ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПОЛНОФОРМАТНОГО МАТРИЧНОГО ДАТЧИКА ИЗОБРАЖЕНИЯ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТОЛЩИНЫ ПЛЕНКИ В РЕАЛЬНОМ ВРЕМЕНИ НА ОБОРУДОВАНИИ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПЛЕНКИ
USE OF FULL-SIZE MATRIX IMAGE SENSOR FOR MEASUREMENT OF FILM THICKNESS IN REAL TIME ON FILM MAKING EQUIPMENT

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
[0001] Настоящее изобретение относится к системе для обеспечения анализа осажденного материала, такого как отслеживание толщины пленки, осажденной на поверхности подложки, с помощью спектрофотометра.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[0002] В высококачественных печатных или издательских системах спектрофотометры используют для определения качества цветового выхода этой системы, а также для обеспечения механизма для регулировки характеристик цветового выхода указанной системы. Во многих таких системах спектрофотометр является устройством, которое расположено вне действующего оборудования и на которое переносят печатное издание от указанной системы для измерения. Для простоты использования и интеграции часто требуется встраивать спектрофотометр в тракт печати таким образом, что листы или носители сканируют автоматически с помощью небольшого взаимодействия с пользователем или без него. Встраиваемые спектрофотометры (inline spectrophotometers (ILS)) текущего уровня техники являются относительно дорогими и требуют технологий расширенной калибровки.
[0003] Требуется предоставление компактного спектрофотометра низкой стоимости для встроенных измерений цветового выхода и/или толщины.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0004] В соответствии с вариантом осуществления предоставлен способ обеспечения анализа толщины пленки с помощью спектрофотометра. Способ включает конфигурирование источника света для испускания светового пучка на пленку, осажденную на поверхности подложки, конфигурирование линейного датчика для приема света, отражающегося от осажденной пленки на поверхности подложки через градиентную линзу и линейно перестраиваемый фильтр, и конфигурирование процессора для определения толщины указанной пленки на основании спектральной отражательной способности указанной пленки, принятой от линейного датчика. Источник света и линейный датчик расположены рядом с поверхностью подложки. Градиентная линза расположена на оптическом пути света, отражающегося от поверхности подложки, между поверхностью подложки и линейно перестраиваемым фильтром. Линейно перестраиваемый фильтр расположен на оптическом пути света, отражающегося от поверхности подложки, между линейным датчиком и градиентной линзой. Линейно перестраиваемый фильтр является оптическим фильтром, имеющим покрытие для полосового пропускания. Свойство покрытия для полосового пропускания изменяется по длине линейно перестраиваемого фильтра таким образом, чтобы сдвигать центральную длину волны этого линейного перестраиваемого фильтра линейно по его длине.
[0005] В соответствии с другим вариантом осуществления предоставлен способ изготовления фоторецептора. Способ включает перемещение подложки со скоростью подачи подложки через систему для осаждения пленки, которая имеет по меньшей мере одну станцию для осаждения пленки; и активацию указанной по меньшей мере одной станции для осаждения пленки для осаждения жидкости на подложку. Количество указанной жидкости задается скоростью осаждения и объемом осаждения. Способ также включает формирование первого слоя на подложке из указанной жидкости; обеспечение света на встроенный спектрофотометр и получение спектроскопических ответных данных, представляющих по меньшей мере одно из указанных подложки и первого слоя. Свет отражается по меньшей мере от одного из поверхности первого слоя и поверхности подложки или пропускается через по меньшей один из первого слоя и подложки. Указанный способ также включает определение с использованием по меньшей мере одного электронного процессора и на основании указанных спектрофотометрических данных толщины по меньшей мере одного из подложки и первого слоя; сравнение с использованием по меньшей мере одного электронного процессора измеренного значения толщины с заранее определенным значением толщины; и регулировку по меньшей мере одного из скорости подачи подложки, скорости осаждения и объема осаждения.
[0006] В соответствии с еще одним вариантом осуществления предоставлена система для получения данных о толщине осажденных пленок с использованием спектрофотометра во время сборки фоторецептора. Система содержит: спектрофотометр, выполненный с возможностью получения спектроскопических ответных измерений света, отраженного от поверхности или пропущенного через поверхность по меньшей мере одного из подложки и слоя, осажденного поверх этой подложки; по меньшей мере один электронный процессор, соединенный с возможностью осуществления связи со спектрофотометром и выполненный с возможностью: определения с использованием по меньшей мере одного электронного процессора и на основании указанных спектрофотометрических данных толщины по меньшей мере одного из указанных подложки и слоя и сравнения с использованием по меньшей мере одного электронного процессора измеренного значения толщины с заранее определенным значением толщины; подающее устройство для подложки для обеспечения подложки со скоростью подачи подложки; и станцию для осаждения слоя, соединенную с возможностью осуществления связи с указанным по меньшей мере одним электронным процессором, причем станция для осаждения слоя выполнена с возможностью осаждения указанного слоя поверх подложки по меньшей мере с одним из скорости осаждения и объема осаждения.
[0007] Другие объекты, признаки и преимущества одного или большего количества вариантов осуществления станут понятны из последующего подробного описания, сопутствующих чертежей и прилагаемой формулы изобретения. Следует понимать, что как изложенное выше общее описание, так и последующее подробное описание являются только примерными и пояснительными и не являются ограничивающими настоящие идеи, как заявлено.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0008] Сопутствующие чертежи, которые включены в настоящую спецификацию и составляют ее часть, иллюстрируют варианты осуществления настоящих идей и вместе с описанием служат для объяснений принципов настоящих идей.
[0009] Различные варианты осуществления раскрыты посредством только примера со ссылкой на сопутствующие схематичные чертежи, на которых соответствующие ссылочные символы указывают на соответствующие части, а также:
[0010] на фиг. 1 показана система предшествующего уровня техники для определения спектрального коэффициента пропускания образцов с помощью спектрофотометра.
[0011] На фиг. 2 показан линейно перестраиваемый фильтр и график, изображающий спектр, измеренный с использованием этого линейного перестраиваемого фильтра.
[0012] На фиг. 3А-3В показаны различные виды системы для обеспечения цветового анализа тонерного изображения на несущей изображение поверхности с помощью спектрофотометра в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.
[0013] На фиг. 3С показан вид альтернативной системы для обеспечения спектрального анализа материала на поверхности подложки с помощью спектрофотометра в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.
[0014] На фиг. 4 показан упрощенный вид в вертикальном разрезе основных элементов ксерографического цветного печатающего устройства, показывающий контекст указанных различных вариантов осуществления. Следует отметить, что некоторые детали указанных чертежей были упрощены и изображены для облегчения понимания указанных вариантов осуществления, а не для сохранения строгой конструктивной точности, деталей и масштаба.
[0015] На фиг. 5 показан упрощенный вид в вертикальном разрезе основных элементов системы для изготовления ленточных фоторецепторов, показывающий контекст указанных различных вариантов осуществления.
ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0016] Теперь будет сделана ссылка в деталях на варианты осуществления настоящих идей, примеры которых иллюстрированы на сопутствующих чертежах. На всем протяжении чертежей одинаковые ссылочные обозначения были использованы для обозначения идентичных элементов. В последующем описании сделана ссылка на сопутствующий чертеж, который формирует его часть, и на котором показан посредством иллюстрации конкретный примерный вариант осуществления, в соответствии с которым могут практиковаться настоящие идеи. Соответственно, последующее описание является только примерным.
[0017] На фиг. 1 показана система предшествующего уровня техники, которая используется для определения спектрального коэффициента пропускания образцов с помощью спектрофотометра. Система содержит тестовый образец, источник света (не показан), массив самофокусирующихся линз (например, массив линз SELFOC), коллимирующую линзу, линейно перестраиваемый фильтр 108 и линейный датчик 110. Источник света испускает световые пучки на тестовый образец 102, а световые пучки, отражающиеся от тестового образца 102 или пропущенные через него, принимаются и анализируются посредством линейного датчика 110. Световые пучки, отражающиеся от тестового образца 102 или пропущенные через него, принимаются посредством линейного датчика 110 через массив 104 линз SELFOC, коллимирующую линзу 106 и линейно перестраиваемый фильтр 108. Влияние эффективного расширения номинальных характеристик полосы пропускания линейно перестраиваемого фильтра устраняется посредством коллимирования световых пучков (т.е. отражающихся от тестового образца 102), входящих в линейно перестраиваемый фильтр 108 и линейный датчик 110. Световые пучки (т.е., отражающиеся от тестового образца 102 или пропущенные через него) коллимируются посредством использования коллимирующей линзы 106, расположенной между массивом 104 линз SELFOC и линейно перестраиваемым фильтром 108.
[0018] Напротив, настоящее изобретение предлагает систему для обеспечения анализа толщины пленки, осажденной на поверхности подложки, с помощью спектрофотометра. Система настоящего изобретения лишена коллимирующей линзы, расположенной между градиентной линзой (например, линзой SELFOC) и линейно перестраиваемым фильтром. Настоящее изобретение предлагает сохранение зазора между линейно перестраиваемым фильтром и линейным датчиком, где размер этого зазора достаточно мал для обеспечения того, что влияние эффективного расширения номинальных характеристик полосы пропускания линейно перестраиваемого фильтра является допустимым. В соответствии с одним вариантом осуществления зазор, сохраняемый между линейно перестраиваемым фильтром и линейным датчиком, является небольшим, например, порядка 1 миллиметра. Кроме того, угловая расходимость света, отображенного градиентной линзой (например, линзой Selfoc) также сохраняется небольшой, таким образом, влияние эффективного расширения номинальных характеристик полосы пропускания линейно перестраиваемого фильтра является допустимым.
[0019] В соответствии с одним вариантом осуществления, как показано на фиг. 3А - 3С, каждая из сенсорных систем 300 и 310 настоящего изобретения содержит источник 301 света. На фиг. 3В источник 301 света расположен рядом с поверхностью 302 подложки и выполнен с возможностью испускания света на материал, расположенный в виде слоя, содержащего пленку 302А, подобную тонкой пленке, расположенной поверх подложки. На фиг. 3С источник света расположен рядом с подложкой и выполнен с возможностью испускания света через материал пленки 302А. Каждая из сенсорных систем 300 и 310 также содержит линейный датчик 308, расположенный рядом с поверхностью 302 подложки. Линейный датчик 308 может быть выполнен с возможностью приема света от источника света, такого как свет, отраженный одним или большим количеством из подложки, поверхности подложки и материала, сформированного в виде пленки 302А (как на фиг. 3В) или пропущенного через них (как на фиг. 3С). Сенсорная система также содержит градиентную линзу 304, помещенную на оптическом пути световых пучков, отражающихся от поверхности 302 подложки; и линейно перестраиваемый фильтр 306, помещенный на оптическом пути световых пучков, отражающихся от поверхности 302 подложки или пропущенных через нее. Градиентная линза является опциональной. Сенсорная система может быть лишена коллимирующей линзы, расположенной между градиентной линзой 304 и линейно перестраиваемым фильтром 306, а линейно перестраиваемый фильтр 306 и линейный датчик 308 разделены зазором G. Источник 301 света выполнен с возможностью испускания светового пучка на осажденную пленку 302А на поверхности 302 подложки. Линейный датчик 308 выполнен с возможностью приема световых пучков, отражающихся от осажденной пленки 302А на поверхности 302 подложки или пропущенные через нее. Световые пучки, отражающиеся от осажденной пленки 302А на поверхности 302 подложки, направляются на линейный датчик 308 посредством градиентной линзы 304. Градиентная линза 304 расположена между поверхностью 302 подложки и линейно перестраиваемым фильтром 306. Линейно перестраиваемый фильтр 306 расположен между линейным датчиком 308 и градиентной линзой 304.
[0020] В соответствии с одним вариантом осуществления поверхность 302 подложки системы для изготовления пленки выбирают из сетчатой подложки, такой как сетка, на которой во время изготовления осаждаются различные слои светочувствительной ленты. Например, поверхность 302 подложки системы для изготовления пленки может являться подложкой, которую подают посредством конфигурации непрерывной подачи или рулонной подачи. Подложка также может содержать любую подложку с поверхностью, на которую принимают тонерное изображение, например, в печатной системе, и она может являться промежуточной поверхностью (т.е. барабаном или лентой, где сформировано тонерное изображение до переноса на печатный документ). Например, "двойные" ксерографические цветные печатные системы (например, патенты США №5,278,589; 5,365,074; 6,904,255 и 7,177,585, каждый из которых включен в настоящий документ посредством ссылки) обычно содержат множественные печатающие механизмы, переносящие соответствующие цвета последовательно на промежуточную поверхность для переноса изображения (например, ленту или барабан) и затем на финальную подложку.
[0021] В целом, система для печати изображения имеет два важных размера: направление продвижения (или медленного сканирования) и направление поперечного продвижения (или быстрого сканирования). Направление, в котором перемещается поверхность подложки (т.е. несущая изображение поверхность) называется направлением продвижения (или медленного сканирования), а направление, в котором ориентировано указанное множество датчиков, называется направлением поперечного продвижения (или быстрого сканирования). Направление поперечного продвижения (или быстрого сканирования) в целом перпендикулярно направлению продвижения (или медленного сканирования).
[0022] В соответствии с одним вариантом осуществления объектом, осаждаемым на подложку, является материал, который может быть осажден как жидкость и впоследствии высушен в виде слоя, содержащего пленку 302А, подобную тонкой пленке. Пленка 302А может быть осаждена на сетчатой подложке, где указанная сетка освещается источником 301 света. В соответствии с другим вариантом осуществления объектом, осаждаемым на подложку, является отпечатанное тонерное изображение, например, на интересующем документе, где документ, подлежащий сканированию, освещается источником 301 света. Поверхность подложки может являться сетчатой поверхностью, такой как сетка, из которой изготовлены ленточные фоторецепторы, причем каждый слой ленточного фоторецептора осаждается на указанную сетку, в то время как эта сетка находится в движении. Соответственно, пленка 302А может быть из одного или большего количества слоев, которые составляют фоторецептор и осаждаются на подложку во время изготовления. Таким образом, подложка может являться сеткой, которая может содержать многие полимерные материалы. Соответственно, в одном варианте осуществления изображаемой пленкой 302А является слой фоторецепторного барабана, например, на сетке, где сканируемая сетка с осажденной на ней пленкой освещается источником 301 света. Подложка может частично или полностью пропускает часть света, испущенного этим источником света, или может частично или полностью отражать его. Подложку могут побуждать перемещаться в направлении продвижения посредством подающего устройства (не показано) системы, которая осаждает материал на подложку, например, печатной системы. Соответственно, линейный датчик 308 может быть выполнен с возможностью захвата спектрального ответа в направлении продвижения, направлении поперечного продвижения или в них обоих.
[0023] Источник 301 света может являться массивом светоизлучающих диодов (СИД) или другим подходящим источником света (например, люминесцентным источником света). Например, как показано в иллюстрированном варианте осуществления на фиг. 3В, источник 301 света может содержать два линейных массива 301А, 301В СИД, по одному на каждой стороне градиентной линзы 304 и линейного датчика 308. В соответствии с другим вариантом осуществления источник 301 света может содержать один линейный массив СИД. В соответствии с еще одним вариантом осуществления вместо двух линейных массивов СИД могут быть использованы массив СИД на одной стороне и отражающее зеркало на другой стороне. Массивы СИД могут быть все одного цвета, например, белого, или множества цветов, как описано в патенте США №6,975,949, включенном в настоящий документ посредством ссылки. Массивы 301А и 301В источников света могут содержать множество отдельных осветительных элементов, которые разнесены на расстояние в линейной компоновке. В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления осветительные элементы являются СИД, который разнесены на равные расстояния. В соответствии с одним вариантом осуществления для передачи света от СИД на пленку 302А могут использовать конфигурации световодов или линз.
[0024] Градиентная линза 304 расположена между поверхностью 302 подложки и линейно перестраиваемым фильтром 306. В соответствии с одним вариантом осуществления для перпендикулярного отображения осажденной пленки 302А на поверхности 302 подложки на линейный датчик 308 могут использовать градиентную линзу 304. В соответствии с одним вариантом осуществления градиентная линза 304 является линзой SELFOC или другой конфигурацией микролинз с заранее определенным углом а приема. Линза SELFOC является градиентной линзой, которая состоит из волокнистых стержней с параболическим индексным профилем. В соответствии с одним вариантом осуществления линза SELFOC имеет угол α приема приблизительно +/- 9 градусов.
[0025] В соответствии с одним вариантом осуществления линейно перестраиваемый фильтр 306 является оптическим узкополосным стеклянным фильтром с покрытием. В соответствии с одним вариантом осуществления центральная длина волны полосы пропускания линейно изменяется от одного конца линейно перестраиваемого фильтра до другого. В соответствии с другим вариантом осуществления центральная длина волны полосы пропускания изменяется логарифмическим образом по длине линейно перестраиваемого фильтра. В соответствии с одним вариантом осуществления линейно перестраиваемый фильтр содержит три различных слоя, покрытие для полосового пропускания, подложку и покрытие блокатора, с возможностью прохождения через которое выполнен свет, отражающийся от поверхности подложки. В соответствии с одним вариантом осуществления линейно перестраиваемый фильтр достигает своих спектральных характеристик с пленкой (например, покрытие для полосового пропускания), которая изменяется по толщине по своей передней поверхности.
[0026] Линейно перестраиваемый фильтр, который используется в настоящем изобретении, показан на фиг. 2. Как показано на фиг. 2, излучение 200 от источника (например, источника света), который производит широкий непрерывный спектр частот, падает на линейно перестраиваемый фильтр 202. В соответствии с одним вариантом осуществления излучение 200 называется широкополосным излучением. График на фиг. 2 показывает спектр, измеренный с использованием линейно перестраиваемого фильтра 202. На графике на фиг. 2 по вертикальной оси Y иллюстрирован коэффициент пропускания в процентах. По горизонтальной оси X на графике иллюстрирована длина волны, представленная в нанометрах.
[0027] Подходящий линейно перестраиваемый фильтр такого типа, который используется в настоящем изобретении, доступен в продаже от корпорации JDS Uniphase Corporation (TOStX), Милпитас, Калифорния. Свойства спецификаций неограничивающего примера такого линейно перестраиваемого фильтра раскрыты следующим образом: спектральный диапазон линейно перестраиваемого фильтра от 400 до 700 нанометров. Ширина полосы пропускания на уровне половинной мощности линейно перестраиваемого фильтра меньше или равна 1,5% центральной длины волны. Дисперсия линейно перестраиваемого фильтра равна 39,5 нанометров/миллиметр, где дисперсия линейного фильтра находится в пределах +/-0,8 нанометров/миллиметр. Пиковый коэффициент пропускания линейно перестраиваемого фильтра больше или равен 40% от полос пропускания между 400 нанометрами и 700 нанометрами. Блокирование вне полосы пропускания линейно перестраиваемого фильтра меньше или равно 0,1% среднего и меньше или равно 0,5% абсолютного, для полосы пропускания от 400 нанометров до 700 нанометров. Полная длина линейно перестраиваемого фильтра 8,87 миллиметров, где полная длина фильтра находится в пределах +/-0,05 миллиметров. Длина активной области линейно перестраиваемого фильтра равна 7,6 миллиметра (приблизительно 180 пикселей) номинально, приблизительно с центром со стороны. Полная ширина линейно перестраиваемого фильтра 1,00 миллиметров, где полная ширина фильтра находится в пределах +/-0,05 миллиметров. Толщина линейно перестраиваемого фильтра 1,1 миллиметра, где толщина фильтра находится в пределах +/-0,1 миллиметра.
[0028] Со ссылкой снова на фиг. 3А и 3В, в соответствии с одним вариантом осуществления линейный датчик 308 является, например, полноформатным матричным датчиком изображений (FWA, full width array). Полноформатный матричный датчик - это датчик, который проходит по существу по всей ширине (перпендикулярно направлению движения) перемещающейся поверхности подложки. Полноформатный матричный датчик выполнен с возможностью обнаружения любой требуемой части осажденной пленки при осаждении пленок поверх сетки. Полноформатный матричный датчик может содержать множество датчиков, равномерно разнесенных на интервалы (например, каждые 1/600 дюйма (600 точек на дюйм) в направлении поперечного продвижения (или быстрого сканирования). См., например, патент США №6,975,949, включенном в настоящий документ посредством ссылки. Следует понимать, что могут быть использованы другие линейные матричные датчики, такие как контактные датчики изображения, матричные КМОП-датчики или матричные ПЗС-датчики.
[0029] Предполагается, что настоящее изобретение может использовать микросхемы датчиков изображения, которые значительно меньше, чем ширина несущей изображение поверхности. Микросхема датчика выполнена с возможностью обнаружения только части отпечатанного изображения, а не всей ширины отпечатанного изображения. В соответствии с одним вариантом осуществления сенсорная система 300 настоящего изобретения может являться точечным или участковым спектрофотометром для выполнения точечных измерений. На фиг. 3А показана архитектура точечного датчика, в которой линейный датчик является одним датчиком на микросхемах. В архитектуре точечного датчика датчик на микросхемах содержит один ряд, где этот ряд содержит М пикселей. В архитектуре точечного датчика ориентация клина линейно перестраиваемого фильтра расположена по длине линейного датчика или датчика на микросхемах, где каждый пиксель датчика на микросхемах соответствует различному цвету на цветном участке. Подразумевается, что настоящее изобретение также может быть использовано для формирования изображений с пространственным разрешением по ширине страницы. В таком варианте осуществления полноформатный матричный датчик содержит N рядов, где каждый ряд полноформатного матричного датчика соответствует каждому цвету цветного участка. Каждый из этих рядов содержит М пикселей. В архитектуре полноформатного матричного датчика ориентация клина линейно перестраиваемого фильтра перпендикулярна ориентации клина линейно перестраиваемого фильтра в архитектуре точечного датчика. Другими словами, ориентация клина линейно перестраиваемого фильтра расположена вдоль N рядов полноформатного матричного датчика.
[0030] В соответствии с одним вариантом осуществления при использовании освещения от источника света выход линейного датчика будет указывать на отражательную способность по спектру. В соответствии с одним вариантом осуществления как для калибровки линейного датчика, так и для обработки данных об отражательной способности, обнаруженных линейным датчиком, может быть обеспечен процессор. Это может быть специализированное аппаратное обеспечение, подобное специализированным ИС или программируемым вентильным матрицам, программное обеспечение или комбинация специализированного аппаратного и программного обеспечения.
[0031] Конечный результат указанной системы состоит в том, что номинальные характеристики полосы пропускания линейно перестраиваемого фильтра 306 эффективно расширяются из-за зазора между линейно перестраиваемым фильтром 306 и линейным датчиком 308. Однако, как отмечено выше, настоящее изобретение предлагает, что если зазор между линейно перестраиваемым фильтром 306 и линейным датчиком 308 достаточно мал, и угловая расходимость света, отображенного градиентной линзой 304 достаточно мала, тогда эти влияния являются допустимыми.
[0032] В соответствии с одним вариантом осуществления, как показано на фиг. 3А - 3С, линейно перестраиваемый фильтр 306 и линейный датчик 308 разделены зазором G. В соответствии с одним вариантом осуществления зазор G сохраняется небольшим, например, равен 1 миллиметру, как подробно описано в примере ниже. В соответствии с другим вариантом осуществления зазор G может быть больше или меньше, чем 1 миллиметр. В соответствии с одним вариантом осуществления допустимый зазор между линейно перестраиваемым фильтром 306 и линейным датчиком 308 зависит от требуемого разрешения спектрального измерения конечным пользователем, в то же время все еще сохраняя влияние эффективного расширения номинальных характеристик полосы пропускания линейно перестраиваемого фильтра допустимым. Например, если первому конечному пользователю нужна только половина от спектрального разрешения для второго конечного пользователя, тогда в нулевом порядке первый конечный пользователь может иметь в два раза больший зазор G между линейно перестраиваемым фильтром 306 и линейным датчиком 308, чем второй конечный пользователь. В соответствии с одним вариантом осуществления зазор уменьшен до такой точки, что остаточная погрешность, индуцируемая этим зазором, является допустимой для качества изображения указанной системы. Другими словами, для приемлемого зазора погашение качества изображения пренебрежимо мало. В соответствии с одним вариантом осуществления зазор G между линейно перестраиваемым фильтром 306 и линейным датчиком 308 сохраняется порядка 1 миллиметра таким образом, что конечный пользователь может помещать покровное стекло или тому подобное между линейно перестраиваемым фильтром и линейным датчиком.
[0033] Со ссылкой на фиг. 3А и 3В, в соответствии с одним вариантом осуществления, как отмечено выше, изображаемый объект является осажденной пленкой 302А, которая может являться любой осажденной пленкой, включая пленки, которые формируют часть ленточного фоторецептора, или могут даже являться тонерным изображением, таким как единообразный цветной участок. В соответствии с одним вариантом осуществления различные части пленки 302А отображают на различные пиксели линейного датчика 308. В соответствии с одним вариантом осуществления расположенный выше каждый пиксель линейного датчика 308 является конкретной частью линейно перестраиваемого фильтра 306 и его спектральных характеристик полосы пропускания. Таким образом, каждый пиксель линейного датчика 308 реагирует на свет, который падает только в пределах полосы пропускания соседней секции линейно перестраиваемого фильтра. Совокупность выходов пикселей, таким образом, представляет спектральный состав пленки 302А, включая вклад от освещения. В соответствии с одним вариантом осуществления для отделения вклада от освещения, таким образом, оставляя только информацию о спектральной отражательной способности пленки 302А позднее могут быть использованы технологии калибровки.
[0034] Световые пучки, отражающиеся от пленки 302А отображаются посредством градиентной линзы 304 на линейный датчик 308. Если линейно перестраиваемый фильтр расположен в непосредственной близости к линейному датчику, выходы пикселей от линейного датчика будут соответствовать световым пучкам, которые были отфильтрованы по длине волны линейно перестраиваемым фильтром. Например, предполагая, что спектральный диапазон линейно перестраиваемого фильтра от 400 нанометров до 700 нанометров, выход пикселя №1 линейного датчика соответствует количеству света на 400 нанометрах, а выход пикселя № n линейного датчика соответствует количеству света на 700 нанометрах, и т.д.
[0035] Когда в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления линейно перестраиваемый фильтр не расположен в плоскости изображения, или в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления линейно перестраиваемый фильтр не расположен в фокальной точке линзы, тогда это может приводить к проблеме смешивания. Существуют две интересующие ситуации, описанные более подробно ниже, которые относятся к смешиванию информации между пространственной протяженностью интересующего участка и линейно перестраиваемым фильтром, когда в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления линейно перестраиваемый фильтр не находится в состоянии превосходного изображения.
[0036] В первой ситуации световые пучки, отражающиеся от точки в плоскости объекта (например, плоскости, в которой расположена пленка 302А), которая содержится в пределах допустимого угла а самофокусирующейся градиентной линзы 304, отображаются на линейный датчик 308. Предпочтительно, если линейно перестраиваемый датчик 306 не расположен на линейном датчике 308, различные части конуса света проходят через слегка различные части линейно перестраиваемого фильтра 306, следовательно, пиксель линейного датчика на изображении этой конкретной точки собирает световые пучки, которые представляют средневзвешенное значение света со слегка различными характеристиками полосы пропускания.
[0037] Во второй ситуации существуют световые пучки от точки различного объекта (например, пленки 302А), которые проходят через местоположение номинальной полосы пропускания интересующего пикселя на линейном датчике. Таким образом, соседний пиксель на линейном датчике реагирует на световые пучки, спектральный состав которых был предназначен для различного пикселя на линейного датчика 308. Вторая ситуация может не быть важной в случае, когда световые пучки, отражающиеся от единообразного цветного участка, отображаются самофокусирующейся градиентной линзой (например, линзой SELFOC) на линейный датчик.
[0038] В соответствии с одним вариантом осуществления для поддержания обсужденных выше условий смешивания достаточно небольшими для получения характеристик допустимого качества изображения указанной системы между линейно перестраиваемым фильтром и линейным датчиком может сохраняться приемлемый зазор.
[0039] Ниже обсуждается пример, который показывает, что небольшой зазор G, например, порядка 1 миллиметра, между линейно перестраиваемым фильтром и линейным датчиком сохраняет допустимым влияние эффективного расширения номинальных характеристик полосы пропускания линейно перестраиваемого фильтра.
[0040] Обычная самофокусирующая градиентная линза (например, линза SELFOC), используемая для формирования изображений, ограничивает весь отображенный свет до конуса +/-9 градусов. Другими словами, самофокусирующая градиентная линза (например, линза SELFOC) имеет телесный угол приема альфа около +/-9 градусов. В соответствии с одним вариантом осуществления для точечного датчика не обязательно необходимо состояние формирования изображения, однако датчики страниц с пространственным разрешением будут требовать формирования изображения.
[0041] Если номинальное расстояние или зазор G между линейно перестраиваемым фильтром и линейным датчиком - 1 мм, тогда "кружок рассеяния" на линейно перестраиваемом фильтре (или, эквивалентно, на линейном датчике) равен +/-0,16 мм. В соответствии с одним вариантом осуществления "кружок рассеяния" получается посредством вычисления тангенса угла приема самофокусирующейся градиентной линзы. Например, тангенс угла приема альфа самофокусирующейся линзы (например, около +/-9 градусов) равен +/-0,16 мм.
[0042] Как обсуждено выше, ширина полосы пропускания на уровне половинной мощности (HPBW, half-power bandwidth) линейно перестраиваемого фильтра меньше или равна 1,5% центральной длины волны полосы пропускания этого линейно перестраиваемого фильтра. Как показано на фиг. 2, центральная длина волны полосы пропускания линейно перестраиваемого фильтра равна 550 нм. Для центральной длины волны полосы пропускания линейно перестраиваемого фильтра, равной 550 нм, ширина полосы пропускания на уровне половинной мощности линейно перестраиваемого фильтра меньше или равна 8,3 нм. Кроме того, как обсуждено выше, дисперсия линейно перестраиваемого фильтра равна 39,5 нанометров/миллиметр, где дисперсия линейного фильтра находится в пределах +/-0,8 нанометров/миллиметр. Таким образом, кружок рассеяния создаст взвешенный дополнительный разброс по длинам волн +/-6 нм. Это получено посредством вычисления произведения дисперсии (например, 39,5 нанометров/миллиметр) линейно перестраиваемого фильтра и кружка рассеяния на линейно перестраиваемом фильтре.
[0043] Таким образом, эффективная полоса пропускания линейно перестраиваемого фильтра будет незначительно расширена посредством свертки собственной ширины полосы пропускания на уровне половинной мощности линейно перестраиваемого фильтра и взвешенного в угловом отношении кружка рассеяния, но не недопустимо. Даже если ширина полосы пропускания на уровне половинной мощности линейно перестраиваемого фильтра удвоится до 16 нанометров, что представляет (700-400)/16=19 отдельных образцов длин волн, что больше, чем количество образцов других встроенных спектрофотометров. Кроме того, поскольку каждый "отдельный" образец длины волны состоит из множественных пикселей на слегка различных сдвигах длины волны, намного больше спектральной информации доступно для анализа.
[0044] Таким образом, настоящее изобретение обеспечивает сенсорную систему, которая отображает осажденную пленку на узел линейно перестраиваемого фильтра и линейного датчика, где выход пикселя сенсорной системы будет соответствовать относительной спектральной отражательной способности, цветного участка, которая затем может быть использована для определения цветовой характеристики и/или параметра осаждения (например, толщины осажденной пленки) системы для печати изображения или системы для изготовления пленки и влияния на них. Как отмечено выше, идея, обсуждаемая в настоящем изобретении, может быть использована как для точечных измерений, так и для формирования изображений с пространственным разрешением по ширине страницы. Линейно перестраиваемый фильтр, расположенный между линейным датчиком и градиентной линзой, создает компактный спектрофотометр низкой стоимости для встроенных измерений осажденных пленок, таких как слои фоторецептора или тонерных изображений, измерений, содержащих измерения толщины или цветового выхода печати. Одно из преимуществ настоящего изобретения состоит в обеспечении спектрофотометра для встроенных измерений цветового выхода печати и/или измерений толщины выхода, причем этот спектрофотометр имеет намного более низкую стоимость по сравнению с другими альтернативными вариантами встроенных спектрофотометров.
[0045] На фиг. 4 показан упрощенный вид в вертикальном разрезе основных элементов системы для печати изображений, показывающий контекст указанных различных вариантов осуществления. В частности, показано ксерографическое цветное печатающее устройство типа "изображение на изображение", в котором последовательные изображения в основных цветах аккумулируются на несущей изображение поверхности (например, светочувствительной ленте), а аккумулированные наложенные изображения на одном этапе прямо переносятся на выходной лист как полноцветное изображение. В одной реализации могут использовать пресс цифровой печати Xerox iGen3. Однако, следует понимать, что любая система для печати изображения, такая как монохромные машины, использующие любые технологии, машины, которые печатают на фоточувствительных подложках, ксерографические машины с множественными фоторецепторами или машины на основе струйной печати, также могут преимущественно использовать настоящее изобретение.
[0046] В частности, вариант осуществления с фиг. 4 содержит несущую изображение поверхность 425 (например, ленточный фоторецептор), вместе с которым расположена последовательность станций, как в целом известно из уровня техники в области ксерографии, один комплект для каждого основного цвета, подлежащего печати. Например, для помещения отдельного изображения в голубом цвете на несущую изображение поверхность 425 используют коротрон 412С заряда, изображающий лазер 414С и проявляющий блок 416С. Для последовательных цветовых разделений предоставлены эквивалентные элементы 412М, 414М, 416М (для пурпурного цвета), 412Y, 414Y, 416Y (для желтого цвета) и 412K, 414K, 416K (для черного цвета). Последовательные цветовые разделения выстраивают способом наложения на поверхности несущей изображение поверхности 425, а затем скомбинированное полноцветное изображение переносят на станции 420 переноса на выходной лист. Затем выходной лист прогоняют через термофиксатор 430, как известно в ксерографии. Печатным процессом могут управлять, например, посредством печатного контроллера 410.
[0047] Как известно из уровня техники в области "лазерной печати", посредством координации модуляции различных лазеров с движением несущей изображение поверхности 425 и другого аппаратного обеспечения (такого как вращающиеся зеркала и т.д., не показаны), лазеры обесцвечивают области на несущей изображение поверхности 425 для создания требуемой печати, в частности, после эти области проявляются соответствующими проявляющими блоками 416С, 416М, 416Y, 416K.
[0048] В соответствии с одним вариантом осуществления, сенсорная система 300 или сенсорная система 310 настоящего изобретения (как показано на фиг. 3А - 3С) может быть размещена в системе для печати изображения для прямого отслеживания отпечатанных изображений по мере их выхода из этого устройства, например, в местоположении 452. В соответствии с другим вариантом осуществления, сенсорная система 300 или сенсорная система 310 настоящего изобретения (как показано на фиг. 3А - 3С) может быть размещена сразу перед станцией 420 переноса или сразу перед ней, где тонер переносят на лист или носитель, например, в местоположениях 456, 458 для отслеживания изображений прямо на несущей изображение поверхности или других промежуточных элементах переноса. Сенсорная система 300 или сенсорная система 310 настоящего изобретения (как показано на фиг. 3А - 3С) может выполнять измерения тонерных изображений, созданных на несущей изображение поверхности 425 (например, в местоположениях 456 и 458), или отпечатанных изображений, которые были перенесены на выходной лист (например, в местоположении 452). Может быть обеспечено любое количество сенсорных устройств, расположенных в любом месте в печатающем устройстве, как необходимо, не только в иллюстрированных местоположениях.
[0049] Сенсорные системы, расположенные в местоположениях 452, 456 и 458 обеспечивают обратную связь на управляющее устройство 454 для принятия мер в ответ на полученные критические измерения. Информация, собранная посредством этого, используется управляющим устройством 454 и/или печатным контроллером 410 различными способами для помощи в работе этого печатающего устройства, в цикле обратной связи в реальном времени, процессе калибровки в автономном режиме, системе регистрации и т.д. Хотя управляющее устройство 454 показано на чертеже в виде отдельных элементов, будет понятно, что в некоторых реализациях управляющее устройство 454 может являться частью печатного контроллера 410.
[0050] На фиг. 5 показан упрощенный вид в вертикальном разрезе основных элементов системы для осаждения пленки, показывающий контекст указанных различных вариантов осуществления. В частности, показана конфигурация непрерывной подачи, в которой последовательные пленки аккумулируются на поверхности подложки (например, сетки), в то время как подложка находится в движении, а аккумулированные пленки формируют по меньшей мере часть ленточного фоторецептора. В соответствии с одним вариантом осуществления система для осаждения пленки может быть использована для изготовления фоторецептора. Фоторецептор может быть изготовлен в рулонном процессе. Множество последовательных слоев осаждается поверх подложки в жидкой форме и допускаются для отверждения. Толщина некоторых или всех из указанного множества слове требует тщательного отслеживания для того, чтобы гарантировать правильно функционирующий фоторецептор. Соответственно, в таком вариант осуществления, измерения толщины слоев могут быть выполнены на месте с использованием датчиков, таких как описанные в сенсорной системе 300 или сенсорной системе 310 настоящего изобретения, которые могут быть использованы в качестве точечных датчиков. Например, полноформатный матричный датчик изображения, модифицированный с помощью линейно перестраиваемого фильтра, обеспечивает захват спектральных данных, отраженных от различных слоев (т.е., пленок) или пропущенных через них и обеспечивает возможность спектрального захвата отдельных местоположений по различным слоям и/или подложке. Датчик может быть расположен вблизи каждого слоя по мере его изготовления при конфигурации непрерывной подачи или рулонной подачи. Каждое местоположение спектрального захвата может отслеживать толщину пленки посредством анализа спектра, обнаруженного этим датчиком. Датчик может содержать множественные местоположения захвата, включая до 1 местоположения на дюйм. Таким образом, сенсорные системы настоящего изобретения могут быть полезны для поддержания контроля качества получения фоторецепторов или термофиксирующих рулонных устройство или любых предметов, изготавливаемых посредством процесса лазерного осаждения.
[0051] Соответственно, в одной реализации для использования сенсорной системы 300 или сенсорной системы 310 настоящего изобретения для изготовления фоторецептора, вариант осуществления с фиг. 5 содержит непрерывную подложку 525 (например, сетку), поверхность которой подается за последовательность станций 514, 515, как в целом известно из уровня техники в области осаждения пленок, одна станция для каждой пленки, подлежащей осаждению. Например, станцию 514 для осаждения пленки используют для размещения/осаждения первой пленки 526 на поверхность подложки. Для последовательных пленок обеспечена эквивалентная станция, такая как 515, для размещения/осаждения второй пленки 527. Последовательные пленки выстраивают способом наложения на поверхности подложки 525 для формирования части финального устройства (не показано). Процессом осаждения пленки могут управлять, например, посредством устройства 510 для управления осаждением.
[0052] Как известно из уровня техники в области осаждения пленок с непрерывной подачей или осаждения пленок с рулонной подачей, посредством координации деятельности станций 514, 515 осаждения с движением подложки 525 и другим аппаратным обеспечением (таким как шкивы, валик исходного сырья и т.д., не показаны), станции для осаждения пленки вытесняют материал на поверхность подложки для создания требуемой пленки (пленок). Указывающая направо стрелка указывает на движение подложки.
[0053] Сенсорная система 300 или сенсорная система 310 настоящего изобретения (как показано на фиг. 3А - 3С) может выполнять измерения пленок, осажденных на поверхности 302 подложки. В соответствии с одним вариантом осуществления, сенсорная система 300 или сенсорная система 310 настоящего изобретения (как показано на фиг. 3А - 3С) может быть размещена в системе для осаждения пленки для прямого отслеживания поступающей поверхности подложки, такой как сетчатая подложка, например, в местоположениях 558. Сенсорная система 300 или сенсорная система 310 настоящего изобретения (как показано на фиг. 3А - 3С) может быть размещена сразу после станций 514 системы осаждения, где может быть проанализирован параметр, такой как цвет и/или толщина первой пленки 526, в местоположениях 556. Сенсорная система 300 или сенсорная система 310 настоящего изобретения (как показано на фиг. 3А - 3С) может быть размещена сразу после станций 515 системы осаждения, где может быть проанализирован параметр, такой как цвет и/или толщина второй пленки 527, в местоположениях 552. Может быть обеспечено любое количество сенсорных систем, таких как сенсорные системы 300 и/или 310, расположенные в любом месте в станции осаждения, как необходимо, не только в иллюстрированных местоположениях.
[0054] Сенсорные системы 300 и 310 в местоположениях 552, 556 и 558, соответственно, обеспечивают обратную связь на управляющее устройство 510 для принятия мер в ответ на измерения, такие как спектральные измерения света, отраженного по меньшей мере от одного из подложки и/или слоя, осажденного на подложке, или пропущенного через них, как измерено указанными сенсорными устройствами сенсорных систем 300 или 310. Информация, собранная посредством этого, используется управляющим устройством 510, которое может управлять станциями 514 и 515 осаждения различными способами для помощи в работе этой системы осаждения, в цикле обратной связи в реальном времени, процессе калибровки в автономном режиме, системе регистрации и т.д. Хотя управляющее устройство 510 может содержать бортовой контроллер (не показан), управляющее устройство 510 и соответствующий контроллер (не показан) могут являться отдельными элементами. Соответственно, одним вариантом осуществления настоящего изобретения является способ управления реализации на фиг. 5. Способ может предусматривать сканирование слоев, осажденных на подложке с использованием сенсорной системы 300, обсужденной выше. Скорость сканирования может быть задана временем сканирования, причем время между испусканием светового пучка и определением толщины пленки на основании спектральной отражательной способности пленки, полученное от линейного датчика, задает время сканирования. В одном примере время сканирования может быть скоростью меньшей или равной 90 мкс на скан. Следовательно, движение подложки (указанное стрелкой) может быть с быстрой скоростью, поскольку измерения выполняют встроенным образом по мере осаждения слоев на подложке и благодаря быстрому времени сканирования. Определенную/измеренную толщину на основании спектральной отражательной способности, собранной посредством сенсорных систем 300 или 310, могут сравнивать, например, посредством процессора, выполняющего программные инструкции, с заранее определенным значением толщины, хранящимся в запоминающем устройстве, находящимся в связи с указанным процессором. Если разность между указанными определенной/измеренной толщиной и заранее определенным значением толщины больше заранее определенного допуска, управляющее устройство может регулировать различные параметры осаждения, такие как скорость подачи подложки, время осаждения, объем осаждения (т.е. количество материала, осажденного на подложку) и т.д.
[0055] Несмотря на то, что численные диапазоны и параметры, излагающие широкий объем настоящего изобретения являются приближенными, числовые значения, изложенные в конкретных примерах, сообщены так точно, как возможно. Однако, любое численное значение по сути содержит некоторые ошибки, неизбежно вытекающие из среднеквадратичного отклонения, обнаруженного в их соответствующих тестовых измерениях. Кроме того, все диапазоны, раскрытые в настоящем документе должна пониматься, как охватывающие любые или все поддиапазоны, относящиеся к ним.
[0056] Хотя настоящие идеи были проиллюстрированы по отношению к одному или большему количеству реализаций, в иллюстрированных примерах без отклонения от сущности и объема сопутствующей формулы изобретения могут быть выполнены изменения и/или модификации. Кроме того, хотя конкретные признаки настоящих идей были раскрыты по отношению только к одной из нескольких реализаций, такой признак может быть скомбинирован с одним или большим количеством других признаков других реализаций, как может потребоваться и быть преимущественным для любой заданной или конкретной функции.
[0057] Кроме того, в тех случаях, когда термины «включающий", "включает", "имеющий", "имеет", "с", или их варианты используются либо в подробном описании, либо в формуле изобретения, такие термины предполагаются инклюзивными способом, аналогичным термину "содержащий". Кроме того, в обсуждении и в формуле изобретения настоящего документа термин "приблизительно" указывает на то, что перечисленное значение может быть до некоторой степени изменено, до тех пор пока изменение не приводит к несоответствию процесса или структуры иллюстрированному варианту осуществления. Наконец, термин "примерный" указывает на то, что это описание использовано в качестве примера, а не подразумевает, что оно является идеалом.
[0058] Следует понимать, что варианты раскрытых выше и других признаков и функций или их альтернативных вариантом могут быть скомбинированы во многих других различных системах и применениях. Различные настоящее время непредусмотренные или непредвиденные альтернативные варианты, модификации, вариации или их улучшения могут быть впоследствии сделаны специалистами в данной области техники, которые также предполагаются охваченными последующей формулой изобретения.