CN113382941A - 用于打印基板的夹具 - Google Patents

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Abstract

一种支架组件，包括：底座；与所述底座联接的驱动组件；与所述驱动组件连接的动力源；沿其连接边缘连接到所述驱动组件的垂直力施力器；以及与所述底座联接的夹持构件，所述夹持构件具有联接至真空源的接触表面，其中所述驱动组件具有第一位置和第二位置，所述第一位置具有与所述接触表面啮合的压平构件，所述第二位置具有远离所述接触表面定位的压平构件。

Description

用于打印基板的夹具
相关申请
本申请请求保护2018年12月21日提交的序号为62/783，729的美国临时专利申请和2019年12月12日提交的序列号为16/712，172的美国非临时专利申请的权益，两者均以引用的方式纳入本文。
技术领域
本公开涉及与在喷墨打印过程中操纵打印基板有关的机械装置和系统。
背景技术
大型基板的喷墨打印使用夹具和支架组件在喷墨打印过程中操纵气垫台上方的打印基板。在包括喷墨打印的制造过程中，打印基板的精确和可重复定位使得制造过程中沉积在打印基板上的材料尺寸的更加均匀。
发明内容
本文所描述的实施例提供了一种装置，其包括：底座；与所述底座联接的驱动组件；与所述驱动组件连接的动力源；沿其连接边缘连接到所述驱动组件的垂直力施力器；以及与所述底座联接的夹持构件，所述夹持构件具有联接至真空源的接触表面，其中所述驱动组件具有第一位置和第二位置，所述第一位置具有与所述接触表面啮合的压平构件，所述第二位置具有远离所述接触表面定位的压平构件。
本文所描述的其他实施例提供了一种操纵基板的方法，包括：将所述基板置于气垫台上方，其中所述基板的边缘与沿气垫台一侧的支架组件对齐；将所述基板的底表面垂直靠近所述支架组件的夹持构件；通过所述夹持构件施加吸力；以及在所述基板的顶表面上施加接触力以使所述基板与所述夹持构件啮合。
本文所描述的其他实施例提供了一种支架组件，包括：多个夹持构件，所述夹持构件在每个夹持构件的安装表面可拆卸地联接到底座的接收表面，其中在所述夹持构件与所述安装表面相反的接触表面，每个夹持构件包括陶瓷材料，且每个夹持构件具有延伸通过所述夹持构件的至少一个通道。
本文所描述的其他实施例提供了一种支架组件，包括一个底座构件；与所述底座构件联接的旋转驱动组件；与所述旋转驱动组件连接的动力源；以及联接到所述底座构件和真空源的夹持组件，其中所述夹持组件包括台构件和一个或多个衬垫。
附图说明
在阅读附图时，可以从如下详细描述中更好地理解本公开的各个方面。值得注意的是，按照行业的标准做法，各种特征不是按比例绘制的。事实上，为了便于讨论，可以任意增加或减少各种特征的尺寸。
图1是根据一个实施例的喷墨打印装置的等距视图。
图2A是根据一个实施例的支架组件的等距视图。
图2B是图2A中两个支架构件的近视图。
图3是根据一个实施例的压平器组件的俯视图。
图4是根据另一个实施例的压平器组件的俯视图。
图5A-5B是两个夹持构件实施例的视图。
图6是根据另一实施例的夹持构件的剖视图。
图7是根据一个实施例的喷墨打印装置的等距近视图，其聚焦于所述支架组件。
图8是聚焦于所述支架组件的另一个喷墨打印设备的等距近视图。
图9是根据一些实施例的使用支架组件的方法的流程图。
具体说明
如下公开提供了多种不同实施例或示例，用以实现所提供的主题的不同特征。为简化本公开，现将部件、数值、操作、材料、配置等的具体示例说明如下。当然，这些只是示例，并非要加以限制。其他部件、数值、操作、材料、配置等也在考虑之中。例如，在如下描述中，在第二特征上方或第二特征之上的第一特征的形成可能包括第一特征和第二特征直接接触形成的实施例，也可能包括附加特征形成于第一特征和第二特征之间的实施例，以使得所述第一特征与所述第二特征不直接接触。此外，本公开可在不同示例中重复使用参考数字和/或字母。此重复是出于简洁、清晰的目的，其本身并不指示所讨论的各种实施例和/或配置之间的关系。
此外，空间相关的术语，如“在…之下”、“在…下面”、“下部的”、“在…之上”、“上部的”等，在本文中可用于描述附图中所示的一个元件或特征与其他(一个或多个)元件或特征的关系，以方便描述。所述空间相关术语旨在包含所使用或操作设备的除图中所描绘的方向之外的不同方向。设备可以以其他方式定向(旋转90度或其他方向)，本文所使用的空间相关描述符也可以同样方式相应地进行解释。
本公开涉及在将打印材料滴沉积在基板表面的制造过程中用于处理和操纵所述基板的装置和方法。一方面，所述打印材料为一种可固化的混合物，其包括各种单体、量子点、散射粒子和其他适合喷墨打印到所述基板上的成分。根据本文所描述的喷墨打印方法，在将材料从打印头沉积到基板的过程中，所述打印头的喷射表面的位置距所述基板的沉积表面有较小分离距离。所述分离距离通常小于300微米(μm)，在某些情况下可小至10-50μm。所述喷射面与所述基板表面之间的分离距离的变化会导致打印精度不高和打印故障。
图1是根据一个实施例的喷墨打印装置100的等距视图。所述喷墨打印装置100包括具有三段的气垫台102。第一段104和第三段108在其顶表面上具有第一模式的气体分布孔，且第二段106包括位于其顶表面上的第二模式的气体分布孔。所述第二段106位于所述第一段104和所述第三段108之间。所述第二段106定义了基板上发生沉积的工作区域，所述第一段104和所述第三段108是中转区域，其为基板进入所述第二段106的工作区域做准备。所述气垫台102配置在由巨大的固体物体(如花岗岩块)制成的底座103上。所述底座103最大限度地减少由于环境冲量或振动引起的的各种打印机部件的不必要的运动。
打印组件110与气垫台102并列。所述打印组件110包括打印支座112和与所述打印支座112联接的分液器组件114。所述打印支座112包括位于所述气垫台102的所述第二段106的一侧的第一支架116A和位于所述第二段106的对面的第二支架116B。轨道117设置有第一端部117A和第二端部117B，所述第一端部117A由所述第一支架116A支撑，所述第二端部117B位于所述第一端部117A的对面并由所述第二支架116B支撑。所述轨道117延伸穿过所述第二段106，所述支架116A和116B保持所述轨道117与所述气垫台102之间的恒定分离距离。所述分液器组件114沿所述轨道117移动以将所述分液器组件114定位，以将材料沉积于基板上，所述基板配置在所述气垫台102的所述第二段106上。
所述分液器组件114包括联接到所述轨道117的滑架118和联接到所述滑架的的分液器外壳120。一个或多个分液器(未示出)被放置在分液器外壳120中，以将打印材料从分液器的喷射表面喷射到基板上。
通过将基板配置在所述气垫台102的所述第一段104或所述第三段108上，将所述基板为沉积做好准备。所述气垫台102与气源(未示出)联接，使得气体穿过所述气垫台102表面的开口。所述气体在所述气垫台102的表面与设置在其上的基板之间形成气垫，从而在不与所述气垫台接触的同时支撑所述基板。所述气垫使得所述基板沿所述气垫台102无摩擦地移动。支架组件122牢固地附着在所述基板上，以将所述基板定位在所述气垫台102上。所述支架组件包括底座124、至少一个夹持构件126和至少一个压平构件128。
图2A是根据一个实施例的支架组件200的示意图。所述支架组件200可被用作图1装置100中的支架组件124。所述支架组件200具有用于支撑和定位多个压平构件206的底座构件202，和包含多个夹持构件204的夹持组件209。所述夹持组件209还包括台构件205，所述夹持构件204均与所述台构件205联接并由其支撑。在这种情况下，所述台构件205为板状构件，其沿着最靠近所述气垫台(图1中的102)的底座构件202的边缘207延伸。所述台构件205在所述台构件205两端的任一端联接到所述底座构件202，且所述夹持构件204沿所述台构件205分布并且联接到所述台构件205。如本文所述，通过使用同一台上的多个独立的夹持构件，可以对每个夹持构件进行单独对齐和调平，从而为啮合基板提供水平面。如图2A所示，每个夹持构件204被分别固定在台构件205上。在这种情况下，每个夹持构件204都可以通过与该夹持构件联接的调平机构进行调平。
根据一种方法，使用调平螺钉来调平所述夹持构件204。图2B是图2A中的两个夹持构件204的近视图。所述夹持构件204共同定义了开口250，通过此开口，螺钉252被配置在所述台205的螺纹开口254中。所述螺钉252基于一个球形测微头结构之上，所述球形测微头结构为球256，其形成在附接到所述底座构件202的基座260中的凹口258内。所述球形测微头结构保持所述螺钉252的垂直位置。每个夹持构件204均具有磁性约束件262，其配置在通过所述夹持构件204形成的孔270中。两个孔270位于所述开口250的两侧。每个磁性约束件262均配置为穿过台205中的孔268。每个磁性约束件262的头266比所述孔268大，由此，所述头266与所述台205啮合。每个磁性约束件262均具有磁性端部构件272，所述磁性端部构件272跨过间隙与铁磁底座264啮合，以将约束力联接到所述磁性约束件262。所述约束力被传递到台205和附接在台205上的夹持构件204。通过调整螺钉252可调整靠近所述螺钉的所述台205的位置，所述螺钉252的位置不变。通过这种方式，所述螺纹开口254沿所述螺钉轴向移动，从而调整所述台205的高度，以及附接在台205上的夹持构件204的部分在孔250附近的高度。在每个夹持构件204的每个端部均具有一个这种类型的调平机构。通过调整每个端部的调平机构可以使每个夹持构件204被单独调平。图2B所示的机构仅为施加调平每个夹持构件204的高度所需的力的一种方法。任何在保持约束力的同时允许所述夹持构件204的一些位移的机构都可用来施加约束力。所述螺钉252可以基于任一合适的结构，从而保持所述螺钉252的位置。
此时，所述压平构件206是与旋转驱动组件212相联接的板，所述旋转驱动组件212允许所述压平构件206旋转，以与所述夹持构件204啮合，其中每个压平构件206的一部分毗邻一个或多个所述夹持构件204。所述旋转驱动组件212具有轴213，所述轴213由多个支架215支撑，并且沿底座构件202的纵轴延伸。所述压平构件206在每个所述压平构件206的连接边缘217处与所述旋转驱动组件212相连接。此时，所述轴213为具有中心轴的圆柱体，且每个压平构件206的所述连接边缘217附接至所述轴213，使得每个压平构件206沿所述轴213的半径延伸。当所述轴213绕其中心轴旋转时，所述压平构件206绕所述轴213的中心轴旋转。在一种极端情况下，所述旋转驱动组件212具有第一旋转位置，其中所述压平构件206在所述夹持构件204上方延伸，并且与所述夹持构件204啮合。在所述旋转驱动组件212的第一旋转位置，每个压平构件206的主表面219与相应夹持构件204的接触表面221相啮合。在另一种极端情况下，所述旋转驱动组件212具有第二旋转位置，其中所述压平构件206从所述接触表面221向远处延伸。一方面，所述第一旋转位置和所述第二旋转位置可以定义大于90°的夹角，例如120°-180°。在大多数情况下，所述夹角将至少为60°左右，从而提供加载和卸载基板的间隙。
所述支架组件200包括与所述底座构件202相联接的动力源214和与所述压平构件206的位置相联接的所述旋转驱动组件212。所述压平构件206通常均沿与所述轴213相同的半径对齐，但在某些情况下，对齐方式可能需要一些轻微的变化。所述夹持构件204有一个或多个开口216，通过穿过所述夹持构件204(图2未示出)的通道，所述开口将所述夹持构件204的所述接触表面221流体联接至真空源(未示出)，其中所述真空源通过吸力牢固地将基板附接到所述接触表面221。所述接触表面221由此作为夹持表面向基板施加夹持力。因此，所述夹持构件204是利用吸力牢固保持基板的衬垫。
当基板被定位为附接至所述夹持构件204上时，基板的不平整性可能通过应用吸力来妨碍牢固附接。在本实施例中，通过将所述旋转驱动组件212移动到所述第一旋转位置，来旋转所述压平构件206。在如下描述的其他实施例中，压平构件线性移动以啮合夹持构件。所述压平构件206的所述主表面221与所述基板的顶表面接触，对基板的所述顶表面施加接触压力。所述压平构件206由此为在第一位置和第二位置可移动地联接到所述底座构件202的接触力构件，其中，在所述第一个位置处每个接触力构件的一部分被定位为邻近所述夹持构件204，在所述第二位置处每个接触力构件的所述部分被定位为远离所述夹持构件204。以足够的力驱动所述旋转驱动组件212，且所述压平构件206在结构上足够坚固，以将足够的力传递到所述基板的顶表面，从而将所述基板压平，使其紧贴所述夹持构件204的所述接触表面221，以便在所述接触表面221上施加吸力，将所述接触表面221和基板牢固附接。由此，所述压平构件206为垂直力施加器，其向所述基板施加垂直接触力，以确保在基板上获得牢固的吸力夹持。可以在将所述旋转驱动组件212部署到所述第一旋转位置之前或之后施加吸力。
根据某些实施例，所述压平构件206由弹性可变形材料制成，从而，当所述压平构件206从开放的非接触位置(此时，所述旋转驱动组件212位于所述第二旋转位置)旋转到封闭的接触位置(此时，所述旋转驱动组件212位于所述第一旋转位置)时，所述压平构件206可在所述旋转驱动组件212到达所述第一旋转位置之前接触基板表面。此时，由于所述旋转驱动组件212继续移动至所述第一旋转位置，所述压平构件206可能会轻微变形。使用有弹性的压平构件206使得可选择的剪切力在所述压平构件206内部发展(此时，所述旋转驱动组件212位于所述第一旋转位置)，由此，可通过对所述压平构件206的预成形，来选择施加到所述基板的所述顶表面的接触压力。这样，如果基板在被加载到打印设备时通常具有系统变形，则所述压平构件206可以成形为在变形较大时提供较大接触力，且在变形较小时提供较小接触力。
所述压平构件206可包含或可由树脂或塑料材料组成，所述树脂或塑料材料被加工或模压成具有压在打印基板顶表面上的平整表面。可使用的材料包括聚氨酯、聚乙烯、聚丙烯、聚酰亚胺、聚醚醚酮(PEEK)、聚丙烯酸酯、烯烃-丙烯酸酯共聚物和诸如苯乙烯-二烯共聚物的可硫化烯烃-二烯烃共聚物。
所述压平构件206均具有沿所述支架组件200的纵轴测量所得的且与所述连接边缘217平行的宽度。所述压平构件206的宽度可以相同，也可以彼此不同。如图2所示，所述压平构件206被分为两组。第一多个压平构件206具有第一宽度，而第二多个压平构件206具有不同于所述第一宽度的第二宽度。此时，所述第一宽度大于所述第二宽度，且所述第一多个压平构件被分为位于所述第二多个压平构件两侧的两部分。在其他情况下，位于所述轴213第一端的第一压平构件具有第一宽度，位于所述轴213的与第一端相反的第二端的压平构件具有大于所述第一宽度的第二宽度，且位于所述第一和第二压平构件之间的压平构件具有从所述轴213的第一端向第二端单调递增的宽度。
此外，所述压平构件206具有垂直于如上所定义的宽度的长度，所述长度可能均相等或者可能彼此不同。此处，所述压平构件206均具有相同的长度，但是可以使用长度小于图2所示的压平构件206的长度的压平构件206，该压平构件206可以通过一个或多个杆或凸片附接到所述轴213。对于由凸片附接到所述轴213的压平构件，所述压平构件有效地具有宽度不同的两部分，其中，第一部分具有第一宽度，第二部分具有大于所述第一宽度的第二宽度，且所述压平构件的所述连接边缘位于所述压平构件的所述第一部分的一侧。在其他实施例中，较大的宽度位于所述连接边缘，其将在下文示出并进一步解释。
在图2所示的实施例中，一些压平构件206具有孔222。支架组件的一个或多个压平构件可具有一个或多个孔，以防止将所述压平构件施加到所述基板及从所述基板处撤出时所述压平构件206和所述基板之间的显著压力变化。当所述压平构件接近基板时，所述孔允许气体逸出；当所述压平构件从所述基板缩回时，所述孔允许气体进入。当所述压平构件处理的所述基板部分通常是平坦的并且有预期压力变化时，可以使用孔。所有的所述压平构件206可具有孔，或如图2所示的一些、或在某些情况下只有一个所述压平构件206具有孔。在图2的实施例中，所述压平构件206通常被配置为处理事先变形在端部和角处比在中心区域处更大的基板，因此，用于处理所述基板中心区域的所述压平构件配置有孔。
图3是根据一个实施例的压平器组件300的原理图。所述压平器组件300是可与所述支架组件200或所述支架组件124一起使用的另一实施例。所述压平器组件300包括轴302，其中三个压平构件304、306和308在其每个连接边缘309处附接至所述轴302。所述压平构件304包括脊柱310A和两个指状物310B，所述压平构件306包括脊柱312A和四个指状物312B，所述压平构件308包括脊柱314A和两个指状物314B。在每个所述压平构件304、306和308中，所述脊柱具有第一宽度，所述指状物具有第二宽度，其中所述第二宽度小于所述第一宽度。每个所述压平构件304、306、308的所述连接边缘309是其脊柱的末端，因此，在这些示例中，所述压平构件的较大宽度位于其连接边缘处。如图所示，压平构件可具有任何数量的指状物，且一个压平构件的指状物可具有相同或不同的长度，也可具有相同或不同的宽度。可以选择每个指状物的长度和宽度，以提供所需的力-变形外形，使得在展开所述压平构件时将预定接触力外形应用于所述基板。
图4A是根据一个实施例所示的夹持构件400的等距视图。所述夹持构件400可被用于图1的所述打印装置100中。所述夹持构件400由无机材料制成，以在热循环过程中提供结构稳定性和尺寸控制。所述夹持构件400在其一侧具有接触表面402，并在其另一侧具有安装表面404。因此，所述夹持构件400是一个衬垫，其可牢固保持基板进行加工。在所述接触表面402中形成多个凹口403。在每个凹口403的底部上设有所述接触表面402的开口405，以便将每个接触表面402的凹口403与通道406流体联接，所述通道406从每个凹口403的接触表面402底部延伸进入所述夹持构件400。每对通道406和凹口403形成从所述接触表面延伸进入所述夹持构件的通道，所述通道的直径沿所述通道长度变化。所述通道的直径在所述通道的凹口403处较大，在所述通道406所代表的通道的内部较小。所述夹持构件400的侧表面410将所述接触表面402与所述安装表面404连接。在一些实施例中，所述侧表面410具有将所述侧表面410联接至通道409的开口408，所述通道409从侧表面410延伸到所述夹持构件400以与通道406连接。在一些实施例中，所述接触表面402中的一个凹口403可能占据所述接触表面402的大部分面积，所述凹口403中具有多个通道406。在这种情况下，所述夹持构件400可以是一个吸盘，将基板牢固地保持在所述接触表面402上。
如本文所述，夹持构件的所述接触表面402通常由具有表面电阻率的材料制成，所述表面电阻率使得加工基板时的静电影响最小化。所述接触表面402是一种暴露材料，其表面电阻率范围为106至109欧姆-平方。在一些实施例中，所述接触表面402的表面电阻率范围为106至1012欧姆-平方。所述接触表面402可以是维氏硬度大于900HV的陶瓷。所述接触表面402的表面电阻率导致了低水平的静电放电电位。
图4B是根据另一实施例的夹持构件420纵向剖面上的剖视图。与图4A中的所述夹持构件400类似，所述夹持构件420具有接触表面402和安装表面404，其中在所述接触表面402上具有凹口403。通道406从所述凹口403底部的开口405延伸到所述安装表面404中形成的凹口412。所述凹口412从所述安装表面404延伸到所述夹持构件400的内部。在这种情况下，所述凹口412通过支架组件或夹具底座(如底座构件202)将从真空源(未示出)提供的吸力联接到所述通道406。此处，所述凹口412、通道406和凹口403形成从所述接触表面402到所述夹持构件420的所述安装表面404的通道，其直径从所述凹口403处的第一直径变化到所述通道406处的第二直径、到所述凹口412处的第三直径。此处，所述第三直径大于所述第一直径，所述第一直径大于所述第二直径。
所述层413由具有上述电性能的材料制成。在这种情况下，所述夹持构件420的主体可以用不同的材料制成。所述层413可以是诸如金属氧化物的陶瓷材料，例如氧化铝，且其厚度可以从几微米直到5毫米。所述层413可以是多孔的，以通过所述层413的材料提供某种流体通信，从而将通过所述通道406施加的所述吸力通过所述层413扩散，由此对基板施加更广泛的夹持力。如本文所述，用于夹持构件的任何部分的陶瓷材料可以是阳极化金属，也可以通过诸如气相沉积等的其他工艺形成，例如可通过反应性或非反应性溅射。陶瓷材料可以是或可以包括金属氧化物。陶瓷材料可以是金属氧化物与其他材料、金属、非金属或类金属的混合物。例如，陶瓷材料可以是金属氧化物和非金属氧化物(如半导体氧化物)的混合物。陶瓷还可以包括诸如如金属和半导体氮化物的氮化物。一些陶瓷材料中还含有碳。
图4C是根据另一实施例的夹持构件440在纵向剖面上的剖面图。夹持构件440具有接触表面402、安装表面404和通道506，所述通道506从所述接触表面402穿过所述夹持构件440延伸到所述安装表面。此处，每个通道406在所述安装表面404中将开口405与相应开口407连接，其中在接触表面402中没有形成凹口。在所述夹持构件440中，所述通道406具有恒定直径，且从所述接触表面402延伸到所述安装表面404，不与侧表面510连接或相遇。
图4D是根据另一实施例的夹持构件450的俯视图。所述夹持构件450具有接触表面402，其中在所述接触表面中形成多个开口405用以连接至所述夹持构件450内的通道(未示出)。所述开口405分为两组，并布置在形成于所述接触表面402中的凹口403中。第一凹口403具有第一多个开口405，第二凹口403具有第二多个开口405。所述开口405定位于所述接触表面402的所述凹口403中，以在所述基板的定位可能不太精确时优化所述夹持构件450对所述基板的应用。所述开口405沿着所述接触表面402的纵线452排列，此处，所述线穿过每个开口405的中心。在这种情况下，所述线452为从所述接触表面402的第一边缘428A的第一距离424，以及从所述接触表面402的与所述第一边缘428A相反的第二边缘428B的第二距离426。如图所示，所述第一和第二距离424和426可以相同(如图4A所示)也可以不同。若第一和第二距离424和426不同，例如此处所显示的所述第二距离426小于所述第一距离424，所述夹持构件450可以设置为使所述第二边缘428B贴近所述气垫支架102(图1)，使得所述基底的一个边缘穿过所述开口450延伸至所述接触表面402的所述第一边缘428A附近的一个位置，从而使得所述基底的边缘不靠近开口405打破吸力保持。这样，所述基板的不精确定位就不会导致附接失败。
图4E是根据另一实施例的夹持构件460的俯视图。所述接触表面402上的开口462延伸至所述夹持构件460。所述开口462是一个纵向拉长的开口。在某些情况下，还提供了可选的第二开口464，其像所述开口462一样纵向拉长并与所述开口462毗邻。在所述夹持构件460中，所述开口462和464具有相同的形状，但所述多个开口可以具有不同的形状。例如，所述纵向拉长的开口462可以伴有两个或多个沿毗邻所述开口462的线排列的较短的纵向拉长的开口。在其他情况下，所述开口462可以伴有一排沿毗邻所述开口462的线排列的圆形开口。
图4F是根据另一个实施例的夹持构件470的俯视图。在这种情况下，接触表面402具有开口405，所述开口405被连接到延伸至所述夹持构件470内的通道(未示出)。多个通路474A-B、476A-B和478A-B延伸横跨所述接触表面402并与所述开口405连接。可以在接触表面402上提供通路，以在使用单个开口405和所述夹持构件470内的相应通道同时，在与所述接触表面402啮合的基板的底表面上扩展吸力。可以使用任何形式的通路，而且这些通路可以具有不同的密度、长度和宽度，以优化跨越所述基板底表面的吸力分布。在这种情况下，通路474A-B、476A-B和478A-B具有相同的恒定宽度，并从所述开口405向外发出并跨越所述接触表面402。在本实施例中，没有为所述开口405提供凹口，但在另一个替代实施例中，所述开口405可以被设置在形成于所述接触表面402上的凹口中，且所述通路474、476和478可以从所述凹口发出。
图4G是根据另一个实施例的夹持构件480的俯视图。此处，所述开口405被定位于所述接触表面402的一角，并穿过所述夹持构件480的通道(未示出)。单通路482在其一端连接到所述开口405，并从所述开口405向外延伸跨越所述接触表面402。所述通路482为蛇形通道，其以左右交互的图案交错地穿行于所述接触表面402。在其他实施例中，所述通路482的两端可连接到所述接触表面402上的开口405。在其他情况下，多个通路的两端与开口连接。在蛇形通路的情况下，所述蛇形图案可以沿所述夹持构件的纵向轴方向，如图4G所示。在其他情况下，所述蛇形图案可与所述纵向轴垂直，或与所述纵向轴成一定角度。
跨越所述接触表面402的通路的深度和宽度并不总是相同或恒定的。可以改变通路的深度和/或宽度以调整局部吸力的大小，例如，通过调整局部施加吸力的区域。
图5A是根据一个实施例的夹持构件500的侧视图。图5A的视图是沿所述夹持构件500的纵向轴。所述夹持构件500具有接触表面502和位于相对侧的安装表面504。在这种情况下，所述接触表面502与所述安装表面504不平行。换言之，由所述接触表面502定义并沿所述接触表面502延伸的平面与由所述安装表面504定义并沿所述安装表面504延伸的平面相交。所述夹持构件500的第一边505A将所述接触表面502与所述安装表面504连接，并具有第一高度506。所述夹持构件500的第二边505B与所述第一边505A相对，也将所述接触表面502与所述安装表面504连接，且具有与第一高度不同的第二高度508。因此，所述接触表面502相对于所述安装表面504是倾斜的。根据所述支架组件和所述气垫台的配置，所述夹持构件500可以安装在离气垫台最近的第一面侧505A或第二边505B上，使得所述气垫台上基板的处理最优化。所述夹持构件500的所述接触表面502与水平表面形成夹角510，所述水平表面基本上与所述安装表面和/或所述气垫台表面平行。在大多数情况下，所述夹角510的范围为0°到不超过3°。倾斜表面的使用可以改善所述基板的打印表面和所述分液器的喷射表面之间的间隙的均匀性。
图5B是根据另一实施例的夹持构件550的横截面图。所述夹持构件550具有接触表面402和与所述接触表面相对的安装表面404。连接所述接触表面402与所述安装表面404的所述夹持构件550的第一边555A与连接所述接触表面402与所述安装表面404的所述夹持构件550的第二边555B相对。此处，所述第一边555A和所述第二边555B不平行。在这种情况下，所述第二边555B与所述安装表面404形成小于90°的夹角。底座构件556被显示为与所述夹持构件550具有合作关系。所述底座构件556具有接收表面558和壁510。所述壁510和所述接收表面558形成一个夹角，其中所述夹角与这种情况下所述第一和第二边555A和555B之间的夹角相匹配。在其他情况下，所述底座构件556的夹角可能大于所述第一和第二边555A/B的夹角。可使用任何方便的方法，例如制动螺钉，将所述夹持构件550保持紧靠在壁510上。图5B所示的结构提供了所述夹持构件550与所述底座构件556的可靠对齐。
图6是根据一个实施例的夹持组件600的侧视示意图。所述夹持组件600可用作图2所示的的所述夹持组件209。所述底座构件602联接到多个夹持构件和任选坯料。坯料是一块材料，其具有与夹持构件相似尺寸，但缺乏通过其主体的通道或任何对基板施加吸力或其他夹持力的装置。利用夹持构件和坯料，可以优化吸力的几何形状，以适用于各种基板。此处，所述底座构件602的第一区域603配备夹持构件608和610，以匹配具有第一宽度620的基板，而段604、606、612和614为坯料。若要使用具有第二宽度621的基板，则区域603和605A-B可以配备夹持构件(例如，段606、608、610和612将会是夹持构件)，区域607A-B可以配备坯料(例如，段604和614将会是坯料)。若要使用具有第三宽度622的基板，则区域603、605A-B和607A-B可以配备夹持构件(如段604、606、608、610、612和614将会是夹持构件)和基底构件602上的其他段，若有其他段(未示出)则为坯料。由此，使用分段夹持构件的支架组件提供了适应不同尺寸的基板的弹性，并降低了更换夹持构件的成本。如果需要，具有不同流动特性的不同的夹持构件也可以用于不同的吸力分布。
上述对夹持构件的说明描述了支架组件中夹持构件的形状和结构特征。夹持组件的另一个方面在于夹持构件所用材料的选择。在某些情况下，夹持构件是通过加工金属块制成的，以制造具有稳定结构和精确尺寸的夹持构件，适用于将基板定位在距喷墨分液器的喷射表面10-50μm的位置。金属块在许多情况下都适于满足这种尺寸公差。金属氧化物或其他陶瓷材料在许多情况下也适于满足这种尺寸公差。在一个示例中，一个夹持构件可以是或可以包括加工铝块，所述铝块被暴露在空气中氧化，或受过阳极化处理，从而有意地在其外表面生长一层氧化铝(Al2O3)。在某些情况下，夹持构件可以是加工过的固态氧化铝块。在其他示例中，夹持构件是通过加工熔融的氧化铝颗粒块制成的。在上面的讨论中，铝和氧化铝作为制造夹持构件的示范材料，但也可使用其他材料，如钛、铁、铜、锌、镁、及其合金和氧化物。
此外，夹持构件的其他实施例由比简单的金属氧化物更复杂的陶瓷材料制成，包括硼硅酸盐、石英和其他陶瓷材料。在某些情况下，调整夹持构件的尺寸和形状以及用于制造夹持构件的材料，以适应制造过程中夹持构件的热循环。在其他情况下，材料的选择是为了避免所述夹持构件对基板的任何热效应。例如，具有大凹口的夹持构件具有较小的热质量，因此对基板的热效应也较小。
夹持构件的一些实施例包括应用于夹持构件的外表面，特别是接触表面的薄层防滑涂层或防滑卡具。在使用时，防滑特性提供了额外的安全性，从而减少和/或消除操作期间基板相对于所述接触表面的意外移动。
图7是根据另一实施例的喷墨打印装置700的等距视图，其聚焦于所述支架组件。所述喷墨打印装置700在许多方面与图1中的所述喷墨打印装置100相似。所述装置700和所述装置100之间的主要区别是所述装置700包括带有线性驱动装置的支架组件702和包括线性致动器706的动力源。所述线性驱动组件包括支架708，所述支架708附接在所述支架组件700的所述底座构件703上并延伸到相对于所述夹持构件204的啮合位置。所述线性致动器706作为所述动力源联接到所述支架708上，且每个线性致动器均布置成使所述线性致动器706的运动轴垂直于由所述底座支架102定义的平面。如图7所示，在所述夹持组件209的第一端705处可见一个线性致动器706，另一个线性致动器位于所述夹持组件209的与第一端705相对的第二端707处。所述线性驱动组件包括一个或多个与所述线性致动器706联接的压平构件712。在替代实施例中，可以使用一个线性致动器706。所述线性驱动组件可包括耦合构件714，用以将所述压平构件712联接到所述线性致动器706。此处，所述耦合元件714在两个线性致动器706之间延伸，且所述压平构件712联接到所述耦合构件714。在这种情况下，所述压平构件712是钢板弹簧，其从所述耦合构件714延伸以啮合所述夹持构件204。当基板配置在所述喷墨打印装置700上用于加工时，所述基板定位为与所述夹持构件204啮合。当基板如此定位时，所述线性致动器706通电，从而移动到所述压平构件712与所述基板接触的第一位置，并将所述基板压向所述夹持构件204。激活吸力，以获得所述夹持构件204与所述基底之间的牢固接触。然后给所述线性致动器706通电，从而将所述压平构件712移动到远离所述基板的第二位置。此处，所述支架708附接至所述底座部件202上，当所述支架组件702移动时，所述支架708、线性致动器706、压平构件712和耦合构件714随所述支架组件702一起移动。
图8是根据另一实施例的喷墨打印装置800的等距视图。所述喷墨打印装置800在许多方面与所述喷墨打印装置100和700相似。所述设备800和所述设备700之间的主要区别在于所述支架708被附接到所述底座103上。在这种情况下，所述设备800具有不包含压平装置的支架组件802，使得所述支架组件802仅仅保持和平移所述基板。所述支架708、线性致动器706、压平构件712和耦合构件714不随所述支架组件802移动。因此，为了将所述基板附接到所述支架组件802上，所述支架组件802移动到与所述压平构件712对准的位置，且所述线性致动器710展开使所述基板与所述夹持构件204啮合。
图9是根据一个实施例在喷墨沉积装置中使用支架组件的方法900的流程图。在操作902中，通过为气垫台顶表面的开口提供气流而激活所述气垫台。
在操作904中，基板被放置在所述喷墨沉积装置的所述气垫工作台上进行加工。所述基板漂浮在所述气垫台所产生的气垫上，而不与所述气垫台接触。
在操作906中，在所述气垫台上方和毗邻所述气垫台的所述支架组件上方对准所述基板。所述支架组件位于所述气垫台的边缘，以提供与延伸到所述气垫台边缘之外的所述基板的一部分啮合。所述基板的所述边缘可以直接置于所述支架组件的所述夹持构件上方，使得所述夹持构件能够牢固地固定在所述基板上。
在操作908中，激活压平组件以将所述基板压向所述支架组件的夹持构件。所述压平组件可包括多个压平构件，其配置为向所述基板的表面施加垂直力，并确保与所述夹持构件的接触表面牢固接触。所述压平组件可包括动力源，所述动力源使得轴从第一旋转位置或打开位置移动到第二旋转位置或关闭位置。在所述第二位置处，将所述压平构件的表面压向所述基板的表面。一些压平组件包括定位元件，其通过监视和控制所述轴的旋转位置来调节所述压平构件的位置。所述方法的某些方面还包括当所述轴在所述第一旋转位置和所述第二旋转位置之间旋转时监控定位元件，以调节所述轴的位置。在某些情况下，所述定位元件是固定在所述轴上的一个标志或柱，用以在所述轴到达所述第一或第二旋转位置时驱动所述压平组件中的开关来关闭所述动力源。在某些情况下，所述定位元件是一个标志，用以调节由联接到所述压平组件的光电探测器接收到的光，由此，通过所述光电探测器接收到的所述光信号的变化关闭所述动机源。为所述压平组件配备的所述动力源可以是气动源或电机，如伺服电机。
在替代实施例中，所述动力源可以是与线性驱动组件相互作用的线性致动器。所述线性驱动组件通常包括一个或多个压平构件、支架、及与所述线性致动器的联接。所述线性致动器在朝向或远离所述基板的线性方向上移动一个或多个压平构件。所述动力源可附接在所述支架组件上，以便随所述支架组件一起移动，或所述动力源可附接在所述气垫台上。
在操作910中，激活连接到所述支架组件的吸力源，以对所述基板施加吸力。所述吸力源可以是真空泵或根据伯努利原理运行的设备。当所述压平器与所述基板接触时，激活所述吸力源，使得在所述吸力源运行时，将所述基板在夹持构件中的通道的开口上方的每一部分拉到所述接触表面上，并保持在所述接触表面上。所述压平组件确保在所述基板上安全地获得吸力。
在操作912中，操作所述动力源以将所述压平器移动到远离所述基板的第二位置。在使用旋转驱动组件的情况下，激活吸力源后将所述旋转驱动组件移动到所述第二旋转位置，以防止所述基板和所述压平组件之间的任何不必要的相互作用。在使用线性驱动组件的情况下，操作所述线性致动器以将所述压平器移动远离所述基板。在操作714中，移动所述支架组件将所述基板平移到所述气垫台上方进行加工。
上文概述了几个实施例的特征，以便本领域技术人员可以更好地理解本公开的各个方面。本领域技术人员应认识到，可以很容易地使用本公开作为设计或修改其他工艺和结构的基础，以实现与本文所介绍的实施例的相同目的和/或实现相同的优点。本领域技术人员也应该意识到，这样的等效构造并不脱离本发明的精神和范围，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对本公开进行各种变化、替换和变更。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种装置，包括：
底座；
与所述底座联接的驱动组件；
与所述驱动组件连接的动力源；
沿其连接边缘连接到所述驱动组件的垂直力施力器；以及
与所述底座联接的夹持构件，所述夹持构件具有联接至真空源的接触表面，其中所述驱动组件具有第一位置和第二位置，所述第一位置具有与所述接触表面相邻的压平构件，所述第二位置具有远离所述接触表面定位的压平构件。
2.根据权利要求1所述的装置，其中所述驱动组件为旋转驱动组件，所述第一位置为第一旋转位置，且所述第二位置为第二旋转位置；当所述旋转驱动组件位于所述第一旋转位置时，所述压平构件位于第一位置，当所述旋转驱动组件位于所述第二旋转位置时，所述压平构件位于第二位置，且所述第一位置和所述第二位置限定的夹角大于90°。
3.根据权利要求1所述的装置，其中所述压平构件是板。
4.根据权利要求1所述的装置，其中所述夹持构件是具有多个通道的陶瓷构件，所述通道流体联接所述真空源与所述接触表面。
5.根据权利要求1所述的装置，其中所述动力源为发动机。
6.根据权利要求1所述的装置，其中所述压平构件为多个压平构件之一，每个压平构件沿其连接边缘联接至所述驱动组件。
7.根据权利要求6所述的装置，其中每个压平构件在平行于其连接边缘的方向上具有宽度，每个压平构件的连接边缘具有连接长度，且连接长度小于宽度。
8.根据权利要求7所述的装置，其中所述多个压平构件的第一部分具有第一宽度，且所述多个压平构件的第二部分具有不同于所述第一宽度的第二宽度。
9.根据权利要求1所述的装置，其中所述压平构件是可弹性变形的。
10.一种操控基板的方法，包括：
将基板置于气垫台上方，其中基板的边缘与沿气垫台一侧的支架组件对齐；
将基板的底表面垂直靠近支架组件的夹持构件；
通过夹持构件施加吸力；以及
在基板的顶表面上施加接触力，以使所述基板与所述夹持构件啮合。
11.根据权利要求10所述的方法，其中在基板的顶表面上施加接触力还包括：将施力器移动至所述支架组件的按压位置，并且进一步包括将所述施力器从基板的顶表面移除。
12.根据权利要求10所述的方法，其中，在将基板的边缘与支架组件对齐之后，通过所述夹持构件施加吸力。
13.根据权利要求10所述的方法，其中将基板的底表面垂直靠近支架组件的夹持构件进一步包括：在所述气垫台上方横向移动所述基板。
14.根据权利要求10所述的方法，其中将基板的底表面垂直靠近支架组件的夹持构件进一步包括：将所述夹持构件横向移动至所述基板下方的位置。
15.根据权利要求10所述的方法，进一步包括：在气垫台上方对齐基板。
16.根据权利要求15所述的方法，进一步包括：在通过所述夹持构件施加吸力之前，将所述基板保持在所述气垫台上方的对齐位置。
17.一种支架组件，包括：
多个夹持构件，所述夹持构件在每个夹持构件的安装表面处可拆卸地联接到底座的接收表面，其中每个夹持构件包括从与安装表面相对的夹持构件的接触表面延伸到安装表面的均质材料，且每个夹持构件具有至少一个延伸通过所述夹持构件的通道。
18.根据权利要求17所述的装置，进一步包括在一个或多个夹持构件的接触表面处的至少一个通路。
19.根据权利要求18所述的装置，其中所述通道从所述接触表面延伸到所述夹持构件中。
20.根据权利要求18所述的装置，其中所述通道具有沿所述通道长度变化的直径。
21.根据权利要求17所述的装置，其中在每个夹持构件的接触表面处的暴露材料是阳极化金属。
22.根据权利要求17所述的装置，其中每个夹持构件是均质金属氧化物材料。
23.根据权利要求17所述的装置，其中每个夹持构件包含熔融金属氧化物颗粒。
24.根据权利要求17所述的装置，其中每个夹持构件的接触表面和安装表面在所述夹持构件的相对侧上，且所述接触表面与所述安装表面不平行。
25.根据权利要求17所述的装置，其中每个夹持构件的接触表面具有至少一个斜边。
26.根据权利要求17所述的装置，其中每个夹持构件具有从安装表面延伸穿过夹持构件到其接触表面的多个通道。
27.根据权利要求17所述的装置，其中所述至少一个通道包括形成在与接触表面和安装表面相邻的侧表面中的凹口，以及从接触表面穿过夹持构件到凹口的多个通道。
28.一种支架组件，包括：
底座构件；
夹持组件，其联接到所述底座构件和真空源，所述夹持组件包含台构件和一个或多个衬垫；
接触力构件，其可移动地联接到所述底座构件，所述底座构件具有所述接触力构件的第一位置和所述接触力构件的第二位置，其中，在所述第一位置处，所述接触力构件的一部分邻近所述一个或多个衬垫，且在所述第二位置处，所述接触力构件的一部分远离所述一个或多个衬垫；以及
动力源，其联接到所述接触力构件。
29.根据权利要求28所述的支架组件，其中每个衬垫均可移动地联接至所述台构件。
30.根据权利要求28所述的支架组件，其中所述夹持组件进一步包括：一个或多个坯料。
31.根据权利要求1所述的装置，进一步包括：联接至所述底座的多个夹持构件，其中每个夹持构件是水平的。
32.根据权利要求28所述的支架组件，其中每个衬垫是水平的。
33.根据权利要求28所述的支架组件，其中每个衬垫涂覆多孔陶瓷材料。
34.根据权利要求1所述的装置，其中所述夹持构件涂覆多孔陶瓷材料。

Claims (34)

1.一种装置，包括：
底座；
与所述底座联接的驱动组件；
与所述驱动组件连接的动力源；
沿其连接边缘连接到所述驱动组件的垂直力施力器；以及
与所述底座联接的夹持构件，所述夹持构件具有联接至真空源的接触表面，其中所述驱动组件具有第一位置和第二位置，所述第一位置具有与所述接触表面相邻的压平构件，所述第二位置具有远离所述接触表面定位的压平构件。
2.根据权利要求1所述的装置，其中所述驱动组件为旋转驱动组件，所述第一位置为第一旋转位置，且所述第二位置为第二旋转位置；当所述旋转驱动组件位于所述第一旋转位置时，所述压平构件位于第一位置，当所述旋转驱动组件位于所述第二旋转位置时，所述压平构件位于第二位置，且所述第一位置和所述第二位置限定的夹角大于90°。
3.根据权利要求1所述的装置，其中所述压平构件是板。
4.根据权利要求1所述的装置，其中所述夹持构件是具有多个通道的陶瓷构件，所述通道流体联接所述真空源与所述接触表面。
5.根据权利要求1所述的装置，其中所述动力源为发动机。
6.根据权利要求1所述的装置，其中所述压平构件为多个压平构件之一，每个压平构件沿其连接边缘联接至所述驱动组件。
7.根据权利要求6所述的装置，其中每个压平构件在平行于其连接边缘的方向上具有宽度，每个压平构件的连接边缘具有连接长度，且连接长度小于宽度。
8.根据权利要求7所述的装置，其中所述多个压平构件的第一部分具有第一宽度，且所述多个压平构件的第二部分具有不同于所述第一宽度的第二宽度。
9.根据权利要求1所述的装置，其中所述压平构件是可弹性变形的。
10.一种操控基板的方法，包括：
将基板置于气垫台上方，其中基板的边缘与沿气垫台一侧的支架组件对齐；
将基板的底表面垂直靠近支架组件的夹持构件；
通过夹持构件施加吸力；以及
在基板的顶表面上施加接触力，以使所述基板与所述夹持构件啮合。
11.根据权利要求10所述的方法，其中在基板的顶表面上施加接触力还包括：将施力器移动至所述支架组件的按压位置，并且进一步包括将所述施力器从基板的顶表面移除。
12.根据权利要求10所述的方法，其中，在将基板的边缘与支架组件对齐之后，通过所述夹持构件施加吸力。
13.根据权利要求10所述的方法，其中将基板的底表面垂直靠近支架组件的夹持构件进一步包括：在所述气垫台上方横向移动所述基板。
14.根据权利要求10所述的方法，其中将基板的底表面垂直靠近支架组件的夹持构件进一步包括：将所述夹持构件横向移动至所述基板下方的位置。
15.根据权利要求10所述的方法，进一步包括：在气垫台上方对齐基板。
16.根据权利要求15所述的方法，进一步包括：在通过所述夹持构件施加吸力之前，将所述基板保持在所述气垫台上方的对齐位置。
17.一种支架组件，包括：
多个夹持构件，所述夹持构件在每个夹持构件的安装表面处可拆卸地联接到底座的接收表面，其中每个夹持构件在与安装表面相对的夹持构件的接触表面处包括陶瓷材料，且每个夹持构件具有至少一个延伸通过所述夹持构件的通道。
18.根据权利要求17所述的装置，进一步包括在一个或多个夹持构件的接触表面处的至少一个通路。
19.根据权利要求18所述的装置，其中所述通道从所述接触表面延伸到所述夹持构件中。
20.根据权利要求18所述的装置，其中所述通道具有沿所述通道长度变化的直径。
21.根据权利要求17所述的装置，其中在每个夹持构件的接触表面处的暴露材料是阳极化金属。
22.根据权利要求17所述的装置，其中每个夹持构件是均质金属氧化物材料。
23.根据权利要求17所述的装置，其中每个夹持构件包含熔融金属氧化物颗粒。
24.根据权利要求17所述的装置，其中每个夹持构件的接触表面和安装表面在所述夹持构件的相对侧上，且所述接触表面与所述安装表面不平行。
25.根据权利要求17所述的装置，其中每个夹持构件的接触表面具有至少一个斜边。
26.根据权利要求17所述的装置，其中每个夹持构件具有从安装表面延伸穿过夹持构件到其接触表面的多个通道。
27.根据权利要求17所述的装置，其中所述至少一个通道包括形成在与接触表面和安装表面相邻的侧表面中的凹口，以及从接触表面穿过夹持构件到凹口的多个通道。
28.一种支架组件，包括：
底座构件；
夹持组件，其联接到所述底座构件和真空源，所述夹持组件包含台构件和一个或多个衬垫；
接触力构件，其可移动地联接到所述底座构件，所述底座构件具有所述接触力构件的第一位置和所述接触力构件的第二位置，其中，在所述第一位置处，所述接触力构件的一部分邻近所述一个或多个衬垫，且在所述第二位置处，所述接触力构件的一部分远离所述一个或多个衬垫；以及
动力源，其联接到所述接触力构件。
29.根据权利要求28所述的支架组件，其中每个衬垫均可移动地联接至所述台构件。
30.根据权利要求28所述的支架组件，其中所述夹持组件进一步包括：一个或多个坯料。
31.根据权利要求1所述的装置，进一步包括：联接至所述底座的多个夹持构件，其中每个夹持构件是水平的。
32.根据权利要求28所述的支架组件，其中每个衬垫是水平的。
33.根据权利要求28所述的支架组件，其中每个衬垫涂覆多孔陶瓷材料。
34.根据权利要求1所述的装置，其中所述夹持构件涂覆多孔陶瓷材料。
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