专利名称：用于喷墨液滴定位校准的方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明一般地涉及在形成平板显示器期间使用的喷墨打印系统，更具体地说，本发明涉及用于喷墨液滴定位的装置和方法。
背景技术：
平板显示器产业已经在努力使用喷墨打印来制造显示装置，特别是用于平板显示器的彩色滤波器。由于在打印图样期间向其中沉积墨水的象素井(pixel well)可能特别小，所以发生打印错误的可能性很大。所以，经常需要对衬底进行检查以确保墨水得到了正确的沉积。因此，期望有有效的方法和装置，用于对喷墨打印的衬底进行检查并对打印参数进行调整。
发明内容
本发明在某些方面提供了一种喷墨液滴定位的方法。该方法包括在喷墨打印设备处提供校准衬底；将墨水滴沉积到所述校准衬底上；测量所述墨水滴在所述校准衬底上的降落位置；以及用测得的所述墨水滴降落位置将后续墨水滴沉积到衬底。
本发明在某些方面提供了另一种喷墨液滴定位的方法。该方法包括确定衬底上墨水滴的期望沉积位置；用喷墨打印系统在所述衬底上沉积所述墨水滴；检测所述被沉积的墨水滴在所述衬底上的沉积位置；对所述沉积位置与所述期望位置进行比较；确定所述沉积位置与所述期望位置之间的差异；以及通过对喷墨打印系统的参数进行调整，对所述沉积位置与所述期望位置之间的差异进行补偿。
本发明在某些方面提供了一种用于喷墨打印的系统。该系统包括适于将墨水沉积到衬底上的至少一个喷墨打印喷嘴以及适于对喷墨打印喷嘴沉积在衬底上的墨水的位置进行检测的成像系统。该系统还包括控制器，控制器适于将所述衬底上沉积的所述墨水的位置与期望沉积位置进行比较，确定所述衬底上沉积的所述墨水的位置与所述期望沉积位置之间的差异，并通过对所述喷墨打印系统的至少一个打印参数进行调整来对沉积到所述衬底上的所述墨水的位置与所述期望沉积位置之间的差异进行补偿。
本发明在某些方面提供了用于喷墨打印的系统。该系统包括其上具有至少一个校准标志的校准衬底和适于将墨水沉积到校准衬底的至少一个喷墨打印头。该系统还包括控制器，控制器适于对使用所述至少一个喷墨打印头在所述校准衬底上沉积所述墨水进行控制，检测所述被沉积的墨水在所述校准衬底上的沉积位置，将所述沉积位置与所述至少一个校准标记进行比较，确定所述沉积位置与所述至少一个校准标记之间的差异，并通过调整喷墨打印系统的参数对所述沉积位置与所述至少一个校准标记之间的差异进行补偿。
根据下列具体实施方式
、权利要求和附图，可以更加清楚本发明的其他特征和方面。
图1A是根据本发明某些方面的喷墨打印系统的正视图。
图1B是根据本发明某些方面的喷墨打印系统的侧视图。
图2是用于本发明某些方面的喷墨打印头的放大示意图。
图3是根据本发明某些方面的校准衬底的俯视图。
图4是图示了根据本发明某些实施例的喷墨液滴定位的第一示例性方法的流程图。
图5是图示了根据本发明某些实施例的喷墨液滴定位的第二示例性方法的流程图。
图6是图示了根据本发明某些实施例的喷墨液滴定位的第三示例性方法的流程图。
具体实施例方式
本发明提供了用于在喷墨打印系统中的衬底上精确地定位墨水滴的系统和方法。根据本发明，可以在喷墨打印系统中提供检查系统，该系统能够对衬底上沉积的墨水的位置误差进行检测和/或校正。衬底上沉积的墨水的位置误差可能由下列因素引起喷墨喷嘴失调、喷墨喷嘴故障和/或堵塞、墨水滴大小和/或沉积速度的变化、衬底中的缺陷(例如皱纹、翘曲、高地、谷底等)、喷墨打印系统中的机械缺陷等。本发明的检查系统可以包括成像和控制系统，所述成像和控制系统能够对测试打印操作期间沉积到衬底上的墨水滴的轨迹和/或实际降落位置进行测量，对实际降落位置与期望降落位置进行比较，并采用这些信息来确定预期位置误差。在某些实施例中，检查系统可以向喷墨打印系统的控制器提供信息，以使控制器能够通过改变某些特性而对这些位置误差进行补偿，所述特性例如墨水滴大小、墨水滴沉积速度、墨水滴沉积时机、喷墨喷嘴/打印头的位移和/或对准、喷墨打印载物台的运动和/或其他性能规格。
在同一实施例或其他实施例中可以包括校准步骤，其中本发明的喷墨打印系统可以将墨水沉积到衬底上，并且墨水滴的实际降落位置可以与期望降落位置进行比较以得到任何位置误差图。然后可以用根据位置误差图得到的信息在打印操作期间进行实时校正，和/或对喷墨打印系统的参数进行调整以便在打印操作之前对位置误差进行补偿。
在一种具体实施例中，可以提供一种使墨水精确降落到衬底上的方法。这种示例性方法可以包括提供校准衬底(例如标有二维校准标记阵列的衬底)，墨水可以喷射到所述校准衬底上。可以测量某些或者全部所喷射的墨水相对于期望降落位置(例如校准标记)的实际降落位置。测得的位置(例如相对于期望降落位置的实际降落位置)和/或相应的偏移数据可以绘制到计算机文件(例如数据图或数据表)中。来自这个计算机文件的信息可以用于对喷墨打印系统中某些或全部的喷墨打印头和/或喷嘴进行调整。在某些实施例中，可以调整喷墨打印头和/或喷嘴的定时、脉冲、位置、速度、行进方向和/或其他属性。在同一实施例或其他实施例中，可以对脉冲位置进行时机校正，以便将墨水滴精确地降落到校准标记或其他适当的墨水滴降落位置上。与之类似，这种示例性方法可以用于创建衬底运动路径的图，并在发生喷墨打印时用该图对喷墨打印头和/或载物台沿第一方向的位置进行调整，而用脉冲定时调整和/或其他方法来对沿第二方向的降落位置进行调整。
图1A和图1B分别图示了本发明的喷墨打印系统一种实施例的正视图和侧视图，它们大体上由标号100表示。本发明一种示例性实施例中的喷墨打印系统100可以包括打印桥(print bridge)102。打印桥102可以位于载物台104上方和/或耦合到载物台104。载物台104可以支撑衬底106。
打印头108、110、112可以支撑在打印桥102上。打印桥还可以支撑成像系统114。一个或多个衬底成像系统116可以支撑在载物台104下方其他地方(例如连接到载物台104下方，和/或打印桥102或其他打印桥上)。测距仪118(下面会说明)也支撑在打印桥102上。
用于将光发送到目视装置122的光源120可以支撑在打印头108-112和/或相邻的载物台104下方。成像系统114、衬底成像系统116、测距仪118、光源120和/或目视装置122可以(例如逻辑上和/或以电的方式)耦合到一个或多个成像系统控制器124。与之类似，打印头108-112和/或打印桥102可以(例如逻辑上和/或以电的方式)耦合到系统控制器126。
在图1A和图1B的示例性实施例中，打印桥102可以以有利于喷墨打印的方式支撑在载物台104上方。打印桥102和/或载物台104可以沿正负X和正负Y方向各自独立地运动，如图1A中X方向箭头和Y方向箭头以及图1B中的Y方向箭头所示。在同一实施例或其他实施例中，打印桥102和载物台104可以是可旋转的。打印桥102可以对任意数目的打印头108-112和/或传感器(例如成像系统114、测距仪118)进行支撑并使之移动。衬底106可以设在可动载物台104顶上，在某些实施例中也可以耦合到可动载物台104。
尽管图1A和图1B中打印桥102上示出了三个打印头108-112，但是应当明白，可以将任意数目的打印头安装到打印桥102上和/或与打印桥102结合使用(例如数目为1个、2个、3个、4个、5个、6个、7个等的打印头)。打印头108-112各自都可以分配单一色彩的墨水，在某些实施例中，也可以是能够分配多种色彩的墨水。喷墨打印头108-112可以是在水平方向、垂直方向和/或旋转方向上可运动和/或可对准的，以便精确地安置喷墨液滴。打印桥102也可以是可运动和/或可转动的，以便为了精确的喷墨打印而对打印头108-112进行定位。在操作中，喷墨打印头108-112可以以液滴形式(例如参见图2和图3)分配墨水(例如从喷嘴)。
成像系统114和衬底成像系统116可以定向为朝向衬底106，并可以捕捉衬底116的静止图像和/或运动图像。前述接合于此的美国专利申请No.11/019,930中说明了用于喷墨打印系统中的示例性成像系统。与之类似，成像系统114和衬底成像系统116可以包括一个或多个高分辨率数字式线扫描相机、基于CCD的相机和/或其他适当的相机。也可以采用其他数目的成像系统。
在一种示例性实施例中，可以采用与打印头所用的位置和方式相类似的位置和方式将成像系统114耦合到打印桥102。即，成像系统114可以进行与打印头108-112类似的转动和运动，并可以在打印头108-112附近运动或可以与它们分开。成像系统114可以包括单一的相机，在某些实施例中也可以包括成簇布置的多个相机(例如2个、3个等)。成像系统114可以位于打印头108-112的任意侧，也可以以填隙方式布置。可以将成像系统114倾斜以对完整的打印行程进行捕捉(例如捕捉衬底106上墨水滴的图像)，也可以将其以任何方向倾斜来捕捉衬底106上不同位置的图像。
在某些实施例中，成像系统114可以对衬底106的图像和/或从打印头108-112释放的墨水滴的图像进行捕捉。成像系统114优选为能够对这样的图像进行捕捉，所述图像的质量足以辨别直径约2μm到约100μm的墨水滴。因此，成像系统114可以包括望远变焦镜头，并可以具有高分辨率(例如至少约1024×768象素)。成像系统114还可以装有自动的变焦和/或聚焦部件。
衬底成像系统116可以具有与成像系统114类似的性能规格和特性。因此，衬底成像系统116可以捕捉衬底106的静止图像和/或运动图像。尽管在图1B中图示为位于衬底106下方，但是可以理解，衬底成像系统116可以位于能够提供衬底106图像的任意位置处。衬底成像系统116可以检测(例如通过成像)衬底106的缺陷和/或衬底106表面上的碎片。在某些实施例中，衬底成像系统116可以位于打印桥102上、另一个打印桥(未示出)上、喷墨打印系统100中另外的位置处、或者喷墨打印系统100之外的位置处。
测距仪可以检测从喷墨打印头108-112到衬底106的距离(例如间隔)。测距仪118还可以确定衬底106的高度(例如厚度)。测距仪118可以是能够履行这些功能以及其他相关功能的任何适当传感器。前述结合于此的律师号为No.10465的文档中说明了喷墨打印系统中所用的示例性传感器。在此示例中，可以采用激光传感器。激光传感器可以以高采样率和高精度对衬底106和/或载物台104的厚度和/或高度进行测量。一种可以买到的激光传感器示例是日本大阪的Keyence Corp.制造的LC-series激光位移计。可以买到的另一种传感器示例是新加坡Omron Electronics PteLtd制造的Omron ZS-Series。在可替换实施例中，测距仪118可以是另外的传感器，例如超声距离传感器。
光源120可以将光束发送到目视装置122。在一种示例性实施例中，光源120可以发送纳秒脉冲激光以照明由喷墨打印头108-112连续产生的墨水滴。由于激光具有更快、更精确的开关控制和受限的方向性，所以可以被选为优选的光源。光源120快速精确的开关控制在这些应用中很重要，激光束受限的方向性使所分配的墨水的图像更加清晰。可能需要较高功率的脉冲激光器来确保在短照明脉冲期间获得足够的图像强度。在某些实施例中，激光的公路可以在约0.001mW与20mW之间。对于视场在约0.1mm与5mm之间的成像系统114要捕捉的以约8m/s速度行进的墨水滴，光源120需要以小于约200毫秒的时间间隔进行脉动。也可以使用其他的激光功率、脉冲宽度和/或占空比、和/或波长。
在一种示例性实施例中，可以在一个图像帧中拍摄墨水滴的两个图像。可以以受控的间隔对光源120进行激发，以使墨水滴尚未行进到视场之外。两个图像之间的距离可以用于测量墨水滴行进的距离。这些信息可以用于计算墨水滴的速度。
在一种实施例中，视觉装置122可以是电荷耦合器件(CCD)相机。由于从喷墨打印头108-112分配的墨水滴可能相当小(例如直径约2μm到约100μm)，所以可能需要望远变焦镜头。目视装置122可以优选地具有高分辨率(例如至少1024×768象素)以提高液滴检测的分辨率。目视装置122还可以装有自动的变焦和/或聚焦装置(未示出)。也可以使用其他的相机类型和/或分辨率。在某些实施例中，可以调整目视装置122的位置，包括高度和安装角，以与所分配墨水滴的轨迹对准。目视装置122的视场可以例如在约0.1mm到约5mm之间，目视装置122的景深可以例如在约0.05mm到约5mm之间，以便拍摄从喷墨打印头108-112分配的墨水滴的、大小可能是直径约2μm到约100μm的图像。也可以采用其他的视场和/或景深。前述结合的美国专利申请No.11/123,502中说明了用于本发明的喷墨打印系统中的示例性光源120和目视装置122。光源120和目视装置122可以用于测量墨水滴的大小、墨水滴的速度、和/或墨水滴的其他属性。
成像系统控制器124可以对从成像系统114、衬底成像系统116、测距仪118、光源120和/或目视装置122接收到的图像信息进行处理。成像系统控制器124还可以向这些同样的装置发送命令和控制信息。成像系统控制124可以是任何合适的计算机或计算机系统，包括但不限于大型计算机、微型计算机、网络计算机、个人计算机和/或任何适当的处理装置、处理部件或处理系统。同样，成像系统控制器124可以包括专用硬件电路或硬件与软件的任何适当组合。
与之类似，打印桥102、载物台104和/或喷墨打印头108-112可以耦合到系统控制器126。系统控制器126可以适用于对喷墨打印操作中打印桥102、载物台104和/或喷墨打印头108-112的运动进行控制。系统控制器126还可以控制用于喷墨打印头108-112的喷射脉冲信号。在至少一种实施例中，成像系统控制器124和系统控制器126可以包括单个的控制器或多个控制器。
图2图示了本发明所用喷墨打印头108的放大示意图。喷墨打印头108可以耦合有任意数目的喷嘴202-220用于喷射墨水。墨水滴可以从喷嘴202-220沉积到衬底106上。
图1A、图1B和图2的示例性打印头108可以耦合有任意数目的喷嘴202-220。在一种示例性实施例中，打印头108可以具有一行或多行喷嘴202-220，每行具有约128个喷嘴。为了简单起见，图2中示出了10个喷嘴202-220。在至少一种实施例中，喷嘴202-220是垂直对准的，以便将墨水滴(图2中由虚线表示)喷射到衬底106上的期望沉积位置222，期望沉积位置222可能与实际沉积位置224不同。
由于各种原因，喷嘴202-220中可能有一个或多个失调。例如，在清洁操作期间，喷嘴可能被其他元件推离适当位置，或者，喷嘴也可能由于制造缺陷而歪斜。与之类似，喷嘴202-220部分堵塞可能造成墨水滴的分配如同喷嘴202-220失调一样。图2将喷嘴212和218表示为失调。喷嘴212和218的失调可能造成墨水滴的位置不当。例如，来自喷嘴218的墨水滴可能试图将墨水滴喷射到期望沉积位置222，但该位置与实际沉积位置224不同。
在一种示例性实施例中，可能需要使墨水滴在所有方向上以+/-10微米或更小的精度水平沉积到期望沉积位置222。另外，最好可以对不同几何形状的小图样进行精确和有效的打印，因此就必须能够沉积不同大小的墨水滴。不同大小的墨水滴可能需要不同的墨水滴速度。以不同速度来沉积不同大小的墨水滴可能造成墨水滴的沉积不准确(例如沉积到不同于期望沉积位置222的实际沉积位置224)，与失调的喷嘴212和218类似。
图3图示了用于本发明的校准衬底300的俯视图。校准衬底300可以具有任意数目的校准点302-312。
校准衬底300可以是喷墨打印系统100在校准步骤中所用的衬底。在一种示例性实施例中，校准衬底300可以是这样的衬底，它没有缺陷或具有已知的缺陷，并标有校准点302-312。校准衬底300可以在校准处理中重复使用。在可替换实施例中，校准衬底可以是新衬底或用过的衬底，可以在校准打印步骤之后对该衬底进行分析以确定正确的墨水滴布置。
在一种示例性实施例中，校准点302-312可以是校准衬底300上指示期望沉积位置的标记。在一种可替换实施例中，校准点可以是校准衬底300表面上预先确定的象素井。在另一种实施例中，校准点302-312可以在进行测试打印之后确定。即，可以不预先确定它们，而是根据测试打印中使用了喷墨打印头的哪些喷嘴来确定。
校准点302-312可以以任何适当的图样来布置。在图3的示例性实施例中，校准点302-312可以以间距彼此相等的网格形式布置。在可替换实施例中，校准点302-312可以随机布置。在其他的实施例中，校准点302-312可以以小群(例如两个或更多校准点彼此距离很近)的形式布置。可以使用任意适当数目的校准点。
图4图示了根据本发明对喷墨液滴进行定位的第一示例性方法400。该示例性方法开始于步骤402。
在步骤404，确定墨水滴的期望沉积位置。期望沉积位置可以是校准衬底300上的校准点302-312。在此实施例中，校准点302-312可以是喷墨打印之前已知的。
在一种可替换实施例中，期望沉积位置可以是衬底106上的期望沉积位置222。期望沉积位置可以根据任何适当判据来确定，例如根据衬底106的象素井(未示出)。在此实施例中，可以对衬底106进行部分打印(例如打印到实际沉积位置224)。
在步骤406，可以在衬底上沉积一个或多个墨水滴。例如，一个或多个墨水滴可以通过喷墨打印头108(和/或打印头110-112)沉积到衬底106上。在一种可替换实施例中，一个或多个喷墨打印头108-112可以将一个或多个墨水滴沉积到校准衬底300上。
在步骤408，可以检测衬底上沉积的一个或多个墨水滴的沉积位置。在一种示例性实施例中，墨水滴在衬底106上的实际沉积位置224可以由成像系统114来检测。成像系统114可以捕捉衬底106的图像，包括期望沉积位置222和实际沉积位置224。另外或可替换地，成像系统114可以捕捉与期望沉积位置222和实际沉积位置224有关的位置信息(例如二维或三维空间中的位置)。在同一实施例或其他实施例中，衬底成像系统116可以捕捉衬底106的图像，包括期望沉积位置222和实际沉积位置224。成像系统114和/或衬底成像系统116收集的信息(例如捕捉的图像和/或位置信息)可以传递到成像系统控制器124和/或系统控制器126。
在另一种实施例中，可以从喷墨打印系统100拆下衬底106，也可以以其他方式对衬底106进行成像或诊察以检测一个或多个墨水滴的沉积位置。
在步骤410，可以将所沉积的墨水滴的沉积位置与期望位置进行比较。在一种示例性实施例中，成像系统控制器124和/或系统控制器126可以把由成像系统114和/或衬底成像系统116收集的位置信息和/或图像与已知的跟期望沉积位置222的有关位置信息结合使用，来对期望沉积位置222和实际沉积位置224进行比较。
在步骤412，可以确定沉积位置与期望位置之间的差异。在一种示例性实施例中，在步骤410之后，成像系统控制器124和/或系统控制器126可以采用算法来确定期望沉积位置222与实际沉积位置224之间的差异。
确定期望沉积位置222与实际沉积位置224之间差异的步骤可以包括获得一个或多个期望沉积位置222的图，覆盖一个或多个相应的实际沉积位置224的图，并将这些结果记录到文件中(例如打印到二维或三维图中，或创建这样的图)。在另一种实施例中，确定期望沉积位置222与实际沉积位置224之间差异的步骤可以包括创建或使用对照表，所述对照表是喷墨打印头108-112的喷射时机的校正因子或校正偏移(例如用于喷嘴202-220的脉冲宽度和/或幅值)。也可以采用确定期望沉积位置与实际沉积位置之间差异的其他方法。
在步骤414，可以通过调整喷墨打印系统的一个或多个参数，来对沉积位置与期望位置之间的差异进行补偿。在一种示例性实施例中，被调整的参数可以包括墨水滴质量、墨水滴的沉积速度、墨水滴的沉积时机、喷墨喷嘴/打印头的位移和/或对准、喷墨打印系统载物台的运动等。
例如，可以根据来自对照表的校正因子来调整参数，以改变所沉积的墨水滴的轨迹。在另一种实施例中，可以使用期望沉积位置222和实际沉积位置224来计算喷墨打印系统100中一个或多个参数的改变。
例如，采用实际沉积位置224的坐标，则可以使用下面的公式来计算新的行进时间、墨水滴初始速度或喷射角度x＝v0tcosθz=v0tsinθ-gt22]]>其中
X方向和Z方向示于图2；v0是墨水滴的初始速度；t为墨水滴的行进时间；θ是墨水滴的轨迹相对于X轴的初始角度；g为重力加速度。
根据实际降落位置224可以知道轨迹的X分量、由测距仪118确定Z分量、用光源120和目视装置122确定初始速度、以及用期望沉积位置222和实际沉积位置224计算出初始角度，则可以计算出行进时间。本领域技术人员可以注意到并认识到，这些只是简化的公式。具体地说，这些公式忽略了空气阻力，并将墨水滴按照二维平面(例如图2所示的X-Z平面)内运动的质点来处理。成像系统控制器124和/或系统控制器126可以采用这些公式或其他适当的公式来计算要改变的喷墨打印系统参数。
在同一实施例或其他实施例中，可以不经测量就使用已知的或估计的打印参数值。可以使用已知的和/或计算出的喷墨打印系统参数的任意组合来对同一参数或其他参数的调整进行计算。例如，对喷嘴202-220的脉冲宽度和/或幅值的调整可以不依赖于衬底106的厚度，或者与该厚度无关。
墨水滴的质量和速度可以是喷嘴202-220的喷射脉冲宽度和幅值的函数。前述结合于此的美国专利申请No.11/061,148和前述结合于此的美国专利申请No.11/061,120中说明了用于对打印头喷嘴的脉冲宽度和幅值进行调整的装置和方法的细节。根据从成像系统控制器124和/或系统控制器126接收的信息(例如来自对照表的校正因子)，可以对喷嘴202-220的喷射脉冲宽度和/或幅值进行调整，从而对打印系统所沉积的墨水滴的质量和/或速度进行调整。然后可以将调整过质量和/或速度的墨水滴沉积到衬底106上。
与之类似，可以根据来自成像系统控制器124(和/或系统控制器126)的信息来调整喷射脉冲的宽度和/或幅值以改变墨水滴沉积的时机。在一种示例性实施例中，如果喷嘴218如图2所示布置，衬底106沿+X方向行进，则可以将喷嘴218定时为较早喷射(根据从成像系统控制器124和/或系统控制器126接收的信息)，以使喷嘴218输出的墨水滴降落到期望沉积位置222处。
可以对喷墨打印头108-112和/或喷嘴202-220的角度或位置进行调整来补偿实际沉积位置224与腔沉积位置222之间的不一致。对喷墨打印头108-112和/或喷嘴202-220的角度或位置的调整可以用来调整墨水滴的喷射轨迹。在一种示例性实施例中，成像系统控制器124和/或系统控制器126可以向喷墨打印头108-112发送控制信号。控制信号可以指示运动量和/或旋转量，以使喷墨打印头108-112在期望沉积位置222处沉积墨水滴。在同一实施例或其他实施例中，可以为了相同目的而向喷嘴202-220发送控制信号。在另一种示例性实施例中，成像系统控制器124和/或系统控制器126可以向喷墨打印头108-112、打印桥102、载物台104或喷墨打印系统100的任何其他元件传递控制信号，指示运动速度和/或方向中的运动量和/或调整量的程度。
在操作中，如果没有检测到实际沉积位置224，则可以通过成像系统控制器124和/或系统控制器126产生警告状态。警告状态可以指示喷嘴202-220堵塞或其他类似的状态。警告状态可以使喷墨打印挂起(例如通过来自系统控制器126的信号)。在同一实施例或其他实施例中，警告状态可以造成将未检测到实际沉积位置224的指示传递到外部控制站(未示出)。
这种方法在步骤416结束。
转向图5，其中图示了根据本发明的喷墨打印中第二示例性方法500的流程图。这种示例性方法开始于步骤502。
在步骤504，对衬底106进行成像。在一种示例性实施例中，衬底成像系统116可以捕捉衬底106的图像和/或位置信息。衬底106的图像和/或位置信息可以转换为衬底的二维或三维图，或者也可以以其他方式处理(例如转换为高低点的图表以便对照表中使用)。对衬底106进行成像的步骤可以包括检测衬底106中的缺陷(例如皱纹、翘曲、高地、谷底等)。在一种可替换实施例中，衬底106可以在喷墨打印系统100外部进行成像，和/或可以具有已知的变化和/或缺陷，这些已知的变化和/或缺陷可以传递到成像系统控制器124和/或系统控制器126。
在步骤506，可以检测喷墨打印系统100中打印参数(例如喷嘴失调、墨水滴速度等)的变化。在一种示例性实施例中，对打印参数中变化的检测可以包括校准步骤。在校准步骤期间，可以如上所述进行测试打印。测试打印所得的结果可以用于确定和/或记录打印参数的变化。在一种可替换实施例中，可以用外部的系统和/或方法来检测打印参数的变化。
在步骤508，可以根据被成像的衬底106和任何检测到的打印参数变化来计算校正因子。成像系统控制器124和/或系统控制器126可以用步骤504中获得的衬底106的信息和步骤506中确定的打印参数变化来计算对打印参数的改变，这种改变是使墨水滴降落在期望沉积位置222(例如使用对照表、位置算法、构造校正图等)所需的。
校正因子可以对步骤506中未检测到变化的打印参数进行更改。例如，如果在步骤506中确定喷嘴218失调(如图2所示)，则校正因子可以包括用于增大从喷嘴218喷射墨水滴的速度的因子，以使墨水滴降落在期望沉积位置222。这种校正可以在对喷嘴218的调整之外进行，也可以取代所述调整。也可以使用任何其他适当的校正因子。可以计算并使用多个校正因子来调整墨水滴的降落位置。
在步骤510，可以根据步骤508中计算得到的校正因子来调整喷墨打印系统100的至少一个打印参数。对打印参数的调整已在上文中结合方法400的步骤414进行了讨论。
在步骤510中对至少一个打印参数进行调整之后，在步骤512可以用喷墨打印系统100将墨水滴沉积到期望沉积位置。在一种示例性实施例中，喷墨打印头108的失调喷嘴218可以将墨水滴沉积(例如喷射)到衬底106上。作为对打印参数调整(例如增大初始墨水滴速度)的结果，并根据步骤508中确定的校正因子，墨滴可以沉积到期望沉积位置222。
这种方法在步骤514结束。
图6图示了根据本发明的某些实施例，对喷墨液滴进行定位的一种示例性方法的流程图。这种方法开始于步骤602。
在步骤604，可以检测衬底的变化。用于检测衬底变化的方法和装置已经在上文中结合方法500的步骤504(对衬底进行成像)进行了讨论。
在步骤606，用喷墨打印系统100将墨水沉积到衬底上。在一种示例性实施例中，可以从喷墨打印头108的喷嘴218将墨水滴沉积到衬底106上。
在步骤608，可以检测所沉积的墨水滴相对于期望沉积位置的实际沉积位置。用于对期望沉积位置和实际沉积位置进行检测的示例性方法和装置已经在上文中结合步骤404(确定期望沉积位置)、步骤504(对衬底进行成像)和步骤408(检测实际沉积位置)进行了讨论。
在步骤610，可以根据实际沉积位置和期望沉积位置计算校正因子。用于计算校正因子的一种方法示例已经在上文中结合方法500的步骤508(计算校正因子)进行了说明。
在步骤612，根据步骤610中确定的校正因子来调整喷墨打印系统的至少一个打印参数。用于对打印参数进行调整的示例性方法已经在方法400的步骤414(调整打印参数)中进行了讨论。
在步骤612中对至少一个打印参数进行调整之后，在步骤614将墨水滴沉积到期望沉积位置。在一种示例性实施例中，喷墨打印头108的失调喷嘴218可以将墨水滴沉积(例如喷射)到衬底106上。作为对打印参数进行调整(例如增大初始墨水滴速度)的结果，并根据步骤610中确定的校正因子，墨水滴可以沉积到期望沉积位置222。
这种方法在步骤616结束。
前述说明公开了本发明的仅用于示例的实施例；本领域普通技术人员易于想到对上述公开的方法和装置的修改，它们落在本发明的范围之内。例如，尽管上述示例方法分别涉及在方法500和方法600的步骤512和步骤614中对墨水滴的初始速度进行调整，但是本领域普通技术人员可以明白，这些方法也可以应用于调整其他打印参数(例如墨水滴质量、喷墨打印头108-112的位置、载物台104的速度等)。而且，本发明还可以应用到间隔器成形(spacer formation)、偏光器涂覆及纳米级微粒电路成形。
因此，尽管已经结合其具体实施例公开了本发明，但是应当理解，其他实施例可以落在由权利要求限定的本发明的精神和范围之内。
权利要求
1.一种喷墨打印方法，包括确定墨水滴在衬底上的期望沉积位置；用喷墨打印系统在所述衬底上沉积所述墨水滴；检测所述被沉积的墨水滴在所述衬底上的沉积位置；将所述沉积位置与所述期望位置进行比较；确定所述沉积位置与所述期望位置之间的差异；以及通过对喷墨打印系统的参数进行调整，对所述沉积位置与所述期望位置之间的差异进行补偿。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，对所述喷墨打印系统的参数进行调整包括对所述喷墨打印系统分配的墨水滴的速度进行调整。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，对所述喷墨打印系统的参数进行调整包括对所述喷墨打印系统分配的墨水滴的质量进行调整。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，对所述喷墨打印系统的参数进行调整包括对所述喷墨打印系统分配的墨水滴的轨迹进行调整。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，对所述喷墨打印系统的参数进行调整包括对所述喷墨打印系统分配的墨水滴的喷射脉冲时机进行调整。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，对所述喷墨打印系统的参数进行调整包括指示警告状态。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述警告状态是喷墨打印头堵塞的标记。
8.一种喷墨打印方法，包括在喷墨打印设备处提供校准衬底；将墨水滴沉积到所述校准衬底上；测量所述墨水滴在所述校准衬底上的降落位置；以及利用测得的所述墨水滴降落位置将后续墨水滴沉积到衬底。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述衬底是彩色滤波器衬底，所述彩色滤波器衬底并非所述校准衬底。
10.根据权利要求8所述的方法，其中，利用测得的所述墨水滴降落位置将墨水滴沉积到衬底包括绘制所述测得的降落位置的图并调整喷射脉冲的时机。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，绘制所述测得的降落位置的图包括将所述降落位置的坐标记录在表中。
12.根据权利要求8所述的方法，其中，所述校准衬底是标有校准标记的制造用衬底。
13.根据权利要求8所述的方法，其中，利用测得的所述墨水滴降落位置将后续墨水滴沉积到衬底包括调整所述喷墨打印系统分配的墨水滴的速度。
14.根据权利要求8所述的方法，其中，用测得的所述墨水滴降落位置将后续墨水滴沉积到衬底包括调整所述喷墨打印系统分配的墨水滴的质量。
15.根据权利要求8所述的方法，其中，用测得的所述墨水滴降落位置将后续墨水滴沉积到衬底包括调整所述喷墨打印系统分配的墨水滴的轨迹。
16.根据权利要求8所述的方法，其中，用测得的所述墨水滴降落位置将后续墨水滴沉积到衬底包括调整所述墨水滴的喷射脉冲定时。
17.一种用于喷墨打印的系统，包括至少一个喷墨打印喷嘴，适于将墨水沉积到衬底上；成像系统，适于对所述衬底上由所述喷墨打印喷嘴沉积的所述墨水的位置进行检测；以及控制器，适于将所述衬底上沉积的所述墨水的位置与期望沉积位置进行比较，确定所述衬底上沉积的所述墨水的位置与所述期望沉积位置之间的差异，并通过对所述喷墨打印系统的至少一个打印参数进行调整来对沉积到所述衬底上的所述墨水的位置与所述期望沉积位置之间的差异进行补偿。
18.根据权利要求17所述的系统，还包括适于对所述至少一个喷墨打印喷嘴进行控制的驱动器。
19.根据权利要求17所述的系统，其中，控制器使用对照表来确定所述衬底上沉积的所述墨水的位置与所述期望沉积位置之间的差异。
20.根据权利要求17所述的系统，其中，控制器通过创建对照表来确定所述衬底上沉积的所述墨水的位置与所述期望沉积位置之间的差异。
21.一种用于喷墨打印的系统，包括校准衬底，其上具有至少一个校准标记；至少一个喷墨打印头，适于将墨水沉积到所述校准衬底上；以及控制器，适于对使用所述至少一个喷墨打印头在所述校准衬底上沉积所述墨水进行控制，检测所述被沉积的墨水在所述校准衬底上的沉积位置，将所述沉积位置与所述至少一个校准标记进行比较，确定所述沉积位置与所述至少一个校准标记之间的差异，并通过调整喷墨打印系统的参数对所述沉积位置与所述至少一个校准标记之间的差异进行补偿。
全文摘要
本发明公开了用于喷墨液滴定位的方法和装置。第一方法包括确定衬底上墨水滴的期望沉积位置；用喷墨打印系统将墨水滴沉积到衬底上；检测衬底上沉积的墨水滴的沉积位置；将沉积位置与期望位置进行比较；确定沉积位置与期望位置之间的差异，并通过调整喷墨打印系统的参数对沉积位置与期望位置之间的差异进行补偿。本发明还提供了许多其他的方面。
文档编号B41J2/07GK1939730SQ200610152430
公开日2007年4月4日 申请日期2006年9月29日 优先权日2005年9月29日
发明者约翰·M·怀特, 伊曼纽尔·比尔, 纪宏彬, 林正宗, 栗田伸一 申请人:应用材料公司