TWI441581B - 虛擬用於將墨點印刷在基板上的印刷頭的方法及儲存裝置 - Google Patents

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Description

虛擬用於將墨點印刷在基板上的印刷頭的方法及儲存裝置
本發明係關於一種以高印點配置精密度在基板上印刷印點的方法以及用以執行此方法的儲存媒體。
印刷電路板或PCB為用於互連電子元件的獨立(self-contained)模組，其範圍從常見蜂鳴器或呼叫器以及收音機到精密雷達與電腦系統的裝置內可發現。電路一般由導電材料沈積薄層或「印刷」在絕緣板(就是基板)表面上來形成。個別電子組件放置在基板上，並且焊接至互連電路。接觸指沿著基版的一或多邊緣當成至其他PCB或外部電氣裝置的連接器，例如切換開關。印刷電路板可具有執行單一功能，例如信號放大器，或多重功能的電路。
其他兩種電路組合都與印刷電路板有關。一種是積體電路，有時稱為IC或微晶片，除了IC包含以電化方式在非常小的矽晶片表面上「成長」許多電路與組件以外，其執行與印刷電路板類似的功能。一種是混成電路，如同名稱所暗示，看起來像是印刷電路板，但是內含一些組件，成長在基板表面上而不是放置在表面上並焊接之。
電路印刷是一項新興技術，藉由以簡單的印刷操作取代昂貴的光微影處理，來降低電路生產成本。利用直接在基板上印刷電路圖案，而非使用傳統電路製造中使用的精密並耗時的光微影處理，電路印刷系統可大幅降低生產成本。印刷的電路圖案可包括實際電路特徵(即是將併入最終 電路的元件，例如薄膜電晶體的閘極、源極與汲極區域、信號線、光電裝置組件等)，或可為後續半導體製程(例如蝕刻、植入等)的遮罩。
印刷臘圖案可用來當成製造PCB的銅蝕刻遮罩。雷射直接成像(LDI)為目前使用的免遮罩光微影方法。其使用雷射將圖案的光柵圖樣之影像直接寫在光阻上。為了節省成本，其必須具有特別高速的光阻。另外，使用雷射直接成像時並無合適的焊接遮罩圖案製作方法，這是PCB製程中的最終電路光微影步驟。
一般而言，電路印刷牽涉到利用光柵位元圖沿著單一軸(「印刷行進軸」)通過剛性基板來沈積印刷溶液(一般為有機材料)。複數印刷頭，尤其是併入這些印刷頭的噴墨器的配置，都會經過最佳化，用來沿著印刷行進軸印刷。圖案的印刷以光柵方式進行，使用印刷頭進行「印刷回合」通過基板，而印刷頭內的噴墨器將印刷溶劑各別液滴分配至基板上。在每一印刷回合終止時，印刷頭相對於基板的位置常會在開始新印刷回合之前調整成與印刷行進軸垂直。印刷頭持續以此方式進行印刷通過基板，直到電路圖案印刷完全為止。
一旦印刷溶劑液滴從印刷頭的噴墨器分配時，則墨滴本身會透過濕潤作用黏附到基板上並且固化定位。沈積材料的大小與外形由過程中濕潤和凝固的競爭進行支配。在印刷相變材料情況下，當印點將熱能量傳遞至基板時就會凝固，並回復到固態形式。在其他情況下，膠狀懸浮液例 如在溶劑或載體內的有機聚合物以及電子材料懸浮液會被印刷及弄濕至基板，而留下印刷特徵。印刷溶劑與基板的熱情況與材料特性，連同四周大氣情況，決定沈積的印刷溶劑從液態轉變成固態的特定速率。
墨點安置精密度對於半導體製程來說極為重要，無法有良好的墨點安置精密度會導致圖案製作缺陷，而降低產量並造成裝置效能不一致。
為了具有高墨點安置精密度，吾人極度想要擁有能夠以想要的間距或所要間隔的倍數平均分隔噴墨器之印刷頭。因此，常見的為具有一列平均分隔噴墨器的印刷頭。然後，可相對於處理動作方向旋轉，如此可調整在噴墨器之間的間隔。不過，市面上可見的某些商業印刷頭具有高密度間隔不均的噴墨器。雖然高密度噴墨器是所要的特徵，不過間隔不均卻非所要。目前來說，具有不均勻間隔噴墨器的印刷頭用於特定系統內，利用選擇未顯著偏移所要位置的噴墨器並且以低定址性印刷來產生高墨點安置精密度。這限制合格印刷的噴墨器數量，因此縮小了印刷頭內具有高密度噴墨器的優點。
某些印刷頭在噴墨器位置有些偏移，這可能是有計畫導入的或由其他生產限制所造成。例如：具有噴墨器間距169.32μm(對應至150dpi)的印刷頭在150DPI的倍數上(600DPI、1200DPI等)能夠產生理想的印刷墨點位置。不過，若某些噴墨器不在169.32μm的理想位置內而有所偏差，則當以150DPI印刷時，印刷墨點的墨點安置精密度將 受到偏移所限制。
如此，需要一種使用具有隨機/不均勻相隔噴墨器位置的印刷頭及粗略對準，多個印刷頭以高墨點安置精密度印
此處揭示一種使用具有多處隨機/不均勻相隔噴墨器位置的複數印刷頭及粗略對準多個印刷頭的印刷墨點方法，其具有高墨點安置精密度。此方法使用視覺系統，藉由從所有印刷頭精密地決定墨點位置並以高定址性印刷來達成。只要墨點位置可再生並且其他系統誤差可忽略，墨點安置精密度將由可定址性來決定。
根據示範具體實施例的觀點，提供一種以高墨點安置精密度在基板上印刷墨點之方法。該方法包含：設定印刷系統的複數個組件，其中該複數個組件包含相機以及一或多印刷頭，在每一印刷頭上具有一或多噴墨器；從至少一印刷頭的所有該噴墨器射出至少一墨滴；使用該相機測量該印刷墨點距離該印刷頭的位置；以及將該測量的墨點位置儲存在一共用座標系統內，當成描述在至少一虛擬印刷頭上的多處初始虛擬位置。
根據示範具體實施例的其他觀點，在此提供一種儲存媒體儲存一組程式指令，可在資料處理裝置上執行並且用於以高墨點安置精密度在基板上印刷墨點。該組程式指令包含：複數指令，用於設定印刷系統的複數個組件，其中該複數個組件包含相機以及一或多印刷頭，在每一印刷頭上具有一或多噴墨器；複數指令，用於從至少一印刷頭的 所有該噴墨器射出至少一墨滴；複數指令，用於使用該相機測量該印刷墨點距離該印刷頭的位置；以及複數指令，用於將該等測量的墨點位置儲存在一共用座標系統內，當成描述在至少一虛擬印刷頭上的初始虛擬位置。
下面詳細說明的某些部分係依據利用傳統電腦組件(包含中央處理單元(CPU)、CPU的記憶儲存裝置以及所連接的顯示裝置)執行關於資料位元的操作之演算與符號代表所呈現。這些演算說明與代表為精通資料處理技術的人士用來將其工作內容傳達給其他精通此技術人士的最有效方式。演算法一般考慮為導致所要結果的前後一致之步驟順序。這些步驟為所需的物理量之物理操作。通常，雖然非必要，不過這些量亦採用可以儲存、傳輸、結合、比較以及操縱的電或磁性信號形式。為了時間上方便起見，原則上因為常用，所以這些信號代表位元、數值、元件、符號、字元、詞彙、數字等。
不過，吾人應該瞭解，所有這些與類似詞彙都與適當的物理量相關連，並且僅為適用這些量的便利符號。除非以下討論特別說明，否則從下列討論中可瞭解，整個說明書的討論運用例如「處理」、「運算」、「計算」、「判定」或「顯示」等詞表示電腦系統或類似電子計算裝置的動作以及處理，其操縱以及轉換代表電腦系統暫存器以及記憶體內物理(電子)量的資料成為類似代表電腦系統記憶體、暫存器或其他這種資訊儲存、傳輸或顯示裝置內物理 量的其他資料。
示範具體實施例也關於執行在此所討論操作的裝置。此裝置可特別建造用於所要目的，或可包含一般用途電腦，其可利用該電腦內儲存的電腦程式選擇性啟動或重新設置。這種電腦程式可儲存在電腦可讀取儲存媒體內，例如但不受限於任何碟片種類，包含磁碟片、光碟片CD-ROM以及磁性光學碟片、唯讀記憶體(ROMs)、隨機存取記憶體(RAMs)、EPROMs、EEPROMs、磁性或光學卡或任何一種適合儲存電子指令的媒體，並且每一種媒體都連接至電腦系統匯流排。
此處顯示的演算法與顯示本質上與任何特定電腦或其他裝置無關。許多一般用途系統可運用依照此處教示的程式，或可改善便利性來建構更特殊的裝置來執行此處說明之方法。從底下說明將對許多這些系統結構有所瞭解。此外，示範具體實施例並未參考任何特定程式語言來說明。吾人將瞭解，許多程式語言可用於實施此處說明的示範具體實施例教學。
機器可讀取媒體包含用於以機器可讀取形式儲存或傳送資料的任何機制(例如電腦)。例如：機器可讀取媒體包含唯讀記憶體("ROM")、隨機存取記憶體("RAM")、磁碟儲存媒體、光學儲存媒體、快閃記憶體裝置以及電子、光學、聲音或其他傳播信號形式(例如載波、紅外線信號、數位信號等)，在此只提供一些範例。
在說明示範具體實施例時，此處的「資料」一詞為指 示或包含資訊的物理信號。在此情況下，為物理光線的圖形或代表物理光線的資料集合之「影像」可包含字元、字以及文字以及其他特徵，例如圖形與電路佈局。當在與部分或全部影像有關的資料項目上操作時，執行了「影像處理」操作。
即使在許多已知的案例之一內只有格式化、取樣或產生單一影像像素，該影像可為高可定址性影像，所有這些都適用於許多具體實施例。一高可定址性像素可為一包含複數個高可定址性像素事件的像素，其中例如每一高可定址性像素事件對應至關於該像素的寫入墨點特定空間安置，並且具有在特定空間安置上呈現寫入墨點屬性之值。例如在二進位高可定址性像素內，每一高可定址性像素事件都為單一位元，指示寫入墨點在對應的空間安置上為「開啟」或「關閉」。一般而言，如上面所使用，高可定址性提及格線的空間取樣在一維度內比其他維度還要高之像素格線。
高可定址性通常也提及成像方法，其中成像裝置能夠比寫入墨點的尺寸更精準地定位寫入墨點。例如：一般高可定址性系統可運作40μm寫入墨點，在與光柵線垂直的方向內有600 DPI的可定址性，並且在光柵線方向內有4800 DPI的可定址性。
高可定址性也提及寫入比輸入至寫入系統具有較高取樣解析度的影像。類似地，高可定址性也提及至少在一維度內取樣解析度高於輸入解析度的像素。例如：300 DPI 的輸入解析度可轉換成600 DPI，而該解析度轉換稱之為高可定址性。
寫入高可定址性影像的系統一般使用時脈調變、調幅、脈衝寬度調變、脈衝寬度位置調變或同等程序來調校雷射或類似寫入裝置。雷射掃描器以外的成像裝置也可運用高可定址性。例如：噴墨裝置可具有以高可定址性產生墨點安置的噴墨率，並且LED影像列可以相對於墨點尺寸以及二極體間隔還高的頻率「啟動」LED事件。
此處所說明示範具體實施例的一或多個特徵可適用於任何數位影像，包含例如高可定址性影像。
更進一步，吾人已知對於大部分以數位方式生產影像的系統而言，在文件輸送至掃描區域時使用機械系統適當對準文件。當使用機械系統以及方法時，一般在掃描器擷取文件之前並無法將文件完美對準掃描平面上的位置。如此，就要運用適合微調的電子系統與方法，這是精密對準影像所需。
例如：當影像感應器擷取輸入文件或影像之前其已經相對於感應器旋轉，則會產生「歪斜」現象。歪斜修正為已知的影像處理，利用判斷文件相對於文件邊緣的旋轉幅度與方向，並對影像資料採取相對逆向旋轉，來消除歪斜。
此時請參閱圖式，第1圖顯示適合用來實施示範具體實施例觀點的印刷系統2之基本架構。印刷系統2包含電腦/工作站(或PC)4，其包含許多功能，例如類比波形產生 器6、數位波形產生器8、視訊畫面捕捉器10以及動作控制器12。
類比波形產生器6產生用於多個壓電印刷頭14的噴嘴之低電壓波形13。波形放大器16將接收自類比波形產生器6的信號放大。數位波形產生器8產生用於影像每一像素的數位印刷資料。視訊畫面補捉器10擷取視訊影像並與相機18通訊。動作控制器12移動基板與平板(未顯示)，產生位置觸發20。
第2圖為印刷系統2的另一說明。請注意，雖然此處說明的具體實施例係關於示範用的電路印刷，這些具體實施例也適用於需要來自印刷系統的高解析度特性之任何情況。印刷系統2包含立架30用於支撐(並且選擇性轉移)基板32，以及固定至印刷支撐結構36的印刷組體34。電腦/工作站4當成系統控制器以及資料處理器。立架30包含旋轉平台38，可用於調整基板32的方位。另外可包含旋轉平台38上選用的對準設備40，以提供基板32粗略的定位與捕捉。印刷組體34顯示有印刷頭14(位於旋轉固定件上)以及固定在剛性固定器42上的相機18(具有高倍率)。吾人將瞭解，在剛性固定器42上可獨立固定多個印刷頭14。每一印刷頭14都包含一或多個固定在噴墨器基座46的噴墨器44。噴墨器44設置成將印刷墨滴散佈在基板32上。根據所形成的印刷圖案種類以及所欲之用途，印刷墨水可包含許多材質，包含相變材料，例如蠟或光阻(形成半導體處理遮罩)，以及膠狀懸浮液，例如可溶解處理的電子(即是 導體、半導體或介電質)材料，以及有機或無機材料(例如用於形成IC特徵)。基板32包含其上可形成圖案的任何材料，例如晶圓、玻璃板或甚至是可撓材料，例如織物或塑膠。如後續將討論到的，根據許多具體實施例，噴墨器44可有許多排列方式。
電腦/工作站4設定成從資料來源48接收佈局資料，例如PCB或IC佈局資料，然後提供適當控制信號至印刷支撐結構36以及/或立架30。資料來源48可包含任何佈局資料來源，包含網路電腦、透過區域網路(LAN)或廣域網路(WAN)連接的佈局資料庫，或甚至是CD-ROM或其他可移除式儲存媒體。電腦/工作站4所提供的控制信號控制印刷頭14相對於基板32移動時的動作以及印刷行動。請注意，印刷行動可由印刷支撐結構36、立架30或這兩者的組合所帶動。進一步注意，印刷行動不必牽涉到印刷頭本身的實際移動，因為印刷頭14可固定不動，而由立架30移動基板32。電腦/工作站4也耦接以接收並處理來自相機18的成像資料。相機18可提供印刷系統2之手動或自動校準能力。
為了要從印刷系統2獲得所要的電路圖案的結果，PCB或IC佈局資料必須經過適當處理，印刷頭14必須正確配置，並且印刷頭14必須相關於立架30精密對準與校準。
如之前所提到，具有不均勻間隔噴墨器的印刷頭常用於系統內，藉由選擇未顯著偏移所要位置的噴墨器，並且減少參與印刷的噴墨器組數來產生高墨點安置精密度。為 了要獲得比參與印刷的噴墨器還要細緻的印刷解析度，則必須來回多印刷幾次。不過，這限制合格印刷的噴墨器數量，因此縮小了印刷頭內具有高密度噴墨器的優點。更進一步，某些印刷頭內有些噴墨器位置偏移或有些噴墨器之特性為射出的墨滴軌跡跟法線有夾角，這會削減或導致其他生產限制。如此，若某些噴墨器不在理想位置內而有所偏差，則印刷時，印刷墨點的墨點安置精密度將受到偏移所限制。
第3圖顯示與相關基板104未平行的印刷頭102之範例。這可能是因為印刷頭102內凸起、傾斜等所導致。這造成許多噴墨器106與基板104之間的間隙g1、g2等不同。這些許多間隙g1、g2等的差異將導致注射墨滴108的飛行時間差異(Δ t)。
飛行時間已知為t=g/v，其中g為間隙並且v為注射墨滴的速度。
飛行時間差(Δ t)會在處理方向內轉換成印刷墨點的位置差(Δ y)。並且Δ y=(Δ t)*u，其中u為基板移動速度。
吾人將瞭解，在高速印刷時Δ y將變大，並且若不修正，則會降低墨點安置精密度。當使用流程圖(第4圖、第8圖以及第9圖)的演算法在所要印刷速度以獲得精密墨點位置時，可避免因為凸起/傾斜所造成的墨點安置不精密。
為了避免印刷頭的這些與其他問題，可使用下列具有以高墨點安置精密度印刷的方法：(1)設定適當設備(即是在合理的範圍內對準多個印 刷頭等)；(2)從所要印刷頭的所有噴墨器射出墨滴(假設印刷頭具有隨機/不均勻間隔的噴墨器位置)；(3)使用視覺系統(例如相機)精密測量從印刷頭到墨點的位置；(4)使用檢查過的墨點位置資料當成具有新噴墨器位置的新虛擬印刷頭；(5)使用虛擬印刷頭說明、計算改良式噴墨器發射秘訣；以及(6)以高可定址性以及多次來回進行印刷，以獲得高墨點安置精密度。
請參閱第4圖，將進一步詳細說明印刷方法。在第一階段內設定設備。起初，具有多個噴墨器44的多個印刷頭14固定在相關於基板32以及要印刷影像的所要位置內(不需非常精密對準)，如第5圖內所示(墨滴已經從印刷頭射出的側視圖)(202)。相機18以機械剛性方式相關於印刷頭14來固定，如此可觀察到來自每一印刷頭的印刷墨點203，並且以可再生方式相關於印刷頭來測量其位置(204)。請參閱第6圖，這為具有印刷墨點203的基板32之俯視圖，請注意參考編號205代表來自整個虛擬噴墨器陣列中第一噴墨器在與處理掃描方向P垂直的方向內之墨點。
印刷速度V根據下列公式設定(206):V =S ×E ,　　　(1)
其中S為所要的墨點安置精密度，並且E為最高射出 頻率。
接下來，連續射出許多墨滴，如此印刷頭14處於穩定射出模式(208)，留下幾個像素的間隙(210)。
請參閱第二階段，一到許多墨滴從所要印刷頭14的所有噴墨器44射出(212)。
然後，使用相機18精密測量印刷墨點203的位置。如第7圖內所示，基板32位於相機18之下，並且相機18可在印刷墨點203上變焦與聚焦(214)。測量所有印刷墨點203的位置座標(216)。然後，將位置儲存起來。這些墨點位置當成「虛擬印刷頭」的描述，然後精密印刷至這些位置。
隨後，可對虛擬印刷頭的描述進行改善或修改。噴墨器的總數及其個別墨點都可重新測量並且覆寫位置資料。稍後可用類似方式修改或校準虛擬印刷頭描述。
噴墨器的子集合(一或許多)可印刷複數墨點，該等印點可被檢查。這些墨點的位置可與初始虛擬印刷頭描述所預測的預期位置比較。這些差異將說明藉由(A)移動實體印刷頭或(B)修改虛擬位置資料，將平移以及/或旋轉施加於所有虛擬印刷頭位置。利用只檢查噴墨器的子集合並且定義修正措施，則可迅速修改整個虛擬位置資料。應該注意者，在這些位置內的差異可稱為差量、誤差、位移、轉移、偏移、校準或標示業界內常用的其他名稱。
利用檢查印刷影像來評估印刷墨點的精密度。墨點位置內的誤差將顯示在印刷影像內。若最終印刷影像與預測影像比較，則可辨識出誤差。揭露墨點位置誤差的影像用 於標示業界內，例如：使用偏移墨點印刷的歪斜、連續線段會出現抖動、鋸齒外觀。在此可找出哪個噴墨器導致偏移墨點，並且可測量該墨點安置中的誤差。有了此誤差資訊之後，藉由(A)單獨變更每一墨點位置或(B)決定一般平移以及/或旋轉施加於虛擬位置或實體噴墨器，可改善或更新虛擬印刷頭位置的描述。
虛擬印刷頭不僅只是當測量位置，而是測量位置重複計算，使得產生「印刷空間」內2或更多噴墨器墨點的更新測量位置，所有墨點位置都可在可再生精密度之內決定。
將印刷頭「虛擬化」並將其與特定但是常用座標系統相關聯之方法為(1)將1號噴墨器定義為原點，如此從該印刷頭之測量墨點中減去1號噴墨器的X,Y座標，以及(2)在執行線性配合於這些墨點位置之後，減掉斜率。以此方式，複數虛擬墨點位置只關於本身定義。如此，可從印刷機中取出印刷頭，並且在稍後虛擬印刷頭位置仍舊有效時重新安裝(賦予相同的印刷速度並與目標基板表面成垂直關係)。
接下來，開始印刷想要之影像。根據所要的印刷解析度，墨點安置精密度、影像檔案以及虛擬印刷頭，計算建構射出時間、位置以及來回次數的印刷方法。設計層會以適當解析度光柵化，達成所要的墨點安置精密度S (218)。印刷頭之一的噴墨器與具有有效印刷資料的第一光柵行對齊(220)。作第一次來回而那噴墨器在那第一光柵行內產生 特徵。在相同的來回期間，其他噴墨器(具有複數虛擬墨點位置通過需要印刷複數行)的也會射出墨滴。若需要印刷更多欄，則印刷頭會移動位置，並且進行另外來回。在與掃描方向垂直的方向內，在經過多次來回之後，可實現非常高的解析度，如此增加與處理方向垂直的每一已知距離內可印刷行的數量。在處理方向內，利用增加處理方向內每一已知距離的允許噴墨事件，可實現非常高的解析度。
在最終階段內，吾人想要以高可定址性以及多次來回進行印刷，以獲得高墨點安置精密度。此牽涉到從與所有現用印刷頭的每一噴墨器對準之每一光柵行擷取印刷資料(222)。藉由使用墨點安置資料，而非噴墨器位置，可選擇用於每一噴墨事件的噴墨器、光柵行以及光柵列。此時印刷與每一噴墨器相關聯的資料(224)。在與處理掃描方向垂直的方向內之整個虛擬噴墨器陣列的第一噴墨器與具有有效印刷資料的下一光柵行對準(226)。換言之，此為陣列一邊上最外面的噴墨器(請參閱第6圖)。在此來回期間將通過其他光柵行的任何虛擬噴墨器都可排定時間參加。重複步驟222、224和226直到已經從光柵行擷取所有印刷資料(228)。
如此，根據虛擬印刷頭描述，計算要使用的印刷順序，以製作所要的影像。然後，運用虛擬印刷頭描述，影像可以計算出來的印刷順序來印刷。根據此方法，以4800 DPI印刷將產生5.3微米的墨點安置誤差，連同加上可能會有已知噴墨器的任何墨滴噴出角度改變。
測量印刷墨點的位置將補償所有會重複發生的問題，例如噴墨器位置內的熱感應變化、噴墨器變化造成注墨速度改變等。吾人想要印刷頭之間盡可能對準，並且讓與理想位置之間的偏移降至最低，如此可限制來回移動的次數。吾人也應該瞭解，特別是在校準期間，應使用穩定的基板以避免測量失真。另外，例如溫度的這些環境因素也應該控制到最小影響程度。
上述校準程序可用快速視覺系統依照需求經常執行。
如此，該系統包含動作控制以及視覺來精密決定印刷墨點位置。若系統具有視覺系統觀看墨點位置並使用此資訊以高可定址性印刷，則可使用具有不均勻間隔噴墨器的印刷頭獲得優良墨點安置精密度的墨點。
另外，若印刷頭噴墨器產生位置可隨時再生的墨點(在所需公差內)，則可能(A)相關於彼此校準噴墨器的相對墨點位置，以及(B)根據測量的墨點位置子集合之墨點位置重新計算絕對墨點位置。步驟(A)只能完成一次，而步驟(B)則盡可能經常執行。
上面以及第4圖已經詳細說明用於單一印刷頭的校準步驟(A)。第8圖內顯示的流程圖更詳細說明用於多個印刷頭的校準步驟(A)之範圍。起初，印刷頭14以所要角度安裝成具有隨機/不均勻間隔的噴墨器(不需精密對準)(302)。相機18以機械剛性方式相關於印刷頭14來固定，如此可觀察到來自每一印刷頭的印刷墨點(304)，並且以可再生方式相關於印刷頭來測量其位置。根據方程式(1)設定底階 252的速度V，而頂階254仍舊維持靜止(請參閱第5圖和第7圖)。
接下來，連續射出許多墨滴，如此印刷頭14處於穩定射出模式(308)，留下幾個像素的間隙(310)。
一到許多墨滴從所要印刷頭14的所有噴墨器44射出(312)。
然後，使用相機18精密測量自印刷頭14印刷墨點203的位置。如此，基板32位於相機18之下，並且相機可在第一印刷頭(314)上變焦與聚焦。然後，基板32位於相機18之下，並且相機可在來自第一噴墨器的墨點上變焦與聚焦(315)。然後測量位置座標(316)。請注意，變焦相機18會因為相機軸未確實與基板32的表面垂直而導致誤差。為若要避免這種誤差，每一次墨點測量時相機18只用一種焦點倍率會有所幫助。如此，相機18可拉近與拉遠，但是在每次墨點測量時焦點值應該相同。
下一個步驟為移動基板104，並且將相機118聚焦在來自下一個噴墨器(318)的印刷墨點上。測量從下一個噴墨器印刷的墨點之位置座標(320)，接下來，計算相關於從第一個噴墨器來的印刷墨點之相對座標(322)。繼續最後三個步驟，直到測量出印刷頭的所有噴墨器座標(324)。
再一次，基板104位於相機118之下，並且相機可在從下一個印刷頭的第一噴墨器來的印刷墨點上變焦與聚焦(326)。繼續直到獲得所有印刷頭14的噴墨器44之相關位置(328)。
最後，對每一印刷頭14的印刷墨點位置資料進行除歪斜(330)。減去藉由從線性配合於所有噴墨器墨點位置資料所計算的斜率，或採用噴墨器墨點的子集合成為印刷頭對準的特徵，來達成除歪斜操作。然後，利用減去第一噴墨器的位置，讓位置彼此相關。利用極座標可執行印刷頭的歪斜與除歪斜。印刷頭14的歪斜可由θ函數等於反正切(v/u)來決定，其中(0,0)為第一噴墨器的座標，及(u,v)為同一列內最後一個噴墨器的座標。在旋轉後點的座標可表示成u'=rcos(Θ)以及v'=rsin(Θ)，其中r=√(u2+v2)以及Θ為旋轉角度。
測量步驟(B)在第9圖所示之流程圖更詳細地描述。起初，一墨滴從所要印刷頭14的噴墨器44子集合射出(402)。在一個具體實施例內，子集合可由每一印刷頭中第一個和最後一個噴墨器所組成。然後，使用相機18精密測量印刷墨點距離印刷頭的位置。如此，基板104位於相機118之下，並且相機118可在第一印刷頭上變焦與聚焦(404)。接下來，基板32位於相機18之下，相機可在來自第一噴墨器的墨點上變焦與聚焦(405)。測量來自第一印刷頭的第一噴墨器之墨點位置座標(406)，然後，基板32被定位於相機18之下，相機可在來自印刷頭相同列最後一個噴墨器的墨點上變焦與聚焦(408)。
在下幾個步驟內，代表每一印刷頭目前總體位置以及對準的位置與歪斜因素被計算(410、412、414)，並且應用於步驟(A)內所獲得的所有噴墨器墨點之除歪斜相關位置 (416)，以獲得用印刷頭印刷時噴墨器墨點位置的精密絕對判斷。然後，基板104位於相機118之下，相機可在從下一個印刷頭的第一噴墨器印刷之墨點上變焦與聚焦(418)。執行此處理(B)用於印刷機內所有印刷頭(420)。
第10圖至第12圖顯示具有任意噴墨器佈局的印刷頭如何以高可定址性產生高墨點安置精密度。第10圖顯示具有任意噴墨器位置的印刷頭座標。第11圖顯示使用具有任意噴墨器位置的印刷頭，以顯示分散量高至42.33μm之600 DPI在通過處理方向印刷的直線範例。第12圖顯示使用具有任意噴墨器位置的印刷頭，以顯示分散量高至5.29μm之4800 DPI在通過處理方向印刷的直線範例。
示範具體實施例提出一種藉由補償在噴墨器墨點位置內的不精密以及多個印刷頭彼此未對準，以高墨點安置精密度印刷墨點之簡單方法。
2‧‧‧印刷系統
4‧‧‧電腦/工作站
6‧‧‧類比波形產生器
8‧‧‧數位波形產生器
10‧‧‧視訊畫面捕捉器
12‧‧‧動作控制器
13‧‧‧低電壓波形
14‧‧‧壓電印刷頭
16‧‧‧波形放大器
18‧‧‧相機
20‧‧‧位置觸發
30‧‧‧立架
32‧‧‧基板
34‧‧‧印刷組體
36‧‧‧印刷支撐結構
38‧‧‧旋轉平台
40‧‧‧對準設備
42‧‧‧剛性固定器
44‧‧‧噴墨器
46‧‧‧噴墨器基座
48‧‧‧資料來源
102‧‧‧印刷頭
104‧‧‧基板
106‧‧‧噴墨器
108‧‧‧注射墨滴
118‧‧‧相機
205‧‧‧墨點
203‧‧‧印刷墨點
252‧‧‧底階
254‧‧‧頂階
g1‧‧‧間隙
g2‧‧‧間隙
第1圖為本系統架構的示意圖；第2圖為立體圖，顯示適合用來實施示範具體實施例之觀點的印刷系統；第3圖顯示印刷頭，其未與相關的基板成平行；第4圖為流程圖，顯示根據示範具體實施例之觀點，用高墨點安置精密度在基板上印刷的方法；第5圖為側視圖，墨滴從印刷頭射出；第6圖為印刷墨點的基板之俯視圖；第7圖為相機聚焦在印刷墨點上的側視圖； 第8圖為流程圖，顯示根據示範具體實施例之其他觀點，相關於第一墨點來校正噴墨器相關墨點位置之方法；第9圖為流程圖，顯示根據示範具體實施例其他觀點測量絕對墨點位置之方法；第10圖為圖式，顯示具有任意噴墨器位置的印刷頭座標之圖式；第11圖為圖式，顯示使用具有任意噴墨器位置的印刷頭以600 DPI印刷通過處理方向的直線；以及第12圖為圖式，顯示使用具有任意噴墨器位置的印刷頭以4800 DPI印刷通過處理方向的直線。
4‧‧‧電腦/工作站
14‧‧‧壓電印刷頭
18‧‧‧相機
30‧‧‧立架
34‧‧‧印刷組體
36‧‧‧印刷支撐結構
38‧‧‧旋轉平台
40‧‧‧對準設備
42‧‧‧剛性固定器
44‧‧‧噴墨器
46‧‧‧噴墨器基座
48‧‧‧資料來源

Claims (4)

  1. 一種虛擬用於將墨點印刷在基板上的印刷頭之方法，該方法包括：設定具有一處理方向的印刷系統之複數個組件，其中該複數個組件包括一相機以及一或多個印刷頭，在每一印刷頭上具有一或多個噴墨器；從至少一個印刷頭的所有該噴墨器射出至少一墨滴，在一媒體上產生複數墨點；使用該相機測量距離該印刷頭的該等印刷墨點之位置，印刷頭係與一組產生該些印刷墨點的已知噴墨器之位置有關；將該印刷頭第一噴墨器定義為印刷頭座標系統的原點，其中在印刷頭上所有其他的噴墨器係位在與在該印刷頭座標系統中該第一噴墨器有關的固定點X及Y位置；執行線性配合於該些印刷墨點位置，其中線性配合係用來得到與印表機處理方向有關的該些印刷墨點的斜率；將該第一噴墨器的位置定義為該印刷頭座標系統的原點，且由該第一噴墨器產生的該墨點位置定義為在印刷媒體座標系統之原點，其中得到的該斜率從已量測的該些墨點位置減去，因而將該些墨點轉換至印刷頭座標系統；以及將該些獲得的墨點位置儲存在印刷頭座標系統 內，當成至少一虛擬印刷頭上的複數的初始虛擬位置。將該等產生的墨點位置儲存在印刷頭座標系統內，當成至少一虛擬印刷頭上的複數初始虛擬位置。
  2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中進一步包括：將印刷頭安裝入該印刷系統內；用該印刷頭印刷一墨點的子集合；檢查並測量該墨點的子集合，以找出之前定義用於該印刷頭的虛擬印刷頭座標系統；以及將該虛擬印刷頭座標系統與其內的該墨點位置相關聯至虛擬印刷系統。
  3. 一種儲存媒體，儲存一組程式指令，其可在一資料處理裝置上執行並且可用於虛擬將墨點印刷在基板上的印刷頭，該組程式指令包括：指令，用於設定印刷系統的複數個組件，其中該複數個組件包括一相機以及一或多印刷頭，在每一印刷頭上具有一或多個噴墨器；指令，用於從至少一印刷頭射出至少一墨滴在一媒體上產生複數的墨點；指令，用於使用該相機測量該等印刷墨點距離該印刷頭的位置，該印刷頭係與一組產生該些印刷墨點的已知噴墨器之位置有關；指令，將該印刷頭第一噴墨器定義為印刷頭座標系統的原點，其中在印刷頭上所有其他的噴墨器係位在與 在該印刷頭座標系統中該第一噴墨器有關的固定點X及Y位置；指令，執行線性配合於該些印刷墨點位置，其中線性配合係用來得到與印表機處理方向有關的該些印刷墨點的斜率；指令，將該第一噴墨器的位置定義為該印刷頭座標系統的原點，且由第一噴墨器產生的該墨點位置定義為在印刷媒體座標系統之原點，其中得到的該斜率從已量測的該些墨點位置減去，因而將該些墨點轉換至印刷頭座標系統；以及指令，用於將該些測量的墨點位置儲存在印刷頭座標系統內，當成至少一虛擬印刷頭上的複數的初始虛擬位置。
  4. 如申請專利範圍第3項之儲存媒體，其中該組程式指令進一步包括：指令，用於從一印刷頭上的該噴墨器子集合印刷複數個墨點；指令，用於檢查該等墨點；指令，用於決定與該印刷頭的該等初始虛擬位置不同之旋轉與轉移；以及指令，用於更新用於該印刷頭的該等虛擬位置；指令，用於根據該更新的虛擬印刷頭描述，計算要用來製作所要影像的印刷順序；以及指令，用於運用該已更新的虛擬印刷頭描述，用該計算的印刷順序來印刷影像。
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