[发明专利]固体半导体元件、带有该元件的墨水盒、以及它们的使用方法

说明书

发明领域

本发明涉及具有探测环境信息、并将该信息向外部传递/显示或根据该信息对环境进行调节的功能的半导体元件，还涉及用这种半导体元件获取液体信息、并识别液体的物理性能变化的方法。

此外，本发明还涉及一种具有探测墨水盒内部信息(例如，墨水残余量、压力等等)、并将该信息向外部传递/显示的功能的设备；一种具有根据该信息对环境进行调节的功能的设备；一种装有该元件的墨水盒；和一种带有该墨水盒的喷墨记录设备，该喷墨记录设备例如是传真机、打印机和复印机，其中墨水盒可拆卸地安装在喷墨记录设备上。

背景技术

在通过位于记录头中的若干喷嘴而喷射墨水的传统喷墨记录设备中，其上安装有记录头的滑架相对于记录载体进行扫描，并以点状图案的形式形成图象；安置装有记录墨水的墨水盒，该墨水盒中的墨水通过供墨路径而被提供给记录头。这里，用于探测墨水盒中的墨水残余量的探测装置被实际使用，并且已经存在各种不同的设计。

例如，如图1所示，日本专利申请No.6-143607中所公开的一种装置包括两个(一对)放置于墨水盒701的内底表面上的电极702，该墨水盒701中装有非导电性墨水，一个浮动元件703在墨水盒701中浮在墨水表面上。两个电极702与一个用于探测这两电极之间的导电状态的探测器(未示出)相连接。此外，在浮动元件703上，电极704被设置在电极702的对面。当墨水盒701中的墨水被消耗时，浮动元件703的位置下降，电极704接触电极702。于是，该探测器探测出电极702之间的导电状态。由此可探测出墨水盒701中没有墨水，并且停止喷墨记录头705的操作。

此外，在日本专利No.2947245中，公开了一种喷墨打印机的墨水盒805。如图2所示，该墨水盒的下部成漏斗状，漏斗的方向朝向该墨水盒的底部，在该底表面上安装有两个导体801、802，一金属球804被放置在该墨水盒中，所述金属球804的比重小于墨水803的比重。在这种情况下，当墨水803被消耗而减少时，墨水803的液体表面降低。因此，浮在墨水803表面上的金属球804的位置降低。当墨水803的液体表面降低至达到墨水盒壳体的底面时，该金属球804接触两个导体801、802。于是导体801、802成为导通的，在它们之间形成电流。当探测到所述电流时，就可探测到墨水用完了的状态。当探测到墨水用完了的状态时，使用者便被显示墨水用完状态的信息所告知。

在上述任一种结构中，通过探测放置于墨水盒中的电极之间是否导电来探测墨水的有无。因此，需要在墨水盒中放置探测电极。此外，当墨水盒中有墨水时，要防止电流通过墨水而在电极之间流动。因此，在墨水的组份中不能使用金属离子，或者在使用墨水时对墨水进行其它限制。

此外，在上述结构中，只能探测到墨水是否存在，而不能将墨水盒内部的其它信息通知给外部。例如，墨水的残余量、墨水盒中的压力信息、墨水的物理性能变化等此类信息对于喷墨头以稳定的喷墨量进行稳定操作是重要的参数。人们需要墨水盒具有这样一种功能，即，通过这种功能，使得外部的喷墨记录装置能够被告知随着墨水盒中墨水的实时的消耗而产生的墨水盒内部压力的不断变化，或墨水的物理性能的变化可被传递给外部。

进一步说，人们还需要墨水盒具有这样一种功能，即，通过这种功能，所探测到的墨水盒中的信息被单方向地传递给外部，并且，响应外部的要求，内部信息可双向交换。

为了改进上述墨水盒，本发明的发明人等人已经提出了一种球状半导体，这种球状半导体由Ball Semiconductor有限公司制造，用以在直径为1毫米的硅球的球面上形成半导体集成电路。这个球状半导体为球形。因此，当墨水盒中装有该半导体时，可以以一种平面形状有效地进行对环境信息的探测以及与外部的双向信息交换。然而，当检索具有这种功能的半导体时，仅发现该球状半导体通过电线等类似物而彼此连接的技术(见美国专利US5877943)。因此需要改进具有上述功能的元件本身。此外，为了有效地将该元件装到墨水盒中，还存在下列问题。

首先，要施加用于激励装在墨水盒中的元件的能量。当将用于启动该元件的电源设置在墨水盒中时，墨水盒的尺寸要加大。在将该电源放置在墨水盒外部时，还需要有用于将电源连接到所述元件上的装置。墨水盒的制造费用增加；墨盒架变得昂贵；必须以非接触的方式从外部启动所述元件。