DE102016210367A1 - Verwendung eines vollbreitenmatrix-bildsensors zur echtzeitmessung von filmdicken bei filmfertigungsausrüstung - Google Patents

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Abstract

Ein Verfahren zum Bereitstellen einer Filmdickenanalyse mit einem Spektralphotometer enthält das Konfigurieren eines Beleuchtungsmittels, um einen Lichtstrahl auf einen Film zu emittieren, der auf eine Substratoberfläche aufgetragen ist, Konfigurieren eines Linearsensors zum Empfangen von Licht, das an dem auf der Substratoberfläche aufgetragenen Film reflektiert wird, mittels einer Gradientenlinse und eines linear-variablen Filters, und Konfigurieren eines Prozessors zur Bestimmung einer Dicke des Films basierend auf dem spektralen Reflexionsgrad des Films, empfangen von dem Linearsensor.

Description

  • Bei Highend-Druck- oder Verlagssystemen werden Spektralphotometer verwendet, um die Qualität der Farbausgabe des Systems zu charakterisieren und einen Mechanismus bereitzustellen, um die Farbausgabeeigenschaften des Systems bereitzustellen. In vielen solchen Systemen ist das Spektralphotometer eine Offline-Vorrichtung, in der ein Ausdruck des Systems zur Messung zum Spektralphotometer gefördert wird. Zur einfachen Verwendung und Integration ist es häufig erwünscht, dass das Spektralphotometer Inline in Bezug auf den Druckpfad angeordnet ist, so dass Bögen oder Medien automatisch mit geringem oder ohne Nutzereingriff gescannt werden. Inline-Spektralphotometer (ILS) nach dem Stand der Technik sind relativ teuer und erfordern umfangreiche Kalibriertechniken.
  • Es wäre wünschenswert, ein kompaktes, preiswertes Spektralphotometer für Inline-Farbausgabe- und/oder Dickenmessungen bereitzustellen.
  • In einer Ausführungsform gibt es ein Verfahren zum Bereitstellen einer Filmdickenanalyse mit einem Spektralphotometer. Das Verfahren umfasst das Konfigurieren eines Beleuchtungsgeräts zur Emission eines Lichtstrahls auf einen Film, der auf einer Substratoberfläche aufgetragen ist, das Konfigurieren eines Linearsensors zum Empfangen des Lichts, das von dem aufgetragenen Film auf der Substratoberfläche reflektiert wird, mittels einer Gradientenlinse und einem linear-variablen Filter und das Konfigurieren eines Prozessors zum Bestimmen der Filmdicke basierend auf dem spektralen Reflexionsgrad des Films, der von dem Linearsensor empfangenen wurde. Die Gradientenlinse wird in einem optischen Pfad des Licht angeordnet, das von der Substratoberfläche reflektiert wird, und wird zwischen der Substratoberfläche und einen linear-variablen Filter angeordnet. Der linear-variable Filter wird in dem optischen Weg angeordnet, das von der Substratoberfläche reflektiert wird, und wird zwischen dem Linearsensor und der Gradientenlinse angeordnet. Der linear-variable Filter ist ein optischer Filter mit einer Bandpass-Beschichtung. Eine Eigenschaft der Bandpass-Beschichtung wird über die Länge des linear-variablen Filters variiert, so dass die Zentralwellenlänge des linear-variablen Filters linear über die Länge des linear-variablen Filters verschoben wird.
  • In einer weiteren Ausführungsform gibt es ein Verfahren zur Herstellung eines Fotorezeptors. Das Verfahren umfasst das Bewegen eines Substrats bei einer Substrat-Vorschubgeschwindigkeit durch ein Filmauftragungssystem, das mindestens eine Filmauftragungsstation aufweist; und das Aktivieren der mindestens einen Filmauftragungsstation zum Auftragen einer Flüssigkeit auf dem Substrat. Eine Menge der Flüssigkeit ist durch eine Auftragungsrate und ein Auftragungsvolumen definiert. Das Verfahren schließt auch das Bilden einer ersten Schicht auf dem Substrat aus der Flüssigkeit ein; das Bereitstellen von Licht an ein Inline-Spektralphotometer und das Erhalten von spektroskopischen Reaktionsdaten, die mindestens eins aus dem Substrat und der ersten Schicht darstellen. Das Licht wird mindestens an einem aus Oberfläche der ersten Schicht und Oberfläche des Substrats reflektiert oder durch mindestens eins aus der ersten Schicht und dem Substrat transmittiert. Das Verfahren umfasst auch das Bestimmen, unter Verwendung mindestens eins elektronischen Prozessors und basierend auf den spektralphotometrischen Daten, einer Dicke aus mindestens einem aus dem Substrat und der ersten Schicht; das Vergleichen, unter Verwendung mindestens eines elektronischen Prozessors, des gemessenen Dickenwerts mit einem festgelegten Dickenwert; und Einstellen von mindestens einem aus Substrat-Vorschubgeschwindigkeit, Auftragungsrate und Auftragungsvolumen.
  • In einer weiteren Ausführungsform gibt es ein System zum Erhalten von Dickendaten aufgetragener Filme unter Verwendung eines Spektralphotometers während der Montage eines Fotorezeptors. Das System enthält: ein Spektralphotometer, das konfiguriert ist, spektroskopische Reaktionsmessungen von Licht zu erhalten, das an einer Oberfläche reflektiert oder durch eine Oberfläche von mindestens einem aus einem Substrat und einer Schicht, die über das Substrat aufgetragen ist, transmittiert wird; mindestens einen elektronischen Prozessor, der kommunikativ mit dem Spektralphotometer verbunden und für Folgendes konfiguriert ist: Bestimmen, unter Verwendung mindestens eines elektronischen Prozessors und basierend auf den spektralphotometrischen Daten, einer Dicke von mindestens einem aus dem Substrat und der Schicht, und Vergleichen, unter Verwendung mindestens eines elektronischen Prozessors, des gemessenen Dickenwerts mit einem festgelegten Dickenwert; einen Substrat-Vorschub zum Bereitstellen des Substrats mit einer Substrat-Vorschubgeschwindigkeit; und eine Schichtauftragungsstation, die kommunikativ mit dem mindestens einen elektronischen Prozessor verbunden ist, wobei die Schichtauftragungsstation zum Auftragen der Schicht über das Substrat mit mindestens einem aus Auftragungsrate und Auftragungsvolumen aufzutragen.
  • Weitere Aufgaben, Funktionen und Vorzüge einer oder mehrerer Ausführungsformen werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung und den begleitenden Zeichnungen sowie den anhängenden Ansprüchen ersichtlich. Es versteht sich, dass sowohl die vorangehende allgemeine Beschreibung als auch die folgende ausführliche Beschreibung nur beispielhaft und erklärend sind und sich nicht als die vorliegenden Lehren, wie beansprucht, beschränkend verstehen.
  • Die begleitenden Zeichnungen, die eingebunden sind und einen Teil dieser Anmeldung darstellen, veranschaulichen Ausführungsformen der vorliegenden Lehren und dienen zusammen mit der Beschreibung dem Erklären der Prinzipien der vorliegenden Lehren.
  • Es werden verschiedene Ausführungsformen, rein beispielhaft, mit Bezug auf die begleitenden Schemazeichnungen erklärt, in denen entsprechende Bezugssymbole entsprechende Teile anzeigen, wobei
  • 1 ein System nach dem Stand der Technik zum Bestimmen der spektralen Transmission von Proben mit einem Spektralphotometer ist.
  • 2 einen spektral-linearen Filter und einen Graphen zeigt, der die unter Verwendung des linear-variablen Filters gemessenen Spektren zeigt.
  • 3A–3B verschiedene Ansichten eines Systems zum Bereitstellen einer Farbanalyse eines Tonerbildes auf einer bildtragenden Oberfläche mit einem Spektralphotometer gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigen.
  • 3C eine Ansicht eines alternativen Systems zum Bereitstellen einer Farbanalyse eines Materials auf einer Substratoberfläche mit einem Spektralphotometer gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist.
  • 4 eine vereinfachte Draufsicht grundlegender Elemente eines xerographischen Farbdruckers ist, die einen Kontext verschiedener Ausführungsformen zeigt. Es ist anzumerken, dass einige Details der Figur vereinfacht sind und gezeichnet sind, um vielmehr das Verständnis der Ausführungsformen zu erleichtern, als strenge strukturelle Genauigkeit, Details und Maßstäbe zu erhalten.
  • 5 eine vereinfachte Draufsicht grundlegender Elemente eines Systems zur Herstellung von Bandfotozeptoren ist, die einen Kontext verschiedener Ausführungsformen zeigt.
  • Im Folgenden wird ausführlich Bezug auf Ausführungsformen der vorliegenden Lehren genommen, für die Beispiele in den begleitenden Zeichnungen veranschaulicht sind. In den Zeichnungen werden durchgehend gleiche Bezugsnummern zum Kennzeichnen identischer Elemente verwendet. In der folgenden Beschreibung wird Bezug auf die begleitenden Zeichnungen genommen, die einen Teil davon darstellen und in denen zu Veranschaulichungszwecken eine bestimmte Ausführungsform gezeigt ist, in der die vorliegenden Lehren praktiziert werden können. Die folgende Beschreibung ist daher rein beispielhaft.
  • 1 zeigt ein System 100 nach dem Stand der Technik, das zum Bestimmen der spektralen Transmission von Proben mit einem Spektralphotometer verwendet wird. Das System 100 enthält Testprobe 102, ein Beleuchtungsmittel (nicht gezeigt), eine selbstfokussierende Linsenmatrix (z.B. SELFOC®-Linsenmatrix) 104, einen Kollimator 106, einen linear-variablen Filter 108 und einen Linearsensor 110. Das Beleuchtungsmittel emittiert Lichtstrahlen auf die Testprobe 102, und die an der Testprobe 102 reflektierten oder durch diese transmittierenden Lichtstrahlen werden von dem Linearsensor 110 empfangen und analysiert. Die an der Testprobe 102 reflektierten oder durch diese transmittierenden Lichtstrahlen werden von dem Linearsensor 110 über die SELFOC®-Linsenmatrix 104, den Kollimator 106 und den linear-variablen Filter empfangen. Der Effekt, die Bandpass-Nenncharakteristik des linear-variablen Filters wirksam aufzuweiten, wird durch Kollimieren der Lichtstrahlen (d.h. der an der Testprobe 102 reflektierten) eliminiert, die den linear-variablen Filter 108 und den Linearsensor 110 eintreten. Die Lichtstrahlen (d.h. die an der Testprobe 102 reflektierten oder durch diese transmittierenden) werden unter Verwendung des Kollimators 106 kollimiert, der zwischen der SELFOC®-Linsenmatrix 104 und dem linear-variablen Filter 108 angeordnet ist.
  • Im Gegensatz dazu schlägt die vorliegende Offenbarung ein System zum Bereitstellen einer Dickenanalyse auf einem auf einer Substratoberfläche aufgetragenen Film mit einem Spektralphotometer vor. Das System der vorliegenden Offenbarung besitzt zwischen der Gradientenlinse (z.B. SELFOC®-Linse) und dem linear-variablen Filter keinen Kollimator. Die vorliegende Offenbarung schlägt das Erhalten eines Spalts zwischen dem linear-variablen Filter und dem Linearsensor vor, wobei die Abmessungen des Spalts klein genug sind, dass der Effekt, die Bandpass-Nenncharakteristik des linear-variablen Filters effektiv aufzuweiten, akzeptabel ist. In einer Ausführungsform ist der Spalt, der zwischen dem linear-variablen Filter und dem Linearsensor erhalten wird, klein, z.B. in der Größenordnung von ca. 1 Millimeter. Zusätzlich wird auch die gewinkelte Ausbreitung des von der Gradientenlinse (z.B. Selfoc-Linsen) abgebildeten Lichts ebenfalls klein gehalten, dass der Effekt, die Bandpass-Nenncharakteristik des linear-variablen Filters effektiv aufzuweiten, akzeptabel ist.
  • In einer Ausführungsform, wie in 3A bis 3C gezeigt, enthalten die Erfassungssysteme 300 und 310 der vorliegenden Offenbarung jeweils ein Beleuchtungsmittel 301. In 3B ist das Beleuchtungsmittel 301 benachbart zur Substratoberfläche 302 angeordnet, wobei das Beleuchtungsmittel konfiguriert ist, Licht auf ein Material zu emittieren, das als eine Schicht angeordnet ist, einschließend einen Film 302A, wie einen dünnen Film, der über der Oberfläche angeordnet ist. In 3C ist das Beleuchtungsmittel benachbart dem Substrat angeordnet, wobei das Beleuchtungsmittel konfiguriert ist, Licht durch das Material von Film 302A zu emittieren. Die Erfassungssysteme 300 und 301 enthalten auch jeweils einen Linearsensor 308, der benachbart der Substratoberfläche 302 angeordnet sind. Der Linearsensor 308 kann konfiguriert werden, das Licht vom Beleuchtungsmittel zu empfangen, wie Licht, das von einem oder mehreren aus dem Substrat, der Substratoberfläche und dem als Film 302A gebildeten Material reflektiert (wie in 3B) oder durch diese transmittiert (wie in 3C) wird. Die Erfassungssysteme enthalten auch eine Gradientenlinse 304, die in dem optischen Pfad der Lichtstrahlen angeordnet ist, die von der Substratoberfläche 302 reflektiert werden; und einen linear-variablen Filter 306, der in dem optischen Pfad der Lichtstrahlen angeordnet ist, die an der Substratoberfläche 302 reflektiert oder durch diese transmittiert werden. Die Gradientenlinse ist optional. Das Erfassungssystem kann ohne einen Kollimator ausgeführt sein, der zwischen der Gradientenlinse 304 und dem linear-variablen Filter 306 angeordnet ist, und der linear-variable Filter 306 und der Linearsensor 308 sind durch einen Spalt G beabstandet. Das Beleuchtungsmittel 301 ist konfiguriert, einen Lichtstrahl auf einen aufgetragenen Film 302A auf der Substratoberfläche 302 zu emittieren. Der Linearsensor 308 ist konfiguriert, Lichtstrahlen zu empfangen, die an dem aufgetragenen Film 302A auf der Substratoberfläche 302 reflektiert oder durch diese transmittiert werden. Die Lichtstrahlen, die an dem auf der Substratoberfläche 302 aufgetragenen Film 302A reflektiert werden, werden mittels der Gradientenlinse 304 auf den Linearsensor 308 gerichtet. Die Gradientenlinse 304 ist zwischen der Substratoberfläche 302 und dem linear-variablen Filter 306 angeordnet. Der linear-variable Filter 306 ist zwischen dem Linearsensor 308 und der Gradientenlinse 304 angeordnet.
  • In einer Ausführungsform ist die Substratoberfläche 302 des Filmherstellungssystems aus einem Gewebesubstrat ausgewählt, wie das Gewebe, auf dem verschiedene Schichten eines Fotorezeptorbandes bei der Herstellung aufgetragen werden. Die Substratoberfläche 302 eines Filmherstellungssystems kann z.B. ein Substrat sein, das in einer kontinuierlichen Vorschubanordnung oder in einer Rolle-Rolle-Anordnung eingespeist wird. Das Substrat kann auch ein beliebiges Substrat mit einer Oberfläche enthalten, auf der ein Tonerbild aufgenommen wurde, wie in einem Drucksystem, und dies kann eine Zwischenfläche sein (d.h. eine Walze oder ein Band, auf dem ein Tonerbild vor Übertragung auf das gedruckte Dokument gebildet wird). Xerographische "Tandem"-Farbdrucksysteme (z.B. US-Patent Nr. 5,278,589 ; 5,365,074 ; 6,904,255 und 7,177,585 ) enthalten z.B. typischerweise mehrere Druckmaschinen, die die entsprechenden Farben sequenziell auf eine bildgebende Zwischenübertragungsfläche (z.B. Band oder Walze) und dann auf das Endsubstrat übertragen.
  • Das Bilddrucksystem besitzt allgemein zwei wichtige Größen: eine Prozess-(oder Slow-Scan)-Richtung und eine Richtung quer zum Prozess (oder Fast-Scan). Die Richtung, in die die Substratoberfläche (d.h. eine bildtragende Oberfläche) bewegt wird, wird als Prozess-(oder Slow-Scan)-Richtung bezeichnet, und die Richtung, in der eine Mehrzahl von Sensoren angeordnet ist, wird als Richtung quer zum Prozess (oder Fast-Scan) bezeichnet. Die Richtung quer zum Prozess (oder Fast-Scan) steht allgemein rechtwinklig auf die Prozess-(oder Slow-Scan)-Richtung.
  • In einer Ausführungsform ist ein Objekt, das auf ein Substrat aufgetragen wird, ein Material, das als eine Flüssigkeit aufgetragen und später in Form einer Schicht getrocknet werden kann, einschließend einen Film 302A, wie einen dünnen Film. Film 302A kann auf einem Gewebesubstrat aufgetragen werden, wobei das Gewebe durch das Beleuchtungsmittel 301 beleuchtet wird. In einer weiteren Ausführungsform ist ein Objekt, das auf einem Substrat aufgetragen wird, ein gedrucktes Tonerbild, z.B. ein interessierendes Dokument, wobei das zu scannende Dokument durch das Beleuchtungsmittel 301 beleuchtet wird. Die Substratoberfläche kann eine Gewebefläche sein, wie das Gewebe, aus dem Bandfotorezeptoren gefertigt werden, wobei jede Schicht des Bandfotorezeptors auf das Gewebe aufgetragen wird, während sich das Gewebe bewegt. Entsprechend kann der Film 302A eine oder mehrere Schichten sein, die den Fotorezeptor bilden, und werden während der Fertigung auf das Substrat aufgetragen. Somit kann das Substrat ein Gewebe sein, das Polymermaterialien enthält. In einer Ausführungsform ist als der bildgebende Film 302A eine Schicht einer Fotorezeptorwalze, z.B. auf einem Gewebe, das Gewebe, das gescannt wird, mit dem darauf aufgetragenen Film durch das Beleuchtungsmittel 301 beleuchtet wird. Das Substrat kann einen Teil des von dem Beleuchtungsmittel emittierten Lichts teilweise oder vollständig transmittieren oder das von dem Beleuchtungsmittel emittierte Licht teilweise oder vollständig reflektieren. Das Substrat kann durch eine Vorschubvorrichtung (nicht gezeigt) in eine Prozessrichtung eines Systems, z.B. eines Drucksystems, bewegt werden, das Material auf das Substrat aufträgt. Der Linearsensor 308 kann also konfiguriert werden, eine spektrale Reaktion in einer Prozessrichtung, in einer Richtung quer zum Prozess oder sowohl in Prozessrichtung als auch in Richtung quer zum Prozess zu erfassen.
  • Das Beleuchtungsmittel 301 kann eine Matrix von Leuchtdioden (LEDs) oder ein beliebiges anderes geeignetes Beleuchtungsmittel sein (z.B. eine fluoreszierende Lichtquelle). Wie z.B. in der in 3B dargestellten Ausführungsform gezeigt, kann das Beleuchtungsmittel 301 zwei lineare LED-Matrices 301A, 301B enthalten, eine auf jeder Seite einer Gradientenlinse 304 und des Linearsensors 308. In einer weiteren Ausführungsform kann eine LED-Matrix auf einer Seite und ein reflektierender Spiegel auf der anderen Seite anstelle zweier linearer LED-Matrices verwendet werden. Die LED-Matrices könnten alle gleichfarbig, z.B. weiß, oder mehrfarbig sein, wie in US-Patent Nr. 6,975,949 beschrieben. Die Beleuchtungsmittelmatrices 301A und 301B können eine Mehrzahl eigenständiger Beleuchtungselemente einschließen, die in einer linearen Anordnung beabstandet sind. Bevorzugt sind die Beleuchtungselemente LEDs, die gleichmäßig in regelmäßigen Intervallen beabstandet sind. In einer Ausführungsform können Lichtleiter oder Linsenanordnungen verwendet werden, um Licht von den LEDs zum Film 302A zu übertragen.
  • Die Gradientenlinse 304 ist zwischen der Substratoberfläche 302 und dem linear-variablen Filter 306 angeordnet. In einer Ausführungsform kann die Gradientenlinse 304 verwendet werden, um den auf der Substratoberfläche aufgetragenen Film 302 auf den Linearsensor 308 senkrecht abzubilden. In einer Ausführungsform ist die Gradientenlinse 304 eine SELFOC®-Linse oder eine andere Mikro-Linsenanordnung mit einem festgelegten Akzeptanzwinkel α. Eine SELFOC®-Linse ist eine Gradientenlinse, die aus Faserstäben mit einem parabolischen Indexprofil bestehen. In einer Ausführungsform weist die SELFOC®-Linse einen Akzeptanzwinkel α von ca. +/–9 Grad auf.
  • In einer Ausführungsform ist der linear-variable Filter 306 ein optischer, mit begrenztem Bandpass beschichteter Glasfilter. In einer Ausführungsform variiert die Zentralwellenlänge des Bandpasses linear von einem Ende des linear-variablen Filters zum anderen. In einer weiteren Ausführungsform variiert die Zentralwellenlänge des Bandpasses logarithmisch entlang der Länge des linear-variablen Filters. In einer Ausführungsform umfasst der linear-variable Filter drei verschiedene Schichten, eine Bandpass-Beschichtung, ein Substrat und eine Sperrbeschichtung, durch die das Licht, das an der Substratoberfläche reflektiert wird, dorthindurch passieren kann. In einer Ausführungsform erzielt der linear-variable Filter seine spektrale Leistung mit einem Film (z.B. einer Bandpass-Beschichtung), der über die Fläche in seiner Dicke variable ist.
  • Ein linear-variabler Filter, der in der vorliegenden Offenbarung verwendet wird, ist in 2 gezeigt. Wie in 2 gezeigt, ist eine Strahlung 200 von einer Quelle (z.B. einem Beleuchtungsmittel), die ein breites, kontinuierliches Frequenzspektrum erzeugt, ein Ereignis an einem linear-variablen Filter 202. In einer Ausführungsform wird die Strahlung 200 als eine Breitbandstrahlung bezeichnet. Der Graph in 2 zeigt die Spektren, die unter Verwendung des linear-variablen Filters 202 gemessen wurden. Der Graph in 2 zeigt den Prozentsatz der Transmission längs der y-Achse. Auf einer horizontalen x-Achse zeigt der Graph die Wellenlänge, die in Nanometer angegeben ist.
  • Geeignete linear-variable Filter dieses Typs, die in der vorliegenden Offenbarung verwendet werden, sind von dem Unternehmen JDS Uniphase (JDSU), Milpitas, CA erhältlich. Die Eigenschaften oder Spezifikationen eines nicht beschränkenden Beispiels eines solchen linear-variablen Filters sind wie folgt offenbart: Der Spektralbereich des linear-variablen Filters beträgt 400 bis 700 Nanometer. Die Halbwertbreite des linear-variablen Filters beträgt maximal 1,5% der Zentralwellenlänge. Die Linearfilter-Dispersion des linear-variablen Filters beträgt 39,5 Nanometer/Millimeter, wobei die Linearfilter-Dispersion im Bereich von +/–0,8 Nanometer/Millimeter liegt. Die Spitzentransmission (Peak Transmission) des linear-variablen Filters beträgt mindestens 40% für Bandpässe von 400 Nanometer bis 700 Nanometer. Der Sperrbereich außerhalb des Durchlassbereichs (out-of-band blocking) T des linear-variablen Filters beträgt maximal 0,1% im Mittel oder maximal 0,5% absolut für Bandpässe von 400 Nanometer bis 700 Nanometer. Die Gesamtlänge des linear variablen Filters beträgt 8,87 Millimeter, wobei die Gesamtlänge im Bereich von +/–0,05 Millimeter liegt. Die Länge des aktiven Bereichs des linear-variablen Filters besitzt einen Nennwert von 7,6 Millimetern (ca. 180 Pixel), annähernd zentriert an dem Teil. Die Gesamtbreit des linear-variablen Filters beträgt 1,00 Millimeter, wobei die Gesamtbreite im Bereich von +/–0,05 Millimeter liegt. Die Filterdicke des linear-variablen Filters beträgt 1,1 Millimeter, wobei die Filterdicke im Bereich von +/–0,1 Millimeter liegt.
  • In Bezug auf 3A und 3B ist in einer Ausführungsform der Linearsensor 308 z.B. ein Vollbreitenmatrix(FWA; Full Width Array)-Bildsensor. Ein Vollbreitenmatrix-Sensor ist als ein Sensor definiert, der sich im Wesentlichen über eine gesamte Breite (senkrecht zu einer Bewegungsrichtung) der sich bewegenden Substratoberfläche erstreckt. Der Vollbreitenmatrix-Sensor ist konfiguriert, einen beliebigen gewünschten Teil des aufgetragenen Films zu detektieren, während Filme über ein Gewebe aufgetragen werden. Der Vollbreitenmatrix-Sensor kann eine Mehrzahl von Sensoren einschließen, die gleichmäßig in Intervallen (z.B. jeden 1/600. Inch (600 Spots pro Inch)) in Richtung quer zum Prozess (oder Fast Scan) beabstandet sind. Siehe z.B. US-Patent Nr. 6,975,949 . Es versteht sich, dass andere Linearmatrix-Sensoren ebenfalls verwendet werden können, wie Kontakt-Bildsensoren, Matrix-CMOS-Sensoren oder Matrix-CCD-Sensoren.
  • Es wird erwogen, dass die vorliegende Offenbarung einen Bildsensorchip verwenden kann, der deutlich kleiner als die Breite der bildtragenden Oberfläche ist. Der Sensorchip ist konfiguriert, nur einen Teil des gedruckten Bildes zu detektieren und nicht die gesamte Breite des gedruckten Bildes. In einer Ausführungsform kann das Erfassungssystem 300 der vorliegenden Offenbarung ein Punkt- oder ein Stellen-Spektralphotometer zum Durchführen von Punktmessungen sein. 3A zeigt eine Punktsensorarchitektur, in der der Linearsensor ein Einzelchipsensor ist. In der Punktsensorarchitektur umfasst der Chipsensor eine einzelne Reihe, wobei die Reihe eine Anzahl von M Pixeln enthält. In der Punktsensor-Architektur ist die Orientierung eines Keils eines linear-variablen Filters entlang der Länge des Linearsensors oder des Chip-Sensors, wobei jedes Pixel des Chip-Sensors einer anderen Farbe der farbigen Stelle entspricht. Es wird erwogen, dass die vorliegende Offenbarung auch für eine über die Seitenbreite räumlich aufgelöste spektrale Bildgebung verwendet werden kann. In einer solchen Ausführungsform umschließt der Vollbreitenmatrix-Sensor eine Anzahl von N Reihen, wobei jede Reihe des Vollbreitenmatrix-Sensors jeder Farbe der farbigen Stelle entspricht. Jede der Reihen umschließt eine Anzahl von M Pixeln. In der Vollbreitenmatrix-Sensorarchitektur steht die Kante des linear-variablen Filters senkrecht zur Ausrichtung der Kante des linear-variablen Filters in der Punktarchitektur. In anderen Worten ist die Ausrichtung der Kante des linear-variablen Filters entlang der Anzahl von N Reihen des Vollbreitenmatrix-Sensors.
  • In einer Ausführungsform bei Verwendung mit Beleuchtung durch das Beleuchtungsmittel zeigt die Ausgabe des Linearsensors den Reflexionsgrad über das Spektrum. In einer Ausführungsform kann ein Prozessor bereitgestellt werden, um sowohl den Linearsensor zu kalibrieren als auch die Reflexionsdaten zu verarbeiten, die von dem Linearsensor detektiert wurden. Es könnte zweckbestimmte Hardware, wie ASICs oder FPGAs, Software oder eine Kombination aus zweckbestimmter Hardware und Software sein.
  • Das Nettoergebnis des Systems ist, dass Bandpass-Nenneigenschaften des linear-variablen Filters 306 aufgrund des Spalts zwischen dem linear-variablen Filter 306 und dem Linearsensor 308 wirksam aufgeweitet werden. Wie jedoch oben erwähnt, schlägt die vorliegende Offenbarung vor, dass, wenn der Spalt G zwischen dem linear-variablen Filter 306 und dem Linearsensor 308 klein genug ist und die Winkelweitung des Lichts, das durch die Gradientenlinse 304 abgebildet wird, klein genug ist, diese Effekte akzeptabel sind.
  • In einer Ausführungsform, wie in 3A bis 3C gezeigt, sind der linear-variable Filter 306 und der Linearsensor 308 durch der Spalt G beabstandet. In einer Ausführungsform wird der Spalt G klein gehalten, z.B. 1 Millimeter, wie ausführlich in einem Beispiel unten beschrieben. In einer weiteren Ausführungsform kann der Spalt G größer oder kleiner als 1 Millimeter sein. In einer Ausführungsform hängt der zulässige Spalt zwischen dem linear-variablen Filter 305 und dem Linearsensor 308 von der gewünschten Auflösung in einer Spektralmessung durch einen Endnutzer ab, wobei weiterhin der Effekt erhalten bleibt, die Bandpass-Nenncharakteristik des linear-variablen Filters wirksam und akzeptabel aufzuweiten. Wenn z.B. ein erster Endnutzer nur halb soviel Spektralauflösung wie ein zweiter Endnutzer benötigt, dann, zur nullten Ordnung, kann der erste Endnutzer einen doppelt so großen Spalt G zwischen dem linear-variablen Filter 306 und dem Linearsensor 308 wie der zweite Endnutzer haben. In einer Ausführungsform wird der Spalt auf einen solchen Punkt reduziert, dass der Restfehler, der durch den Spalt induziert wird, für die Bildqualität des Systems akzeptabel ist. In anderen Worten, ist für einen geeigneten Spalt die Rettung der Bildqualität vernachlässigbar. In einer Ausführungsform wird der Spalt G zwischen dem linear-variablen Filter 306 und dem Linearsensor 308 in der Größenordnung von ca. 1 Millimeter gehalten, so dass der Endnutzer ein Abdeckglas oder Ähnliches zwischen dem linear-variablen Filter und dem Linearsensor anordnen kann.
  • In Bezug auf 3A und 3B ist in einer Ausführungsform, wie oben erwähnt, das abgebildete Objekt der aufgetragene Film 302A, der ein beliebiger aufgetragener Film sein kann, einschließend Filme, die einen Teil eines Bandfotorezeptors bilden, oder selbst ein Tonerbild, wie eine gleichförmig gefärbte Stelle. In einer Ausführungsform werden verschiedene Teile des Films 302A auf verschiedene Pixel des Linearsensors 308 abgebildet. In einer Ausführungsform ist, angeordnet über jedem Pixel des Linearsensors 308, ein bestimmter Teil des linear-variablen Filters 306 und seiner Bandpass-Spektralcharakteristik. Jedes Pixel des Linearsensors 308 reagiert also auf Licht, das nur in den Bandpass des benachbarten linear-variablen Filterabschnitts fällt. Die Sammlung von Pixelausgaben stellt also den Spektralgehalt es Films 302A dar, einschließend den Beitrag der Beleuchtung. In einer Ausführungsform können später Kalibriertechniken verwendet werden, um den Beleuchtungsbeitrag zu separieren, so dass nur die Spektralreflektanz-Information des Films 302A übrig bleibt.
  • Die Lichtstrahlen, die an dem Film 302A reflektiert werden, werden von der Gradientenlinse 304 auf den Linearsensor 308 abgebildet. Wenn der linear-variable Filter in enger Nachbarschaft zum Linearsensor angeordnet wird, entsprechen die Pixelausgaben von dem Linearsensor den Lichtstrahlen, die durch den linear-variablen Filter aufgrund ihrer Wellenlänge gefiltert wurden. Unter der Annahme, dass der Spektralbereich des linear-variablen Filters z.B. 400 Nanometer bis 700 Nanometer beträgt, entspricht die Ausgabe von Pixel Nr. 1 des Linearsensors einer Lichtmenge bei 400 Nanometer und die Ausgabe von Pixel Nr. n des Linearsensors einer Lichtmenge bei 700 Nanometer etc.
  • Wenn der linear-variable Filter vorzugsweise nicht an der Bildebene angeordnet ist oder der linear-variable Filter vorzugsweise nicht am Fokuspunkt der Linse angeordnet ist, kann dies zu einem Mischproblem führen. Es gibt zwei relevante Situationen, die unten ausführlicher beschrieben werden, die das Mischen von Informationen zwischen dem räumlichen Ausmaß der interessierenden Stelle und dem linear-variablen Filter betreffen, wenn sich der linear-variable Filter bevorzugt nicht in perfektem Bildgebungszustand befindet.
  • In der ersten Situation werden die Lichtstrahlen, die an einem Punkt in der Objektebene (z.B. Ebene, in der der Film 302A angeordnet ist) reflektiert werden, der in dem Akzeptanzwinkel α der selbstfokussierenden Gradientenlinse 304 enthalten ist, auf den Linearsensor 308 abgebildet. Bevorzugt passieren, wenn der linear-variable Filter 306 nicht am Linearsensor 308 angeordnet ist, verschiedene Anteile des Lichtkegels durch geringfügig verschiedene Teile des linear-variablen Filters 306, so dass das Linearsensor-Pixel am Bild des bestimmten Punkts Lichtstrahlen sammelt, die ein gewichtetes Mittel des Licht mit geringfügig verschiedenen Bandpasseigenschaften darstellen.
  • In der zweiten Situation sind Lichtstrahlen von einem anderen Objektpunkt (z.B. Film 302A), die durch die Bandpass-Nennanordnung des interessierenden Pilxels auf dem Linearsensor. Ein benachbartes Pixel an dem Linearsensor reagiert also auf die Lichtstrahlen, von denen der Spektralgehalt für ein anderes Pixel auf dem Linearsensor 308 bestimmt war. Die zweite Situation muss in dem Fall nicht bedeutsam sein, wo Lichtstrahlen, die an der gleichmäßig gefärbten Stelle reflektiert werden, von der selbstfokussierenden Gradientenlinse (z.B. SELFOC®-Lines) auf den Linearsensorsensor abgebildet werden.
  • In einer Ausführungsform kann ein geeigneter Spalt zwischen dem linear-variablen Filter und dem Linearsensor erhalten werden, um die oben diskutierten Mischbedingungen gering genug zu halten, um eine geeignete Bildqualität des Systems zu erhalten.
  • Es folgt ein Beispiel, das zeigt, dass ein kleiner Spalt G, z.B. in der Größenordnung von ca. 1 Millimeter, zwischen dem linear-variablen Filter und dem Linearsensor die Wirkung, die Bandpass-Nenneigenschaften des linear-variablen Filters wirksam aufzuweiten, akzeptabel hält.
  • Eine typische, selbstfokussierende Gradientenlinse (z.B. SELFOC®-Linse), die zur Bildgebung verwendet wird, schränkt das gesamte abgebildete Licht auf einen Kegel von +/–9 Grad ein. In anderen Wort besitzt die selbstfokussierende Gradientenlinse (z.B. SELFOC®-Linse) einen Akzeptanzwinkel α von ca. +/–9 Grad. In einer Ausführungsform sind die Bildgebundsbedingungen für einen Punkt-Sensor nicht zwingend erforderlich, obwohl Sensoren für räumlich-aufgelöste Seiten Bildgebung erfordern.
  • Wenn der Nennabstand oder der Spalt G zwischen dem linear-variablen Filter und dem Linearsensor 1 mm beträgt, beträgt der "Zerstreuungskreis" am linear-variablen Filter (oder entsprechend am Linearsensor) +/–0,16 mm. In einer Ausführungsform wird der "Zerstreuungskreis" durch Berechnung der Tangente des Akzeptanzwinkels der selbstfokussierenden Gradientenlinse erhalten. Die Tangente des Akzeptanzwinkels α der selbstfokussierenden Gradientenlinse (z.B. ca. +/–9 Grad) beträgt z.B. +/–0,16 mm.
  • Wie oben offenbart, beträgt die Halbwertbreit des linear-variablen Filters maximal 1,5% der Zentralwellenlänge des Bandpasses des linear-variablen Filters. Wie in 2 gezeigt, beträgt die Zentralwellenlänge des Bandpasses des linear-variablen Filters 550 nm. Da die Zentralwellenlänge des Bandpasses des linear-variablen Filters 550 nm beträgt, ist die Halbwertbreite des linear-variablen Filters maximal 8,3 nm. Wie oben ebenfalls offenbart, beträgt die Linearfilter-Dispersion des linear-variablen Filters 39,5 Nanometer/Millimeter, wobei die Linearfilter-Dispersion +/–0,8 Nanometer/Millimeter beträgt. Der Zerstreuungskreis erzeugt also eine zusätzliche gewichtete Wellenlängenaufweitung von +/–6 nm. Dies wird durch Berechnung des Produkts aus Linearfilter-Dispersion (z.B. 39,5 Nanometer/Millimeter) des linear-variablen Filters und Zerstreuungskreis des linear-variablen Filters erhalten.
  • Der wirksame Bandpass des linear-variablen Filters wird also durch die Windung der dem linear-variablen Filter inhärenten Halbwertbreite und dem winkelgewichteten Zerstreuungskreis geringfügig, jedoch nicht unakzeptabel aufgeweitet. Selbst wenn die Halbwertbreite des linear-variablen Filters auf 16 Nanometer verdoppelt wird, entspricht dies (700 – 400)/16 = 19 distinkten Wellenlängenproben, was mehr als die Probenzahl der anderen Inline-Spektralphotometer ist. Weil jede "distinkte" Wellenlängenprobe aus mehreren Pixeln bei geringfügig anderer Wellenlängenverschiebung besteht, steht viel mehr Spektralinformation zur Analyse bereit.
  • Die vorliegende Offenbarung stellt also ein Erfassungssystem bereit, das einen auf einem linear-variablen Filter und einer Linearsensor-Anordnung aufgetragenen Film abbildet, wobei die Pixelausgabe des Erfassungssystems des relativen spektralen Reflexionsgrades der farbigen Stelle entspricht, was dann dazu verwendbar ist, Farbleistung und/oder Auftragungsparameter (z.B. Dicke des aufgetragenen Films) des Bilddrucksystems oder des Filmfertigungssystems zu bestimmen und zu beeinflussen. Wie oben erwähnt, kann das in der vorliegenden Offenbarung diskutierte Konzept sowohl für Punktmessungen als auch über die Seitenbreite räumlich aufgelöste spektrale Bildgebung verwendet werden. Der zwischen einen Linearsensor und einer Gradientenlinse angeordnete linear-variable Filter erzeugt ein kompaktes, preiswertes Spektralphotometer zur Inline-Messung aufgetragener Filme, wie Schichten auf einem Fotorezeptor oder Tonerbilder, wobei die Messung Dickenmessung oder Farbdruckausgabe-Messungen umfasst. Einer der Vorzüge der vorliegenden Offenbarung ist es, ein Spektralphotometer zur Inline-Farbdruckausgabe-Messung und/oder Dickenausgabe-Messung bereitzustellen, wobei das Spektralphotometer im Vergleich zu anderen Alternativen von Inline-Spektralphotometern viel preiswerter ist.
  • 4 ist eine vereinfachte Draufsicht grundlegender Elemente eines Bilddrucksystems, die einen Zusammenhang der vorliegenden Offenbarung zeigt. Insbesondere ist ein xerographischer "Bild-auf-Bild"-Farbdrucker gezeigt, in dem nacheinander Primärfarbenbilder auf einer bildtragenden Oberfläche (z.B. Fotorezeptorband) angesammelt und die übereinanderliegenden Bilder dann direkt auf einen Ausgabebogen als Vollfarbbild übertragen werden. In einer Ausführungsform kann die Xerox® iGen3®-Digitaldruckerpresse genutzt werden. Es versteht sich jedoch, dass ein beliebiges Bilddrucksystem, wie Monochrom-Maschinen, unter Verwendung einer beliebigen Technologie, Maschinen, die auf fotosensitive Substrate drucken können, xerographische Maschinen mit mehreren Fotorezeptoren oder Tintenstrahl-basierte Maschinen, die vorliegende Offenbarung ebenfalls vorteilhaft nutzen können.
  • Insbesondere enthält die Ausführungsform von 4 eine bildtragende Oberfläche 425 (z.B. Bandfotorezeptor), entlang derer eine Reihe von Stationen, wie dies auf dem Gebiet der Xerographie allgemein bekannt ist, einen Satz für jede zu druckende Farbe, angeordnet sind. Zum Anordnen eines Cyan-Trennbildes auf der bildtragenden Oberfläche 425 wird z.B. ein Ladungs-Corotron 412C, ein bildgebender Laser 414C und eine Entwicklungseinheit 416C verwendet. Für sukzessive Farbtrennungen werden äquivalente Elemente 412M, 414M, 416M (für Magenta), 412Y, 414Y, 416Y (für Gelb) und 412K, 414K, 416K (für Schwarz) bereitgestellt. Die sukzessiven Farbtrennungen werden übereinanderliegend auf der Oberfläche der bildtragenden Oberfläche 425 aufgebaut, und dann wird das kombinierte Vollfarbbild an der Übertragungsstation 420 auf einen Ausgabebogen übertragen. Der Ausgabebogen wird dann durch einen Fixierer 430 geführt, wie auf dem Gebiet der Xerographie bekannt. Der Druckprozess kann z.B. mittels eines Druck-Controllers 410 gesteuert werden.
  • Wie auf dem Gebiet des "Laserdrucks" bekannt, entladen durch Koordination der Modulation verschiedener Laser mit der Bewegung der bildtragenden Oberfläche 425 und anderer Hardware (wie rotierender Spiegel etc., nicht gezeigt) die Laser Bereich auf der bildtragenden Oberfläche 425, um den gewünschten Druck zu erzeugen, insbesondere nachdem diese Bereich durch ihre entsprechenden Entwicklungseinheiten 416C, 416M, 416Y, 416K entwickelt sind.
  • In einer Ausführungsform können das Erfassungssystem 300 oder das Erfassungssystem 310 der vorliegenden Offenbarung (wie in 3A bis 3C gezeigt) in dem Bilddrucksystem angeordnet sein, um direkt gedruckte Bilder zu überwachen, während sie das Gerät verlassen, z.B. an Ort 452. In einer weiteren Ausführungsform können das Erfassungssystem 300 oder das Erfassungssystem 310 der vorliegenden Offenbarung (wie in 3A bis 3C gezeigt) direkt vor oder direkt nach der Übertragungsstation 420 angeordnet sein, wo der Toner auf den Bogen oder das Medium übertragen wird, z.B. an den Orten 456, 458, um Bilder direkt auf der bildtragenden Oberfläche oder anderen Zwischenübertragungselementen zu überwachen. Das Erfassungssystem 300 oder das Erfassungssystem 310 der vorliegenden Offenbarung (wie in 3A bis 3C gezeigt) können Messungen von Tonerbildern herstellen, die auf der bildtragenden Oberfläche 425 (wie an den Orten 456 und 458) erzeugt wurden, oder von gedruckten Bildern, die auf einen Ausgabebogen übertragen wurden (wie an Ort 452). Es kann eine beliebige Anzahl Erfassungsvorrichtungen an beliebiger Stelle im Drucker nach Bedarf angeordnet werden, nicht nur an den dargestellten Stellen.
  • Die bei 452, 456 und 458 angeordneten Erfassungssysteme geben Feedback an eine Steuervorrichtung 454, um in Reaktion auf kritische Messwerte zu agieren. Die hier gesammelten Informationen werden von der Steuervorrichtung 454 und/oder dem Druck-Controller 410 auf verschiedene Weise verwendet, um den Betrieb des Druckers zu führen, entweder über eine Echtzeit-Feedback-Schleife, einen Offline-Kalibrierprozess oder ein Registriersystem etc. Während die Steuervorrichtung 454 in der Figur als getrennte Elemente dargestellt ist, versteht es sich, dass die Steuervorrichtung 454 in einigen Ausführungsformen ein Teil des Druck-Controllers 410 sein kann.
  • 5 ist eine vereinfachte Draufsicht grundlegender Elemente eines Filmauftragungssystems, das im Zusammenhang mit der vorliegenden Offenbarung gezeigt ist. Insbesondere wird eine kontinuierliche Vorschubanordnung gezeigt, in der sukzessive Filme auf einer Substratoberfläche akkumuliert werden (z.B. Gewebe, während das Substrat bewegt wird, und die akkumulierten Filme bilden mindestens einen Teil eines Bandfotorezeptors). In einer Ausführungsform kann das Filmauftragungssystem zur Fertigung eines Fotorezeptors genutzt werden. Ein Fotorezeptor kann in einem Walze-Walze-Prozess gefertigt werden. Eine Mehrzahl sukzessiver Schichten wird über einem Substrat in flüssiger Form aufgetragen und gehärtet. Die Dicke einiger oder aller der Mehrzahl von Schichten erfordern eine sorgfältige Überwachung, um einen ordentlich funktionierenden Fotorezeptor sicherzustellen. Entsprechend können in einer solchen Ausführungsform Schichtdickenmessungen unter Verwendung von Sensoren, wie solchen, die in Erfassungssystem 300 oder Erfassungssystem 310 der vorliegenden Offenbarung beschrieben, die als Punktsensoren nutzbar sind, in-situ vorgenommen werden.
  • Ein Vollbreitenmatrix-Bildsensor, modifiziert mit einem linear-variablen Filter, ermöglicht das Erfassen von Spektraldaten, die an den verschiedenen Schichten (d.h. Filmen) reflektiert oder durch diese transmittiert werden, und ermöglicht die spektrale Erfassung einzelner Stellen entlang der verschiedenen Schichten und/oder des Substrats. Der Sensor kann in der Nähe jeder Schicht, während diese in einem kontinuierlichen Vorschub gefertigt wird, oder in eine Walze-Walze-Anordnung angeordnet sein. Jede Spektralerfassungsstelle kann die Filmdicke mittels Analyse des durch den Sensor detektierten Spektrums überwachen. Der Sensor kann mehrere Erfassungsstellen enthalten, einschließend bis zu 1 Stelle pro Inch. Die Sensorsysteme der vorliegenden Offenbarung können also zum Aufrechterhalten der Qualitätskontrolle der Produktion von Fotorezeptoren oder Fixierwalzenvorrichtungen oder eines beliebigen Artikels nützlich sein, der mittels eines Schichtenauftragungsprozesses gefertigt wird.
  • Entsprechend enthält in einer Anwendung zur Verwendung des Erfassungssystems 300 oder des Erfassungssystems 310 der vorliegenden Offenbarung zur Fotorezeptorfertigung die Ausführungsform von 5 ein kontinuierliches Substrat 525 (z.B. ein Gewebe), wobei die Oberfläche an einer Reihe von Stationen 514, 515 entlang geführt wird, wie auf dem Gebiet der Filmauftragung allgemein bekannt, eine Station für jeden aufzutragenden Film. Die Filmauftragungsstation 514 wird z.B. verwendet, um einen ersten Film 526 auf die Substratoberfläche aufzutragen. Für sukzessive Filme wird eine äquivalente Station, wie 515, zum Auftragen eines zweiten Films 527 bereitgestellt. Die sukzessiven Filme werden übereinanderliegend auf der Oberfläche des Substrats 525 aufgebaut, um einen Teil einer Endvorrichtung (nicht gezeigt) zu bilden. Der Filmauftragungsprozess kann z.B. mittels einer Auftragungssteuervorrichtung 510 gesteuert werden.
  • Wie auf dem Gebiet kontinuierlich eingespeister Filmauftragung oder Walze-Walze-Filmauftragung bekannt, stoßen durch Koordination der Aktivität der Auftragungsstationen 415, 515 mit der Bewegung des Substrats 525 und anderer Hardware (wie Umlenkrollen, Vorrats-Vorschubwalzen etc., nicht gezeigt) die Filmauftragungsstationen Filmmaterial auf die Substratoberfläche aus, um den bzw. die gewünschten Filme zu erzeugen. Der nach rechts zeigende Pfeil zeigt die Bewegungsrichtung des Substrats an.
  • Das Erfassungssystem 300 oder das Erfassungssystem 310 der vorliegenden Offenbarung (wie in 3A bis 3C gezeigt) können Messungen von Filmen vornehmen, die auf die Substratoberfläche 302 aufgetragen wurden. In einer Ausführungsform kann das Erfassungssystem 300 oder das Erfassungssystem 310 der vorliegenden Offenbarung (wie in 3A bis 3C gezeigt) im Filmauftragungssystem angeordnet sein, um eine eintreffende Oberfläche eines Substrats direkt zu überwachen, z.B. an den Orten 558. Das Erfassungssystem 300 oder das Erfassungssystem 310 der vorliegenden Offenbarung (wie in 3A bis 3C gezeigt) können direkt nach den Auftragungsstationen 514 angeordnet sein, wo ein Parameter, wie eine Farbe und/oder Dicke des ersten Films 516, analysiert werden kann, z.B. an den Orten 556. Das Erfassungssystem 300 oder das Erfassungssystem 310 der vorliegenden Offenbarung (wie in 3A bis 3C gezeigt) kann direkt nach den Auftragungssystemstationen 515 angeordnet sein, wo ein Parameter, wie eine Farbe und/oder Dicke des zweiten Films 527, analysiert werden kann, z.B. an den Orten 552. Es kann eine beliebige Anzahl von Erfassungssystemen, wie Erfassungssystem 300 und/oder 310, an einer beliebigen Stelle im Auftragungssystem nach Bedarf angeordnet werden, nicht nur an den dargestellten Orten.
  • Die Erfassungssysteme 300 oder 310, jeweils an den Orten 552, 556 und 558, geben Feedback an eine Steuervorrichtung 510, um in Reaktion auf die Messungen, wie Spektralmessungen von Licht zu agieren, das an mindestens einem aus Substrat und/oder auf das Substrat aufgetragenen Schicht reflektiert oder durch diese transmittiert wird, wie gemessen durch die Erfassungsvorrichtungen der Erfassungssysteme 300 oder 310. Die hiervon gemessenen Informationen werden von der Steuervorrichtung 510 verwendet, die die Auftragungsstationen 514 und 515 auf verschiedene Weise steuern kann, um den Betrieb des Auftragungssystems zu unterstützen, entweder in einer Echtzeit-Feedback-Schleife, einem Offline-Kalibrierprozess oder einem Registriersystem etc. Die Steuervorrichtung 510 kann einen Onboard-Controller (nicht gezeigt) enthalten, oder die Steuervorrichtung 510 und ein entsprechender Controller (nicht gezeigt) können getrennte Elemente sein. Entsprechend ist eine Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ein Verfahren zum Betrieb der Anwendung von 5. Das Verfahren kann das Scannen der Schichten, die auf der Oberfläche aufgetragen sind, unter Verwendung des oben offenbarten Erfassungssystems 300 bereitstellen. Die Scanrate kann als eine Scanzeit definiert werden, wobei eine Zeit zwischen Emission des Lichtstrahls und Bestimmen einer Dicke des Films basierend auf dem spektralen Reflexionsgrad des Films, empfangen von dem Linearsensor, eine Scanzeit definiert. In einem Beispiel können die Scanzeiten eine Rate von maximal 90 µs pro Scan sein. Daher kann die Substratbewegung (angezeigt durch den Pfeil) eine hohe Geschwindigkeit aufweisen, da die Messungen inline durchgeführt werden, während die Schichten auf dem Substrat aufgetragen werden, und wegen der kurzen Scanzeiten. Die bestimmte/gemessene Dicke basierend auf dem spektralen Reflexionsgrad, die von den Erfassungssystemen 300 oder 310 erfasst wurden, können verglichen werden, wie mittels eines Prozessors, der Software-Anweisungen ausführt, mit einem festgelegten Dickenwert, der in einem Speicher abgelegt ist, der in Kommunikation mit dem Prozessor steht. Wenn eine Differenz zwischen der bestimmten/gemessenen Dicke und dem festgelegten Dickenwert größer als eine festgelegt Toleranz ist, kann die Steuervorrichtung einen oder mehrere der verschiedenen Auftragungsparameter anpassen, wie Substrat-Vorschubgeschwindigkeit, Auftragungszeit, Auftragungsvolumen (d.h. die Materialmenge, die auf dem Substrat aufgetragen wird) etc.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 5278589 [0019]
    • US 5365074 [0019]
    • US 6904255 [0019]
    • US 7177585 [0019]
    • US 6975949 [0022, 0027]

Claims (10)

  1. Verfahren zum Bereitstellen eine Filmdickenanalyse mit einem Spektralphotometer, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Konfigurieren eines Beleuchtungsmittels zur Emission eines Lichtstrahls auf einen Film, der auf einem Substrat aufgetragen ist, wobei das Beleuchtungsmittel benachbart der Substratoberfläche angeordnet ist; und Konfigurieren eines Linearsensors zum Empfangen von Licht, das an dem auf der Substratoberfläche aufgetragenen Film reflektiert wird, über eine Gradientenlinse und einen linear-variablen Filter, wobei der Linearsensor benachbart dem Substrat angeordnet ist, wobei die Gradientenlinse in einem optischen Pfad von Lichtstrahlen angeordnet ist, die an der Substratoberfläche reflektiert werden, und die zwischen der Substratoberfläche und einem linear-variablen Filter angeordnet ist, wobei der linear-variable Filter im optischen Pfad des Lichts angeordnet ist, der an der Substratoberfläche reflektiert wird, und zwischen dem Linearsensor und der Gradientenlinse angeordnet ist; und Konfigurieren eines Prozessors zum Bestimmen der Filmdicke basierend auf dem spektralen Reflexionsgrad des Films, empfangen von dem Linearsensor, wobei der linear-variable Filter ein optischer Filter mit einer Bandpass-Beschichtung ist und wobei eine Eigenschaft der Bandpass-Beschichtung entlang der Länge des linear-variablen Filters variiert wird, um eine Zentralwellenlänge des linear-variablen Filters linear über die Länge des linear-variablen Filters zu verschieben.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, das ferner das Bereitstellen eines Spalts zwischen dem linear-variablen Filters und dem Linearsensor umfasst.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Linearsensor ein Vollbreitenmatrix-Bildsensor ist.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Linearsensor ein Bildsensor-Chip ist.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, das weiterhin Folgendes umfasst: Konfigurieren des Prozessors zum Ausführen von Anweisungen, wobei die Anweisungen Folgendes umfassen: Vergleich der Filmdicke basierend auf dem spektralen Reflexionsgrad mit einem festgelegten Dickenwert; und Anpassen mindestens eines Auftragungsparameters zum Definieren eines angepassten Auftragungsparameters, wenn eine Differenz zwischen der Dicke des Films und der festgelegten Dicke größer als eine festgelegte Toleranz ist.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Film einen ersten Film und das Verfahren ferner Folgendes umfasst: Konfigurieren eines zweiten Beleuchtungsmittels zum Emittieren eines Lichtstrahls auf einen zweiten Film, der auf dem ersten Film aufgetragen ist; Konfigurieren eines zweiten Linearsensors an einem anderen Ort als der erste Linearsensor zum Empfangen von Licht, das an dem zweiten auf dem ersten Film aufgetragenen Film reflektiert wird, über eine zweite Gradientenlinse und einen zweiten linear-variablen Filter, wobei der zweite Linearsensor benachbart dem Substrat angeordnet ist, wobei die zweite Gradientenlinse in einem optischen Pfad von Lichtstrahlen angeordnet ist, die an der Oberfläche des ersten Films reflektiert werden, und der zwischen der Oberfläche des ersten Films und einem zweiten linear-variablen Filter angeordnet ist, wobei der zweite linear-variable Filter im optischen Pfad der Lichtstrahlen angeordnet ist, die an der Oberfläche des ersten Films reflektiert werden, und zwischen dem zweiten Linearsensor und der zweiten Gradientenlinse angeordnet ist; und Konfigurieren eines Prozessors zum Bestimmen der Dicke des zweiten Films basierend auf dem spektralen Reflexionsgrad des zweiten Films, empfangen von dem zweiten Linearsensor, wobei der zweite linear-variable Filter ein optischer Filter mit einer Bandpass-Beschichtung ist und wobei eine Eigenschaft der Bandpass-Beschichtung entlang der Länge des zweiten linear-variablen Filters variiert wird, um eine Zentralwellenlänge des zweiten linear-variablen Filters linear über die Länge des zweiten linear-variablen Filters zu verschieben.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, das ferner Folgendes umfasst: Konfigurieren des Prozessors zum Ausführen von Anweisungen, wobei die Anweisungen Folgendes umfassen: Vergleichen der Dicke des zweiten Films basierend auf dem spektralen Reflexionsgrad mit einem festgelegten Dickenwert; und Anpassen mindestens eines Auftragungsparameters, wenn eine Differenz zwischen der Dicke des zweiten Films und dem festgelegten Dickenwert größer als eine festgelegte Toleranz ist.
  8. Verfahren zur Fertigung eines Fotorezeptors, der Folgendes umfasst: Bewegen eines Substrats bei einer Substrat-Vorschubgeschwindigkeit durch ein Filmauftragungssystem, umfassend mindestens eine Filmauftragungsstation; Aktivieren der mindestens einen Filmauftragungsstation zum Auftragen einer Flüssigkeit auf das Substrat, wobei eine Menge der Flüssigkeit durch eine Auftragungsrate und ein Auftragungsvolumen definiert ist; Bilden einer ersten Schicht auf dem Substrat von der Flüssigkeit; Bereitstellen von Licht an ein Inline-Spektralphotometer und Erhalten spektroskopischer Reaktionsdaten, die mindestens eins aus dem Substrat und der ersten Schicht darstellen, wobei das Licht an mindestens einem aus einer Oberfläche der ersten Schicht und einer Oberfläche des Substrats reflektiert wurde oder durch mindestens eins aus der ersten Schicht und dem Substrat transmittiert wurde; und Bestimmen unter Verwendung mindestens eines elektronischen Prozessors basierend auf den spektralphotometrischen Daten einer Dicke von mindestens einem aus dem Substrat und der ersten Schicht; Vergleichen des gemessenen Dickenwerts mit einem festgelegten Dickenwert unter Verwendung mindestens eines elektronischen Prozessors; und Einstellen mindestens eines aus der Substrat-Vorschubgeschwindigkeit, der Auftragungsrate und dem Auftragungsvolumen.
  9. System zum Erhalten von Dickendaten aufgetragener Filme unter Verwendung eines Spektralphotometers während der Montage eines Fotorezeptors, wobei das System Folgendes umfasst: ein Spektralphotometer, das konfiguriert ist, spektroskopische Reaktionsmessungen von Licht zu erhalten, das an einer Oberfläche von mindestens einem aus einem Substrat und einer Schicht, die über das Substrat aufgetragen wurde, reflektiert oder durch diese transmittiert wird; mindestens einen elektronischen Prozessor, der kommunikativ mit dem Spektralphotometer verbunden ist und konfiguriert ist: Bestimmen einer Dicke von mindestens einem aus dem Substrat und der Schicht unter Verwendung mindestens eines elektronischen Prozessors und basierend auf den spektralphotometrischen Daten, und Vergleichen des gemessenen Dickenwerts mint einem festgelegten Dickenwert unter Verwendung des mindestens einen elektronischen Prozessors; einen Substratvorschub zum Bereitstellen des Substrats mit einer Substrat-Vorschubgeschwindigkeit; und eine Schichtauftragungsstation, die kommunikativ mit dem mindestens einen elektronischen Prozessor verbunden ist, wobei die Schichtauftragungsstation zum Auftragen der Schicht über dem Substrat mit mindestens einem aus einer Auftragungsrate und einem Auftragungsvolumen konfiguriert ist.
  10. System nach Anspruch 9, wobei der mindestens eine elektronische Prozessor ferner zum Steuern der Schichtauftragungsstation konfiguriert ist, mindestens eins aus der Auftragungsrate und dem Auftragungsvolumen anzupassen.
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