CN113571447B - 传送路径校正技术和相关系统、方法和装置 - Google Patents

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Abstract

作为电子产品制造过程的一部分，打印机将材料沉积到基底上。至少一个机械部件经历机械误差，使用换能器减轻该机械误差，该换能器平衡所传送物体的位置，例如，以提供“理想”传送路径；基底传送系统和/或打印头传送系统各自可以此方式使用换能器以改善精确的液滴放置。在一个实施例中，预先测量误差，并且在生产运行期间“回放”校正值以减轻可重复的传送路径误差。在更详细的实施例中，换能器可基于音圈，该音圈与浮动台和浮动机械枢转组件配合以提供无摩擦但被机械支撑的误差校正。

Description

传送路径校正技术和相关系统、方法和装置
本公开要求于2017年7月5日以第一署名发明人Digby Pun的名义提交的美国实用新型专利申请No.15/642037、于2017年4月25日以第一署名发明人Digby Pun的名义提交的美国临时申请No.62/489768和于2016年7月8日以第一署名发明人Digby Pun的名义提交的美国临时申请No.62/359969(每个题为“Transport Path Correction Techniques AndRelated Systems,Methods And Devices”(传送路径校正技术和相关系统、方法和装置))、和于2017年2月15日以第一署名发明人David C.Darrow的名义提交为“PrecisionPosition Alignment,Calibration and Measurement in Printing And ManufacturingSystems”(打印和制造系统中的精确位置对齐、校准和测量)的美国临时专利申请No.62/459402的权益；这些申请中的每个通过参考而结合在此。本公开还通过参考而结合以下文献：美国专利9352561(USSN 14/340403)，作为申请于2014年7月24日以第一发明人NahidHarjee的名义提交为“Techniques for Print Ink Droplet Measurement And ControlTo Deposit Fluid Within Precise Tolerances”(用于测量和控制打印墨液滴以将流体在精确公差内沉积的技术)；美国专利公开No.20150360462(USSN 14/738785)，作为申请于2015年6月12日以第一发明人Robert B.Lowrence的名义提交为“Printing SystemAssemblies and Methods”(打印系统组件和方法)；美国专利公开No.20150298153(USSN14/788609)，作为申请于2015年6月30日以第一署名发明人Michael Baker的名义提交为“Techniques for Arrayed Printing of a Permanent Layer with Improved Speed andAccuracy”(用于利用改善的速度和准确性而阵列式打印永久层的技术)；和美国专利No.8995022，作为申请于2014年8月12日以第一署名发明人Eliyahu Vronsky的名义提交为“Ink-Based Layer Fabrication Using Halftoning To Control Thickness”(使用半调和以控制厚度的基于墨的层制造)。
背景技术
某些类型的工业打印机可应用于精确制造，例如应用于电子装置的制造。
举一个非限制性的示例，喷墨打印机可用于沉积电子显示装置或太阳能面板装置的一个或多个超薄层。在此情况下的“墨”与作为所期望颜色的染料的墨的传统概念不同，并且取而代之可为沉积成离散液滴的有机单体，该离散液滴在一定程度上扩散并且融合在一起，但是不被吸收并且取而代之保留有意的层厚度，该层厚度助于为成品装置赋予结构的、电磁的或光学的性能；墨还通常有意地被制成半透明的，所得的层用于产生和/或传递光。通过打印而沉积的墨的连续涂层而后被处理就位(例如使用紫外光固化或以其它方式烘烤或干燥)以形成永久层，该永久层具有非常严格地调节的厚度，例如1-10微米，取决于应用。这些类型的过程可用于沉积OLED像素的空穴注入层(“HILs”)、空穴传输层(“HTLs”)、空穴传送层(“HTLs”)、发射性或发光层(“EMLs”)、电子传送层(“ETLs”)、电子注入层(“EILs”)、如阳极或阴极层的各种导体、空穴阻挡层、电子阻挡层、偏振器、阻挡层、底漆层、封装层和其它类型的层。所参考的材料、过程和层仅是示例性的。在一种应用中，可沉积墨以在许多单独的电子部件或结构中的每个中(例如在单独的微观流体储存器内(例如，在“阱”内))形成层，以形成单独的显示像素或光伏电池层；在另一个应用中，可沉积墨以具有宏观尺寸，例如，以形成一个或多个封装层覆盖许多此类结构(例如，跨越具有数百万像素的显示屏幕区域)。
所要求的精度可非常细微；例如，制造商的用于制造有机发光二极管(“OLED”)像素的薄层的规格可将像素阱内的聚集流体沉积指定至皮升的分辨率(或甚至更高的精度水平)。即使是沉积流体的体积从规格的轻微局部变化也可引起问题。例如，结构与结构之间(例如，像素与像素之间)的墨体积中的变化可引起色调中的差异或强度差异或人眼可察觉的其它性能缺陷；在封装或其它“宏观”层中，此类变化可损害层功能(例如，该层可不能将敏感电子部件相对于不希望的颗粒、氧气或湿气可靠地密封)，或其可以其它方式引起可看到的缺陷。随着装置变得越来越小，并且相关层变得越来越薄，这些问题变得更加显著。当认为典型的应用可以以具有数万个喷嘴(该喷嘴沉积离散的液滴，每个液滴具有的体积为1-30皮升(“pL”))的打印机为特征，并且认为用于打印头的制造过程角落可导致不可操作的喷嘴和液滴尺寸、喷嘴位置、液滴速度或液滴着落位置中的任何一个中的单个误差由此引起局部墨体积传送变化时，应当理解的是在生产紧密遵循所期望的制造规格的薄的均匀层中存在非常大的挑战。
实现细微精度中的一个误差来源涉及在制造过程中相对于所制造的产品的量级而使用机械部件。作为非限制性示例，大多数打印机具有机械传送系统，该机械传送系统移动一个或多个打印头、基底或两者从而执行打印。一些打印机还以用于使部件旋转或偏移的传送系统为特征(例如，使打印头移动或旋转以改变喷嘴之间的有效间距)；这些传送系统中的每个都可赋予细微的机械或定位误差，该误差转而可导致不均匀性。例如，即使这些传送系统通常依赖于高精度部件(例如，精确轨道或边缘引导件)，其仍然可赋予抖动或平移或旋转不准确性(例如，在传送路径中的毫米、微米或更小量级的偏移)，该不准确性使得难以在用于制造的整个传送路径长度上实现所要求的精度和均匀性。为了提供背景，用于制造大尺寸的HDTV(高清晰度电视)屏幕的设备可以“房间大小”的打印机为特征，该打印机被控制从而在数米宽乘以数米长的基底上沉积超薄材料层，单个液滴传送计划到纳米量级坐标；此类设备中的传送路径可为数米长。要注意的是，在此类系统中存在可引起某些形式的误差的许多其它机械部件，例如，用于更换打印头的传送路径系统、用于对齐或检查基底的相机组件以及其它类型的移动部件。在此类系统中，即使是非常细微的精确机械部件也可产生影响刚刚所参考的纳米量级坐标的偏移。因此，所要求的层变得越来越薄，并且所要求的精度相对于所制造的产品变得越来越小，小心地控制和/或减轻潜在位置误差的来源变得甚至更加迫切。
在这些类型的制造系统中总体上存在用于减少位置和平移误差的一些传统技术。首先，基底可与打印机传送粗略地对齐，并且而后手动精确对齐(在制造过程期间潜在地重复性地对齐)；此类过程是耗时的，即，其总体上阻碍了具有用于生产消费产品的自动化、快速、装配线式过程的目标。利用此类手动过程总体上还很难获得所要求的微米或纳米精度。还存在一些使用此类技术不能充分解决的误差，例如，由传送路径缺陷而导致的误差，如上文刚刚介绍的(例如，在基底已经对齐之后自身表现出的误差)。作为第二个示例，美国专利公开No.20150298153涉及测量基底位置中的细微位置和/或旋转误差并且在软件中例如通过重新分配哪些喷嘴用于打印或通过以其它方式改变用于使喷嘴喷射的喷嘴驱动波形而校正那些误差的过程；换句话说，总体而言，这些技术试图“忍受”细微的位置和旋转误差(由此保持打印速度)，并且而后其试图调节使用哪些喷嘴和何时以及如何电子地控制那些喷嘴从而补救误差(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齐误差的效用，但是在软件中测量和考虑此误差以及对于数千个喷嘴重新计算喷射分配可占据大量的计算资源和时间。
所需要的是用于校正制造设备中的机械系统中的运动、旋转和位置误差的附加技术。更进一步的，所需要的是用于校正制造系统的移动部件中的误差从而模拟“理想”边缘或传送路径的技术。如果应用到精确制造过程特别是所描述的类型的打印系统，则此类技术将减少对于重新提供光栅控制数据的大量的计算资源和时间的需要，并且总体上导致更简单和/或更快和/或更精准的打印过程。本发明解决这些需求并且提供进一步的相关优点。
附图说明
图1示出了在基底103沿着传送路径107传送通过工业打印系统时的基底103；在其右侧处，图1显示了在两个假设位置处(103'和103”)的基底，其具有相应的旋转和平移误差(Δx、Δy和Δθ)。传送路径误差和相关的基底旋转和平移误差被视为相对于绘制比例夸大，以助于解释。
图2A是显示一个或多个换能器的示意图，该换能器执行细微机械调节以校正结合图1参考的误差(即，在此示例中，作为使基底行进的“夹具”的一部分)；在一个实施例中，预先测量可重复的机械误差，并且根据传送路径位置驱动一个或多个换能器“T”，以相对于理想(例如“完美直的”或“无抖动”)传送路径校正可重复的基底旋转和平移误差。
图2B描绘了具有机械缺陷的传送路径107，正如图1所示；然而，在此情况下，当夹具在路径107上行进时，换能器“T”(例如相对于图2A所介绍的)用于执行对于基底位置和/或定向的细微调节。其结果是基底现在根据“理想”运动(例如完美直的“理想”边缘和/或无抖动路径)而移动，如由虚拟直边缘223表示的。
图2C与图2B类似，其中其显示了使用换能器“T”以校正传送路径误差。然而，在此情况下，误差还潜在地从第二传送路径256产生，在此情况下，该误差表现为当打印头沿着箭头254的总体方向上行进时打印头(或相机或其它组件)的非理想运动。
图2D与图2C类似，其中其描绘了打印头沿着边缘或轨道256的运动，然而，如示出的，打印头组件现在还具有其自己的(多个)换能器组件，以提供减轻边缘或轨道256中的误差的细微调节位置和旋转校正值；其结果是打印头现在也有效地行进成虚拟“理想”路径225(或269，如下文将讨论的)。
图2E表示可选实施例，其中一个传送路径(例如，打印头传送路径)中的误差可由不同传送路径中的误差校正机构而减轻；例如，例如与夹具203相关的换能器“T”的误差校正机构可对基底位置机构或定向执行细微调节，该细微调节补偿不同的传送路径(例如，打印头传送路径)中的误差。要注意的是，校正值可取决于多个变量，例如，可使其取决于沿着另一传送路径的时变运动或位置；例如，在夹具203在“y”维度中移动时，换能器“T”可以一种也取决于沿着轨道256的打印头组件位置的方式而被控制，使得基底遵循虚拟路径107”'或虚拟路径107””(即，取决于夹具位置和打印头组件位置两者)。
图3A是在被传送的物体沿着传送路径行进时与校正位置和/或旋转误差相关的流程图。
图3B是显示用于例如通过在多达六个不同维度(例如，潜在地包括三个平移维度，以及偏航、俯仰和/或滚转)中执行补偿的反运动(或其它误差减轻)而校正传送路径误差的机构的说明图。
图4A提供了基底的平面图，并且显示了光栅或扫描过程；阴影区域407表示单个扫描路径，而透明区域408表示另一个。如在图中由维度图例指示的，在此示例中，“x”轴线对应于横向扫描(cross-scan)维度，而“y”轴线对应于内部扫描(in-scan)维度。
图4B提供了包括多个模块的制造机器的平面示意图，其中一个模块(415)在受控环境内以打印机为特征。
图4C是示出在工业打印系统中测量、记录而后校正可重复的传送路径误差的一种方法431的框图。
图4D示出了一种方法，其中在初始化过程期间一个或多个打印头与夹具对齐，以因此建立由打印机使用的坐标参考系统(例如，用于打印机支撑台的坐标系统)；在生产期间，在一系列中的每个新基底被引入到打印机中时，该基底而后也作为打印的一部分与此相同的参考系统对齐。将(多个)打印头中的每个和每个基底与共同的参考系统对齐允许(多个)打印头和基底在打印期间始终适当地与彼此对齐。
图5是显示可各自独立地实施本文介绍的技术的一系列可选层、产品或服务的说明性图示；例如，这些技术可以软件的形式(按照附图标记503)或作为将用于控制打印机以在基底上打印或以其它方式校正可重复误差的打印机控制数据(按照附图标记507)或作为依赖于这些技术制造的产品(例如，如附图标记511、513、515或517举例说明的)而实施。
图6A是工业打印机(例如图4B的打印模块内的打印机)的一个实施例的详细透视图。
图6B是夹具的实施例的详细透视图。
图6C是来自图6B的夹具的换能器组件的特写透视图。
图6D是来自图6B的夹具的浮动机械枢转组件的特写透视图。
图6E是由图6B-6D表示的误差校正系统的示意性侧视图，强调了浮动机械枢转组件的设计。
图7A是用于测量误差的基底和传送系统(例如，用于夹具)的透视图；激光干涉测量系统将光引导通过光学器件707，该光学器件707安装到夹具的可移位的或“第二部件”705或被传送的物体(例如，基底705)，使用干涉测量技术以测量非常轻微的(例如，微米/毫弧度量级或更小)位置或角度偏差(包括振动)。
图7B提供了打印头(或相机)行进件组件的侧视图，即，相机或打印头组件745沿着行进件747前后移动，具有安装到相机或打印头组件的光学器件743，以测量影响组件745移动和定向的非常轻微的位置或角度偏差。
由所列举的权利要求限定的主题可通过参考以下详细描述而得到更好理解，该详细描述应结合附图阅读。一个或多个特定实施例的此描述在下文阐述以使人们能够构建和使用由权利要求阐述的技术的各种实施方式，并不旨在限制所列举的权利要求，而是举例说明其应用。在不限制上文的情况下，本公开提供了用于在制造设备或打印机中减轻传送路径误差和/或用于为基底的一个或多个产品制造薄膜作为可重复打印过程的一部分的技术的多个不同示例。各种技术可以各种形式实施，例如以打印机或制造设备或其部件的形式、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、或以由这些技术而制造的电子或其它装置(例如，具有根据所描述的技术生产的一个或多个层)的形式。虽然呈现了特定示例，但是本文描述的原理也可应用于其它方法、装置和系统。
具体实施方式
本公开提供了用于校正传送路径误差和/或用于以高程度的位置精确性在基底上制造层的改善技术。在一个实施例中，这些技术应用到制造设备或系统，其生产电子显示层、太阳能面板或其它电子装置或产品。
更具体地，在本文讨论的特定实施例中，打印机将液体液滴沉积到基底上，其中液滴将融合以形成液体的连续涂层，并且其中用作材料来源的液体将用于形成所期望层；例如，液体可为而后原地固化以形成聚合物的单体，或其可携带在干燥或烘烤液体时将形成所期望层的材料。在液滴沉积期间，基底-或打印机的另一部件(例如相机或打印头)-沿着传送路径行进。传送路径或传送系统的特征在于非常轻微的缺陷，该缺陷产生影响材料和/或单个液滴在基底上沉积的平移误差或旋转误差中的至少一个误差。这些误差可为可重复的，例如，在装配线式过程中，传送路径中的缺陷可以可预测的方式影响每个新基底。
为了校正和/或减轻误差，在一个实施例中，细微定位换能器在没有固定枢转点的情况下被驱动以抵消机械缺陷。这些换能器执行基底位置和/或定向的细微调节，并且因此在至少一个维度中抵消机械缺陷的影响。以此方式，尽管传送系统(例如，夹具、基底、打印头、相机或其它传送路径)继续以机械缺陷为特征，然而却使得基底和/或打印头的运动近似于理想行程。在一个实施例中，传送路径是线性的并且传送沿着第一维度(例如，“y”维度)发生，同时两个或更多换能器各自独立地在独立的维度(例如，“x”维度)中应用线性偏移。在共同模式下驱动的这些换能器允许与传送系统相关的影响基底的“x”维度位置的缺陷偏移。例如，可使得被传送的物体在“y”维度中以虚拟直边缘行进。在差动模式下驱动的被传送的物体也可在“xy”平面中旋转，以校正也由传送路径的机械缺陷引起的定向误差。
例如，在用于在基底上制造电子装置的分轴式系统中，“夹具”可用于沿着第一维度(例如，“y”维度)移动基底。夹具具有沿着边缘或轨道骑行的第一部件和接合并锁定到基底的第二部件(通常是真空装置)；换能器可以可操作地定位在这些部件之间，从而在第一部件和第二部件之间在两个或更多的相应的相互作用点处提供选择性偏移，以提供如上文参考的共同和差动模式位移两者。在第一部件经历由传送系统中的机械缺陷(例如，在第二维度中)引起的平移和旋转偏移时，驱动换能器从而精确地平衡该维度中的那些偏移，并且本质上为第二部件提供不以机械误差为特征的“虚拟边缘”或“虚拟传送路径”。要注意的是，误差可为线性的或非线性的，并且校正值相应地可为线性的或非线性的。在可选实施例中，此类型的系统可在打印机或打印系统中实施，例如，y维度是基底传送维度和/或“内部扫描”或“横向扫描”维度中的一个，以及x维度是打印头传送维度和/或“内部扫描”或“横向扫描”维度中的另一个。要注意的是，即使在此类系统中，所描述的技术也不限于打印头/基底传送，并且例如但不限于也可应用该技术以校正相机、测量装置或其它部件的运动；还要注意的是，各种所述维度、轴线和相关的参考系是任意的，并且可对于其它参考系或其它自由度反转或交换。
在一个实施例中，可预先测量机械缺陷，而后在每次新沉积期间(例如，对于一系列中的每个随后的基底)存储、计算、“回放”和/或“读出”校正值，从而在至少一个维度中抵消可重复的机械误差。这些校正值可根据任何期望的变量(例如传送路径位置、温度、特定打印配方和/或其它变量)而索引。在此类实施例中，可选地可偶尔或周期性地重新测量机械缺陷以考虑条件变化(例如，机械部件的衰化)。例如在装配线式制造过程中，可应用此类技术以根据传送系统(例如，第一部件)的位置“播放”存储的误差校正值，以消除可重复或可预测的运动或位置误差。
在制造系统中可存在多个传送路径，并且这些技术可应用到这些传送路径中的任何一个或其任何组合，并且可应用以校正一个维度中的位置误差(或旋转误差)或多个维度中的误差。几个例子将助于强调这一点。
首先，在一个设想的实施方式中，这些技术用于根据沿着传送路径的夹具位置而校正基底位置中的横向扫描维度误差。夹具具有如上文参考的第一和第二部件以及在至少两个相互作用点中可操作地联接这些部件的线性换能器，换能器定结构从而提供“浮动”枢转点。在第一部件沿着传送路径行进时，控制换能器从而提供“共同模式”和“差动模式”偏移，该偏移可重复地提供横向扫描维度中的平移偏移和基底的旋转调节。因此，尽管传送系统存在机械缺陷，但是基底仍以直路径行进。所述换能器的各种实施例将在下文提供，但是简言之，在一个实施例中，“音圈”可用于这些换能器，从而提供非常精确的微观投掷(投掷量或致动量)。为了帮助在第一和第二部件之间提供结构支撑和互连，可选地还可使用与共同和差动驱动模式兼容的浮动机械枢转组件。
其次，在此第一示例的可选扩展中，还可在内部扫描维度中校正夹具位置(和/或夹具的第二部件的位置)。例如，在一个实施例中，调节电子驱动信号(用于使夹具行进，或以其它方式用于触发打印机喷嘴喷射)从而在内部扫描维度中校正基底的位置误差。还可能使用另一个换能器(例如，另一个音圈或其它换能器)以在内部扫描维度中使第一部件相对于第二部件偏移。在第一种技术中，可测量内部扫描位置误差并且将其用于使各个喷嘴喷射偏移(即，在(多个)打印头和基底相对于彼此移动时，从而精确地在被校正的预期内部扫描位置处实现喷嘴喷射)；例如，可计算喷嘴喷射中的延迟并且将其编程到打印头中用于每个喷嘴，而后喷射由共同的触发信号驱动。在第二种技术中，共同或共享的喷嘴触发信号可根据夹具位置(和/或夹具的第一部件的位置)而产生，并且可校正误差从而产生触发信号从而模拟夹具的无误差移动。
在又一设想的实施方式中，可应用基本技术以便以其它方式校正误差。例如，在横向扫描维度中行进的打印头组件具有遵循路径或边缘的第一组件和安装一个或多个打印头的第二部件；换能器用于在至少两个相互作用点中将第一部件联接到第二部件，正如上文对于夹具所参考的，换能器类似地定结构从而提供“浮动”枢转点。在第一部件沿着传送路径行进时，控制换能器从而提供“共同模式”和“差动模式”偏移，该偏移可重复地提供相对于内部扫描维度的平移和旋转调节。打印头位置中的误差因此得到减轻，此类液滴精确地喷射在相对于打印机参考系的正确位置处。再一次，所述换能器的各种实施例将在下文提供，但是简言之，在一个实施例中，这些换能器也可为提供微观投掷的音圈。
在可选的扩展中，第二示例中的第一和第二部件以及换能器可定结构从而取而代之提供横向扫描维度校正，或内部扫描和横向扫描维度校正两者。如先前所述，上文参考的第一示例中的换能器也可定结构从而取而代之提供内部扫描维度校正，或(即基底位置的)内部扫描和横向扫描维度校正两者。这些各种技术可以任何期望的组合或排列而混合和匹配。还如先前所述，在一个可能的应用中，与一个传送系统(例如，夹具)相关的换能器可用于校正另一传送系统中的误差(例如，根据沿着独立传送路径的打印头位置)；如下文将进一步讨论的，此类技术也可应用于校正坐标系统非垂直性的缺陷。
回忆到目前为止讨论的原理，至少一个换能器可用于通过使用共同模式和差动模式控制两者在与传送方向垂直的维度中移位传送的物体而校正传送路径误差。在更详细的实施例中，此类型的控制可应用于使用相应的换能器组而校正两个不同传送路径中的传送路径误差，例如，第一传送系统的“y”轴线运动和第二传送系统的“x”轴线运动。在一个实施方式中，以这种方式校正两个不同的传送路径导致每个被传送的物体遵循虚拟直边缘，助于对于沉积和/或制造参数进行精确校正。例如，在上文介绍的分轴式打印系统的背景下，夹具/基底路径和打印头路径两者的校正有效地使打印网格标准化，并且提供一种系统，其中系统对于打印网格坐标的理解是完全正确的，并且不由机械系统中与传送相关的误差而损害。这些技术和其各种组合和排列可选地与本文描述的其它技术和/或通过参考而结合的各种文献一起助于提供对于沉积的液滴的精确位置控制。例如，这些技术可进一步应用于“z轴线”(例如，高度)或其它维度的运动控制；可替换地，本文描述的技术可与每个喷嘴的液滴参数和/或喷嘴参数组合，如例如在美国专利9352561和美国专利公开No.20150298153中描述的。
本公开将粗略地组织如下：(1)图1-2E将用于提供涉及在基底上沉积材料、细微对齐误差的原因和相关补救措施的介绍；(2)图3A-4D将用于介绍更具体的技术，即涉及与在所设想的打印环境中测量/检测和抵消误差有关的在线和离线过程；(3)图5-6E将用于描述一个或多个详细实施例中的特定机械结构；(4)图7A-B将用于讨论用于测量和/或预先记录传送路径的测量误差的系统。
在进行介绍之前，将有帮助的是首先介绍本文使用的某些术语。
具体设想的实施方式可包括一种设备，该设备包括存储在非暂态性机器可读介质上的指令。此类指令逻辑可以具有某种结构(架构特征)的方式编写或设计，使得当最终执行指令时，其导致一个或多个通用机器(例如，处理器、计算机或其它机器)中的每个表现成专用机器，该专用机器具有的结构必要地在输入的操作对象上根据指令执行所描述的任务以采取特定动作或以其它方式产生特定输出。如本文使用的“非暂态性”机器可读或处理器可存取的“介质”或“存储器”意为任何有形的(即，物理的)存储介质，而无关于用于在该介质上存储数据的技术，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)、服务器存储器、易失性存储器、非易失性存储器和其中指令可随后由机器获取的其它有形的机构。介质或存储器可为独立形式(例如，程序盘或固态装置)或实施成更大机构的一部分，例如，膝上型计算机、便携式装置、服务器、网络、打印机或其它一个或更多装置组。指令可以不同格式实施，例如，作为当被调用时是有效的以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编写的代码(例如，作为C++代码)、作为处理器特定的指令组，或以一些其它形式；指令也可取决于实施例而由相同的处理器或不同的处理器或处理器核心执行。贯穿本公开将描述各种过程，其中的任何过程可总体上实施为存储在非暂态性机器可读介质上的指令，并且其中的任何过程可用于制造产品。取决于产品设计，此类产品可制造成可销售的形式，或作为用于其它打印、固化、制造或其它处理步骤的准备步骤，其最终将产生用于销售、分销、出口或进口的成品产品，其中这些成品产品包含特制的层。还取决于实施方式，指令可由单个计算机执行，并且在其它情况下，可在分布式基础上存储和/或执行，例如，使用一个或多个服务器、网络客户端或应用-特定的装置。本文参考各种附图所述的每个功能可实施成组合程序的一部分或独立模块，或是一起存储在单个介质表达物(例如，单个软盘)上或是在多个单独的存储装置上。对于根据本文描述的过程而产生的误差校正信息也是如此，即，表示根据传送路径位置的位置误差的模板可存储在非暂态性机器可读介质上用于临时或永久使用，或是在同一机器上或是在一个或多个其它机器上使用；例如，此类数据可使用第一机器产生，并且而后将其存储，用于传送到打印机或制造装置，例如，用于经由因特网(或另一网络)下载或用于手动传送(例如，经由传送介质，例如DVD或SSD)而用于在另一机器上使用。如本文使用的“光栅”或“扫描路径”是指打印头或相机相对于基底的运动的进程，即，其不需要在所有的实施例中都是线性的或连续的。层的“硬化”、“固化”、“处理”和/或“提供”，在本文使用该术语时，是指应用于所沉积墨以将该墨从流体形式转换成被制造的物体的永久结构的过程；这些术语是相对的术语，例如，术语“硬化”不必要求成品层是客观上“硬的”，只要成品形式比由打印机沉积的液体墨“更硬”即可。如在“永久层”中的术语“永久”是指意图用于无限期使用的某物体(例如，如与制造掩膜层不同，其通常作为制造过程的一部分而被移除)。贯穿本公开将描述各种过程，其中任何过程可取决于实施例或特定设计而总体上实施作为指令逻辑(例如，作为存储在非暂态性机器可读介质上的指令或其它软件逻辑)、作为硬件逻辑或作为这些物体的组合。如本文使用的“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，执行第一特定功能的“第一模块”和执行第二特定功能的“第二模块”是指相互排斥的代码集。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”是指可包括硬件和/或软件的专用部件集。在所有情况下，术语“模块”用于指代本主题所属领域普通技术人员将理解的用于执行功能或操作的特定结构，作为特定技术领域(例如，软件模块或硬件模块)中使用的常规结构，并且不作为用于执行所述功能的“任何结构”(例如，“一个牛群”)的通用占位符或“器件”。当用于指代通信方法时，“电子”还可包括可听的、光学的或其它的通信功能，例如，在一个实施例中，电子传送可包括由相机或传感器阵列而数字化、转换为电子数字信号并且而后电子地交换的信息的光学传送(例如，经由成像的2D条形码)。
此外，本文所做的参考是对于检测机构和对于在每个基底上或作为打印机压板或传送路径的一部分或作为打印头的一部分被识别的对齐标记或基准。在许多实施例中，检测机构是光学检测机构，该光学检测机构使用传感器阵列(例如，相机)以检测基底上(和/或打印机内的物理结构上)的可识别形状或图案。其它实施例不基于传感器阵列，例如，线传感器可在基底加载到打印机中或在打印机内行进时用于感测基准。要注意的是，一些实施例依赖于专用的图案(例如，特殊对齐标记)，而其它实施例依赖于可识别的光学特征(包括基底上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)，该光学特征中的每个都是“基准”。除了使用可见光之外，其它实施例可依赖于紫外光或其它不可见的光、磁、射频或相对于预期打印位置的基底细节的其它形式的检测。还要注意的是，本文的各种实施例将参考打印头、多个打印头或打印头组件，但是应理解的是，本文描述的打印系统可总体上与一个或多个打印头一起使用；在一个设想的应用中，例如，工业打印机以三个打印头组件为特征，每个组件具有三个单独的打印头，其带有允许位置和/或旋转调节的机械安装系统，使得(例如，打印头组件的)构成打印头和/或打印头组件可精确地单独对齐到所期望的网格系统。各种其它术语将在下文限定，或以从上下文显而易见的方式使用。
I.引言
图1和2A-2E用于介绍本公开中讨论的几种技术和这些技术所解决的一些问题。
更具体地，图1表示与一些类型的传送机构相关的现有技术过程101。在此具体示例中，假设存在要在其上打印的基底103，其中液滴沉积在打印网格105的选定节点处；打印网格105示出为在基底中居中，以表示在此位置预期来自打印头的墨液滴将着落在精确位置处，具有转化成层均匀性的可预测性。然而，要注意的是，虽然打印网格以此方式示出，但是打印网格相对于打印机(不一定是基底)限定，并且延伸到可发生打印的任何地方(例如可打印区域可大于基底)。此外，竖直线和水平线的间隔总体上被认为是可预测地间隔的，然而，这通常基于沿着x和y传送路径的行程是准确的(和/或线性的)的假设。最后，还要注意的是，虽然本文举例说明了打印机、基底和打印网格，但是这些问题并不是打印机所特有的，并且本文描述的技术可应用于其中要机械地传送、旋转或移动某物体的宽范围的各种情况。打印过程、基底和打印网格的背景将用作非限制性的说明性示例，以引入本公开中描述的问题和技术。
假设当基底总体上如由箭头104所示被传送时打印将发生，并且进一步地，传送机构将沿着路径107引导基底；此路径在图1中示出为略微弯曲的，在此示例中表示传送机构中(例如在某种类型的边缘引导件、轨道或行进件、或用于引导基底103的其它传送系统中)的机械缺陷。要注意的是，在典型的工业打印过程中，例如用于制造如前所述的OLED显示器面板，基底的尺寸可为2米乘3米的量级，而路径107中的非线性可为微米量级或甚至更小。如在图1中描绘的路径107中的弯曲(或其它误差)因此为了讨论和说明的目的而被夸大。虽然此量级的误差在许多应用中可为不重要的，但是在某些制造过程中(例如在大型基底上制造OLED显示器和/或某些其它电子装置)，此类型的误差可限制可实现的产品尺寸、寿命或质量。也就是说，通常来讲，液滴必须沉积在精确的位置处，使得其融合在一起并且产生均匀层而不留下间隙或针孔；液滴在着落时仅在有限的程度上扩散，并且成品层中的表面不规则性可限制可实现的层薄度并且以其它方式产生质量问题。甚至液滴着落位置的轻微错位也可影响产品质量和/或制造可靠性。
图1作为图被概念性地划分成两半，包括左半部分和右半部分。图的左半部分显示了基底103和略微弯曲的传送路径107。基底103将沿着此路径107前后行进，该路径107中总体上指定“y”维度，如由箭头104参考的。附图标记103表示基底在某一时刻与打印网格105适当地对齐；如在此图中描绘的打印网格是一种抽象概念，其中竖直线表示当打印头和基底相对于彼此移动时打印头的各自喷嘴的明显路径，而水平线表示数字喷射信号或喷嘴被重新填充并且喷射重复性墨液滴的其它能力，即这些水平线的间隔通常表示喷嘴可“多快”地喷射。也许以其它方式说明，打印网格105具有节点，该节点中的每个表示喷射墨液滴的机会；如先前指出的，期望的是以精确控制关于位置方面的方式沉积墨，并且不留下针孔，其部分地根据具有关于每个液滴将着落在基底上的位置方面的精确知识而实现。还要注意的是，液滴沉积在离散的位置处，但是该液滴是粘性的，并且因此通常扩散以形成不具有间隙或不规则性的连续液体涂层；每单位面积的体积总体上预先与成品层的期望厚度或其它性质关联，并且因此液滴密度和相对位置可在理论上以产生所期望的效果的方式(给出预期的液滴尺寸)而选择，例如，以在扩散和熔合液滴之后促进所期望厚度的均匀层(这在美国专利No.8995022中讨论，其通过参考结合)。
打印网格105在图的左半部分处以与基底103“呈方形”的方式图示性地描绘，表示打印将总体发生在期望的液滴着落位置处。
不幸地，传送路径107中的误差(即弯曲)可有效地使打印网格105变形，意味着液滴不一定着落在它们设想的相对于基底的位置，因为基底在行进时经历细微的位置和旋转误差。图1的右手侧显示了在基底从沿着传送路径107的第一位置d0(相对于(虚拟)理想“参考边缘”109的基底位置和偏航由103'表示)行进到沿着传送路径的第二位置d2(相对于参考边缘109的基底位置和偏航由103”表示)时的基底平移和/或定向误差。如看到的，由于传送路径107中的误差(例如弯曲)，基底经历多维度的偏移和旋转误差；在此示例中，当基底已经移动到第一位置d0时，误差被视为水平和竖直偏移Δx0和Δy0和角度偏移Δθ0，并且当基底已经行进到第二传送路径位置d1时，误差被视为不同的水平和竖直偏移Δx1和Δy1和角度偏移Δθ1。由于这些误差的性质随着基底行进而改变，因此这些误差使打印网格变形，意味着尽管所计划的打印过程应(理论上)产生期望的层性质，然而事实上液滴沉积可变形，从而产生潜在的质量问题。若未经校正，则这些各种误差可产生针孔、薄区和其它缺陷，并且限制利用打印系统可实现的精度和/或质量；再一次，这可限制装置尺寸(例如可能困难以致不可能生产高质量的微型化产品或具有更好质量或分辨率的产品，例如非常薄的大面积显示屏幕)。所述类型的误差的影响是使打印网格变形；例如，虽然系统和打印计划可有效地呈现直线打印网格(图1中的105)，但是“y”误差和/或抖动(即与传送路径平行)有效地使该打印网格的水平线之间的间隔变形；类似地，“x”维度误差和/或抖动有效地使该打印网格的竖直线之间的间隔变形，这些误差的影响是系统对于各个液滴待沉积的位置的理解的误差。这些类型的误差可导致各种像素阱中过少或过多的流体沉积或其它不均匀性，而潜在地导致成品显示器中的亮度和/或色调变化或其它误差。
还要注意的是，在此示例中，在一些情况下所描绘的误差可仅仅是传送路径107的可重复功能，即，因为在此示例中的传送路径被视为弯曲的，所以存在x维度中的非线性位移、y维度中的非线性位移和非线性偏斜；其它类型的误差(例如z维度误差、俯仰和滚转)也可潜在地在可重复的基础上发生，但在此特定的附图中未被描绘。因此，在例如用于产生细微(例如微米或更小量级)电子的、光学的或依赖于所述类型的均匀性的其它结构的工业打印机的应用中，以及在其中将打印在一系列基底上作为“装配线”式制造过程的一部分的应用中，相同的误差可潜在地发生在基底之间。
虽然示出了基底路径中的误差，但是还潜在地存在可影响装置质量和/或过程可靠性的类似误差的其它来源。例如，分轴式打印机通常不仅移动基底，而且还移动打印头或相机或其它机械部件。简而言之，在移动一个或多个打印头(相对于图1总体上在“x”维度中)的系统中，类似的路径误差可导致(多个)打印头中的“x”、“y”旋转或其它的误差(相对于图1的维度)。例如，若打印头在不同位置处具有误差，则这通常还具有使打印网格105的竖直线变形(即，使它们不均匀地间隔)的影响。类似的类比可对于所参考的类型的工业打印系统中的其它传送路径的类比而陈述。总体上期望的是减少这些层的影响以改善层制造中的可预测性和可靠性，并且总体上具有制造更薄的均匀层的能力。
图2A显示了用于减少或消除这些问题中的一些的一个实施例201。更具体地，图2A显示了图1中的基底103，其中再一次假设基底将沿着由箭头104表示的路径前后行进。在此示例中，将使用夹持基底103的角部或边缘的夹具203而使基底行进；夹具的第一部件204将沿着路径107(来自图1)总体上在“y”维度中行进。夹具还具有两个换能器(T)，205和206，其操作性地将第一部件204与第二部件207连接，该第二部件207与基底的边缘接合。在一个示例性情况下，基底被支撑在浮动台上方的空气轴承上，并且使用真空机构夹持基底的角部，以提供几乎无摩擦的支撑；在其它示例中，其它机构可用于支撑和传送。控制两个换能器中的每个以使第二部件相对于第一部件沿着共同方向(例如，如在图中示出的“x”维度中)移位，如由箭头210表示的。每个换能器可被独立控制，导致“共同模式”控制使第二部件在x维度中在相应的接合点处线性地远离第一部件204而偏移的情况，而“差动模式”控制使第二部件相对于第一部件围绕枢转点“Xpvt”而枢转。因为换能器可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“Xpvt”被视为是浮动枢转点；在一些实施例中，此浮动枢转点可为抽象概念，而在其它实施例中，机械结构提供此枢转点，同时还提供在夹具的两个部件之间的结构联接。第一部件204遵循受误差阻碍路径(来自图1的107)，而第二部件锁定到被传送的物体(例如，在此情况下，基底103，例如，使用真空锁)。换能器205和206被视为是可独立控制的以移动基底，如由箭头208和209指示的，并且以一种方式被控制从而精确地消除路径107中的x维度和θ旋转引起的误差，结果是基底以对应于理想“参考边缘”的方式移动(参见来自图1的线109)。要注意的是，在可选设计中，与具有与彼此平行的线性投掷不同，换能器205可实现旋转，而换能器206可实现线性投掷，或可使换能器产生“y”维度或任何其它期望的维度中的偏移，相应效果为减轻基底位置或旋转误差。在图2A中，夹具的第一部件204沿着“y”维度移动，而换能器205和206各自沿着“x”维度沿运动的线性范围经由相应的接触点“c”处的接触而推动和拉动基底。要注意的是，在此示例中的每个换能器可为线性马达、压电换能器、音圈或其它类型的换能器。
要注意的是，在此示例中的分轴式打印系统中，基底在“y”维度中相对于(多个)打印头而行进，用于特定的“扫描”或光栅运动；在此示例中的“y”维度因此也形成“内部扫描”维度。(多个)打印头而后在“x”维度中移动以重新定位(多个)打印头，用于随后的扫描(即，在“横向扫描”维度中)；基底而后在相反方向上行进，用于随后的扫描，继续连续的扫描直到产生整个液体涂层。基底而后可行进(通常离开打印机到另一个腔室)，其中该基底固化、干燥或以其它方式处理，从而将连续的液体涂层转化成具有所期望的电学、光学和/或机械性质的永久性结构。打印系统而后准备接收另一个基底，以例如根据共同的预定“配方”在该随后的基底上执行类似的打印。
如之前提到的，沿着传送路径107(来自图1)的误差可导致多维度中的误差，即，不仅仅是x维度中的偏移。例如，虽然可以恒定的速度控制沿着路径107的运动，但是该路径的角度中的变化也可导致基底的y位置中的非线性。对于图2A的实施例，此y维度误差可选地可使用器件211校正，该器件211用于校正“内部扫描”维度中的基底运动，例如，使用第三换能器214以实现夹具的第一和/或第二部件在内部扫描维度中的投掷，以使基底的y维度行程标准化。在其它实施例中，反馈可取而代之用于调节电子控制信号215(例如，作为反馈信号、δ信号或电子驱动信号)用于夹具的行程，以赋予轻微的速度增加或减小(Δv)以抵消y维度误差，或可使夹具的运动与位置标记匹配(进一步参见下文)。在又一可选实施例中，还可能计算并且编程单独的取决于y位置的喷嘴喷射延迟(如由方块217表示的)，即，在一些实施例中，在基底和(多个)打印头相对于彼此在“y”维度中移动时，打印头的喷嘴可被“告知”以精确地抵消基底相对于打印机的“y”维度位置误差的方式而略微更早或更晚地打印。此外，根据附图标记219，在另一实施例中，可能调节用于定时喷嘴喷射的“触发”信号，以具有移动打印网格的水平线的效果(根据来自图1的附图标记105)，从而抵消基底相对于打印机的位置误差。要注意的是，“内部扫描”或夹具的“y轴线”补偿不是对于所有实施例都需要。
回忆图2A的主题，应该看到的是，通过在机械传送系统中使用两个或更多换能器，可校正传送路径中的误差或其它运动误差(例如，对于非线性引导件或轨道或边缘)。然而可存在路径误差，如在图1中由附图标记107表示的，上文介绍的技术和结构试图“忍受”在传送路径中的这种可重复的误差(例如，夹具的第一部件204继续以该受误差阻碍路径而行进)，但是换能器实现投掷或其它校正，以在至少一个维度中消除此路径误差，并且因此被移动的物体(在此示例中为基底)以理想化的路径行进(或至少使其模拟理想边缘，例如在图1中由附图标记109表示)。在一个实施例中，这些校正由两个或更多的换能器实现，每个具有与彼此平行并且基本垂直于传送方向的线性投掷(例如，换能器205和206，每个在基本垂直于箭头104方向的方向(例如，210)上可被独立地控制)。
虽然这些技术可应用到几乎任何机械传送系统，但是之前所提到的是，可从这些技术受益的一个领域涉及工业打印机，其中墨液滴必须沉积在非常精确的位置处。例如，一个设想的实施例是作为用于制造发光装置的打印机，该发光装置例如有机LED显示装置(例如，蜂窝电话屏幕、HDTV屏幕和其它类型的显示器)以及例如太阳能面板的“面板”装置。在此方面中，在上文讨论的应用中(例如，其中在数米宽和长的基底上打印)，许多传统系统依赖于空气浮动台以在打印期间使基底行进。可小心地控制此类系统中的气体进入和排出，以避免对基底产生可潜在地在成品层中产生缺陷的影响(例如，温度、静电荷累积或可影响墨性能的其它影响)。换句话说，使用气体流以在基底下方形成流体轴承，以产生基底在打印期间在其上移动的基本无摩擦的表面；在此类应用中，来自图2A的夹具203可为以单个真空锁(作为第二部件207的一部分)或多个真空锁为特征的真空夹具，该单个真空锁有效地在基底上接合一个接触点，该多个真空锁沿着基底接合相应的接触点。在此类应用中，为了实现用于消除非线性的“微米量级”(或更小)的投掷并且提供主路径行程，换能器205和206可有利地形成为使用压缩和扩展(即，在与由浮动台的气体轴承支撑的力的方向垂直的方向上)的音圈，以实现用于实现打印头和喷嘴与基底的精确对齐的微观投掷。也就是说，特别是对于电子平坦面板制造并且特别是对于OLED显示装置制造，已发现的是(无摩擦)浮动支撑和真空夹具的使用对于使缺陷最小化和装置寿命最大化是重要的，并且音圈作为换能器的使用提供了在此类系统中提供所要求的投掷的有效部件。然而，其它类型的换能器也可用于实现与特定类型的应用相关的投掷，例如，通过使用压电换能器、线性马达或其它类型的换能器。在此类系统中，可使用浮动的机械枢转机构而辅助音圈，以提供用于误差校正的结构连接和机械支撑。
图2B提供了与图1的图示类似的图示221，但是进一步示出了可使用图2A的机构获得的结果。更具体地，图2B显示了在其沿着路径107行进时的来自图2A的基底103和夹具203。正如图1那样，路径107再一次被假设为具有表现为某种形式的弯曲或变化的误差；再一次，这可为边缘引导件、轨道或其它机构中的误差-此误差为夹具203赋予位置和/或旋转误差。然而，在此情况下，夹具被视为具有换能器“T”，该换能器“T”被控制从而抵消此误差，例如，以音圈位移的形式，其补偿或平衡路径107中的变化。再次要注意的是，相对于图2B的比例，误差的大小被视为极大地夸大，例如，在实践中，路径可为数米长(例如，对于3米长的基底传送通过房间大小的打印机)，而弯曲的量级可在微米或亚微米量级上。
在夹具沿着路径的位置d0处，将从图1回忆的是，初始传送路径误差等于Δx0、Δy0和Δθ0。然而，对于图2B的系统，换能器被致动以移位和/或旋转基底，如在图2B的右手侧下方处看到的并且如由附图标记103'表示的。也就是说，换能器“T”使夹具的第二部件和基底相对于夹具的第一部件和轨道或边缘引导件107移位，从而具有绝对位置x3、y3和θ3。在图2B的背景下，量x3表示有效地定义从受误差阻碍传送路径107偏移的虚拟边缘223的绝对x位置，量y3对应于基底的可选位置偏移以将其偏移到相对于内部扫描(或传送)方向的任意“平滑”或标准化的行程，量θ3对应于基底的期望角度定向；对于图2B的示例，暂时可假设的是y3和θ3为“零”，例如，基底定向成精确竖直(即，相对于浮动支撑台呈方形(squared off)，没有“y”维度校正，尽管这并非所有实施例都需要是这种情况)。在图2B中，打印网格在附图标记105'处被描绘成具有相对于基底103'的一致的x和θ关系；在基底从位置d0行进到位置d1时，控制换能器从而保持基底和打印网格的竖直线之间的这种一致的位置关系，即，使得基底对齐(尽管有沿着路径107的误差)以具有绝对位置x3和θ3，并且因此在103”处被描绘成确切地具有相对于105”处的打印网格的这种关系。要注意的是，在这些示例中，尽管打印网格示出为相对于基底保持预定关系，然而打印网格由打印头定位和基底和打印头传送系统限定，并且真正期望的是，打印头和基底传送机构相对于彼此保持一致的预定关系，并且由此关联所建立的坐标系统相对于每个制造的产品精确地对齐；在一些实施例中，基底(或在其上制造的产品)因此经由每一产品或每一基底对齐过程相对于打印网格(即，相对于打印机)特别地对齐-这将在下文进一步举例说明。就目前而言，将假设的是，相对于打印网格而保持在预定关系中的是基底(例如，其参考边缘，或基底上的基准的并置)。
在图中描绘了各种位置处的等式，以表示如何保持恒定的位置关系。更具体地，将回忆的是，在传送路径107中在位置d0处的初始可重复误差等于位置和旋转偏移Δx0、Δy0和Δθ0。因此控制换能器“T”从而增加进一步的偏移Δx2、Δy2和Δθ2，其中这些值取决于沿着传送路径的位置d0和在相应的传送路径位置(例如，沿着路径107的位置d0)处的预测量误差。也就是说，在一个实施例中，这些值被预先确定(测量)，并且取决于误差Δx0、Δy0和Δθ0的负值，即，它们精确地抵消误差并且可选地将基底偏移到某个预定的x/y/θ值。这些值可被存储并且而后与预定“配方”结合使用，该“配方”表示从许多基底制造类似产品，以在装配线式过程中精确地打印在连续或一系列基底中的每个基底上。在一个实施例中，所描绘的换能器“T”仅校正x和θ中的基底位置(例如，任何的“y”维度校正可选地使用图中未描绘的一个或多个其它换能器或机构而实现)。要注意的是，如何在位置d1处控制换能器从而根据传送路径107上的位置而增加不同的偏移，即，增加偏移Δx4、Δy4和Δθ4。如在图2B中描绘的，值x5和θ5可确切地等于值x3和θ3，但是再一次，这并非对所有实施例都是这种情况。
应注意的是，在一个设想的实施例中，打印机的支撑压板(即，刚刚讨论的示例中的浮动台)具有预定的光学标记，该光学标记为打印机提供位置参考系统-打印网格关联到该系统并且相对于该系统而被限定。光学标记例如可物理地形成到支撑台上或例如经由胶带添加。
以微米量级或更好的位置控制在许多方面中不像其看起来那么直观，例如，在一个实施例中，夹具传送系统和打印头传送系统中的每个都安装有用于寻找共同对齐标记的相机，并且由此建立用于使两个传送路径匹配的坐标系统的原点。此过程和传送系统对于此类系统中打印头和基底中的每个有效地限定打印机的坐标参考系统(并且在很大程度上根据哪个液滴可被沉积而确定打印网格的配置)。先前通过参考结合的美国临时专利申请No.62/459402提供了涉及这些相机的使用、位置检测和相关校准的信息；基本上说，除了在一个公开的系统中找到共同坐标(或“原点”)点之外，每个传送系统使用光学带和光学传感器以提供精确的(例如，微米乘以微米)位置检测和反馈，因此传送系统(例如，夹具的第一部件)确切地“知道”其相对于打印机坐标系统的位置，并且这些各种部件协作以有效地限定完整的打印机坐标系统；实际上，使用此类系统可消除对于y维度夹具路径校正的需要，例如，夹具被简单地驱动到沿着y维度的特定位置值。
一旦通过参考的相机对齐过程而建立“原点”，两个传送系统铰接以确定每个传送系统的相机和传送系统的参考点之间的相对坐标(例如，对应于打印头喷嘴位置)，并且这而后允许任何点相对于打印机坐标系统的精确识别。如先前提到的，在此类系统中，打印机对液滴着落位置的“理解”取决于打印网格，该打印网格转而由此坐标系统限定；在此类系统中的传送路径运动误差可潜在地导致特定的打印网格位置(例如，与对组合的特定夹具/打印头位置的理解相关)从这些组件的实际位置偏离的情况。通过以本文描述的方式使用本文描述的各种装置校正传送路径误差，这允许系统校正该路径误差，使得基底和打印头各自以对应于打印网格假设的方式定位。实际上，如先前相对于预先记录的误差测量而提到的，甚至是例如传送路径之间微小的非垂直性的误差也可使用可选的旋转偏移(例如，θ3和θ5的非零值)而被校正。
继续由图2B提供的示例，而后引入到系统中的每个基底具有一个或多个基准，该基准被识别并且用于在打印期间精确地理解基底(或其上的面板产品)的位置；在引入每个基底时，检测其基准(例如，使用相机中的一个或多个)，并且可使用机械系统以适当地定向/对齐基底从而与预期位置相对应(注意该过程并非对于所有的实施例都是必需的，例如，还可能调节打印机控制信息以适应已知的基底未对齐或定向障碍)。
在校准过程期间，测试基底可以对应于所期望的配方的方式行进通过打印机；光学检查装置(例如相机)可与图像处理技术一起使用，以精确地测量每个感兴趣的维度中的位置和旋转误差。而后根据所期望的配方进行运动和/或打印，并且在基底行进时连续或间歇地执行光学检查以测量位置和定向误差，例如，以检测从预期位置/定向偏移的可重复误差，如相对于每个传送系统的行程(沿着其各自路径)而确定的。这些误差和/或相应的校正值而后以根据传送路径位置(例如，夹具的第一部件沿着路径107的位置)、根据时间而索引的方式或以其它的方式存储在系统的数字存储器中(例如，在SSD、RAM或其它非暂态性介质中)。如所暗示的，测量的误差用于为换能器产生可重复误差的校正值。
在装配线式过程中基底的“实时打印”期间，每个基底上的基准而后再次用于确定相对于打印机的每个基底精确位置和/或重新对齐/重新定向基底，正如处理测试基底的那样。所存储的换能器校正值而后根据夹具/打印头组件测量位置而从存储器取出，并且用于驱动(打印头和/或夹具)误差校正机构的换能器，从而提供将基底相对于打印头精确定位的补偿运动。在打印期间，打印头和夹具位置连续地与所存储的预定误差测量值/校正值一起使用，从而将基底驱动到相对于浮动台和打印头的基底的正确“横向扫描”位置(和/或其它位置或定向)。
图2B的底部部分显示了夹具上的两个线性换能器(例如，音圈)如何可校正旋转误差并且以对应于理想化边缘的方式(例如，经由“x”维度中的位移)使基底位置上偏移。更具体地，传送路径的局部部分由附图标记227表示成具有一定量的曲率，该局部部分从传送路径的理想化直边缘109偏移。在基底和传送路径之间的两个有效接触点处(分别表示为“c1”和“c2”)，该误差分别被假设成“xi”(描绘成在负方向上相对于理想化直边缘的偏移)和“xj”(描绘成在正方向上相对于理想化直边缘的偏移)；此处所假设的是期望将基底的左边缘(或基底的可打印区域)精确地定位在从理想化传送路径(例如，对应于所描绘的虚拟边缘223)的绝对位置“xk”处；附图标记105'表示打印网格的轻微偏移，从而适应由系统赋予的“x”位置误差的整个范围，并且可选地提供一些轻微的缓冲。为了实现此校正，位置“c1”(即xi)处的正误差进一步偏移“xk-|xi|”的量，而位置“c2”(即xj)处的负误差进一步偏移“xk+|xj|”的量。为此目的，控制两个所描绘的换能器“T”并且从而使基底相对于理想化直边缘变直；类似的校正在夹具沿着传送路径107移动期间的所有其它时间根据相关位置处的误差而执行，即，使得基底遵循与绝对位置“xk”相关的虚拟路径。
应相对于此讨论而注意几点。第一，尽管夹具203在此图中被描绘成单个单元，然而事实上其可包括许多部件(例如，上述的第一和第二部件，或作为2、3、5或其它数量的在不同位置处接合基底的夹具或夹具部件的分布式系列)。第二，虽然在此实施例中两个换能器被描绘成平行线性致动器(例如，每个为音圈或压电换能器)，但是这并非对于所有实施例都是需要的。也就是说，根据实施例，换能器“T”可串联地联接，并且可为旋转的、线性的或其它类型的致动器；在其它实施例中，可使用多于或少于两个的换能器。第三，要注意的是，在各种其它实施例或实施方式中，根据传送路径位置而由换能器赋予的校正值可以多种方式获得和/或应用。在第一实施例中，具有位置传感器(例如，光学、射频或其它检测器)的测试装置(例如，测试基底)可在离线过程中沿着传送路径行进，并且连续测量位置和/或旋转误差，该误差根据沿着传送路径的行程而被记录。而后可产生一系列的基于时间或基于位置的校正值，并且将其定格式成用于换能器的控制信号；而后，在制造(或传送路径的其它运行时间的使用)期间，对应于沿着传送路径的位置的输入被接收(例如，时间测量值、位置测量值、模拟信号或数字信号或一些其它值)并且用于查找或索引适当的(多个)换能器控制信号，该(多个)换能器控制信号被有效地“回放”或以其它方式根据传送路径位置(并且潜在地根据多个传送路径位置)而应用。最后，如上文所提到的，存在各种机构以识别沿着传送路径的位置，例如，信号(例如，驱动信号、定时信号等)可用于此目的，如由附图标记228表示的，或可使用位置传感器229；在一个特定设想的实施例中，如上文参考并且在美国临时专利申请No.62/459402中讨论的，位置标记系统和位置检测器用于每个传送路径，以测量相关位置(例如，用于打印头传送和基底传送)。显然地，许多可选方案都是可能的。
如先前参考的，制造设备或系统可具有多个传送路径；在分轴式打印机的背景中，在一个如先前参考的实施例中，可以根据单独的打印头和基底传送路径而限定打印机坐标参考系统。图2C用于讨论由第二传送路径例如打印头传送路径中的不准确性引起的位置误差。此类背景总体上由图2C中的附图标记251表示。基底由夹具而在第一维度中行进(由箭头104表示)，并且打印头沿着第二传送路径256在第二维度中行进(即，由箭头254表示)。在打印头沿着第二传送路径的第一位置253处，打印头经历误差Δi0、Δj0和Δφ0；要注意的是，变量i、j和φ表示x和y偏移(和xy平面中的角度旋转)，但是使用i、j和φ代替x、y和θ以将此示例与夹具传送系统的示例区分。如在图的右侧处的虚线表示的，在打印头行进到位置253'时，误差变为Δi1、Δj1和Δφ1。再一次，此误差取决于沿着传送路径256的位置，并且误差中的变化潜在地是线性或非线性的。如果未经校正，此误差也可使打印变形并且产生制造精度问题，如先前参考的。要注意的是，在此示例中，假设使用所描绘的夹具203(和其换能器“T”)而校正基底103相对于夹具的传送路径的任何运动，但是问题是打印头行进件也可产生误差，导致打印头的x、y或θ误差，并且该误差改变从打印头的喷嘴喷射的液滴的预期着落位置。这些误差的影响相对于预期打印网格257而举例说明，如由箭头255表示的，即，可经由变形的打印网格257'而看到非预期的打印头旋转(和/或非预期的“x”维度位移)的影响(以类比的方式，在“y”维度中的非预期的打印头旋转位移可有效地导致竖直打印网格线“挤压在一起”)。
在附图的背景中，还期望的是打印头经历理想运动，即，不以非预期的机械误差为特征的运动。也就是说，在此示例中，期望的是打印头也遵循虚拟的、理想的(例如，直的)传送路径225，例如将有效地对应于未受干扰的打印网格(例如，由附图标记257表示)；这在一个实施例中通过导致由竖直线109表示的虚拟“理想”夹具运动以及由水平线225表示的虚拟“理想”打印头运动而实现。
用于打印头传送路径的传送系统还可以与夹具路径校正大致相同的方式而可选地使用一组换能器以助于理想化的打印头定位；为此效果，换能器有利地提供到任意“绝对”位置的位移，其适于打印头的“y”位置误差的整个范围，可选地提供一些轻微的缓冲，使得打印头运动对应于虚拟路径269，该虚拟路径269还提供对应于“偏移”打印网格(来自图2B的105')的固定的已知位置。
图2D提供了意图纠正此类型的误差的系统的图示261。即，图2D显示了用于在由箭头254指示的总体方向上支撑一个或多个打印头的横向运动的第二传送路径256。打印头组件包括沿着传送路径256(例如，沿着轨道或引导件)骑行的第一部件263和安装(多个)打印头的第二部件264。这些第一和第二部件由一个或多个换能器265而可操作地联接。此示例中的换能器中的每个是线性致动器，该线性致动器支持使第二部件在“y”维度中偏移的微投掷，共同模式和差动模式驱动再一次用于选择性地实现线性位移和/或xy平面旋转(θ)。如由附图标记267和附图标记267'(每个表示沿着“横向扫描”或“x”维度的相应位置处的(多个)打印头)两者表示的，校正值允许(多个)打印头遵循不以机械误差为特征的虚拟理想路径269(即，即使第一部件263继续沿着受误差阻碍的第二传送路径256行进)。正如夹具实施例的情况那样，可控制图2D的换能器以将打印头偏移到绝对y位置(即，对应于线269)，使得当打印头在位置267处时，上述误差Δi0、Δj0和Δφ0进一步偏移Δi2、Δj2和Δφ2，并且使得当打印头在位置267'处时，控制换能器以使打印头偏移以增加偏移Δi4、Δj4和Δφ4；i和φ通常在位置267和位置267'处具有恒定值并且两者还通常为零，但是再一次，这并非对于所有实施例都是需要的。正如先前的夹具示例那样，所描绘的换能器配置仅是示例性的，并且可使用不同的换能器(例如，旋转换能器)，并且可将其应用于不同的传送系统和/或维度。此外，正如先前的示例那样，在此实施例中描绘的换能器使用共同和差动模式控制两者以实现浮动枢转点而使打印头偏移；结果是所期望的“无误差”传送路径225偏移到任意位置269，该任意位置269足以包含可归因于第二传送路径256中的缺陷的任何“y”或内部扫描维度抖动。如由附图标记255'指示的，这些校正的结果(和如先前参考的夹具校正的可选使用)有效地使打印网格标准化，如由附图标记257”指示的。要注意的是，如由功能框271参考的，也可能使用另一个换能器273或使用驱动信号校正技术275以偏移部分或所有打印头组件的位置以校正横向扫描位置误差。
回忆到目前为止所讨论的原理，将每个基底路径校正为“虚拟”直边缘，并且将打印头路径校正为“虚拟”直边缘，允许基底和打印头两者以一种方式放置，该方式符合打印网格假设(例如，符合打印机的坐标参考系统)，尽管存在由机械系统赋予的细微误差。这些技术可选地可与驱动控制技术(或所描述的其它技术以沿着其传送维度而校正所传送的每个物体)组合，以进一步改善系统精度。再一次，这些技术也还可扩展到其它运动维度和制造和/或机械系统。
图2E表示了另一个示例281，即，其中可使用与第二传送路径相关的一个或多个换能器“T”而校正一个传送路径中的误差的可选实施例。在此情况下，可假设夹具组件203包括两个线性换能器，再次以共同或差动驱动模式控制该线性换能器以在没有固定枢转点的情况下实现横向扫描和旋转校正。要注意的是，在此图的情况下，误差再一次是微米或纳米量级；所描绘的角度和偏移因此在图中被极大地夸大以助于描述。在此情况下，附图显示了“两个夹具”203，该“两个夹具”203实际上准确地表示用于两个不同扫描的完全相同的夹具和夹具沿着“内部扫描”维度的位置；然而，在此情况下，传送路径中的一个(即，用于打印头组件的路径256)不具有其自己的误差校正系统。在此情况下，因此控制夹具的误差校正系统以还通过根据扫描而线性地将用以校正打印头传送系统的偏移叠加到用于校正夹具路径误差的那些校正值上而校正打印头传送路径误差。也就是说，在此实施例中，应假设两个夹具表示分别校正打印头位置273'处的打印头系统误差{Δi0、Δj0和Δφ0}和打印头位置273”处的{Δi1、Δj1和Δφ1}(即，对应于各自的扫描)的可选的两组换能器控制信号。即，即使结合图2B假设已将“y”维度中的夹具传送通过使用由夹具系统的换能器提供的减轻偏移和角度而校正到(涉及夹具传送路径的)理想边缘，然而在一个实施例中，还可使用这些相同的换能器而校正打印头路径(或另一个独立的传送路径)中的误差。如所描绘的，添加进一步的偏移和/或旋转，从而有效地重新定位基底，从而具有相对于打印头的预期位置和定位(例如，从而以与打印头误差匹配的方式产生运动，如由可选的变换边缘107”'和107””表示的)。
如此讨论暗示的，虽然先前的示例显示了两个传送路径中的误差的校正，但是参考图2E描述的原理可应用于校正任何数量的(例如一个、两个、三个、四个、五个等)传送路径中的细微误差，多个传送路径的校正应用于单个驱动路径(例如，用于基底传送的换能器)或应用于更少数量的驱动路径。要注意的是，此讨论也应用于非垂直性，例如，其中夹具和打印头传送路径不在完全90度的分隔处；这可被处理为等同于所测量的打印头的根据x位置的误差的情况。此外，虽然术语“传送路径”在附图中被举例说明为沿着曲线路径的位置变化，但是上文讨论的原理和细微误差校正过程也可应用于校正任何传送维度中的细微误差，即包括旋转和精确角度定向-例如，在其中机构旋转的实施例中，可能测量角度变化速率或定向中的“抖动”，并且可能使用如上文所举例说明的换能器和/或驱动信号校正值以校正此类细微误差。
II.在制造设备中测量和/或检测和抵消误差
图3A是描绘实施上文介绍的一些技术的方法步骤301的流程图。如由附图标记303表示的，方法可在具有传送路径的系统中实施，其中期望校正运动系统的细微的运动、位置或定向误差；例如，系统可使用用于材料沉积的打印机而执行高精度产品“装配线式”制造，如先前介绍的。根据305，可选地在多于一个维度中或对于多于一个传送路径而测量误差，如由附图标记307指示的。此误差或待应用于一个或多个换能器的相关校正值而后根据路径位置(或另一个类似的参考，例如，经过的时间，根据驱动信号，温度等)而存储在数字存储器中，根据附图标记309。如由附图标记311指示的，在一个实施例中，使用相机或其它光学传感器光学地检测路径位置；例如，如先前参考的，在分轴式精确打印系统中，此类传感器可用于测量在靠近传送路径的胶带上的标记，例如，对齐标记用于沿着传送路径的每微米行程。在传送期间(例如，在产品制造期间)，所存储的误差和/或校正值根据此位置和/或其它因素而从存储器中读出，并且用于驱动一个或多个换能器以实现位置和/或定向校正，根据附图标记313。如由附图标记315和317表示的，在一个实施例中，可存在多个换能器，每个换能器可选地被配置从而可选地在没有固定枢转点的情况下实现平行的微投掷，如在图2A中介绍的。其结果是所传送的物体遵循虚拟的理想路径，如先前参考并且由附图标记319标识的。
图3B指示了上文呈现的技术可以许多不同的形式实施以校正传送路径误差，如总体由附图标记351表示的。在用于制造应用的打印机的背景下，可以一种方式预先存储或缓存打印配方，该方式将用于例如在许多基底上在连续的基础上可重复地打印而作为装配线式过程的一部分，如由附图标记352表示的。作为非限制性示例，而后可应用本文描述的技术以校正沿着路径的可重复的细微运动误差，该路径对应于基底的运动、一个或多个打印头或打印头组件的运动、相机组件或检查工具的运动等。也可使用其它因素，例如温度、打印头位置等。这些技术允许自动校正沿着这些传送路径的运动的细微误差，使得基底(或可选地，任何这些系统)的运动对应于理想路径，尽管实际传送驱动机构(例如，夹具、边缘引导件、行进件等的运动)仍然受到路径误差的阻碍，该路径误差赋予非预期偏移、非线性和其它误差。总体而言，校正由子系统以允许打印计划假设基底被理想地放置的方式独立于打印配方而完成。例如，在一个实施例中，本文描述的结构提供器件用于抵消在第一维度中相对于传送路径的误差或非预期偏移“Δx”，其中第一维度独立于传送路径(意味着其包括与其垂直的至少一个分量)。此类器件可包括至少一个换能器，该换能器根据传送路径位置而被控制以减小或消除“Δx”，如在图3B中由附图标记353表示的。此类器件总体上包括被电子地控制的换能器以根据沿着传送路径的位置和/或其它因素而实现位置位移。如由附图标记354表示的，这些结构(或不同的潜在重叠的结构组)可提供器件用于在第一维度中的特定任意位置处(例如，在来自图2B的实施例中的“x3”处)限定虚拟边缘并且使夹具部件相对于传送路径(或所传送的结构)偏移到此类位置；如先前那样，此类器件总体上还包括换能器和导致换能器抵消或平衡误差的相关的硬件和/或指令逻辑。根据附图标记355，在另一个实施例中，本文描述的结构提供器件用于抵消在第二维度中相对于传送路径的误差“Δy”；此第二维度可选地独立于传送路径，但是其也(取而代之)可表示传送路径的共同维度或以其它方式总体上与传送路径同义。此类器件可包括至少一个换能器，该换能器根据传送路径位置(和/或其它因素)被控制以例如对于上文描绘的实施例通过校正所传送的“物体”的位置或以其它方式调节沿着传送路径的速度或运动而减少或消除“Δy”。在又一个变型中，根据附图标记356，可应用于抵消“Δy”的相同结构可提供器件，用于在第二维度的具体(绝对或相对)位置处(例如，相对于上文的实施例在非零“y3”处)中限定虚拟边缘并且使传送路径(或所传送的物体)偏移到此类位置；此类器件总体上还包括换能器和导致换能器根据沿着传送路径的位置而实现位置位移的逻辑。在一个实施例中，此器件可包括另一个传送路径或相关的误差校正系统，例如，与打印头传送相关的误差校正系统(例如，从而补偿喷嘴喷射时间、基底、打印头或其它位置误差或其它误差来源)。在又一个实施例(357)中，可应用与上文讨论的那些类似的换能器以抵消旋转误差(Δθ)；在一个实施例中，此器件可包括将电能转换为结构旋转的单个换能器，并且在其它实施例中，可应用两个或更多位置换能器以达到相同的效果。例如，如上文讨论的，一个实施方式可使用两个音圈，每个音圈是线性换能器，在独立操作时该音圈提供所传送物体的旋转调节，浮动机械枢转机构用于提供结构刚性以支撑音圈。这些结构(或不同的潜在重叠的结构组)还可提供器件，用于在相对于上文讨论的第一和第二维度的具体(绝对或相对)角度关系处(例如，在上文的实施例中在“θ3”处)限定(358)虚拟边缘并且使传送路径(或所传送的结构)以对应于此类定向的方式偏移。在又一个实施例(359)中，本文描述的结构提供器件，用于抵消在第三维度中相对于传送路径的偏移“Δz”，其中第三维度可选地独立于传送路径以及如上文参考的第一和第二维度。此类器件再一次可包括至少一个换能器，该换能器由硬件和/或软件逻辑根据传送路径位置而被控制以减少或消除误差；换能器和支持逻辑也可用于在Z3处限定虚拟边缘(360)。根据附图标记361和相关的椭圆组，这些技术可应用于多个维度，包括三个位置维度中的任何一个和三个旋转维度(即，偏航、俯仰和/或滚转)中的任何一个的校正和/或偏移。在一些实施例中，如由附图标记363表示的，可应用用于校正未对齐的器件以将基底对齐到打印机的参考系统；此类器件可包括位置传感器(例如相机、处理器或其它传送装置)、处理器和相关的支持指令和/或硬件逻辑。根据附图标记365，用于校正打印头(PH)中的误差和/或对齐打印头(PH)的器件可包括支持浮动枢转点和/或共同和差动校正模式的换能器，如上文参考的。根据附图标记366，用于记录误差(或用于换能器的校正控制)的器件可包括硬件和/或指令逻辑和存储器。系统还可包括用于组合误差和/或校正信号的器件(367)，从而校正多个误差来源(例如，多个传送路径)。
应当注意的是，例如对于“x”、“y”、“θ”或其它维度的所参考的维度参考中的每个是任意的，即，这些可指代任何维度，并且不限于笛卡尔坐标或常规坐标或直线坐标；在一个实施例中，“x”和“y”维度分别对应于制造系统的“横向扫描”和“内部扫描”维度，但这并非所有实施例都需要是这种情况。
通过以此类方式校正运动误差，所描述的过程提供“虚拟”和/或理想和/或直传送路径，尽管机械运动系统仍可受阻，并且可继续遵循存在的可重复的缺陷。在例如上述工业打印机的制造系统的背景下应用，这些技术提供了强大的工具以使得能够精确定位和制造。
图4A描绘了基底401，多个虚线框表示单独的面板产品。在附图的左下方中看到的一个此类产品使用附图标记402表示。在一个实施例中，(在一系列基底中)每个基底具有多个对齐标记，例如由附图标记403表示的。在一个实施例中。两个此类标记403作为整体用于基底，使得能够测量相对于打印机机械部件(例如，夹具)的基底位置偏移，并且在另一个实施例中，使用三个或更多此类标记403以助于附加的调节(例如，旋转调节)。在又一个实施例中，每个面板(例如四个所描绘的面板中的任何一个)伴随有每个面板的对齐标记，例如标记405；此后一方案允许夹具的调节，使得所打印的单独的面板与打印机的坐标参考系统精确对齐。无论使用哪种方案，使用一个或多个相机406以成像对齐标记，从而识别相对于打印机坐标参考系统的基底位置。在一个设想的实施例中，使用单个静止相机，并且打印机的传送机构(例如，操控器和/或空气浮动机构)移动基底以将每个对齐标记依次定位在单个相机的视场中；在不同的实施例中，相机安装在运动系统(例如，如先前讨论的打印头组件)上用于相对于基底而传送。取决于实施例，相机可安装到打印头的公共组件或第二组件、安装到用于打印头传送的共同行进件或安装到完全独立的行进件。在又一实施例中，拍摄低和高放大率图像，低放大率图像粗略地定位基准用于高分辨率放大，并且高放大率图像根据打印机坐标系统识别精确的基准位置；还可使用线扫描仪或CCD扫描仪。回忆先前的讨论，在一个实施例中，打印机的(多个)传送机构(和相关的反馈/位置检测机构)将运动控制到预期位置的约一微米内，用于每个基底的成像系统将基底对齐(并且可选地机械地重新定位)到打印机的坐标参考系统；而后可应用预先记录的误差或换能器校正信号，从而以所描述的方式校正可重复的运动误差。
在典型的实施方式中，将执行打印以将所给定的材料层一次沉积在整个基底上(即，单个打印过程为多个产品提供层)。要注意的是，此类沉积可在单独的像素阱内(在图4A中未示出，即，对于电视屏幕通常将存在数百万个此类阱)执行，以将发光层沉积在此类阱内或在“毯式”基础上沉积，以沉积阻挡层或保护层，例如封装层。无论讨论哪个沉积过程，图4A显示了沿着基底的长轴线的两个说明性扫描407和408；在分轴式打印机中，在打印机使打印头在扫描之间位置上(即，在相对于附图页的竖直方向上)行进的情况下，基底通常前后移动(例如，在所描绘的箭头的方向上)。要注意的是，虽然扫描路径被描绘为线性的，但是这并非在任何实施例中都是需要的。此外，虽然扫描路径(例如，407和408)被示出为在覆盖区域的方面上是相邻和相互排斥的，但是这也并非在任何实施例中都是需要的(例如，(多个)打印头可相对于打印条带在部分基础上应用，在必要或期望时)。最后，还要注意的是，任何给定的扫描路径通常经过基底的整个可打印长度，以在单次通过中为多个产品打印层。每次通过根据打印配方而使用喷嘴喷射决定，对换能器的控制(在图4A中未显示)用于确保每次扫描中的每个液滴精确地沉积在它应相对于基底和/或面板边界的位置。
图4B显示了可用于应用本文公开的技术的一个设想的多腔室制造设备411。总体而言，所描绘的设备411包括多个通用模块或子系统，该通用模块或子系统包括传送模块413、打印模块415和处理模块417。每个模块保持受控环境，使得例如打印可由打印模块415在第一受控环境中执行，并且其它处理(例如另一个沉积过程，如无机封装层沉积或固化过程(例如用于所打印的材料))可在第二受控环境中执行；如果是期望的，则这些环境可为相同的。设备411使用一个或多个机械操控器以在模块之间移动基底而不将基底暴露于不受控的环境。在任何给定的模块内，可能使用适合于对该模块而执行的处理的其它基底操控系统和/或特定装置和控制系统。如所讨论的，在打印模块415内，机械操控可包括(在受控环境内)使用浮动台、夹具和对齐/细微误差校正机构，如上文讨论的那样。
传送模块413的各种实施例可包括输入加载锁419(即，在维持受控环境的同时在不同环境之间提供缓冲的腔室)、传送腔室421(也具有用于传送基底的操控器)和环境缓冲腔室423。在打印模块415内，可能使用其它基底操控机构，例如浮动台，用于在打印过程期间稳定地支撑基底。附加地，xyz运动系统(例如分轴式或台架运动系统)可用于将基底重新定位和/或对齐到打印机，以提供至少一个打印头相对于基底的精确定位，并且通过打印模块415为基底的传送提供y轴线传送系统。还可能在打印腔室内例如使用相应的打印头组件而使用多种墨用于打印，使得例如两种不同类型的沉积过程可在打印模块内在受控环境中执行。打印模块415可包括容纳喷墨打印系统的气体封闭件425，带有用于引入非反应性环境(例如，氮气或稀有气体)和以其它方式控制环境用于环境调节(例如，温度和压力、气体组成和颗粒存在)的器件。
处理模块417的各种实施例可包括例如传送腔室426；此传送腔室还具有包括用于传送基底的操控器。附加地，处理模块还可包括输出加载锁427、氮堆栈缓冲器428和固化腔室429。在一些应用中，固化腔室可用于将单体膜固化、烘烤或干燥成均匀的聚合物膜；例如，两个具体设想的过程包括加热过程和UV辐射固化过程。
在一个应用中，设备411适用于批量生产液晶显示屏幕或OLED显示屏幕，例如，在单个大基底上一次制造(例如)八个屏幕的阵列。设备411可支持装配线式过程，使得一系列基底得到连续的处理，其中在一个基底上打印而后该基底行进用于固化，同时系列中的第二基底同时引入到打印模块415中。在一个示例中，所制造的屏幕可用于电视和用作其它形式的电子装置的显示屏幕。在第二种应用中，该设备可以大致相同的方式用于批量生产太阳能面板。
打印模块415可有利地在此类应用中使用以沉积助于保护OLED显示装置的敏感元件的有机发光层或封装层。例如，所描绘的设备411可加载有基底，并且可被控制以在封装过程期间以不受暴露于非受控环境的影响的方式在各种腔室之间移动基底。基底可经由输入加载锁419而被加载。位于传送模块413中的操控器可将基底从输入加载锁419移动到打印模块415，并且在完成打印过程之后，可将基底移动到处理模块417用于固化。通过后续层的重复性沉积，可构建受控厚度、聚集封装中的每个以适合任何所期望的应用。再一次要注意的是，上文描述的技术不限于封装过程，并且还可使用许多不同类型的工具。例如，可改变设备411的配置以将各种模块413、415和417放置在不同的并置位置中；此外，还可使用附加的、更少的或不同的模块。在一个实施例中，所描绘的设备411可与其它模块和/或系统菊链链接，以潜在地(例如，经由不同的过程)产生所期望产品的其它层。当完成一系列中的第一基底(例如，该第一基底已被处理以沉积将形成所讨论的层的材料)时，该系列基底中的另一基底而后以相同的方式例如根据相同配方而被引入并且处理。
虽然图4B提供了一组关联的腔室或制造部件的一个示例，但是显然存在许多其它可能性。上文介绍的技术可与图4B中描绘的装置一起使用，或实际上，可用于控制由任何其它类型的沉积设备执行的制造过程。
一旦完成打印，基底和湿墨(即，沉积的液体)可而后被传送用于将所沉积的液体固化或处理成永久层。例如，简要回到图4B的讨论，基底可具有在打印模块415中应用的“墨”，并且而后被传送到固化腔室429，所有这些都不破坏受控环境(即，其有利地用于抑制水分、氧气或颗粒污染)。在不同的实施例中，UV扫描仪或其它处理机构可以与上述打印头/相机组件大致相同的方式在原位使用，例如，在分轴式行进件上使用。
图4C示出了处理流程431，此次具体基于分轴式打印机433的背景下。各种过程选项在选项块434-437中示出，例如使用液体单体作为“墨”、使用允许在受控环境的存在下发生打印的打印机封闭件(为了使所沉积的墨水中不希望的颗粒和/或水分的存在最小化)、使用多个打印头、相机、UV或其它组件和使用“装配线”式过程，通过该“装配线”式过程，多个基底将按顺序通过并且经历相同的(多个)制造过程。过程块439-456是指在此类打印机的环境中用于预测量可重复的误差的离线校准过程。例如，对于误差待测量的传送路径，引入所传送的物体，适当的传感器可选地安装在其上以测量位置和/或旋转误差，根据附图标记439。这并非对于所有实施方式都是需要的，例如，在一个系统中，校准过程使夹具以增量行进，而后使用光学检测系统(例如，基于高分辨率相机)以测量基底基准的确切位置，应用插值447以获得对应于任何中间位置的误差。在另一个设想的实施例中，夹具(例如，夹具的“第二部件”)安装有使激光束转向的光学装置(例如，镜子组)，并且一个或多个目标用于在夹具行进时连续检测“飞行中”“x误差”的大小。显然，本领域普通技术人员将想到许多选项。
无论使用哪种误差检测系统，特定的传送路径而后根据所期望的打印过程441而被驱动，测量所传送的物体的位置(例如，以寄存沿着传送路径的行程，并且随着测试基底的每个行程而使该行程与细微误差相关)，433。如在附图的右侧处由选项块指示的，示例性过程包括使用位置信号444(例如，模拟或数字信号表示所传送的物体的驱动)、使用位置传感器445和/或使用另一个机构446以获得位置。根据附图标记449，对于所讨论的沿着传送路径的每个位置，计算误差和/或校正值并且将其用于产生换能器控制信号，该换能器控制信号以理想地索引453到传送路径位置或行程和/或其它因素(或到用于多个传送路径的位置，例如，取决于当前夹具位置和打印头组件位置)的方式而被记录451存储在非暂态性存储器中452。保持先前的示例，若根据数字位置信号而使夹具行进，则用于校正误差的换能器控制信号可以由与夹具相关的数字位置信号的数字值而索引的方式而被存储，相似的值可选地根据每个其它传送路径位置和/或其它相关因素值而被寄存。对于具有多个换能器的实施例，每个换能器根据路径位置独立地驱动，用于每个换能器的控制信号可选地可存储为平行轨道454。如由附图标记455进一步指示的，换能器控制信号可选地也可在第二或附加迭代中计算用于每个独立的变换机构(即，从而为每组换能器产生控制信号，例如用于夹具误差减轻系统的一组校正值和用于打印头组件误差减轻系统的一组校正值)。在一个误差校正系统用以校正多个传送路径的情况下，校正信号阵列而后可根据沿着所有相关传送路径的位置而被存储。在一个实施例中，如先前提到的，在由一个传送路径的校正系统执行误差减轻以覆盖多个传送路径中的误差的情况下，可根据每个相关的传送路径位置而叠加校正信号(或根据数学公式或等式以其它方式产生)，例如，误差(i，j)＝fn{夹具：位置(i)，打印头组件：位置(j)}。本领域技术人员将想到其它示例。如由附图标记456表示的，在校正值取决于多个传送路径位置的情况下，校正信号预计算可包括对于每个传送路径位置或对于相应传送路径位置的每个组合的重复的运动/误差测量，可选地将每个传送路径位置作为独立的自由度处理。
虚线457用于将离线校准任务(线的上方)与运行时间任务(线的下方)区分。
在运行时间期间，引入每个新的生产基底并且使其对齐459，例如，以在x、y和θ维度中的每个中具有标准化关系。每个传送路径(例如，基底、打印头、其它)而后根据预编程的打印指令即根据配方而被驱动，根据附图标记460。根据附图标记461(和在适当时每个其它相关变量)，每个传送路径物体(例如，基底、打印头等)的位置而后用于直接索引存储器462以读取误差、位置值、换能器驱动值或可从其中识别或计算校正值和/或期望位置的一些其它值。可使用适合于这些目的以及快速访问的任何类型的存储器，例如，硬盘驱动器、固态存储器、随机存取存储器、闪存、内容可寻址存储器等，如与特定设计相关的。在另一个实施例中，如所述的，可存储公式并且将其提供到处理器或其它电路，用于在运行时间计算误差/偏移。换能器校正值而后根据传送路径位置而被输出，以提供虚拟、完美的传送路径或边缘，根据附图标记463；作为此过程的一部分，如果特定实施例要校正多个传送机构或传送维度，则每个相关的校正值和/或换能器控制值可在此点可选地叠加和/或以其它方式组合以对于多个传送路径产生对于聚集误差465的校正值。根据附图标记466和467，在一个可选设计中，该系统校正每个传送路径中的偏航和平移误差(例如，“x”、“y”和“θ”)，而在另一个实施例中可修改用于传送路径中的一个或多个的传送驱动信号(例如，以校正在传送的主要维度中引起平移误差的缺陷)。而后在适当时驱动换能器468，从而在传送路径中的一个或多个中平衡机械缺陷。如先前提到的，在一个实施例中，换能器可包括线性换能器，每个线性换能器在垂直于夹具路径传送的方向上使基底偏移，根据附图标记469；在另一个实施例中，偏移可产生“虚拟边缘”471，并且在又一个实施例中472，换能器可用于使辅助路径(例如，打印头路径、夹具驱动等)偏移。在重新对齐的基底上执行打印，并且过程结束473，即，直到引入下一个基底。如应显而易见的，这些过程提供了可用于处理一系列中的每个基底的可重复过程。
图4D提供了涉及系统操作的另一个流程图，此时涉及系统对齐，一系列步骤总体上使用附图标记475指定。该方法从系统初始化开始，根据附图标记476；例如，此初始化可在每次通电时或在点对点(例如，操作器命令的)或周期性基础上执行。而后对于各种传送路径执行对齐/检测操作477，例如，以识别原点或共同参考系，如先前指示的；如在附图左侧处指示的，如果期望，则此操作(或系统初始化)可在维护操作之后执行，例如，导致打印头或其它系统部件的更换。要注意的是，附图标记478表示典型的打印头组件配置，即，其中组件安装有九个打印头(这可为一个大组件或多个子组件，例如，三个“墨棒”，每个“墨棒”以交错的配置安装有三个打印头)。在一个实施例中，每个打印头可以有256-1024个喷嘴。可选地，在每个打印头更换时，而后继续校准，根据附图标记479，夹具系统“朝上”相机用于成像打印头的下侧，以根据打印机的坐标参考系统而测量每个喷嘴的确切的x、y位置，根据附图标记481；即，每个打印头可以一个或多个基准为特征，该基准被检测并且而后用于使用搜索算法和图像处理技术而识别每个喷嘴。在必要时，可通过使用步进马达或机械调节而调节打印头位置(例如，调节打印头间的间隔)。根据附图标记483，并且如由先前通过参考结合的临时专利申请(No.62/459402)参考的，由打印头组件安装的相机系统可类似地用于识别夹具的“朝上”相机的位置，从而助于这些各种位置检测功能。
在每个基底引入485时，基底的位置被精确地识别并且用于将基底(和在其上制造的任何产品)对齐到打印机的坐标参考系统。新的基底被加载487，并且与打印机的传送系统粗略地对齐(例如，边缘对齐或以其它方式使用初始传送过程)。而后使用搜索算法和合适的图像处理而采用由打印头组件安装的“朝下”相机系统，以精确地找到一个或多个基底基准，489；例如，可使用螺旋或类似的搜索模式而执行此检测，该搜索模式围绕基准预期位置搜索直到检测到精确的基准位置和/或定向。而后可采用一系列可选的和/或可替换的校正过程，从而精确地定位基底；例如，如由过程框491不同地指示的，在一个实施例中，可驱动上述的换能器从而提供精确的基底定位(例如，不调节夹具的“第二部件”的真空锁，但是换能器在共同和/或差动驱动模式下被铰接，直到基底基准确切地具有正确的起始位置和定向。对应于此基底位置/定向的换能器位置而后可用作零水平或位置，误差校正值(在生产期间)而后在其上叠加。可替换地或附加地，在必要时，可使用机械操控器以重新定位基底。作为又一个可替换实施例，如在美国专利公开No.20150298153中公开的，可在软件中调节配方以校正对齐误差(例如，使用对于与夹具和/或打印头传送系统相关的换能器留下的可重复误差的校正值，如先前参考的)。根据附图标记493，打印而后发生；在打印之后，刚刚所打印的基底被卸载用于固化，同时系统准备在机器人或人类指导下接收新的基底。
图5表示多个不同的实施层，由附图标记501总的指定；这些层中的每个表示本文介绍的技术的可能的离散实施方式。首先，如在本公开中介绍的技术可采取存储在非暂态性机器可读介质上的指令的形式，如图形503表示的(例如，用于控制计算机或打印机的可执行指令或软件)。第二，根据计算机图标505，这些技术还可选地可实施为计算机或网络的一部分，例如，在设计或制造用于销售或在其它产品中使用的部件的公司内。第三，如使用存储介质图形507而举例说明的，先前介绍的技术可采用所存储的打印机控制指令的形式，例如，作为数据，当在其上作用时，该数据将导致打印机取决于不同的墨容量或位置的使用而制造部件的一个或多个层，以减轻对齐误差，根据上文的讨论。要注意的是，打印机指令可例如经过LAN而直接传送到打印机；在此背景下，存储介质图形可表示(但不限于)计算机或打印机内的或计算机或打印机可访问的RAM，或便携式介质(例如闪存驱动器)。第四，如由制造装置图标509表示的，上文介绍的技术可实施为制造设备或机器的一部分，或以此类设备或机器内的打印机的形式实施。要注意的是，制造装置509的特定描绘表示一个示例性打印机装置，例如，如结合图4B讨论的那样。上文介绍的技术也可实施为制造部件的组件；例如在图5中，多个此类部件以半成品平坦面板装置的阵列511的形式描绘，该半成品平坦面板装置将被分离并且出售用于结合到最终消费者产品中。所描绘的装置可具有例如一个或多个发光层或封装层或根据上文介绍的方法制造的其它层。上文介绍的技术还可以如所参考的最终消费者产品的形式实施，例如以用于便携式数字装置513的显示屏幕(例如，电子平板或智能电话)的形式，作为电视显示屏幕515(例如，OLED电视)、太阳能面板517或其它类型的装置。
因此已详细讨论了位置误差的来源和相关的补救措施，本公开现在将转而讨论具体制造设备的更详细的实施例。
III.具体实施方式
图6A-6E用于讨论具体的打印机实施方式，即，如应用于制造OLED显示器或太阳能面板的。根据产品设计，在这些附图中看到的打印机可用于在基底上一次沉积用于产品阵列的层(例如，许多智能电话或其它便携式装置显示器，可能一次数百个，例如来自图4A由基底411上单独的阵列式产品概念性地表示的)，或对于每个基底沉积用于单个产品的层，例如来自图4A的HDTV 415的显示屏幕或太阳能面板417。许多其它示例应用对于本领域技术人员是显而易见的。
更具体地，图6A将打印机601显示为具有多个部件，该多个部件操作以允许墨液滴可靠地放置到基底上的具体位置上。所示出系统中的打印要求每个打印头组件和基底之间的相对运动。这可利用运动系统完成，该运动系统通常为台架或分轴式系统。打印头组件可在静止的基底上移动(台架式)，或在分轴式配置的情况下，打印头组件和基底两者都可移动。在另一个实施例中，打印头组件可基本上是静止的，同时基底沿着x轴线和y轴线两者相对于打印头移动。
打印机包括打印机支撑台603和桥体605；打印机支撑台603用于使用由框架604安装的平面浮动支撑表面而传送基底(例如基底609)，而桥体605用于传送多个打印头和各种支撑工具，例如，光学检查工具、固化装置等。如先前提到的，夹具(例如，真空夹具，在此附图中不可见)提供用于传送基底的“快轴线”(例如，在本文其它地方称为“y”维度，根据例如维度图例602)，而桥体允许一个或多个打印头组件611A和611B沿着桥体605沿着“慢轴线”前后移动。为了实现打印，打印头组件(例如，主组件611A)将沿着桥体定位在合适的位置处，而真空夹具以总体上线性的方式沿着“y”维度移动基底，以提供第一扫描或光栅；打印头组件611A或611B而后通常沿着桥体605移动到不同位置并且停止，真空夹具而后将基底609在相反方向上移动回到新的打印头组件位置的下方，如此等等，以提供随后的扫描或光栅等。
打印机支撑台603可具有多孔介质，以提供平面浮动支撑表面。平面浮动支撑表面包括输入区域、打印区域和输出区域，其分别使用附图标记606-608指定；基底609在输入区域606中描绘，准备在其上打印。可通过端口的布置或使用由支撑台提供的分布式多孔介质而施加正气体压力和真空的组合。此类具有压力和真空控制两者的区域可有效地用于在浮动台表面和每个基底609之间提供流体弹簧。正压力和真空控制的组合可提供具有双向刚度的流体弹簧。基底609和浮动台表面之间存在的间隙可称为“飞行高度”，此高度通过控制正压力和真空端口状态而被调节。以此方式，基底的z轴线高度可在打印机支撑台的各个部件处(包括但不限于在打印区域607中)被小心地控制。在一些实施例中，当基底由气垫支撑时，机械保持技术(例如销或框架)可用于限制基底的横向平移。此类保持技术可包括使用弹簧加载的结构，例如以在保持基底时减少入射到基底侧面的瞬时力；这可为有益的，因为横向平移的基底和保持器件之间的高力冲击可潜在地导致基底碎裂或灾难性破损。在打印机支撑台的其它区域处，例如，在输入或输出区域606和608中，飞行高度不需要被精确控制。可提供区域之间的“过渡区域”，例如在压力与真空喷嘴的比值逐渐增加或减少的地方。在说明性示例中，在压力-真空区域、过渡区域和仅压力区域之间可存在实质上一致的高度，使得在公差内三个区域可实质上位于一个平面中。在其它地方，仅压力区域上的基底的飞行高度可大于在压力-真空区域上的基底的飞行高度，例如从而允许足够的高度使得在仅压力区域中基底将不与打印机支撑台碰撞。在说明性实例中，OLED面板基底可在仅压力区域上方具有约150微米(μ)至约300μ之间的飞行高度，并且而后在压力-真空区域上方具有约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或其它制造设备的一个或多个部分可包括由NewWay Air Bearings(阿斯顿，宾州，美国)提供的空气轴承组件。可例如从Nano TEM Co.，Ltd.(新潟，日本)获得多孔介质，例如具有指定占据整个基底609或基底的指定区域(例如显示区域或显示区域外的区域)的物理尺寸。此类多孔介质可包括孔径，该孔径被指定为在所指定的区域上提供所期望的加压气体流，同时减少或消除不均匀性或其它可见的缺陷形成。
在图6A的示例中，操控器或其它传送系统(未显示)将每个基底609传送到打印机支撑台603的输入区域606。真空夹具接合基底609，将其从输入区域606传送到打印区域607中，并且而后将基底前后移动用于打印，以沿着打印机的快轴线根据特定配方实现相应的“近乎无摩擦”的低颗粒产生的高速扫描。当打印完成时，真空夹具而后将基底传送到输出区域608，其中机械操控器接管并且将基底传送到下一个处理设备；在此时间期间，可在输入区606中接收新的基底，并且真空夹具而后被传送回到该区域以接合该新基底。在一个实施例中，允许所沉积的墨液滴在输出区域中例如经由短暂的放置或沉降期间而融合在一起，在该期间允许基底保留在输出区域中，打印和沉降以及随后的固化在受控环境中进行(例如，总体上在氮气或稀有气体环境或其它非反应性环境中)。
所描绘的打印机601还可包括一个或多个维护或管理坞站612A和612B，每个坞站可存储工具615-620，用于通过一个或两个打印头组件模块化接合，例如打印头、相机、“墨棒”；类似地，在一个实施例中，这些坞站配置用于可选地在相同的封闭空间(封闭体积)或第二体积内与其它部件(例如液滴测量模块、清洗池模块、吸墨器模块等)相互作用。在一个实施例中，打印头组件可同时安装有三个“墨棒”，如由附图标记622表示的，并且每个“墨棒”支撑三个打印头并且以适于与打印头组件模块化接合的方式支持流体和电路接触。墨传送系统(未在图6A中单独显示)包括一个或多个墨储存器、用于在储存器和打印头组件中的一个或多个之间传送墨的墨供应管道和合适的控制电路，同时运动系统(也未在图6A中单独显示)包括电子控制元件和合适的控制代码，该电子控制元件例如子系统主处理器和控制系统和致动元件，用于夹具和打印头组件。
打印头组件611A/611B各自包括沿着桥体(即，在轨道或引导件上)骑行的行进件623A/623B和接合机构624A/624B，该接合机构624A/624B安装在桥体的前表面625A/625B附近以在模块化基础上机器人式地接合和脱离每个墨棒或其它工具，在期望时借助于每个支撑坞站612A/612B。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)或其它线性运动系统支撑，以允许其沿着桥体605移动。每个打印头组件伴随有到至少一个打印头的流体和电子连接，每个打印头具有数百到数千个能够以受控速率、速度和尺寸喷射墨的喷嘴。为了提供一个说明性示例，打印头组件可包括约1至约60个之间的打印头装置，其中每个打印头装置可具有约1至90个之间的打印头，每个打印头具有16至约2048个喷嘴，每个喷嘴根据设计而能够排出具有体积约为1至20皮升(pL)的液滴。前表面625A/625B各自提供相应的z轴线移动板，该z轴线移动板控制接合机构(并且因此控制打印头或其它工具)在基底表面上方的高度。行进件和接合机构可用作先前参考用于打印头组件的“第一”和“第二”部件，例如，在一个实施例中，这些部件由机电接口(在图6A中不可见)联接，该机电接口允许x、y和z维度中的每个中的传送工具的机器人式调节。在此方面中，先前参考的美国临时专利申请No.62/459402提供了总体上涉及打印头的z轴线校准和打印机的坐标参考系统的各种其它元件的细节。机电接口可有利地包括步进电机、细微调节螺钉和用于调节(a)每个工具相对于相关接合机构的x、y和/或z安装和(b)相应工具之间的间距(例如，墨棒之间的间距)的其它机构。附加地，每个工具还可包括各种细微调节机构，例如，用于由每个墨棒承载的多个打印头之间的间距调节。机电接口可包括运动安装件或类似安装件，用于可重复地并且可靠地将每个工具接合到每个维度中的预期位置一微米内，机器人式调节机构可选地配置成提供反馈，用于每个工具相对于接合机构的精确位置调节。
机电接口有利地还包括如先前参考的一组换能器，例如，以使接合机构624A/624B在“y”维度中相对于相关的行进件623A/623B线性地偏移。如从目前为止的讨论中应显而易见的，提供换能器校正机构以为(多个)打印头提供“虚拟直边缘”并且提供换能器校正机构以为夹具提供另一个“虚拟直边缘”(在图6A中不可见)助于更“规则”的打印网格，例如，其助于确保在与打印网格相关的精确的、规则的间隔处的均匀的液滴放置，由此促进增强的层均匀性。
如应显而易见的，所描绘的结构元件由相应的音圈组件使用基底的共同模式位移而允许控制基底x轴线位置以及控制基底围绕θ维度的定向(即，围绕z轴线的旋转)。所描绘的夹具系统的各种实施例可根据实施方式而将平行于行进的y轴线的基底定向保持在+/-4300微弧度内或更小。如先前所述的，当还期望调节基底位置以进一步匹配打印头(打印头组件)位置和定向的偏差时，对于定向的此控制与共同模式x轴线位移和用于基底的浮动枢转点的有效实施一起允许基底的精确重新定位，以为基底运动和行进件运动(例如，打印头、相机等)中的每个模拟完美的虚拟边缘(或引导件)。如先前提到的，真空夹具和打印头组件/行进件中的每个还包括用于检测对齐标记的光学系统(在附图中不可见)，即，以提供指示夹具或打印头组件沿着相关传送路径的精确位置的电子位置信号。
如应观察到的，音圈与基底的空气(气体)轴承支撑的结合使用以及夹具和基底之间的基于真空的接合为用于基底的传送和细微调节定位两者的无摩擦的有效机构提供有效机构。此结构助于在电子部件制造期间(例如，在层沉积和/或固化期间)保持与基底的接触最小化的相互作用，其助于避免可以其它方式由于基底变形、由接触引起的局部基底温度波动或其它影响(例如静电能量积累)而导致的变形和缺陷。同时，几乎无摩擦的支撑和换能器系统的组合助于提供用于执行基底位置细微调节的微米量级或更好的投掷。尽管如先前参考的机械缺陷并且尽管用作沉积目标的基底可为数米长和数米宽，这些结构助于执行获得一个或多个“虚拟传送路径”所需要的精确基底校正。音圈还可配置为提供相对大的最大投掷，例如，七微米或更多，这取决于实施方式而可为重要的(例如，当给定其制造公差的所讨论的系统经历此幅度的抖动时)。
图6B更详细地显示了真空夹具631。真空夹具631再一次包括第一部件633(其在y轴线托架上骑行，在附图中不可见)、接合基底的第二部件635和两个线性换能器637和639。要注意的是，如所描绘的，在第一部件和第二部件两者都沿着夹具的传送方向(例如，沿着由图例632描绘的“y维度”)行进时，第二部件竖直地坐落在第一部件上方；第二部件支撑真空吸盘643，该真空吸盘643用于选择性地接合基底。与先前基于使用虚拟枢转点的示例不同，此示例还包括浮动机械枢转组件或机构641，在夹具沿着y维度行进时，该浮动机械枢转组件或机构641提供第一和第二部件633/635之间的机械关联并且助于为其中线性换能器实施为音圈的实施例提供结构支撑。浮动枢转机构包括枢转轴651、组件上部板653(其安装到夹具的第二部件635)和x轴线滑动下部板655，该x轴线滑动下部板655相对于由夹具的第一部件633提供的支撑框架644在轨道上移动。组件上部板优选地由相对薄的材料制成以提供弯曲，例如，以允许夹具的第二部件相对于基底和浮动台的齐平，并且使用安装支架656刚性地固定到第二夹具的第二部件。简而言之，随着部件633沿y维度行进，浮动机械枢转机构641限制部件635也沿着y维度行进，同时允许这些部件633/635之间的x轴线滑动相互作用和围绕浮动枢转轴线649的旋转。
浮动枢转点允许换能器637和639的差动或共同模式驱动，如先前讨论的；这些各种运动进一步由运动箭头组645/647表示。总体而言，每个换能器联接安装块657(例如，相对于夹具的第一部件的框架644安装)和安装板661(安装到夹具的第二部件)，线性致动器659联接安装块和安装板并且沿着x轴线提供精确的位移。附图标记662识别线性编码器，该线性编码器产生用于相关换能器的每纳米位移的信号，即，提供反馈以驱动精确的位移值。如由虚线轮廓663和665表示的，将结合图6C和6D更详细地显示和讨论换能器637/639和浮动机械枢转机构641的设计。
值得注意地，图6B还显示了机械工作台(banker)658和“朝上”的相机667，该机械工作台为每个所引入的基底的粗略机械对齐提供“止挡”，该“朝上”的相机667(再次)用于经由光学路径669(在附图中表示为聚焦锥体)而成像基准，用于使真空夹具和打印头组件(未显示)对齐以限定打印机的坐标参考系统，并且以识别各种打印头组件部件的相对距离和位置(例如，按照打印机坐标参考系统的精确的打印头喷嘴位置和打印头组件相机，未在附图中显示)。
图6C显示了来自图6B的线性换能器637的放大图示。再一次，另一个换能器(在图6B中由附图标记639表示)在设计上总体上与换能器637相同或对称。
更具体地，此示例中的线性换能器基于音圈设计，夹具的第一和第二部件633/635支撑在空气轴承上。音圈包含在圆柱形壳体659内，以允许第二部件(例如，真空吸盘条和基底)相对于第二部件沿着双箭头645的总体方向移位。调节板670有利地允许如在这两个部件之间的换能器xyz定向的细微调节，从而沿着x维度轴线线性地移动第二部件(参见图6B中的尺寸图例632)；再一次，这可提供用于具有不经常调节和/或校准的可手动调节的螺钉的配置。音圈再一次具有基于磁体的设计，该设计提供快速精确的微观投掷，以根据电子控制信号而将安装板661朝向和远离安装块657移位，即，再一次在双箭头645的方向上。
图6D显示了来自图6B的浮动机械枢转机构641。如先前提到的，组件上部板653承载有衬套，该衬套允许组件上部板(和夹具的第二部件和真空吸盘)围绕枢转轴线649枢转。此轴线由枢转轴651限定，该枢转轴651平行于z维度竖直向下延伸，并且联接到x轴线滑动下部板655。虽然在附图中不可见，但是x轴线滑动下部板655(经由支撑框架644)由轨道联接到夹具的第一部件，从而允许组件上部板653、枢转轴651、真空吸盘643和夹具的第二部件635在总体的基础上相对于部件633(和支撑框架644)的相对无摩擦的x轴线位移，同时限制这两个部件633/635在y维度中一起移动。此结构为浮动枢转点提供机械支撑，使用共同模式和差动模式音圈位移，以分别沿着箭头673和旋转箭头675的方向提供第二部件的误差减轻的偏移。要注意的是，并非所有实施例都需要浮动枢转点，例如，在换能器提供足够的输出阻抗的实施例中，可潜在地省略机械枢转机构。无论是否使用机械支撑结构，浮动枢转点都有利地允许对多个换能器进行共同模式和差动模式控制，从而在x和θ维度中重新定位基底，并且因此近似“直边缘”理想传送路径；本领域普通技术人员无疑将想到各种修改和可替换方案。
图6E提供了示意图示681，示出了由图6B-6D表示的枢转机构的元件。更具体地，此附图现在示出了线性x轴线轨道683，该线性x轴线轨道683有效地在x轴线滑动下部板655的任一侧上提供轴承685，以允许该结构(和在其上方支撑的每个物体)骑行进出附图页。同时，组件上部板653安装有衬套686，从而允许该板相对于x轴线滑动下部板655围绕枢转轴线649的自由旋转。更具体地，衬套686支撑轴承689以允许此旋转。图6E还示出了由组件上部板653相对于夹具的第二部件635和换能器637/639提供的弯曲。
虽然图6A-6D中描绘的换能器校正机构已在夹具组件的背景下举例说明，但是相同的基本结构也可用于打印头组件(或用于每个打印头组件或其它工具载体)。具体地，第一部件在气体轴承上沿着轨道(或x轴线托架组件)骑行，而承载打印头(或其它工具)的第二部件在“y”和/或“z”维度中根据该维度中位置误差根据x轴线位置(和/或其它因素，例如温度)而位移。为了在给定维度中进行校正，两个换能器再次与虚拟或浮动枢转点一起使用，以在打印头相对于基底的相对位置中实现y和θ校正(或z和xz平面角度校正)两者，并且这样做导致打印头遵循虚拟直边缘路径。可选地，一起使用两个此类校正机构以分别为每个夹具和打印头传送系统提直边缘路径，可有效地提供非常精确的规则的打印网格，该打印网格提供了液滴放置的更大精度。还可使用类似设计的基于换能器的运动校正系统而控制打印头的z轴线调节，以提供打印头孔板相对于基底表面的高度校正，并且因此管理高度差以使其也具有改善的精度。其它自由度也可以此方式校正。在精确运动系统中，尤其是基于打印机的制造系统中，其中用于打印/制造的坐标参考系统有效地与多个传送路径关联，此类型的多个校正系统的使用改善了液滴着落位置的精度，并且因此助于所制造的层的更大的均匀性；这转而使生产更薄的层变得更容易，例如该层具有的厚度为五微米或更小。再次要注意的是，尽管上文讨论的设计强调使用“虚拟直边缘”用于改善打印网格规则性，然而并非所有实施例都如此被限制，并且可使用本文提供的教导而近似几乎任何期望的“理想”路径。
IV.误差测量
要注意的是，在校正可重复运动误差的系统中，总体上希望精确地测量误差从而确保可靠的操作。这可在适当时使用手动以及自动误差测量过程而针对夹具传送系统、打印头传送系统和/或另一个传送系统执行。下文首先描述手动过程，而后描述更不费力的自动测量过程。
在第一种技术中，高分辨率相机可用于精确地识别与沿着传送路径的行程相关的所传送的物体的位置和/或定向，可选地在沿着传送路径的每个行程点处并且可选地使用那些行程点的子集和插值以识别传送路径的误差模型。
例如，如先前提到的，在一个实施例中，此校准/误差测量可通过引入测试基底、将该基底与夹具对齐(例如，使用如先前描述的高分辨率成像过程和基底基准)以及根据所期望的打印配方使基底行进而针对夹具传送系统执行；然而，取代按照相应的打印配方打印，高分辨率相机在x和y两者中(在传送路径行程之间递增地)传送，并且用于根据打印机的坐标参考系统找到基底基准中的一个或多个的特定位置；搜索算法和图像处理可用于找到精确位置，该精确位置而后允许处理器获得从预期坐标的偏差。此误差计算(和减轻换能器驱动信号的计算)可由校准子系统(即，其与夹具伺服控制子系统分开，误差/换能器减轻而后被传送到夹具伺服控制子系统)执行，或校准过程可直接构建到夹具伺服控制系统中。在另一个可能的实施方式中，还可能在整个基底上打印，并且而后使用取证(例如，潜像处理)以根据分析打印机液滴沉积图案而识别抖动/校正值；图像处理用于识别液滴着落位置和/或所沉积的湿膜或固化膜的参数，并且用于从所识别的位置/参数推断抖动和减轻校正值。在又一个可能的过程中，CCD或线扫描仪可用于在沉积期间连续分析基底上的可识别特征，并且在基底动态行进时从x和θ中的平移和角度偏差推断抖动。以大致相同的方式，也可分析所传送的打印头，例如，使用“朝上”的相机以周期性地识别打印头组件上的基准(可能包括单独的喷嘴位置)，并且以识别打印头的y和/或z位置偏差和每个打印头孔板的水平度中的变化。例如，可能沿着打印头传送的维度在不同位置处具有单独的相机系统成像(多个)打印头，从而识别微小的位置和/或角度偏差。
图7A显示了自动误差测量过程，再一次应用于夹具传送系统。再一次要注意的是，相同的过程也可用于测量打印头位置(例如，通过在传送打印头组件时将干涉光学器件安装到打印头组件，并且通过检测打印头组件沿其行进路径的细微位置和角度偏差)。
图7A提供了说明性图示，用于描述如何测量基底(或夹具)位置误差。测量系统总体上由附图标记701表示，并且依赖于使用激光干涉测量法以(在该示例中)测量x和y维度中的每个中的位置偏差以及基底旋转(偏航，在本文其它地方由变量θ表示)。更具体地，测试基底703由真空吸盘705(例如，由先前参考的夹具的“第二部件”承载)保持，该真空吸盘705具有安装在其上的干涉测量光学器件707。如上文介绍的，基底具有对齐标记，并且夹具也具有一个或多个对齐标记，该一个或多个对齐标记在初始基底引入期间由相机或其它成像系统定位和成像，从而相对于真空吸盘精确地定位基底；在一个实施例中，机械操控器或动力工作台用于重新定位基底直到达到适当的相对位置，而在第二实施例中，上文介绍的误差补偿系统(例如，两个或更多个换能器和浮动枢转点)用于重新定位基底以具有适当的定向，相应的换能器位置用作误差校正系统的“归零”或初始化位置。基底和真空吸盘而后沿着夹具传送路径移动，如由附图标记727表示的，理想地正如作为所期望的打印配方的一部分而执行的那样。在此时间期间，激光器709发射特定波长的光，该光行进通过夹具安装的光学器件707并且沿着一个或多个路径727被引导到镜子/目标713，并且而后经由路径729往回反弹通过光学组件并回到检测器711。目标的性质使得如果基底沿着所测量的维度经历抖动或偏差(例如，平移或定向变化)，则这产生由检测器711感测的衍射图案并且用于生成值，该值而后被馈送到计算机719并且用于根据夹具的位置或行程而计算精确的误差/位置值。要注意的是，激光干涉测量系统(激光源709、检测器711和目标713)以固定到打印机机架717的方式安装，而光学器件707相对于激光器709和目标713的运动产生被测量用于误差的干涉图案。经由光学器件的合适配置，可在基底行进时动态地测量x、y、θ或其它维度误差中的任何一个；要注意的是，还可根据光学器件如何配置和使用多少个检测器和/或光源而测量其它误差(例如，z轴线或其它角度偏差)。要注意的是，激光干涉测量系统现今用于某些机床，并且使用已知技术配置激光源和/或目标以测量每个感兴趣的维度在本领域普通技术人员的水平之内。例如，合适的干涉测量系统是可从Renishaw、PLC获得的“XL-80”激光系统，该系统还发布关于光学定位和细微位置测量的培训材料；使这些材料适用于基底和/或夹具位置的测量在本领域普通技术人员的水平之内。在测量之后，误差/补偿的计算而后由计算机执行(即，通过在合适的软件721的控制下作用的一个或多个处理器)；如先前提到的，误差和/或校正值731可存储在非暂态性存储器723(例如，查找表)中，用于随后在生产运行期间以由夹具位置和/或其它因素(例如，温度、具体配方、具体面板等)索引的方式读出。
图7B类似于图7A，但是显示了用于测量细微机械缺陷的配置741，该细微机械缺陷在打印系统中产生打印头位置或相机位置中的误差。如先前所述，计算机719、软件721和非暂态性存储器723用于测量误差。在图7B中，打印头组件(或其它所传送的物体)由附图标记745表示，干涉测量光学器件安装到此组件，如由附图标记743表示的。组件沿着行进件747前后移动，如由附图标记755表示的，激光源749、目标751和检测器753再一次用于测量沿着所测量的维度中的位置偏差。如先前所述，激光源749、目标751和检测器753全部精确地安装到机架717并且在测量期间不移动。如图7B示出的，可以此方式测量任何机械传送路径，并且此类路径可独立于基底或其它传送路径(校正换能器安装到其)。再一次，所存储的误差和/或校正值757而后可在制造运行期间根据需要从非暂态性存储器(例如，查找表)读出，根据需要由打印头/相机位置和/或其它因素(例如，如温度、具体配方、具体面板等)索引。
如先前参考的，可为必要的是识别相机和/或打印头相对于夹具(在图7B中不可见)的位置。如上文提到的，每个传送系统具有一个或多个对齐标记，并且因此组件745可移动到特定位置(例如，在行进件747左侧处的“位置零”)，同时夹具行进到其“位置零”，搜索过程和相机成像用于识别坐标系统“原”点，如先前参考的。类似地，而后可引入具有对齐标记(和已知几何形状)的测试基底，从而测量并且相互关联与夹具(和浮动台)相关的坐标系统，使得其位置关系是精确已知的。此类型的处理也有利地由计算机和/或处理器719执行，在合适的软件721的控制下作用。
自动误差测量过程提供许多优点，包括可在校准过程期间执行测试运行，在每个传送系统的连续操作期间动态地记录误差和/或校正值。所记录的误差和/或校正值而后可被回放，如所描述的。在必要时，例如，在系统启动时、在里程碑事件时(例如，打印头更换、当满足预定的误差阈值时或在周期性间隔时)或根据需要(或操作器命令)时，可重新执行误差测量过程，从而更新或替换先前识别的误差和/或校正值。
五.结论
回忆上文介绍的各种技术和考虑，可执行制造过程以快速地并且以低的每单位成本大规模生产产品。应用于显示装置或太阳能面板制造(例如平坦面板显示器)，这些技术能够实现快速的每个面板的打印过程，多个面板可选地由共同的基底生产。通过提供快速的可重复的打印技术(例如，在面板之间使用共同的墨和打印头)，所相信的是可显著改善打印，例如，将每层打印时间减少到在没有上述技术的情况下将需要的时间的一小部分，同时在一致的基础上保证墨在每个基底的所期望的目标区域内精确地沉积。再次回到大型HD电视显示器的示例，所相信的是每个颜色部件层可在一百八十秒或更短或甚至九十秒或更短的时间内准确可靠地被打印用于大型基底(例如，第8.5代基底，大约为220cm×250cm)，表示显著的过程改善。改善打印效率和质量为生产大型HD电视显示器的成本显著降低铺平了道路，并且因此降低终端消费者的成本。如先前提到的，虽然显示器制造(特别是OLED制造)是本文介绍的技术的一种应用，但是这些技术可应用于宽范围的各种过程、计算机、打印机、软件、制造设备和终端装置，并且不限于显示面板。特别地，预期所公开的技术可应用于使用打印机以沉积多个产品的层作为常见打印操作的一部分的任何过程，包括但不限于许多微电子应用。
要注意的是，所描述的技术提供了大量选项。在一个实施例中，可在逐个产品的基础上在单个阵列内或在单个基底内调节面板(或每个产品)的未对齐或变形。可在不需要基于一个或多个对齐误差而调节/调整的情况下计划打印机扫描路径，使得基底(或其它传送物体，如打印头)的定向误差经由换能器而被自动地补偿，该换能器联接基底和传送系统(例如，夹具)。在一个实施例中，换能器校正值可用于减轻不同传送路径(例如，打印头传送路径)中的误差。可选地，此类校正值可基于预期在基底之间(或在面板之间)重复的预测量误差。
此外，尽管各种实施例已经示出了使用夹具(或将基底连接到传送机构的机构)以及使用两个换能器以实现细微调节，但是其它实施例可使用不同数量的这些元件。例如，在一个实施例中，可使用两个或更多个夹具，每个夹具具有其自己的专用换能器。可选地，可能使用两个以上的换能器和/或用于两个以上的校正轴线的换能器。此外，虽然上文描述的技术已经举例说明为应用于使用真空夹具系统的打印机，但是许多其它应用可受益于所描述的技术，包括使用不同类型的传送机构、不同类型的打印机、不同类型的沉积机构或其它类型的传送路径或机构的应用。显然，在不脱离本文描述的发明性原理的情况下存在许多变化。
已经阐述了前述的描述和附图中的具体术语和附图标记，以提供对所公开的实施例的透彻理解。在某些情况下，术语和附图标记可暗示实践那些实施例所不需要的具体细节。术语“示例性”和“实施例”用于表示示例，而不是偏好或要求。
如所指示的，在不脱离本公开的更广泛的精神和范围的情况下，可对本文呈现的实施例进行各种修改和改变。例如，至少在可行的情况下，任何实施例的特征或方面可结合任何其它实施例或代替其对应的特征或方面而应用。因此，例如，并非所有特征都在每一个附图中显示，并且例如，应假设根据一个附图的实施例显示的特征或技术可选地可用作任何其它附图或实施例的特征的元素或与任何其它附图或实施例的特征组合，即使在说明书中没有具体说明。相应地，说明书和附图应被视为说明性的而非限制性的。

Claims (20)

1.一种制造电子产品的层的方法，包含：
利用打印机将材料沉积到基底上；
利用传送系统在材料沉积期间传送基底；
其中，打印机或传送系统中的至少一个具有使物体沿着以平移或旋转误差中的至少一个为特征的传送路径而行进的部件；和
根据所述平移或旋转误差，在材料沉积期间沿着与传送路径垂直的方向移动基底。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，传送系统包含：浮动台，以将基底支撑在气体轴承上；和夹具，以可操作地接合基底。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，音圈，线性马达或压电换能器中的一个被用于根据所述平移或旋转误差来使基底移动。
4.根据权利要求1所述的方法，其中：
部件是用于使基底沿着传送路径行进的夹具；
传送系统为第一传送系统，部件为第一部件，和平移或旋转误差为第一误差；
该方法还包含使用第二传送系统沿着打印头路径传送打印头，该打印头路径的特征在于第二误差，该第二误差是平移或旋转误差中的至少一个误差；和
该方法还包含根据所述第二误差函数来移动打印头。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述打印头路径与所述传送路径垂直，并且其中，所述打印头沿着打印头路径在第一传送系统的连续扫描之间被重新定位。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，第一传送系统还包含气体轴承和真空夹具，以可操作地接合基底，第二传送系统包含气体轴承，并且其中，音圈用于基于第一误差移动基底。
7.根据权利要求1所述的方法，其中：
部件是用于使基底沿着传送路径行进的夹具；
传送系统为第一传送系统，部件为第一部件，和平移或旋转误差为第一误差；
该方法进一步包含使用第二传送系统沿着相机路径传送相机，该相机路径的特征在于第二误差，该第二误差是平移误差或旋转误差中的至少一个误差；以及
第二传送系统包含沿着相机路径行进的第二部件；和
该方法还包含根据所述第二误差函数，来定位可操作地联接第二部件和相机的至少一个换能器。
8.根据权利要求1所述的方法，其中：
打印机是喷墨打印机；
使得材料沉积包含在受控环境内操作喷墨打印机；和
传送系统还包含使用浮动台将基底支撑在气体轴承上，并且所述方法还包含将基底与夹具接合，并且在由气体轴承支撑的同时沿着传送路径传送基底。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，每个换能器使基底在与传送路径垂直的方向上线性地位移。
10.一种设备，包含：
支撑台；
桥体，其支撑打印头，所述打印头用于在由支撑台支撑的基底上进行打印；和
基底夹持器，其邻近支撑台，所述基底夹具包含：
沿轨道行驶的第一部件；
与基底接合的第二部件；和
至少一个换能器，所述换能器设置成在与轨道垂直的方向上使第二部件相对于第一部件偏移。
11.根据权利要求10所述的设备，其中，所述支撑台包含气体轴承。
12.根据权利要求10所述的设备，其中，所述基底夹具还包含将第一部件联接到第二部件的浮动枢转组件。
13.根据权利要求10所述的设备，其中，所述基底夹具包含至少两个换能器，每个换能器被设置为在与所述轨道垂直的方向上使第二部件的相应部分相对于第一部件偏移。
14.根据权利要求10所述的设备，还包含对齐检测器，其用于检测所述基底夹具的位置误差，所述位置误差是平移误差，旋转误差或两者。
15.根据权利要求14所述的设备，还包含控制器，其可操作地联接所述对齐检测器和所述至少一个换能器，所述控制器被设置成操作所述换能器，从而补偿所述位置误差。
16.根据权利要求15所述的设备，其中，所述基底夹具包含至少两个换能器，每个换能器被设置为在与所述轨道垂直的方向上使第二部件的相应部分与相对于第一部件偏移，并且所述控制器被设置为操作所述至少两个执行器，从而补偿位置误差。
17.根据权利要求16所述的设备，其中，所述基底夹具还包含将第一部件联接到第二部件的浮动枢转组件。
18.根据权利要求17所述的设备，其中，所述基底夹具是真空夹具，且所述换能器是音圈。
19.根据权利要求14所述的设备，其中，所述对齐检测器包含光束源，光学检测器和控制器，所述控制器从所述光学检测器接收信号并基于所述信号来确定所述基底夹具的对齐。
20.根据权利要求19所述的设备，其中，所述光束源和所述光学检测器之一被安装在所述基底夹具上。
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