CN112423991B - 打印头调节装置、系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种打印系统，包括打印头滑架，该打印头滑架支撑打印头，并被安装成沿在x轴，y轴，z轴笛卡尔坐标系的x轴方向上伸展的横梁平移。一种控制打印系统的方法，包括感测打印头绕x轴，y轴和z轴的旋转方向以及打印头沿y轴和z轴的位置中的一个或多个。基于所感测到的旋转方向和位置中的一个或多个，调节布置成将打印头滑架支撑在横梁上的一个或多个轴承的位置。调节所述一个或多个轴承的位置将调节打印头的旋转方向和打印头的位置中之一或两者。与打印系统控制有关的系统和方法。

Description

打印头调节装置、系统和方法

相关申请的交叉引用

本申请要求在2018年7月20日提交的美国临时专利申请第62/701,529号以及在2019年7月18日提交的美国临时专利申请第16/515,580号的优先权，其全部内容以引用的方式结合于此。

背景技术

本发明涉及用于提供打印头位置和方向的精细调节的装置、系统和方法，例如，在用于制造装置(例如显示器)的工业打印系统中使用。

使用喷墨打印技术制造各种电子装置通常受益于墨滴放置的高度准确性，以实现功能正常且满足质量期望的产品。此类装置的示例包括但不限于微芯片，印刷电路板，太阳能电池，电子显示器(例如液晶显示器，有机发光二极管显示器和量子点电致发光显示器)或其他装置。在使用喷墨印刷来制造有机发光二极管(OLED)显示器的示例应用中，有机材料(有时称为有机油墨)被印刷到基板上以形成像素。这种装置以及如上述示例的其他装置的制造提出了各种挑战。例如，无论通过喷墨印刷，热敏印刷或其他技术，都难以以精确、准确和可再现的方式控制有机或其他墨水材料在期望的位置沉积，以在期望的位置实现均匀沉积。需要改进现有系统和技术以实现这些目标。

在例如OLED显示器之类的显示装置的情况下，例如，随着分辨率的提高和像素尺寸的相应减小，例如打印头之类的打印部件的准确性和精确度对于保持最终装置的质量变得越来越重要。需要提供各种装置、系统和方法，以促进打印部件的准确和精确的定位和定向，例如相对于要在其上沉积材料的基板的打印头的位置和定向，以提供精确的墨滴放置。精确的墨滴放置可以进而提高最终产品的分辨率，并减少制造过程中的材料浪费。进一步期望提供这样的装置和方法，其被配置为提高制造过程的效率并且减少(例如最小化)相关联的印刷装置的整体复杂性和重量。

发明内容

根据本公开的各种示例性实施方式，打印系统包括打印头滑架，该打印头滑架支撑打印头并且被安装为沿着在x轴、y轴、z轴笛卡尔坐标系的x轴方向上伸展的横梁平移。一种控制打印系统的方法，包括感测打印头绕x轴、y轴和z轴的旋转方向以及打印头沿y轴和z轴的位置中的一个或多个。基于所感测到的旋转方向和位置中的一个或多个，调节布置成将打印头滑架支撑在横梁上的一个或多个轴承的位置。调节一个或多个轴承的位置可以调节打印头的旋转方向和打印头的位置中之一或两者。

在本公开的又一示例性实施方式中，一种控制打印系统的方法包括：感测与沿着x轴方向上伸展的行进路径的打印头的位置相关的信息；感测与打印头围绕x-、y-和z-轴的旋转方向以及打印头沿y和z轴的位置中的一个或多个相关的信息；通过调节承载打印头的打印头滑架的一个或多个轴承的位置，来调节打印头的旋转方向和位置中之一或两者；并存储使打印头滑架的一个或多个轴承的位置与打印头滑架沿行进路径的相应位置相关的信息。

在本公开的又一示例性实施方式中，打印系统包括基板支撑系统，该基板支撑系统被配置为支撑具有待印刷表面的基板。基板支撑系统被配置为将待印刷表面保持在基本垂直于x轴、y轴、z轴笛卡尔坐标系的z轴的x-y平面中。该系统包括在x轴方向上伸展穿过基板支撑系统的横梁，以及可移动地联接到该横梁以在x轴方向上移动的打印头滑架，该打印头滑架包括一个或多个定位成相对于横梁支撑该打印头滑架的轴承。一个或多个轴承中的至少一个联接至致动器，该致动器可选择性地调节以调节打印头滑架围绕x轴，y轴和z轴的旋转方向以及打印头滑架在y轴方向和z轴方向上的位置中的一个或多个。

其他目的、特征和/或其他优点将在下面的描述中部分地阐述，并且根据描述，部分是显而易见的，或者可以通过实践本公开和/或权利要求而获知。这些目的和优点中的至少一些可以通过所附权利要求中特别指出的要素和组合来实现和获得。

前面的一般描述和下面的详细描述都只是示例性和解释性的，并不限制权利要求；相反，权利要求应享有其全部范围的权利，包括等同物。

附图说明

图1是根据本公开的示例性实施方式的用于工业印刷系统的印刷组件的透视图。

图2是根据本公开的示例性实施例的打印头滑架的透视图。

图3A是根据本公开的示例性实施例的打印头和滑架组件的示意性平面图。

图3B是图3A的打印头和滑架组件在从图3B所示的方向旋转的方向上的示意性平面图。

图4是根据本公开的示例性实施方式的气体轴承和致动器的示意性侧视图。

图5是根据本公开的另一示例性实施方式的气体轴承和致动器的示意性侧视图。

图6是根据本公开的又一示例性实施方式的气体轴承和致动器的示意性侧视图。

图7是根据本公开的示例性实施方式的用于打印系统的控制系统的框图。

图8是示出根据本公开的示例性实施方式的控制打印系统的方法的流程图。

图9是示出根据本公开的另一实施方式的校准打印系统的方法的流程图。

图10是示出根据本公开的另一实施方式的控制打印系统的方法的流程图。

图11是根据本公开的示例性实施方式的基板和打印头的示意性透视图。

图12是根据本公开的另一示例性实施方式的滑架和打印头相对于横梁的示意性侧视图(以横截面示出)。

图13是根据图12的示例性实施方式的滑架和打印头的示意性截面图，其截面在垂直于图12的截面平面的平面上截取。

图14是根据图12的示例性实施方式的滑架和打印头的示意性截面图，以与图13相同的视图示出。

图15是根据图12的示例性实施方式的滑架和打印头的示意性截面图，以与图12相同的视图示出。

具体实施方式

本公开的各种示例性实施方式提供了用于调节打印头的方向的装置、系统和方法，例如，以提高打印头相对于使用打印头在其上沉积材料的表面的方向(例如，围绕轴的旋转)和位置(例如，沿着轴的平移)中之一或两者的精度。例如，本公开的各种示例性实施方式提供了对于打印头围绕三个笛卡尔轴中的一个或多个的三个旋转方向中的一个或多个进行微调，以及围绕两个笛卡尔轴的两个平移位置中的一个或多个进行微调。为了描述的简洁，本文公开的一些实施方式讨论了围绕单个旋转轴的方向的调节。例如，与本文公开的图1至3相关联的实施方式讨论了打印头围绕垂直于基板的打印表面伸展的轴的旋转方向的调节，在本文中称为“θ-z”调节。所公开的其他实施方式被配置为提供围绕任意或所有笛卡尔(x，y和z)轴的旋转方向调节，以及围绕三个笛卡尔轴中的任意两个的平移位置调节，该任意两个笛卡尔轴垂直于沿着第三笛卡尔轴定义的打印头的行进方向。

本公开的示例性实施方式与实现打印头调节的其他可能方法相比具有明显的优势。例如，在一种提供围绕旋转轴的方向调节的可能方法中，打印头可以安装在旋转转盘上，该旋转转盘能够使打印头围绕垂直于基板的打印表面的轴旋转(例如快速旋转)。然而，这样的机构趋于笨重且昂贵，并且由于它们的尺寸和重量，可能难以与整个打印系统集成。

将打印头安装在转盘或其他旋转装置上的一种替代方式是提供一种用于调整基板方向的装置或系统，以便调整基板的打印表面相对垂直于基板的打印表面的轴的角度方向。这种调节基板方向的机构例如可以是在印刷期间移动基板的基板传送系统的一部分。这种系统可能比没有配置成对基板的印刷表面的方向进行这样的θ-z调整的基板传输系统更为复杂，并且可能造成基板的整体定位的其他方面的不准确，例如例如，在x和y方向上。本公开的各种示例性实施方式可以减少或消除对基板支撑系统的需求，该基板支撑系统被配置为使基板绕z轴旋转并包括沿x轴的补偿运动。此外，本公开的实施方式允许在更大的自由度上进行调节，并且对调节进行更精细的控制，从而在墨的放置和控制方面提供更好的精度。

因此，本公开的实施方式可以与不需要使衬底绕θ-z轴旋转以校正打印头方向中的θ-z误差的衬底支撑系统一起使用，从而降低了复杂度，并潜在地增加了基板支撑系统的准确性和精确度。然而，本领域普通技术人员可以理解，本公开的各种示例性实施方式仍然可以与配置成使基板绕z轴旋转的基板支撑和/或基板传送系统结合使用，以提供方法的组合，实现打印头和基材打印表面的相对θ-z调节。例如，在一个示例性实施方式中，基板输送系统可以用于提供对基板方向的总体控制，而可调式打印头滑架可以用于相对于基板对打印头方向进行精细控制。

本公开衡量了打印头和滑架组件的各种示例性实施方式，该组件可以围绕一个或多个轴旋转以改变打印头相对于打印系统的其他组件(包括相对于打印表面)的旋转方向。例如，可以使打印头绕垂直于基板的打印表面的轴旋转，该打印头在该基板上沉积有机材料以在基板上形成像素，从而实现了打印头和打印表面的相对θ-z调节。

在一些示例性实施方式中，打印头滑架包括多个轴承，这些轴承被配置成将打印头滑架和附接的打印头支撑在横梁(有时称为机架)上。轴承包括例如气体轴承，磁悬浮(mag-lev)轴承的装置或其他轴承或装置，其减少或最小化横梁与滑架之间的接触，同时将滑架保持在相对于横梁的期望位置和方向。例如，轴承可以配置成允许滑架沿横梁以单个自由度平移运动。

根据本公开的一个示例性实施方式，可以改变一个或多个轴承相对于滑架的位置，以改变滑架相对于横梁、因而相对于三个笛卡尔轴中的一个或多个的旋转方向。例如，一个或多个轴承可以沿轴承的纵轴(即，垂直于轴承的面对横梁的表面定向的轴)相对于滑架移动，以改变轴承的方向。在一些实施方式中，轴承通过球窝关节支撑在滑架上，该球窝关节被动旋转，使得随着滑架方向改变，面对横梁的轴承表面与横梁表面保持平行关系。

在一个示例性实施方式中，一个或多个可沿其纵轴移动的轴承通过致动器连接到滑架，该致动器被配置为使轴承沿每个轴承的纵轴移动。致动器在本文中可被称为致动机构。在一个示例性实施方式中，致动器包括压电元件，该压电元件基于电流的施加而改变形状。在其他示例性实施方式中，致动器包括例如气动致动器，液压致动器或者例如线性电机、音圈型装置或其它装置的机电致动器的装置。可选地，致动器包括例如位置编码器装置的传感器，该传感器提供包括关于致动器的实际位置信息的信息(例如，信号)。此类信息可被反馈型控制系统中的控制器使用，以验证滑架的位置。

现参考图1，图1示出了可用于工业印刷应用的印刷系统100的示例性实施方式。打印系统是单独显示的，但是本领域普通技术人员将理解，打印系统可以位于具有受控处理环境的外壳内，并且该外壳可以是用于制造包括显示器(例如，OLED)在内的各种电子部件的整个工业系统的一部分。美国专利申请公开号US2014/0311405A1，US2017/0028731A1，US2018/0014411A1和美国专利9,505,245公开了用于制造电子装置部件，包括用于印刷显示器的这种工业系统的非限制性示例，其全部内容通过引用结合于此。打印系统100包括用于支撑基板104的基板支撑系统102。基板支撑系统可以包括例如卡盘，例如真空卡盘，或具有压力端口，真空端口或其组合的基板浮动卡盘。在一示例性实施方式中，基板支撑系统102包括基板浮动卡盘106和运动系统108，该运动系统108被配置为沿图1所示的y轴方向移动基板104(本领域的普通技术人员将会理解，所示的x-y-z笛卡尔系统的x轴和y轴可以相互切换，因此不应限制本公开的范围，选择z轴为垂直于基材的印刷表面)。该运动系统可包括沿y轴纵向定向的第一和第二横梁110、112，并且例如抓具(未示出)之类的装置可配置成保持基板104并使基板104在印刷区域14内沿y轴移动。关于可以用作基板支撑系统102的基板支撑系统的配置的非限制性示例的更多细节可以在美国专利申请公开号US2017/0028731A1，US2014/0311405A1和US2018/0014411A1和美国专利9505245中找到，其各自并入上述。

在可被定义为打印区域的区域中，打印系统100包括位于基板支撑系统102上方的横梁116(例如，门架或桥架)(下面将进一步解释打印头在横穿横梁116时所跨越的区域)。在图1的示例性实施方式中，横梁116的一端安装在第一立管118上，另一端安装在第二立管120上，第二立管120将横梁116支撑在打印区域上方。横梁116可以包括稳定的材料，该材料可以以高准确度来确定尺寸并且表现出刚性和强度。在一个非限制性示例中，横梁116具有光滑的(例如，抛光的)表面。横梁116可以包含，例如，但不限于例如陶瓷材料的材料，例如铝或钢的金属或合金，或复合材料。在图1的示例性实施方式中，横梁116由花岗岩制成。

打印系统100可以包括一个或多个打印头滑架122，该打印头滑架122以允许打印头滑架122在图1所示的x轴方向上沿横梁116平移的方式联接至横梁116。所述一个或多个打印头滑架122被配置为承载用于将材料沉积到基板104上的一个或多个打印头124。例如，一个或多个打印头124可以是被配置为在基板104上沉积墨(例如例如有机OLED材料)的喷墨打印头。所述一个或多个滑架122沿着横梁116沿着x轴移动到各个位置，将打印头124定位在期望的位置上，以沿着x轴在基板104上进行打印。基板104沿y轴的平移运动，与滑架122沿x轴的平移运动相结合，允许打印头124沿x轴和y轴进入基板104的一部分，以将有机材料打印到衬底104的期望区域上，例如，以在打印表面上以图案的形式实现材料的沉积。滑架122和横梁116可以被配置成使得每个打印头124的打印面(未示出)与基板104的打印表面(面向横梁116的表面)保持平行关系。在一些示例性实施方式中，打印系统100是整个工业制造系统的一部分，该工业制造系统用于制造电子装置，例如如上所述的电子显示器中使用的基板。

打印系统100还可包括与打印头124相关联的一个或多个测量装置。例如，在图1中，一个或多个传感器119(例如干涉仪)与每个打印头124连接，并与一个光学系统(未显示)关联，该光学系统配置为在校准过程或打印期间测量打印头124和滑架122的实际平移位置和/或方向，如下面更详细地讨论的。尽管在图1中仅示出了一个传感器119，但是在一些示例性实施方式中，打印系统100包括多个测量装置，布置成确定一个或多个打印头124绕一个或多个轴(例如绕x轴，y轴或z轴)的旋转方向。在一些示例性实施方式中，打印系统100包括三个单独的测量装置(例如激光干涉仪或其他光学测量装置)，该测量装置测量打印头上的三个已知点距离由基板104的表面限定的平面的距离。根据这三个距离测量值，可以确定打印头124绕所有三个轴(例如x轴，y轴和z轴)的旋转方向。类似地，一个或多个附加测量装置可以被布置为沿着垂直于打印头124的行进方向的两个轴感测打印头的位置。例如，如图1所示，打印头124相对于横梁116沿着y轴和z轴的位置可以通过附加测量装置(例如光学传感器或其他装置)来确定。

另外地或可替代地，可以使用例如“母版玻璃”(未示出)，玻璃板或具有与基板(如基板104)相同尺寸的其他材料的校准装置来校准打印系统。母版玻璃包括在母版玻璃上具有已知位置的标记图案。一个或多个(例如，两个)高倍率相机用于确定标记相对于标记的预期位置的实际位置，从而确定在打印头124的位置和/或方向上发生的任何错误。任何此类错误被记录并用于校正使用本文所述的系统和方法的打印头124的位置和/或方向。

由于打印系统100(图1)的高精度要求，打印系统100的各个组成部分中的小误差可能会导致一个或多个打印头124与基板104之间由于打印过程中打印头滑架122沿着横梁116移动而未对准。例如，例如由与横梁116的生产相关联的制造公差导致的横梁116的表面的小变化，可引起滑架122绕图1所示的z轴的旋转方向随着滑架122横穿横梁116移动而改变。例如，随着滑架沿着横梁116移动，横梁116的厚度或平坦度的变化潜在地导致滑架122的z轴旋转方向的变化。尽管方向上的此类变化可能很小(例如，微弧度量级)，但它们仍可能通过更改打印头124相对于基板104的预期对齐而影响打印精度(例如，预期的墨滴放置和/或轨迹)。例如，沉积墨的喷嘴从其伸展的打印头表面和基板的打印表面可以被取向，使得它们不如期望的那样在θ-z方面对准。这可导致墨滴放置不准确和/或墨滴沉积，其可能导致沉积的墨滴干燥不均匀，从而导致最终产品中的膜厚度不均匀。

除了滑架122的z轴方向的变化之外，随着滑架122沿着横梁116移动，横梁116的厚度或平坦度的变化可能导致其他方向和位置变化。例如，在第一和第二立管118和120之间的横梁116的不受支撑的长度，横梁116可能在第一和第二立管118和120之间潜在地下垂。当滑架122沿着横梁116移动时，横梁116的这种下垂会导致滑架122绕y轴的旋转方向的变化。围绕y轴的这种旋转方向中断可能导致打印头表面不平行于基板的打印表面。同样地，这种下垂也可能导致打印头表面比预期或设计的更接近基板的打印表面。类似地，除了上述的z轴变化之外，横梁厚度，平坦度和平直度的变化还可能引起滑架122绕x轴和y轴的旋转方向的其他变化。同样地，整个系统的横梁和/或其他组件支撑部件的上述变化可有助于滑架122沿y轴和z轴的位置变化(平移)。本公开的示例性实施方式可以被配置为补偿(例如，校正)滑架122以及打印头124围绕x，y和z轴的方向变化，以及滑架122沿垂直于滑架122的运动方向的两个独立轴(例如，图1中的y轴和z轴)的位置。

现参考图11，其示出了基板1104的示意性透视图。图11示出了绕x，y和z轴(分别为θ-x，θ-y和θ-z)的方向变化以及沿x，y和z轴(分别为X_T，Y_T和Z_T)的平移。在本公开的示例性实施方式中，平移X_T表示打印头1124沿着行进路径，例如沿着横梁116(图1)的运动。

图11还示出了基板的位置或方向上潜在的未对准可导致打印头与基板之间的未对准。在图11中，实线示出了第一方向上的基板1104。虚线示出了第二方向上的基板1104，其中基板1104相对于第一方向绕x，y或z轴之一旋转。在x，y或z轴中的任何一个中，基板1104也可能相对于打印头1124平移地未对准。基板1104的这种旋转或平移可能导致基板1104与打印头1124之间的未对准。另外地或可替代地，基板1104和打印头1124之间的未对准可能是打印头1124相对于基板1124的旋转未对准的结果。打印头1124与基板1104之间的总未对准可以是基板1104相对于预期的基板绕x，y和z轴的方向以及在x，y和z方向上的位置的偏差，与打印头1124相对于预期的打印头绕x，y和z轴的方向以及在y和z方向上的位置(x方向是打印头1124的行进方向)的偏差之和。本公开的示例性实施方式，例如结合图2-10所示和所述的，使得滑架122(图1)和打印头124(图1)能够沿着各个轴旋转和平移地调节，以补偿与打印头124相对于基板的预期对准的这种偏差。

现参考图2，其更详细地示出了根据本公开的一示例性实施方式的打印头滑架222。打印头滑架222可包括一个或多个装置，该装置被配置为促进打印头滑架222沿着横梁(如图1中的横梁116)的低摩擦运动，并且有助于滑架222相对于基板的印刷表面的精确定位。在一示例性实施方式中，打印头滑架222包括以下特征，该特征被配置为使滑架222能够被支撑并且允许滑架222沿着横梁116移动，同时最小化(例如，减小或消除)滑架222与横梁116之间的摩擦。滑架222包括打印头安装部223，该打印头安装部223被配置为接收打印头的一部分(例如，图1中所示的打印头124)，并且当滑架222横穿横梁116时将打印头保持在滑架222上的适当位置。

例如，在图2的实施方式中，打印头滑架222包括多个气体轴承226。每个气体轴承226具有面对横梁(例如，图1中所示的横梁116)的表面229，并且气体轴承226被配置为接受加压气体(例如空气或惰性气体)的供应，并释放该气体以在横梁和表面229(在图2中仅可见2个表面)之间生成一层空气或其他气体。气体轴承226相对于横梁支撑滑架222。

结合图3至图6更详细地讨论了气体轴承226。参照图2-4，其他示例性实施方式可包括配置成减小(例如，消除)打印头滑架与横梁之间的接触摩擦的其他类型的装置。例如，一些示例性实施方式可以包括永磁体和/或电磁体的各种组合，其被配置为利用磁力使滑架222相对于横梁116悬浮。这种装置通常被称为“磁悬浮”装置。

气体轴承226可以各自以允许每个气体轴承226相对于滑架222枢转的方式联接到滑架222。这种枢转能力可以促进表面229平行地对准与气体轴承226的表面229面对的横梁116的表面。换句话说，枢转联接使气体轴承226的表面229与横梁116的表面齐平地定位。这种定位有利于气体轴承226的正确操作，即，在气体轴承226和横梁116之间形成气垫。在一个示例性实施方式中，如图4所示，球窝接头434用于将气体轴承226联接至滑架222。因此，球窝接头231有助于气体轴承226相对于横梁116的“自对准”。每个气体轴承226可以独立于其他气体轴承226而“自对准”。虽然在本文所述的实施方式中示出了球窝接头231，但是其他铰接组件，例如包括一个或多个旋转轴承的组件，被视为在本公开的范围内。

在本公开的示例性实施方式中，一个或多个气体轴承以允许一个或多个轴承沿着轴承的纵轴A_L移动的方式与滑架222联接。本文中用到的气体轴承的“纵轴”是指垂直于气体轴承的表面229的轴。例如，如图2所示，调节气体轴承226A以使得能够沿着调节气体轴承226A的纵轴A_L相对于滑架222选择性地移动调节气体轴承226A的方式联接至滑架222。换句话说，调节气体轴承226A的轴承表面229可以被平移，使得它们进一步突出或远离安装它们的打印头滑架222的表面。气体轴承226A可以被称为“调节气体轴承226A”或“平移气体轴承226A”。调节气体轴承226A沿着轴承的纵向轴的运动还导致滑架222相对于横梁116的方向改变。

虽然图2的示例性实施方式示出了位于滑架222的一侧的上部和下部位置的两个调节气体轴承226A，但是其他示例性实施方式可以具有单个调节气体轴承或多于两个的调节气体轴承226A。例如，示例性实施方式包括在打印头滑架上与打印头安装部223相邻的四个位置中的四个调节气体轴承。另外地或可替代地，滑架222可包括更多的气体轴承，这些气体轴承位于除了图2所示的位置之外的其他位置，例如但不限于，邻近打印头安装部223的六个、八个或更多个气体轴承位置，其中一个或多个位置可配备有调节气体轴承226A。

与调节气体轴承226A相对地安装在滑架222上的气体轴承226C配置成沿纵向被动地运动以补偿调节气体轴承226A的纵向运动。即，因为横梁116的厚度T(图1)名义上是恒定的，所以调节气体轴承226A的纵向位置的改变要求与调节气体轴承226A相对的气体轴承226C沿纵向移动，使得气体轴承226C和调节气体轴承226A之间的距离保持恒定，并且气体轴承226A，226C与横梁116之间的间隙允许气体从轴承流出，以使气体轴承226正常工作。

在图2的示例性实施方式中，可以被称为补偿气体轴承的气体轴承226C通过弹簧柱234联接到滑架222，该弹簧柱234允许补偿气体轴承226C的纵向运动以补偿调节气体轴承226A的纵向运动。弹簧柱234可以配置有螺旋弹簧，贝尔维尔弹簧，板簧或由弹性材料(例如金属合金、聚合物或其他材料)构造的其他机械弹簧，或者可以包括气体弹簧，例如可变体积气动储器，或其他类型的弹簧构件。

将仅描述具有θ-z调节的示例性实施方式，以解释各种操作原理，然后将基于相同的一般原理来描述其他方向/位置调节。在使用中，为了补偿滑架122的方向变化以及造成的相关联的打印头124相对于基板104(图1)的方向变化，调节气体轴承226A可以沿其纵轴移动以改变滑架122的方向，例如，使滑架122的方向相对于基板的印刷表面返回到预期的θ-z的方向，如结合图3A和图3B进一步讨论的。

现参考图3A和3B，其示出了打印头滑架322和打印系统(例如图1所示的打印系统100)的横梁316的一部分的示意性平面图。图3A和3B中的视图是在垂直于并朝向基板的印刷表面的方向上向下看，例如虚线所示的基板304的印刷表面305。在图3A所示的配置中，调节气体轴承326A相对于滑架322处于中间位置，并且打印头324相对于基板304处于中间方向。

图3B示出了类似于图3A所示的示意性平面图，其中调节气体轴承326A相对于滑架322沿着纵轴AL伸展(因为另一个位于可见者的下方，在图3A和3B的视图中仅示出了其中之一)。调节气体轴承326A的伸展导致滑架的方向绕z轴(伸展进出图3A和3B的图纸的平面的轴)沿顺时针方向旋转变化，如图3B中的箭头C所示。因为绕z轴改变滑架322的方向可能改变打印头324相对于基板304的y轴位置(即，图3A和3B的垂直方向上的位置)，所以打印系统100的控制系统(图1)还可被配置为调节基板304的y轴位置，以补偿打印头324和基板304之间的相对y轴位置变化。类似地，滑架322的z轴方向变化可以导致滑架322沿x轴的位置变化(即，沿横梁316的方向的位置变化)，这可以通过滑动件322沿横梁316的移动来补偿。

尽管图2-3B的示例性实施方式包括两个调节气体轴承(例如，图2中的226A，其中一个(326A)在图3B中示出)，但是其他实施方式可以可选地仅具有一种调节气体轴承或两个以上的调节气轴承。例如，在一些示例性实施方式中，与调节气体轴承对角相对的轴承(即，图3A和3B的图的左上方的轴承)以类似于调节气体轴承的方式伸展。作为附加的非限制性示例，图3A和3B中的气体轴承326和326C可以被配置为选择性地远离滑架322伸展并朝滑架322缩回，以主动补偿调节气体轴承326A的伸展，而非采用如图3A和3B所示的补偿轴承326C。

当调节气体轴承326A和补偿轴承326C相对于滑架移动以改变滑架322相对于横梁316的方向时，滑架322绕z轴的旋转方向改变，如图3B所示。气体轴承326，调节气体轴承326A和补偿轴承326C的球窝接头进行调节，以使气体轴承326、326A和326C的表面329与横梁316的表面保持平行，使气体轴承326、326A和326C在图3B所示的方向上保持横梁316和滑架322之间的低摩擦(例如，低摩擦或无摩擦)界面。换句话说，球窝接头被动地进行调节以确保气体轴承326、326A和326C的表面329保持与横梁316的表面齐平，以利于在气体轴承326、326A和326C的表面329与横梁316的表面之间形成气垫(例如，气体层)。

在图4的示例性实施方式中，调节气体轴承426A通过压电致动器436(图4)联接至打印头滑架422。压电致动器436被配置为基于电流的施加来改变形状。在图4的示例性实施方式中，当向压电致动器436施加电流时，压电致动器436使调节气体轴承426A从与其连接的滑架422的表面伸展开。例如，在施加电流时，压电致动器436可从由实线示出的第一未伸展(例如，缩回)状态438变为由虚线440示出的第二伸展状态。电流的施加可以由控制系统控制，该控制系统控制例如滑架422沿横梁(例如，图1-3B中所示的横梁116、216或316)沿x轴的移动，基板(如图1所示的基板104或图3A和3B所示的基板304)沿y轴的移动。

压电部件可以为致动器436提供期望的特性，包括但不限于例如高压缩力，高准确度和相对小的移动。致动器436可能需要施加高压缩力，以克服由气体轴承施加在横梁(例如，图1-3B中所示的横梁116、216或316)上的力，其大小可约为数千牛顿(N)。例如，由气体轴承施加在横梁上的力可以在约500N(113磅力)到约1500N(337磅力)的范围内。取决于气体轴承的数量，轴承表面的面积，打印头和滑架组件的重量以及其他因素，气体轴承施加在横梁上的力可能会高于或低于上面提供的示例性范围，例如，小于500N的力或大于1500N的力。

绕打印头滑架的z轴(或适用的x轴或y轴)的理想旋转范围可以小于一个弧度，并且可以微弧度表示。在一示例性实施方式中，绕打印头滑架的选定轴旋转以校正未对准的所需旋转范围可以是从0微弧度到50微弧度，或者从0微弧度到100微弧度，或其他范围。为了促进在这些范围内的旋转，可能需要致动器(例如，图4中所示的致动器436)将调节气体轴承平移微米范围内的距离，例如在约0微米至约100微米的范围内，取决于调节气体轴承的间距(即，它们之间的距离)以及打印头滑架绕所选轴的旋转方向的所需变化。

例如，调节气体轴承的间距可以为约0.5米(19.7英寸)，调节气体轴承的行进范围可以为约25微米，并且调节气体轴承的该行进范围可使滑架绕所选轴最大旋转约50微弧度。在其他示例性实施方式中，使打印头滑架正确地绕所选轴并相对于基底的打印表面定向所需的方向变化范围可以小于50微弧度或大于50微弧度，相应地，调节气体轴承沿其纵轴的纵向的行进范围可能会不同。

压电致动器以外的致动器被认为在本公开的范围内。例如，在一些示例性实施方式中，调节气体轴承可以由液压装置、气动装置、机电装置(如线性电机)、连接到运动联动装置的步进电机或任何其他配置成基于电或其他控制信号使轴承纵向移动的装置致动。作为进一步的非限制性示例性实施方式，一个或多个致动器可以包括音圈型装置，该音圈型装置包括磁体和运动的电磁体，包括例如绕线轴缠绕的金属丝线圈。向线圈施加电流会产生与磁体的磁场相互作用的磁场，从而使线轴移动。这种装置的进一步讨论包含在美国专利申请公开号US2018/0014411A1中，其通过引用结合于上文。

在图4的示例性实施方式中，滑架422和调节气体轴承426A可以包括机械(即，“硬”)止动件442，以限制调节气体轴承426A相对于滑架的运动，以确保当调节气体轴承426A被调节到最大伸展位置时，相关联的印刷系统(例如，图1所示的印刷系统100)保持正确的功能。在图4的实施方式中，调节气体轴承426A被显示为与横梁416相邻。虽然图4具体示出和描述了机械止动件442，但是本文所述的任何示例性实施方式均可包含机械止动件442。

在图4的示例性实施方式中，机械止动件442包括一个或多个环形构件443，其位于定位在致动器上的肩部445的任一侧。环形构件443接触肩部445，以防止调节气体轴承426A的过度伸展或伸展不足超出由肩部445和环形构件443限定的可调节范围。所述可调节范围可根据校正滑架的方向所需的伸展量来选择。例如，如上所述，在一示例性实施方式中，调节轴承可具有约25微米的调节范围。其他示例性实施方式可以具有较大的调节范围，例如50微米，100微米或更大，或者可以具有较小的调节范围，例如10微米，5微米或更小。机械止动件442将致动器的运动范围限制在一定范围内，在该范围内，对于给定的电输入，致动器提供稳定的，可预测的运动。例如，致动器的运动范围可以被限制在其中施加电流和致动器的运动之间的关系基本上是线性的范围内。另外，当不给致动器供电时，例如当为了维护或不使用而将打印系统断电时，机械止动件442可以将致动器和滑架的位置保持在限定的范围内。

在又一示例性实施方式中，致动器可以包括一个或多个压电致动器，其与其他装置并联地联接在调节气体轴承之间，所述其他装置被配置成支撑施加在调节气体轴承和滑架之间的负载的至少一部分。这种装置可以包括例如弹性偏置的构件，例如机械或气动弹簧。例如，参考图5，其示出了调节气体轴承526A和滑架522的示意性侧视图。在调节气体轴承526A和滑架522之间联接有与致动器(如压电致动器)536并联安装的弹簧546(如螺旋弹簧)。弹簧546可以支撑施加在调节气体轴承526A和滑架522之间的一部分负载，而压电致动器536使滑架522相对于调节气体轴承526A以上述方式精确定位。例如，该负载可以是由滑架522支撑的打印头(图5中未示出)的重量和滑架522的重量的至少一部分所产生的施加力。

现参考图6，其示出了类似于结合图5描述的配置。在图6中，气动弹簧647(例如包括活塞缸装置)代替螺旋弹簧546与压电致动器636平行地定位在调节气体轴承626A和滑架622之间。气动弹簧647支撑施加在调节气体轴承626A和滑架622之间的一部分负载，而压电致动器636使滑架622相对于调节气体轴承626A精确定位。

在使用过程中，打印头滑架(例如打印头滑架122、222、322或422)可以通过线性电机系统沿横梁(例如图1–3B中所示的横梁116、316或416)移动，所述线性电机系统包括连接到滑架422的定子(未显示)和嵌入或固定在横梁上的一系列永磁体或电磁体(未显示)。调节气体轴承426A伸展超过一定程度可能潜在地影响定子相对于磁体的对准，并且可能导致定子撞击磁体或横梁。机械止动件442可以防止调节气体轴承426A伸展超过特定距离，在该距离处线性电机保持适当的功能并且滑架422不撞击横梁。尽管在图4的实施方式中具体示出了机械止动件，机械止动件可以与本公开中所示的任何其他实施方式一起使用，或者可以与实施方式的组合一起使用。

在一些示例性实施方式中，印刷系统可以包括用于校正与基板输送系统的预期输送路径的偏离的系统，例如基板支撑系统102(图1)。所述校正系统可以基本上如美国专利申请公开号2018/0014411A1，或2016年11月29日发布的美国专利US9505245所描述，其全部内容通过引用合并于此。这样的系统可以包括输送系统，例如基板夹持器，该输送系统配置成沿输送路径引导例如基板的部件，以辅助制造。在典型的实施中，传输路径可以在米的数量级上，而所需的定位可以是微米级或更精细(例如，纳米级或更精细)。为了辅助精确定位，使用一个或多个传感器来检测部件(例如，基板)和横梁之间在一个或多个维度上的偏差。然后，由一个或多个传感器检测到的偏差用于导出位置校正信号，该位置校正信号被馈送到一个或多个换能器并用于补偿偏差。尽管有与传输路径相关的精细机械误差，仍允许组件跟踪光路。在一示例性实施方式中，一个或多个传感器提供反馈，该反馈使换能器总是“调零”位置和/或旋转误差。

在本公开的示例性实施方式中，路径校正过的输送系统的一个或多个方面可以与可调节打印头滑架(例如打印头滑架122、222、322、422、522、622或1222)结合使用。配置成提供绕各种旋转轴的旋转调节和沿各种轴的位置调节的打印头滑架与由美国专利申请公开号US2018/0014411Al或美国专利9505245公开的实施方式提供的路径校正的组合可以提供高精度的打印头和基板定位，以确保精确、准确和可重复的打印结果。此外，打印头滑架提供的旋转和位置调节可以减少或消除通过输送系统对基板进行旋转调节的需要，从而允许具有更少组件以实现可调节性和较少相关复杂性的输送系统根据需要提供对基材和打印头的完全调节，以校正输送路径误差(与预期输送路径的偏差)和旋转误差或位置误差(例如，θ-z误差或与预期旋转对准或打印头位置的其他偏差)，以提供准确的打印结果。

本公开的实施方式可以包括控制系统，该控制系统配置成根据需要旋转或平移滑架(例如，滑架122、222、322、422、522、622或1222)，以校正由横梁116或与基板支撑系统102相关联的组件的平直度和/或平坦度的偏差所导致的旋转或位置误差。这种控制系统可以包括配置为确定滑架和基板输送系统的实际位置和方向的一个或多个传感器，以及可操作地联接到所述一个或多个传感器的一个或多个处理器。在本公开的示例性实施方式中，所述一个或多个传感器可以包括一个或多个部件，例如编码器，干涉仪(如激光干涉仪)，其他光学测量装置(例如照相机)或其他装置。所述控制系统可以是既控制打印头滑架又控制输送系统的集成控制系统，或者可以包括两个基本离散的控制系统，其独立地控制基板输送系统和打印头滑架中的每一个。

在示例性实施方式中，基于打印头滑架沿横梁在x轴方向上平移时的实际位置和方向的信息，确定打印头滑架相对于特定旋转轴的期望位置或旋转方向，或确定必须调节滑架的位置和/或方向的所需量以补偿未对准。在一示例性实施方式中，打印头上的测量装置(例如，图1、3A和3B所示的打印头124、324)被用于确定打印头滑架沿着横梁移动时出现的任何方向未对准或位置误差。例如，上述照相机，干涉仪(例如激光干涉仪)或其他测量装置中的一个或多个可用于收集滑架沿横梁移动时关于打印头的方向和位置的信息。关于方向和位置的数据可以提供给控制系统，该控制系统控制打印头滑架(打印头滑架122、222、322、422、522、622或1222)的位置，基板(例如图1、3A和3B所示的基板104、304)的y位置和打印头滑架绕一个或多个旋转轴的旋转方向(以及因此由打印头滑架承载的打印头的旋转方向)方向(例如，打印头滑架的θ-z方向)。控制系统还可以执行其他控制功能，例如加载和卸载基板，控制有机材料通过打印头的沉积，以及打印系统100的其他功能。

另外，打印头绕x-，y-或z-轴中的任何一个的旋转中心可能会偏离打印头的中心，因此，调节滑架绕一个轴的旋转方向也可能导致打印头在x-，y-或z-方向上移动。可以对控制系统进行编程或以其他方式配置以补偿这些运动，并基于绕x-，y-和/或z-轴的旋转调节将滑架或基底移动适当的量。

在一些示例性实施方式中，控制系统可以在“实时”的基础上操作，其中，当滑架沿着横梁116、316、416、1216移动时，关于由输送系统或打印头滑架承载的基板的实际位置和/或方向的数据被收集并处理。然后，控制系统可以处理实时数据并调节输送系统或打印头滑架的位置和/或方向，以解决打印操作期间输送系统或滑架的方向或位置的不准确性。

作为“实时”控制配置的替代方案，在各种示例性实施方式中，控制系统可以记录所需的滑架运动，以补偿在初始校准过程中滑架沿其移动的横梁中存在的任何不准确性。当滑架横穿横梁时，可以基于一个或多个传感器(例如干涉仪或其他测量装置)进行的测量，计算出滑架方向所需的校正量。测量值可以收集到表格中或与沿横梁的滑架位置相关联的映射校正值。因此，每个校正值与滑架的特定位置相关联，并且校正值的收集说明了横梁中存在的特定误差，例如横梁的平坦度或厚度的变化。因此，校正值的表格或映射与在执行校准的打印系统中使用的特定横梁相关联。校正值可以存储在可操作地联接至控制系统的处理器的电子存储器上，并且控制系统应用沿运输路径与滑架在横梁或运输系统上的每个位置相关的校正值，而无需在每次滑架横穿横梁并且运输系统沿着运输路径移动时，重新测量滑架和运输系统的位置和/或方向误差。

现参考图7，其示出了根据本公开的一示例性实施方式的用于控制打印系统的控制系统750的框图。控制系统750包括至少一个传感器装置752，该传感器装置752被配置为生成表示打印头(例如图1、3A，3B和12-15中的打印头124、324、1224)相对于基板的打印表面的方向和/或位置的输出信号，打印头被配置在该基板上沉积材料，例如墨。传感器装置752可以包括一个或多个传感器，如本文所述和/或本领域普通技术人员会熟悉的干涉仪，编码器或其他装置。在一实施方式中，传感器装置752包括一个或多个激光干涉仪。

传感器装置752可操作地联接到控制器754，例如计算机系统，其包括例如处理器和电子存储介质。控制器754从传感器装置752接收关于打印头相对于打印表面的旋转方向和/或位置的信息。另外，在一些实施方式中，控制器754可以从与打印系统相关联的其他装置接收信息，例如被配置为生成与打印头在x，y和z方向上(例如沿着与上述图1-4相关联的示例性实施方式所讨论的x，y和z轴)的旋转方向和位置有关的信息的其他传感器。另外地或可替代地，控制器754可以从打印系统的其他装置和系统接收信息，例如配置为支撑和/或输送基板的系统(例如，图1所示的基板支撑系统102)，和配置为移动打印头的系统(例如，图1所示的运动系统108)。控制器754可以接收与打印系统的操作方面有关的输入，例如打印头、基板的位置，打印系统的操作状态，与打印系统的其他组件(例如气体罩)有关的信息或其他输入。

控制器754可以可操作地联接到打印系统的各种组件，例如基板支撑系统(例如，图1中的102)和运动控制系统(例如，图1中的108)，或者打印机的其他组件。基于来自传感器装置752以及可操作地联接至控制器754的任何其他传感器或输入装置的输入，控制器754可以生成输出信号以控制打印系统。例如，控制器754可以被配置成将输出信号发送到打印系统的一个或多个控制装置756。控制装置756可以包括例如与打印系统的组件相关联的可控制组件(如电机，伺服电机(servomotors)，线性电机或其他致动器)。

在图5的示例性实施方式中，控制器754将输出信号发送到控制装置756，该控制装置756包括例如一个或多个致动器(例如，图4所示的压电致动器436)，该致动器被配置成基于施加的电流改变位置和/或形状。以这种方式，来自控制器754的输出信号可以用于控制致动器436的致动状态以及打印头(例如，图1和3A/3B中的打印头124、324)的相应方向。此外，在示例性实施方式中，例如通过控制基板支撑系统，运动控制系统或打印系统的其他操作方面，控制器754可以提供控制打印系统的操作状态的附加输出。

在一些示例性实施方式中，控制装置756可选地包括被配置为向控制器754提供反馈的装置。例如，在一示例性实施方式中，控制装置756是具有相关联的编码器装置757的压电致动器，所述编码器装置757被配置为向控制器754提供关于控制装置756的实际位置的反馈。所述编码器装置757可以是光学编码器，磁性编码器，或配置为基于控制装置756的位置或运动生成信号的任何其他装置。如果基于接收到的反馈，控制装置756已经到达目标位置，则控制器754将控制装置保持在目标位置。一旦来自编码器装置757的反馈表明控制装置756已到达目标位置，控制器754便停止移动控制装置756。

现参考图8，流程图860示出了用于调节打印头滑架沿轴的位置和/或打印头滑架沿轴的方向的工作流程。在全文中，术语“位置”是指沿轴的平移位置，术语“方向”是指绕轴的旋转方向。图8的示例性实施方式表示控制方法的一个示例，该控制方法使用关于滑架的实际位置和/或方向的实时输入，并基于所述实时输入调节滑架的位置和/或方向。在862，工作流程包括感测与打印头绕垂直于打印头将在其上沉积材料的打印表面的轴的旋转方向有关的信息。所述打印头可以由打印头滑架承载，所述打印头滑架可移动地安装在伸展穿过基板支撑系统的横梁上。与打印头的感测方向有关的感测信息可以提供给控制器，例如各种示例性实施方式中的控制器754(图7)。

在864，例如基于感测到的信息，调节打印头滑架沿轴的位置和绕轴的旋转方向中之一或两者。如上所述，在示例性实施方式中，所述调节可以通过一个或多个致动器，例如致动器436(图4)来实现，所述致动器改变尺寸、形状、位置或其他特性以调节打印头相对于基板的绕垂直于基板打印表面的轴的方向。例如，如以上结合图1-4所讨论的，致动器可以使一个或多个非接触轴承，例如气体轴承226、326和426(图2、3A，3B和4)沿各自的纵轴移动，以改变打印头的方向。在各种示例性实施方式中，这样的致动器可以由例如控制器754(图7)之类的控制器所控制。例如，接收感测到的信息的控制器可以用于输出控制致动器以调节打印头滑架的信号。

在866处，感测打印头滑架绕轴的实际方向和沿轴的实际位置中的一个或两个，并且如果需要的话，可以基于实际方向和位置进行进一步的控制或调节，或者可以验证方向和位置并停止调节。例如，在示例性实施方式中，控制器从编码器(例如，图7中的编码器装置758)或另一个测量装置(例如传感器装置752(图7))中的一个或两个接收信号。编码器或其他测量装置可以感测致动器位置，轴承位置或滑架位置中的一个或两个，并且将感测到的信息作为指示感测到的部件的实际位置的信号提供给控制器。控制器基于例如所存储的几何关系来评估接收到的信号以确定滑架的实际方向和位置，所述几何关系将各种部件(例如致动器和/或轴承)的位置与滑架的实际方向和/或位置相关联。如果根据控制器收到的信息，滑架不在期望的方向和/或位置，则控制器可以进一步调节滑架的方向和/或位置，直到从编码器或传感器接收到的信号表明方向和/或位置是正确的。如以上结合图3A和3B所讨论的，例如，滑架的θ-z方向的校正可导致打印头相对于基板在x方向和y方向上的位置变化。控制器可以被配置为基于打印头绕z轴的方向变化，根据需要调节打印头的x方向和y方向位置。同样，绕x轴或y轴的旋转方向的改变可能会导致沿x轴，y轴和z轴的平移位置变化，并且可以对控制器进行编程以基于来自一个或多个传感器的信息来校正此类位置变化。

作为前面结合图8描述的实时控制方法的替代，在一些示例性实施方式中，可以利用来自初始校准过程的信息对控制系统进行编程，并且控制器使用初始校准过程中获得的信息在后续的印刷操作期间控制滑架方向。在这种布置的一个实施例中，用于确定滑架沿横梁移动时的方向的测量装置仅临时固定在打印系统的组件上用于校准，并且一旦校准过程完成，随后可以从打印系统中移除所述测量装置。因此，由于不需要将测量系统永久地安装在打印系统上，这种布置可以用于降低打印系统的成本和总体复杂性。

现参考图9，工作流程970的另一示例性实施方式包括使用一个或多个测量装置的初始校准过程，此后，不需要将用于初始校准过程的一个或多个测量组件用于随后的打印操作。例如，在972，工作流程970包括感测与打印头的旋转方向和/或相对于打印头在其上沉积材料的打印表面的位置有关的信息。这样的感测可以通过如上所述的例如干涉仪、照相机的测量装置以及其他测量装置来完成。在各种示例性实施方式中，当打印头滑架沿行进路径(例如沿横梁116、316、416)移动时，来自测量装置的与打印头的方向和位置有关的测量信息在控制器处被接收。在974，随着打印头沿行进路径移动，调节打印头的方向和/或位置。例如，在各种示例性实施方式中，控制器将信号发送到一个或多个致动器，以调节滑架和打印头的旋转方向或位置，直至来自测量装置的信息表明打印头的方向和/或位置已达到期望的方向。可选地，例如与致动器联接的编码器之类的传感器向控制器提供信号，该信号具有关于致动器相对于滑架的实际位置(例如，线性伸展量)的信息。另一个传感器可以向控制器提供关于滑架和打印头沿行进路径(例如沿横梁)的位置的信息。可以基于一个或多个致动器的调节所导致的打印头的方向或位置变化，根据需要对打印头的位置和/或方向进行附加调节。

在976，存储与打印头的旋转方向和打印头沿行进路径的位置以及垂直于行进路径的方向有关的信息，以创建与沿行进路径的打印头位置相对应的校正值的集合。例如，在各种示例性实施方式中，控制器将关于一个或多个致动器的位置的信息与滑架沿横梁的位置相关联，以生成与沿横梁的滑架位置相关联的致动器位置的值的集合。该信息集可以可选地包括所需的针对沿横梁的给定滑架位置的x-，y-和z-方向校正值，以补偿由于滑架绕给定轴旋转而导致的位置变化。关联值的集合可以被称为表格，列表，映射等，并且可以被存储在与处理器可操作地联接的电子存储器上。电子存储器可以包括但不限于随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，例如磁盘驱动器的电子存储器，闪存或任何其他类型的电子存储介质或装置。

当在初始校准程序之后使用打印系统时，当滑架在横梁上移动时，控制器通过根据与滑架位置相关联的致动器的伸展值来控制滑架上的一个或多个致动器，从而根据滑架沿横梁的位置来调节滑架和打印头的方向和/或位置。例如，现参考图10，其示出了工作流1080。在1082处，感测与打印头沿行进路径的位置有关的信息。例如，在各种示例性实施方式中，在打印操作期间，控制器接收关于滑架沿横梁的位置的信息。在1084，基于存储的与打印头沿行进路径的位置相对应的校正值来调节打印头的旋转方向和/或位置。例如，在各种示例性实施方式中，控制器可以基于存储在电子存储器中的值，例如结合图9的工作流程中的动作976而存储的数据，来调节滑架的方向或位置。通过这种方式，控制系统可以基于初始校准来校正方向和位置误差，而无需依赖实时测量，减少了将测量传感器和系统与打印系统集成在一起的需求，从而降低了打印系统的复杂性。

图12至图15的示意图示出了使用滑架上的一个或多个致动器来调节滑架绕x轴和y轴(在图1的坐标系中)的方向。尽管在上述示例性实施方式中，气体轴承226中仅两个是调节气体轴承并且被配置为提供绕z轴方向的调节，但在其他示例性实施方式中，系统可以包括两个以上的调节气体轴承，以方便调节绕附加轴的方向和/或沿附加轴的位置。在一些示例性实施方式中，每个气体轴承可以附接到致动器，因此可以是调节气体轴承。能够被调节的气体轴承的数量可以基于期望的离散调节的数量，随着调节数量的增加，更多的气体轴承带有致动器。

现参考图12，其示出了在垂直于横梁1216的长度的平面中截取的横梁1216，滑架1222和打印头1224的截面图。在图12的图画方向上，x轴伸展到图画的平面之内和之外。为了使滑架1222绕x轴旋转，致动与可调轴承1286、1287相关联的致动器，以增加滑架1222与每个可调轴承1286、1287的面对横梁1216的表面之间的距离。与可调节轴承1288相关联的致动器被致动以减小滑架1222和可调节轴承1288的面对横梁1216的表面之间的距离。结果，滑架1222和相关联的打印头1224绕x轴沿图12的视图中箭头R所示的逆时针旋转。如果期望滑架1222和打印头1224绕x轴顺时针旋转，则致动与可调节轴承1286、1287相关联的致动器以减小滑架1222与可调节轴承1286、1287面对横梁1216的表面之间的距离，并且可调节轴承1288被致动以增加滑架1222和可调节轴承1288面对横梁1216的表面之间的距离。以这种方式，当滑架1222沿着横梁1216移动时，可调节轴承1288可用于补偿滑架1222的x轴方向上的误差。尽管在图12的示例性实施方式中，轴承1286、1287和1288中的每一个都包括致动器，但是一个或多个轴承可以可选地是固定的或被动移动的(例如，带有弹簧座)。例如，在一种示例性实施方式中，轴承1286可以被动地移动，从而被动地补偿可调节轴承1287和1288的致动。作为另一实施例，轴承1288可相对于滑架1222固定，并且当可调节轴承1287被致动时，轴承1286可被被动地或主动地调节以补偿轴承1287的运动。类似地，轴承1287可被固定，而轴承1286和1288中的一个或两个可以包括致动器。

现参考图13，其示出了用于实现绕y轴旋转的方法。图13的视图是从图12的视图绕z轴旋转90度，并且是在横梁的纵轴所在的平面中截取的截面。y轴伸展进出图13中的图平面。在图13的视图中，两个调节轴承1390和1392位于滑架1222的顶部。为了使滑架1222和打印头1224绕y轴逆时针旋转，调节轴承1390相对于滑架1222伸展，而调节轴承1392相对于滑架1222缩回，从而导致滑架1222相对于横梁1216如图13中的箭头R所示旋转。通过伸展调节轴承1392并使调节轴承1390相对于滑架1222缩回，可以实现绕y轴的顺时针旋转，从而使旋转方向R反转。尽管在图13的示例性实施方式中，调节轴承1390和1392均被示出并描述为与致动器连接，但是在其他示例性实施方式中，调节轴承1390和1390中仅一个包括致动器，而且使用固定轴承代替其他的调节轴承1390和1392。通过使所述一个调节轴承伸展或缩回，可以绕着y轴在任一方向上旋转，而固定轴承与滑架1222保持固定距离。这样，可以补偿由于滑架1222沿横梁1216移动而引起的y轴方向上的误差。

现参考图14，其示出了类似于图13的视图，其中横梁1216和滑架1222的横截面在横梁1216的纵轴位于其中的平面中截取。为了调节滑架1222和打印头1224在z方向上相对于横梁1216的位置，使调节轴承1390和1392同时伸展或缩回，以根据需要相对于横梁1216升高或降低(在图14的方向上)滑架1222，以校正在滑架1222沿横梁1216移动时出现的z位置处的不准确。尽管图14中示出了两个调节轴承1390、1392，但是具有在滑架122上居中定位的单个调节轴承或多于两个的调节轴承的实施方式在本公开的范围内。

现参考图15，其示出了类似于图12的视图，其中横梁1216的横截面在垂直于横梁1216的纵轴的平面中截取。为了调节滑架1222在y方向上的位置，伸展调节轴承1594和1596，同时缩回调节轴承1598，并且滑架1222在y方向上移动。为了使滑架1222在y方向上的运动反向，缩回调节轴承1594和1596，同时伸展调节轴承1598。以这种方式，滑架1222和打印头1224在y方向上的位置误差可以得到补偿。

本公开的各种示例性实施方式提供了滑架1222和打印头1224绕x-，y-和z-轴中的任何一个或其组合的方向变化，以及滑架1222和打印头1224沿垂直于滑架1222沿横梁1216的运动方向的任何或两个方向(即，图中所描绘的y轴和z轴)的平移运动。可以基于实时反馈以动态方式进行调节，如结合图8的工作流程所描述的。可替代地，可以基于在校准过程中收集和记录的数据来进行调节，例如结合图9和图10的工作流程所描述的。

使用本公开的装置、系统和方法的实施方式制造的装置可以包括例如但不限于电子显示器或显示部件，印刷电路板或其他电子部件。这样的组件可以用在例如手持式电子装置，电视或计算机显示器，或结合了显示技术的其他电子装置中。

应当理解，在此阐述的特定实施例和实施方式是非限制性的，可以在不脱离本教导的范围的情况下对结构、尺寸、材料和方法进行修改。通过考虑本文公开的发明的说明书和实践，根据本公开的其他实施方式对于本领域技术人员将是显而易见的。旨在将说明书和实施例仅视为示例性的，并且根据适用法律，所附权利要求书享有其最大宽度，包括等同形式。

Claims (26)

1.一种控制打印系统的方法，所述打印系统具有支撑打印头的打印头滑架，所述打印头滑架安装成沿在x轴，y轴，z轴笛卡尔坐标系的x轴方向上伸展的横梁平移，所述方法包括：

感测打印头绕x轴，y轴或z轴的旋转方向以及打印头沿y轴或z轴的位置中的一个或多个；和

根据感测到的旋转方向和位置中的一个或多个，动态地调节一个或多个轴承的位置，所述轴承设置为保持横梁和打印头滑架之间的低摩擦，

其中，动态地调节一个或多个轴承的位置将调节打印头的旋转方向和打印头的位置中的一个或多个。

2.根据权利要求1所述的方法，其中调节一个或多个轴承的位置包括致动致动器。

3.根据权利要求1所述的方法，其中调节一个或多个轴承的位置包括调节一个或多个轴承的位置，直至打印头滑架达到目标旋转方向和目标位置中之一或两者。

4.根据权利要求3所述的方法，进一步包括感测与打印头的旋转方向和打印头的位置中之一或两者有关的信息，以确认打印头在目标旋转方向和目标位置中之一或两者中。

5.根据权利要求3所述的方法，进一步包括当打印头滑架到达目标旋转方向和目标位置中之一或两者时，感测与所述一个或多个轴承的位置有关的信息。

6.根据权利要求1所述的方法，进一步包括感测打印头滑架沿在x轴方向上伸展的横梁的位置。

7.根据权利要求1所述的方法，其中当打印头沿着在x轴方向上伸展的横梁移动的同时，在x-y平面上的打印面上进行打印期间，调节所述一个或多个轴承的位置。

8.根据权利要求1所述的方法，其中动态地调节所述一个或多个轴承的位置包括沿轴承的纵轴致动所述一个或多个轴承。

9.一种控制打印系统的方法，所述打印系统具有支撑打印头的打印头滑架，所述打印头滑架安装成沿在x轴，y轴，z轴笛卡尔坐标系的x轴方向上伸展的横梁平移，所述方法包括：

感测与沿在x轴方向伸展的行进路径的打印头的位置有关的信息；

感测与打印头绕x，y和z轴的旋转方向以及打印头沿y轴和z轴的位置中的一个或多个有关的信息；

基于感测位置，通过操作与承载打印头的打印头滑架的一个或多个轴承联接的致动器，来动态地调节打印头的旋转方向和位置中之一或两者，所述一个或多个轴承设置为保持横梁和打印头滑架之间的低摩擦；以及

存储与打印头滑架的一个或多个轴承的位置相关的信息，所述信息与打印头滑架沿行进路径的相应位置相关。

10.根据权利要求9的方法，其中存储与打印头滑架的一个或多个轴承的位置相关的信息包括从编码器接收与打印头滑架的一个或多个轴承的位置有关的信息。

11.根据权利要求9的方法，其中感测与打印头的旋转方向和打印头的位置中的一个或多个有关的信息包括利用激光干涉仪感测信息。

12.根据权利要求9的方法，其中感测与打印头的旋转方向和打印头的位置中的一个或多个有关的信息包括用照相机对校准装置的校准标记进行成像。

13.根据权利要求1或9所述的方法，其中所述一个或多个轴承是气体轴承。

14.根据权利要求1或9所述的方法，其中所述一个或多个轴承使所述轴承与所述横梁之间的接触最小化。

15.一种打印系统，包括：

基板支撑系统，其被配置为支撑具有待印刷表面的基板，其中所述基板支撑系统被配置为将待印刷表面保持在基本垂直于x轴，y轴，z轴笛卡尔坐标系的z轴的x-y平面中，

在x轴方向上伸展穿过所述基板支撑系统的横梁；以及

可移动地联接到所述横梁以在x轴方向上移动的打印头滑架，所述打印头滑架包括一个或多个轴承，所述轴承定位成保持横梁和打印头滑架之间的低摩擦；

其中通过沿轴承的纵轴移动一个或多个轴承，一个或多个轴承中的至少一个与致动器联接，所述致动器可选择性地调节以调节打印头滑架绕x轴，y轴和z轴的旋转方向和打印头滑架在y轴方向和z轴方向上的位置中的一个或多个。

16.根据权利要求15所述的打印系统，其中所述一个或多个轴承中的至少一个包括气体轴承，该气体轴承的轴承表面面向横梁。

17.根据权利要求16所述的打印系统，其中所述一个或多个轴承中的至少一个可沿轴承的纵轴调节，该纵轴垂直于所述轴承表面。

18.根据权利要求16所述的打印系统，进一步包括至少一个球窝接头，所述球窝接头将所述一个或多个轴承中的一个轴承联接到所述打印头滑架。

19.根据权利要求18所述的打印系统，进一步包括致动机构，所述致动机构将所述一个或多个轴承中的一个轴承联接至所述打印头滑架。

20.根据权利要求19所述的打印系统，其中所述致动机构包括压电元件。

21.根据权利要求19所述的打印系统，进一步包括联接在所述一个或多个轴承和所述打印头滑架之间的弹性偏压构件。

22.根据权利要求21所述的打印系统，其中所述弹性偏压构件与所述致动机构平行地联接在所述一个或多个轴承和所述打印头滑架之间。

23.根据权利要求21所述的打印系统，其中所述弹性偏压构件包括螺旋弹簧。

24.根据权利要求21所述的打印系统，其中所述弹性偏压构件包括气动活塞缸装置。

25.根据权利要求15所述的打印系统，其中所述一个或多个轴承是气体轴承。

26.根据权利要求15所述的打印系统，其中所述一个或多个轴承使所述轴承与所述横梁之间的接触最小化。

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