引导传输路径校正的制作方法

专利2022-05-10  7


引导传输路径校正
1.本公开要求以下申请的权利:以排名首位的发明人eliyahu vronsky的名义于2017年7月5日提交的“guided transport path correction”的美国实用新型专利申请no.15/642188;以及以排名首位的发明人digby pun的名义于2017年4月25日提交的美国临时申请no.62/489768和以排名首位的发明人digby pun的名义于2016年7月8日提交的美国临时申请no.62/359969,每个题为“transport path correction techniques and related systems,methods and devices”;以及以排名首位的发明人david c.darrow的名义于2017年2月15日提交的“precision position alignment,calibration and measurement in printing and manufacturing systems”的美国临时专利申请no.62/459402;这些申请中的每个通过引用合并于此。本公开还通过引用合并以下文档:以第一发明人nahid harjee的名义于2014年7月24日作为申请提交的“techniques for print ink droplet measurement and control to deposit fluids within precise tolerances”的美国专利9352561(ussn 14/340403);以第一发明人robert b.lowrance的名义于2015年6月12日作为申请提交的“printing system assemblies and methods”的美国专利公开no.20150360462(ussn 14/738785);以排名首位的发明人michael baker的名义于2015年6月30日作为申请提交的“techniques for arrayed printing of a permanent layer with improved speed and accuracy”的美国专利公开no.20150298153(ussn 14/788609);以及以排名首位的发明人eliyahu vronsky的名义于2014年8月12日作为申请提交的“ink

based layer fabrication using halftoning to control thickness”的美国专利no.8995022。


背景技术:

2.某些类型的工业打印机可以被应用于精密制造,例如应用于电子设备的制造。
3.举一个非限制性示例,可以使用喷墨打印机来沉积电子显示设备或太阳能电池板设备的一个或多个超薄层。在该情况下,“油墨”不同于作为所期望颜色的染料的油墨的传统概念,并且代之以可以是作为离散液滴沉积的有机单体,所述离散液滴稍微散布并融合在一起,但是不被吸收,并且代之以保留帮助将结构、电磁或光学性能传递给成品设备的有意层厚度;油墨通常也被有意地制成为半透明的,其中得到的层被用来产生和/或透射光。然后就地处理(例如,使用紫外光固化,或者以其他方式烘烤或干燥)通过打印沉积的油墨的连续涂层以形成具有非常严格调整的厚度(例如,1

10微米,这取决于应用)的永久层。可以使用这些类型的处理来沉积oled像素的空穴注入层(“hil”)、空穴传递层(“htl”)、空穴传输层(“htl”)、发射或发光层(“eml”)、电子传输层(“etl”)、电子注入层(“eil”)、各种导体,诸如阳极或阴极层、空穴阻挡层、电子阻挡层、偏光器、阻挡层、底漆、封装层和其他类型的层。所提到的材料、过程和层仅是示例性的。在一个应用中,可以沉积油墨以在许多的各个电子部件或结构中的每个中(例如,在各个微观流体贮存器内(例如,在“井”内))形成层,以形成各个显示像素或光伏电池层;在另一应用中,油墨可以被沉积成具有宏观尺寸,例如,以形成覆盖许多这样的结构的一个或多个封装层(例如,跨越具有数百万的像素的显示
屏区域)。
4.所需精度可能是非常精细的;例如,用于制造有机发光二极管(“oled”)像素的薄层的制造商的规范可能将像素井(pixel well)内的聚集流体沉积指定为皮升的分辨率(或甚至更高精度的水平)。即使所沉积流体的体积与规范中的轻微局部变化也可能引起问题。例如,从结构到结构(例如,像素到像素)的油墨体积中的变化可能引起色调中的差别或强度差别或人眼可察觉的其他性能差异;在封装或其他“宏观”层中,这样的变化可能损害层功能(例如,所述层可能无法相对于不需要的微粒、氧气或湿气可靠地密封敏感电子部件),或者其可能以其他方式引起可观察到的差异。随着设备变得越来越小,这些问题变得更加重要。当认为典型应用可以以具有成千上万个喷嘴的打印机为特征,所述喷嘴沉积各自具有1

30皮升(“pl”)的体积的离散液滴,并且认为打印头的制造过程拐角可能导致不起作用的喷嘴以及液滴大小、喷嘴位置、液滴速度或液滴降落位置中的任一个中的各个误差,从而引起局部油墨体积输送变化,应理解,在生产紧密跟踪期望制造规范的薄的均质层方面存在非常大的挑战。
5.在实现精细精度时的一个误差的源涉及与被制造的产品的规模有关的在制造过程中使用机械部件。作为非限制性示例,大多数打印机具有移动一个或多个打印头、衬底或两者以便执行打印的机械传送系统。一些打印机还以用于旋转或偏移部件(例如,移动或旋转打印头以改变喷嘴之间的有效间距)的传送系统为特征;这些传送系统中的每个可以产生精细机械或定位误差,这又可能导致不均匀性。例如,即使这些传送系统通常依赖于高精度部件(例如,精密轨道或边缘引导件),它们仍可以产生抖动或平移或旋转不准确性(例如诸如,传输路径中的毫米、微米或更小规模的偏离),这使得难以贯穿用于制造的传输路径长度实现所需精度和均匀性。为了提供背景,用于制造大尺寸hdtv屏幕的装置可能以“房间大小的”打印机为特征,控制所述打印机以便在数米宽乘数米长的衬底上沉积超薄材料层,其中各个液滴输送被计划到纳米级坐标;这样的装置中的传输路径在长度方面可以是数米。注意,在这样的系统中存在可能引起某种形式的误差的许多其他机械部件,例如,用于交换打印头的传输路径系统、用于对准或检查衬底的相机组件以及其他类型的移动部件。在这样的系统中,即使非常精细精度机械部件也可能产生影响刚提到的纳米级坐标的偏离。因此,所需层变得越来越薄,并且所需精度相对于被制造的产品变得越来越小,小心控制和/或减轻潜在位置误差的来源变得甚至更必要的。
6.通常在这些类型的制造系统中存在用于减少位置和平移误差的一些传统技术。首先,衬底可以与打印机传输粗略对准,并且然后手动精细对准(在制造过程期间可能重复);这样的过程是耗时的,即,其通常阻碍具有用于生产消费者产品的自动化、快速、装配线式过程的目标。用这样的手动过程获得所需微米或纳米精度通常也是相当困难的。还存在无法用这样的技术充分解决的一些误差,例如,如以上刚刚介绍的由传输路径差异引起的误差,(例如,在衬底已经被对准之后其自身表现的误差)。作为第二示例,美国专利公开no.20150298153涉及测量衬底位置中的精细位置和/或旋转误差并且在软件中校正那些误差的过程(例如通过重新指派哪些喷嘴被用于打印,或者通过以其他方式改变被用于喷射喷嘴的喷嘴驱动波形);换句话说,一般来说,这些技术试图与精细位置和旋转误差“共处”(从而保持打印速度),并且它们然后试图调节使用哪些喷嘴以及何时和如何电子地控制那些喷嘴,以便补救误差(例如,使用预先计划的光栅,而不必根据误差重新调节扫描路径)。
然而,尽管在软件中补偿对准误差的实用,但是测量和计及该误差以及在软件中针对数千个喷嘴重新计算喷射指派可能花费大量计算资源和时间。
7.需要的是用于校正制造装置中的机械系统中的运动、旋转和位置误差的附加技术。更进一步,需要的是用于校正制造系统的移动部件中的误差以便模拟“理想”边缘或传输路径的技术。这样的技术如果应用于精密制造过程、尤其是所描述的类型的打印系统将减少对用于重新再现光栅控制数据的大量计算资源和时间的需要,并且总体上导致更简单和/或更快速和/或更准确的打印过程。本发明解决这些需要并且提供其他相关优点。
附图说明
8.图1图示了在衬底103沿着传输路径107被传输通过工业打印系统时的衬底103;在其右侧处,图1示出了处于两个假设位置(103'和103")处的衬底,其具有相应的旋转和平移误差(δx、δy和δθ)。传输路径误差以及相关联的衬底旋转和平移误差被视为相对于绘图比例被夸大,以帮助解释。
9.图2a是动态校正机械误差的系统201的示意图。第一部件203沿着传输路径206行进(在该示例中,通常与“y”轴对准),并且反射镜211/212和传感器208/209检测与光导202(例如,激光束)的偏离;在第一部件的行进期间,响应于来自传感器208/209的信号,换能器216和217被自动驱动以均衡偏离(例如,在一个或多个维度(诸如x、z和/或θ)上),使得第二部件205遵循理想路径,尽管存在机械误差。
10.图2b是与在所传输的部件沿着传输路径被推进时校正位置和/或旋转误差相关联的流程图。
11.图3a是示出了一个或多个换能器的示意图,所述换能器执行精细机械调节以校正结合图1提到的误差(即,在该示例中,作为推进衬底的“夹持器”的部分);如指出的那样,可以使用光导(诸如激光源319)来限定所期望路径,其中由一个或多个传感器320来感测与该路径的偏离。一个或多个换能器“t”根据该偏离被驱动,结果是衬底(在该示例中)行进“完全笔直”或“无抖动”传输路径。
12.图3b描绘了具有机械缺陷的传输路径107,正如与图1一样;然而,在该情况下,当夹持器在路径107上推进时,使用换能器“t”(诸如对于图3a介绍的)来针对衬底位置和/或取向执行微调调节。结果是衬底现在根据“理想”运动(例如,完全笔直“理想”边缘和/或无抖动路径)移动,如由虚拟笔直边缘323所表示。
13.图3c类似于图3b,在于其示出了使用换能器“t”来校正传输路径误差。然而,在该情况下,误差还可能由第二传输路径356产生,在该情况下,表现为在打印头(或相机或其他组件)在箭头354的大致方向上传输时的打印头(或相机或其他组件)的非理想位置或取向。
14.图3d类似于图3c,在于其描绘了打印头沿着边缘或轨道356的运动,但是如图示的那样,打印头组件现在还具有其自己的光导371和(一个或多个)换能器组件以提供减轻边缘或轨道356中的误差的微调位置和旋转校正;结果是打印头现在还有效地行进虚拟“理想”路径325(或369,如以下将讨论的那样)。
15.图3e类似于图3c,在于其描绘了打印头沿着边缘或轨道356的运动;然而,虽然打印头传输路径具有光导,但是用于匹配打印头抖动的校正被代之以由与另一传输路径相关联的基于换能器的误差校正系统(在该情况下,与夹持器相关联的换能器)应用。
16.图3f是示出了用于例如通过在多达六个不同自由度(例如,可能包括三个平移自由度以及偏航、俯仰和/或滚动)上执行补偿反向运动(或其他误差减轻)来校正传输路径误差的机构的说明图。
17.图4a提供了衬底的平面图,并且示出了光栅或扫描过程;阴影区域407表示单个扫描路径,而空白区域408表示另一扫描路径。如由图中的维度图例所指示,在该示例中,“x”轴对应于交叉扫描维度,而“y”轴对应于深入扫描(in

scan)维度。
18.图4b提供了包括多个模块的制造机器的平面示意图,所述模块中的一个模块(415)以受控气氛(controlled atmosphere)内的打印机为特征。
19.图4c是图示动态校正工业打印系统中的传输路径误差的一种方法431的框图。
20.图5是示出了可以各自独立地实现本文中介绍的技术的一系列可选层级、产品或服务的说明图;例如,这些技术可以以软件(按照编号503)的形式被实现,或被实现为打印机控制数据(按照编号507),以被用于控制打印机在衬底上打印或者以其他方式校正误差,或被实现为依赖于这些技术制成的产品(例如,如由编号511、513、515或517所例示)。
21.图6a是工业打印机(诸如图4b的打印模块内部的打印机)的一个实施例的详细透视图。
22.图6b是夹持器的实施例的详细透视图。
23.图6c是来自图6b的夹持器的换能器组件的特写透视图。
24.图6d是来自图6b的夹持器的浮动机械枢转组件的特写透视图。
25.图6e是由图6b

6d表示的误差校正系统的示意性侧视图,其中重点在于浮动机械枢转组件的设计上。
26.图7a示出了实施例701,其中使用光导702来确保夹持器703和衬底704的笔直运动。
27.图7b示出了实施例713,其中激光源和/或光重新定向光学器件被安装到夹持器的可偏移部件或被传输的其他元件。
28.图7c示出了实施例719,其中使用传感器720来校准光源721,例如,以便相对于预期路径723检测和/或校正路径误差722。
29.图7d示出了实施例727,其中光源728被不正确地对准;与图7c的实施例不同,然而,通过使用换能器(由箭头图标732a/732b所表示)以执行补偿偏移来电子地校正错误光学路径729与正确光学路径730之间的偏离。用于控制这些偏移的信号可以被存储在数字存储器中并且在系统操作期间被检索或者根据传输路径位置以其他方式被添加到动态校正,使得所传输部件遵循正确路径730。
30.图7e示出了其实现零目标控制回路的实施例735;传感器736a/736b动态检测在一个或多个维度上与所期望的路径的偏离(在该情况下,由“十字准线”737a/737b与来自激光源739的光束738之间的偏离表示);运动控制器741提供反馈以驱动换能器742a/742b,以便始终将误差驱动到零。
31.图7f示出了实施例745,其中驱动换能器746a/746b以将所传输物体(例如,夹持器747和衬底748)维持为相对于光导749始终水平。在该情况下,传感器750a/750b检测衬底和/或夹持器的部分与光导749的偏离,并且驱动两个换能器746a/746b以均衡高度中的抖动,或者以其他方式精确控制高度。
32.图7g示出了实施例755,其针对给定传输的方向使用两个平行传送系统756a/756b。在该情况下,每个传送系统具有其自己的光导757a/757b和换能器补偿系统759a/759b。传送系统中的一个756b还安装另一光源765,所述另一光源765产生光导766,用于对准和同步两个传送系统756a/756b。来自第二传送系统756a上的检测器767的信号被馈送到运动控制器763以便维持传送系统之间的同步。
33.图7h示出了实施例771,其中两个传送系统772和773各自具有它们自己的源774/775和运动控制器780/781。结果是对一般系统运动控制,显然地校正误差,使得每个运动控制器780/781可以接收相应的(绝对位置坐标)命令信号782/783以相对于系统坐标参照系建立正确位置。
34.图7i示出了实施例787,其中两个传送系统788/789各自具有它们自己的源790/791和传感器对792a、b/793a、b,但是其中仅一个系统具有基于换能器的误差校正系统(794a/b);在该情况下,运动控制器795生成换能器控制信号796a/796b,使得传送系统中的一个(789)补偿与另一传送系统788相关联的误差。还可以校正非运动误差,诸如用于任一个传送系统的光导的对准和/或传送系统之间的非正交性中的误差。
35.图8a是使用换能器“t”的两个不同集合来校正在两个或更多个维度上的误差的组件的横截面视图。
36.图8b是使用换能器“t”的两个不同集合来校正在两个或更多个维度上的误差的另一组件的横截面视图。
37.通过参考以下具体实施方式可以更好地理解由所列举的权利要求限定的主题,具体实施方式应结合附图来阅读。以下阐述的一个或多个特定实施例的该描述以使得人们能够构建和使用通过权利要求阐述的技术的各种实现,并不旨在限制所列举的权利要求,而是例示它们的应用。在不限制前述内容的情况下,本公开提供了用于减轻制造装置或打印机中的传输路径误差和/或用于制造用于衬底的一个或多个产品的薄膜,作为可重复打印过程的部分的技术的若干不同示例。各种技术可以以各种形式被实现,例如,以打印机或制造装置或者其部件的形式、以控制数据(例如,预先计算的校正数据或换能器控制数据)的形式或者以作为这些技术的结果的制造的电子或其他设备(例如,具有根据所描述的技术生产的一个或多个层)的形式被实现。虽然呈现了具体示例,但是本文中描述的原理也还可以被应用于其他方法、设备和系统。
具体实施方式
38.本公开提供了用于校正传输路径误差和/或用于以高度的位置准确性在衬底上制造层的改进技术。在一个实施例中,这些技术被应用于生产电子显示器、太阳能电池板或另一电子设备或者实际上任何其他类型的精密设备或产品的层的制造装置或系统。制造系统或制作系统包括传送系统,并且部件将沿着传输路径被引导以帮助制造。相对于所需的定位精度,路径长度通常是相当长的。在典型实现中,例如,传送路径长度可以是数米,但是所需定位可以是微米级或甚至更精细(例如,纳米级或更精细)。为了帮助精确定位,使用一个或多个传感器来在一个或多个维度上检测部件与光束之间的偏离。然后使用由一个或多个传感器检测到的偏离来导出位置校正信号,所述位置校正信号被馈送到一个或多个换能器并且用于抵消偏离,结果是所述部件跟踪光学路径,尽管存在与传输路径相关联的精细机
械误差。在一个实施例中,一个或多个传感器提供致使换能器总是“清零”位置和旋转误差的反馈。
39.更具体地,这些技术可以可选地被应用于用于制造电子产品的打印机,其中打印机以精确坐标将材料沉积到衬底上。在该背景中,传送系统可以是由打印机使用的任何机械系统,例如,用于推进衬底的夹持器、用于传输打印头(例如,正交于夹持器的运动)的打印头运动系统、相机传送系统、飞行高度或打印头高度调节系统以及还有其他类型的组件。在直接随后的讨论中,将叙述示例,其中这些技术被应用于夹持器路径调节;应理解,本文中描述的技术不限于夹持器传送系统,它们通常也不限于打印机的背景。相反地,还应理解,这些技术可以可选地被应用于制造系统中的两个或更多个传送系统或传输系统,诸如以根据需要控制x、y和/或z位置中的任一个或相关联的旋转自由度。在以下讨论的一个示例中,这些技术被独立地应用于夹持器和打印头传输路径中的每个,并且与位置反馈系统配合使用,用于每个传输路径,以便在x、y和/或z轴上提供精确定位,并且以便确保打印系统中的坐标系正交性和精确位置控制。
40.在一个示例中,将数米长和数米宽的玻璃衬底引入到“房间大小的”打印机中,其中打印机将以非常精确坐标(例如,以精确纳米或亚纳米坐标)打印“油墨”的各个液滴。使用两个传送系统来定位液滴,包括沿着“快速”或“深入扫描”方向来回推进衬底的“夹持器”以及在“慢速”或“交叉扫描”方向上移动打印头的打印头传送系统(例如,打印头在随后的扫描其间被重新定位,使得当衬底在打印头下方移动时,打印在条带中发生)。在变化中,两个系统可以被同时移动,或者打印头或衬底可以是固定的,而另一个在两个或更多个维度上移动。选择液滴降落位置,使得所沉积的液滴在玻璃衬底上融合在一起并提供无间隙区域覆盖,以便通常形成没有针孔、间隙或其他缺陷的液体涂层。“油墨”不同于用于图形打印机的传统的油墨的概念,并且通常是无色的相对粘稠的材料(例如,有机单体),或者说,其中材料的原生颜色是不重要的;油墨通常不被吸收并且仅散布到有限范围,使得成品层提供特别期望的层厚度或其他特别期望的电气、磁性、发光、结构或类似性质。例如,在一个实施例中,油墨可以是有机单体,其中然后使用紫外光来固化所沉积的涂层(一旦液滴充分融合)以形成聚合物层。一旦形成液体涂层,然后就硬化、干燥、固化、显影或以其他方式处理(“处理”)液体涂层以便在玻璃衬底上形成被制造的电子产品的永久或半永久层。这些技术可以被用于沉积电子显示器的各个像素的发光层、封装层以及可能其他类型的层;例如,本文中公开的技术可以被应用于各种各样的制造过程,包括但不限于用于“智能窗”和其他类型的电子、光学或其他设备的精密涂层的沉积。注意,当用于形成精密电子部件的层(例如,微米或纳米级结构)时,通常必须以非常精细的位置坐标来沉积前述示例中的液滴中的每个,例如,太多或两个小油墨或者不良位置的液滴可能导致缺陷或次优的部件。虽然使用精密机械部件(例如,轨道或边缘引导件)来帮助确保精确运动,但是这些系统仍可能导致机械抖动,所述机械抖动破坏正确的液滴放置。
41.在本文中的实施例中,为了校正该问题,传送系统(例如,夹持器)可以具有两个部件,包括沿着传送路径移动的第一(或“轨道引导的”)部件,以及第二(或“可偏移的”)部件,其中使用一个或多个换能器来将第二部件相对于第一部件偏移。例如,第一部件遵循轨道,而第二部件安装被用于接合衬底的真空吸盘;在其他实施例中,可以使用其他技术来接合和/或传输衬底。当第一部件经历抖动和误差时,检测到该误差并且使用其来驱动换能器,
这致使第二部件抵消误差,使得衬底行进理想路径。在一个实施例中,这通过使用激光束和/或光学器件和/或检测器以标记理想路径来实现,其中第二部件以使得检测第二部件与该标记的理想路径的偏离的方式来安装这些光学部件中的一个或多个。使用检测到的偏离来立即驱动换能器以抵消该偏离。在一个实现中,可以使用简单的两单元检测器来检测在一个维度上的路径偏离,而在另一实现中,可以使用四单元或更复杂设计来检测在两个或更多个维度上的误差;例如,在刚刚呈现的示例的背景中,玻璃衬底可以被支撑在空气轴承上(即,在气浮台上方),而夹持器可以使用吸力来选择性地接合并且然后传输衬底;在一个实施例中,夹持器的“第二部件”可以在交叉扫描维度上以及针对高度被偏移,以便匹配在气浮台上方的衬底的飞行高度(或者以其他方式将夹持器水平化)。自然地,本领域普通技术人员将想到其他实现;如以上指出的那样,本文中描述的技术可以被应用于广泛的制造和/或传送系统(例如,应用于打印机、夹持器、打印头或类似部件将被视为“可选的”)。
42.注意,无论误差的来源是什么(例如,是否归因于传送系统作为“可重复”误差或其他),本文中描述的技术立即校正被传输物品的位置,使得其至少在正交于传输的方向的一个或多个维度上经历理想运动。这些技术在期望精确位置和/或取向控制的情况下(例如,在装配线式过程中)是尤其有用的,其中每个衬底或每个产品可能经历精细的可重复或不可重复的位置和/或取向误差。
43.为了校正和/或减轻误差,在一个实施例中,在没有固定枢转点的情况下驱动精细定位的换能器以抵消机械缺陷。这些换能器执行衬底位置和/或取向的微调,并且由此抵消至少一个维度上的机械缺陷的影响。以该方式,虽然传送系统(例如,夹持器、衬底、打印头、相机或其他传输路径)继续以机械缺陷为特征,但是使衬底和/或打印头的运动接近理想行进。在一个实施例中,传输路径基本上是线性的,并且传输基本上沿着第一维度(例如,“y”维度)发生,而两个或更多个换能器各自独立地在独立维度(例如,“x”维度)上施加线性偏移。以共模驱动,这些换能器准许影响衬底的“x”维位置的与传送系统的相关联的缺陷的偏移。例如,可以使所传输的物品在“y”维度上行进虚拟笔直边缘。以差模驱动,所传输的物品还可以在“xy”平面中被旋转,以校正也由传输路径的机械缺陷引起的取向误差。注意,可以使用三个或更多个换能器来同时校正多个维度上的误差,例如,以将夹持器或打印头高度“水平化”,如以下将进一步讨论的那样。
44.在用于在衬底上制造电子设备的分轴系统中,可以使用“夹持器”来沿着第一维度(例如,“y”维度)移动衬底。夹持器具有沿着边缘或轨道骑跨的第一部件以及接合并锁定到衬底的第二部件(通常是真空设备);换能器可以被可操作地定位在这些部件之间,以便在两个或更多个相应的相互作用的点处提供第一部件与第二部件之间的选择性偏移,以提供如以上提到的共模和差模位移两者。当第一部件经历由传送系统中的机械缺陷引起的平移和旋转偏离时(例如,在第二维度上),驱动换能器以便精确地均衡在该维度上的那些偏离,并且基本上为第二部件提供不由机械误差表征的“虚拟边缘”或“虚拟传输路径”。注意,误差可能是线性或非线性的,并且校正相应地可以是线性或非线性。在可选实施例中,该类型的系统可以被实现在打印机或打印系统中,例如,其中y维度是衬底传输维度和/或“深入扫描”或“交叉扫描”维度中的一个,并且其中x维度是打印头传输维度和/或“深入扫描”或“交叉扫描”维度中的另一个。注意,所描述的参照系是任意的,并且可以针对其他参照系或针对其他自由度被反转或调换。
45.如指出的那样,在制造系统中可能存在多个传输路径,并且这些技术可以被应用于这些传输路径中的任一个或它们的任何组合,并且可以被应用于校正在一个维度上的位置误差(或旋转误差)或者在多个维度上的误差。若干个示例将帮助强调这一点。
46.首先,在一个所考虑的实现中,当夹持器沿着传输路径移动时,使用这些技术来校正衬底位置中的交叉扫描维度误差。夹持器具有如以上提到的第一和第二部件以及在至少两个相互作用的点中可操作地耦合这些部件的线性换能器,其中换能器被构造以便提供“浮动”枢转点。当第一部件沿着传送路径行进时,检测到与光导或与所期望的光学取向的偏离;使用由该检测到的偏离产生的信号来控制换能器以便提供可重复地提供在交叉扫描维度上的平移偏移和衬底的旋转调节的“共模”和“差模”偏移,以便将偏离或误差驱动到零。因此,尽管存在传送系统的机械缺陷,在笔直路径上推进衬底。以下将提供所提到的换能器的各种实施例,但是,简单地说,在一个实施例中,“音圈”可以被用于这些换能器,以便提供非常精确的微观投距(throw)。为了帮助提供第一和第二部件之间的结构支撑和互连,还可以可选地使用与共同和差动驱动模式兼容的浮动机械枢转组件。在其他实施例中,可以代之以使用压电或其他换能器。
47.在该第一示例的可选扩展中,还可以在深入扫描维度上调整夹持器位置(和/或夹持器的第二部件的位置)。例如,在一个实施例中,调节电子驱动信号(用于推进夹持器,或以其他方式用于触发打印机喷嘴喷射)以便校正衬底在深入扫描维度上的位置误差。使用另一换能器(例如,另一音圈或其他换能器)来将第一部件在深入扫描维度上相对于第二部件偏移,这也是可能的。在第一种技术中,可以测量和使用深入扫描位置误差来将各个喷嘴喷射偏移(即,当(一个或多个)打印头和衬底相对于彼此移动时,以便在精确校正的预期深入扫描位置处实现喷嘴喷射);例如,可以计算喷嘴喷射中的延迟并将其编程到每个喷嘴的打印头中,其中然后从共同触发信号中驱动喷射。在第二种技术中,可以根据夹持器位置(和/或夹持器的第一部件的位置)生成共同或共享喷嘴触发信号,并且可以针对误差对其进行校正,使得生成触发信号,以便模拟夹持器的无误差移动。关于该可选扩展,较早前提到的是,在一个实现中,校正技术可以被应用于夹持器和打印头传送路径中的每个并且与位置反馈系统配合使用,用于每个传送路径,以便在x和y轴上提供精确定位,并且以确保打印系统中的坐标系正交性和精确位置控制。在一个这样的实现中,夹持器系统具有线性编码器,所述线性编码器例如通过对与其传送路径相关联的可见标记或“记号”成像来提供位置反馈,这样的标记例如可以经由胶带被施加,所述胶带标记相对于轨道或引导件的推进的“每个微米”(或其他常规距离量度)。该位置反馈可以可选地被用于校正夹持器的深入扫描维度推进(例如,使得夹持器相对于深入扫描方向被内在地或显而易见地正确定位)。在其中这样的位置反馈被应用于每个传送路径(例如,使得类似线性编码系统也被用于打印头深入扫描位置调整)的系统中,基于换能器的校正技术可以针对打印头和夹持器中的每个提供正交于传送的方向的偏移,以便限定坐标参照系并精确控制液滴放置。这些技术本身不必内在地校正传送轴线(例如,分别与夹持器和打印头传送系统相关联的x和y轴)之间的非正交性;因此,在一些实施例中,本文中描述的附加技术可以可选地被应用于校正用于标记所期望的传输路径的光束的定位,或者以其他方式控制误差校正系统以便解决非正交性。当与用于高度调整和/或校正的可选技术组合时,这些技术帮助提供对制造系统中的所有元件的精确位置控制。以下将详细说明这些各种技术的这些各种优点和协同作用。
48.考虑到目前为止讨论的原理,可以使用光源和检测器以及任何相关联的光学器件(根据实现)来引导和/或感测所传输的部件的位置偏离。通过使用共模和差模控制两者(即,根据检测到的偏离,使用反馈)来位移在正交于传输的方向的维度上被传输的物品,可以使用至少一个换能器来校正传输路径误差。在仍然更详细的实施例中,该类型的控制可以被应用于校正两个不同传输路径中的传输路径误差,例如,使用换能器的相应的集合应用于校正第一传送系统的“y”轴运动以及第二传送系统的“x”轴运动。以该方式校正两个不同传输路径帮助促进对沉积和/或制造参数的精确校正。例如,在以上介绍的分轴打印系统的背景中,对夹持器/衬底路径和打印头路径两者的校正有效地规格化“打印网格”(用于限定将在何处打印液滴的坐标参照系),并且提供如下系统:其中所述系统对打印网格坐标的理解精确正确并且不被与传输相关联的机械系统中的误差破坏。本文中讨论的这些技术和各种组合与排列(包括通过引用合并的文档)帮助提供对所沉积液滴的精确位置控制。例如,这些技术可以进一步被应用于“z轴”(例如高度)或其他维度运动控制;替代地,本文中描述的技术可以与每个喷嘴液滴参数和/或喷嘴参数的使用组合以提供对所沉积液体体积的高度精确控制,如例如在美国专利9352561和美国专利公开no.20150298153中描述的那样。
49.本公开将大致如下组织:(1)图1

3e将被用于提供与在衬底上沉积材料有关的介绍、精细对准误差的原因和相关联的补救措施;(2)图4a

5将被用于介绍更具体技术,即,涉及与在所考虑的分轴打印环境中测量/检测和抵消误差有关的在线和离线过程;(3)图6a

6e将被用于描述一个或多个详细实施例中的具体机械结构;(4)图7a

h将被用于讨论各种使用案例和可选扩展;以及(5)图8a和图8b将被用于讨论传送系统部件的多维控制(例如,x和z轴控制)。
50.在开始介绍之前,首先介绍本文中使用的某些术语将是有帮助的。
51.具体考虑的实现可以包括装置,所述装置包括存储在非暂时性机器可读介质上的指令。这样的指令逻辑可以以具有某种结构(架构特征)的方式被写入或设计,使得当最终执行指令时,所述指令致使一个或多个通用机器(例如,处理器、计算机或其他机器)各自表现为专用机器,所述专用机器具有根据指令必须对输入操作数执行所描述的任务以采取特定动作或以其他方式产生特定输出的结构。如本文中所使用的“非暂时性”机器可读或处理器可存取“介质”或“存储装置”意指任何有形的(即,物理的)存储介质,而不管用于在该介质上存储数据的技术如何,例如,包括但不限于随机存取存储器、硬盘存储器、光学存储器、软盘、cd、固态驱动器(ssd)、服务器存储装置、易失性存储器、非易失性存储器以及其中指令可以随后由机器检索的其他有形机构。介质或存储装置可以是以独立的形式(例如,程序盘或固态设备)或者实现为较大机构的部分,所述较大机构例如膝上型计算机、便携式设备、服务器、网络、打印机或一个或多个设备的其他集合。指令可以以不同格式被实现,例如,作为当被调用时有效地调用某个动作的元数据,作为java代码或脚本,作为以特定编程语言写入的代码(例如,作为c 代码),作为处理器特定的指令集,或以某种其他形式;根据实施例,指令还可以由相同处理器或者不同处理器或处理器核来执行。贯穿本公开,将描述各种过程,其中的任何过程通常可以被实现为存储在非暂时性机器可读介质上的指令,并且其中的任何过程可以被用于制造产品。根据产品设计,这样的产品可以被制造为以可销售形式或者作为用于其他打印、固化、制造或其他处理步骤的准备步骤,这将最终形成成品
用于销售、分销、出口或进口,其中那些产品包含特别制造的层。同样根据实现,指令可以由单个计算机来执行,并且在其他情况下,可以例如使用一个或多个服务器、web客户端或专用设备在分布式基础上存储和/或执行。参考本文中的各种图提及的每个功能可以被实现为组合程序的部分或实现为独立模块,一起存储在单个介质表达(例如,单个软盘)上或多个单独存储设备上。对于根据本文中描述的过程生成的误差校正信息也是如此,即,根据传输路径位置表示位置误差的模板可以被存储在非暂时性机器可读介质上,用于临时或永久使用,在相同机器上或用于在一个或多个其他机器上使用;例如,这样的数据可以使用第一机器来生成,并且然后被存储以用于传递到打印机或制造设备,例如,用于经由互联网(或另一网络)下载或用于手动传输(例如,经由诸如dvd或ssd的传输介质)以用于在另一机器上使用。如本文中所使用的“光栅”或“扫描路径”是指打印头或相机相对于衬底的运动的进展,即,在所有实施例中,其无需是线性或连续的。当层的“硬化”、“固化”、“处理”和/或“再现”在本文中使用时该术语是指应用于所沉积的油墨以将该油墨从流体形式转换为被制造的物品的永久结构的过程;这些术语是相对术语,例如,术语“硬化”不一定要求成品层客观上“硬”,只要成品形式比由打印机沉积的液体油墨“更硬”。如在“永久层”中,术语“永久”是指旨在用于无限期使用的事物(例如,如与制造掩模层形成对比,其通常作为制造过程的部分被移除)。贯穿本公开,将描述各种过程,所述过程中的任一个通常可以被实现为指令逻辑(例如,被实现为存储在非暂时性机器可读介质上的指令或其他软件逻辑),被实现为硬件逻辑,或被实现为这些物品的组合,这取决于实施例或具体设计。如本文中所使用的“模块”是指专用于特定功能的结构;例如,当在指令(例如,计算机代码)的背景中使用时,用于执行第一特定功能的“第一模块”和用于执行第二特定功能的“第二模块”是指互斥代码集。当在机械或机电结构的背景中使用时(例如,“加密模块”,术语“模块”是指可能包括硬件和/或软件的专用的部件的集合)。在所有情况下,术语“模块”被用于指代用于执行本主题所涉及的领域的普通技术人员将理解的功能或操作的特定结构,作为在特定领域中使用的常规结构(例如,软件模块或硬件模块),并且不作为通用占位符或用于执行所述功能的“无论任何结构”(例如,“一群牛(oxen)”)的“构件”。当用于指代通信的方法时,“电子”还可以包括听觉、光学或其他通信功能,例如,在一个实施例中,电子传输可以包括信息的光学传输(例如,经由所成像的2d条形码),所述信息由相机或传感器阵列数字化,转换为电子数字信号,并且然后电子地交换。术语“换能器”和/或“致动器”通常以可互换的方式被使用,而不考虑换能器或致动器的形式或类型;例如,“音圈”和“压电换能器”各自是致动器/换能器的示例。
52.此外,本文中参考检测机构并且参考在每个衬底上或者作为打印机压板或传输路径的部分或者作为打印头的部分被辨识的对准标记或基准点。在许多实施例中,检测机构是光学检测机构,其使用传感器阵列(例如,相机)来检测衬底上(和/或打印机内的物理结构上)的可辨识形状或图案。其他实施例不是基于传感器阵列,例如,当衬底被加载到打印机中或在打印机内被推进时,可以使用线传感器来感测基准点。注意,一些实施例依赖于专用图案(例如,特殊对准标记),而其他实施例依赖于可辨识光学特征(包括衬底上的任何先前沉积的层的几何形状或打印机或打印头中的物理特征),这些特征中的每个是“基准点”。当通常提及“光”、“光学器件”或“光学”时,除了使用可见光以外,替代实施例还可以依赖于紫外光或其他不可见光、磁、射频或其他形式的电磁辐射。还要注意,将参考一个或多个打
印头或打印头组件讨论本文中的一些实施例,但是应理解,本文中描述的打印系统通常可以与一个或多个打印头一起使用;在一个所考虑的应用中,例如,工业打印机以三个打印头组件为特征,每个组件具有三个分离的打印头,其具有准许位置和/或旋转调节的机械安装系统,使得组成打印头(例如,打印头组件的打印头)和/或打印头组件可以单独精确对准到期望的网格系统。各种其他术语将在以下被定义,或者以从上下文显而易见的方式的方式使用。
53.i.介绍。
54.图1、图2a

2b和图3a

3e被用于介绍在本公开中讨论的若干技术以及这些技术解决的问题中的一些。
55.更具体地,图1表示与某类型的传输机构相关联的现有技术过程101。在该具体示例中,假设存在要用在打印网格105的选择的节点处沉积的液滴在其上打印的衬底103;打印网格105被图示为在衬底中居中以表示在该位置中,预期的是来自打印头的墨滴将降落在精确位置处(即,在由打印网格的节点表示的位置处),具有转化为层均匀性的可预测性。然而,要注意,虽然以该方式图示,但是打印网格相对于打印机(不具体是衬底)被限定并且延伸到打印可能发生的任何地方(例如,可打印区域可以大于衬底,并且衬底位置中的误差可能潜在地转化为液滴降落位置中的误差)。此外,垂直线和水平线的间隔通常被认为是可预测地间隔开的,然而,这通常基于沿着x和y传输路径的推进是精确准确(和/或线性)的假设。最后,还要注意,虽然此处例示打印机、衬底和打印网格,但是这些问题不是只有打印机才有的,并且本文中描述的技术可以被应用于其中将机械地传输、旋转或移动某事物的各种各样的情况。打印过程、衬底和打印网格的背景将被用作非限制性说明性示例以介绍在本公开中描述的问题和技术。
56.假设当衬底通常如由箭头104所表示那样传输时,打印将发生,并且进一步假设传送系统机构将沿着传输路径107引导衬底;该传输路径在图1中被图示为稍微弯曲,在该示例中表示传送系统中(例如,在一些类型的边缘引导件、轨道或行进器或者用于操纵衬底103的其他构件中)的机械缺陷。要注意,在诸如用于制造如较早前描述的oled显示面板的典型工业打印过程中,衬底在大小方面可能是大约两米乘三米,而路径107中的非线性可能是大约微米或甚至更小。因此,出于讨论和说明的目的,夸大了如图1中描绘的路径107中的弯曲(或其他误差)。尽管在许多应用中,该规模的误差可能是无关紧要,但是在某些制造过程(例如,oled显示器和/或某些其他电子设备在大衬底上的制造)中,该类型的误差可能限制可实现的产品大小、寿命或质量。也就是说,一般来说,液滴必须被沉积在精确位置处,使得它们融合在一起并产生均质层,而不留下间隙或针孔;液滴在降落时仅散布到有限范围,并且所完成层中的表面不规则性可能限制可实现的层薄度,并且以其他方式产生质量问题。甚至液滴降落位置的稍微错位也可能影响产品质量和/或制造可靠性。
57.图1作为一个图在概念上被分成两半,包括左半部和右半部。所述图的左半部示出衬底103和稍微弯曲的传输路径107。衬底103将在通常所表示的“y”维度上沿着该路径107被来回地推进,如由箭头104参考。编号103表示衬底在某点处与打印网格105适当对准;如该图中描绘的打印网格是抽象概念,其中垂直线表示当打印头和衬底相对于彼此被移动时打印头的相应喷嘴的表观路径,而水平线表示数字喷射信号或喷嘴要被重新充电和喷射重复油墨的液滴的其他能力,即,这些水平线的间隔通常表示可以“多快”喷射喷嘴。也许另有
说明,打印网格105具有节点,其中的每个表示喷射油墨的液滴的机会;如较早前所指示,期望的是以根据位置被精确控制的方式来沉积油墨,并且不留下针孔,这根据具有关于每个液滴将在衬底上的何处降落的精确知识部分地实现。进一步注意,液滴被沉积在离散位置处,但是是粘性的,并且因此通常散布以形成不具有间隙或不规则性的连续液体涂层;每单位面积的体积通常预先与最终层的所期望厚度或其他性质相关,并且因此理论上可以以产生所期望效果(例如,在液滴的散布和融合之后促进具有所期望厚度的均匀层(这在美国专利no.8995022中讨论,所述美国专利以引用方式并入))的方式(给定预期液滴大小)来选择液滴密度和相对位置。
58.打印网格105以与衬底103“相交”的方式被图形地描绘在所述图的左半部处,表示打印将通常发生在所期望的液滴降落位置处。
59.不幸的是,传输路径107中的误差(即,弯曲)可能实际上扭曲打印网格105,这意味着液滴不一定降落在它们相对于衬底应该在的地方,因为衬底在其被推进时经历精细位置和旋转误差。图1的右手侧示出了当衬底从沿着传输路径107的第一位置d0(具有相对于(虚拟)理想“参考边缘”109的由103'表示的衬底位置和偏航)被推进到沿着传输路径的第二位置d1(具有相对于参考边缘109的由103"表示的衬底位置和偏航)时的衬底平移和/或取向误差。如所看见的那样,由于传输路径107中的误差(例如,弯曲),衬底经历多个维度上的偏移和旋转误差;在该示例中,误差被认为是当衬底已经被移动到第一位置d0时xy平面内的水平和垂直偏移δx0和δy0以及角偏移δθ0,以及当衬底已经被推进到第二传输路径位置d1时不同的水平和垂直偏移δx1和δy1以及角偏移δθ1。由于这些误差的性质随着衬底被推进而改变,因此这些误差扭曲了打印网格,这意味着虽然计划打印过程应该(理论上)产生所期望的层性质,但是实际上,液滴沉积可能被扭曲,从而可能产生质量问题。如果保持不校正,则这些各种误差可能形成针孔、薄区和其他缺陷,并且那限制了借助打印系统可实现的精度和/或质量;再次,这可能限制设备大小(例如,可能难以不可能以?生产高质量小型化产品或具有更好质量或分辨率的产品,诸如非常薄大面积显示屏)。所提到的类型的误差的影响是扭曲打印网格;例如,虽然系统和打印计划可以实际上假设直线打印网格(图1中的105),但是“y”误差和/或抖动(即,平行于传输路径)实际上扭曲了该打印网格的水平线之间的分离;类似地,“x”维度误差和/或抖动实际上扭曲了该打印网格的垂直线之间的分离,其中结果是各个液滴的沉积位置中的误差。这些类型的误差可能导致各种像素井中的太小或太大流体沉积或者其他不均匀性,从而可能导致成品显示器中的亮度和/或色调变化或者其他误差,在“宏观层”(诸如跨越许多电子部件的封装误差)的背景中,这些类型的误差可能导致层不均匀性并且可能损害层功能。
60.注意,如在该示例中图示,在一些情况下,所描绘的误差可以仅是传输路径107的可重复函数,即,因为在该示例中,传输路径被视为弯曲的,所以存在x维度上的非线性位移、y维度上的非线性位移以及非线性歪斜;其他类型的误差(诸如z维度误差、俯仰和滚动)也可能潜在地在可重复基础上发生,但是未在该特定图中描绘。因此,在诸如用于形成精细(例如,微米或更小规模)电子、光学或依赖于所提到的类型的均匀性的其他结构的工业打印机的应用中,并且在要在一系列衬底上打印作为“装配线”式制造过程的部分的情况下,可能潜在地从衬底到衬底出现相同误差。还存在其他潜在的误差的来源,其可能是只有给定的衬底才有的和/或其可能表示变化的条件,例如,温度变化。
61.虽然已经图示影响衬底行进的误差,但是还可能存在可能影响设备质量和/或过程可靠性的其他类似误差的来源。例如,分轴打印机通常不仅移动衬底,而且移动打印头或相机或其他机械部件。简言之,在移动一个或多个打印头(通常相对于图1在“x”维度上)的系统中,类似路径误差可能导致(一个或多个)打印头中的“x”、“y”旋转或其他误差(相对于图1的维度)。例如,如果打印头在不同位置处具有误差,则这通常还具有扭曲打印网格105的垂直线(即,使它们不均匀地间隔开)的影响。类似的类比可以针对所参考类型的工业打印系统中的其他传输路径类比来陈述。通常期望的是减少这些层的影响以提高层制造中的可预测性和可靠性,并且通常具有制造更薄均质层的能力。
62.为了解决这些问题,一个实施例提供检测和消除一种或多种形式的路径误差的传输路径校正系统。图2a示出了具有两个主要部件的实施例201,所述主要部件包括第一轨道引导部件203和第二可偏移部件205。这两个部件通常将沿由箭头206表示的大致方向上一起移动。在一个实现中,这两个部件可以是被用于接合并沿着“快”轴推进衬底的真空夹持器的部分;在另一实现中,这两个部件可以代替地是例如在轨道上行进并且安装打印头用于在将液滴打印到衬底上时使用的打印头行进器的部分。
63.所描绘的实施例使用光源207,所述光源207以将用于引导或促进所期望的行进(在该情况下,模拟“虚拟边缘引导”的完全笔直行进)的方式来定向光束202。在所描绘的方案中,光源207是静止的,并且其发射的光束202由两个光学检测器208和209感测,两个光学检测器都安装到第二部件。另外,两个分束器211和212被用于以将被用于感测第二部件与光学路径的偏离并且校正该偏离的方式将光从光学路径重新定向到检测器208/209。注意,不是所有实施例都需要所描绘的结构,例如,具体考虑的变化以安装到第二部件的光源为特征,其中一个或多个分束器和/或一个或多个检测器是静止的;其他配置也是可能的,并且本领域普通技术人员将想到所述其他配置。
64.为了校正路径偏离,根据需要将来自所述检测器中的每个的信号馈送到处理电路系统214/215,所述处理电路系统214/215对那些信号应用函数“f”以便产生将作为反馈被应用于校正路径偏离的校正信号;虽然描绘了两个这样的电路系统的集合,但是仅使用一个电路(例如,软件驱动的处理器)或者具有电路元件的显著重叠也是可能的。校正信号继而被馈送到一个或多个换能器“t”,所述换能器“t”立即施加校正以便“清零”与光学路径的偏离;即,有利地,当第二部件205与光学路径同步时,处理电路系统和/或检测器产生为“零”的信号(或者不导致进一步的换能器调节),并且当存在与光学路径的偏离时,其总是驱动返回到零;要注意,并不是所有实施例都需要该结构。在所述图中,看见所描绘的实施例依赖于两个换能器,具体编号216和217;这些换能器中的每个在正交于传输的方向的方向上提供基本上线性投距。在该示例中,在部件203与205之间的相应的相互作用的点(c1/c2)处使用两个换能器提供共模和差模控制,以分别从第一部件203(在箭头213的方向上)线性地偏移部件205并且提供部件205相对于部件203的旋转,如由角量度“θ”所表示的那样。换能器可以是适于所讨论投距的任何所期望类型的换能器,包括但不限于压电换能器;在其中衬底由空气轴承支撑(并且部件205使用真空夹持器来接合衬底)的实施例中,换能器可以有利地是音圈,其以高度的可重复性和可靠性提供相对大的最大投距(例如,从亚微米到100微米或更多)。换能器上的共模和差模控制的组合实质上提供了部件203与205之间的浮动枢转点,所述浮动枢转点通常可以致在“x”方向上被偏移(要注意,在该示例中,图中
所看见的xyz坐标标签是任意的)。为了帮助在部件203与205之间提供机械结构支撑,在一些实施例中,可以使用机械联动装置(“m”)218,所述机械联动装置约束部件203和205在“y”方向上彼此移动,同时准许这些部件之间在“x”方向上的自由偏移和相对xy旋转。在使用音圈作为换能器的情况下,这样的附加结构联动装置可能是特别有利的,以帮助约束在正交于换能器位移的方向的方向上换能器上的任何不必要的负载。编号221提供关于检测器的附加细节,并且示出了二单元设计,其中单元由值“a”和“b”表示;简言之,在一个设计中,来自光源的光击中这些传感器中的一个或两个,并且使用由这些传感器中的每个产生的电压之间的差来相对于光学路径矫直第二部件205。例如,在二单元设计中,值“(a

b)/(a b)”产生与和两个单元的中点的偏离的量成比例的正或负输出;这样的信号可以单独被用于将相关联的换能器驱动到其中光学路径在两个单元之间居中的位置。要注意,在一些实施例中,处理电路系统214/215可以与检测器组合,例如,作为单个单元购买,所述单元提供表示由检测器中的每个单元感测的不成比例信号的数字或模拟输出。
65.在一些实施例中,在多于一个维度上(例如,结合所描绘的坐标系的x和z维度中的每个)感测路径偏离是可能的。针对该偏离的检测,可以使用四单元设计,在图中由编号223表示。例如,值“[(a c)

(b d)]/(a b c d)]”可以被用于感测与所期望路径的x维度偏离,并且值[(a b)

(c d)]/(a b c d)]可以被用于感测与所期望路径的z维度偏离。注意,根据实现,可能需要校正换能器的单独的第二集合(在该图中未看见),以校正在第二(或第三、第四等)自由度上的错误运动;除了换能器位移的方向可以例如沿着z维度之外,换能器的配置类似于图2a中已经描绘的配置。注意,并非所有实施例都需要使用线性换能器,并且相反地,可以针对一个或多个旋转自由度来进行校正,例如,以使表面或边缘水平化并且校正俯仰、偏航和/或滚动。
[0066]
图2a还图示了可以在一些实施例中使用的一些其他可选部件。首先,编号225是指可以被用于对准和/或调节光源207的调节机构。在一个实施例中,光源是激光,并且编号225表示相对于传输的方向改变激光的姿态和/或偏航的基于螺钉的精密安装架。其次,编号227/229是指可以出于相同目的来使用的分束器和检测器,例如,通过以相对于光源207固定的方式来安装这样的检测器,可以周期性地重新校准(并且例如使用调节机构225来调节)光源以确保正确取向。在光学路径的远端处使用标准231以辅助对准和/或自动提供与光源的正确取向相关的反馈也是可能的;在一个实施例中,该标准可以是简单的目标或十字准线(例如,调节激光,直到其光束击中中心),并且在另一实施例中,该标准可以是提供电子反馈(例如,准许光源的手动或自动对准)的检测器/电路。
[0067]
图2b是描绘实现以上介绍的技术中的一些技术的方法步骤251的流程图。如由编号252所表示的那样,所述方法可以在制造系统中实现,所述制造系统具有其中期望校正精细运动、传送系统的位置或取向误差的传输路径;例如,制造系统可以使用用于材料沉积的打印机来执行高精度产品“装配线式”制造,如先前所介绍的那样。最初,可以执行对准或校准步骤253以确保根据需要精确地定向光束以标记笔直行进;例如,如先前所介绍的那样,光束可以被用于借助十字准线对静止目标成像并且由人类操作员手动或基于电子反馈自动调节254,直到光束被入射由十字准线形成的分划板。在典型实现中,校准可以在初始安装时、在启动时、周期性地(例如,每天或每周)、在发生某些里程碑事件时(例如,检测到的误差大于阈值,或温度改变大于阈值量)或根据需要以其他方式执行。然后顺序地引入一系
列衬底255并且将其与打印机的坐标参照系对准以确保那些衬底上的各个面板产品相对于光束处于已知位置中(例如,如由正确对准的激光形成);以下将进一步讨论该过程,但是在一个实施例中,针对每个传输路径的光学对准标记的组合(例如,针对夹持器和打印头的位置反馈)以及两个基于换能器的误差偏移系统和相关联的光学路径的使用有效地限定了打印机的坐标参照系并调整该坐标参照系中的运动;在该系列中的每个给定衬底可以通过在给定衬底上成像基准点并调节衬底位置/取向或打印配方而单独地对准到该坐标参照系,使得打印将根据需要精确地在每个面板上发生。打印然后在对准的衬底上发生;当操作每个传送或传输系统时,按照编号255动态地测量误差(即,与每个标记的光学路径的偏离),可选地针对多于一个传输路径和/或每个传输路径一个维度(如由编号257所指示),并且可选地使用一个误差校正系统来校正多维误差(例如,使用4单元检测器设计的x和z偏离)(按照编号258)。然后将动态校正259作为反馈被应用以瞬时校正误差并改变“第二部件”相对于第一部件的位置和取向,以便将与相关联的光学路径的偏离驱动到零,即,使得所传输的“物品”(例如,衬底、相机、打印头或其他元件)行进所期望的完全笔直路径,尽管存在仍可能影响传送系统的微观抖动。如先前指出的那样,在一个实施例中,可以可选地通过使用位置调整系统来辅助沿着传送的方向(例如,在平行于用作引导件的光束的方向上)的位置调整,例如,所述位置调整系统测量接近于传送路径的胶带上的标记,例如,针对沿着传输路径的每微米的行进具有对准标记;因此,在这样的实施例中,依赖于基于换能器的校正系统来校正在正交于所标记的光学路径的方向的方向上的路径偏离以及旋转偏离(例如,可选地使用两个或更多个换能器(按照编号265)和对两个或更多个换能器的差模控制(按照编号267))。结果是被传输的物品遵循虚拟理想路径,如较早前提到并且如由编号269所标识的那样。
[0068]
已经介绍基于换能器的校正和光导的使用,现在将再次在工业分轴打印机环境的示例性背景中讨论到路径误差控制的应用。
[0069]
图3a示出了用于减少推进衬底(诸如来自图1的衬底103)的夹持器系统中的传送路径误差的实施例301。更具体地,再次假设衬底将沿着由箭头104表示的路径来回推进。在该示例中,将使用夹持器来推进衬底;夹持器的第一部件302将沿着路径107(来自图1)行进,通常沿着在“y”维度上延伸的轨道行进。夹持器还具有两个换能器(t)305和306,其可操作地连接第一部件302与第二部件303,第二部件303接合衬底的边缘。在一个示例性情况中,衬底被支撑在浮台上方的空气轴承上以提供几乎无摩擦支撑;在其他示例中,其他机构可以被用于支撑和传输。控制两个换能器中的每个,以沿着共同方向(例如,如图中所图示的“x”维度上)相对于第一部件位移第二部件,如由箭头310所表示。可以独立控制每个换能器,从而导致如下情况:“共模”控制在相应的接合的点处在x维度上线性地朝向和远离第一部件302偏移第二部件,而“差模”控制围绕枢转点“x
pvt”相对于第一部件枢转第二部件。因为换能器可以以具有共同和差动驱动部件两者的方式被电子驱动,所以枢转点“x
pvt”被视为浮动枢转点;在一些实施例中,该浮动枢转点可以是抽象概念,而在其他实施例中,机械结构提供枢转,同时还提供夹持器的两个部件之间的结构耦合。注意,虽然该图将夹持器示出为在衬底的左上角附近接合衬底,但是在典型环境中,可以期望夹持器沿着衬底的长度中途接合衬底,例如,以为换能器提供往复力矩(例如,以促进对共模和差模位移的控制)。
[0070]
第一部件302遵循来自图1的误差拖累(encumber)的路径107,而第二部件锁定到
被传输的物品(例如,在该情况下,衬底103,例如,使用真空)并且被动态偏移以便遵循笔直路径。换能器305和306被视为独立可控的以如由箭头308和309所指示那样移动衬底,并且以使得精确消除路径107中的x维度和θ旋转引起的误差的方式被控制,使得衬底运动跟踪理想“参考边缘”(参见来自图1的线109)。注意,在替代设计中,代替具有彼此平行的线性投距,换能器305可以实现旋转,而换能器306可以实现线性投距,或者可以使换能器在“y”维度或任何其他期望的维度上产生偏移,具有减轻衬底位置或旋转误差的对应效果。在图3a中,夹持器的第一部件302沿着“y”维度移动,而换能器305和306各自经由在相应接触点“c”处的接触沿着“x”维度沿着线性运动的范围推动和拉动衬底。同样,在该示例中,每个换能器可以是线性电机、压电换能器、音圈或另一类型的换能器。
[0071]
在该示例的分轴打印系统中,衬底针对特定“扫描”或光栅运动相对于(一个或多个)打印头在“y”维度上被推进;因此,在该示例中,“y”维度还形成“深入扫描”维度。然后针对随后的扫描在“x”维度上移动(一个或多个)打印头以重新定位该(一个或多个)打印头(即,在“交叉扫描”维度上);然后针对随后的扫描在相反方向上推进衬底,其中连续的扫描继续,直到已经形成整个液体涂层。然后可以推进衬底(通常从打印机推出、推进到另一室),其中液体涂层被固化、干燥或以其他方式处理,以便将液体涂层转换为具有期望的电气、光学和/或机械性质的永久结构。然后打印系统准备好接收另一衬底,例如,以根据共同预先定义的“配方”在随后的衬底上执行类似打印。
[0072]
较早前指出,沿着传输路径107(来自图1)的误差可能潜在地导致多个维度上的误差,即,不仅是x维度上的偏移。借助针对位置调整(例如,使用如较早前提到的对准标记)的传送系统,这可能不太受关注,但是在其他系统中,该路径的角度中的变化也可能导致衬底的y位置中的非线性。在这样的实现中,可以可选地使用用于校正“深入扫描”维度上的衬底运动的其他形式的构件311来校正y维度误差;选项包括例如使用第三换能器314来实现夹持器的第一和/或第二部件在深入扫描维度上的投距,以规格化衬底的y维度推进。在其他实施例中,反馈可以代替地被用于调节电子控制信号315(例如,作为反馈信号、增量信号或电子驱动信号)用于夹持器的推进,以产生轻微速度增加或减小(δv)来抵消y维度误差,或者可以致使夹持器的运动匹配如以上介绍的位置标记。在又一可选实施例中,还可能的是在软件中执行调节,例如,计算和编程各个y位置相关喷嘴喷射延迟(如由框316所表示),即,在一些实施例中,当衬底和(一个或多个)打印头以正好抵消衬底相对于打印机的“y”维度位置误差的方式在“y”维度上相对于彼此移动时,打印头的喷嘴可以被“告知”稍早或稍后打印。此外,按照编号317,在另一实施例中,调节用于定时喷嘴喷射的“触发”信号,以具有移位打印网格的水平线的效果(参见来自图1的编号105)以便抵消衬底相对于打印机的位置误差,这是可能的。注意,并非所有实施例都需要夹持器的“深入扫描”或“y轴”补偿。
[0073]
图3a还示出了用于限定期望行进的光学系统;如较早前介绍的那样,光束318在行进的方向上(例如,在该情况下,平行于y维度,如图中所参考)从光源319(例如,激光)被定向。当夹持器和衬底沿着它们的传输路径移动时,使用至少一个传感器或检测器320来对该路径成像并检测与光束318的偏离。有利地,至少一个传感器或检测器320以固定到夹持器的第二部件303的方式被安装,使得当行进发生时,使用源自传感器或检测器320的反馈信号在x维度上和xy取向上重新取向和位移衬底,使得衬底运动恰好对应于所标记的光学路径(318),尽管夹持器的第一部件的运动继续经历机械抖动。如较早前指出的那样,在所考
虑的变化中,光源319和(一个或多个)传感器/(一个或多个)检测器320可以被不同地配置,例如,其中使用安装到夹持器的分束器光学器件将光源319安装到夹持器的第二部件303等等;这样的设计变化也完全在熟悉光学器件的技术人员的技能内。
[0074]
考虑图3a的主题,应该观察到,通过在机械传送系统中使用两个或更多个换能器,可以校正传输路径中的误差或其他运动误差(例如,针对非线性引导件或轨道或边缘)。虽然路径误差可能存在,如由图1中的编号107所表示,以上介绍的技术和结构试图与传输路径中的该可重复误差“共处”(例如,夹持器的第一部件302继续行进该误差拖累的路径),但是换能器实现投距或其他校正以在至少一个维度上均衡和/或消除该路径误差,并且因此,被移动物品(在该示例中的衬底)行进理想化路径,诸如由图1中的编号109所表示。在一个实施例中,这些运动校正可以通过两个或更多个换能器(例如,换能器305和306,每个换能器借助在基本上正交于箭头104的方向的方向(例如,310)上的线性投距独立可控制)被机械地实现,每个换能器具有彼此平行并基本上正交于传送的方向的线性投距。
[0075]
虽然这些技术可以被应用于几乎任何机械传送系统,但是较早前提到,可能受益于这些技术的一个领域涉及其中墨滴必须被沉积在非常精确位置处的工业打印机。例如,一个考虑的实施例是如用于制造发光设备(诸如有机led显示设备(例如,蜂窝电话屏幕、hdtv屏幕以及其他类型的显示器)以及诸如太阳能电池板的“面板”设备)的打印机。在这方面中,在以上讨论的应用中(例如,其中在数米宽和数米长的衬底上打印),许多常规系统依赖于气浮台来在打印期间推进衬底。可以小心地控制这样的系统中的气体进入和排出,以避免将可能在成品层中潜在地产生缺陷的影响(例如,温度、静电荷累积或可能影响油墨行为的其他影响)传递给衬底。换句话说,使用气流来在衬底下方形成流体轴承,以形成在打印期间衬底在其上移动的基本上无摩擦表面;在这样的应用中,来自图3a的第二部件303可以支撑接合衬底的真空吸盘,或接合衬底的相应部分的多个真空锁。在这样的应用中,为了实现用于消除非线性并提供主路径推进的“微米级”(或更小)投距,换能器305和306可以有利地被形成为音圈,所述音圈使用压缩和扩展(即,在垂直于由浮台的气体轴承支撑的力的方向的方向上)来实现用于实现与衬底的精确打印头和喷嘴对准的微观投距。也就是说,特别是对于电子扁平面板制造,并且特别是对于oled显示设备制造,已经发现(无摩擦)浮动支撑和真空夹持器的使用对于最小化缺陷和最大化设备寿命是很重要的,并且使用音圈作为换能器提供了用于在这样的系统中提供所需投距的有效部件。然而,还可以使用其他类型的换能器来实现与特定类型的应用相关的投距,例如,通过使用压电换能器、线性电机或其他类型的换能器。在这样的系统中,浮动机械枢转机构可以可选地被用于辅助音圈提供用于误差校正的结构联动装置和机械支撑。
[0076]
图3b提供了类似于图1的视图的视图321,但是进一步图示了使用图3a的机构可获得的结果。更具体地,图3b示出了在来自图3a的衬底103和夹持器沿着路径107推进时的来自图3a的衬底103和夹持器。与图1一样,再次假设路径107具有表现为某种形式的弯曲或变化的误差;再次,这可能是边缘引导件、轨道或其他机构中的误差——该误差将位置和/或旋转误差传递给夹持器。然而,在该情况下,夹持器被视为具有换能器“t”,所述换能器“t”被控制以便抵消该误差,例如,以补偿或均衡路径107中的变化的音圈位移的形式。再次注意,相对于图3b的比例,误差的幅度被视为极大地夸大了,例如,实际上,路径可以是数米长(例如,针对3米长衬底通过房间大小的打印机来传输),而弯曲在规模方面可以是微米或亚
微米的数量级。
[0077]
在夹持器沿着路径的位置d0处,将从图1回想起,原生传输路径误差等于δx0、δy0和δθ0。然而,对于图3b的系统,换能器被致动以位移和/或旋转衬底,如在图3b的右下侧处看到的并且由编号103'表示的那样。即,换能器“t”相对于夹持器的第一部件和轨道或边缘引导件107位移夹持器的第二部件和衬底,以便具有绝对位置x3、y3和θ3。在图3b的上下文中,量x3表示有效限定与误差拖累的传输路径107的虚拟边缘323偏移的绝对x位置,量y3对应于用于使其相对于深入扫描(或传输)方向偏移到任意“平滑”或规格化推进(330)的衬底的可选定位偏移,并且量θ3对应于衬底的期望角取向;对于图3b的示例,目前可以假设y3和θ3为“零”,例如衬底被取向以便精确地垂直(即,相对于浮动支撑台成直角,没有“y”维度校正,尽管并非所有实施例都必须是这种情况)。在图3b中,打印网格在编号105'处被描绘成相对于衬底103'具有一致的x和θ关系;当衬底从位置d0被推进位置d1时,控制换能器以便维持衬底与打印网格的垂直线之间的该一致位置关系,即,使得衬底被对准(尽管沿着路径107有误差)以具有绝对位置x3和θ3,并且因此在103"处被描绘为相对于105"处的打印网格恰好具有该关系。注意,在这些示例中,虽然打印网格被图示为相对于衬底维持预先确定的关系,但是打印网格由打印头定位和衬底以及打印头传送系统来限定,并且真正期望的是打印头和衬底传送机构相对于彼此维持一致的预先确定的关系,并且由该联动装置建立的坐标系相对于被制造的每个产品被精确对准;在一些实施例中,首先校准(和调整)打印机坐标参照系,以便有效地限定打印网格,并且此后每个衬底(或在其上制造的产品)在其被引入(即,引入到打印机)时通过每个产品或每个衬底对准过程相对于打印网格被特别对准,这将在以下进一步例示的那样。
[0078]
在图中的不同位置处描绘了方程式以指示如何维持恒定的位置关系。更具体地,将回想起,位置d0处的传输路径107中的原生可重复误差等于δx0、δy0和δθ0的位置和旋转偏移。因此,控制换能器“t”以便增加δx2、δy2和δθ2的进一步偏移,其中这些值根据沿着传输路径在位置d0处检测到的误差来应用。即,在一个实施例中,这些值是误差δx0、δy0和δθ0的负值,即,它们精确地抵消误差并且可选地将衬底偏移到某一预先确定的x/y/θ值。在一个实施例中,所描绘换能器“t”仅校正x和θ中的衬底位置(例如,可选地使用位置反馈/调整系统来实现任何“y”维度校正,诸如先前所描述的那样)。注意,在位置d1处,如何控制换能器以便根据传输路径107上的位置处的不同误差来增加不同偏移,即,增加δx4、δy4和δθ4的偏移。如图3b中所描绘的那样,值x5和θ5可以恰好等于值x3和θ3,但是再次,并非所有实施例都需要是这种情况。
[0079]
在许多方面中,微米级或更好的位置控制不像其可能看起来那么直观,例如,在一个实施例中,夹持器传送系统和打印头传送系统中的每个安装相机,所述相机被用于找到共同对准标记,并且从而针对匹配所述两个传输路径的坐标系建立原点。该过程以及用于这样的系统中的(一个或多个)打印头和衬底中的每个的传送系统有效限定了打印机的坐标参照系(并且在很大程度上确定了可以根据其沉积液滴的打印网格的配置)。较早前通过引用合并的美国临时专利申请no.62/459402提供了与这些相机的使用、位置检测和相关校准有关的信息;基本上说,除在在一个公开的系统中找到共同坐标(或“原点”)点以外,每个传送系统使用光带和光学传感器来提供精确的(例如,逐微米)位置检测和反馈,使得传送系统(例如,夹持器的第一部件)确切“知道”其相对于打印机的坐标系的位置,并且这些各
种部件协作以有效限定完整的打印机坐标系;实际上,这样的系统的使用可以避免在传输的方向上对部件偏移的需要,例如,夹持器在传输的方向上被简单地驱动到特定的适当位置值。
[0080]
一旦通过所参考的相机对准过程建立“原点”,所述两个传送系统就被铰接以确定每个传送系统的相机与传送系统的参考点(例如,例如对应于打印头喷嘴位置)之间的相对坐标,并且这然后准许相对于打印机的坐标系的任何点的精确识别,假设正确理解关于坐标轴之间的关系(例如,正交性)。如较早前所指出的那样,在该系统中,打印机对液滴降落位置的“理解”取决于打印网格,所述打印网格又由该坐标系来限定;这样的系统中的传输路径运动误差如果保持不校正,则可能潜在地导致其中特定打印网格位置(例如,与对组合的特定夹持器/打印头位置的理解相关联)与这些部件的实际位置偏离的情况。通过使用本文中描述的各种设备以本文中描述的方式校正传输路径误差,这准许系统校正该路径误差,使得衬底和打印头各自以对应于打印网格假设的方式来定位。事实上,如本文中其他地方指出的那样,甚至可以使用可选旋转偏移(例如,θ3和θ5的非零值)来校正误差(诸如传输路径之间的微小非正交性),和/或如先前提到的通过调节光导(例如,用于一个或多个传输路径的光束)来校正传输路径中的非正交性。
[0081]
继续由图3b提供的示例,然后被引入到系统中的每个衬底具有被识别并且用于在打印期间精确理解衬底(或其上的面板产品)的位置的一个或多个基准点;当引入每个衬底时,(例如,使用相机中的一个或多个)检测其基准点,并且可以使用机械系统来适当取向/对准衬底以便对应于预期位置(注意,该过程并非对于所有实施例都是必需的,例如,调节打印机控制信息,即,通过修改打印配方和/或喷射触发器或细节来适应已知衬底未对准或迷失取向,这也是可能的)。
[0082]
图3b的底部部分示出了如何驱动夹持器上的两个线性换能器(例如,音圈)以校正旋转误差以及以对应于理想化边缘(例如,通过“x”维度上的位移)的方式在位置上偏移衬底。更具体地,传输路径的局部化部分由编号327表示为具有相当大的曲率,其与传输路径的理想化笔直边缘109偏离。在衬底与传输路径之间的两个有效接触点(分别表示为“c
1”和“c
2”)处,该误差被分别假设为“x
i”(描绘为在负方向上相对于理想化笔直边缘的偏移)和“x
j”(描绘为在正方向上相对于理想化笔直边缘的偏移);此处,假设期望将衬底的左边缘(或衬底的可打印区域)精确定位在来自理想化传输路径(例如,对应于所描绘的虚拟边缘323)的绝对位置“x
k”处;编号105'表示打印网格的轻微偏移以便适应由系统产生的“x”位置误差的整个范围,并且可选地提供一些轻微缓冲。为了实现该校正,位置“c
1”处的正误差(即,x
i
)被进一步偏移“x
k

|x
i
|”的量,而位置“c
2”处的负误差(即,x
j
)被进一步偏移“x
k
|x
j
|”的量。为此目的控制所述两个所描绘换能器“t”,并且因此使衬底相对于理想化笔直边缘矫直;根据相关位置处的误差在夹持器沿着传输路径107的移动期间的所有其他时间时执行类似校正,即,使得衬底遵循与绝对位置“x
k”相关联的虚拟路径。
[0083]
关于该讨论,应注意几点。第一,虽然夹持器在该图中被描绘为单个单元,但是实际上,夹持器可以由许多部件(例如,前述第一和第二部件,或者作为在不同位置处接合衬底的一系列分布式2个、3个、5个或另一数量个夹持器或夹持器部件)组成。第二,虽然在该实施例中,所述两个换能器被描绘为平行线性致动器(例如,各自是音圈或压电换能器),但是并非所有实施例都需要这样。即,根据实施例,换能器“t”可以被串联耦合,并且可以是旋
转的、线性的或其他类型的致动器;在又一些其他实施例中,可以使用多于或少于两个换能器。第三,如以上指出的那样,存在用于识别沿着传输路径的位置的多种机制,例如,信号(例如,驱动信号、定时信号等)可以被用于该目的,如由编号328所表示,或者可以使用位置传感器329(诸如相机);在一个具体考虑的实施例中,如以上引用和在美国临时专利申请no.62/459402中所讨论,位置标记系统和位置检测器被用于每个传送路径,以测量和/或调整相关联位置(例如,用于打印头传输和衬底传输)。显然,许多替代方案是可能的。
[0084]
如较早前提到的那样,制造装置或系统可以具有多个传送路径;在分轴打印机的背景中,在如较早前提到的一个实施例中,可以根据单独打印头和衬底传输路径来限定打印机坐标参照系。使用图3c来讨论源自第二传输路径(诸如打印头传输路径)中的不准确性的位置误差。这样的背景通常由图3c中的编号351描绘。衬底由夹持器在第一维度上推进(即,使用一个传送系统,如由箭头104所表示),并且打印头在第二维度上沿着第二传输路径356被推进(即,使用另一传送系统,如由箭头354所表示)。在打印头沿着与后面的传送系统相关联的传输路径的第一位置353处,打印头经历δi0、δj0和δφ0的误差;注意,变量i、j和φ表示x和y偏移(以及xy平面中的角旋转),但是使用该i、j和φ代替x、y和θ来将该示例与夹持器传送系统的示例区分开。如图的右侧处的虚线(phantom line)中所示,当打印头被推进到位置353'时,误差是δi1、δj1和δφ1。再次,该误差是沿着传输路径356的位置的函数,其中误差中的变化可能是线性的或非线性的。如果保持不校正,则该误差还可能扭曲打印并产生如较早前提到的制造精度问题。注意,在该示例中,假设使用所描绘的夹持器(及其换能器“t”)来校正衬底103相对于夹持器的传输路径的任何运动,但是问题在于打印头行进器也可能产生误差,从而导致打印头的x、y或θ误差,并且这改变从打印头的喷嘴喷射的液滴的预期降落位置。这些误差的影响相对于如由箭头355所指示的预期打印网格357例示,即,通过扭曲的打印网格257'看见非预期的打印头旋转(和/或非预期“x”维度位移)的影响(以类似的方式,“y”维度上的非预期的打印头旋转位移将有效地导致垂直打印网格线的

挤压在一起’)。
[0085]
在该图的上下文中,还期望打印头经历理想的运动,即,不由非预期机械误差表征的运动。也就是说,在该示例中,期望打印头还遵循虚拟理想(例如,笔直)传输路径325,诸如将有效地对应于未受扰动的打印网格(例如,由编号357表示);在一个实施例中,这通过致使所传输的物体(即,打印头)遵循由垂直线109表示的虚拟的“理想”夹持器运动以及由水平线325表示的虚拟“理想”打印头运动两者来实现。
[0086]
以与夹持器路径校正几乎相同的方式,用于打印头传输路径的传送系统可以可选地还使用光导(例如,激光源以及相关联的光学器件/检测系统)和换能器的集合来促进理想化打印头定位;为此,响应于动态感测的误差,换能器有利地提供与适应打印头的整个“y”位置误差的范围的任意“绝对”位置的位移,可选地提供一些轻微缓冲,使得打印头运动对应于虚拟路径369,该虚拟路径369还提供对应于“偏移”打印网格(来自图3b的105')的固定已知位置。
[0087]
图3d提供了旨在纠正此类误差的系统的图示361。即,图3d示出了用于在由箭头354指示的大致方向上支撑一个或多个打印头的横向运动的第二传输路径356。打印头组件包括沿着传输路径356(例如,沿着轨道或引导件)骑跨的第一“轨道引导”部件363以及安装(一个或多个)打印头的第二可偏移部件364。这些第一和第二部件再次通过一个或多个换
能器365被可操作地耦合。在该示例中,换能器各自是线性致动器,其支持在“y”维度(和/或“z”维度)上偏移第二部件的微投距,其中再一次使用共模和差模驱动来选择性地实现线性位移和/或xy平面旋转(θ)。如由编号367和编号367'两者(每个都表示沿着“交叉扫描”或“x”维度的相应位置处的(一个或多个)打印头)所表示的那样,校正准许(一个或多个)打印头遵循不由机械误差表征的虚拟理想路径369(即,即使第一部件363继续行进误差拖累的第二传输路径356)。再次定位光源370以定向光束371,以便检测和校正正交于光束的方向的维度上的抖动;注意,根据设计(以及打印头组件上的大小和/或可用空间),可以期望使第二部件364安装光源并检测相对于静止检测器和/或光学器件(图中未示出)的光束偏离,而不是检测检测器和/或光学器件相对于静止光束的运动。正如与夹持器实施例的情况一样,可以控制图3d的换能器以将打印头偏移到绝对y位置(即,对应于线369),使得当打印头在位置367处时,δi0、δj0和δφ0的前述误差进一步被偏移δi2、δj2和δφ2,并且使得当打印头在位置367'处时,控制换能器以偏移打印头以增加偏移δi4、δj4和δφ4;i和φ通常在位置367和位置367'处具有恒定值并且两者也通常为零,但是再次,并非所有实施例都需要这样。正如与先前夹持器示例一样,所描绘的换能器配置仅是示例性的,并且可以使用不同换能器(例如,旋转换能器),并且可以将其应用于不同传送系统和/或维度。此外,正如与先前示例一样,在该实施例中,所描绘的换能器使用共模和差模控制两者来偏移打印头以实现浮动枢转点;结果是所期望的“无误差”传输路径325被偏移到任意位置369,足以包含可归因于第二传输路径356中的缺陷的任何“y”或深入扫描维度抖动。如由编号355'所指示,这些动态应用的校正(以及如较早前提到的夹持器校正的可选使用)的结果有效地将打印网格规格化,如由编号357"所指示的那样。注意,如由功能框372所引用的那样,使用另一换能器373或使用驱动信号校正技术374和/或位置反馈/调整技术,如较早前所讨论的那样,以偏移打印头组件中的部分或全部的位置以校正交叉扫描位置误差也是可能的。
[0088]
考虑到目前为止讨论的原理,衬底路径到“虚拟”笔直边缘和打印头路径到“虚拟”笔直边缘中的每个的校正准许衬底和打印头两者以以便符合打印网格假设(例如,打印机的坐标参照系)的方式来放置,尽管存在由机械系统产生的精细误差。这些技术可以可选地与驱动控制技术(或用于沿着每个所传输物品的传输的维度校正每个所传输物品的其他描述的技术)组合以进一步提高系统准确度。再次,这些技术也还可以被扩展到其他运动维度以及制造和/或机械系统。
[0089]
图3e呈现了另一示例375,即,其中可以使用与第二传输路径相关联的一个或多个换能器“t”来校正一个传输路径中的误差的替代实施例。在该情况下,可以假设夹持器组件包括两个线性换能器,再次以共模和差模来控制所述两个线性换能器以在没有固定枢转点的情况下实现交叉扫描偏移和旋转校正。注意,在该图的情况下,误差再次是微米或纳米级;因此在图中大大夸大所描绘的角度和偏移以辅助描述。在该情况下,所述图示出了“两个夹持器”的图标,尽管实际上,对于两个相应扫描,这些图标表示完全相同的夹持器和沿着“深入扫描”维度的夹持器的位置;然而,在该情况下,传送路径中的一个(即,用于打印头组件的路径356)不具有其自己的基于换能器的误差校正系统(或者,作为选项,其确实具有这样的系统,但是该描绘对应于其中将进一步驱动夹持器的误差校正系统以校正坐标轴非正交性的实现)。因此,在该示例中,控制夹持器的误差校正系统以也校正正交于光束371的打印头传送路径抖动,或校正传输路径之间的非正交性;也就是说,在该示例中,通过将附
加减轻偏移添加到夹持器的第二部件303中(例如,通过组合与多个传送系统的所期望路径的偏离/误差校正)来校正打印头传送路径中检测到的偏离(或非正交性)。在该实施例中,因此,应该假设两个夹持器表示换能器控制信号的两个替代集合,其分别校正打印头位置373'处的打印头系统误差(或非正交性){δi0、δj0和δφ0}和打印头位置373"处(即,对应于相应扫描)的打印头系统误差(或非正交性){δi1、δj1和δφ1}。也就是说,即使结合图3b假设通过使用由夹持器系统的换能器提供的减轻偏移和角度,“y”维度上的夹持器传输已经被校正到理想边缘(与夹持器传输路径有关),在一个实施例中,也可以使用这些相同换能器来校正打印头路径中的误差(或其他误差)。如描绘的那样,增加进一步偏移和/或旋转以便有效地重新定位衬底,以便具有相对于打印头的预期位置和取向(例如,以匹配打印头误差的方式产生运动,如由替代变换的边缘107'"和107"”所表示的那样)。还可以应用其他误差校正技术来增强这些过程。
[0090]
如前述讨论所暗示的那样,虽然先前的示例示出了一个或两个传输路径中的误差的校正,但是参考图3e描述的原理可以被应用于校正任何数量的传输路径(例如,一个、两个、三个、四个、五个等等)中的精细误差,其中对多个传输路径的校正被应用于单个驱动路径(例如,应用于用于衬底传送的换能器)或者经由减轻应用于第二较少数量的传输路径的校正来校正第一数量的传输路径中的误差。如指出的那样,该讨论还适用于对非正交性的校正,例如,在夹持器和打印头传输路径不精确地处于90度间隔的情况下;这可以被视为等同于所测量的打印头x位置相关误差的情况,其中通过偏移任一传送系统中的所传输部件来应用对应校正。还要注意,虽然术语“传输路径”在图中被例示为沿着曲线路径的位置变化,但是以上讨论的原理和精细误差校正过程还可以被应用于校正任何维度(即,包括旋转和精确角取向)上的精细误差——例如,在其中机构被旋转的实施例中,测量角变化率或取向中的“抖动”并且使用如以上例示的换能器和/或驱动信号校正来校正这样的精细误差,这是可能的。最后,虽然图3e示出了将打印头传输路径误差(或其他非夹持器误差)考虑到夹持器校正中,但是所考虑的是,这些各种传输路径是可互换的,例如,可以使用打印头系统误差

校正换能器来校正夹持器系统位置误差。
[0091]
图3f指示以上呈现的技术可以按许多不同形式来实现,以校正传输路径误差,如通常由编号381所表示的那样。在用于制造应用的打印机的背景中,可以以将被用于例如作为装配线式过程的部分在连续基础上在许多衬底上可重复打印的方式预先存储或高速缓存打印配方,如由编号382所指示的那样。作为非限制性示例,本文中描述的技术然后可以被应用于校正沿着与衬底的运动、一个或多个打印头或者打印头组件的运动、相机组件或检查工具的运动等等相关联的路径的精细运动误差。注意,被设计成将误差驱动到零的系统的一个优点在于,就误差校正

路径偏离而言,可以大大忽略各种其他环境变量(诸如温度)的影响,无论温度如何,都驱动路径校正,使得在传输期间的位置和取向精确符合光束或引导件的运动。这些技术准许沿着这些传输路径的运动自动校正精细误差,以便使衬底(或可选地,这些系统中的任何系统)的运动对应于理想路径,尽管实际传输驱动机构(例如,夹持器、边缘引导件、行进器等的运动)仍被路径误差拖累,这产生非预期偏移、非线性和其他误差。一般来说,校正由独立于打印配方的子系统以准许打印计划假设衬底被理想放置的方式完成。例如,在一个实施例中,本文中描述的结构提供了用于抵消相对于传输路径的第一维度上的误差或非预期偏移“δx”的构件,其中第一维度独立于传输路径(意味着
第一维度包括至少一个与其正交的分量)。这样的构件可以包括至少一个换能器,根据传输路径位置控制所述换能器以减少或消除“δx”,如由图3f中的编号383所表示的那样。这样的构件通常包括如下换能器:其被电子地控制以根据动态误差实现位置位移,所述动态误差根据沿着传输路径的位置和/或其他因素变化。如由编号384所表示,这些结构(或结构的不同的、可能重叠的集合)可以提供用于在第一维度上在特定任意位置处(例如,在来自图3f的实施例中在“x
3”处)限定虚拟边缘并且相对于传输路径(或被传输的结构)将夹持器部件偏移到这样的位置的构件;如前,这样的构件通常还包括换能器以及致使换能器消除或均衡误差的相关联的硬件和/或指令逻辑。按照编号385,在另一实施例中,本文中描述的结构提供了用于抵消相对于传输路径的第二维度上的误差“δy”的构件;该第二维度可选地独立于传输路径,但是其还可以(替代地)表示传输路径的共同维度或者以其他方式通常与传输路径同义。这样的构件可以可选地包括至少一个换能器,根据传输路径位置(和/或其他因素)来控制所述换能器以减少或消除“δy”,诸如例如,通过针对以上描绘的实施例校正所传输“物品”的位置,或者用于以其他方式调节沿着传输路径的速度或运动,或使用如较早前提到的位置反馈系统来减少或消除“δy”。在又一个变型中,按照编号386,可以被应用于抵消“δy”的相同结构可以提供用于在第二维度上在特定(绝对或相对)位置处(例如,相对于以上实施例在非零“y
3”处)限定虚拟边缘并且将传输路径(或被传输的结构)偏移到这样的位置的构件;这样的构件通常还包括换能器和致使换能器在物体沿着传输路径被推进时根据动态感测的误差实现位置位移的逻辑。在一个实施例中,该构件可以包含另一传输路径或相关联的误差校正系统,例如,与打印头传输相关联的误差校正系统(例如,以便补偿喷嘴喷射时间、衬底、打印头或其他位置误差或者其他的误差的来源)。在又一实施例(387)中,类似于以上所讨论那些换能器的换能器可以被应用于抵消旋转误差(δθ);在一个实施例中,该构件可以包括将电能转换为结构旋转的单个换能器,并且在其他实施例中,两个或更多个位置换能器可以被应用于相同效果。例如,如上所述,一个实现可以使用两个音圈,每个音圈是线性换能器,当其独立操作时提供被传输的物品的旋转调节,其中浮动机械枢转机构用于提供支撑音圈的结构刚性。这些结构(或结构的不同的、可能重叠的集合)还可以提供用于相对于以上讨论的第一和第二维度以特定(绝对或相对)角关系(例如,在以上实施例中,以“θ
3”)限定(388)虚拟边缘并且用于以对应于这样的取向的方式偏移传输路径(或被输送的结构)的构件。在又一实施例(389)中,本文中描述的结构提供了用于抵消相对于传输路径的第三维度上的偏移“δz”的构件,其中第三维度可选地独立于传输路径以及以上提到的第一和第二维度。这样的构件再次可以包括至少一个换能器,由硬件和/或软件逻辑根据动态测量的误差来控制所述换能器以减少或消除该误差;还可以使用换能器和支持逻辑来在z3处限定虚拟边缘(390)。按照编号391和相关联的省略号的组合,这些技术可以被应用于多个自由度,包括三个位置维度中的任一个和三个旋转维度中的任一个(即,偏航、俯仰和/或滚动)中的校正和/或偏移。在一些实施例中,如由编号393所表示,用于校正未对准的构件可以被应用于将衬底对准到打印机的坐标参照系;这样的构件可以包括位置传感器(诸如相机)、搬运装置或其他传输设备、处理器和相关联的支持指令和/或硬件逻辑,其相对于所期望的打印重新定位衬底(或相反地,调节打印以匹配错误对准的衬底)。按照编号395,用于校正打印头(ph)中的误差和/或对准打印头(ph)的构件可以包括支持浮动枢转点和/或共同和差分校正模式的换能器,如上所述。按照编号396,所述系统还可
以包括用于重新对准或调节光源(例如,通过调节激光器的姿态和偏航)的构件,以便提供校准的路径和/或打印机坐标参照系。系统还可以包括用于校正坐标参照系的(非)正交性的构件(397)。
[0092]
应注意,所参考的维度参考中的每个(例如,“x”、“y”、“θ”或其他维度)是任意的,即,这些可以是指任何维度并且不限于笛卡尔坐标、角坐标、正则坐标或直线坐标;在一个实施例中,“x”和“y”维度分别对应于制造系统的“交叉扫描”和“深入扫描”维度,但是并非所有实施例都需要这样。
[0093]
通过以这样的方式校正运动误差,所描述的过程提供了“虚拟”和/或理想和/或笔直的传输路径,尽管机械运动系统仍可能被拖累,并且可能继续跟踪存在的可重复缺陷。应用于制造系统(诸如前述工业打印机)的背景中,这些技术提供了用于使能精度定位和制造的强大工具。
[0094]
ii.与分轴制造系统相关联的在线和离线过程。
[0095]
图4a

5被用于讨论与典型分轴制造系统相关联的一些细节。图4a被用于讨论这样用于制造系统中以沉积将形成电子设备的层的材料的典型扫描运动,而图4b被用于讨论依赖于打印机和处理室的特定制造系统的配置。图4c将被用于讨论其中一系列衬底中的每个衬底与由打印机使用的坐标参照系对准的过程,而图5将被用于讨论制造电子设备(或这样的设备的特定层)的过程。
[0096]
更特别地,图4a描绘了衬底401,其中多个虚线框表示各个面板产品。使用参考编号402来表示在图的左下方看到的一个这样的产品。在一个实施例中,每个衬底(在一系列衬底中)具有多个对准标记,诸如由编号403所表示。在一个实施例中,两个这样的标记403作为整体被用于衬底,从而使能衬底位置偏移相对于打印机的机械部件(例如,夹持器)的测量,并且在另一实施例中,三个或更多个这样的标记403被用于促进附加调节(例如,旋转调节)。在又一实施例中,每个面板(诸如四个所描绘面板中的任何面板)伴随有每个面板对准标记,诸如标记405;该后面的方案准许夹持器调节,使得被打印的各个面板被精确对准到打印机的坐标参照系。无论使用哪个方案,都使用一个或多个相机406来成像对准标记以便识别相对于打印机的坐标参照系的衬底位置;在一个实施例中,相机被安装到夹持器和行进打印头组件中的每个,并且可以分别控制这些相机以便对衬底一个或多个衬底基准点成像并识别相对于沿着打印机的传输的轴线的位置(即,相对于打印机的坐标参照系)的精确衬底(和/或产品)位置和取向。在另一所考虑的实施例中,使用单个静止相机,并且打印机的传输机构(例如,搬运装置和/或气浮机构)移动衬底以在单个相机的视场中顺序地定位每个对准标记;在不同实施例中,相机被安装在二维运动系统上,用于相对于衬底传输。在又一其他实施例中,拍摄低和高放大倍数图像,低放大倍数图像用于粗略地定位用于高分辨率放大倍数的基准点,并且高放大倍数图像用于根据打印机坐标系识别精确基准点位置;还可以使用行或ccd扫描仪。考虑较早前的讨论,在一个实施例中,打印机的(一个或多个)传输机构(以及相关联反馈/位置检测机构)将运动控制成在预期位置的约一微米内,其中成像系统使用每个衬底来将衬底对准(并且可选地机械地重新定位)到打印机的坐标参照系,直到实现合理精确对准;在另一实施例中,可以使用所测量的位置误差和/或取向误差来在软件中定制/调节打印配方,使得打印被扭曲以便匹配检测到的衬底位置/取向。
[0097]
在典型实现中,将执行打印以一次在整个衬底上沉积给定材料层(即,借助单个打
印过程为多个产品提供层)。注意,这样的沉积可以在各个像素井(图4a中未图示,即,针对电视屏幕通常将存在数百万个这样的井)内被执行以在这样的井内沉积发光层,或者在“毯子(blanket)”基础上沉积阻挡或保护层,诸如封装层。无论讨论哪个沉积过程,图4a都示出了沿着衬底的长轴的两个说明性扫描407和408;在分轴打印机中,衬底通常来回(例如,在所描绘箭头的方向上)移动,其中打印机在位置上(即,在相对于绘图页的垂直方向上)在扫描其间推进打印头。注意,虽然扫描路径被描绘为线性的,但是不是在任何实施例中都需要这样。此外,虽然扫描路径(例如,407和408)就覆盖区域而言被图示为相邻且互斥的,但是也并非在任何实施例中都需要这样(例如,(一个或多个)打印头可以根据需要或根据需要相对于打印条带在分数基础上被应用)。最后,还要注意,任何给定扫描路径通常经过衬底的整个可打印长度,以在单个遍次中打印多个产品的层。每个遍次根据打印配方使用喷嘴喷射决策,其中对换能器(图4a中未示出)的控制用于确保每个扫描中的每个液滴被精确沉积在其应该相对于衬底和/或面板边界所处的位置。
[0098]
图4b示出了可以被用于应用本文中公开的技术的一个所考虑的多室制造装置411。一般来说,所描绘的装置411包括若干通用模块或子系统,包括传递模块413、打印模块415和处理模块417。每个模块维持受控环境,使得打印例如可以由打印模块415在第一受控气氛中被执行,并且其他处理(例如,另一沉积过程(诸如无机封装层沉积)或固化过程(例如,针对所打印材料))可以在第二受控气氛中被执行;如果需要,这些气氛可以是相同的。装置411使用一个或多个机械搬运装置来在模块之间移动衬底,而不将衬底暴露于不受控气氛。在任何给定模块内,使用其他衬底搬运系统和/或适于要针对该模块执行的处理的特定设备和控制系统,这是可能的。如所讨论的那样,在打印模块415内,机械搬运可以包括使用(在受控气氛内)浮台、夹持器和对准/精细误差校正机构,如以上讨论的那样。
[0099]
传递模块413的各种实施例可以包括输入装载锁419(即,在维持受控气氛的同时在不同环境之间提供缓冲的室)、传递室421(也具有用于传输衬底的搬运装置)和大气缓冲室423。在打印模块415内,使用其他衬底搬运机构(诸如浮台)用于在打印过程期间对衬底的稳定支撑,这是可能的。另外,可以使用xyz运动系统(诸如分轴或构台运动系统)来将衬底重新定位和/或对准到打印机,以提供至少一个打印头相对于衬底的精确定位,并且针对衬底穿过打印模块415的传输提供y轴传送系统。在打印室内使用多种油墨用于打印,例如,使用相应打印头组件,使得例如可以在受控气氛中在打印模块内执行两种不同类型的沉积过程,这也是可能的。打印模块415可以包括容纳喷墨打印系统的气体外壳425,其具有用于引入非反应性气氛(例如,氮气或惰性气体)并以其他方式控制气氛用于环境调整(例如,温度和压力、气体组成和微粒存在)的构件。
[0100]
处理模块417的各种实施例可以包括例如传递室426;该传递室还具有包括用于传输衬底的搬运装置。另外,处理模块还可以包括输出装载锁427、氮堆缓冲器428和固化室429。在一些应用中,固化室可以被用于将单体膜固化、烘烤或干燥成均匀聚合物膜;例如,两个具体考虑的过程包括加热过程和uv辐射固化过程。
[0101]
在一个应用中,装置411适于液晶显示屏或oled显示屏的批量生产,例如,(例如)八个屏的阵列一次在单个大衬底上的制造。装置411可以支持装配线式过程,使得连续处理一系列衬底,其中一个衬底被打印在打印模块415上,并且然后推进用于固化,而所述系列中的第二衬底被同时引入到打印模块415中。在一个示例中,所制造的屏幕可以被用于电视
并且用作其他形式的电子设备的显示屏。在第二应用中,装置可以以几乎相同的方式被用于太阳能电池板的批量生产。
[0102]
打印模块415可以有利地被用于这样的应用中,以沉积有机发光层或帮助保护oled显示设备的敏感元件的封装层。例如,所描绘的装置411可以装载有衬底,并且可以被控制以在封装过程期间不因暴露于不受控气氛而间断的方式在各种室之间移动衬底。衬底可以经由输入装载锁419被装载。定位在传递模块413中的搬运装置可以将衬底从输入装载锁419移动到打印模块415,并且在完成打印过程之后,可以将衬底移动到处理模块417用于固化。通过后续层的重复沉积,可以构建受控厚度的聚集封装中的每个以适合任何所期望的应用。再次注意,上述技术不限于封装过程,并且还可以使用许多不同类型的工具。例如,可以改变装置411的配置以将各种模块413、415和417放置在不同并置中;此外,还可以使用附加的、更少的或不同的模块。在一个实施例中,所描绘的装置411可以与其他模块和/或系统菊花链接,可能产生所期望产品的其他层(例如,经由不同过程)。当一系列中的第一衬底被完成(例如,已经被处理以沉积将形成所讨论层的材料)时,然后以相同方式(例如,根据相同配方)引入和处理所述系列的衬底中的另一衬底。
[0103]
虽然图4b提供了链接室或制造部件的集合的一个示例,但是显然存在许多其他可能性。以上介绍的技术可以与图4b中描绘的设备一起使用,或者实际上,控制由任何其他类型的沉积装备执行的制造过程。
[0104]
一旦完成打印,然后就可以传输衬底和湿油墨(即,所沉积的液体)用于将所沉积的液体固化或处理成永久层。例如,衬底可以使“油墨”应用于打印模块415中,并且然后被传输到固化室429,所有这些都不破坏受控气氛(即,其有利地被用于抑制湿气、氧气或微粒污染)。在不同实施例中,uv扫描仪或其他处理机构可以被原位使用,例如,以与前述打印头/相机组件几乎相同的方式被用于分轴行进器上。
[0105]
图4c提供了与系统对准有关的另一流程图,其中一系列步骤通常使用编号431来表示。所述方法以按照编号432的系统初始化开始;例如,该初始化可以在每次加电时或者在临时(例如,操作员命令的)或周期性的基础上被执行。此后针对各种传送路径执行对准/检测操作433,例如,以将公共点识别为原点或公共参考点,并且识别由该点建立的坐标参照系内的每个喷嘴的精确位置以及与每个传输路径相关联的位置反馈(和位置指示器);如图的左侧处所指示,如果需要,则可以在维护操作之后执行该操作(或系统初始化),例如,从而导致打印头或其他系统部件的改变(例如,这可能导致喷嘴相对于打印机的坐标参照系处于不同位置处)。注意,编号434表示典型打印头组件配置,即,其中组件安装九个打印头(这可以是一个大组件或多个子组件,例如,各自以交错配置安装三个打印头的三个“墨棒”)。在一个实施例中,每个打印头可以有256

1024个喷嘴。
[0106]
详细说明了对准过程,并且如由美国临时申请no.62/459402所述,可拆卸光学分划板可以与打印头组件的“面向下”相机一起被附接在已知位置中(例如,同轴),并且夹持器和打印头两者都沿着它们的传输路径被铰接,直到该相机和安装到夹持器的“面向上”相机“找到”彼此(即,它们两者都成像分划板,例如,它们被定位,直到每个相机图像直接在相关联的所捕获图像中找到分划板或十字准线的相关联的集合)。然后,可以使用该点来限定坐标参照系的公共参考点或原点,如由编号435所表示。然后移动每个传输的轴线,使得这些相机中的一个相机成像与其他传送系统相关联的基准点。例如,按照编号437,夹持器和
打印头传送系统被铰接,直到夹持器的“面向上”相机找到打印头的基准点或对准标记,并且使用搜索算法精确定位每个打印喷嘴的中心点。每个运动系统

夹持器/打印头组件沿着其相应传输路径的位置(例如,在观察由来自光带的对准标记促进的精确位置放置时)然后准许打印机的坐标参照系中的该基准点或对准标记的精确限定等等。可以根据打印机的坐标参照系精确限定每个喷嘴,从而使能对喷射液滴的位置的精确控制。相对于其他潜在误差的来源(例如,传输轴线之间的非预期非正交性),可以使用附加基准点或对准标记来检测该误差(例如,与打印机支撑台相关联的固定基准点由一个或两个相机成像,按照编号439,其中对坐标参照系、光导系统或配方进行相关联的调节,或替代地,可以调节光导/激光器作为手动或电子校准过程的部分,按照编号440,直到实现精确对准和正交性。
[0107]
可选地,这样的校准过程可以周期性地或者在系统参数被改变的任何时间被执行,例如,引入新打印头,从而可能相对于打印机的坐标参照系在先前已知的位置处引入喷嘴。
[0108]
在运行时期间,一系列衬底中的每个衬底的引入可能潜在地在应该发生打印的位置(相对于打印机)与确实发生打印的位置(相对于衬底)之间引入非预期的未对准。因此,每个衬底经受位置和/或取向检测过程,按照编号441,其中相关联的误差被考虑到电子打印细节中或针对层的打印重新定位给定的衬底(使得打印相对于衬底基准点并且相对于沉积在衬底上的其他层精确对齐地发生,所述其他层也相对于那些基准点精确对齐)。按照编号442,当所述系列中的每个给定衬底被引入到打印模块(例如,来自图4b的415)中时,首先使用一个或多个工作台和/或机械搬运装置将其粗略对准。在给定的衬底及其相关联的基准点大致处于正确位置中的情况下,然后采用成像系统(诸如由打印头组件安装的“面向下”相机系统),使用搜索算法和合适的图像处理来精确找到一个或多个衬底基准点,按照编号443。例如,该检测可以使用螺旋或类似搜索模式来执行,所述模式搜索基准点预期位置,直到已经检测到精确基准点位置和/或取向。然后可以采用一系列可选和/或替代校正过程以便精确定位和/或重新定位衬底;例如,如由过程框445不同地指示的那样,在一个实施例中,可以驱动前述换能器以便提供精确衬底定位(例如,不调节夹持器的“第二部件”的真空锁,但是换能器以共同和/或差分驱动模式被铰接,直到衬底基准点恰好具有适当的起始位置和取向。然后,可以使用对应于该衬底位置/取向的换能器位置作为零水平或位置,其中误差校正(在生产期间)然后叠加在其上或相对于这些位置以其他方式被定义。替代地或另外,可以根据需要使用机械搬运装置来重新定位衬底。作为又一替代方案,可以在软件中调节配方(如在美国专利公开no.20150298153中所公开的那样),以校正对准误差(例如,其中校正与夹持器和/或打印头传送系统相关联的换能器留下的可重复误差,如较早前提到的那样)。按照编号445,打印然后根据所期望的打印配方发生;在打印之后,卸载刚打印的衬底用于固化(例如,将其传输到处理室),而系统接收或准备好在机器人或人类指导下接收新衬底。
[0109]
图5表示由参考编号501共同表示的多个不同实现层级;这些层级中的每个表示本文中所介绍的技术的可能分立实现。首先,如本公开中介绍的技术可以采用存储在非暂时性机器可读介质上的指令的形式,如由图形503所表示的那样(例如,用于控制计算机或打印机的可执行指令或软件)。其次,根据计算机图标505,这些技术还可以可选地被实现为计算机或网络的部分,例如,在设计或制造部件用于销售或用于其他产品中的公司内。第三,
如使用存储介质图形507所例示,根据以上讨论,较早前介绍的技术可以采用所存储的打印机控制指令的形式,例如,作为数据,当作用于所述数据时,将致使打印机根据不同油墨体积或位置的使用来制造部件的一个或多个层,以减轻对准误差。注意,打印机指令可以例如通过lan直接被传输到打印机;在该背景下,存储介质图形可以表示(但不限于)在计算机或打印机内部或对计算机或打印机可访问的ram,或者便携式介质,诸如闪存驱动器。第四,如由制造设备图标509所表示的那样,以上介绍的技术可以被实现为制造装置或机器的部分,或者以这样的装置或机器内的打印机的形式来实现。要注意,制造设备509的特定描绘表示一个示例性打印机设备,例如,如结合图4b所讨论的那样。以上介绍的技术还可以被实现为制造部件的组件;例如在图5中,若干个这样的部件以将被分离并销售以合并到最终消费者产品中的半成品扁平面板设备的阵列511的形式来描绘。所描绘的设备可以具有例如一个或多个发光层或封装层或根据以上介绍的方法制造的其他层。以上介绍的技术还可以以如提到的最终消费者产品的形式来实现,例如,以便携式数字设备513(例如,诸如电子平板或智能电话)的显示屏的形式,作为电视显示屏515(例如,oled tv)、太阳能电池板517或其他类型的设备。
[0110]
因此,已经详细讨论了位置误差的来源和相关联补救措施,本公开现在将转向对具体制造装置的更详细实施例的讨论。
[0111]
iii.具体实现。
[0112]
图6a

6e被用于讨论具体打印机实现,即,如应用于oled显示器或太阳能电池板的制造。根据产品设计,可以使用在这些图中看到的打印机来在衬底上一次沉积产品的阵列(例如,许多智能电话或其他便携式设备显示器,可能一次数百个,诸如在概念上由来自图4a的衬底411上的各个阵列产品表示)或每个衬底的单个产品(诸如来自图4a的hdtv415的显示屏或太阳能电池板417)的层。许多其他示例应用对本领域技术人员而言将是显而易见的。
[0113]
更具体地,图6a将打印机601示出为具有多个部件,所述部件操作以允许将墨滴可靠放置到衬底上的特定位置上。所图示的系统中的打印需要每个打印头组件与衬底之间的相对运动。这可以用运动系统(通常是构台或分轴系统)来完成。在分轴配置的情况下,打印头组件可以在固定衬底(构台式)之上移动,或者打印头组件和衬底两者都可以移动。在另一实施例中,打印头组件可以是基本上固定的,而衬底相对于打印头沿着x轴和y轴两者被移动。
[0114]
打印机包括打印机支撑台603和桥605;打印机支撑台603被用于使用由框架604安装的平面浮动支撑表面来传输衬底(诸如衬底609),而桥605被用于传输多个打印头和各种支撑工具,例如,光学检查工具、固化设备等等。如较早前指出的那样,夹持器(例如,真空夹持器,在该图中未看到)提供用于传送衬底的“快轴”(例如,在本文中其他地方称为“y”维度的事物中,参见例如维度图例602),而桥准许一个或多个打印头组件611a和611b(和/或相机)沿着“慢轴”沿着桥605来回移动。为了实现打印,打印头组件(例如,主组件611a)将沿着桥被定位在合适位置处,而真空夹持器沿着“y”维度以大致线性方式移动衬底以提高第一扫描或光栅;打印头组件611a或611b然后通常沿着桥605被移动到不同位置并停止,其中真空夹持器然后在新打印头组件位置下方在相反方向上向后移动衬底609等等,以提供随后的扫描或光栅等等。
[0115]
打印机支撑台603可以具有多孔介质以提供平面浮动支撑表面。平面浮动支撑表面包括输入区、打印区和输出区,其分别使用编号606

608来表示;衬底609被描绘在输入区606中,准备好在其上打印。正气压和真空的组合可以通过端口的布置或使用由支撑台提供的分布式多孔介质来施加。具有压力和真空控制两者的这样的区可以有效地被用于在浮台表面与每个衬底609之间提供流体弹簧。正压和真空控制的组合可以提供具有双向刚度的流体弹簧。衬底609与浮台的表面之间存在的间隙可以称为“飞行高度”,其中该高度通过控制正压和真空端口状态来调整。以该方式,可以在打印机支撑台的各种部件处(包括但不限于在打印区607中)小心地控制衬底的z轴高度。在一些实施例中,在衬底由气垫支撑时,可以使用机械保持技术(诸如销或框架)来限制衬底的横向平移。这样的保持技术可以包括使用弹簧加载的结构,诸如以在保持衬底时减少入射到衬底的侧面的瞬时力;在横向平移的衬底与保持构件之间的高力冲击可能潜在地致使衬底碎裂或灾难性破裂时,这可能是有益的。在打印机支撑台的其他区处,例如,在输入或输出区606和608中不需要如精确控制飞行高度,或者可以控制飞行高度以提供不同飞行高度或飞行高度曲线。可以提供区之间的“过渡区”,诸如压力与真空喷嘴的比逐渐增大或减小的位置。在说明性示例中,在压力

真空区、过渡区和仅压力区之间可以存在基本上均匀的高度,使得在公差内,所述三个区可以基本上位于一个平面中。在其他地方衬底在仅压力区上方的飞行高度可以大于衬底在压力

真空区上方的飞行高度,诸如以便允许足够高度,使得在仅压力区中衬底将不与打印机支撑台碰撞。在说明性示例中,oled面板衬底可以具有在仅压力区上方约150微米(μ)至约300μ之间、并且然后在压力

真空区上方约30μ至约50μ之间的飞行高度。在说明性示例中,打印机支撑台603或其他制造装置的一个或多个部分可以包括由newway air bearings(美国宾夕法尼亚州阿斯顿)提供的空气轴承组件。可以诸如从nano tem有限公司(日本新潟)获得多孔介质,诸如具有指定占据整个衬底609或衬底的指定区(诸如显示区或显示区外部的区)的物理尺寸。这样的多孔介质可以包括指定的孔径大小:所述孔径大小被指定以在特定区域上提供所期望的加压气流,同时减少或消除不均匀(mura)或其他可见的缺陷形成。
[0116]
在图6a的示例中,搬运装置或其他传送系统(未示出)将每个衬底609输送到打印机支撑台603的输入区606。真空夹持器接合衬底609,将其从输入区606传输到打印区607中,并且然后来回移动衬底进行打印,以根据特定配方沿着打印机的快轴实现相应的“几乎无摩擦”、低颗粒产生、高速扫描。当完成打印时,真空夹持器然后将衬底传输到输出区608,在输出区608处,机械搬运装置接管衬底并且将衬底传送到下一个处理装置;在此时间期间,可以在输入区606中接收新衬底,并且然后将真空夹持器传输回到该区以接合该新衬底。在一个实施例中,例如,经由短暂的静止或沉降周期允许所沉积的墨滴在输出区中融合在一起,在该周期期间,允许衬底保留在输出区中,其中在受控环境内(例如,通常在氮气或惰性气体气氛或其他非反应性环境中)执行打印和沉降以及随后的固化。
[0117]
所描绘的打印机601还可以包括一个或多个维护或管理底架612a和612b,其中的每个可以存储工具615

620,用于由一个或两个打印头组件(例如,打印头、相机、“墨棒”)模块化接合;类似地,在一个实施例中,这些底架被配置用于可选地在相同封闭空间(封闭体积)或第二体积内与其他部件(诸如液滴测量模块、净化池模块、吸墨纸模块等等)相互作用。在一个实施例中,打印头组件可以同时安装三个“墨棒”,如由编号622所表示,其中每个“墨棒”支撑三个打印头并且以适用于与打印头组件模块化接合的方式支撑流体和电路触
点。油墨输送系统(图6a中未单独示出)包括一个或多个油墨贮存器、用于在贮存器与打印头组件中的一个或多个之间传送油墨的油墨供应管以及合适的控制电路系统,而运动系统(也未在图6a中单独示出)包括电子控制元件,诸如子系统主处理器和控制系统以及用于夹持器和打印头组件的致动元件,以及合适的控制代码。
[0118]
打印头组件611a/611b各自包括沿着桥(即,在轨道或引导件上)骑跨的行进器623a/623b和接近于桥的前表面625a/625b安装以借助每个支撑底架612a/612b根据需要在模块化基础上按机器人方式接合和脱离墨棒或其他工具中的每个的接合机构624a/624b。每个打印头组件(611a/611b)由线性空气轴承运动系统(其本质上是低颗粒产生的)或其他线性运动系统支撑以允许其沿着桥605移动。每个打印头组件伴随到至少一个打印头的流体和电子连接,其中每个打印头具有能够以受控速率、速度和大小喷射油墨的数百到数千个喷嘴。为了提供一个说明性示例,打印头组件可以包括约1至约60之间个打印头设备,其中每个打印头设备可以具有约1至90之间个打印头,其中每个打印头具有16至约2048个喷嘴,根据设计,每个喷嘴能够排出具有约1至20皮升(pl)的体积的液滴。前表面625a/625b各自提供相应z轴移动板,其控制接合机构(并且因此打印头和其他工具)在衬底的表面上方的高度。行进器和接合机构可以用作针对打印头组件较早前提到的“第一”和“第二”部件,例如,在一个实施例中,这些部件通过机电接口(图6a中未看到)被耦合,所述机电接口准许所传输工具在x、y和z维度中的每个上的机器人调节。在这方面中,较早前提到的美国临时专利申请no.62/459402总的来说提供了与打印头和打印机的坐标参照系的各种其他元件的z轴校准有关的细节。机电接口可以有利地包括步进电机、微调螺钉和其他机构,用于调节:(a)每个工具相对于相关接合机构的x、y和/或z安装,以及(b)相应工具之间的间距(例如,墨棒之间的间距)。另外,每个工具还可以包括各种微调机构,例如,用于由每个墨棒承载的多个打印头之间的间距调节。机电接口可以包括运动学或类似支座,用于在每个维度上重复且可靠地将每个工具接合到预期位置的一微米内,其中机器人调节机构可选地被配置成提供反馈,用于每个工具相对于接合机构的精确位置调节。
[0119]
机电接口有利地还包括如较早前提到的换能器的集合,例如,以相对于相关联的行进器623a/623b在“y”维度上线性地偏移接合机构624a/624b。如根据目前为止的讨论应该显而易见的是,提供换能器校正机构以为(一个或多个)打印头提供“虚拟笔直边缘”和提供换能器校正机构以为夹持器(图6a中未看到)提供另一“虚拟笔直边缘”促进更“规则”的打印网格,例如,其帮助确保在与打印网格相关联的精确规则间隔处的均匀液滴放置,从而促进增加的层均匀性。
[0120]
如应该显而易见的是,所描绘的结构元件准许通过相应音圈组件使用衬底的共模位移对衬底x轴位置的控制以及对衬底围绕θ维度的取向(即,围绕z轴的旋转)的控制。根据实现,所描绘的夹持器系统的各种实施例可以将衬底的取向平行于行进的y轴维持在 /

4300微弧度或更小内。如较早前提到的那样,当还期望调节衬底位置以进一步匹配打印头(打印头组件)位置和取向的偏离时,对取向以及共模x轴位移的该控制以及衬底的浮动枢转点的有效实现准许衬底的精确重新定位以针对衬底运动和行进器运动(例如,打印头、相机等)中的每个模拟完美虚拟边缘(或引导件)。如较早前指出的那样,真空夹持器和打印头组件/行进器中的每个还包括用于检测对准标记的光学系统(图中未看到),即,提供指示夹持器或打印头组件沿着相关联的传输路径的精确定位的电子位置信号。
[0121]
如应该观察到的那样,使用音圈结合衬底的空气(气体)轴承支撑以及夹持器与衬底之间的基于真空的接合为传输和微调衬底的位置两者提供用于无摩擦有效机构的高效机构。该结构帮助在电子部件制造期间(例如,在层沉积和/或固化期间)维持与衬底的接触最小化的相互作用,这帮助避免扭曲和缺陷,否则所述扭曲和缺陷可能因衬底变形、由接触引起的局部衬底温度波动或诸如静电能量累积的其他效应而引起。同时,近乎无摩擦支撑和换能器系统组合帮助提供用于执行衬底位置的微调的微米级或更好投距。这些结构帮助执行获得一个或多个“虚拟传输路径”所必需的精确衬底校正,尽管如较早前所提到的机械缺陷,并且尽管用作沉积目标的衬底可以是数米长和数米宽。音圈还可以被配置成提供相对大的投距,例如,从亚微米到一百微米或更多,根据实现(例如,当所讨论的系统(考虑到其制造公差)经历该幅度的抖动时),这可能是重要的。
[0122]
图6b更详细地示出了真空夹持器631。真空夹持器631再次包括第一部件633(其骑跨在y轴托架的顶部,图中未看到)、接合衬底的第二部件635以及两个线性换能器637和639。注意,如描绘的那样,当第二部件和第一部件两者都沿着夹持器的传输的方向(例如,沿着由图例632描绘的“y维度”)被推进时,第二部件垂直位于第一部件上方;第二部件支撑被用于选择性地接合衬底的真空吸盘643。不同于基于虚拟枢转点的使用的先前示例,该示例进一步包括浮动机械枢转组件或机构641,当夹持器沿着y维度被推进时,所述浮动机械枢转组件或机构641提供第一和第二部件633/635之间的机械联动装置,并且帮助为其中线性换能器被实现为音圈的实施例提供结构支撑。浮动枢转机构包括枢轴651、组件上板653(其被安装到夹持器的第二部件635)和x轴滑动下板655,其相对于由夹持器的第一部件633提供的支撑框架644在导轨上移动。组件上板优选地由相对薄材料制成以提供挠曲部例如以准许夹持器的第二部件相对于衬底和浮台的调平,并且使用安装支架656被刚性附着到第二夹持器的第二部件。简洁地说,当部件633沿着y维度被推进时,浮动机械枢转机构641约束部件635也沿着y维度推进,同时准许这些部件633/635之间的x轴滑动相互作用以及围绕浮动枢转轴线649的旋转。
[0123]
浮动枢转点准许换能器637和639的差模或共模驱动,如前所述;这些各种运动进一步由运动箭头645/647的集合表示。一般来说,每个换能器耦合安装块657(例如,相对于夹持器的第一部件的框架644安装)和安装板661(安装到夹持器的第二部件),其中线性致动器659耦合安装块和安装板并且沿着x轴提供精确位移。如由虚线轮廓663和665所表示,将结合图6c和图6d更详细地示出和讨论换能器637/639和浮动机械枢转机构641的设计。
[0124]
图6b还图示了光导667相对于夹持器的各种部件的定位。在该设计中,光束在夹持器的可偏移部件(635)的顶部表面上方,但是在由衬底占据的平面下方;为了出于正确对准的目的而调节光学部件的目的,这样的配置促进容易接近。在替代实施例中,光导(即,在该示例中的光束)可以在夹持器的第一和第二部件633/655之间的腔内定向定向,并且因此在光束横穿夹持器的位置处的半虚线被看到,以表示在这样的替代实施例中,光束可以在该特定位置处被隐藏免于观看,例如,如由编号667'所表示。用于每个换能器的分束器668也被安装到夹持器的第二部件635,并且被用于将来自光导的激光重新定向到用于每个换能器的检测器,由编号669所表示的那样。用于每个换能器的分束器和/或检测器668/669的设计有利地以调节螺钉为特征以调节每个,例如,使得分束器和/或检测器可以被对准,使得当夹持器的第二部件相对于先前对准的光导(667)被理想定位时,检测器读取零误差。在一
个实施例中,这些各种元件也被安装到夹持器的可偏移部件635的顶部表面,但是在由衬底占据的平面下方;在替代实施例中,这些元件可以以隐藏免于观看的方式被安装在别处(例如,在部件633与635其间,即,在部件635的顶部表面下方)。分束器、检测器和调节螺钉各自被有利地定位以便是可接近的(例如,使用螺丝刀或其他工具),以便出于该校准的目的准许离线调节。在替代实施例中,可以检测适当分束器和/或检测器对准,或者可以检测未对准并且以其他方式将其考虑到校正过程中;例如,在一个实施例中,可以引入测试衬底,测试衬底上的基准点可以在多个位置处被成像,并且未对准的光束、分束器和/或检测器可以具有在运行时被存储并考虑到误差校正过程中的不同传输路径推进位置处的读数,其中换能器校正信号在运行时被有效地“歪斜”,使得夹持器的第二部件例如基于对未对准的光导或相关联的光学部件的读数的预编程调节来理想地行进。还必须指出的是,在各种其他实施例中,光学部件可以被不同地配置,例如,检测器可以与夹持器分开地被安装,和/或光源可以被安装到所传输的部件和/或各种部件可以被安装在其他位置中。
[0125]
值得注意的是,图6b还示出了“面向上”的相机670,其如较早前所述被用于经由焦点路径669(在图中表示为光锥)来成像基准点,以便对准真空夹持器和打印头组件(未示出)以限定打印机的坐标参照系,并且识别各种打印头组件部件的相对距离和位置(例如,精确打印头喷嘴位置和打印头组件相机,图中未示出,就打印机的坐标参照系而言)。
[0126]
图6c示出了来自图6b的线性换能器637的放大图。再次,另一个换能器(由图6b中的编号639表示)在设计上通常与换能器637相同或对称。
[0127]
更特定地,在该示例中,线性换能器基于音圈设计,其中夹持器的第一和第二部件633/635支撑在空气轴承上。音圈被包含在圆柱形壳体659内,以准许第二部件(例如,真空吸盘条和衬底)沿着双箭头645的大致方向相对于第二部件的位移。当在这两个部件之间时,调节板670有利地准许换能器xyz取向的微调,以便沿着x维轴(参见图6b中的维度图例632)线性地移动第二部件;再次,这可以提供不经常调节和/或校准的可手动调节的螺钉的配置。在该实施例中,音圈具有基于磁体的设计,所述设计提供快速、精确微观投距以根据电子控制信号朝向和远离安装块657(即,再次,在双箭头645的方向上)位移安装板661。
[0128]
图6d示出了来自图6b的浮动机械枢转机构641。如较早前指出的那样,组件上板653承载衬套,所述衬套准许组件上板(以及夹持器的第二部件和真空吸盘)围绕枢转轴线649的枢转。该轴线由枢轴651限定,所述枢轴651平行于z维度垂直向下延伸,并且其耦合到x轴滑动下板655。虽然在图中未看见,但是x轴滑动下板655通过导轨被耦合到夹持器的第一部件(经由通过支撑框架644),以便准许组件上板653、枢轴651、真空吸盘643和夹持器的第二部件635在一般基础上相对于部件633(和支撑框架644)的相对无摩擦x轴位移,同时在相同的时间约束这两个部件633/635在y维度上一起移动。该结构为浮动枢转点提供机械支撑,其中使用共模和差模音圈位移来分别沿着箭头673和旋转箭头675的方向提供第二部件的误差减轻偏移。注意,并非所有实施例都需要浮动枢转点,例如,在其中换能器提供足够输出阻抗的实施例中,可以潜在省略机械枢转机构。无论是否使用机械支撑结构,浮动枢转点都有利地准许对多个换能器的共模和差模控制,以便在x和θ维度上重新定位衬底,并且因此,接近“笔直边缘”理想传输路径;本领域普通技术人员将无疑会想到各种修改和替代方案。
[0129]
图6e提供了示意图681,其图示由图6b

6d表示的枢转机构的元件。更具体地,该图
现在图示线性x轴导轨683,其在x轴滑动下板655的任一侧上有效提供轴承685以准许该结构(以及支撑在其上方的所有事物)进出绘图页。同时,组件上板653安装衬套686,以便准许该板围绕枢转轴线649相对于x轴滑动下板655的自由旋转。更具体地,衬套686支撑轴承689以准许该旋转。图6e还图示了由组件上板653相对于夹持器的第二部件635和换能器637/639提供的挠曲部。
[0130]
虽然已经在夹持器组件的背景中例示了图6a

6d中描绘的换能器校正机构,但是相同基础结构还可以被用于打印头组件(或用于每个打印头组件或其他工具载架)。具体地,第一部件在气体轴承的顶部上骑跨轨道(或x轴托架组件),而承载打印头(或其他工具)的第二部件在“y”和/或“z”维度上根据x轴位置(和/或其他因素,例如,温度)根据在该维度上的位置误差被位移。针对给定维度上的校正,两个换能器再次与虚拟或浮动枢转点一起使用以在打印头相对于衬底的相对位置中实现y和θ校正(或z和xz

平面角校正)两者,并且在这样做时,致使打印头遵循虚拟笔直边缘路径。可选地,一起使用两个这样的校正机构以分别为每个夹持器和打印头传送系统提供笔直边缘路径,可以有效提供非常精确的规则打印网格,其提供关于液滴放置的更高精度。还可以使用类似设计的基于换能器的运动校正系统来控制打印头的z轴调节以提供打印头孔板相对于衬底表面的高度中的校正,并且从而管理高度差以也具有提高的精度。还可以以该方式校正其他自由度。在精密运动系统(尤其是基于打印机的制造系统)中,其中用于打印/制造的坐标参照系与多个传输路径有效相关联,该类型的多个校正系统的使用提高了关于液滴降落位置的精度,并且因此促进所制造层中的更大均匀性;反过来,这使得更容易生产较薄层,例如,具有5微米或更小的厚度的层。再次值得注意,虽然以上讨论的设计出于提高打印网格规则性的目的强调了“虚拟笔直边缘”的使用,但是并非所有实施例都限于此,并且可以使用这里提供的教导来接近几乎任何所期望的“理想”路径。
[0131]
iv.重新审视各种使用案例。
[0132]
图7a

7i被用于相对于以上介绍的技术重新审视多个特定使用案例。
[0133]
更具体地,图7a示出了实施例701,其中使用光导702来确保夹持器703和衬底704的笔直运动。所描绘的结构实现被实时执行的连续过程。当衬底在传送系统中被推进时,机器人夹持器(未示出)保持衬底;在所描绘的实施例中,光束702(即,由激光源705产生的光束)理想地保持平行于衬底,并且当后者被推进通过系统时位于其恒定距离处(这由虚拟笔直边缘711表示)。就发生偏离来说,由两个激光传感器706a/706b测量夹持器的第二部件相对于光束702的偏移(在线性位置上)和旋转。来自两个激光传感器的路径偏离测量使得两个致动器707a/707b(例如,压电换能器、音圈等)能够沿着正交于光束的方向调节旋转角度709(围绕可选的机械枢转组件708)和线性位置710,以便保持夹持器的第二(可偏移)部件与光束之间的“理想”关系。
[0134]
图7b示出了另一实施例713,但是这次,其中激光源和/或光学器件714按固定关系被安装到被传输的“物品”并且其中传感器715是固定的。例如可以使用来自传感器的随时间的差分读数来检测和校正旋转误差,并且可以使用稳态光束未对准来检测和校正被传输的物品在正交于光束716的方向上的线性位置。如由虚线延长线717所指示,该配置的一个变型以激光源固定为特征,使得光束沿着线717被定向到所传输的物品,并且由安装到可偏移部件的光学器件714以准许检测与所期望路径的偏离的方式被重新定向到传感器。本领
域技术人员将想到许多变型,例如,考虑其中使用光或其他辐射源、光束、检测器等等来检测位置偏离的任何机构;在其他实施例中没有限制,激光源和检测器两者都可以是固定的,而光学器件(诸如平面或曲面镜或分束器)以相对于可偏移部件固定的方式被安装,在某种程度上以促进位置偏离的检测。无论使用哪个设计,再次使用来自(一个或多个)传感器的信号来定向致动器718a/718b,以便维持光束的对准。
[0135]
图7c示出了实施例719,其中使用传感器720来校准光源721,例如,以便相对于预期路径723检测和/或校正路径误差722。使用激光源附近的激光传感器来光学测量激光束方向。如果激光束方向从预期路径723偏离,那么调节(手动和/或电子地,在电子控制信号的影响下)激光的位置和/或其光束的偏转,直到实现预期路径。例如,在一个实施例中,激光支座可以由压电(或其他)换能器或其他偏转构件724(在处理电路系统725的影响下)控制以调节激光源的倾斜和/或旋转,直到获得适当对准。注意,有利地,激光传感器可以被设计成检测在两个维度上的路径偏离,以使用具有毫秒内的响应的自动控制回路理想地实现对准误差的校正。还要注意,合适激光传感器的设计在本领域普通技术人员的水平内,例如,在一些实施例中,可以使用分束器和四单元传感器来对准光束,如较早前提到的那样;光学器件领域中的技术人员将想到许多合适的调节和感测机构,包括但不限于,基于模拟设计(例如,以与位置或偏离成比例的电压来产生模拟输出)、凸面或凹面镜以及分束器、干涉测量以及其他机构的那些。
[0136]
图7d示出了另一实施例727,其中光源728被不正确地对准;然而,与图7c的实施例不同,错误光学路径729与正确光学路径730之间的偏离被被动地和电子地减轻,例如,通过使用第一传感器731来检测误差并且使用致动器732a/732b来执行补偿偏移。用于控制这些偏移的信号可以被存储在数字存储器733中并且在系统操作期间被检索或者根据传输路径位置以其他方式添加到动态校正(在运行时从第二传感器734a/734b识别),使得所传输的物体遵循正确路径730。图7d示出了在激光束的端部附近左侧上添加的激光位置传感器731。该传感器允许人们移除传感器720(以及相关联的主动激光姿态控制,在图7c中表示);也就是说,不是主动补偿激光对准误差,而是通过添加的激光传感器731测量误差,并且使用两个换能器校正误差(即,在移动衬底的同时,根据衬底位置)。
[0137]
图7e示出了实现零目标控制回路的实施例735;传感器736a/736b动态检测在一个或多个维度上与所期望路径的偏离(在该情况下,由“十字准线”737a/737b与来自激光源739的光束738之间的偏离表示);处理电子器件740a/740b预处理来自传感器的输出,使得零信号是标准(指示“无调节”);该输出被提供给运动控制器(即,处理器实现的零目标控制器)741,所述运动控制器生成校正信号以在需要校正时提供反馈来驱动换能器742a/742b,即,以便总是将误差驱动到零。图7e未明确示出使用哪个方法来校正激光对准误差,但是没有限制,为此目的可以使用相对于图7c介绍的主动控制方法或由图7d表示的换能器补偿方法;本领域技术人员将想到其他方法。
[0138]
图7f示出了实施例745,其中致动器746a/746b被驱动以将所传输的物体(例如,夹持器747和/或衬底748)维持为相对于光束或光导749就z轴高度而言始终水平。在该情况下,传感器750a/750b检测夹持器(或其他传送机构)与光导749的偏离,并且驱动两个致动器746a/746b以均衡高度中的抖动或者以其他方式精确控制高度(例如,以维持预先确定的高度曲线,诸如以便匹配如较早前提到的区)。可以再次使用基于处理器的运动控制器751
来辅助完成该目的。
[0139]
图7g示出了实施例755,其针对给定的传输的方向使用两个平行传送系统756a/756b。在该情况下,无论是由于被接收的衬底的大小还是由于制造过程的其他细节,都假设衬底或其他所传输元件758将由多个行进部件沿着平行传送路径传输,并且期望的是精确地同步控制每个传送系统(即,在该示例中,每一两个平行真空夹持器系统)以避免机械抖动和/或衬底歪斜。为此目的,平行传送系统756a/756b中的每个具有其自己的光导或光束757a/757b和换能器补偿系统759a/759b,每个通常对应于本文中描述的实施例中的一个。传感器对761a/761b和762a/762b向运动控制器电路系统763报告信号,运动控制器电路系统763控制两个电机(未示出),一个电机对应于每个传送系统756a/756b。传送系统756b中的一个还安装另一光源765(例如,激光源),其又产生第三光导766,而另一传送系统756a安装第三传感器767,例如,如较早前描述的四单元设计。如用虚线所示,来自五个传感器761a/761b/762a/762b和767中的每个的路径偏离信号被馈送到运动控制器电路系统,所述运动控制器电路系统推进或阻滞电机中的一个或两者,使得平行传送系统756a/756b中的每个被完全平行推进。对于使用多个换能器校正系统(例如,针对横向位移和/或飞行高度控制中的每个,控制x偏移和z高度两者)的实施例,可以使用第三光导766和来自第三传感器的信号来检测第二可偏移部件(即,在该实施例中,每个夹持器系统的第二可偏移部件)之间的高度差。正如与图7c

d的情况一样,与第三光导相关联的部件可以可选地进一步包括在校准模式或过程期间使用的部件,以确保第三光导是水平的并且正交于由平行传送系统756a/756b提供的传输的方向。
[0140]
图7h示出了实施例771,其中用于正交传输路径的两个传送系统772和773各自具有它们自己的相应激光源774/775以及相关联的光导777/778和运动控制器780/781。结果是误差被显然地校正到一般系统运动控制,使得每个运动控制器780/781可以接收相应驱动信号或命令信号782/783,即,作为绝对位置命令,以相对于系统坐标参照系建立适当位置。
[0141]
图7i示出了实施例787,其中两个传送系统788/789各自具有它们自己的源790/791以及传感器对792a/792b和793a/793b,但是其中仅一个传送系统具有致动器794a/794b以校正运动抖动;在该情况下,运动控制器795生成换能器控制信号796a/796b,使得驱动致动器794a/794b以补偿与另一传送系统788相关联的误差,如以上结合图3e的讨论所介绍的那样。还可以校正非运动误差,诸如任一个传送系统的光导的对准和/或传送系统之间的非正交性中的误差,如较早前介绍的那样(该非正交性由两个所描绘的错误光束路径797a/797b所表示)。如由发送到每个激光源790/791的相应校正信号798a/798b所表示,可以电子地校准(或者通过混合较早前介绍的可选对准/校准技术中的任一个)一个或两个光源以校正非正交性,例如,通过重新对准激光路径、调节提供给致动器794a/794b的校正信号等等。
[0142]
注意,虽然以上已经描述多种选项和使用案例,但是应注意的是,各种技术和选项应被视为可选的,并且能够以任何排列或组合彼此混合和匹配。作为非限制性示例,可能(并且明确考虑)的是,在图7h的实施例中可以使用零目标控制器(以及以上结合图7e中所示的实施例介绍的相关联的“十字准线”传感器)。其他组合、排列和修改对于本领域普通技术人员而言将无疑是显而易见的,这些组合、排列和修改类似于以上讨论的示例中的一个或多个。
[0143]
v.可偏移传送系统部件的多维控制。
[0144]
如以上指出的那样,夹持器误差校正系统的一个实施例可以校正正交于传送路径和/或正交于光导的多个维度上的误差。如以上例示的那样,在其中传送系统沿着第一平移轴线(例如,沿着“y”运动的轴)移动所传输部件的环境中,可以使用一个或多个致动器或换能器(诸如音圈或压电换能器)的集合来沿着第二平移轴线(例如,沿着“x”运动的轴)偏移所传输部件,而可以使用一个或多个致动器或换能器(诸如音圈或压电换能器)的集合来沿着第三平移轴线(例如,沿着“z”运动的轴)偏移所传输部件(或另一部件),其中所有三个的这些轴线彼此正交。在另一实施例中,三个或更多个致动器可以被用于每个可偏移部件,以便促进该部件的水平化。下面将结合图8a和图8b讨论这些各种设计选项。
[0145]
图8a是使用换能器“t”的两个不同集合来校正在两个或更多个维度上的误差的组件801的横截面视图。更具体地,传送系统的第一轨道引导部件803沿着第一行进的维度(即,在该示例中,沿着“y”轴进入到绘图页中)行进,而第二可偏移部件805被约束成与第一部件一起沿着第一行进的维度行进。所描绘组件具有两个换能器集合,包括:集合807,其被视为具有用于沿着“x”轴相对于第一部件来位移第二部件的换能器,非常像结合以上所讨论的夹持器实施例描述的那样;以及第二集合809,其被视为具有用于沿着“z”轴相对于第一部件来位移第二部件以调节飞行高度的换能器。在该示例中,第二换能器集合被视为可选地具有三个换能器和相关联接触点c1

c3,以准许第二部件805沿着“z”轴的自动化平面水平化(即,调节第二部件在xz和yz平面中的非预期倾斜)。如由编号805'和断开的联动装置806所表示,第二部件可选地可以被结构化为两个或更多个部件,例如,以便沿着“z”轴彼此可偏移,并且沿着“x”轴作为组与第一部件可偏移。每个换能器集合被视为包括机械联动装置/支撑结构(在图中标记为“m”),诸如较早前描述的浮动枢转板组件或结构支撑类似物,以便在结构上约束部件803和805沿着“y”轴彼此移动,同时准许可偏移部件805相对于第一部件803在x和z维度上行进。
[0146]
图8b是使用换能器“t”的两个不同集合来校正在两个或更多个维度上的误差的另一组件831的横截面视图。在该图中,第一部件由编号833表示,而第二可偏移部件由编号835表示;在该示例中,这些部件还被约束成沿着“y”轴一起行进,同时在箭头836的方向上(即,沿着“x”轴)被选择性地彼此可偏移。在一个实施例中,这些部件在结构上与图6b的夹持器设计相同,其中换能器的集合用于实现在箭头836的方向上的位移,并且部件833与835之间的机械联动装置在图中不可见。
[0147]
在该示例中,为了校正飞行高度,第二部件835支撑真空吸盘839,所述真空吸盘839再次被用于接合由虚线845表示的衬底。使用一个或多个换能器837来在箭头841的方向上沿着“z”轴选择性地位移真空吸盘839。在该情况下,真空吸盘839还由挠曲部843支撑,当未由一个或多个换能器839施加力时,挠曲部843提供弹簧力以准许真空吸盘839和衬底845的稍微负的“z”轴位移,但是当换能器被致动到它们的完全投距时,挠曲部843还提供足够的弹簧力以便准许真空吸盘839和衬底845的稍微正的“z”轴位移;根据实施例,当所需投距小于约3微米时,换能器可以是压电换能器,而音圈或类似换能器可以被用于较大投距,例如,5微米或更多。根据实施例,还可以使用其他类型的致动器。
[0148]
虽然在该示例中,使用挠曲部来提供约束两个部件沿着“y”轴一起行进的结构支撑连同浮动枢转组件(例如,如图6d中看到的那样),但是机械学领域中的普通技术人员将
无疑会想到执行这些功能的其他类型的结构;因此,以上呈现的示例被视为仅说明性而非限制性的。
[0149]
vi.结论。
[0150]
考虑以上介绍的各种技术和考虑因素,可以执行制造过程以快速且以低每单位成本大规模生产产品。应用于显示设备或太阳能电池板制造(例如,平面板显示器),这些技术使能快速每面板打印过程,其中多个面板可选地由共用衬底生产。通过提供快速、可重复、无误差打印技术(例如,逐面板使用共用油墨和打印头),相信可以显著改进打印,例如,将每层打印时间减少到在没有以上技术的情况下将需要的时间的小部分,同时保证油墨在每个衬底的所期望目标区域内在一致基础上的精确沉积。再次回到大型hd电视显示器的示例,相信可以在一百八十秒或更少或者甚至九十秒或更少时间内针对大型衬底(例如,第8.5代衬底,其是大约220cm x 250cm)准确并可靠地打印每个彩色部件层,从而表示实质的过程改进。提高打印的效率和质量为生产大型hd电视显示器的成本中的显著降低并且因此降低最终消费者成本铺平了道路。如较早前指出的那样,虽然显示器制造(并且特别是oled制造)是本文中介绍的技术的一个应用,但是这些技术可以被应用于各种各样的过程、计算机、打印机、软件、制造装备和终端设备,并且不限于显示面板。特别地,预期的是所公开的技术可以被应用于其中使用打印机来沉积多个产品的层作为常见打印操作的部分的任何过程,包括但不限于许多微电子应用。
[0151]
注意,描述的技术提供了大量的选项。在一个实施例中,可以在单个阵列内或在单个衬底上在逐产品基础上调节面板(或每个产品)未对准或扭曲。可以在不需要基于一个或多个对准误差的调节/适配的情况下计划打印机扫描路径,使得经由耦合衬底和传送系统(例如,夹持器)的换能器自动补偿衬底(或其他传输的物品,诸如打印头)的错误取向。在一个实施例中,可以使用换能器校正来减轻不同传输路径(例如,打印头传输路径)中的误差,或者可以使用多个换能器或换能器集合来校正多维位置和/或取向误差。在各种实施例中,如提到的那样,不预先测量误差,而是动态检测误差并且将其用于微调衬底和/或各个面板位置,以便提供完美对准。
[0152]
此外,虽然各种实施例已经图示了使用夹持器(或用于将衬底耦合到传送机构的机构)以及使用两个换能器来实现微调,但是其他实施例可以使用不同数量的这些元件。例如,在一个实施例中,可以使用两个或更多个夹持器,每个夹持器具有它们自己的专用换能器。另外,虽然以上描述的技术已经被例示为应用于使用真空夹持器系统的打印机,但是许多其他应用也可以受益于所描述的技术,包括使用不同类型的传送机构、不同类型或打印机、不同类型的沉积机构或者另一类型的传输路径或机构的应用。显然,在不脱离本文中描述的发明原理的情况下存在许多变化。
[0153]
前述描述和附图中,已经阐述特定术语和绘制符号以提供对所公开的实施例的透彻理解。在一些情况下,术语和符号可能暗示实施那些实施例不需要的具体细节。使用术语“示例性”和“实施例”来表示示例,而非偏好或要求。
[0154]
如所指示的那样,可以在不脱离本公开的更广精神和范围的情况下对本文中呈现的实施例作出各种修改和改变。例如,可以结合任何其他的实施例或代替其对应特征或方面至少在实用的情况下应用实施例中的任何实施例的特征或方面。因此,例如,不是所有特征都被示出在每一个附图中,并且例如,根据一个附图的实施例示出的特征或技术应该被
假设成可选地可用作任何其他附图或实施例的特征的元素或其组合,即使未在说明书中特别说明。因此,说明书和附图要被视为说明性而非限制性的意义。
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