TW202124125A - 整合式流體射出和成像 - Google Patents

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Abstract

提供一種整合式流體射出及成像頭部，其可包括用以通過一射出孔口來射出一流體小液滴之一流體射出器、一二維成像陣列、一平坦透鏡、以及支撐該流體射出器之一封裝。該封裝可支撐作為一單一單元之該二維成像陣列及該平坦透鏡，其中該平坦透鏡聚焦於感測元件之二維陣列上。

Description

整合式流體射出和成像
本發明涉及整合式流體射出和成像的技術領域。
流體小液滴用於多種應用，諸如列印、積層製造、環境測試及生物醫學診斷。舉例而言，關於列印及積層製造，此類流體小液滴可包含墨水、黏合劑或其他類似材料。關於環境測試及生物醫學診斷，此類流體小液滴可包含反應物、染料或分析物。在許多應用中，經由使用流體射出器來自動供應流體小液滴。
所揭示的係一種整合式流體射出及成像頭部，其包含：一流體射出器，其用以通過一射出孔口來射出一小液滴；一二維成像陣列；一平坦透鏡；一封裝，其支撐作為一單一單元之該流體射出器、該二維成像陣列及該平坦透鏡，其中該平坦透鏡聚焦於感測元件之二維陣列上。
所揭示的係一種整合式流體射出及成像方法，其包含：運用由亦支撐一流體射出器之一封裝支撐的一平坦透鏡將光聚焦至成像元件之一二維成像陣列上；運用該成像元件之該二維成像陣列捕獲一影像；及基於該影像調整該流體射出器之操作。
所揭示的係一種用於形成一整合式流體射出及成像頭部之方法，該方法包含：形成一流體射出器以射出一小液滴；形成成像元件之一二維成像陣列；形成一平坦透鏡以將光聚焦至該二維成像陣列上；及將該流體射出器、該二維成像陣列及該平坦透鏡整合為一單一封裝之部分。
所揭示的係實例整合式流體射出及成像頭部及方法。亦揭示的係用於形成整合式流體射出及成像頭部之實例方法。該些整合式流體射出及成像頭部及方法包含流體射出器、二維成像陣列及平坦透鏡，此等組件中之每一者經整合並由單一封裝支撐。結果，封裝可在與平坦透鏡及流體射出器相關的預先建立之位置處支撐二維成像陣列，從而簡化與頭部之二維成像或自頭部射出的小液滴之飛行相關聯的聚焦及其他任務。經由頭部或自頭部射出的小液滴之飛行之成像獲得的資訊可用以評估頭部之效能並調整頭部之操作特性以用於增強結果。
在一些實施方案中，實例整合式流體射出及成像頭部及方法捕獲自其中射出小液滴的頭部之二維影像。在一些實施方案中，反射表面經由平坦透鏡將射出孔口或射出頭部之影像反射至二維成像陣列。在一些實施方案中，反射表面由支撐流體射出器、二維成像陣列及平坦透鏡之相同封裝支撐。在一些實施方案中，頭部之二維影像及小液滴之飛行兩者均被捕獲。
在一些實施方案中，額外機構經提供以抑制衛星小液滴變得沈積於反射表面與二維成像陣列之間。在一些實施方案中，液滴偏轉器可用以使衛星小液滴遠離反射表面及/或平坦透鏡偏轉。在一些實施方案中，隔板可用以阻擋衛星小液滴。在一些實施方案中，二維成像陣列及平坦透鏡可相對於流體射出器移動以促進流體射出器之維護。在可包括阻擋衛星小液滴之隔板的彼等實施方案中，隔板亦可相對於流體射出器移動以促進流體射出器之維護。
所揭示的係實例整合式流體射出及成像頭部，其可包括通過一射出孔口來射出一流體小液滴的一流體射出器、一二維成像陣列、一平坦透鏡、以及支撐該流體射出器之一封裝。該封裝可支撐作為一單一單元的該二維成像陣列及該平坦透鏡，其中該平坦透鏡聚焦於感測元件之二維陣列上。
所揭示的係實例整合式流體射出及成像方法。實例方法可包括運用由亦支撐流體射出器之一封裝支撐的平坦透鏡將光聚焦至成像元件之二維成像陣列上，從而運用成像元件之二維成像陣列捕獲影像並基於該影像調整流體射出器之操作。
所揭示的為用於形成實例整合式流體射出及成像頭部之實例方法。該方法可包括形成用以射出流體小液滴之流體射出器、形成成像元件之二維成像陣列、形成用以將光聚焦至二維成像陣列上之平坦透鏡，及將流體射出器、二維成像陣列及平坦透鏡整合為單一封裝之部分。
圖1示意性說明實例整合式流體射出及成像頭部20之部分。頭部20將流體射出器、平坦透鏡及二維成像陣列整合為單一封裝之部分。頭部20包含流體射出器24、二維成像陣列28、平坦透鏡30及封裝40。
流體射出器24包含用以朝向實例目標上之沈積部位選擇地射出流體小液滴並將其射出至該沈積部位上的裝置。在一個實施方案中，流體射出器24以電氣方式供電並經由電信號之傳輸來控制。在一個實施方案中，流體射出器24包含一流體射出腔室，其係以來自流體儲集器之流體供應，該流體待由一流體致動器射出，該流體致動器經選擇地致動以通過射出孔口或噴嘴開口排出該腔室內之流體。
在一個實施方案中，流體致動器可包含一熱電阻器，在接收電流後，該熱電阻器加熱至高於流體之長晶溫度的溫度以便汽化鄰近流體的一部分以產生一鼓泡，該鼓泡使流體通過相關聯孔口排出。在其他實施方案中，流體致動器可包含其他形式之流體致動器。在其他實施方案中，個別流體致動器可呈以下各者之形式：基於壓電膜之致動器、靜電膜致動器、機械/衝擊驅動膜致動器、磁致伸縮驅動致動器、電化學致動器，及外部雷射致動器（其運用一雷射束經由沸騰形成鼓泡）、其他此類微裝置，或其任何組合。
二維（2D）成像陣列28包含成像元件之二維陣列，每一元件基於光撞擊於此類元件上及回應於光撞擊於此類元件上而輸出電信號。圖2為說明實例2D成像陣列28之一部分的仰視圖。如由圖2所展示，2D成像陣列28可包含在兩個維度中延伸之多個個別成像元件29。儘管實例陣列28經說明為包含成像元件29之4×4陣列，但應瞭解2D成像陣列28可包含在兩個維度中延伸之其他倍數成像元件29。2D成像陣列28促進頭部20或由頭部20之流體射出器24射出的小液滴之二維影像的捕獲。在一些實施方案中，2D成像陣列28之成像元件29可各自包含互補金氧半導體（complementary metal-oxide-semiconductor；CMOS）、電荷耦合裝置（charge coupled device；CCD）感測器元件、光電二極體（PiN）、光電阻性感測器元件或其他類型之感測元件。
平坦透鏡30將光（由箭頭33示意性地表示）聚焦至二維成像陣列28上。平坦透鏡30的實例包括但不限於菲涅爾透鏡、波帶片透鏡及元透鏡。此類透鏡可包括用於計算成像之振幅遮罩。
封裝40將流體射出器24、2D成像陣列28及平坦透鏡30整合為單一單元或封裝。在一個實施方案中，封裝40沿著流體射出器24之背側延伸並直接連接至流體射出器24、2D成像陣列20及平坦透鏡30。在一實例實施方案中，封裝40部分囊封流體射出器24及2D成像陣列28，從而在流體射出器24及2D成像陣列28之背側上延伸。在一實例實施方案中，封裝40包含一液體或可模製材料，其圍繞流體射出器24及2D成像陣列28之部分模製且接著諸如經由固化或蒸發而凝固或硬化以形成由單一整體層環繞的單一整合式封裝。
在一些實施方案中，封裝40支撐流體射出器24、2D成像陣列28及平坦透鏡30，使得平坦透鏡30係以預先建立之位置及定向支撐以便將來自流體射出器24之射出面或射出孔口及/或來自飛行中之任何所射出小液滴的光聚焦至2D成像陣列28上。平坦透鏡30可以相對於2D成像陣列28之固定間距支撐以將光正確地聚焦至2D成像陣列上。在一些實施方案中，平坦透鏡30可在固定或預先建立之定向及位置處以便準確地瞄準射出面孔口。在一些實施方案中，平坦透鏡可在固定或預先建立定向及位置處以跟隨自小液滴射出的預定時間流逝來捕獲飛行中之任一所射出小液滴的二維影像。結果，可縮減或去除耗時聚焦及對準程序。
圖3為實例整合式流體射出及成像方法100的流程圖。方法100促進流體射出頭部本身或飛行中之所射出小液滴的二維成像。儘管在由系統20實施之上下文中描述方法100，但應瞭解方法100可同樣運用下文描述之系統中之任一者或運用其他類似系統而實施。
如由區塊104指示，運用由亦支撐流體射出器24之封裝40支撐的平坦透鏡30將光聚焦至二維成像陣列28上。如由區塊108指示，二維成像陣列28捕獲二維影像。影像可為流體射出器之射出面的影像，諸如流體射出器之射出孔口的影像。影像可為飛行中所射出小液滴之影像。
如由區塊112指示，可基於所捕獲二維影像而調整流體射出器24之操作。舉例而言，流體射出器24之射出面的二維影像、射出孔口之二維影像可展現射出孔口之部分遮擋或射出流體於射出面上形成水坑。控制器可分析所捕獲二維影像並基於此類分析，輸出控制信號，從而觸發流體致動器24之維護。舉例而言，此類維護可涉及噴射、沖洗或擦拭操作。
所射出飛行中小液滴的二維影像可展現小液滴之大小超出規範或小液滴具有非預期軌跡。控制器可分析所捕獲二維影像且基於此類分析，輸出控制信號，從而調整由流體射出器24射出小液滴所藉以的時序或調整被供應至流體射出器24的功率。方法100促進在短得多的時間量中或即時的回饋控制或反應監控。
圖4為形成實例整合式流體射出及成像頭部（諸如頭部20）的實例方法154之流程圖。如由區塊154指示，形成用以射出流體小液滴之流體射出器，諸如流體射出器24。在一些實施方案中，可藉由在基板上沈積電阻器及圖案化基板上的光可成像環氧樹脂之各個層以形成與電阻器相對的射出腔室及孔口而形成流體射出器。導電跡線及控制電路可另外沈積或形成於基板上。
如由區塊158指示，形成二維成像陣列，諸如2D成像陣列28。在一些實施方案中，金氧半導體（CMOS）元件、電荷耦合裝置（CCD）感測器元件或其他類型之感測元件的陣列可經形成於基板或單獨基板上。
如由區塊162指示，可形成平坦透鏡（諸如平坦透鏡30）以便將來自飛行中小液滴或來自流體射出器的光聚焦至2D成像陣列上。如上文所描述，平坦透鏡可包含菲涅爾透鏡、波帶片透鏡或元透鏡。
如由區塊166指示，將流體射出器、2D成像陣列及平坦透鏡整合為單一封裝之部分。舉例而言，流體射出器、2D成像陣列及平坦透鏡可藉由在隨後經硬化的可模製材料（諸如模製化合物）中至少部分囊封此等組件而整合為單一封裝之部分。在一些實施方案中，流體射出器、2D成像陣列及/或平坦透鏡可藉由結合或融合至單一封裝而整合為單一封裝之部分。
圖5為示意性地說明實例整合式流體射出及成像系統200之部分的剖視圖。系統200包含整合式流體射出及成像頭部220，其在所射出飛行中小液滴朝向目標支撐件242移動時捕獲所射出飛行中小液滴之二維影像。圖5說明流體射出器及2D成像陣列以及由封裝整合為單一封裝之部分的照明器的特定實例。圖5另外說明2D成像陣列可經如何支撐以便部分重疊流體射出器使得系統200更緊湊。頭部220包含流體射出器224、2D成像陣列228、平坦透鏡230、照明器232、封裝240及控制器270。
流體射出器224包含用以選擇地朝向實例目標246上之沈積部位244射出一流體小液滴225或多個流體液滴225及將其射出至該沈積部位244上的裝置。在一個實施方案中，流體射出器224以電氣方式供電並經由電信號之傳輸來控制。在實例實施方案中，流體射出器224包含電路平台250、腔室層252、射出孔口254及流體致動器256。
電路平台250包含併入導電導線、跡線或其類似者及電子組件（諸如電晶體、二極體及各種邏輯元件）的結構。在一個實施方案中，電路平台250包含有時被稱作薄膜結構的結構。舉例而言，電路平台250可包含一矽基板，該矽基板經摻雜以形成導電電晶體，且在該矽基板上材料層經光微影圖案化以形成用於對流體致動器256供電並選擇地致動流體致動器256的導電跡線。在一個實施方案中，電路平台250可包含支撐電子部件之電路板。
腔室層250包含經支撐及形成於電路平台250上之一或多個材料層。腔室層250界定一內部腔室260，其流體連接至通過射出孔口254射出的流體之源。在一個實施方案中，腔室層250可由光可成像光阻環氧樹脂形成。在一個實施方案中，腔室層250可由一雙酚A酚醛環氧樹脂及至多10 wt%的混合三芳基鋶/六氟銻酸鹽（作為光酸產生劑）形成，該雙酚A酚醛環氧樹脂溶解於有機溶劑（γ丁內酯GBL或環戊酮，取決於調配物）中。在其他實施方案中，腔室層250可由諸如玻璃、陶瓷、聚合物或其類似者的其他材料形成。
射出孔口254包含諸如噴嘴開口之開口，腔室260內的流體通過該開口排出及射出。在一個實施方案中，射出孔口254係由延伸穿過經緊固至腔室層250之孔口板的開口形成。在另一實施方案中，射出孔口254形成於材料形成腔室層250中。在此實施方案中，腔室層250可由相同材料之多個層形成，其中最底部層形成射出孔口254。
流體致動器256包含一裝置，該裝置在被致動後通過射出孔口或噴嘴254排出腔室層26之流體射出腔室內的流體。在一個實施方案中，流體致動器256包含一熱電阻器，在接收電流後，該熱電阻器加熱至高於流體之長晶溫度的溫度以便汽化鄰近流體的一部分以產生一鼓泡，該鼓泡使流體通過相關聯孔口排出。在其他實施方案中，流體致動器256可包含其他形式之流體致動器。在其他實施方案中，流體致動器256可呈以下各者之形式：基於壓電膜之致動器、靜電膜致動器、機械/衝擊驅動膜致動器、磁致伸縮驅動致動器、電化學致動器，及外部雷射致動器（其運用一雷射束經由沸騰形成鼓泡）、其他此類微裝置，或其任何組合。
儘管流體射出器224經說明為具有單一腔室260、單一流體射出孔口254及相關聯單一流體致動器256，但在其他實施方案中，流體射出器224可包含腔室260、孔口254及流體致動器256之陣列。舉例而言，流體射出器224可包含此類孔口254及流體致動器256之行。在一個實施方案中，流體射出器224可包含由形成封裝40之環氧樹脂模製化合物部分地囊封或環繞的一狹條（具有10:1或更大之長寬比）。
2D成像陣列228包含由封裝240攜載的裝置，該裝置藉由捕獲飛行中小液滴225之一或多個影像而成像飛行中小液滴225。在所說明實例中，2D成像陣列228如同流體射出器224支撐於目標246之相同的側面上。結果，目標246（或任何下層支撐件支撐目標246）可係不透明的。另外，2D成像陣列228可與飛行中小液滴225更緊密間隔開。2D成像陣列228包含成像元件229
平坦透鏡230將自飛行中小液滴225反射的光聚焦至成像陣列228上。在所說明實例中，平坦透鏡230由透明基板231支撐。透明基板231包含包夾在透鏡230與成像陣列228之間的一或多個層。透明基板231將透鏡230與成像陣列228隔開以增強來自飛行中小液滴的光至成像陣列228上的聚焦。
在一個實施方案中，透明基板231具有20微米或更大之厚度。在一些實施方案中，透明基板具有不大於2 mm之厚度。為了光學效能，透明基板231可具有100至500微米之厚度。在一個實施方案中，透明基板231可由諸如SU8、石英或其他透明聚合物、抗蝕劑、PMMA、玻璃形式的透明材料形成。在其他實施方案中，透明基板231可由其他透明材料形成或可具有其他厚度。在一些實施方案中，透明基板231可被省略以增強噴嘴及光學表面維護。
平坦透鏡230聚焦來自飛行中小液滴225穿過透明基板231的光並將該光聚焦至成像陣列228上。在實施方案中，平坦透鏡230包含具有1 μm或小於1 μm之厚度的平坦透鏡，從而在其平坦形式情況下促進小於2 mm之短工作距離而無對準困難。透鏡230之特定實例包括菲涅爾透鏡、波帶片透鏡及元透鏡。透鏡可包括用於計算成像之振幅遮罩。
圖6A、圖6B及圖6C說明透鏡330，透鏡230之實例。透鏡330包含呈元透鏡形式之平坦透鏡。在一實例實施方案中，透鏡330具有大致每隔50至300 nm在x、y中以繞射有限效能的
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或更小之相解析度取樣的相位分佈。結果，聚焦效率可高達80%至90%，但可涉及具有在50至100 nm範圍內的大小之特徵之製造。在所說明實例中，相位取樣經提供有具有所說明分佈的不同直徑之導柱368（在圖6C中展示），亦稱作諧振器。在所說明實例中，導柱368之分佈具有除區域邊界以外具有x、y之連續平滑函數的相位剖面，其中相位係以2
Figure 02_image003
摺疊以促進製造的簡易性。在一個實施方案中，導柱包含具有六邊形組態（五個導柱等間隔圍繞一中心柱）的圓柱形奈米諧振器，該些個別導柱具有400 nm之高度、325 nm之中到中間距且該些外部導柱368具有60°之角度偏移。在一個實施方案中，導柱可由諸如TiO2 之透明材料形成。在其他實施方案中，在圖6C中展示之導柱可由諸如非晶矽或透明聚合物之其他材料形成。元透鏡提供高折射率（取決於波長之大於n=1.5至n=3及以上的任何值）、在工作波長範圍下的低吸收性（比70%更好的透射率，包括吸收及散射損耗），及低粗糙度（至少
Figure 02_image005
及在一些實施方案中，
Figure 02_image007
或至
Figure 02_image009
，其中
Figure 02_image011
為波長）。在一些實施方案中，元透鏡可由金屬性奈米結構製成，金屬性奈米結構具有顯著更多損耗，但可能更易於製造。元透鏡（金屬及介電質兩者）亦可由除導柱以外之奈米結構製成。此類導柱可為任何形狀，諸如正方形導柱、多面體、v形多面體及其他拓樸變形、耦接之諧振器等。
圖7A及圖7B說明透鏡430，透鏡230之另一實例。透鏡430包含呈波帶片形式之平坦透鏡。透鏡430係以幾個離散層級相位取樣。在一個實施方案中，透鏡430之波帶片係以兩個層級
Figure 02_image013
或高達
Figure 02_image015
遞增取樣。結果，製造歸因於較大最小特徵大小而較容易。與元透鏡相反，透鏡效率可低於40%透射效率。然而，波帶片可運用電子射束微影由諸如聚二甲基矽氧烷（Polydimethylsiloxane；PDMS）（有時亦被稱作二甲基聚矽氧烷或二甲聚矽氧烷）之低吸收性材料製造。
如由圖5進一步所展示，平坦透鏡230重疊流體射出器224之部分。透明基板231及透鏡230兩者之部分重疊流體射出器224之部分。透明基板231之部分包夾在透鏡230與流體射出器224之間。結果，可更接近射出孔口254及用於飛行中小液滴225之預期軌跡而支撐透鏡230以用於飛行中小液滴225的增強成像。在其他實施方案中，可省略此重疊。
2D成像陣列228係由封裝240支撐。成像陣列228包含由電子平台265支撐的個別光學或光感測元件229之陣列。個別光學光感測元件229接收由透鏡230穿過基板231聚焦的光並基於所接收到之光輸出電信號。成像陣列228可包含互補金氧半導體（CMOS）、電荷耦合裝置（CCD）感測器陣列或其他類型之成像元件。電子平台265支撐導電跡線、電晶體及用於對光感測元件229進行供電及操作的其他電子部件。在一個實施方案中，元件229及電子平台265可包含薄膜、電路板、晶粒或其他單式結構。
照明器232包含運用可自飛行中小液滴反射並可由平坦透鏡230接收的光來照明流體小液滴225之預期軌跡的電子組件。在一實例實施方案中，照明器232可包含發光二極體。在一實例實施方案中，照明器232可包含用於單色成像以減小光學系統之色像差離軸的效應之雷射二極體。在其他實施方案中，照明器232可包含其他發光裝置。在所說明實例中，照明器232係由封裝240支撐。在所說明實例中，照明器232係由封裝240囊封。在其他實施方案中，照明器232可為安裝於系統200之整個封裝上（諸如晶粒形成系統200上）的表面。在其他實施方案中，照明器232可與封裝240及晶粒或頭部220形成系統200分隔開及不同。在一些實施方案中，諸如在環境光足夠的情況下，可省略照明器232。
封裝240將流體射出器224及2D成像陣列228整合為單一單元或封裝。在所說明實例中，封裝240支撐成像陣列228以便沿著流體射出器224的邊與流體射出器224共面。在所說明實例中，封裝240沿著背側延伸並直接連接至流體射出器224及2D成像陣列228。在所說明實例中，封裝240部分囊封流體射出器224及2D成像陣列228，從而在流體射出器224及2D成像陣列228之背側及圍繞流體射出器224及/或2D成像陣列228之側面延伸。
在所說明實例中，封裝240另外囊封照明器232，其中照明器232如同2D成像陣列228支撐於流體射出器224之相對側。在所說明實例中，照明器232及2D成像陣列228全部同時瞄準飛行中小液滴225，使得流體之小液滴225可由照明器232照明且可由2D成像陣列228成像而無目標246或成像系統200的相對移動。在一實例實施方案中，封裝240包含一液體或可模製材料，其圍繞流體射出器224及2D成像陣列228之部分模製且接著諸如經由固化或蒸發而凝固或硬化以形成單一整合式封裝。
目標支撐件242支撐目標246及大體與流體射出器224及2D成像陣列228相對的沈積部位244。在一個實施方案中，目標支撐件242可包含X-Y可移動平台以用於選擇地定位與流體射出器及2D成像陣列228相對的不同沈積部位。在一個實施方案中，目標支撐件242支撐目標246，使得沈積部位244與流體射出孔口254間隔不大於10 mm。儘管目標支撐件242可用於選擇地定位不同沈積部位以用於接收來自流體射出器224之小液滴及用於同時由2D成像陣列228成像，但因為封裝240支撐流體射出器224及2D成像陣列228，使得流體射出器224及2D成像陣列228同時瞄準所射出流體小液滴225之預期位置或軌跡，所以在沈積部位244不移動情況下及無與獨立成像器之耗時對準情況下可實施沈積部位244之成像。結果，飛行中小液滴軌跡回饋控制或反應監控可在短得多的時間量中或即時實施。
控制器270控制頭部220之操作。控制器270包含遵循含於非暫時性電腦可讀媒體274中之指令的處理器272。基於此類指令，處理器272起始捕獲所射出飛行中小液滴225之2D影像並分析自2D成像陣列228接收到之影像。基於此類分析，控制器270可調整由流體射出器224射出小液滴225所藉以之時序，可調整流體射出器224之功率或其他操作特性，可調整由照明器232輸出的光之量及/或可調整頭部220及目標支撐件242的相對定位。飛行中之小液滴225的二維影像可另外由控制器270使用以識別被射出的流體之特性，諸如化學組成物。
在一實例實施方案中，系統200具有以下幾何特性。射出孔口與2D成像陣列228之邊緣之間的間距d係在50微米與5 mm之間，且標稱地0.5 mm。列印距離H係在100微米與5 mm之間，且標稱地2 mm。由成像陣列228提供的放大率M係在0.05×與20×之間，且標稱地0.3×。2D成像陣列228之視場F係在50微米與5 mm之間，且標稱地0.4 mm。透明基板231具有MH/（1+M）之厚度h1、在20微米與3 mm之間的厚度，及標稱地0.4 mm。透鏡230與目標246之間的工作距離h2為H-h1、在100微米與5 mm之間，及標稱地1.54 mm。孔口至基板邊緣距離D（受流體約束）係在50微米與3 mm之間，且標稱地0.2 mm。在其他實施方案中，系統200可具有可視流體射出器224、目標246、成像陣列228及透鏡230之特性而變化的其他幾何特性。
圖8為示意說明實例整合式流體射出及成像系統500之部分的剖視圖。除成像系統500包含實例整合式流體射出及成像頭部520而不是頭部220以外，成像系統500類似於系統200。類似地編號對應於系統200之組件的系統500之剩餘組件。圖8說明整合式流體射出及成像頭部520可如何利用平坦透鏡以將照明光聚焦至所射出飛行中小液滴上以促進所射出飛行中小液滴之增強二維成像。
除頭部520另外包含由透明基板531支撐的平坦透鏡530以外，頭部520類似於上文所描述的頭部220。類似地編號對應於頭部220之組件的頭部520之彼等剩餘組件。除平坦透鏡530接收來自照明器232之光（該光穿過透明基板531）並將該光以一角度聚焦至預期區（其為所射出飛行中小液滴225的位置）上使得自小液滴225反射之光經由平坦透鏡230反射至2D成像陣列228上以外，平坦透鏡530類似於平坦透鏡230。在一些實施方案中，運用來自平坦透鏡530之聚焦於某一點上的光持續捕獲2D影像，其中小液滴225之經捕獲圖像當與來自透鏡530的光之焦點相交時可用於對飛行中之小液滴225的分析。在一些實施方案中，影像由2D成像陣列228捕獲係基於射出小液滴225的時間及所射出小液滴與來自平坦透鏡530的光之焦點相交之所預期或所估計時間量來計時。來自透鏡530之所聚焦光可增強由2D成像陣列228捕獲的二維影像。
圖9為說明包含整合式流體射出成像頭部620的實例整合式流體射出及成像系統600之部分的剖視圖。除透鏡230及530與流體射出器224之射出面實質上共面以外，頭部620類似於上文所描述的頭部520。結果，透鏡230及530可更接近於流體射出器224之射出面定位以用於增強二維成像。在所說明實例中，流體射出器224由透明基板231及531（其可為單一連續整體式層）環繞於相對側上。
圖10為示意性地說明具有整合式流體射出成像頭部720的實例整合式流體射出及成像系統700之部分的剖視圖。圖10說明多個2D成像陣列728-1、728-2（統稱為2D成像陣列728）及相關聯平坦透鏡730-1、730-2在流體射出器224之相對側的供應。對應於系統220之組件的系統720之剩餘組件經類似地編號及/或展示於圖5中。舉例而言，系統720可另外包括如上文所描述的照明器232。
2D成像陣列728各自類似於圖5中展示的2D成像陣列。平坦透鏡730-1、730-2中之每一者係由透明基板231支撐。除了提供具有較大視場及具有成像之系統720具有不同焦平面之外，因為2D成像陣列728位於流體射出器224之相對側，所以2D成像陣列728可捕獲或收集所射出飛行中小液滴225之兩個不同視角。在一些實施方案中，以不同視角捕獲的不同影像可由控制器770使用以組合影像以提供立體視覺及/或提供用於所射出飛行中小液滴225的三維成像或其他資訊。在所說明實例中，控制器570包含一處理器772，其遵循含於電腦可讀媒體774中之指令以組合由不同2D成像陣列728自不同視角取得的所捕獲影像以輸出關於小液滴之立體視覺或三維資訊。在一些實施方案中，控制器770亦可類似於上文所描述的控制器270起作用，從而控制流體射出之時序。
圖11為示意性地說明包含實例整合式流體射出成像頭部820的實例整合式流體射出及成像系統800之部分的剖視圖。圖11說明相對於流體射出器224及在流體射出器224之相對側的多個2D成像陣列228-1、228-2（統稱為2D成像陣列228）之堆疊。對應於頭部220之組件的頭部820之剩餘組件經類似地編號及/或展示於圖5中。舉例而言，系統820可另外包括如上文所描述之照明器232及基板531及平坦透鏡530。
除2D成像陣列228-1及228-2各自經堆疊以便重疊流體射出器224以外，2D成像陣列228中之每一者類似於上文關於頭部220所描述的2D成像陣列228。平坦透鏡230及成像陣列228兩者重疊流體射出器224之部分。基板264及成像陣列262之部分包夾在透鏡266與流體射出器224的腔室層252之部分之間。在所說明實例中，流體射出器224沿著在2D成像陣列228-1與228-2之間延伸的射出軌跡或路徑射出小液滴225。因為2D成像陣列228重疊流體射出器224之部分，因此頭部820之封裝的總大小縮減。另外，離軸角度A經縮減以改良圖像品質及像差控制同時避免干擾流體軌跡。
如上文關於頭部720所描述，在一實例實施方案中，2D成像陣列228之兩者可聚焦於相同所射出飛行中小液滴225。結果，小液滴225亦可由2D成像陣列228自多個視角捕獲或觀測。以不同視角取得的多個不同捕獲影像可由控制器770組合以輸出關於小液滴225之立體視覺或三維資訊。
圖12為沿著圖11之線12-12截取的頭部820之一個實施方案的一部分之仰視圖。圖12說明系統1020之流體射出器及2D成像陣列可如何配置或佈置於單一整合式封裝（諸如單一積體晶粒）上的一個實例。在所說明的實例中，由流體射出孔口254、流體致動器256及射出腔室260形成的流體射出器224-1、224-2及224-3（統稱為射出器224）沿著封裝240按列或行配置。在所說明實例中，流體射出器224中之每一者具有透鏡266-1、266-2（統稱為透鏡266）之其自身專用對。在所說明實例中，透鏡266在孔口254之相對側偏移180度。在其他實施方案中，透鏡266可有角度地偏移其他度數及/或可包括多於兩個透鏡。
在所說明實例中，成像元件263經形成為沿著流體射出器224之列或行延伸的元件之單一連續帶或條帶。元件263之連續帶或條帶之相異部分可與相異流體射出器1024相關聯。在所說明實例中，目標照明器232亦經提供為光發射器（諸如發光二極體）之單一連續列或行。在其他實施方案中，流體射出器224中之每一者可具有成像陣列元件263及/或目標照明器232之相關聯對。
圖13為沿著圖11之線12-12截取的系統820之一個實施方案的一部分之仰視圖。圖13說明系統820之流體射出器及2D成像陣列可如何配置或佈置於單一整合式封裝（諸如單一積體晶粒）上的一個實例。如同圖12中所說明的實例，在圖13中之實例中，由流體射出孔口254、流體致動器256及射出腔室260形成的流體射出器224沿著封裝240按列或行配置。在圖13之實例中，流體射出器224中之每一者具有環繞或圍繞射出孔口254的一透鏡或透鏡266之群組。同樣，流體射出器224中之每一者具有共同地環繞或圍繞射出孔口254的成像陣列元件263，從而提供較大視場或提供額外視角用於沈積部位的立體或3D影像之結構。透鏡266之圓形陣列可提供關於垂直軌跡誤差的資訊，用於薄弱、暫態、經污染及永久受損噴嘴的偵測。儘管元件263及透鏡266經說明為持續圍繞其各別流體射出孔口254，但在一些實施方案中，元件263及/或透鏡266可經配置成元件之個別相異分組或叢集或環繞及圍繞其各別流體射出孔口254間隔的透鏡之相異分組或叢集。
圖14為示意性地說明包含實例整合式流體射出及成像頭部920的實例整合式流體射出及成像系統900之部分的剖視圖。圖14說明如在流體射出器與成像器之間的一另外整合度。類似地編號對應於頭部220之部分的頭部920之彼等部分。
如由圖14所展示，支撐流體致動器256及其相關聯電子組件（導電跡線及電晶體）的相同電路平台亦支撐並攜載成像陣列及其相關聯電子組件。支撐透鏡266及由透鏡266將光聚焦至成像陣列上所穿過的相同透明基板亦形成用於流體射出器之腔室層。結果，系統920更緊湊且可能製造不大複雜或代價不大高。系統920包含電路平台950、流體致動器256、透明基板964、透鏡266及成像陣列262。在所說明實例中，電路平台950之部分及透明基板964之部分以及流體致動器256形成流體射出器。電路平台950之部分及透明基板964之部分進一步形成成像器之部分。
電路平台950包括導電跡線、電晶體及其他電子部件以用於對流體致動器256（上文所描述）及光學或光感測元件263（上文所描述）兩者進行供電及控制。電路平台950可另外包含用於傳輸電信號之導電跡線。電路平台950可呈薄膜、電路板或單一電子晶粒之形式。
除透明基板964進一步在流體致動器256下方及跨越流體致動器256延伸同時充當亦提供流體射出腔室260（上文所描述）之腔室層以外，透明基板964類似於上文所描述的透明基板264。在一個實施方案中，透明基板964由SU8形成。在其他實施方案中，透明基板964可由其他材料（諸如石英、玻璃、聚合物及其類似者）形成。在一實例實施方案中，透明基板964另外形成射出孔口254（上文所描述）。在另一實例實施方案中，單獨孔口板安裝在基板964之部分上方以形成射出孔口254。如同透明基板264，透明基板964支撐透鏡266，其中透鏡266將光聚焦穿過透明基板964並聚焦至感測元件263之陣列上。
圖15為示意性地說明實例整合式流體射出及成像系統1000之部分的剖視圖。成像系統1000促進流體射出頭部射出孔口的射出面之二維影像的捕獲，其中此類二維影像可用以調整頭部1020之操作及/或控制頭部1020之維護。系統1000包含維護器1002、整合式流體射出及成像頭部1020及支撐件242（上文所描述）。在所說明之實例中，系統1200依賴於用以照明流體射出器224之面的外部單獨側面照明器1232。
維護器1002包含將維護或維持射出頭部1020的裝置。在一些實施方案中，維護器1002包含可移動與頭部1022之射出面接觸的彈性雨刷片，使積聚或收集於頭部1020之面上的任何流體變白。在一些實施方案中，維護器1002可包含用以促進頭部1020之射出孔口的沖洗或清潔的痰盂。在一些實施方案中，維護器1002可包含用於清潔射出頭部1020之面的捲筒或其他機構。維護器1002可經定位至支撐件242之一側，其中頭部1020及維護器1002中之一者或兩者被移動以用於維護維護器1002與頭部1020之間之相互作用。
除頭部1020包含封裝1040而不是封裝240且另外包含致動器1076及反射表面1078之外，頭部1020類似於上文所描述的頭部220。對應於頭部220之組件的頭部1020之剩餘組件經類似地編號及/或展示於圖5中。
封裝1040支撐流體射出器224、二維陣列228、平坦透鏡230及反射表面1078。在一些實施方案中，封裝1040可另外支撐致動器1076及/或控制器270。封裝1040包括可相對於彼此移動的兩個單獨部分。封裝1040包含流體射出器部分1042及成像部分1044。流體射出器部分1042支撐流體射出器224而成像部分1044支撐2D成像陣列228、平坦透鏡230及反射表面1078。在所說明實例中，成像部分1044可相對於流體射出器部分1042圍繞樞轉軸1045樞轉。成像部分1044可樞轉一角範圍，使得2D成像陣列228、透明子3231、平坦透鏡230及反射表面1078可遠離（高於）流體射出器224的流體射出面之平面回縮或撤回以促進由維護器1002對流體射出面的維護。
致動器1076包含用以選擇地控制相對於流體射出器部分1042樞轉或旋轉封裝1040之成像部分1044的裝置。致動器1076可樞轉成像部分10442，準備好頭部1020供維護器1002維護。致動器1076可回應於來自控制器270之控制信號樞轉成像部分1044。舉例而言，基於對流體射出器224之射出面的2D影像之分析，控制器270可判定流體射出器224應由維護器1002維護。在此判定後，控制器270可幫助控制信號使致動器1076樞轉成像部分1044至回縮維護位置，使得2D成像陣列228、透明基板231、平坦透鏡230及反射表面1078不干擾維護器1002定位成與流體射出器224之射出面接觸以執行此維護。在一些實施方案中，致動器1076可包含由齒輪系或其他傳輸以可操作方式耦接至成像部分1044的電馬達。在又其他實施方案中，致動器1076可包含液壓或氣壓缸活塞總成、電螺線管或其他旋轉致動器。致動器1076及可移動成像部分1044之使用促進流體射出器224由維護器1002進行維護。圖5至圖14中之頭部及系統中之每一者可同樣包括維護器1002、致動器1076及可移動成像部分1044以同樣促進可能另外阻擋流體射出器224之射出面之維護的平坦透鏡及任何其他部分的再定位。
反射表面1078促進捕獲流體射出器224之射出面的2D影像。反射表面1078經提供於在平坦透鏡230下方的透明基板231之下部面上。反射表面1078經由將影像聚焦至2D成像陣列228上的平坦透鏡230反射流體射出器224之射出孔口254的影像。
在一些實施方案中，反射表面1078為半透明的，具有一折射率以便經由平坦透鏡230反射光。在一些實施方案中，反射表面1078由透明基板231之材料提供。在一些實施方案中，反射表面1078為不透明的。在一些實施方案中，反射表面1078可由施加至在平坦透鏡230下方的透明基板231之下側面的膜塗層提供。舉例而言，反射表面1078可包含一層反射金屬，諸如金、銀、鋁、鉻、鎳及（在一些實施方案中）二氧化鈦。在一些實施方案中，反射表面1078可包含雙色鏡。
圖16為示意性地說明實例整合式流體射出及成像系統1100之部分的剖視圖。圖16說明2D成像陣列228、透明基板231、平坦透鏡230及反射表面1078可移動以免干擾由維護器1002對流體射出頭部224的維護所藉以的另一實例。除系統1100分別地包含封裝1140及致動器1176而不是封裝1040及致動器1076以外，系統1100類似於系統1000。
除封裝1140之成像部分1044可相對於流體射出器部分1042平移以外，封裝1140類似於封裝1040。在一些實施方案中，成像部分1044可在由箭頭1145指示之方向上沿著導軌、溝槽或其他導引件相對於流體射出器部分1042移動以便自流體射出器224之面或在流體射出器224之面上方垂直地回縮以免干擾維護器1002對流體射出器224之面的維護。在一些實施方案中，成像部分1044可在由箭頭1147指示之方向上沿著導軌、溝槽或其他導引件相對於流體射出器部分1042移動以便與流體射出器224之表面充分間隔開，因此不應干擾維護器1002對流體射出器224之面的維護。
致動器1176包含用以在方向1145及/或方向1147上選擇地及可控制地平移成像部分1044以供維護器1002維護的裝置。致動器1176可回應於來自控制器270之控制信號平移成像部分1044。舉例而言，基於對流體射出器224之射出面的2D影像之分析，控制器270可判定流體射出器224應由維護器1002維護。在此判定後，控制器270可輸出使致動器1076樞轉成像部分1044至回縮維護位置，使得2D成像陣列228、透明基板231、平坦透鏡230及反射表面1078不干擾與流體射出器224之射出面接觸的維護器1002之定位以執行此維護的控制信號，在一些實施方案中，致動器1176可包含由齒輪系或其他傳輸以可操作方式耦接至成像部分1044的電馬達。在又其他實施方案中，致動器1076可包含液壓或氣壓缸活塞總成、電螺線管或其他線性致動器。致動器1176及可移動成像部分1044之使用促進流體射出器224由維護器1002進行維護。圖5至圖14中之頭部及系統中之每一者可同樣包括維護器1002、致動器1176及封裝1140之可移動成像部分1044以同樣促進可能另外阻擋流體射出器224之射出面之維護的平坦透鏡及任何其他部分的再定位。
圖17為示意性地說明實例整合式流體射出及成像系統1200之部分的剖視圖。圖17說明流體射出頭部之面可如何經照明用於成像及可如何減少平坦透鏡及/或2D成像陣列被衛星小液滴污損或弄髒的一個實例。系統1200包含整合式流體射出及成像頭部1220及支撐件242。在所說明之實例中，系統1200依賴於用以照明流體射出器224之面的外部單獨側面照明器1032。
整合式流體射出及成像頭部1220包含流體射出器224、2D成像陣列228（其中之兩者在上文描述）、間隔物1222、基板1224、照明器1227、反射表面1229、平坦透鏡1230及封裝1240。間隔物1222在2D成像陣列228與基板1224之間延伸，從而由一氣隙1241將基板1224、反射表面1229及平坦透鏡1230與2D成像陣列228間隔開。
基板1224可自間隔物1222懸挑以便在2D成像陣列228下方及在流體射出器224下方延伸。基板1224支撐反射表面1229及平坦透鏡1230。在所說明之實例中，基板1224係由透明或半透明材料（諸如SU8）形成，以便充當光管。基板1224接收來自照明器1227之光並具有傾斜或逐漸變小末端1243，使得透射穿過基板1224之光經重新導向至流體射出器224之面上，從而促進流體射出器224之射出面的二維成像。在所說明之實例中，且1243利用光折射以照明流體射出器224。如由虛線所展示，在一些實施方案中，末端1243可用反射材料（諸如反射金屬在層1245）塗佈，以進一步促進用於照明流體射出器224的光之反射以用於流體射出器224的成像。在此實施方案中，照明器1032可取決於此類成像之照明需求而省略。在一些實施方案中，照明器1227及逐漸變小末端1243可在由照明器1032提供足夠光的情況下省略。
除反射表面1229形成於基板1224之頂部上、基板1224與2D成像陣列228之間以外，反射表面1229類似於上文所描述的反射表面1078。在所說明實例中，反射表面1229包含一層反射材料，諸如反射金屬。在所說明實例中，層1229持續之基板1224上、在基板1224與間隔物1222之間延伸。此實施方案簡化製造。在其他實施方案中，間隔物1222可直接連接至基板1224，其中反射表面1229鄰近氣隙1241形成於基板1224上。
透鏡1230類似於上文所描述的透鏡230。透鏡1230形成於反射表面1229的頂部上以便將自流體射出器1224之面反射的光聚焦至2D成像陣列228之成像元件229上。
除封裝1240另外形成在流體射出器224之射出孔口254與2D成像陣列228之間並朝向平坦透鏡1230突出的向下突出隔板1250以外，封裝1240類似於上文所描述的封裝240。隔板1250包含由延伸區向下保護在流體射出器224之射出面下方實質上無孔壁，以便阻擋衛星小液滴，衛星小液滴可斷開主要射出器小液滴225以減小光由平坦透鏡1230朝向2D成像陣列228的反射。同時，隔板1250由延伸區向下延伸以便繼續允許自流體射出器224之射出面或表面反射的光反射離開反射表面1229、穿過透鏡1230並至2D成像陣列228上。隔板1250朝向平坦透鏡1230或基板1224延伸的此距離可視氣隙1241之厚度、在系統1200之特有結構的相對定位中射出的小液滴225之特性而變化。
圖18為示意性地說明實例整合式流體射出及成像系統1300之部分的剖視圖。除2D成像陣列228自流體射出器224之射出面凹入（而不是如圖17中所展示共面）以外，系統1300類似於上文所描述的系統1200。2D成像陣列228自平坦透鏡1230及反射表面1229的額外凹進或間距提供增加光學放大率（放大率=L2/L3）。
在一個實施方案中，系統1300具有以下實例幾何結構。射出孔口與透明基板1224之邊緣之間的間距d係在50微米與5 mm之間，且標稱地0.2 mm。列印距離H係在100微米與5 mm之間，且標稱地2 mm。由成像陣列228提供的放大率係在0.05×與20×之間，且標稱地0.3×。2D成像陣列228之視場係在20微米與5 mm之間，且標稱地0.4 mm。氣隙1241之厚度（間隔物1222之厚度）h1係在20微米與3 mm之間，且標稱地1 mm。工作距離h2（流體射出器2至4之射出面與反射表面1229之間的垂直距離）係在100微米與2 mm之間，且標稱地0.5 mm。在其他實施方案中，系統200可具有可視流體射出器224、目標246、成像陣列228及透鏡230之特性而變化的其他幾何特性。
儘管圖18中所示之實例說明為省略照明器1227及基板1224上的逐漸變小末端1243，但在其他實施方案中，透明基板1224可包括逐漸變小末端1243以用於引導來自照明器1227之光以進一步照明流體射出器224的射出面。
圖19為示意性地說明包含整合式流體射出及成像頭部1420的實例整合式流體射出及成像系統1400之部分的剖視圖。實例系統1400說明平坦透鏡可如何運用覆蓋的透明間隔物來進一步保護及可如何運用液滴偏轉器抑制透明基板被衛星小液滴污損或弄髒。頭部1420包含流體射出器224、2D成像陣列228、基板1424、反射表面1229、平坦透鏡1230、透明間隔物1432及液滴偏轉器1440。
基板1424墊在反射表面1229及平坦透鏡1230下面於並支撐反射表面1229及平坦透鏡1230。基板1424可為透明的、半透明的或不透明的。上文描述反射表面1229及平坦透鏡1230。透明間隔物1432在平坦透鏡1230與2D成像陣列1228之間延伸。透明間隔物1432將平坦透鏡1230與2D成像陣列228間隔並在2D成像陣列228下方懸置反射表面1229及平坦透鏡1230。另外，透明間隔物1432覆蓋並保護平坦透鏡1230。在一個實施方案中，透明間隔物1432係由諸如玻璃、SU8或透明聚合物之透明材料形成。
液滴偏轉器1440使衛星小液滴1227遠離平坦透鏡1230及遠離透明間隔物1432偏轉。衛星小液滴1227構成與主要射出器小液滴225分開或分裂開的小液滴。在一些實施方案中，液滴偏轉器1440包含一或多個液滴偏轉電極，其利用雙電離（DEP）或電暈放電以遠離平坦透鏡1230及透明間隔物1432偏轉或吸入衛星小液滴1227。
圖20為示意性地說明包含整合式流體射出及成像頭部1520的實例整合式流體射出及成像系統1500之部分的剖視圖。除系統1500包括液滴偏轉器1440（上文所描述的）而非隔板1250以外，系統1500類似於上文所描述的系統1200。系統1500說明液滴偏轉器1440可如何用以抑制反射表面1229及平坦透鏡1230之污損或污染。
圖21為示意性地說明實例整合式流體射出及成像系統1600之部分的剖視圖。系統1600包含維護器1002、支撐件242及整合式流體射出及成像頭部1620。頭部1620包含流體射出器224、2D成像陣列228、封裝1140、間隔物1222、透明基板1224、照明器1227、平坦透鏡1230、致動器1076、隔板1250及液滴偏轉器1440，上文描述其中之每一者。
如由圖21所展示，透明基板1224為部分透射、部分反射的，以便經由平坦透鏡1230反射來自流體射出器224之光至2D成像陣列228上。透明基板1224進一步經由平坦透鏡1230透射來自下方平坦透鏡1230的光至2D成像陣列228上。在一些實施方案中，平坦透鏡1230在單一射出器小液滴225之整個軌跡中的不同時間點聚焦來自該小液滴之光。在一些實施方案中，平坦透鏡1230聚焦來自在射出器小液滴225飛行期間之射出器小液滴225及流體射出器224之射出面或射出孔口的光。平坦透鏡將反射及透射聚焦兩者之波前組合成至2D成像陣列228上的單一聚焦。
控制器270接收來自2D成像陣列228之影像信號並處理此類信號以區分由自流體射出器224反射的光產生之影像與由通過透明基板1224的光產生之影像。舉例而言，控制器270可基於此類信號之間的時間延遲及諸如射出小液滴所藉以的時序之事件區分此類信號。
在一些實施方案中，控制器270利用影像以輸出指示噴注或射出正常之暫態簽名。在一個實施方案中，控制器270運用自射出事件至成像飛行中小液滴所在之時間的預期時間延遲分類脈衝。在一些實施方案中，控制器270可利用射出之小液滴的特性（諸如液滴速度變化、垂直軌跡誤差、丟失的液滴及其類似者）、其飛行特性及/或射出孔口或環繞射出孔口之表面的影像以評估流體射出器224之正常並評估係應起始由維護器1002進行維護抑或應使用不同射出器。結果，控制器270可為智慧型預防性維護系統之部分，其基於成像感測器需求/回應起始維護以節省諸如墨水之流體並增加列印品質。
儘管已參考實例實施方案描述了本揭示內容，但熟習此項技術者將認識到，可在不脫離本揭示內容之情況下在形式及細節上作出改變。舉例而言，儘管不同實例實施方案可能已描述為包括提供各種益處之特徵，但預期所描述特徵在所描述實例實施方案中或在其他替代實施方案中可彼此互換或替代地彼此組合。因為本揭示內容之技術相對複雜，所以不可預見所有的技術變化。參考實例實施方案所描述且在以下申請專利範圍中所闡述之本揭示內容顯然意欲儘可能地寬泛。舉例而言，除非另外特別陳述，否則列舉單一特定元件之技術方案亦涵蓋複數個此等特定元件。技術方案中之術語「第一」、「第二」、「第三」等僅區分不同元件，且除非另行說明，該些術語並不特定地與本揭示內容中之元件的特定次序或特定編號相關聯。
20,220,620,720,820,920,1020,1220,1420,1520:整合式流體射出及成像頭部 24,224,224-1,224-2,224-3:流體射出器 28:二維成像陣列 29:成像元件 30,230,530,1230:平坦透鏡 33:箭頭 40,240,1040,1140,1240:封裝 100:實例整合式流體射出及成像方法 104,108,112,154,158,162,166:區塊 150:實例方法 225:流體小液滴/流體液滴 228,228-1,228-2,262,728-1,728-2:2D成像陣列 229:光感測元件/成像元件 231,531,964,1224:透明基板 232,1032,1227:照明器 242:目標支撐件 244:沈積部位 246:目標 250,950:電路平台 252:腔室層 254:射出孔口 256:流體致動器 260:內部腔室 262:成像陣列 263:成像元件/成像陣列元件 265:電子平台 266,266-1,266-2,330,430,1230:透鏡 270,770:控制器 272,772:處理器 274:非暫時性電腦可讀媒體 368:導柱 500,600,700,800,900,1000,1100,1200,1300,1400,1500,1600:實例整合式流體射出及成像系統 774:電腦可讀媒體 1002:維護器 1042:流體射出器部分 1044:成像部分 1045:樞轉軸 1076,1176:致動器 1078,1229:反射表面 1145,1147:箭頭/方向 1222,1432:間隔物 1241:氣隙 1243:逐漸變小末端 1245:層 1224,1424:基板 1440:液滴偏轉器 12-12:線 A:離軸角度 D:孔口至基板邊緣距離 d:間距 H:列印距離 h1:厚度 h2:工作距離
[圖1]為說明實例整合式流體射出及成像頭部之部分的方塊圖。
[圖2]為示意性地說明圖1之頭部之實例2D成像陣列之部分的仰視圖。
[圖3]為實例整合式流體射出及成像方法的流程圖。
[圖4]為用於形成實例整合式流體射出及成像頭部之實例方法的流程圖。
[圖5]為示意性地說明實例整合式流體射出及成像系統之部分的剖視圖。
[圖6A]為用於圖5之系統的實例平坦透鏡之俯視圖。
[圖6B]為圖6A之平坦透鏡的一部分之放大視圖。
[圖6C]為圖6B之平坦透鏡的一部分之一另外放大視圖。
[圖7A]為用於圖5之系統的實例平坦透鏡之俯視圖。
[圖7B]為圖7A之平坦透鏡之一部分的放大視圖。
[圖8]為示意性地說明實例整合式流體射出及成像系統之部分的剖視圖。
[圖9]為示意性地說明實例整合式流體射出及成像系統之部分的剖視圖。
[圖10]為示意性地說明實例整合式流體射出及成像系統之部分的剖視圖。
[圖11]為示意性地說明實例整合式流體射出及成像系統之部分的剖視圖。
[圖12]為沿著圖11之線12-12截取並說明流體射出器及成像器在封裝上的佈局之一個實例的仰視圖。
[圖13]為沿著圖11之線12-12截取並說明流體射出器及成像器在封裝上的佈局之一個實例的仰視圖。
[圖14]為示意性地說明實例整合式流體射出及成像系統之部分的剖視圖。
[圖15]為示意性地說明實例整合式流體射出及成像系統之部分的剖視圖。
[圖16]為示意性地說明實例整合式流體射出及成像系統之部分的剖視圖。
[圖17]為示意性地說明實例整合式流體射出及成像系統之部分的剖視圖。
[圖18]為示意性地說明實例整合式流體射出及成像系統之部分的剖視圖。
[圖19]為示意性地說明實例整合式流體射出及成像系統之部分的剖視圖。
[圖20]為示意性地說明實例整合式流體射出及成像系統之部分的剖視圖。
[圖21]為示意性地說明實例整合式流體射出及成像系統之部分的剖視圖。
在整個圖式中，類似的元件符號表示類似但未必相同之元件。圖式未必按比例，且一些部分之大小可加以誇示以更清楚地說明所展示之實例。此外，該些圖式提供符合描述之實例及/或實施；然而，描述不限於該些圖式中所提供之實例及/或實施方案。
20:整合式流體射出及成像頭部
24:流體射出器
28:二維成像陣列
30:平坦透鏡
33:箭頭
40:封裝

Claims (15)

  1. 一種整合式流體射出及成像頭部，其包含： 一流體射出器，其用以通過一射出孔口來射出一流體小液滴； 一二維成像陣列； 一平坦透鏡； 一封裝，其支撐作為一單一單元之該流體射出器、該二維成像陣列及該平坦透鏡，其中該平坦透鏡聚焦於感測元件之二維陣列上。
  2. 如請求項1之頭部，其進一步包含用以經由該平坦透鏡反射該射出孔口之一影像的一反射表面。
  3. 如請求項2之頭部，其中該反射表面係部分半透明的。
  4. 如請求項2之頭部，其中該反射表面係不透明的。
  5. 如請求項2之頭部，其進一步包含支撐該反射表面之一基板，在該二維成像陣列及該射出孔口下方，該平坦透鏡覆蓋該反射表面。
  6. 如請求項5之頭部，其中該基板係透明的並覆蓋該平坦透鏡。
  7. 如請求項5之頭部，其中該基板墊在該反射表面下面。
  8. 如請求項2之頭部，其中該射出孔口穿過該頭部之一射出面而開口，且其中該平坦透鏡及該二維成像陣列由該封裝可移動地支撐以用於相對於該射出孔口及該射出面之移動。
  9. 如請求項2之頭部，其進一步包含自該射出孔口與該二維成像陣列之間朝向該平坦透鏡突出的一隔板。
  10. 如請求項2之頭部，其中該射出孔口穿過在與該平坦透鏡垂直地間隔開第一距離之一第一平面中延伸的一射出面而開口，且其中該二維成像陣列在與該平坦透鏡垂直地間隔開大於該第一距離之一第二距離的一第二平面內延伸。
  11. 如請求項2之頭部，其進一步包含用以使衛星小液滴遠離該平坦透鏡而偏轉之一液滴偏轉器。
  12. 如請求項1之頭部，其中該平坦透鏡由該封裝支撐以將來自自該射出孔口射出之一飛行中小液滴之光聚焦至該二維成像陣列上。
  13. 一種整合式流體射出及成像方法，其包含： 運用由亦支撐一流體射出器之一封裝支撐的一平坦透鏡將光聚焦至成像元件之一二維成像陣列上； 運用該成像元件之該二維成像陣列捕獲一影像；及 基於該影像調整該流體射出器之操作。
  14. 如請求項13之方法，其中該流體射出器包含穿過一射出面而開口的一射出孔口，該方法進一步包含經由該平坦透鏡自該射出面反射光。
  15. 一種用於形成一整合式流體射出及成像頭部之方法，該方法包含： 形成一流體射出器以射出一流體小液滴； 形成成像元件之一二維成像陣列； 形成一平坦透鏡以將光聚焦至該二維成像陣列上；及 將該流體射出器、該二維成像陣列及該平坦透鏡整合為一單一封裝之部分。
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