专利名称：记忆合金喷墨装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种记忆合金喷墨装置，应用于喷墨打印装置的喷墨匣中，用以将墨水喷出至一记录媒介上，以达到喷印记录之目的。
在喷墨打印机(Ink-Jet Printer)中，喷墨头(Print Head)位于喷墨匣(Ink-Jet Cartridge)的墨水出口，用以将墨水喷出以进行喷印作业。而一般热泡式喷墨匣的喷墨头具有一个薄膜电阻，当薄膜电阻被加热后可使微量的墨滴瞬间汽化，而墨滴蒸发后的快速膨胀可使少量墨水通过喷墨头的喷射口，而印至待打印的纸面上。
请参阅
图1A～1D，是为台湾专利公告编号第0344713号，“液体喷射头、液体喷射装置及液体喷射方法”之动作示意图，喷墨头中包含有一气泡产生器(Heat Bubble Generator)1、一墨水连通道2、一墨水通道(Ink Passage)3、一活动平板4及一喷嘴5(Nozzle)。气泡产生器1用以产生气泡7，墨水连接道2连通于一更大的墨水储槽(图中未示)，以获取更多墨水6，喷嘴5使墨水6喷出以达到喷印之目的，墨水通道3使墨水6由墨水通道3流通至喷嘴5，活动平板4在气泡产生器1上产生气泡7时，可被气泡7所推动，而气泡7再推动墨水6，使墨水6喷出喷嘴5。
在图1A中，是表示喷墨头的静态结构。图1B中，气泡产生器1产生气泡7来推动活动平板4，而活动平板4则推动墨水通道3内的墨水6，使部分墨水6借由喷嘴5之表面张力而位于喷嘴口处，而另一部分墨水6则在墨水通道3内产生回流现象。图1C中，则表示气泡7加大的情况，位于喷嘴5的墨水6由于气泡7所产生的推力加大，进而克服喷嘴5的表面张力，形成一墨滴状墨水6即将脱离喷嘴5。图1D中，气泡产生器1所生成的气泡7消失，相对地活动平板4亦回复原位，因此，喷嘴5与接近墨水连通道2的墨水6回补至活动平板4上，而原喷嘴5上的墨滴状墨水6脱离喷嘴5，而成为墨滴8离开喷墨头，这样即可完成喷墨头喷出墨水6之目的。
本发明主要的目的是提供一种新颖的记忆合金喷墨装置，是应用于打印装置中，可将墨水喷出至一记录媒介，主要是利用记忆合金的热变形特性，将墨水挤压出喷嘴而达到喷印之目的。
根据本发明所揭露之记忆合金喷墨装置，是应用于喷墨打印装置中，用以将墨水喷出至喷墨记录媒介上，以达到喷印记录之目的，其包括有一喷墨腔，用以储存墨水，且至少具有一喷嘴，使墨水可由喷嘴喷出，而喷嘴是形成于一喷嘴平板上；另外，喷墨腔还具有一墨水连通道，连通于一较大的墨水槽，以提供喷墨腔墨水，而墨水连通道连通于喷墨腔一端的口径，相对小于连通于较大墨水槽一端的口径；以及数个记忆合金的方形平板或圆形平板，配置于喷墨腔内，位于不包含喷嘴及墨水连通道的内壁位置并环绕于墨水，可被一电信号驱动而产生瞬间变形，并利用变形时所产生的能量推动墨水，使墨水由喷嘴喷出。
当记忆合金被一通入之电信号所驱动时，记忆合金会因电信号的驱动而发热，由记忆合金的特性将热转换成机械能，再因记忆合金与喷墨腔内壁的固定方式不同，如，周围固定或面固定方式，而会产生一弯矩(Bending)形式或一伸长(Longitudinal)形式的变形，以瞬间挤压推动喷墨腔内墨水，使墨水喷出喷嘴而达到喷印之目的。
以下结合附图详细说明本发明的实施例。其中图1A～1D为现有技术喷墨头的结构与动作示意图2为记忆合金之形状变化与温度关系图；图3A为本发明记忆合金喷墨装置第一种实施例的结构示意图；图3B为图3A记忆合金喷墨装置的俯视图；图4A～4D为第一种实施例的动作示意图；图5为本发明记忆合金喷墨装置第二种实施例的结构示意图；图6A为本发明记忆合金喷墨装置第三种实施例的结构示意图；图6B为图6A记忆合金喷墨装置的俯视图。
请参考图2所示，为形状记忆合金(Shape Memory Alloy，SMA)的形状(可以为记忆合金之电阻、体积变化或长度变化等)与温度关系图，图中横坐标轴T代表温度，纵坐标轴L代表记忆合金的长度，当记忆合金在左下方低温状态时，其材质的晶格为马氏体(Martensite)，而在右上方高温状态时，其材质的晶格为奥氏体(Austenite)。其中，As代表奥氏体相变化起点、Af代表奥氏体相变化终点、Ms代表马氏体相变化起点、Mf代表马氏体相变化终点。
记忆合金在低温下加热，即对马氏体加热，形状会沿着Mf→As→Af的路径产生变化，称为热变形，其中可分为第一段Mf→As为较缓慢的变形，与第二段As→Af为较迅速、瞬间的变形，而转换成奥氏体晶格相；相反地，记忆合金在高温下冷却，即对奥氏体冷却，形状会沿着不同的路径变化，即沿着Af→Ms→Mf变化，其中可分为第一段Af→Ms为较缓慢的变形，与第二段Ms→Mf为较迅速的变形，而转换回马氏体晶格相，即可回复未变形前的形状，此种效应称为形状记忆效应(Shape MemoryEffect，SME)。
一般的形状记忆合金有钛镍基、铜基及铁基等三种材质，较常用的材质为镍化钛(TiNi)。利用此种记忆合金有下列优点(1)功率体积比与功率重量比可达到最大；(2)提供大的可应用式应变，即有相当大的变形量；(3)不需利用其他附件即可达到，能源效率高；(4)可以为线性运动、旋转运动，或包含两者的运动方式。
记忆合金的相变化温度约为10℃，SMA的致动(Actuate)行程，以mm为单位，有高回复力，线长度变化可达约8％左右。因此，本发明将记忆合金制成薄膜并通上电流后，由于记忆合金本身即为一电阻，故等于对记忆合金加热，当其温度高于Mf点时，便开始产生相变化而发生形变推动墨水，当温度高于As点时，可产生瞬间较大的变形量而瞬间推动墨水，温度到达Af点，使墨水经由喷嘴而形成一墨滴状；接着，去除电流后靠墨水冷却记忆合金，使记忆合金的温度由Af点降至Ms点再降至Mf点，记忆合金回复原先尺寸，借由此回复力，而使墨滴状墨水喷出喷嘴，借此特殊的性质，便可将记忆合金薄膜置于喷墨腔内，而形成一新颖的喷墨方式。
实施例一请参阅图3A所示，为记忆合金喷墨装置的一种实施例的结构示意图，而图3B为图3A喷墨装置的俯视图。本发明的记忆合金喷墨装置，是应用于喷墨打印装置的喷墨匣(图中未示)中，用以将墨水6喷出至一喷墨记录媒介(图中未示)上，以达到喷印记录之目的，其包括有一喷墨腔30，用以储存墨水6，且至少具有一喷嘴5，使墨水6可由喷嘴5喷出，而该喷嘴5形成于一喷嘴平板20上；另外，喷墨腔30还具有一墨水连通道2，与喷出墨水6的方向呈一直角，是连通于一用以容置墨水6的墨水槽(图中未示)，以提供喷墨腔30墨水6，而墨水连通道2连通于喷墨腔30一端的口径，相对小于连通于较大墨水槽一端的口径；以及四个记忆合金10a、10b、10c、10d，为方形平板的形状且配置于喷墨腔30内，位于不包含喷嘴5及墨水连通道2的四个内壁位置并环绕于墨水6，可被一电信号驱动而产生瞬间变形，并利用变形时所产生的能量推动墨水6，使墨水6由喷嘴5喷出。
其中，记忆合金10a、10b、10c、10d是周围边缘固定于喷墨腔30的内壁上，在记忆合金10a、10b、10c、10d被电信号驱动而产生变形时，因其周围固定于内壁上，故产生变形时，以周围为固定点而形成一弯矩(Bending)的形式产生变形，而瞬间推动墨水6。
参阅图4A～4D，是为第一种实施例的动作示意图。在图4A中，是表示记忆合金喷墨装置的静态结构。图4B中，通入一电信号于喷墨装置，此时记忆合金10a、10b、10c、10d因电信号驱动而发热，由记忆合金10a、10b、10c、10d的特性将热转换成机械能，亦即产生一变矩形式的变形挤压喷墨腔30内的墨水6，使部分墨水6借由喷嘴5的表面张力而位于喷嘴5处，而另一部分墨水6则在墨水连通道2内产生回流现象。图4C中，则表示当驱动电信号逐渐加大时，记忆合金10a、10b、10c、10d所产生的热亦逐渐升高，故会产生一瞬间变形，使墨水6克服喷嘴5之表面张力，形成一墨滴状墨水6即将脱离喷嘴5。图4D中，将电信号截断，则借由喷墨腔30内的墨水6冷却记忆合金10a、10b、10c、10d，而使记忆合金10a、10b、10c、10d的温度下降、恢复原来的形状，此时产生一回复力，墨水连通道2的墨水6回补至喷墨腔30，而原喷嘴5上的墨滴状墨水6脱离喷嘴5，而成为墨滴8离开喷墨头，如此即可完成喷墨头喷出墨水6的目的。
实施例二请参阅图5所示，是为记忆合金喷墨装置第二种实施例的结构示意图，本实施例与第一种实施例不同之处在于(1)墨水连通道2与喷出墨水6的方向呈一平行方向；及(2)四个记忆合金11a、11b、11c、11d(图中未示)，是以面固定方式固定于喷墨腔30的内壁上，在记忆合金11a、11b、11c、11d被电信号驱动而产生变形时，因其以面固定方式固定于内壁上，故产生变形时，以整个平面为固定点而形成一伸长(Longitudinal)的形式产生变形，而瞬间推动墨水6。本实施例的作动原理与第一种实施例的作动原理相同。
根据本发明所揭露的记忆合金喷墨装置，其效果为提出一种新颖的喷墨装置，利用记忆合金通入电信号后，产生热变形的方式来直接或间接推动墨水，如此，可有大的可回复式应变，且能源使用效率高，很适合用来作为喷墨记录装置的结构。
虽然本发明以前述之较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些更动与润饰，因此本发明的保护范围应当以所附的权利要求范围所界定的为准。
权利要求
1．一种记忆合金喷墨装置，应用于打印装置，可将墨水喷出至一记录媒介，其至少包括一喷墨腔，用以储存墨水，且至少具有一喷嘴，使该墨水可由该喷嘴喷出；以及一个以上的记忆合金，配置于该喷墨腔的内壁且环绕于该墨水，该记忆合金可被一电信号驱动而产生瞬间变形，并利用该变形时所产生的能量推动该墨水，使该墨水由该喷嘴喷出。
2．如权利要求1所述的记忆合金喷墨装置，其中该喷墨腔还具有一墨水连通道，是连通于一用以容置该墨水的墨水槽，以提供该喷墨腔的墨水。
3．如权利要求2所述的记忆合金喷墨装置，其中该墨水连通道连通于该喷墨腔的一端的口径，相对小于连通于该墨水槽一端的口径。
4．如权利要求2所述的记忆合金喷墨装置，其中该记忆合金包括有四个分别配置在该喷墨腔内且不包含该喷嘴及该墨水连通道的四个内壁位置。
5．如权利要求1所述的记忆合金喷墨装置，其中该记忆合金包括有四个分别配置在该喷墨腔内的四个内壁位置。
6．如权利要求1所述的记忆合金喷墨装置，其中该喷墨腔的该喷嘴是形成于一喷嘴平板上。
7．如权利要求1项所述的记忆合金喷墨装置，其中该记忆合金为镍化钛(TiNi)。
8．如权利要求1所述的记忆合金喷墨装置，其中在该记忆合金与该墨水之间还包含有数个薄膜，该薄膜是将该墨水与该记忆合金完全隔离，以避免该墨水直接接触至该记忆合金，且可借由该薄膜间接推动该墨水。
9．如权利要求1所述的记忆合金喷墨装置，其中该记忆合金是周围固定于该喷墨腔的内壁上，以利该记忆合金产生的变形为利用一弯矩(Bending)的形式。
10．如权利要求1所述的记忆合金喷墨装置，其中该记忆合金是以面固定方式固定于该喷墨腔以内壁上，以使该记忆合金产生的变形为利用一伸长(Longitudinal)变形的形式。
11．如权利要求1所述的记忆合金喷墨装置，其中该记忆合金的形状为一方形平板。
12．如权利要求1所述的记忆合金喷墨装置，其中该已合金的形状为一圆形平板。
全文摘要
一种记忆合金喷墨装置,应用于喷墨打印装置的喷墨匣中,它包括有:一喷墨腔与数个记忆合金,喷墨腔用以储存墨水,且至少具有一喷嘴,而记忆合金配置于喷墨腔的内壁且环绕于墨水,可由电信号驱动而产生热变形,利用变形时产生的能量来推动墨水喷出喷嘴,借此,用以将墨水喷出至一记录媒介上,以达到喷印记录之目的。
文档编号B41J2/045GK1289679SQ9911970
公开日2001年4月4日 申请日期1999年9月28日 优先权日1999年9月28日
发明者杨明勋, 吴志成 申请人:威硕科技股份有限公司