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Patentes

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Número de publicaciónDE19751790 C2
Tipo de publicaciónConcesión
Número de solicitudDE1997151790
Fecha de publicación5 Ago 1999
Fecha de presentación21 Nov 1997
Fecha de prioridad7 Mar 1997
También publicado comoCN1192962A, DE19751790A1
Número de publicación1997151790, 97151790, DE 19751790 C2, DE 19751790C2, DE-C2-19751790, DE19751790 C2, DE19751790C2, DE1997151790, DE97151790
InventoresHae Yong Choi
SolicitanteSamsung Electro Mech
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Enlaces externos: DPMA, Espacenet
Vorrichtung zum Abgeben einer Schreibflüssigkeit von einem Druckkopf und Verfahren zu ihrer Herstellung An apparatus for dispensing a writing fluid from a print head and method for their preparation traducido del alemán
DE 19751790 C2
Resumen  disponible en
Reclamaciones(9)  traducido del alemán
1. Vorrichtung zum Abgeben einer Schreibflüssigkeit ( 20 ) von einem Druckkopf mit 1. A device for dispensing a writing fluid (20) from a printhead having
  • - einer Leitungsplatte ( 13 ) mit einer Mehrzahl von Flüs sigkeitskammern ( 14 ) zur Aufnahme der Schreibflüssigkeit ( 20 ), wobei die Flüssigkeitskammern ( 14 ) mit einem Zufuhr pfad ( 15 ) zum Zuführen der Schreibflüssigkeit ( 20 ) und mit jeweils einer Düse ( 19 ) zum Ausstoßen der Schreibflüssig keit ( 20 ) verbunden sind, - A conducting plate (13) having a plurality of liq sigkeitskammern (14) for receiving the writing fluid (20), said liquid chambers (14) path with a supply (15) for supplying the writing fluid (20) and each having a nozzle (19 ) are connected for discharging liquid of the writing speed (20),
  • - einem jeweils einer Flüssigkeitskammer ( 14 ) zugeordne ten Antriebselement zum Ausstoßen der Schreibflüssigkeit ( 20 ) in Form von Tröpfchen, welches Antriebselement die Flüssigkeitskammer ( 14 ) auf ihrer einen Seite abschließt und aus einer Formgedächtnis-Legierung besteht, die in Ab hängigkeit von einer Temperaturänderung eine Phasentrans formation erfährt, - One each of a liquid chamber (14) supplied arrange th drive member for ejecting the recording liquid (20) in the form of droplets, which drive element the liquid chamber (14) terminates on its one side and is made of a shape memory alloy, which in Ab function of a temperature change a phase trans formation experiences,
  • - einer Energieversorgungseinreichtung ( 21 ) zur Versor gung der Antriebselemente mit elektrischer Energie zur Er wärmung für die Phasentransformation, dadurch gekennzeichnet , - A Energieversorgungseinreichtung (21) for the care of the drive transmission elements with electrical energy for heating of He for the phase transformation, characterized in that
  • - daß die Antriebselemente auf einem mit der Leitungs platte ( 13 ) verbundenen Substrat ( 10 ) als Dünnfilm ( 12 ) mit Titan (Ti) und Nickel (Ni) als Hauptbestandteile in einer Dicke von 0,3 µm bis 5 µm abgeschieden sind, wobei der Dünnfilm ( 12 ) durch Erwärmen über die Austenit-Umwandlungs endtemperatur vollständig in die Austenitphase und durch Abkühlen unter die Martensit-Umwandlungsendtemperatur voll ständig in die Martensitphase umwandelbar ist, wobei der Dünnfilm ( 12 ) eine verbleibende Druckbelastung aufweist und in nach dem Aufbringen auf das Substrat ( 10 ) von diesem freigelegten Abschnitten, die durch Ätzen von den Flüssig keitskammern ( 14 ) der Leitungsplatte ( 13 ) zugeordneten Kam mern ( 11 ) in das Substrat ( 10 ) erzeugt sind, in seinem inak tiven Zustand in der Martenitphase eine in die Kammern ( 11 ) hineinwölbende Biegedeformation aufweist. - That the drive elements on a disc with the line (13) connected to the substrate (10) as a thin film (12) with titanium (Ti) and nickel (Ni) is deposited as main ingredients in a thickness of 0.3 microns to 5 microns, wherein the thin film (12) by heating above the austenite conversion final temperature completely to the austenite phase and cooling below the martensite transformation finish temperature fully continuously convertible to the martensite phase, wherein the thin film (12) has a residual compressive stress and in accordance with the application to the substrate (10) of this exposed portions keitskammern by etching of the liquid (14) of the conduit plate (13) associated Kam chambers (11) in the substrate (10) are produced, one in his inak tive state in the Martenitphase in the chambers (11) hineinwölbende bending deformation.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Formgedächtnis-Legierung außerdem Kupfer (Cu) ent hält, um die Betriebsfrequenz durch Verringern der auslö senden Temperatur zu erhöhen. 2. Device according to claim 1, characterized in that the shape memory alloy further (Cu) holds copper ent to increase the operation frequency by decreasing the send tripping temperature.
3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Energieversorgungseinrich tung ( 21 ) Elektroden ( 21 a) umfaßt, die mit beiden Enden des Dünnfilms ( 12 ) verbunden sind, damit dieser durch seinen Eigenwiderstand erwärmt wird. 3. A device according to any one of claims 1 or 2, characterized in that the Energieversorgungseinrich device (21) electrodes (21 a) which are connected to both ends of the thin film (12) so that it is heated by its own resistance.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Energieversorgungseinrich tung ( 21 ) ein Heizelement ( 21 b) aufweist, das an dem Dünn film ( 12 ) angeordnet ist. 4. Device according to one of claims 1 or 2, characterized in that the Energieversorgungseinrich device (21) a heating element (21 b), which is arranged on the thin film (12).
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat ( 10 ) aus einer Si liziumsubstanz besteht. 5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the substrate (10) consists of a Si liziumsubstanz.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Kammern ( 11 ) frei liegenden Abschnitte des Dünnfilms ( 12 ), die die Phasen transformation im wesentlichen durchführen, eine Breite von 100 µm bis 300 µm und eine Länge von 100 µm bis 500 µm ha ben. 6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that in the chambers (11) carry out the exposed portions of the thin film (12), the transformation of the phases essentially, a width of 100 microns to 300 microns and a length of 100 .mu.m to 500 .mu.m ben ha.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Austenit-Umwandlungsend temperatur annähernd 50°C bis 90°C und die Martensit-Um wandlungsendtemperatur annähernd 40°C bis 70°C beträgt. 7. Apparatus according to claim 6, characterized in that the austenite transformation end temperature approximately 50 ° C to 90 ° C and the martensite transformation finish temperature To is approximately 40 ° C to 70 ° C.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeit zum Abkühlen des Dünn films ( 12 ) auf die Martensit-Umwandlungstemperatur nach dem Erwärmen des Austenits kürzer ist als 200 µsec und die Be triebsfrequenz nicht kleiner ist als 5 kHz. 8. The device according to claim 7, characterized in that the time for cooling the thin film (12) on the martensite transformation temperature after heating of the austenite is shorter than 200 microseconds and BE operating frequency is not less than 5 kHz.
9. Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung zum Abge ben einer Schreibflüssigkeit von einem Druckkopf, nach ei nem der Ansprüche 1 bis 8, mit den folgenden Schritten: 9. A method for manufacturing a device for Abge Ben a writing fluid from a print head, according to egg nem of claims 1 to 8, comprising the steps of:
  • - Abscheiden eines Dünnfilmes in einer Dicke von 0,3 µm bis 5 µm aus einer Formgedächtnis-Legierung mit Titan (Ti) und Nickel (Ni) als Hauptbestandteilen auf einem Substrat, - Depositing a thin film in a thickness of 0.3 microns to 5 microns of a shape memory alloy with titanium (Ti) and nickel (Ni) as the main components on a substrate,
  • - Durchführen einer Temperbehandlung an dem Dünnfilm, um eine Kristallbildung zu bewirken, bis eine ebene Schicht entstanden ist, die die ebene Gestalt als Austenitphase ge speichert hat, - Performing an annealing treatment on the thin film to effect crystal formation, until a planar layer is created, which has the planar shape stores GE as austenite phase,
  • - Abkühlen des Dünnfilms bis zum Übergang in die voll ständige Martensitphase unter Entstehung einer verbleiben den Druckbelastung; - Cooling of the thin film to the transition to the fully continuous martensite formation under a compressive load to remain;
  • - Ätzen des Substrats zum Freilegen eines Abschnitts je des Dünnfilms, wobei dessen freigelegter Abschnitt in der Martensitphase eine Biegedeformation erfährt und bei Erwär men über die Austenit-Umwandlungsendtemperatur und Übergang in die vollständige Austenitphase eine gestreckte Lage mit der ebenen Gestalt einnimmt, - Etching the substrate to expose a portion of each of the thin film, wherein the exposed portion in the martensite phase undergoes a bending deformation and Erwär men above the austenite transformation end temperature and transition to complete austenite phase an extended position with the planar shape occupies
  • - Trainieren des Formverhaltens durch wiederholtes Wech seln zwischen der biegedeformierten Gestalt in der Marten sitphase und der ebenen Gestalt in der Austenitphase durch Abkühlen und Erwärmen des Dünnfilms. - Sitphase training the shape behavior by repeated Wech islands between the biegedeformierten shape in the Marten and the planar shape in the austenite phase by cooling and heating the thin film.
Descripción  traducido del alemán

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abgeben einer Schreibflüssigkeit von einem Druckkopf und ein Verfahren zu ihrer Herstellung. The invention relates to a device for dispensing a writing fluid from a print head and a method for their preparation.

Allgemein verbreitete Druckköpfe verwenden für ge wöhnlich ein sogenanntes Drop-On-Demand-System (DOD). Widespread use printheads for ge wöhnlich create a drop-on-demand system (DOD). Das DOD-System wird zunehmend verwendet, da der Druck vorgang einfach durch sofortiges Abgeben oder Aussprit zen von Tröpfchen der Schreibflüssigkeit unter Atmo sphärendruck durchgeführt werden kann, was weder ein Aufladen oder Umlenken der Tröpfchen der Schreibflüs sigkeit noch hohen Druck benötigt. The DOD system is increasingly being used as the pressure process simply by immediately delivering or Aussprit zen droplets of writing fluid can be carried out under pressure spheres atmosphere, which is neither a charging or deflection of the droplets of fluid required Schreibflüs still high pressure.

Es sind Druckköpfe bekannt, welche eine Form/Gedächtnislegierung zur Abgabe der Schreibflüssig keit verwenden. There are print heads are known which use a format / memory alloy for dispensing the liquid writing speed. Bei einem solchen Druckkopf (japanische offengelegte Patentanmeldung JP 63-57251 A) ist das die Flüssigkeits-/Tintenkammer mit der Düse abschlie ßende Antriebselement aus einer Formgedächtnis-Legie rungsmembran auf einer flexiblen, beheizbaren Träger platte angeordnet, die von der Energieversorgungsein heit entsprechend dem zu druckenden Muster oder Buch staben angesteuert wird. In such a printing head (Japanese Laid-Open Patent Application JP 63-57251 A) is the liquid / ink chamber lockable with the nozzle quent drive element from a shape memory alloy coins ment membrane on a flexible, heated carrier arranged plate, to the Energieversorgungsein unit according to the printed pattern or book is driven letters. Der Membran muß sich in zwei Richtungen verformen bzw. dehnen und omnidirektional schrumpfen. The membrane must be deformed or extend in two directions and shrink omni-directional. Aufgrund ihrer Ausbildung ist die Kammer nicht sehr klein ausbildbar. Because of their training, the Chamber is not very small educable. Die Tinte wird etwa paral lel zum Dünnfilm aus der Flüssigkeitskammer ausgesto ßen. The ink is about Shen paral lel to ausgesto thin film of the liquid chamber.

Bei einem ähnlichen Antriebselement eines Druck kopfs (japanische offengelegte Patentanmeldung JP 6-91 865 A) ist eine Vibrationsmembran aus einer Form/Ge dächtnis-Legierungsschicht auf einen die Form bestim menden Trägerkörper auflaminiert. In a similar drive element of a print head (Japanese Laid-Open Patent Application JP 6-91865 A) a vibrating membrane is made of a shape / Ge RETENTIVE alloy layer laminated to a form determ coming carrier body. Die Membran wird durch die Erwärmung bis zur Transformationstemperatur aufgrund der Ansteuerung mit der Energieversorgungsein richtung verformt und dabei zur Schreibflüssigkeitsab gabe durchgebogen. The diaphragm is deformed by the heating to the transformation temperature due to the driving with the Energieversorgungsein direction and thereby deflected to Schreibflüssigkeitsab administration. Auch hier erfolgt der Schreibflüs sigkeitsausstoß etwa parallel zur Membran und hat die Flüssigkeitskammer eine Mindestgröße. Again, the Schreibflüs carried sigkeitsausstoß approximately parallel to the membrane and the liquid chamber has a minimum size. Die Ausstoßfre quenz ist daher begrenzt. The Ausstoßfre frequency is limited.

Infolgedessen ist es Aufgabe der in den Patentan sprüchen gekennzeichneten Erfindung, eine Vorrichtung zum Abgeben einer Schreibflüssigkeit von einem Druck kopf derart weiterzubilden, daß unter Erhalt einer kom pakten Bauweise und geringem Energiebedarf die Ausstoß frequenz des Druckkopfs weiter erhöht werden kann, so wie ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Vor richtung anzugeben. Consequently, it is an object of the entitlements in the patent marked invention to develop a device for dispensing a writing fluid head from a pressure such that to obtain a com pact design and low energy requirements, the ejection frequency of the print head can be further increased, as a method for producing such specify ago direction.

Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen nach Anspruch 1 bzw. durch ein Ver fahren mit den Merkmalen nach Anspruch 9. This object is achieved by a drive device having the features of claim 1 and by a United with the features of claim 9.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß die Schreib flüssigkeit abgegeben oder ausgespritzt wird, indem der Druck einer Flüssigkeitskammer durch Deformationen ge ändert wird, welche während des Phasentransfor mationsvorganges eines Dünnfilms einer Form/Gedächt nislegierung verursacht werden, so daß die Form/Ge dächtnislegierung eine Betätigungskraft in erheblicher Höhe hat, um ein Verstopfen einer Düse zu verringern oder auszuschließen, und wobei der Dünnfilm eine derart hohe Deformationsfähigkeit oder -quantität hat, daß der Dünnfilm aus der Form/Gedächtnislegierung in kleiner Größe herstellbar ist, wodurch die Kompaktheit der Düse erhöht wird, um die Auflösung zu verbessern. The invention is characterized in that the writing is discharged or ejected liquid by the pressure of a liquid chamber ge by deformations is altered, which mationsvorganges a thin film of a form / Gedächt caused memory alloy during Phasentransfor, so that the shape / Ge memory alloy actuation force in significant height to reduce or eliminate clogging of a nozzle, and wherein the thin film has quantity such a high deformation capability or that the thin film is manufactured in a small size out of the mold / memory alloy, whereby the compactness of the nozzle is increased to the to improve resolution. Die Form/Gedächtnislegierung ist in dem Dünnfilmzustand auf einem Substrat unter Verwendung eines Halb leiterdünnfilm-Herstellungsvorganges abgeschieden, um die Möglichkeit zu bieten, die benötigte Versetzungs größe oder -menge oder den Hub zu erhalten, wodurch die Massenherstellung verbesserbar ist. The shape / memory alloy is deposited in the thin film state on a substrate using a semi-conductor thin-film manufacturing process, the possibility to offer, the displacement required size or amount or to get the hub, whereby the mass production can be improved.

Erfindungsgemäß wird der Dünnfilm aus der Form/Ge dächtnislegierung auf einem Substrat mittels eines Her stellungsvorganges für einen Halbleiterdünnfilm ausge bildet und das Substrat wird teilweise geätzt, um einen Raumabschnitt zu schaffen, der es dem Dünnfilm aus der Form/Gedächtnislegierung ermöglicht, zu vibrieren. According to the thin film is of the form / Ge memory alloy on a substrate by means of Her setting process out for a semiconductor thin film, and the substrate is partially etched to create a space portion which allows the thin film of the shape / memory alloy to vibrate. Das Tröpfchen wird dann wiederum durch die Vibration des Dünnfilms der Form/Gedächtnislegierung ausgebildet. The droplet is then in turn formed by the vibration of the thin film of the shape / memory alloy.

Bei dieser Abgebevorrichtung wird die Form/Gedächt nislegierung auf dem Substrat mittels des Halbleiter dünnfilm-Herstellungsvorganges abgeschieden und die sich ergebende Struktur wird getempert, um den Dünnfilm aus der Form/Gedächtnislegierung zu bilden. In this discharging device in the form of / is Gedächt memory alloy on the substrate by the semiconductor thin film forming process, and patterning the resultant structure is annealed to form the thin film from the mold / memory alloy. Somit kann die flache Form in der austenitischen Phase erhalten werden. Thus, the flat shape can be obtained in the austenitic phase. Weiterhin kann der abgeschiedene Dünnfilm aus der Form/Gedächtnislegierung mit einer verbleibenden Druckbelastung in der Martensit-Phase versehen werden, und die Größe hiervon kann abhängig von der Temperatur bei der Abscheidung und der Zeit geändert werden. Further, the deposited thin film out of the mold / memory alloy can be provided with a residual compressive stress in the martensite phase, and the size thereof can be changed depending on the temperature during the deposition and the time. Sobald das Substrat teilweise geätzt worden ist, um den Raumabschnitt zu bilden, wird der Dünnfilm aus der Form/Gedächtnislegierung durch eine Krümmung biegeverformt, welche aus der verbleibenden Druckbela stung resultiert. Once the substrate has been partially etched to form the space portion, the thin film is flexurally deformed from the form / memory alloy by a curvature, which results in load from the remaining pressure loading. Wenn der Dünnfilm aus der Form/Ge dächtnislegierung erwärmt oder erhitzt wird, wird der Dünnfilm aus der Form/Gedächtnislegierung austenitisch, um sich in die abgeflachte Form zu ändern. If the thin film is heated or heated from the shape memory alloy / Ge, the thin film from the mold / memory alloy is austenitic in order to change into the flattened shape. Zu diesem Zeitpunkt wird das Volumen der Flüssigkeitskammer ver ringert, so daß die Schreibflüssigkeit abgegeben oder ausgestoßen wird. At this time, the volume of the liquid chamber ver reduced, so that the writing fluid is discharged or discharged. Während des Abkühlvorganges tritt die Biegeverformung aufgrund der verbleibenden Druckbela stung wieder auf, und zu diesem Zeitpunkt wird das er neute Auffüllen oder Nachfüllen der Schreibflüssigkeit durchgeführt. During the cooling the bending deformation occurs due to the remaining pressure Bela Stung again, and at this time, which is carried out he Neute filling or refilling of the recording liquid. Diese Schritte werden wiederholt, um auf einanderfolgend das Abgeben oder Ausspritzen der Schreibflüssigkeit durchzuführen. These steps are repeated to perform on successively dispensing or ejecting the recording liquid.

Gemäß der Erfindung wird der vereinfachte Dünnfilm aus der Form/Gedächtnislegierung über den Halbleiter dünnfilm-Herstellungsvorgang und den Substratätzvorgang ausgebildet und die verbleibende Druck- oder Kompressi onsbelastung wird verwendet, um einfach die zum Ausge ben oder Ausspritzen der Schreibflüssigkeit notwendige Versetzung oder den hierzu notwendigen Hub zu erhalten, so daß die Massenherstellung wesentlich verbessert wird. According to the invention, the simplified thin film is formed out of shape / memory alloy on the semiconductor thin-film manufacturing process and the Substratätzvorgang and the remaining pressure or Kompressi onsbelastung is used to simply ben for Fully or ejecting the writing fluid necessary dislocation or required for this hub to obtain, so that the mass production is significantly improved. Zusätzlich kann die Größe der Restbelastung geän dert werden, um die Deformationsmenge oder den Deforma tionsbetrag einfach einzustellen, was es auch gestat tet, die Versetzungsmenge oder den Hub zu erhöhen und es möglich macht, die Abmessungen des Dünnfilmes aus der Form/Gedächtnislegierung zu verringern. In addition, the size of the residual stress can geän be changed to the deformation amount or special deformation magnitude simply adjust what it tet also gestat to increase the transfer amount or the hub and makes it possible to reduce the dimensions of the thin film from the shape / memory alloy. Infolgedes sen kann ein Druckkopf mit kleinen Abmessungen gefer tigt werden, und die Kompaktheit der Düsen wird erhöht, so daß eine hohe Auflösung erhalten werden kann. Infolgedes classes can be taken gefer a print head with small size, and the compactness of the nozzle is increased, so that a high resolution can be obtained.

Weiterhin wird in der Erfindung eine Form/Gedächtnislegierung in Form eines Dünnfilmes ver wendet, so daß der Energieverlust bei dem Aufheizvor gang wesentlich verringert wird und die Abkühlzeit ver kürzt wird. Furthermore, a shape / memory alloy in the form of a thin film, in the invention ver used, so that the energy loss during the transition Aufheizvor is substantially reduced and the cooling time is shortened ver. Weiterhin treten keine Restvibrationen auf, wenn der Dünnfilm aus der Form/Gedächtnislegierung durch die verbleibende Druckbelastung in den biegede formierten Zustand verformt wird, nachdem die Schreib flüssigkeit abgegeben wurde, so daß es möglich ist, ei ne stabile Abgabe der Schreibflüssigkeit durchzuführen, was zur Folge hat, daß die Betriebsfrequenz erhöht wird, das heißt die Druckgeschwindigkeit verbessert wird. Furthermore occur no residual vibration when the thin film is deformed from the shape / memory alloy by the remaining pressure load in the biegede formed state after the write has been done liquid so that it is possible to perform ei ne stable discharge of the recording liquid, resulting in the sequence has, that the operating frequency is increased, that is, the printing speed is improved.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben. Advantageous embodiments of the invention are specified in the respective dependent claims.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden detail lierten Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen hiervon unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung. Further details and advantages of the present invention will become apparent from the following detailed description of preferred embodiments thereof lined with reference to the accompanying drawings.

Es zeigt: It shows:

Fig. 1 eine auseinandergezogene perspektivische An sicht einer Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; Fig. 1 is an exploded perspective view of an apparatus according to an embodiment of the present invention;

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht zur Veranschau lichung des Flusses oder der Strömung einer Schreib flüssigkeit in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; Fig. 2 is a perspective view for illustrating mentation of the flow or the flow of a writing fluid in an embodiment of the present invention;

Fig. 3A und 3B Schnittdarstellungen von vorne zur Veranschaulichung der Vorrichtung gemäß einer Ausfüh rungsform der vorliegenden Erfindung; Figs. 3A and 3B sectional views from the front illustrating the apparatus according to a Ausfüh approximate shape of the present invention;

Fig. 4 seitliche Schnittdarstellungen der Vorrich tung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Er findung, wobei die Fig. 4A bis 4D die Zustände vor und nach dem Betrieb veranschaulichen; Fig. 4 is side cross-sectional representations of the Vorrich device according to an embodiment of the present invention, with FIG 4A to 4D, the states before and illustrate after operation.

Fig. 5 eine grafische Darstellung zur Erläuterung der Phasentransformation eines Dünnfilmes einer Form/Gedächtnislegierung bei der vorliegenden Erfin dung; Fig. 5 is a graph for explaining the phase transformation of a thin film of a mold / memory alloy in the present inven tion;

Fig. 6 Ansichten zur Erläuterung eines Herstel lungsvorganges des in einer Richtung wirkenden Dünnfil mes der Form/Gedächtnislegierung gemäß der vorliegenden Erfindung; Fig. 6 is views for explaining a manufacture process of the development unidirectional Dünnfil mes of the mold / memory alloy according to the present invention;

Fig. 7 ein Blockdiagramm zur Erläuterung des Her stellungsvorganges des in einer Richtung wirkenden Dünnfilmes aus der Form/Gedächtnislegierung gemäß der vorliegenden Erfindung; 7 is a block diagram for explaining the setting operation of the Her unidirectional thin film from the mold / memory alloy according to the present invention.

Fig. 8 Ansichten zur Erläuterung eines Herstel lungsvorganges eines in zwei Richtungen wirkenden Dünn filmes einer Form/Gedächtnislegierung gemäß der vorlie genden Erfindung; Fig. 8 views illustrating a manufacture development process of a bi-directional thin filmes a shape / memory alloy according to the vorlie invention;

Fig. 9 ein Blockdiagramm zur Erläuterung des Her stellungsvorganges des in zwei Richtungen wirkenden Dünnfilmes der Form/Gedächtnislegierung gemäß der vor liegenden Erfindung; 9 is a block diagram for explaining the operation of the Her position acting in two directions of the thin film form / memory alloy according to the prior invention.

Fig. 10 eine grafische Darstellung der Aufheizzeit gegenüber der Temperatur des Dünnfilmes aus der Form/Gedächtnislegierung gemäß der vorliegenden Erfin dung; Fig. 10 is a graph of the heating time to the temperature of the thin film formation from the mold / memory alloy according to the present inventions;

Fig. 11 eine Schnittdarstellung zur Darstellung der Größe des Dünnfilmes aus der Form/Gedächtnislegierung gemäß der vorliegenden Erfindung; Figure 11 is a sectional view for illustrating the size of the thin film from the mold / memory alloy according to the present invention.

Fig. 12 Schnittdarstellungen zur Veranschaulichung der Vorrichtung gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei die Fig. 12A bis 12D die Zustände vor und nach dem Betrieb veranschaulichen; FIG. 12 is sectional views illustrating the apparatus according to another embodiment of the present invention, wherein Figs 12A to 12D illustrate the states before and after the operation.
Die Abgebe- oder Ausspritzvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung (nachfolgend als "Vorrichtung" bezeichnet) ist so aufgebaut, daß eine Mehrzahl von Dü sen 19 zum Abgeben oder Ausstoßen einer Schreibflüssig keit 20 ("Tinte") sowohl reihen- als auch spaltenweise angeordnet ist, um die Auflösung zu erhöhen, wobei Dünnfilme 12 aus Form/Gedächtnislegierungen zum Abgeben oder Ausstoßen der Schreibflüssigkeit 20 jeweils den einzelnen Düsen 19 zugeordnet sind. The Abgebe- or ejection device according to the present invention (hereinafter referred to as "device") is constructed such that a plurality of Dü 19 sen for dispensing or ejecting a liquid write speed 20 ("ink") both in rows as is also arranged in columns, to increase the resolution, thin films 12 made of shape / memory alloys for dispensing or ejecting the recording liquid 20 in each case the individual nozzles 19 are associated.

Genauer gesagt, eine Mehrzahl von Raumabschnitten oder Räumen 11 ist an den Vorder- und Hinterseiten ei nes Substrates 10 ausgebildet und die Räume 11 dringen in dieses nach oben und unten ein, wobei die Mehrzahl von Dünnfilmen 12 aus den Form/Gedächtnislegierungen an dem oberen Abschnitt des Substrates 10 angebracht ist, um die jeweiligen Räume 11 abzudecken. More specifically, a plurality of space portions or spaces 11 formed at the front and rear sides ei Nes substrate 10 and the spaces 11 penetrate into this up and down, where the plurality of thin film 12 from the molding / memory alloys at the upper portion of the substrate 10 is attached to cover the respective spaces 11. Eine Leit- bzw. Leitungsplatte 13 deckt den oberen Abschnitt des Sub strates 10 ab und weist Flüssigkeitskammern 14 zur Auf nahme der Schreibflüssigkeit 20 direkt oberhalb der entsprechenden Dünnfilme 12 aus der Form/Gedächtnis legierung auf. A guiding line or plate 13 covers the upper portion of the sub strate 10 and has fluid chambers 14 for acceptance on the writing liquid 20 directly above the corresponding alloy thin films 12 out of shape / memory on. Weiterhin ist ein Zufuhrpfad 15 zum Füh ren der Schreibflüssigkeit 20 in der Mitte der Lei tungsplatte 13 derart ausgebildet, daß der Zufuhrpfad 15 über Fluiddurchlässe 16 mit den entsprechenden Flüs sigkeitskammern 14 jeweils in Verbindung steht. Furthermore, a supply path 15 is for Füh Ren the writing liquid 20 in the middle of the lei-base 13 in such a manner that the supply path 15 via fluid passages 16 with the corresponding liq sigkeitskammern 14 each in communication. Ein Strömungseinlaß 17 , der mit dem Zufuhrpfad 15 an einer Seite der Leitungsplatte 13 in Verbindung steht, ist an einer Seite des Substrates 10 ausgebildet, um die Schreibflüssigkeit 20 in Richtung des Zufuhrpfades 15 zu liefern. A flow inlet 17, which communicates with the supply path 15 at a side of the conduction plate 13 in connection is formed on one side of the substrate 10 in order to supply the writing fluid 20 in the direction of the supply path 15.

Eine Düsenplatte 18 ist an dem oberen Abschnitt der Leitungsplatte 13 befestigt und weist die Mehrzahl von Düsen 19 entsprechend den jeweiligen Flüssigkeitskam mern 14 auf, die in der Leitungsplatte 13 ausgebildet sind. A nozzle plate 18 is attached to the upper portion of the duct plate 13, and has the plurality of nozzles 19 corresponding to the respective Flüssigkeitskam chambers 14 which are formed in the guiding plate 13. Die jeweiligen Düsen 19 entsprechen den Dünnfil men 12 aus der Form/Gedächtnislegierung, welche gegen über den entsprechenden Flüssigkeitskammern 14 freilie gen. Wenn somit der Druck in den entsprechenden Flüs sigkeitskammern 14 durch Deformation der Dünnfilme 12 aus den Form/Gedächtnislegierungen geändert wird, wird die Schreibflüssigkeit 20 durch die jeweiligen Düsen 19 in Tröpfchenform auf ein Druckpapier ausgestoßen oder abgegeben. The respective nozzles 19 correspond to the Dünnfil volume 12 from the mold / memory alloy, which freilie over the corresponding liquid chambers 14 gene. Thus, when sigkeitskammern the pressure in the corresponding liq 14 12 memory alloys is changed by deformation of the thin films from the molding /, is the writing liquid 20 is ejected through the respective nozzles 19 in the form of droplets onto a printing paper or delivered.

Die Phase des Dünnfilmes 12 aus der Form/Ge dächtnislegierung wird aufeinanderfolgend abhängig von einer Temperaturänderung geändert. The phase of the thin film 12 from the mold / Ge memory alloy is sequentially changed depending on a temperature change. Während des Phasen transformations- oder Phasenübergangsvorganges tritt durch eine Deformation eine Vibration auf, und die Schreibflüssigkeit 20 wird durch die jeweiligen Düsen 19 in Tröpfchenform ausgestoßen. During the phase transformation-or phase transition process occurs by a deformation of a vibration, and the writing liquid 20 is ejected through the respective nozzles 19 in droplet form. Die Fig. 4A bis 4D sind seitliche Schnittdarstellungen, welche die Vor richtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen, wobei ein Dünnfilm 12 aus der Form/Gedächtnislegierung herausgegriffen ist. FIGS. 4A to 4D are side sectional views which show the Prior direction according to an embodiment of the present invention in which a thin film 12 is picked out from the mold / memory alloy. Wenn der Dünnfilm 12 aus der Form/Gedächtnislegierung im Aus gangszustand, wo er so deformiert ist, daß er sich von der Düse 19 wegbiegt, über eine bestimmte Temperatur hinaus erwärmt oder erhitzt wird, wird er flach, wäh rend er in die Ausgangsphase übergeht. When the thin film 12 transition state of the shape / memory alloy in the off where he is deformed so that it bends away from the nozzle 19 heated above a certain temperature or heated, it becomes flat while he was excreted in the initial phase. Zu diesem Zeit punkt steigt der Innendruck der Flüssigkeitskammer 14 an, da diese komprimiert wird, und gleichzeitig wird die Schreibflüssigkeit 20 über die Düse 19 ausgestoßen oder abgegeben. At this time, the internal pressure of the liquid chamber 14 increases, since this is compressed, while the writing fluid 20 is expelled or discharged through the nozzle 19. Sobald die Temperatur des Dünnfilmes 12 aus der Form/Gedächtnislegierung unterhalb einer be stimmten Temperatur absinkt, wird er in den Biegedefor mationszustand durch eine verbleibende Druckbelastung verformt, und die Schreibflüssigkeit 20 wird in das In nere der Flüssigkeitskammer 14 durch die Kapillarkraft der Schreibflüssigkeit in der Düse 19 und die Einsaug kraft eingebracht, wenn der Innendruck der Flüssig keitskammer 14 allmählich sinkt. Once the temperature of the thin film 12 falls out of the mold / memory alloy below a BE certain temperature, it will mationszustand deformed by a residual compression stress in the Biegedefor, and the recording liquid 20 is in the in ner of the liquid chamber 14 by the capillary force of the writing fluid in the nozzle, 19 and the Einsaug introduced force when the internal pressure of the liquid keitskammer 14 gradually decreases. Sodann wird der obige Vorgang aufeinanderfolgend durchgeführt, um den Druck vorgang durchzuführen. Then, the above operation sequentially carried out in order to perform printing.

Der Dünnfilm 12 aus der Form/Gedächtnislegierung wird durch einen Zufuhrabschnitt 21 für elektrische Leistung erwärmt, wie in Fig. 3A gezeigt. The thin film 12 from the mold / memory alloy is heated by a supply section 21 for electric power, as shown in Fig. 3A. Genauer ge sagt, sobald elektrische Leistung von dem Zufuhrab schnitt 21 an Elektroden 21 a geliefert wird, die mit den beiden Enden des Dünnfilmes 12 aus der Form/Ge dächtnislegierung verbunden sind, erzeugt der Dünnfilm 12 aus der Form/Gedächtnislegierung Wärme durch seinen eigenen Widerstand oder Innenwiderstand, so daß seine Temperatur ansteigt und er flach wird, da er in die Ausgangsphase übergeht. More specifically, GE says when electrical power from the Zufuhrab section 21 of electrode 21 a is provided, which are 12 memory alloy connected to the two ends of the thin film from the mold / Ge, produces the thin film 12 from the mold / memory alloy heat by its own resistance or internal resistance, so that its temperature increases and it becomes flat as it passes into the output phase. Sobald die elektrische Leistung nicht mehr von dem Zufuhrabschnitt 21 geliefert wird, kühlt sich der Dünnfilm 12 aus der Form/Gedächtnis legierung auf natürlichem Weg ab, und kehrt aufgrund der verbleibenden Kompressionsbelastung oder Druckbela stung in den ursprünglich verformten Zustand zurück. Once the electric power is not supplied from the supply portion 21, the thin film cools 12 out of shape / memory alloy from a natural way, and returns due to the residual compressive stress or pressure Bela Stung in the original deformed state. Alternativ hierzu kann ein Heizelement 21 b durch elek trische Leistung von dem Zufuhrabschnitt 21 für elek trische Leistung erwärmt oder erhitzt werden, wobei das Heizelement 21 b direkt an einer Seite des Dünnfilmes 12 aus der Form/Gedächtnislegierung angebracht ist, wie in Fig. 3B gezeigt, um den Dünnfilm 12 aus der Form/Ge dächtnislegierung zu erhitzen. Alternatively, a heating element 21 b are heated heated by elec tric power from the supply portion 21 for elec tric power or with the heating element 21 b is directly attached to one side of the thin film 12 from the shape / memory alloy, as shown in Fig. 3B to the thin film 12 from the mold / Ge heat memory alloy.

Der Dünnfilm 12 ist aus einer Form/Gedächtnis legierung zusammengesetzt, welche einen Phasenübergang oder eine Phasentransformation abhängig von der Tempe ratur macht, um die Verformung oder Deformation einzu leiten, wobei die Legierung hauptsächlich aus Titan (Ti) und Nickel (Ni) besteht mit einer Dicke von unge fähr 0,3 µm-5 µm. The thin film 12 is composed of alloy of a shape / memory which of the Tempe makes a phase transition or a phase transformation depending on temperature, to conduct einzu the deformation or deformation, wherein the alloy mainly made of titanium (Ti) and nickel (Ni) having a thickness of unge mately 0.3 micron 5 microns. Der Dünnfilm 12 aus der Form/Ge dächtnislegierung hat eine Richtungseigenschaft abhän gig von dem Herstellungsverfahren. The thin film 12 from the mold / Ge memory alloy has a directional property depen dent upon the manufacturing process. Die Fig. 6 und 7 sind Ansichten bzw. ein Blockdiagramm zur Veranschauli chung eines Herstellungsverfahrens eines in einer Rich tung wirkenden Dünnfilmes 12 aus einer Form/Gedächtnis legierung gemäß der vorliegenden Erfindung. FIGS. 6 and 7 are views respectively a block diagram of a manufacturing method of a monitoring Veranschauli acting in a rich direction thin film 12 from a molding / memory alloy according to the present invention. Die Ansich ten der Fig. 1 bis 4 beziehen sich auf die Verwen dung eines Dünnfilmes 12 aus einer Form/Gedächtnis legierung, der in einer Richtung wirkt. The Ansich th of FIGS. 1 to 4 refer to the Verwen formation of a thin film 12 alloy of a shape / memory acting in one direction. Zunächst wird ein Schritt 100 durchgeführt, wobei ein Dünnfilm 12 aus einer Form/Gedächtnislegierung auf dem Substrat 10 be stehend aus einer Substanz wie Silizium abgeschieden wird. First, a step 100 is carried out, wherein a thin film 12 of a shape / memory alloy on the substrate 10 be standing from a substance such as silicon is deposited. Die Abscheidung wird für gewöhnlich durch eine Sputter-Abscheidung oder durch Laserabtrageverfahren durchgeführt. The deposition is usually performed by a sputter deposition or by Laserabtrageverfahren.

Im Schritt 101 wird die sich ergebende Struktur bei einer regulären Temperatur über eine gegebene Zeitdauer hinweg getempert, um eine Kristallisierung zu bewirken, wodurch sich die flache Plattenform der Ausgangsphase ergibt. In step 101, the resultant structure is annealed at a regular temperature over a given period of time, to effect crystallization, thereby resulting in the flat plate shape of the output phase. Danach erfolgt eine Abkühlung herunter auf an nähernd 40°C-70°C, was eine Martensit-Endtemperatur Mf ist, so daß die Ausgangsphase eine martensitische Phase wird, um die verbleibende Druckbelastung in dem Dünnfilm 12 aus der Form/Gedächtnislegierung im Schritt 102 zu erhalten. Followed by cooling occurs down to at approaching 40 ° C-70 ° C, which is a martensite finish temperature Mf, so that the output phase martensitic phase to the remaining compressive stress in the thin film 12 of the form / memory alloy in step 102 obtained.

Zusätzlich wird der unmittelbar untere Abschnitt unterhalb des Dünnfilmes 12 aus der Form/Gedächtnis legierung geätzt, um den Raum 11 im Substrat 10 , beste hend aus dem Siliziumwafer zu schaffen und der Dünnfilm 12 aus der Form/Gedächtnislegierung wird freigelegt. In addition, the lower portion is etched directly below the alloy thin film 12 from the shape / memory to the space 11 in the substrate 10, starting to create the best from the silicon wafer and the thin film 12 of the shape / memory alloy is exposed. Dies erfolgt im Schritt 103 . This is done in step 103rd Sodann wird der Dünnfilm 12 aus der Form/Gedächtnislegierung in Richtung des un teren (oder oberen) Abschnittes durch die verbleibende Kompressions- oder Druckbelastung biegedeformiert, um den Zustand gemäß Fig. 4A zu erhalten, was im Schritt 104 erfolgt. Then, the thin film 12 from the mold biegedeformiert / memory alloy in the direction of un direct (or upper) portion by the residual compression stress or pressure, to obtain the state shown in FIG. 4A, which is done in step 104. Im Schritt 105 wird, sobald der Dünnfilm 12 aus der Form/Gedächtnislegierung in der martensiti schen Phase biegedeformiert wurde, dieser auf eine be stimmte Temperatur, das heißt, eine Austenit-Endtem peratur Af von annähernd 50°C-90°C erwärmt, und der Dünnfilm 12 aus der Form/Gedächtnislegierung wird in die austenitische Phase deformiert, um flach zu werden, wie in Fig. 4C gezeigt, wodurch dann im Betrieb die Schreibflüssigkeit 20 ausgestoßen wird. In step 105, when the thin film was 12 biegedeformiert from the mold / memory alloy in the martensitic's phase, this in an identified temperature, that is, an austenite Endtem temperature Af of approximately 50 ° warmed C-90 ° C, and the thin film 12 from the mold / memory alloy is deformed in the austenitic phase to be flat as shown in Fig. 4C, which then in use, the recording liquid 20 is ejected. Danach wird der Dünnfilm 12 aus der Form/Gedächtnislegierung abgekühlt, um in die martensitische Phase überzugehen, wobei er wiederum durch die verbleibende Druckbelastung biegede formiert wird. Thereafter, the thin film 12 is cooled from the mold / memory alloy, to move in the martensitic phase, whereby it is again formed by the remaining pressure load biegede. Hierdurch wird das Innere der Flüssig keitskammer 14 mit Schreibflüssigkeit 20 erneut ge füllt, was im Schritt 106 erfolgt. As a result, the interior of the liquid is keitskammer 14 again filled with writing fluid ge 20, which takes place in step 106. Wenn die voranste henden Schritte 105 und 106 abhängig von einer Tempera turänderung des Dünnfilmes 12 aus der Form/Gedächtnis legierung wiederholt werden, wird im Schritt 107 der Druckvorgang durchgeführt. If the voranste existing steps 105 and 106 depending on a tempera ture change of the thin film 12 from the mold / memory alloy are repeated, in step 107, the printing operation is performed.

Die Fig. 8 und 9 sind eine Schnittdarstellung bzw. ein Blockdiagramm zur Veranschaulichung eines Her stellungsverfahrens für einen in zwei Richtungen wir kenden Dünnfilm 12 aus einer Form/Gedächtnislegierung gemäß der vorliegenden Erfindung. FIGS. 8 and 9 are a sectional view and a block diagram illustrating a procedure for setting forth a two-way we kenden thin film 12 from a molding / memory alloy according to the present invention. Hierbei wird der Dünnfilm 12 aus der Form/Gedächtnislegierung bei einer regulären Temperatur für eine bestimmte Zeitdauer ge tempert, um zu kristallisieren, was innerhalb einer Kammer 22 erfolgt, so daß eine Änderung in die austeni tische Phase erfolgt (Schritt 200 ). Here, the thin film 12 from the mold / GE memory alloy annealed at a regular temperature for a certain period of time to crystallize, which is carried within a chamber 22 so that a change in the austenitic phase diagram (step 200). Sodann wird bei Ab kühlung herunter unter die Martensit-Endtemperatur Mf von annähernd 40°C-70°C im Schritt 201 das Austenit in Martensit umgeändert. Then changed at from cooling down below the martensite finish temperature Mf of approximately 40 ° C-70 ° C in step 201, the austenite to martensite. Weiterhin wird im Schritt 202 das Martensit durch Anlegen einer externen Kraft defor miert, welche einen Betrag hat, welcher ein plastisches Gleiten verhindert. Furthermore, the martensite is DEFOR mized by applying an external force in step 202, which has a magnitude which prevents plastic glides. Wenn dann der Dünnfilm 12 aus der Form/Gedächtnislegierung durch die Austenit-Endtempera tur Af von annähernd 50°C-90°C erwärmt wird, ändert sich im Schritt 203 das Martensit in Austenit, so daß der Dünnfilm 12 flach wird. Then, when the thin film 12 is heated from the mold / memory alloy through the austenite Af Endtempera temperature of approximately 50 ° C-90 ° C, the martensite changes to austenite in step 203, so that the thin film 12 becomes flat.

Nachfolgend werden die obigen Schritte 201 , 202 und 203 mehrere Male wiederholt, um den Dünnfilm 12 aus der Form/Gedächtnislegierung zu "trainieren". Subsequently, the above steps 201, 202 and 203 are repeated several times to 12 "train" the thin film from the mold / memory alloy. Hierdurch wird ungeachtet des Fehlens einer externen Kraft der Dünnfilm 12 aus der Form/Gedächtnislegierung im Schritt 205 verformt, wenn die Temperatur unterhalb der Marten sit-Endtemperatur Mf im Trainierschritt 204 fällt. As a result of an external force, the thin film 12 is deformed from the shape / memory alloy, in step 205, if the temperature is below the Marten sit finish temperature Mf in the training step 204 falls regardless of the absence. Um gekehrt wird der Dünnfilm 12 aus der Form/Gedächtnis legierung flach, wenn er auf die Austenit-Endtemperatur Af erwärmt wird, wodurch im Schritt 206 die Schreib flüssigkeit 20 ausgestoßen wird. To the thin film 12 is swept from the mold / memory alloy flat when it is heated to the austenite finish temperature Af, so that the writing liquid is ejected 20 in step 206. Wenn der Dünnfilm 12 aus der Form/Gedächtnislegierung auf Martensit abge kühlt wird, wird er durch seine eigene Kraft biegede formiert, um das Innere der Flüssigkeitskammer 14 er neut mit Schreibflüssigkeit 20 zu füllen (Schritt 207 ) Im Schritt 208 werden die obigen Schritte 206 und 207 abhängig von der Temperaturänderung des Dünnfilmes 12 aus der Form/Gedächtnislegierung wiederholt, um den Druckvorgang während des obigen Prozesses durchzufüh ren. Mit anderen Worten, der Dünnfilm 12 aus der Form/Gedächtnislegierung aktiviert den in zwei Richtun gen wirkenden Hin- und Herbewegungsvorgang abhängig von der Temperatur, um die Schreibflüssigkeit 20 auszusto ßen. If the thin film is 12 cools abge from the mold / memory alloy to martensite, it is biegede formed by his own force to fill the interior of the liquid chamber 14, he again with writing liquid 20 (step 207) the above steps 206 In step 208 and 207 repeatedly performed depending on the temperature change of the thin film 12 from the mold / memory alloy, to printing during the above process durchzufüh Ren. In other words, the thin film 12 from the mold / memory alloy activates acting in two Richtun gene reciprocating operation depending on temperature, Shen auszusto to the writing fluid 20. Zusätzlich hierzu wird der Biegungs- oder Deforma tionsbetrag des in zwei Richtungen wirkenden Dünnfilmes 12 abhängig von dem Betrag der angelegten externen Kraft während des Herstellungsvorganges entschieden oder eingestellt, so daß es möglich wird, die geforder ten oder gewünschten Versetzungsbeträge oder Hübe leicht zu realisieren. In addition to this, the Biegungs- or special deformation is tion amount of the bi-directional thin film 12 decided or adjusted so that it is possible to easily realize the geforder th or desired displacement amounts or strokes depending on the magnitude of the applied external force during the manufacturing process.

Der Dünnfilm 12 mit der in zwei Richtungen wirken den Eigenschaft kann bei einer Ausführungsform der vor liegenden Erfindung angewendet werden, wie in Fig. 4 gezeigt. The thin film 12 with the two-way effect the property can be applied before the invention, in one embodiment, as shown in Fig. 4. Beispielsweise ist der Raum 11 an einer Seite des Substrates 10 ausgebildet, und der trainierte Dünn film 12 aus der Form/Gedächtnislegierung ist mit dem Substrat 10 verbunden. For example, the space 11 is formed at one side of the substrate 10, and the trained thin film 12 from the mold / memory alloy is connected to the substrate 10. Hierbei kann durch Befestigung des Dünnfilmes 12 aus der Form/Gedächtnislegierung an einer Seite des Substrates 10 , wodurch der Raum 11 ab gedeckt wird, die Schreibflüssigkeit 20 ausgestoßen werden, wenn sich der Dünnfilm 12 aus der Form/Gedächt nislegierung annähernd in der Mitte des Raumes 11 bei Temperaturänderungen deformiert. Here, by mounting the thin film 12 from the mold / memory alloy on one side of the substrate 10, whereby the space 11 is from covered, the recording liquid 20 is ejected when the thin film 12 from the mold / Gedächt memory alloy approximately in the middle of the room 11 deformed with changes in temperature.

Da der Dünnfilm 12 aus der Form/Gedächtnislegierung gemäß der vorliegenden Erfindung abhängig von Tempera turänderungen in der Austenit-Phase flach und in der Martensit-Phase biegedeformiert ist, wird die Frequenz (das heißt die Betriebs- oder Arbeitsfrequenz) des Dünnfilmes 12 aus der Form/Gedächtnislegierung erhöht, wenn die Temperaturdifferenz kleiner wird. Since the thin film 12 from the mold / memory alloy according to the present invention depending on temperature turänderungen in the austenite phase flat and is biegedeformiert in the martensite phase, the frequency is (that is, the operating or operating frequency) of the thin film 12 from the mold / memory alloy increases, when the temperature difference becomes smaller. Aus diesem Grund kann Kupfer (Cu) in die Legierung aus Ti und Ni eingebracht werden, um die Temperaturdifferenz zu ver ringern, bei der der Phasenübergang oder die Phasen transformation stattfindet. For this reason, copper (Cu) incorporated in the alloy of Ti and Ni to take place, the temperature differential to reduce ver, wherein the phase transition or the phase transformation. Die Form/Gedächtnislegierung, welche Ti, Ni und Cu verwen det, verringert die Phasentransformationstemperatur-Va riation, um die Frequenz, das heißt die Betriebsfre quenz des Dünnfilmes 12 aus der Form/Gedächtnis legierung zu erhöhen, wodurch die Druckgeschwindigkeit erhöht werden kann. The shape / memory alloy containing Ti, Ni and Cu verwen det reduces riation the phase transformation temperature Va to the frequency, ie the Betriebsfre frequency of the thin film 12 to increase alloy from the mold / memory, whereby the printing speed can be increased.

Die Möglichkeit der Ausbildung von Tröpfchen mit dem Dünnfilm 12 gemäß der vorliegenden Erfindung und obigem Aufbau wird nachfolgend erläutert. The possibility of the formation of droplets with the thin film 12 according to the present invention and the above structure is explained below.

Es sei angenommen, daß der Tröpfchendurchmesser 60 µm ist und die Tröpfchen für den Fall erzeugt werden, daß eine Energiedichte W max , die durch den Dünnfilm 12 aus der Form/Gedächtnislegierung erzeugt wird 10x10 6 J/m 3 maximal beträgt und das Volumen V des Dünn filmes 12 aus der Form/Gedächtnislegierung 200×200×1 µm 3 beträgt, wobei dann die Ausstoßfähigkeit des Dünnfilmes 12 wie folgt festgehalten werden kann: It is assumed that the droplet diameter is 60 .mu.m, and the droplets are produced in the event that a power density W max, which is generated by the thin film 12 from the mold / memory alloy 10x10 6 J / m 3 is a maximum and the volume V of thin filmes 12 out of shape / memory alloy 200 × 200 × 1 micron is 3, and then the discharge capacity of the thin film 12 can be stated as follows:

U = U s + U K U = U s + U K
U s = πR U s = πR
U K = 1/12πρR 3 v 2 U K = 1/3 v 2 12πρR

wobei das Symbol U die Energie bezeichnet, die zur Erzeugung des gewünschten Tröpfchens der Schreibflüs sigkeit 20 notwendig ist, U S eine Oberflächenenergie oder Oberflächenspannung der Schreibflüssigkeit 20 be zeichnet, U K die kinetische Energie der Schreibflüssig keit 20 bezeichnet, R der Durchmesser des Tröpfchens ist, v die Geschwindigkeit der Schreibflüssigkeit 20 ist, ρ die Dichte der Schreibflüssigkeit 20 ist (1000 kg/m 3 ) und γ die Oberflächenspannung (0,073 N/m) der Schreibflüssigkeit 20 ist. where the symbol U denotes the energy fluid to generate the desired droplet of the Schreibflüs 20 is necessary, U S a surface energy or surface tension of the recording liquid 20 be distinguished, U K is the kinetic energy of the writing liquid speed 20 designates, R is the diameter of the droplet , v is the speed of writing fluid 20, ρ the density of the writing fluid is 20 (1000 kg / m 3) and the surface tension γ (0.073 N / m) of the writing fluid 20. Wird hier angenommen, daß die Geschwindigkeit des gewünschten Tröpfchens 10 m/sec ist, läßt sich die benötigte Energie U schreiben als: Is assumed here that the speed of the desired droplet is 10 m / sec, the energy required can write U as:

U = 2,06×10 -10 + 7,07×10 -10 = 9,13×10 -10 J. U = 2.06 × 10 -10 + 7.07 × 10 -10 = 9.13 × 10 -10 J.

Weiterhin ist die von dem Dünnfilm 12 aus der Form/Gedächtnislegierung maximal erzeugte Energie defi niert durch W max = W V .V (wobei W V die Energie J/m 3 bezeichnet, welche pro Volumeneinheit des Dünnfilmes 12 aus der Form/Gedächtnislegierung ausübbar ist und V das Volumen des Dünnfilmes 12 aus der Form/Gedächtnislegierung be zeichnet). Furthermore, the energy of the thin film 12 maximum generated from the mold / memory alloy is defi ned by W max = W V .V (wherein W V is the energy J / m 3 indicates that per unit volume of the thin film 12 from the mold / memory alloy can be exerted and V is the volume of the thin film 12 is distinguished from the shape / memory alloy be). Hierdurch wird This will

W max = (10×10 6 ).(200×200×1) = 4×10 -7 J. W max = (10 × 10 6). (200 × 200 × 1) = 4 × 10 -7 J.

Wenn der Durchmesser des Tröpfchens 100 µm beträgt, beträgt die notwendige Energie U 3,85×10 -9 J. When the diameter of the droplet is 100 microns, is the necessary energy U 3.85 x 10 -9 J.

Da somit W max mehrfach größer als U ist, kann ein Tröpfchen mit den gewünschten Abmessungen erhalten wer den. Thus, since W max is several times greater than U, a drop with the desired dimensions can be obtained who the. Mit anderen Worten, da der Dünnfilm 12 aus der Form/Gedächtnislegierung eine erhebliche Stellkraft entwickelt, kann das gewünschte Tröpfchen der Schreib flüssigkeit 20 ohne weiteres erhalten werden. In other words, since the thin film 12 develops from the mold / memory alloy, a considerable restoring force, the desired droplets of writing fluid 20 can be readily obtained. Weiterhin kann die Versetzungsgröße oder der Hub entstehend aus Aufheizzeit, abgegebener Leistung und verbleibender Druckkraft bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wie folgt analysiert werden: Die elektrische Energie wird dem Dünnfilm 12 aus der Form/Gedächtnislegierung zugeführt, um durch Innenwi derstand Wärme zu erzeugen, und die Phase wird durch die erzeugte Wärme geändert, wobei zu beachten ist, daß die Erwärmungs- oder Aufheizzeit und die eingeleitete Energie, bis der Dünnfilm 12 aus der Form/Gedächtnislegierung mit einer Temperatur von 25°C auf Austenit mit 70°C erwärmt wurde, wie folgt erhalten werden: Further, the displacement amount or the stroke can arising from heating up, dispensed power and residual compressive force in an embodiment of the present invention are analyzed as follows: The electrical energy is supplied to the thin film 12 fed from the form / memory alloy, to produce by Innenwi resistance heat, and the phase is changed by the generated heat, it should be noted that the heating or heating time and the energy introduced until the thin film 12 was heated from the mold / memory alloy having a temperature of 25 ° C to austenite at 70 ° C, be obtained as follows:
Die Substanz des Dünnfilmes 12 aus der Form/Gedächtnislegierung ist hierbei TiNi, eine Länge l des Dünnfilms 12 aus der Form/Gedächtnislegierung be trägt 400 µm, eine Dichte ρ s des Dünnfilms 12 aus der Form/Gedächtnislegierung beträgt 6450 kg/m 3 , und der Be trag der Temperaturschwankung ΔT ist 45°C entsprechend 70 minus 25. Weiterhin beträgt eine spezifische Wärme C ρ 230 J/Kg°C, ein spezifischer Widerstand ρ des Dünn films 12 aus der Form/Gedächtnislegierung ist 80 µ.cm, der angelegte Strom I ist 1,0 A, eine Breite w des Dünn films aus der Form/Gedächtnislegierung beträgt 300 µm, und eine Höhe oder Dicke t des Dünnfilms 12 aus der Form/Gedächtnislegierung ist 1,0 µm. The substance of the thin film 12 from the mold / memory alloy is in this case TiNi, a length L of the thin film 12 from the mold / memory alloy be transmits 400 microns, a density s ρ of the thin film 12 from the mold / memory alloy is 6450 kg / m 3, and Be the contribution of the temperature variation .DELTA.T is 45 ° C corresponding to 70 minus 25. Furthermore, is a specific heat C ρ 230 J / kg ° C, a resistivity ρ of the thin films 12 out of shape / memory alloy is 80 μ.cm, the applied current I is 1.0 A, a width w of the thin film from the mold / memory alloy is 300 microns, and a height or thickness t of the thin film 12 from the mold / memory alloy is 1.0 microns. Somit wird die Auf heizzeit t h erhalten als Thus, the heating time on t h is obtained as

Da der Widerstand R des Dünnfilms 12 aus der Form/Gedächtnislegierung, das heißt ρ(l/wt) gleich 1,1 Ω ist und die aufgebrachte elektrische Leistung I 2 R 1,1 Watt beträgt, ist die zur Erzeugung des Tröpfchens benötigte Energie erhaltbar durch: Since the resistance R of the thin film 12 from the mold / memory alloy, that is ρ (l / wt) is equal to 1.1 Ω and the applied electric power I 2 R is 1.1 Watts, the energy required for generating the droplet is obtainable by:
Aufheizzeit multipliziert mit aufgewendeter elek trischer Leistung = 8,1 µJ. Heating time multiplied by elec tric power expended = 8.1 .mu.J.

Die zur Erzeugung des Tröpfchens notwendige Energie zum Abgeben der Schreibflüssigkeit 20 beträgt daher grob 8,1 µJ, was weniger ist als der bisherige Energie aufwand von 20 µJ, der bei einem Tintenstrahlsystem des thermischen Typs notwendig war. Therefore the time required to generate the droplet energy for discharging the recording liquid 20 is roughly 8.1 .mu.J, which is less than the previous energy expenditure of 20 .mu.J, which was necessary in an ink jet system thermal type.

Fig. 10 ist eine grafische Darstellung und zeigt den Verlauf der Aufheizzeit oder Erwärmungszeit gegen über der Temperatur bei dem Dünnfilm 12 aus der Form/Gedächtnislegierung gemäß der vorliegenden Erfin dung, wobei die Materialwerte zur Durchführung des Ex perimentes wie folgt sind: Fig. 10 is a graph showing the progress of the warm-up or heating time, compared to the temperature in the thin film 12 from the mold / memory alloy according to the present inven tion, in which the material values are for carrying out the ex perimentes as follows:
Die Dicke des Dünnfilms 12 aus der Form/Gedächtnis legierung beträgt 1 µm und die Umgebungstemperatur 25°C. The thickness of the thin film 12 from the shape / memory alloy is 1 micron and the ambient temperature of 25 ° C.

In dem Zustand, wo die Umgebungstemperatur 25°C be trägt, ist die Zeit, die zum Erwärmen des Dünnfilmes 12 aus der Form/Gedächtnislegierung auf 70°C notwendig ist, um den Übergang in die austenitische Phase zu er zielen und zum Abkühlen auf 30°C ungefähr 200 µsec, was annähernd 5 kHz entspricht, wenn auf Frequenz umgerech net werden soll. In the state where the ambient temperature is 25 ° C BE is the time from the mold / memory alloy to 70 ° C is necessary to heat the thin film 12 to aim the transition into the austenitic phase to it and to cool to 30 ° C approximately 200 microseconds, which is approximately 5 kHz, if you want to compute net frequency vice are. Infolgedessen beträgt die Arbeitsfre quenz des Druckkopfes etwa 5 kHz. As a result, the amounts Arbeitsfre frequency of the print head about 5 kHz. Da jedoch die Tempera tur zur vollständigen Beendigung der Deformation (die Martensit-Endtemperatur) ungefähr 45°C beträgt, besteht keine Notwendigkeit, auf eine Abkühlung herunter bis auf 30°C zu warten, sondern es kann vorher schon wieder erwärmt werden, um fortlaufend die Schreibflüssigkeit 20 abzugeben. However, since the temperature (the martensite finish temperature) is tur complete termination of the deformation of about 45 ° C, there is no need to wait for cooling down to 30 ° C, but it may previously be reheated to continuously the writing fluid 20 dispense. Aufgrund dieser Tatsache kann die Be triebsfrequenz auf über 5 kHz angehoben werden. Due to this, the loading can be operating frequency increased to about 5 kHz. Sobald einmal die Betriebsfrequenz hoch ist, steigt die Druck geschwindigkeit entsprechend. Once again, the operating frequency is high, the pressure increases speed accordingly.

Auch kann der Versetzungsbetrag oder der Hub abhän gig von der verbleibenden Druckbelastung in dem Dünn film 12 aus der Form/Gedächtnislegierung wie folgt ana lysiert werden ( Fig. 11): Also, the displacement amount or the stroke can depen dent of the remaining compressive stress in the thin film 12 from the mold / memory alloy, ana are lysed as follows (Fig. 11):
Es sei angenommen, daß a = b und a = 200 µm, wobei die Substanz des Dünnfilms 12 aus der Form/Gedächtnis legierung TiNi ist, der Elastizitätsmodul E m des Dünn films 12 aus der Form/Gedächtnislegierung 30 GPa be trägt, die verbleibende Druckbelastung S, welche auf den Dünnfilm 12 aus der Form/Gedächtnislegierung ein wirkt 30 MPa beträgt; It is assumed that a = b and a = 200 microns, wherein the substance of the thin film 12 alloy from the mold / memory TiNi is, the Young's modulus E m of the thin film 12 transmits from the mold / memory alloy be 30 GPa, the residual compressive stress S, which on the thin film 12 from the form / a memory alloy acts is 30 MPa; der Poisson'sche Beiwert V 0,3 be trägt, die Länge des Dünnfilms 12 aus der Form/Gedächt nislegierung, welche in dem Raum 11 freiliegt, sei mit a bezeichnet, die Dicke des Dünnfilms 12 aus der Form/Gedächtnislegierung sei mit h m bezeichnet, und die Breite des Dünnfilms 12 aus der Form/Gedächtnis legierung, welche in dem Raum 11 freiliegt, sei durch b bezeichnet, wobei dann eine kritische Belastung S cr des Dünnfilms 12 aus der Form/Gedächtnislegierung geschrie ben werden kann als: the Poisson coefficient 0.3 V BE carries memory alloy, the length of the thin film 12 from the mold / Gedächt which is exposed in the space 11, is denoted by a, the thickness of the thin film 12 from the mold / memory alloy is as h m designates, and alloying the width of the thin film 12 from the mold / memory which is exposed in the space 11, is denoted by b, in which case a critical load S cr of the thin film 12 can be geschrie from the mold / memory alloy ben as:

und so die mittige Versetzung oder der mittige Hub δ m des Dünnfilms 12 aus der Form/Gedächtnislegierung so definiert ist, daß: and so the centered or offset the central hub δ m of the thin film 12 from the mold / memory alloy is defined so that:

Die Gesamtenergie U m , welche erzeugt wird, wenn der Dünnfilm 12 aus der Form/Gedächtnislegierung verformt wird, wird geschrieben als: The total energy U m, which is generated when the thin film 12 is deformed from the shape / memory alloy, is written as:

Die Gesamtenergie, die erzeugt wird, wenn der Dünn film 12 aus der Form/Gedächtnislegierung verformt wird, nachdem die Schreibflüssigkeit 20 abgegeben wurde, än dert sich in die Verformungs- oder Verwerfungskraft P, welche die Biegedeformation des Dünnfilms 12 aus der Form/Gedächtnislegierung auslöst. The total energy that is generated when the thin film 12 is deformed from the shape / memory alloy, after the writing fluid was delivered 20 AEN changed in the deformation or warping force P, which triggers the bending deformation of the thin film 12 from the mold / memory alloy , Die Verformungskraft P wird wie folgt geschrieben: The deformation force P is written as follows:

Um = P.ΔV. Um = P.ΔV.

Da ΔV (Volumenveränderung) = (δ s .a 2 )/4 = 6,2×10 -14 m 3 beträgt, ist die Verformungskraft P 4,5 KPa. Since .DELTA.V (volume change) = (δ s .a 2) / 4 = 6.2 × 10 -14 m 3, the deformation force P 4.5 kPa.

Wird angenommen, daß die Hälfte der Gesamtvolu menänderung, welche durch die Biegeverformung des Dünn films 12 aus der Form/Gedächtnislegierung bewirkt wird, bei dem Abgebevorgang zum Tragen kommt, wird ein Tröpf chen mit 39 µm gebildet. It is believed that half of the Gesamtvolu menänderung, which is caused by the bending deformation of the thin film 12 from the mold / memory alloy, is used for the Abgebevorgang for supporting, a droplet is formed Chen with 39 microns.

Der Versetzungsbetrag oder Hub bezüglich der Dicke und Abmessung des Dünnfilmes 12 aus der Form/Gedächt nislegierung wird in der nachfolgenden Tabelle darge stellt, wobei die entsprechende Einheit µm ist. The amount of displacement or stroke with respect to the thickness and dimensions of the thin film 12 from the mold / Gedächt memory alloy is in the following table provides Darge, the corresponding unit is .mu.m.

Fig. 12 zeigt Schnittdarstellungen, welche die Vor richtung gemäß einer anderen Ausführungsform der vor liegenden Erfindung zeigen, wobei gleiche Teile wie in Fig. 1 mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind. Fig. 12 shows sectional views, which show the front of the device according to another embodiment, prior invention, wherein the same parts as in Fig. 1 are denoted by the same reference numerals.

Die weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfin dung ist mit der Leitplatte 13 und der Düsenplatte 18 am unteren Abschnitt des Substrates 10 versehen, welche in Fig. 12 unter Bezugnahme auf irgendeinen der hiermit verbundenen Dünnfilme 12 aus der Form/Gedächtnislegierung dargestellt sind. The further embodiment of the present inventions is provided with the guide plate 13 and the nozzle plate 18 at the lower portion of the substrate 10 as to which are shown in Fig. 12 with reference to any of the thin films 12 connected thereto from the mold / memory alloy.

Der Raum 11 ist in dem Substrat 10 ausgebildet und durchtritt dieses nach oben und unten, und der Dünnfilm 12 aus der Form/Gedächtnislegierung ist am oberen Ab schnitt des Substrates 10 angeordnet, um den Raum 11 abzudecken. The space 11 is formed in the substrate 10 and passes through this up and down, and the thin film 12 is made of the shape / memory alloy at the top from the substrate section 10 disposed to cover the space 11. Die Leitplatte 13 deckt den unteren Ab schnitt des Substrates 10 ab, wobei die Flüssigkeits kammer 14 zur Aufnahme der Schreibflüssigkeit 20 ent sprechend dem Raum 11 gebildet ist. The guide plate 13 covers the lower cut off from the substrate 10, wherein the liquid chamber 14 is accordingly formed the space 11 for receiving the writing fluid 20.

Weiterhin ist die Düsenplatte 18 am unteren Ab schnitt der Leitplatte 13 angeordnet, welche die Düse 19 entsprechend der Flüssigkeitskammer 14 in der Leit platte 13 aufweist. Furthermore, the nozzle plate 18 is at the bottom of the guide plate from section 13 which has the nozzle 19 which according to the liquid chamber 14 in the plate 13 Leit. Die Düse 19 entspricht in ihrer La ge dem Dünnfilm 12 aus der Form/Gedächtnislegierung, der in Richtung der Flüssigkeitskammer 14 frei vor liegt. The nozzle 19 corresponds in La ge the thin film 12 from the shape / memory alloy, which is exposed in the direction of the liquid chamber 14 before. Da sich somit der Druck in der Flüssigkeitskam mer 14 ändert, wenn der Dünnfilm 12 aus der Form/Gedächtnislegierung deformiert wird, wird die Schreibflüssigkeit 20 in Form eines Tröpfchens über die Düse 19 auf beispielsweise ein Blatt Papier gespritzt. Thus, since the pressure in the chamber 14 Flüssigkeitskam changes when the thin film 12 is deformed from the shape / memory alloy, the recording liquid 20 is injected in the form of a droplet via the nozzle 19, for example, a sheet of paper.

Die andere Ausführungsform der vorliegenden Erfin dung mit obigem Aufbau hat eine Struktur identisch zu derjenigen des Dünnfilms 12 aus der Form/Gedächtnis legierung der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. The other embodiment of the present inven tion with the above construction has a structure identical to that of the thin film 12 from the mold / memory alloy of the first embodiment of the present invention. Hierbei hat der Dünnfilm 12 aus der Form/Ge dächtnislegierung Einweg- und Zweiwegeigenschaften ab hängig von dem Herstellungsvorgang, wobei eine Phasen transformation erfolgt, um eine Deformation zu erzeu gen, was wiederum abhängig von Temperaturschwankungen erfolgt. In this case, the thin film 12 of the form / Ge memory alloy disposable and Zweiwegeigenschaften from depending on the manufacturing process, where a phase transformation takes place in order to erzeu deformation conditions, which in turn takes place depending on temperature. Während dieses Vorganges wird die sich in der Flüssigkeitskammer 14 und dem Raum 11 befindliche Schreibflüssigkeit 20 in Form eines Tröpfchens über die Düse 19 auf das Blatt Papier gespritzt. During this operation, the writing liquid present in the liquid chamber 14 and the space 11 is sprayed in the form of a droplet 20 through the nozzle 19 to the paper sheet. In der anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die Schreibflüssigkeit 20 innerhalb des Raumes 11 , der in dem Substrat 10 ausgebildet ist, gehalten. In the other embodiment of the present invention, the recording liquid 20 is held within the space 11 which is formed in the substrate 10. Hierbei kön nen die Flüssigkeitskammern 14 und Fluiddurchlässe 16 leicht in dem Substrat 10 ausgebildet werden. This Kings nen the liquid chambers 14 and fluid passages 16 are easily formed in the substrate 10.

Citas de patentes
Patente citada Fecha de presentación Fecha de publicación Solicitante Título
EP0634273A2 *11 Jul 199418 Ene 1995Sharp Kabushiki KaishaInk jet head and a method of manufacturing thereof
Otras citas
Referencia
1 *BEUER, Michael B.: "Encyclopedia of Materials Science and Engineering", Vol. 6, 1. Aufl., 1986, S. 4365-4374
2 *Patents Abstracts of Japan, M-1632 mit JP 06-91865 A
3 *Patents Abstracts of Japan, M-725 mit JP 63-57251 A
Clasificaciones
Clasificación internacionalB41J2/055, B41J2/14, B41J2/16, B41J2/045
Clasificación cooperativaB41J2/1646, B41J2/16, B41J2/14, B41J2002/14346, B41J2/1626
Clasificación europeaB41J2/16M8T, B41J2/14, B41J2/16M3, B41J2/16
Eventos legales
FechaCódigoEventoDescripción
17 Sep 1998OP8Request for examination as to paragraph 44 patent law
5 Ago 1999D2Grant after examination
3 Feb 20008364No opposition during term of opposition
6 Dic 20018339Ceased/non-payment of the annual fee