CN109641468A - 用于激光诱导的材料分配的套件和系统 - Google Patents

用于激光诱导的材料分配的套件和系统 Download PDF

Info

Publication number
CN109641468A
CN109641468A CN201780050011.2A CN201780050011A CN109641468A CN 109641468 A CN109641468 A CN 109641468A CN 201780050011 A CN201780050011 A CN 201780050011A CN 109641468 A CN109641468 A CN 109641468A
Authority
CN
China
Prior art keywords
donor material
optical fiber
laser
paillon
laser beam
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201780050011.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109641468B (zh
Inventor
M·泽诺
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Io Technology Group Corp
IO Tech Group Ltd
Original Assignee
Io Technology Group Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Io Technology Group Corp filed Critical Io Technology Group Corp
Priority to CN202110762536.7A priority Critical patent/CN113433630B/zh
Publication of CN109641468A publication Critical patent/CN109641468A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109641468B publication Critical patent/CN109641468B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y10/00—Processes of additive manufacturing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D3/00—Pretreatment of surfaces to which liquids or other fluent materials are to be applied; After-treatment of applied coatings, e.g. intermediate treating of an applied coating preparatory to subsequent applications of liquids or other fluent materials
    • B05D3/06—Pretreatment of surfaces to which liquids or other fluent materials are to be applied; After-treatment of applied coatings, e.g. intermediate treating of an applied coating preparatory to subsequent applications of liquids or other fluent materials by exposure to radiation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/10—Processes of additive manufacturing
    • B29C64/106—Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/10—Processes of additive manufacturing
    • B29C64/141—Processes of additive manufacturing using only solid materials
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/20—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • B29C64/264—Arrangements for irradiation
    • B29C64/268—Arrangements for irradiation using laser beams; using electron beams [EB]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y30/00—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/435—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of radiation to a printing material or impression-transfer material
    • B41J2/475—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of radiation to a printing material or impression-transfer material for heating selectively by radiation or ultrasonic waves
    • B41J2/48—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of radiation to a printing material or impression-transfer material for heating selectively by radiation or ultrasonic waves melting ink on a film or melting ink granules
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/262—Optical details of coupling light into, or out of, or between fibre ends, e.g. special fibre end shapes or associated optical elements
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/35—Optical coupling means having switching means
    • G02B6/3598—Switching means directly located between an optoelectronic element and waveguides, including direct displacement of either the element or the waveguide, e.g. optical pulse generation
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4204—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms
    • G02B6/4206—Optical features
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4204—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms
    • G02B6/4214—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms the intermediate optical element having redirecting reflective means, e.g. mirrors, prisms for deflecting the radiation from horizontal to down- or upward direction toward a device
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
    • G02B6/028—Optical fibres with cladding with or without a coating with core or cladding having graded refractive index
    • G02B6/0288—Multimode fibre, e.g. graded index core for compensating modal dispersion
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/04—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings formed by bundles of fibres
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/35—Optical coupling means having switching means
    • G02B6/351—Optical coupling means having switching means involving stationary waveguides with moving interposed optical elements
    • G02B6/3512—Optical coupling means having switching means involving stationary waveguides with moving interposed optical elements the optical element being reflective, e.g. mirror
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/35—Optical coupling means having switching means
    • G02B6/354—Switching arrangements, i.e. number of input/output ports and interconnection types
    • G02B6/3544—2D constellations, i.e. with switching elements and switched beams located in a plane
    • G02B6/3548—1xN switch, i.e. one input and a selectable single output of N possible outputs

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Coating Apparatus (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)
  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
  • Replacement Of Web Rolls (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • Treatment Of Fiber Materials (AREA)

Abstract

公开了一种用于激光诱导的分配系统的材料供应套件。所述材料供应套件包括暗盒组合件，所述暗盒组合件具有用于供应箔片的供带盘和用于收取所述箔片的收带盘，所述箔片具有缠绕所述供带盘的透光层。所述材料供应套件还包括涂覆装置，其用于在所述箔片的移动过程中通过供体材料涂覆所述箔片。

Description

用于激光诱导的材料分配的套件和系统
相关申请的交叉引用
本申请要求于2016年7月17日提交的美国临时申请号62/363,278的权益，其公开内容通过引用整体明确地并入本文。
技术领域和背景技术
在本公开的一些实施例中，本公开涉及材料分配，并且更具体地但非排他地，涉及激光诱导的材料分配。
通过为特定目的设计各种材料的能力，许多技术得以实现，促进或改进。可以用于限定材料中的图案或以期望的图案沉积材料的图案化技术的实例包含接触光刻、投影光刻、丝网印刷、喷墨印刷和各种直接写入技术。
直接写入技术被认为是有利的，因为其允许快速沉积材料和在其中限定的图案，而无需产生掩模的中间步骤，这是传统光刻工艺通常所需的。已知几种直接写入技术。这些包含喷墨印刷、激光化学气相沉积(LCVD)、激光工程纳米成形(LENS)和激光诱导的正向转移(LIFT)。
在LIFT中，脉冲激光束被引导通过激光透明目标基板以撞击涂覆在目标基板的相对侧上的材料膜。当激光吸收激光辐射时，激光使薄膜材料蒸发，并且由于动量的转移，材料从目标基板上移除并再次沉积在放置在目标基板附近的收容基板上。
激光诱导的正向转移通常用于将不透明薄膜(通常是金属)从预涂覆的激光透明支撑体转移到收容基板。采用激光诱导的正向转移的各种设备是已知的。例如，美国公开申请号20140160452公开了一种设备，其中更新供体以使材料能够继续沉积。更新可以是新的供体结构替代暴露期间使用的供体结构、供体结构上供体材料的再生、使用卷起的柔性膜、或使用传送系统将新的供体结构输送到沉积区。
此外，传统的LIFT系统缓慢、昂贵，并且通常仅能够在收容基板上沉积单一材料。
通常，“LIFT系统”方式及其对长期稳健性的要求使得所有创新者都只能使用永久性零件优化连续交付。这种约束增加了系统的复杂性并降低了提供多材料、材料混合和可变涂层厚度的能力方面的灵活性。
此外，例如，在传统的LIFT系统中，激光器很大并且形成打印头的一部分；因此，打印头不能制作得紧凑(即，因为激光器集成在打印头中)。此外，在基板上连续沉积供体材料液滴和扫描仪的线性移动之间的等待时间使得传统的LIFT打印头变慢。因此，为了使传统的LIFT系统以合理的速率运行，必须为传统的LIFT系统提供非常昂贵的光学器件。
并且，传统的LIFT系统的缺点在于，当其彼此相邻地沉积两个液滴时，需要在液滴之间等待几毫秒。在此期间，不能进行打印，以避免材料干扰。该等待时间或“放松时间”是不利的，因为其降低了LIFT系统的吞吐量。
另外的背景技术包含美国专利号4,752,455、4,895,735、5,725,706、5,292,559、5,492,861、5,725,914、5,736,464、4,970,196和5,173,441。
发明内容
根据本公开的一些实施例的特征，提供了一种用于激光诱导的分配系统的材料供应套件。所述材料供应套件包括：暗盒组合件，其具有用于供应箔片的供带盘和用于收取所述箔片的收带盘，所述箔片具有缠绕所述供带盘的透光层；以及涂覆装置，其用于在所述箔片的移动过程中通过供体材料涂覆所述箔片。
根据本公开的一些实施例，所述涂覆装置具有用于从所述供带盘连续收容箔片的入口、用于连续地释放所述箔片以被所述收带盘收取的出口、和所述入口与所述出口之间的涂覆区段，其中用所述供体材料对所述箔片进行的所述涂覆在所述涂覆区段中进行。
根据本公开的一些实施例，所述涂覆装置被配置成通过所述供体材料从下方涂覆所述箔片。
根据本公开的一些实施例，所述涂覆装置被配置成通过所述供体材料从上方涂覆所述箔片。
根据本公开的一些实施例，所述涂覆装置包括用于将所述供体材料分配到所述箔片上的喷嘴。
根据本公开的一些实施例，所述涂覆装置包括位于所述入口和所述出口下方用于固持所述供体材料的腔体，以及偏置构件，其用于向上偏置所述供体材料，以在所述移动期间在所述箔片与所述供体材料之间建立接触。
根据本公开的一些实施例，所述偏置构件包括柱塞和用于向上偏置所述柱塞的机械偏置构件。
根据本公开的一些实施例，所述偏置构件包括柱塞和可连接到泵的压力端口，其用于施加流体压力从而向上偏置所述柱塞。
根据本公开的一些实施例，所述涂覆装置包括供体材料入口，所述供体材料入口可连接到供体材料源，用于将所述供体材料供应给所述涂覆装置。
根据本公开的一些实施例，所述箔片包括在所述透光层上方的牺牲保护层，其中所述暗盒组合件包括用于在所述箔片的所述供应期间提起所述牺牲保护层的提升盘。
根据本公开的一些实施例，所述箔片包括在所述透光层下方的导热层，所述导热层用于允许热传递到所述供体材料。
根据本公开的一些实施例，所述箔片包括在所述导热层下方的钝化层。
根据本公开的一些实施例的特征，提供了一种激光诱导的分配系统。所述激光诱导的分配系统包括所述材料供应套件、和照射头(例如，打印头)，其具有被配置成聚焦激光束的光学器件。所述激光诱导的分配系统还可以包括控制器，其用于控制所述暗盒组合件以建立所述箔片的移动，并控制所述光学器件在所述涂覆装置的所述出口下游的位置处将所述激光束聚焦在所述箔片上，以从所述箔片释放所述供体材料的液滴。
根据本公开的一些实施例，所述系统包括用于冷却所述供体材料的冷却元件。
根据本公开的一些实施例的特征，提供了一种激光诱导的分配系统。所述激光诱导的分配系统包括第一基板，其上具有供体材料；照射头，其具有光学器件，所述光学器件被配置成将激光束聚焦在所述基板上，以从所述基板释放所述供体材料的液滴；以及冷却元件，其用于冷却所述供体材料。根据本公开的一些实施例，所述第一基板是箔片。
根据本公开的一些实施例，所述控制器还被配置成激活和去激活所述涂覆装置进行的所述涂覆。
根据本公开的一些实施例，所述控制器还被配置成控制所述涂覆装置以预定速率涂覆所述箔片。
根据本公开的一些实施例，所述系统包括废物收集器，其用于在所述释放之后从所述箔片上去除过量的供体材料。
根据本公开的一些实施例，所述照射头包括激光源，其安装在所述照射头的主体上，用于产生所述激光束。
根据本公开的一些实施例，所述光学器件被配置成将所述激光束从产生所述激光束并位于所述照射头外部的激光源耦合到所述照射头。
根据本公开的一些实施例，其中所述耦合是通过所述激光束的直接传播。
根据本公开的一些实施例，所述耦合是通过光波导进行的。
根据本公开的一些实施例，存在多个用于产生相应的多个激光束焦点的照射头。
根据本公开的一些实施例，所述系统包括光束扫描系统，其被配置成扫描所述激光束以选择性地将所述激光束耦合到所述照射头中。
根据本公开的一些实施例，所述照射头中的至少两个包括光学喷嘴阵列，所述光学喷嘴阵列用于产生相应的多个激光束焦点。在这些实施例中，所述照射头被布置成形成所述光学喷嘴的二维阵列，并且所述光束扫描系统被配置成二维扫描所述激光束以选择性地将所述激光束耦合到所述阵列的所述光学喷嘴。
根据本公开的一些实施例，所述照射头包括光学喷嘴阵列，所述光学喷嘴阵列用于产生相应的多个激光束焦点。在这些实施例种，所述系统包括光束扫描系统，所述光束扫描系统被配置成扫描所述激光束以选择性地将所述激光束耦合到所述光学喷嘴。
根据本公开的一些实施例，所述耦合是通过被布置成在光耦合器上形成圆形(例如，圆形、卵形、椭圆形等)的多个光波导进行的。
根据本公开的一些实施例，所述系统包括旋转镜，所述旋转镜被配置成将所述光束按顺序聚焦到所述多个光波导的入口端口上。
根据本公开的一些实施例，所述多个光波导交叉，使得所述光耦合器处的相邻入口端口对应于所述头部上的非相邻出口端口。
根据本公开的一些实施例，所述光束扫描系统位于所述照射头的外部。
根据本公开的一些实施例，所述涂覆装置包括多个可垂直移动的腔体，每个腔体含有不同的供体材料，其中所述控制器被配置成垂直移动所述腔体以在所述箔片与相应腔体中的供体材料之间间歇地产生接触。
根据本公开的一些实施例，所述涂覆装置包括与所述腔体中的每一个流体连通的混合腔室，所述混合腔室用于在所述涂覆之前混合来自不同腔体的供体材料，其中所述控制器被配置成控制所述腔体内的各个压力。所述各个压力任选地且优选地被选择以提供所述供体材料之间的预定混合比。
根据本公开的一些实施例，所述涂覆装置包括：多个腔体，每个腔体包含不同的供体材料；以及与所述腔体中的每一个流体连通的混合腔室，所述混合腔室用于在所述涂覆之前混合来自不同腔体的供体材料。在这些实施例中，所述控制器被配置成控制所述腔体内的各个压力。所述各个压力任选地且优选地被选择以提供所述供体材料之间的预定混合比。
根据本公开的一些实施例，所述系统包括可通过导管连接到所述涂覆装置的供体材料源，以及双向泵，其用于在所述导管中建立所述供体材料的流动，其中所述控制器被配置成以时间选择性方式控制所述双向泵。
根据本公开的一些实施例，所述控制器被配置成控制所述涂覆装置以改变所述箔片上的所述供体材料的厚度。
根据本公开的一些实施例，所述系统包括成像装置，其用于在所述箔片与所述激光束相互作用之前对所述箔片的一部分进行原位成像。
根据本公开的一些实施例的特征，提供了一种在收容基板上分配供体材料的方法。所述方法包括将所述收容基板放置在所述激光诱导的分配系统的箔片下方，以及操作所述激光诱导的分配系统以将所述供体材料从所述箔片释放到所述收容基板。
根据本公开的一些实施例的特征，提供了一种分配供体材料的方法。所述方法包括：冷却第一基板上的供体材料；以及激光束聚焦在所述第一基板上，以将所述供体材料的液滴从所述第一基板释放到收容基板上。根据本发明的一些实施例，所述第一基板是箔片。
根据本公开的一些实施例，所述方法包括在所述基板与所述照射头之间建立相对横向移动，以通过所述供体材料对所述基板进行图案化。
根据本公开的一些实施例，所述方法包括在所述基板与所述照射头之间建立相对横向和垂直移动，以在所述基板上形成三维物体。
根据本公开的一些实施例，所述冷却是指冷却到高于所述供体材料的冷冻温度但低于5℃的温度。
根据本公开的非限制性特征，用于材料加工的激光诱导的分配系统可以包含具有光纤的光纤束，所述光纤被配置成在所述光纤束的第一接口处接收来自激光源的激光束并从所述光纤束的第二接口发射所述激光束。进一步地，所述光纤可以具有布置在所述第一接口处的第一端和布置在所述第二接口处的第二端。另外，可以提供光学器件，其被配置成将通过所述光纤从所述第二接口发射的所述激光束导向待沉积在基板上的材料。进一步地，所述光学器件可以被配置成将所述激光束聚焦在所述待沉积的材料上，从而使得所述待沉积的材料被释放到所述基板上。并且，根据本公开的特征，所述光纤的每一根可以被布置成使得具有与所述光纤中的另一根在所述第一接口处的第一端相邻的第一端的所有光纤具有与所述光纤中的所述另一根在所述第二接口处的第二端不相邻的第二端。
在本公开的另一个非限制性特征中，所述激光诱导的分配系统可以具有打印头，其包含所述光学器件，并且所述激光源可以是设在所述打印头外部的外部激光源。
另外，所述光纤的所述第一端可以以多边形配置布置在所述第一接口处，并且所述光纤的所述第二端可以以多边形配置布置在所述第二接口处。
在进一步的非限制性特征中，所述光纤的所述第一端可以以圆形、椭圆形和卵形配置之一布置在所述第一接口处，并且所述光纤的所述第二端可以以多边形配置布置在所述第二接口处。
另外，可以提供光束扫描系统以扫描来自所述激光源的所述激光束，以将从所述激光源输出的激光束选择性地耦合到外部透镜阵列的透镜元件上，所述外部透镜阵列通过将所述输出的激光束发射到所述光纤在所述第一接口处的所述第一端中，将所述输出的激光束耦合到相应光纤中。
所述光束扫描系统还可以包含电机、连接到所述电机的轴以及反射镜，其安装在所述轴的端，以相对于所述轴的旋转轴成一定角度。因此，所述轴可以被配置成旋转以旋转所述反射镜，从而将所述输出的激光束按顺序聚焦到所述光纤在所述第一接口处的所述第一端中。进一步地，所述电机可以以恒定速度旋转。可替代地，所述电机可以以可变速度旋转，或者所述电机的恒定速度可以在所述电机旋转期间改变。
另外，作为本公开的进一步特征，所述光纤在所述第二接口处的所述第二端可以连接到对应光学喷嘴阵列，所述光学喷嘴阵列产生相应激光束焦点，所述激光束焦点被配置成聚焦在所述待沉积的材料上。
进一步地，所述光学喷嘴中的每一个也可以包含相应聚焦元件，所述聚焦元件被配置成聚焦从所述光纤的在所述第二接口处提供的所述第二端发射的相应激光束。
并且，根据本公开的特征，所述光纤可以是多模光纤。另外，所述光纤中的每一根内径至少为25μm，并且包层直径至少为65μm。
进一步地，所述光学喷嘴阵列可以被配置成使得当所述输出的激光束耦合到所述第一接口处的所述光学喷嘴的第一端时，连续发射的激光束从所述光学喷嘴阵列中的非相邻喷嘴发射。另外，发射所述激光束的光纤阵列中的不相邻光纤可以通过调节激光的脉冲确定，使得所述激光束仅进入预定光纤的入口端口。例如，可以设置激光的脉冲，使得激光束仅在每隔一根光纤的入口端口被接收。进一步地，应当认识到的是，可以调节激光的脉冲，使得激光束由指定的或任何期望数量的光纤接收。
并且，根据本公开的进一步非限制性特征，所述第二接口处的所述光纤的第二端连接到相应的光学喷嘴阵列，所述光学喷嘴阵列产生相应的激光束焦点，所述激光束焦点被配置成聚焦在所述待沉积的材料上。进一步地，所述光学喷嘴中的每一个可以包含相应的聚焦元件，所述聚焦元件被配置成聚焦从所述光纤的第二端发射的相应激光束。
另外，可以提供打印头，其包含所述光学喷嘴阵列和耦合从所述第二接口发射的所述激光束的光耦合器。并且，所述激光源可以是设在所述打印头外部的外部激光源。进一步地，所述打印头可以由具有相应光学喷嘴阵列的多个单独的打印头限定。
作为本公开的另一个非限制特征，用于材料加工打印机的光纤束可以包含，具有光纤的光纤束，所述光纤被配置成在第一接口处接收激光束，并将所述激光束发射到第二接口，所述光纤具有布置在所述第一接口处的第一端和布置在所述第二接口处的第二端。进一步地，所述光纤的每一根可以被布置成使得具有与所述光纤中的另一根在所述第一接口处的第一端相邻的第一端的所有光纤具有与所述光纤中的所述另一根在所述第二接口处的第二端不相邻的第二端。另外，所述光纤束的所述光纤是多模光纤。
并且，作为脉冲激光器的可替代方案，可以使用快门机构来中断连续的激光束。所述快门机构可以设有孔隙，所述孔隙打开和关闭以选择性地允许来自激光源的激光束仅进入设在第一接口处的期望光纤。例如，所述快门机构可以作为光学快门设在激光源上，所述光学快门选择性地定位在激光束的路径之内和之外，以中断由连续激光器产生的激光束。
此外，脉冲可以与电机的旋转速度同步，以确保激光束被期望的光纤接收。激光的脉冲和/或电机的速度可以改变为同步可能需要的适当值。
并且，光纤束的光纤中的至少一根可以连接到光检测器。例如，扫描系统的精度(或同步)可以通过将光纤束的光纤中的两根连接到光检测器而确保。应当认识到，任何数量的光纤可以连接到任何数量的光检测器。例如，两根光纤中的每一根可以连接到同一个或相应的光检测器。因此，如果需要，可以确保并校正激光频率与扫描速度之间的匹配性或一致性。例如，每次激光束耦合到连接到光检测器的至少一个光纤时，例如，可以基于所接收的信息确定扫描系统的光学镜的位置(当多个光纤连接到一个或多个光检测器时同样适用)。
进一步地，所述光纤的所述第一端可以以多边形配置布置在所述第一接口处，并且所述光纤的所述第二端可以以多边形配置布置在所述第二接口处。
并且，根据本公开的非限制性特征，所述光纤的所述第一端可以以圆形、椭圆形和卵形配置之一布置在所述第一接口处，并且所述光纤的所述第二端可以以多边形配置布置在所述第二接口处。
另外，可以提供一种在收容基板上分配供体材料的方法。例如，所述方法包括：输出来自激光源的激光束，提供具有光纤的光纤束，所述光纤在所述光纤束的第一接口处接收所述激光束并从所述光纤束的第二接口发射所述激光束，在所述第一接口处布置所述光纤的第一端并在所述第二接口处布置所述光纤的第二端。作为非限制性特征，所述光纤中的每一个可以被布置，使得具有与所述光纤中的另一根在所述第一接口处的第一端相邻的第一端的所有光纤具有与所述光纤中的所述另一根在所述第二接口处的第二端不相邻的第二端。进一步地，还可以提供光学器件，所述光学器件将通过所述光纤从所述第二接口发射的激光束导向待沉积在收容基板上的供体材料。另外，所述光学器件可以将所述激光束聚焦在所述供体材料上，从而使所述供体材料的液滴被释放并沉积在所述收容基板上。
并且，所述激光束可以以预定强度聚焦在所述供体材料上，使得所述供体材料从所述聚焦的激光束吸收的能量使所述供体材料的所述液滴被释放。进一步地，所述供体材料的连续液滴中的每一滴可以以不相邻的顺序释放。
另外，根据另一个非限制性特征，所述供体材料应用于具有透光层的箔片上。进一步地，所述激光束可以通过所述透光层聚焦到所述供体材料，并且在所述聚焦的激光束中，连续发射的激光束中的每一个可以以不相邻的顺序从所述光纤的所述第二端发射，以使得以所述不相邻的方式释放所述液滴。
进一步地，根据本公开的方法的非限制性特征，所述光纤的所述第一端可以以圆形、椭圆形和卵形配置之一布置在所述第一接口处，并且所述光纤的所述第二端可以以多边形配置布置在所述第二接口处。
进一步地，根据本公开的特征，提供了一种可以结合在各种打印系统中的独立打印头。例如，通过以能够将激光与打印头分离的方式提供光纤束。
根据本公开的一些实施例，所述供体材料包括有机材料。根据本公开的一些实施例，所述供体材料包括无机材料。根据本公开的一些实施例，所述供体材料包括金属。根据本公开的一些实施例，所述供体材料包括介电材料。根据本公开的一些实施例，所述供体材料包括生物材料。根据本公开的一些实施例，所述供体材料包括金属氧化物。根据本公开的一些实施例，所述供体材料包括磁性材料。根据本公开的一些实施例，所述供体材料包括半导体材料。根据本公开的一些实施例，所述供体材料包括聚合物。
除非另有限定，否则本文中使用的所有技术和/或科学术语具有如本公开所属技术领域的普通技术人员所通常理解的相同含义。虽然类似或等同于本文中所述的那些的方法和材料可以用于本公开的实施例的实践或测试中，但下文描述了示例性方法和/或材料。在冲突的情况下，本发明说明书，包含定义，将占据主导。此外，所述材料、方法和实例仅是说明性的，并且不意在是必然限制性的。
本发明的实施例的方法和/或系统的实施方式可以涉及手动地、自动地或以其组合进行和/或完成所选任务。此外，根据本发明的方法和/或系统的实施例的实际仪器和设备，若干所选任务可以通过硬件、通过软件或通过固件和/或通过其组合使用操作系统来实施。
例如，用于执行根据本公开的实施例的所选任务的硬件可以被实施为芯片或电路。作为软件，根据本公开的实施例的所选任务可以被实施为通过计算机使用任何适当操作系统来执行的多个软件指令。在本公开的示例性实施例中，根据如本文所述的方法和/或系统的示例性实施例的一个或多个任务通过数据处理器来进行，如用于执行多个指令的计算机平台。任选地，所述数据处理器包括用于存储指令和/或数据的易失性存储器和/或非易失性存储器，例如用于存储指令和/数据的磁性硬盘和/或可移动介质。任选地，还提供网络连接。任选地，还提供显示器和/或如键盘或鼠标等用户输入设备。
附图说明
本文中仅通过示例的方式参照附图描述了本公开的一些实施例。现具体详细参照附图，应当强调的是，所示出的细节是通过示例的方式并且是出于对本公开的实施例的说明性论述的目的。在这方面，利用附图所做的描述使如何可以实践本公开的实施例对本领域的技术人员显而易见。
在附图中：
图1A和图1B是根据本发明的若干实施例的用于激光诱导的分配系统的材料供应套件的示意图示；
图2A和图2B是根据本发明的若干实施例的激光诱导的分配系统的示意图示；
图3A到图3C是示出根据本发明的若干实施例的暗盒组合件的示意图示；
图4A到图4C是根据本发明的一些实施例的涂覆装置的示意图示；
图5A到图5I是描述本发明的实施例中的涂覆装置的原理和操作的示意图示，其中所述涂覆装置包括用于固持供体材料的腔体；
图6A和图6B是本发明的实施例中的涂覆装置的示意图示，其中供体材料的外部源连接到所述涂覆装置；
图7A和图7B是根据本发明的若干实施例的示意图示，其示出照射头的俯视图(图7A)和侧视图(图7B)；
图8A是示出多个照射头的示意图；
图8B是构造和设计用于收容多个照射头的多槽结构的示意图示；
图8C是其中通过光波导将激光束从外部激光源传送到头部的示意图示；
图8D示出了与图8C类似的配置，其示出了多个头部，在这种情况下，可以使用相应的多个波导(例如，光纤束)将相应的多个光束传送到头部；
图8E是其中照射头包括光学喷嘴阵列的实施例的示意图示；
图9A到图9F是其中激光束通过多个波导传送到多喷嘴头的实施例的示意图示，其中光束通过圆形光耦合器耦合到波导中；
图10A是根据本公开的一些实施例的旋转镜系统的示意图示；
图10B是根据本公开的一些实施例的折叠式反射镜系统的示意图示；
图10C是根据本公开的一些实施例的双镜系统的示意图示，所述双镜系统具有位于两个镜系统和光纤束的入口端口之间的聚焦光学系统；
图10D是根据本公开的一些实施例的双镜系统的示意图示，所述双镜系统具有位于两个镜系统前面的聚焦光学系统，以将激光束聚焦到两个镜系统上；
图11A和图11B是根据本发明的若干实施例的激光诱导的分配系统的示意图示；
图12是示出根据本发明的一些实施例的打印场景的流程图；
图13A和图13B是根据本发明的一些实施例的叶片涂覆装置的优选设计的侧视图(图13A)和俯视图(图13B)的图示；
图13C和图13D是根据本发明的一些实施例的杆涂覆装置的优选设计的正交视图(图13C)和剖视图(图13D)的图示；
图13E示出了杆涂覆装置的视图，所述杆涂覆装置在其表面上具有多个切口；
图14A到图14D示出了液体供体材料的激光诱导的分配过程；
图15A到图15D示出了本发明的实施例中的供体材料的激光诱导的分配过程，其中供体材料的温度接近其冷冻温度；
图16A和图16B是可以结合图9A的纤维束的整个印刷装置的示意图示；图16B是纤维束可以将打印头与含有激光扫描系统的驱动器分离的方式的示意图示；
图17A和图17B是满足相关运动方程的入口和出口处光纤布置的示意图示；以及
图18是光纤束的示意图示，其中光纤连接到光检测器。
具体实施方式
在本公开的一些实施例中，本公开涉及材料分配，并且更具体地但非排他地，涉及激光诱导的材料分配。
在详细解释本公开的至少一个实施例之前，应当理解，本公开在其应用上不一定限于在以下描述中阐述和/或在附图和/或实例中展示的部件和/或方法的构造和安排的细节。本公开能够具有其它实施例或能够以各种方式实践或实施。
现参考附图，图1A和图1B是根据本发明的一些实施例的用于激光诱导的分配系统的材料供应套件10的示意图示。至少一个部件，更优选地材料供应套件10的所有部件，可以制成可处理的或可拆卸的(例如，材料供应套件10可以被拆卸和处理或翻新、清洁或简单地用替换材料供应套件替换)。材料供应套件10优选地包括暗盒组合件12，所述暗盒组合件具有供带盘14和收带盘16，用于分别供应和收取具有透光层的箔片18。暗盒组合件12和箔片18优选地制成可处理的或可拆卸的。套件10可以进一步包含用于在箔片18的移动期间通过供体材料54涂覆箔片18的涂覆装置20(未示出，参见例如，图2A和图2B和图4A到图4C)。在本公开的一些实施例中，涂覆装置20具有用于从所述供带盘14连续收容箔片18的入口22、用于连续地释放所述箔片18以被所述收带盘16收取的出口24和所述入口22与所述出口24之间的用于通过所述供体材料涂覆箔片18的涂覆区段26。这些实施例在图1A中示出，并且当需要从下方涂覆箔片18时特别有用。涂覆装置20可替代地可以包括喷嘴21，用于将供体材料分配到箔片18上。这些实施例在图1A中示出，并且当需要从上方涂覆箔片18时特别有用。
涂覆装置20优选地制成可处理的或可拆卸的。相反，传统的连续系统实施起来非常复杂和昂贵。使涂覆装置20可处理(或可拆卸)的优点在于其允许不时地对其进行更换，从而简化了制造过程。此外，可处理或可拆卸的涂覆装置20降低了在分配期间污染供体材料的风险。这在对污染敏感的应用中特别有用，如，但不限于生物印刷。应当认识到的是，涂覆装置20的可拆卸性质允许涂覆装置根据需要被清洁、再利用、翻新、更换和处理。
包含套件10的激光诱导的分配系统30示意性地示于图图2A和图2B中，其中图2A示出了箔片18从下方涂覆的本发明的实施例，以及图2B示出了箔片18从上方涂覆的本发明的实施例。系统30可以是LIFT系统，并且除其它方面以外可以用于打印。系统30可以包括套件10，具有光学器件34的照射头(或打印头)32，以及控制器36。控制器36优选地具有专用电路，用于控制暗盒组合件12以建立箔片18的移动，并且用于控制光学器件34将激光束38聚焦到箔片18上的涂覆装置20下游的位置处，以释放来自箔片18的供体材料54的液滴40。无论供体材料54是否通过涂覆装置20从上方(图2B)或从下方(图2A)施加，激光束38优选地从箔片18的与供体材料54涂覆的一侧相对的一侧到达箔片18。在本发明的一些实施例中，控制器36还控制涂覆装置20以涂覆箔片18。例如，控制器36可以控制涂覆装置20以预定量的供体材料施加到箔片18上和/或以预定的涂覆速率涂覆箔片18，如下文进一步详述的。
在本发明的各种示例性实施例中，系统30包括废物收集器28，用于在释放液滴40之后从箔片18移除过量的供体材料74。废物收集器28可以包括将材料输送到废物箱或废物盒的任何机构。在图2A的代表性且不应将其视为限制的图示中，废物收集器28体现为一个或多个叶片和废物盒。另外，由材料废物收集器除去的过量供体材料74可以重复使用、再循环或丢弃。
任选地但非必要地，系统30还包括成像装置98(图2B中未示出)，用于在适当时，优选地在箔片片18与光束38相互作用之前成像箔片18的一部分。成像装置98可以用于质量控制，其中装置在供体材料54被分配之前捕获其图像，所述图像可以由例如，图像处理器(未示出)处理和分析，以确定供体材料54的状况。当图像处理和分析显示供体材料54被损坏，毁坏或者质量低时，信号可以优选地自动地传输到控制器36，以暂时停止系统30的操作，直到涂覆装置20被更换或重新充有供体材料。当供体材料54是生物材料时，使用成像装置98特别有用。当系统30用于分配多于一种类型的供体材料时，使用成像装置98也是有用的，在这种情况下，当图像处理和分析显示供体材料为错误类型时，控制器36暂时停止系统30的操作。成像装置98优选地是可见光成像装置，但也可以考虑其它类型的成像装置(例如，热成像装置和/或三维扫描仪)。
套件10的暗盒组合件12和涂覆装置20可以作为单独的单元提供，其可以由系统30的操作者组装到头部32上。将暗盒组合件12的每一个和涂覆装置20作为单独的单元的优点在于，其允许操作者仅更换涂覆装置20而非更换暗盒组合件12，例如，当期望在同一箔片上使用不同的供体材料时。
在使用中，收容基板80放置在箔片18下方，并且操作系统30以将光束38聚焦到箔片18上。光束38通常具有低于箔片18的等离子体击穿的强度。供体材料54上发生表面吸热。吸热导致供体材料54熔化，并且还引起向前方向的诱导压力梯度，导致液滴40从材料54向前加速并因此从箔片18向前加速。因此，液滴40被释放并且任选地且优选地借助于重力朝向基板80移动并移动到所述基板上。
在不同意任何特定理论的情况下，激光脉冲的影响通常可以分成几个阶段，包括(i)光吸收和(ii)加热和相变。对于给定的供体材料，可以通过改变一个或多个激光参数，包含但不限于脉冲持续时间、脉冲能量、波长和重复率来控制分配过程。
在本发明的一些实施例中，箔片18上的供体材料54的温度在与光束38相互作用之前降低到高于冷冻温度但低于5℃或低于4℃或低于3℃或低于2℃或低于1℃或低于0.5℃或低于0.25℃的水平。一旦在箔片18的与光束38相互作用的部分处，材料54的温度增加并且材料54通过下述机构分配释放。激光局部加热冷层，热区粘性较小。局部粘度梯度是喷射材料的驱动力。本发明发明人发现，所述方法改善了分配过程的质量，因为其降低了转移材料的损坏或污染的风险。
借助于图14A到图14D和图15A到图15D，可以更好地理解在接近冷冻温度的温度下分配和在远离冷冻温度的温度下分配之间的差异。
图14A到图14D示出了当供体材料54的温度远离其冷冻温度时激光诱导的液体供体材料的分配过程。当箔片18被激光束38照射时(图14B)，在供体材料层54中形成气泡55。所述气泡的温度通常高于200℃，并且存在来自透明基板的光吸收剂的原子迁移并污染供体材料54的风险。气体压力导致作用在供体材料54上喷射供体材料54的液滴59的力(图14C和图14D)。
图15A到图15D示出了当供体材料54的温度接近其冷冻温度时激光诱导的液体供体材料的分配过程。当箔片18被激光束38照射时(图14B)，在供体材料层54的区域57中粘度局部降低，但是未形成高温气泡(图15B)。粘度梯度导致作用在区域57上喷射供体材料54的液滴59的力(图15C和图15D)。
供体材料54的温度可以通过冷却元件88降低，所述冷却元件可以与箔片18热接触和/或与装置20一起放置。冷却元件88可以是任何类型，包含但不限于热电冷却元件、热电子冷却元件、热声冷却元件、磁冷却元件、液体冷却剂冷却元件、气体再循环冷却元件等。
优选地，在基板80和照射头32之间建立相对横向移动78，以在基板80上形成供体材料图案82。在一些实施例中，相对横向移动78和相对垂直移动86在基板80和照射头32移动之间连续或同时建立，以在基板80上形成三维物体84。
这里，“横向”是指垂直于重力方向的平面内的方向。
本文的“垂直”是指通常与重力方向平行或反向平行的方向。
通常，用于产生物体84的层的图案82的信息可以在两个横向方向上以所需空间解析度的二维位图的形式描述。每个二维位图元素(例如，像素)对应于应用供体材料填充或留空的目标位置。位图可以存储二进制信息，其中，例如，“1”表示将由图案82或物体84中的供体材料占据的位置，以及“0”表示图案82或物体84中的空隙。因此，位图中的“1”可以表示头部32分配供体材料的一个或多个液滴的位置，以及“0”表示跳过头部32的位置。
在提供如上所描述的本发明实施例的套件和系统的进一步详细描述之前，将注意由此提供的优点。
发明人发现传统LIFT系统的缺点之一是供体制备。此类系统中的供体由施加有供体材料薄层的载体基板组成。在使用常规系统的印刷过程中，必须提供新的供体材料层以实现恒定和精确的印刷条件。本实施例的技术允许通过从供带盘14到收带盘16的薄膜18的移动和在“运行中(on the fly)”涂覆薄膜18的涂覆装置20之间的组合来连续供应供体材料，使得当箔片与激光束38相互作用时，其总是被新鲜量的供体材料涂覆。使用可处理或可拆卸涂覆装置降低了系统的复杂性，因为其较便宜且更紧凑。此外，维护较简单，因为不需要清洁，这是由于整个装置是可处理的或可拆卸的。此外，箔片18可以在安装之前预先涂覆，例如，在暗盒内，在这种情况下，可以不需要单独的涂覆装置。
再次参考附图，图图3A到图3C是根据本公开的一些实施例的更详细地示出暗盒组合件12的示意图示。图3A示出了暗盒组合件12，图3B示出了箔片18，以及图3C示出了箔片18的放大横截面。在不应被视为限制性的图3B和图3C的代表性图示中，箔片18是多层箔片片。在本公开的一些实施例中，箔片18包括在透光层44上方的牺牲保护层42。当箔片18缠绕在盘14上时，层42用于保护层44的上侧。优选地，暗盒组合件12包括提升盘46(参见图3A)，用于在箔片18的供应期间从44上剥离层42。
在本公开的一些实施例中，箔片18包括在光透射层44一侧的导热层48，所述导热层与光学器件34相对(例如，当光学器件34在箔片18上方时，所述导热层在透光层44下方)，用于一旦箔片18被涂覆，允许热量转移到供体材料上。层48可以是金属层。在一些实施例中，箔片18还包括在导热层48一侧的钝化层50，所述钝化层与透光层44相对(例如，当光学器件34在箔片18上方时，所述钝化层在导热层48下方)。层50用于避免供体材料和层48之间的接触。例如，当供体材料是生物材料时，这是特别有用的。
以下是适用于箔片18的材料的代表性实例，其不应被视为限制。牺牲保护层42可以由例如，橡胶型聚合物膜制成，如但不限于封口膜。透光层44可以由聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚酰亚胺(PI)、柔性玻璃等制成。导热层48可以由选自由钛、钼、铂、金等组成的一组。层48的厚度可以与激光吸收深度相当，例如，10nm到100nm，并且优选地在约15nm到约25nm之间。钝化层50可以由金属氧化物制成，如，但不限于氧化钛、氧化铝、二氧化硅等。层50的厚度可以是例如，10nm到500nm，并且优选地在约50nm到约150nm之间。
这里，“上方”和“下方”是关于重力方向并且描述当箔片18呈现水平方向时相对于另一层的层的位置。
现参考图4A到图6B，其是根据本发明的若干实施例的涂覆装置20的示意图。
图4A是示出装置20的例证设计的透视图。在此不应被视为限制性的例证设计中，装置20设有快速锁定机构52，其用于允许套件10的使用者容易地将装置20安装到箔片18上。锁定机构可以根据需要为例如磁性机构或一个或多个插塞接头。在本公开的一些实施例中，装置20包括供体材料入口56，所述供体材料入口可连接到供体材料源(未示出)，用于将供体材料54供应到装置20。
图4B和图4C是涂覆装置20的横截面前视图的示意图。在此视图中，箔片18的移动相对于图的平面向外。图4B和图4C所示的是装置20的顶盖90和固持结构92，用于确保箔片18和由装置20提供的供体材料54之间存在接触。在图4B的图示中，固持结构是静止的，使得装置20的垂直位置相对于箔片18固定，使得装置20通过恒定的力压靠箔片18。在图4C的图示中，固持结构92相对于顶盖90在垂直方向上是可移动的94，从而可以改变装置20在箔18上施加的力。这可以例如使用连接在顶盖和结构92之间并且被配置成建立移动94的致动器96来实现。致动器96可以是例如可由系统30的控制器36控制的压电晶体的形式。改变装置20的垂直位置的优点在于，这允许选择在箔片18上形成的供体材料54的涂层的厚度。可变垂直位置还允许通过多于一种的供体材料涂覆箔片18，如下文进一步详述。
图5A到图G是解释本公开的实施例中的装置20的原理和操作的示意侧视图，其中装置20包括用于固持供体材料54的腔体58。腔体58位于入口22和出口24的下方，用于固持供体材料54，并且偏置机构60用于向上偏置供体材料54以在箔片18的移动期间在箔片18和供体材料54之间建立接触，从而通过材料54从下方促进箔片18的“运行中”涂覆。偏置机构60可以是例如，柱塞62和机械偏置构件64的形式，如弹性元件，例如，弹簧，用于向上偏置柱塞62，如图5A所例证。可替代地，偏置机构60可以包括柱塞62和可连接到泵系统68的压力端口66，用于在柱塞62下方施加流体压力，从而向上偏置柱塞62，如图5B所例证。任选地，间隔件72用于将箔片18保持在相对于装置20的固定垂直距离处，但是不一定是这种情况，因为箔片18可以通过由供带盘14和收带盘16施加的拉力保持在固定的垂直位置。泵系统68可以是液压泵、气动泵或其它机械泵(例如，利用汽缸和活塞)、可逆泵、恒定泵或可变泵，这取决于期望的应用。
使用机械偏置构件64(图5A)是有利的，因为其允许机构是被动的并且不需要外部泵。当系统30被配置成分配单个供体材料时，具有机械偏置构件的被动机构60特别有用。
使用压力端口66是有利的，因为其提供了对由机构60施加的偏置的可控性。可控性可以借助于控制器36，所述控制器可以被配置成控制由泵系统68施加的压力。压力可以被控制，例如，用于选择施加在箔片58上的供体材料54的量或速率，其中由泵系统68施加的较高压力提供较高的涂覆速率，并且由泵系统68施加的较低压力提供较低的涂覆速率。对压力的控制也可用以于提供时间选择性涂层。例如，控制器36可以在一个时间间隔期间使泵系统68发信号以使柱塞62偏置并且在另一个时间间隔期间停止偏置(例如，通过不施加压力、或通过反转泵系统的操作以施加真空)。此外，控制器36可以相对于激光诱导的分配系统30在内部或外部提供。例如，控制器可以被提供为个人计算机(PC)或其它工作站，所述工作站可以通过在PC和激光诱导的分配系统30之间介导的软件和/或硬件与激光诱导的分配系统30通信。并且，控制器可以直接提供给激光诱导的分配系统30，以控制其部件。
在本发明的一些实施例中，装置20包括调平装置70，所述调平装置定位成使施加到箔片18上的供体材料层54平整。在图5A到图5G的示意图中，调平装置70示为叶片，并不一定是这种情况，因为也可以考虑其它类型的调平机构(例如，通过杆或气刀)。使用用于调平装置70的气刀的优点是，其允许通过在气刀的装置的输出端调整气体压力来控制箔片18上的供体材料54的厚度。另一个优点是其不需要清洁或更换叶片或杆。如果期望，通过调平装置70除去的过量供体材料54任选地且优选地再循环回到腔体58中。这可以通过专用导管或通过使叶片形成调平装置中空并且与腔体58流体连通来完成，使得由叶片移除的供体材料流过叶片返回到腔体中。
图5C到图5G是实施例中的涂覆装置20的示意图，其中装置20包括两个或更多个腔体58A、58B。当期望分配多于一种供体材料时，这些实施例特别有用，在这种情况下，腔体58A、58B分别含有不同的供体材料54A和54B。每个腔体任选地且优选地与泵系统(图5C到图5G中未示出，参见图5B)分开地流体连通。每个腔体可以与单独的泵连通，或者更优选地，同一泵系统可以用于所有腔体，在这种情况下，系统可以包含可控泵歧管，用于建立与本领域已知的每个腔体的单独流体连通。用于涂覆箔片18的供体材料任选地且优选地通过控制器36选择。这可以通过多种方式完成。
在本发明的一些实施例中，控制器36通过控制由泵施加到相应柱塞的压力来选择施加涂层的腔体。例如，控制器36可以发信号通知泵系统仅向一个腔体施加压力以向上偏压柱塞，而不向所有其它腔体施加压力(例如，将其它腔体保持在环境压力下)。控制器36还可以向泵发信号以对所有其它腔体施加真空。
在本公开的一些实施例中，腔体可沿垂直方向移动，并且控制器36可以被配置成垂直移动腔体以间歇地在箔片18和相应腔体中的供体材料之间产生接触。腔体58A和58B的移动可以例如，借助于可由控制器36控制的致动器96(未示出，参见图4B)。
当采用多于一个腔体时，当腔体58A移位以在供体材料54A和箔片18之间建立接触时，同一调平装置70可以用于使供体材料54A平整(图5C)，并且当腔体58B移位以在供体材料54B和箔片18之间建立接触时，还用于使供体材料54B平整(图5D)。在这些实施例中，过量的供体材料任选地且优选地不再循环回到腔体中。
可替代地，可以为每个腔体使用单独的调平装置70，如图5E到图5F所示。在这些实施例中，调平装置中的每以个可以用于将相应的供体材料再循环回到相应的腔体中，如上文进一步详述的。另一种替代方案是将调平装置安装在移动构件(未示出)上，所述移动构件将调平装置重新定位在活动腔体附近。
图5G是本公开的实施例的示意图，其中涂覆装置20包括与腔体58A和58B中的每一个流体连通的混合腔室76，用于在涂覆之前混合供体材料54A和54B。在这些实施例中，控制器36任选地且优选地被配置成控制腔体58A和58B内的各个压力，以提供供体材料54A和54B间预定的混合比。具体地，当期望提供其中供体材料54A的相对体积高大于供体材料54B的相对体积的混合物时，控制器36可以控制泵系统向腔体58A的柱塞施加较腔体58B的柱塞更高的压力；当期望提供其中供体材料54A的相对体积小于供体材料54B的相对体积的混合物时，控制器36可以控制泵系统向腔体58A的柱塞施加腔体58B的柱塞更低的压力；并且当期望提供其中供体材料54A的相对体积等于供体材料54B的相对体积的混合物时，控制器36可以控制泵系统向腔体58A和58B的柱塞施加相等的压力。此外，由于可以提供多个腔体，因此本公开的特征使得能够进行多材料涂覆。另外，例如，多个腔体使得沿着膜宽度平行地沉积不同的供体材料变得可能。参见图5H。此外，当不同的供体材料沉积在一系列涂层中时，例如，机械系统可以升高或降低每个注射器(用于在箔片上沉积供体材料)和叶片以避免材料之间的干扰。参见图5I，应当认识到的是，升高和降低注射器的机械系统可以是例如，气动机械系统，如气动缸，液压机械系统或包含齿轮和可以转换旋转移动到线性移动的其它部件的机动系统。然而，还应当理解的是，可以提供用于降低和升高涂覆机构的任何合适的机构或其它布置。
图6A和图6B是本公开的实施例中的涂覆装置20的示意图，其中存在供体材料54的源头100，其连接到涂覆装置20。在这些实施例中，装置20不必包含用于固持供体材料的腔体，因为供体材料可以直接从源头100施加到箔片18上。在这些实施例中，装置20包括用于将供体材料输送到箔片18的内部导管102。内部导管102可以被连接到调平装置70，以允许通过调平装置70去除过量供体材料54，并再循环回到所述导管102，如上文进一步详细描述。
内部导管102可以经由外部导管104通过连接导管102和104的连接器106被连接到源头102。导管102和104内的供体材料54的流动可以通过泵108建立。控制器36以时间选择性方式控制泵108，这取决于期望由来自源头100的材料54涂覆箔片18的时间。任选地且优选地，泵108是双向泵。在这些实施例中，泵108产生供体材料54的流出物，用于涂覆箔片18，以及产生供体材料的流入物，用于停止涂覆过程。
可以使用若干涂覆装置，每个涂覆装置可连接到不同供体材料的单独来源。在这些实施例中，控制器选择性地控制单独源头的泵，以允许不同供体材料中的每一个连续地或同时地涂覆箔片18。
因此，本公开的若干实施例提供了使用复合材料制造物体或图案的可能性，所述复合材料包括两种或更多种具有不同颜色和/或除颜色之外的不同性质的单独供体材料。除颜色之外的性质可以选自由透明度、弹性、导电性、磁化、强度等组成的一组。可以基于单独供体材料的颜色或性质选择使用供体材料，以获得具有第三种、不同颜色或性质或其颜色或性质的组合的材料。所得复合材料可以例如，具有与所使用的两种或更多种单独供体材料中的每一种不同的一种或多种性质，这取决于所分配的每种单独供体材料的相对量和其沉积的顺序或“结构”。
本实施例的系统利用两种或更多种不同供体材料的能力使得使用比传统LIFT系统中可能的更多、更多样的供体材料变得可能。
可以根据待制造的图案或物体的期望性质来选择不同供体材料的相对量。例如，当期望形成特定颜色的图案时，可以选择相应量材料中的每一种以制备特定颜色。
在上述任何实施例中，与涂覆装置20一起使用的合适的供体材料包含但不限于金属(例如，铝、钼、锡、钛、钨及其合金)、金属氧化物、介电材料、半导体材料、磁性材料、有机材料、无机材料、聚合物材料和生物材料(例如，蛋白质、寡肽、多肽、全细胞、生物组织、酶、辅因子、核酸、DNA、RNA、抗体、抗原、寡糖、多糖、寡核苷酸)、凝集素、生物素、链霉抗生素蛋白、脂质)。供体材料优选地为液体形式，但也可以是粉末或悬浮液。当供体材料为粉末形式时，任选地且优选地预先涂覆箔片或用胶连续涂覆以将粉末粘合到箔片上。
现参考图7A和图7B是根据本公开的一些实施例的示意图，其示出照射头32的俯视图(图7A)和侧视图(图7B)。图7A和图7B所示的是在暗盒12和装置20组装在照射头32上之前的照射头。头部32包括头部主体110和可旋转地安装在主体110上的多个轮毂112。在不应被视为限制的图7A和图7B的代表性图示中，示出了三个轮毂112A、112B和112C。轮毂112A可以用于旋转暗盒组合件12的供带盘14，轮毂112B可以用于旋转暗盒组合件12的收带盘16，轮毂112C可以用于旋转暗盒组合件12的提升盘46。轮毂112A、112B和112C中的每一个可以分别连接到电机达114A、114B、114C，如但不限于电动直流电机。但是，应当理解的是，并非所有的轮毂都必须连接到电机上。例如，当轮毂114B旋转以收取从供带盘释放的箔片时，可以允许轮毂114A自由旋转。此外，任何数量的轮毂可以耦合到任何数量的电机。例如，一个电机可以被配置成通过例如，皮带或齿轮机构连接轮毂和电机来驱动多个轮毂，所述皮带或齿轮机构能够例如，通过轮毂的移动(旋转或其它方式)耦合电机的速度。
头部32的光学器件34可以包括用于产生激光束38的激光源116、用于调制光束38的调制器118、用于在其调制之后扩展光束38的光点尺寸的扩束器120、用于在光束扩展之后扫描光束的光学扫描装置122和用于聚焦光束38的光学聚焦元件124。激光源116可以体现为固态微芯片，其具有提供泵浦光束的半导体二极管泵浦激光器，以及微芯片激光器腔体，如本领域中已知的。并且，可以选择激光源以提供适合于预期应用的激光束。例如，可以选择激光源116以提供波长在约450nm到约650nm范围内的激光束。
调制器118任选地且优选地将空间灰度强度调制应用于光束38以形成其强度剖面。许多计算技术可以用作空间光调制器。数字微镜装置特别有用，由于此类市售装置具有从紫外到红外的透射波长，从而使光在选择激光源时具有更大的选择自由度。还可以考虑其它类型的调制器，如，但不限于液晶调制器和声光调制器。
扩束器120可以是衍射或折射扩束器，并且可以被选择以使光束38的光斑尺寸增加任何量。优选地，扩束器120提供至少两倍的斑点直径增加。光束的扩展减少了发散，并且也是有利的，因为其允许聚焦元件124利用减小的光斑尺寸。
光学扫描装置122可以体现为为扫描镜或数字光处理(DLP)系统，并且聚焦元件124可以是折射透镜系统或衍射系统。
头部32任选地且优选地包括用于固持暗盒组合件12的箔片18的箔片固持器126。优选地，光束38透过固持器126。可替代地，固持器可以包括孔隙，光束38穿过所述孔隙以冲击箔片18。固持器126优选地是可旋转的，以调节箔片18相对于光束38的取向。固持器126优选地可沿着光束38的方向移位(例如，可垂直移动)，以调节箔片18和聚焦元件124之间的距离，从而确保光束38聚焦到箔片18上。然而，应当认识到的是，固持器26可以在任何方向上可移动(或可移位)，以调节箔片18和聚焦元件124之间的距离或取向。
本公开的另一个特征是激光束可以从外部源传送到头部32，在这种情况下，光学器件34将激光束38从外部激光源耦合到辐射头32。所述特征的至少一个优点是其允许使用更大规模的激光系统和更大规模的光学器件来产生并且任选地还调制和/或扩展光束38。因此，根据前述特征，头部32不必包含激光源116，并且头部32任选地且优选地不必包含调制器118和/或扩束器120。
可以采用上述特征的代表性实例在图8A到图8E中示出。
图8A中所示的是多个照射头32，每个照射头包括光耦合器130，所述光耦合器将来自外部源(未示出)的激光束38耦合到相应的头部中。图8B是多槽结构132的示意图，所述多槽结构被构造和设计用于收容辐射头32并向每个头部提供光束38以通过相应的光耦合器耦合到每个头部。光束38中的每一道可以由单独的激光源产生，但更优选地，单个光源可以用于所有的头部，其中由激光源产生的激光束可以用于或被扫描以连续用于各个头部，或者分成由耦合器130耦合的次级光束。尽管图8A到图B示出了外部激光源与多个照射头一起使用的实施例，但是当系统30包括单个照射头时，本公开的一些实施例还考虑使用外部激光源。
图8C是通过光波导136，如，但不限于光纤，从外部激光源134将激光束传送到头部32的示意图，在此情况下，光耦合器130可连接到波导136。图8D示出了具有多个头部32的类似配置，在这种情况下，相应的多个波导136(例如，光纤束)可以用于将相应的多个光束传递到头部32。光束可以由从外部激光源134分割，其接收输出光束140的多路分束器138、将输出光束140分成多个次级光束，并将各次级光束耦合为波导136的其中之一。
使用光波导136是有利的，因为其允许头部32无扫描部件。
图8E是其中照射头32包括光学喷嘴阵列142的实施例的示意图，所述光学喷嘴阵列用于产生相应的多个激光束焦点144。每个光学喷嘴可以包含单独的聚焦元件，并包含单独的光耦合器，用于接收波导146，所述波导引导待由相应喷嘴的聚焦元件聚焦的光束。可以从外部激光源(未示出)的输出光束140提供各个光束。例如，光束扫描系统148可以用于扫描输出激光束140，以选择性地将激光束140耦合到光学喷嘴142中。在不应视为限制的如图8E所示的代表性实例中，光束扫描系统148扫描输出激光束140以选择性地将光束140耦合到外部透镜阵列150的透镜元件上，所述外部透镜阵列将光束140耦合到相应的光波导152中。光波导连接器154用于将波导152连接到波导146。
头部的喷嘴阵列可以以这种方式布置：当头部沿大致垂直于阵列的长度方向的方向执行横向移动时，在基板上形成多行供体材料。
图9A和图9B是本公开的实施例的示意图，其中激光束140通过多个波导136(例如，光纤束)被传递到多喷嘴头32，其中光束通过圆形(例如，圆形、椭圆形(elliptical,andoval))多端口光耦合器162(或第一接口)耦合到波导136中。在这些实施例中，波导136的入口164布置在耦合器162上以形成一个或多个同心闭合圆形，例如，圆形、椭圆形(ovals andellipses)。波导136的出口166可以以矩形或交错的方式布置在头部32上。
同时，图9C示出了布置每根光纤的示例性特征，使得所述光纤的每一根被布置成使得具有所述第一接口处的与所述光纤中的另一根的第一端相邻的第一端的所有光纤具有所述第二接口处的与所述光纤中的另一个的第二端不相邻的第二端。应注意的是，光纤束可以包括给定应用所必需或期望的任何数量的光纤。例如，具有由Nt表示的光纤的束可以布置成使得入口处的光纤按顺序排序并且出口处的光纤以特定间隙布置(或者由预定数量的中间光纤分隔)。例如，出口处的N可以由(N-1)+Δ表示，其中Δ可以定义任何预定或期望数量的恒定间隙，但是优选地在1到3之间。图9D示出了Δ＝1的实例。
光纤的数量可以以任何合适的数量提供。例如，光纤的数量可以在大约1,000到2,000的范围内。但是，根据给定的应用和期望的解析度，这个数字可能更高或更低。例如，通过提供更多数量的光纤，可以以更高的解析率沉积供体材料。类似地，如果给定应用不需要更高的解析率，则可以相应地减少光纤的数量。
另外，可以提供扫描系统，使得激光脉冲定义扫描速率。例如，扫描速率可以是每秒100,000脉冲，并且根据给定的应用可以在每秒10,000到700,000脉冲的范围内。作为更进一步的替代方案，连续激光器可以设有光学快门，而非以激光束仅进入期望光纤的入口端口的方式选择性地阻挡激光束。例如，光学快门可以移入和移出激光束的路径，以阻挡激光束进入光纤的入口端口，所述光纤入口不用于将激光束发射到例如，供体主材料的表面。
并且，快门机构可以设有孔隙，所述孔隙打开和关闭以选择性地允许来自激光源的激光束仅进入设在第一接口处的期望光纤。
作为更进一步的替代方案，这种快门机构可以设在与激光源分隔的激光源和光纤入口的中间位置处和/或在光纤出口和待沉积在基板上的供体材料的中间位置处。
用于材料加工的激光诱导的分配系统30可以包含图9A和图9B中所示的光纤束。光纤束136的光纤可以从光纤束的第一接口162处的激光源134接收激光束(例如，通过脉冲激光器生成)，并且从光纤束136的第二接口163发射激光束。
进一步地，光纤可以具有布置在第一接口162处的第一端(例如，入口164)和布置在第二接口163处的第二端(例如，出口166)。可以提供光学器件以将通过光纤从第二接口163发射的激光束导向待沉积在基板上的材料。例如，提供给图9A中的光纤束的光学器件可以包括例如，图8E所述的光学喷嘴阵列，即，以提供多喷嘴头32。另外，在本文中，“激光束”可以指通过“脉冲”由激光源134产生的激光束140产生的多个光发射。
进一步地，提供给图9A中的光纤束的光学器件可以将激光束聚焦在待沉积的材料上，并且因此使得待沉积的材料被释放到基板上，如图2A所示。另外，所述光纤的每一根可以被布置成使得具有所述第一接口处的与所述光纤中的另一根的第一端相邻的第一端的所有光纤具有所述第二接口处的与所述光纤中的另一个的第二端不相邻的第二端。
在本文中，相邻是指在其中不存在位于彼此紧邻的指定光纤之间的光纤的中介端的布置。进一步地，非相邻是指在其中至少存在位于指定光纤之间的光纤的中介端的布置。优选地，中介光纤的数量可以在1和3之间。然而，可以基于给定的应用选择合适的中介光纤的数量。
另外，可以提供激光诱导的分配系统，使得打印头(例如，多喷嘴头32)包括光学器件，并且激光源可以是设在打印头32外部的外部激光源。进一步地，光纤的第一端可以以任何合适的多边形配置(例如，矩形、三角形、梯形等)布置在第一接口处，并且光纤的第二端也可以以多边形配置布置在第二接口处。
在可替代的布置中，光纤的第一端164可以以圆形、椭圆形和卵形配置之一布置在第一接口162处，并且光纤的第二端166可以以多边形配置布置在第二接口162处。参见图9A。
另外，可以提供光束扫描系统148以扫描来自激光源134的激光束，以选择性地将从激光源134输出的激光束耦合到外部透镜阵列的透镜元件上。例如，图9A中的光纤束的第一接口162(或耦合器)可以设有类似于图8E中所示的布置的(参见例如，图8E中的150)外部透镜阵列。外部透镜阵列可以通过将输出的激光束发射到第一接口162处的光纤的第一端164将输出的激光束耦合到相应的光纤160。
光束扫描系统148还可以包含电机172、连接到电机172的轴174以及安装在轴174的一端的反射镜176，以相对于轴174的旋转轴成角度地定向。这种布置允许轴旋转，进而使反射镜176也旋转。因此，输出的激光束可以按顺序地反射到在第一接口162处得光纤的第一端164。进一步地，电机172可以以恒定速度旋转。参见图10A，其是扫描系统148的示意图。进一步地，扫描系统可以包含如图10B所示的折叠式反射镜组件。作为更进一步的替代方案，扫描系统可以包含双镜系统，其中提供电流镜和/或谐振镜以反射激光束。聚焦光学器件可以设在两个镜子的上游或下游。参见图10C和图10D。
另外，第二接口163处的光纤166的第二端可以连接到相应的光学喷嘴阵列，所述光学喷嘴阵列产生相应的激光束焦点，所述激光束焦点被配置成聚焦在待沉积的材料上。光学喷嘴可以具有类似于图8E中所示的142的布置。还如结合图8E所描述的那样，当图9A的多喷嘴头32设有光学喷嘴阵列时，光学喷嘴中的每一个还可以包含相应的聚焦元件，所述聚焦元件聚焦在从第二接163处的光纤的第二端166发射的相应激光束。
此外，光纤的第二端166本身可以通过将激光束直接发射到供体材料上而充当“虚拟喷嘴”阵列。
光纤可以是多模光纤。例如，多模光纤中的每一个的内径可以至少为25μm，并且包层直径可以至少为65μm。另外，光学喷嘴阵列可以被布置成使得当输出的激光束耦合到第一接口162处的光学喷嘴的第一端164时，连续发射的激光束从光学喷嘴阵列中的非相邻喷嘴发射。
在本文中，非相邻是指在其中至少存在位于指定喷嘴之间的中介喷嘴的布置。
进一步地，9A中的光纤束可以设在多个且结合到具有相应的光学喷嘴阵列的多个单独的打印头中(即，以与图8D中所示的布置相似的方式，其中连接光纤束连接到相应的打印头32)。
另外，提供了一种用于在收容基板上分配供体材料的方法。例如，所述方法可以包含输出来自激光源的激光束，提供具有光纤的光纤束，所述光纤在所述光纤束的第一接口处接收所述激光束并从所述光纤束的第二接口处发射所述激光束，以及在所述第一接口处布置所述光纤的第一端并在第二接口处布置所述光纤的第二端。当结合到图2A所示的系统中时，图9A所示的光纤束提供了一种优选的布置，其中光学器件可以将激光束聚焦在供体材料上，从而使供体材料的液滴释放并沉积在收容基板上。所述激光束可以以预定强度聚焦在所述供体材料上，使得所述供体材料从所述聚焦激光束吸收的能量使所述供体材料的液滴被释放。因此，供体材料的连续液滴中的每一滴可以以不相邻的顺序释放。
激光束可以透过所述透光层聚焦到所述供体材料上，并且在聚焦的激光束中，连续发射的激光束中的每一个以不相邻的顺序从所述光纤的第二端发射，从而使得以非相邻的方式释放所述液滴。如图10所示，本公开的实施例中的扫描系统148采用旋转镜系统。这些实施例在采用圆形(例如，圆形，椭圆形(oval,elliptical)等)多端口光耦合器的配置中特别有用。在这些实施例中，系统148包括电机172，如，但不限于直流或交流电机。电机172使轴元件174旋转，在所述轴元件上，聚焦(或反射)镜176以与角度元件174成角度178的方式安装。在轴元件174通过转子172转动180时，聚焦镜176也转动，并按顺序聚焦(或反射)的光束140到光纤束136的进入端口164。
具有圆形(例如，圆形、椭圆形(oval,elliptical)等)多端口光耦合器162的优点在于其有利于高通量打印，因为与矩形耦合器相比，其允许以更有效的方式耦合光束。现对此问题进行解释。当使用矩形耦合器时，扫描系统148在光波导的每个入口端口的每行的开始处加速，并在每行的结尾减速。加速和减速通常在光波导的入口端口的偏移处执行，以允许以恒定速度扫描入口。在这种配置中，打印过程在每行结尾暂时停止。当采用圆形(例如，圆形、椭圆形(oval,elliptical)等)光耦合器时，扫描系统148可以以恒定速度执行连续旋转移动，因为扫描周期的结束也是下一个扫描周期的开始。圆形多端口光耦合器的另一个优点是，利用这种耦合器，扫描系统可以包含谐振镜，其比线性光学扫描仪更坚固且更便宜。换句话说，本发明的圆形多端口光耦合器不需要加速或减速；并且因此，不存在印刷中断或不期望的“张弛时间”。另外，前述特征允许例如，使用谐振镜，其比相同速度下的线性光学扫描仪更稳健且更便宜。
在本公开的一些实施例中，光纤连接到耦合器162，使得连续的液滴从头部32上的非相邻光学喷嘴沉积。这可以通过使光纤束136中的光纤交叉来完成，使得在耦合器162处具有相邻入口端口164的光纤在头部32处具有不相邻的出口。该实施例的优点在于其提高了打印的吞吐量，现将对此进行解释。当激光诱导的打印机分配两个彼此接近的液滴时，通常需要应用几毫秒的张弛时间，在此期间不分配液滴。这种张弛时间降低了吞吐量。通常不可能利用张弛时间来沉积与最近沉积的液滴间隔开的液滴，因为这需要光束的高加速度。本实施例允许使用激光束的恒定角速度来沉积彼此间隔开的液滴，因为相邻的入口端口对应于非相邻的出口端口。
作为光束在耦合器162上的移动的代表性实例，考虑耦合器162是圆形的配置，并且扫描系统148根据所述一组等式在光束140上施加旋转移动：
X(t)＝Rcos(ωt)和Y(t)＝Rsin(ωt)
其中X和Y是光束140和耦合器162之间的交叉点的直角坐标，R是入口端口164和耦合器162的中心之间的距离，以及ω是系统148的角速度。或者更简单地说，R可以是光纤束的半径。激光频率f可满足等式ω＝Df·f/L，其中Df是每个入口端口164的直径，以及L是头部32的长度。在这种情况下，头部32的每个纵向排具有大约Nx＝L/Df个出口端口，并且头部32的每个横向列具有大约Ny＝2πR/(L·N头部(head))个出口端口，其中N头部(Nhead)是系统30中头部的数量。线性输片速度可以设定为作为数字实例，假设扫描系统148具有共振镜，其以约2kHz的频率旋转并以相对于耦合器162的平面的法线约20°的角度定位。进一步假设R是约60mm，系统148的聚焦长度是约200mm，光束140的直径是6mm，以及入口端口的直径Df是125μm。在这种情况下，本发明发明人发现分配速度可以高于每秒106滴。
进一步地，如图17A所示，可以提供纤维束入口处的圆周移动以满足以下一组等式：
X(t)＝Rcos(ωt)和Y(t)＝R·a·sin(ωt)，
其中R是光纤入口端口和耦合器中心之间的距离，
“a”是椭圆因子，以及ω是系统的角速度。
另外，与中心距离R的光束的扫描速度可以满足等式：VS＝ωR。
此外，使得具有频率“f”的激光束的每个脉冲可以进入光纤的中心，也可以提供光纤束入口处的圆周移动以满足等式VS＝fD。“D”是光纤的直径。
因此，可以提供系统的角速度以满足等式：
并且，如图17B所示，印刷区域可以由具有宽度Ly和长度Lx的大致矩形形状限定，并且可以在光纤束出口处提供胶片移动以满足以下一组等式：
Lx＝Nx.D
Ly＝Ny.D
N头部＝Nx.Ny
其中Nx是出口处长度方向上的光纤数量，NY是出口处宽度方向上的光纤数量，以及N头部(Nhead)是光纤总数。
进一步地，在所述区域完成打印的时间可以是：
另外，可以提供系统的输片速度以满足等式：
并且，可以提供角速度以满足等式：
系统30还可以采用多个照射头，每个照射头包括光学喷嘴阵列。头部可以对齐以形成二维喷嘴阵列，并且扫描系统148可以在同一头部的各个光学喷嘴之间以及不同头部的阵列之间提供二维扫描。这些实施例在图11A和图11B中示出，其示出了多个头部32，每个头部具有布置形成二维喷嘴阵列的光学喷嘴阵列142。这种配置的优点在于其提供了高吞吐量，并且提供了在分配多种类型的材料时更大的灵活性。例如，每个照射头32可以安装有提供不同供体材料的涂覆装置，并且控制器可以控制扫描系统148的操作以根据描述待形成物体的图案或层的二维位图分配不同材料。可以记录头部阵列，使得不同头部的喷嘴一个接一个，如图11A所示，可替代地，其可以以隔行方式记录，如图11B所示。后一实施例的优点在于，其增加了所形成的图案的分辨率，并且还增加了吞吐量，因为在沿着大致垂直于阵列的纵向方向的单个横向移动时可以形成更多行。
进一步地，如图18所示，光纤束的光纤中的至少一根可以连接到光检测器。因此，通过将光纤束的(多个)光纤连接到光检测器，可以确保扫描系统的精度。因此，如果需要，可以确保并校正激光频率和扫描速度之间的匹配性或一致性。例如，每次激光束耦合到连接到光检测器的至少一个光纤时，例如，可以基于所接收的信息确定扫描系统的光学镜的位置。
光检测器可以是Si光电二极管、光热传感器、热释电传感器或任何其它适用于检测光的装置。此外，可以在光纤和光检测器之间设有衰减器，以降低由光检测器接收的激光束的功率。
在任何上述实施例中，激光束可以是约300mm到约2000mm的任何波长，更优选地约800nm到约1200nm，例如，约1064nm，并且可以通过任何激光源产生，包含但不限于Nd:YAG激光源、Nd:YLF激光源、Nd:YVO4激光源、Nd:GdVO4激光源、Yb:YAG激光源、Er:YAG激光源、Er:Cr:YSGG激光源、Er:YSGG激光源和Gd:WO4激光源。激光束可以在约2ns到约200ns、或约3ns到约8ns、或约4ns到约6ns，例如，约5ns的脉冲持续时间下操作。激光束的脉冲能量优选地小于100μJ或小于80μJ或小于60μJ，例如，50μJ或更小。脉冲重复频率可以是约10kHz到约700kHz。
在任何上述实施例中，可以采用以下尺寸的箔片18。宽度约2cm到约10cm，轮毂半径(例如，图7A的轮毂112)为0.2cm到约0.5cm，长度约10m到500m，总体厚度约50μm到约150μm，导热层的厚度为约15nm到约25nm，例如，约20nm，钝化层的厚度约5nm到约15nm，例如，约10nm，保护层的厚度约5μm到15μm，例如，约10μm。
在任何上述实施例中，箔片18的轧制速度可为约10mm/s到约10m/s。
如本文所用的，术语“约”是指±10％。
词语“示例性”在本文中用来意指“用作实例、例子或例示”。被描述为“示例性”的任何实施例不一定被解释为优于或胜过其它实施例和/或排除其它实施例的特征的并入。
词语“任选地”在本文中用于意指“被提供在一些实施例中而未被提供在其它实施例中”。本公开的具体实施例可以包含多个“任选的”特征，除了此类特征冲突的情况之外。
术语“包括(comprises)”、“包括(comprising)”、“包含(includes)”、“包含(including)”、“具有(having)”及其同源词意指“包含但不限于”。
术语“由……组成”意指“包含并且局限于”。
术语“主要由……组成”意指组合物、方法或结构可以包含附加成分、步骤和/或部分，但条件是所述附加成分、步骤和/或部分不实质性地改变所要求保护的组合物、方法或结构的基本特征和新颖特征。
如本文使用的，除非上下文清楚地另外指明，单数形式“一个”、“一种”以及“所述”包含复数指示物。例如，术语“化合物”或“至少一种化合物”可以包含多种化合物，包含其混合物。
贯穿本申请，可以以范围格式呈现本公开的各种实施例。应当理解的是，采用范围格式的描述仅为了方便和简洁起见，并且不应当解释为是对本公开的范围的硬性限制。因此，对范围的描述应当被认为是具有确切公开的所有可能的子范围以及所述范围内的单独数值。例如，如从1到6等范围描述应当被认为是具有确切公开的子范围，如从1到3、从1到4、从1到5、从2到4、从2到6、从3到6等；以及此范围内的单独数字，例如，1、2、3、4、5和6。无论范围的宽度为多少，这都适用。
无论何时在本文中指示数值范围，其意图包含在所指示的范围内的任何引用的数字(分数或整数)。短语第一指示数字与第二指示数字“之间的/变动范围/范围”以及从第一指示数字“到”第二指示数字的“变动范围/范围”在本文中可互换使用，并且意指包含所述第一指示数字和第二指示数字以及在其之间的所有分数和整数。
应当理解的是，出于清楚的目的描述于单独实施例的背景下的本公开的某些特征还可以按组合形式提供于单个实施例中。相反地，为简便起见，在单个实施例的背景下描述的本公开的不同特征也可以单独地或以任何适合的子组合或在适当情况下提供于本公开的任何其它描述实施例中。在不同实施例的背景下描述的某些特征不认为是那些实施例的必需特征，除非实施例在没有那些要素的情况下是无效的。
如上所述和如下权利要求部分所要求保护的本公开的各种实施例和特征在以下实例中得到支持。
实例
现参考以下实施例，其与以上描述共同以非限制性方式说明本公开的一些实施例。
在图12的流程图中示出了根据本公开的一些实施例的打印场景。一旦安装了激光诱导的分配系统，就将暗盒组合件安装在系统上。将供体材料填充到涂覆装置中，然后将涂覆装置安装在系统上(例如，在暗盒组合件上)。可替代地，涂覆装置可以预先填充供体材料，使得涂覆装置可以安装在系统内，而不需要例如，激光分配系统的操作者必须填充涂覆装置。打印计划由计算机设置，并且打印过程开始。一旦涂覆装置为空，将另外的供体材料装入涂覆装置中，或者用填充的涂覆装置替换所述涂覆装置。一旦到达箔片的末端，就将新的暗盒组合件安装在系统上。图13A和图13B是根据本公开的一些实施例的原型涂覆装置的优选设计的侧视图(图13A)和俯视图(图13B)的图示。原型涂覆装置包含由压力管施加的压力控制的分配器。分配器具有分配喷嘴，供体材料通过分配喷嘴施加到箔片上。箔片和喷嘴出口端口之间的垂直距离用h1表示。原型涂覆装置还包含使施加的供体材料平整的叶片。叶片和箔片之间的垂直距离(因此箔片上的供体材料层的厚度)表示为h2。箔片的线速度表示为v1。箔片的宽度表示为D1。在平整之前箔片上的供体材料层的宽度(通常对应于喷嘴的直径)表示为D2。一旦由叶片展开，箔片上的供体材料层的宽度表示为D3。量h1、h2、D2和D3满足关系D2·h1＝D3·h2，并且分配的供体材料的体积等于D3·h2·v。因此，可以通过甄别选择h1来选择供体材料层的宽度D3。例如，数值D3＝15±2mm可以通过选择h1＝1.5±0.2mm，h2＝20μm以及D2＝200μm实现。当箔片的移动速度为10mm/s时，在这种情况下分配的供体材料的体积为3μl/s。
并且，作为叶片或杆的替代物可以用于使施加到箔片18上的涂层材料平整。杆可以由一对圆柱形端部限定，所述圆柱形端部具有插入其间并连接所述一对圆柱形端部的较小直径的连接圆柱形部分。圆柱形端部和连接圆柱形部分的中心轴可彼此对齐。杆的结构允许使涂层材料容易地在箔片的表面上平整。参见图13C和图13D。
并且，应当认识到的是，调平装置70可以以任何合适的形式提供。例如，调平装置可以提供作为能够旋转以便扩展涂层的辊子或者因此具有形成在表面中的多个切口的杆。当设有多个切口时(参见图13E)，杆能够扩散/平整多种不同类型的涂层，同时避免不同涂层之间的混合。进一步地，不管形式如何，调平装置可以是固定的(或不动的)和/或可移动的(例如，能够平移和/或旋转)。
图图16A和图16B示出了图9A的光纤束结合在打印系统中的非限制性实施例。图16A示出了与驱动器接口连接以控制打印头的计算机。通过使用本公开的光纤束，打印头可以与驱动器分离，从而最小化打印头的尺寸。
如图16B所示，光纤束可以在第一接口(例如，光纤束入口)处耦合到驱动器，并且可以在第二接口(例如，光纤束出口)处耦合到打印头。聚焦光学器件和涂覆的供体膜也可以设在打印头上。另外，为了提供紧凑的打印头，光纤束布置允许扫描系统、扫描光学器件、激光器和其它部件分别设在驱动器中，从而允许打印头的尺寸最小化。驱动器可以包含计算机和打印头之间的接口连接所需的任何必要的硬件和/或软件，以及用于控制激光器、电光系统、扫描系统和聚焦光学器件的任何必要的硬件和/或软件。进一步地，聚焦光学器件可以包含适用于任何给定聚焦操作的任何数量的透镜、反射镜和其它光学部件。
另外，可以在光纤束的第二接口处提供微透镜阵列板形式的聚焦光学器件，以提供将光束聚焦在箔片上的“虚拟喷嘴”阵列。参见例如，图9E。
并且，可以在光纤束出口处提供聚焦光学器件以反转图像，例如，进入聚焦光学器件的第一接口处的位置的光束可以沿着路径被引导，使得光束在在聚焦光学器件的第二接口的位置处离开，所述第二界面是第一点的反转。参见例如，图9F。进一步地，聚焦光学器件可以被配置成引导光束沿着任何期望的路径进入第一接口处的位置，以生成例如，期望的布置。
尽管结合其特定实施例描述了本公开，但是显然对于本领域的技术人员而言，许多变形、修改和变更是显而易见的。因此，意图涵盖落入所附权利要求书的精神和广泛范围内的所有这种替代方案、修改以及变化。
本说明书中所提及的所有公开、专利以及专利申请在此通过引用以其全文结合到本说明书中，达到如同每一个单独的公开、专利或专利申请被专门地并且单独地指示通过引用结合在此的相同的程度。此外，本申请中对任何参考文件的引用或识别不应理解为承认所述参考文件是作为本公开的现有技术可获得的。在使用章节标题的意义上，其不应被解释为必然进行限制。

Claims (77)

1.一种用于激光诱导的分配系统的材料供应套件，所述材料供应套件包括：
暗盒组合件，其具有用于供应箔片的供带盘和用于收取所述箔片的收带盘，所述箔片具有缠绕所述供带盘的透光层；以及
涂覆装置，其用于在所述箔片的移动过程中通过供体材料涂覆所述箔片。
2.根据权利要求1所述的套件，其中所述涂覆装置具有用于从所述供带盘连续收容箔片的入口、用于连续地释放所述箔片以被所述收带盘收取的出口、和所述入口与所述出口之间的涂覆区段，其中通过所述供体材料对所述箔片的所述涂覆是在所述涂覆区段中进行的，所述涂覆区段被配置成通过所述供体材料从下方涂覆所述箔片。
3.根据权利要求1到3中任一项所述的套件，其中所述涂覆装置被配置成通过所述供体材料从上方涂覆所述箔片。
4.根据权利要求1到3中任一项所述的套件，其中所述涂覆装置包括用于将所述供体材料分配到所述箔片上的喷嘴。
5.根据权利要求3所述的套件，其中所述涂覆装置包括位于所述入口和所述出口下方用于固持所述供体材料的腔体，以及偏置构件，其用于向上偏置所述供体材料，以在所述移动期间在所述箔片与所述供体材料之间建立接触。
6.根据权利要求6所述的套件，其中所述偏置构件包括柱塞和用于向上偏置所述柱塞的机械偏置构件。
7.根据权利要求6所述的套件，其中所述偏置构件包括柱塞和可连接到泵的压力端口，其用于施加流体压力从而向上偏置所述柱塞。
8.根据权利要求1到8中任一项所述的套件，其中所述涂覆装置包括供体材料入口，所述供体材料入口可连接到供体材料源，用于将所述供体材料供应给所述涂覆装置。
9.根据权利要求1到9中任一项所述的套件，其中所述箔片包括在所述透光层上方的牺牲保护层，并且其中所述暗盒组合件包括用于在所述箔片的所述供应期间提起所述牺牲保护层的提升盘。
10.根据权利要求1到10中任一项所述的套件，其中所述箔片包括在所述透光层下方的导热层，其用于允许热传递到所述供体材料。
11.根据权利要求11所述的套件，其中所述箔片包括在所述导热层下方的钝化层。
12.一种激光诱导的分配系统，其包括：
根据权利要求1到12中任一项所述的材料供应套件；
照射头，其具有被配置成聚焦激光束的光学器件；以及
控制器，其用于控制所述暗盒组合件以建立所述箔片的移动，并控制所述光学器件在所述涂覆装置的所述出口下游的位置处将所述激光束聚焦在所述箔片上，以从所述箔片释放所述供体材料的液滴。
13.根据权利要求13所述的系统，其中所述控制器还被配置成激活和去激活所述涂覆装置进行的所述涂覆。
14.根据权利要求13和14中任一项所述的系统，其中所述控制器还被配置成控制所述涂覆装置以预定速率涂覆所述箔片。
15.根据权利要求13到15中任一项所述的系统，其进一步包括废物收集器，其用于在所述释放之后从所述箔片上去除过量的供体材料。
16.根据权利要求13到16中任一项所述的系统，其中所述照射头包括激光源，其安装在所述照射头的主体上，用于产生所述激光束。
17.根据权利要求13到16中任一项所述的系统，其中所述光学器件被配置成将所述激光束从产生所述激光束并位于所述照射头外部的激光源耦合到所述照射头。
18.根据权利要求18所述的系统，其中所述耦合是通过所述激光束的直接传播进行的。
19.根据权利要求18所述的系统，其中所述耦合是通过光波导进行的。
20.根据权利要求13到20中任一项所述的系统，其中存在多个用于产生相应多个激光束焦点的照射头。
21.根据权利要求13到20中任一项所述的系统，其进一步包括光束扫描系统，其被配置成扫描所述激光束以将所述激光束选择性地耦合到所述照射头中。
22.根据权利要求22所述的系统，其中所述照射头中的至少两个包括光学喷嘴阵列，所述光学喷嘴阵列用于产生相应多个激光束焦点，其中所述至少两个照射头被布置成形成所述光学喷嘴的二维阵列，并且其中所述光束扫描系统被配置成二维扫描所述激光束以将所述激光束选择性地耦合到具有所述阵列的所述光学喷嘴。
23.根据权利要求13到20中任一项所述的系统，其中所述照射头包括光学喷嘴阵列，其用于产生相应多个激光束焦点，并且所述系统包括光束扫描系统，其被配置成扫描所述激光束以将所述激光束选择性地耦合到所述光学喷嘴。
24.根据权利要求24所述的系统，其中所述耦合通过多个光波导形成，所述多个光波导被布置成在光耦合器上形成圆形。
25.根据权利要求25所述的系统，其进一步包括旋转镜，所述旋转镜被配置成将所述光束按顺序聚焦到所述多个光波导的入口端口上。
26.根据权利要求25和26中任一项所述的系统，其中所述多个光波导交叉，使得所述光耦合器处的相邻入口端口与所述头部上的非相邻出口端口相对应。
27.根据权利要求23和22中任一项所述的系统，其中所述光束扫描系统位于所述照射头的外部。
28.根据权利要求13到28中任一项所述的系统，其中所述涂覆装置包括多个可垂直移动的腔体，每个腔体含有不同的供体材料，其中所述控制器被配置成垂直移动所述腔体以在所述箔片与相应腔体中的供体材料之间间歇地产生接触。
29.根据权利要求29所述的系统，其中所述涂覆装置包括与所述腔体中的每一个流体连通的混合腔室，所述混合腔室用于在所述涂覆之前混合来自不同腔体的供体材料，并且其中所述控制器被配置成控制所述腔体内的各个压力，所述各个压力被选择以提供所述供体材料之间的预定混合比。
30.根据权利要求13到28中任一项所述的系统，其中所述涂覆装置包括多个腔体，每个腔体包含不同的供体材料，以及与所述腔体中的每一个流体连通的混合腔室，所述混合腔室用于在所述涂覆之前混合来自不同腔体的供体材料，并且其中所述控制器被配置成控制所述腔体内的各个压力，所述各个压力被选择以提供所述供体材料之间的预定混合比。
31.根据权利要求13到31中任一项所述的系统，其进一步包括可通过导管连接到所述涂覆装置的供体材料源，以及双向泵，其用于在所述导管中建立所述供体材料的流动，其中所述控制器被配置成以时间选择性方式控制所述双向泵。
32.根据权利要求13到32中任一项所述的系统，其中所述控制器被配置成控制所述涂覆装置以改变所述箔片上的所述供体材料的厚度。
33.根据权利要求13到33中任一项所述的系统，其进一步包括成像装置，其用于在所述箔片与所述激光束相互作用之前对所述箔片的一部分进行原位成像。
34.根据权利要求13到34中任一项所述的系统，其进一步包括用于冷却所述供体材料的冷却元件。
35.根据权利要求35所述的系统，其中所述冷却是指冷却到高于所述供体材料的冷冻温度但低于5℃的温度。
36.一种在收容基板上分配供体材料的方法，所述方法包括将所述收容基板放置在根据权利要求13到36中任一项所述的系统的箔片下方，以及操作所述系统以将所述供体材料从所述箔片释放到所述收容基板。
37.根据权利要求37所述的方法，其进一步包括在所述基板与所述照射头之间建立相对横向移动，以通过所述供体材料对所述基板进行图案化。
38.根据权利要求37所述的方法，其进一步包括在所述基板与所述照射头之间建立相对横向和垂直移动，以在所述基板上形成三维物体。
39.根据权利要求37到39中任一项所述的方法，其中所述供体材料包括有机材料。
40.根据权利要求37到40中任一项所述的方法，其中所述供体材料包括无机材料。
41.根据权利要求37到41中任一项所述的方法，其中所述供体材料包括金属。
42.根据权利要求37到42中任一项所述的方法，其中所述供体材料包括介电材料。
43.根据权利要求37到43中任一项所述的方法，其中所述供体材料包括生物材料。
44.根据权利要求37到44中任一项所述的方法，其中所述供体材料包括金属氧化物。
45.根据权利要求37到45中任一项所述的方法，其中所述供体材料包括磁性材料。
46.根据权利要求37到46中任一项所述的方法，其中所述供体材料包括半导体材料。
47.根据权利要求37到47中任一项所述的方法，其中所述供体材料包括聚合物。
48.一种激光诱导的分配系统，其包括：
第一基板，其上具有供体材料；
照射头，其具有光学器件，所述光学器件被配置成将激光束聚焦在所述基板上，以从所述基板释放所述供体材料的液滴；以及
冷却元件，其用于冷却所述供体材料。
49.一种分配供体材料的方法，所述方法包括：
冷却第一基板上的供体材料；以及
将激光束聚焦在所述第一基板上，以将所述供体材料的液滴从所述第一基板释放到收容基板上。
50.根据权利要求49和50中任一项所述的系统或方法，其中所述冷却是指冷却到高于所述供体材料的冷冻温度但低于5℃的温度。
51.根据权利要求49到51中任一项所述的系统或方法，其中所述第一基板是箔片。
52.一种用于材料加工的激光诱导的分配系统，所述激光诱导的分配系统包括：
具有光纤的光纤束，所述光纤被配置成在所述光纤束的第一接口处接收来自激光源的激光束并从所述光纤束的第二接口处发射所述激光束，所述光纤具有布置在所述第一接口处的第一端和布置在所述第二接口处的第二端；
光学器件，其被配置成将通过所述光纤从所述第二接口发射的所述激光束导向待沉积在基板上的材料，其中所述光学器件被配置成将所述激光束聚焦在所述待沉积的材料上，从而使所述待沉积的材料被释放到所述基板上，并且
其中所述光纤的每一根被布置成使得具有与所述光纤中的另一根在所述第一接口处的第一端相邻的第一端的所有光纤具有与所述光纤中的所述另一根在所述第二接口处的第二端不相邻的第二端。
53.根据权利要求53所述的激光诱导的分配系统，其进一步包括：
打印头，其包含光学器件；并且其中
所述激光源是设在所述打印头外部的外部激光源。
54.根据权利要求53所述的激光诱导的分配系统，其中所述光纤的所述第一端以多边形配置布置在所述第一接口处，并且其中所述光纤的所述第二端以多边形配置布置在所述第二接口处。
55.根据权利要求53所述的激光诱导的分配系统，其中
所述光纤的所述第一端以圆形、椭圆形和卵形配置之一布置在所述第一接口处，并且其中所述光纤的所述第二端以多边形配置布置在所述第二接口处。
56.根据权利要求56所述的激光诱导的分配系统，其进一步包括：
光束扫描系统，其被配置成扫描来自所述激光源的所述激光束，以将从所述激光源输出的激光束选择性地耦合到外部透镜阵列的透镜元件上，所述外部透镜阵列通过将所述输出的激光束发射到所述光纤在所述第一接口处的所述第一端中，将所述输出的激光束耦合到相应光纤中。
57.根据权利要求57所述的激光诱导的分配系统，其中所述光束扫描系统包括：
电机；连接到所述电机的轴；
以及上游反射镜，其安装在所述轴的端，以相对于所述轴的旋转轴成一定角度，其中所述轴被配置成旋转以旋转所述反射镜，从而将所述输出的激光束按顺序聚焦到所述光纤在所述第一接口处的所述第一端中。
58.根据权利要求57所述的激光诱导的分配系统，其中所述电机以恒定速度旋转。
59.根据权利要求57所述的激光诱导的分配系统，其进一步包括：所述光纤在所述第二接口处的所述第二端，其连接到对应光学喷嘴阵列，所述光学喷嘴阵列产生相应激光束焦点，所述激光束焦点被配置成聚焦在所述待沉积的材料上。
60.根据权利要求60所述的激光诱导的分配系统，其中所述光学喷嘴中的每一个包含相应下游聚焦元件，其被配置成聚焦从所述光纤在所述第二接口处的所述第二端发射的相应激光束。
61.根据权利要求53所述的激光诱导的分配系统，其中所述光纤是多模光纤。
62.根据权利要求62所述的激光诱导的分配系统，其中所述光纤中的每一根具有至少25μm的内径以及至少65μm的包层直径。
63.根据权利要求60所述的激光诱导的分配系统，其中所述光学喷嘴阵列被配置成使得当所述输出的激光束耦合到所述光纤在所述第一接口处的所述第一端时，连续发射的激光束从所述光学喷嘴阵列中的非相邻喷嘴发射。
64.根据权利要求58所述的激光诱导的分配系统，其进一步包括：所述光纤在所述第二接口处的所述第二端，其连接到对应光学喷嘴阵列，所述光学喷嘴阵列产生相应激光束焦点，所述激光束焦点被配置成聚焦在所述待沉积的材料上，并且其中所述光学喷嘴中每一个包含相应下游聚焦元件，其被配置成聚焦从所述光纤在所述第二接口处的所述第二端发射的相应激光束。
65.根据权利要求65所述的激光诱导的分配系统，其进一步包括：打印头，其包含所述光学喷嘴阵列和耦合从所述第二接口发射的所述激光束的光耦合器；并且其中所述激光源是设在所述打印头外部的外部激光源。
66.根据权利要求66所述的激光诱导的分配系统，其中所述外部激光器是脉冲激光器。
67.根据权利要求65所述的激光诱导的分配系统，其中所述打印头由具有相应光学喷嘴阵列的多个单独的打印头限定。
68.一种用于材料加工打印机的光纤束，所述光纤束包括：具有光纤的光纤束，所述光纤被配置成在第一接口处接收激光束，并将所述激光束发射到第二接口，所述光纤具有布置在所述第一接口处的第一端和布置在所述第二接口处的第二端，其中
所述光纤的每一根被布置成使得具有与所述光纤中的另一根在所述第一接口处的第一端相邻的第一端的所有光纤具有与所述光纤中的所述另一根在所述第二接口处的第二端不相邻的第二端。
69.根据权利要求69所述的光纤束，其中所述光纤是多模光纤。
70.根据权利要求70所述的光纤束，其中所述光纤的所述第一端以多边形配置布置在所述第一接口处，并且其中所述光纤的所述第二端以多边形配置布置在所述第二接口处。
71.根据权利要求70所述的光纤束，其中
所述光纤的所述第一端以圆形、椭圆形和卵形配置之一布置在所述第一接口处，并且其中所述光纤的所述第二端以多边形配置布置在所述第二接口处。
72.一种在收容基板上分配供体材料的方法，所述方法包括：输出来自激光源的激光束；提供具有光纤的光纤束，所述光纤在所述光纤束的第一接口处接收所述激光束并从所述光纤束的第二接口发射所述激光束，在所述第一接口处布置所述光纤的第一端并在所述第二接口处布置所述光纤的第二端；布置所述光纤中的每一根，使得具有与所述光纤中的另一根在所述第一接口处的第一端相邻的第一端的所有光纤具有与所述光纤中的所述另一根在所述第二接口处的第二端不相邻的第二端；以及提供光学器件，所述光学器件将通过所述光纤从所述第二接口发射的所述激光束导向待沉积在收容基板上的供体材料，所述光学器件将所述激光束聚焦在所述供体材料上，从而使所述供体材料的液滴被释放并沉积在所述收容基板上。
73.根据权利要求73所述的方法，其进一步包括以预定强度将所述激光束聚焦在所述供体材料上，使得所述供体材料从所述聚焦的激光束吸收的能量使所述供体材料的所述液滴被释放。
74.根据权利要求73所述的方法，其中所述供体材料的连续液滴中的每一滴以不相邻的顺序释放。
75.根据权利要求73所述的方法，其中所述供体材料应用于具有透光层的箔片，其中所述激光束通过所述透光层聚焦到所述供体材料上，并且其中在所述聚焦的激光束中，连续发射的激光束中的每一个以不相邻的顺序从所述光纤的所述第二端发射，以使得以所述不相邻的方式释放所述液滴。
76.根据权利要求73所述的方法，其进一步包括：将所述光纤的所述第一端以圆形、椭圆形和卵形配置之一布置在所述第一接口处，并将所述光纤的所述第二端以多边形配置布置在所述第二接口处。
77.一种用于激光诱导的分配系统的材料供应套件，所述材料供应套件包括：
暗盒组合件，其包含：壳体、用于供应箔片的供带盘和用于收取所述箔片的收带盘，所述箔片具有缠绕所述供带盘的透光层；
其中所述供带盘和收带盘安装在所述壳体内；以及
涂覆装置，其用于在所述箔片的移动过程中通过供体材料涂覆所述箔片，
其中所述涂覆装置可拆卸地连接到所述暗盒组合件。
CN201780050011.2A 2016-07-17 2017-07-13 用于激光诱导的材料分配的套件和系统 Active CN109641468B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110762536.7A CN113433630B (zh) 2016-07-17 2017-07-13 用于激光诱导的材料分配的套件和系统

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201662363278P 2016-07-17 2016-07-17
US62/363,278 2016-07-17
PCT/IB2017/054253 WO2018015850A2 (en) 2016-07-17 2017-07-13 Kit and system for laser-induced material dispensing

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110762536.7A Division CN113433630B (zh) 2016-07-17 2017-07-13 用于激光诱导的材料分配的套件和系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109641468A true CN109641468A (zh) 2019-04-16
CN109641468B CN109641468B (zh) 2021-07-27

Family

ID=59738376

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110762536.7A Active CN113433630B (zh) 2016-07-17 2017-07-13 用于激光诱导的材料分配的套件和系统
CN201780050011.2A Active CN109641468B (zh) 2016-07-17 2017-07-13 用于激光诱导的材料分配的套件和系统

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110762536.7A Active CN113433630B (zh) 2016-07-17 2017-07-13 用于激光诱导的材料分配的套件和系统

Country Status (7)

Country Link
US (4) US10144034B2 (zh)
EP (2) EP4086080B1 (zh)
JP (1) JP6997469B2 (zh)
KR (2) KR102400596B1 (zh)
CN (2) CN113433630B (zh)
TW (2) TWI818513B (zh)
WO (1) WO2018015850A2 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116174747A (zh) * 2022-12-06 2023-05-30 杭州爱新凯科技有限公司 一种多通道激光3d打印装置及其扫描方法

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015056253A1 (en) * 2013-10-14 2015-04-23 Orbotech Ltd. Lift printing of multi-composition material structures
WO2017006306A1 (en) * 2015-07-09 2017-01-12 Orbotech Ltd Control of lift ejection angle
CA3043791A1 (en) * 2016-11-23 2018-05-31 Institut National De La Recherche Scientifique Method and system of laser-driven impact acceleration
US9989713B1 (en) 2017-03-07 2018-06-05 International Business Machines Corporation Fluid control structure
WO2019207408A1 (en) * 2018-04-23 2019-10-31 Io Tech Group, Ltd. Laser-based droplet array jetting of high viscous materials
EP3659728B1 (en) * 2018-11-29 2021-01-27 Ivoclar Vivadent AG Method for layer-wise additive manufacturing of a shaped body
JP6908319B2 (ja) * 2019-01-11 2021-07-21 株式会社クリエイティブコーティングス ペースト塗布装置
EP3983200B1 (en) * 2019-06-14 2023-07-12 IO Tech Group Ltd. Additive manufacturing of a free form object made of multicomponent materials
JP2022540606A (ja) * 2019-07-10 2022-09-16 カティーバ， インコーポレイテッド 堆積装置の基材位置決め装置およびその方法
US11446750B2 (en) 2020-02-03 2022-09-20 Io Tech Group Ltd. Systems for printing solder paste and other viscous materials at high resolution
US11958242B2 (en) * 2020-02-19 2024-04-16 Ricoh Company, Ltd. Three-dimensional modeling apparatus and three-dimensional modeling method
US11622451B2 (en) 2020-02-26 2023-04-04 Io Tech Group Ltd. Systems and methods for solder paste printing on components
WO2021220064A1 (en) 2020-04-28 2021-11-04 Io Tech Group Ltd. Wire-less variable gap coater device
US11207830B2 (en) 2020-05-11 2021-12-28 Io Tech Group Ltd. Methods for negative 3D printing machine at high resolution
US11497124B2 (en) 2020-06-09 2022-11-08 Io Tech Group Ltd. Methods for printing conformal materials on component edges at high resolution
US11691332B2 (en) 2020-08-05 2023-07-04 Io Tech Group Ltd. Systems and methods for 3D printing with vacuum assisted laser printing machine
US11780242B2 (en) 2020-10-27 2023-10-10 Kateeva, Inc. Substrate positioning for deposition machine
EP4267332A4 (en) * 2020-12-23 2024-04-24 Univ Cornell REGULATED DEPOSITION OF METAL IN MELT
US20230202098A1 (en) 2021-12-23 2023-06-29 Reophotonics, Ltd. Systems for printing viscous materials using laser assisted deposition
US20240066546A1 (en) 2022-08-23 2024-02-29 Reophotonics, Ltd. Methods and systems for coating a foil
CN115447137A (zh) * 2022-09-29 2022-12-09 哈尔滨工程大学 一种光固化3d打印装置以及打印方法

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5015064A (en) * 1990-04-05 1991-05-14 Photon Imaging Corp. Electronic printer or scanner using a fiber optic bundle
CN1268589A (zh) * 1999-03-25 2000-10-04 巴马格股份公司 涂敷上油剂的上油装置和方法
US6474783B1 (en) * 1998-12-09 2002-11-05 Aprion Digital Ltd. Ink-jet printing apparatus and method using laser initiated acoustic waves
CN1436025A (zh) * 2002-01-30 2003-08-13 伊斯曼柯达公司 制造电致发光显示器件的方法
WO2003101165A1 (en) * 2000-07-20 2003-12-04 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Direct-write laser transfer and processing
US20030226834A1 (en) * 2002-06-07 2003-12-11 Fuji Photo Film Co., Ltd. & Fuji Photo Optical Co., Ltd. Laser annealer and laser thin-film forming apparatus
CN101380846A (zh) * 2007-09-04 2009-03-11 谷京陆 激光喷墨数码印刷术
CN101553405A (zh) * 2005-08-29 2009-10-07 辛克莱系统国际公司 多层、光学可标记介质以及使用该介质的方法和设备
WO2013023874A1 (en) * 2011-08-16 2013-02-21 Asml Netherlands B.V. Lithographic apparatus, programmable patterning device and lithographic method
WO2016020817A1 (en) * 2014-08-07 2016-02-11 Orbotech Ltd. Lift printing system

Family Cites Families (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3325594A (en) 1963-02-07 1967-06-13 Chicago Aerial Ind Inc Fiber optic scanning apparatus
DE3146872A1 (de) 1981-11-26 1983-06-01 Philips Patentverwaltung Gmbh, 2000 Hamburg Optischer drucker
US4674834A (en) 1984-02-17 1987-06-23 Photon Devices, Ltd. Graphic input or output device including a fiber optic bundle with electronic means for providing coherence
US4752455A (en) 1986-05-27 1988-06-21 Kms Fusion, Inc. Pulsed laser microfabrication
US4970196A (en) 1987-01-15 1990-11-13 The Johns Hopkins University Method and apparatus for the thin film deposition of materials with a high power pulsed laser
US4895735A (en) 1988-03-01 1990-01-23 Texas Instruments Incorporated Radiation induced pattern deposition
DE59005727D1 (de) 1989-09-07 1994-06-23 Gretag Ag Photoelektrische Abtastvorrichtung.
US4975729A (en) 1990-01-22 1990-12-04 Photon Imaging Corp. Electronic printer using a fiber optic bundle and a linear, one-dimensional light source
US5173441A (en) 1991-02-08 1992-12-22 Micron Technology, Inc. Laser ablation deposition process for semiconductor manufacture
US5170178A (en) * 1991-03-26 1992-12-08 Minolta Camera Kabushiki Kaisha Thermal transfer recording apparatus
US5159656A (en) 1991-04-29 1992-10-27 Advanced Technology Consortium, Inc. Optical fiber scanning/imaging/printing system
JPH05221013A (ja) * 1991-11-04 1993-08-31 Eastman Kodak Co マルチビームレーザプリンタ
US5292559A (en) 1992-01-10 1994-03-08 Amp Incorporated Laser transfer process
DE4232373A1 (de) 1992-09-03 1994-03-10 Deutsche Forsch Luft Raumfahrt Verfahren zum Auftragen strukturierter Schichten
DE4229399C2 (de) 1992-09-03 1999-05-27 Deutsch Zentr Luft & Raumfahrt Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen einer Funktionsstruktur eines Halbleiterbauelements
JPH07164656A (ja) * 1993-10-22 1995-06-27 Sony Corp 記録部構造及び記録装置
US5725706A (en) 1996-03-12 1998-03-10 The Whitaker Corporation Laser transfer deposition
US6405095B1 (en) * 1999-05-25 2002-06-11 Nanotek Instruments, Inc. Rapid prototyping and tooling system
US6747684B2 (en) * 2002-04-10 2004-06-08 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Laser triggered inkjet firing
JP2004361472A (ja) * 2003-06-02 2004-12-24 Fuji Photo Film Co Ltd レーザ装置
US7521651B2 (en) 2003-09-12 2009-04-21 Orbotech Ltd Multiple beam micro-machining system and method
DOP2006000263A (es) 2005-11-29 2007-07-15 Bayer Healthcare Llc "metodo de impresion en cuadro creabastecimiento semi- continuo"
TWI431380B (zh) 2006-05-12 2014-03-21 Photon Dynamics Inc 沉積修復設備及方法
US7841700B2 (en) * 2006-11-20 2010-11-30 Lexmark International, Inc. Radiation activated micro-fluid ejection devices and methods for ejecting fluids
WO2013010113A1 (en) * 2011-07-14 2013-01-17 The Board Of Trustees Of The University Of Illinois Non-contact transfer printing
CN103073174A (zh) * 2013-02-19 2013-05-01 苏州百纳思光学科技有限公司 一种以低熔点玻璃粉末为原材料的3d激光打印装置
JP6392500B2 (ja) * 2013-05-07 2018-09-19 矢崎総業株式会社 塗布装置
CN103978686B (zh) * 2014-04-30 2015-08-26 中国科学院化学研究所 一种应用光纤耦合输出激光的3d打印高分子材料系统
CN106414791A (zh) * 2014-05-27 2017-02-15 奥博泰克有限公司 藉由激光诱发正向转印以印刷三维结构

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5015064A (en) * 1990-04-05 1991-05-14 Photon Imaging Corp. Electronic printer or scanner using a fiber optic bundle
US6474783B1 (en) * 1998-12-09 2002-11-05 Aprion Digital Ltd. Ink-jet printing apparatus and method using laser initiated acoustic waves
CN1268589A (zh) * 1999-03-25 2000-10-04 巴马格股份公司 涂敷上油剂的上油装置和方法
WO2003101165A1 (en) * 2000-07-20 2003-12-04 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Direct-write laser transfer and processing
CN1436025A (zh) * 2002-01-30 2003-08-13 伊斯曼柯达公司 制造电致发光显示器件的方法
US20030226834A1 (en) * 2002-06-07 2003-12-11 Fuji Photo Film Co., Ltd. & Fuji Photo Optical Co., Ltd. Laser annealer and laser thin-film forming apparatus
CN101553405A (zh) * 2005-08-29 2009-10-07 辛克莱系统国际公司 多层、光学可标记介质以及使用该介质的方法和设备
CN101380846A (zh) * 2007-09-04 2009-03-11 谷京陆 激光喷墨数码印刷术
WO2013023874A1 (en) * 2011-08-16 2013-02-21 Asml Netherlands B.V. Lithographic apparatus, programmable patterning device and lithographic method
WO2016020817A1 (en) * 2014-08-07 2016-02-11 Orbotech Ltd. Lift printing system

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116174747A (zh) * 2022-12-06 2023-05-30 杭州爱新凯科技有限公司 一种多通道激光3d打印装置及其扫描方法

Also Published As

Publication number Publication date
TW202228859A (zh) 2022-08-01
US20190060951A1 (en) 2019-02-28
EP4086080A1 (en) 2022-11-09
EP3484713B1 (en) 2022-06-01
CN113433630A (zh) 2021-09-24
CN113433630B (zh) 2022-10-28
US20180015502A1 (en) 2018-01-18
JP2019523153A (ja) 2019-08-22
KR20190039520A (ko) 2019-04-12
US10144034B2 (en) 2018-12-04
TW201811448A (zh) 2018-04-01
WO2018015850A2 (en) 2018-01-25
US11465173B2 (en) 2022-10-11
EP4086080C0 (en) 2024-03-06
EP3484713A2 (en) 2019-05-22
TWI818513B (zh) 2023-10-11
KR102400596B1 (ko) 2022-05-20
KR102507417B1 (ko) 2023-03-07
US20220401993A1 (en) 2022-12-22
TWI764911B (zh) 2022-05-21
WO2018015850A3 (en) 2018-05-24
US20200222938A1 (en) 2020-07-16
KR20220070065A (ko) 2022-05-27
EP4086080B1 (en) 2024-03-06
CN109641468B (zh) 2021-07-27
JP6997469B2 (ja) 2022-01-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109641468A (zh) 用于激光诱导的材料分配的套件和系统
US9751351B2 (en) Multi-technology printing system
US5498444A (en) Method for producing micro-optical components
EP3710275A1 (en) Metal droplet jetting system
TWI298678B (en) Liquid droplet ejection apparatus, method for forming structure, and method for manufacturing electro-optic device
US20180126632A1 (en) Additive manufacturing apparatus and method
EP3132314A1 (en) Exposure head, exposure apparatus and method of operating an exposure head
JP5786579B2 (ja) 構造物形成装置
Jarczynski et al. Ultrashort pulsed multibeam processing head for parallel ultrafast micromachining
CN115011463A (zh) 一种细胞调控设备
RU2793043C2 (ru) Система аддитивного производства с адресуемым массивом лазеров и управлением с обратной связью в реальном времени каждым источником
RU2236948C1 (ru) Способ и устройство для управляемого переноса вещества
JPS62244591A (ja) マルチヘツドレ−ザマ−カ
KR20140051042A (ko) 다중­기술 인쇄 시스템
JP2020019271A (ja) 三次元物体の造形装置および造形方法
JPH08194283A (ja) 微粒子の搬送方法ならびにそれを用いた画像形成方法および画像形成装置ならびに画像形成媒体
JP2007163608A (ja) 液滴吐出装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant