CN107548448B - 层厚度的计算 - Google Patents

Abstract

处理电路包括接收数据的电路，其中所述数据表示基底区域的测量，该区域具有第一层和第二层，并且第一和第二层相对于基底一层设置在另一层的上方。该测量表示与第一层相关联的光学参数。处理电路还包括基于接收的数据来计算第二层的厚度的电路。

Description

层厚度的计算

背景技术

在一些应用中可以监测膜厚度。例如，可以在如打印机或印刷机的成像系统中监测打印流体(例如油墨)膜厚度。

附图说明

下文参考附图进一步描述本发明的实施例，其中：

图1a和1b示出了用于测量层厚度的布置的实施例。

图2a和2b示出了基底上的层的示例性布置。

图3a和3b示意性地示出了用于测量层厚度的装置的实施例。

图4示出了根据实施例的一种方法。

图5示出了根据实施例的一种方法。

图6示出了层厚度和光密度差(ΔOD)之间的关系的实施例。

具体实施方式

确定层厚度在各种应用中是有用的。打印流体(例如油墨)层是这些层的一个例子。可以通过测量层的光密度来测量打印流体层厚度，然而以这种方式测量透明打印流体层(或其他透明层)并不总是可能的，因为透明打印流体层可能不反射光。

透明打印流体有许多应用。例如，它们可以用作基底上的保护层，或用作视觉效果(例如影响印刷品的光泽度)。

基底上透明打印流体与目标层厚度的偏差可能导致不利影响。监测和/或确定层厚可有助于检测与目标厚度的偏差和/或有助于将层控制在目标厚度范围内。太厚或太薄的层可能无法产生所需的视觉效果或保护能力。此外，由于使用更多的打印流体，所以太厚的层可能会显著增加打印过程的成本。

用于在介质上产生图像的一些成像系统(例如打印机或印刷机)中，可以执行校准过程，以确保在介质上沉积准确数量的打印流体(例如油墨)。这有助于确保具有适当物理性质的准确(目标)层厚度。可以在成像系统第一次使用特定的打印流体时，或者如果条件发生改变时，进行这样的校准。这有助于确保维持打印流体的目标厚度。根据一些实施例，可以对透明打印流体进行这种校准。透明打印流体的校准可类似于非透明打印流体的校准，并且使用类似或相同的感测设备。

在下面的描述中，使用油墨作为打印流体的实施例。

图1a示意性地示出了系统100的一些实施例，以测量层130(本文称为第二层130)的厚度。图1a包括处理电路190。处理电路190配置为从测量装置135接收数据，该数据表示基底110的测量区域的第一次测量的数据，所述测量区域具有第一层120和第二层130，相对于基底110，第二层130设置在第一层120上方。第二层130可以是透明或半透明的层。第二层130的存在可以改变第一层120的表观光密度。第一次测量表示与第一层120相关联的光密度，例如，可以涉及在存在第二层130时第一层120的光密度，或第一层120和第二层130组合的光密度。如果第一层对光密度的测量值有影响，则测量的光密度与第一层120相关联。可以基于与第一层120相关联的光密度来计算第二层130的厚度。

在一些实施例中，可以进行第二次测量。第二次测量可以例如在对照区域，不存在第二层130的情况下测量第一层120的光密度。在一些实施例中，通过处理电路190计算第二层130的厚度可以基于分别通过第一次测量和第二次测量所测量的光密度之间的差异。在一些实施例中，例如在第一层的光密度的足够可靠的评估是已知的或可以被计算的情况下，计算可以基于预定的值代替第二次测量。在一些实施例中，计算可以使用第一次测量中和第二次测量中光密度的差异与第二层130的厚度相关的预定关系(例如校准)。

在一些实施例中，可以通过在施加第二层130之前测量第一层120的光密度来进行测量。第一次测量和第二次测量可以是相同区域的测量(即测量区域和对照区域占据基底上的重叠区域或相同区域)。在一些实施例中，测量区域和对照区域可以是基底的不同区域。在这种情况下，对照区域可以被认为是测量区域中的第一层的代替或近似。

可以通过在存在第二层130的情况下测量第一层120的光密度，并单独测量第一层120的光密度并获得差异(ΔOD)来确定预定的关系。然后可以通过不同的方法确定第二层的厚度并与获得的ΔOD相关联。这可以对第二层130的不同厚度进行重复，以产生将ΔOD与第二层的各种厚度相关联的数据。该数据可以用于产生关系数据，例如校准数据(例如校准标尺或校准曲线)，其可以用于基于与第一和第二层相关联的ΔOD测量来确定第二层的厚度。该关系可以以图形、表格、查找表等形式存储在处理电路可访问的存储介质上。内插和/或外推可以用于基于测量的ΔOD来确定第二层的厚度。

在一些实施例中，可为不同的基底类型确定不同的关系。可以对特定基底类型(例如由基底或测量系统的制造商)进行校准，并且提供给测量系统的用户，例如，通过将描述校准的信息存储在处理电路190可访问的存储介质中。以这种方式，用户可以在不执行校准的情况下计算第二层的厚度。这可以减少或消除用户对用于执行第二层厚度的精确测量的相对昂贵设备的需要。这可以允许用户使用市售密度计来测量层的厚度，例如透明油墨的厚度。在其他实施例中，用户可以执行校准并将结果存储以供测量系统访问。

可以通过为各种层厚度测量ΔOD来计算预定关系。可以使用不同的测量方法(例如共聚焦显微镜)离线测量这些层厚度。不同的测量方法可能具有高准确度，但是比上述光学方法可能更复杂、麻烦和/或昂贵。例如，与本文所述的光学方法相比，不同的测量方法可能需要更昂贵的或供选择的设备。

在一些实施例中，预定的关系可以是基底依赖性的。也就是说，可以为各个基底确定不同的关系，并提供基于在其上测量第二层的基底110而选择的合适的关系。类似地，预定关系可以取决于第一和/或第二层的配方(例如油墨配方)。

在一些实施例中，如图1b所示，例如第一层120可以相对于基底在第二层130之上(即，第二层130可以在基底110和第一层120之间)。在一些实施例中，第二层130可以是底漆(例如直接施加到基底)，并且第一层120可以是在底漆上施用的油墨。这种布置可以有助于在线灌注。

图2a和2b示意性地示出了基底110的一些可能的形态。图2a描绘了基底110和第一层120，其中第二层130部分覆盖第一层120。第二层130可以从第一层的一部分缺失，使得该部分中的对照区域122不被第二层130覆盖。第一层120可以暴露在对照区域122中，使得在对照区域122中没有第一层130的覆盖。测量区域132可以被第一层120和第二层130覆盖，其中第二层130相对于基底110在第一层120上面或上方(即，第一层120在基底110和第二层130之间)。

图2b示出了基底110，其中对照区域122和测量区域132位于第一层120各自不同的、分开的区域上。可以使用相同的工艺来制造第一层120分开的区域。第一122和第二132部分可以相邻或可由间隙127分开。

在一些情况下，第一层和第二层的性质可以根据其位置而变化。在这些情况下，对照区域122和测量区域132之间的空间间隔可能小于预定的阈值间隔。可以选择阈值分离，使得对照区域122和测量区域132中的第一层120的光学性质基本相同(除了存在第二层130之外)。根据这样的实施例，对照区域中第一层的光密度可以是测量区域中第一层的光密度的合适的近似。这可以提高确定第二层的厚度的准确度。

第一次测量和第二次测量可以以任何顺序执行。第二次测量可以在第一次测量之前、之后或同时进行。在一些实施例中，可以使用两个测量装置135，这可以有助于同时执行第一次测量和第二次测量。

在一些实施例中，测量区域和对照区域可以相同或可以重叠。在这种实施例中，可以在第一次测量之前执行第二测量，其中在第二次测量之前产生第一层，并且在第二次测量之后和在第一次测量之前产生第二层。

图3a和3b示意性阐释了用于测量层130的厚度的设备的实施例。在图3a中，基底110配置为相对于设备100移动。基底可以具有第一层120，第一层120在测量区域中具有沉积在其上的第二层130(相对于基底110)。基底110还可以具有沉积在基底110上的对照层125。对照层可以是设置在对照区域中的第一层120的未覆盖区域。对照层125可以与第一层120连续或间隔开。测量装置135配置为测量与测量区域中的第一层120相关联的光密度。测量装置135可以包括配置为照亮第一层120的光源140。光源可以由滤光器170过滤。反射光可以由滤光器180过滤，并由检测模块150检测。可能存在其它光学元件，但是为了简单起见，这里未示出。在一些实施例中，滤波器170、180可以不是必需的。来自检测模块150的代表由检测模块150检测到的光的信号160可被输出到处理电路190。

图3b示意性地示出了当基底110相对于测量装置135移动时的不同时间的图3a的实施例，其允许通过测量装置135测量对照层125的光密度。测量装置135是布置成将由检测模块150检测到的光的信号160输出到处理电路190。

处理电路190可以基于测量区域和对照区域中测量的光密度来确定第二层120的厚度。可以使用光密度差异和第二层厚度之间预定的关系将光密度差异转换为厚度。

在一些实施例中，可以基于第一和/或第二层的检测属性来选择第一层。例如，可以选择第一层(例如颜色或组成)，以提供良好的(例如强的)或最佳的信号和/或与厚度测量的相关性。此外，可以选择光密度测量的颜色通道，以提供良好的(例如强非)或最佳信号。

如上所述，测量区域和对照区域中的测量的光密度之间的差异在此表示为ΔOD。

在一些实施例中，以通过成像系统，如打印机或印刷机(例如液体电子照相(LEP)印刷机、喷墨打印机、调色油墨打印机或丝网印刷机)，以在线处理进行测量，使得可以将透明层的厚度实时或接近实时地输出到用户或监视装置。这可以允许用户或监视装置有效地控制打印质量。

在一些实施例中，第二层是透明油墨。在一些实施例中，透明油墨在白色或有色基底上对于最大2μm厚的层，dE<15。这里，dE是两种颜色之间的色差或色距，是L.a.b.的平方根，Δ。

图4示意性地示出了根据一些实施例的方法。该方法可以包括接收数据410，所述数据表示基底的区域的测量，所述区域具有第一层和位于第一层上方的第二层，所述测量表示与第一层相关联的光密度。该方法还可以包括基于所接收的数据计算第二层的厚度420。在一些实施例中，处理电路可以配置为执行该方法。

在一些实施例中，该方法可以包括表示独立于第二层的第一层的光密度的测量作为对照测量。

在一些实施例中，可以基于使用预定的关系的光密度(ΔOD)的测量值之间的差异来计算第二层的厚度。

图5示意性地示出了根据一些实施例的方法。该方法可以包括确定由于施加在第一层上的第二层，第一层的光学参数的变化510，以及基于该参数的变化来计算第二层的厚度520。在一些实施例中，处理电路可以配置为执行该方法。

图6示出了ΔOD和层厚度之间的关系的推导的实施例。数据点610表示测量的透明清漆层的厚度(y轴)和ΔOD(x轴)。在该实施例中，第一层(清漆层下方)是黑色墨贴，并且在黄色通道上测量用于推导ΔOD的光密度。线620表示直线拟合。直线拟合线可以用作透明清漆层的厚度与ΔOD之间的预定的关系。使用共焦显微镜进行厚度测量，其中将透明层印刷在光滑介质上，并在显微镜下测量厚度。

图7示出了第二层的厚度与L.a.b颜色空间中测量的b组分(Δb)的变化之间的关系的推导的实施例。在70％黄色覆盖的贴片上进行测量。图7显示了测量数据点(使用共焦显微镜进行)和最优拟合线。在一些实施例中，最优拟合线可以用作光学参数(在这种情况下为Δb)和第二层的厚度之间的预定的关系。

在一些实施例中，光学参数可以是光密度。在一些实施例中，可以使用预定的关系来计算第二层的厚度。在一些实施例中，校准可以是基底依赖性的。

可以直接测量光密度，在一些实施例中可以进行间接测量，例如可以测量通过基底的透射并将其转换为光密度。

在一些实施例中，第二层的厚度的计算可以基于测量的光学参数而不是光密度。在一些实施例中，光学参数可以选自：光密度、光谱、色差或色距、dE、点面积和光泽度。可以通过直接测量确定光学参数和第二层的厚度之间的关系，然后可以使用该关系来确定后续打印中第二层的厚度。

光谱描述了作为波长的函数的层的反射或透射特性的测量。在一些实施例中，光谱测量可以在380nm和730nm之间的波长下进行。在一些实施例中，测量可以在400和700nm之间进行，该范围对应于人眼的可见光谱。可以使用一个或多个滤光器，例如M0、M1或M2，或其他类似的滤光器。在一些实施例中，测量可以是2°和/或10°的角度进行。

dE描述了L.a.b.颜色空间中dE的测量。然而，可以使用任何合适的色差或色距测量。

可以用光泽计测量光泽度。

点区域，点或半色调直径。点区域的变化可以与第二层的厚度相关联。

在一些实施例中，光学参数可以直接与光密度相关或可以是从其中推导出光密度的一个参数。

本文的实施例通过从在一个区域中测量的光学参数减去在另一个区域中测量的光学参数来评估对照区域122和测量区域132之间的变化。然而，可以使用其他计算和/或可以应用数据的修改。例如，在一些情况下可以确定所测量的光学参数的比率。

上述实施例可以提供简单且低成本的方法来确定例如透明油墨层的层的厚度。适用于一些实施例的测量设备可存在于典型的印刷商店中，或者已经安装在一些印刷机中(例如用于进行颜色校准的设备)。例如，测量装置135可以是或可以包括市售密度计或分光光度计。实施例不需要实验室设备或实验室方法。

一些实施例可以应用于各种基底。一些实施例不需要例如金属的刚性基底。也就是说，这样的实施例可以应用于柔性基底。一些实施例不需要导电基底。一些实施例不需要光滑或高反射的基底。实施例不需要透明基底。可以应用实施例来确定第二层的厚度，其中第二层不吸收可见光。虽然实施例可能不要求基底具有列出的特定性质，但仍可适用于这种基底。

为了提供更厚的测量层，实施例不需要形成多层油墨。实施例不需要从基底去除膜。实施例不需要切割或横切基底，并且不受切割或横切时可能影响层厚度的层的变形的影响。

一些实施例不需要为确定层厚度的该层的大的打印区域。

实施例不需要将标记(例如荧光)试剂加入第二层材料。在一些实施例中，第二层的配方可以原样使用，并且不需要为了厚度测量的目的进行调整。例如，不需要可能改变其他物理或化学性质的添加剂。

在一些实施例中，第二层可以是约1μm厚。

在一些实施例中，光密度测量可以是由成像系统执行的在线处理。本文，通过成像系统(例如印刷机)的集成部分进行在线处理，并且作为打印处理的或用于打印处理准备一部分，由成像系统独立地执行。这可以允许在打印时向用户快速反馈，并且允许用户实时或接近实时地监视打印过程。在一些实施例中，测量可以离线执行。

测量装置135和基底110的相对运动可以涉及在测量装置135静止时移动基底110的运动(例如，在例如带的基底输送机上)。在一些实施例中，基底110可以是静止的而测量装置135是移动的。测量装置135和基底110都可以是可移动的。在一些实施例中，可以调节测量装置的光学元件以允许在相对于测量装置的不同空间位置的区域中进行测量。

本文，使用油墨作为第一层和第二层的实施例。第一层和第二层可以是任何打印流体。在一些实施例中，第一层和第二层可以是液体电子照相打印流体。在一些实施例中，第一层和第二层可以是喷墨油墨。在一些实施例中，第一层和第二层可以是调色油墨。

在一些实施例中，第一层可以是油墨，例如液体电子照相油墨。在一些实施例中，第二层可以是清漆。在一些实施例中，第二层可以是底漆和第一层油墨。

在一些实施例中，第一层可以存在于整个对照区域中或基本上整个对照区域中。在一些实施例中，第一层和第二层可以存在于整个测量区域中或基本上整个测量区域中。

遍及本说明书的描述和权利要求书，词语“包含”和“含有”及其变型意味着“包括但不限于”，并且它们不意图(并且不)排除其他部分、添加剂、组分、整数或步骤。遍及本说明书的描述和权利要求书，单数形式包括复数形式，除非本文另有要求。特别地，在使用不定冠词的情况下，除非本文另有要求，否则说明书将被理解为考虑复数形式和单数形式。

结合本发明的特定方面、实施方式或实施例描述的特征、整数、特征、化合物或组应被理解为可应用于本文所述的任何其它方面、实施方式或实施例，除非与其不相容。本说明书(包括任何所附权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征和/或如此公开的任何方法或过程的所有步骤可以以任何组合而组合，除了组合中至少一些这样的特征和/或步骤是相互排斥的。本发明不限于任何前述实施例的细节。本发明延伸到本说明书(包括任何所附权利要求、摘要和附图)中公开的特征的任何新颖的一个特征或任何新颖的特征的组合，或如此公开的任何方法或过程的步骤的任何新颖的一个步骤或任何新颖的步骤的组合。

读者应注意与本申请同时递交或与本申请相关的先于本申请的、与本说明书向公开检查开放的所有文章和文件，并且所有这些文章和文件的内容通过引用并入本文。

Claims (5)

1.一种测量透明或半透明层的厚度的方法，包括：

测量基底的测量区域中的光学参数的第一值，所述测量区域具有第一层和第二层，所述第一层和所述第二层相对于所述基底一层设置在另一层的上方，所述第二层为所述透明或半透明层；

测量在缺少所述第二层的情况下所述第一层的所述光学参数的第二值；

确定所述光学参数的所述第一值与所述第二值之间的差异；以及

基于所确定的差异计算所述第二层的厚度，

其中所述光学参数选自由下述组成的列表中：光密度、半色调直径、点面积和光泽度。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二层的所述厚度的所述计算是基于所确定的差异与预定的关系之间的比较进行的。

3.根据权利要求2所述的方法，其中所述预定的关系是基底依赖性的校准。

4.一种用于执行权利要求1至3中任一项所述的方法的成像系统，其包括：

包括光源和传感器的测量装置，所述测量装置用于测量所述光学参数的所述第一值和所述第二值；以及

处理电路，用于确定所述差异并基于所确定的差异计算所述第二层的厚度。

5.一种打印机，其包括如权利要求4所述的成像系统，其中所述测量和所述第二层的厚度的计算用所述打印机在线进行。

Images