DE60110508T2

DE60110508T2 - Tintenstrahlaufzeichnungskopf, Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung und Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren

Info

Publication number: DE60110508T2
Application number: DE60110508T
Authority: DE
Inventors: Hideyuki Sugioka
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2000-08-04
Filing date: 2001-08-02
Publication date: 2006-01-19
Anticipated expiration: 2021-08-03
Also published as: DE60110508D1; EP1180433A3; US6557975B2; EP1180433B1; US20020021329A1; EP1180433A2

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Tintenstrahlaufzeichnungskopf, der für einen Tintenstrahldrucker anwendbar ist, welcher das Phänomen der Blasenbildung anwendet. Sie betrifft weiterhin eine Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung und ein Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren.
STAND DER TECHNIK
Ein herkömmlicher Aufzeichnungskopf, der für das Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren angewendet wird, ist üblicherweise mit feinen Ausstoßdüsen, Durchflußwegen und wärmeerzeugenden Elementen ausgestattet, die jeweils auf einem Teil der Durchflußwege angeordnet sind. Das Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren ist ein Aufzeichnungsverfahren, bei dem jedes wärmeerzeugende Element dazu genutzt wird, die Flüssigkeit, örtlich auf jeden Durchflußweg begrenzt, auf eine hohe Temperatur zu erhitzen, um dadurch eine Blase zu erzeugen. Danach wird durch die Anwendung eines hohen Drucks, der zum Zeitpunkt der Blasenbildung ausgeübt wird, Flüssigkeit von jeder der feinen Ausstoßdüsen ausgestoßen, die für das Aufzeichnen an einem Aufzeichnungsmedium, wie z. B, ein Blatt Schreibpapier, in die Lage versetzt wird, daran anzuhaften.
Um das darzustellende Bild mit Hilfe dieses Aufzeichnungsverfahrens präziser und farbintensiver aufzuzeichnen, ist es erforderlich, die betreffende Technologie und die Ausführungs formen so anzupassen, daß dadurch äußerst feine Tröpfchen in höherer Dichte ausgestoßen werden können.
Hier ist es von grundlegender Bedeutung, daß extrem feine Durchflußwege, zusammen mit äußerst feinen Wärmeerzeugungsquellen, geschaffen werden. Mit dieser Zielstellung, die beste Nutzung des einfachen Aufbaus eines Tintenstrahlaufzeichnungsverfahrens zu erreichen, ist beispielsweise in dem japanischen Dokument Nr. 8-15629 ein Herstellungsverfahren für einen Kopf mit hoher Kompaktheit beschrieben worden. Dieses dargelegte Verfahren nutzt die Technologien des Photolithographieprozesses. In dem japanische Dokument Nr. 62-201254 wird auch ein wärmeerzeugendes Element aufgezeigt, das eine größere Wärmemenge auf den Mittelabschnitt als auf jedes der Endabschnitte bereitstellt, um die Ausstoßmenge der Flüssigkeitströpfchen wirkungsvoll anzupassen.
Normalerweise nutzt das wärmeerzeugende Element einen Widerstand, der durch einen dünnen Film aus Tantalnitrid in der Stärke von ca. 0,05 μm gebildet wird. Wenn dann dieser Film stromführend wird, wird durch die Anwendung Joule'scher Wärme Flüssigkeitsblasen gebildet. Ein widerstandswärmeerzeugendes Element dieser Art wird gewöhnlich mit einer gegen Kavitationsbildung sicheren Metallschicht, wie z. B. Tantal, in einer Stärke von ca. 0,2 μm ausgebildet, die durchgängig auf einem Isolationsteil, wie z. B. Siliziumnitrat in einer Stärke von ca. 0,8 μm, angeordnet ist, um die Oberfläche des widerstandswärmeerzeugendenden Elements vor Beschädigungen durch Kavitation zu schützen.
In dem Dokument Nr. 64-20150 wird ebenfalls ein Tintenstrahlaufzeichnungskopf mit einer Vielzahl von Ausstoßdüsen beschrieben, der dadurch charakterisiert ist, daß es auf der Grundplatte eine Vielzahl vertikaler Drähte und eine Vielzahl von Überschneidungspunkten gibt, wobei jedes der wärmeerzeugenden Elemente damit verbunden bzw. darauf angeordnet wird und daß jedes der ausrichtenden Abschnitte einen vorwärts gerichteten Fluß erlaubt.
In dem Dokument Nr. 57-36679 wird auch ein Wärmedruckkopf beschrieben, in dem in regelmäßiger Ordnung eine Vielzahl von Dioden angeordnet ist, um in der Lage zu sein, durch einen in Durchlaßrichtung fließenden elektrischen Strom, Wärme erzeugen zu können.
In dem Dokument EP-A-0999050 ist ein Tintenstrahlaufzeichnungskopf beschrieben, bei dem das erste und das zweite wärmeerzeugende Element in Reihe geschaltet und in den Durchflußwegen der Flüssigkeit in Durchströmrichtung angeordnet ist zur Erzeugung thermischer Energie, die für das Ausstoßen von Flüssigkeit aus den Düsen vorgesehen ist.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Im Allgemeinen erfordert der Tintenstrahlaufzeichnungskopf des Blasenbildungstyps einen höheren elektrischen Strom als Aufzeichnungsköpfe anderen Typs, um Blasen für das Freisetzen von Tinte zu erzeugen. Als Folge ergibt sich für diesen Typ, daß er schneller einen relativ hohen Geräuschpegel erzeugt. Im Fall des Tintenstrahlaufzeichnungskopfes, wie er in dem japanischen Dokument Nr. 64-20150 bereits beschrieben wurde, fließt Strom in Durchlaßrichtung des gleichrichtenden Teiles sogar für das gleichrichtende Teil und das wärmeerzeugende Element, die zu diesem Zeitpunkt nicht betrieben werden.
Dort könnte der Geräuschpegel oder eine gleichartige Spannung, die eine unstabile Polarität aufweist, wie z.B. eine Spannung, die geringer ist als die Steuerspannung des wärmeerzeugenden Elements, vorkommen.
Folglich wird durch das wärmeerzeugende Element, das mit einem solchen gleichrichtenden Teil oder einem wärmeerzeugenden Element verbunden ist, unerwünschte Wärme erzeugt, wodurch es in einigen Fällen unmöglich ist, dauerhaft Bilder in hoher Qualität aufzuzeichnen.
Viele der herkömmlichen Tintenstrahlaufzeichnungsköpfe werden auch mit der Voraussetzung hergestellt, daß wärmeerzeugende Elemente, Dioden und logische Schaltungen mit Hilfe eines Halbleiterprozesses (wie die Ionenstrahlmethode), auf einem Silikonsubstrat erzeugt werden. Daher kann ein Tintenstrahlaufzeichnungskopf, der eine relativ geringe Anzahl von Ausstoßdüsen besitzt, kompakt hergestellt werden, was den Vorteil bietet, daß er in einem einfachen Verfahren produziert werden kann. Im Falle eines Vielfachkopfes wird zum Beispiel eine Länge von 12 Inch benötigt, falls der Vielfachkopf so bemessen sein soll, um ein Blatt in Seitenbreite vollständig zu bedrucken. Es wurde schwierig, irgend ein normales Silikonplättchen zu nutzen, und es besteht die Befürchtung, daß die Herstellungskosten extrem hoch werden.
Somit ergibt sich unter den Umständen für den Fall, daß die wärmeerzeugenden Elemente für eine BJ-(Blasenausstoß)Aufzeichnung unter Nutzung der Nichtlinear-Typ-Elemente, die polaritätsunabhängig sind und MIM (metallisolierendes Metall)-Typ-Strom-Spannungs-Kennlinien bereitstellen, welche zum Zeitpunkt des Anlegens einer niederen Spannung einen höheren Widerstand als beim Anlegen einer höheren Spannung annehmen und die auch unabhängig vom herkömmlichen Halbleiterprozeß hergestellt werden können, wie z.B. durch die Ionenstrahlmethode. Somit ergibt sich die Möglichkeit, einen verbesserten langgestreckten Tintenstrahlaufzeichnungskopf herzustellen, der in der Lage ist, anhaltend Bilder in hoher Qualität aufzuzeichnen, ohne unerwünschte Wärme zu erzeugen.
Deshalb haben die Erfinder hiervon mit dem Gegenstand der US-586,890 beabsichtigt, einen Tintenstrahlaufzeichnungskopf bereitzustellen, der mit den wärmeerzeugenden Elementen für die Blasenaufzeichnungsmethode ausgestattet ist, der mit einer Matrix betrieben werden kann und die MIM-(metallisolierendes Metall)Elemente nutzt. Für diesen Kopf sind MIM-Elemente vorgesehen, die alle mit Nichtlinear-Typ-Elementen und mit einer Vielzahl von zusammenwirkenden wärmeerzeugenden Elementen für die Blasenaufzeichnung ausgestattet sind. Es ist jedoch notwendig, sich mit der Konzentration von Elektroenergie von annähernd 0,1 GW/m² oder mehr bei der Blasenaufzeichnungsmethode an den widerstandswärmeerzeugenden Elementen im Heizungsbereich des Aufzeichnungskopfes zu befassen. Weiterhin sollten die widerstandswärmeerzeugenden Elemente, die mit den MIM-Elementen in Reihe geschaltet sind, mit einer Stromversorgung versehen werden, für deren Anwendung es bisher keine Erfahrungen bei Produkten gibt, in denen herkömmliche MIM-Elemente als Nichtlinear-Typ-Elemente für die Anwendung im Matrixbetrieb angepaßt werden. Dabei gibt es die Befürchtung, daß die Wirksamkeit der Energieanwendung durch die Energieverluste an den MIM-Elementen selbst reduziert wird, wenn für die in regelmäßiger Ordnung und großer Dichte angebrachten Widerstandselemente eine hohe elektrische Stromstärke fließen soll.
Ein derartiger Verlust an Elektroenergie durch die MIM-Elemente selbst ist für die herkömmlichen Produkte, die MIM-Elemente, wie Flüssigkeitskristalle oder anderes nutzen, äußerst gering, und bisher ist keinerlei schwerwiegendes Problem bemerkt worden. Hier wird davon ausgegangen, daß dieser Energieverlust an den MIM-Elementen selbst, ein charakteristisches Problem der MIM-Elemente bei der Nutzung der Blasenaufzeichnungsmethode ist, was mit der umfangreichen Energieversorgung zusammenhängen könnte.
Deshalb zielt die vorliegende Erfindung auf die Bereitstellung eines langgestreckten und kostengünstigen Tintenstrahlaufzeichnungskopfes ab, der in der Lage ist, der Wirksamkeitsreduzierung der Energienutzung, die durch den Energieverlust an den Nichtlinear-Typ-Elementen verursacht wird, zu beseitigen. Sie zielt gleichzeitig sowohl auf die Bereitstellung einer Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung als auch eines Tintenstrahlaufzeichnungsverfahrens ab.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß ein Tintenstrahlaufzeichnungskopf der vorliegenden Erfindung ein widerstandswärmeerzeugendes Element und ein Nichtlinear-Typ-Element aufweist, das mit dem widerstandswärmeerzeugenden Element verbunden ist und das eine MIM-Typ-Strom-Spannungs-Kennlinie hat, die für den Betrieb des widerstandswärmeerzeugenden Elements eine Widerstandsgröße aufweist, die zum Zeitpunkt des Anlegens einer niederen Spannung höher ist als beim Anlegen einer höheren Spannung, ohne polaritätsabhängig zu sein. Für diesen Tintenstrahlaufzeichnungskopf tragen beide Bestandteile, die widerstandswärmeerzeugenden Elemente und auch die Nichtlinear-Typ-Elemente zur Erzeugung von Blasen für die auszustoßende Tinte bei.
Der in dieser Weise aufgebaute Tintenstrahlaufzeichnungskopf der Erfindung macht es möglich, daß nicht nur die widerstandswärmeerzeugenden Elemente zur Erzeugung von Joule'scher Wärme angeregt werden, wenn sie stromführend sind, sondern auch, daß die Nichtlinear-Typ-Elemente, die mit den widerstandswärmeerzeugenden Elementen verbunden sind, zur Blasenbildung für das Ausstoßen der Tinte beitragen bzw. dazu, die MIM-Typ-Strom-Spannungs-Kennlinien zu erzeugen, die zum Zeitpunkt des Anlegens einer geringeren Spannung einen höheren Widerstandswert darstellen, als beim Anlegen einer höheren Spannung, ohne polaritätsabhängig zu sein. Anders ausgedrückt, zusätzlich zur Wärme, die durch die widerstandswärmeerzeugenden Elemente für das Erzeugen der Tintenblasen in den Tintendurchflußwegen erzeugt wird, wird die Wärmeenergie, die durch die Nichtlinear-Typ-Elemente erzeugt, und die herkömmlich als Wärmeverlust bezeichnet worden ist, für den Tintenstrahlaufzeichnungskopf verwendet, um der Reduzierung seiner Leistungsfähigkeit vorzubeugen.
Weiterhin kann der Tintenstrahlaufzeichnungskopf der vorliegenden Erfindung so ausgebildet sein, das jedes widerstandswärmeerzeugende Element und jedes Nichtlinear-Typ-Element, das dazu in Reihe geschaltet ist, einzeln und nahezu zum gleichen Zeitpunkt des Spannungsanlegens oder einzeln zu einem anderen Zeitpunkt Blasen produziert. Aber auch jedes widerstandswärmeerzeugende Element und jedes Nichtlinear-Typ-Element, das in Reihe geschaltet ist, kann so eingerichtet werden, daß es eine Blase erzeugt, wenn elektrische Spannung angelegt wird.
Es ist auch möglich, den Tintenstrahlaufzeichnungskopf der Erfindung so einzurichten, daß nur das widerstandswärmeerzeugenden Element zur Blasenbildung beiträgt, wenn eine elektrische Spannung an das widerstandswärmeerzeugende Element und das Nichtlinear-Typ-Element angelegt wird. In diesem Fall kann die Tintenausstoßmenge in einem vielfachen Ausstoß erfolgen.
Jedes widerstandswärmeerzeugende Element und jedes Nichtlinear-Typ-Element, die in Reihe geschaltet sind, ist im Wesentlichen parallel zur Tintenausstoßrichtung oder im Wesentlichen senkrecht zur Ausstoßrichtung angeordnet.
Eine Einheit wird bereitgestellt, die ein widerstandswärmeerzeugendes Element und ein dazu in Reihe geschaltetes Nichtlinear-Typ-Element auf einem Schnittpunkt des durch die Abtastelektroden gebildeten Matrixkreises zur Eingabe von ausgewähl ten Spannungswellenformen aufweist, welche dann mittels der Informationselektroden mit den Wellenformen der Eingangsinformationspotentiale überlagert werden, die mit den Bildsignalen in Übereinstimmung sind.
Der Tintenstrahlaufzeichnungskopf kann mit Matrixelektroden versehen sein, um den Matrixstromkreis für das Anlegen einer Spannung an das widerstandswärmeerzeugende und an das dazu in Reihe geschaltete Nichtlinear-Typ-Element zu bilden.
Das widerstandswärmeerzeugende Element und das Nichtlinear-Typ-Element sind auf dem Schnittpunkt der Matrixelektroden anzuordnen.
Der Tintenstrahlaufzeichnungskopf der vorliegenden Erfindung ist einer, bei dem mit Hilfe der am widerstandswärmeerzeugenden Element und am Nichtlinear-Typ-Element erzeugten Wärmeenergie das zum Tintenblasenausstoß erforderliche Filmsieden in der Tinte erzeugt wird.
Die Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung umfaßt einen Tintenstrahlaufzeichnungskopf, der mit einem widerstandswärmeerzeugenden Element und einem dazu in Reihe geschalteten Nichtlinear-Typ-Element ausgestattet ist, das für den Betrieb der Vielzahl der widerstandswärmeerzeugenden Elemente zum Zeitpunkt des Anlegens einer niederen Spannung einen Widerstand aufweist, der größer ist als beim Anlegen einer höheren Spannung, ohne polaritätsabhängig zu sein und Transportmittel aufweist zum Transportieren eines Aufzeichnungsmediums. Für die Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung ist der vorher genannte Tintenstrahlaufzeichnungskopf in der Lage, beide Elemente, das widerstandswärmeerzeugende Element und das Nichtlinear-Typ-Element, zur Blasenbildung für den Ausstoß der durch Ausstoßdüsen bereitgestellten Tinte zu befähigen. Die Ausstoßdüsen beider Elemente liegen der Oberfläche des Aufzeichnungsmediums gegenüber. Weiterhin ist diese Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung mit einem Steuervorrichtung zur Steuerung der an das widerstandswärmeerzeugende und an das dazu in Reihe geschaltete Nichtlinear-Typ-Element angelegten Elektroenergie versehen.
Die Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung, die gemäß der zuvor Beschriebenen aufgebaut ist, ist sowohl mit dem Tintenstrahlaufzeichnungskopf der vorliegenden Erfindung als auch mit einem Steuerteil zur Steuerung der an die Nichtlinear-Typ-Elemente und der widerstandswärmeerzeugenden Elemente des Tintenstrahlaufzeichnungskopfes angelegten Elektroenergie, ausgestattet. Somit wird zusätzlich zur Wärme, die durch die widerstandswärmeerzeugenden Elemente für die Blasenbildung in den Tintendurchflußwegen erzeugt wird, die Wärmeenergie, die durch die Nichtlinear-Typ-Elemente und herkömmlich als Wärmeverlust betrachtet worden ist, für den Tintenstrahlaufzeichnungskopf verwendet, um einer Reduzierung seiner Effektivität vorzubeugen.
Des Weiteren kann für die Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung dieser Erfindung jedes der widerstandswärmeerzeugenden Elemente und jedes der Nichtlinear-Typ-Elemente, die in Reihe geschaltet sind, so angeregt werden, daß es einzeln und nahezu zum gleichen Zeitpunkt der Stromversorgung oder zu anderen Zeitpunkten Blasen erzeugt.
Auch für diese Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung regelt das Steuerteil die elektrische Energie, die am widerstands-wärmeerzeugenden Element und am dazu in Reihe geschalteten Nichtlinear-Typ-Element anliegt, wobei so geregelt werden kann, daß entweder beide in Reihe geschalteten Elemente oder nur die widerstandswärmeerzeugenden Elemente zur Blasenbildung beitra gen. In diesem Fall kann mit dieser Ausführungsweise die Zahl der Tintenausstöße in vielfachen Werten geregelt werden.
Das Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren, das die Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung anwendet und den Schritt der Aufzeichnung mittels Tintenausstoßes vom Tintenstrahlaufzeichnungskopf für das Anhaften der Tinte auf der Oberfläche des Aufzeichnungsmediums einschließt.
Wie bereits beschrieben, weist das Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren der vorliegenden Erfindung den Schritt des Tintenausstoßes aus den Ausstoßdüsen des Tintenstrahlaufzeichnungskopfes der Erfindung auf, um die Aufzeichnung auf ein Aufzeichnungsmedium und des Anhaftens darauf zu gewährleisten. Anders ausgedrückt, es wird zusätzlich zur Wärme, die durch die widerstandswärmeerzeugenden Elemente für die Blasenherstellung in den Tintendurchflußwegen erzeugt wird, die Wärmeenergie, die durch die Nichtlinear-Typ-Elemente erzeugt wird und herkömmlich als Wärmeverlust bezeichnet worden ist, für den Tintenstrahlaufzeichnungskopf genutzt, um damit einer Reduzierung seiner Aufzeichnungsqualität vorzubeugen, wodurch es möglich wird, die für das Aufzeichnen erforderlichen Kosten zu verringern.
Des Weiteren kann das Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren der Erfindung so benutzt werden, daß mit der Stromversorgung des widerstandswärmeerzeugenden Elements, das mit dem Nichtlinear-Typ-Element in Reihe geschaltet ist, diese Elemente zur einzelnen und nahezu gleichzeitigen bzw. zur einzelnen und anderszeitigen Blasenerzeugung befähigt werden.
Es ist aber auch möglich, das Tintenstrahlsaufzeichnungsverfahren der Erfindung so einzurichten, daß mit der Stromver sorgung des widerstandswärmeerzeugenden Elements und des dazu in Reihe geschalteten Nichtlinear-Typ-Elements, nur die widerstandswärmeerzeugenden Elemente zur Blasenbildung beitragen. In diesem Fall wird es mit der Kombination des bereits beschriebenen Aufzeichnungsverfahrens, bei dem die Blasen einzeln durch das widerstandswärmeerzeugende Element und das Nichtlinear-Typ-Element erzeugt werden, möglich, die Tintenausstoßzahl in einem Vielfachwert zu steuern.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist die seitliche Schnittdarstellung, die schematisch einen Tintenstrahlaufzeichnungskopf gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 ist die Draufsicht, die schematisch den Aufbau des Tintenstrahlaufzeichnungskopfes gemäß 1 und dessen Stromkreis darstellt.
3 ist ein Stromlaufplan, der die Vorstellung für einen Matrixstromkreis eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes gemäß 1 darstellt.
4 ist die seitliche Schnittdarstellung, die schematisch einen weiteren Tintenstrahlaufzeichnungskopf, gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
5 ist eine Ansicht, die die Strom-Spannungs-Kennlinie des Tintenstrahlaufzeichnungskopfes gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
6 ist eine grafische Darstellung, die jede der qualitativen Temperaturänderungen auf der Übergangsfläche zwischen jedem der widerstandswärmeerzeugenden Elemente und der ausgestoßenen Flüssigkeit zeigt, wenn das Nichtlinear-Typ-Element und das widerstand wärmeerzeugende Element die Temperatur für die Blasenbildung der auszustoßenden Flüssigkeit nahezu gleichzeitig erreichen.
7 ist eine grafische Darstellung, die jede der qualitativen Temperaturänderungen auf der Übergangsfläche zwischen jedem der widerstandswärmeerzeugenden Elemente und der ausgestoßenen Flüssigkeit zeigt, wenn das Nichtlinear-Typ-Element die Temperatur für die Blasenbildung der auszustoßenden Flüssigkeit früher erreicht, als das widerstandswärmeerzeugende Element.
8 ist eine grafische Darstellung, die jede der qualitativen Temperaturänderungen auf der Übergangsfläche zwischen jedem der widerstandswärmeerzeugenden Elemente und der ausgestoßenen Flüssigkeit zeigt, wenn das widerstandswärmeerzeugende Element die Temperatur für die Blasenbildung der auszustoßenden Flüssigkeit früher erreicht, als das Nichtlinear-Typ-Element.
9 ist eine grafische Darstellung, die jede der qualitativen Temperaturveränderungen auf der Übergangsfläche zwischen jedem der widerstandswärmeerzeugenden Elemente und der ausgestoßenen Flüssigkeit zeigt, wenn nur das widerstandswärmeerzeugende Element die Temperatur für die Blasenbildung der auszustoßenden Flüssigkeit erreicht.
10 ist die seitliche Schnittdarstellung, die schematisch einen Tintenstrahlaufzeichnungskopf gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
11 ist eine seitliche Schnittdarstellung, die schematisch einen Tintenstrahlaufzeichnungskopf gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
12 ist die seitliche Schnittdarstellung, die schematisch einen Tintenstrahlaufzeichnungskopf gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
13 ist eine Darstellung, die schematisch ein Beispiel für eine Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung zeigt, die einen Tintenstrahlaufzeichnungskopf der vorliegenden Erfindung aufweist.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nachfolgend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen beschrieben.
1 ist eine seitliche Schnittdarstellung, die schematisch einen Tintenstrahlaufzeichnungskopf zeigt, der gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist.
2 ist die Draufsicht, die schematisch den Aufbau des Tintenstrahlaufzeichnungskopfes und seinen Stromkreis gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt.
3 ist ein Stromlaufplan, der die Konzeption des Matrixstromkreises des Tintenstrahlaufzeichnungskopfes der vorliegenden Ausführungsform darstellt.
Der Tintenstrahlaufzeichnungskopf ist mit dem Nichtlinear-Typ-Element 1, wie z.B. einem MIM-Element und dem widerstandswärmeerzeugenden Element 2, das bei Stromfluß im Durchflußweg 31 Joule'sche Wärme erzeugt, versehen. Der Durchflußweg 31 wird durch die Grundplatte 23, die auf ihrer oberen Lauffläche die Schicht 22 trägt, und der Deckplatte 21, die der Grundplatte 23 gegenüber liegt, gebildet. Diese Bauteile sind in Form einer Matrix aufgebaut. Für die Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung, die später beschrieben wird, wird ein Regler 40 vor gesehen, um die Spannung oder einer Energie, die an das Nichtlinear-Typ-Element 1 und das widerstandswärmeerzeugende Element 2 angelegt wird, zu regeln.
Das Nichtlinear-Typ-Element 1 beinhaltet sowohl eine auf der unteren Schicht 22 angebrachte Informationselektrode 5 für die Eingabe der informationspotentiellen Wellenformen für den Ausstoß- bzw. Nichtausstoßvorgang gemäß der Bildsignale, als auch die mit dem widerstandswärmeerzeugenden Element 2 leitend verbundene Oberseitenelektrode 6 und den dünnen isolierenden Film 24, der die Unterseiteninformationselenktrode 5 von der Oberseitenelektrode 6 isoliert. Das widerstandswärmeerzeugende Element 2 ist mit der Scannerelektrode 7 und mit der Oberseitenelektrode 6 elektrisch leitend verbunden. Für den Tintenstrahlaufzeichnungskopf der vorliegenden Ausführungsform ist das Nichtlinear-Typ-Element 1 auf der Seite angeordnet, die der allgemeinen Flüssigkeitskammer 4 näher liegt und die den Durchflußweg 31 mit Tinte versorgt, wogegen das widerstandswärmeerzeugende Element 2 auf der Seite, die näher an der Ausstoßdüse 30 liegt, angeordnet ist.
Im Stromkreisaufbau, wie er in der 3 gezeigt wird, sind die Scannerelektroden 7 in der Linienrichtung Y_j, Y_j+1 ..und die an der unteren Seite befindlichen Informationselektroden 5 in der Spaltenrichtung X_i, X_i+1 .. angeordnet und bilden auf diese Weise den Matrixstromkreis.
Wie ebenfalls in 3 für den Tintenstrahlaufzeichnungskopf der vorliegenden Ausführungsform dargestellt, ist das Nichtlinear-Typ-Element 1 und das widerstandswärmeerzeugende Element 2 mit Hilfe der Oberseitenelektrode 6 auf dem an der Unterseite befindlichen Schnittpunkt der Informationselektrode 5 und der Scannerelektrode 7 des Matrixstromkreises, der sich aus Y_j, Y_j+1 .... X_i, X_i+1 ...ergibt, in Reihe geschaltet.
Der Regler 40 steuert das Nichtlinear-Typ-Element 1 „ein- oder ausgeschaltet" Zustand gemäß der Bildsignale durch die Eingabe der selektivpotentiellen Wellenformen in die Scannerelektrode 7 und die informationspotentiellen Wellenformen für die Ausstoß- oder Nichtausstoßnutzung in die, an der unteren Seite befindliche Informationselektrode 5 gemäß der Bildsignale und steuert danach den Ausstoß bzw. Nichtausstoß des auszustoßenden Tröpfchens 9 der Ausstoßdüse 30.
Mit anderen Worten, das auszustoßende Flüssigkeitströpfchen 9 wird nur von der Ausstoßdüse 30 ausgestoßen; die mit dem Nichtlinear-Typ-Element 1 zusammenwirkt, das auf „eingeschaltet" gestellt ist. Weiter detailliert; die auszustoßende Flüssigkeit 32, die sich auf dem stromdurchflossenen widerstandswärmeerzeugenden Element 2 befindet, wenn das Nichtlinear-Typ-Element 1 auf „eingeschaltet" geregelt oder auf dem Nichtlinear-Typ-Element 1, wird sehr schnell erhitzt und erzeugt auf diese Weise sofort die Blasen 61 und 62. Diese Blasen sind Blasen, die auf dem Filmsiedephänomen beruhen, und die gleichzeitig mit extrem hohen Druck auf der Eingangsoberfläche des Heizelements erzeugt werden. Mit dem Druck, der auf diese Weise Einfluß ausübt, wird die auszustoßende Flüssigkeit 9 von der Ausstoßdüse 30 im Wesentlichen parallel zur Anordnungsrichtung des Nichtlinear-Typ-Elements 1 und des widerstandswärmeerzeugenden Elements 2 ausgestoßen und erzeugt somit Bilder auf dem Aufzeichnungsmedium.
Auch für den Fall, daß für die vorliegende Erfindung das Nichtlinear-Typ-Element 1 und das widerstandswärme-erzeugende Element 2, wie in 4 gezeigt, eng zueinander platziert werden, was zur Blasenbildung beiträgt, bezieht die Erzeugung einer Blase 63 das Nichtlinear-Typ-Element 1 und das widerstandswärmeerzeugenden Element 2 ein.
Mit anderen Worten, für die vorliegende Erfindung, was die Blasenerzeugung betrifft, bedeutet die Bereitstellung von Wärmeenergie für die Tinte nicht nur daß das Nichtlinear-Typ-Element 1 und das widerstandswärmeerzeugende Element 2 in die Lage versetzt wird, die Blasen 61 und 62 jeweils einzeln zu erzeugen, sondern auch die Bereitstellung von Wärmeenergie für die Tinte, die jedes Nichtlinear-Typ-Element 1 und jedes widerstandswärmeerzeugende Element 2 in die Lage versetzt, die Wärmeenergie, die durch diese jeweils selbst erzeugt wird, für die Herstellung einer Blase zu nutzen. Mit Hinsicht darauf, daß der Ausstoß der auszustoßenden Flüssigkeit 9 stabiler wird ist es besser, die Blasen mit Hilfe des Filmsiedephänomens zu erzeugen.
Wie bereits beschrieben, wird für den Tintenstrahlaufzeichnungskopf der vorliegenden Ausführungsform nicht nur das widerstandswärmeerzeugende Element 2 in die Lage versetzt, zur Blasenbildung beizutragen, sondern auch die Wärme, die sich am Nichtlinear-Typ-Element 1 und dem in Reihe geschalteten widerstandswärmeerzeugenden Element 2 ergibt, die auch das Schaltelement für das Ein- und Ausschalten des widerstandswärmeerzeugenden Elements 2 darstellen, wird vorteilhaft für die Blasenbildung der auszustoßenden Flüssigkeit 32 genutzt. In dieser Weise wird es möglich, dem Effektivitätsverlust bei der Energieanwendung, wie er durch den im Elektroenergieverlust am Nichtlinear-Typ-Element 1 selbst entsteht, entgegen zu wirken.
Hier ist das MIM-Element, das einem Isolator aufweist, der so beschaffen ist, daß er auf metallische Materialien aufgebracht werden kann, ein Tunnelverbindungselement. Normalerweise wird das Verbindungselement, das einen Isolator und leitende Elektroden besitzt, die so angeordnet sind, daß sie auf den Isolator als Beschichtung aufgebracht werden können, auch als MIM-Element bezeichnet.
Für den elektrischen Leitungsmechanismus im Isolator eines MIM Elements ist die „Sprungtype"-Leitung, in der die Tunnelung mehrfach im Isolator wiederholt wird, wie unter anderem beispielsweise bei der Poole-Frenkel-Typ-Leitung oder der relativ einfachen Tunnelleitung wie z. B. bei der Fowler-Nordheim-Typ-Leitung bekannt.
Wenn ein derartiger Tunnelstrom in dem Anschluß fließen soll, sollte der Abstand zwischen den Elektroden äußerst klein sein. Die kritische Filmdicke eines Isolators, die einen Stromfluß in einem MIM-Element zuläßt oder die kritische Lücke zwischen den Elektroden hängt weitgehend von der Art des Isolationsmaterials, vom Elektrodenmaterial oder vom Leitungsmechanismus ab. Es wird jedoch z. B. angestrebt, die Lücke zwischen den Elektroden bei 100 nm oder weniger zu schaffen, um z. B. am MIM-Element einen nutzbaren Strom zu ermöglichen. Des Weiteren ist es besser, um bei einer geringen Spannung eine große Stromstärke, die für den Betrieb eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes mit Blasenbildung gebraucht wird zu erzielen, die Lücke zwischen den Elektroden auf 40 nm oder weniger herabzusetzen.
Es gibt jedoch die Befürchtung, daß, falls die Lücke zwischen den Elektroden extrem klein gehalten wird, Ionen auf den metallischen Oberflächen der Elektroden ein Emissionsfeld verursachen. Deshalb ist es empfehlenswert, die Lücke zwischen den Elektroden auf 1 nm oder größer festzusetzen. Es ist auch ratsam, die Lücke zwischen den Elektroden bei 4 nm oder größer zu halten, um den Tunnelanschluß zu erreichen, der einen stabilen Tunnelstrom ermöglicht.
Mit anderen Worten, es ist besonders zu empfehlen, ein MIM-Element als Nichtlinear-Typ-Element 1 zu nutzen, das einen Elektrodenabstand der größer ist als 1 nm oder mehr und 100 nm oder weniger, oder noch besser 4 nm oder mehr und 40 nm oder weniger aufweist.
Ein sogenannter spannungsabhängiger Widerstand (Varistor), der durch den Aufbau gebildet wird, wo an Stelle eines Isolators die gesinterten Schicht, die ein Metalloxid, wie z.B. Bi, Pr, Co, ein zugefügtes ZnO oder eine durch SiC gebildete grobkristalline Schicht hat, oder auch durch die gegenüberliegenden Elektroden des vorher genannten MIM-Elements steht, bildet ein Element, das die Strom-Spannungs-Kennlinie des MIM-Typ-Elements aufweist, die auf der Seite mit hoher Spannung einen geringen Widerstandswert und einen hohen Widerstandswert auf der Seite mit niederer Spannung hat, ohne von der polaritätsabhängig zu sein. Deshalb kann dieser Varistor, in gleicher Weise wie das MIM-Element, als das Nichtlinear-Typ-Element 1 der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
Mit der Anwendung des Nichtlinear-Typ-Elements 1, das die Strom-Spannungs-Kennlinie des MIM-Typs aufweist, wird es möglich, die Erzeugung unerwünschter Wärmeenergie am Nichtlinear-Typ-Element 1 zu vermeiden, weil, verursacht durch den großen Widerstandswert des Nichtlinear-Typ-Elements 1, zum Zeitpunkt des Anlegens einer niederen Spannung, sogar für den Fall, daß diese, wie z.B. die Geräuschspannung, mit einem Wert, der niedriger sein sollte, als die Betriebsspannung des Heizungselements, im Nichtlinear-Typ-Element 1 der vorliegenden Erfindung, nahezu kein Strom fließt. Die elektrische Energie, die für den Betrieb eines ausgewählten Nichtlinear-Typ-Elements 1 erzeugt wird, wird durch die unerwünschte Heizung eines anderen Nichtlinear-Typ-Elements 1 verbraucht, wodurch die, für den Betrieb des Nichtlinear-Typ-Elements 1 eingebrachte Energie verringert und damit verhindert, daß die gewünschte Blasenbildung zu Stande kommt. Daraus folgt, daß die Tintenaus stoßmenge zu einer Veränderung veranlaßt und die Bildqualität des aufgezeichneten Bildes vor Verminderung geschützt wird.
Besonders für den Tintenstrahlaufzeichnungskopftyp mit Blasenbildung, auf den die vorliegende Erfindung anwendbar ist, wird im Vergleich zu anderen Typen eine relativ hohe Stromstärke für die Blasenerzeugung erforderlich. Ein Ergebnis davon ist das Auftreten der Geräuschspannung. Um diese Geräuschspannung, die eine unregelmäßige Polarität hat, am Nichtlinear-Typ-Element 1 nicht zu verursachen, wird empfohlen, die Strom-Spannungs-Kennlinie für das Nichtlinear-Typ-Element 1 so zu setzen, daß sowohl an der positiven als auch an der negativen Spannungsseite nur ein ausreichend geringer Stromfluß zugelassen wird, wenn die angelegte Spannung einen kleinen absoluten Wert hat. Aus diesem Grund ist es hier besonders empfehlenswert, die Strom-Spannungs-Kennlinie für das Nichtlinear-Typ-Element 1 so festzulegen, daß, wie in 5 dargestellt, das Verhältnis der absoluten Werte der angelegten Spannung +V₁ und –V₂ (V₁/V₂) ein Wert von 0, 5 bis 2, 0 ist, der einen Strom I₀ ergibt, der gleichgroß dem Strom ist, der zur Zeit der Spannungsanlegung für die beabsichtigte Blasenerzeugung fließt. Danach wird der absolute Wert auf I₀/10 oder weniger für den Strom festgelegt, der bei der angelegten Spannung von +V₁/2 und –V₂/2 fließt.
Wenn das Nichtlinear-Typ-Element 1, das die MIM-Typ-Strom-Spannungs-Kennlinie aufweist, auf jeder Doppelnadelstabstrecke der Matrixelektroden angebracht wird, wird es möglich, den Matrixbetrieb für jedes Heizelement auszuführen, während die durch die Vorspannung am Nichtselektiven Punkt zur Zeit des Matrixbetriebs verursachte, unerwünschte Erwärmung unterdrückt wird.
Mit dem Matrixbetrieb wird es auch einfacher, den Treiber und das Heizelement von einander zu trennen. Dann ergibt sich dort der Effekt, daß durch die Verwendung einer nicht teuren siliziumfreien Grundplatte, sogar eine Produktion in großem Maßstab möglich gemacht wird.
Als nächstes zeigt 6 die Zeitfolge der quantitativen Veränderungen der T_MIM der Grenzfläche zwischen dem Nichtlinear-Typ-Element und der ausgestoßenen Flüssigkeit und der Temperatur T_R an der Grenzfläche zwischen dem widerstandswärmeerzeugenden Element und der ausgestoßenen Flüssigkeit, wenn vom Regler Energie zugeführt wird.
Das Nichtlinear-Typ-Element 1 und das widerstandswärmeerzeugende Element 2 zeigen die gleiche Kennlinie des Temperaturanstiegs. Danach erreichen beide Elemente, das Nichtlinear-Typ-Element 1 und das widerstandswärmeerzeugende Element 2, die Temperatur zur Blasenbildung zur selben Zeit t1 und t2. Daraus folgt, daß die Blasenbildung am Nichtlinear-Typ-Element 1 und am widerstands-wärmeerzeugenden Element 2 im Wesentlichen identisch sind. Anders ausgedrückt, die Bereitstellung der Energie, die für den Ausstoß der auszustoßenden Flüssigkeit 9 benötigt wird, wird nicht nur durch das Nichtlinear-Typ-Element 1, sondern auch durch das widerstandswärmeerzeugende Element 2 bereitgestellt. In dieser Weise wird es möglich, die Wirksamkeit der Energieanwendung vor Reduzierung zu schützen, die durch den Energieverlust des Nichtlinear-Typ-Elements 1 selbst verursacht wird, falls nur das Nichtlinear-Typ-Element 1 allein mit Energie versorgt ist.
Durch den Aufbau des Tintenstrahlaufzeichnungskopfs der vorliegenden Ausführungsform mit dem Nichtlinear-Typ-Element 1 und dem widerstandswärmeerzeugenden Element 2, deren Schwellenspannungen für die Blasenbildung Vth₁ und Vth₂ sich von einander unterscheiden oder durch die Einstellung, daß der Regler 40 die an den Kreuzungspunkt des Matrixstromkreises angelegte Spannung steuert, wird es auch möglich, die Blasenbildung so zu regeln, daß sie an den blasenbildenden Oberflächen des Nichtlinear-Typ-Elements 1 und des widerstandswärmeerzeugenden Elements 2, oder aber nur an der blasenbildenden Oberfläche eines dieser Elemente erfolgt. Mit anderen Worten ausgedrückt, mit geeigneten Veränderungen der Impulslänge oder der Impulshöhe, der an das Nichtlinear-Typ-Element 1 und an das widerstandswärmeerzeugende Element 2 angelegten Spannung wird es möglich, zu steuern, ob die Blasenbildung nur durch das widerstandswärmeerzeugende Element 2 oder durch beide Elemente erfolgt. Auf diesem Wege kann die auszustoßende Flüssigkeit in vielfachen Werten gesteuert werden.
Beispielsweise kann der Aufbau, wie in 7 dargestellt, so erfolgen, daß, mit Hilfe des Reglers 40 die Spannung V1 für einen Zeitabschnitt t0 angelegt wird, die Temperatur T_R an der Grenzfläche zwischen dem widerstandswärmeerzeugenden Element 2 und der auszustoßenden Flüssigkeit 32 die Blasenbildungstemperatur in der Zeit t2 zuerst und danach die Temperatur T_MIM an der Grenzfläche zwischen dem Nichtlinear-Typ-Element 1 und der auszustoßenden Flüssigkeit 32 in der Zeit t1 erreicht wird, was folglich den Zustand (t1<t2<t0) ergibt, um die Seite des widerstandswärmeerzeugenden Elements 2 in die Lage zu versetzen, früher Blasen zu erzeugen und das Nichtlinear-Typ-Element 1 in die Lage zu versetzen, kontinuierlich Blasen zu erzeugen. Oder umgekehrt, wie in 8 dargestellt, kann der Aufbau so sein, daß der Zustand(t2<t1<t0) vorliegt, und somit die Seite des Nichtlinear-Typ-Elements 1 früher Blasen erzeugt und danach erst das widerstandswärmeerzeugende Element 2.
Wenn, wie in 9 dargestellt, die Spannungen V2 und V1 angelegt werden, wird es möglich, sie in der Beziehung V2<V1 anzuordnen und V2 so festzulegen, daß diese Spannung kleiner ist, als die Schwellenspannung Vth1 für die Flüssigkeitsbla senbildung am Nichtlinear-Typ-Element 1 und auch einen Wert hat, der höher ist als der Schwellenwert Vth2, bei der die Flüssigkeit am widerstandswärmeerzeugenden Element 2 Blasen bildet, um somit zu erreichen, daß die Blasen nur am widerstandswärmeerzeugenden Element 2 erzeugt werden. In diesem Fall, wenn die Blasenbildungsmethode so angewendet wird, daß die Blasen eine Verbindung mit der Außenluft erhalten, wird die auszustoßende Flüssigkeit 32 nur am widerstandswärmeerzeugenden Element 2 durch die Anwendung der Spannung V2 gemäß 9, zu Blasen umgewandelt. Deshalb kann das Flüssigkeitsvolumen Vb, das sich im Wesentlichen im vorderen Teil des widerstandswärmeerzeugenden Elements 2 befindet, ausgestoßen werden, oder obwohl nicht gezeigt, ist es auch möglich, Flüssigkeit in einem Volumen Va (>Vb) im Wesentlichen auf der Vorderseite des Nichtlinear-Typ-Elements 1 auszustoßen, weil die auszustoßende Flüssigkeit 32 beim Anlegen der Spannung V1, die höher als Schwellenspannung Vth1 ist, an beiden Elementen, dem Nichtlinear-Typ-Element 1 und dem widerstandswärmeerzeugenden Element 2 zu Blasen umgeformt wird. Dadurch wird es möglich, daß die Ausstoßmenge in vielfachen Werten geregelt werden kann.
Auf diesem Wege kann der Tintenstrahlaufzeichnungskopf der vorliegenden Ausführungsform mit einer nahezu zeitgleichen Zeitsteuerung für das Nichtlinear-Typ-Element 1 und das widerstandswärmeerzeugende Element 2 arbeiten, um Wärmeenergie zu erzeugen, oder mittels Steuerung eine Zeitspanne zwischen ihnen zu schaffen, oder aber nur das widerstandswärmeerzeugende Element 2 in die Lage versetzen, Wärmeenergie zu erzeugen.
Wie zuvor beschrieben wurde, kann gemäß dem Tintenstrahlaufzeichnungskopf der vorliegenden Ausführungsform, die Wärmeenergie, die durch das Nichtlinear-Typ-Element 1 erzeugt und herkömmlich als Wärmeverlust bezeichnet worden ist, zusätzlich zur Heizung durch das widerstandswärmeerzeugende Element 2, für die Blasenerzeugung der auszustoßenden Flüssigkeit 32, genutzt werden, wodurch es möglich wird, den Tintenstrahlaufzeichnungskopf vor seiner Effektivitätsminderung zu schützen.
Auch mit dem Aufbau, in dem das Nichtlinear-Typ-Element 1 wie z.B. ein MIM-Element als Matrix betrieben wird, die unabhängig vom herkömmlichen Halbleiterprozeß hergestellt werden kann, wird es möglich, bei geringeren Kosten einen verbesserten Aufzeichnungskopf herzustellen. (Zweite Ausführungsform) Die 10 ist eine seitliche Schnittdarstellung, die schematisch einen Tintenstrahlaufzeichnungskopf gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
Für diesen Tintenstrahlaufzeichnungskopf der vorliegenden Ausführungsform ist das Nichtlinear-Typ-Element 101 an der Seite angeordnet, die näher zur Ausstoßdüse 130 liegt und danach das widerstandswärmeerzeugende Element 102. Mit anderen Worten, die Anordnung des Nichtlinear-Typ-Elements 1 und des widerstandswärmeerzeugenden Elements 2 für den Tintenstrahlaufzeichnungskopf der ersten Ausführungsform ist hier entgegengesetzt, alle anderen Strukturen sind jedoch grundsätzlich identisch, weshalb eine detaillierte Beschreibung davon entfallen kann.
Wie bereits beschrieben, wird gemäß dem Tintenstrahlaufzeichnungskopf der vorliegenden Ausführungsform die Wärmeenergie, die durch das Nichtlinear-Typ-Element 101 erzeugt und herkömmlich als Wärmeverlust bezeichnet worden ist, zusätzlich zur Heizung durch das widerstandswärmeerzeugende Element 102, für die Blasenerzeugung der auszustoßenden Flüssigkeit 132 wie im Fall der ersten Ausführungsform genutzt, was dazu führt, den Tintenstrahlaufzeichnungskopf vor einer Effektivitätsminderung zu schützen.
Auch mit dem Aufbau, in dem das Nichtlinear-Typ-Element 101, wie z.B. ein MIM-Element als Matrix betrieben wird, die unabhängig vom herkömmlichen Halbleiterprozeß hergestellt werden kann, wird es möglich, bei geringeren Kosten einen verbesserten Tintenstrahlaufzeichnungskopf herzustellen. (Dritte Ausführungsform)
Die folgende 11 ist eine seitliche Schnittdarstellung, die schematisch einen Tintenstrahlaufzeichnungskopf gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
Für den Tintenstrahlaufzeichnungskopf wird die Ausstoßdüse 230 für den Ausstoß der auszustoßenden Flüssigkeit 209 auf dem der Grundplatte 223 gegenüber liegenden Aufbauteil für die Ausstoßdüsen 252 angeordnet, so daß dadurch der Durchflußweg 231 gebildet wird. Die Ausstoßdüse 230 wird ebenfalls in einer Position angebracht, so daß sie der Lücke zwischen dem, auf der Grundplatte 223 angeordneten, Nichtlinear-Typ-Element 201 und dem widerstandswärmeerzeugenden Element 202 gegenüber liegt.
Der Flüssigkeitstank 254 für die Bereitstellung der auszustoßenden Flüssigkeit wird ebenfalls auf der Grundplatte 223 dadurch gebildet, daß diese durch die untere Schicht 222 durchdrungen wird, die mit der unteren Wand des Durchflußweges 231 übereinstimmt. Das widerstandswärmeerzeugende Element 202 wird auf der Seite angeordnet, die dem Flüssigkeitstank 254 näher liegt als das Nichtlinear-Typ-Element 201.
Mit anderen Worten, der Tintenstrahlaufzeichnungskopf der beschriebenen Ausführungsform ist so aufgebaut, daß es ermöglicht wird, das auszustoßende Flüssigkeitströpfchen 209 grund sätzlich in senkrechter bzw. rechtwinkliger Richtung zur Grundplatte 223 auszustoßen. Der grundlegende Aufbau davon ist jedoch identisch mit denen, wie sie gemäß der ersten und zweiten Ausführungsformen beschrieben wurden, weshalb eine detaillierte Beschreibung weggelassen wird.
Wie bereits beschrieben wurde, kann gemäß dem Tintenstrahlaufzeichnungskopf der beschriebenen Ausführungsform die Wärmeenergie, die durch das Nichtlinear-Typ-Element 201 erzeugt wird und herkömmlich als Wärmeverlust bezeichnet worden ist, zusätzlich zur Heizung durch das widerstandswärmeerzeugende Element 202 für die Blasenerzeugung der auszustoßenden Flüssigkeit 232, wie im Fall der ersten und zweiten Ausführungsform genutzt werden, was es wiederum möglich macht, den Tintenstrahlaufzeichnungskopf vor seiner Effektivitätsminderung zu schützen.
Auch mit dem Aufbau, in dem das Nichtlinear-Typ-Element 201, wie z.B. ein MIM-Element, als Matrix betrieben wird, die unabhängig vom herkömmlichen Halbleiterprozess hergestellt werden kann, wird es möglich, bei geringeren Kosten einen verbesserten Aufzeichnungskopf herzustellen. (Dritte Ausführungsform)
Die folgende 12 ist eine seitliche Schnittdarstellung, die schematisch einen Tintenstrahlaufzeichnungskopf gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
Für den Tintenstrahlaufzeichnungskopf der vorliegenden Ausführungsform wird das Nichtlinear-Typ-Element 301 auf der Seite angebracht, die dem Flüssigkeitstank 354 näher liegt und wo sich auch das widerstandswärmeerzeugende Element 302 befindet. Mit anderen Worten, die Anordnung des Nichtlinear-Typ-Elements 201 und des widerstandswärmeerzeugenden Elements 202 für den Tintenstrahlaufzeichnungskopf, wie er in der dritten Ausfüh rungsform dargestellt wird, ist hier entgegengesetzt. Alle anderen Strukturen des Aufbaus sind jedoch grundsätzlich identisch, weshalb eine detaillierte Beschreibung weggelassen wird.
Wie bereits dargestellt, wird gemäß dem Tintenstrahlaufzeichnungskopf der vorliegenden Ausführungsform, die Wärmeenergie, die durch das Nichtlinear-Typ-Element 301 erzeugt und herkömmlich als Wärmeverlust bezeichnet worden ist, zusätzlich zur Heizung durch das widerstandswärmeerzeugende Element 302, für die Blasenerzeugung der auszustoßenden Flüssigkeit 332, wie in den Fällen der ersten bis dritten Ausführungsform genutzt, was es möglich macht, den Tintenstrahlaufzeichnungskopf vor seiner Effektivitätsminderung zu schützen.
Auch mit dem Aufbau, in dem das Nichtlinear-Typ-Element 301, wie z.B. ein MIM-Element als Matrix betrieben wird, die unabhängig vom herkömmlichen Halbleiterprozeß produziert werden kann, wird es möglich, bei geringeren Kosten einen verbesserten Aufzeichnungskopf herzustellen.
Die nächste 13 ist eine Darstellung, die schematisch ein Beispiel einer Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung zeigt, auf der ein Tintenstrahlaufzeichnungskopf verwendet wird, wie er in jeder vorher genannten Ausführungsformen beschrieben wurde.
Diese Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung ist so aufgebaut, daß sie ein als Aufzeichnungsmedium dienendes Papierblatt 406 trägt, das mittels einer, durch einen Treiberkreis 403 gesteuerten Papierförderrolle 405, befördert wird. Auch der Tintenstrahlaufzeichnungskopf 407, der durch einen Regler 40 gesteuert wird, wie er in jeder der zuvor beschrieben Ausführungsformen beschrieben wurde, ist so angeordnet, daß jede seiner Ausstoßdüsen dem beförderten Papierblatt 406 gegenüber liegt.
Die Tinte wird von jeder der Ausstoßdüsen gemäß der Signale vom Regler 40 ausgestoßen, um auf dem Papierblatt 406 Bilder aufzuzeichnen. Die Tinte für den Tintenstrahlaufzeichnungskopf 407 wird von einem Tintenbehälter 402 bereitgestellt.
In dieser Hinsicht wurde für die vorliegende Erfindung die Beschreibung der ersten bis vierten Ausführungsform als Beispiel gegeben. Es sollte klar sein, daß die Erfindung nicht zwangsläufig darauf begrenzt ist. Hierunter werden auch die Ausführungsformen gemäß der ersten und zweiten Ausführungsform gezeigt. Es sollte ebenfalls klar sein, daß die vorliegende Erfindung nicht zwangsläufig auf diese Beispiele begrenzt ist.
AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Erstes Ausführungsbeispiel
Zunächst wird als erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung die Beschreibung der Herstellung und der Eigenschaften des Tintenaufzeichnungskopfes der ersten Ausführungsform vorgenommen, wie er zuvor beschrieben wurde. Die Bezugszeichen, die in der folgenden Beschreibung genutzt werden, sind identisch mit denen, die in der ersten Ausführungsform verwendet werden.
Das Nichtlinear-Typ-Element 1 ist ein MIM-Element und befindet sich auf dem dünnen Isolationsfilm 24, der durch eine anodische Oxidation der metallischen Unterseiteninformationselektrode 5 erreicht wird, die metallische Oberseitenelektrode 6 wird hergestellt, um sich mit der Unterseiteninformationselektrode 5 zu überlagern. Für die Unterseiteninformationselektrode 5 und die Oberseitenelektrode 6 wird mit der Hochfrequenzbedampfungsmethode ein dünner Tantalfilm in einer Stärke von ca. 300 nm erzeugt, um auf dessen Oberfläche mittels der Anodenoxidationsmethode den dünnen Ta₂O₅-Isolationsfilm 24 in einer Stärke von ca. 32 nm zu bilden. An dieser Anschlußstelle wird die Hochfrequenzbedampfung in einer Argongasatmosphäre mit einem Druck von ca. 1,33 Pa ausgeführt. Die Anodenoxidation erfolgt auch in einer 0,8 gewichtsprozentigen Zitronensäurelösung und mit einer maschenförmigen Platinelektrode. Die Oberseitenelektrode 6 und die Scannerelektrode 7 sind ebenfalls dünne Tantalfilmelektroden in einer Stärke von ca. 23 nm. Die Grundplatte 23 besteht aus einem Si-Substrat, das eine kristalline Achse 111 in einer Stärke von 0,625 mm hat. Die untere Schicht 22 ist ein thermooxidierter Siliziumfilm in einer Stärke von 2,75 μm. Das widerstandswärmeerzeugende Element 2 ist ein dünner Tantal-Nitritfilm mit einer Stärke von 0,05 μm.
Die Weite des Durchflußweges 31 beträgt 40 μm. Die Größe des widerstandswärmeerzeugenden Elements 2 ist 29,1 μm × 29,1 μm und seine Fläche beträgt 846,875 μm². Der Elementwiderstand des widerstandswärmeerzeugenden Elements 2 beträgt 53 Ω. Die Lücke zwischen jedem der Durchflußwege 31 ist 40 μm groß. Die Größe des Nichtlinear-Typ-Elements 1 beträgt 29,1 μm × 145,53 um und seine Fläche 4235 μm² in Rechteckform, und es ist mit seiner Längsseite in Richtung der Ausstoßdüse angeordnet. In diesem Fall ist die Fläche des Nichtlinear-Typ-Elements 1 die fünffache Fläche des widerstandswärmeerzeugenden Elements 2. Hier verkörpern die beiden Enden des Nichtlinear-Typ-Elements 1 einen Elementwiderstand von 265 Ω gegenüber der Spannung von 33,5 V, die zwischen der Unterseiteninformationselektrode 5 und der Oberseitenelektrode 6 angelegt wird.
Wenn hier zwischen der Unterseiteninformationselektrode 5 und der Scannerelektrode 7 eine Spannung von 40,2 V angelegt wird, liegt am Nichtlinear-Typ-Element 1 eine Spannung von 33,5 V und am widerstandswärmeerzeugenden Element 2 eine Spannung von 6,7 V an, wobei ein Strom von 126 mA fließt. An diesem Anschluß beträgt der durch Wärmeerzeugung entstehende Energie verlust am Nichtlinear-Typ-Element 1 4,235 W und am widerstandswärmeerzeugenden Element 0,847W. Die Energiekonzentration des Nichtlinear-Typ-Element 1 beträgt 1 GW/m² und die des widerstandswärmeerzeugenden Elements 2 ebenfalls 1 GW/m². Aus diesem Grund erfolgt das Bilden von Blasen nicht nur am widerstandswärmeerzeugenden Element 2, sondern auch auf der Oberfläche, mit der das Nichtlinear-Typ-Element 1 mit der ausgestoßenen Flüssigkeit 32 in Kontakt kommt.
(Zweites Ausführungsbeispiel)
Für dieses Ausführungsbeispiel wird die Beschreibung der Herstellung und der Eigenschaften des Tintenstrahlaufzeichnungskopfes der ersten Ausführungsform, wie er vorher im Fall des ersten Ausführungsbeispiels beschrieben wurde, vorgenommen. Die Bezugszeichen, die in der folgenden Beschreibung genutzt werden, sind identisch mit denen, die im ersten Ausführungsbeispiel verwendet wurden. Das Nichtlinear-Typ-Element 1 in diesem Ausführungsbeispiel ist in der selben Weise aufgebaut, wie im ersten Ausführungsbeispiel. Weiterhin sind die Struktur und die Eigenschaften davon, genau so, wie die Weite des Durchflußweges 31 und die Lücke zwischen jedem der Durchflußwege identisch mit denen des ersten Anwendungsbeispiels. Deshalb wird eine detaillierte Beschreibung davon weggelassen. Die Größe des widerstandswärmeerzeugenden Elements 2 dieses Ausführungsbeispiels beträgt 28 μm × 28 μm und seine Fläche beträgt 784 μm². Der Elementwiderstand des widerstandswärmeerzeugenden Elements 2 beträgt 53 Ω.
In diesem Fall ist die Fläche des Nichtlinear-Typ-Elements 1 die 5,4-fache Fläche des widerstandswärmeerzeugenden Elements 2. Die beiden Enden des Nichtlinear-Typ-Elements 1 verkörpern einen Elementwiderstand von 265 Ω gegenüber der Spannung von 33,5 V, die zwischen der Unterseiteninformationselektrode 5 und der Oberseitenelektrode 6 angelegt wird.
Wenn hier zwischen der Unterseiteninformationselektrode 5 und der Scannerelektrode 7 eine Spannung von 40,2 V angelegt wird, liegt am Nichtlinear-Typ-Element 1 eine Spannung von 33,5 V bzw. am widerstandswärmeerzeugenden Element 2 eine Spannung von 6,7 V an, wobei ein Strom von 126 mA fließt. An diesem Anschluß beträgt der durch Wärmeerzeugung entstehende Energieverlust am Nichtlinear-Typ-Element 1 4,235 W und am widerstandswärmeerzeugenden Element 2 0,847 W. Die Energiekonzentration des Nichtlinear-Typ-Elements 1 beträgt ebenfalls 1 GW/m², die des widerstandswärme-erzeugenden Elements 2 jedoch 1,08 GW/m². Damit ist das Bilden von Blasen nicht nur am widerstandswärmeerzeugenden Element 2, sondern auch auf der Oberfläche, mit der das Nichtlinear-Typ-Element 1 mit der ausgestoßenen Flüssigkeit 32 in Kontakt kommt, möglich.
Mit Hinsicht auf dieses Ausführungsbeispiel ist die Energiekonzentration des Nichtlinear-Typ-Elements 1 kleiner als die des widerstandswärmeerzeugenden Elements 2 und das Erzeugen der Blasenbildung durch das Nichtlinear-Typ-Element 1 zeitlich der Blasenbildung durch das widerstandswärmeerzeugende Element 2 hinterher.
(weiteres Ausführungsbeispiel)
In Bezug zum bisher Dargestellten bezieht sich die vorliegende Erfindung auf einen Aufzeichnungskopf von der Art, die die Tintenstrahlaufzeichnungsmethode anwenden, die mit Mitteln für die Erzeugung von Wärmeenergie versehen sind, welche als Energie für den Tintenausstoß benötigt wird, und die die Methode des Hervorrufens von Statusänderungen der Tinte durch die bereits genannte Anwendung von Wärmeenergie nutzen. Die Erfindung bezieht sich ebenfalls auf eine Aufzeichnungsvorrichtung, die einen derartigen Aufzeichnungskopf anwendet.
Für den typischen Aufbau und für das Funktionsprinzip solcher Verfahren ist es bevorzugt, solche Anwendungen zu nutzen, wie sie zum Beispiel aus den Dokumenten US-Patente No. 4,723,129 und 4,740,796 bekannt geworden worden sind. Dieses Verfahren ist sowohl auf die so genannte „Auf-Bedarf -Typ-Aufzeichnung", als auch auf die „kontinuierlich-Typ-Aufzeichnung" anwendbar. Mit der Anwendung von mindestens einem Betriebssignal, das mit Aufzeichnungsinformationen übereinstimmt, stellt hier besonders der „Auf-Bedarf-Typ" einen sprunghaften Temperaturanstieg jenseits des Kernenergiesiedens durch jedes der elektrothermischen Umformelemente (für die vorliegende Erfindung das Nichtlinear-Typ-Element 1 und das widerstandswärmeerzeugende Element 2) bereit, die derart angeordnet sind, daß sie gleichsam mit einem Blatt Papier und einem Durchflußweg, in dem Flüssigkeit(Tinte) gespeichert ist, zusammenwirken. Die Wärmeenergie wird durch jedes der elektrothermischen Umformelemente erzeugt und verursacht dann, in Übereinstimmung mit den Betriebssignalen auf der wärmeaktivierten Oberfläche des Aufzeichnungskopfes das Filmsieden für die effektive „Eine-nach-der-Anderen"-Blasenbildung in der Flüssigkeit (Tinte). Jetzt wird durch das Wachsen und Schrumpfen jeder Blase, Flüssigkeit aus jeder der Ausstoßdüsen ausgestoßen, wobei sich folglich wenigstens ein Tropfen bildet. Das Betriebssignal in Form von Impulsen wird bevorzugt, weil damit das Wachsen und Schrumpfen jeder Blase augenblicklich und beinahe so gesteuert werden kann, daß die Ausführung von ausgezeichneten Flüssigkeits-(Tinten)-ausstößen erreicht wird. Das Betriebssignal, das in Form von Impulsen gegeben wird, ist denen, die in aus den Dokumenten US 4,463,359 und US 4,345,262 bekannt sind, vorzuziehen. In dieser Hinsicht ist die Temperaturanstiegsrate der thermoaktiven Oberfläche für ein ausgezeichnetes Aufzeichnen mehr zu bevorzugen als das in dem Dokument US 4,313,124 veröffentlichte Prinzip.
Ein Tintenstrahlaufzeichnungskopf enthält ein widerstandswärmeerzeugendes Element und ein Nichtlinear-Typ-Element, das die Strom-Spannungs-Kennlinie eines MIM-Elements aufweist, und das für den Betrieb des widerstandswärmeerzeugenden Elements einen Widerstandswert aufweist, der zum Zeitpunkt des Anlegens einer niederen Spannung größer ist als beim Anlegen einer hohen Spannung, ohne polaritätsabhängig zu sein. Das widerstandswärmeerzeugenden Element und das Nichtlinear-Typ-Element sind hier in Reihe geschaltet. Sowohl das widerstandswärmeerzeugenden Element als auch das Nichtlinear-Typ-Element trägt in diesem Tintenstrahl-aufzeichnungskopf zur Blasenbildung für den Tintenausstoß bei. Folglich wird zusätzlich zur Wärme, die durch das widerstandswärmeerzeugende Element für die Blasenbildung der Tinte in den Durchflußwegen erzeugt wird, die durch das Nichtlinear-Typ-Element erzeugte Wärmeenergie, die herkömmlich als Wärmeverlust bezeichnet worden ist, verwendet, um eine Effektivitätsminderung des Tintenstrahlaufzeichnungskopfs zu vermeiden.

Claims

Tintenstahlaufzeichnungskopf, der aufweist: ein widerstandswärmeerzeugendes Element, ein Nichtlinear-Typ-Element, das zu dem widerstandswärmeerzeugenden Element in Reihe geschaltet ist und für dessen Betrieb eine MIM-Typ-Strom-Spannungs-Kennlinie aufweist, die einen Widerstandswert darstellt, der beim Anlegen einer geringeren Spannung größer ist als beim Anlegen einer höheren Spannung, ohne polaritätsabhängig zu sein, und wobei beide, das widerstandswärmeerzeugende Element und das Nichtlinear-Typ-Element zur Blasenbildung für den Tintenausstoß beitragen.
Tintenstrahlaufzeichnungskopf gemäß Anspruch 1, wobei das widerstandswärmeerzeugende Element und das Nichtlinear-Typ-Element, die in Reihe geschaltet sind, einzeln nacheinander und nahezu gleichzeitig mit dem Anlegen der Spannung Blasen erzeugen.
Tintenstrahlaufzeichnungskopf gemäß Anspruch 1, wobei das widerstandswärmeerzeugende Element und das Nichtlinear-Typ-Element, die in Reihe geschaltet sind, einzeln mit zeitlicher Verzögerung beim Anlegen der Spannung Blasen erzeugen.
Tintenstrahlaufzeichnungskopf gemäß Anspruch 1, wobei das widerstandswärmeerzeugende Element und das Nichtlinear-Typ- Element, die in Reihe geschaltet sind und beim Anlegen einer Spannung eine Blase erzeugen.
Tintenstrahlaufzeichnungskopf gemäß Anspruch 1, wobei nur das widerstandswärmeerzeugende Element in die Lage versetzt wird, beim Anlegen einer Spannung an das widerstandswärmeerzeugende Element und an das Nichtlinear-Typ-Element, zur Blasenbildung beizutragen.
Tintenstrahlaufzeichnungskopf gemäß Anspruch 1, wobei das widerstandswärmeerzeugende Element und das Nichtlinear-Typ-Element in Reihe geschaltet und im Wesentlichen parallel zur Tintenausstoßrichtung angeordnet sind.
Tintenstrahlaufzeichnungskopf gemäß Anspruch 1, wobei das widerstandswärmeerzeugende Element und das Nichtlinear-Typ-Element in Reihe geschaltet und im Wesentlichen rechtwinklig zur Tintenausstoßrichtung angeordnet sind.
Tintenstrahlaufzeichnungskopf gemäß Anspruch 1, wobei eine Einheit vorgesehen ist, die ein widerstandswärmeerzeugendes Element und ein in Reihe geschaltetes Nichtlinear-Typ-Element aufweist und die auf der Kreuzung des Matrixstromkreises angeordnet sind, welcher durch die Scannerelektroden gebildet wird, um ausgewählte Spannungswellenformen einzugeben, die mit den Informationselektroden überlagert werden, um informationsenthaltende Wellenformen gemäß der Bildsignale einzugeben.
Tintenstrahlaufzeichnungskopf gemäß Anspruch 1, wobei der Tintenstrahlaufzeichnungskopf zum Aufbau des Matrixstromkreises mit Matrixelektroden für das Anlegen einer Spannung an das widerstandswärmeerzeugende Element und das Nichtlinear-Typ-Element versehen ist, die zu einander in Reihe geschaltet sind.
Tintenstrahlaufzeichnungskopf gemäß Anspruch 1, wobei Nichtlinear-Typ-Elemente auf den Kreuzungspunkten der Matrixelektroden angeordnet sind.
Tintenstrahlaufzeichnungskopf gemäß Anspruch 1, wobei der Tintenstrahlaufzeichnungskopf dadurch Tinte ausstößt, daß er das Filmsieden in der Tinte mit Hilfe von Wärmeenergie erzeugt, die am widerstandswärmeerzeugenden Element und am Nichtlinear-Typ-Element erzeugt wird.
Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung, die aufweist: – einen Tintenstrahlaufzeichnungskopf, der ausgestattet ist mit einem widerstandswärmeerzeugenden Element und einem dazu in Reihe geschalteten Nichtlinear-Typ- Element, das eine MIM-Typ-Strom-Spannungs-Kennlinie aufweist, die für den Betrieb des widerstandswärmeerzeugenden Elements eine Widerstandsgröße hat, die beim Anlegen einer geringeren Spannung größer ist als beim Anlegen einer höheren Spannung, ohne polaritätsabhängig zu sein, – Transporteinrichtungen für den Transport eines Aufzeichnungsmediums, wobei der Tintenstrahlaufzeichnungskopf sowohl das widerstandswärmeerzeugende als auch das Nichtlinear-Typ-Element in die Lage versetzt wird, zur Blasenbildung für den Ausstoß der Tinte beizutragen und der so eingerichtet ist, daß die Düsen für den Tintenausstoß in Richtung der Oberfläche des Aufzeichnungsmediums jedem der widerstandswärmeerzeugenden Elemente und jedem der Nichtlinear-Typ-Elemente gegenüberliegen und wobei die Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung eine Steuervorrichtung aufweist zur Steuerung der an das widerstandswärmeerzeugende Element und das in Reihe geschaltete Nichtlinear-Typ-Element angelegten elektrischen Energie.
Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung, gemäß Anspruch 12, wobei das widerstandswärmeerzeugende und das Nichtlinear-Typ-Element in Reihe geschaltet sind und einzeln und nahezu gleichzeitig mit dem Anlegen der Elektroenergie Blasen erzeugen.
Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung, gemäß Anspruch 12, wobei das widerstandswärmeerzeugende und das Nichtlinear-Typ-Element in Reihe geschaltet sind und einzeln mit einer zeitlichen Verzögerung beim Anlegen der Elektroenergie Blasen erzeugen.
Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung gemäß Anspruch 12, wobei das widerstandswärmeerzeugende und das Nichtlinear-Typ-Element in Reihe geschaltet sind und mit dem Anlegen der Elektroenergie eine Blase erzeugen.
Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung gemäß Anspruch 13, wobei die Steuervorrichtung die an das widerstandswärmeerzeugende Element und das in Reihe geschaltete Nichtlinear-Typ-Element angelegte Energie steuert und bestimmt, ob entweder beide in Reihe geschalteten Elemente oder nur die widerstandswärmeerzeugenden Elemente in die Lage versetzt werden, zur Blasenbildung beizutragen.
Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren, welches die Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung gemäß Anspruch 12 nutzt und das den Schritt des Aufzeichnens der vom Tintenstrahlaufzeichnungskopf ausgestoßene Tinte und deren Anhaftens auf der Aufzeichnungsoberfläche bzw. auf dem Aufzeichnungsmedium aufweist.
Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren gemäß Anspruch 17, wobei die Tinte durch Blasenbildung einzeln und nahezu gleich zeitig mit dem Anlegen von Elektroenergie an das widerstandswärmeerzeugende Element und das in Reihe geschaltete Nichtlinear-Typ-Element ausgestoßen wird.
Tintenstahlaufzeichnungsverfahren gemäß Anspruch 17, wobei Tinte durch Blasenbildung individuell zu verschiedenen Zeitpunkten bezogen auf das Anlegen der Elektroenergie an das widerstandswärmeerzeugende Element und an das in Reihe geschaltete Nichtlinear-Typ-Element ausgestoßen wird.
Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren gemäß Anspruch 17, wobei beim Anlegen von Elektroenergie an das widerstandswärmeerzeugende Element und an das in Reihe geschaltete Nichtlinear-Typ-Element lediglich durch das widerstandswärmeerzeugenden Element Blasen ausgestoßen werden.