟S14)。該存儲的信息也可與接下來由識別裝置116通過信息獲取裝置115獲得的信息進行比較。
此外，在識別裝置116在步驟S13中確定需要將容器內(nèi)信息發(fā)送到外界的條件下，通過能量轉換而獲得的電能被通信裝置118轉換為用于將容器內(nèi)信息發(fā)送到外界的能量。該用于發(fā)送的能量能夠使用磁場，光，波形，顏色，電波，聲等等，例如在其確定墨剩余量變?yōu)?ml或更少的條件下，其通過聲音(圖11中的步驟S15)將需要更換墨容器的信息傳送到外界B。另外，傳送的目標并不局限于噴墨記錄裝置本體，還可以傳送到人的視覺和聽覺，特別是以光，波形，顏色，聲音等的形式。此外，傳送方法可以根據(jù)信息而改變，例如，在其確定墨的剩余量變?yōu)?ml或更少的情況下，通過聲音發(fā)送，在其確定墨的PH值發(fā)生較大變化時通過光來發(fā)送。
在被用于噴墨記錄裝置中的情況下，用于將作為外界能量的電動力供應給固態(tài)半導體元件11的靜止狀態(tài)電動力供應裝置622應當被放置在初始位置，從而支架607將在一個磁場中的打印的完成和開始之間確實地訪問該供應裝置，因此，電動力供應到固態(tài)半導體元件被延遲的可能性很小。另外，通過使用由工廠或經(jīng)銷商使用并可被用于檢查(質量保證)的電動力供應裝置，能夠得知墨容器的內(nèi)部狀態(tài)。該電動力供應裝置和方法將在下文中提到。
本實施例中，在墨容器中容納有上述的固態(tài)半導體元件。圖12-圖15示出了這種墨容器的結構的示例。對于如圖12所示的墨容器501，其具有有伸縮性的墨袋502，被放置在殼體503中，袋嘴502a與固定在殼體503上的橡皮塞504靠近，用于導引墨保持在橡皮塞504中的一心針505刺入墨袋的內(nèi)部，從而將墨供應給未示出的噴墨記錄頭。固態(tài)半導體元件506可被放置在這種墨容器501的墨袋502中。
另外，如圖13所示的墨容器511具有容納墨513的殼體512的墨供應口514，殼體512上有噴墨頭515用于將墨噴射到安裝好的用于記錄的記錄紙S上。本發(fā)明的一固態(tài)半導體元件516可被放置在該墨容器511的墨513中。
此外，如圖14所示的墨容器521與下文描述的實施例中的墨容器相類似，其具有處于完全密封狀態(tài)的第一腔室用于容納墨522，處于通氣狀態(tài)的第二腔室用于容納負壓產(chǎn)生件523，還具有連通路徑524用于連通第一腔室和位于墨容器底部的第二腔室。如果，墨從位于第二腔室一端的墨供應口525消耗，空氣從第二腔室流入第一腔室，另外，第一腔室的墨522流入到第二腔室。同樣可行的是，在這種結構的墨容器521中，分別將固態(tài)半導體元件525和526放入第一腔室和第二腔室，從而交換在每個獨立的腔室中的墨的信息。
另外，如圖15所示的墨容器531安裝有噴墨頭533，其容納有保持墨的多孔件532，并使用容納的墨進行記錄。這樣一種結構的墨容器531也可以分別將固態(tài)半導體元件534和535放置在墨容器一端和噴墨頭一端，用于分別交換獨立元件中的墨信息，正如下文將描述的實施例中所述的墨容器一樣。
根據(jù)本實施例，由于固態(tài)半導體元件具有能量轉換裝置，因此不再需要安裝與外界的電連接，因此，能夠在該對象中的任何位置使用固態(tài)半導體元件，即，即使在如上所述如圖12至15所示難于直接與外界電連接的位置。通過將固態(tài)半導體元件放置在墨中，能夠實時地準確地掌握墨的狀態(tài)。
另外，由于固態(tài)半導體元件具有能量轉換裝置，因此不再需要放置用于為使固態(tài)半導體元件工作而積累電動力的裝置(在本實施例中是電能供應裝置)，因此，能夠使固態(tài)半導體元件更小，從而其可被用于對象中的任何位置，即，即使在如圖4至7所示的墨中的狹窄的位置。
接下來，將進一步詳細描述將本實施例的固態(tài)半導體元件放置在墨容器中的最佳的具體示例。
首先，把可應用于本實施例的固態(tài)半導體元件的信息獲取裝置作為實施例。在將要被放置在墨容器中的固態(tài)半導體元件是由球形硅制成的情況下，以下可以被稱為上述的信息獲取裝置。(1)用于產(chǎn)生作為離子敏感膜層的SiO2膜或一SiN膜，用于檢測墨的PH值的傳感器。(2)用于檢測墨容器中的壓力變化并具有隔膜結構的壓力傳感器。(3)用于將光能轉換為熱能的傳感器，制造具有焦熱電的效果的光電二極管，檢測當前位置并檢測墨剩余量。(4)用于通過使用物質的電導性來檢測在墨容器中除了水量是否還有墨，等等。
接下來，將描述本發(fā)明的固態(tài)半導體元件應用的能量產(chǎn)生裝置。附圖16用于說明作為本發(fā)明的固態(tài)半導體元件的一個組件的能量產(chǎn)生裝置產(chǎn)生電能的原理。
首先，將參照附圖16描述電能產(chǎn)生原理。
在該實施例中，線圈(感應器)被設置在固態(tài)半導體元件上，從而電動力供應裝置改變環(huán)繞線圈的磁通量，以通過電磁感應對線圈產(chǎn)生感應電動力。更加具體的是，如果振蕩電路102的電導線圈L被設置在接近于電動力供應裝置的外部諧振電路的線圈La，且電流Ia通過線圈La，并通過外部諧振電路101，由于電流Ia而產(chǎn)生穿過振蕩電路101的線圈L的磁通量B。這里，如果電路Ia發(fā)生變化，穿過線圈L的磁通量B也發(fā)生變化，從而在線圈L產(chǎn)生電動力V。因此，作為能量產(chǎn)生裝置的振蕩電路102由球形硅制成，且作為電動力供應裝置的外部諧振電路101被放置在固態(tài)半導體元件外的噴墨記錄裝置上，以這樣一種方式，使振蕩電路102的電導線圈L位于固態(tài)半導體元件一側，并被放置在靠近位于固態(tài)半導體元件外的外部諧振電路101的線圈La的位置，從而通過外界的電磁感應產(chǎn)生的感應電動力產(chǎn)生驅動固態(tài)半導體元件的能量。
另外，穿過制成為球形硅且作為能量產(chǎn)生裝置的振蕩電路102的N匝線圈L的磁通量為B，由于磁通量B與外部諧振電路101的線圈La的匝數(shù)及電流Ia成比例，因此假定比例常數(shù)為K。
B＝K×Na×Ia (1)發(fā)生在線圈L的電動力V為V＝N{dB/dt}＝-kNaN{dIa/dt}＝-M{dIa/dt}(2)這里，如果線圈的磁芯磁導率為μa，磁場強度為H，磁通量B為B＝μaH(z)＝{μaNaIara2/2(ra2+z2)3/2(3)這里，z表示外部諧振電路的線圈和由球形硅制成的線圈之間的距離。
等式的互感M為M＝{μN/μaIa}∫sB·dS＝{μμara2NaNS/2μ0(ra2+z2)3/2}(4)這里，μ0為真空磁導率。
由球形硅制成的振蕩電路的阻抗Z為Z(ω)＝R+j{ωL-(1/ωC)} (5)外部諧振電路的阻抗Za為Za(ω)＝Ra+jωLa-{ω2M2/Z(ω)} (6)這里，J表示磁化強度。外部d諧振電路的的諧振(當電流值Ia變?yōu)樽畲髸r)阻抗Zo為Zo(ω0)＝Ra+jLaω0-(ω02M2/R)(7)
外部諧振電路的相位延遲φ為tanφ＝{jLaω0-(ω02M2/R)}/R(8)外部諧振電路的諧振頻率fo為f0＝1/2π(LC)1/2(9)根據(jù)上述關系，如果由球形硅制成的振蕩電路102的阻抗根據(jù)墨容器中的墨的變化而發(fā)生變化，它改變外部諧振電路101的頻率，從而上述的墨的改變顯示為外部諧振電路101的阻抗的振幅和相位的不同。另外，相位差和振幅包括墨的剩余量(即，z的改變)。
例如，由于由球形硅制成的振蕩電路102根據(jù)環(huán)境的變化而產(chǎn)生輸出改變，使得外部諧振電路101的諧振頻率發(fā)生改變，因此能夠通過檢測該頻率，來檢測是否還有墨和墨的剩余量。
因此，不僅能夠使用由球形硅制成的振蕩電路102作為用于產(chǎn)生能量的能量產(chǎn)生裝置，而且可利用其與振蕩電路102和外部諧振電路101之間的關系，作為檢測墨容器中的墨的變化的裝置的一部分。
基于這種原理，用于供應電動力給固態(tài)半導體元件的具體裝置和方法將參照附圖17至24進行說明。此外，為了使其易于理解，附圖17，18，20和23僅示出了墨容器，而未示出支架和記錄頭。
如圖17所示，墨容器541被安裝在支架607上，該支架607在打印和記錄過程中往復運動，且當不進行打印時，停止在設置在記錄區(qū)域外的初始位置HP。當不進行打印時，位于初始位置HP，如圖3所示的打印頭墨盒601使用蓋構件614，墨吸收裝置615和清潔刮刀617進行抽吸回收等操作。在該實施例中，當支架607位于初始位置HP且處于靜止狀態(tài)時，電動力被供應給固態(tài)半導體元件11。
為了按照上述的額原理通過電磁感應在固態(tài)半導體元件11上產(chǎn)生感應電動力，電磁裝置622作為靜止狀態(tài)電動力供應裝置被放置在初始位置HP。該電磁裝置622大致成U形，其兩端622a和622b相對設置，中間為支架607的運載路徑(運動范圍)625。當電磁裝置622工作時，兩端622a和622b變?yōu)榇艠O，即，或者是S極或者是N極，并產(chǎn)生磁通量，穿過安裝在支架607上的墨容器541中的固態(tài)半導體元件11。
在該實施例中，由于電磁裝置622為交流驅動，因此兩端622a和622b的兩端彼此發(fā)生變化，如圖18所示，穿過固態(tài)半導體元件11的磁通量B持續(xù)發(fā)生變化。更加具體地說，如圖16所示，由于穿過線圈L的磁通量B發(fā)生變化，交流感應電動力發(fā)生在線圈L上。通過如圖19A所示的能量轉換裝置114，使該交流感應電動力如圖19B所示被整流并使其變得均勻，穩(wěn)定。然后，部分變?yōu)橹绷麟姷碾娔鼙还⒂糜趩庸虘B(tài)半導體元件11的信息獲取裝置115，識別裝置116，信息存儲裝置117和通信裝置118。另外，剩余的電能被未示出的電聚集裝置，例如電池，電容聚集起來，用于固態(tài)半導體元件以后的啟動和工作。根據(jù)這種結構，當不進行打印時，電動力可以以一種非接觸方式被供應給位于初始位置HP的固態(tài)半導體元件11。
最好具有這樣一種結構，即，其中當支架607位于如上所述的初始位置HP并處于靜止狀態(tài)時，電動力被供應給固態(tài)半導體元件11，如果電動力也可在打印工作期間供應，則固態(tài)半導體元件11的啟動和穩(wěn)定會更加有效。為此目的，如圖20所示，本實施例在支架607的運載路徑(運動范圍)625上布置許多永久磁鐵來構成運動時間電動力供應裝置623。根據(jù)這種機構，如圖21所示，如果支架607在打印工作期間往復運動，固態(tài)半導體元件11的線圈L切割由永久磁通623產(chǎn)生的磁通量B，線圈L產(chǎn)生交流感應電動力。如上所述，該交流感應電動力被整流并使其均勻，穩(wěn)定地用于固態(tài)半導體元件的裝置的啟動和工作，而且也聚集在未示出的電池和電容中(如圖22)。根據(jù)這種結構，可以使用永久磁鐵623來構成運動時間電動力供應裝置，從而利用支架607的運動，通過電磁感應產(chǎn)生電動力。因此，電能可以在支架607位于初始位置HP且處于靜止狀態(tài)時獲得，也可以在打印工作過程中支架運動時獲得，因此，固態(tài)半導體元件11的啟動和工作變得具有很高的穩(wěn)定性，且不可能缺電。
此外，如圖23所示，如果永久磁鐵623的兩個磁極相對設置，中間夾有支架607的運載路徑625(運動范圍)，形成的穿過固態(tài)半導體元件11的線圈L的磁通量B可獲得更強的電磁感應效果。另外，電磁裝置可被用來替代永久磁鐵。這樣，與放置于初始位置HP的電磁裝置622不同，不必利用交流驅動持續(xù)地改變磁通量。
這里，將參照流程圖24描述本實施例的噴墨記錄裝置。
如果噴墨記錄裝置的電能(S101)被接通，首先通過光耦合器611和612(見附圖3)(S102)檢查支架607是否在初始位置HP。在支架607不在初始位置607的情況下，使驅動馬達602工作，從而將支架607移動到初始位置HP(S103)。
在初始位置HP，檢測是否有足夠的電能聚集在支架607的墨容器700的固態(tài)半導體元件11中。更具體地說，通過噴墨記錄裝置本體的通信裝置將信號發(fā)送給固態(tài)半導體元件11(S104)。如果固態(tài)半導體元件11處于工作狀態(tài)，其在接收到信號(S105)后作出響應。與此相反，在沒有從固態(tài)半導體元件11到噴墨記錄裝置本體的通信裝置的響應的情況下，可確定沒有足夠的電能聚集在固態(tài)半導體元件11中，且其沒有工作，從而將電動力供應給它(S106)。更加具體的是，如上所述，位于初始位置HP的電磁裝置622由交流電驅動，從而通過電磁感應使固態(tài)半導體元件11產(chǎn)生電動力。
接下來，從噴墨記錄裝置本體的通信裝置發(fā)射信號，以使固態(tài)半導體元件11工作，基于上述等式檢測墨容器541中的墨剩余量(S107)，以確定是否有墨(S108)。在確定沒有墨或僅有不夠的墨的情況下，一個墨容器更換指示被顯示(S109)。在確定有足夠的墨的情況下，如上所述，與打印紙P的供送，支架607的往復運動同步地，通過將墨滴從液體噴頭噴出到打印紙P上來形成記錄(S110)。如果打印完成，全部工作停止。
接下來，將描述怎樣制造本實施例的固態(tài)半導體元件11。附圖25A至25G為工藝流程圖，用于說明本發(fā)明的固態(tài)半導體元件的制造方法的一個示例，其中每個步驟通過從穿過球形硅的中心截面圖示出。此外，這里舉例說明了一種制造方法，通過該方法，使球形硅的重心低于其中心，球體內(nèi)的上部被制成中空，且該中空部被保持氣密封。
如圖25B所示，在如圖25A所示的球形硅的整個表面上形成熱氧化SiO2膜202之后，通過使用光刻蝕法形成圖案，如圖25C所示在SiO2膜的一部分上形成開口203。
如圖25D所示，使用KOH溶液穿過開口203在硅的上部通過各向異性的蝕刻形成中空部204。然后，如圖25E所示，使用LPCVD方法在固態(tài)半導體元件的內(nèi)外表面形成一層SiN膜205。
此外，如圖25F所示，使用一種金屬CVD方法在固態(tài)半導體元件的整個表面形成一層Cu膜206。如圖25G所示，通過使用一種已知的光刻蝕法在Cu膜206上形成圖案，作為振蕩電路一部分的N匝電導線圈L被形成。然后，包括電導線圈L的固態(tài)半導體元件被從真空中取出，置于空氣中，上部開口203被一樹脂密封件或一塞子密封，從而使得球體內(nèi)的中空部204保持氣密封。如果以這種方式制造，僅包含硅的固態(tài)半導體元件自身就具有浮力，而不需要使用下文的第三實施例中通過使用能量來產(chǎn)生浮力的裝置。
另外，用作驅動電路元件的N-MOS電路元件的形成與線圈L不同，其是在制造這種飄浮型固態(tài)半導體元件之前形成在球形硅中的。附圖18為一示意性截面圖，其中N-MOS電路元件被縱向切開。
根據(jù)附圖26，在P電導體的硅基底401上，P-Mos450由一N型井狀區(qū)域402組成，N-Mos451由P形井狀區(qū)域403組成，且它們是通過混入雜質并擴散，例如使用普通的金屬氧化物半導體而形成的。該P-Mos450和N-Mos451包括門線路415，通過使用CVD方法經(jīng)厚度為幾百埃的門絕緣膜408將多硅沉積為4000埃到5000埃而形成的；以及源區(qū)405、漏極區(qū)406等其上已經(jīng)進行P型或N型摻雜，并且C-Mos邏輯電路由該P-Mos450和N-Mos451組成。
用于驅動元件的N-Mos晶體管也包括在P型井狀基底402上通過混入雜質并擴散過程而得到的漏極區(qū)411，源區(qū)412和門線路413等。
這里，如果N-Mos晶體管301被用作元件驅動器，包括晶體管的漏極門之間的距離為L變?yōu)樽钚≈?0μm。10μm中的一部分擊穿為源和漏極的觸點417的寬度，即2×2μm，然而，其實際上為2μm，是上述寬度的1/2，這是由于上述寬度的一半與相臨的晶體管共用。剩下的擊穿包括觸點417和門413之間的距離，是2×2μm即4μm，且門413的寬度為4μm，從而總共10μm。
在這些元件中，氧化膜分隔區(qū)453由厚度為5000埃至10000埃的場氧化形成，用于元件的分隔。該場氧化膜作為第一熱存儲層414。
在這些元件被形成后，通過CVD方法和熱處理變平使中間層絕緣膜416沉積上厚度大約為7000埃的PSG和BPSG膜，然后通過AI電極417完成布線以形成經(jīng)接觸孔的第一布線層。然后，通過一種等離子CVD方法，將一SiO2膜即中間層絕緣膜418沉積到10000埃到15000埃的厚度，然后形成通孔。
如圖25A到25G所示，該N-Mos電路在形成飄浮型固態(tài)半導體元件之前被形成。經(jīng)上述通孔將本發(fā)明的作為能量產(chǎn)生裝置的振蕩電路與作為信息獲取裝置的傳感部等連接起來。
另外，無論將本實施例的飄浮型固態(tài)半導體元件放入其中的墨容器處于什么狀態(tài)，如圖16所示，穩(wěn)定的磁通(磁場)必須在通過上述制造方法由球形硅制成的振蕩電路和外部諧振電路之間工作。在于液體例如墨中飄浮的情況下，由于外部振蕩液面可能會發(fā)生振蕩。即使在這個示例中，為了保持在液體中的穩(wěn)定狀態(tài)，本實施例的飄浮型固態(tài)半導體元件的重心被確定。
如圖27A和27B所示，在本實施例的固態(tài)半導體元件210在液體中飄浮的情況下，為了保持如圖27A所示的平衡狀態(tài)，下述關系必須被保持(1)浮力F＝物體重量W；(2)浮力作用線與重力作用線(經(jīng)過重心G的一條線)一致。
參考標記S表示墨液面。
如圖27B所示，當液體被外部力振動且固態(tài)半導體元件210從平衡狀態(tài)傾斜少許時，浮力中心移動從而浮力與重力變成一對力。
這里，在平衡狀態(tài)時重力作用線(圖27B中的一條虛線)與傾斜狀態(tài)時浮力作用線(圖27B中的一實線)的交點稱為穩(wěn)心MC，穩(wěn)心和重心之間的距離h指穩(wěn)心的高度。
如本實施例所述，固態(tài)半導體元件210的穩(wěn)心比重心的位置高，因此一對力(恢復力)沿著返回原始平衡位置的方向作用。該恢復力T為T＝Whsinθ＝Fhsinθ＝ρgVhsinθ(＞0)這里，固態(tài)半導體元件210排出液體的容量為V，固態(tài)半導體元件210的比重為ρg。
這樣，為了使該恢復力為正，其充分必要條件是h＞0。
如圖27B其將為h＝(I/V)-CG這里，I為沿著軸O的慣性矩。因此，(I/V)＞CG上述是固態(tài)半導體元件210穩(wěn)定飄浮在墨中，從外部諧振電路供應感應電動力并與固態(tài)半導體元件外的通信裝置進行雙向通信的必要條件。
對于在該情況中與外部通信裝置的雙向通信、發(fā)送和接收等的方法，如上所述，它是這樣一種結構，其中能夠使用一種應用微波波段頻率的無線電局域網(wǎng)系統(tǒng)或使用一種應用半毫米波/毫米波頻率的存取系統(tǒng)，在發(fā)送端的固態(tài)半導體元件具有線路監(jiān)控部，數(shù)據(jù)處理部，應答檢查部和出錯處理部，位于接收端的記錄裝置具有數(shù)據(jù)處理部，應答部，出錯處理部，顯示部等。如圖8示出了位于發(fā)送端的固態(tài)半導體元件的流程圖，如圖9示出了位于接收端的記錄裝置的流程圖。
另外，本發(fā)明的固態(tài)半導體元件最好應用在一種噴墨打印機中，其中容納在可拆卸安裝的墨容器中的墨被供應給噴墨記錄頭，探測將從記錄頭噴射出的墨滴打印在記錄紙上的噴墨打印機的墨信息和墨容器信息，且將該信息發(fā)送到噴墨打印機，以通過適當?shù)姆椒刂拼蛴C，并控制其以保證在墨容器中的最佳狀態(tài)。
此外，由于噴墨記錄裝置的外部在本實施例中未示出，因此，可以在使用半透明材料或能夠顯示內(nèi)部情況的類似材料的外部蓋和墨容器的情況下，應用光作為通信手段，從而用戶可以看到墨容器的光并容易得知例如“墨容器應當被更換”的信息，使用戶更換墨容器。通常，即使在裝置本體上的按鈕被點亮，用戶也不容易得知發(fā)送的信息，這是由于其有好幾個顯示功能。然后，本實施例非常易于得知更換墨容器的信息。(第三實施方案)圖28為方框圖，示出了第三實施方案的固態(tài)半導體元件的內(nèi)部結構，及其與外界的交流。此外，由于除了固態(tài)半導體元件外本實施例的結構與第一實施例相同，因此結構描述將被省略。
在該圖中示出的固態(tài)半導體元件21具有用于將從外界A(電動力供應裝置622或623)以一種非接觸方式供應到固態(tài)半導體元件21的電動力122轉換成電能123的能量轉換裝置124，通過從能量轉換裝潢裝置124獲得的能量啟動的信息獲取裝置125，識別裝置128和接收裝置129，該固態(tài)半導體元件21被放置在墨容器中。與第二實施方案不同的是，具有接收功能。另外，理想的是至少能量轉換裝置124，信息獲取裝置125和接收裝置129被形成在固態(tài)半導體元件的附近或表面上。
該信息獲取裝置125獲取作為固態(tài)半導體元件21的環(huán)境信息的墨容器內(nèi)信息。接收裝置129從外界A或外界B的通信裝置接收輸入信號120。識別裝置126具有信息獲取裝置125，用于根據(jù)從接收裝置129獲得的輸入信號獲取容器內(nèi)信息，并將獲取的容器內(nèi)信息與存儲在信息存儲裝置127內(nèi)的信息進行比較，從而確定獲取的容器內(nèi)的信息是否與預定條件相符合。所述信息存儲裝置127存儲有與獲得的容器內(nèi)信息和從信息獲取裝置125獲取的信息相比較的多種條件。通信裝置128將電能轉換為用于根據(jù)識別裝置126的一命令發(fā)送容器內(nèi)信息的能量，從而將識別裝置126確定的結果顯示并發(fā)送到外界A，外界B或外界C。
附圖29為流程圖，用于說明如圖28所示的固態(tài)半導體元件的工作。參照附圖28和29，如果電動力122被從外界A(電動力供應裝置)供應給固態(tài)半導體元件21，能量轉換裝置124件電動力122轉換成電能123，通過電能啟動信息獲取裝置125，識別裝置126，信息存儲裝置127，通信裝置128和接收裝置129。
在這種狀態(tài)下，用于請求墨容器中的信息的信號130被從外界A或外界B發(fā)送到固態(tài)半導體元件21。該輸入信號130為用于詢問固態(tài)半導體元件例如墨容器中是否有墨剩余的信號，它是通過接收裝置129接收的(在圖29中為步驟S21)。識別裝置126具有信息獲取裝置125，用于獲取墨容器中的信息，例如墨剩余量，墨類型，溫度和PH值(在圖293中為步驟S22)，并從信息存儲裝置127中讀取條件信息，用于與獲得的墨容器中的信息進行比較(圖29中為步驟S23)，并確定獲取的信息是否與預定條件是否符合(圖29中為步驟S24)。
在步驟24中確定了獲取的信息不與預定條件符合的情況下，為此目的它通知外界A，外界B或外界C，在確定獲取信息與預定條件符合的情況下，為此目的通知外界(步驟25)。此時，獲取的信息也可被與確定的結果一起發(fā)送。經(jīng)通信裝置128將通過能量轉換得到的電能轉換為能量，用于將墨容器內(nèi)的發(fā)送到外界。該用于發(fā)射的能量能夠使用磁場，光，波形，顏色，電波，聲音等且根據(jù)確定的結果發(fā)生改變，發(fā)射方法可根據(jù)前述的詢問(例如，是否墨剩余量已經(jīng)變?yōu)?ml或更少，或者墨的PH值已發(fā)生改變)的內(nèi)容發(fā)生改變。
此外，還能夠將電動力與從外界A或外界B傳來的輸入信號130一起傳送給固態(tài)半導體元件21，根據(jù)它們應用例如，用于詢問墨剩余量的信號應用電磁感應產(chǎn)生的電動力，用于詢問PH值的信號應用光，來給出信號。
根據(jù)本實施方案，由于其具有從外界接收信號的功能，因此除了第二實施例的效果之外，其能夠通過多種類型的信號對外界詢問，從而信息可在固態(tài)半導體元件與外界之間進行交換。
此外，由于如上所述，固態(tài)半導體元件最好被放置在墨容器中，因此其需要具有信息獲取裝置，也可以具有該實施例的基本結果，其中，固態(tài)半導體元件沒有這種裝置，且在從外界輸入信號之前將存儲在其中的信號輸出到外界。(第四實施方案)附圖30為方框圖，示出了本發(fā)明的第四實施例的固態(tài)半導體元件的內(nèi)部結構及其與外界的交流。此外，由于除了固態(tài)半導體元件之外，本實施例的結構與第二實施例的相同，因此該描述被省略。
在該視圖示出的形式的固態(tài)半導體元件31具有能量轉換裝置134，用于將從外界A以非接觸方式供應給固態(tài)半導體元件31的電動力132轉換為電能133，并且用于通過能量轉換裝置134獲得的電能產(chǎn)生浮力的浮力產(chǎn)生裝置135被放置在墨容器中的墨中。
在這樣一種形式中，如果電動力132被從外界A供送給固態(tài)半導體元件31，能量轉換裝置134將電動力132轉換成電能133，浮力產(chǎn)生裝置135使用電能133產(chǎn)生浮力并使固態(tài)半導體元件31飄浮在墨液面上。該飄浮不一定必須在墨液面上，但是為了防止在沒有墨的狀態(tài)下排墨，它可以被設置成使固態(tài)半導體元件總是定位在低于墨液面的一定距離的位置上。
例如，附圖31A和31B示出了固態(tài)半導體元件隨著墨的消耗而飄浮在墨容器中的墨中的位置。在如圖31A和31B所示的墨容器中，由于負壓產(chǎn)生件37的墨被通過墨供應口36引導出來，相當于消耗量的墨被負壓產(chǎn)生件37所保持。這樣，在原料墨38中的固態(tài)半導體元件3 1被定位在低于墨液面H固定距離的位置上，并隨著墨的消耗沿著墨液面H下方的位置移動。
附圖32為流程圖，用于檢測固態(tài)半導體元件31的位置并確定更換墨容器的必要性。參照圖32所示的步驟S31至S34，光從外界A或外界B(例如，噴墨記錄裝置的通信裝置)發(fā)射到固態(tài)半導體元件31，該光被外界又被外界A或外界B(例如噴墨記錄裝置)或外界C接收，從而檢測固態(tài)半導體元件31的位置，噴墨記錄裝置根據(jù)該位置確定是否需要更換墨容器，從而當需要時發(fā)出聲音或光的提示。
為了檢測固態(tài)半導體元件的位置，使用一種方法，其中光發(fā)射裝置和光接收裝置相對放置，且位置由不透光的固態(tài)半導體元件部檢測，或使用一種方法，其中位置通過從光發(fā)射裝置發(fā)出并反射到光接收裝置的光來檢測。
根據(jù)該實施方案，即使在固態(tài)半導體元件所需要的浮力根據(jù)其使用環(huán)境而改變的情況下，例如在比重不同的情況下，也能夠通過能量轉換裝置將從外界獲得的電動力轉換，并將固態(tài)半導體元件總是設置在理想位置上，從而不論將其放置在什么環(huán)境中，該固態(tài)半導體元件也可被應用。
此外，能夠將該實施方案與上述每個實施例適當?shù)亟Y合。(第五實施方案)附圖33A到33C為概念上的構思圖，用于說明如何使用本發(fā)明的第五實施例的固態(tài)半導體元件。此外，由于該實施例除了固態(tài)半導體元件之外，其它結構均與第二實施例相同，因此相同部分被省略。
該實施例具有一種結構，其中賦予固態(tài)半導體元件發(fā)送信息到其它固態(tài)半導體元件的功能，許多固態(tài)半導體元件被放置在目標體中。
在如圖33A所示的示例中，許多第二實施例的固態(tài)半導體元件被放置在目標體中，如果通過外界A或B的電動力供應裝置將電動力供應給固態(tài)半導體元件的話，則這些固態(tài)半導體元件分別獲取環(huán)境信息，在此，信息被繼續(xù)傳送，即，固態(tài)半導體元件41獲取的信息被發(fā)送到固態(tài)半導體元件42，固態(tài)半導體元件41和固態(tài)半導體元件41獲取的信息a和b被發(fā)送給下一個固態(tài)半導體元件，最后的固態(tài)半導體元件43將獲取的所有信息發(fā)送到外界A或外界B。
另外，在如圖33B所示的示例中，許多第三實施例的固態(tài)半導體元件被放置在目標體中，電動力被從外界A或外界B的電動力供應裝置供應給固態(tài)半導體元件，如果一預定的詢問信號被例如外界A或外界B的通信裝置輸入到固態(tài)半導體元件53，固態(tài)半導體元件51或52與詢問內(nèi)容相符合并根據(jù)詢問作出回答，對固態(tài)半導體元件51或52的問題的回答被繼續(xù)傳送到其它固態(tài)半導體元件，其回答通過預期的固態(tài)半導體元件53發(fā)送給外界A，外界B或外界C。
還有，在如圖33C所示的示例中，許多第三實施例的固態(tài)半導體元件被放置在目標體中，通過外界A或外界B的電動力供應裝置將電動力供應給固態(tài)半導體元件，如果特定信號被例如通過外界A或外界B的通信裝置輸入到固態(tài)半導體元件63，該信號被繼續(xù)發(fā)送到固態(tài)半導體元件62和固態(tài)半導體元件61，并通過固態(tài)半導體元件63被外界A，外界B或外界C顯示。
而且，在附圖33A到33C的示例中，能夠使用第四實施方案的具有浮力產(chǎn)生裝置固態(tài)半導體元件作為許多固態(tài)半導體元件中的一個。
另外，附圖34示出了一示例，結合第二，第三和第四實施例，將固態(tài)半導體元件分別適當?shù)胤胖迷谀萜骱团c其連接的噴墨頭中。在該示例中，固態(tài)半導體元件71，其中第四實施例的浮力產(chǎn)生裝置和一發(fā)送信息到另外一固態(tài)半導體元件79的功能被加入第二實施例，該固態(tài)半導體元件71被放置在墨容器72的墨73中的理想位置上。另一方面，第三實施例的具有ID功能(鑒別功能)的固態(tài)半導體元件79被放置在記錄頭78中用于為了打印目的，將通過與墨容器72的墨供應口74連接的液體路徑75和液體腔室76供應的墨從噴射口77噴出。同樣，也能夠通過將放置在固態(tài)半導體元件表面上的電極與電基底上的用于驅動記錄頭78的接觸部連接從而將電能供應給固態(tài)半導體元件79。在圖34中，參考標記P表示電動力，W表示打印掃描方向。
如果電動力通過外界的電動力供應裝置被提供給固態(tài)半導體元件71和79，則墨中的固態(tài)半導體元件71獲取例如墨剩余量的信息，在記錄頭側的固態(tài)半導體元件79將ID信息發(fā)送給固態(tài)半導體元件71，用于確定例如更換用于墨容器的墨剩余量。然后固態(tài)半導體元件71將獲得的墨剩余量與ID進行比較，將發(fā)射命令傳給固態(tài)半導體元件79，僅當它們一致時，通知外界更換墨容器。固態(tài)半導體元件79接收上述信息并將發(fā)送到外界一個信號，用于通知外界更換墨容器或輸出聲音，光等引起人的視覺，和聽覺。
如上所述，就有可能通過將許多固態(tài)半導體元件放置在一目標體中來設定信息的復雜條件。
另外，附圖33A到33C和附圖34示出了一種結構，其中電動力被供應到各個固態(tài)半導體元件，就沒有這種限制，也可具有這樣的結構，其中被供應到特定的固態(tài)半導體元件的電動力被與信息一起繼續(xù)傳送到其它固態(tài)半導體元件。例如如圖35所示，，種固態(tài)半導體元件81，其中具有第四實施方案的浮力產(chǎn)生裝置，將信息傳送到其它固態(tài)半導體元件的功能，和供應電動力的功能，被加到第二實施方案中，和一種固態(tài)半導體元件82，其中第四實施方案的浮力產(chǎn)生裝置，發(fā)送信息到其它固態(tài)半導體元件的功能和供應電動力的功能被加到第三實施方案中。與圖34中一樣，上述固態(tài)半導體元件81，82被放置在墨容器72的墨73中的理想位置。另一方面，在與墨容器72連接的記錄頭78上，設有具有ID功能(鑒定功能)的第三實施方案的固態(tài)半導體元件83。也能夠通過使放置在固態(tài)半導體元件的表面上的電極部與用于驅動記錄頭78的電基底的接觸部相接觸從而將電能供應給固態(tài)半導體元件83。在附圖35中，P表示電動力，W表示打印掃描的方向。
如果電動力被從外界供應到固態(tài)半導體元件81，該墨中的固態(tài)半導體元件81獲取例如墨剩余量的信息并將其與其內(nèi)部定義條件相比較，在需要將獲取的墨剩余量信息發(fā)送給其它固態(tài)半導體元件的情況下，其將獲取的墨剩余量信息與用于驅動固態(tài)半導體元件82的電動力一起發(fā)送到固態(tài)半導體元件82。電動力被供應給的固態(tài)半導體元件82接收從固態(tài)半導體元件81發(fā)射的墨剩余量信息，并獲得墨的PH值信息，并將電動力發(fā)送給在記錄頭端的固態(tài)半導體元件83用于使該固態(tài)半導體元件83工作。然后，被電動力供應的位于記錄頭一側的固態(tài)半導體元件83發(fā)射ID信息到固態(tài)半導體元件82，用于為了例如墨容器更換而確定墨剩余量或墨的PH值。固態(tài)半導體元件82將獲得的墨剩余量信息和PH值信息與ID相比較，僅當它們一致時，其發(fā)射命令到固態(tài)半導體元件83，通知外界更換墨容器。固態(tài)半導體元件83接收該命令并發(fā)射一信號，用于通知外界更換墨容器，或輸出聲音，光等引起人的視覺或聽覺注意。這樣，一種將電動力與信息一起從一個固態(tài)半導體元件供應到另一固態(tài)半導體元件的方法也是可以想到的。
本發(fā)明能夠使噴墨記錄裝置中的噴墨位置三維地被檢測，該檢測到的位置可被用來控制墨噴射從而使記錄高精度和高質量。特別是，其能夠在支架運動方向上一維和三維地檢測位置，從而，由于記錄介質和噴射位置之間的距離也可得知因此可高效地提高打印質量。
固態(tài)半導體元件的使用使得不再需要在記錄裝置本體上安裝線性編碼器等，這樣就增強了噴墨記錄裝置設計的自由度，例如使得支架速度可以變化。另外，不需要昂貴的組件，例如線性編碼器，而且允許固態(tài)半導體元件用于另外一個目的，即具有檢測位置的功能，從而通過共享組件可以使產(chǎn)品具有更多的功能和較低的成本。
另外，本發(fā)明容許用于驅動墨容器中固態(tài)半導體元件的電動力以一種非接觸方式被供應，且具有相對簡單的結構，不在墨容器中設置布線。在一具有靜止狀態(tài)電動力供應裝置的結構的條件下，由于電動力可以在支架停止時，即不進行打印時被提供給固態(tài)半導體元件，因此效率較高。同樣，如果靜止狀態(tài)電動力供應裝置被設置在初始位置，在一磁場的打印結束和開始之間具有特定的時間用于將電動力供應給固態(tài)半導體元件，因此電動力供應被延遲的可能性很小。
另外，在一種具有運動時間電動力供應裝置的結構的條件下，能夠通過利用記錄裝置的操作(支架運動)來供應用于驅動固態(tài)半導體元件的電動力。另外，為了供應電動力，支架的動能可以被有效地利用。
根據(jù)這些結構，可以防止當不進行打印時固態(tài)半導體元件出現(xiàn)故障，因為，除了在支架被停止在初始位置或正在打印的時候之外，沒有用于操作固態(tài)半導體元件的電動力。
理想的是，固態(tài)半導體元件應當部分地與上述容納在墨容器中的墨接觸，且為中空結構并飄浮在上述的容納在墨容器中的墨中，從而上述的感應器總是對著固定方向。這樣，通過使用電磁感應可以確定地且穩(wěn)定地產(chǎn)生電動力。
具體地說，能夠利用固態(tài)半導體元件的結構來三維地構造具有精細圖案的感應器，在這種情況下，可通過增加環(huán)繞匝數(shù)或使用一種具有高磁導率的物質作為磁芯來提感應系數(shù)。
這里，作為上述使用固態(tài)半導體元件結構的一種具體的示例，將描述對存儲在墨容器中的墨的類型進行的檢測。
附圖36為方框圖，示出了本發(fā)明一個實施方案的固態(tài)半導體元件的結構及其與外界的交流。一種以該圖顯示的形式構成的固態(tài)半導體元件91具有能量轉換裝置94用于將從外界A以一種非接觸方式供應向元件91的作為外部能量的電動力92轉換為電能93，還具有光發(fā)射裝置95用于通過使用從能量轉換裝置94獲得的電能來發(fā)射光，且該固態(tài)半導體元件被放置在墨容器的墨中。上述光發(fā)射裝置95包括光電二極管等組件。
此外，對于供應用于操縱元件的電動力來說，可以采用電磁感應，加熱，發(fā)光，發(fā)射等。另外，能量轉換裝置94和光發(fā)射裝置95最好應當形成在元件的表面上或其表面附近。
在這種形式中，如果電動力92被從外界A供應給元件91，能量轉換裝置94將電動力92轉換為電能93，光發(fā)射裝置95使用該電能93發(fā)射光96。從光發(fā)射裝置95發(fā)射的光96強度可被外界B檢測到。
此外，“固態(tài)半導體元件”中的“固體”包括所有的固體形狀，例如三角柱，球體，半球體，方桿，旋轉橢球體和單軸自旋體。
此外，對于用于供應外部能量的裝置來說，在被用于噴墨記錄裝置的情況下，用于將電動力供應裝置作為外部能量供應到元件的裝置可以被放置在回收位置、返回位置或支架、記錄頭等處。另外，有可能在沒有噴摸記錄設備的情況下通過使用具有用于供應電動力的設備來得知墨容器的內(nèi)部狀態(tài)，這能夠在工廠或經(jīng)銷商使用的情況下用于檢測(質量認證)。
附圖37為概略圖，示出了使用本發(fā)明的固態(tài)半導體元件的墨容器。如該圖示出的固態(tài)半導體元件1526飄浮在墨容器1521中的原始墨1522的液面附近，并通過墨容器1521外的外部諧振電路(未示出)感應電動力，如果放置在固態(tài)半導體元件1526的表面附近的光電二極管被驅動，則發(fā)射光。該光通過墨1522傳送并通過墨容器外的1521的光傳感器1550接收。
附圖38示出了墨的吸收光譜，并分別示出了不同類型的墨(黃(Y)，品紅(M)，青(C)，和黑(B))的吸收波長。如圖38所示，黃，品紅，青和黑色墨在300致700納米波段內(nèi)具有吸收率的波峰。這些顏色的墨吸收率的波峰，黃色約為390nm，品紅約為500nm，黑色約為590nm，青色約為620nm。為此，能夠通過從固態(tài)半導體元件發(fā)射的波長在300至700nm的穿過墨來確定墨的顏色，使該光穿過墨，并通過位于墨容器外的光傳感器1550(如圖37所示)接收該光，來檢測哪種波長被吸收最多。
另外，如圖38所示，黃色，品紅，青色，和黑色墨在波長為500nm時，彼此具有清楚的不同的吸收率。這些顏色墨的墨在波長為500nm的吸收率，品紅約為80％，黑約為50％，黃約為20％，青約為5％。這樣，對于500nm波長的光，通過檢測從固態(tài)半導體元件發(fā)射的穿過墨的光的強度比(吸收率)，能夠確定上述墨的顏色。
此外，在上述的任一情況下，通過將一種類型的固態(tài)半導體元件放置在每個不同的墨容器中，能夠確定許多墨的種類。
另外，對于一種噴墨記錄裝置來說，該噴墨記錄裝置具有這樣一種結構，其中多種墨容器中的每種根據(jù)容納在每種墨容器中的每種墨的類型，被放置在預定位置，其可以具有警告裝置，當通過光傳感器1550接收穿過墨容器中的墨的光來檢測到墨容器放置在不適當?shù)奈恢脮r，警告用戶。在這種情況下，可以使用光發(fā)射裝置，例如燈或聲發(fā)裝置例如聲信號裝置來通知用戶墨容器被放置在錯誤的位置上，并能夠將其放置在其初始位置。
或者，還有可能具有控制裝置，用于根據(jù)從被檢測到放置在一不適當位置的墨容器被供應到記錄頭的墨類型來進行控制，在這種噴墨記錄裝置中，光感測器通過接收穿過墨容器中的墨的光檢測到墨容器被放置在一不適當位置。這樣即使在用戶將墨容器放置在一錯誤的位置上的情況下，圖象也可以被正確地且自動地記錄，從而用戶不再需要注意墨容器的放置位置。
如上所述，在本實施例中，由于固態(tài)半導體元件具有用于將從外界獲得的能量轉換為一種不同類型的能量的能量轉換裝置，還具有一種用于與通過能量轉換裝置轉換的能量一起發(fā)射光的光發(fā)射裝置，能夠通過使從固態(tài)半導體元件發(fā)射的光穿過墨并在一特定波長檢測穿過墨的光的強度來確定墨的類型。
權利要求
1.一種通過以預定時間掃描一個支架并噴射墨來進行記錄的噴墨記錄裝置，其中，在所述的支架上安裝了一種具有固態(tài)半導體元件的組件，且設有固定地被設置在支架的掃描范圍內(nèi)的通信裝置或能量供應裝置。
2.根據(jù)權利要求1所述的噴墨記錄裝置，其中所述的組件為噴墨記錄頭。
3.根據(jù)權利要求1所述的噴墨記錄裝置，其中所述的組件為墨容器。
4.一種噴墨記錄方法，其中噴墨記錄頭被安裝在支架上，且在支架移動時，通過從所述的噴墨記錄頭的記錄裝置噴射墨來完成記錄，其中，電波從固定通信裝置發(fā)射到固定在所述的噴墨記錄頭上的固態(tài)半導體元件，所述的固態(tài)半導體元件接收所述的電波，并基于該電波檢測所述的記錄裝置的位置，基于該位置控制墨噴射的時間。
5.根據(jù)權利要求4所述的噴墨記錄方法，其中，所述的固態(tài)半導體元件獲取所述記錄裝置的噴墨位置，為了補償檢測到的噴墨位置與理想的噴墨位置之間的偏離，校正墨噴射的時間。
6.根據(jù)權利要求5所述的噴墨記錄方法，其中所述的固態(tài)半導體元件將噴射時間控制信號傳送給所述的記錄裝置，用于控制墨的噴射，從而校正墨噴射的時序。
7.根據(jù)權利要求1所述的噴墨記錄裝置，其中所述的固態(tài)半導體元件接收，識別并分析所述的電波，從而獲取所述電波的通信距離。
8.根據(jù)權利要求7所述的噴墨記錄裝置，其中所述的固態(tài)半導體元件基于所述的電波的相位偏離獲取通信距離，并從該通信距離獲取所述的固態(tài)半導體元件的位置，基于固態(tài)半導體元件的位置檢測所述的距離裝置的噴射位置。
9.根據(jù)權利要求1所述的噴墨記錄裝置，其中應用了多個所述的固態(tài)半導體元件。
10.根據(jù)權利要求1所述的噴墨記錄裝置，其中所述的記錄裝置基于從記錄裝置本體和所述的固態(tài)半導體元件得到的驅動信號來進行噴墨操作。
11.根據(jù)權利要求1所述的噴墨記錄裝置，其中至少三個所述的固定通信裝置將電波發(fā)送給所述的固態(tài)半導體元件。
12.根據(jù)權利要求11所述的噴墨記錄裝置，其中所述的各固定的通信裝置發(fā)射頻率，振幅或信號模式分別不同的電波。
13.根據(jù)權利要求11所述的噴墨記錄裝置，其中通過三邊測量方法進行所述的位置檢測。
14.一種噴墨記錄頭，具有記錄裝置，用于通過噴射墨進行記錄，和固態(tài)半導體元件用于檢測所述記錄裝置的位置并根據(jù)該檢測到的位置控制墨噴射的時間。
15.根據(jù)權利要求14所述的噴墨記錄頭，其中所述的固態(tài)半導體元件具有位置檢測部，用于獲取所述的記錄裝置的墨噴射部，和噴射時間控制部，用于為了彌補由位置檢測部檢測到的噴射位置與理想的噴射位置之間的偏離來校正噴射時間。
16.根據(jù)權利要求15所述的噴墨記錄頭，其中所述的噴射時間控制部將用于控制墨噴射的噴射時間控制信號發(fā)送到所述的記錄裝置。
17.根據(jù)權利要求15所述的噴墨記錄頭，其中所述的固態(tài)半導體元件具有電波接收部，用于從外界接收電波；和電波分析部，用于識別并分析所述的電波，以獲取電波的通信距離。
18.根據(jù)權利要求17所述的噴墨記錄頭，其中所述的電波分析部和所述的位置檢測部基于由所述的電波接收部從外界接收到電波的相位偏差來獲取電波的通信距離，并從該通信距離獲取所述的固態(tài)半導體元件的位置，基于所述的固態(tài)半導體元件的位置檢測所述的記錄裝置的噴射位置。
19.根據(jù)權利要求17所述的噴墨記錄頭，其中所述的電波分析部可以識別接收到的電波的頻率或振幅中的至少一種。
20.根據(jù)權利要求14所述的噴墨記錄頭，其中所述的固態(tài)半導體元件具有時鐘。
21.根據(jù)權利要求20所述的噴墨記錄頭，其中所述的時鐘的時間可通過從外界得到的信號來調節(jié)。
22.根據(jù)權利要求14所述的噴墨記錄頭，其中所述的固態(tài)半導體元件具有存儲器，用于存儲用于位置檢測和噴射控制的數(shù)據(jù)。
23.根據(jù)權利要求22所述的噴墨記錄頭，其中所述的存儲器存儲理想的噴射位置，并且用于基于通過所述的位置檢測裝置檢測到的理想噴射位置和所述的實際噴射位置之間的位置關系來校正所述的噴射時間的數(shù)據(jù)。
24.根據(jù)權利要求14所述的噴墨記錄頭，其具有多個固態(tài)半導體元件。
25.一種噴墨記錄裝置，具有根據(jù)權利要求14至24其中之一所述的噴墨記錄頭；其上安裝有噴墨記錄頭的運動支架；和噴墨記錄裝置本體，該本體具有用于將電波發(fā)送到所述的固態(tài)半導體元件的固定通信裝置。
26.根據(jù)權利要求25所述的噴墨記錄裝置，其中所述的記錄裝置本體具有驅動信號供給裝置，用于為所述記錄裝置提供驅動信號，所述的記錄裝置基于所述的驅動信號和所述的固態(tài)半導體元件進行墨噴射操作。
27.根據(jù)權利要求25所述的噴墨記錄裝置，其中所述的記錄裝置本體具有至少三個用于發(fā)射電波到所述的固態(tài)半導體元件的所述的固定通信裝置。
28.根據(jù)權利要求27所述的噴墨記錄裝置，其中從所述的各固定通信裝置發(fā)射的電波具有分別不同的頻率，振幅或信號模式。
29.根據(jù)權利要求25所述的噴墨記錄裝置，其中通過所述的記錄裝置進行記錄的記錄介質上的記錄區(qū)域為二維延伸的區(qū)域。
30.根據(jù)權利要求25所述的噴墨記錄裝置，其中通過所述的記錄裝置進行記錄的記錄介質上的記錄區(qū)域為三維延伸的區(qū)域。
31.根據(jù)權利要求30所述的噴墨記錄裝置，其中所述的記錄區(qū)域為立方體的外部表面。
32.根據(jù)權利要求30所述的噴墨記錄裝置，其中所述的記錄區(qū)域為球形表面。
33.一種噴墨記錄裝置，具有記錄頭、用于容納將被供應給記錄頭的墨的墨容器、和其上安裝有所述的記錄頭和所述的墨容器的運動支架，其中，固態(tài)半導體元件具有容納在所述墨容器中的感應器，以及靜止電動力供應裝置，用于在靜止狀態(tài)下以一種非接觸方式為所述的固態(tài)半導體元件提供電能，其被放置在所述支架運動范圍內(nèi)的特定位置上。
34.根據(jù)權利要求33所述的噴墨記錄裝置，其中所述的特定位置為初始位置。
35.根據(jù)權利要求33所述的噴墨記錄裝置，其中所述的靜止狀態(tài)電動力供應裝置包括電磁裝置。
36.一種噴墨記錄裝置，具有記錄頭、用于容納將被供應到記錄頭的墨的墨容器、和其上安裝有所述記錄頭和所述墨容器的運動支架，其中，固態(tài)半導體元件具有容納在所述墨容器中的感應器，并且運動時間電動力供應裝置，用于在運動中以一種非接觸方式為所述的固態(tài)半導體元件提供電能，該裝置被放置在所述支架的運動范圍內(nèi)。
37.根據(jù)權利要求36所述的噴墨記錄裝置，其中在運動中以一種非接觸方式為所述的固態(tài)半導體元件提供電能的運動時間電動力供應裝置被放置在所述支架的運動范圍內(nèi)。
38.根據(jù)權利要求36所述的噴墨記錄裝置，其中所述的運動時間電動力供應裝置包括許多電磁裝置。
39.根據(jù)權利要求36所述的噴墨記錄裝置，其中所述的運動時間電動力供應裝置包括許多永久磁鐵。
40.根據(jù)權利要求33所述的噴墨記錄裝置，其中所述的固態(tài)半導體元件至少部分地與容納在所述的墨容器中的墨接觸。
41.根據(jù)權利要求40所述的噴墨記錄裝置，其中所述的固態(tài)半導體元件為中空結構，并飄浮在容納在墨容器中的墨中，從而所述的感應器持續(xù)地面對一個固定方向。
42.根據(jù)權利要求33所述的噴墨記錄裝置，其中所述的固態(tài)半導體元件安裝有電能積累裝置。
43.根據(jù)權利要求33所述的噴墨記錄裝置，其中具有用于發(fā)射信號到所述的固態(tài)半導體元件的通信裝置，所述的固態(tài)半導體元件響應所述的通信裝置的請求，不論是否有足夠的用于驅動所述的固態(tài)半導體元件的電能都具有發(fā)射功能。
44.根據(jù)權利要求33所述的噴墨記錄裝置，其中所述的具有通信裝置，用于發(fā)送信號到所述的固態(tài)半導體元件，所述的固態(tài)半導體元件具有這樣的功能，即響應來自通信裝置的請求，檢測并發(fā)送墨容器中的墨的墨量，類型，成分和狀態(tài)信息。
45.根據(jù)權利要求33所述的噴墨記錄裝置，其中所述的固態(tài)半導體元件具有能量轉換裝置，用于將從外界得到的能量轉換成一種不同類型的能量，還具有光發(fā)射裝置，用于使用由能量轉換裝置轉換的能量發(fā)射光。
46.根據(jù)權利要求45所述的噴墨記錄裝置，其中所述的光發(fā)射裝置被配置成發(fā)射包括波長范圍為300到700nm的光。
47.根據(jù)權利要求45所述的噴墨記錄裝置，其中所述的光發(fā)射裝置被配置成發(fā)射波長為500nm的光。
48.根據(jù)權利要求45所述的噴墨記錄裝置，其中通過所述的能量轉換裝置轉換的外部能量被以一種非接觸方式供應。
49.根據(jù)權利要求45所述的噴墨記錄裝置，其中所述的通過能量轉換裝置轉換的能量為電能。
50.一種收集噴墨記錄裝置中的墨信息的方法，其中噴墨記錄裝置具有記錄頭、用于容納將被供應給記錄頭的墨的墨容器、其上安裝有所述記錄頭和散落數(shù)墨容器的運動支架、容納在所述墨容器中的具有感應器的固態(tài)半導體元件，當所述的支架在運動區(qū)域中靜止地位于特定位置時，電能被以一種非接觸方式供應到所述的固態(tài)半導體元件，所述的固態(tài)半導體元件通過所述的電能啟動，以收集墨容器中的信息。
51.根據(jù)權利要求50所述的方法，其中所述的特定位置為初始位置。
52.一種收集噴墨記錄裝置中的墨信息的方法，其中噴墨記錄裝置具有記錄頭、用于容納將被供應給記錄頭的墨的墨容器、其上安裝有所述記錄頭和散落數(shù)墨容器的運動支架、容納在所述墨容器中的具有感應器的固態(tài)半導體元件，當所述的支架運動時，電能被以一種非接觸方式供應到所述的固態(tài)半導體元件，所述的固態(tài)半導體元件通過所述的電能啟動，以收集墨容器中的信息。
53.根據(jù)權利要求52所述的方法，其中即使當所述的支架運動時，電能以一種非接觸方式被供應到所述的固態(tài)半導體元件。
54.根據(jù)權利要求52所述的方法，其中通過電磁感應將電能供應給所述的固態(tài)半導體元件。
55.根據(jù)權利要求52所述的方法，其中所述的固態(tài)半導體元件至少部分地與容納在所述墨容器中的墨接觸。
56.根據(jù)權利要求54所述的方法，其中所述的固態(tài)半導體元件為中空結構，并飄浮在所述的被容納在墨容器中的墨中，從而所述的感應器持續(xù)地面對著固定方向。
57.根據(jù)權利要求52所述的方法，其中不論是否有足夠的用于驅動所述的固態(tài)半導體元件的電能，墨的信息被所述的固態(tài)半導體元件收集。
58.根據(jù)權利要求52所述的方法，其中被固態(tài)半導體元件收集的信息為墨容器中的墨的墨量，類型，成分和狀態(tài)至少其中一種。
全文摘要
以一種非接觸的穩(wěn)定方式將電動力供應到一固態(tài)半導體元件。一種電磁裝置(靜止狀態(tài)電動力供應單元)被放置在初始位置HP處。當支架在該初始位置HP處于靜止狀態(tài)時,如果電磁裝置被交流電驅動,兩端(磁極)持續(xù)地相互改變并穿過支架上的墨容器中的固態(tài)半導體元件,從而產(chǎn)生持續(xù)改變的磁通量。電動力通過電磁感應被產(chǎn)生在固態(tài)半導體元件的一線圈上。另外,如果在打印期間支架往復運動,通過被布置在運載路徑(運動范圍)上的許多永久磁鐵(運動時間電動力供應單元)產(chǎn)生的磁通量穿入固態(tài)半導體元件的線圈L,從而通過電磁感應電動力被產(chǎn)生在線圈上。這種電動力被轉換成用于啟動并操作固態(tài)半導體元件的能量。
文檔編號B41J2/195GK1339359SQ01141278
公開日2002年3月13日 申請日期2001年6月15日 優(yōu)先權日2000年6月16日
發(fā)明者今仲良行, 齊藤一郎, 石永博之, 久保田雅彥, 望月無我, 井上良二, 山口孝明 申請人:佳能株式會社