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姓名	吳晉安(Jin-an Wu)  查詢紙本館藏	畢業系所	機械工程學系
論文名稱	聲波聚焦噴墨搭配菲涅爾透鏡之設計
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摘要(中)	聲波聚焦噴墨是利用聲波聚焦透鏡，使聲波產生之聲能聚焦於液體表面上，讓液體能突破其表面張力進而噴出液滴之噴墨技術，若以此法進行噴墨，結構上則無須噴嘴設計，改善傳統噴墨中因噴嘴堵塞之缺點，也因無噴嘴之設計帶來其他限制，論文中將針對這些限制來進行設計。 在過去研究聲波噴墨中，多數人皆致力於提升噴墨聚焦之能量，以及在聚焦圖形上做變化，讓噴墨產生不同之效果，而此噴墨方式最具特色之處在於無噴嘴且液面須維持在特定高度，所以過往受重力影響，若將噴墨端向下擺放，因無噴嘴所以無法阻擋液體向下流動，所以向下噴墨始終無法實現，這方面之研究甚少。在本論文中，利用虹吸現象突破以往無法向下噴墨之劣勢，並使供墨裝置在無外加動力下能長時間持續噴墨。顧慮到長時間噴墨，若聚焦圓環與墨水結合，將大幅降低噴墨效果，所以將聚焦圓環設計成薄膜與壓電陶瓷結合，使其能進行更換，而圓環薄膜之製作則是利用翻模技術，同一件母模可製作出多個圓環薄膜，無論在材料上、製程上都大幅節省其成本。目前在元件測試上，給予壓電陶瓷70 Vpp、2.4M Hz之訊號，使向下噴墨能夠順利射出液滴大小約為720 µm，噴速約為0.29 m/s。
摘要(英)	In this paper, acoustic wave liquid ejectors with replaceable Fresnel lens membrane by using PDMS soft-lithography is proposed with integration of a siphoning structure system. This paper reports a new acoustic-wave liquid ejector with siphoning structure, which overcomes the limit of upward jetting direction and can automatically supply the ink without external electrical power. For long-term ejections, the focusing device is designed to be replaceable, for either annular patterned Fresnel lens membrane or piezoelectric transducer. By replacing the patterned Fresnel lens membrane, ink clogging on the ejector surface for 3D printing application can be avoided.
關鍵字(中)	★ 聲波聚焦噴墨 ★ 空氣透鏡 ★ 向下噴墨 ★ 供墨系統改良	關鍵字(英)
論文目次	摘要 i Abstract ii 誌謝 iii 目錄 iv 圖目錄 vi 表目錄 ix 第一章 緒論 1 1.1 前言 1 1.2 研究動機與目的 1 1.3 文獻回顧 3 1.4 本文架構 8 第二章 設計理論 9 2.1聲波聚焦透鏡原理 9 2.1.1干涉 9 2.1.2菲涅爾半波帶 9 2.1.3 質點位移 12 2.1.4 聲波傳遞之損耗能量 14 2.2連通管原理 15 2.3虹吸現象 16 2.4毛細作用 18 2.5泊肅葉定律 19 第三章 供墨系統與聲波聚焦圓環之設計 21 3.1 簡易微型供墨系統 21 3.1.1 微型供墨系統設計 21 3.1.2 微型供墨系統製作 24 3.1.2.1 底座插槽製作 24 3.1.2.2 微型水槽製作 26 3.2 簡易微型供墨系統之改良設計 28 3.2.1 簡易微型供墨系統討論 28 3.2.2 改良型供墨系統設計 28 3.2.2.1 墨水儲存盒 30 3.2.2.2 聲波聚焦噴墨端 33 第四章 圓環薄膜與流道之製作 38 4.1製程原理 38 4.1.1微影成像 38 4.1.2翻模轉移法 38 4.1.3氧氣電漿處理 39 4.2光罩設計 39 4.2.1圓環薄膜(母模) 39 4.2.2液體流道(母模) 39 4.3製作流程 41 4.3.1圓環薄膜 42 4.3.2液體流道 44 4.4元件組合 46 第五章 模擬與量測分析 48 5.1 比較母模與元件 48 5.2 MATLAB能量模擬 49 5.3量測架構(一) 50 5.3.1 比較向上、向下噴墨 52 5.3.2 比較空氣透鏡、無聚焦圖形與圓環薄膜正貼 52 5.4 量測架構(二) 54 5.4.1 量測架構(一)與量測架構(二)訊號比較 55 第六章 結論與未來展望 59 6.1結論 59 6.2 未來展望 59 第七章 參考文獻 60 附錄A 實驗加工儀器設備 62 附錄B 檢測加工儀器設備 63
參考文獻	[1] J.L.Vaught, F.L.Cloutier, D.K.Donald, J.D.Meyer, C.A. Tacklind, and H.H.Taub, (Hewlett-Packard), “The ink-jet printer,＂ U.S. Patent 4490728, 1979. [2] Jürgen Brünahl, “Physics of piezoelectric shear mode inkjet actuators,＂ Microelectronics and Information Technology, 2003. [3] Winter, “The Fresnel Lens,＂ The Keeper′s Log, pp. 12-14, 1985. [4] B. Hadimioglu, E. G. Rawson, R. Lujan, M. Lim, J. C. Zesch, B. T. Khuri-Yakub, and C. F. Quate, “High-Efficiency Fresnel Acoustic Lenses,” Proceedings of 1993 Ultraoniscs Symposium, pp. 579-582, 1993. [5] Dai Huang, and Eun Sok Kim, “Micromachined Acoustic-Wave Liquid Ejector,” Microelectromechanical Systems, pp. 442-449, 2001. [6] Chuang-Yuan Lee, Hongyu Yu and Eun Sok Kim, “Acoustic Ejector with Novel Lens Employing Air-Reflectors,” Micro Electro Mechanical Systems, pp. 170-173, 2006. [7] Chuang-Yuan Lee, Hongyu Yu and Eun Sok Kim, “Microreactions using nanoliter droplets with oil encapsulation,” Micro Electro Mechanical Systems, pp. 81-84, 2007. [8] Jae Wan Kwon, Sanat Kamal-Bahl, and Eun Sok Kim, “In situ DNA synthesis on glass substrate for microarray fabrication using self-focusing acoustic transducer,” Automation Science and Engineering, pp. 152-158, 2006. [9]法輪大法明慧網。2005。製作簡單的佳能連續供墨系統和最簡易的灌墨方法。網址：http://big5.minghui.org/mh/articles/2005/7/2/105291.html。 [10] David Halliday, Robert Resnick, and Jearl Walker, “HALLIDAY & RESNICK,” FUNDAMENTALS OF PHYSICS, Wiley, March 2010. [11] S. P. Sutera, and R. Skalak, “The history of Poiseuille′s law,” Annual Review of Fluid Mechanics 25, pp. 1-19, 1993. [12] Lingtao Wang, Youngki Choe, and Eun Sok Kim, “Electrical control of droplet direction with phase-varied fresnel lens on acoustic wave liquid ejector,” Micro Electro Mechanical Systems (MEMS), pp. 1115-1118, 2011. [13] T. R. Hsu, “Mems And Microsystems,” J.Wiley Pub.Co, pp.324, 2008. [14] Mark. A. McCord, M. J. Rooks, “SPIE Handbook Of Microlithography, Micromachining And Microfabrication,” 2000. [15] 莊達人，VLSI製造技術，高立圖書出版社，台北市，2001，pp.269-272 [16] Younan Xia and George M. Whitesides, “Soft Lithography,” Annual Review of Materials Science, pp. 153–184, 1998. [17] R. H. Hansen, J. V. Pascale, T. De Benedictis andP. M. Rentzepis, “Effect of Atomic Oxygen on Polymers,” Journal of Polymer Science Part A, pp.2205-2214, 1965.
指導教授	陳世叡	審核日期	2015-10-19
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