DE60131806T2

DE60131806T2 - Tintenbehälter und diesen verwendendes Tintenstrahlaufzeichnungsgerät

Info

Publication number: DE60131806T2
Application number: DE60131806T
Authority: DE
Inventors: Muga Ohta-ku Mochizuki; Ichiro Ohta-ku Saito; Hiroyuki Ohta-ku Ishinaga; Yoshiyuki Ohta-ku Imanaka; Masahiko Ohta-ku Kubota; Ryoji Ohta-ku Inoue; Takaaki Ohta-ku Yamaguchi
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2000-06-16
Filing date: 2001-06-13
Publication date: 2008-12-04
Anticipated expiration: 2021-06-14
Also published as: EP1164024B1; CA2350402A1; US6997535B2; CA2350402C; EP1164024A3; CN1333133A; SG100738A1; US6685296B2; ATE380668T1; CN1154569C; CN1267282C; EP1164024A2; DE60131806D1; US20040036734A1; US20020030710A1; CA2453847A1; CN1506223A; TW504465B; KR100445622B1; KR20010113518A

Description

TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG UND IN BETRACHT GEZOGENER STAND DER TECHNIK
Die Erfindung bezieht sich auf einen Tintenbehälter, der mit einem Halbleiterbauelement versehen ist, das die Funktion einer Erfassung von Umgebungsinformationen aus dem Umgebungsbereich und Übertragung dieser Informationen in den Außenbereich sowie Anzeige der Informationen im Außenbereich hat, bzw. auf die Erfassung von Informationen im Inneren eines Tintenbehälters (z. B. einer Tintenrestmenge) unter Verwendung eines Halbleiterbauelements, um diese Informationen in den Außenbereich zu übertragen und dort anzuzeigen.
Darüber hinaus bezieht sich die Erfindung auf ein Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät, wie ein Faksimilegerät, einen Drucker und ein Kopiergerät, an denen der Tintenbehälter entnehmbar angebracht werden kann.
Üblicherweise ist bei einem Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät, bei dem das Ausdrucken von Bildern auf einem Blattmaterial in Form von Punktmustern durch Bewegung eines mit einem Aufzeichnungskopf versehenen Druckwagens in einer Druckrichtung unter gleichzeitigem Ausstoßen von Tinte aus einer Vielzahl von an diesem Aufzeichnungskopf angeordneten Ausstoßdüsen erfolgt, ein Tinte für die Aufzeichnung enthaltender Tintenbehälter vorgesehen, über den die Tinte dem Aufzeichnungskopf dann über eine Tintenzuführungsleitung zugeführt wird.
In der Praxis findet daher meist eine Tintenrestmengen-Messeinrichtung Verwendung, mit deren Hilfe der Tintenfüllstand bzw. die Restmenge der in dem Tintenbehälter verbliebenen Tinte erfasst wird, wobei in diesem Zusammenhang bereits eine Vielzahl von solchen Tintenrestmengen-Messeinrichtungen vorgeschlagen worden ist.
So sind z. B. gemäß der japanischen Patent-Offenlegungsschrift 6-143 207 zwei (als Elektrodenpaar angeordnete) Elektroden 702 an der Innenseite des Bodens eines mit einer nichtleitenden Tinte gefüllten Tintenbehälters 701 angeordnet, während ein Schwimmkörper 703 mit den Elektroden 702 gegenüberliegenden Elektroden 704 in der in dem Tintenbehälter 701 befindlichen Tinte schwimmt, wie dies in den 26A bis 26C dieser Offenlegungsschrift dargestellt ist. Ferner ist dieser Offenlegungsschrift zu entnehmen, dass die beiden Elektroden 702 jeweils mit einer (nicht dargestellten) Sensoreinheit verbunden sind, die das Vorliegen eines leitenden Zustands von beiden Elektroden erfasst. Bei Feststellung eines solchen leitenden Zustands gibt die Detektoreinheit dann eine Tintenrestmengen-Fehlermeldung ab, durch die angezeigt wird, dass sich in dem Tintenbehälter 701 keine Tinte mehr befindet, woraufhin der Betrieb eines Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfes 705 beendet wird.
Weiterhin ist aus der japanischen Patentschrift 2 947 245 eine für einen Tintenstrahldrucker vorgesehene Tintenpatrone 805 bekannt, deren unterer Bereich zum Boden hin trichterartig ausgestaltet ist, wobei am Boden zwei elektrische Leiter 801 und 802 vorgesehen und im Innenraum eine Metallkugel 804 mit einem geringeren spezifischen Gewicht als Tinte 803 angeordnet sind. Wenn bei dieser Konfiguration der Flüssigkeitsstand der Tinte 803 mit deren fortschreitendem Verbrauch sinkt, führt dies zu einer entsprechenden Abwärtsbewegung der an der Oberfläche der Tinte 803 schwimmenden Metallkugel 804. Wenn hierbei der Flüssigkeitsstand der Tinte 803 schließlich den Boden des Tintenpatronengehäuses erreicht, tritt die Metallkugel 804 mit den beiden elektrischen Leitern 801 und 802 in Kontakt, wodurch die elektrischen Leiter 801 und 802 miteinander verbunden werden und zwischen ihnen ein elektrischer Strom fließt. Durch Erfassung dieses Stroms lässt sich somit ein vollständiger Tintenverbrauch feststellen, sodass in einem solchen Fall einer Bedienungsperson eine entsprechende Information in Form einer Tinten-Leeranzeige zugeführt werden kann.
Konfigurationen zur Erfassung einer Tintenrestmenge in einem Tintenbehälter sind somit z. B. in Form des in der vorstehend genannten Patentschrift und Offenlegungsschrift beschriebenen Standes der Technik bereits bekannt. Bei diesen Konfigurationen ist es jedoch erforderlich, Detektionselektroden im Tintenbehälter derart anzuordnen, dass durch direkten Kontakt von Elementen wie Elektroden mit einem Schwimmkörper oder elektrischen Leitern mit einer Metallkugel Informationen und ein Zustand erfasst und übertragen werden können. Da hierbei die Tintenrestmenge in Abhängigkeit vom leitenden Zustand der Elektroden erfasst wird, bestehen außerdem auch Einschränkungen in Bezug auf die verwendbare Tinte, die z. B. in einem solchen Fall keine Bestandteile wie Metallionen oder dergleichen enthalten darf.
Im übrigen ermöglicht diese Konfiguration nur eine Erfassung des Tintenfüllstands bzw. der Tintenrestmenge, während Informationen über andere Zustandsgrößen innerhalb des Tintenbehälters nicht in den Außenbereich gelangen.
Informationen, die sich z. B. auf den Druck im Inneren des Tintenbehälters, auf Veränderungen der physikalischen Eigenschaften der Tinte und dergleichen beziehen, stellen jedoch wichtige Parameter zur konstanten Erzielung einer stabilen Ausstoßmenge im Betrieb eines Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfes dar, sodass ein Tintenbehälter wünschenswert ist, über den einem externen Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät in Echtzeit Informationen bezüglich des sich in Verbindung mit dem Tintenverbrauch ständig verändernden Tintenbehälter-Innendrucks zugeführt und Veränderungen der physikalischen Eigenschaften der Tinte in den Außenbereich übertragen werden können.
Außerdem sollte ein Tintenbehälter dahingehend ausgestaltet sein, dass nicht nur eine einseitige Übertragung von Innenzustandsinformationen des Tintenbehälters nach außen sondern auch ein gegenseitiger Informationsaustausch z. B. in Form einer Beantwortung von externen Anfragen in Bezug auf Innenzustandsinformationen erfolgen können.
Bei der Entwicklung eines solchen Tintenbehälters wurde im Rahmen der Erfindung ein kugelförmiges Halbleiterbauelement der Firma Ball Semiconductor, Inc. einer näheren Betrachtung unterzogen, bei dem es sich um eine Siliciumkugel mit einem Durchmesser von einem Millimeter handelt, auf deren Kugeloberfläche ein integrierter Halbleiterschaltkreis ausgebildet ist. Da dieses Halbleiterbauelement kugelförmig ist, wurde davon ausgegangen, dass bei seiner Anordnung in dem Tintenbehälter die Erfassung von Umgebungsinformationen sowie ein gegenseitiger Informationsaustausch mit dem Außenbereich im Vergleich zu einer ebenen Konfiguration wesentlich effizienter erfolgen können.
In Bezug auf einen Tintenbehälter mit solchen Funktionen ist jedoch lediglich aus der US-Patentschrift 5 877 943 eine Technologie zur Verbindung von kugelförmigen Halbleiterbauelementen durch eine elektrische Leitungsführung bekannt, sodass auf ein Element mit den vorstehend beschriebenen Funktionen nicht zurückgegriffen werden kann, sondern dessen Neuentwicklung erforderlich ist. Ein effektiver Einsatz eines solchen Elementes in Verbindung mit einem Tintenbehälter erfordert jedoch die Lösung einiger Probleme. Eines dieser Probleme besteht in der Zuführung von elektrischer Energie zur Aktivierung des in dem Tintenbehälter befindlichen Elements. Wenn zu diesem Zweck in dem Tintenbehälter eine Stromquelle zur Aktivierung des Elements vorgesehen wird, führt dies zu einer Vergrößerung des Tintenbehälters, während bei einer Anordnung der Stromquelle außerhalb des Tintenbehälters eine Leitungsführung bzw. Verbindung zwischen der Stromquelle und dem Element erforderlich ist. Da dies zu höheren Herstellungskosten bei dem Tintenbehälter führt und sich demzufolge eine Tintenpatrone verteuert, ist es erforderlich, dass eine Bedienungsperson das Element ohne Kontaktierung von außen aktiviert oder die Aktivierung des Elements durch direkte Kontaktierung erfolgt.
Im übrigen ist in Bezug auf eine durch eine Bedienungsperson erfolgende Informationsübertragung zwischen zwei entfernt voneinander angeordneten Elementen ohne deren Kontaktierung oder in Bezug auf eine über eine Bedienungsperson erfolgende Steuerung und Kommunikation mit einer Konfiguration, bei der z. B. eine Vielzahl von paarweise angeordneten Elementgruppen aus jeweils zwei Elementen vorgesehen ist, nichts bekannt.
Weiterhin ist aus der Druckschrift WO98/52762 ein Tintenstrahldrucker mit intelligenten Komponenten bekannt, der eine Tintenpatrone und eine Rolle Druckmaterial umfasst, die jeweils an der Rückseite einer Kassette bzw. Patrone angeordnete Speicherelemente aufweisen. Außerdem können auch Umgebungssensoren wie Temperatur- und Feuchtigkeitssensoren vorgesehen werden. Die von diesen Speicherelementen und Umgebungssensoren erhaltenen Daten dienen zur Optimierung von Druckeroperationen und zur Gewinnung von zusätzlichen Informationen für die Bedienungspersonen des Tintenstrahldruckers.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, einen verbesserten Tintenbehälter mit einer einfachen Konfiguration, die keine Leitungsführung von dem Element an oder in dem Tintenbehälter erfordert und ein festes Halbleiterbauelement umfasst, das einen sehr effizienten gegenseitigen Informationsaustausch mit dem Außenbereich z. B. in Bezug auf eine Informationserfassung im Tintenbehälter ermöglicht, sowie ein mit dem Tintenbehälter ausgestattetes Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät anzugeben.
Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, einen Tintenbehälter anzugeben, der eine derart effiziente Erfassung von Umgebungsinformationen und einen gegenseitigen Informationsaustausch mit dem Außenbereich ermöglicht, dass detaillierte Informationen in Bezug auf den Tintenbehälter in Echtzeit erhalten werden können und ein gegenseitiger Informationsaustausch mit einem im Außenbereich befindlichen Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät möglich ist, wobei ferner ein mit dem Tintenbehälter ausgestattetes Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät angegeben werden soll.
Darüber hinaus liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein Informationsübertragungsverfahren bzw. Kommunikationsverfahren anzugeben, das eine effiziente Bestimmung und Auswahl von zwei Elementen aus einer Vielzahl von Elementpaaren oder eine Nachrichtenübertragung und Steuerung zwischen den Elementen ermöglicht.
Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß durch einen Tintenbehälter gemäß Patentanspruch 1, ein Aufzeichnungsgerät gemäß Patentanspruch 34, ein Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät gemäß Patentanspruch 38 sowie ein Verfahren zur Informationsübertragung gemäß Patentanspruch 43 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben.
Die Erfindung beinhaltet eine neue Konfiguration zur Realisierung einer kontaktlosen Informationsübermittlung zwischen zwei entfernt voneinander angeordneten Elementen in Verbindung mit einer dahingehenden Feststellung bzw. Unterscheidung, welches Elementpaar aus einer Vielzahl von jeweils zwei Elemente umfassenden Elementpaaren jeweils für eine Informationsübertragung und Steuerung z. B. bei einem diese paarweise vorgesehenen Elemente umfassenden Kommunikationssystem ausgewählt bzw. auszuwählen ist.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird ein Tintenbehälter gemäß Patentanspruch 1 angegeben.
Da bei dieser Konfiguration die Informationserfassungseinrichtung in einem an der Wandseite des mit der Tinte in Berührung stehenden festen Halbleiterbauelements freiliegenden Bereich angeordnet ist, können vorzugsweise die Restmenge sowie der pH-Wert der in dem Tintenbehälter befindlichen Tinte erfasst werden. Die erfasste Information kann dann mit von der Informationspeichereinrichtung gespeicherten, der erfassten Information entsprechenden Informationen von der Beurteilungseinrichtung verglichen und in Abhängigkeit von dem erhaltenen Vergleichsergebnis über die Informationsübertragungseinrichtung angezeigt oder in den Außenbereich übertragen werden.
Das feste Halbleiterbauelement kann hierbei derart in die Wand eingebettet sein, dass es auf Grund seiner Festkörperform an beiden Seiten des Tintenbehälters freiliegt. Auf diese Weise kann eine Einrichtung in einem freiliegenden Bereich angeordnet werden, der dem auf der mit der Tinte in Berührung stehenden Seite befindlichen freiliegenden Bereich gegenüberliegt, was den Vorteil hat, dass dieser Bereich frei zugänglich ist.
Ein elektrischer Kontakt kann z. B. vorzugsweise in dem an der Außenseite freiliegenden Bereich durch Einbettung des festen Halbleiterbauelements in die Außenwand angeordnet werden. Auf diese Weise kann über einen in einem Halterungselement des Tintenbehälters vorgesehenen Kontakt eine Informationsübertragung zwischen dem festen Halbleiterbauelement und einem Aufzeichnungsgerät, die Zuführung von Energie zur Aktivierung des festen Halbleiterbauelements oder dergleichen erfolgen. Außerdem kann auch die Informationsübertragungseinrichtung vorzugsweise in dem zur Außenseite hin freiliegenden Bereich angeordnet werden, was den Vorteil hat, dass eine effiziente Übertragung eines Signals in den Außenbereich erfolgen kann, da dieser Bereich zur Außenseite hin freiliegt. In diesem Falle wird das feste Halbleiterbauelement derart angeordnet, dass es von der Außenseite her sichtbar ist, sodass eine Bedienungsperson eine von der Informationsübertragungseinrichtung übermittelte Information direkt wahrnehmen kann, wenn die Informationsübertragungseinrichtung als Einrichtung zur Informationsübertragung in den Außenbereich in visuell wahrnehmbarer Weise z. B. durch Abgabe von Lichtsignalen ausgestaltet ist.
Weiterhin kann das feste Halbleiterbauelement in eine Innenwand eingebettet sein, durch die der Innenraum des Tintenbehälters in eine Vielzahl von Tintenaufnahmekammern unterteilt wird, wobei eine jeweilige unabhängige Informationserfassungseinrichtung in einem an einer Seite der Innenwand freiliegenden Bereich und in einem an der anderen Seite freiliegenden Bereich angeordnet ist. Auf diese Weise können Informationen bezüglich der in den Tintenaufnahmekammern befindlichen Tinte auf beiden Seiten der Teilungs-Innenwand mit Hilfe eines einzigen festen Halbleiterbauelements erfasst werden.
Anstelle der Verwendung eines einzigen festen Halbleiterbauelements, das an beiden Seiten der Wand freiliegt, können auch ein erstes festes Halbleiterbauelement mit einem an einer Seite der Wand freiliegenden Bereich und ein zweites festes Halbleiterbauelement mit einem an der anderen Seite freiliegenden Bereich zur gegenseitigen Informationsübertragung Verwendung finden.
Wenn gemäß einer weiteren Ausführungsform eine Vielzahl von festen Halbleiterbauelementen in einer Vielzahl von Bereichen einer Wand angeordnet sind, lässt sich der Zustand von Tinte in dieser Vielzahl von Bereichen innerhalb des Tintenbehälters erfassen, was eine genauere Feststellung des Zustands im Innenraum des Tintenbehälters ermöglicht. Hierbei erfolgt die Nachrichtenübertragung bei dieser Vielzahl von festen Halbleiterbauelementen durch Signale mit jeweils unterschiedlichen Frequenzen oder indem einem jeden Halbleiterbauelement ein spezifisches Signal zugeordnet und sodann zusammen mit den im Rahmen der Vielzahl der festen Halbleiterbauelemente erfassten Informationen übertragen wird. Auf diese Weise kann festgestellt bzw. unterschieden werden, welches feste Halbleiterbauelement ein Signal abgegeben hat.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist außerdem eine Empfangseinrichtung zum Empfang eines Signals aus dem Außenbereich bei dem festen Halbleiterbauelement vorgesehen, wobei von der Informationserfassungseinrichtung Umgebungsinformationen aus dem Innenbereich der Tintenaufnahmekammer in Abhängigkeit von dem von der Empfangseinrichtung empfangenen Signal erfasst werden. Auf diese Weise kann ein gegenseitiger Informationsaustausch z. B. in Form der Abgabe einer Information aus dem Tintenbehälter in Abhängigkeit von einer aus dem Außenbereich zugeführten Anforderung erfolgen. Die Empfangseinrichtung ist hierbei vorzugsweise in einem Teil des festen Halbleiterbauelements angeordnet, der an der Außenseite des Tintenbehälters freiliegt.
Außerdem ist es zweckmäßig, in den festen Halbleiterbauelementen jeweils eine Energiewandlereinrichtung zur Umsetzung von extern zugeführter Energie in eine andere Energieform vorzusehen, sodass die Aktivierungsenergie für ein festes Halbleiterbauelement auf einfache Weise von außen her zugeführt werden kann. Diese Energiewandlereinrichtung ist vorzugsweise in einem an der Außenseite des Tintenbehälters freiliegenden Bereich des jeweiligen festen Halbleiterbauelements angeordnet.
Wenn die Energiewandlereinrichtung von einer Einrichtung mit einer elektrischen Drosselspule zur Erzeugung von elektrischer Energie durch elektromagnetische Induktion zwischen der Energiewandlereinrichtung und einem externen Schwingkreis sowie von einem Schwingkreis gebildet wird, kann dem festen Halbleiterbauelement Energie von außen her kontaktlos zugeführt werden. Außerdem kann in diesem Falle ein Tintenzustand im Tintenbehälter unter Ausnutzung der charakteristischen Eigenschaft erfasst werden, dass sich die Induktivität der elektrischen Drosselspule verändert, wenn sie mit der Tinte in Berührung gelangt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist ein Aufzeichnungsgerät mit dem vorstehend beschriebenen Tintenbehälter ausgestattet, wobei das Aufzeichnungsgerät in diesem Falle vorzugsweise eine Einrichtung zur Zuführung einer EMK zu dem in dem Tintenbehälter befindlichen festen Halbleiterbauelement als von der Energiewandlereinrichtung umzusetzende externe Energie aufweist. In Bezug auf diese EMK kann elektromagnetische Induktion, Wärme, Licht oder Strahlung in Betracht gezogen werden. Außerdem umfasst das Aufzeichnungsgerät vorzugsweise eine Einrichtung zum Empfang eines von dem festen Halbleiterbauelement übertragenen Signals.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird ein Verfahren zur Nachrichtenübertragung bei einer Vielzahl von Elementgruppen angegeben, bei denen zwei oder mehr feste Halbleiterbauelemente von mehreren, in einem vorgegebenen Behälter angeordneten festen Halbleiterbauelementen eine Gruppe bilden, wobei die mehreren festen Halbleiterbauelemente jeweils eine Informationserfassungseinrichtung zur Erfassung von Informationen, eine Informationsübertragungseinrichtung zur Anzeige oder Übertragung der von der Informationserfassungseinrichtung erfassten Informationen und eine Energiewandlereinrichtung zur Umwandlung von extern zugeführter Energie in eine in Bezug auf die extern zugeführte Energie unterschiedliche Energieform zur Betätigung der Informationserfassungseinrichtung und der Informationsübertragungseinrichtung aufweisen und die Nachrichtenübertragung in einem für jede Elementgruppe unterschiedlichen Nachrichtenübertragungszustand erfolgt.
Gemäß einer anderen Ausführungsform wird ein Verfahren zur Nachrichtenübertragung bei einer Vielzahl von Elementgruppen angegeben, bei denen zwei oder mehr feste Halbleiterbauelemente von mehreren, in einem vorgegebenen Behälter angeordneten festen Halbleiterbauelementen eine Gruppe bilden, wobei die mehreren festen Halbleiterbauelemente jeweils eine Informationserfassungseinrichtung zur Erfassung von Informationen, eine Beurteilungseinrichtung zur Bestimmung von Informationen auf der Basis der von der Informationserfassungseinrichtung erfassten Informationen und einer vorgespeicherten Datentabelle, eine Informationsübertragungseinrichtung zur Anzeige oder Übertragung der von der Beurteilungseinrichtung bestimmten Informationen und eine Energiewandlereinrichtung zur Umsetzung von extern zugeführter Energie in eine in Bezug auf die extern zugeführte Energie unterschiedliche Energieform zur Betätigung der Informationserfassungseinrichtung, der Beurteilungseinrichtung und der Informationsübertragungseinrichtung aufweisen und die Nachrichtenübertragung in einem für jede Elementgruppe unterschiedlichen Nachrichtenübertragungszustand erfolgt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird ein Verfahren zur Nachrichtenübertragung bei mehreren, in einem vorgegebenen Behälter angeordneten festen Halbleiterbauelementen angegeben, wobei die mehreren festen Halbleiterbauelemente jeweils eine Informationserfassungseinrichtung zur Erfassung von Informationen, eine Informationsübertragungseinrichtung zur Anzeige oder Übertragung der von der Informationserfassungseinrichtung erfassten Informationen und eine Energiewandlereinrichtung zur Umwandlung von extern zugeführter Energie in eine in Bezug auf die extern zugeführte Energie unterschiedliche Energieform zur Betätigung der Informationserfassungseinrichtung und der Informationsübertragungseinrichtung aufweisen und jedes feste Halbleiterbauelement eine Unterscheidungsinformation enthält oder einen Speicher aufweist und eine Nachrichtenübertragung durch Erkennen der Unterscheidungsinformation oder Unterscheidung einer vom Speicher erhaltenen Information erfolgt.
Gemäß einer anderen Ausführungsform wird ein Verfahren zur Nachrichtenübertragung bei mehreren, in einem vorgegebenen Behälter angeordneten festen Halbleiterbauelementen angegeben, wobei die mehreren festen Halbleiterbauelemente jeweils eine Informationserfassungseinrichtung zur Erfassung von Informationen, eine Beurteilungseinrichtung zur Bestimmung von Informationen auf der Basis der von der Informationserfassungseinrichtung erfassten Informationen und einer vorgespeicherten Datentabelle, eine Informationsübertragungseinrichtung zur Anzeige oder Übertragung der von der Beurteilungseinrichtung bestimmten Informationen und eine Energiewandlereinrichtung zur Umsetzung von extern zugeführter Energie in eine in Bezug auf die extern zugeführte Energie unterschiedliche Energieform zur Betätigung der Informationserfassungseinrichtung, der Beurteilungseinrichtung und der Informationsübertragungseinrichtung aufweisen und jedes feste Halbleiterbauelement eine Unterscheidungsinformation enthält oder einen Speicher aufweist und eine Nachrichtenübertragung durch Erkennen der Unterscheidungsinformation oder Unterscheidung einer vom Speicher erhaltenen Information erfolgt.
Ferner wird gemäß einer weiteren Ausführungsform ein Tintenbehälter zur Aufnahme von Tinte angegeben, bei dem zwei oder mehr feste Halbleiterbauelemente vorgesehen sind, die jeweils eine Energiewandlereinrichtung zur Umsetzung von extern zugeführter Energie in eine andere Energieform, eine Informationserfassungseinrichtung zur Erfassung von Umgebungsinformationen im Außenbereich der Halbleiterbauelemente, eine Informationsspeichereinrichtung zur Speicherung von mit den von der Informationserfassungseinrichtung erfassten Informationen zu vergleichenden Informationen, eine Beurteilungseinrichtung zum Vergleichen der von der Informationserfassungseinrichtung erfassten Informationen mit den von der Informationsspeichereinrichtung gespeicherten, den erfassten Informationen entsprechenden Informationen zur Bestimmung des Erfordernisses einer Informationsübertragung und eine Informationsübertragungseinrichtung aufweisen, über die die von der Informationserfassungseinrichtung erfassten Informationen angezeigt oder in den Außenbereich übertragen werden, wenn die Beurteilungseinrichtung die Entscheidung trifft, dass eine Informationsübertragung erforderlich ist, wobei die Informationserfassungseinrichtung, die Informationsspeichereinrichtung, die Beurteilungseinrichtung und die Informationsübertragungseinrichtung durch die von der Energiewandlereinrichtung umgesetzte Energie aktiviert werden und die beiden oder mehreren festen Halbleiterbauelemente die Funktion haben, Umgebungsinformationen aus ihrem Umgebungsbereich zu erfassen und im Rahmen eines gegenseitigen Informationsaustausches in den Außenbereich zu übertragen oder die Umgebungsinformationen anzuzeigen.
Weiterhin umfasst ein Tintenbehälter gemäß einer anderen Ausführungsform eine Energiewandlereinrichtung zur Umsetzung von extern zugeführter Energie in eine andere Energieform, eine Empfangseinrichtung zum Empfang eines externen Signals, eine Informationsspeichereinrichtung zur Speicherung von Informationen und eine Informationsübertragungseinrichtung zur Anzeige oder Übertragung der Informationen der Informationsspeichereinrichtung in Abhängigkeit von einem von der Empfangseinrichtung empfangenen Signal, wobei die Empfangseinrichtung, die Informationsspeichereinrichtung und die Informationsübertragungseinrichtung zwei oder mehr feste Halbleiterbauelemente umfassen, die von der durch die Energiewandlereinrichtung umgesetzte Energie aktiviert werden und die Funktion haben, Umgebungsinformationen aus ihrem Umgebungsbereich zu erfassen und im Rahmen eines gegenseitigen Informationsaustausches in den Außenbereich zu übertragen oder die Umgebungsinformationen anzuzeigen.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst ein festes Halbleiterbauelement eine Energiewandlereinrichtung zur Umsetzung von extern zugeführter Energie in eine andere Energieform, eine Empfangseinrichtung zum Empfang eines externen Signals, eine Informationserfassungseinrichtung zur Erfassung von Umgebungsinformationen aus seinem Außenbereich, eine Informationsspeichereinrichtung zur Speicherung von mit den von der Informationserfassungseinrichtung erfassten Informationen zu vergleichenden Informationen, eine Beurteilungseinrichtung zum Veranlassen einer Erfassung von Umgebungsinformationen im Außenbereich durch die Informationserfassungseinrichtung in Abhängigkeit von einem von der Empfangseinrichtung empfangenen Signal und Vergleichen der erfassten Informationen mit in der Informationsspeichereinrichtung gespeicherten, den erfassten Informationen entsprechenden Informationen um festzustellen, ob die erfassten Informationen eine vorgegebene Bedingung erfüllen, sowie eine Informationsübertragungseinrichtung zur Anzeige oder Übertragung zumindest des Ermittlungsergebnisses der Beurteilungseinrichtung in den Außenbereich, wobei die Empfangseinrichtung, die Informationsspeichereinrichtung, die Beurteilungseinrichtung und die Informationsübertragungseinrichtung zwei oder mehr feste Halbleiterbauelemente umfassen, die durch die von der Energiewandlereinrichtung umgesetzte Energie aktiviert werden und die Funktion haben, Umgebungsinformationen aus ihrem Umgebungsbereich zu erfassen und im Rahmen eines gegenseitigen Informationsaustausches in den Außenbereich zu übertragen oder die Umgebungsinformationen anzuzeigen.
Die Informationsübertragungseinrichtung des festen Halbleiterbauelements kann hierbei Informationen anzeigen oder zu anderen festen Halbleiterbauelementen übertragen, während die Empfangseinrichtung zum Empfang eines Signals von anderen Halbleiterbauelementen ausgestaltet sein kann. Außerdem kann zumindest eines der beiden oder mehreren festen Halbleiterbauelemente die Funktion haben, den anderen festen Halbleiterbauelementen eine EMK zuzuführen.
Bei dem vorstehend beschriebenen festen Halbleiterbauelement wird die von der Energiewandlereinrichtung umzusetzende externe Energie vorzugsweise kontaktlos zugeführt.
Weiterhin handelt es sich bei der bei dem vorstehend beschriebenen festen Halbleiterbauelement von der Energiewandlereinrichtung umgesetzten Energie um elektrische Energie. In Bezug auf die von der Energiewandlereinrichtung umzusetzende externe Energie in elektrische Energie kann hierbei eine EMK in Form von elektromagnetischer Induktion, Wärme, Licht oder Strahlung in Betracht gezogen werden.
Ferner kann in Bezug auf die Informationsübertragungseinrichtung in diesem Falle eine Einrichtung zur Umwandlung der von der Energiewandlereinrichtung umgesetzten elektrischen Energie in ein Magnetfeld, Licht, eine Form, eine Farbe, eine elektrische Welle oder ein Tonsignal als Energieform zur Informationsanzeige oder Informationsübertragung in den Außenbereich in Betracht gezogen werden.
Weiterhin kann die Energiewandlereinrichtung von einer Einrichtung mit einer elektrischen Drosselspule, die elektrische Energie durch elektromagnetische Induktion zwischen der Einrichtung und einem externen Schwingkreis erzeugt, sowie einem Schwingkreis gebildet werden. Die elektrische Drosselspule wird hierbei vorzugsweise durch Umwicklung einer Außenfläche des festen Halbleiterbauelements gebildet.
Darüber hinaus kann das vorstehend beschriebene feste Halbleiterbauelement eine Auftriebserzeugungseinrichtung zur Erzeugung einer Auftriebskraft unter Verwendung der von der Energiewandlereinrichtung umgesetzten Energie umfassen.
Das vorstehend beschriebene feste Halbleiterbauelement kann hierbei einen Hohlraum zur Herbeiführung eines Schwimmzustands an einer Flüssigkeitsoberfläche oder in einer vorgegebenen Lage in einer Flüssigkeit aufweisen.
In diesem Falle liegt der Schwerpunkt des in der Flüssigkeit schwimmenden festen Halbleiterbauelements vorzugsweise in einem tieferen Bereich als der Mittelpunkt des Halbleiterbauelements, sodass das in der Flüssigkeit schwimmende Halbleiterbauelement keine Drehbewegungen sondern nur stabile Schwankbewegungen ausführt. Hierbei befindet sich das Metazentrum des festen Halbleiterbauelements in der Richtung des Schwerpunkts stets in einer höheren Position als der Schwerpunkt des festen Halbleiterbauelements.
Diese beiden oder mehreren festen Halbleiterbauelemente können in einem Tintenbehälter nicht nur in der Flüssigkeit sondern auch außerhalb der Flüssigkeit angeordnet und durch Zuführung einer EMK darüber hinaus auch in andere Positionen bewegt oder zur Durchführung einer Informationsübertragung veranlasst werden, wobei ihre Anordnung jedoch auch in einer definierten festen Position erfolgen kann, wenn dies erforderlich ist.
Weiterhin findet bei dieser Vielzahl von festen Halbleiterbauelementen unter dem Gesichtspunkt der Energieersparnis vorzugsweise nicht ständig sondern nur im Falle eines Erfordernisses eine Kommunikation bzw. Nachrichtenübertragung statt. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, dieser Vielzahl von festen Halbleiterbauelementen durch deren Kombination auch neue Funktionen zuzuordnen.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist ein Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät mit dem vorstehend beschriebenen Tintenbehälter ausgestattet, wobei das Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät in diesem Falle vorzugsweise eine Einrichtung zur Zuführung einer EMK zu der in dem Tintenbehälter angeordneten Vielzahl von festen Halbleiterbauelementen als von der Energiewandlereinrichtung umzusetzende externe Energie aufweist. Diese EMK kann durch elektromagnetische Induktion, Wärme, Licht oder Strahlung erhalten werden. Außerdem ist bei diesem Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät vorzugsweise eine Einrichtung zum Empfang der von den festen Halbleiterbauelementen übertragenen Informationen vorgesehen.
Bei der Zuführung der EMK zu der Vielzahl von festen Halbleiterbauelementen kann die EMK zunächst einem festen Haupt-Halbleiterbauelement der beiden oder mehreren festen Halbleiterbauelemente aus dem Außenbereich und sodann den anderen festen Halbleiterbauelementen von dem festen Haupt-Halbleiterbauelement zugeführt werden, wobei alternativ jedoch auch die Möglichkeit besteht, die EMK der Vielzahl von festen Halbleiterbauelementen direkt aus dem Außenbereich zuzuführen.
Wenn ein Verfahren zur Zuführung externer Energie bei einem Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät Verwendung findet, ist eine Einrichtung ausreichend, über die einem Halbleiterbauelement eine EMK als externe Energie in einer Regenerierstellung, einer Rückkehrstellung oder dergleichen eines Druckwagens oder Druckkopfes zugeführt wird. Wenn bei einem Gerät eine Einrichtung zur Zuführung einer EMK Verwendung findet, kann der Zustand im Tintenbehälter auch ohne das Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät ermittelt werden, was z. B. werksseitig oder vertriebsseitig zu Inspektionszwecken oder dergleichen (Qualitätssicherung) in Betracht gezogen werden kann.
Wenn Energie in einer spezifischen Form dem erfindungsgemäßen festen Halbleiterbauelement zur Durchführung der vorstehend beschriebenen Aufgaben aus dessen Außenbereich oder von dem festen Haupt-Halbleiterbauelement (vorzugsweise kontaktlos) zugeführt wird, setzt die Energiewandlereinrichtung diese extern zugeführte Energie in eine andere Energieform um, wobei in dem festen Halbleiterbauelement die Informationserfassungseinrichtung, die Beurteilungseinrichtung, die Informationsspeichereinrichtung und die Informationsübertragungseinrichtung mit Hilfe der umgesetzten Energie aktiviert werden. Die aktivierte Informationserfassungseinrichtung erfasst hierbei Umgebungsinformationen im Bereich des Halbleiterbauelements, während die Beurteilungseinrichtung aus der Informationsspeichereinrichtung Informationen ausliest, die sich auf die erfassten Informationen beziehen, und sodann die ausgelesenen Speicherinformationen und die erfassten Informationen zur Bestimmung des Erfordernisses einer Informationsübertragung miteinander vergleicht. Wenn hierbei die Beurteilungseinrichtung die Feststellung trifft, dass eine Informationsübertragung erforderlich ist, führt sie über die Informationsübertragungseinrichtung eine Übertragung der erfassten Informationen in den Außenbereich herbei.
Da hierbei die Funktion der Erfassung von Umgebungsinformationen und Übertragung dieser Informationen in den Außenbereich in einem eine Festkörperform aufweisenden Halbleiterbauelement enthalten ist, kann eine dreidimensionale Informationserfassung und Informationsübertragung erfolgen. Die Richtung der Informationsübertragung ist somit anders als im Falle eines eine flache Form aufweisenden Halbleiterbauelements in keiner Weise beschränkt, sodass eine effiziente Erfassung und Übertragung von Umgebungsinformationen in den Außenbereich gewährleistet ist.
Wenn ferner in einem vorgegebenen Behälter eine Vielzahl von festen Halbleiterbauelementen angeordnet ist, um mit einer Vielzahl von Elementgruppen in Verbindung zu treten, bei denen zwei oder mehr feste Halbleiterbauelemente der in dem vorgegebenen Behälter angeordneten Vielzahl von festen Halbleiterbauelementen eine Gruppe bilden, erfolgt die Informationsübertragung in einem unterschiedlichen Übertragungszustand für jede der Elementgruppen. Auf diese Weise kann eine effiziente Bestimmung und Auswahl von zwei Elementen aus der Vielzahl von Elementpaaren und ein effizienter Informationsaustausch in Verbindung mit einer entsprechenden Steuerung zwischen diesen Elementen erfolgen. Alternativ kann jedes Halbleiterbauelement bei der in diesem vorgegebenen Behälter angeordneten Vielzahl von festen Halbleiterbauelementen eine Unterscheidungsinformation enthalten oder einen Speicher aufweisen, wobei die Nachrichtenübertragung durch Erkennen der Unterscheidungsinformation oder Unterscheidung der vom Speicher erhaltenen Information erfolgt. Auf diese Weise ist eine effiziente Bestimmung und Auswahl von zwei Halbleiterbauelementen aus der Vielzahl von Elementpaaren in Verbindung mit einer effizienten Informationsübertragung und Steuerung zwischen diesen Elementen gewährleistet.
Weiterhin können durch Hinzufügen einer Nachrichtenübertragungseinrichtung zum Empfang eines extern zugeführten Signals einem Empfangssignal entsprechende Informationen erfasst und das Beurteilungsergebnis eines Vergleichs mit Speicherinformationen zusammen mit den erfassten Informationen in den Außenbereich übertragen werden. Hierdurch wird ein gegenseitiger Signalaustausch mit einem externen Element ermöglicht.
Ferner sind mehr als zwei feste Halbleiterbauelemente dieser Art in einem Tintenbehälter angeordnet, wobei Umgebungsinformationen aus dem Umgebungsbereich der festen Halbleiterbauelemente durch gegenseitige Kommunikation zwischen den zwei oder mehr festen Halbleiterbauelementen erfasst und diese Umgebungsinformationen in den Außenbereich übertragen und angezeigt werden. Auf diese Weise können Informationen bezüglich der in dem Tintenbehälter enthaltenen Tinte, dem Innendruck des Tintenbehälters oder dergleichen z. B. zu einem im Außenbereich befindlichen Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät in Echtzeit übermittelt werden. Dies ist z. B. in Bezug auf eine Steuerung des sich in Abhängigkeit vom Tintenverbrauch ständig verändernden Unterdrucks zur Stabilisierung des Tintenausstoßes von erheblichem Vorteil.
Da außerdem externe Energie zur Aktivierung eines festen Halbleiterbauelements kontaktlos zugeführt wird, müssen in einem Tintenbehälter keine Energiequelle zur Aktivierung eines Elements oder eine Leitungsführung zur Zuführung von Energie zu dem Element vorgesehen werden. Das feste Halbleiterbauelement kann somit in einem Bereich eingesetzt werden, bei dem die Anbringung einer Leitungsführung zur Herstellung eines direkten Kontakts mit dem Außenbereich mit Schwierigkeiten verbunden ist.
Wenn es sich bei der Energie zur Aktivierung eines Elements z. B. um elektrische Energie handelt, wird eine elektrische Drosselspule für einen Schwingkreis als externe Energiewandlereinrichtung durch Umwicklung einer Außenfläche des Halbleiterbauelements gebildet, sodass elektrische Energie in der elektrischen Drosselspule durch elektromagnetische Induktion zwischen dem festen Halbleiterbauelement und dem externen Schwingkreis erzeugt und eine kontaktlose elektrische Energieversorgung des Elements erhalten werden können.
Da in diesem Falle die Drosselspule um die Außenfläche des Elements herumgewickelt ist, verändert sich die Induktivität der Drosselspule in Abhängigkeit von z. B. dem Vorhandensein von Tinte oder einer Restmenge der Tinte in dem Tintenbehälter und dem pH-Wert der Tinte. Da eine Veränderung der Induktivität zu einer Änderung der Schwingfrequenz des Schwingkreises führt, kann somit z. B. die Restmenge der Tinte in einem gegebenenfalls auszuwechselnden Tintenbehälter auf der Basis der Veränderung der Schwingfrequenz erfasst werden.
Weiterhin umfasst das feste Halbleiterbauelement einen einen Schwimmzustand in einer Flüssigkeit ermöglichenden Hohlraum und ist dahingehend ausgestaltet, dass der Schwerpunkt des Elements unterhalb des Mittelpunkts des Elements angeordnet ist. Auch wenn z. B. der in dem Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät vorgesehene Aufzeichnungskopf und der Tintenbehälter seriell betrieben werden und die in dem Tintenbehälter befindliche Tinte in Aufwärts- und Abwärtsrichtung oder in Links- und Rechtsrichtung Schwank- oder Wellenbewegungen ausführt, kann das feste Halbleiterbauelement die Tinte oder den Druck im Tintenbehälter betreffende Informationen mit hoher Genauigkeit erfassen, da es in der im Tintenbehälter befindlichen Tinte stabil schwimmt. Hierbei wird die Drosselspule des in dem Element ausgebildeten Schwingkreises in einer stabilen Lage in Bezug auf eine Spule des externen Schwingkreises gehalten, sodass stets eine stabile Zweirichtungsübertragung gewährleistet ist.
Im übrigen beinhaltet der für das feste Halbleiterbauelement im Rahmen dieser Beschreibung verwendete Begriff "fest" sämtliche Raumformen eines festen Körpers wie z. B. eines Dreikantprismas, einer Kugel, einer Halbkugel, eines Vierkantprismas, eines Sphäroids und eines einachsigen Drehkörpers.
Außerdem bezeichnet der im Rahmen der Beschreibung verwendete Begriff "Metazentrum" den Schnittpunkt einer Massenwirkungslinie im Gleichgewichtszustand mit einer Auftriebswirkungslinie in einer Schräglage.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung, die in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen erfolgt, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche oder ähnliche Bauteile und Elemente bezeichnen. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung einer aus der japanischen Patent-Offenlegungsschrift 6-143 607 bekannten Tintenrestmengen-Detektionseinrichtung,
2 eine schematische Darstellung einer aus der japanischen Patentschrift 2947245 bekannten Tintenrestmengen-Detektionseinrichtung,
3 ein Blockschaltbild, das den inneren Aufbau und den Informationsaustausch mit dem Außenbereich eines bei dem erfindungsgemäßen Tintenbehälter verwendeten festen Halbleiterbauelements gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel veranschaulicht,
4 ein Blockschaltbild, das den inneren Aufbau und den Informationsaustausch mit dem Außenbereich eines bei dem erfindungsgemäßen Tintenbehälter verwendeten festen Halbleiterbauelements gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel veranschaulicht,
5 ein Blockschaltbild, das den inneren Aufbau und den Informationsaustausch mit dem Außenbereich eines bei dem erfindungsgemäßen Tintenbehälter verwendeten festen Halbleiterbauelements gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel veranschaulicht,
6 ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung von Operationen bei dem Halbleiterbauelement gemäß 3,
7 ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung von Operationen bei dem Halbleiterbauelement gemäß 5,
8 ein Blockschaltbild, das den inneren Aufbau und den Informationsaustausch mit dem Außenbereich eines bei dem erfindungsgemäßen Tintenbehälter verwendeten festen Halbleiterbauelements gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel veranschaulicht,
9 ein Blockschaltbild, das den inneren Aufbau und den Informationsaustausch mit dem Außenbereich eines bei dem erfindungsgemäßen Tintenbehälter verwendeten festen Halbleiterbauelements gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel veranschaulicht,
10 ein Blockschaltbild, das den inneren Aufbau und den Informationsaustausch mit dem Außenbereich eines bei dem erfindungsgemäßen Tintenbehälter verwendeten festen Halbleiterbauelements gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel veranschaulicht,
11 ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung von Operationen bei dem Halbleiterbauelement gemäß 10,
12 eine schematische Darstellung eines Tintenbehälters, bei dem ein festes Halbleiterbauelement gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung Verwendung findet,
13 eine vergrößerte Darstellung des das feste Halbleiterbauelement enthaltenden Bereichs des Tintenbehälters gemäß 12,
14 eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Tintenbehälters, bei dem ein festes Halbleiterbauelement Verwendung findet,
15 eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Tintenbehälters, bei dem ein festes Halbleiterbauelement Verwendung findet,
16 eine vergrößerte Darstellung des das feste Halbleiterbauelement enthaltenden Bereichs des Tintenbehälters gemäß 15,
17 eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Tintenbehälters, bei dem ein festes Halbleiterbauelement Verwendung findet,
18 eine vergrößerte Darstellung des das feste Halbleiterbauelement enthaltenden Bereichs des Tintenbehälters gemäß 17,
19 eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Tintenbehälters, bei dem ein festes Halbleiterbauelement Verwendung findet,
20 eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Tintenbehälters, bei dem ein festes Halbleiterbauelement Verwendung findet,
21 eine vergrößerte Darstellung des das feste Halbleiterbauelement umfassenden Bereichs des Tintenbehälters gemäß 20,
22 eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Tintenbehälters, bei dem ein festes Halbleiterbauelement Verwendung findet,
23 ein Blockschaltbild, das den inneren Aufbau und den Informationsaustausch mit dem Außenbereich bei einem festen Halbleiterbauelement gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht,
24A und 24B schematische Darstellungen einer Schwimmlage des die Konfiguration gemäß 5 aufweisenden Halbleiterbauelements in der in dem Tintenbehälter befindlichen Tinte bei Änderungen der Tintenrestmenge,
25 ein Ablaufdiagramm, das die Überwachung der Lage des die Konfiguration gemäß 5 aufweisenden Halbleiterbauelements und die Bestimmung des Erfordernisses eines Austausches des Tintenbehälters veranschaulicht,
26A, 26B und 26C Konzeptdarstellungen, die ein Verfahren zur Verwendung eines festen Halbleiterbauelements als achtes Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulichen,
27 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels für die Anordnung des festen Halbleiterbauelements in Form einer geeigneten Kombination von Ausführungsbeispielen in einem Tintenbehälter und einem mit dem Tintenbehälter verbundenen Tintenstrahlkopf,
28 eine schematische Darstellung eines Beispiels für eine Konfiguration, bei der eine einem bestimmten festen Halbleiterbauelement zugeführte EMK zusammen mit Informationen aufeinanderfolgend weiteren festen Halbleiterbauelementen in einem Tintenbehälter und einem mit dem Tintenbehälter verbundenen Tintenstrahlkopf zugeführt wird,
29 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Tintenbehälters, der in Bezug auf eine Verwendung des festen Halbleiterbauelements gemäß den verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung hervorragend geeignet ist,
30 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Tintenbehälters, der in Bezug auf eine Verwendung des festen Halbleiterbauelements gemäß den verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung hervorragend geeignet ist,
31 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Tintenbehälters, der in Bezug auf eine Verwendung des festen Halbleiterbauelements gemäß den verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung hervorragend geeignet ist,
32 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Tintenbehälters, der in Bezug auf eine Verwendung des festen Halbleiterbauelements gemäß den verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung hervorragend geeignet ist,
33 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Tintenbehälters, der in Bezug auf eine Verwendung des festen Halbleiterbauelements gemäß den verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung hervorragend geeignet ist,
34 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Tintenbehälters, der in Bezug auf eine Verwendung des festen Halbleiterbauelements gemäß den verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung hervorragend geeignet ist,
35 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Tintenbehälters, der in Bezug auf eine Verwendung des festen Halbleiterbauelements gemäß den verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung hervorragend geeignet ist,
36A, 36B und 36C Diagramme zur Veranschaulichung von Gründen für die Anordnung einer Vielzahl von festen Halbleiterbauelementen,
37A und 37B Schnittansichten zur Veranschaulichung eines Verfahrens zur Erfassung des Vorhandenseins von Tinte, das sich durch Kombination von mehreren festen Halbleiterbauelementen realisieren lässt,
38 ein Ablaufdiagramm, das ein Ausführungsbeispiel für ein Verfahren zur Erfassung einer Tintenrestmenge veranschaulicht,
39A und 39B Ablaufdiagramme, die ein Ausführungsbeispiel für die Erfassung eines Tintenzustands im Bereich einer Tintenzuführungsöffnung veranschaulichen,
40 eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels für ein Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät, das mit dem Tintenbehälter gemäß den 12 bis 22 oder dergleichen ausgestattet ist,
41 ein schematisches Schaltbild, das das Prinzip der Erzeugung elektrischer Energie bei einer Energiewandlereinrichtung veranschaulicht, die ein Element des erfindungsgemäßen festen Halbleiterbauelements darstellt,
42 eine schematische vertikale Schnittansicht eines N-MOS-Schaltkreises des bei dem erfindungsgemäßen Tintenbehälter verwendeten festen Halbleiterbauelements,
43 ein sendeseitiges Ablaufdiagramm der Operationen bei dem festen Halbleiterbauelement im Falle einer beiderseitigen Nachrichtenübermittlung zwischen dem festen Halbleiterbauelement und einem Aufzeichnungsgerät mit dem erfindungsgemäßen Tintenbehälter,
44 ein empfangsseitiges Ablaufdiagramm der Operationen bei einem Aufzeichnungsgerät im Falle einer beiderseitigen Nachrichtenübermittlung zwischen einem festen Halbleiterbauelement und einem Aufzeichnungsgerät mit dem erfindungsgemäßen Tintenbehälter,
45A, 45B, 45C, 45D, 45E, 45F und 45G schematische Darstellungen einer Folge von Fertigungsschritten, die ein Ausführungsbeispiel für ein Verfahren zur Herstellung eines schwimmfähigen festen Halbleiterbauelements veranschaulichen,
46A und 46B schematische Darstellungen, die Bedingungen für die Aufrechterhaltung eines stabilen Zustands des festen Halbleiterbauelements in einer Flüssigkeit veranschaulichen,
47 ein Blockschaltbild, das den inneren Aufbau und den Informationsaustausch mit dem Außenbereich eines festen Halbleiterbauelements gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht,
48 eine schematische Darstellung eines Tintenbehälters, bei dem das erfindungsgemäße feste Halbleiterbauelement Verwendung findet, und
49 ein Schaubild der spektralen Absorption bzw. Extinktion bei Wellenlängen von repräsentativen Tintenarten wie Gelb (Y), Magenta (M), Cyan (C) und Schwarz (B).
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen näher beschrieben.
Erstes Ausführungsbeispiel
3 zeigt ein Blockschaltbild, das den inneren Aufbau sowie den Informationsaustausch mit dem Außenbereich bei einem festen Halbleiterbauelement gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel veranschaulicht, das in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Tintenbehälter Verwendung findet. Das in 3 dargestellte feste Halbleiterbauelement 11 ist in einer Außenwand des Tintenbehälters angeordnet und umfasst einen elektrischen Verbindungsabschnitt 19 zur Aufnahme von elektrischer Energie aus einem Außenbereich A und Zuführung eines Signals zu dem Außenbereich A oder einem Außenbereich B, eine von der über den elektrischen Verbindungsabschnitt 19 erhaltenen elektrischen Energie aktivierte Informationserfassungseinrichtung 15, eine Beurteilungseinrichtung 16, eine Informationsspeichereinrichtung 17 und eine Informationsübertragungseinrichtung 18. Hierbei ist zumindest die Informationserfassungseinrichtung 15 vorzugsweise an einem Oberflächenbereich des Elements oder in der Nähe eines Oberflächenbereichs ausgebildet, während der elektrische Verbindungsabschnitt 19 an einem gegenüberliegenden Oberflächenbereich ausgebildet ist.
Die Informationserfassungseinrichtung 15 erfasst hierbei Informationen aus dem Innenraum des Tintenbehälters, die somit Umgebungsinformationen aus dem Umgebungsbereich des Elements 11 darstellen. Die Beurteilungseinrichtung vergleicht dann die von der Informationserfassungseinrichtung 15 erfassten Informationen aus dem Innenbereich des Tintenbehälters mit von der Informationsspeichereinrichtung 17 gespeicherten Informationen um zu bestimmen, ob eine Übertragung der erfassten Informationen bezüglich des Innenraums des Tintenbehälters in den Außenbereich erforderlich ist. Die Informationsspeichereinrichtung 17 speichert hierbei Bedingungen für einen Vergleich in Bezug auf zu erfassende Informationen aus dem Innenbereich des Tintenbehälters sowie in Bezug auf die von der Informationserfassungseinrichtung 15 erfassten Informationen aus dem Innenbereich des Tintenbehälters. Die Informationsübertragungseinrichtung 18 überträgt dann die aus dem Innenbereich des Tintenbehälters erhaltenen Informationen in den Außenbereich A oder den Außenbereich B, indem ein Signal über den elektrischen Verbindungsabschnitt 19 in Abhängigkeit von einer entsprechenden Instruktion der Beurteilungseinrichtung 16 abgegeben wird.
6 zeigt ein Ablaufdiagramm von Operationen, die bei dem Halbleiterbauelement gemäß 3 erfolgen. Wie den 3 und 6 zu entnehmen ist, werden die Informationserfassungseinrichtung 15, die Beurteilungseinrichtung 16, die Informationsspeichereinrichtung 17 und die Informationsübertragungseinrichtung 18 bei Zuführung von elektrischer Energie 12 zu dem Halbleiterbauelement 11 aus dem Außenbereich A oder dem Außenbereich B durch die zugeführte elektrische Energie aktiviert.
Die aktivierte Informationserfassungseinrichtung 15 erfasst dann Informationen aus dem Innenbereich des Tintenbehälters, die Umgebungsinformationen im Umgebungsbereich des Halbleiterbauelements darstellen und sich z. B. auf die Tintenrestmenge, die Tintenart, die Temperatur und den pH-Wert der Tinte beziehen (Schritt S11 gemäß 6). Die Beurteilungseinrichtung 16 liest dann Bedingungen für einen Vergleich der aus dem Innenbereich des Tintenbehälters erhaltenen Informationen aus der Informationsspeichereinrichtung 17 aus (Schritt S12 gemäß 6) und vergleicht die ausgelesenen Bedingungen und die aus dem Innenbereich des Tintenbehälters erhaltenen Informationen zur Bestimmung des Erfordernisses einer Informationsübertragung (Schritt S13 gemäß 6). Bei dieser Beurteilung kann z. B. auf der Basis von in der Informationsspeichereinrichtung 17 vorgespeicherten Bedingungen die Feststellung getroffen werden, dass ein Austausch eines Tintenbehälters erforderlich ist, da die Tintenrestmenge auf zwei Milliliter oder weniger abgefallen ist oder sich der pH-Wert der Tinte erheblich verändert hat.
Wenn die Beurteilungseinrichtung 16 hierbei in einem Schritt S13 die Entscheidung trifft, dass eine Übertragung der aus dem Innenbereich des Tintenbehälters erhaltenen Informationen in den Außenbereich nicht erforderlich ist, werden die aus dem Innenbereich des Tintenbehälters vorliegenden Informationen in der Informationsspeichereinrichtung 17 gespeichert (Schritt S14 gemäß 6). Diese gespeicherten Informationen können dann von der Beurteilungseinrichtung 16 mit den von der Informationserfassungseinrichtung 15 beim nächsten Vorgang erfassten Informationen verglichen werden.
Wenn jedoch die Beurteilungseinrichtung 16 im Schritt S13 die Entscheidung trifft, dass eine Übertragung der aus dem Innenbereich des Tintenbehälters erhaltene Informationen in den Außenbereich erforderlich ist, wird von der Informationsübertragungseinrichtung 18 ein Signal abgegeben und in den Außenbereich übertragen. Wenn hierbei z. B. festgestellt wird, dass die Tintenrestmenge auf zwei Milliliter oder weniger abgefallen ist, führt die Informationsübertragungseinrichtung 18 dem Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät ein elektrisches Signal mit der Information zu, dass ein Austausch des Tintenbehälters erforderlich ist (Schritt S15 gemäß 6).
Wenn das Halbleiterbauelement bei einem Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät Verwendung findet, ist eine Einrichtung zur Zuführung von elektrischer Energie zu dem Halbleiterbauelement und Empfang eines Signals in einer Regenerierstellung oder Rückkehrstellung eines Druckwagens, Druckkopfes oder dergleichen ausreichend. Wenn ferner ein Gerät mit einer Verbindungseinrichtung Verwendung findet, kann der Zustand im Inneren des Tintenbehälters auch ohne das Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät ermittelt werden, was dann z. B. werkseitig oder vertriebsseitig zu Inspektionszwecken oder dergleichen (zur Qualitätskontrolle und Qualitätssicherung) erfolgen kann.
Da bei diesem Ausführungsbeispiel die von der Informationserfassungseinrichtung erfasste Information als elektrisches Signal erhalten werden kann, wenn ein Teilbereich verbunden ist, entfällt eine unnötige Leitungsführung, sodass ein Tintenzustand mit einer einfachen Konfiguration in Echtzeit festgestellt werden kann.
Zweites Ausführungsbeispiel
4 zeigt ein Blockschaltbild, das den inneren Aufbau und den Informationsaustausch mit dem Außenbereich bei einem festen Halbleiterbauelement gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel veranschaulicht, das bei dem erfindungsgemäßen Tintenbehälter Verwendung findet.
Wie in 4 veranschaulicht ist, setzt die Informationsübertragungseinrichtung 18 in Abhängigkeit von einer von der Beurteilungseinrichtung 16 zugeführten Instruktion elektrische Energie in eine Energieform zur Übertragung von aus dem Innenbereich des Tintenbehälters erhaltenen Informationen um, um die aus dem Innenbereich des Tintenbehälters erhaltenen Informationen in den Außenbereich B zu übertragen und dort anzuzeigen.
Von der Informationsübertragungseinrichtung 18 wird somit elektrische Energie in eine Energieform zur Übertragung der aus dem Innenbereich des Tintenbehälters erhaltenen Informationen in den Außenbereich umgesetzt, wobei als Energieform für diese Übertragung ein Magnetfeld, Licht, eine Form, eine Farbe, elektrische Wellen, ein Tonsignal oder dergleichen Verwendung finden können. Wenn z. B. festgestellt wird, dass die Tintenrestmenge sich auf zwei Milliliter oder weniger verringert hat, gibt die Informationsübertragungseinrichtung 18 ein Tonsignal zur Übermittlung der Information zu dem Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät ab, dass ein Austausch des Tintenbehälters erforderlich ist. Weiterhin können Informationen nicht nur zu dem Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät übertragen, sondern auch in einer visuell wahrnehmbaren oder hörbaren Form abgegeben werden, was insbesondere dann der Fall ist, wenn die Informationsübertragung durch Licht, eine Form, eine Farbe, Tonsignale oder dergleichen erfolgt. Darüber hinaus kann die Art der Nachrichtenübertragung auch in Abhängigkeit von der jeweiligen Information verändert werden. Wenn z. B. festgestellt wird, dass sich die Tintenrestmenge auf zwei Milliliter oder weniger verringert hat, erfolgt die Informationsübertragung durch Tonsignale, während bei Feststellung einer erheblichen Veränderung des pH-Wertes der Tinte die Informationsübertragung durch Lichtsignale erfolgt.
Da bei diesem Ausführungsbeispiel das Halbleiterbauelement eine Einrichtung zur direkten Informationsübertragung umfasst, ist lediglich eine Zuführung von elektrischer Energie erforderlich, wobei eine unnötige elektrische Leitungsführung entfallen kann. Auf diese Weise lässt sich ein Tintenzustand in Echtzeit auf einfache Weise genau ermitteln.
Drittes Ausführungsbeispiel
5 zeigt ein Blockschaltbild, das den inneren Aufbau und den Informationsaustausch mit dem Außenbereich bei einem in dem erfindungsgemäßen Tintenbehälter verwendeten festen Halbleiterbauelement gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel veranschaulicht. Das in dieser Figur dargestellte feste Halbleiterbauelement 11 ist in einer Außenwand im Inneren des Tintenbehälters angeordnet und umfasst eine Energiewandlereinrichtung 14 zur Umsetzung einer dem Halbleiterbauelement 11 aus dem Außenbereich A kontaktlos zugeführten EMK 12 in elektrische Energie 13, die von der durch die von der Energiewandlereinrichtung 14 erhaltene elektrische Energie zu aktivierende Informationserfassungseinrichtung 15, die Beurteilungseinrichtung 16, die Informationsspeichereinrichtung 17 sowie die Informationsübertragungseinrichtung 18. In Bezug auf die zur Aktivierung des Halbleiterbauelements zuzuführende EMK können elektromagnetische Induktion, Wärme, Licht, Strahlung oder dergleichen in Betracht gezogen werden. Vorzugsweise sind hierbei zumindest die Energiewandlereinrichtung 14 und die Informationserfassungseinrichtung 15 an der Oberfläche des Elements oder in der Nähe der Oberfläche ausgebildet.
Die Informationserfassungseinrichtung 15 erfasst wiederum Informationen aus dem Innenbereich des Tintenbehälters in Form von Umgebungsinformationen des Halbleiterbauelements 11. Die Beurteilungseinrichtung 16 vergleicht dann die von der Informationserfassungseinrichtung 15 aus dem Innenbereich des Tintenbehälters erhaltene Informationen mit in der Informationsspeichereinrichtung 17 gespeicherten Informationen um festzustellen, ob eine Übertragung der aus dem Innenbereich des Tintenbehälters erhaltenen Informationen in den Außenbereich erforderlich ist. Die Informationsspeichereinrichtung 17 speichert wiederum Bedingungen für einen Vergleich mit aus dem Innenbereich des Tintenbehälters zu erfassenden Informationen und den von der Informationserfassungseinrichtung 15 erfassten Informationen aus dem Innenbereich des Tintenbehälters. Die Informationsübertragungseinrichtung 18 setzt dann in Abhängigkeit von einer von der Beurteilungseinrichtung 16 erhaltenen Instruktion elektrische Energie in eine Energieform zur Übertragung der den Innenbereich des Tintenbehälters betreffenden Informationen um, wodurch diese Informationen in den Außenbereich B übertragen oder dort angezeigt werden.
7 zeigt ein Ablaufdiagramm von Operationen, die bei dem Halbleiterbauelement gemäß 5 erfolgen. Aus den 5 und 7 ist ersichtlich, dass bei Zuführung der EMK 12 aus dem Außenbereich A zu dem Halbleiterbauelement 11 die Energiewandlereinrichtung 14 die EMK 12 in die elektrische Energie 13 umsetzt, durch die sodann die Informationserfassungseinrichtung 15, die Beurteilungseinrichtung 16, die Informationsspeichereinrichtung 17 und die Informationsübertragungseinrichtung 18 aktiviert werden.
Die aktivierte Informationserfassungseinrichtung 15 erfasst sodann Informationen aus dem Innenbereich des Tintenbehälters, die die Umgebungsinformationen aus dem Umgebungsbereich des Halbleiterbauelements z. B. in Bezug auf die Tintenrestmenge, die Tintenart, die Temperatur und den pH-Wert der Tinte darstellen (Schritt S11 gemäß 7). Anschließend liest die Beurteilungseinrichtung 16 die aus dem Innenbereich des Tintenbehälters erhaltenen Informationen sowie die Vergleichsbedingungen aus der Informationsspeichereinrichtung 17 aus (Schritt S12 gemäß 7) und vergleicht die ausgelesenen Bedingungen mit den aus dem Innenbereich des Tintenbehälters erhaltenen Informationen, um das Erfordernis einer Informationsübertragung festzustellen (Schritt S13 gemäß 7). Bei dieser Beurteilung kann z. B. auf der Basis der in der Informationsspeichereinrichtung 17 vorgespeicherten Bedingungen festgestellt werden, dass ein Austausch eines Tintenbehälters erforderlich ist, da sich die Tintenrestmenge auf zwei Milliliter oder weniger verringert hat oder eine erhebliche Änderung des pH-Wertes der Tinte aufgetreten ist.
Wenn hierbei die Beurteilungseinrichtung 16 im Schritt S13 die Entscheidung trifft, dass eine Übertragung der aus dem Innenbereich des Tintenbehälters erhaltenen Informationen in den Außenbereich unnötig ist, werden die aus dem Innenbereich des Tintenbehälters vorliegenden Informationen in der Informationsspeichereinrichtung 17 gespeichert (Schritt S14 gemäß 7). Diese gespeicherten Informationen können dann von der Beurteilungseinrichtung 16 mit den von der Informationserfassungseinrichtung 15 bei einem nächsten Vorgang erfassten Informationen verglichen werden.
Wenn dagegen die Beurteilungseinrichtung 16 im Schritt S13 die Entscheidung trifft, dass eine Übertragung der aus dem Innenbereich des Tintenbehälters erhaltenen Informationen in den Außenbereich erforderlich ist, wird von der Informationsübertragungseinrichtung 18 die durch die Energieumwandlung erhaltene elektrische Energie in eine Energieform zur Übertragung der aus dem Innenbereich des Tintenbehälters erhaltenen Informationen in den Außenbereich umgesetzt, wobei als Energieform für diese Übertragung ein Magnetfeld, Licht, eine Form, eine Farbe, elektrische Wellen, ein Tonsignal oder dergleichen in Betracht gezogen werden können. Wenn z. B. festgestellt wird, dass sich die Tintenrestmenge auf zwei Milliliter oder weniger verringert hat, gibt die Informationsübertragungseinrichtung 18 ein Tonsignal ab, durch das dem Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät die Nachricht übermittelt wird, dass ein Austausch des Tintenbehälters erforderlich ist (Schritt S15 gemäß 7). Außerdem kann eine solche Information nicht nur dem Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät zugeführt, sondern auch in einer visuell wahrnehmbaren oder hörbaren Weise übertragen werden, was insbesondere dann der Fall ist, wenn die Informationsübertragung durch Licht, eine Form, eine Farbe, Tonsignale oder dergleichen erfolgt. Darüber hinaus kann die Art der Nachrichtenübertragung auch in Abhängigkeit von der jeweiligen Information verändert werden. Wenn z. B. festgestellt wird, dass sich die Tintenrestmenge auf zwei Milliliter oder weniger verringert hat, erfolgt in einem solchen Falle eine Informationsübertragung durch Tonsignale, während bei Feststellung einer erheblichen Veränderung des pH-Wertes der Tinte die Informationsübertragung durch Lichtsignale erfolgt.
Wenn das Halbleiterbauelement bei einem Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät Verwendung findet, ist eine Einrichtung zur Übertragung elektrischer Energie zu dem Bauelement als externe Energie in einer Regenerierstellung oder Rückkehrstellung eines Druckwagens, Druckkopfes oder dergleichen ausreichend. Wenn ferner ein Gerät mit einer Einrichtung zur Zuführung einer EMK verwendet wird, kann ein Zustand im Inneren des Tintenbehälters auch ohne das Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät ermittelt werden, was z. B. werksseitig oder vertriebsseitig zu Inspektionszwecken oder dergleichen (zur Qualitätskontrolle und Qualitätssicherung) eingesetzt werden kann.
Da bei diesem Ausführungsbeispiel das Halbleiterbauelement die Energiewandlereinrichtung umfasst, ist eine direkte elektrische Leitungsverbindung mit dem Außenbereich nicht erforderlich. Das Element kann somit auch in einem Bereich, bei dem die Anbringung einer direkt mit dem Außenbereich verbundenen Leitungsführung mit Schwierigkeiten verbunden ist, oder in einem beliebigen anderen Bereich eines Objektes wie z. B. in einer Innenwand eines Tintenbehälters in der in den 12 bis 22 dargestellten Weise Verwendung finden. In jedem dieser Fälle kann ein Zustand der Tinte in Echtzeit genau erfasst werden.
Da das Halbleiterbauelement die Energiewandlereinrichtung umfasst, erübrigt sich auch eine Einrichtung zur Speicherung einer EMK für die Aktivierung des Elements (bei diesem Beispiel eine Stromquelle). Das Element kann daher in miniaturisierter Bauweise ausgeführt und somit auch in einem beengten Bereich oder in einem beliebigen Bereich innerhalb eines Objektes wie z. B. an einer Innenwand eines Tintenbehälters in der in den 12 bis 22 dargestellten Weise Verwendung finden. Obwohl bei diesem Ausführungsbeispiel eine kontaktlose Zuführung einer EMK erfolgt, kann die EMK zeitweilig auch in einem Kontaktzustand mit dem Außenbereich und sodann wieder in einem kontaktlosen Zustand mit dem Außenbereich zugeführt werden.
Viertes Ausführungsbeispiel
8 zeigt ein Blockschaltbild, das den inneren Aufbau und den Informationsaustausch mit dem Außenbereich bei einem in dem erfindungsgemäßen Tintenbehälter verwendeten festen Halbleiterbauelement gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel veranschaulicht. Das in dieser Figur dargestellte feste Halbleiterbauelement 21 ist in einer Außenwand des Tintenbehälters angeordnet und umfasst den elektrischen Verbindungsabschnitt 19, über den die Zuführung elektrischer Energie aus dem Außenbereich A und der Empfang eines Signals aus dem Außenbereich A oder dem Außenbereich B sowie die Abgabe eines Signals in die Außenbereiche A, B oder C erfolgt, eine von der über den elektrischen Verbindungsabschnitt 19 erhaltenen elektrischen Energie aktivierte Informationserfassungseinrichtung 25, eine Beurteilungseinrichtung 26, eine Informationsspeichereinrichtung 27, eine Informationsübertragungseinrichtung 28 sowie eine Empfangseinrichtung 29. Dieser Tintenbehälter unterscheidet sich von dem Tintenbehälter gemäß dem ersten, zweiten und dritten Ausführungsbeispiel dahingehend, dass nunmehr eine Empfangsfunktion vorgesehen ist. Vorzugsweise sind hierbei zumindest die Informationserfassungseinrichtung 25 und die Empfangseinrichtung 29 an einem Oberflächenbereich des Elements oder in der Nähe eines Oberflächenbereichs ausgebildet, während der elektrische Verbindungsabschnitt 19 vorzugsweise an einem gegenüberliegenden Oberflächenbereich ausgebildet ist.
Die Informationserfassungseinrichtung 25 erfasst wiederum Informationen aus dem Innenbereich des Tintenbehälters, die Umgebungsinformationen aus dem Umgebungsbereich des Halbleiterbauelements 21 darstellen, während die Empfangseinrichtung 29 aus dem Außenbereich A oder dem Außenbereich B ein Eingangssignal 20 erhält. Die Beurteilungseinrichtung 26 bewirkt hierbei in Abhängigkeit von dem von der Empfangseinrichtung 29 erhaltenen Eingangssignal eine Erfassung von Informationen aus dem Innenbereich des Tintenbehälters durch die Informationserfassungseinrichtung 25, vergleicht die aus dem Innenbereich des Tintenbehälters erhaltenen Informationen mit in der Informationsspeichereinrichtung 27 gespeicherten Informationen und stellt hierbei fest, ob die aus dem Innenbereich des Tintenbehälters erhaltenen Informationen vorgegebene Bedingungen erfüllen. Die Informationsspeichereinrichtung 27 speichert hierbei Bedingungen für einen Vergleich mit zu erfassenden Informationen aus dem Innenbereich des Tintenbehälters und mit den von der Informationserfassungseinrichtung 25 erfassten Informationen aus dem Innenbereich des Tintenbehälters. Die Informationsübertragungseinrichtung 28 überträgt dann die aus dem Innenbereich des Tintenbehälters erhaltenen Informationen in den Außenbereich A, B oder C durch Abgabe eines Signals über den elektrischen Verbindungsabschnitt 19 in Abhängigkeit von einer Instruktion der Beurteilungseinrichtung 26.
Da das Halbleiterbauelement bei diesem Ausführungsbeispiel eine Signalempfangsfunktion in Bezug auf ein aus dem Außenbereich zugeführtes Signal hat, können zusätzlich zu den Funktionen des ersten Ausführungsbeispiels Anfragen in Form von Signalen verschiedener Art aus dem Außenbereich beantwortet werden, sodass ein Informationsaustausch zwischen dem Halbleiterbauelement und dem Außenbereich erfolgen kann.
Fünftes Ausführungsbeispiel
9 zeigt ein Blockschaltbild, das den inneren Aufbau und den Informationsaustausch mit dem Außenbereich bei einem in dem erfindungsgemäßen Tintenbehälter verwendeten festen Halbleiterbauelement gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel veranschaulicht. Bei dem in 9 dargestellten Ausführungsbeispiel setzt die Informationsübertragungseinrichtung 28 in Abhängigkeit von einer von der Beurteilungseinrichtung 26 erhaltenen Instruktion elektrische Energie in eine Energieform zur Übertragung der aus dem Innenbereich des Tintenbehälters erhaltenen Informationen um, um die aus dem Innenbereich des Tintenbehälters erhaltenen Informationen anzuzeigen oder in den Außenbereich B zu übertragen.
Von der Informationsübertragungseinrichtung 18 wird somit elektrische Energie in eine Energieform zur Übertragung der aus dem Innenbereich des Tintenbehälters erhaltenen Informationen in den Außenbereich umgesetzt, wobei als Energieform für diese Übertragung ein Magnetfeld, Licht, eine Form, eine Farbe, elektrische Wellen, ein Tonsignal oder dergleichen in Betracht gezogen werden können. Wenn hierbei z. B. festgestellt wird, dass sich die Tintenrestmenge auf zwei Milliliter oder weniger verringert hat, gibt die Informationsübertragungseinrichtung 18 Tonsignale ab, durch die dem Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät die Nachricht übermittelt wird, dass ein Austausch des Tintenbehälters erforderlich ist. Weiterhin können die Informationen nicht nur dem Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät zugeführt sondern auch in einer visuell wahrnehmbaren oder hörbaren Form übertragen werden, was insbesondere der Fall ist, wenn die Informationsübertragung durch Licht, eine Form, eine Farbe, Tonsignale oder dergleichen erfolgt. Hierbei kann die Art der Nachrichtenübertragung auch in Abhängigkeit von der jeweiligen Information verändert werden. Wenn z. B. festgestellt wird, dass sich die Tintenrestmenge auf zwei Milliliter oder weniger verringert hat, erfolgt die Informationsübertragung in Form von Tonsignalen, während bei Feststellung einer erheblichen Veränderung des pH-Wertes der Tinte die Informationsübertragung in Form von Lichtsignalen erfolgt.
Da bei diesem Ausführungsbeispiel das Halbleiterbauelement eine Signalempfangsfunktion in Bezug auf Signale aus dem Außenbereich umfasst, können zusätzlich zu den Funktionen des zweiten Ausführungsbeispiels auch Anfragen durch Signale verschiedener Art aus dem Außenbereich beantwortet werden, sodass ein Informationsaustausch zwischen dem Halbleiterbauelement und dem Außenbereich erfolgen kann.
Sechstes Ausführungsbeispiel
10 zeigt ein Blockschaltbild, das den inneren Aufbau und den Informationsaustausch mit dem Außenbereich bei einem in dem erfindungsgemäßen Tintenbehälter verwendeten festen Halbleiterbauelement gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel veranschaulicht. Das in dieser Figur dargestellte feste Halbleiterbauelement 21 ist in dem Tintenbehälter angeordnet und umfasst eine Energiewandlereinrichtung 24 zur Umsetzung einer dem Halbleiterbauelement 21 aus dem Außenbereich A kontaktlos zugeführten EMK 22 in elektrische Energie 23, die mit Hilfe der von der Energiewandlereinrichtung 24 erhaltenen elektrischen Energie zu aktivierende Informationserfassungseinrichtung 25, die Beurteilungseinrichtung 26, die Informationsspeichereinrichtung 27, die Informationsübertragungseinrichtung 28 sowie die Empfangseinrichtung 29. Dieses Halbleiterbauelement unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel durch eine zusätzlich vorgesehene Empfangsfunktion. In Bezug auf die zur Aktivierung des Halbleiterbauelements zuzuführende EMK können elektromagnetische Induktion, Wärme, Licht, Strahlung oder dergleichen in Betracht gezogen werden. Vorzugsweise sind zumindest die Energiewandlereinrichtung 24, die Informationserfassungseinrichtung 25 und die Empfangseinrichtung 29 an der Oberfläche des Elements oder in der Nähe der Oberfläche angeordnet.
Die Informationserfassungseinrichtung 25 erfasst wiederum Informationen aus dem Innenbereich des Tintenbehälters, die Umgebungsinformationen aus dem Umgebungsbereich des Halbleiterbauelements 21 darstellen, während die Empfangseinrichtung 29 ein Eingangssignal 30 aus dem Außenbereich A oder dem Außenbereich B erhält. Die Beurteilungseinrichtung 26 veranlasst in Abhängigkeit von dem über die Empfangseinrichtung 29 erhaltenen Eingangssignal die Informationserfassungseinrichtung 25 zur Erfassung von Informationen aus dem Innenbereich des Tintenbehälters, vergleicht die erfassten Informationen aus dem Innenbereich des Tintenbehälters mit in der Informationsspeichereinrichtung 27 gespeicherten Informationen und stellt fest, ob die erfassten Informationen aus dem Innenbereich des Tintenbehälters vorgegebene Bedingungen erfüllen. Die Informationsspeichereinrichtung 27 speichert hierbei Bedingungen für einen Vergleich mit zu erfassenden Informationen aus dem Innenbereich des Tintenbehälters und den von der Informationserfassungseinrichtung 25 erfassten Informationen aus dem Innenbereich des Tintenbehälters. Die Informationsübertragungseinrichtung 28 setzt hierbei in Abhängigkeit von einer Instruktion der Beurteilungseinrichtung 26 elektrische Energie in eine Energieform zur Übertragung der aus dem Innenbereich des Tintenbehälters erhaltenen Informationen um und zeigt das Beurteilungsergebnis der Beurteilungseinrichtung 26 im Außenbereich A, B oder C an bzw. führt eine entsprechende Übertragung in den Außenbereich A, B oder C durch.
11 zeigt ein Ablaufdiagramm von Operationen, die bei dem Halbleiterbauelement gemäß 10 erfolgen. Aus den 10 und 11 ist hierbei ersichtlich, dass bei Zuführung der EMK 22 aus dem Außenbereich A zu dem Halbleiterbauelement 21 die Energiewandlereinrichtung 24 die EMK 22 in die elektrische Energie 23 umsetzt und die Informationserfassungseinrichtung 25, die Beurteilungseinrichtung 26, die Informationsspeichereinrichtung 27, die Informationsübertragungseinrichtung 28 und die Empfangseinrichtung 29 mit Hilfe dieser elektrischen Energie aktiviert.
In diesem Zustand wird das Signal 30 zur Abfrage von Informationen aus dem Innenbereich des Tintenbehälters dem Halbleiterbauelement 21 aus dem Außenbereich A oder B zugeführt. Dieses Eingangssignal 30 stellt ein von der Empfangseinrichtung 29 empfangenes Anfragesignal für das Halbleiterbauelement z. B. in Bezug auf den Umstand dar, ob noch Tinte in dem Tintenbehälter vorhanden ist (Schritt S21 gemäß 11). Die Beurteilungseinrichtung 26 veranlasst daraufhin die Informationserfassungseinrichtung 25 zur Erfassung von Informationen aus dem Innenbereich des Tintenbehälters wie z. B. der Tintenrestmenge, der Tintenart, der Temperatur und des pH-Wertes der Tinte (Schritt S22 gemäß 11) und liest Bedingungen für einen Vergleich mit den aus dem Innenbereich des Tintenbehälters erhaltenen Informationen aus der Informationsspeichereinrichtung 27 aus (Schritt S23 gemäß 11) um zu ermitteln, ob die aus dem Innenbereich des Tintenbehälters erhaltenen Informationen Sollbedingungen erfüllen (Schritt S24 gemäß 11).
Wenn hierbei die Beurteilungseinrichtung 26 im Schritt S24 feststellt, dass die erfassten Informationen die Sollbedingungen nicht erfüllen, wird dieses Ergebnis in den Außenbereich A, B oder C übertragen, während im Falle der Feststellung, dass die erfassten Informationen die Sollbedingungen erfüllen, auch dieses Ergebnis in den Außenbereich A, B oder C übertragen wird (Schritte S25 und S26). Hierbei kann die jeweils erfasste Information zusammen mit dem Beurteilungsergebnis übertragen werden. Diese Übertragung erfolgt, indem mit Hilfe der Informationsübertragungseinrichtung 28 die von der Energiewandlereinrichtung erhaltene elektrische Energie in eine Energieform zur Übertragung der aus dem Innenbereich des Tintenbehälters erhaltenen Informationen in den Außenbereich umgewandelt wird, wobei als Energieform für diese Übertragung ein Magnetfeld, Licht, eine Form, eine Farbe, elektrische Wellen, Tonsignale oder dergleichen verwendbar sind, die in Abhängigkeit von dem Beurteilungsergebnis verändert werden können. Darüber hinaus kann die Art der Übermittlung in Abhängigkeit von der zu beantwortenden Frage verändert werden (z. B. in Abhängigkeit davon, ob die Tintenrestmenge zwei Milliliter oder weniger beträgt, ob eine Veränderung des pH-Wertes der Tinte erfolgt ist oder dergleichen).
Außerdem kann dem Halbleiterbauelement 21 eine EMK zusammen mit dem Eingangssignal 30 aus dem Außenbereich A oder B zugeführt werden, wobei die Art der Signalzuführung vom jeweiligen Verwendungszweck abhängen kann. Wenn z. B. die Zuführung der EMK durch elektromagnetische Induktion erfolgt, wird hiermit ein Anfragesignal in Bezug auf die vorhandene Tintenrestmenge zugeführt, während bei einer Zuführung der EMK durch Licht ein Anfragesignal in Bezug auf den pH-Wert der Tinte zugeführt wird.
Da bei diesem Ausführungsbeispiel das Halbleiterbauelement mit einer Empfangsfunktion in Bezug auf ein externes Signal versehen ist, können zusätzlich zu den Funktionen es ersten Ausführungsbeispiels auch Anfragen durch Signale verschiedener Art aus dem Außenbereich beantwortet werden, sodass zwischen dem Halbleiterbauelement und dem Außenbereich ein gegenseitiger Informationsaustausch möglich ist.
Ausführungsbeispiele für eine Konfiguration des Tintenbehälters
Nachstehend werden Ausführungsbeispiele für eine Konfiguration des Tintenbehälters, bei dem das feste Halbleiterbauelement gemäß den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen Verwendung findet, unter Bezugnahme auf die 12 bis 22 näher beschrieben.
Der in 12 dargestellte Tintenbehälter 511a besitzt ein Gehäuse 512 zur Aufnahme von Tinte 513 und ist an seiner Außenwand mit einer Tintenzuführungsöffnung 514 versehen. An der die Tintenzuführungsöffnung 514 aufweisenden Außenwand ist ein Tintenstrahlkopf 515 angebracht, über den eine Aufzeichnung durch Ausstoßen und Aufbringen der über die Tintenzuführungsöffnung 514 zugeführten Tinte auf ein Aufzeichnungsblatt S erfolgen kann.
Am Boden des Tintenbehälters 511a ist ein in die Außenwand eingebettetes festes Halbleiterbauelement 516a vorgesehen. Das feste Halbleiterbauelement 516a kann hierbei derart angeordnet sein, dass ein Teil in dem Tintenbehälter 511a freiliegt, während die andere Seite freiliegend im Außenbereich angeordnet ist. 13 zeigt eine vergrößerte Darstellung dieser Bereiche des festen Halbleiterbauelements. Der im Inneren des Tintenbehälters 511a freiliegende Teil des Halbleiterbauelements 516a stellt hierbei einen mit der Tinte in Berührung stehenden Bereich dar, wobei eine Informationserfassungseinrichtung zur Feststellung des Vorhandenseins von Tinte vorzugsweise in diesem Bereich anzuordnen ist. So können z. B. eine Einrichtung zur Erfassung einer Tintenrestmenge in Abhängigkeit von durch die mit dieser Einrichtung in Berührung stehenden Tinte hervorgerufenen Änderungen eines Widerstandswertes im Rahmen der Informationserfassungseinrichtung vorgesehen oder ein pH-Sensor an der Oberfläche des Halbleiterbauelements als Informationserfassungseinrichtung ausgebildet werden. Die Informationsübertragungseinrichtung, die Empfangseinrichtung und die Energiewandlereinrichtung sind hierbei an dem zur Außenseite des Tintenbehälters 511a hin freiliegenden Bereich angeordnet. Auf diese Weise kann ein effizienter Informations- und Energieaustausch mit dem Außenbereich erfolgen, der durch die Außenwand des Tintenbehälters 511a nicht behindert wird.
Bei dieser Konfiguration vergleicht z. B. die Beurteilungseinrichtung die von der Informationserfassungseinrichtung erfassten Informationen mit den in der Informationsspeichereinrichtung gespeicherten Informationen, sodass ein Signal z. B. in Form einer elektrischen Welle von der Informationsübertragungseinrichtung dem Aufzeichnungsgerät zugeführt werden kann, wenn die Beurteilungseinrichtung feststellt, dass der Tintenvorrat erschöpft ist.
Der in 14 dargestellte Tintenbehälter 511b weist im wesentlichen die gleiche Konfiguration wie der Tintenbehälter gemäß 12 auf, wobei jedoch ein festes Halbleiterbauelement 516b in einem seitlichen Bereich der Außenwand derart angeordnet ist, dass der zur Außenseite hin freiliegende Bereich von einer Bedienungsperson wahrgenommen werden kann. Bei dieser Konfiguration kann eine Informationserfassungseinrichtung zur Erfassung des Vorhandenseins von Tinte in einem zur Innenseite hin freiliegenden Bereich des festen Halbleiterbauelements 516b angeordnet werden, während eine Informationsübertragungseinrichtung zur Abgabe von z. B. Licht- und Tonsignalen vorzugsweise in dem zur Außenseite hin freiliegenden Bereich angeordnet ist. Durch eine derartige Anordnung einer Informationsübertragungseinrichtung kann eine Bedienungsperson dann ein von der Informationsübertragungseinrichtung des festen Halbleiterbauelements 516b abgegebenes Signal direkt wahrnehmen.
Der in 15 dargestellte Tintenbehälter 511c weist im wesentlichen die gleiche Konfiguration wie die Tintenbehälter gemäß den 12 und 14 auf und kann an einem Druckwagen 517 angebracht werden. Bei diesem Tintenbehälter 511c ist ein festes Halbleiterbauelement 516c in einem Bereich seiner Außenwand angeordnet, der mit dem Druckwagen 517 in Kontakt steht. 16 zeigt eine vergrößerte Darstellung dieses Bereichs des festen Halbleiterbauelements. Ein Verbindungsanschluss 518 ist in einer dem festen Halbleiterbauelement 516c gegenüberliegenden Stellung an dem Druckwagen 517 angeordnet. Eine Informationserfassungseinrichtung zur Erfassung des Vorhandenseins von Tinte oder dergleichen kann daher wie im Falle der Ausführungsbeispiele gemäß den 12 und 14 in dem zur Innenseite hin freiliegenden Bereich des festen Halbleiterbauelements 516c angeordnet werden, während in dem zur Außenseite hin freiliegenden Bereich ein elektrisches Verbindungselement angeordnet wird.
Auf diese Weise wird bei der Anbringung des Tintenbehälters 511c an dem Druckwagen 517 das elektrische Verbindungselement des festen Halbleiterbauelements 516c mit dem Verbindungsanschluss 518 des Druckwagens 517 verbunden, sodass z. B. über das Verbindungselement eine Stromversorgung des festen Halbleiterbauelements 516c sowie ein Signalaustausch erfolgen können. Hierbei kann das feste Halbleiterbauelement 516c derart angeordnet werden, dass ein relativ großer Bereich an der Außenwand freiliegt, wodurch die Herstellung einer dauerhaften Verbindung des elektrischen Verbindungselements des festen Halbleiterbauelements 516c mit dem Verbindungsabschnitt 518 des Druckwagens 517 erleichtert wird und eine zuverlässige Verbindung gewährleistet werden kann.
Obwohl bei den Ausführungsbeispielen gemäß den 12 bis 15 in der Außenwand des Tintenbehälters nur ein einziges festes Halbleiterbauelement angeordnet ist, kann jedoch auch die Anordnung von mehreren festen Halbleiterbauelementen in Betracht gezogen werden. 17 zeigt in diesem Zusammenhang einen Tintenbehälter 511d, in dem zwei feste Halbleiterbauelemente angeordnet sind.
Hierbei sind in die Außenwand des Tintenbehälters 511d ein erstes festes Halbleiterbauelement 519a mit einem zur Innenseite des Tintenbehälters 511d hin freiliegenden Bereich und ein zweites festes Halbleiterbauelement 519b mit einem zur Außenseite des Tintenbehälters 511d hin freiliegenden Bereich eingebettet. Ein Informationsaustausch zwischen diesen beiden festen Halbleiterbauelementen 519a und 519b erfolgt z. B. durch Kontaktierung, indem die beiden Halbleiterbauelemente derart angeordnet werden, dass sie in einem Kontaktbereich elektrisch miteinander in Verbindung stehen. 18 zeigt eine vergrößerte Darstellung dieses Bereichs der festen Halbleiterbauelemente. Bei dieser Konfiguration können die beiden festen Halbleiterbauelemente 519a und 519b getrennte Funktionen aufweisen, indem z. B. eine Informationserfassungseinrichtung zur Erfassung des Vorhandenseins von Tinte in dem an der Innenseite des Tintenbehälters 511d freiliegenden Bereich des ersten Halbleiterbauelements 519a und eine Informationsübertragungseinrichtung in einem an der Außenseite des Tintenbehälters 511d freiliegenden Bereich des zweiten festen Halbleiterbauelements 519b vorgesehen werden.
Der in 19 dargestellte Tintenbehälter 521a umfasst eine erste Kammer 530 zur direkten Aufnahme von Tinte 522 und eine zweite Kammer 531, in der ein Unterdruck-Erzeugungselement 523 angeordnet ist. Die erste Kammer 530 und die zweite Kammer 531 sind im untersten Bereich des Tintenbehälters über einen Verbindungskanal 524 miteinander verbunden, der in Form einer Öffnung in einer die beiden Kammern unterteilenden Innenwand vorgesehen ist. Die erste Kammer 530 befindet sich hierbei mit Ausnahme des Verbindungskanals 524 in einem weitgehend geschlossenen Zustand, während die zweite Kammer 531 mit Luft in Verbindung steht und eine Tintenzuführungsöffnung 525 zur Abgabe von Tinte in den Außenbereich umfasst. Hierbei wird die Tinte in der zweiten Kammer 531 durch einen von dem Unterdruck-Erzeugungselement 523 erzeugten Unterdruck festgehalten. Wenn bei diesem Tintenbehälter 521a ein Tintenverbrauch in der zweiten Kammer 531 über die Tintenzuführungsöffnung 525 erfolgt, tritt von der zweiten Kammer 531 her Luft in die erste Kammer 530 ein, sodass die in der ersten Kammer 530 befindliche Tinte 522 in die zweite Kammer 531 geführt und hierbei durch Luft ersetzt wird. Auf diese Weise wird in der zweiten Kammer 531 stets eine weitgehend konstante Tintenmenge festgehalten, sodass eine stetige Tintenzufuhr gewährleistet ist.
Bei dieser Konfiguration des Tintenbehälters 521 kann ein festes Halbleiterbauelement an einer Seite angeordnet werden. Wie in 19 veranschaulicht ist, können jedoch auf einfache Weise auch ein erstes festes Halbleiterbauelement 526a in der ersten Kammer 530 und ein zweites festes Halbleiterbauelement 526b in der zweiten Kammer 531 angeordnet werden. Das erste feste Halbleiterbauelement 526a umfasst hierbei einen an der Innenseite der ersten Kammer 530 freiliegenden Bereich sowie einen an der Außenseite des Tintenbehälters 521a freiliegenden Bereich, während das zweite feste Halbleiterbauelement 526b einen an der Innenseite der zweiten Kammer 531 freiliegenden Bereich und einen an der Außenseite des Tintenbehälters 521a freiliegenden Bereich umfasst. Bei dieser Konfiguration können z. B. das Vorhandensein von Tinte sowohl in der ersten Kammer 530 als auch in der zweiten Kammer 531 erfasst und ein entsprechendes Detektionssignal in den Außenbereich übertragen werden, wobei darüber hinaus auch detailliertere Informationen bezüglich der in dem Tintenbehälter 521a befindlichen Tinte erfasst und übertragen werden können.
Bei dem in 20 dargestellten Tintenbehälter 521b ist ein festes Halbleiterbauelement 527 in eine die erste Kammer 530 und die zweite Kammer 531 unterteilende Innenwand eingebettet und derart angeordnet, dass ein Bereich in der ersten Kammer 530 und ein weiterer Bereich in der zweiten Kammer 531 freiliegen. 21 zeigt eine vergrößerte Darstellung dieses Bereichs des festen Halbleiterbauelements. Bei dieser Konfiguration können in den an beiden Seiten des festen Halbleiterbauelements 527 freiliegenden Bereichen jeweils voneinander unabhängige Informationserfassungseinrichtungen zur Erfassung des Vorhandenseins von Tinte oder dergleichen vorgesehen werden, sodass ein einziges festes Halbleiterbauelement 527 Tinte sowohl in der ersten Kammer 530 als auch in der zweiten Kammer 531 erfassen kann. Durch eine solche Konfiguration kann im Vergleich zu dem Fall, bei dem in jeder der beiden Kammern ein jeweiliges festes Halbleiterbauelement unabhängig voneinander angeordnet ist, eine Verringerung der Herstellungskosten erzielt werden.
Bei dem in 22 dargestellten Tintenbehälter 521c sind mehrere feste Halbleiterbauelemente 528 an einer die erste Kammer 530 und die zweite Kammer 531 unterteilenden Innenwand sowie an der Außenwand angeordnet, wobei bei dem in dieser Figur dargestellten Ausführungsbeispiel vier feste Halbleiterbauelemente 528 an der Innenwand und ein festes Halbleiterbauelement 528 an der Außenwand angeordnet sind. Durch diese Anordnung einer Vielzahl der festen Halbleiterbauelemente 528 lässt sich ein Zustand der in dem Tintenbehälter 521c befindlichen Tinte genauer erfassen, wobei z. B. das Vorhandensein von Tinte in vielen Bereichen festgestellt und damit eine Tintenrestmenge genau erfasst werden kann.
Wenn eine Vielzahl der festen Halbleiterbauelemente 528 in der vorstehend beschriebenen Weise angeordnet ist, werden z. B. die Frequenz eines von jedem festen Halbleiterbauelement abgegebenen Signals verändert oder ein Kennsignal bzw. Identifizierungssignal zugeführt und erst dann die Informationen übertragen, wodurch die von den an den jeweiligen Stellen befindlichen festen Halbleiterbauelementen 528 abgegebenen Signale unterschieden werden können.
Auch wenn z. B. mehrere Tintenbehälter bei einem Aufzeichnungsgerät Verwendung finden und demzufolge Signale von einer Vielzahl von festen Halbleiterbauelementen zu verarbeiten sind, ist es zweckmäßig, unterschiedliche Signalfrequenzen für die jeweiligen festen Halbleiterbauelemente vorzusehen oder vor einer Informationsübertragung zunächst ein Kennsignal oder Identifizierungssignal zuzuführen, wodurch unterschieden werden kann, von welchem festen Halbleiterbauelement jeweils ein Signal abgegeben wird. Auf diese Weise kann z. B. eine Tintenrestmenge für jeweilige Farben bei einem Aufzeichnungsgerät erfasst werden, das mehrere Tintenbehälter entsprechend der Anzahl von verwendeten Tintenfarben aufweist.
In Bezug auf das bei diesem Ausführungsbeispiel des Tintenbehälters verwendete feste Halbleiterbauelement kann auch die Verwendung eines Halbleiterbauelements in Betracht gezogen werden, das eine Kombination der Konfigurationen des ersten und zweiten Ausführungsbeispiels darstellt.
Siebtes Ausführungsbeispiel
23 zeigt ein Blockschaltbild, das den inneren Aufbau sowie den Informationsaustausch mit dem Außenbereich bei einem festen Halbleiterbauelement gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht. Das in dieser Figur dargestellte feste Halbleiterbauelement 31 ist in der in einem Tintenbehälter befindlichen Tinte angeordnet und umfasst eine Energiewandlereinrichtung 34 zur Umsetzung einer aus dem Außenbereich A dem Halbleiterbauelement 31 kontaktlos zugeführten EMK 32 in elektrische Energie 33 sowie eine Auftriebserzeugungseinrichtung 35 zur Erzeugung einer Auftriebskraft unter Verwendung der von der Energiewandlereinrichtung 34 erhaltenen elektrischen Energie.
Wenn hierbei die EMK 32 dem Halbleiterbauelement 31 aus dem Außenbereich A zugeführt wird, setzt die Energiewandlereinrichtung 34 die EMK 32 in die elektrische Energie 33 um, wobei die Auftriebserzeugungseinrichtung 35 eine Auftriebskraft unter Verwendung der elektrischen Energie 33 erzeugt und ein Schwimmen des Halbleiterbauelements 31 an der Tintenoberfläche herbeiführt. Diese Auftriebskraft muss jedoch nicht notwendigerweise zu einem Schwimmen des Halbleiterbauelements 31 an der Tintenoberfläche führen, sondern kann auch dahingehend ausgestaltet sein, dass das Halbleiterbauelement 31 stets in einem festen Abstand unter der Tintenoberfläche positioniert ist, um einen Tintenausstoß bei weitgehend geleertem Tintenbehälter zu vermeiden.
In den 24A und 24B sind z. B. Positionen des in der Tinte im Tintenbehälter schwimmenden Halbleiterbauelements dargestellt, die sich in Abhängigkeit vom Tintenverbrauch verändern. Bei dem in den 24A und 24B dargestellten Tintenbehälter wird eine der Verbrauchsmenge entsprechende Tintenmenge von einem Unterdruck-Erzeugungselement 37 festgehalten, während die Tinte mit Hilfe des Unterdruck-Erzeugungselements 37 über eine Tintenzuführungsöffnung 36 in den Außenbereich geführt wird. Das in der unverbrauchten Tinte 38 befindliche feste Halbleiterbauelement 31 bewegt sich somit in Verbindung mit dem verbrauchsabhängig sinkenden Tintenstand H abwärts, und befindet sich hierbei in einem festen Abstand unter dem Tintenstand bzw. Tintenpegel H. Bei diesem Tintenbehälter ist das Unterdruck-Erzeugungselement 37 zur Erzeugung eines Unterdrucks in der in dem Tintenbehälter befindlichen Tinte in einer Unterdruckkammer angeordnet, die wiederum mit einer Kammer verbunden ist, die zur direkten Aufnahme der unverbrauchten Tinte 38 ausgestaltet ist.
25 zeigt ein Ablaufdiagramm, das die Überwachung der Position des Halbleiterbauelements 31 und die Beurteilung des Erfordernisses eines Austauschs des Tintenbehälters veranschaulicht. Aus den 23 und 25 ist ersichtlich, dass in den Schritten S31 bis S34 gemäß 25 das Halbleiterbauelement 31 aus dem Außenbereich A oder B (z. B. von einem Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät) mit Licht beaufschlagt und die Position des Halbleiterbauelements 31 durch Empfang des von dem Element reflektierten Lichts im Außenbereich A oder B (z. B. von einem Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät) oder im Außenbereich C erfasst werden, wobei das Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät dann in Abhängigkeit von der Position des Halbleiterbauelements 31 beurteilt, ob ein Austausch des Tintenbehälters erforderlich ist, woraufhin einer Bedienungsperson eine den Austausch des Tintenbehälters betreffende Meldung in Form von Tonsignalen, Lichtsignalen oder dergleichen zugeführt wird, wenn dies der Fall ist.
Zur Erfassung der Position des Halbleiterbauelements ist ein Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät mit einer Lichtemissionseinrichtung und einer Lichtempfangseinrichtung ausgestattet, die einander gegenüberliegend angeordnet sind, wobei das von der Lichtemissionseinrichtung abgegebene Licht durch einen Teil des Halbleiterbauelements nicht hindurch tritt, sodass sich dessen Position auf diese Weise erfassen lässt. Alternativ wird das von der Lichtemissionseinrichtung abgegebene Licht in Richtung der Lichtempfangseinrichtung reflektiert, wodurch sich ebenfalls die Position erfassen lässt.
Auch wenn sich der für das Halbleiterbauelement erforderliche Auftrieb und dergleichen in Abhängigkeit von den jeweiligen Umgebungsbedingungen wie im Falle einer unterschiedlichen Auftriebskraft einer Flüssigkeit verändert, kann das Halbleiterbauelement bei diesem Ausführungsbeispiel durch eine über die Energiewandlereinrichtung erfolgende Umsetzung einer extern zugeführten EMK stets in einer gewünschten Position gehalten werden, sodass das Halbleiterbauelement unabhängig von den jeweils vorliegenden Umgebungsbedingungen Verwendung finden kann.
Darüber hinaus besteht natürlich auch die Möglichkeit, dieses Ausführungsbeispiel in geeigneter Weise mit dem vorstehend beschriebenen ersten und sechsten Ausführungsbeispiel zu kombinieren.
Achtes Ausführungsbeispiel
Die 26A bis 26C zeigen Konzeptdarstellungen, die ein Verfahren zur Verwendung von zwei oder mehr bzw. einer Vielzahl von festen Halbleiterbauelementen im Rahmen eines achten Ausführungsbeispiels der Erfindung veranschaulichen.
Dieses Ausführungsbeispiel besitzt eine Konfiguration, bei der die festen Halbleiterbauelemente des ersten und sechsten Ausführungsbeispiels die Funktion haben, Informationen zu weiteren festen Halbleiterbauelementen zu übertragen, von denen eine Vielzahl in einem Objekt angeordnet ist.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 26A ist eine Vielzahl von festen Halbleiterbauelementen des ersten Ausführungsbeispiels in einem Objekt angeordnet. Wenn hierbei einem jeden Element aus dem Außenbereich A oder B eine EMK zugeführt wird, erfasst jedes Element Umgebungsinformationen aus dem Umgebungsbereich. Die von einem Element 41 erfassten Informationen werden dann zu einem Element 42 übertragen, woraufhin die von dem Element 41 und dem Element 42 erfassten Informationen a und b sowie folgende Informationen aufeinanderfolgend zu dem nächsten Element übertragen werden. Das letzte Element 43 überträgt dann sämtliche erfassten Informationen in den Außenbereich A oder B.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 26B ist eine Vielzahl von festen Halbleiterbauelementen des sechsten Ausführungsbeispiels in einem Objekt angeordnet, wobei eine EMK einem jeden Element aus dem Außenbereich A oder B zugeführt wird. Wenn hierbei ein bestimmtes Anfragesignal z. B. einem Element 53 aus dem Außenbereich A oder B zugeführt wird, wird von einem Element 51 oder 52, auf das sich der Inhalt der Anfrage bezieht, eine der Anfrage entsprechende Information zu deren Beantwortung erfasst. Die Anfrage und die über das Element 51 oder 52 erfolgende Beantwortung werden dann aufeinanderfolgend zu anderen Elementen übertragen und dann von einem gewünschten Element 53 wieder in den Außenbereich A, B oder C zurückübermittelt.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 26C ist wiederum eine Vielzahl von festen Halbleiterbauelementen des sechsten Ausführungsbeispiels in einem Objekt angeordnet, wobei einem jeden Element aus dem Außenbereich A oder B eine EMK zugeführt wird. Wenn ein bestimmtes Signal z. B. einem Element 63 aus dem Außenbereich A oder B zugeführt wird, wird dieses Signal aufeinanderfolgend zu einem Element 62 und einem Element 61 übertragen, wobei dann über das Element 61 eine Anzeige im Außenbereich A, B oder C herbeigeführt wird.
Darüber hinaus besteht bei den Ausführungsbeispielen gemäß den 26A bis 26C auch die Möglichkeit, das mit der Auftriebserzeugungseinrichtung versehene feste Halbleiterbauelement gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel als eines der mehreren festen Halbleiterbauelemente zu verwenden.
27 zeigt ein Ausführungsbeispiel für die Anordnung einer geeigneten Kombination von festen Halbleiterbauelementen gemäß dem ersten, sechsten und/oder dem siebten Ausführungsbeispiel in einem Tintenbehälter bzw. einem mit dem Tintenbehälter verbundenen Tintenstrahlkopf. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist ein festes Halbleiterbauelement 71 in einer gewünschten Lage in der in einem Tintenbehälter 72 befindlichen Tinte 73 angeordnet. Bei dem festen Halbleiterbauelement 71 sind zusätzlich zu den Funktionen des festen Halbleiterbauelements gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel die Auftriebserzeugungseinrichtung sowie die Funktion zur Informationsübertragung zu einem weiteren Halbleiterbauelement 79 gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel vorgesehen. Das dem sechsten Ausführungsbeispiel entsprechende und eine Identifizierungsfunktion (Berechtigungsfunktion) aufweisende feste Halbleiterbauelement 79 ist hierbei in einem Aufzeichnungskopf 78 angeordnet, der Tinte zum Drucken ausstößt, die über einen Flüssigkeitskanal 75 und eine Flüssigkeitskammer 76 zugeführt wird, welche wiederum mit einer Tintenzuführungsöffnung 74 des Tintenbehälters 72 verbunden sind. Hierbei kann dem Halbleiterbauelement 79 elektrische Energie zugeführt werden, indem ein an der Oberfläche des Halbleiterbauelements befindlicher Elektrodenabschnitt mit einem Kontaktbereich an einem elektrischen Substrat zur Ansteuerung und Betätigung des Aufzeichnungskopfes 78 in Kontakt gebracht wird.
Wenn hierbei den Halbleiterbauelementen 71 und 79 eine EMK aus dem Außenbereich zugeführt wird, erfasst z. B. das in der Tinte befindliche Halbleiterbauelement 71 eine Information bezüglich der Tintenrestmenge, während das auf der Seite des Aufzeichnungskopfes angeordnete Halbleiterbauelement 79 z. B. dem Halbleiterbauelement 71 eine ID-Information zur Bestimmung der Tintenrestmenge in Bezug auf einen gegebenenfalls erforderlichen Austausch des Tintenbehälters zuführt. Das Halbleiterbauelement 71 vergleicht dann die erfasste Tintenrestmenge mit der ID-Information und führt dem Halbleiterbauelement 79 nur im Falle einer Übereinstimmung eine Übertragungsinstruktion zur Übermittlung einer Tintenbehälter-Austauschinformation in den Außenbereich zu. Wenn das Halbleiterbauelement 79 diese Instruktion erhält, führt es dem Außenbereich ein Signal zur Übermittlung einer Nachricht in Bezug auf den erforderlichen Tintenbehälteraustausch zu und gibt Tonsignale, Lichtsignale oder dergleichen ab, die akustisch oder visuell wahrgenommen werden können.
Indem in der vorstehend beschriebenen Weise mehrere Halbleiterbauelemente in einem bestimmten Objekt angeordnet werden, besteht somit die Möglichkeit, komplexe Bedingungen für eine Informationsübermittlung einzustellen.
Bei den Ausführungsbeispielen gemäß den 26 und 27 wird den jeweiligen festen Halbleiterbauelementen zwar eine EMK zugeführt, jedoch ist die Erfindung nicht darauf beschränkt, sondern es kann auch eine Konfiguration in Betracht gezogen werden, bei der eine einem bestimmten Halbleiterbauelement zugeführte EMK zusammen mit Informationen aufeinanderfolgend zu den weiteren Halbleiterbauelementen übertragen wird. So können z. B. in der in 28 dargestellten Weise ein festes Halbleiterbauelement 81 und ein festes Halbleiterbauelement 82 in vorgegebenen Positionen in der Tinte 73 in dem dem Ausführungsbeispiel gemäß 27 entsprechenden Tintenbehälter 72 angeordnet werden. Hierbei sind im Falle des festen Halbleiterbauelements 81 außer den Funktionen des festen Halbleiterbauelements gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zusätzlich die Auftriebserzeugungseinrichtung, die Funktion der Informationsübertragung zu anderen Halbleiterbauelementen und die Funktion der Zuführung einer EMK gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel vorgesehen, während im Falle des festen Halbleiterbauelements 82 zusätzlich zu den Funktionen des festen Halbleiterbauelements gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel die Auftriebserzeugungseinrichtung, die Funktion zur Informationsübertragung zu anderen Halbleiterbauelementen sowie die Funktion der Zuführung einer EMK gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel vorgesehen sind. Weiterhin ist in dem mit dem Tintenbehälter 72 verbundenen Aufzeichnungskopf 78 ein festes Halbleiterbauelement 83 gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel mit der ID-Funktion (Berechtigungsfunktion) angeordnet. Hierbei besteht wiederum die Möglichkeit, dieses Halbleiterbauelement 83 mit elektrischer Energie zu versorgen, indem ein an der Oberfläche des Halbleiterbauelements angeordneter Elektrodenabschnitt mit einem Kontaktbereich an einem elektrischen Substrat zur Ansteuerung und Betätigung des Aufzeichnungskopfes 78 in Kontakt gebracht wird. In den 27 und 28 sind die EMK mit dem Bezugszeichen P und die Richtung einer Druckabtastung mit dem Bezugszeichen W bezeichnet.
Wenn hierbei dem Halbleiterbauelement 81 aus dem Außenbereich eine EMK zugeführt wird, erfasst das in der Tinte befindliche Halbleiterbauelement 81 z. B. die Tinten-Restmengeninformation und vergleicht diese Information mit intern festgelegten Bedingungen. Falls eine Informationsübertragung zu den anderen Halbleiterbauelementen erforderlich ist, führt das Halbleiterbauelement 81 die erhaltene Tinten-Restmengeninformation dem Halbleiterbauelement 82 zusammen mit einer EMK zur Inbetriebnahme des Halbleiterbauelements 82 zu. Das mit der EMK versorgte Halbleiterbauelement 82 erhält dann die von dem Halbleiterbauelement 81 übertragene Tinten-Restmengeninformation, erfasst außerdem z. B. eine Information bezüglich des pH-Wertes der Tinte und überträgt die EMK zu dem auf der Seite des Aufzeichnungskopfes angeordneten Halbleiterbauelement 83 zu dessen Inbetriebnahme. Das mit der zugeführten EMK beaufschlagte Halbleiterbauelement 83 auf der Seite des Aufzeichnungskopfes überträgt sodann eine ID-Information z. B. zur Bestimmung der Tintenrestmenge oder des pH-Wertes der Tinte für einen Tintenbehälteraustausch zu dem Halbleiterbauelement 82. Das Halbleiterbauelement 82 vergleicht dann die erfasste Tinten-Restmengeninformation und pH-Information mit der ID-Information und führt nur bei deren Übereinstimmung dem Halbleiterbauelement 83 eine Übertragungsinstruktion in Bezug auf die Übermittlung einer einen Tintenbehälteraustausch betreffenden Nachricht in den Außenbereich zu. Beim Empfang dieser Nachricht führt das Halbleiterbauelement 83 dem Außenbereich ein Aufforderungssignal in Bezug auf einen Tintenbehälteraustausch zu oder gibt Tonsignale, Lichtsignale oder dergleichen ab, die akustisch oder visuell wahrgenommen werden können. Somit kann auch ein Verfahren zur Zuführung einer EMK zusammen mit Informationen von einem bestimmten Halbleiterbauelement zu weiteren Halbleiterbauelementen in Betracht gezogen werden.
In Bezug auf den Aufzeichnungskopf 78 kann ein Aufzeichnungskopf in Betracht gezogen werden, bei dem eine Dampfblasenbildung in Tinte durch Erwärmung mit Hilfe eines in einem Flüssigkeitskanal angeordneten elektrothermischen Wandlerelements wie eines Heizelements erfolgt und die Tinte über eine mit dem Flüssigkeitskanal in Verbindung stehende Mikroöffnung durch die Ausdehnungsenergie einer Dampf- oder Luftblase ausgestoßen wird.
Weitere Ausführungsbeispiele
Nachstehend werden unter Bezugnahme auf die 29 bis 35 weitere Ausführungsbeispiele für die Konfiguration eines Tintenbehälters näher beschrieben, bei dem die festen Halbleiterbauelemente gemäß den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen Verwendung finden können.
Der in 29 dargestellte Tintenbehälter 501 umfasst einen in einem Gehäuse 503 angeordneten flexiblen Tintenbeutel 502 mit einer an dem Gehäuse 503 befestigten und von einem Gummistopfen 504 verschlossenen Beutelöffnung 502a, wobei eine Hohlnadel 505 zur Tintenführung in den Gummistopfen 504 gesteckt wird und ihn bis zum Innenraum des Tintenbeutels 502 durchsticht, wodurch die Tintenzufuhr zu einem nicht dargestellten Tintenstrahlkopf erfolgt. In dem Tintenbeutel 502 dieses Tintenbehälters 501 kann dann ein erfindungsgemäßes festes Halbleiterbauelement 506 angeordnet werden.
Der in 30 dargestellte Tintenbehälter 511 umfasst dagegen ein Tinte 513 aufnehmendes Gehäuse 512 mit einer Tintenzuführungsöffnung 514, an der ein Tintenstrahlkopf 515 zum Ausstoßen von Tinte auf Aufzeichnungspapier S zur Herbeiführung einer Aufzeichnung angebracht ist. In diesem Tintenbehälter 511 kann dann ein erfindungsgemäßes festes Halbleiterbauelement 516 in der Tinte 513 angeordnet werden.
Der in 31 dargestellte Tintenbehälter 521 umfasst dagegen eine vollständig abgeschlossene erste Kammer zur Aufnahme von Tinte 522, eine in einem Luftzuführungszustand befindliche zweite Kammer in Form einer Unterdruckkammer, in der ein Unterdruck-Erzeugungselement 523 zur Erzeugung eines Unterdrucks in der Tinte angeordnet ist, sowie einen Verbindungskanal 524 zur Verbindung der ersten Kammer und der zweiten Kammer im untersten Bereich des Tintenbehälters. Beim Verbrauch von Tinte über eine an der zweiten Kammer seitlich angeordnete Tintenzuführungsöffnung 525 strömt Luft von der zweiten Kammer in die erste Kammer, wobei die Tinte 522 von der ersten Kammer in die zweite Kammer geführt wird. Bei dem Tintenbehälter 521 mit dieser Konfiguration können dann in der ersten Kammer ein erfindungsgemäßes festes Halbleiterbauelement 525 und in der zweiten Kammer ein erfindungsgemäßes festes Halbleiterbauelement 526 angeordnet werden, wodurch ein Informationsaustausch in Bezug auf die in den unterteilten Kammern jeweils enthaltene Tinte ermöglicht wird.
Der in den 32 bis 34 jeweils dargestellte Tintenbehälter 541 umfasst wie im Falle des Ausführungsbeispiels gemäß 31 wiederum eine erste vollständig abgeschlossene Kammer zur Aufnahme von Tinte 547, eine in einem Luftzuführungszustand befindliche zweite Kammer in Form einer Unterdruckkammer, die ein Unterdruck-Erzeugungselement 546 enthält, sowie einen Verbindungskanal 548 zur Verbindung der ersten Kammer und der zweiten Kammer im untersten Bereich des Tintenbehälters. Die in der zweiten Kammer befindliche Tinte wird über eine Tintenzuführungsöffnung 549 verbraucht, die in einem auf der gegenüberliegenden Seite des Verbindungskanals 548 angeordneten Wandbereich der zweiten Kammer ausgebildet ist. Bei diesem Tintenbehälter 541 sind in der ersten Kammer feste Halbleiterbauelemente 542 und 543 angeordnet, während in der zweiten Kammer feste Halbleiterbauelemente 544 und 545 angeordnet sind. Im Falle des Tintenbehälters 521 gemäß 31 ist jeweils nur ein festes Halbleiterbauelement in der ersten und in der zweiten Kammer angeordnet, wobei jedes feste Halbleiterbauelement zwar Informationen in Bezug auf die in der jeweiligen Kammer vorhandene Tinte verarbeitet, diese Informationen jedoch nicht einfach miteinander verglichen werden können, da sich in der ersten und zweiten Kammer unterschiedliche Medien befinden.
Nachstehend wird unter Bezugnahme auf die 36A bis 36C näher auf die Gründe für die Anordnung von mehreren festen Halbleiterbauelementen sowohl in der ersten als auch in der zweiten Kammer eingangen. 36A zeigt ein Diagramm, das die Dämpfung einer zur Nachrichtenübertragung zwischen den beiden festen Halbleiterbauelementen verwendeten elektromagnetischen Welle für den Fall veranschaulicht, dass die beiden Halbleiterbauelemente jeweils auf die erste und die zweite Kammer verteilt sind. 36B zeigt ein Diagramm, das die Dämpfung einer zur Nachrichtenübertragung zwischen mehreren festen Halbleiterbauelementen verwendeten elektromagnetischen Welle für den Fall veranschaulicht, dass die Elemente in der ersten Kammer angeordnet sind (X), während 36C ein Diagramm zeigt, das die Dämpfung einer zur Nachrichtenübertragung zwischen mehreren festen Halbleiterbauelementen verwendeten elektromagnetischen Welle für den Fall veranschaulicht, dass die Elemente in der zweiten Kammer angeordnet sind (Y).
Wenn z. B. eine Tintenrestmenge oder dergleichen unter Verwendung einer elektromagnetischen Welle erfasst wird, fällt der Dämpfungsbetrag der Welle in der in 36A veranschaulichten Weise in der ersten und der zweiten Kammer jeweils unterschiedlich aus, da die erste Kammer nur Tinte enthält, während die zweite Kammer sowohl Tinte als auch das Unterdruck-Erzeugungselement enthält. Die Erfassung eines Zustands und die Steuerung einer Erfassung von Umgebungsinformationen ist daher mit Schwierigkeiten verbunden. Bei den Ausführungsbeispielen gemäß den 32 bis 34 sind dagegen in jeder Kammer mehrere feste Halbleiterbauelemente angeordnet, sodass eine Nachrichtenübertragung zwischen den in jeder Kammer befindlichen festen Halbleiterbauelementen in der in den 36B und 36C veranschaulichten Weise von Vorteil ist, da die Medien in diesem Falle gleich sind. Wenn mehrere feste Halbleiterbauelemente jeweils in der ersten und der zweiten Kammer in dieser Weise angeordnet sind, findet eine Korrektur der von den jeweiligen Elementen erfassten Daten zu deren Vergleich statt, was eine genaue Informationsverarbeitung in einem Tintenbehälter ermöglicht. Auf diese Weise ist eine genauere Informationserfassung in Echtzeit gewährleistet.
Weiterhin liegt jedoch ein Problem in Bezug auf die Frage vor, welche festen Halbleiterbauelemente aus der Vielzahl der festen Halbleiterbauelemente jeweils zur Informationserfassung im Innenbereich eines vorgegebenen Tintenbehälters Verwendung finden. Durch das Ausführungsbeispiel gemäß 32 wird ein Beispiel für ein Verfahren zur Bestimmung bzw. Unterscheidung eines betreffenden festen Halbleiterbauelements aus der Vielzahl der festen Halbleiterbauelemente veranschaulicht. Hierbei findet eine Kommunikation zwischen festen Halbleiterbauelementen 542 und 543 sowie zwischen festen Halbleiterbauelementen 544 und 545 statt. Als Verfahren zur Unterscheidung der festen Halbleiterbauelemente kann eine Änderung der Eigenschaften der festen Halbleiterbauelemente einer jeden Gruppe zur Erzielung einer unter unterschiedlichen Bedingungen erfolgenden Kommunikation in Betracht gezogen werden, was z. B. durch Änderung einer zu erfassenden Frequenz oder Amplitude erfolgen kann. Da eine solche Kommunikation durch eine in dieser Form erfolgende Änderung von Eigenschaften der festen Halbleiterbauelemente einer jeden Gruppe dann unter unterschiedlichen Bedingungen erfolgt, ist die Möglichkeit gegeben, jede Gruppe in Abhängigkeit von extern zugeführten Informationen in Betrieb zu nehmen bzw. zu betreiben.
Als weiteres Verfahren kann bei festen Halbleiterbauelementen, die sämtlich die gleichen Eigenschaften aufweisen, das Einfügen einer Kenn- oder Identifizierungsinformation (ID-Information) in die Halbleiterbauelemente vor ihrer Anordnung in einem vorgegebenen Tintenbehälter in Betracht gezogen werden, sodass in Abhängigkeit von der jeweiligen Identifizierungsinformation erkannt werden kann, welches feste Halbleiterbauelement verwendet wird. Alternativ kann in Betracht gezogen werden, vor der Anordnung der festen Halbleiterbauelemente in einem vorgegebenen Tintenbehälter eine Unterscheidungsinformation in deren Speicher vorzuspeichern, um auf diese Weise ein in Frage kommendes Halbleiterbauelement von mehreren festen Halbleiterbauelementen auf der Basis der in dem Speicher vorgespeicherten Information unterscheiden und erkennen zu können. Wenn bei Verwendung der Identifizierungsinformation (ID-Information) ein z. B. mit A bezeichnetes Identifizierungsinformationssignal (ID) aus dem Außenbereich zugeführt wird, können die unter die Kategorie A fallenden festen Halbleiterbauelemente miteinander kommunizieren und entsprechende erfasste Umgebungsinformationen im Außenbereich angezeigt oder in den Außenbereich übertragen werden. Alternativ können bei Zuführung eines mit B bezeichneten Identifizierungsinformationssignals (ID) die unter die Kategorie B fallenden festen Halbleiterbauelemente miteinander kommunizieren und entsprechende erfasste Umgebungsinformationen in den Außenbereich übertragen oder dort angezeigt werden. Ein ähnliches Verfahren findet dann auch im Falle der Verwendung eines Speichers Anwendung.
Nachstehend wird in Bezug auf die 32 bis 34 ein Verfahren zur Erfassung einer Tintenrestmenge durch Auswertung der Dämpfung des Verlaufs einer elektromagnetischen Welle als Beispiel näher beschrieben. Hierbei wird davon ausgegangen, dass die festen Halbleiterbauelemente 543, 544 und 545 in den Tintenbehälter 541 eingebettet sind, während das feste Halbleiterbauelement 542 bei diesem Beispiel in der in der ersten Kammer befindlichen Tinte 547 schwimmt. 32 zeigt einen Zustand, bei dem noch eine erhebliche Tintenmenge vorhanden ist, während 33 einen Zustand zeigt, bei dem die Tintenrestmenge bereits abgenommen hat, und 34 einen Zustand veranschaulicht, bei dem nur eine äußerst geringe Tintenrestmenge verblieben ist und sich nur in der die Unterdruckkammer bildenden zweiten Kammer noch Tinte befindet. Zunächst werden Beziehungen des Verlaufs von elektromagnetischen Wellen bei den festen Halbleiterbauelementen 542 und 543 sowie bei den festen Halbleiterbauelementen 544 und 545 als Ausgangszustand gespeichert. Wenn dann die Tinte 547 in der ersten Kammer im Vergleich zu dem in 33 dargestellten Ausgangszustand abnimmt, findet eine Annäherung der festen Halbleiterbauelemente 542 und 543 statt. Bei dieser Annäherung der Halbleiterbauelemente nimmt die Dämpfung des Verlaufs einer elektromagnetischen Welle ab, was gleichzeitig auch eine Abnahme der Tinte beinhaltet. Dies stellt ein effektives Verfahren zur jederzeit möglichen, beliebigen Ermittlung der Abnahme der Tintenrestmenge im Vergleich zu dem ursprünglichen Tintenfüllzustand dar.
Wenn sodann in dem in 34 dargestellten Zustand in der ersten Kammer keine Tinte mehr verblieben ist und sich demzufolge nichts mehr zwischen den beiden festen Halbleiterbauelementen 542 und 543 befindet, tritt auch nur eine geringe Dämpfung der elektromagnetischen Welle auf. Wenn in dem Zustand gemäß 34 keine Tinte mehr verblieben ist, erfolgt auch eine Kommunikation zwischen den festen Halbleiterbauelementen 544 und 545, wobei bei abnehmendem Flüssigkeitsstand 567 in dem Unterdruck-Erzeugungselement 546 schließlich zwischen den festen Halbleiterbauelementen 564 und 565 ein Bereich mit Tinte und ein Bereich ohne Tinte vorhanden sind. Sodann wird ein Punkt erreicht, bei dem eine Verteilung der Dämpfung einer Wellenform auftritt, die sich mit abnehmendem Tintenstand allmählich verringert. Auf diese Weise kann in Abhängigkeit von dem Punkt des Auftretens einer solchen Verteilung die verbliebene Tintenmenge ermittelt werden.
Im unteren Bereich von 34 ist hierbei ein Diagramm dargestellt, das ein Beispiel für eine Kommunikation des Tintenbehälters mit dem Außenbereich veranschaulicht. Zunächst führt ein Informationsaustausch zwischen Element-Empfangseinrichtungen 550 zu einem Informationsübertragungsergebnis zwischen den festen Halbleiterbauelementen 542 und 543. Hierbei werden die festen Halbleiterbauelemente unter Verwendung von Frequenzen, Amplituden, ID-Informationen, Speichern oder dergleichen erkannt bzw. unterschieden, sodass keine Informationen von einem falschen Halbleiterbauelement erhalten werden. Sodann wird das Ergebnis zu Beurteilungs- und Analysiereinrichtungen 551 übertragen, wobei anzuzeigende oder zu übertragende Ergebnisse in den Außenbereich übertragen oder dort angezeigt werden, während Informationen in Informationsspeichereinrichtungen 552 gespeichert werden. Hierbei können auch die in den Außenbereich übertragenen Informationen in den Informationsspeichereinrichtungen 552 gespeichert werden.
Wenn sodann eine Kommunikation zwischen den festen Halbleiterbauelementen 544 und 545 erfolgt, werden als Ergebnis dieser Kommunikation erfasste Informationen im Rahmen des Informationsaustausches zwischen den Element-Empfangseinrichtungen 550 in der vorstehend beschriebenen Weise erhalten. Die im Rahmen dieses Informationsaustausches zwischen den Element-Empfangseinrichtungen 550 empfangenen Informationen werden dann den Beurteilungs- und Analysiereinrichtungen 551 zugeführt, wobei ebenfalls Informationen in den Außenbereich übertragen oder dort angezeigt werden, falls dies erforderlich ist, während die anderen Informationen bzw. die bereits in den Außenbereich übertragenen oder dort angezeigten Informationen wiederum in den Informationsspeichereinrichtungen 552 gespeichert werden. Diese Operationen werden sodann wiederholt, wobei die in den Informationsspeichereinrichtungen 552 gespeicherte Menge an Informationen zunimmt und eine Informationsübertragung in den Außenbereich oder eine Anzeige der Informationen im Außenbereich erfolgen können. Außerdem erfolgt in einigen Fällen eine Bestimmung und Analyse der gespeicherten Informationen oder zwischen neu empfangenen Informationen und den in den Informationsspeichereinrichtungen 552 gespeicherten Informationen, wobei das Ergebnis dann in den Außenbereich übertragen wird. Auf diese Weise erfolgt bei einer Vielzahl von festen Halbleiterbauelementen in einem vorgegebenen Tintenbehälter bei jeder Gruppe eine Kommunikation, wobei im Rahmen einer jeden Kommunikation ein Zustand festgestellt und analysiert und Informationen gespeichert werden, sodass Informationen jederzeit in Abhängigkeit von den jeweils vorliegenden Erfordernissen erhalten werden können.
Die 38, 39A und 39B zeigen Ablaufdiagramme, die die Art der Erfassung von Informationen in einem Tintenbehälter bei den Konfigurationen gemäß den 32 bis 34 veranschaulichen.
38 zeigt zunächst ein Ablaufdiagramm, das ein Beispiel für ein Verfahren zur Erfassung einer Tintenrestmenge veranschaulicht. Zunächst wird den in der ersten Kammer befindlichen festen Halbleiterbauelementen 542 und 543 eine zur Erfassung der Tintenrestmenge erforderliche EMK zugeführt. Obwohl gleichzeitig auch eine Zuführung einer EMK zu den festen Halbleiterbauelementen 544 und 545 erfolgen kann, wird bei diesem Ausführungsbeispiel aus Gründen der Effizienz und zur Verhinderung von Störungen auf Grund einer gleichzeitigen Zuführung von elektrischer Energie zu einer Vielzahl von festen Halbleiterbauelementen die EMK zuerst nur den festen Halbleiterbauelementen in der ersten Kammer zugeführt. Sodann wird unter Verwendung der zugeführten elektrischen Energie die Tintenrestmenge in der ersten Kammer im Rahmen einer beiderseitigen Kommunikation zwischen den festen Halbleiterbauelementen 542 und 543 erfasst. Wenn hierbei wie im Falle der Zustände gemäß den 32 und 33 noch Tinte vorhanden ist, wird eine die Tintenrestmenge betreffende Information in den Außenbereich übertragen oder dort angezeigt. Wenn dagegen in der ersten Kammer keine Tinte verblieben ist, wie dies in 34 veranschaulicht ist, wird den in der zweiten Kammer angeordneten festen Halbleiterbauelementen 544 und 545 elektrische Energie aus dem Außenbereich zugeführt. Sodann wird in der vorstehend beschriebenen Weise unter Verwendung der zugeführten elektrischen Energie die Tintenrestmenge in der zweiten Kammer im Rahmen einer beiderseitigen Kommunikation zwischen den festen Halbleiterbauelementen 544 und 545 erfasst. Wenn hierbei festgestellt wird, dass noch Tinte vorhanden ist, wird die Tintenrestmenge angezeigt. Da in der ersten Kammer bereits keine Tinte mehr verblieben ist., wird außerdem die Information in den Außenbereich übertragen oder dort angezeigt, dass ein gewisser Tintenmangel vorliegt. Darüber hinaus sollte vorzugsweise auch eine Warnmeldung abgegeben werden, der z. B. zu entnehmen ist, wieviele Aufzeichnungsblätter mit Hilfe der verbliebenen Tinte noch ausgedruckt werden können. Wenn dagegen auch keine Tintenrestmenge mehr vorhanden ist, wird eine Warnmeldung in Bezug auf den nun erforderlichen Austausch eines Tintenbehälters angezeigt und nach erfolgtem Austausch des Tintenbehälters der vorliegende Druckzustand bzw. ein Testbericht ausgedruckt.
Die 39A und 39B zeigen Ablaufdiagramme, die ein Beispiel für die Erfassung eines Tintenzustands im Bereich einer Tintenzuführungsöffnung veranschaulichen, worauf nachstehend unter Bezugnahme auf die Konfigurationen der Ausführungsbeispiele gemäß den 32 bis 34 näher eingegangen wird. Bei diesem Beispiel kann im übrigen eine Detektion auch bei einem Tintenbehälter erfolgen, der nur die zweite Kammer aufweist. Zunächst wird ein Tintenzustand im Rahmen einer beiderseitigen Kommunikation der festen Halbleiterbauelemente 544 und 545 in der zweiten Kammer erfasst, wenn in der in den 39A und 39B dargestellten Weise die Stromversorgung eines Hauptgerätes eingeschaltet oder die Nachricht übermittelt wird, dass ein Druckvorgang erfolgt. Wenn hierbei in der in 39A dargestellten Weise keine Funktionsstörung vorliegt, geht der Ablauf unmittelbar nach dem Einschalten der Stromversorgung und vor dem Drucken auf einen Druckablauf über. Wenn jedoch eine Funktionsstörung erfasst wird, was z. B. der Fall ist, wenn Luft über eine Tintenzuführungsöffnung eindringt, erfolgt zunächst eine automatische Absaugregenerierung, woraufhin der Ablauf auf den Druckablauf übergeht. Wenn hierbei keine automatische Absaugregenerierung erfolgen kann, wird in den Außenbereich die Information übertragen oder dort angezeigt, dass eine Absaugregenerierung durchzuführen ist, wobei nach Durchführung dieser Absaugregenerierung der Ablauf auf den Druckablauf in der in 39B veranschaulichten Weise übergeht. Auf diese Weise können eine Vielzahl von festen Halbleiterbauelementen im Bereich einer Tintenzuführungsöffnung zur Erfassung eines Tintenzustands in deren Umgebungsbereich angeordnet und eine Absaugregenerierung in Abhängigkeit von den Erfordernissen durchgeführt werden, wodurch sich die Operationen für eine Absaugregenerierung, die üblicherweise unabhängig vom Tintenzustand regelmäßig durchgeführt werden, verringern lassen und kein übermäßiger Tintenverbrauch auftritt.
Bei dem vorstehend beschriebenen Verfahren zur Erfassung von Informationen aus dem Innenbereich eines Tintenbehälters handelt es sich lediglich um ein Beispiel. Bei diesem Beispiel werden zunächst in der ersten Kammer Umgebungsinformationen erfasst, während eine Informationserfassung unter Verwendung der festen Halbleiterbauelemente in der zweiten Kammer nur erfolgt, wenn in der ersten Kammer keine Tinte mehr vorhanden ist. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, eine gleichzeitige Erfassung von Umgebungsinformationen in der ersten Kammer und der zweiten Kammer vorzunehmen und dann die Ergebnisse zu korrigieren, wodurch eine Erfassung von Umgebungsinformationen unter Einbeziehung eines Vergleichs von Relativwerten erhalten wird.
Der in 35 dargestellte Tintenbehälter 531 enthält im übrigen ein poröses Material 532 zur Aufnahme von Tinte, mit dem ein Tintenstrahlkopf 533 in Verbindung steht, der die festgehaltene Tinte zu Aufzeichnungszwecken verwendet. Bei dem diese Konfiguration aufweisenden Tintenbehälter 531 können dann erfindungsgemäße feste Halbleiterbauelemente 534 und 535 auf der Seite des Tintenbehälters bzw. auf der Seite des Tintenstrahlkopfes angeordnet werden, wodurch ein Informationsaustausch in Bezug auf die in jedem dieser Teilbereiche enthaltenen Tinte ermöglicht wird.
Die 37A und 37B zeigen ebenfalls Schnittansichten, die Ausführungsbeispiele für das Erfassen des Vorhandenseins von Tinte unter Verwendung von mehreren festen Halbleiterbauelementen veranschaulichen.
Hierbei zeigen die 37A und 37B einen Tintenbehälter 571, in dem nur Tinte enthalten ist, während andere Medien wie z. B. ein Schwamm überhaupt nicht oder nur in einem Teil des Tintenbehälters 571 vorgesehen sind. In diesem Tintenbehälter 571 sind feste Halbleiterbauelemente 572 und 573 angeordnet, wobei das feste Halbleiterbauelement 572 an der Oberfläche der in dem Tintenbehälter 571 enthaltenen Tinte schwimmt, während das feste Halbleiterbauelement 573 im tiefsten Bereich am Boden des Tintenbehälters 571 angebracht ist. In dem in 37A dargestellten Normalzustand, bei dem eine ausreichende Tintenmenge in dem Tintenbehälter 571 vorhanden ist, findet zwischen den festen Halbleiterbauelementen 572 und 573 zunächst keine Kommunikation statt. Hierbei besteht jedoch z. B. auch die Möglichkeit, einen Tintenzustand nur mit Hilfe des festen Halbleiterbauelements 572 oder nur mit Hilfe des festen Halbleiterbauelements 573 zu erfassen. Wenn nun die Tintenrestmenge in dem Tintenbehälter 571 abnimmt und nach Verbrauch der meisten Tinte der in 37B dargestellte Zustand erreicht ist, treten die festen Halbleiterbauelemente 573 und 572 miteinander in Kontakt, da der Boden des Tintenbehälters 571 ein Gefälle aufweist und das feste Halbleiterbauelement 573 am tiefsten Punkt des Bodens angeordnet ist. Wenn somit die festen Halbleiterbauelemente 573 und 572 in Kontakt treten, wird auf diese Weise die Erfassung des Vorhandenseins/Nichtvorhandenseins von Tinte ermöglicht, indem in den Außenbereich die Information übertragen wird, dass keine Tinte mehr vorhanden ist. Auf diese Weise kann somit eine neue Funktion erhalten werden, indem mehrere feste Halbleiterbauelemente miteinander kombiniert oder in Kontakt gebracht werden.
Wie vorstehend beschrieben, sind somit zwei oder mehr feste Halbleiterbauelemente in einem Tintenbehälter angeordnet und stehen in einem gegenseitigen Informationsaustausch, wodurch Umgebungsinformationen im Bereich der festen Halbleiterbauelemente erfasst und in den Außenbereich übertragen oder dort angezeigt werden können. Auf diese Weise können Informationen bezüglich der in dem Tintenbehälter befindlichen Tinte, des Drucks im Tintenbehälter oder dergleichen auf einfache Weise z. B. zu einem im Außenbereich angeordneten Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät in Echtzeit übertragen werden.
Wenn somit zwei oder mehr feste Halbleiterbauelemente in dieser Weise in einem Tintenbehälter angeordnet sind, kann als Verfahren zur Zuführung einer EMK aus dem Außenbereich zu dieser Vielzahl von festen Halbleiterbauelementen einerseits eine direkte Zuführung der EMK aus dem Außenbereich zu den jeweiligen festen Halbleiterbauelementen in der vorstehend beschriebenen Weise in Betracht gezogen werden. Alternativ kann die EMK zunächst aus dem Außenbereich einem festen Haupt-Halbleiterbauelement aus der Vielzahl der festen Halbleiterbauelemente und sodann von diesem festen Haupt-Halbleiterbauelement den anderen festen Halbleiterbauelementen zugeführt werden.
Weitere Ausführungsbeispiele
40 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels für eine Konfiguration eines Tintenstrahl-Aufzeichnungsgeräts mit einem Tintenbehälter, der mit dem erfindungsgemäßen festen Halbleiterbauelement ausgestattet ist. An dem in 40 dargestellten Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät 600 ist eine Aufzeichnungskopfpatrone 601 angebracht, die einen Flüssigkeitsausstoßkopf zum Ausstoßen von Tinte zu Druck- und Aufzeichnungszwecken sowie einen gemäß den 12 bis 22 ausgestalteten Tintenbehälter zur Aufnahme der dem Flüssigkeitsausstoßkopf zuzuführenden Flüssigkeit umfasst. Bei dem Aufzeichnungsgerät 600 sind ferner Einrichtungen 622 zur Zuführung einer EMK als externe Energie zu einem in dem Tintenbehälter angeordneten kubischen bzw. dreidimensionalen Halbleiterbauelement sowie (nicht dargestellte) Einrichtungen zur beiderseitigen Informationsübertragung mit dem Halbleiterbauelement vorgesehen.
Wie in 40 dargestellt ist, ist die Aufzeichnungskopfpatrone 601 an einem (nachstehend vereinfacht als Wagen bezeichneten) Druckwagen oder Druckschlitten 607 angebracht, der mit einer Spiralnut 606 einer Antriebsspindel 605 in Eingriff steht, die in Wirkverbindung mit der Vorwärts- und Rückwärtsdrehung eines Antriebsmotors 602 über Antriebsübertragungszahnräder 603 und 604 in Drehung versetzt wird. Die Aufzeichnungskopfpatrone 601 wird hierbei im Rahmen des über den Antriebsmotor 602 erfolgenden Antriebs in Richtung der Pfeile a und b zusammen mit dem Wagen 607 entlang einer Führungsschiene 608 hin- und herbewegt. Das Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät 600 umfasst ferner eine (nicht dargestellte) Aufzeichnungsmaterial-Transporteinrichtung zum Transport und Zuführen eines als Aufzeichnungsmaterial dienenden Druckblattes P bei der Aufnahme einer Flüssigkeit wie Tinte, die von der Aufzeichnungskopfpatrone 601 ausgestoßen wird. Mit Hilfe einer Blattandruckplatte 610 wird das von der Aufzeichnungsmaterial-Transporteinrichtung über eine Auflagewalze 609 geführte Druckblatt P hierbei in der Bewegungsrichtung des Wagens 607 gegen die Auflagewalze 609 gedrückt.
In der Nähe eines Endes der Antriebsspindel 605 sind Optokoppler 611 und 612 angeordnet, die als Ruhe- oder Ausgangsstellungsdetektoren zur Erfassung der Anwesenheit eines Hebels 607a des Wagens 607 in ihrem Bereich dienen und eine entsprechende Umschaltung oder dergleichen der Drehrichtung des Antriebsmotors 602 herbeiführen. In der Nähe eines Endes der Auflagewalze 609 ist eine Halterung 613 für ein Kappenelement 614 vorgesehen, das die Vorderseite mit den Ausstoßöffnungen der Aufzeichnungskopfpatrone 601 abdeckt. Außerdem ist eine Tintenabsorptionseinrichtung 615 zur Absorption von Tinte vorgesehen, die sich in dem Kappenelement 614 bei einem Leerausstoß der Aufzeichnungskopfpatrone 601 ansammelt. Mit Hilfe dieser Tintenabsorptionseinrichtung 615 erfolgt über die Öffnung des Kappenelements 614 eine Absaugregenerierung der Aufzeichnungskopfpatrone 601.
Weiterhin umfasst das Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät 600 einen Gehäuseträger 619, der ein bewegliches Element 618 umfasst, das senkrecht zu der Bewegungsrichtung des Wagens 607 eine Vorwärts- und Rückwärtsbewegung ausführt, wobei an dem beweglichen Element 618 eine Reinigungsklinge 617 befestigt ist. Die Ausgestaltung der Reinigungsklinge 617 ist jedoch nicht auf diese Form beschränkt, sondern es kann natürlich auch eine bekannte Reinigungsklinge anderer Art Verwendung finden. Zur Einleitung eines Absorptionsvorgangs bei einer über die Tintenabsorptionseinrichtung 615 erfolgenden Absorptionsregenerierung ist außerdem ein Hebel 620 vorgesehen, der sich in Verbindung mit der Bewegung eines mit dem Wagen 607 in Eingriff stehenden Nockens 621 bewegt, wobei die Antriebskraft des Antriebsmotors 602 im Rahmen einer Bewegungssteuerung von einer bekannten Kraftübertragungseinrichtung wie einer Schaltkupplung übertragen wird. Ferner ist auf der Seite des Aufzeichnungsgerätes ein in 40 nicht dargestellter Tintenstrahl-Aufzeichnungssteuerabschnitt vorgesehen, über den einem in der Aufzeichnungskopfpatrone 601 vorgesehenen jeweiligen Heizelement ein Signal zugeführt wird und die Antriebssteuerung der vorstehend beschriebenen Mechanismen erfolgt.
Bei dem die vorstehend beschriebene Konfiguration aufweisenden Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät 600 führt die Aufzeichnungskopfpatrone 601 eine Hin- und Herbewegung über die gesamte Breite des von der vorstehend beschriebenen Aufzeichnungsmaterial-Transporteinrichtung über die Auflagewalze 609 geführten Druckblattes P hinweg durch. Wenn im Rahmen dieser Bewegung der Aufzeichnungskopfpatrone 601 von einer (nicht dargestellten) Ansteuersignal-Zuführungseinrichtung ein Ansteuersignal zugeführt wird, erfolgt über den Flüssigkeitsausstoßkopf ein entsprechender Tintenausstoß (d. h., ein Ausstoß einer Aufzeichnungsflüssigkeit) auf das Aufzeichnungsmaterial, wodurch eine Aufzeichnung erfolgt.
Nachstehend wird ein bevorzugtes spezifisches Ausführungsbeispiel für die Anordnung des erfindungsgemäßen festen Halbleiterbauelements in einem Tintenbehälter in näheren Einzelheiten beschrieben.
Zunächst wird auf ein Ausführungsbeispiel für eine bei dem erfindungsgemäßen festen Halbleiterbauelement verwendbare Informationserfassungseinrichtung näher eingegangen. Wenn das in einem Tintenbehälter angeordnete feste Halbleiterbauelement als kugelförmiges Siliciumelement ausgestaltet ist, können in Bezug auf die vorstehend beschriebene Informationserfassungseinrichtung in Betracht gezogen werden:

(1) Ein Sensor zur Erfassung des pH-Wertes von Tinte, der eine SiO₂-Schicht oder eine SiN-Schicht als ionenempfindliche Schicht aufweist.
(2) Ein Sensor, der das Vorhandensein von Tinte in Abhängigkeit von einer Feuchtigkeitsbildung im Tintenbehälter auf der Basis der elektrischen Leitfähigkeit eines Materials erfasst, oder dergleichen.

Nachstehend wird auf ein spezifisches Ausführungsbeispiel für eine bei dem erfindungsgemäßen festen Halbleiterbauelement verwendbare Energieerzeugungseinrichtung näher eingegangen. 41 veranschaulicht das Prinzip der Erzeugung elektrischer Energie bei einer Energieerzeugungseinrichtung, die einen Bestandteil des erfindungsgemäßen festen Halbleiterbauelements bildet.
Wenn bei der Schaltungsanordnung gemäß 41 eine elektrische Drosselspule L eines Schwingkreises 102 in die Nähe einer Spule La eines externen Schwingkreises 101 gebracht und ein Strom Ia über die Spule La des externen Schwingkreises 101 geführt wird, wird von diesem Strom Ia ein die Spule L des Schwingkreises 102 durchdringender magnetischer Induktionsfluss B erzeugt. Bei einer Änderung des Stroms Ia ändert sich auch der die Spule L durchdringende magnetische Induktionsfluss B, sodass in der Spule L eine EMK V induziert wird. Der Schwingkreis 102 wird somit als Energieerzeugungseinrichtung in dem kugelförmigen Siliciumelement angeordnet, während der externe Schwingkreis 101 z.B. in einem Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät außerhalb des Elements derart angeordnet wird, dass sich die Drosselspule L des elementseitigen Schwingkreises 102 in der Nähe der Spule La des außerhalb des Elements angeordneten Schwingkreises 101 befindet, sodass elektrische Energie zur Ansteuerung und Betätigung des Elements von der durch externe elektromagnetische Induktion induzierten EMK erzeugt wird.
Wenn bei dem in dem kugelförmigen Siliciumelement als Energieerzeugungseinrichtung ausgebildeten Schwingkreis 102 die Spule L eine Anzahl von N Windungen aufweist, ist der die Spule L durchdringende magnetische Induktionsfluss P dem Produkt der Anzahl Na von Windungen der Spule La des externen Schwingkreises 101 und des Stroms Ia proportional. Wenn mit k eine Proportionalitätskonstante bezeichnet wird, gilt somit folgende Gleichung: B = K·Na·Ia
Die in der Spule L induzierte EMK V ist dann durch die nachstehende Gleichung gegeben: V = -N{dB/dt} = –kNaN{dIa/dt} = –M{dIa/dt}
Wenn die magnetische Permeabilität eines Magnetkerns der Spule durch μ_a und ein Magnetfeld durch H gegeben sind, lässt sich der magnetische Induktionsfluss folgendermaßen ausdrücken: B = μaH(z) = {μaNaIara 2/2 (ra 2 + z2)3/2}
Hierbei ist mit z der Abstand zwischen der Spule des externen Schwingkreises und der in dem kugelförmigen Siliciumelement ausgebildeten Spule bezeichnet.
Die Gegeninduktivität M ist hierbei durch die nachstehende Gleichung gegeben, wobei mit μ₀ die absolute Permeabilität des Vakuums bezeichnet ist. M = {μ N/IaμIa}∫sB·dS = {μμara 2NaNS/2 μ0 (ra 2 + z2)3/2}
In Bezug auf die Impedanz Z des in dem kugelförmigen Siliciumelement ausgebildeten Schwingkreises gilt: Z(ω) = R + j{ωL – (1/ωC)}
Für die Impedanz Za des externen Schwingkreises gilt dagegen: Za(ω) = Ra + jωLa – {ω2M2/Z(ω)}
Hierbei bezieht sich j auf die Magnetisierung. Die Resonanzimpedanz Zo des externen Schwingkreises (bei einem Maximalwert des elektrischen Stroms Ia) ergibt sich dann aus: Zo(ω0) = Ra + jLaω0 – (ω0 2M2/R)
Weiterhin gilt für die Phasenverzögerung ϕ dieses Schwingkreises: tanϕ = {jLaω0 – (ω0 2M2/R)}/R
Ferner ergibt sich die Resonanzfrequenz f₀ des externen Schwingkreises aus: f0 = 1/2π (LC)1/2
Auf Grund der vorstehenden Beziehungen ergibt sich, dass eine Änderung der Impedanz des in dem kugelförmigen Siliciumelement ausgebildeten Schwingkreises 102 auf Grund einer Änderung der Tintenmenge in dem Tintenbehälter auch eine Änderung der Frequenz des externen Schwingkreises 101 zur Folge hat, sodass sich diese Veränderung der Tintenmenge in Bezug auf Amplitude und Phasendifferenz bei der Impedanz des externen Schwingkreises 101 wiederspiegelt. Hierbei beziehen sich die Phasendifferenz und die Amplitude auch auf die Tintenrestmenge (d. h., auf eine Änderung von z).
Wenn somit die Resonanzfrequenz des externen Schwingkreises 101 variabel ist und umgebungsbedingte Änderungen des Ausgangssignals (der Impedanz) des in dem kugelförmigen Siliciumelement ausgebildeten Schwingkreises 102 auftreten, kann auf der Basis dieser Frequenzabhängigkeit z. B. das Vorhandensein von Tinte oder einer entsprechenden Tintenrestmenge festgestellt werden.
Ein in dem kugelförmigen Siliciumelement ausgebildeter Schwingkreis kann somit nicht nur als Energieerzeugungseinrichtung zur Erzeugung elektrischer Energie sondern auch als Teil einer Einrichtung zur Erfassung von Änderungen der Tintenmenge in einem Tintenbehälter auf der Basis der jeweils vorliegenden Beziehung zwischen dem internen und einem externen Schwingkreis Verwendung finden.
Das Halbleiterbauelement 11 kann hierbei an einer Tintenoberfläche schwimmen. Nachstehend wird insbesondere auch in Bezug auf das Herstellungsverfahren auf ein solches, an der Tintenoberfläche schwimmendes Halbleiterbauelement 11 näher eingegangen.
Die 45A bis 45G zeigen schematische Darstellungen einer Folge von Herstellungsschritten zur Veranschaulichung eines Ausführungsbeispiels für ein Verfahren zur Herstellung eines schwimmfähigen festen Halbleiterbauelements 11 unter Verwendung eines kugelförmigen Siliciumelements, das die Basis des vorstehend beschriebenen kugelförmigen Halbleiterbauelements bildet. In den 45A bis 45G sind hierbei die jeweiligen Schritte in Form von Querschnittansichten dargestellt, die durch die Mitte des kugelförmigen Siliciumelements hindurchverlaufen. Hierbei wird ein Herstellungsverfahren anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben, bei dem das kugelförmige Siliciumelement dahingehend ausgestaltet wird, dass sich der Schwerpunkt in einem unter dem Mittelpunkt liegenden Bereich befindet und der obere Innenbereich der Kugel als Hohlraum ausgebildet und luftdicht verschlossen ist.
Wie in den 45A bis 45G veranschaulicht ist, erfolgt nach der Ausbildung einer thermisch oxidierten SiO₂-Schicht 202 auf der gesamten Oberfläche des kugelförmigen Siliciumelements 201 gemäß 45A sodann eine Musterbildung unter Verwendung eines fotolithografischen Prozesses, wobei in einem Teil der SiO₂-Schicht 202 in der in 45C dargestellten Weise eine Öffnung 203 ausgebildet wird.
Sodann wird in der in 45D veranschaulichten Weise die obere Hälfte des kugelförmigen Siliciumelements 201 mit Hilfe eines unter Verwendung einer KOH-Lösung erfolgenden anisotropen Ätzens durch die Öffnung 203 hindurch entfernt, wodurch ein Hohlraum 204 ausgebildet wird. Anschließend werden die gesamten freiliegenden Bereiche des kugelförmigen Siliciumelements 201 und der SiO₂-Schicht 202 einschließlich der Innenseite des Hohlraums 204 in der in 45E veranschaulichten Weise unter Verwendung eines LPCVD-Verfahrens mit einer SiN-Schicht 205 beschichtet.
Danach wird in der in 45F dargestellten Weise eine Cu-Schicht 206 auf der Außenseite der SiN-Schicht 205 unter Verwendung eines CVD-Metallisierungsverfahrens ausgebildet. Wie in 45G dargestellt ist, wird sodann mit Hilfe eines bekannten fotolithografischen Verfahrens in der Cu-Schicht 206 eine Musterbildung vorgenommen, bei der die einen Teil des Schwingkreises 102 bildende elektrische Drosselspule L mit N Windungen ausgebildet wird. Anschließend wird das die elektrische Drosselspule L nunmehr enthaltende Halbleiterbauelement aus einem Vakuumgerät in Luft verbracht und die in dem oberen Bereich ausgebildete Öffnung 203 mit Hilfe eines aus einem Kunstharz oder einem Stopfen bestehenden Dichtungselements 207 derart verschlossen, dass ein luftdichter Verschluss des Hohlraums 204 in der Kugel erhalten wird. Bei einer auf diese Weise erfolgenden Herstellung besitzt das aus Silicium bestehende Halbleiterbauelement bereits selbst einen Auftrieb.
Stabilisierung eines schwimmfähigen festen Halbleiterbauelements an der Oberfläche einer Flüssigkeit
Wenn ein festes Halbleiterbauelement mit einem Hohlraum versehen wird und die Zuführung von elektrischer Energie zu diesem festen Halbleiterbauelement mit Hilfe des vorstehend beschriebenen Schwingkreises und des externen Schwingkreises erfolgt, muss unabhängig vom jeweiligen Zustand des Tintenbehälters gewährleistet sein, dass ein stabiler magnetischer Induktionsfluss (ein stabiles Magnetfeld) zwischen dem in dem Halbleiterbauelement ausgebildeten Schwingkreis und dem externen Schwingkreis vorliegt, d. h., es muss eine stabile Ausrichtung des Halbleiterbauelements in Bezug auf den externen Schwingkreis gewährleistet sein. Bei einer Schwimmbewegung des Halbleiterbauelements in einer Flüssigkeit wie Tinte, ist jedoch zu berücksichtigen, dass der Flüssigkeitspegel auf Grund von externen Einwirkungen schwanken bzw. Wellenbewegungen ausführen kann und damit die Ausrichtung des Halbleiterbauelements verändert. Für einen solchen Fall ist daher der Schwerpunkt des schwimmfähigen Halbleiterbauelements derart festgelegt, dass eine stabile Lage des Halbleiterbauelements in der Flüssigkeit aufrechterhalten wird.
Wie in den 46A und 46B veranschaulicht ist, müssen bei einem kugelförmig ausgebildeten und in einer Flüssigkeit schwimmenden festen Halbleiterbauelement 210 die nachstehenden Beziehungen gegeben sein, damit sich das feste Halbleiterbauelement 210 in einem Gleichgewichtszustand befindet, wie er in 46A veranschaulicht ist:

(1) Auftriebskraft F = Objektgewicht W, und
(2) die Auftriebswirkungslinie und die Gewichts- oder Massenwirkungslinie (eine durch den Schwerpunkt G hindurchverlaufende Linie) müssen zusammenfallen.

Wenn dann in der in 46B dargestellten Weise der Flüssigkeitspegel durch externe Einwirkungen schwankt bzw. Wellenbewegungen ausführt und das feste Halbleiterbauelement 210 in Bezug auf den Gleichgewichtszustand eine Schräglage einnimmt, bewegt sich auch der Auftriebsmittelpunkt C, sodass die Auftriebskraft und das Gewicht bzw. die Masse ein Kräftepaar bilden.
Der Schnittpunkt der Gewichts- bzw. Massenwirkungslinie im Gleichgewichtszustand (die strichpunktierte Linie gemäß 46B) mit der Auftriebswirkungslinie in einer Schräglage (der durchgezogenen Linie in 46B) wird hierbei als Metazentrum (MC) bezeichnet, wobei der Abstand h zwischen dem Metazentrum und dem Schwerpunkt G als Höhe des Metazentrums bezeichnet wird. Das Bezugszeichen L bezeichnet hierbei in der Figur den jeweiligen Tintenstand.
Das Metazentrum des festen Halbleiterbauelements 210 liegt in der dargestellten Weise über dem Schwerpunkt G, sodass das Kräftepaar (die Rückführkraft) in einer Richtung wirkt, in der eine Rückführung des festen Halbleiterbauelements in die ursprüngliche Gleichgewichtslage erfolgt. Diese Rückführkraft T lässt sich folgendermaßen ausdrücken: T = WhsinΘ = FhsinΘ = ρgVhsinΘ (> 0)
Das von dem festen Halbleiterbauelement 210 verdrängte Flüssigkeitsvolumen ist hierbei mit V bezeichnet, während das spezifische Gewicht des festen Halbleiterbauelements 210 mit ρg bezeichnet ist.
Zur Gewährleistung einer positiven Rückführkraft T ist es somit erforderlich und auch hinreichend, dass die Bedingung h > 0 erfüllt ist.
Aus 46B ergibt sich dann die nachstehende Gleichung, wobei mit I das Trägheitsmoment um eine Achse O bezeichnet ist. h = (I/V) – CG
Das Vorliegen der Bedingung (I/V) > CG ist somit erforderlich aber auch hinreichend, damit das feste Halbleiterbauelement 210 stabil in der Tinte schwimmt, eine EMK über den externen Schwingkreis induziert wird und ein beiderseitiger Informationsaustausch mit außerhalb des festen Halbleiterbauelements angeordneten Übertragungseinrichtungen erfolgen kann.
Zur Herstellung einer Treiber- bzw. Ansteuerschaltung eines solchen festen Halbleiterbauelements findet ein N-MOS-Schaltkreiselement Verwendung. 42 zeigt eine schematische Querschnittsansicht eines solchen N-MOS-Schaltkreiselements in Form eines Vertikalschnitts.
Wie 42 zu entnehmen ist, werden auf einem Si-Substrat 401 mit P-Leitfähigkeit in einem N-Wannenbereich 402 ein P-MOS-Element 450 und in einem P-Wannenbereich 403 ein N-MOS-Element 451 durch Störstelleneinbringung und -diffusion wie Ionenimplantation im Rahmen eines üblichen MOS-Herstellungsverfahrens ausgebildet. Das P-MOS-Element 450 und das N-MOS-Element 451 bestehen hierbei jeweils aus einer Gate-Elektrode 415, die durch im Rahmen eines CVD-Verfahrens erfolgende Aufbringung einer Polysiliciumschicht mit einer Dicke von 4000 bis 5000 Angström auf eine Gate-Isolierschicht 408 mit einer Dicke von einigen 100 Angström erhalten wird, sowie aus einem Source-Bereich 405 und einem Drain-Bereich 406 usw., bei denen eine N- oder P-Störstelleneinbringung erfolgt ist, wobei von diesen P-MOS-Elementen 450 und N-MOS-Elementen 451 eine C-MOS-Logikschaltung gebildet wird.
Außerdem ist in dem P-Wannensubstrat 403 durch Störstelleneinbringung und -diffusion oder dergleichen zur Bildung eines Treiberelements ein N-MOS-Transistor 301 ausgebildet, der einen Drain-Bereich 411, einen Source-Bereich 412, eine Gate-Elektrode 413 und dergleichen umfasst.
Wenn der N-MOS-Transistor 301 hierbei einen Element-Ansteuerungstreiber bildet, beträgt der Abstand L zwischen den Drain-Elektroden von jeweiligen Transistoren minimal etwa 10 μm. Hierbei wird ein Teil dieses Abstands von 10 μm von der 2 × 2 μm betragenden Breite eines Kontaktes 417 zwischen dem Source-Bereich und dem Drain-Bereich gebildet, der tatsächlich jedoch nur den halben Wert von 2 μm aufweist, da die andere Hälfte mit einem benachbarten Transistor geteilt wird. Ferner umfasst der Abstand L den 2 × 2 μm = 4 μm betragenden Abstand zwischen dem Kontakt 417 und der Gate-Elektrode 413 sowie die 4 μm betragende Breite der Gate-Elektrode 413, sodass sich ein Gesamtwert von 10 μm ergibt.
Zwischen den Elementen ist ein Trennbereich 453 in Form einer Oxidschicht durch Feldoxidation in einer Dicke von 5000 bis zu 10000 Angström zur Elementtrennung ausgebildet, wobei diese Feldoxidschicht eine erste Wärmespeicherschicht 414 bildet.
Nach der Ausbildung der jeweiligen Elemente wird eine Isolierzwischenschicht 416 in Form einer PSG-Schicht, einer BPSG-Schicht oder dergleichen mit einer Dicke von annähernd 7000 Angström im Rahmen eines CVD-Verfahrens aufgebracht und durch eine Wärmebehandlung geglättet, woraufhin eine Verbindung durch eine eine erste Verbindungsschicht bildende AI-Elektrode 417 über ein Kontaktloch erfolgt. Sodann wird eine Isolierzwischenschicht 418 in Form einer SiO₂-Schicht oder dergleichen im Rahmen eines CVD-Plasmaverfahrens mit einer Dicke von 10000 bis 15000 Angström aufgebracht, wobei ein weiteres Durchgangsloch ausgebildet wird.
Der in der vorstehend beschriebenen Weise ausgebildete N-MOS-Schaltkreis wird dann über das vorstehend beschriebene Durchgangsloch mit einem die erfindungsgemäße Energieerzeugungseinrichtung bildenden Schwingkreis, einem die Informationserfassungseinrichtung bildenden Sensorabschnitt oder dergleichen verbunden.
Als beiderseitiges Nachrichtenübertragungsverfahren zwischen einer externen Nachrichtenübertragungseinrichtung und dem in der vorstehend beschriebenen Weise ausgebildeten festen Halbleiterbauelement kann darüber hinaus die Verwendung eines lokalen Funknetzes in Form eines LAN-Funksystems im Mikrowellen-Frequenzbereich oder eines Submillimeterwellen-/Millimeterwellen-Frequenzen verwendenden drahtlosen Zugriffssystems in Betracht gezogen werden.
Nachstehend wird kurz auf den Sende- und Empfangsvorgang bei einem LAN-Funksystem eingegangen, wobei eine Datenübertragung von dem festen Halbleiterbauelement zu einem Aufzeichnungsgerät näher betrachtet wird. Im Falle einer auch von dem Aufzeichnungsgerät zu dem festen Halbleiterbauelement erfolgenden umgekehrten Datenübertragung wird jeder Seite eine Datenidentifizierung zugeordnet, sodass sich durch diese Identifizierungsinformationen Sendeseite und Empfangsseite voneinander unterscheiden lassen.
Das auf der Sendeseite befindliche feste Halbleiterbauelement umfasst hierbei einen Zeilenüberwachungsabschnitt, einen Datenverarbeitungsabschnitt, einen Bestätigungsprüfabschnitt und einen Fehlerverarbeitungsabschnitt, während das auf der Empfangsseite vorgesehene Aufzeichnungsgerät einen Datenverarbeitungsabschnitt, einen Empfangsbestätigungsabschnitt, einen Fehlerverarbeitungsabschnitt, einen Anzeigeabschnitt und dergleichen umfasst.
43 zeigt ein Ablaufdiagramm der Operationen bei dem auf der Sendeseite befindlichen festen Halbleiterbauelement. Bei einer Datenübertragung erfolgt zunächst eine Initialisierung durch ein bestimmtes Übertragungsprotokoll, wobei eine Adresse auf der Empfangsseite zur Datenübertragung eingestellt wird. Wenn bei der Datenübertragung eine Signalkollision auftritt oder von einem angegebenen Gerät auf der Empfangsseite keine Rückmeldung in Form einer Bestätigung erhalten wird, werden die Daten erneut übertragen. Im Betrieb wird ein Zeilenzustand oder das Vorliegen einer Bestätigung auf einer Anzeigeeinrichtung des empfangsseitigen Aufzeichnungsgerätes angezeigt, sodass einer Bedienungsperson eine entsprechende Beurteilung ermöglicht wird.
44 zeigt ein Ablaufdiagramm der Operationen bei dem auf der Empfangsseite angeordneten Aufzeichnungsgerät, das empfangsseitig eine konstante Zeilenüberwachung durchführt und bei Bestätigung seiner eigenen Adresse die Zeilendaten einliest und sie in einem Pufferspeicher eines Hauptspeichers speichert. Wenn während eines Empfangs das jeweilige Auftreten eines Blockzeichens je 16 Byte nicht bestätigt werden kann oder bei einer nach Beendigung eines Empfangsvorgangs erfolgenden Fehlererkennungsverarbeitung bei einer Prüfsumme keine Übereinstimmung erhalten wird, stellt das Aufzeichnungsgerät das Vorliegen eines Empfangsfehlers fest und wartet im Rahmen einer erneuten Zeilenüberwachung wieder den Eingang eines Nachrichtenvorsatzes ab. Wenn dagegen der Empfang ohne einen Empfangsfehler erfolgt, gibt das Aufzeichnungsgerät den empfangenen Dateninhalt auf der Anzeige wieder.
Bei dem festen Halbleiterbauelement gemäß dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel wird zwar externe Energie zur Zuführung von elektrischer Energie für die Aktivierung des Halbleiterbauelements durch elektromagnetische Induktion mit Hilfe einer Spule erhalten, jedoch kann auch Licht als externe Energie zugeführt werden. Wenn hierbei der Kontrast des Lichts in ein elektrisches Signal umgesetzt wird, kann elektrische Energie mit Hilfe des fotoelektrischen Effekts unter Verwendung eines Materials erzeugt werden, dessen Widerstandswert sich bei Lichteinfall verändert (z. B. unter Verwendung eines Fotoleiters bzw. Fotowiderstands). Bei einem solchen Fotoleiter bzw. Fotowiderstand finden z. B. eine binäre Legierung/ternäre Legierung wie CdS, InSb, Hg_0,8Cd_0,2Te oder dergleichen sowie GaAs, Si, Va–Si oder dergleichen Verwendung. Wenn ferner Wärme zur Zuführung einer EMK Verwendung findet, kann elektrische Energie durch Strahlungsenergie bei einem Material mit Hilfe des Quanteneffekts erzeugt werden.
Im übrigen ist bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel das äußere Gehäuse des Tintenstrahl- Aufzeichnungsgerätes zwar nicht dargestellt, jedoch kann bei Verwendung einer durchsichtigen Gehäuseklappe, über die ein Zustand im Inneren des Gerätes wahrnehmbar ist, in Verbindung mit einem durchsichtigen Tintenbehälter einer Bedienungsperson die Wahrnehmung von Licht bzw. eines Lichtsignals im Tintenbehälter ermöglicht werden. Die Bedienungsperson kann hierdurch auf einfache Weise erkennen, dass "ein Austausch eines Tintenbehälters erforderlich ist" und wird auf diese Weise zum Austausch des Tintenbehälters veranlasst. (Üblicherweise ist zwar ein Knopf in Form einer Blinkanzeige an dem Aufzeichnungsgerät angeordnet, der allerdings meist mehrere Anzeigefunktionen hat, sodass das Erkennen der Bedeutung einer bestimmten Blinkanzeige des Knopfes für eine Bedienungsperson häufig mit Schwierigkeiten verbunden ist.) Wie vorstehend beschrieben, ist erfindungsgemäß somit ein festes Halbleiterbauelement derart in eine Außenwand oder Innenwand eines Tintenbehälters eingebettet, dass es an der Außenwand oder der Innenwand freiliegt und mit Tinte in Berührung steht, wobei das Halbleiterbauelement eine Informationserfassungseinrichtung zur Erfassung von Umgebungsinformationen, eine Informationsspeichereinrichtung, eine Beurteilungseinrichtung zum Vergleichen von gespeicherten Informationen mit erfassten Informationen zu deren Beurteilung und eine Informationsübertragungseinrichtung zur Anzeige der erfassten Informationen oder Übertragung der erfassten Informationen in den Außenbereich umfasst, sodass ein Tintenzustand einfach und genau in Echtzeit ermittelt werden kann. Wenn hierbei das feste Halbleiterbauelement an der Außenseite des Tintenbehälters freiliegt und ein elektrischer Kontakt in dem freiliegenden Bereich angeordnet wird, kann eine sehr effiziente Übertragung von Tinteninformationen erfolgen, da das Halbleiterbauelement durch nichts blockiert wird. Darüber hinaus kann das feste Halbleiterbauelement kontaktlos oder über einen direkt in einer Halterung oder dergleichen des Tintenbehälters angeordneten Anschluss seine Betriebsenergie aufnehmen oder einen Signalaustausch durchführen. Das feste Halbleiterbauelement kann daher unter Verwendung einer einfachen Konfiguration ohne Leitungsverbindungen Informationen z. B. bezüglich der Tintenrestmenge effizient erfassen und in den Außenbereich übertragen. Hierbei ist die Informationserfassungseinrichtung vorzugsweise in einem an der Außenwand oder der Innenwand an einer mit der Tinte in Berührung stehenden Seite des festen Halbleiterbauelements freiliegenden Bereich angeordnet, sodass Informationen aus dem Innenbereich des Tintenbehälters erfasst werden können.
Außerdem umfasst das feste Halbleiterbauelement eine Empfangseinrichtung zum Empfang eines Signals aus dem Außenbereich und erfasst Informationen in Abhängigkeit von einem empfangenen Signal, um sodann das Ergebnis eines Vergleichs der erfassten Informationen mit gespeicherten Informationen zusammen mit den erfassten Informationen in den Außenbereich zu übertragen. Auf diese Weise wird auch ein beiderseitiger Signalaustausch mit einem externen Gerät ermöglicht.
Wenn z. B. elektrische Energie als Aktivierungsenergie für das Halbleiterbauelement Verwendung findet, ist eine elektrische Drosselspule eines Schwingkreises als externe Energiewandlereinrichtung um die Außenseite des festen Halbleiterbauelements herumgewickelt. Auf diese Weise wird elektrische Energie in der elektrischen Drosselspule durch elektromagnetische Induktion zwischen der Drosselspule und einem externen Schwingkreis erzeugt, sodass die Zuführung von Betriebsenergie kontaktlos erfolgen kann.
Da in diesem Falle die Drosselspule um die Außenseite des Halbleiterbauelements herumgewickelt ist, ändert sich die Induktivität der Drosselspule in Abhängigkeit von z. B. der vorhandenen Tintenrestmenge, der Tintenkonzentration und/oder dem pH-Wert der in dem Tintenbehälter befindlichen Tinte. Da sich die Schwingfrequenz des Schwingkreises in Abhängigkeit von Änderungen der Induktivität ebenfalls verändert, kann somit z. B. die Tintenrestmenge in einem gegebenenfalls auszutauschenden Tintenbehälter in Abhängigkeit von entsprechenden Veränderungen der Schwingfrequenz erfasst werden.
Wie vorstehend beschrieben, ist im Rahmen des erfindungsgemäßen Informationsübertragungsverfahrens eine Vielzahl von festen Halbleiterbauelementen in einem vorgegebenen Behälter angeordnet, wobei die Nachrichtenübertragung bei einer Vielzahl von Elementgruppen, bei denen zwei oder mehr feste Halbleiterbauelemente dieser Vielzahl von festen Halbleiterbauelementen in dem vorgegebenen Behälter eine Gruppe bilden, in einem für die jeweiligen Gruppen von Halbleiterbauelementen jeweils unterschiedlichen Kommunikations- oder Übertragungszustand erfolgt. Auf diese Weise wird eine effiziente Unterscheidung oder Auswahl von zwei Elementen aus einer Vielzahl von paarweise angeordneten Elementen bzw. eine effektive Nachrichtenübertragung und Steuerung zwischen diesen Elementen ermöglicht. Alternativ können die in dem vorgegebenen Behälter vorgesehenen mehreren festen Halbleiterbauelemente jeweils eine Unterscheidungsinformation enthalten oder einen Speicher aufweisen, wobei eine Nachrichtenübertragung durch Erkennen der Unterscheidungsinformation oder Unterscheidung einer vom Speicher erhaltenen Information erfolgt. Auf diese Weise kann eine effiziente Unterscheidung oder Auswahl von zwei Elementen bei mehreren Elementpaaren oder eine Nachrichtenübertragung und Steuerung zwischen diesen Elementen erfolgen.
Ferner sind bei dem erfindungsgemäßen Tintenbehälter zwei oder mehr feste Halbleiterbauelemente in dem Tintenbehälter angeordnet, wobei Umgebungsinformationen im Umgebungsbereich der festen Halbleiterbauelemente im Rahmen einer gegenseitigen Kommunikation zwischen den beiden oder mehreren festen Halbleiterbauelementen zur Übertragung der Umgebungsinformationen in den Außenbereich oder zur Anzeige der Umgebungsinformationen erfasst werden. Hierdurch wird eine einfache Übertragung von Informationen bezüglich der in dem Tintenbehälter befindlichen Tinte und des Drucks im Tintenbehälter oder dergleichen z. B. zu einem im Außenbereich befindlichen Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät in Echtzeit ermöglicht. Dies ist z. B. in Bezug auf die Steuerung des sich in Abhängigkeit vom Tintenverbrauch ständig verändernden Unterdrucks im Tintenbehälter zur Stabilisierung des Tintenausstoßes von Vorteil.
Da der Tintenbehälter außerdem eine Konfiguration aufweist, durch die externe Energie für den Betrieb eines festen Halbleiterbauelements kontaktlos zuführbar ist, ist die Anordnung einer Energiequelle im Tintenbehälter zur Aktivierung des Halbleiterbauelements oder einer Leitungsführung für die Zuführung von Energie zu dem Halbleiterbauelement nicht erforderlich. Der Tintenbehälter kann somit in einem Bereich eingesetzt werden, bei dem die Anbringung einer direkten Leitungsverbindung an der Außenseite schwierig ist.
Wenn z. B. elektrische Energie als Aktivierungsenergie für das Halbleiterbauelement Verwendung findet, wird eine elektrische Drosselspule eines Schwingkreises als externe Energiewandlereinrichtung um die Außenseite des festen Halbleiterbauelements herumgewickelt. Die elektrische Energie wird somit durch elektromagnetische Induktion zwischen der Drosselspule und einem externen Schwingkreis in der Drosselspule induziert, wodurch eine kontaktlose Zuführung von Betriebsenergie erfolgen kann.
Da die Drosselspule hierbei um die Außenseite des Halbleiterbauelements herumgewickelt ist, ändert sich die Induktivität der Drosselspule z. B. in Abhängigkeit von der Tintenrestmenge, der Tintenkonzentration und dem pH-Wert der Tinte im Tintenbehälter. Da sich hierdurch die Schwingfrequenz des Schwingkreises in Abhängigkeit von Änderungen der Induktivität ebenfalls verändert, kann z. B. die Tintenrestmenge in einem gegebenenfalls auszutauschenden Tintenbehälter auf der Basis von Veränderungen der Schwingfrequenz erfasst werden.
Ferner weist das feste Halbleiterbauelement einen ein Schwimmen in einer Flüssigkeit ermöglichenden Hohlraum auf und ist dahingehend ausgestaltet, dass der Schwerpunkt des Halbleiterbauelements unter dem Mittelpunkt des Elements liegt. Auch wenn z. B. der an dem Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät angeordnete Aufzeichnungskopf und der Tintenbehälter aufeinanderfolgend betrieben werden und die Tinte im Tintenbehälter aufwärts und abwärts oder in Links- und Rechtsrichtung erfolgende Wellenbewegungen ausführt, kann das feste Halbleiterbauelement genau Informationen bezüglich der Tinte oder des Drucks im Tintenbehälter erfassen, da eine stabile Schwimmlage in der im Tintenbehälter befindlichen Tinte gewährleistet ist. Darüber hinaus hält das feste Halbleiterbauelement die vorstehend beschriebene Drosselspule des in dem Element ausgebildeten Schwingkreises in einer stabilen Lage in Bezug auf die Spule des externen Schwingkreises, wodurch auch eine stabile gegenseitige Nachrichtenübertragung jederzeit ermöglicht wird.
Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel für eine das vorstehend beschriebene feste Halbleiterbauelement einbeziehende Konfiguration zur Erfassung der Art einer in einem Tintenbehälter befindlichen Tinte näher beschrieben.
47 zeigt ein Blockschaltbild, das den inneren Aufbau sowie den Informationsaustausch mit dem Außenbereich bei einem festen Halbleiterbauelement gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht. Das gemäß dieser Figur aufgebaute feste Halbleiterbauelement 31 (91) umfasst eine Energiewandlereinrichtung 34 (94) zur Umsetzung einer aus dem Außenbereich A dem Halbleiterbauelement 31 (91) kontaktlos als externe Energie zugeführten EMK 32 (92) in elektrische Energie 33 (93) sowie eine Lichtemissionseinrichtung 35 (95) zur Emission von Licht unter Verwendung der von der Energiewandlereinrichtung 34 (94) erhaltenen elektrischen Energie und ist in der in einem Tintenbehälter befindlichen Tinte angeordnet. Die Lichtemissionseinrichtung 35 (95) besteht hierbei aus einer Fotodiode oder dergleichen.
Hierbei kommen in Bezug auf die Zuführung der EMK zur Ansteuerung und Betätigung des Elements elektromagnetische Induktion, Wärme, Licht, Strahlung oder dergleichen in Betracht. Weiterhin sind die Energiewandlereinrichtung 34 (94) und die Lichtemissionseinrichtung 35 (95) vorzugsweise an oder in der Nähe der Oberfläche des Elements ausgebildet.
Wenn bei dieser Konfiguration dem Halbleiterbauelement 31 (91) aus dem Außenbereich A die EMK 32 (92) zugeführt wird, setzt die Energiewandlereinrichtung 34 (94) die EMK 32 (92) in die elektrische Energie 33 (93) um, während die Lichtemissionseinrichtung 35 (95) unter Verwendung der elektrischen Energie 33 (93) Licht 36 (96) erzeugt und abgibt, dessen Intensität dann im Außenbereich B erfasst wird.
Im Falle der Verwendung des Halbleiterbauelements bei einem Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät ist zur Zuführung externer Energie eine Einrichtung ausreichend, über die dem Halbleiterbauelement eine EMK als externe Energie in einer Regenerierungsstellung bzw. Rückkehrstellung eines Druckwagens, Aufzeichnungskopfes oder dergleichen zugeführt wird. Wenn ferner ein Gerät mit einer Einrichtung zur Zuführung der EMK Verwendung findet, besteht die Möglichkeit, einen Zustand im Inneren des Tintenbehälters auch ohne das Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät zu erfassen, was z. B. werksseitig oder vertriebsseitig zu Inspektionszwecken oder dergleichen genutzt werden kann (Qualitätskontrolle und Qualitätssicherung).
48 zeigt eine schematische Darstellung eines Tintenbehälters, bei dem das erfindungsgemäße feste Halbleiterbauelement Verwendung findet. Das in dieser Figur dargestellte feste Halbleiterbauelement 1526 schwimmt in der Nähe der Flüssigkeitsoberfläche von in einem Tintenbehälter 1521 befindlicher unverbrauchter Tinte 1522, wobei eine EMK durch elektromagnetische Induktion mit Hilfe eines außerhalb des Tintenbehälters 1521 angeordneten (nicht dargestellten) externen Schwingkreises in dem Halbleiterbauelement 1526 induziert und Licht abgegeben wird, wenn eine in der Nähe der Oberfläche des Halbleiterbauelements 1526 angeordnete Fotodiode angesteuert wird. Das abgegebene Licht tritt dann durch die Tinte 1522 hindurch und wird von einem außerhalb des Tintenbehälters 1521 angeordneten optischen Sensor 1550 aufgenommen.
49 zeigt ein Absorptionsspektrum der Extinktionswellenlängen von repräsentativen Tintenarten (Gelb, Magenta, Cyan und Schwarz). Wie 49 zu entnehmen ist, weisen die Tinten der Farben Gelb, Magenta, Cyan und Schwarz jeweilige Spitzenwerte des Absorptionsvermögens in einem Wellenlängenbereich von 300 bis 700 nm auf. Der jeweilige Spitzenwert des Absorptionsvermögens für diese Farbtinten liegt für gelbe Tinte bei annähernd 390 nm, für Magenta-Tinte bei annähernd 500 nm, für schwarze Tinte bei annähernd 590 nm und für Cyan-Tinte bei annähernd 620 nm. Von einem festen Halbleiterbauelement wird daher Licht mit diesen Wellenlängen im Bereich von 300 bis 700 nm abgegeben, das dann durch die Tinte hindurchtritt und von dem im Außenbereich des Tintenbehälters angeordneten optischen Sensor 550 (siehe 48) aufgenommen wird, wodurch dann festgestellt werden kann, bei welcher Lichtwellenlänge die stärkste Absorption aufgetreten ist. Auf diese Weise lässt sich feststellen, bei welcher der vorstehend beschriebenen Farben es sich um die Farbe der Tinte handelt, durch die das Licht hindurchgetreten ist.
Außerdem ist aus 49 ersichtlich, dass die jeweiligen Tinten mit den Farben Gelb, Magenta, Cyan und Schwarz bei einer Wellenlänge von 500 nm einen deutlich unterschiedlichen Absorptionskoeffizienten aufweisen. So beträgt der Absorptionskoeffizient der Tinten dieser Farben bei einer Wellenlänge von 500 nm für Magenta-Tinte annähernd 80%, für schwarze Tinte annähernd 50%, für gelbe Tinte annähernd 20% und für Cyan-Tinte annähernd 5%. Im Bereich der Lichtwellenlänge von 500 nm kann somit auf einfache Weise festgestellt werden, welche der vorstehenden Farben die jeweilige Tinte aufweist, durch die das Licht hindurchgetreten ist, indem das Verhältnis der Intensität des durch die Tinte hindurchgetretenen Lichts zu der Intensität des von dem festen Halbleiterbauelement abgegebenen Lichts ermittelt wird.
Weiterhin kann in jedem dieser Fälle auch eine Vielzahl von Tintenarten bestimmt werden, indem jeweils ein festes Halbleiterbauelement bestimmter Art in verschiedenen Tintenbehältern angeordnet wird.
Ferner kann bei einem Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät, bei dem mehrere Tintenbehälter in Abhängigkeit von der in jedem dieser Tintenbehälter enthaltenen Tintenart in einer bestimmten Position angeordnet sind, eine Warneinrichtung vorgesehen werden, durch die eine Bedienungsperson eine Warnmeldung erhält, wenn der das durch die Tinte in dem Tintenbehälter hindurchtretende Licht aufnehmende optische Sensor 550 feststellt, dass der Tintenbehälter in eine ungeeignete Position eingesetzt ist. Als Warneinrichtung können in diesem Falle eine Leuchteinrichtung wie eine Lampe, ein Tongenerator wie ein Summer oder dergleichen Verwendung finden. Die Bedienungsperson wird dann durch die von dieser Warneinrichtung abgegebene Warnmeldung darüber informiert, dass sich ein Tintenbehälter in der falschen Position befindet, sodass sie in der Lage ist, den Tintenbehälter in die korrekte Position einzusetzen.
Für den Fall, dass bei einem solchen Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät von einem das durch die Tinte in einem Tintenbehälter hindurchtretende Licht aufnehmenden optischen Sensor festgestellt wird, dass der Tintenbehälter sich in einer ungeeigneten Position befindet, kann alternativ auch die Verwendung einer Steuereinrichtung zur Steuerung des mit der Tinte aus diesem Tintenbehälter versorgten Aufzeichnungskopfes in Abhängigkeit von der entsprechenden Tintenart in Betracht gezogen werden. Durch diese Steuereinrichtung können automatisch Bilder auch dann in geeigneter Form aufgezeichnet werden, wenn eine Bedienungsperson einen Tintenbehälter in der falschen Position eingesetzt hat, sodass eine Überwachung der Anbringungspositionen der Tintenbehälter durch die Bedienungsperson nicht länger erforderlich ist.
Wie vorstehend beschrieben, umfasst das feste Halbleiterbauelement erfindungsgemäß somit eine Energiewandlereinrichtung zur Umsetzung von extern zugeführter Energie in eine andere Energieform und eine Lichtemissionseinrichtung zur Abgabe von Licht unter Verwendung der von der Energiewandlereinrichtung umgesetzten Energie, sodass die Tintenart durch Hindurchführung des von dem festen Halbleiterbauelement abgegebenen Lichts durch die Tinte und sodann erfolgende Erfassung der Intensität des durch die Tinte hindurchgetretenen Lichts bei einer bestimmten Wellenlänge festgestellt bzw. unterschieden werden kann.
Im übrigen ist die Erfindung durch die Patentansprüche definiert.

Claims

Tintenbehälter (511a, 512) zur Aufnahme von Tinte (513), die einem Aufzeichnungskopf (515) zur Aufzeichnung von Informationen durch Aufbringung der Tinte auf ein Medium (S) zugeführt wird, mit einer weitgehend von einer Wand (512) umgebenen Tintenaufnahmekammer und einem kugelförmigen festen Halbleiterbauelement (516a), das eine Informationserfassungseinrichtung (15) zur Erfassung von Umgebungsinformationen im Außenbereich des kugelförmigen festen Halbleiterbauelements, eine Informationsspeichereinrichtung (17) zur Speicherung von mit den von der Informationserfassungseinrichtung erfassten Informationen zu vergleichenden Informationen, eine Beurteilungseinrichtung (16) zum Vergleichen der von der Informationserfassungseinrichtung erfassten Informationen mit in der Informationsspeichereinrichtung gespeicherten, den erfassten Informationen entsprechenden Informationen zur Bestimmung des Erfordernisses einer Informationsübertragung, und eine Informationsübertragungseinrichtung (18) aufweist, über die die von der Informationserfassungseinrichtung erfassten Informationen angezeigt oder in den Außenbereich übertragen werden, wenn die Beurteilungseinrichtung die Entscheidung trifft, dass eine Informationsübertragung erforderlich ist, wobei das kugelförmige feste Halbleiterbauelement derart in die Wand der Tintenaufnahmekammer eingebettet ist, dass ein Teil des kugelförmigen festen Halbleiterbauelements freiliegend in der Tintenaufnahmekammer angeordnet ist, wobei die Informationserfassungseinrichtung in dem in der Tintenaufnahmekammer freiliegenden Teil des kugelförmigen festen Halbleiterbauelements angeordnet und zur Erfassung von die in der Tintenaufnahmekammer befindliche Tinte betreffenden Informationen ausgestaltet ist.
Tintenbehälter nach Anspruch 1, bei dem das kugelförmige feste Halbleiterbauelement derart in die Wand eingebettet ist, dass ein weiterer Teil des kugelförmigen festen Halbleiterbauelements in Bezug auf die Wand freiliegt.
Tintenbehälter nach Anspruch 2, bei dem die Wand eine die Konturen des Tintenbehälters bildende Außenwand darstellt und das kugelförmige feste Halbleiterbauelement einen elektrischen Kontakt in seinem weiteren Teil aufweist, wobei der weitere Teil zur Außenseite hin freiliegt.
Tintenbehälter nach Anspruch 2, bei dem die Wand eine die Konturen des Tintenbehälters bildende Außenwand darstellt und die Informationsübertragungseinrichtung in dem zur Außenseite hin freiliegenden weiteren Teil des kugelförmigen festen Halbleiterbauelements angeordnet ist.
Tintenbehälter nach Anspruch 4, bei dem das kugelförmige feste Halbleiterbauelement derart angeordnet ist, dass die Informationserfassungseinrichtung vom Außenbereich her sichtbar ist, wobei die Informationserfassungseinrichtung Informationen in den Außenbereich in visuell wahrnehmbarer Weise überträgt.
Tintenbehälter nach Anspruch 2, bei dem die Wand von einer den Innenraum des Tintenbehälters in eine Vielzahl von Tintenaufnahmekammern unterteilenden Innenwand gebildet wird und die Informationserfassungseinrichtung in auf der einen Seite und der anderen Seite der Innenwand jeweils freiliegenden Teilen des kugelförmigen festen Halbleiterbauelements unabhängig voneinander angeordnet ist.
Tintenbehälter nach Anspruch 1, bei dem das kugelförmige feste Halbleiterbauelement ein erstes kugelförmiges festes Halbleiterbauelement (519a) mit einem an einer Seite der Wand freiliegenden Teil und ein zweites kugelförmiges festes Halbleiterbauelement (519b) mit einem an der anderen Seite der Wand freiliegenden Teil umfasst, wobei zwischen dem ersten und dem zweiten kugelförmigen festen Halbleiterbauelement ein Informationsaustausch erfolgt.
Tintenbehälter nach Anspruch 1, bei dem eine Vielzahl der kugelförmigen festen Halbleiterbauelemente in einer Vielzahl von Bereichen der Wand angeordnet ist.
Tintenbehälter nach Anspruch 8, bei dem ein gegenseitiger Informationsaustausch bei der Vielzahl von kugelförmigen festen Halbleiterbauelementen durch Signale mit unterschiedlichen Frequenzen erfolgt.
Tintenbehälter nach Anspruch 8, bei dem bei der Vielzahl von kugelförmigen festen Halbleiterbauelementen eine Übertragung von vorgegebenen Signalen mit einer jeweiligen Zuordnung zusammen mit den erfassten Informationen erfolgt.
Tintenbehälter nach Anspruch 1, bei dem das kugelförmige feste Halbleiterbauelement außerdem eine Empfangseinrichtung zum Empfang eines Signals aus dem Außenbereich umfasst und von der Informationserfassungseinrichtung Umgebungsinformationen aus dem Innenbereich der Tintenaufnahmekammern in Abhängigkeit von dem von der Empfangseinrichtung empfangenen Signal erfasst werden.
Tintenbehälter nach Anspruch 11, bei dem die Wand eine eine Kontur bildende Außenwand darstellt und die Empfangseinrichtung in einem Teil des kugelförmigen festen Halbleiterbauelements angeordnet ist, der an der Außenwand zur Außenseite hin freiliegt.
Tintenbehälter nach Anspruch 1, bei dem das kugelförmige feste Halbleiterbauelement außerdem eine Energiewandlereinrichtung (14; 24; 34) zur Umsetzung von extern zugeführter Energie in eine andere Energieform aufweist und die Informationserfassungseinrichtung, die Informationsspeichereinrichtung, die Beurteilungseinrichtung und die Informationsübertragungseinrichtung durch die von der Energiewandlereinrichtung umgesetzte Energie aktiviert werden.
Tintenbehälter nach Anspruch 13, bei dem die Wand eine eine Kontur bildende Außenwand darstellt und die Energiewandlereinrichtung in einem Teil des kugelförmigen festen Halbleiterbauelements angeordnet ist, der an der Außenwand zur Außenseite hin freiliegt.
Tintenbehälter nach Anspruch 13, bei dem die Energiewandlereinrichtung eine elektrische Drosselspule zur Erzeugung elektrischer Energie durch elektromagnetische Induktion zwischen der elektrischen Drosselspule und einem externen Schwingkreis sowie einen weiteren Schwingkreis aufweist.
Tintenbehälter nach Anspruch 1, bei dem zwei oder mehr kugelförmige feste Halbleiterbauelemente vorgesehen sind, die jeweils eine Energiewandlereinrichtung zur Umsetzung von extern zugeführter Energie in eine Energieform zur Betätigung von Einrichtungen der beiden oder mehreren kugelförmigen festen Halbleiterbauelemente, eine Empfangseinrichtung zum Empfang eines Signals aus dem Außenbereich, die Informationsspeichereinrichtung zur Speicherung von Informationen und die Informationsübertragungseinrichtung zur Anzeige der Informationen der Informationsspeichereinrichtung oder Übertragung der Informationen in Abhängigkeit von dem von der Empfangseinrichtung empfangenen Signal aufweisen, wobei die Empfangseinrichtungen, die Informationsspeichereinrichtungen und die Informationsübertragungseinrichtungen der beiden oder mehreren kugelförmigen festen Halbleiterbauelemente durch die von den Energiewandlereinrichtungen umgesetzte Energie aktiviert werden und die beiden oder mehreren kugelförmigen festen Halbleiterbauelemente die Funktion haben, Umgebungsinformationen aus ihrem Umgebungsbereich zu erfassen und im Rahmen eines gegenseitigen Informationsaustauschs in den Außenbereich zu übertragen oder die Umgebungsinformationen anzuzeigen.
Tintenbehälter nach Anspruch 16, bei dem die beiden oder mehreren kugelförmigen festen Halbleiterbauelemente jeweils die Informationserfassungseinrichtung zur Erfassung von Umgebungsinformationen im Außenbereich, die Informationsspeichereinrichtung zur Speicherung von mit den von der Informationserfassungseinrichtung erfassten Informationen zu vergleichenden Informationen und die Beurteilungseinrichtung zum Vergleichen der von der Informationserfassungseinrichtung erfassten Informationen mit den in der Informationsspeichereinrichtung gespeicherten Informationen zur Bestimmung des Erfordernisses einer Informationsübertragung aufweisen, wobei die Informationsübertragungseinrichtung die von der Informationserfassungseinrichtung erfassten Informationen im Außenbereich anzeigt oder in den Außenbereich überträgt, wenn die Beurteilungseinrichtung die Entscheidung trifft, dass eine Informationsübertragung erforderlich ist.
Tintenbehälter nach Anspruch 16, bei dem die Informationsübertragungseinrichtung von einer der beiden oder mehreren kugelförmigen festen Halbleiterbauelemente auch die Informationen über ein anderes der beiden oder mehreren kugelförmigen festen Halbleiterbauelemente anzeigt oder zu einem anderen der beiden oder mehreren kugelförmigen festen Halbleiterbauelemente überträgt.
Tintenbehälter nach Anspruch 16, bei dem die Empfangseinrichtung von einer der beiden oder mehreren kugelförmigen festen Halbleiterbauelemente auch Signale von einem anderen der beiden oder mehreren kugelförmigen festen Halbleiterbauelemente empfängt.
Tintenbehälter nach Anspruch 16, bei dem zumindest eines der beiden oder mehreren kugelförmigen festen Halbleiterbauelemente die Funktion der Zuführung einer EMK zu einem anderen der beiden oder mehreren kugelförmigen festen Halbleiterbauelemente hat.
Tintenbehälter nach Anspruch 16, bei dem die von den Energiewandlereinrichtungen der kugelförmigen festen Halbleiterbauelemente umzusetzende externe Energie kontaktlos zugeführt wird.
Tintenbehälter nach Anspruch 16, bei dem es sich bei der von den Energiewandlereinrichtungen der kugelförmigen festen Halbleiterbauelemente umgesetzten Energie um elektrische Energie handelt.
Tintenbehälter nach Anspruch 22, bei dem die Informationsübertragungseinrichtung der kugelförmigen festen Halbleiterbauelemente die von der Energiewandlereinrichtung umgesetzte elektrische Energie in ein elektrisches Feld, Licht, eine Form, eine Farbe, eine elektrische Welle oder ein Tonsignal als Energieform zur Informationsanzeige im Außenbereich oder zur Informationsübertragung in den Außenbereich umwandelt.
Tintenbehälter nach Anspruch 22, bei dem die von der Energiewandlereinrichtung der kugelförmigen festen Halbleiterbauelemente in elektrische Energie umzusetzende externe Energie eine durch elektromagnetische Induktion, Wärme, Licht oder Strahlung erhaltene EMK darstellt.
Tintenbehälter nach Anspruch 16, bei dem die Energiewandlereinrichtung der kugelförmigen festen Halbleiterbauelemente eine elektrische Drosselspule zur Erzeugung elektrischer Energie durch elektromagnetische Induktion zwischen der elektrischen Drosselspule und einem externen Schwingkreis sowie einen weiteren Schwingkreis aufweist.
Tintenbehälter nach Anspruch 25, bei dem die elektrische Drosselspule bei den kugelförmigen festen Halbleiterbauelementen durch Umwicklung einer Außenfläche des jeweiligen Halbleiterbauelements ausgebildet wird.
Tintenbehälter nach Anspruch 16, bei dem eines der beiden oder mehreren kugelförmigen festen Halbleiterbauelemente außerdem eine Auftriebserzeugungseinrichtung zur Erzeugung einer Auftriebskraft unter Verwendung der von der Energiewandlereinrichtung umgesetzten Energie umfasst.
Tintenbehälter nach Anspruch 27, bei dem das eine der beiden oder mehreren kugelförmigen festen Halbleiterbauelemente einen Hohlraum zur Herbeiführung eines Schwimmzustands in einer vorgegebenen Lage an einer Flüssigkeitsoberfläche oder in einer Flüssigkeit aufweist.
Tintenbehälter nach Anspruch 28, bei dem der Schwerpunkt des in einer Flüssigkeit schwimmenden einen der beiden oder mehreren kugelförmigen festen Halbleiterbauelemente unterhalb des Mittelpunkts des Bauelements liegt, sodass dieses eine der beiden oder mehreren kugelförmigen festen Halbleiterbauelemente in der Flüssigkeit, in der es schwimmt, stabile Schwankbewegungen ohne Drehbewegungen ausführt.
Tintenbehälter nach Anspruch 29, bei dem das Metazentrum von einem der beiden oder mehreren kugelförmigen festen Halbleiterbauelemente stets in einem höheren Bereich als der Schwerpunkt des einen der beiden oder mehreren kugelförmigen festen Halbleiterbauelemente liegt.
Tintenbehälter nach Anspruch 16, bei dem sich die beiden oder mehreren kugelförmigen festen Halbleiterbauelemente in einigen Fällen in Kontakt mit in dem Tintenbehälter befindlicher Tinte und in anderen Fällen nicht in Kontakt mit der Tinte befinden.
Tintenbehälter nach Anspruch 16, bei dem eines der beiden oder mehreren kugelförmigen festen Halbleiterbauelemente die Funktion hat, sich durch Aufnahme von Energie und eines Signals aus dem Außenbereich an der Flüssigkeitsoberfläche von Tinte und über eine Zuführungsöffnung in der Tinte zu bewegen.
Tintenbehälter nach Anspruch 16, bei dem die beiden oder mehreren kugelförmigen festen Halbleiterbauelemente zur Erzielung einer neuen Funktion miteinander kombinierbar sind.
Aufzeichnungsgerät mit einem Tintenbehälter nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 15.
Aufzeichnungsgerät nach Anspruch 34, das eine Einrichtung zur Zuführung einer EMK zu dem in dem Tintenbehälter angeordneten kugelförmigen festen Halbleiterbauelement als von der Energiewandlereinrichtung umzusetzende externe Energie aufweist.
Aufzeichnungsgerät nach Anspruch 35, bei dem die EMK von elektromagnetischer Induktion, Wärme, Licht oder Strahlung gebildet wird.
Aufzeichnungsgerät nach Anspruch 34, das eine Einrichtung zum Empfang eines von dem kugelförmigen festen Halbleiterbauelement übertragenen Signals aufweist.
Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät, an dem der Tintenbehälter nach zumindest einem der Ansprüche 16 bis 33 angebracht ist.
Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät nach Anspruch 38, das eine Einrichtung zur Zuführung einer EMK zu dem in dem Tintenbehälter angeordneten kugelförmigen festen Halbleiterbauelement als von der Energiewandlereinrichtung umzusetzende externe Energie aufweist.
Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät nach Anspruch 39, bei dem die EMK von elektromagnetischer Induktion, Wärme, Licht oder Strahlung gebildet wird.
Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät nach Anspruch 40, bei dem bei der Zuführung der EMK zu der Vielzahl von kugelförmigen festen Halbleiterbauelementen die EMK zunächst einem kugelförmigen festen Haupt-Halbleiterbauelement der beiden oder mehreren kugelförmigen festen Halbleiterbauelemente aus dem Außenbereich und sodann den anderen kugelförmigen festen Halbleiterbauelementen von dem kugelförmigen festen Haupt-Halbleiterbauelement zugeführt oder die EMK der Vielzahl von kugelförmigen festen Halbleiterbauelementen direkt aus dem Außenbereich zugeführt wird.
Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät nach Anspruch 38, das eine Einrichtung zum Empfang einer Nachrichtenübermittlung von den kugelförmigen festen Halbleiterbauelementen umfasst.
Verfahren zur Übertragung von Informationen von einem Tintenbehälter (511a, 512) zur Aufnahme von Tinte (513), die einem Aufzeichnungskopf (515) zur Aufzeichnung von Informationen durch Aufbringung der Tinte auf ein Medium (S) zugeführt wird, wobei eine weitgehend von einer Wand (512) umgebene Tintenaufnahmekammer und ein kugelförmiges festes Halbleiterbauelement (516a) vorgesehen sind, mit den Schritten: Erfassung von Umgebungsinformationen im Außenbereich des kugelförmigen festen Halbleiterbauelements durch eine Informationserfassungseinrichtung (15) des kugelförmigen festen Halbleiterbauelements, Speicherung von mit den im Informationserfassungsschritt erfassten Informationen zu vergleichenden Informationen durch eine Informationsspeichereinrichtung (17) des kugelförmigen festen Halbleiterbauelements, Vergleichen der im Informationserfassungsschritt erfassten Informationen mit den im Informationsspeicherschritt gespeicherten, den erfassten Informationen entsprechenden Informationen zur Bestimmung des Erfordernisses einer Informationsübertragung durch eine Beurteilungseinrichtung (16) des kugelförmigen festen Halbleiterbauelements, und Anzeige der im Informationserfassungsschritt erfassten Informationen oder Übertragung der Informationen in den Außenbereich durch eine Informationsübertragungseinrichtung (18) des kugelförmigen festen Halbleiterbauelements, wenn die Beurteilungseinrichtung die Entscheidung trifft, dass eine Informationsübertragung erforderlich ist, wobei als weiterer Schritt das kugelförmige feste Halbleiterbauelement derart in die Wand der Tintenaufnahmekammer eingebettet wird, dass ein Teil des kugelförmigen festen Halbleiterbauelements freiliegend in der Tintenaufnahmekammer angeordnet ist, wobei die Informationserfassungseinrichtung in dem in der Tintenaufnahmekammer freiliegenden Teil des kugelförmigen festen Halbleiterbauelements angeordnet und zur Erfassung von die in der Tintenaufnahmekammer befindliche Tinte betreffenden Informationen ausgestaltet wird.
Verfahren nach Anspruch 43, bei dem als weiterer Schritt eine Energiewandlereinrichtung zur Umsetzung von extern zugeführter Energie in eine Energieform zur Betätigung der Informationserfassungseinrichtung und der Informationsübertragungseinrichtung vorgesehen wird.
Verfahren nach Anspruch 43, bei dem das kugelförmige feste Halbleiterbauelement eine Unterscheidungsinformation enthält oder einen Speicher aufweist und eine Nachrichtenübertragung durch Erkennen der Unterscheidungsinformation oder Unterscheidung einer vom Speicher erhaltenen Information erfolgt.