CN104163046B

CN104163046B - 用于修改表面形貌的方法和系统

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Publication number: CN104163046B
Application number: CN201310670551.4A
Authority: CN
Inventors: A·戴维森
Original assignee: Hewlett Packard Industrial Printing Ltd
Current assignee: HP Scitex Ltd
Priority date: 2012-09-27
Filing date: 2013-09-27
Publication date: 2016-12-07
Anticipated expiration: 2033-09-27
Also published as: US20140087151A1; EP2712736B1; CN104163046A; US20170072712A1; US9533499B2; EP2712736A1

Abstract

本发明涉及用于修改表面形貌的方法和系统。根据一个例子，提供有一种用于修改衬底支撑的表面形貌的方法或系统。

Description

用于修改表面形貌的方法和系统

技术领域

本发明涉及用于修改表面形貌的方法和系统。

背景技术

在各种工业中，衬底经常需要于在衬底上执行处理操作之前被支撑在衬底支撑上。这样的工业的例子为印刷业、半导体制造业以及其它薄层材料制造业。

在印刷业在中，通常于在衬底上执行印刷之前将衬底固定在衬底支撑上。在工业印刷系统中，衬底经常通过使用真空基衬底支撑来固定到衬底支撑上，该衬底支撑具有和真空泵流体连通的真空孔的布置。

真空基的衬底支撑通常根据它们意图在一起的衬底的特性来设计。比如，意图固定轻重量柔性衬底的衬底支撑可以具有少量的横跨衬底支撑分布的真空孔，然而，意图固定较重重量刚性衬底的衬底支持可具有更多数目的横跨衬底支撑分布的较大的真空孔。真空孔的大小也可基于意图与衬底支撑一起使用的衬底类型来选择。

当将固定不同衬底的混合时，通用目的的衬底支撑可设计成提供在不同要求之间的折中。然而，这种设计经常具有缺点。

此外，使用小于衬底支撑的衬底产生的问题在于，在真空孔没有被衬底覆盖时，这会导致真空压力的普遍损失，可导致噪音的增加，并可能会具有其它不合意的结果。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种修改衬底支撑的表面形貌的方法，包括：确定衬底支撑的表面形貌；获得衬底支撑的想要的表面形貌；基于确定的表面形貌和想要的表面形貌来生成图像；以及在衬底支撑上印刷生成的图像。

根据本发明的另一个方面，提供了一种印刷系统，包括：成像模块，以确定衬底支撑的三维表面形貌；以及控制器，以：基于衬底支撑的确定的表面形貌和想要的表面形貌来生成图像；以及直接在衬底支撑上印刷生成的图像。

根据本发明的还有另一个方面，提供了一种衬底支撑，在所述衬底支撑上已经印刷和固化了可印刷流体，以将衬底支撑的原始表面形貌修改成想要的表面形貌。

附图说明

仅仅借助于非限制性例子，现在将参照附图来描述本发明的例子或实施例，在其中：

图1是根据一个例子的衬底支撑的平面图；

图2是根据一个例子的衬底支撑的一部分的截面视图；

图3是根据一个例子的衬底支撑的一部分的平面图；

图4是根据一个例子的、在其上部署了刚性衬底的衬底支撑的一部分的截面视图；

图5是根据一个例子的、在其上部署了柔性衬底的衬底支撑的一部分的截面视图；

图6是根据一个例子的、示出了想要的形貌的衬底支撑的一部分的截面视图；

图7是根据一个例子的衬底支撑的一部分的平面图；

图8是根据一个例子的、示出了想要的形貌的衬底支撑的一部分的截面视图；

图9是根据一个例子的衬底支撑的一部分的平面图；

图10是根据一个例子的衬底支撑的平面图；

图11是根据一个例子的、示出了想要的形貌的衬底支撑的一部分的截面视图；

图12是根据一个例子的衬底支撑的一部分的平面图；

图13是根据一个例子的、示出印刷系统的图示的框图；

图14是根据一个例子的、画出操作印刷系统的示例方法的流程图；

图15是根据一个例子的、示出印刷系统的图示的框图。

具体实施方式

现在参照图1，示出有衬底支撑100的图示。该衬底支撑100包括顶面102，真空孔104的排列并入所述顶面102中。该真空孔104与真空泵(未示出)流体连通。该真空泵从每个真空孔104吸取空气，使得放置在该衬底支撑100上的衬底借助于由生成于每个真空孔104的区域中的衬底下面的空气负压而固定在该衬底支撑100上。

该衬底支撑100为平台式衬底支撑，尽管本文所描述的原理同样适用于鼓形或其它形状的衬底支撑。

当基于意图在衬底支撑上使用的衬底的特性来制造衬底支撑时，对于给定的真空基衬底支撑，真空孔的数目、真空孔的排列以及真空孔的特性是进行的设计考虑。如此，真空基衬底支撑的设计不能在制造后轻易地或便宜地修改。

因此，当在给定真空基衬底支撑上使用不同类型的衬底时，问题出现了。例如，如果真空孔足做得够大以固定重的衬底，那么当使用柔性衬底时，可能的是，施加的力足够使衬底在该孔的附近弯曲。类似地，如果使用供轻衬底使用的小孔，那么所施加的力可能不足以固定较重的衬底。

例如在印刷行业中，在印刷操作期间，即使衬底轻微的非意图的移动也会导致降低的印刷质量。

类似地，即使印刷中的衬底的轻微变形也会导致降低的印刷质量。

现在参照图2，示出有衬底支撑100的一部分的横截面，其更详细示出了真空孔对104。图3是示出相应的平面图的图示。

每一个真空孔包括与真空泵(未示出)流体连通的通道204。该通道204开口到孔开口202中，所述孔开口202凹到衬底支撑100的顶面中。在示出的例子中，孔开口202具有圆锥形，虽然也可以使用其它形状。

在一些衬底支撑中，孔开口中的不同孔开口可以具有不同形状的孔开口。

对于衬底支撑100的特定用途，该衬底支撑100的特性可以认为是合适的。例如，该衬底支撑100可以设计为供刚性衬底使用，诸如在图4中图示的衬底402。然而，如图5中所图示，相同衬底支撑100与柔性衬底502的一起使用会导致衬底502在真空孔开口附近变形。

如下面将更详细描述的那样，在此描述的例子提供技术，所述技术使得具有给定表面形貌或浮雕的衬底支撑能够被修改成具有想要的表面形貌或浮雕。这种表面形貌的修改通过在衬底支撑上直接印刷一个或多个图像来实现。在一个例子中，每个图像都定义要印刷的一层墨。

图6示出了衬底支撑100的一部分的横截面视图，并且还示出了根据一个例子的截面表面形貌。同样在图6中示出的是，新的想要的表面形貌602。在图7中图示了相应的平面图。在该例子中，该新的想要的表面形貌减少了孔开口的尺寸，例如，使得该衬底支撑100更适合于供柔性衬底使用。

图8示出了衬底支撑100的一部分的横截面视图，并且还示出了根据一个例子的截面的表面形貌。在图8中还示出的是新的想要的表面形貌802。图9中图示了相应的平面图。在该实施例中，新的想要的表面形貌减少了一个孔开口的的尺寸，并且完全阻挡了另一个孔开口。

例如当小于衬底支撑的尺寸的衬底意图被使用在其上时，孔开口的阻挡是有用的，如图10中所图示。图10示出了衬底支撑的平面图，在其中所想要的表面形貌具有在其中真空开口完全被阻挡的第一部分1002，以及在其中真空开口没有被修改的第二部分1004。

图11示出了衬底支撑100的一部分的横截面视图，并且还示出了根据一个例子的截面的表面形貌。在图11中还示出的是新的想要的表面形貌1102。图12中图示了相应的平面图。在该例子中，新的想要的表面形貌1102在真空通道204附近提供若干表面表面通道1104。该表面通道的尺寸和形状可基于特定要求来选择。

现在将参照图13来描述根据一个例子的印刷系统。

该印刷系统1300包括印刷模块1302。该印刷模块1302包括用于在衬底上喷射墨滴的喷墨印刷头(printhead)。典型地，该印刷模块1302配置为喷射墨滴在放置在衬底支撑1304上的衬底上。

已知的印刷系统典型地设计成当没有衬底放置在衬底支撑上时不执行印刷操作，以避免墨水损坏衬底支撑或使得衬底支撑变脏。典型地，已知的印刷系统包括众多安全机制，以防止印刷模块当没有衬底加载在衬底支撑上时印刷。

然而，在本例子中，印刷系统1300具有特殊的操作模式，其使得印刷模块1302即使当没有衬底加载在其上时也能够喷射墨滴在衬底支撑1304上。该特殊的操作模式附加于常规操作模式，所述常规操作模式使得印刷模块1302能够喷射墨滴在加载在衬底支撑1304上的衬底上。

在一个例子中，印刷模块1302包括在其上可安装诸如压印刷头(piezoprinthead)之类的喷墨印刷头的托架(未示出)。在某些例子中，多个印刷头可安装在托架上。在一个例子中，该托架在托架杆上横跨衬底支撑1304的宽度扫描，同时根据由印刷机控制器1306生成的印刷头控制数据来喷射墨滴。以这种方式，印刷模块1302能够印刷图像的列。在印刷模块1302和衬底支撑1304之间的垂直于托架杆的相对移动使得衬底能够在印刷模块1302下方被移动，从而使得另外的图像列能够被印刷。

在一个例子中，该衬底支撑1304具有1米至2米之间的宽度和2米至3米之间的长度。在其它例子中，可使用不同的衬底支撑1304尺寸。

在另一个例子中，印刷模块1302包括非扫描印刷杆，在所述非扫描印刷杆上可安装多个印刷头，所述多个印刷头以页宽阵列配置排列，以横跨衬底支撑1304的整个或基本上整个宽度来扫描。以这种方式，印刷模块1302可同时横跨基本上衬底支撑1304的宽度来喷射墨滴。在印刷模块1302和衬底支撑1304之间的垂直于印刷杆的连续相对移动，使得该衬底能够在印刷模块1302下面被移动，以使得图像被印刷在衬底上。

在一个例子中，可安装在印刷模块1302中的印刷头喷射紫外(UV)可固化流体，诸如墨水或清漆，并且该印刷模块1302附加地包括一个或多个诸如紫外灯的紫外辐射源，以固化或钉住墨水。在一个例子中，紫外可固化流体在被喷射至衬底支撑上的短时间延迟内固化。在一个例子中，该时间延迟被可以在约0.1秒至10秒的范围内，虽然在其它例子中也可以使用更短或更长的延迟。

如前所提及的那样，该印刷系统1300的操作由印刷机控制器1306控制。该控制器1306包括诸如微处理器、微控制器等等之类的处理器1308。

该处理器1308耦合至通信总线1310，该通信总线1310允许在处理器1308和存储器1312之间通信。该存储器1312储存处理器可理解的指令1314，所述处理器可理解的指令1314当由处理器1308执行时，使得印刷系统能够确定衬底支撑的表面形貌。该存储器1312还储存处理器可理解的指令1316，所述处理器可理解的指令1316当由处理器1308执行时，使得印刷系统能够确定想要的衬底支撑表面形貌。该存储器1312还存储处理器可理解的指令1318，所述处理器可理解的指令1318当由处理器1308执行时，使得印刷系统能够生成控制数据，以在衬底支撑1304上印刷一个或多个图像。

根据一个例子，下面参照附加的图14的流程图来描述一种操作印刷系统1300的方法。在开始操作之前，应当关闭真空泵。

在框1402，控制器1306确定该衬底支撑1304的三维表面形貌。在一个例子中，该表面形貌从数据文件中获得，例如由衬底支撑1304的生产者提供。该数据文件可以例如存储在存储器1312中、通过公共网络从远程服务器获得、被提供在物理存储器支撑上、或以其它任何适合的方式。

在另一个例子中，如图15中所示，印刷系统1500附加地包括扫描衬底支撑1304表面的成像模块1502。在一个例子中，该成像模块1502包括合适的光学扫描仪，以记录衬底支撑1304的准确三维表面形貌。在其它例子中，可以使用其它类型的表面扫描仪或成像设备。

在框1404，控制器1306确定衬底支撑1304的想要的表面形貌。该想要的表面形貌限定可添加至衬底支撑1304的当前形貌中的附加的元素。

在一个例子中，想要的形貌由预先确定的数据文件提供，该预先确定的数据文件也可以由衬底支撑台1304的生产者提供，或由任何第三方提供。在其它例子中，该想要的表面形貌可由电脑应用生成，该电脑应用可以使得操作者能够以想要的方式进行修改确定的衬底支撑表面形貌。

一旦该想要的表面形貌已经被确定，在框1406，处理器1306生成要被印刷在衬底支撑1304的表面上的成一个或多个图像。该生成的一个或多个图像，当印刷在衬底支撑1304的表面时，修改衬底支撑1304的表面形貌以具有想要的表面形貌。

在想要的表面形貌使得孔被阻挡之处，引起阻挡的墨水应该适合于抵抗由真空泵施加的真空力。例如，取决于使用的墨水的类型，需要沉积一层或多层墨水以今人满意地阻挡真空孔。

生成图像的数目部分地取决于使用的墨水的类型。例如，HP FB225UV可固化墨水的每一层固化的墨水具有大约为100微米(0.1mm)的厚度。因此，通过印刷多幅图像，多层墨水能够被印刷和固化在衬底支撑上，从而渐进地将表面形貌建造成想要的表面形貌。

在框1408，控制器1306控制印刷系统直接在衬底支撑1304上印刷和固化所生成的图像。

以这种方式，衬底支撑的表面形貌可加性地修改为想要的形貌。

然后，具有想要的形貌的衬底支撑可用于以正常方式的印刷操作。

在一个例子中，黑墨水可用来在衬底支撑上印刷一个或多个图像。然而，在其它例子中，也可以使用其它彩色墨水。在另外的例子中，印刷系统可包括附加的印刷头，用于用诸如清漆之类的非墨水印刷。

在一个例子中，在图像印刷在衬底1304上后，处理器1306再次确定衬底支撑1304的形貌，例如通过执行新的扫描，并且可以基于再次确定的形貌和想要的形貌来确定要印刷的另外的图像。

当想要从衬底支撑去除印刷的墨水时，印刷和固化的(多个)墨水层可从衬底支撑的表面剥落或刮除。任何可能阻挡或限制真空通道的碎片都可以通过使用活塞或合适的工具来去除。该操作可以通过操作真空泵来协助，从而导致任何碎片均被真空泵过滤器去除。

本文所描述的技术和例子提供众多优点。例如，能够以上述方式修改衬底支撑，较不精确制造的(并且因此较便宜的)衬底支撑将被快速和便宜地修改成具有精确的想要的表面形貌。

另一个优点是，可以针对现有的衬底支撑进行修改，例如随着时间退役或在使用中可能变得变形的衬底支撑。例如，通过常规地确定衬底支撑的实际表面形貌能够实现将被施加到该支撑精确修改，以确保该衬底支撑总是具有想要的形貌。

还有另外的优点是，使得“通用目的”的衬底支撑能够针对具有特定特性的特定类型的衬底是快速和便宜地可修改的。

此外，通过确保平坦的衬底支撑，表面帮助将固定印刷头维持到衬底缝隙，并且进一步帮助降低印刷质量问题。

尽管上述例子是参照真空基衬底支撑进行，但在其它例子中，也可以以相同的方式使用和修改其它类型的衬底支撑。例如，非真空基衬底支撑也可以通过印刷修改成具有想要的表面形貌。在还有另外的例子中，可用印刷模块印刷在其上的任何适合的物体都能以上述方式修改成具有想要的表面形态。

将领会的是，本发明的例子和实施例可以以硬件、软件或硬件和软件的组合的形式实现。如上所述，任何这样的软件都可以以易失性或非易失性存储器的形式储存，诸如例如像ROM一样的存储装置，不论是否可擦除或可重写，或者以诸如RAM之类的存储器、存储芯片、装置、或集成电路的形式存储，或者存储在诸如例如CD、DVD、磁盘或磁带之类的光可读介质或磁可读介质上。将领会的是，该存储装置和存储介质是机器可读存储器的例子，所述机器可读存储器适合于存储一个或多个程序，所述一个或多个程序当备执行时，实现本发明的例子。本发明的例子可经由任何介质被电传送，所述介质诸如通过有线或无线连接被携带的通信信号，并且例子合适地包括了这些。

在本说明书(包括任何的附带的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征，和／或如公开的那样的任何方法或过程的所有步骤，均可以以任何组合的方式来组合，除了在其中至少一些这样的特征和／或步骤互斥的组合。

在本说明书(包括任何的附带的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征，均可以被用作相同、等同或类似目的的可替换的特征来替代，除非另有明确陈述。因此，除非另有明确陈述，公开的每个特征都仅是一个通用系列的等同或类似特征的一个例子。

Claims

1. 一种修改包括真空孔排列的真空基衬底支撑的表面形貌的方法，包括：

确定真空基衬底支撑的表面形貌；

获得真空基衬底支撑的想要的表面形貌；

基于确定的表面形貌和想要的表面形貌来生成图像；以及

在真空基衬底支撑上印刷生成的图像，以使得至少一些真空孔的形貌被修改。

2. 如权利要求1所述的方法，进一步包括：通过使用紫外可固化流体来印刷图像，以及通过使用紫外辐射来固化印刷的紫外可固化流体。

3. 如权利要求1所述的方法，其中，

生成图像的步骤包括生成多个图像，并且其中印刷的步骤进一步包括连续印刷和固化每个生成的图像。

4. 如权利要求3所述的方法，其中，

印刷的步骤包括在之前印刷和固化的图像的顶上印刷多个图像中的一个的至少一部分。

5. 如权利要求1所述的方法，其中，

印刷的步骤使得至少一些真空孔被阻挡。

6. 如权利要求1所述的方法，其中，

真空基衬底支撑是平坦或鼓形的衬底支撑。

7. 如权利要求1所述的方法，其中，

确定真空基衬底支撑的表面形貌的步骤包括：使用成像模块以获得真空基衬底支撑表面的三维形貌。

8. 一种印刷系统，包括：

成像模块，以确定包括真空孔排列的真空基衬底支撑的三维表面形貌；

以及控制器，以：

基于真空基衬底支撑的确定的表面形貌和想要的表面形貌来生成图像；以及

直接在真空基衬底支撑上印刷生成的图像，以使得至少一些真空孔的形貌被修改。

9. 如权利要求8所述的印刷系统，包括：

第一印刷模式和第二印刷模式，所述第一印刷模式使得印刷系统能够直接在真空基衬底支撑上印刷，所述第二印刷模式使得印刷系统能够在加载于真空基衬底支撑上的衬底上印刷。

10. 如权利要求8所述的印刷系统，包括：印刷模块，以通过使用紫外可固化流体来在真空基衬底支撑上印刷生成的图像。

11. 如权利要求10所述的印刷系统，其中，

紫外可固化流体为紫外可固化黑墨水。

12. 如权利要求8所述的印刷系统，其中，

真空基衬底支撑包括与真空泵流体连通的多个真空孔。

13. 一种包括真空孔排列的真空基衬底支撑，在所述真空基衬底支撑上已经印刷和固化了可印刷流体，以使得至少一些真空孔的形貌被修改。

14. 如权利要求13所述的衬底支撑，其中，

通过剥落，印刷和固化的流体是从真空基衬底支撑可去除的。