液滴檢測(cè)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供一種液滴檢測(cè)器組件，該組件包括噴射液滴的噴射元件、選擇性地接收從液滴散射的光的光導(dǎo)、以及形成在光導(dǎo)中以檢測(cè)由光導(dǎo)接收的光的光檢測(cè)器。
【專(zhuān)利說(shuō)明】液滴檢測(cè)
【背景技術(shù)】
[0001]噴墨打印機(jī)是一種流體噴射裝置，該裝置提供經(jīng)過(guò)打印頭噴口的液滴按需噴射從而將圖像打印在打印介質(zhì)(例如一張紙)上。噴墨噴口會(huì)被堵塞并停止正確操作，并且被預(yù)期工作時(shí)不正確噴射墨水的噴口會(huì)導(dǎo)致可見(jiàn)的打印缺陷。這種打印缺陷通常被稱(chēng)為缺失噴口打印缺陷。
[0002]在多程印刷模式中，通過(guò)使噴墨打印頭在一部分的打印頁(yè)上多次通過(guò)而解決了缺失噴口打印缺陷的問(wèn)題，從而為若干個(gè)噴口提供機(jī)會(huì)以便把墨水噴射到打印頁(yè)的相同部分以使一個(gè)或多個(gè)缺失噴口的影響最小化。解決這種缺陷的另一種方式是推測(cè)性噴口檢修，其中無(wú)論噴口是否會(huì)引起打印缺陷，打印機(jī)都會(huì)把墨水噴射入檢修站以訓(xùn)練噴口并確保將來(lái)的功能。在單程打印模式中，通過(guò)在打印頭上使用可以標(biāo)示與缺失噴口相同的打印頁(yè)區(qū)域的冗余噴口、或者通過(guò)檢修缺失噴口以恢復(fù)完整功能，而解決了缺失噴口打印缺陷的問(wèn)題。然而，這些方案的成功依賴(lài)于及時(shí)地確認(rèn)缺失噴口，尤其是在單程打印模式中。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0003]現(xiàn)在將通過(guò)舉例并參照附圖來(lái)描述本發(fā)明的實(shí)施例，其中:
圖1是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的、適于包括如本文中所公開(kāi)液滴檢測(cè)器組件的示例性流體噴射裝置的仰視圖。
[0004]圖2是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的、如圖2中所示液滴檢測(cè)器組件的俯視平面圖。
[0005]圖3是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的液滴檢測(cè)器組件的偏移側(cè)面剖視圖，該剖面是大體上沿圖2的線A-A所截取。
[0006]圖4是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的液滴檢測(cè)器的偏移剖視圖，該剖面是大體上沿圖2的線B-B所截取。
[0007]圖5A是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的液滴檢測(cè)器組件的光導(dǎo)的局部側(cè)面剖視圖，該光導(dǎo)米用透鏡。
[0008]圖5B是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的液滴檢測(cè)器組件的光導(dǎo)的局部側(cè)面剖視圖，該光導(dǎo)米用透鏡。
[0009]圖6是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的帶采用透鏡的光導(dǎo)的液滴檢測(cè)器的偏移剖視圖，該剖面是沿圖3的線A-A所截取。
[0010]圖7示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的液滴檢測(cè)器組件的總體框圖。
[0011]圖8示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的基本流體噴射裝置的方框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]如上所述，不同方案在解決噴墨打印機(jī)缺失噴口打印缺陷中的成功依賴(lài)于及時(shí)地確認(rèn)缺失噴口。這在單程打印模式中尤其如此，例如在頁(yè)寬陣列打印裝置中，其中通常不存在使噴墨打印頭在一部分打印頁(yè)上通過(guò)多次的選項(xiàng)。
[0013]新興的噴墨打印市場(chǎng)(例如，高速大幅面打印)要求在不降低打印質(zhì)量的情況下具有更高的頁(yè)吞吐量。此性能可通過(guò)使用明顯更大的打印頭以及使用頁(yè)寬陣列打印機(jī)的單程打印而實(shí)現(xiàn)。然而，單程頁(yè)寬陣列打印方法的結(jié)果是傳統(tǒng)的多程打印方案無(wú)法獲得的。
[0014]在單程頁(yè)寬陣列打印中，存在打印噴口被使用次數(shù)的顯著增加、以及在保持噴口健康狀態(tài)所需時(shí)間和墨水體積中的相應(yīng)增加。在單程打印模式中用于缺失噴口打印缺陷的方案包括使用冗余噴口，這些噴口是可以標(biāo)示與缺失噴口相同的頁(yè)區(qū)域并且檢修缺失噴口以恢復(fù)其完整功能的打印頭上的其它噴口。
[0015]為了使針對(duì)缺失噴口打印缺陷的這種方案在單程打印模式中起效，必須及時(shí)地確認(rèn)這些缺失噴口。甚至在多程打印環(huán)境中，暫時(shí)的噴口缺陷可以是通常僅在執(zhí)行實(shí)時(shí)檢測(cè)中可以校正的問(wèn)題。用于確認(rèn)缺失噴口的一項(xiàng)技術(shù)是光散射液滴檢測(cè)(LSDD)法。一般來(lái)說(shuō)，LSDD技術(shù)能夠通過(guò)監(jiān)測(cè)由噴口所噴射的液滴散射的光來(lái)評(píng)判噴口功能。LSDD技術(shù)是可擴(kuò)展的、具成本效益的液滴檢測(cè)方法，該方法可確認(rèn)缺失噴口并且允許打印機(jī)在導(dǎo)致打印缺陷之前對(duì)缺失噴口加以校正。LSDD技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)在采用單程打印和頁(yè)寬陣列打印頭的新興高速打印市場(chǎng)中所需的高頁(yè)吞吐量和打印質(zhì)量性能。
[0016]本發(fā)明的概念通過(guò)使光檢測(cè)器與打印頭娃芯片上的光導(dǎo)相結(jié)合而改進(jìn)現(xiàn)有的光散射液滴檢測(cè)(LSDD)技術(shù)。以能夠捕獲與噴墨噴口所噴射液滴的存在或不存在相對(duì)應(yīng)的光信號(hào)(即，散射光)的方式來(lái)排列光檢測(cè)器。光導(dǎo)可構(gòu)造成使光檢測(cè)器與從相鄰噴口所噴射液滴散射的光相連，但排斥從其它噴口所噴射液滴散射的光。光檢測(cè)器所檢測(cè)的光強(qiáng)度將隨著與光散射液滴之間的距離而變化。因此，在使用多個(gè)光檢測(cè)器的情況下，光檢測(cè)器可用于確定液滴相對(duì)于特定噴口的位置、以及這種液滴的存在和不存在。
[0017]因此，整體的光檢測(cè)器與光導(dǎo)(在本文中也被稱(chēng)為液滴檢測(cè)器組件)使采用頁(yè)寬陣列打印頭的單程打印機(jī)能夠執(zhí)行實(shí)時(shí)液滴/噴口健康狀態(tài)檢測(cè)并且提高圖像打印質(zhì)量。然而，整體的光檢測(cè)器與光導(dǎo)也可用于改善多程打印機(jī)的圖像打印質(zhì)量。
[0018]在一些示例中，液滴檢測(cè)器組件包括形成在芯片基板上的用于噴射液滴的噴射元件。亦形成在基板上的光檢測(cè)器可被配置在光導(dǎo)內(nèi)，用以檢測(cè)從噴射液滴散射的光。如本文中所述，光導(dǎo)可構(gòu)造成使從特定噴口所噴射液滴散射的光與相應(yīng)的光檢測(cè)器相連。形成在基板上的檢測(cè)器電路構(gòu)造成提供與被檢測(cè)的光相關(guān)的指示信號(hào)，其指示噴射液滴的存在和/或位置。
[0019]可利用透明的覆蓋層來(lái)保護(hù)光檢測(cè)器和光導(dǎo)，以便可經(jīng)過(guò)透明的覆蓋層檢測(cè)從液滴散射的光。在一些示例中，光導(dǎo)可采用使光集中在光檢測(cè)器上的透鏡或者其它結(jié)構(gòu)。這種透鏡能夠通過(guò)使光導(dǎo)的接收角變窄而獲得更大的信號(hào)差異和/或可通過(guò)增加光檢測(cè)器處的光強(qiáng)度而增強(qiáng)對(duì)光的有效采集。
[0020]在操作中，可利用電子控制器來(lái)控制噴射元件和光檢測(cè)器。因此，光檢測(cè)器可用于檢測(cè)液滴穿過(guò)光束時(shí)從液滴散射的光。該方法可包括產(chǎn)生液滴、以及當(dāng)液滴處在期望位置時(shí)由相關(guān)的光檢測(cè)器產(chǎn)生指示信號(hào)。在采用多個(gè)光檢測(cè)器的情況下，可利用指示信號(hào)對(duì)液滴位置進(jìn)行三角測(cè)量，例如基于由兩個(gè)、三個(gè)、四個(gè)或更多個(gè)相互間隔的光檢測(cè)器所檢測(cè)光強(qiáng)度的變化。
[0021]圖1示出了適于包括如本文中所公開(kāi)液滴檢測(cè)器組件102的示例性流體噴射裝置100的仰視圖。在此示例中，流體噴射裝置100是噴墨打印機(jī)，例如熱噴墨打印機(jī)或者壓電噴墨打印機(jī)，但也可以是其它流體噴射裝置。流體噴射裝置100包括具有打印噴口的陣列的打印頭條104。打印頭條104包括布置在兩個(gè)交錯(cuò)的排中的多個(gè)打印頭芯片106，并且各芯片包括多個(gè)獨(dú)立的打印噴口 108。打印頭條104和打印噴口的陣列延伸橫跨打印區(qū)112的寬度110，使得打印介質(zhì)222 (例如，一張紙；見(jiàn)圖3)可以在相對(duì)于打印區(qū)112的寬度110的垂直方向114上移動(dòng)經(jīng)過(guò)噴口陣列。
[0022]各打印噴口 108構(gòu)造成當(dāng)打印噴口相對(duì)于靜止的打印頭條104在垂直方向114上移動(dòng)時(shí)以順序的方式噴射墨水，從而把字符、符號(hào)和/或其它圖形或圖像打印在打印介質(zhì)222上。因此，在此示例中，流體噴射裝置(噴墨打印機(jī))100可以被稱(chēng)為頁(yè)寬陣列打印機(jī)，該頁(yè)寬陣列打印機(jī)具有固定或靜止的打印頭條104和打印噴口的陣列。然而，盡管在本文中噴墨打印機(jī)100通常被描述成是頁(yè)寬陣列打印機(jī)，但并不局限于頁(yè)寬陣列打印機(jī)，在其它示例中也可構(gòu)造成例如掃描類(lèi)型的噴墨打印裝置。
[0023]流體噴射裝置100還包括光源116，例如準(zhǔn)直光源。光源116可以例如是發(fā)光二極管118或者激光器，光源116可包括光學(xué)部件或者準(zhǔn)直器120，例如透鏡或彎曲的反射鏡。光源116構(gòu)造成發(fā)射一束光122，這束光在噴口和打印介質(zhì)222之間的空間中越過(guò)打印頭條104中的打印噴口陣列108。然而，光源也可位于其它位置。此外，盡管可使用任意形狀的光束122，但為了說(shuō)明的目的在所描述示例中示出的是矩形剖面形狀的光束122 (例如，見(jiàn)圖3)。
[0024]光源116通常與液滴檢測(cè)器組件102相結(jié)合地起作用，和/或作為液滴檢測(cè)器組件102的一部分而起作用，光源116提供光，光被從噴射液滴散射到光導(dǎo)中以及光檢測(cè)器上，如下所述。盡管僅圖示說(shuō)明并論述了單個(gè)光源116，但不同的示例可以包括其它光源，這取決于例如光源的功率、提供從噴口 108中噴射的液滴對(duì)光的充分散射所需的光強(qiáng)度等。
[0025]圖2是顯示包括示例性液滴檢測(cè)器組件102的流體噴射裝置100的俯視平面圖。如圖所示，流體噴射裝置100包括布置在流體縫槽202的相對(duì)側(cè)上的多個(gè)噴口 108。液滴檢測(cè)器組件102使用多個(gè)光導(dǎo)208，這些光導(dǎo)208構(gòu)造成使相應(yīng)的光檢測(cè)器214 (圖3和圖4)與相鄰噴口相連以便確定液滴的位置、以及液滴的存在/不存在。
[0026]盡管圖2不出了位于各噴口 108側(cè)面的一對(duì)光導(dǎo)208,但可以米用其它布置。例如，兩個(gè)、三個(gè)、四個(gè)或更多的噴口可在各噴口周?chē)鷱亩峁?duì)從各噴口中所排出液滴位置的獨(dú)立的三角測(cè)量。類(lèi)似地，一組光導(dǎo)可與兩個(gè)或更多的噴口相關(guān)從而提供對(duì)從多個(gè)噴口的任一噴口中所排出液滴(無(wú)論液滴的來(lái)源如何)的三角測(cè)量。如將在下面所作的進(jìn)一步說(shuō)明，液滴的三角測(cè)量可以基于由光檢測(cè)器214接收的與各種光導(dǎo)相關(guān)的完全不同的光強(qiáng)度(圖3和圖4)。
[0027]圖3是顯示示例性液滴檢測(cè)器組件102的偏移側(cè)面剖視圖。圖3通常是沿圖2的線A-A所截取。盡管?chē)娍?108 (在圖3中)似乎是在與光導(dǎo)208 (和光檢測(cè)器214)相同的平面內(nèi)，但噴口 108實(shí)際上從噴口 108偏移(如通常由圖2的線A-A所示)。
[0028]如圖所示，液滴檢測(cè)器組件102可構(gòu)成流體噴射裝置100的一部分，流體噴射裝置100相應(yīng)地包括帶流體縫槽202的芯片基板200。流體縫槽202是延伸到圖3的平面中的細(xì)長(zhǎng)縫槽，并且與流體供給裝置(例如儲(chǔ)液室，未圖示)流體連通?；?00可采用可由例如Si晶片利用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的標(biāo)準(zhǔn)微加工工藝(例如，電鑄、激光燒蝕、各向異性刻蝕、濺射、干法刻蝕、光刻、鑄造、模壓成型、沖壓、和機(jī)械加工)所形成硅片基板的形式。因此，基板200可以包括特征物(例如流體縫槽202)。[0029]室層204被設(shè)置在基板200上，該室層限定形成在其內(nèi)的噴射室206，以在噴射之前容納來(lái)自流體縫槽202的噴射流體(例如，墨水)。在本示例中，室層204還限定與噴射室206相鄰的光導(dǎo)208。各光導(dǎo)208與相鄰噴射室206的距離可在大約10微米至大約1000微米的范圍內(nèi)。更典型地，光導(dǎo)與相鄰噴射室的距離可在大約50微米和大約250微米之間。
[0030]噴口板210被設(shè)置在室層204上，并且構(gòu)成噴射室206的頂部。噴口板210包括噴口 108并且還可包括與光導(dǎo)208相對(duì)應(yīng)的開(kāi)口，液滴被從噴口 108噴射。室層204可由例如SU8材料形成，該材料提供對(duì)于沿光導(dǎo)208引導(dǎo)光而且合適的特性。如圖3中所示，光導(dǎo)的特征是具有開(kāi)口，該開(kāi)口的直徑d小于光導(dǎo)的深度(對(duì)應(yīng)于室層204的厚度t)。具有直徑小于光導(dǎo)深度的開(kāi)口的光導(dǎo)將具有適于檢測(cè)來(lái)自相鄰噴射室的液滴但不適于檢測(cè)來(lái)自更遠(yuǎn)噴射室的液滴的光接收角。
[0031]在本示例中，這些光導(dǎo)被透明的覆蓋層230所密封，覆蓋層230通常是一層可感光成像材料(例如SU8)。在其它示例中，透明的噴口板可密封光導(dǎo)。通過(guò)覆蓋光導(dǎo)，可防止流體進(jìn)入光導(dǎo)，由此改善光導(dǎo)操作并增加表面清洗的效果。
[0032]如圖所示，通過(guò)設(shè)置噴射元件212而把液滴207從噴射室206中經(jīng)過(guò)相應(yīng)的噴口108噴射出來(lái)。噴射元件212可以是能夠經(jīng)過(guò)噴口 108噴射出液滴207的任何裝置，例如熱電阻或者壓電驅(qū)動(dòng)器。在本示例中，噴射元件212是由制造在基板200頂部上(在噴射室206底部)的薄膜堆所構(gòu)成的熱電阻。該薄膜堆通常包括氧化物層、限定噴射元件212的金屬層、導(dǎo)電引線和鈍化層(未單獨(dú)地圖示)。
[0033]液滴檢測(cè)器組件102還包括光檢測(cè)器214，光檢測(cè)器214設(shè)置在光導(dǎo)208內(nèi)，在透明覆蓋層230之下。光檢測(cè)器214可以是例如光檢測(cè)器、電荷耦合器件(CCD)、或者其它類(lèi)似的光傳感裝置。在本示例中，光檢測(cè)器214被制造在芯片基板200上(在光導(dǎo)208的底部)。光導(dǎo)208通常構(gòu)造成接收從相關(guān)噴口的預(yù)期區(qū)域內(nèi)的液滴207散射的光，但排斥從該預(yù)期區(qū)域以外的液滴散射的光。因此，該光檢測(cè)器可生成表示特定光檢測(cè)器的視野內(nèi)存在(或不存在)液滴的電信號(hào)。也可基于由光檢測(cè)器或一組光檢測(cè)器所檢測(cè)的光強(qiáng)度來(lái)確定液滴的位置和/或軌跡。
[0034]檢測(cè)器電路216可與各光檢測(cè)器214相關(guān)聯(lián)并且也可形成在基板200上以支持各光檢測(cè)器214。液滴檢測(cè)器組件102還可包括正時(shí)和總線電路(未圖示)，其促進(jìn)用于通過(guò)檢測(cè)器電路216捕獲散射光的正時(shí)以及用于從檢測(cè)器電路讀出數(shù)據(jù)的正時(shí)。
[0035]光源116從圖2的平面中朝向觀察者發(fā)射光束122。在本示例中，可通過(guò)選擇光源而產(chǎn)生波長(zhǎng)約為780納米、850納米或950納米的光，這些波長(zhǎng)已被表明適用于SU8材料的光導(dǎo)。如上所述，圖示的光束122具有矩形的剖面形狀。光束122在噴口 108與打印介質(zhì)222之間的空間內(nèi)沿打印頭條104的長(zhǎng)度行進(jìn)并越過(guò)打印噴口 108的陣列(打印介質(zhì)222在相對(duì)于光束122和打印頭條104的垂直方向114上行進(jìn)(圖1))。
[0036]當(dāng)噴射的液滴207行進(jìn)經(jīng)過(guò)光束122時(shí)，光被從液滴207散射并且向光檢測(cè)器組件102散射。散射光中的一些(通常由虛線箭頭218表示)穿過(guò)透明的覆蓋層230沿光導(dǎo)208行進(jìn)并且被光檢測(cè)器214吸收或捕獲。由于光導(dǎo)208的緣故，光檢測(cè)器214檢測(cè)被從相鄰噴口噴射的液滴所散射的光，但不檢測(cè)被從更遠(yuǎn)噴口噴射的液滴所散射的光。這可能由于光導(dǎo)208的光接收角所致，和/或由于在光導(dǎo)的側(cè)壁處對(duì)光的吸收(或折射)所造成的光損失。[0037]顯然，為了使對(duì)來(lái)自液滴107的散射光的捕獲最大化，光導(dǎo)208可位于相關(guān)噴口108的附近。盡管光導(dǎo)208 (和光檢測(cè)器214)似乎(在圖3中)在基板200上，處于與噴口108相同平面內(nèi)的位置，但它們實(shí)際上稍微位于噴口 108的后面(即，設(shè)置在圖3的平面內(nèi))并且是在比噴口 108更接近光源116的位置。
[0038]圖4是大致沿圖2的線B-B所截取的偏移側(cè)剖視圖。盡管?chē)娍?108似乎(在圖4中)是在與光導(dǎo)208 (和光檢測(cè)器214)相同的平面內(nèi)，但噴口 108實(shí)際上從噴口 108偏移(如大致由圖2的線B-B所示)。如圖2中所示，圖4所示的檢測(cè)器組件102的視圖大致垂直于圖3所示的檢測(cè)器組件102的視圖。該視圖意圖利用可操作地聯(lián)接到所選擇噴口的一組光檢測(cè)器來(lái)說(shuō)明液滴位置檢測(cè)。盡管在各圖示的組中示出了兩個(gè)光檢測(cè)器，但三個(gè)或更多的光檢測(cè)器(各自具有不同的視野)類(lèi)似地可用于對(duì)液滴位置進(jìn)行三角測(cè)量。此外，光檢測(cè)器可用作一個(gè)、兩個(gè)或更多的不同的光檢測(cè)器組的一部分。換句話說(shuō)，各光檢測(cè)器可與多于一個(gè)的噴口相關(guān)聯(lián)。
[0039]如上所述，光檢測(cè)器214被制造在基板200上，因此位于噴口板210和室層204之下。這些光檢測(cè)器也位于透明覆蓋層230之下。可利用標(biāo)準(zhǔn)的CMOS工藝步驟來(lái)制作檢測(cè)器214，在一個(gè)示例中該工藝使用高電阻率基板。
[0040]一般來(lái)說(shuō)，光檢測(cè)器214是沿基板200的長(zhǎng)度排列，使得在液滴正確噴射時(shí)它們提供對(duì)光信號(hào)(即，散射光)的最大捕獲。這可以利用用以限定各光檢測(cè)器的視野的光導(dǎo)來(lái)實(shí)現(xiàn)，從而提供各光檢測(cè)器對(duì)特定噴口的有效關(guān)聯(lián)。當(dāng)液滴處在光檢測(cè)器的視野中時(shí)，相應(yīng)的光檢測(cè)器將檢測(cè)來(lái)自該液滴的散射光。當(dāng)液滴在光檢測(cè)器的視野之外時(shí)，相應(yīng)的光檢測(cè)器將不檢測(cè)來(lái)自該液滴的散射光。
[0041]在圖4中，光導(dǎo)208al限定視野209al，使得從噴口 108a中正確噴射的液滴207a將被光檢測(cè)器214al檢測(cè)。相應(yīng)地，光導(dǎo)208a2限定視野209a2，使得液滴207a也將被光檢測(cè)器214a2檢測(cè)。盡管每個(gè)光檢測(cè)器具有更寬的視野，但這些光檢測(cè)器具有共同的視野(在共同視野中，視野209al與視野209a2部分重疊)，其指示了正確噴射的液滴。換句話說(shuō)，只有正確噴射的液滴將同時(shí)被光檢測(cè)器214al和光檢測(cè)器214a2檢測(cè)。因此，液滴檢測(cè)器組件102可以檢測(cè)正確噴射液滴的位置。
[0042]不正確噴射液滴的位置也可被液滴檢測(cè)器組件102檢測(cè)。如圖4中所示，從噴口108a中不正確噴射的液滴207b將被光檢測(cè)器214b2檢測(cè)到，但將不被光檢測(cè)器214bl檢測(cè)到。這是因?yàn)橐旱?07b在光檢測(cè)器214b2的視野209b2內(nèi)，但不在光檢測(cè)器214bl的視野209bl內(nèi)。此外，基于散射光是被光檢測(cè)器214b2檢測(cè)而不是被光檢測(cè)器214bl檢測(cè)的事實(shí)，可確定液滴207b的位置在光檢測(cè)器214b2的下方。可通過(guò)使用另一個(gè)光檢測(cè)器(或者多個(gè)光檢測(cè)器)來(lái)進(jìn)一步完善位置檢測(cè)從而提供更精確的共同視野(例如，在垂直于圖4平面的方向上)。也可以基于各種光檢測(cè)器所接收的光強(qiáng)度來(lái)推算液滴位置(或軌跡)。
[0043]在一些示例中，透鏡可形成在光導(dǎo)附近從而使光導(dǎo)的光導(dǎo)接收角變窄和/或增加在光導(dǎo)內(nèi)光檢測(cè)器處的光強(qiáng)度。圖5A示出了具有凸透鏡240的光導(dǎo)，凸透鏡240形成在光導(dǎo)208的入口附近。更具體地，在覆蓋光導(dǎo)208的區(qū)域內(nèi)，透鏡240形成在覆蓋層230的表面上。在把透明噴口板用作覆蓋光導(dǎo)208的透明覆蓋層的情況下，透鏡可形成在噴口板上。
[0044]圖示的透鏡240可由涉及如下步驟的工藝而形成:聚合物材料(例如SU8)干膜層壓在覆蓋層230的外表面上、聚合物材料的曝光和顯影、使經(jīng)顯影聚合物材料回流以形成透鏡的形狀、以及回流材料的紫外線和烘箱固化。此工藝將形成平凸透鏡240，如圖5A中所
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[0045]透鏡240也可通過(guò)以下步驟而形成:將聚合物材料(例如SU8)針板轉(zhuǎn)移到覆蓋層 230的外表面上、使聚合物材料回流以形成透鏡的形狀、以及回流材料的紫外線和烘箱硬 化。此工藝也將形成平凸透鏡240，如圖5A中所示。
[0046]在一些示例中，透鏡242可形成在(或者部分地)光導(dǎo)內(nèi)，如圖5B中所示。這可通 過(guò)以下步驟實(shí)現(xiàn):將聚合物(例如SU8)針轉(zhuǎn)移到光導(dǎo)中、使聚合物材料回流以形成透鏡的 形狀、以及回流材料的紫外線和烘箱硬化。所得透鏡自身可用來(lái)覆蓋光導(dǎo)，從而排除對(duì)單獨(dú)
覆蓋層的需要。
[0047]現(xiàn)在參照?qǐng)D6，從噴口 108a中正確噴射的液滴207a當(dāng)經(jīng)過(guò)光束122時(shí)會(huì)形成散射 光118al和118a2。這種散射光可經(jīng)由透鏡光導(dǎo)208al和208a2而被收集并且分別被傳送 至光檢測(cè)器214al和214a2?？衫猛哥R242 (和/或透鏡240)使光導(dǎo)的光導(dǎo)接收角變窄 和/或增加光檢測(cè)器處的光強(qiáng)度，由此增加信號(hào)強(qiáng)度。
[0048]如圖所示，所接收的光被各自的光導(dǎo)208al、208a2的側(cè)壁反射，并且被集中在各 自的光檢測(cè)器214al、214a2上。取決于入射角，被光導(dǎo)側(cè)壁反射的光將被部分地吸收，但不 足以完全消除從光檢測(cè)器的視野(由光導(dǎo)和透鏡限定)進(jìn)入的光。
[0049]光強(qiáng)度將可預(yù)測(cè)地隨著與光檢測(cè)器的距離(在各光檢測(cè)器視野的界限內(nèi))而變化， 從而能夠在多個(gè)光檢測(cè)器處利用檢測(cè)到的強(qiáng)度對(duì)液滴位置進(jìn)行三角測(cè)量。例如，可基于在 一對(duì)相鄰光檢測(cè)器214al、214a2處的光強(qiáng)度來(lái)確定由噴口 108a噴射的液滴在圖6的平面 內(nèi)的位置?？衫闷渌鈾z測(cè)器來(lái)確定在垂直于圖6平面的平面中的位置。
[0050]不正確噴射的液滴207b (從噴口 108b中噴射出)可能在相關(guān)光檢測(cè)器視野的外 部，這意味著光檢測(cè)器將檢測(cè)不到該液滴的存在。這在圖6中由散射光118bl示出，該散射 光以將不被相關(guān)透鏡透過(guò)的角度接近光導(dǎo)，或者將由于光導(dǎo)側(cè)壁的反射而大致完全地被消 除，因此不能到達(dá)光檢測(cè)器214bl。然而，散射光118b2將更直接地進(jìn)入光導(dǎo)208b2，因此將 經(jīng)歷比從正確噴射液滴所散射的光更少的光損耗(由于光導(dǎo)側(cè)壁的反射減少和/或由于更 低的光接收角)。相應(yīng)地，光檢測(cè)器214b2將檢測(cè)到指示散射光的更直接路徑的光強(qiáng)度。因 此仍然可以檢測(cè)到液滴207b在圖6的平面內(nèi)的位置。
[0051]圖7示出了液滴檢測(cè)器組件102的總體框圖，其中光檢測(cè)器和光導(dǎo)被布置在噴口 組的附近(這些噴口組可以但不必采用原來(lái)的形式)。就組件102中的各噴口組500而言， 存在相應(yīng)的光檢測(cè)器陣列215和檢測(cè)器電路216，其均形成在打印頭芯片基板200上。正 時(shí)和總線電路220也形成在芯片基板200上。每個(gè)噴口組500代表例如一組噴口 108以及 用于控制噴口的液滴噴射功能的相關(guān)電路。當(dāng)檢測(cè)器捕獲或吸收從液滴散射的光218時(shí)， 正時(shí)發(fā)生器502提供正時(shí)信號(hào)以控制各檢測(cè)器電路216何時(shí)及用多長(zhǎng)時(shí)間整合來(lái)自相應(yīng)光 檢測(cè)器陣列215的光電流。正時(shí)發(fā)生器502基于來(lái)自打印機(jī)控制器600 (圖8)的打印數(shù)據(jù) 608(圖8)而控制光電流整合時(shí)間，這告知正時(shí)發(fā)生器502在給定的時(shí)刻哪個(gè)組500中的哪 個(gè)噴口 108噴射液滴。在整合時(shí)間段期間，檢測(cè)器電路216整合光電流并將其轉(zhuǎn)換成電壓。 然后，正時(shí)發(fā)生器502將電壓從檢測(cè)器電路216讀出到模擬總線中。因此，在特定組500中 的噴口 108噴射液滴時(shí)的適當(dāng)時(shí)間，正時(shí)發(fā)生器502重新設(shè)置適當(dāng)?shù)臋z測(cè)器電路216，開(kāi)始 和結(jié)束檢測(cè)器電路216的整合時(shí)間段，并且把電壓從檢測(cè)器電路216讀出到模擬總線中。[0052]正時(shí)發(fā)生器502還對(duì)輸出電壓從各檢測(cè)器電路216向模擬總線的轉(zhuǎn)移設(shè)定時(shí)間并 加以控制。加載到模擬總線上的各電壓被模擬一數(shù)字轉(zhuǎn)換器504 (ADC)轉(zhuǎn)換成數(shù)字值。來(lái) 自各檢測(cè)器電路216的數(shù)字值被置于寄存器506中，并且經(jīng)串行鏈路508被傳輸至打印機(jī) 控制器600。通過(guò)在對(duì)應(yīng)于液滴的預(yù)期噴射時(shí)間的適當(dāng)時(shí)間采集并監(jiān)測(cè)散射光218或者其 缺失(即，通過(guò)用打印機(jī)控制器600輸出的打印數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)性分析)，而作出關(guān)于噴口 108 是否正在噴射液滴的判斷。因此，例如以實(shí)時(shí)方式作出關(guān)于噴口是否被堵塞的判斷。另外， 從散射光218采集的信息還使得能夠確定液滴的位置、尺寸和品質(zhì)，這可以指示噴口中的 健康水平。例如，此信息可以表明噴口是否可能被部分地堵塞。然后打印機(jī)控制器600或 者打印機(jī)寫(xiě)出系統(tǒng)可以例如采取糾正措施來(lái)掩蓋已退化的或不工作的打印噴口，例如通過(guò) 采用打印缺陷隱藏算法。
[0053]圖8示出了根據(jù)一個(gè)示例的基本流體噴射裝置100的方框圖。流體噴射裝置100 包括液滴檢測(cè)器組件102和/或電子打印機(jī)控制器600。液滴檢測(cè)器組件102通常包括流 體噴射組件，具有共同地構(gòu)成液滴檢測(cè)器組件102的其它液滴檢測(cè)元件。打印機(jī)控制器600 通常包括用于與液滴檢測(cè)器組件102通信處理器、固件和其它電子器件，從而以精確方式 控制噴射液滴并且檢測(cè)液滴的噴射。
[0054]在一個(gè)示例中，流體噴射裝置100是噴墨打印裝置。因此，流體噴射裝置100還可 以包括:將流體提供給液滴檢測(cè)器組件102的流體/墨水供給組件602、提供用于接收噴射 液滴圖案的介質(zhì)的介質(zhì)供給組件604和電源606。一般來(lái)說(shuō)，打印機(jī)控制器102接收來(lái)自主 機(jī)系統(tǒng)(例如計(jì)算機(jī))的打印數(shù)據(jù)608。打印數(shù)據(jù)608代表例如被打印的文件和/或文件，并 且構(gòu)成包含一個(gè)或多個(gè)反應(yīng)任務(wù)命令和/或命令參數(shù)的打印任務(wù)。打印機(jī)控制器600根據(jù) 打印數(shù)據(jù)608來(lái)限定將要噴射的液滴圖案，該圖案形成字符、符號(hào)和/或其它圖形或圖像。
【權(quán)利要求】
1.一種液滴檢測(cè)器組件，包括: 噴射元件，所述噴射元件噴射液滴； 光導(dǎo)，所述光導(dǎo)選擇性地接收從所述液滴散射的光；以及 光檢測(cè)器，所述光檢測(cè)器形成在所述光導(dǎo)中，以檢測(cè)由所述光導(dǎo)接收的光。
2.如權(quán)利要求1所述的液滴檢測(cè)器組件，所述液滴檢測(cè)器組件還包括檢測(cè)器電路以提供與被檢測(cè)的光相關(guān)的信號(hào)，所述信號(hào)指示噴射液滴的狀態(tài)。
3.如權(quán)利要求2所述的液滴檢測(cè)器組件，所述液滴檢測(cè)器組件還包括控制器以控制所述噴射元件，基于所述信號(hào)來(lái)確定所述噴射液滴的狀態(tài)，并且使所述狀態(tài)與所述噴射元件相關(guān)聯(lián)。
4.如權(quán)利要求1所述的液滴檢測(cè)器組件，其中，所述光導(dǎo)具有視野，所述視野對(duì)應(yīng)于接收來(lái)自由所述噴射元件正確噴射的液滴的散射光。
5.如權(quán)利要求1所述的液滴檢測(cè)器組件，所述液滴檢測(cè)器組件還包括形成在所述光導(dǎo)附近的透鏡，以當(dāng)接收來(lái)自由所述噴射元件正確噴射的液滴的散射光時(shí)增加在所述光檢測(cè)器處的光強(qiáng)度。
6.如權(quán)利要求1所述的液滴檢測(cè)器組件，還包括光源，所述光源發(fā)射光束以使光從所述液滴散射。
7.一種用于確定噴射液滴位置的液 滴檢測(cè)器組件，所述液滴檢測(cè)器組件包括: 基板； 形成在所述基板上的噴射元件，所述噴射元件用于噴射所述液滴； 光源，所述光源使光從所述液滴散射； 第一光導(dǎo)，所述第一光導(dǎo)形成在所述基板上且與所述噴射元件相鄰，用于當(dāng)所述液滴在相應(yīng)的第一視野內(nèi)時(shí)選擇性地接收從所述液滴散射的光； 第一光檢測(cè)器，所述第一光檢測(cè)器形成在所述第一光導(dǎo)中，以檢測(cè)由所述第一光導(dǎo)接收的光； 第二光導(dǎo)，所述第二光導(dǎo)形成在所述基板上且與所述噴射元件相鄰，用于當(dāng)所述液滴在相應(yīng)的第二視野中時(shí)選擇性地接收從所述液滴散射的光； 第二光檢測(cè)器，所述第二光檢測(cè)器形成在所述第二光導(dǎo)中，以檢測(cè)由所述光導(dǎo)接收的光。
8.如權(quán)利要求7所述的液滴檢測(cè)器組件，其中，所述第一視野與所述第二視野部分重疊從而限定共同的視野。
9.如權(quán)利要求8所述的液滴檢測(cè)器組件，其中，正確噴射液滴通過(guò)所述共同的視野。
10.如權(quán)利要求7所述的液滴檢測(cè)器組件，其中，所述第一光導(dǎo)在所述噴射元件的第一側(cè)上并且所述第二光導(dǎo)在所述噴射元件的第二側(cè)上。
11.如權(quán)利要求10所述的液滴檢測(cè)器組件，其中，所述第一光導(dǎo)接收從位于所述噴射元件的第一側(cè)上的液滴散射的光，但排斥從位于所述噴射元件的第二側(cè)上的液滴散射的光。
12.如權(quán)利要求11所述的液滴檢測(cè)器組件，其中，所述第二光導(dǎo)接收從位于所述噴射元件的第二側(cè)上的液滴散射的光，但排斥從位于所述噴射元件的第一側(cè)上的液滴散射的光。
13.如權(quán)利要求7所述的液滴檢測(cè)器組件，所述液滴檢測(cè)器組件還包括分別在所述第一光導(dǎo)和所述第二光導(dǎo)中的透鏡，所述透鏡用于將接收的光分別集中在所述第一光檢測(cè)器和第二光檢測(cè)器上。
14.一種液滴檢測(cè)器組件，包括: 基板，所述基板具有形成在其上的室層，所述室層限定噴射室，所述噴射室具有形成在其內(nèi)的噴射元件以噴射液滴； 光源，所述光源使光從噴射液滴散射； 光導(dǎo)，所述光導(dǎo)形成在所述室層中且與所述噴射室相鄰，所述光導(dǎo)具有不同的部分重疊的視野，所述光導(dǎo)從所述不同的部分重疊的視野接收由所述液滴散射的光； 光檢測(cè)器，所述光檢測(cè)器形成在所述光導(dǎo)中，以檢測(cè)由所述光導(dǎo)接收的光，被檢測(cè)的光的強(qiáng)度指示與所述液滴之間的距離，以用于所述液滴的位置的三角測(cè)量。
15.如權(quán)利要求14所述的液滴檢測(cè)器組件，所述液滴檢測(cè)器組件還包括檢測(cè)器電路和控制器，所述檢測(cè)器電路提供與被檢測(cè)的光相關(guān)的信號(hào)，所述控制器控制所述噴射元件并基于所述信號(hào)來(lái)確定 噴射液滴的位置。
【文檔編號(hào)】B41J2/125GK103459158SQ201180069398
【公開(kāi)日】2013年12月18日 申請(qǐng)日期:2011年3月20日 優(yōu)先權(quán)日:2011年3月20日
【發(fā)明者】A.戈夫亞迪諾夫, C-H.陳 申請(qǐng)人:惠普發(fā)展公司，有限責(zé)任合伙企業(yè)