(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-05-13
(45)【発行日】2022-05-23
(54)【発明の名称】撮像装置を用いた吐出制御
(51)【国際特許分類】
B05C 5/00 20060101AFI20220516BHJP
B05C 11/10 20060101ALI20220516BHJP
B41J 2/01 20060101ALI20220516BHJP
【ＦＩ】
B05C5/00 101
B05C11/10
B41J2/01 301
B41J2/01 451
B41J2/01 401
【請求項の数】
7
(21)【出願番号】P 2021531345
(86)(22)【出願日】2019-11-18
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2022-01-19
(86)【国際出願番号】 US2019061943
(87)【国際公開番号】W WO2020117458
(87)【国際公開日】2020-06-11
【審査請求日】2021-11-16
(31)【優先権主張番号】62/775,955
(32)【優先日】2018-12-06
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】16/682,389
(32)【優先日】2019-11-13
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
【早期審査対象出願】
(73)【特許権者】
【識別番号】513317345
【氏名又は名称】カティーバ， インコーポレイテッド
(74)【代理人】
【識別番号】100140833
【弁理士】
【氏名又は名称】岡東 保
(72)【発明者】
【氏名】クリストファー アール． ハウフ
(72)【発明者】
【氏名】デイヴィド ダロー
(72)【発明者】
【氏名】デイヴィド ドノバン
【審査官】市村 脩平
(56)【参考文献】
【文献】特開２００４－０２５７３６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００４－０６６７７１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１３－２３７００５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１５－２２９３１４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００７－３１３７１７（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ０５Ｃ５／００－２１／００
Ｂ４１Ｊ２／０１－２／２１５
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板支持部と、前記基板支持部に対向して配置されたプリントヘッドアセンブリであって、
前記基板支持部へ向かう吐出方向に延びる複数の吐出ノズルと、
複数の第１のマークと、を備えるプリントヘッドアセンブリと、
前記プリントヘッドアセンブリに対して移動可能である第１の撮像装置であって、前記複数の吐出ノズルの位置を示す前記複数の第１のマークを含む少なくとも１つの第１の画像を取得するように、前記吐出方向とは反対方向の向きに配置された第１の撮像装置と、
前記基板支持部に対して移動可能である第２の撮像装置であって、前記基板支持部上の基板の少なくとも１つの第２の画像を取得するように、前記基板支持部の方向の向きに配置された第２の撮像装置と、
前記少なくとも１つの第１の画像および前記少なくとも１つの第２の画像に基づいて、前記複数の吐出ノズルから前記基板への印刷材の吐出を制御する制御部と、を備え、
前記第１の撮像装置は複数の画像センサを有する第１のライン走査撮像装置であり、前記第２の撮像装置は複数の画像センサを有する第２のライン走査撮像装置であり、
前記第１のライン走査撮像装置の全ての前記画像センサは、第１の方向に沿って一列に配置され、
前記第２のライン走査撮像装置の全ての前記画像センサは、前記第１の方向に垂直な第２の方向に沿って一列に配置された、
印刷システム。
【請求項2】
前記制御部は、前記第２の撮像装置によって取得した前記少なくとも１つの第２の画像から、前記基板上の印刷領域を示す複数の第２のマークを検出し、
検出した前記複数の第２のマークによって示される前記印刷領域の位置を前記印刷システムの基準フレーム内の対応する位置にマッピングし、
前記複数の吐出ノズルの前記位置を前記印刷システムの基準フレーム内の対応する位置にマッピングし、
前記印刷システムの前記基準フレーム内における前記複数の吐出ノズルおよび前記印刷領域の前記マッピング位置に基づいて、前記複数の吐出ノズルからの前記基板への印刷材の前記吐出を制御する、請求項１に記載の印刷システム。
【請求項3】
前記制御部は、前記第１の撮像装置によって取得した前記少なくとも１つの第１の画像から、前記複数の第１のマークと、
前記複数の吐出ノズルのうちの少なくとも１つの吐出ノズルと、を検出し、
前記複数の吐出ノズルの前記位置を、
検出した前記複数の第１のマークと、
検出した前記少なくとも１つの吐出ノズルと、
に基づいて求める、請求項１に記載の印刷システム。
【請求項4】
前記プリントヘッドアセンブリは、前記複数の吐出ノズルに対して所定の位置にある複数の第３のマークを、さらに備え、前記制御部は、前記第１の撮像装置によって取得した前記少なくとも１つの第１の画像から、
前記複数の第１のマークと、
前記複数の第３のマークと、を検出し、
前記複数の吐出ノズルの前記位置を、
検出した前記複数の第１のマークと、
検出した前記複数の第３のマークと、
前記複数の第３のマークの前記複数の吐出ノズルに対する前記所定の位置と、
に基づいて求める、請求項１に記載の印刷システム。
【請求項5】
前記第１の撮像装置は、前記基板支持部に固定され、前記プリントヘッドアセンブリは、前記第１の撮像装置および前記基板支持部に対して走査交差方向に移動可能であり、前記プリントヘッドアセンブリが前記第１の撮像装置を通過する間に、前記第１の撮像装置が前記少なくとも１つの第１の画像を取得可能なように、前記プリントヘッドアセンブリを前記第１の撮像装置の撮像視野内に配置可能である、請求項１に記載の印刷システム。
【請求項6】
前記基板が前記第２の撮像装置の下方を通過する間に、前記第２の撮像装置が前記少なくとも１つの第２の画像を取得可能となるように、前記基板支持部は、前記基板を、前記第２の撮像装置の下方を前記走査交差方向に直交する走査方向に移動させる、請求項５に記載の印刷システム。
【請求項7】
前記第1のライン走査撮像装置の全ての前記画像センサが配置された前記第1の方向は前記走査方向であり、前記複数の吐出ノズルは、前記走査交差方向に沿って少なくとも一列に配置され、
前記第２のライン走査撮像装置の全ての前記画像センサが配置された前記第２の方向は前記走査交差方向である、請求項６に記載の印刷システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
（関連出願の相互参照）
本願は、２０１８年１２月６日出願の米国仮特許出願第６２／７７５，９５５号の利益を主張し、その内容の全体を参照により本明細書に組み込む。
本願は、２０１８年１２月６日出願の米国仮特許出願第６２／７７５，９５５号の利益を主張し、その内容の全体を参照により本明細書に組み込む。
【背景技術】
【0002】
本願の実施形態は、概して、インクジェット印刷システムに関する。具体的には、インクジェット印刷システムにおいて吐出を制御するための方法、システム、および／または装置について記載される。
【0003】
インクジェット印刷は、オフィス用プリンタや家庭用プリンタだけでなく、ディスプレイの製造、文書の大量印刷、プリント基板（ＰＣＢ）等の製造品に対する材料の付着、組織等の生物学的物品の構築等に使用される産業規模のプリンタにおいても一般に使用されている。多くの業務用および産業用インクジェットプリンタ、また消費者プリンタの一部では、圧電ディスペンサを用いて印刷材を基材に付着させる。印刷材貯蔵部に隣接して圧電体が配置され、この圧電体に電圧が印加されると、圧電体が変形して印刷材貯蔵部に圧縮力が加わる。印刷材貯蔵部は、圧縮力を受けると印刷材を吐出するように構成されている。
【0004】
インクジェット印刷の用途によっては、吐出ノズルおよび／または印刷基材の位置決めに高い精度が求められることがある。この観点から、インクジェットプリンタにおいて印刷材の吐出を制御するための方法、システム、および／または装置が提案される。
【発明の概要】
【0005】
一実施形態では、印刷システムは、基板支持部と、基板支持部に対向して配置されたプリントヘッドアセンブリと、撮像装置とを備える。プリントヘッドアセンブリは、基板支持部へ向かう吐出方向に延びる複数の吐出ノズルと、複数のマークとを備える。撮像装置は、プリントヘッドアセンブリに対して移動可能であり、プリントヘッドアセンブリの複数の吐出ノズルの位置を示す複数のマークを含む少なくとも１つの画像を取得するように、吐出方向とは反対方向の向きに配置される。
【0006】
一実施形態に係る印刷方法では、撮像装置が、プリントヘッドアセンブリの複数のマークのうちの少なくとも１つの画像を取得する。撮像装置によって取得した少なくとも１つの画像において、複数のマークが検出される。検出した複数のマークに基づいて、プリントヘッドアセンブリの複数の吐出ノズルの位置が求められる。基板をプリントヘッドアセンブリに対して移動させる間に、複数の吐出ノズルの求められた位置に基づいて、複数の吐出ノズルから基板上に印刷材が吐出される。
【0007】
一実施形態では、印刷システムは、基板支持部と、基板支持部に対向して配置されたプリントヘッドアセンブリと、第１の撮像装置と、第２の撮像装置と、制御部とを備える。プリントヘッドアセンブリは、基板支持部へ向かう吐出方向に延びる複数の吐出ノズルと、複数の第１のマークとを備える。第１の撮像装置は、プリントヘッドアセンブリに対して移動可能であり、プリントヘッドアセンブリの複数の吐出ノズルの位置を示す複数の第１のマークを含む少なくとも１つの第１の画像を取得するように、吐出方向とは反対方向の向きに配置される。第２の撮像装置は、基板支持部に対して移動可能であり、基板支持部上の基板の少なくとも１つの第２の画像を取得するように、基板支持部の方向の向きに配置される。制御部は、少なくとも１つの第１の画像および少なくとも１つの第２の画像に基づいて、複数の吐出ノズルから基板への印刷材の吐出を制御するように構成される。
【0008】
一実施形態では、フラットパネルディスプレイが、撮像装置によってプリントヘッドアセンブリの複数のマークのうちの少なくとも１つの画像を取得する印刷方法によって作成される。複数のマークが、ライン走査撮像装置によって取得した少なくとも１つの画像において検出される。検出した複数のマークに基づいて、プリントヘッドアセンブリの複数の吐出ノズルの位置が求められる。基板をプリントヘッドアセンブリに対して移動させる間に、複数の吐出ノズルの求められた位置に基づいて、複数の吐出ノズルから基板上に印刷材が吐出される。
【図面の簡単な説明】
【0009】
以下の詳細な説明を添付の図面と合わせて読めば、本開示の態様が最もよく理解されるであろう。なお、本業界の標準的な慣行にならい、各特徴部は一定の縮尺で記載されてはいない。実際には、説明の便宜上、各特徴部の寸法が任意に拡大または縮小されている場合がある。
【0010】
【図1】一実施形態に係る印刷システムの上面等角図である。
【0011】
【図2A】ある位置におけるプリントヘッドアセンブリを示す、一実施形態に係る印刷システムの概略側面図である。
【図2B】別の位置におけるプリントヘッドアセンブリを示す、一実施形態に係る印刷システムの概略側面図である。
【図2C】他の実施形態に係る印刷システムの概略上面図である。
【0012】
【0013】
【図4】一実施形態に係る印刷方法のフローチャートである。
【0014】
【図5A】一実施形態に係る印刷システムの概略側面図である。
【0015】
【図5B】一実施形態に係る撮像装置および基板の概略平面図である。
【0016】
【図6】一実施形態に係る印刷方法のフローチャートである。
【0017】
【図7】一実施形態に係る制御部のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【0018】
以下の開示において、本主題の種々の特徴の多数の実施形態または実施例を示す。本開示の理解が容易となるように、構成要素、数値、動作、材料、配置等の具体例について以下に説明する。当然ながら、これらの具体例は単なる例示にすぎず、限定を意図するものではない。他の構成要素、数値、動作、材料、配置等も企図される。例えば、本開示では、各実施例において参照番号および／または参照符号を繰り返すことがあるが、この繰返しは、簡略化および明確化のためであり、本明細書に記載の種々の実施形態および／または構成間の関係を指示するものではない。さらに、本明細書では、説明の便宜上、「の下方」「の下」「下側」「の上方」「上側」等の空間的な相対用語を用いて各図に示す一要素または一特徴部と他の要素または他の特徴部との関係を説明する場合がある。これらの空間的な相対用語は、図示された向きに加えて、使用中または操作中のデバイスの様々な向きを包含するものとする。装置は他の向きに配置することも可能であり（９０度回転または他の向きに配置）、本明細書で使用する空間的に相対的な記述も同様にその向きに応じて解釈することができる。
【0019】
インクジェット印刷の用途によっては、所期の高品質印刷製品を得るために、吐出ノズルおよび／または基板の位置決めに高い精度が求められることがある。吐出ノズルを正確に位置決めするために、ノズルマッピングを実施して吐出ノズルの位置をインクジェット印刷システムの基準フレーム内の対応する位置にマッピングする。吐出ノズルのマッピング位置を用いて精度の高い印刷が行われる。吐出ノズルのマッピング位置は、画像センサが縦一列に配置されたライン走査撮像装置によって取得した画像データから取得される。画像センサが縦横の複数の列に配置されたアレイを用いて画像データを取得する他の手法に比べると、ライン走査撮像装置の使用により、画像データの取得にかかる時間や複雑さが大幅に軽減され、その結果印刷プロセスが高速になる。
【0020】
図１は、一実施形態に係る印刷システムの上面等角図である。
【0021】
印刷システム１００は、基板支持部１０２と、印刷アセンブリ１０４と、印刷時に基板を操作するためのホルダアセンブリ１０６とを有する。印刷システム１００は、基部１０８上に設置されている。基部１０８は、印刷システム１００の動作部分への振動伝達を最小限に抑えるように、一実施形態では大型の部材である。一例では、基部１０８は花崗岩のブロック体である。基板支持部１０２は基部１０８上に配置され、支持面１１０と、支持面１１０を略無摩擦の状態にするデバイスとを備える。一例では、支持面１１０は、基板を浮動させるガスクッションを形成するエアテーブルである。支持面１１０には複数の孔１１２が設けられ、そこからガスが噴出することで、基板を支持面１１０上方の所望の高さに維持する押上げ力を付与することを特徴とする。いくつかの孔はまた、基板を浮動させるガスクッションからガスを吸引するように制御可能に構成されている。これにより、基板の高さの局所的な精密制御が可能である。
【0022】
印刷アセンブリ１０４は、印刷支持部１１６に配設された吐出アセンブリ１１４を備える。印刷支持部１１６は基板支持部１０２に対して配設され、吐出アセンブリ１１４が基板支持部１０２上の基板に対して印刷材を正確に付着させる位置に構造上アクセス可能としている。印刷支持部１１６は、基板支持部１０２を横断するレールまたはビーム１１７を含み、したがって吐出アセンブリ１１４が基板支持部１０２を横断し、印刷支持部１１６の一方側から他方側までの間の、基板上の任意の位置に印刷材を堆積させることが可能である。一実施形態では、印刷支持部１１６は基部１０８に取り付けられ、基部１０８から延在して、吐出アセンブリ１１４を安定して支持している。基板支持部１０２の両側には、２台のスタンド１２０が基部１０８からレール１１７まで延在している。レール１１７は、基板支持部１０２を横断して延在している。一実施形態では、スタンド１２０およびレール１１７はいずれも基部１０８と同じ材料でできている。一例では、スタンド１２０、レール１１７、基部１０８は、一塊の花崗岩から一体形成される。
【0023】
吐出アセンブリ１１４は、少なくとも１つのプリントヘッドアセンブリ１１９と印刷アセンブリ制御部１１８とを含む。印刷アセンブリ制御部１１８は、印刷支持部１１６に沿ったプリントヘッドアセンブリ１１９の位置、タイミング、継続時間、印刷材の種類、吐出プロファイル等、プリントヘッドアセンブリ１１９の機能パラメータを制御する電子機器および／またはセンサを含む。プリントヘッドアセンブリ１１９は、印刷キャリッジ１２２の動作により印刷支持部１１６のレール１１７に沿って移動可能である。印刷キャリッジ１２２は印刷支持部１１６に結合され、プリントヘッドアセンブリ１１９をレール１１７の一端部から他端部までレール１１７に沿って並進させる。一例では、印刷キャリッジ１２２は、モータまたはサーボモータによって駆動される。図を簡略にするために、電源線や信号線は図示されていない。
【0024】
基板（図１には図示せず）は、ホルダアセンブリ１０６によって印刷アセンブリ１０４の下方に配置される。基板載置時に基板をホルダアセンブリ１０６に確実に接触させ、ホルダアセンブリ１０６によって基板を基板支持部１０２に沿って移動させて、印刷材が基板上に正確に吐出されるように基板を印刷アセンブリ１０４に対して配置する。ホルダアセンブリ１０６は、基板支持部１０２の片側に位置し、基板支持部１０２に沿って第１の方向に延在して、印刷中に基板を第１の方向に並進させる。第１の方向を図１の矢印１２４で示す。第１の方向１２４を「Ｙ方向」または「走査方向」と称する。プリントヘッドアセンブリ１１９は、レール１１７に案内されて第１の方向に略直交する第２の方向に移動する。レール１１７は、図１の矢印１２６で示す略第２の方向に延在する。第２の方向１２６を「Ｘ方向」または「走査交差方向」と称し、レール１１７を「Ｘビーム」と称する。第１および第２の方向に略直交する第３の方向を図１の矢印１２５で示す。第３の方向１２５を「Ｚ方向」と称する。Ｘ、Ｙ、Ｚ方向は、矢印１２４、１２５、１２６で示すように、印刷システム１００の基準フレームとなる座標系の各軸方向である。少なくとも一実施形態では、この座標系の原点は、例えば、基部１０８に基づいた固定点である。
【0025】
ホルダアセンブリ１０６はホルダアセンブリ支持部１２８上に配設され、一実施形態では、基板支持部１０２の縁部１３０に沿ってその略全長にわたって第１の方向に延在するレールである。一実施形態では、ホルダアセンブリ支持部１２８は基部１０８に取り付けられ、ホルダアセンブリ１０６を安定して支持する。一実施形態では、ホルダアセンブリ支持部１２８は、基部１０８と同じ材料でできている。一例では、ホルダアセンブリ支持部１２８、基部１０８、および印刷支持部１１６は、一塊の花崗岩から一体形成される。ホルダアセンブリ支持部１２８を「Ｙビーム」と称する。ホルダアセンブリ１０６は、動作中にホルダアセンブリ支持部１２８に沿って移動して、確実に保持された基板を基板支持部１０２上の任意の位置に配置する。印刷アセンブリ１０４は、例えば印刷アセンブリ制御部１１８の動作により、基板上の印刷材を吐出する位置への正確なアクセスが可能となるようにプリントヘッドアセンブリ１１９を位置決めする。
【0026】
システム制御部１２９は、印刷システム１００全体にわたり配備された各種センサから信号を受信し、印刷システム１００の各構成要素に信号を送信して印刷を制御する。システム制御部１２９は、例えば、ネットワークを介して印刷アセンブリ制御部１１８およびホルダアセンブリ制御部１３１と動作可能に結合される。ホルダアセンブリ制御部１３１は、ホルダアセンブリ１０６の動作を制御する。基板支持部１０２、印刷アセンブリ１０４、ホルダアセンブリ１０６、および環境制御システムや材料管理システム等の他の補助システムの１つ以上は、システム制御部１２９に動作可能に結合されたセンサを有し、印刷動作中に各構成要素の状態に関する信号をシステム制御部１２９に送信する。システム制御部１２９は、制御対象である印刷システム１００の各構成要素に送信する制御信号を決定するためのデータおよび命令を含む。一実施形態では、システム制御部１２９、印刷アセンブリ制御部１１８、およびホルダアセンブリ制御部１３１のうち、２つ以上が単一の制御部に統合されている。一実施形態では、システム制御部１２９、印刷アセンブリ制御部１１８、およびホルダアセンブリ制御部１３１の少なくとも１つは、印刷システム１００内に分散配置され、ネットワークを介して互いに接続された複数の制御部として実装される。一実施形態に係る制御部の構成例を図７に関して説明する。簡略化のために、以下の説明では、「制御部」とは、印刷システム１００の制御部のいずれか１つ以上を指す。
【0027】
インクジェット印刷を精密に行うために、印刷材の微小液滴を基板上の対応する小領域に付着させる。例えば、直径が１０～３０μｍの印刷材液滴を、寸法が２５～２００μｍの基板領域に付着させる。この付着は、印刷時間を最小限に抑えるように、基板がＹ方向（走査方向）に移動している間に行われることが多い。このような高精度の印刷は、印刷システム１００の各部品の寸法および／または位置の微細な不備、温度によるこれら寸法の変動、基板上に既に形成された構造体の位置ずれ等の基板不備、基板と、吐出アセンブリ１１４と、ホルダアセンブリ１０６との並進速度のばらつき、プリントヘッドアセンブリ１１９から基板までの距離のばらつき等、多くの要因によって複雑になる。例えば、プリントヘッドアセンブリ１１９の吐出ノズルの位置が印刷システム１００の基準フレーム内において正確に把握または制御されていない場合、基板が適切な位置にあっても、プリントヘッドアセンブリ１１９の吐出ノズルから印刷材液滴が目標位置に到達するように制御することは困難となる。この観点から、ノズルマッピングを実施して、印刷システム１００の基準フレーム内における吐出ノズルの位置を把握または制御する。他の観点において、基板にずれが生じた場合に補正するように、基板の特徴部を印刷システム１００の基準フレームにマッピングする。
【0028】
図２Ａおよび図２Ｂは、各位置におけるプリントヘッドアセンブリを示す、一実施形態に係る印刷システム２００の概略側面図である。一実施形態では、印刷システム２００は、本明細書に記載の印刷システム１００の１つ以上の特徴を含む。
【0029】
図２Ａおよび図２Ｂに示すように、印刷システム２００は、基板支持部１０２と撮像装置２０２とを備え、プリントヘッドアセンブリ１１９は基板支持部１０２に対向して配置されている。本明細書では、撮像装置２０２はライン走査撮像装置であるが、他の撮像装置を使用することもできる。プリントヘッドアセンブリ１１９は、基板支持部１０２へ向かう吐出方向２２５に延びる複数の吐出ノズル２０６を備える。プリントヘッドアセンブリ１１９は、図３Ａおよび図３Ｂに関して本明細書に記載のように、複数のマーク（「ハウジングマーク」とも称する）を含む。ライン走査撮像装置２０２は、プリントヘッドアセンブリ１１９に対して移動可能である。例えば、図２Ａおよび図２Ｂに、ライン走査撮像装置２０２とプリントヘッドアセンブリ１１９との異なる相対位置を示す。本例では、プリントヘッドアセンブリ１１９は、空気軸受アセンブリまたは他の低摩擦結合手段（図示せず）によってレール１１７に結合される。プリントヘッドアセンブリ１１９とスタンド１２０の一方または両方との間に結合されたリニアアクチュエータによって、プリントヘッドアセンブリ１１９は走査交差方向に移動する。ライン走査撮像装置２０２は吐出方向２２５とは反対方向の向きに配置され、プリントヘッドアセンブリの吐出ノズル２０６の位置を求めるために、複数のマークを含む少なくとも１つの画像を取得する。図２Ａおよび図２Ｂの構成例では、吐出方向２２５はＺ方向とは反対であり、ライン走査撮像装置２０２は吐出方向２２５とは反対のＺ方向の向きに配置されている。
【0030】
一実施形態では、ライン走査撮像装置２０２は、基板支持部１０２に対して静止している。例えば、本例では、ライン走査撮像装置２０２は、印刷システム１００のスタンド１２０と同様の２台のスタンド１２０Ａ、１２０Ｂのうちスタンド１２０Ａに固定されている。スタンド１２０Ａ、１２０Ｂは、基板支持部１０２の両側で基部１０８から延在する。プリントヘッドアセンブリ１１９は、ライン走査撮像装置２０２および基板支持部１０２に対して走査交差方向（Ｘ方向）に移動可能である。例えば、図２Ａに示すレール１１７の中央位置から、図２Ｂに示すように、スタンド１２０Ａに隣接し、ライン走査撮像装置２０２に対向する位置まで移動可能である。プリントヘッドアセンブリ１１９が図２Ｂに示す位置付近においてライン走査撮像装置２０２を通過する間、プリントヘッドアセンブリ１１９は、ライン走査撮像装置２０２の撮像視野内に位置することが可能となる。ライン走査撮像装置２０２は、対向する吐出ノズル２０６のうちの少なくとも１つの画像を取得する。取得画像は、図２Ａおよび図２Ｂに示す、ライン走査撮像装置２０２に結合された制御部１１８または印刷システム１００の別の制御部に転送される。
【0031】
上記のライン走査撮像装置２０２の配置は一構成例であり、他の構成も種々の実施形態の範囲に含まれる。一例では、別の撮像装置２０４（本例では同じくライン走査撮像装置）が、基板支持部１０２の反対側のスタンド１２０Ｂに固定され、プリントヘッドアセンブリ１１９を基板支持部１０２のいずれか片側に移動させることによって、吐出ノズル２０６の撮像が可能である。一実施形態では、ライン走査撮像装置２０４が省略され、または２台以上のライン走査撮像装置が印刷システム２００に含まれる。別の例として、少なくとも一実施形態では、ライン走査撮像装置２０２、またはライン走査撮像装置２０４は、基板支持部１０２に対して例えばモータによって移動可能であり、これらの撮像装置は、吐出ノズル２０６の画像を取得するために、図２Ｂに示す位置等の所定の画像取得位置に配置される。例えば、図２Ｂに示すように、画像の取得後、ライン走査撮像装置２０４は、印刷プロセスを妨げないように、例えば矢印２５１で示すように後退したり、矢印２５２で示すように揺動したりすることによって画像取得位置から離れる。さらに別の例では、図２Ｂに関して説明したように、プリントヘッドアセンブリ１１９を静止したライン走査撮像装置２０２の上方で移動させて画像を取得するのではなく、ライン走査撮像装置２０２をプリントヘッドアセンブリ１１９に対して物理的に移動させる、またはライン走査撮像装置２０２とプリントヘッドアセンブリ１１９との両方を互いに対して物理的に移動させて画像を取得する。例えば、ライン走査撮像装置２０２をリニアポジショナによってレール１１７に結合し、ライン走査撮像装置２０２をプリントヘッドアセンブリ１１９に対してプリントヘッドアセンブリ１１９に対向する位置にまで移動させて、吐出ノズル２０６の画像を取得することができる。
【0032】
図２Ｃは、他の実施形態に係る印刷システム２００の概略上面図である。簡略化のために、図２Ｃでは、基板支持部１０２や基部１０８等のいくつかの構成要素を省略している。図２Ｃの構成例では、ライン走査撮像装置２０２および／またはライン走査撮像装置２０４は、例えばモータによりＹ方向に沿って移動可能であり、吐出ノズル２０６を走査してそれらの画像を取得することができる。例えば、ライン走査撮像装置２０２は、電動キャリッジ（図２Ｃには図示せず）を介してレール２７４に結合される。レール２７４は、スタンド１２０Ａの内縁に沿って支持されている。レール２７４は、接続部材２７２によってスタンド１２０Ａに取り付けられる。ライン走査撮像装置２０２は、矢印２７６で示すように、位置２０２Ａと位置２０２Ｂとの間でレール２７４に沿って直線移動可能である。他の例として、ライン走査撮像装置２０４は、旋回マウント２８２を介して枢軸２８４に結合される。枢軸２８４はスタンド１２０Ｂに支持されている。ライン走査撮像装置２０４は、矢印２８６で示すように、枢軸２８４を中心として位置２０４Ａと位置２０４Ｂとの間で枢動可能である。複数のカメラを使用する場合、各カメラは上述のいずれの方法で印刷システム２００に結合させてもよく、カメラに応じて様々な種類の結合を使用することができる。
【0033】
図３Ａは、一実施形態に係るライン走査撮像装置２０２およびプリントヘッドアセンブリ１１９の概略平面図である。図３Ａは、ライン走査撮像装置２０２の上平面図（図２Ａの吐出方向２２５に見下ろした図）とプリントヘッドアセンブリ１１９の下平面図（図２ＡのＺ方向に見上げた図）とを並べて示した組合せ図である。プリントヘッドアセンブリ１１９のハウジングまたは本体３３０のノズル面３２１が示されている。各吐出ノズル２０６の吐出端がノズル面３２１に配設されている。
【0034】
ライン走査撮像装置２０２は、複数の画像センサ３３２を備える。図３Ａおよび図３Ｂに示す一実施形態では、ライン走査撮像装置２０２の全画像センサ３３２が走査方向（Ｙ方向）に沿って縦一列（例：ライン３３１）に配置されている。別の実施形態（図示せず）では、ライン走査撮像装置２０２の画像センサ３３２は、縦２列以上に配置される。例えば、第１列目の画像センサ３３２は、ノズルマッピング用の画像データを取得する一次画像センサとして構成され、第２列目の画像センサ３３２は、１つ以上の一次画像センサが故障した場合に画像データを提供する冗長センサすなわち二次センサとして構成される。画像センサ３３２は、プリントヘッドアセンブリ１１９のノズル面３２１からライン走査撮像装置２０２の方に反射した光を取り込み、取り込んだ光に応じた電気信号を記録する光電素子である。画像センサ３３２は、プリントヘッドアセンブリ１１９がライン走査撮像装置２０２の上方を走査交差方向（Ｘ方向）に相対移動する間に、プリントヘッドアセンブリ１１９の画像を取得する。この点において、ライン走査撮像装置２０２による画像取得は、同様のリニアフォトセンサ構成を用いた複写機やスキャナが行う画像取得と同様である。例えば５～１０μｍ等、特徴部の寸法が数μｍの範囲である画像を取得するには、画像センサ３３２は、例えば約０．１μｍの高解像度を実現するように構成される。画像センサの例としては、相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）センサや電荷結合素子（ＣＣＤ）センサ等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【0035】
一実施形態では、周囲光が、ライン走査撮像装置２０２によって画像取得する際の照明となる。しかし、少なくとも一実施形態では、ライン走査撮像装置２０２が動作する環境の光学的特性によっては、少なくとも１つの光源（図示せず）を設けて、画像取得中にプリントヘッドアセンブリ１１９のノズル面３２１を照明する。光源が発する光の波長、強度、波動、および／または入射角等の各種パラメータは、ノズル面３２１の反射性、吐出ノズル２０６およびノズル面３２１上の複数のマークの色および／またはその他の光学的特性、ならびにライン走査撮像装置２０２の周囲雰囲気（例：不活性環境）等、これらに限定されるものではないが、１つ以上の考慮事項に応じて選択および／または変動する。一実施形態では、画像取得中に可視光を用いてプリントヘッドアセンブリ１１９のノズル面３２１を照明するが、他の実施形態では、非可視光（すなわち、可視スペクトル外の電磁放射線）を使用する。光源は、例えば、白色ＬＥＤ光源としてライン走査撮像装置２０２に組み込むことができ、プリントヘッドアセンブリ１１９のノズル面３２１に対向するライン走査撮像装置２０２のセンサ面に設けられる。
【0036】
吐出ノズル２０６は、プリントヘッドアセンブリ１１９のノズル面３２１に見えている。図３Ａおよび図３Ｂの構成例では、吐出ノズル２０６は、Ｘ方向に延びる１つ以上の横列として配置されている。例えば、図３Ａおよび図３Ｂには、横４列の吐出ノズル２０６が、４つのプリントヘッド３２０、３２２、３２４、３２６に対応するものとして示されている。図３Ａに示すプリントヘッドアセンブリ１１９の吐出ノズル２０６の横列の数および／または各列内の吐出ノズル２０６の数は一例であり、印刷システムおよび／またはプリントヘッドアセンブリごとに異なる。吐出ノズルが特定のパターンで配置されていないプリントヘッドアセンブリもある。高精度印刷システムでは、各プリントヘッドアセンブリに数千個の吐出ノズルが設けられている場合もある。一実施形態では、図３Ａから分かるように、ライン走査撮像装置２０２の画像センサ３３２のライン３３１は、Ｙ方向においてプリントヘッドアセンブリ１１９の吐出ノズル２０６の全横列に完全にわたる十分な長さで延在する。あるいは、吐出ノズルが特定のパターンで配置されていないプリントヘッドアセンブリの場合、ライン走査撮像装置２０２の画像センサ３３２の一列のライン３３１は、全吐出ノズルが配置されているノズル面の領域の全幅（Ｙ方向）に完全にわたる十分な長さで延在する。したがって、この構成では、プリントヘッドアセンブリ１１９がライン走査撮像装置２０２をＸ方向に１回通過するだけで、プリントヘッドアセンブリ１１９の全吐出ノズル２０６を含めた、すなわち包含した画像を取得することが可能となる。
【0037】
しかし、ライン３３１の長さが、１回の通過で全吐出ノズル２０６を含めることできるほど長くない（すなわち、図２Ｃに示すように、ライン走査カメラがノズル面３２１の幅よりも短い）場合、複数のライン走査撮像装置２０２／２０４を使用すること、および／または少なくとも１つのライン走査撮像装置２０２／２０４を複数回通過させることにより、それぞれがノズル面３２１の対応する部分を含めた複数の画像を取得することができる。例えば、図２Ｃに関して説明した構成を用いて、ライン走査撮像装置２０２／２０４を次の位置に移動させて、ノズル面３２１の各部分の画像を取得することができる。あるいは、２台以上のカメラ２０２を図２ＣのＹ方向に沿って配置して、１回の通過でノズル面３２１全体を走査することもできる。次いで、例えば制御部１１８によってこれら複数の画像を継ぎ合わせて、プリントヘッドアセンブリ１１９の全吐出ノズル２０６を含めたより大きな画像を形成し、この画像をノズルマッピングに使用する。
【0038】
一般的に、ライン走査撮像装置２０２（または２０４）は通常、第１の方向に沿って縦一列に配置された複数の画像センサを含み、ライン走査撮像装置とノズル面３２１とが、互いに対して第１の方向に垂直な第２の方向に移動する。したがって、画像センサ列によって、ノズル面３２１が全体にわたって走査される。ノズル面３２１上の走査領域がライン走査撮像装置の第１の方向における長さよりも長い第１の方向における寸法を有する場合、縦一列のライン走査撮像装置では、１回の走査後、１回目の走査で到達できなかった領域が２回目で走査されるようにノズル面３２１を再配置する必要があり、走査完了までの時間が増大する。このような場合、２台以上のライン走査撮像装置を用いて、１台のライン走査撮像装置が１回の走査でアクセスできる範囲よりも広い領域を同時に走査することができる。２台以上のライン走査撮像装置は、隣接していても隣接していなくてもよく、また、２台以上のライン走査撮像装置によって取得した画像を組み合わせて合成画像としてから処理しても、個別に処理してもよい。例えば、ノズル面３２１上の１つ以上のマークを撮像する際、１つ以上のマークが１台のライン走査撮像装置によって１回の走査では撮像できない領域にわたって設けられている場合には、２台以上のライン走査撮像装置を用いて、１台のライン走査撮像装置の視野よりも広いマーク領域、またはその一部を撮像することができる。複数のライン走査撮像装置によってマーク領域の隣接する複数の部分を撮像し、それらの画像を組み合わせてマーク領域全体の合成画像とすることができる。あるいは、１台のライン走査撮像装置では１回の走査でアクセスできない距離にあるマーク領域の部分を、２台以上のライン走査撮像装置で撮像してもよい。さらに、吐出ノズルを撮像する際、撮像領域が１台のライン走査撮像装置の視野よりも広い場合には、上述のように２台以上のライン走査撮像装置を使用することができる。
【0039】
図３Ａの構成例では、複数のプリントヘッドに横４列の吐出ノズル２０６があり、各列はプリントヘッド３２０、３２２、３２４、３２６に属する。プリントヘッド３２０、３２２、３２４、３２６はそれぞれ、プリントヘッドアセンブリ１１９のノズル面３２１の中央領域３２７内部の対応するスロットまたは領域に取り外し可能に配設されたカートリッジまたはカードとして実装される。プリントヘッド３２０、３２２、３２４、３２６は、中央領域３２７内部の対応するスロットまたは領域に装着されると、印刷材と制御信号とを受け取るように結合される。制御信号に応じて、プリントヘッド３２０、３２２、３２４、３２６の吐出ノズル２０６により印刷材が基板支持部１０２上に支持された基板上に吐出される。一実施形態では、プリントヘッド３２０、３２２、３２４、３２６は、吐出ノズル２０６に対応した圧電体またはトランスデューサ（図示せず）を有する。制御信号を受信すると、圧電体またはトランスデューサが変形し、対応する吐出ノズル２０６から印刷材が基板上に吐出される。その他の構成（例：他のタイプのトランスデューサおよび／または吐出ノズルの配置）も使用することができる。プリントヘッド３２０、３２２、３２４、３２６は、点検、保守、および／または交換のためにプリントヘッドアセンブリ１１９から取り外し、その後プリントヘッドアセンブリ１１９に再度装着することができる。プリントヘッド３２０、３２２、３２４、３２６の着脱の繰返し、およびそれに伴う機械的不具合および／または装着不備により、プリントヘッドアセンブリ１１９の吐出ノズル２０６の位置または向きが変わることがあり、その結果、吐出ノズルと基板上の意図した印刷領域との間に位置ずれが生じ、印刷不良品を生じる可能性がある。この問題に対処するために、本明細書に記載の方法および装置を用いてノズルの位置をマッピングすることができる。
【0040】
ハウジングまたは本体３３０のノズル面３２１上またはノズル面３２１内においてノズルマッピングを行うために、プリントヘッドアセンブリ１１９は、プリントヘッドアセンブリ１１９の吐出ノズル２０６の位置を求めるための複数のハウジングマーク、本例では４つのハウジングマーク３１０、３１２、３１４、３１６を有する。図３Ａの構成例では、ハウジングマーク３１０、３１２、３１４、３１６は、吐出ノズル２０６が位置する中央領域３２７の周囲に配置される。ただし、ハウジングマーク３１０、３１２、３１４、３１６は、ノズル面３２１上またはノズル面３２１内の他の位置および／または吐出ノズル２０６に対する他の相対位置に配置してもよい。一実施形態では、ハウジングマーク３１０、３１２、３１４、３１６を「基準マーク」と称する。これらのマークは、プリントヘッドアセンブリ１１９のノズル面３２１上のパターン、向き、寸法、および位置等の１つ以上の既知の特性を有する。ハウジングマーク３１０、３１２、３１４、３１６は、プリントヘッドアセンブリ１１９のノズル面３２１に（例：接着剤によって）取り付けられ、エッチングもしくは機械加工され、または印刷もしくは塗装される。その他の方法を用いてプリントヘッドアセンブリに基準マークを設けることもできる。図３Ａの構成例におけるハウジングマーク３１０、３１２、３１４、３１６の数および／または形状は一例である。ハウジングマーク３１０、３１２、３１４、３１６は、任意の数および／または形状および／または材料および／または向きが可能である。一例として、ハウジングマーク３１０、３１２、３１４、３１６のいずれにも、文字、バーコード、会社名、および／またはロゴを含めることができる。基準マークの数が多いほど、および／またはマークの形状が複雑になるほど、ハウジングマーク３１０、３１２、３１４、３１６を用いて求められる吐出ノズル２０６の位置の精度が上がる。
【0041】
ハウジングマーク３１０、３１２、３１４、３１６を用いてプリントヘッドアセンブリ１１９の吐出ノズル２０６の位置を求めるには、プリントヘッドアセンブリ１１９がライン走査撮像装置２０２を通過する間に、プリントヘッドアセンブリ１１９のノズル面３２１の画像を取得するように、制御部１１８によってライン走査撮像装置２０２を制御する。取得画像は、ライン走査撮像装置２０２から制御部１１８に送信され、制御部１１８は、取得画像からハウジングマーク３１０、３１２、３１４、３１６、および少なくとも１つの吐出ノズル２０６を検出する。パターン、位置、サイズ、および／または向き等の既知の特性に基づいて対象を認識するための画像処理アルゴリズムおよび／またはソフトウェアおよび／またはプログラムが画像処理の技術分野で周知であり、本明細書では詳述しない。一実施形態では、制御部１１８は、このような周知のアルゴリズムおよび／またはソフトウェアおよび／またはプログラムに依存して取得画像からハウジングマーク３１０、３１２、３１４、３１６、および少なくとも１つの吐出ノズル２０６を認識する。
【0042】
少なくとも一実施形態では、制御部１１８は、ハウジングマーク３１０、３１２、３１４、３１６の既知の特性（例：パターン、向き、寸法、位置の１つ以上）、各吐出ノズル２０６の既知の形状（例：円形）およびサイズ、ならびに各吐出ノズル２０６のハウジングマーク３１０、３１２、３１４、３１６に対する予想位置を使用する。例えば、ハウジングマーク３１０、３１２、３１４、３１６の既知の特性は、制御部１１８に記憶され、および／または制御部１１８がアクセス可能なプリントヘッドアセンブリ構成データに含まれる。プリントヘッドアセンブリ構成データは、吐出ノズル２０６に関する他のデータをさらに含んでもよい。このデータには、吐出ノズルの横列の数、横一列あたりの吐出ノズルの数、吐出ノズルの横列または縦列内の隣接する吐出ノズル同士の間隔、隣接する横列および／または縦列同士の間隔、吐出ノズルの各横列とハウジングマークとの空間的関係等の少なくとも１つが含まれるが、これらに限定されるものではない。一態様では、プリントヘッドアセンブリ構成データは、ハウジングマークおよび吐出ノズルを表す座標マップであり、例えば、ハウジングマークおよび吐出ノズル上またはハウジングマークおよび吐出ノズル内の一連のｘ－ｙ位置である。プリントヘッドアセンブリ構成データから、制御部１１８によりハウジングマーク３１０、３１２、３１４、３１６に対する各吐出ノズル２０６の予想位置を求めることが可能となる。制御部１１８が取得画像からハウジングマーク３１０、３１２、３１４、３１６、および少なくとも１つの吐出ノズル２０６を認識すると、取得画像から認識したそれらの位置を、プリントヘッドアセンブリ構成データから既知の位置／予想される位置と比較する。この比較から、制御部１１８は、取得画像から認識した位置と、プリントヘッドアセンブリ構成データから既知の位置／予想される位置とを変換する関係を導出する。制御部１１８は、導出した関係および他の全吐出ノズル２０６の予想位置を用いて、例えば、並進、回転、剪断（skew）、拡大縮小（scaling）等の１つまたは複数の補間操作を含むバイリニア補間を用いて、プリントヘッドアセンブリ１１９の他の全吐出ノズル２０６の位置を補間する。その結果、プリントヘッドアセンブリ１１９の全吐出ノズル２０６の位置が求められる。
【0043】
次に、制御部１１８は、プリントヘッドアセンブリ１１９の全吐出ノズル２０６について求めた位置を印刷システムの基準フレーム（例：本明細書で述べたＸ、Ｙ、Ｚ方向の軸を有する座標系）内の対応する位置にマッピングする。このマッピングが可能となるのは、プリントヘッドアセンブリ１１９が、制御部１１８による制御下で印刷システムの基準フレーム内に少なくとも１つの既知の位置を有するからである。一実施形態では、全吐出ノズル２０６について求めた位置の、印刷システムの基準フレーム内の対応する位置へのマッピングは、並進、回転、剪断、拡大縮小等の１つ以上の補間操作を含むバイリニア補間を用いる。
【0044】
制御部１１８は、印刷システムの基準フレーム内における吐出ノズル２０６のマッピング位置に基づいて、吐出ノズル２０６から基板支持部１０２に支持された基板上への印刷材の吐出を制御する。吐出ノズル２０６のマッピング位置は、吐出ノズル２０６の実際の検出位置を高精度で反映しているため、印刷精度が上がる。
【0045】
図３Ｂは、一実施形態に係るライン走査撮像装置２０２およびプリントヘッドアセンブリ３１９の概略平面図である。一実施形態では、プリントヘッドアセンブリ３１９は、本明細書に記載のプリントヘッドアセンブリ１１９の１つ以上の特徴を含む。図３Ｂは、ライン走査撮像装置２０２の上平面図（図２Ａの吐出方向２２５に見下ろした図）、およびプリントヘッドアセンブリ３１９の下平面図（図２ＡのＺ方向に見上げた図）を示す。
【0046】
プリントヘッドアセンブリ１１９と比較して、プリントヘッドアセンブリ３１９は、吐出ノズル２０６に対して所定の（または既知の）位置にある複数のプリントヘッドマークをさらに備える。ハウジングマーク３１０、３１２、３１４、３１６と同様に、プリントヘッドマークは、任意の数および／または形状および／または材料および／または向きが適用可能である。例えば、プリントヘッド３２０は、プリントヘッド３２０の吐出ノズル２０６に対して所定の位置にあるプリントヘッドマーク３４０、３４２を含む。他のプリントヘッド３２２、３２４、３２６もそれぞれ、プリントヘッド３２２、３２４、３２６の吐出ノズル２０６に対して所定の位置にある同様のプリントヘッドマークを含む。プリントヘッド３２０に関する以下の説明は、他のプリントヘッド３２２、３２４、３２６にもあてはまる。
【0047】
少なくとも一実施形態では、プリントヘッドマーク３４０、３４２は、プリントヘッド３２０の吐出ノズル２０６に対して所定の位置関係となるように、プリントヘッド３２０の下面上または下面内に形成される。図３Ａに関する記載と同様に、プリントヘッドアセンブリ３１９がライン走査撮像装置２０２を通過する間に、プリントヘッドアセンブリ３１９のノズル面３２１の画像を取得するように、制御部１１８によってライン走査撮像装置２０２を制御する。取得画像は、ライン走査撮像装置２０２から制御部１１８に送信され、制御部１１８は、取得画像からハウジングマーク３１０、３１２、３１４、３１６、およびプリントヘッドマーク３４０、３４２を検出する。プリントヘッドアセンブリ構成データから、制御部１１８によりハウジングマーク３１０、３１２、３１４、３１６に対するプリントヘッドマーク３４０、３４２の予想位置を求めることが可能となる。制御部１１８は、ハウジングマーク３１０、３１２、３１４、３１６、およびプリントヘッドマーク３４０、３４２を認識すると、取得画像から認識された位置および向きと、プリントヘッドアセンブリ構成データから既知の位置／予想される位置および向きとを変換する関係を導出する。制御部１１８は、導出した関係およびプリントヘッドマーク３４０、３４２の予想位置および向きを用いて、プリントヘッドアセンブリ３１９におけるそれらのマークの位置および向きを補間し、次いで、プリントヘッドアセンブリ３１９のプリントヘッド３２０の吐出ノズル２０６の位置を補間する。上述のプロセスは、他のプリントヘッド３２２、３２４、３２６にも適用可能である。その結果、プリントヘッドアセンブリ３１９の全吐出ノズル２０６の位置が正確に求められる。次いで、制御部１１８は、図３Ａに関して説明したように、吐出ノズル２０６に関して求めた位置に基づいてノズルマッピングおよび印刷材の吐出制御を行う。
【0048】
少なくとも一実施形態では、プリントヘッドマーク３４０、３４２がプリントヘッド３２０に固定されているので、プリントヘッドアセンブリ３１９に対するプリントヘッド３２０の着脱は、プリントヘッドマーク３４０、３４２とプリントヘッド３２０の吐出ノズル２０６との位置関係に影響を及ぼさない。したがって、図３Ａに関して説明したプリントヘッドアセンブリ１１９のように少なくとも１つの吐出ノズル２０６を直接検出するのではなく、プリントヘッドマーク３４０、３４２を検出することによって、プリントヘッド３２０の吐出ノズル２０６の位置を求めることが可能である。一実施形態では、プリントヘッドマーク３４０、３４２は、高密度に配置された小型（直径数μｍ）の円形吐出ノズル２０６よりも大きく、より特徴的な（すなわち、認識しやすい）形状を有する。その結果、吐出ノズル２０６を検出するよりもプリントヘッドマーク３４０、３４２を検出する方が制御部１１８には容易となり、したがってノズルマッピング処理の速度または精度の少なくとも一方が向上する。この効果は、プリントヘッドアセンブリ内に数千もの小型吐出ノズルが狭い間隔で配置されたインクジェット印刷の用途で顕著となる。このようなプリントヘッドアセンブリでは、特に吐出ノズルが前回の印刷動作時の印刷材によって隠れて見えにくい場合、取得画像から１つ以上の吐出ノズルを認識することが困難となるためである。一実施形態では、画像取得前に吐出ノズルをクリーニングするクリーニング機構（図示せず）が設けられるが、吐出ノズルに対して所定の位置関係にあるプリントヘッドマークをノズルマッピング用に設けることはなおも有利である。
【0049】
図４は、一実施形態に係る印刷方法４００のフローチャートである。印刷方法４００は、本明細書に記載のように、少なくとも１つの制御部によって、またはその制御下で、印刷システム２００において実施することができる。以下の説明では、印刷方法４００は、制御部１１８によって、またはその制御下で実施される。
【0050】
動作４０５において、制御部は、プリントヘッドアセンブリの複数のマークのうちの少なくとも１つの画像を撮像装置に取得させる。例えば、図２Ｂに関して説明したように、制御部１１８によりプリントヘッドアセンブリ１１９を移動して、画像取得位置付近でライン走査撮像装置２０２に通過させる。制御部１１８はさらに、プリントヘッドアセンブリ１１９がライン走査撮像装置２０２を通過する間に、プリントヘッドアセンブリ１１９のノズル面３２１の画像をライン走査撮像装置２０２によって取得させる。取得画像は、プリントヘッドアセンブリ１１９の少なくとも複数のマーク３１０、３１２、３１４、３１６を含む。
【0051】
動作４１５において、制御部は、撮像装置によって取得した少なくとも１つの画像において、複数のマークを検出する。例えば、制御部１１８は、本明細書に記載の１つ以上の周知の画像処理アルゴリズムおよび／またはソフトウェアおよび／またはプログラムを用いて、ライン走査撮像装置２０２によって取得した画像内の複数のマーク３１０、３１２、３１４、３１６を検出または認識する。
【0052】
動作４２５において、制御部は、検出した複数のマークに基づいて、プリントヘッドアセンブリの複数の吐出ノズルの位置を検出する。一例では、制御部１１８は、少なくとも１つの吐出ノズル２０６を検出または認識し、少なくとも１つの吐出ノズル２０６およびハウジングマーク３１０、３１２、３１４、３１６の検出位置を用いて、図３Ａに関して説明したように、プリントヘッドアセンブリ１１９の他の全吐出ノズル２０６の位置を求める。別の例では、制御部１１８は、プリントヘッド３２０の吐出ノズル２０６に対して所定の位置にあるプリントヘッドマーク３４０、３４２を検出または認識し、ハウジングマーク３１０、３１２、３１４、３１６およびプリントヘッドマーク３４０、３４２の検出位置を用いて、図３Ｂに関して説明したように、プリントヘッドアセンブリ３１９の全吐出ノズル２０６の位置を求める。したがって、プリントヘッドアセンブリの全吐出ノズルを直接撮像し認識することは不可能または現実的ではないものの、プリントヘッドアセンブリのハウジングマーク、またはノズルもしくは吐出ノズルに関連付けられたプリントヘッドマークのいずれかを撮像し認識することにより、プリントヘッドアセンブリ内の全吐出ノズルの位置を求めることができる。
【0053】
動作４３５において、制御部は、複数の吐出ノズルの検出位置に基づいて、複数の吐出ノズルから基板上への印刷材の吐出を制御する。例えば、制御部１１８は、本明細書に記載のように、印刷システムの基準フレーム内におけるプリントヘッドアセンブリの既知の位置に基づいて、プリントヘッドアセンブリ１１９または３１９の吐出ノズル２０６について求めた位置を印刷システムの基準フレーム内の対応する位置にマッピングする。次に、制御部１１８は、印刷システムの基準フレーム内における吐出ノズル２０６のマッピング位置を用いて、印刷データまたは印刷システムの基準フレーム内の座標を含むレシピに従って、吐出ノズルが印刷材を吐出する時機および／または使用する吐出ノズルの選択について制御する。その結果、高い印刷精度の印刷製品を得ることが可能となる。例えば、印刷ノズルが予想位置とは距離ｄだけ異なる位置にあることが分かった場合、既存の印刷計画に従って吐出された液滴は、その目標位置ｔとは距離ｄだけ異なる位置に到達することになる。距離ｄにｘ成分ｄｘがある場合、プリントヘッドアセンブリを－ｄｘで調整して補正することができる。プリントノズルが予想位置からｘ方向に平均距離（avg_ｄｘ）だけずれている場合、印刷アセンブリを－（avg_ｄｘ）で調整して補正することができる。距離ｄにｙ成分ｄｙがある場合、ｄｙ／ｖの噴射遅延を用いて印刷計画を全体的に調整することができる。式中、ｖは基板のｙ方向の並進速度である。平均距離（avg_ｄｙ）のｙ成分についても同様である。
【0054】
一実施形態では、上述の印刷方法で製造される印刷製品には、ソーラーパネル、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）ディスプレイ等のフラットパネルディスプレイが含まれるが、これらに限定されるものではない。
【0055】
一実施形態では、本明細書に記載のノズルマッピングは、印刷システムの初期化時および／または印刷動作の合間に実施される。少なくとも一実施形態では、本明細書に記載のノズルマッピングは、印刷動作中に実施される。例えば、プリントヘッドアセンブリ１１９を、図２Ａに示す印刷位置から図２Ｂに関して説明した画像取得およびノズルマッピング用の画像取得位置に移動させ、その後プリントヘッドアセンブリ１１９を印刷位置に戻して、ノズルマッピングの結果に基づいて印刷動作を継続する。
【0056】
一実施形態では、プリントヘッドアセンブリの吐出ノズルの範囲と少なくとも同じ長さの縦一列のフォトセンサを有するライン走査撮像装置を使用する。したがって、プリントヘッドアセンブリをライン走査撮像装置に１回通過させるだけで、全吐出ノズルを含めた高解像度画像を得ることが可能であり、プリンタの初期化時間の節約および／または印刷中断の低減が可能となる。
【0057】
画像センサが縦横の複数の列に配置されたアレイを用いて画像データを取得する他の手法に比べると、一実施形態では、ライン走査撮像装置の使用により、画像データの取得にかかる時間や複雑さが大幅に軽減され、その結果ノズルマッピング、プリンタの初期化、および／または印刷プロセスが高速になる。状況によっては、フォトセンサのアレイを有する通常のカメラでは、ノズルマッピングに適した十分な品質の画像を取得するのに１５～２０分かかるのに対し、同じ状況でも、一実施形態に係るライン走査撮像装置では、ノズルマッピングに適した高解像度画像を取得するのに数分しかかからない。その理由は、高密度に配置された千個もの吐出ノズルの許容可能な画像を通常のカメラで取得するには、通常のカメラをプリントヘッドアセンブリと適切に位置合せしなければならならず、このようなカメラの位置合せには時間がかかるからである。このような撮像装置を本明細書に記載の方法および装置に使用することもできるが、画像取得にライン走査撮像装置を使用すると、多くの場合カメラの位置合せが不要になり、その代わりに、プリントヘッドアセンブリをライン走査撮像装置に１回通過させるだけで十分に高品質かつ高解像度の画像を取得することができる。先に述べたように、ノズル面の全体を撮像するために数回通過させる必要がある場合でも、撮像速度はなおも通常のカメラを使用する他の手法よりも改善される。したがって撮像速度が高速になり、スループットの向上に加えて、測定間の間隔を短くすることが可能となる。その結果、印刷動作時に測定および／または補正をより頻繁に行うことが可能となり、その結果印刷精度が上がる。
【0058】
図５Ａは、一実施形態に係る印刷システム５００の概略側面図である。一実施形態では、印刷システム５００は、本明細書に記載の印刷システム１００および／または印刷システム２００の１つ以上の特徴を含む。
【0059】
印刷システム２００と比較して、印刷システム５００は、基板支持部１０２に対して移動可能であり、基板支持部１０２上の基板５０８の少なくとも１つの第２の画像を取得するように、基板支持部の方向の向きに配置された第２の撮像装置５０２をさらに含む。一例では、基板５０８は、ガラス基板である。他の基板材料も種々の実施形態の範囲に含まれる。図５Ａの構成例では、撮像装置５０２は、基板５０８に対してプリントヘッドアセンブリ１１９とともに移動可能なように印刷キャリッジ１２２に取り付けられている。別の構成例（図示せず）では、撮像装置５０２は、プリントヘッドアセンブリ１１９とは独立して（例：駆動軸またはモータによって）移動可能である。例えば、撮像装置５０２は、独立して作動可能な、レール１１７に対する作動連結部を有してもよい。
【0060】
図５Ｂは、一実施形態に係る撮像装置５０２および基板５０８の概略平面図である。図５Ｂは、基板５０８の上平面図（図５Ａの吐出方向２２５に見下ろした図）、および撮像装置５０２の下平面図（図５ＡのＺ方向に見上げた図）を示す。
【0061】
基板５０８は、吐出ノズルから吐出された印刷材の液滴が付着する少なくとも１つの印刷領域を含む。この領域は、後に処理されて印刷製品の恒久部分となる。図５Ｂの構成例では、基板５０８は、例えば製造するディスプレイパネルにそれぞれ対応する７つの印刷領域ｓｐ１～ｓｐ７を含む。印刷領域の位置を識別するために、基板５０８は、印刷領域ごとに複数の基板マークを含む。図５Ｂの構成例では、各印刷領域は、角部に４つの基板マークを含む。図５Ｂでは、簡略化のために、印刷領域ｓｐ１識別用の基板マーク５１０、５１２、５１４、５１６と、印刷領域ｓｐ３識別用の基板マーク５２０、５２２、５２４、５２６のみを示している。一実施形態では、基板マークを「基準マーク」と称し、これらの基板マークは、プリント基板５０８上のパターン、向き、寸法、および位置等の１つ以上の既知の特性を有する。基板マークは、基板５０８に（例：接着剤によって）取り付けられ、エッチングもしくは機械加工され、または印刷もしくは塗装される。その他の方法を用いて基板に基板マークを設けることもできる。図５Ｂの構成例における基板マークの数および／または形状は一例である。基板マークは、任意の数および／または形状および／または材料および／または向きが可能である。基板マークのいずれにも、文字、バーコード、社名、ロゴ等を含めることができる。基板マークの数が多いほど、および／またはマークの形状が複雑になるほど、基板マークを用いて求められる印刷領域の位置の精度が上がる。
【0062】
基板マーク５１０、５１２、５１４、５１６を用いて印刷領域ｓｐ１の位置を求めるには、基板５０８が撮像装置５０２の下方を例えばＹ方向に通過する間に、基板５０８の少なくとも１つの画像を取得するように、制御部１１８によって撮像装置５０２を制御する。1つまたは複数の取得画像は、撮像装置５０２（ライン走査撮像装置可）から制御部１１８に送信され、制御部１１８は、1つまたは複数の取得画像から基板マーク５１０、５１２、５１４、５１６を検出する。一例では、基板マーク５１０、５１２、５１４、５１６が全て単一の画像内に取得される。他の例では、基板マーク５１０、５１２が単一の画像内に取得され、他の基板マーク５１４、５１６が別の画像内に取得される。さらに別の例では、基板マーク５１０、５１２、５１４、５１６がそれぞれ別個の画像内に取得される。パターン、位置、サイズ、および／または向き等の既知の特性に基づいて対象を認識するための画像処理アルゴリズムおよび／またはソフトウェアおよび／またはプログラムが、画像処理の技術分野で周知であり、本明細書では詳述しない。一実施形態では、図３Ａおよび図３Ｂに関して説明したハウジングマーク３１０、３１２、３１４、３１６を認識する方法と同様に、制御部１１８は、このような周知のアルゴリズムおよび／またはソフトウェアおよび／またはプログラムに依存して1つまたは複数の取得画像から基板マーク５１０、５１２、５１４、５１６を認識する。
【0063】
次に、制御部１１８は、図３Ａおよび図３Ｂに関して説明した、吐出ノズル２０６について求めた位置を印刷システムの基準フレーム内の対応する位置にマッピングする方法と同様に、検出した基板マーク５１０、５１２、５１４、５１６によって示される印刷領域ｓｐ１の位置を印刷システムの基準フレーム内の対応する位置にマッピングする。なお、異なるマッピングアルゴリズムを用いて、異なるマークまたはマークの組をマッピングすることもできる。例えば、第１のアルゴリズムを用いてハウジングマーク３１０、３１２、３１４、３１６をマッピングし、第１のアルゴリズムとは異なる第２のアルゴリズムを用いて基板マーク５１０、５１２、５１４、５１６をマッピングすることもできる。
【0064】
制御部１１８は、図３Ａおよび図３Ｂに関して説明した印刷システムの基準フレーム内における吐出ノズル２０６のマッピング位置と、図５Ｂに関して説明した印刷システムの基準フレーム内における印刷領域ｓｐ１のマッピング位置とに基づいて、吐出ノズル２０６から基板５０８の印刷領域ｓｐ１への印刷材の吐出を制御する。一実施形態では、この印刷材の吐出制御には、基板５０８および／またはプリントヘッドアセンブリ１１９の物理的調整、および／または吐出ノズル２０６用の制御信号の生成に使用される印刷データの論理的修正が含まれる。吐出ノズル２０６および印刷領域ｓｐ１のマッピング位置は、吐出ノズル２０６および印刷領域ｓｐ１の実際の位置を高精度で反映しているため、印刷精度が上がる。
【0065】
少なくとも一実施形態では、基板の一印刷領域を印刷する間に、同じ基板上の別の印刷領域を識別するための基板マークが撮像され、認識される。例えば、基板５０８の印刷領域ｓｐ１を、基板５０８をＹ方向に往復移動させることによって印刷する間に、別の印刷領域ｓｐ３を識別するための基板マーク５２０、５２２、５２４、５２６が、基板５０８のＹ方向への同じ往復移動中に撮像される。したがって、印刷領域ｓｐ１の印刷動作が終了すると、基板マーク５２０、５２２、５２４、５２６が既に検出され、対応する印刷領域ｓｐ３の位置が印刷システムの基準フレームに既にマッピングされているので、印刷領域ｓｐ３は直ちに印刷動作可能な状態にある。したがって、少なくとも一実施形態では、基板５０８全体の印刷プロセスを高速化することが可能となる。
【0066】
図６は、一実施形態に係る印刷方法６００のフローチャートである。一実施形態では、印刷方法６００は、本明細書に記載のように、少なくとも１つの制御部によって、またはその制御下で、印刷システム５００において実施することができる。以下の説明では、印刷方法６００は、制御部１１８によって、またはその制御下で実施される。
【0067】
動作６０５において、制御部は、プリントヘッドアセンブリの複数の吐出ノズルの位置を求めるために、複数の第１のマークを含む少なくとも１つの第１の画像を第１の撮像装置に取得させる。例えば、図２Ｂに関して説明したように、制御部１１８によりプリントヘッドアセンブリ１１９を移動して、画像取得位置付近でライン走査撮像装置２０２に通過させる。制御部１１８はさらに、プリントヘッドアセンブリ１１９がライン走査撮像装置２０２をＸ方向に通過する間に、プリントヘッドアセンブリ１１９のノズル面３２１の第１の画像をライン走査撮像装置２０２に取得させる。第１の取得画像は、プリントヘッドアセンブリ１１９の少なくとも複数のマーク３１０、３１２、３１４、３１６を含む。
【0068】
動作６１５において、制御部は、基板上の印刷領域の位置を求めるために、複数の第２のマークを含む少なくとも１つの第２の画像を第２の撮像装置に取得させる。例えば、制御部１１８は、基板５０８が撮像装置５０２の下方をＹ方向に通過する間に、印刷領域ｓｐ１を識別する基板マーク５１０、５１２、５１４、５１６（または印刷領域ｓｐ３を識別する基板マーク５２０、５２２、５２４、５２６）が含まれることが予想される基板５０８の少なくとも１つの第２の画像を撮像装置５０２に取得させる。基板５０８の印刷動作前に（例：印刷領域ｓｐ１の識別）、または基板５０８の印刷動作中に（例：印刷領域ｓｐ１印刷中の印刷領域ｓｐ３の識別）、基板５０８を、撮像装置５０２の下方をＹ方向に通過させる。
【0069】
動作６２５において、制御部は、少なくとも１つの第１の画像および少なくとも１つの第２の画像に基づいて、複数の吐出ノズルから基板の印刷領域への印刷材の吐出を制御する。例えば、制御部１１８は、プリントヘッドアセンブリ１１９の第１の取得画像から複数のマーク３１０、３１２、３１４、３１６を検出または認識して吐出ノズル２０６の位置を求め、基板５０８の第２の取得画像から複数の基板マーク５１０、５１２、５１４、５１６を検出または認識して印刷領域ｓｐ１の位置を求める。次いで、制御部１１８は、吐出ノズル２０６および印刷領域ｓｐ１について求めた位置を印刷システムの基準フレーム内の対応する位置にマッピングする。次に、制御部１１８は、印刷システムの基準フレーム内の吐出ノズル２０６および印刷領域ｓｐ１のマッピング位置を用いて、印刷データまたは印刷システムの基準フレーム内の座標を含むレシピに従って、吐出ノズルが印刷材を吐出する時機および／または使用する吐出ノズルの選択について制御する。その結果、高い印刷精度の印刷製品を得ることが可能となる。
【0070】
上述の方法には動作例が含まれるが、必ずしも記載の順に実施する必要はない。本開示の実施形態の趣旨および範囲に従って、必要に応じて動作を追加、置換、順序変更、および／または削除してもよい。異なる特徴および／または異なる実施形態を組み合わせた実施形態も本開示の範囲内に含まれるものであり、本開示を検討した当業者には明白である。
【0071】
図７は、一実施形態に係る制御部のブロック図である。図１から図６に関して説明したユニットおよび／またはシステムおよび／または動作の１つ以上は、一実施形態では、図７の１つ以上の制御部７００によって実現される。
【0072】
制御部７００は、ハードウェアプロセッサ７０２、少なくとも１つの非一時的なコンピュータ読み取り可能な記録媒体を含む記憶装置７０４、バス７０８、Ｉ／Ｏ（入出力）インターフェイス７１０、およびネットワークインターフェイス７１２を備える。プロセッサ７０２は、バス７０８を介して、記憶装置７０４、Ｉ／Ｏインターフェイス７１０、およびネットワークインターフェイス７１２と結合されている。ネットワークインターフェイス７１２は、ネットワーク７１４に接続可能であり、したがってプロセッサ７０２および記憶装置７０４は、ネットワーク７１４を介して他のデバイスと通信可能である。プロセッサ７０２は、記憶装置７０４にエンコードされたコンピュータプログラム命令を実行し、および／または記憶装置７０４に記憶されたデータにアクセスして、制御部７００に、図１から図６に関して説明した１つ以上の機能および／または動作を実施させるように構成される。
【0073】
プロセッサ７０２は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）、マルチプロセッサ、分散処理システム、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、および／または適切なハードウェア処理ユニットの１つ以上を含む。
【0074】
記憶装置７０４は、命令および／またはデータを非一時的に記憶するための電子的、磁気的、光学的、電磁的、赤外線、および／または半導体システム（または装置もしくはデバイス）の１つ以上を含む。例えば、記憶装置７０４には、半導体またはソリッドステートメモリ、磁気テープ、リムーバブルコンピュータディスケット、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、リジッド磁気ディスク、および／または光ディスクが含まれる。光ディスクの例として、記憶装置７０４は、コンパクトディスクＲＯＭ（ＣＤ－ＲＯＭ）、書き換え可能コンパクトディスクＲ／Ｗ（ＣＤ－Ｒ／Ｗ））、および／またはデジタルビデオディスク（ＤＶＤ）が含まれる。
【0075】
Ｉ／Ｏインターフェイス７１０は、外部回路と接続可能な回路である。例えば、Ｉ／Ｏインターフェイス７１０は、プロセッサ７０２との間で情報を通信するためのキーボード、キーパッド、マウス、トラックボール、トラックパッド、カーソル方向キー、カードリーダ、通信ポート、ディスプレイ、信号灯、プリンタ、および／またはオーディオデバイスの１つ以上を含む。一例では、Ｉ／Ｏインターフェイス７１０は省略される。
【0076】
ネットワークインターフェイス７１２は、制御部７００をネットワーク７１４と通信可能にする回路であり、ネットワーク７１４には、１つ以上の他の制御部および／または画像取得／処理装置が接続される。例えば、ネットワークインターフェイス７１２は、ＢＬＵＥＴＯＯＴＨ（登録商標）、ＷＩＦＩ（登録商標）、ＷＩＭＡＸ（登録商標）、ＧＰＲＳ、ＷＣＤＭＡ（登録商標）等の無線ネットワークインターフェイス、またはＥＴＨＥＲＮＥＴ（登録商標）、ＵＳＢ、ＩＥＥＥ－１３９４等の有線ネットワークインターフェイスの１つ以上を含む。一例では、ネットワークインターフェイス７１２は省略される。
【0077】
制御部７００は、図１から図６に関して説明した機能および／または動作の一部または全部を実行するように構成され、したがって図１から図６に関して説明した１つ以上の利点および／または効果を実現することが可能である。
【0078】
以上、当業者が本開示の態様をよりよく理解できるように、いくつかの実施形態の特徴について概説した。本明細書に記載の実施形態と同じ目的を遂行および／または同じ利点を実現するための他のプロセスおよび構造を設計または改変する基礎として、本開示を容易に使用できることを、当業者であれば理解するであろう。また、このような均等構造が本開示の趣旨および範囲から逸脱するものではなく、本開示の趣旨および範囲を逸脱することなく、本明細書に種々の変更、置換、改変を加えることができることを、当業者であれば理解するであろう。
【図1】
【図2A】
【図2B】
【図2C】
【図3A】
【図3B】
【図4】
【図5A】
【図5B】
【図6】
【図7】