JP2023101479A - 印刷システムアセンブリおよび方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】印刷システムアセンブリおよび方法の提供。【解決手段】本教示は、印刷システムがガスエンクロージャに収納されることができ、エンクロージャ内の環境が制御された印刷環境として維持されることができる、基板を印刷するための印刷システムの種々の実施形態を開示する。本教示の制御された環境は、ガスエンクロージャ内のガス環境のタイプの制御、エンクロージャ内の粒子状物質のサイズおよびレベル、エンクロージャ内の温度の制御、ならびに照明の制御を含むことができる。本教示の印刷システムの種々の実施形態は、例えば、従来の電気モータの使用を排除し、または実質的に最小限にすることによって、エンクロージャ内の過剰な熱負荷を実質的に減少させるように構成される、Y軸運動システムと、Z軸移動プレートとを含むことができる。【選択図】図5A
Description
本教示は、不活性な実質的に低粒子環境を有する内部を規定するガスエンクロージャシステム内に維持可能な印刷システムの種々の実施形態に関連する。
(関連出願への相互参照)
本願は、以下の各々に対する優先権を主張する:(1) 米国仮出願第62/013,433号’(2014年6月17日出願);(2)米国仮出願第62/021,390号’(2014年7月7日出願);(3)米国仮出願第62/037,494号’(2014年8月14日出願);(4)米国仮出願第62/013,440号’(2014年6月17日出願);(5)米国仮出願第62/021,563号’(2014年7月7日出願);(6)米国仮出願第62/044,165号’(2014年8月29日出願);(7)米国仮出願第62/092,721号’(2014年12月16日出願)。上記出願の各々は、その全体が参照により本明細書に引用される。
本願は、以下の各々に対する優先権を主張する:(1) 米国仮出願第62/013,433号’(2014年6月17日出願);(2)米国仮出願第62/021,390号’(2014年7月7日出願);(3)米国仮出願第62/037,494号’(2014年8月14日出願);(4)米国仮出願第62/013,440号’(2014年6月17日出願);(5)米国仮出願第62/021,563号’(2014年7月7日出願);(6)米国仮出願第62/044,165号’(2014年8月29日出願);(7)米国仮出願第62/092,721号’(2014年12月16日出願)。上記出願の各々は、その全体が参照により本明細書に引用される。
有機発光ダイオード(OLED)ディスプレイ技術の可能性への関心が、高度に飽和した色を有し、高コントラスト、極薄、高速応答性、およびエネルギー効率的である、ディスプレイパネルの実証を含む、OLEDディスプレイ技術属性によって推進されてきた。加えて、可撓性ポリマー材料を含む、種々の基板材料が、OLEDディスプレイ技術の加工で使用することができる。小型画面用途、主に、携帯電話のためのディスプレイの実証が、技術の可能性を強調する働きをしてきたが、高収率で一連の基板形式にわたって大量生産を拡大することにおいて課題が残っている。
形式の拡大に関して、Gen 5.5基板は、約130cm×150cmの寸法を有し、約8枚の26インチフラットパネルディスプレイを生じることができる。比較すると、より大型の形式の基板は、Gen 7.5およびGen 8.5母ガラス基板サイズを使用することを含むことができる。Gen 7.5母ガラスは、約195cm×225cmの寸法を有し、基板につき8枚の42インチまたは6枚の47インチフラットパネルディスプレイに切断されることができる。Gen 8.5で使用される母ガラスは、約220cm×250cmであり、基板につき6枚の55インチまたは8枚の46インチフラットパネルディスプレイに切断されることができる。より大型の形式へのOLEDディスプレイ製造の拡大において残る課題の1つの指標としては、Gen 5.5基板より大きい基板上の高収率でのOLEDディスプレイの大量生産は、実質的に困難であることが判明している。
原則として、OLEDデバイスは、OLED印刷システムを使用して、基板上で種々の有機薄膜ならびに他の材料を印刷することによって製造されてもよい。そのような有機材料は、酸化および他の化学プロセスによる損傷を受けやすくあり得る。種々の基板サイズのために拡大することができ、不活性の実質的に低粒子の印刷環境内で行うことができる様式で、OLED印刷システムを収納することは、種々の技術的課題を提示し得る。例えば、Gen 7.5およびGen 8.5基板の印刷等の高スループット大判基板印刷のための製造ツールは、実質的に大型設備を必要とする。したがって、水蒸気および酸素等の反応性大気種、ならびに有機溶媒蒸気を除去するためにガス精製を必要とする、不活性雰囲気下で大型設備を維持すること、ならびに実質的に低粒子の印刷環境を維持すること
は、有意な課題を提示する。
は、有意な課題を提示する。
したがって、高収率で一連の基板形式にわたってOLEDディスプレイ技術の大量生産を拡大することにおいて課題が残っている。したがって、種々の実施形態について、不活性で実質的に低粒子の環境にOLED印刷システムを収納することができ、種々の基板サイズおよび基板材料上でのOLEDパネルの加工を提供するように容易に拡大されることができる、本教示のガスエンクロージャシステムの必要性が存在する。加えて、本教示の種々のガスエンクロージャシステムは、処理中の外部からOLED印刷システムへの即時アクセス、および最小限の休止時間を伴う保守のための内部への即時アクセスを提供することができる。
本発明は、例えば、以下を提供する。
(項目1)
内部を画定するガスエンクロージャと、
前記ガスエンクロージャアセンブリの前記内部内に収納されている印刷システムと
を備え、
前記印刷システムは、
少なくとも1つのプリントヘッドを備えているプリントヘッドアセンブリと、
基板を支持するための基板支持装置と、
前記プリントヘッドアセンブリに対して前記基板を位置付けるための運動システムと
を備え、
前記運動システムは、
前記基板を握持するための基板グリッパアセンブリと、基板配向を進行のY軸と平行に維持するためのグリッパ運動制御システムとを伴って構成されているY軸線形空気ベアリング運動システムと、
X軸線形空気ベアリング運動システムと
を備えている、印刷システム。
(項目2)
前記グリッパ運動システムは、前記基板の配向を+/-4300マイクロラジアン以内で進行のY軸と平行に維持することができる、項目1に記載の印刷システム。
(項目3)
前記基板支持装置は、浮動式テーブルである、項目1に記載の印刷システム。
(項目4)
前記浮動式テーブルは、印刷ゾーンを有し、前記浮動式テーブルは、前記印刷ゾーン内で浮動式テーブルの上方約30マイクロメートル~約50マイクロメートルの飛行高度で前記基板を保持するように構成されている、項目3に記載の印刷システム。
(項目5)
前記浮動式テーブルは、多孔性プレートを備えている、項目3に記載の印刷システム。
(項目6)
前記基板支持装置は、約3.5世代から約10世代に及ぶサイズの基板を支持するように構成されている、項目1に記載の印刷システム。
(項目7)
前記X軸線形空気ベアリング運動システムは、Z軸移動プレートアセンブリを伴って構成されている、項目1に記載の印刷システム。
(項目8)
前記Z軸移動プレートアセンブリは、前記Z軸移動プレートアセンブリへの負荷に対して力を平衡させるように空気圧平衡システムを伴って構成されている、項目7に記載の印刷システム。
(項目9)
前記印刷システムは、ガス循環および濾過システムをさらに備えている、項目1に記載の印刷システム。
(項目10)
前記濾過システムは、サイズが2mm以上の粒子に対して、1分あたり基板の1平方メートルあたり約100個以下の粒子の基板上堆積率仕様を備えている低粒子環境を提供するように構成されている、項目9に記載の印刷システム。
(項目11)
前記印刷システムは、ガス精製システムをさらに備えている、項目1に記載の印刷システム。
(項目12)
前記ガス精製システムは、前記ガスを反応種の各々の100ppm未満で維持する、項目11に記載の印刷システム。
(項目13)
前記反応種は、水蒸気および酸素から選択される、項目12に記載の印刷システム。
(項目14)
前記ガスエンクロージャの前記内部に含まれるガスは、不活性ガスである、項目1に記載の印刷システム。
(項目15)
前記不活性ガスは、窒素、希ガスのうちのいずれか、およびそれらの組み合わせから選択される、項目14に記載の印刷システム。
本発明は、例えば、以下を提供する。
(項目1)
内部を画定するガスエンクロージャと、
前記ガスエンクロージャアセンブリの前記内部内に収納されている印刷システムと
を備え、
前記印刷システムは、
少なくとも1つのプリントヘッドを備えているプリントヘッドアセンブリと、
基板を支持するための基板支持装置と、
前記プリントヘッドアセンブリに対して前記基板を位置付けるための運動システムと
を備え、
前記運動システムは、
前記基板を握持するための基板グリッパアセンブリと、基板配向を進行のY軸と平行に維持するためのグリッパ運動制御システムとを伴って構成されているY軸線形空気ベアリング運動システムと、
X軸線形空気ベアリング運動システムと
を備えている、印刷システム。
(項目2)
前記グリッパ運動システムは、前記基板の配向を+/-4300マイクロラジアン以内で進行のY軸と平行に維持することができる、項目1に記載の印刷システム。
(項目3)
前記基板支持装置は、浮動式テーブルである、項目1に記載の印刷システム。
(項目4)
前記浮動式テーブルは、印刷ゾーンを有し、前記浮動式テーブルは、前記印刷ゾーン内で浮動式テーブルの上方約30マイクロメートル~約50マイクロメートルの飛行高度で前記基板を保持するように構成されている、項目3に記載の印刷システム。
(項目5)
前記浮動式テーブルは、多孔性プレートを備えている、項目3に記載の印刷システム。
(項目6)
前記基板支持装置は、約3.5世代から約10世代に及ぶサイズの基板を支持するように構成されている、項目1に記載の印刷システム。
(項目7)
前記X軸線形空気ベアリング運動システムは、Z軸移動プレートアセンブリを伴って構成されている、項目1に記載の印刷システム。
(項目8)
前記Z軸移動プレートアセンブリは、前記Z軸移動プレートアセンブリへの負荷に対して力を平衡させるように空気圧平衡システムを伴って構成されている、項目7に記載の印刷システム。
(項目9)
前記印刷システムは、ガス循環および濾過システムをさらに備えている、項目1に記載の印刷システム。
(項目10)
前記濾過システムは、サイズが2mm以上の粒子に対して、1分あたり基板の1平方メートルあたり約100個以下の粒子の基板上堆積率仕様を備えている低粒子環境を提供するように構成されている、項目9に記載の印刷システム。
(項目11)
前記印刷システムは、ガス精製システムをさらに備えている、項目1に記載の印刷システム。
(項目12)
前記ガス精製システムは、前記ガスを反応種の各々の100ppm未満で維持する、項目11に記載の印刷システム。
(項目13)
前記反応種は、水蒸気および酸素から選択される、項目12に記載の印刷システム。
(項目14)
前記ガスエンクロージャの前記内部に含まれるガスは、不活性ガスである、項目1に記載の印刷システム。
(項目15)
前記不活性ガスは、窒素、希ガスのうちのいずれか、およびそれらの組み合わせから選択される、項目14に記載の印刷システム。
本開示の特徴および利点のさらなる理解が、本教示を限定するのではなく例証することを意図している、添付の図面を参照することによって得られるであろう。必ずしも一定の縮尺で描かれているわけではない図面では、類似数字が異なる図中の類似構成要素を説明し得る。異なる接尾文字を有する類似数字は、類似構成要素の異なる事例を表し得る。
図1Aは、本教示の種々の実施形態による、ガスエンクロージャアセンブリの正面斜視図である。
図1Bは、図1Aで描写されるようなガスエンクロージャアセンブリの種々の実施形態の分解図を描写する。
図1Cは、図1Bで描写される印刷システムの分解等角斜視図を描写する。
図1Dは、本教示の種々の実施形態による、ガスエンクロージャシステムの補助エンクロージャの分解斜視図である。
図2Aは、本教示の種々の実施形態による、ガスエンクロージャアセンブリの正面斜視図である。
図2Bは、本教示の種々の実施形態による、ガスエンクロージャシステムの補助エンクロージャの部分分解斜視図である。
図2Cは、本教示の種々の実施形態による、ガスエンクロージャシステムの補助エンクロージャの部分分解上面斜視図である。
図3は、Y軸運動システムを示す、本教示による印刷システムの分解等角図である。
図4Aは、本教示のシステムおよび方法の種々の実施形態による、Y軸運動システムの上面図である。
図4Bは、図4Aの分解部分上面図である。
図5Aは、本教示のシステムおよび方法の種々の実施形態による、Y軸運動システムの等角図である。
図5Bは、図5Aの縦断面図である。
図6は、グリッパ運動制御アセンブリがその上に搭載された、キャリアアセンブリ側面フレームの側面図である。
図7Aは、本教示のシステムおよび方法の種々の実施形態による、ボイスコイルアセンブリの等角図である。
図7Bは、ボイスコイルアセンブリの側面図である。
図8は、2つの断面図を示す、本教示のシステムおよび方法の種々の実施形態による、Y軸運動システムの上面図である。
図9は、図8に示されるようなボイスコイルアセンブリの断面図である。
図10は、図8に示されるような中心枢動アセンブリの断面図である。
図11は、本教示のシステムおよび方法の種々の実施形態による、空気圧平衡をZ軸モータに提供する閉ループ制御回路の概略図である。
図12Aは、空気圧揚力要素を伴うZ軸移動プレートの等角斜視図であり、
図12Bは、本教示の種々の実施形態による、空気圧揚力要素を伴うZ軸移動プレートの正面斜視図である。
図13は、本教示による、インク送達システムの種々の実施形態を利用することができる封入印刷システムの概略図である。
図14は、本教示の種々の実施形態による、バルクインク送達システムの概略図である。
図15は、本教示の種々の実施形態による、バルクインク送達システムの概略図である。
図16は、本教示の種々の実施形態による、封入印刷システム用のローカルインク送達システムの概略図である。
図17は、本教示の種々の実施形態による、封入印刷システム用のプリントヘッドインク送達システムと流体連通しているローカルインク送達システムの概略図である。
図18Aは、X軸ブリッジ上に搭載されたプリントヘッドアセンブリの底面斜視図である。図18Bは、
図18Aの拡大図である。
図19Aは、本教示の種々の実施形態による、プリントヘッドデバイスの前上面斜視図である一方で、
図19Bは、プリントヘッドデバイスの前底面斜視図である。
図19Cは、本教示の種々の実施形態による、プリントヘッドデバイス用の搭載プレートの前上面斜視図である一方で、
図19Dは、搭載アセンブリの中に搭載されたプリントヘッドデバイスの前底面斜視図である。
図20は、本教示のガスエンクロージャアセンブリおよび関連システム構成要素の種々の実施形態の概略図である。
図21Aおよび図21Bは、封入印刷システム、ならびにガスエンクロージャ内で制御されたガス環境を確立するために使用されることができるようなガス源を統合および制御するための構成要素の種々の実施形態の概略図であり、その種々の実施形態は、浮動式テーブルとともに使用するための加圧ガスの供給を含むことができる。
図21Aおよび図21Bは、封入印刷システム、ならびにガスエンクロージャ内で制御されたガス環境を確立するために使用されることができるようなガス源を統合および制御するための構成要素の種々の実施形態の概略図であり、その種々の実施形態は、浮動式テーブルとともに使用するための加圧ガスの供給を含むことができる。
図22A-図22Cは、封入印刷システム、ならびにガスエンクロージャ内で制御されたガス環境を確立するために使用されることができるようなガス源を統合および制御するための構成要素の種々の実施形態の概略図であり、その種々の実施形態は、例えば、加圧ガスを提供する送風機ループ、ならびに浮動式テーブルとともに使用するための真空源を含むことができる。
図22A-図22Cは、封入印刷システム、ならびにガスエンクロージャ内で制御されたガス環境を確立するために使用されることができるようなガス源を統合および制御するための構成要素の種々の実施形態の概略図であり、その種々の実施形態は、例えば、加圧ガスを提供する送風機ループ、ならびに浮動式テーブルとともに使用するための真空源を含むことができる。
図22A-図22Cは、封入印刷システム、ならびにガスエンクロージャ内で制御されたガス環境を確立するために使用されることができるようなガス源を統合および制御するための構成要素の種々の実施形態の概略図であり、その種々の実施形態は、例えば、加圧ガスを提供する送風機ループ、ならびに浮動式テーブルとともに使用するための真空源を含むことができる。
本教示は、印刷システムがガスエンクロージャに収納されることができ、エンクロージャ内の環境が制御された印刷環境として維持されることができる、基板を印刷するための印刷システムの種々の実施形態を開示する。本教示の制御された環境は、ガスエンクロージャ内のガス環境のタイプの制御、エンクロージャ内の粒子状物質のサイズおよびレベル、エンクロージャ内の温度の制御、ならびに照明の制御を含むことができる。本教示の印刷システムの種々の実施形態は、例えば、従来の電気モータの使用を排除し、または実質的に最小限にすることによって、エンクロージャ内の過剰な熱負荷を実質的に減少させるように構成される、Y軸運動システムと、Z軸移動プレートアセンブリとを含むことができる。加えて、本教示のY軸運動システムの種々の実施形態は、Y軸進行中にシータZ(θ-Z)軸の周囲で基板の配向の動的回転を提供し、進行軸と平行な基板配向のために高度な精度を維持するように構成される、Y軸運動システムのグリッパ運動制御アセンブリを含むことができる。
ガスエンクロージャアセンブリの種々の実施形態は、実質的に低粒子である不活性ガス環境を必要とするプロセスのためにそのような環境を持続し得る、ガスエンクロージャシステムの種々の実施形態を形成するように、ガス循環および濾過システム、粒子制御システム、ガス精製システム、および熱調節システム、ならびに同等物を提供する、種々の構成要素と密閉可能に構築および統合されることができる。ガスエンクロージャの種々の実施形態は、印刷システムエンクロージャと、ガスエンクロージャの印刷システムエンクロージャから密閉可能に隔離され得る、ガスエンクロージャアセンブリの一区分として構築される補助エンクロージャとを有することができる。本教示の印刷システムの種々の実施形態は、補助エンクロージャに封入されたプリントヘッド管理システムを有することができる。本教示のプリントヘッド管理システムの実施形態は、プリントヘッドの保守ならびに較正のための種々のデバイスおよび装置を含むことができ、種々のデバイスおよび装置はそれぞれ、プリントヘッドに対する種々のデバイスおよび装置の微細な位置付けのために運動システムプラットフォーム上に搭載される。
図1Cにおいて拡大図で示される、図1Bの印刷システム2000等の印刷システムは、基板上の具体的な場所へのインク滴の確実な配置を可能にする、いくつかのデバイスおよび装置から成ることができる。印刷は、プリントヘッドアセンブリと基板との間の相対運動を必要とする。これは、運動システム、典型的には、ガントリまたは分割軸XYZシステムを用いて達成されることができる。プリントヘッドアセンブリが、静止基板の上を移動することができる(ガントリ型)か、または分割軸構成の場合、プリントヘッドおよび基板が両方とも移動することができるかのいずれかである。別の実施形態では、プリントヘッドアセンブリは、例えば、XおよびY軸で、実質的に静止し得、基板は、プリントヘッドに対してXおよびY軸で移動することができ、Z軸運動が、基板支持装置によって、またはプリントヘッドアセンブリと関連付けられるZ軸運動システムによってのいずれかで提供される。プリントヘッドが基板に対して移動すると、インクの液滴が、基板上の所望の場所に堆積させられるように、正しい時間に放出される。基板が、基板装填および装填解除システムを使用して、挿入され、プリンタから除去されることができる。プリンタ構成に応じて、これは、機械コンベヤ、運搬アセンブリを伴う基板浮動式テーブル、またはエンドエフェクタを伴う基板移送ロボットを用いて達成されることができる。本教示のシステムおよび方法の種々の実施形態について、Y軸運動システムは、空気ベアリンググリッパシステムに基づき得る。
種々のOLEDデバイスの生産で使用することができる基板サイズに関するより明確な観点のために、何世代もの母ガラス基板サイズが、1990年初期頃からOLED印刷以外によって加工されたフラットパネルディスプレイのために進化してきた。Gen 1と指定される、第1世代の母ガラス基板は、約30cm×40cmであり、したがって、15インチパネルを生産することができた。1990年代中期頃に、フラットパネルディスプレイを生産するための既存の技術は、約60cm×72cmの寸法を有する、Gen 3.5の母ガラス基板サイズに進化した。比較すると、Gen 5.5基板は、約130cm×150cmの寸法を有する。
世代が進歩するにつれて、Gen 7.5およびGen 8.5の母ガラスサイズが、OLED印刷以外の加工プロセスのために生産されている。Gen 7.5母ガラスは、約195cm×225cmの寸法を有し、基板につき8枚の42インチまたは6枚の47インチフラットパネルに切断されることができる。Gen 8.5で使用される母ガラスは、約220cm×250cmであり、基板につき6枚の55インチまたは8枚の46インチフラットパネルに切断されることができる。より本来の色、より高いコントラスト、薄さ、可撓性、透明度、およびエネルギー効率等の品質のためのOLEDフラットパネルの将来性は、OLED製造が実用的にG3.5およびそれより小さいものに限定されることと同時に実現されている。現在、OLED印刷は、本制限を打破し、G3.5およびそれより小さい母ガラスサイズのためだけでなく、Gen 5.5、Gen 7.5、およびGen 8.5等の最大母ガラスサイズにおいて、OLEDパネル製造を可能にする最適な製造技術であると考えられる。OLEDパネルディスプレイ技術の特徴のうちの1つは、種々の基板材料、例えば、限定されないが、種々のガラス基板材料、ならびに種々のポリマー基板材料が使用されることができることを含む。その点に介して、ガラス系基板の使用から生じる用語で記載されるサイズは、OLED印刷で使用するために好適な任意の材料の基板に適用されることができる。
原則として、大規模基板サイズを含む種々の基板サイズの印刷を可能にすることができる、製造ツールは、そのようなOLED製造ツールを収納するための実質的に大型の設備を必要とし得る。したがって、不活性雰囲気下で大型設備全体を維持することは、大量の不活性ガスの継続的精製等の工学的課題を提示する。ガスエンクロージャシステムの種々の実施形態は、ガスエンクロージャシステムの全体を通して実質的に低いレベルの反応種を有する、実質的に低粒子状物質の不活性ガスの連続循環をともに提供し得る、ガスエンクロージャの外部のガス精製システムと併せて、ガスエンクロージャアセンブリの内部に循環および濾過システムを有することができる。本教示によると、不活性ガスは、定義された一式の条件下で化学反応を受けない任意のガスであってもよい。不活性ガスのいくつかの一般的に使用されている非限定的実施例は、窒素、希ガスのうちのいずれか、およびそれらの任意の組み合わせを含むことができる。加えて、水蒸気および酸素等の種々の反応大気ガス、ならびに種々の印刷プロセスから生成される有機溶媒蒸気の汚染を防止するように本質的に密封されている、大型設備を提供することは、工学的課題を提起する。本教示によると、OLED印刷設備は、水蒸気および酸素等の種々の反応大気ガス、ならびに有機溶媒蒸気を含む、種々の反応種の各種のレベルを、100ppmまたはそれより低く、例えば、10ppmまたはそれより低く、1.0ppmまたはそれより低く、もしくは0.1ppmまたはそれより低く維持するであろう。
反応種のそれぞれのレベルが標的低レベルで維持されるはずである設備で、OLEDパネルを印刷する必要性が、表1で要約される情報を再検討する際に例証されることができる。表1で要約されるデータは、大型ピクセルのスピンコーティングされたデバイス形式で加工される、赤、緑、および青のそれぞれのための有機薄膜組成物を備えている、試験クーポンのそれぞれの試験に起因した。そのような試験クーポンは、種々の調合物およびプロセスの迅速評価の目的で、加工および試験することが実質的により容易である。試験クーポン試験は、印刷されたパネルの耐用年数試験と混同されるべきではないが、耐用年数への種々の調合物およびプロセスの影響を示すことができる。以下の表に示される結果は、窒素環境の代わりに空気中で同様に加工された試験クーポンと比較して反応種が1ppm未満であった、窒素環境で加工された試験クーポンのために、スピンコーティング環境のみが変動した、試験クーポンの加工におけるプロセスステップの変動を表す。
異なる処理環境下で加工される試験クーポンの表1内のデータの点検を通して、特に、赤および青の場合、反応種への有機薄膜組成物の暴露を効果的に低減させる環境での印刷が、種々のELの安定性、したがって、耐用年数に実質的な影響を及ぼし得ることが明白である。耐用年数仕様は、ディスプレイ製品寿命に直接相関するため、OLEDパネル技術にとって特に重要であり、OLEDパネル技術が満たすことが困難となっている、全てのパネル技術のための製品仕様である。必要耐用年数仕様を満たすパネルを提供するために、水蒸気、酸素、ならびに有機溶媒蒸気等の反応種のそれぞれのレベルは、本教示のガスエンクロージャシステムの種々の実施形態を用いて、100ppmまたはそれより低く、例えば、10ppmまたはそれより低く、1.0ppmまたはそれより低く、もしくは0.1ppmまたはそれより低く維持されることができる。
不活性環境を提供することに加えて、OLED印刷のための実質的に低粒子の環境を維持することは、非常に小さい粒子でさえもOLEDパネル上の可視欠陥につながり得るため、特に重要である。ガスエンクロージャシステム内の粒子制御は、例えば、開放型高流動層流濾過フードの下の大気条件で行われることができるプロセスのために提示されない、有意な課題を提示し得る。例えば、製造設備は、例えば、限定されないが、印刷システムを操作するために必要とされる光学、電気、機械、および流体接続を提供するように、種々のシステムおよびアセンブリから動作可能に接続されることができる、種々のサービス束の実質的な長さを必要とし得る。印刷システムの動作で使用され、印刷のために位置付けられた基板の近位に位置する、そのようなサービス束は、継続中の粒子状物質源であり得る。加えて、摩擦ベアリングを使用するファンまたは線形運動システム等の印刷システムで使用される構成要素は、粒子生成構成要素であり得る。本教示のガス循環および濾過システムの種々の実施形態は、粒子状物質を含有および排出するために、粒子制御構成要素と併せて使用されることができる。加えて、限定されないが、基板浮動式テーブル、空気ベアリング、空気圧動作型ロボット、および同等物等の種々の本質的に低粒子生成の空気圧動作型構成要素を使用することによって、ガスエンクロージャシステムの種々の実施形態のための低粒子環境が維持されることができる。
実質的に低粒子の環境を維持することに関して、ガス循環および濾過システムの種々の実施形態は、クラス1からクラス5によって規定されるような、International Standards Organization Standard (ISO) 14644-1:1999「Cleanrooms and associated controlled environments-Part 1: Classification of air cleanliness」の規格を満たす、空中浮遊粒子状物質のための低粒子不活性ガス環境を提供するように設計されることができる。しかしながら、例えば、限定されないが、印刷プロセス中に基板の近位に生成される粒子が、ガス循環および濾過システムを通して掃引されることができる前に、基板表面上に蓄積し得るため、空中浮遊粒子状物質を制御することだけでは、そのようなプロセス中に基板の近位に低粒子環境を提供するために十分ではない。
したがって、ガス循環および濾過システムと併せて、本教示のガスエンクロージャシステムの種々の実施形態は、印刷ステップにおける処理中に基板の近位に低粒子ゾーンを提供することができる構成要素を含み得る、粒子制御システムを有することができる。本教示のガスエンクロージャシステムの種々の実施形態のための粒子制御システムは、ガス循環および濾過システムと、基板に対してプリントヘッドアセンブリを移動させるための低粒子生成X軸線形ベアリングシステムと、サービス束筐体排出システムと、プリントヘッドアセンブリ排出システムとを含むことができる。例えば、ガスエンクロージャシステムは、ガスエンクロージャアセンブリの内部にガス循環および濾過システムを有することができる。
本教示のシステムおよび方法の種々の実施形態は、基板上堆積率仕様を超えない特定の着目サイズ範囲の粒子の平均基板上分布を提供する、実質的に低粒子の環境を維持することができる。基板上粒子堆積率仕様は、約0.1μmおよびそれを上回る~約10μmおよびそれを上回る着目粒径範囲のそれぞれのために設定されることができる。本教示のシステムおよび方法の種々の実施形態では、基板上粒子堆積率仕様は、標的粒径範囲のそれぞれについて、1分あたり基板の1平方メートルあたり堆積させられる粒子の数の限界として表されることができる。
基板上粒子堆積率仕様の種々の実施形態は、標的粒径範囲のそれぞれについて、1分あたり基板の1平方メートルあたり堆積させられる粒子の数の限界から、1分あたり1枚の基板につき堆積させられる粒子の数の限界に容易に変換されることができる。そのような変換は、例えば、具体的世代サイズの基板およびその基板世代の対応する面積の基板の間の公知の関係を通して、容易に行われることができる。例えば、以下の表2は、いくつかの公知の世代サイズの基板のアスペクト比および面積を要約する。アスペクト比、したがって、サイズのわずかな変動が、製造業者によって見られ得ることを理解されたい。しかしながら、そのような変動にもかかわらず、具体的世代サイズの基板の変換係数および平方メートル単位の面積が、種々の世代サイズの基板のうちのいずれかで得られることができる。
加えて、1分あたり基板の1平方メートルあたり堆積させられる粒子の数の限界として表される基板上粒子堆積率仕様は、種々の単位時間表現のうちのいずれかに容易に変換されることができる。分に正規化される基板上粒子堆積率仕様は、公知の時間の関係を通して、例えば、限定されないが、秒、時間、日等の任意の他の時間の表現に容易に変換され得ることが、容易に理解されるであろう。加えて、特異的に処理に関する時間の単位が使用されることができる。例えば、印刷サイクルは、時間の単位と関連付けられることができる。本教示によるガスエンクロージャシステムの種々の実施形態について、印刷サイクルは、基板が、印刷のためにガスエンクロージャシステムの中へ移動させられ、次いで、印刷が完了した後にガスエンクロージャシステムから除去される、時間の周期であり得る。本教示によるガスエンクロージャシステムの種々の実施形態について、印刷サイクルは、プリントヘッドアセンブリに対する基板の整合の開始から、基板上への最後の放出されたインクの滴の送達までの時間の周期であり得る。処理の技術分野では、全平均サイクル時間またはTACTは、特定のプロセスサイクルのための時間の単位の表現であり得る。本教示のシステムおよび方法の種々の実施形態によると、印刷サイクルのTACTは、約30秒であり得る。本教示のシステムおよび方法の種々の実施形態について、印刷サイクルのTACTは、約60秒であり得る。本教示のシステムおよび方法の種々の実施形態では、印刷サイクルのTACTは、約90秒であり得る。本教示のシステムおよび方法の種々の実施形態について、印刷サイクルのTACTは、約120秒であり得る。本教示のシステムおよび方法の種々の実施形態では、印刷サイクルのTACTは、約300秒であり得る。
空中浮遊粒子状物質およびシステム内の粒子堆積に関して、相当な数の変数が、任意の特定の製造システムについて、例えば、基板等の表面上の粒子落下率の値の近似値を十分に算出し得る、一般モデルを開発することに影響を及ぼし得る。粒子のサイズ、特定のサイズの粒子の分布、基板の表面積、およびシステム内の基板の暴露の時間等の変数は、種々の製造システムに応じて変動し得る。例えば、粒子のサイズおよび特定のサイズの粒子の分布は、種々の製造システム内の粒子生成構成要素の源および場所による影響を実質的に受け得る。本教示のガスエンクロージャシステムの種々の実施形態に基づく計算は、本教示の種々の粒子制御システムがないと、基板の1平方メートルにつき印刷サイクルあたりの粒子状物質の基板上堆積が、0.1μmおよびそれを上回るサイズ範囲内の粒子につ
いて、約100万より多い~約1000万より多い粒子であり得ることを示唆する。そのような計算は、本教示の種々の粒子制御システムがないと、基板の1平方メートルにつき印刷サイクルあたりの粒子状物質の基板上堆積が、約2μmおよびそれを上回るサイズ範囲内の粒子について、約1000より多い~約10,000より多い粒子であり得ることを示唆する。
いて、約100万より多い~約1000万より多い粒子であり得ることを示唆する。そのような計算は、本教示の種々の粒子制御システムがないと、基板の1平方メートルにつき印刷サイクルあたりの粒子状物質の基板上堆積が、約2μmおよびそれを上回るサイズ範囲内の粒子について、約1000より多い~約10,000より多い粒子であり得ることを示唆する。
本教示の低粒子ガスエンクロージャシステムの種々の実施形態は、サイズが10μmより大きいまたはそれと等しい粒子について、1分あたり基板の1平方メートルあたり約100個以下の粒子の基板上堆積率仕様を満たす、平均基板上粒子分布を提供する、低粒子環境を維持することができる。本教示の低粒子ガスエンクロージャシステムの種々の実施形態は、サイズが5μmより大きいまたはそれと等しい粒子について、1分あたり基板の1平方メートルあたり約100個以下の粒子の基板上堆積率仕様を満たす、平均基板上粒子分布を提供する、低粒子環境を維持することができる。本教示のガスエンクロージャシステムの種々の実施形態では、サイズが2μmより大きいまたはそれと等しい粒子について、1分あたり基板の1平方メートルあたり約100個以下の粒子の基板上堆積率仕様を満たす、平均基板上粒子分布を提供する、低粒子環境が維持されることができる。本教示のガスエンクロージャシステムの種々の実施形態では、サイズが1μmより大きいまたはそれと等しい粒子について、1分あたり基板の1平方メートルあたり約100個以下の粒子の基板上堆積率仕様を満たす、平均基板上粒子分布を提供する、低粒子環境が維持されることができる。本教示の低粒子ガスエンクロージャシステムの種々の実施形態は、サイズが0.5μmより大きいまたはそれと等しい粒子について、1分あたり基板の1平方メートルあたり約1000個以下の粒子の基板上堆積率仕様を満たす、平均基板上粒子分布を提供する、低粒子環境を維持することができる。本教示のガスエンクロージャシステムの種々の実施形態について、サイズが0.3μmより大きいまたはそれと等しい粒子について、1分あたり基板の1平方メートルあたり約1000個以下の粒子の基板上堆積率仕様を満たす、平均基板上粒子分布を提供する、低粒子環境が維持されることができる。本教示の低粒子ガスエンクロージャシステムの種々の実施形態は、サイズが0.1μmより大きいまたはそれと等しい粒子について、1分あたり基板の1平方メートルあたり約1000個以下の粒子の基板上堆積率仕様を満たす、平均基板上粒子分布を提供する、低粒子環境を維持することができる。
多種多様のインク調合物が、本教示のガスエンクロージャシステムの種々の実施形態の不活性で実質的に低粒子の環境内で印刷されることができると考慮される。OLEDディスプレイの製造中に、OLEDピクセルは、電圧が印加されたときに具体的ピーク波長の光を発し得る、OLEDフィルムスタックを含むように形成されることができる。アノードとカソードとの間のOLEDフィルムスタック構造は、正孔注入層(HIL)、正孔輸送層(HTL)、放出層(EL)、電子輸送層(ETL)、および電子注入層(EIL)を含むことができる。OLEDフィルムスタック構造のいくつかの実施形態では、ETL/EIL層を形成するように、電子輸送層(ETL)は、電子注入層(EIL)と組み合わせられることができる。本教示によると、例えば、インクジェット印刷を使用して、OLEDフィルムスタックの種々のカラーピクセルELフィルム用のELのための種々のインク調合物が印刷されることができる。加えて、例えば、限定されないが、HIL、HTL、EML、およびETL/EIL層は、インクジェット印刷を使用して印刷し得る、インク調合物を有することができる。
さらに、有機カプセル化層が、基板印刷上で印刷されることができると考慮される。インクジェット印刷がいくつかの利点を提供することができるため、インクジェット印刷を使用して、有機カプセル化層が印刷されることができると考慮される。第1に、そのようなインクジェットベースの加工が大気圧で行われることができるため、一連の真空処理動作が排除されることができる。加えて、インクジェット印刷プロセス中に、有機カプセル化層は、活性領域にわたってその近位にあるOLED基板の部分を覆って、活性領域の外側縁を含む活性領域を効果的にカプセル化するように限局されることができる。インクジェット印刷を使用する標的パターン化は、材料の無駄を排除するとともに、有機層のパターン化を達成するために典型的に必要とされる付加的処理を排除することをもたらす。カプセル化インクは、例えば、アクリレート、メタクリレート、ウレタン、または他の材料を含むが、それらに限定されないポリマー、ならびに熱処理(例えば、焼付)、紫外線暴露、およびそれらの組み合わせを使用して硬化させられ得る、それらの共重合体および混合物を含むことができる。本明細書に使用されるように、ポリマーおよび共重合体は、インクに調合され、有機カプセル化層を形成するように基板上で硬化させられ得る、ポリマー成分の任意の形態を含むことができる。そのようなポリマー成分は、ポリマーおよび共重合体、ならびにそれらの前駆体、例えば、限定されないが、モノマー、オリゴマー、および樹脂を含むことができる。
ガスエンクロージャアセンブリの種々の実施形態は、ガスエンクロージャアセンブリの輪郭を提供するように構築される種々のフレーム部材を有することができる。本教示のガスエンクロージャアセンブリの種々の実施形態は、不活性ガス体積を最小限にするように作業空間を最適化し、また、処理中に外部からのOLED印刷システムへの即時アクセスも可能にしながら、OLED印刷システムに適応することができる。その点に関して、本教示の種々のガスエンクロージャアセンブリは、輪郭形成されたトポロジおよび容積を有することができる。本明細書で後に詳細に議論されるように、ガスエンクロージャの種々の実施形態は、その上に基板支持装置が搭載され得る、印刷システム基部の周囲で輪郭形成されることができる。さらに、ガスエンクロージャは、キャリッジアセンブリのX軸移動に使用される印刷システムのブリッジ構造の周囲で輪郭形成されることができる。非限定的実施例として、本教示による、輪郭形成されたガスエンクロージャの種々の実施形態は、Gen 3.5~Gen 10の基板サイズを印刷することが可能な印刷システムの種々の実施形態を収納するために、約6m3~約95m3のガスエンクロージャ容積を有することができる。さらなる非限定的実施例として、本教示による、輪郭形成されたガスエンクロージャの種々の実施形態は、例えば、Gen 5.5~Gen 8.5基板サイズを印刷することが可能な印刷システムの種々の実施形態を収納するために、約15m3~約30m3のガスエンクロージャ容積を有することができる。輪郭形成されたガスエンクロージャのそのような実施形態は、幅、長さ、および高さの非輪郭形成寸法を有する、非輪郭形成エンクロージャと比較して、体積が約30%~約70%節約され得る。
図1Aは、本教示のガスエンクロージャアセンブリの種々の実施形態による、ガスエンクロージャアセンブリ1000の斜視図を描写する。ガスエンクロージャアセンブリ1000は、前パネルアセンブリ1200と、中央パネルアセンブリ1300と、後パネルアセンブリ1400とを含むことができる。前パネルアセンブリ1200は、前天井パネルアセンブリ1260と、基板を受容するための開口部1242を有することができる前壁パネルアセンブリ1240と、前基部パネルアセンブリ1220とを含むことができる。後パネルアセンブリ1400は、後天井パネルアセンブリ1460、後壁パネルアセンブリ1440と、後基部パネルアセンブリ1420とを含むことができる。中央パネルアセンブリ1300は、第1の中央エンクロージャパネルアセンブリ1340と、中央壁および天井パネルアセンブリ1360と、第2の中央エンクロージャパネルアセンブリ1380と、ならびに中央基部パネルアセンブリ1320とを含むことができる。
加えて、図1Aで描写されるように、中央パネルアセンブリ1300は、第1のプリントヘッド管理システムの実質的に低粒子の環境、ならびに第2のプリントヘッド管理システム補助パネルアセンブリ(図示せず)を含むことができる。ガスエンクロージャアセンブリの一区分として構築される補助エンクロージャの種々の実施形態は、ガスエンクロージャシステムの作業容積から密閉可能に隔離されることができる。本教示のシステムおよび方法の種々の実施形態について、補助エンクロージャは、ガスエンクロージャシステムのエンクロージャ容積の約1%未満またはそれと等しくあり得る。本教示のシステムおよび方法の種々の実施形態では、補助エンクロージャは、ガスエンクロージャシステムのエンクロージャ容積の約2%未満またはそれと等しくあり得る。本教示のシステムおよび方法の種々の実施形態について、補助エンクロージャは、ガスエンクロージャシステムのエンクロージャ容積の約5%未満またはそれと等しくあり得る。本教示のシステムおよび方法の種々の実施形態では、補助エンクロージャは、ガスエンクロージャシステムのエンクロージャ容積の約10%未満またはそれと等しくあり得る。本教示のシステムおよび方法の種々の実施形態では、補助エンクロージャは、ガスエンクロージャシステムのエンクロージャ容積の約20%未満またはそれと等しくあり得る。反応性ガスを含有する周囲環境への補助エンクロージャの開口部が、例えば、保守手順を行うために示されても、ガスエンクロージャの作業容積から補助エンクロージャを隔離することによって、ガスエンクロージャの容積全体の汚染を防止することができる。さらに、ガスエンクロージャの印刷システムエンクロージャ部分と比較して、補助エンクロージャの比較的小さい容積を考慮すると、補助エンクロージャの回復時間は、印刷システムエンクロージャ全体の回復時間より有意に少ない時間を要し得る。
図1Bで描写されるように、ガスエンクロージャアセンブリ1000は、完全に構築されたときに、その上に印刷システム2000が搭載されることができる隣接基部またはパンを形成する、前基部パネルアセンブリ1220と、中央基部パネルアセンブリ1320と、後基部パネルアセンブリ1420とを含むことができる。図1Aのガスエンクロージャアセンブリ100について説明されるものと同様に、ガスエンクロージャアセンブリ1000の前パネルアセンブリ1200と、中央パネルアセンブリ1300と、後パネルアセンブリ1400とを備えている、種々のフレーム部材およびパネルは、印刷システムエンクロージャを形成するように印刷システム2000の周囲に接合されることができる。前パネルアセンブリ1200は、ガスエンクロージャの第1のトンネルエンクロージャ区分を形成するように搭載される印刷システム2000の周囲に輪郭形成されることができる。同様に、後パネルアセンブリ1400は、ガスエンクロージャの第2のトンネルエンクロージャ区分を形成するように、印刷システム2000の周囲に輪郭形成されることができる。加えて、中央パネルアセンブリ1300は、ガスエンクロージャのブリッジエンクロージャ区分を形成するように、印刷システム2000のブリッジ区分の周囲に輪郭形成されることができる。ともに、第1のトンネルエンクロージャ区分、第2のトンネル区分、およびブリッジエンクロージャ区分は、印刷エンクロージャ区分を形成することができる。本明細書でさらに詳細に議論されるように、本教示によると、印刷プロセスの中断を殆どまたは全く伴わずに、種々の測定および保守タスクを行うために、例えば、印刷プロセス中に、補助エンクロージャが、印刷システムエンクロージャから密閉可能に隔離されることができる。
さらに、ガスエンクロージャアセンブリ1000等の完全に構築されたガスエンクロージャアセンブリは、種々の環境制御システムと統合されたときに、印刷システム2000等のOLED印刷システムの種々の実施形態を含む、ガスエンクロージャシステムの種々の実施形態を形成することができる。本教示のガスエンクロージャシステムの種々の実施形態によると、ガスエンクロージャアセンブリによって画定される内部体積の環境制御は、例えば、具体的波長のライトの数および配置による、照明の制御、粒子制御システムの種々の実施形態を使用する粒子状物質の制御、ガス精製システムの種々の実施形態を使用する反応性ガス種の制御、および熱調節システムの種々の実施形態を使用するガスエンクロージャアセンブリの温度制御を含むことができる。
図1Cにおいて拡大図で示される、図1Bの印刷システム2000等の印刷システムは、基板上の具体的な場所へのインク滴の確実な配置を可能にする、いくつかのデバイスおよび装置から成ることができる。これらのデバイスおよび装置は、プリントヘッドアセンブリ、インク送達システム、プリントヘッドアセンブリと基板との間の相対運動を提供するための運動システム、基板支持装置、基板装填および装填解除システム、ならびにプリントヘッド管理システムを含むことができるが、それらに限定されない。
プリントヘッドアセンブリは、制御された割合、速度、およびサイズでインクの液滴を放出することが可能な少なくとも1つのオリフィスを伴う、少なくとも1つのインクジェットヘッドを含むことができる。インクジェットヘッドは、インクをインクジェットヘッドに提供するインク供給システムによって送給される。図1Cの拡大図に示されるように、印刷システム2000は、チャック、例えば、限定されないが、真空チャック、圧力ポートを有する基板浮動式チャック、ならびに真空および圧力ポートを有する基板浮動式チャック等の基板支持装置によって支持され得る、基板2050等の基板を有することができる。本教示のシステムおよび方法の種々の実施形態では、基板支持装置は、基板浮動式テーブルであり得る。後に本明細書でさらに詳細に議論されるように、図1Cの基板浮動式テーブル2200は、基板2050を支持するために使用することができ、Y軸運動システムと併せて、基板2050の無摩擦運搬を提供する基板運搬システムの一部であり得る。本教示のY軸運動システムは、本明細書でさらに詳細に議論されるように、基板を保持するためのグリッパシステム(図示せず)を含み得る、第1のY軸支持ビーム2351と、第2のY軸支持ビーム2352とを含むことができる。Y軸運動は、線形空気ベアリングまたは線形機械システムのいずれか一方によって提供されることができる。図1Bおよび図1Cに示される印刷システム2000の基板浮動式テーブル2200は、印刷プロセス中の図1Aのガスエンクロージャアセンブリ1000を通した基板2050の移動を画定することができる。
図1Cは、概して、浮動を提供するように多孔性媒体を有し得る、基板の浮動運搬を含むことができる印刷システム2000用の基板浮動式テーブル2200の実施例を図示する。図1Cの実施例では、コンベヤの上に位置するような基板浮動式テーブル2200の入力領域2201中に基板2050を位置付けるために、ハンドラまたは他の運搬が使用されることができる。コンベヤは、機械的接触を使用して(例えば、ピン、トレイ、または支持フレーム構成のアレイを使用して)、または基板2050を制御可能に浮動させるためにガスクッション(例えば、「空気ベアリング」テーブル構成)を使用してのいずれか等で、印刷システム内の規定場所に基板2050を位置付けることができる。加工中に基板2050上に1つまたはそれを上回る層を制御可能に堆積させるために、基板浮動式テーブル2200の印刷領域2202が使用されることができる。印刷領域2202はまた、基板浮動式テーブル2200の出力領域2203に連結されることもできる。コンベヤは、基板浮動式テーブル2200の入力領域2201、印刷領域2202、および出力領域2203に沿って延在することができ、基板2050は、種々の堆積タスクのために所望に応じて、または単一の堆積動作中に再配置されることができる。入力領域2201、印刷領域2202、および出力領域2203の近くの制御された環境は、共同で共有されることができる。
図1Cの印刷システム2000は、各プリントヘッドデバイスが、例えば、ノズル印刷、熱ジェット、もしくはインクジェットタイプの1つまたはそれを上回るプリントヘッドを有する、1つまたはそれを上回るプリントヘッドデバイス2505を含むことができる。1つまたはそれを上回るプリントヘッドデバイス2505は、第1のX軸キャリッジアセンブリ2301等のオーバーヘッドキャリッジに連結され、または別様にそれを横断することができる。本教示の印刷システム2000の種々の実施形態について、1つまたはそれを上回るプリントヘッドデバイス2505の1つまたはそれを上回るプリントヘッドは、基板2050の「上向き」構成で基板2050上に1つまたはそれを上回るパターン化された有機層を堆積させるように構成されることができる。そのような層は、例えば、電子注入または輸送層、正孔注入または輸送層、遮断層、もしくは放出層のうちの1つまたはそれを上回るものを含むことができる。そのような材料は、1つまたはそれを上回る電気的機能層を提供することができる。
図1Cに示される浮動方式によると、基板2050が独占的にガスクッションによって支持される実施例では、ガス陽圧および真空の組み合わせが、ポートの配列を通して、または分散多孔性媒体を使用して印加されることができる。圧力および真空制御の両方を有する、そのようなゾーンは、コンベヤと基板との間に流体ばねを効果的に提供することができる。陽圧および真空制御の組み合わせは、双方向剛性を伴う流体ばねを提供することができる。基板(例えば、基板2050)と表面との間に存在する間隙は、「飛行高度」と称されることができ、そのような高度は、陽圧および真空ポート状態を制御することによって、制御または別様に確立されることができる。このようにして、基板Z軸高度は、例えば、印刷領域2202中で慎重に制御されることができる。いくつかの実施形態では、基板がガスクッションによって支持されている間に基板の側方並進を制限するために、ピンまたはフレーム等の機械的保定技法が使用されることができる。そのような保定技法は、基板が保定されている間に基板の側面に入る瞬発力を低減させるため等に、ばね荷重構造を使用することを含むことができる。これは、側方並進基板と保定手段との間の高い力の衝撃が、基板の欠けまたは壊滅的な破損さえも引き起こし得るため、有益であり得る。
飛行高度が精密に制御される必要がない場所等の概して図1Cに図示されるような他の場所では、入力または出力領域2100もしくは2300中のコンベヤに沿って、または他の場所等で、圧力単独浮動ゾーンが提供されることができる。真空ノズルに対する圧力の比が徐々に増加または減少する場所等の「遷移」ゾーンが、提供されることができる。例証的実施形態では、公差内で、3つのゾーンが本質的に1つの面内に位置することができるように、圧力・真空ゾーン、遷移ゾーン、および圧力単独ゾーンの間に本質的に一様な高度があり得る。他の場所の圧力単独ゾーンにわたる基板の飛行高度は、基板が圧力単独ゾーン内で浮動式テーブルと衝突しないように十分な高度を可能にするため等に、圧力・真空ゾーンにわたる基板の飛行高度より大きくあり得る。例証的実施例では、OLEDパネル基板は、圧力単独ゾーンの上方約150マイクロメートル(μ)~約300μ、次いで、圧力・真空ゾーンの上方約30μ~約50μの飛行高度を有することができる。例証的実施例では、基板浮動式テーブル2200もしくは他の加工装置の1つまたはそれを上回る部分は、NewWay(登録商標) Air Bearings(Aston, Pennsylvania, United States of America)によって提供される「空気ベアリング」アセンブリを含むことができる。
印刷、緩衝、乾燥、もしくは熱処理のうちの1つまたはそれを上回るものの間に、基板2050の浮動運搬または支持のための分散加圧ガスクッションを確立するために、多孔性媒体が使用されることができる。例えば、コンベヤの一部に連結される、または一部として含まれるような多孔性媒体「プレート」は、個々のガスポートの使用と同様に、基板2050を支持するように「分散」圧力を提供することができる。大型ガスポート開口を使用することがない、分散加圧ガスクッションの使用は、場合によっては、ガスクッションを作成するための比較的大型のガスポートの使用が、ガスクッションの使用にもかかわらず、非一様性につながる場合等で、一様性をさらに向上させ、ムラまたは他の可視欠陥の形成を低減させ、もしくは最小限にすることができる。
基板2050の全体、またはディスプレイ領域もしくはディスプレイ領域の外側の領域等の基板の規定領域を占有するように規定される物理的寸法を有するような多孔性媒体が、Nano TEM Co., Ltd.(Niigata, Japan)から入手されることができる。そのような多孔性媒体は、ムラまたは他の可視欠陥形成を低減させ、または最小限にしながら、規定面積にわたって所望の加圧ガス流を提供するように規定される孔径を含むことができる。
印刷は、プリントヘッドアセンブリと基板との間の相対運動を必要とする。これは、運動システム、典型的には、ガントリまたは分割軸XYZシステムを用いて達成されることができる。プリントヘッドアセンブリが、静止基板の上を移動することができる(ガントリ型)か、または分割軸構成の場合、プリントヘッドおよび基板が両方とも移動することができるかのいずれかである。別の実施形態では、プリントヘッドアセンブリは、例えば、XおよびY軸で、実質的に静止し得、基板は、プリントヘッドに対してXおよびY軸で移動することができ、Z軸運動が、基板支持装置によって、またはプリントヘッドアセンブリと関連付けられるZ軸運動システムによってのいずれかで提供される。プリントヘッドが基板に対して移動すると、インクの液滴が、基板上の所望の場所に堆積させられるように、正しい時間に放出される。基板が、基板装填および装填解除システムを使用して、挿入され、プリンタから除去されることができる。プリンタ構成に応じて、これは、機械コンベヤ、運搬アセンブリを伴う基板浮動式テーブル、またはエンドエフェクタを伴う基板移送ロボットを用いて達成されることができる。プリントヘッド管理システムは、ノズル発射のチェックならびにプリントヘッド内の全ノズルからの滴体積、速度、および軌道の測定等のそのような測定タスクと、インクジェットノズル表面から過剰なインクを拭き取るまたは吸い取ること、インク供給からプリントヘッドを通して廃棄物容器の中へインクを放出することによってプリントヘッドを下準備してパージすること、およびプリントヘッドの交換等の保守タスクとを可能にする、いくつかのサブシステムから成ることができる。OLED印刷システムを備えていることができる種々の構成要素を考慮すると、OLED印刷システムの種々の実施形態は、種々の設置面積および形状因子を有することができる。
図1Cに関して、印刷システム基部2100は、ブリッジ2130が搭載される、第1のライザ2120と、第2のライザ2122とを含むことができる。印刷システム2000の種々の実施形態については、ブリッジ2130は、ブリッジ2130を横断して、それぞれ、第1のプリントヘッドアセンブリ2501および第2のプリントヘッドアセンブリ2502の移動を制御し得る、第1のX軸キャリッジアセンブリ2301および第2のX軸キャリッジアセンブリ2302を支持することができる。印刷システム2000の種々の実施形態については、第1のX軸キャリッジアセンブリ2301および第2のX軸キャリッジアセンブリ2302は、本質的に低粒子生成である、線形空気ベアリング運動システムを利用することができる。本教示の印刷システムの種々の実施形態によると、X軸キャリッジは、その上に搭載されたZ軸移動プレートを有することができる。図1Cでは、第1のX軸キャリッジアセンブリ2301が、第1のZ軸移動プレート2310を伴って描写される一方で、第2のX軸キャリッジアセンブリ2302は、第2のZ軸移動プレート2312を伴って描写される。図1Cは、2つのキャリッジアセンブリおよび2つのプリントヘッドアセンブリを描写するが、印刷システム2000の種々の実施形態については、単一のキャリッジアセンブリおよび単一のプリントヘッドアセンブリがあり得る。例えば、第1のプリントヘッドアセンブリ2501および第2のプリントヘッドアセンブリ2502のいずれかが、X、Z軸キャリッジアセンブリ上に搭載されることができる一方で、基板2050の特徴を点検するためのカメラシステムは、第2のX、Z軸キャリッジアセンブリ上に搭載されることができる。印刷システム2000の種々の実施形態は、単一のプリントヘッドアセンブリを有することができ、例えば、第1のプリントヘッドアセンブリ2501および第2のプリントヘッドアセンブリ2502のいずれかが、X、Z軸キャリッジアセンブリ上に搭載されることができる一方で、基板2050上に印刷されるカプセル化層を硬化させるための紫外線ランプは、第2のX、Z軸キャリッジアセンブリ上に搭載されることができる。印刷システム2000の種々の実施形態については、単一のプリントヘッドアセンブリ、例えば、X、Z軸キャリッジアセンブリ上に搭載される第1のプリントヘッドアセンブリ2501および第2のプリントヘッドアセンブリ2502のいずれかがあり得る一方で、基板2050上に印刷されるカプセル化層を硬化させるための熱源は、第2のキャリッジアセンブリ上に搭載されることができる。
図1Cでは、図1Cの第1のプリントヘッドアセンブリ2501および第2のプリントヘッドアセンブリ2502等の各プリントヘッドアセンブリは、複数のプリントヘッドデバイス2505を描写する、第1のプリントヘッドアセンブリ2501の部分図で描写されるように、少なくとも1つのプリントヘッドデバイスの中に搭載された複数のプリントヘッドを有することができる。プリントヘッドデバイスは、例えば、少なくとも1つのプリントヘッドへの流体および電子接続を含むことができるが、それらによって限定されず、各プリントヘッドは、制御された割合、速度、およびサイズでインクを放出することが可能な複数のノズルまたはオリフィスを有する。印刷システム2000の種々の実施形態について、プリントヘッドアセンブリは、約1~約60個のプリントヘッドデバイスを含むことができ、各プリントヘッドデバイスは、各プリントヘッドデバイスの中に約1~約30個のプリントヘッドを有することができる。プリントヘッド、例えば、工業用インクジェットヘッドは、約0.1pL~約200pLの液滴体積を放出し得る、約16~約2048個のノズルを有することができる。
本教示のガスエンクロージャシステムの種々の実施形態によると、非常に多くのプリントヘッドデバイスおよびプリントヘッドを考慮すると、第1のプリントヘッド管理システム2701および第2のプリントヘッド管理システム2702は、印刷プロセスの中断を殆どまたは全く伴わずに種々の測定および保守タスクを行うために、印刷プロセス中に印刷システムエンクロージャから隔離され得る、補助エンクロージャに収納されることができる。図1Cで見られることができるように、第1のプリントヘッドアセンブリ2501は、第1のプリントヘッド管理システム装置2707、2709、および2711によって行われ得る、種々の測定および保守手順の即時実施のために、第1のプリントヘッド管理システム2701に対して位置付けられて見られることができる。装置2707、2709、および2011は、種々のプリントヘッド管理機能を果たすための種々のサブシステムまたはモジュールのうちのいずれかであり得る。例えば、装置2707、2709、および2011は、滴測定モジュール、プリントヘッド交換モジュール、パージ容器モジュール、およびブロッタモジュールのうちのいずれかであり得る。図1Cで描写されるように、第1のプリントヘッド管理システム2701は、第1のプリントヘッドアセンブリ2501に対して位置付けるために線形レール運動システム2705上に搭載され得る、装置2707、2709、および2711を有することができる。同様に、第2のプリントヘッド管理システム2702内に収納される種々の装置は、第1のプリントヘッドアセンブリ2502に対して位置付けるために線形レール運動システム2706上に搭載されることができる。
第1の作業容積、例えば、印刷システムエンクロージャから閉鎖されるとともに、密閉可能に隔離されることができる、補助エンクロージャを有する、ガスエンクロージャアセンブリの種々の実施形態に関して、再度、図1Bを参照する。図1Cで描写されるように、印刷システム2000の上に4つのアイソレータ、すなわち、印刷システム2000の基板浮動式テーブル2200を支持する、第1のアイソレータセット2110(第2は対向側に示されていない)、および第2のアイソレータセット2112(第2は対向側に示されていない)があり得る。図1Bのガスエンクロージャアセンブリ1000については、第1のアイソレータセット2110および第2のアイソレータセット2112は、中央基礎パネルアセンブリ1320の第1のアイソレータ壁パネル1325および第2のアイソレータ壁パネル1327等のそれぞれのアイソレータ壁パネルのそれぞれの中に搭載されることができる。図1Bのガスエンクロージャアセンブリ1000については、中央基礎アセンブリ1320は、第1のプリントヘッド管理システム補助パネルアセンブリ1330、ならびに第2のプリントヘッド管理システム補助パネルアセンブリ1370を含むことができる。ガスエンクロージャアセンブリ1000の図1Bは、第1の後壁パネルアセンブリ1338を含むことができる、第1のプリントヘッド管理システム補助パネルアセンブリ1330を描写する。同様に、第2の後壁パネルアセンブリ1378を含むことができる、第2のプリントヘッド管理システム補助パネルアセンブリ1370も描写されている。第1のプリントヘッド管理システム補助パネルアセンブリ1330の第1の後壁パネルアセンブリ1338は、第2の後壁パネルアセンブリ1378について示されるように同様に構築されることができる。第2のプリントヘッド管理システム補助パネルアセンブリ1370の第2の後壁パネルアセンブリ1378は、第2の後壁フレームアセンブリ1378に密閉可能に搭載れた第2のシール支持パネル1375を有する、第2の後壁フレームアセンブリ1378から構築されることができる。第2のシール支持パネル1375は、基部2100の第2の端部(図示せず)の近位にある、第2の通路1365を有することができる。第2のシール1367は、第2の通路1365の周囲で第2のシール支持パネル1375の上に搭載されることができる。第1のシールは、同様に、第1のプリントヘッド管理システム補助パネルアセンブリ1330のための第1の通路の周囲に位置付けて搭載されることができる。補助パネルアセンブリ1330および補助パネルアセンブリ1370内の各通路は、図1Cの第1および第2のプリントヘッド管理システムプラットフォーム2703および2704が通路を通過することができるようなプリントヘッド管理システムプラットフォームに適応することができる。本教示によると、補助パネルアセンブリ1330および補助パネルアセンブリ1370を密閉可能に隔離するために、図1Bの第2の通路1365等の通路は、密閉可能でなければならない。印刷システム基部に添着されたプリントヘッド管理システムプラットフォームの周囲で図1Bの第2の通路1365等の通路を密閉するために、膨張式シール、ベローズシール、およびリップシール等の種々のシールが使用されることができると考慮される。
第1のプリントヘッド管理システム補助パネルアセンブリ1330および第2のプリントヘッド管理システム補助パネルアセンブリ1370は、それぞれ、第1の床パネルアセンブリ1341の第1のプリントヘッドアセンブリ開口部1342、および第2の床パネルアセンブリ1381の第2のプリントヘッドアセンブリ開口部1382を含むことができる。第1の床パネルアセンブリ1341は、中央パネルアセンブリ1300の第1の中央エンクロージャパネルアセンブリ1340の一部として図1Bで描写されている。第1の床パネルアセンブリ1341は、第1の中央エンクロージャパネルアセンブリ1340および第1のプリントヘッド管理システム補助パネルアセンブリ1330の両方と共通するパネルアセンブリである。第2の床パネルアセンブリ1381は、中央パネルアセンブリ1300の第2の中央エンクロージャパネルアセンブリ1380の一部として図1Bで描写されている。第2の床パネルアセンブリ1381は、第2の中央エンクロージャパネルアセンブリ1380および第2のプリントヘッド管理システム補助パネルアセンブリ1370の両方と共通するパネルアセンブリである。
本明細書で以前に議論されたように、第1のプリントヘッドアセンブリ2501は、第1のプリントヘッドアセンブリエンクロージャ2503に収納されることができ、第2のプリントヘッドアセンブリ2502は、第2のプリントヘッドアセンブリエンクロージャ2504に収納されることができる。本教示のシステムおよび方法によると、第1のプリントヘッドアセンブリエンクロージャ2503および第2のプリントヘッドアセンブリエンクロージャ2504は、印刷プロセス中に印刷のために種々のプリントヘッドアセンブリが位置付けられることができるように、周縁(図示せず)を有し得る開口部を底部に有することができる。加えて、筐体を形成する第1のプリントヘッドアセンブリエンクロージャ2503および第2のプリントヘッドアセンブリエンクロージャ2504の部分は、フレームアセンブリ部材およびパネルが密封エンクロージャを提供することが可能であるように、種々のパネルアセンブリについて以前に説明されたように構築されることができる。
加えて、種々のフレーム部材の密封のために使用され得る、圧縮性ガスケットが、第1のプリントヘッドアセンブリ開口部1342および第2のプリントヘッドアセンブリ開口部1382のそれぞれの周囲に、または代替として、第1のプリントヘッドアセンブリエンクロージャ2503および第2のプリントヘッドアセンブリエンクロージャ2504の周縁の周囲に、添着されることができる。
本教示によると、圧縮性ガスケット材料は、例えば、限定されないが、当技術分野では膨張ゴム材料または膨張ポリマー材料とも称される、閉鎖セルポリマー材料の種類の中のいずれかから選択されることができる。簡潔には、閉鎖セルポリマーは、各離散セルがポリマー材料によって封入される、ガスが離散セルに封入される様式で調製される。フレームおよびパネル構成要素の気密密閉で使用するために望ましい圧縮性閉鎖セルポリマーガスケット材料の性質は、それらが広範囲の化学種にわたる化学攻撃に対して堅固である、優れた湿気障壁性質を保有する、広い温度範囲にわたって弾性である、および恒久的圧縮設定に対して耐性を持つことを含むが、それらによって限定されない。一般に、開放セル構造ポリマー材料と比較して、閉鎖セルポリマー材料は、より高い寸法安定性、より低い湿気吸収係数、およびより高い強度を有する。閉鎖セルポリマー材料が作製され得る、種々のタイプのポリマー材料は、例えば、シリコーン、ネオプレン、エチレンポリエチレンジエンターポリマー(EPT)、エチレンポリエチレンジエンモノマー(EPDM)を使用して作製されるポリマーおよび複合材料、ビニルニトリル、スチレンブタジエンゴム(SBR)、ならびにそれらの種々の共重合体および混合物を含むことができるが、それらによって限定されない。
閉鎖セル圧縮性ガスケット材料に加えて、本教示によるガスエンクロージャアセンブリの実施形態を構築する際に使用するための所望の属性を有する、一種の圧縮性ガスケット材料の別の実施例は、中空押出圧縮性ガスケット材料の種類を含む。一種の材料としての中空押出ガスケット材料は、それらが広範囲の化学種にわたる化学攻撃に対して堅固である、優れた湿気障壁性質を保有する、広い温度範囲にわたって弾性である、および恒久的圧縮設定に対して耐性を持つことを含んでもよいが、それらによって限定されない、望ましい属性を有する。そのような中空押出圧縮性ガスケット材料は、例えば、限定されないが、Uセル、Dセル、正方形セル、長方形セル、ならびに種々のカスタム形状因子中空押出ガスケット材料のうちのいずれか等の多種多様な形状因子で提供されることができる。種々の中空押出ガスケット材料は、閉鎖セル圧縮性ガスケット加工に使用されるポリマー材料から加工されることができる。例えば、限定されないが、中空押出ガスケットの種々の実施形態は、シリコーン、ネオプレン、エチレンポリエチレンジエンターポリマー(EPT)、エチレンポリエチレンジエンモノマー(EPDM)を使用して作製されるポリマーおよび複合材料、ビニルニトリル、スチレンブタジエンゴム(SBR)、ならびにそれらの種々の共重合体および混合物から加工されることができる。そのような中空セルガスケット材料の圧縮は、所望の属性を維持するために、約50%偏向を超えるべきではない。第1のプリントヘッドアセンブリドッキングガスケット1345および第2のプリントヘッドアセンブリドッキングガスケット1385を使用して、プリントヘッドアセンブリを密閉するために、種々のタイプの膨張式シールが利用されることができると考慮される。そのような膨張式シールは、処理中に急速密閉および非密閉を提供するとともに、シリコーン、ネオプレン、およびブチルゴム材用等の低粒子生成の低ガス放出ポリマー材料等の低汚染材料から加工されてもよい。
図1Bで描写されるように、第1のプリントヘッドアセンブリドッキングガスケット1345および第2のプリントヘッドアセンブリドッキングガスケット1385は、それぞれ、第1のプリントヘッドアセンブリ開口部1342および第2のプリントヘッドアセン
ブリ開口部1382の周囲に添着されることができる。種々のプリントヘッド測定および保守手順中に、第1のプリントヘッドアセンブリ2501および第2のプリントヘッドアセンブリ2502は、それぞれ、第1のX、Z軸キャリッジアセンブリ2301および第2のX、Z軸キャリッジアセンブリ2302によって、それぞれ、第1の床パネルアセンブリ1341の第1のプリントヘッドアセンブリ開口部1342、および第2の床パネルアセンブリ1381の第2のプリントヘッドアセンブリ開口部1382を覆って位置付けられることができる。その点に関して、種々のプリントヘッド測定および保守手順について、第1のプリントヘッドアセンブリ2501および第2のプリントヘッドアセンブリ2502は、第1のプリントヘッドアセンブリ開口部1342および第2のプリントヘッドアセンブリ開口部1382を覆うこと、または密閉することなく、それぞれ、第1の床パネルアセンブリ1341の第1のプリントヘッドアセンブリ開口部1342、および第2の床パネルアセンブリ1381の第2のプリントヘッドアセンブリ開口部1382を覆って位置付けられることができる。第1のX、Z軸キャリッジアセンブリ2301および第2のX、Z軸キャリッジアセンブリ2302は、それぞれ、第1のプリントヘッドアセンブリエンクロージャ2503および第2のプリントヘッドアセンブリエンクロージャ2504を、それぞれ、第1のプリントヘッド管理システム補助パネルアセンブリ1330および第2のプリントヘッド管理システム補助パネルアセンブリ1370とドッキングすることができる。種々のプリントヘッド測定および保守手順では、そのようなドッキングは、第1のプリントヘッドアセンブリ開口部1342および第2のプリントヘッドアセンブリ開口部1382を密閉する必要なく、第1のプリントヘッドアセンブリ開口部1342および第2のプリントヘッドアセンブリ開口部1382を効果的に閉鎖してもよい。種々のプリントヘッド測定および保守手順について、ドッキングは、プリントヘッドアセンブリエンクロージャおよびプリントヘッド管理システムパネルアセンブリのそれぞれの間のガスケットシールの形成を含むことができる。図1Bの第2の通路1365および相補的な第1の通路等の通路を密閉可能に閉鎖することと併せて、第1のプリントヘッドアセンブリエンクロージャ2503および第2のプリントヘッドアセンブリエンクロージャ2504が、第1のプリントヘッドアセンブリ開口部1342および第2のプリントヘッドアセンブリ開口部1382を密閉可能に閉鎖するように、第1のプリントヘッド管理システム補助パネルアセンブリ1330および第2のプリントヘッド管理システム補助パネルアセンブリ1370とドッキングされるとき、そのように形成された複合構造は、密封される。
ブリ開口部1382の周囲に添着されることができる。種々のプリントヘッド測定および保守手順中に、第1のプリントヘッドアセンブリ2501および第2のプリントヘッドアセンブリ2502は、それぞれ、第1のX、Z軸キャリッジアセンブリ2301および第2のX、Z軸キャリッジアセンブリ2302によって、それぞれ、第1の床パネルアセンブリ1341の第1のプリントヘッドアセンブリ開口部1342、および第2の床パネルアセンブリ1381の第2のプリントヘッドアセンブリ開口部1382を覆って位置付けられることができる。その点に関して、種々のプリントヘッド測定および保守手順について、第1のプリントヘッドアセンブリ2501および第2のプリントヘッドアセンブリ2502は、第1のプリントヘッドアセンブリ開口部1342および第2のプリントヘッドアセンブリ開口部1382を覆うこと、または密閉することなく、それぞれ、第1の床パネルアセンブリ1341の第1のプリントヘッドアセンブリ開口部1342、および第2の床パネルアセンブリ1381の第2のプリントヘッドアセンブリ開口部1382を覆って位置付けられることができる。第1のX、Z軸キャリッジアセンブリ2301および第2のX、Z軸キャリッジアセンブリ2302は、それぞれ、第1のプリントヘッドアセンブリエンクロージャ2503および第2のプリントヘッドアセンブリエンクロージャ2504を、それぞれ、第1のプリントヘッド管理システム補助パネルアセンブリ1330および第2のプリントヘッド管理システム補助パネルアセンブリ1370とドッキングすることができる。種々のプリントヘッド測定および保守手順では、そのようなドッキングは、第1のプリントヘッドアセンブリ開口部1342および第2のプリントヘッドアセンブリ開口部1382を密閉する必要なく、第1のプリントヘッドアセンブリ開口部1342および第2のプリントヘッドアセンブリ開口部1382を効果的に閉鎖してもよい。種々のプリントヘッド測定および保守手順について、ドッキングは、プリントヘッドアセンブリエンクロージャおよびプリントヘッド管理システムパネルアセンブリのそれぞれの間のガスケットシールの形成を含むことができる。図1Bの第2の通路1365および相補的な第1の通路等の通路を密閉可能に閉鎖することと併せて、第1のプリントヘッドアセンブリエンクロージャ2503および第2のプリントヘッドアセンブリエンクロージャ2504が、第1のプリントヘッドアセンブリ開口部1342および第2のプリントヘッドアセンブリ開口部1382を密閉可能に閉鎖するように、第1のプリントヘッド管理システム補助パネルアセンブリ1330および第2のプリントヘッド管理システム補助パネルアセンブリ1370とドッキングされるとき、そのように形成された複合構造は、密封される。
加えて、本教示によると、例えば、図1Bの第1のプリントヘッドアセンブリ開口部1342および第2のプリントヘッドアセンブリ開口部1382等の通路を密閉可能に閉鎖するために、構造的閉鎖を使用することによって、補助エンクロージャが、印刷システムエンクロージャ等の別の内部エンクロージャ容積、ならびにガスエンクロージャアセンブリの外部から隔離されることができる。本教示によると、構造的閉鎖は、開口部または通路のための種々の密閉可能カバーを含むことができ、そのような開口部または通路は、エンクロージャパネル開口部または通路の非限定的実施例を含む。本教示のシステムおよび方法によると、ゲートが、空気圧、油圧、電気、または手動作動を使用して、任意の開口部または通路を可逆的に覆うか、もしくは可逆的に密閉可能に閉鎖するために使用することができる、任意の構造的閉鎖であり得る。したがって、ゲートを使用して、図1Bの第1のプリントヘッドアセンブリ開口部1342および第2のプリントヘッドアセンブリ開口部1382を可逆的に覆われ、または可逆的に密閉可能に閉鎖されることができる。
図1Cの印刷システム2000の拡大図では、印刷システムの種々の実施形態は、基板浮動式テーブル基部2220によって支持される、基板浮動式テーブル2200を含むことができる。基板浮動式テーブル基部2220は、印刷システム基部2100上に搭載されることができる。OLED印刷システムの基板浮動式テーブル2200は、基板2050を支持するとともに、OLED基板の印刷中にガスエンクロージャアセンブリ1000を通して基板2050が移動させられ得る、移動を画定することができる。本教示のY軸運動システムは、本明細書でさらに詳細に議論されるであろう、基板を保持するためのグリッパシステム(図示せず)を含み得る、第1のY軸支持ビーム2351と、第2のY軸支持ビーム2352とを含むことができる。Y軸運動は、線形空気ベアリングまたは線形機械システムのいずれかによって提供することができる。その点に関して、運動システム、すなわち、図1Cで描写されるように、Y軸運動システムと併せて、基板浮動式テーブル2200は、印刷システムを通して基板2050の無摩擦運搬を提供することができる。
図1Dは、本教示のガスエンクロージャアセンブリおよびシステムの種々の実施形態による、第1のプリントヘッド管理システム補助パネルアセンブリ1330内に収納される第1のプリントヘッド管理システム2701の拡大図を描写する。図1Dで描写されるように、補助パネルアセンブリ1330は、第1のプリントヘッド管理システム2701の詳細がより明確に見えるように、切断図として示されている。図1Dの第1のプリントヘッド管理システム2701等の本教示によるプリントヘッド管理システムの種々の実施形態では、装置2707、2709、および2011は、種々の機能を果たすための種々のサブシステムまたはモジュールであり得る。例えば、装置2707、2709、および2011は、滴測定モジュール、プリントヘッドパージ容器モジュール、およびブロッタモジュールであり得る。図1Dで描写されるように、プリントヘッド交換モジュール2713は、少なくとも1つのプリントヘッドデバイス2505をドッキングするための場所を提供することができる。第1のプリントヘッド管理システム2701の種々の実施形態では、第1のプリントヘッド管理システム補助パネルアセンブリ1330は、ガスエンクロージャアセンブリ1000(図1A参照)が維持される、同一の環境仕様に維持されることができる。第1のプリントヘッド管理システム補助パネルアセンブリ1330は、種々のプリントヘッド管理手順と関連付けられるタスクを実行するために位置付けられるハンドラ2530を有することができる。例えば、各サブシステムは、本質的に消耗品であり、吸い取り紙、インク、および廃棄物リザーバの交換等の交換を必要とする、種々の部品を有することができる。種々の消耗部品は、例えば、ハンドラを使用した完全自動モードで、即時挿入のために包装されることができる。非限定的実施例として、吸い取り紙は、使用のために吸い取りモジュールに容易に挿入され得る、カートリッジ形式で包装されることができる。別の非限定的実施例として、インクは、交換可能リザーバならびに印刷システムで使用するためのカートリッジ形式で包装されることができる。廃棄物リザーバの種々の実施形態は、使用のためにパージ容器モジュールに容易に挿入され得る、カートリッジ形式で包装されることができる。加えて、継続中の使用を受ける印刷システムの種々の構成要素の部品は、周期的交換を必要とし得る。印刷プロセス中に、プリントヘッドアセンブリの便宜的管理、例えば、限定されないが、プリントヘッドデバイスまたはプリントヘッドの交換が、望ましくあり得る。プリントヘッド交換モジュールは、使用のためにプリントヘッドアセンブリに容易に挿入され得る、プリントヘッドデバイスまたはプリントヘッド等の部品を有することができる。ノズル発射のチェック、ならびに全ノズルからの滴体積、速度、および軌道の光学的検出に基づく測定に使用される滴測定モジュールは、使用後に周期的交換を必要とし得る、源および検出器を含むことができる。種々の消耗品の高利用部品は、例えば、ハンドラを使用した完全自動モードで、即時挿入のために包装されることができる。ハンドラ2530は、アーム2534に搭載されたエンドエフェクタ2536を有することができる。エンドエフェクタ構成の種々の実施形態、例えば、ブレード型エンドエフェクタ、クランプ型エンドエフェクタ、およびグリッパ型エンドエフェクタが使用されることができる。エンドエフェクタの種々の実施形態は、エンドエフェクタの部分を作動させるか、または別様にプリントヘッドデバイスもしくはプリントヘッドデバイスからのプリントヘッドを保定するかのいずれかのために、機械的握持および圧着、ならびに空気圧または真空支援アセンブリを含むことができる。
プリントヘッドデバイスまたはプリントヘッドの交換に関して、図1Dのプリントヘッド管理システム2701のプリントヘッド交換モジュール2713は、少なくとも1つのプリントヘッドを有するプリントヘッドデバイス用のドッキングステーション、ならびにプリントヘッド用の格納レセプタクルを含むことができる。各プリントヘッドアセンブリ(図1B参照)が約1~約60個のプリントヘッドデバイスを含むことができ、かつ各プリントヘッドデバイスが約1~約30個のプリントヘッドを含むことができるため、次いで、本教示の印刷システムの種々の実施形態は、約1~約1800個のプリントヘッドを有することができる。プリントヘッド交換モジュール2713の種々の実施形態では、プリントヘッドデバイスがドッキングされる一方で、プリントヘッドデバイスに搭載された各プリントヘッドは、印刷システムで使用中ではない間に、動作可能な状態で維持されることができる。例えば、ドッキングステーションの中に配置されたとき、各プリントヘッドデバイス上の各プリントヘッドは、インク供給および電気接続に接続されることができる。ノズルが下準備されたままであり、詰まらないことを確実にするために、ドッキングされている間に、各プリントヘッドの各ノズルへの周期的発射パルスが印加され得るように、電力が各プリントヘッドデバイス上の各プリントヘッドに提供されることができる。図1Dのハンドラ2530は、プリントヘッドアセンブリ2500に近接して位置付けられることができる。プリントヘッドアセンブリ2500は、図1Dで描写されるように、第1のプリントヘッド管理システム補助パネルアセンブリ1330を覆ってドッキングされることができる。プリントヘッドを交換するための手順中に、ハンドラ2530は、プリントヘッドアセンブリ2500から標的部品、すなわち、プリントヘッドまたは少なくとも1つのプリントヘッドを有するプリントヘッドデバイスのいずれか一方を除去することができる。ハンドラ2530は、プリントヘッド交換モジュール2713からプリントヘッドデバイスまたはプリントヘッド等の交換用部品を回収し、交換プロセスを完了することができる。除去された部品は、回収のためにプリントヘッド交換モジュール2713の中に配置されることができる。
図2Aでは、ガスエンクロージャシステム500は、ともに印刷システムエンクロージャを形成し得る、基板を受容するための入口ゲート1242を有することができる第1のトンネルエンクロージャ区分1200と、ブリッジエンクロージャ区分1300と、第2のトンネルエンクロージャ区分1400とを有することができる。加えて、ガスエンクロージャシステム500は、補助エンクロージャ1330を有することができる。補助エンクロージャ1330は、ガスエンクロージャシステム500の印刷システムエンクロージャから密閉可能に隔離されることができる。例えば、印刷プロセス中に、補助エンクロージャ1330は、印刷プロセスの中断を殆どまたは全く伴わずに種々の測定および保守タスクを行うために、ガスエンクロージャシステム500の印刷システムエンクロージャから密閉可能に隔離されることができる。図8の議論において後に本明細書でさらに詳細に議論されるように、図8の精製システム3130等の精製システムからの精製された不活性ガスは、ガスエンクロージャシステム500の印刷システムエンクロージャ、ならびに補助エンクロージャ1300の中へ循環することができる。
本教示の印刷システムの種々の実施形態について、プリントヘッドアセンブリは、約1~約60個のプリントヘッドデバイスを含むことができる。プリントヘッドデバイスが、例えば、少なくとも1つのプリントヘッドへの流体および電子接続を含むことができるが、それらによって限定されず、各プリントヘッドが、制御された割合、速度、およびサイズでインクを放出することが可能な複数のノズルまたはオリフィスを有し、各プリントヘッドデバイスは、各プリントヘッドデバイスの中に約1~約30個のプリントヘッドを有することができることを思い出されたい。プリントヘッド、例えば、工業用インクジェットヘッドは、約0.1pL~約200pLの液滴体積を放出し得る、約16~約2048個のノズルを有することができる。非常に多くのプリントヘッドデバイスおよびプリントヘッドを考慮すると、補助エンクロージャは、プリントヘッド管理システムの種々の実施形態を収納することができる。本教示によると、補助エンクロージャは、例えば、限定されないが、プリントヘッド管理システムの種々のデバイスおよび装置を使用して、種々の測定および保守タスクを行うために、印刷プロセス中に印刷システムエンクロージャから隔離されることができる。したがって、種々の測定および保守タスクは、印刷プロセスの中断を殆どまたは全く伴わずに行われることができる。
図2Bは、本教示の種々の実施形態による、ガスエンクロージャシステムの補助エンクロージャ1330の斜視図を描写する。補助エンクロージャ1330は、例えば、限定されないが、図1Aのガスエンクロージャシステム1000および図2Aのガスエンクロージャシステム500等の本教示の種々のガスエンクロージャシステムとともに利用されることができる、補助エンクロージャの実施形態であり得る。図2Bに示されるように、補助エンクロージャ1330は、プリントヘッドアセンブリの種々のプリントヘッドデバイスに対して、種々の測定および保守手順のために使用される種々のデバイスならびに装置を位置付けるために線形レールシステム2705を有し得る、プリントヘッド管理システムプラットフォーム2703を有することができる。例えば、図2Bの部分分解図では、プリントヘッドアセンブリ2500は、プリントヘッドアセンブリ開口部1350を覆って位置付けられて示されている。プリントヘッドアセンブリ2500は、図2Cに示される、2505A、2505B、および2505C等の複数のプリントヘッドデバイスを有することができる。第1の運動システムプラットフォーム2800Aおよび第2の運動システムプラットフォーム2800Bは、プリントヘッドアセンブリ2500の複数のプリントヘッドデバイスのそれぞれに対して、運動システムプラットフォーム上に搭載された種々の測定および保守手順のために使用される種々のデバイスならびに装置を位置付けるために使用されることができる。
図2Cの部分展開図は、プリントヘッドアセンブリ2500に関連するプリントヘッド管理システム2700の上面斜視図を描写する。図2Cで描写されるように、第1の運動システムプラットフォーム2800Aおよび第2の運動システムプラットフォーム2800Bは、線形レールシステム2705上でY軸方向に沿って移動させられることができる。その様式で、線形レールシステム2705は、プリントヘッドアセンブリ2500のプリントヘッドデバイス2505A、2505B、および2505Cのそれぞれに対して、運動システムプラットフォーム上に搭載された種々のデバイスおよび装置を位置付けることができる。第1の運動システムプラットフォーム2800Aは、第1のX軸線形レールシステム2820Aを有し得る、第1のX軸運動システムプラットフォーム2810Aを支持することができる。第1のX軸線形レールシステム2820Aは、線形レールシステム2705上で第1の運動システムプラットフォーム2800Aの方向に対して直角な方向に、第1のX軸運動システムプラットフォーム2810A上に搭載された種々の装置を移動させることができる。同様に、第2の運動システムプラットフォーム2800Bは、第2のX軸線形レールシステム2820Bを有し得る、第2のX軸運動システムプラットフォーム2810Bを支持することができる。第2のX軸線形レールシステム2820Bは、線形レールシステム2705上で第2の運動システムプラットフォーム2800Bの方向に対して直角な方向に、第2のX軸運動システムプラットフォーム2810B上に搭載された種々の装置を移動させることができる。その点に関して、第1の運動システムプラットフォーム2800Aおよび第1のX軸運動システムプラットフォーム2810AのX、Y運動、ならびに第2の運動システムプラットフォーム2800Bおよび第2のX軸運動システムプラットフォーム2810BのX、Y運動は、プリントヘッドデバイス2505A、2505B、および2505Cのそれぞれに対する種々のデバイスならびに装置の正確なX、Y位置付けを提供することができる。
図2Cで描写されるように、第1の運動システムプラットフォーム2800Aの第1のX軸運動システムプラットフォーム2810A上に搭載された種々のデバイスは、プリントヘッドデバイス2505A、2505B、および2505Cのそれぞれのためのパージ容器2707A、2707B、および2707C、ならびに吸い取りステーション2709を含むことができる。図2Cでは、較正情報を提供するために、第1の運動システムプラットフォーム2800Aの第1のX軸運動システムプラットフォーム2810A上に搭載された第1の滴測定モジュール2711A、および第2の運動システムプラットフォーム2800Bの第2のX軸運動システムプラットフォーム2810B上に搭載された第2の滴測定モジュール2711Bが描写される。第1の滴測定システム2711Aは、例えば、限定されないが、規定条件下でフィルム上に各プリントヘッドデバイスの各プリントヘッドの各ノズルからの滴を印刷し、次いで、フィルムを撮像することに基づくことができる。滴体積、速度、および軌道等の情報が、そのように取得されるデータの画像分析を通して取得されることができる。代替として、第2の滴測定システム2711Bは、例えば、限定されないが、光学測定システムに基づくことができる。例えば、各プリントヘッドデバイスの各プリントヘッドの各ノズルからの各滴の滴体積、速度、および軌道は、位相ドップラ分析(PDA)および位相ドップラ干渉法(PDI)等のレーザ光散乱を使用して、判定されることができる。
図3は、例えば、花崗岩ビームであり得る、Y軸ビーム2350上に搭載されるような、図3に描写される本教示によるY軸運動システムを描写する。座標系で描写されるように、浮動式テーブル2200上に搭載される2050等の基板は、+/-Y軸方向に進行することができる。浮動式テーブル2200が、精密Z軸飛行高度で基板2050の無摩擦低粒子生成基板支持を提供する一方で、Y軸運動システム2600は、図1Cのプリントヘッドアセンブリ2501等のプリントヘッドアセンブリに対する基板2050の無摩擦低粒子Y軸運搬を提供する。
浮動式テーブルと併せて利用される本教示の低粒子生成Y軸運動システムの種々の実施形態は、例えば、大型ターンテーブル上に搭載されたチャックと比較されることができる。大型ターンテーブル上に搭載されたチャックの場合、大型モータが、大型ターンテーブルの動作で必要とされ、有意な熱放散、ならびに中実部品に対する中実部品の移動による粒子生成をもたらすであろう。本教示のグリッパシステムの種々の実施形態の場合、Y軸移動のために必要とされる任意のリニアモータが、ターンテーブル上に搭載されたチャック用よりも実質的に小さいように、システム内の慣性のみが、基板およびグリッパアセンブリの質量である。
また、本発明者らは、Y軸ビーム2350が、たとえ平坦かつ高度に平行の両方である表面を提供するように製造されたとしても、Y軸進行中にシータZ(θ-Z)軸に対する基板の配向の精度のための意図した用途のために容認不可能であり得る、進行の偏位を生成し得ることを発見した。例えば、限定されないが、OLEDデバイス基板のピクセルの中へインクを印刷することは、平坦および平行の高い公差で製造されたビームが、依然として進行中に基板配向の容認不可能な偏位を生成し得る、進行軸で基板の精密配向を必要とするプロセスである。したがって、Y軸キャリッジアセンブリ2620を運搬するための空気ベアリング運動システムを利用する本教示のY軸運動システム2600の種々の実施形態は、基板の確実で正確な低粒子生成Y軸運搬を提供し、急速加速および減速を伴って高速で動作を提供するとともに、ガスエンクロージャシステム内の過剰な熱汚染の放散の必要性を除去することができる。加えて、Y軸運動システム2600のグリッパ運動制御アセンブリ2650は、進行軸と平行な基板配向のために高度な精度を維持するように、Y軸進行中にシータZ(θ-Z)軸の周囲で基板の配向の動的回転を提供することができる。したがって、Y軸運動システム2600のグリッパ運動制御アセンブリ2650は、例えば、基板の飛行高度によって判定される水平面内で、高度な精度で基板配向をY軸進行方向と平行に維持することができる。
図3に示されるように、線形Y軸運動システム2600の種々の実施形態は、基板グリッパアセンブリ2610、Y軸キャリッジアセンブリ2620、ならびにグリッパ運動制御アセンブリ2650を含むことができる。図3では、グリッパアセンブリ2610は、例えば、限定されないが、基板グリッパフレーム2614上に支持され得る、真空チャックバー2612等の基板握持表面を含むことができる。基板グリッパフレーム2614は、Y軸運動システムアセンブリ2600のY軸キャリッジアセンブリ2620に搭載されることができる。図3では、Y軸キャリッジアセンブリ2620の第1の空気ベアリングパック2628Aおよび第2の空気ベアリングパック2628Bは、それぞれ、Y軸キャリッジアセンブリ2620を支持する複数の空気ベアリングの一部である、第1のサドルアーム2622Aおよび第2のサドルアーム2622Bに搭載して示されている。Y軸キャリッジアセンブリ2620は、ブラシレスリニアモータを使用して、+/-Y軸方向に並進させられることができる。後に本明細書でさらに詳細に議論されるように、グリッパ運動制御アセンブリ2650は、ボイスコイルモータアセンブリ2630Aおよび2630B等のデュアルボイスコイルモータアセンブリ、ならびに枢動アセンブリ2660を利用することができる。グリッパ運動制御アセンブリの種々の実施形態は、位置センサおよび運動コントローラと併せて、少なくとも1つのボイスコイルモータおよび空気ブッシング中心枢動を含むことができる。ボイスコイルモータに基づく本教示のY軸運動システムの種々の実施形態は、高度に信頼性があり、1ミクロン未満の配向正確度を提供することができる。加えて、Y軸運動システムのそのようなグリッパアセンブリへの基板の直接連結は、Y軸キャリッジアセンブリ2620の運搬のための線形ブラシレスモータを使用して、急速加速ならびに急速減速を伴う無摩擦高速動作、ならびに進行軸と平行な基板配向のために高度な精度を維持するようにグリッパ運動制御アセンブリ2650を使用して、Y軸進行中にシータZ(θ-Z)軸の周囲で基板の配向の動的回転を可能にする。したがって、空気ベアリンググリッパシステムを利用するY軸運動システムの種々の実施形態は、図1Cの印刷システム2000等の印刷システムを通して、浮動式テーブル2200上に支持された基板2050の精密低粒子生成運搬を提供することができる。基板を移動させるためのそのような無摩擦Y軸運動システムは、1つまたは2つのいずれか一方のY軸レールを利用することができる。サービス束キャリア2430は、例えば、光ケーブル、電気ケーブル、ワイヤ、管類、および同等物を含むことができるが、それらによって限定されない、種々のサービス束の管理のために使用されることができる。本教示によるサービス束の種々の実施形態は、機能している印刷システムを操作するために必要とされる種々の光学、電気、機械、および流体接続を提供するように、印刷システムに接続されることができる。
図4Aは、グリッパアセンブリ2610、Y軸キャリッジアセンブリ最上部プレート2624、およびグリッパ運動制御アセンブリ2650を示す、Y軸運動システム2600の上面図である。グリッパアセンブリ2610は、グリッパフレーム2614上に搭載された真空チャックバー2612を含むことができる。Y軸キャリッジアセンブリ最上部プレート2624は、第1端部2623および第2端部2625を有して、図4Aに描写される。グリッパアセンブリ2610およびY軸キャリッジアセンブリ2620は、グリッパ運動制御アセンブリ2650のサブアセンブリを通して接合されることができる。例えば、第1のボイスコイルアセンブリ2630Aおよび第2のボイスコイルアセンブリ2630Bは、それぞれ、ボイスコイルアセンブリ筐体の片側でY軸キャリッジアセンブリ2620に、ボイスコイル筐体の反対側でグリッパアセンブリ2610に固着されることができる、第1および第2のボイスコイル筐体2632Aならびに2623Bを有する。加えて、中心枢動2660は、グリッパアセンブリ2610の突起2616に固着され得る、空気ベアリング筐体2662を含むことができる。図4Bは、Y軸運動システム2600の第2端部2625の拡大上面図を描写する、図4Aの空気ベアリングY軸運動システム2600の部分上面図である。図4Bでは、グリッパアセンブリ2610の拡大上面図、ならびにボイスコイルアセンブリ2630Bの拡大上面図が、特に見えている。グリッパフレーム2614上に搭載された真空チャックバー2612の種々の実施形態は、複数のうちの3つが図4Bに示される、複数の真空ソケット2613を含むことができる。真空ソケット2613は、真空チャックバー2612が基板を容易に係合および解放し、2本指または3本指握持デバイスの必要性等の基板の2側面機械握持の必要性を除去することができるように、真空チャックバー2612の長さに沿った間隔で離間される。Y軸キャリッジアセンブリ2620を支持するための図3の第1の空気ベアリングパック2628Aおよび第2の空気ベアリングパック2628Bに加えて、第2の上部パック2628Dが、Y軸キャリッジアセンブリ最上部プレート2624の下側に搭載されることができる(図3および図4B参照)。第1の上部パック(図示せず)が、第1のサドルアーム2622Aの近位でY軸キャリッジアセンブリ最上部プレート2624の対向する第1端部2623の下で対称に搭載されることができる(図4A参照)。
本明細書でさらに詳細に議論されるように、Y軸キャリッジアセンブリ2620を支持するための空気ベアリングパックに加えて、図4Bで描写される第2のボイスコイルアセンブリ2630Bのボイスコイル空気ベアリング2641は、第1のボイスコイルアセンブリ2630A(図4A参照)と関連付けられるボイスコイル空気ベアリング(図示せず)とともに、グリッパアセンブリ2610の垂直安定化のために利用されることができる。図4Bの上面図レンダリングでは、単一の空気ベアリングが見えている。図4Aのボイスコイルアセンブリ2630Aおよび2630B等のボイスコイルアセンブリ内のボイスコイル空気ベアリングの前負荷として、必要システム剛性を確実にすることができる。図4Bの上面図で描写されるように、本教示のY軸運動システムの種々の実施形態は、単一の空気ベアリングを含むことができる。ボイスコイルアセンブリ内の単一の空気ベアリングを利用するシステムおよび方法の種々の実施形態は、例えば、限定されないが、重力、真空、または磁気前負荷を使用して、空気ベアリングに前負荷を加えることができる。Y軸運動システムの種々の実施形態は、ベアリング前負荷を提供するために、対向する第2の空気ベアリングを利用してもよい。図4Bのボイスコイルアセンブリ2630B等の本教示のボイスコイルモータアセンブリの種々の実施形態は、Y軸キャリッジ2620に接合され得る、ボイスコイル筐体2633Bを含むことができる。本明細書でさらに詳細に議論されるように、ボイスコイルアセンブリ2630Bのボイスコイルグリッパフレーム搭載ブロック2648Bは、ボイスコイルアセンブリをグリッパフレーム2614に添着するように使用されることができる。ボイスコイルアセンブリ2630Bはまた、枢動ねじ2635Bおよび保持ねじ2636Bを有し得るボイスコイルシャフト2634B、ならびに止めねじ2637Bを含むこともできる。加えて、ボイスコイルアセンブリ2630Bは、リニアエンコーダ2638Bを有することができる。最終的に、中心枢動2660は、本教示のグリッパ運動制御システム2650の実施形態のために、確実かつ正確なシータZ(θ-Z)回転の回転軸を提供するように構成される、空気ブッシングである。ボイスコイルアセンブリ2630Bの部品が説明されているが、ボイスコイルアセンブリ2630Aも同様に説明されることができる。
図5Aは、本教示のシステムおよび方法の種々の実施形態による、Y軸運動システムのキャリッジアセンブリ、グリッパ運動制御アセンブリ、およびグリッパアセンブリの等角図である。図5Aで描写されるように、図5Aは、それぞれ、第1および第2のサドルアーム2622Aならびに2622Bを伴うY軸キャリッジアセンブリ2620を描写し、サドルアームは、パックがY軸ビーム2350の近位にある(図3参照)ように、それぞれ、その上に搭載された第1のパック2628Aおよび第2のパック2628Bを有する。第1および第2のサドルアーム2622Aおよび2622B、ならびにY軸キャリッジアセンブリ側面フレーム2626は、Y軸キャリッジアセンブリ最上部プレート2624に接合されることができる。Y軸キャリッジアセンブリ側面フレーム2626は、Y軸ビーム2350の近位にある(図3参照)第1の側面2627と、グリッパフレーム2614の近位にある2の側面2629とを有することができる。グリッパ運動制御アセンブリ2650は、それぞれ、第1および第2のボイスコイルアセンブリ2630Aおよび2630B、ならびに中心枢動アセンブリ2660を含むことができる。本明細書で以前に議論されたように、グリッパ運動制御アセンブリ2650は、Y軸キャリッジアセンブリ2620およびグリッパアセンブリ2610の両方に接合され、それによって、Y軸キャリッジアセンブリおよびグリッパアセンブリを効果的に接合する(図4Bも参照)。図3の基板2050等の基板が、グリッパフレーム2614に搭載された真空チャックバー2612によって保持されると、Y軸キャリッジアセンブリ2620がY軸ビーム2350にわたって進行するにつれて、軸ビームの不完全性の効果を相殺する動的角度(θ-Z)調節が、グリッパ運動制御アセンブリ2650によって基板に行われることができる(図3参照)。したがって、Y軸進行中の基板は、進行軸と平行な基板配向のために高度な精度を維持するように、グリッパ運動制御アセンブリ2650を使用して、Y軸進行中にシータZ(θ-Z)軸の周囲で基板の配向に対して高い精度で維持されることができる。グリッパ運動制御アセンブリ2650の種々の実施形態は、基板の配向を+/-4300マイクロラジアン以内で進行のY軸と平行に維持することができる。したがって、Y軸運動システム2600のグリッパ運動制御アセンブリ2650は、例えば、基板の飛行高度によって判定される水平面内で、高度な精度で基板配向をY軸進行方向と平行に維持することができる。
図5Bは、概して、Y軸キャリッジアセンブリ2620に搭載されたグリッパアセンブリ2610を図示する、図5AのY軸キャリッジアセンブリ2620を通した縦斜視図を描写する。図5Bでは、それぞれ、第1および第2のボイスコイルモータアセンブリ2630Aおよび2630B、ならびにグリッパフレーム2614上の真空チャックバー2612および中心枢動2660が示されている。図3および図5Aでは、Y軸キャリッジアセンブリ2620の第1の空気ベアリングパック2628Aおよび第2の空気ベアリングパック2628Bが示されている。図4Bでは、Y軸キャリッジアセンブリ最上部プレート2624の下の第1および第2の空気ベアリングパックが説明された。図5Bに示されるように、Y軸キャリッジアセンブリ側面フレーム2626は、空気ベアリングパック2628Eから2640H等のその上に搭載された複数の空気ベアリングパックを有することができる。Y軸ビーム2350の近位にあるキャリッジアセンブリのサドルアームおよび最上部プレート上に位置する空気ベアリングパックに加えて、Y軸キャリッジアセンブリ側面フレーム2626上に搭載された複数の空気ベアリングパックは、側面フレーム2626とY軸ビーム2350の対応する側面との間にベアリング支持を提供することができる。例えば、概して、図3から図5Bで図示される、本教示のY軸運動システムの種々の実施形態は、印刷システムを通して、基板の低粒子生成で低熱生成の運搬を提供することができる。
図6は、グリッパフレーム2614の近位の側面である、Y軸キャリッジアセンブリ側面フレーム2626の第2の側面2627を描写し、概して、グリッパフレーム2614が搭載されていない、グリッパ運動制御アセンブリ2650を含む、Y軸移動システムサブアセンブリを図示する。第1および第2のボイスコイルアセンブリ2630Aならびに2630Bが、Y軸キャリッジアセンブリ側面フレーム2626の第2の側面2627の対向する上端において搭載されることができる一方で、中心枢動2660は、Y軸キャリッジアセンブリ側面フレーム2626の第2の側面2627の最上中心部分の中に搭載されることができる。第1および第2のボイスコイルアセンブリ2630Aならびに2630Bは、それぞれ、第1のボイスコイルアセンブリシャフト2634Aおよび第2のボイスコイルアセンブリシャフト2634B、ならびに第1のボイスコイルアセンブリ筐体2632Aおよび第2のボイスコイルアセンブリ筐体2632Bを含むことができる。第1のボイスコイルアセンブリシャフト2634Aおよび第2のボイスコイルアセンブリシャフト2634Bのそれぞれは、止めねじ、すなわち、それぞれ、第1のボイスコイルアセンブリ止めねじ2635Aおよび第2のボイスコイルアセンブリ止めねじ2637Bを有することができ、各止めねじは、それぞれ、ボイスコイルアセンブリ止めねじ孔2621Aおよび2621Bの中へ延在するシャンクを有する。加えて、図6で描写されるように、各ボイスコイルアセンブリシャフト、すなわち、第1のボイスコイルアセンブリシャフト2634Aおよび第2のボイスコイルアセンブリシャフト2634Bは、枢動ねじおよび保持ねじ、すなわち、第1のボイスコイルアセンブリシャフト2634A用の枢動ねじ2635Aおよび保持ねじ2636Aと、第1のボイスコイルアセンブリシャフト2634B用の枢動ねじ2635Bおよび保持ねじ2636Bとを有することができる。第1および第2のボイスコイルアセンブリ2630Aならびに2630Bのための浮動式テーブルに対するグリッパアセンブリおよび基板の水平位置の初期調節に関して、枢動ねじおよび保持ねじは、グリッパアセンブリおよび基板の水平位置が正しく調節されるまで緩められることができ、次いで、枢動ねじおよび保持ねじは、締められる。ボイスコイルアセンブリ2630Aおよび2630Bを平等に調節することは、浮動式テーブルに対して+/-Zでグリッパアセンブリの位置を調節するように行われることができる(図3参照)一方で、ボイスコイルアセンブリ2630Aおよび2630Bを不平等に調節することは、浮動式テーブルに対してシータX(θ-X)でグリッパアセンブリの位置を調節するように行われることができる(図3参照)。本明細書で以前に議論されたように、本教示のボイスコイルアセンブリの種々の実施形態は、第1のボイスコイルアセンブリ2630Aの空気ベアリング2640Aおよび第2のボイスコイルアセンブリ2630Bの空気ベアリング2641A等の上部または最上部空気ベアリング、ならびに第1のボイスコイルアセンブリ2630Aの空気ベアリング2640Bおよび第2のボイスコイルアセンブリ2630Bの空気ベアリング2641B等の対向する底部空気ベアリングである、一対の空気ベアリングを利用する。各底部空気ベアリングが、各上部または最上部空気ベアリングに前負荷を加えるために使用される。
図7Aは、概して、本教示によるボイスコイルアセンブリの等角図を図示する。ボイスコイルアセンブリは、第1のボイスコイル筐体の第1の側面2631および対向するボイスコイル筐体の第2の側面2633を有し得る、ボイスコイル筐体2632、ならびにボイスコイルシャフト2634を含むことができる。ボイスコイルシャフト2634は、枢動ねじ2635および保持ねじ2636、ならびに止めねじ2637を含むことができ、その全ては、図6に関して本明細書で以前に議論されたように、浮動式テーブルに対するグリッパアセンブリの初期垂直調節で使用されることができる。図7Bでは、枢動ねじ2635を収容する孔2645を通り、保持ねじ2636を収容するスロット2646を通る枢動が見えるように、枢動ねじ2635および保持ねじ2636が除去されている。ボイスコイルアセンブリ2630は、下部空気ベアリングが上部空気ベアリングに前負荷を加えるために使用される、上部空気ベアリング2642Aおよび対向または下部空気ベアリング2642B等の一対の空気ベアリングを有することができる。ボイスコイルアセンブリ2630は、ボイスコイルアセンブリをグリッパフレームに添着するために使用され得る、ボイスコイルグリッパフレーム搭載ブロック2648を含むことができる(図4B参照)。加えて、本教示のボイスコイルアセンブリは、X方向に配向されるリニアエンコーダ2638を含むことができる。本教示のY軸運動システムの種々の実施形態は、ボイスコイルがキャリッジアセンブリに対してX方向に1~2ミクロン以内に配向されることを可能にし、本教示のY軸運動システムの種々の実施形態を利用して、Y軸ビーム上の基板の運搬中にシータZ(θ-Z)において動的調節を提供する、リニアエンコーダヘッダを利用する。加えて、図6のグリッパ運動制御アセンブリ2650の種々の実施形態について、一方のボイスコイルがシータZ(θ-Z)配向を補正するように応答する場合、他方のボイスコイルが平等な相殺様式で制御されるように、マスタ・スレーブ制御システムが、図6の第1のボイスコイルアセンブリ2630Aおよび第2のボイスコイルアセンブリ2630Bを制御するために使用されることができる。グリッパ運動制御アセンブリ2650の種々の実施形態は、基板の配向を+/-4300マイクロラジアン以内で進行のY軸と平行に維持することができる。したがって、Y軸運動システム2600のグリッパ運動制御アセンブリ2650は、例えば、基板の飛行高度によって判定される水平面内で、高度な精度で基板配向をY軸進行方向と平行に維持することができる。
図8は、図8および図9の断面図の位置を示す図4Aに類似する、グリッパアセンブリ2610、Y軸キャリッジアセンブリ最上部プレート2624、およびグリッパ運動制御アセンブリ2650を示す、Y軸運動システム2600の上面図である。
図9は、概して、ボイスコイルアセンブリを通る断面図を図示し、具体的には、ボイスコイルアセンブリ2630Bを通る断面図として図8で指定されるが、図9の断面図に関して本明細書で挙げられる任意の説明は、ボイスコイルアセンブリ2630Aに等しく適用される。ボイスコイルグリッパフレーム搭載ブロック2648Bが、ボイスコイルアセンブリ2630Bの第1の空気ベアリング2641Aと第2の空気ベアリング2641Bとの間に位置付けられて図9で描写される。第1の空気ベアリング2641Aおよび第2の空気ベアリング2641Bのそれぞれとは、空気ベアリング球形枢動部2643Aおよび2643Bが、それぞれ、関連付けられる。第1の空気ベアリング2641Aと関連付けられる空気ベアリング球形枢動部2643Aおよび第1の空気ベアリング2641Bと関連付けられる空気ベアリング球形枢動部2643Bは、第1の空気ベアリング2641Aおよび第2の空気ベアリング2641Bが搭載ブロック2648Bに対して平行配置にとどまるように、各空気ベアリングがシータX(θ-X)およびシータY(θ-Y)で浮動することを可能にする。第1の空気ベアリング2641Aと第2の空気ベアリング2641Bとの間に位置付けられることに加えて、ボイスコイルグリッパフレーム搭載ブロック2648Bはまた、ボイスコイルホルダ2647にも添着される。ボイスコイルホルダ2647およびボイスコイル磁石基部は、ボイスコイル筐体の第2の側面2633の内側に収納される。ボイスコイルホルダ2647は、コイル磁石基部2649と関連付けられるものとして図9で描写される。動作中に、ボイスコイル磁石基部2649の移動の力は、ボイスコイル磁石ホルダ2647に移転され、これは、ボイスコイルグリッパフレーム搭載ブロック2648Bに移転され、次いで、それによって、グリッパフレーム2614に移転される。本明細書で以前に議論されたように、グリッパ運動制御アセンブリ2650の種々の実施形態は、2つのボイスコイルが進行方向に対してグリッパアセンブリ配向を維持するよう同期して作用するように、2つのボイスコイルアセンブリのマスタ・スレーブ制御を使用することができる。また、図9では、真空溝2617と流体連通しているグリッパアセンブリ2610の真空マニホールド2618も描写される。図9で描写されるように、図4Bで描写される複数の真空ソケットは、真空溝2617を介して真空マニホールド2618と流体連通することができる。
図10は、概して、図8で指定されるような中心枢動アセンブリ2660を通る断面図を図示する。枢動アセンブリ2660は、第1の2664Aおよび第2の空気ブッシング2664Bを収納し得る、空気ブッシング筐体2662を含むことができる。第1の空気ブッシング2664Aおよび第2の空気ブッシング2664Bは、中心シャフト2666の周囲に構成されることができ、2つの空気ブッシングの使用が必要システム剛性を付与する。第1の空気ブッシング2664Aおよび第2の空気ブッシング2664Bは、不活性ガス等の均等なガス流が中心シャフト2666の周囲で均等に分配されることができることを確実にするように、多孔性黒鉛等の多孔性材料から加工されることができる。中心シャフト2666は、キャリッジアセンブリ最上部プレート2624に固着され得る、上部クランプ2665および下部クランプ2667によって保持されることができる。中心枢動アダプタプレート2669は、空気ブッシング筐体2662をグリッパフレーム2614に添着するように構成されることができる。その点に関して、キャリッジアセンブリ移動の結果としての空気ブッシングアセンブリ2660の任意のシータZ(θ-Z)回転が、応答してグリッパアセンブリ2610に移転させられるであろう。また、図10では、キャリッジアセンブリ空気ベアリング2638D(図4B参照)およびキャリッジアセンブリ空気ベアリング2638H(図5B参照)も描写される。
本明細書で以前に議論されたように、印刷エンクロージャ内で制御された環境を維持することは、種々のOLEDデバイスの製造に関係付けられる種々のプロセスのために最重要である。本教示のガスエンクロージャシステムの種々の実施形態によると、ガスエンクロージャアセンブリによって画定される内部容積の環境制御は、後に本明細書でさらに詳細に議論されるように、例えば、具体的波長のライトの数および配置による照明の制御、粒子制御システムの種々の実施形態を使用する粒子状物質の制御、ガス精製システムの種々の実施形態を使用する反応性ガス種の制御、ならびに熱調節システムの種々の実施形態を使用するガスエンクロージャアセンブリの温度制御を含むことができる。熱調節の一側面は、例えば、本明細書で以前に説明されたようなY軸運動システムの設計によって与えられるように、封入印刷システム内の熱負荷を最小限にすることに関する。
Y軸運動システムに加えて、図11に示される概略図に関して、熱負荷を最小限にすることはまた、空気圧平衡を利用することによって、Z軸移動プレートの移動を制御するために使用されるモータの熱負荷を最小限にすることを含むこともできる。図11では、特に負荷を受けると、Z軸モータ2305への電流を増加させることがモータ温度を上昇させるであろうため、現在駆動しているZ軸モータ2305が動作中に最適化されることができることを確実にするために、制御ループ100が使用されることができる。そのようなモータ加熱の1つの不利点は、モータおよびモータアセンブリの熱膨張による印刷精度の損失であり得る。加えて、本明細書で前述のように、熱放散の制御は、封入印刷システムの環境制御の一側面である。したがって、図11の制御ループ100は、モータ電流を最小限にするように負荷に対して自動平衡力を提供し、それによって、モータ加熱を最小限にすることによって、Z軸モータ2305上の負荷を補償することができる、空気圧平衡システム2309を含むことが示されている。
図11では、Zcmd入力105は、図1Cの第1のプリントヘッドアセンブリ2501および第2のプリントヘッドアセンブリ2502等のプリントヘッドアセンブリの指令Z軸位置である。図1Cを参照して、第1のプリントヘッドアセンブリ2501および第2のプリントヘッドアセンブリ2502が、それぞれ、第1のZ軸移動プレート2310および第2のZ軸移動プレート2312上に搭載されることができることを思い出されたい。第1のZ軸移動プレート2310および第2のZ軸移動プレート2312は、それぞれ、第1のX軸キャリッジアセンブリ2301および第2のX軸キャリッジアセンブリ2302に搭載される。その点に関して、各プリントヘッドアセンブリは、図1Cの基板2050等の基板に対してX、Z方向に位置付けられることができる。例えば、限定されないが、印刷プロセス等の例示的なプロセスステップ中に、Zcmd入力105は、モータコントローラCM110によって受信されることができ、指令Z軸位置icmd115と関連付けられる電流は、Z軸リニアモータ2305が図1Cの第1のZ軸移動プレート2310および第2のZ軸移動プレート2312等のZ軸移動プレートを移動させ得るように、モータ駆動D120に送信されることができる。Z軸方向へのZ軸移動プレートの正確な位置は、エンコーダ2303を使用して測定されることができ、次いで、正確なZ軸位置に関する情報は、指令位置に到達するまで、モータコントローラCM110の中へフィードバックされることができる。加えて、icmd115は、電流スパイクをフィルタ処理し、加えて、コントローラ応答をゲート制御するように作用し得る、低域通過フィルタLP130に送信されることができる。低域通過フィルタ出力135は、空気圧コントローラCP140に送信されることができる。次いで、空気圧コントローラCP140は、icmd115を最適化する平衡圧力PCBを算出することができる。例示的なプロセスステップ、例えば、限定されないが、本明細書で以前に議論されたようなドッキングガスケットへのプリントヘッドアセンブリのドッキング中に、図11に示されるように密閉力FSに対抗するために必要とされるモータ力FMがある。余分なモータ力は、シールが維持されることを可能にするが、モータの増加した加熱をもたらし得る、増加したモータ電流を必要とする。
図11で描写されるように、ドッキングガスケットに対するプリントヘッドアセンブリの密閉中にモータ力FMを維持するために、増加する電流に起因するであろうモータ加熱を最小限にするように、空気圧平衡力FCBが利用されることができる。垂直密閉力FSは、モータ2305の電流を連続的に検出することによって検出されることができる。密閉力FSの規模および方向は、必要とされる空気圧対抗力を計算することができ、かつ指令平衡圧力PCB145を圧力調整器R150に送信し得る、空気圧コントローラCP140に報告されることができる。次いで、圧力調整器R150は、空気圧対抗力FCBを及ぼすために、指令圧力を空気圧平衡システム2309に供給することができる。本教示によると、制御ループ100は、全ての力、すなわち、密閉力FS、固有のツール環境FE、空気圧対抗力FCB、モータ力FM、およびZ軸アセンブリに採用する重力FGの合計がゼロであるような様式で作用する。
図12Aは、その上にプリントヘッドアセンブリが搭載されていない、第1のX軸キャリッジアセンブリ2301および第2のX軸キャリッジアセンブリ2302を示す、印刷システム2000を描写する。図12Bでは、空気圧平衡システム2309が、第1の空気圧シリンダ2307Aと、第2の空気圧シリンダ2307Bとを含むことができる、ブリッジ2130に搭載されたX軸キャリッジアセンブリ2301の正面図が描写されている。制御ループ100の使用の実施例が、ガスケットとプリントヘッドアセンブリをドッキングするプロセスについて挙げられたが、制御ループ100は、多数の目的で利用されることができる。例えば、印刷動作中に、空気圧平衡システム2309等の空気圧平衡システムは、印刷中に図11のモータ2305への電流を最小限にするために、空気圧平衡制御ループの種々の実施形態に応答して、Z軸移動プレートおよび任意の関連負荷を支持するように動作することができる。加えて、図11の制御ループ100等の空気圧平衡制御ループの種々の実施形態は、印刷システムのパラメータ監視のために使用されることができる。例えば、Z軸移動プレートの滑空は、経時的に変化し、磨耗および経年劣化による増加した摩擦を生成し得る。増加した摩擦の結果としてのZ軸移動プレートモータへの増加した負荷は、空気圧平衡制御ループおよび関連システムの種々の実施形態を使用して相殺されることができる。別の非限定的実施例として、空気圧コントローラCPによって監視される圧力の変化は、故障が明白になる前に、Z軸運動システム上でスケジュールされていない保守を開始するように、品質測定基準として監視されることができる。いくつかの実施例が具体的キャリッジアセンブリに関して挙げられたが、空気圧平衡制御ループおよび関連システムの種々の実施形態は、概して、本教示の任意のキャリッジアセンブリおよび任意の負荷に適用可能であることに留意されたい。
図13で描写されるように、ガスエンクロージャ1000Aは、印刷システム2000Aを収納することができる。ガスエンクロージャシステム500Aが、図18のガスエンクロージャシステム500の種々の実施形態について説明されるような特徴を有する一方で、印刷システム2000Aは、図17の印刷システム2000について説明される全ての特徴を有することができる。印刷システム2000Aは、図13のアイソレータ2110Aおよび2110Bを含むアイソレータセット2110等のアイソレータの少なくとも2つのセットによって支持され得る、印刷システム基部2100を有することができる。Y軸運動システム2350は、印刷システム基部2100上に搭載されることができる。基板2050は、基板浮動式テーブル2200によって浮動して支持されることができる。印刷システム基部2100は、その上にブリッジ2130が搭載され得る、第1のライザ2120および第2のライザ2122を支持することができる。印刷システムブリッジ2130は、その上にプリントヘッドデバイスアセンブリ2500が搭載され得る、第1のX軸キャリッジアセンブリ2301と、その上にカメラアセンブリ2550が搭載され得る、第2のX軸キャリッジアセンブリ2302とを支持することができる。加えて、ガスエンクロージャ1000Aは、プリントヘッド管理システム2701を封入し得る補助パネルアセンブリ1330、ならびにバルクインク送達システム用の廃棄物含有システムを有することができる。補助パネルアセンブリ1330は、プリントヘッドアセンブリ開口部1342を通してガスエンクロージャ1000Aの残りの作業容積と流体連通することができる。バルクインク送達システムの種々の実施形態は、ガスエンクロージャ1000Aの外部にあり、第1のX軸キャリッジアセンブリ2301上でプリントヘッドデバイスアセンブリ2500の近位にあり得る、ローカルインク送達システムの種々の実施形態と流体連通することができる。
図14は、ローカルインク送達システム3500と流体連通することができる、バルクインク送達システム3300の種々の実施形態の概略図である。バルクインク送達システム(BIDS)3300は、第1のインク源と流体連通している第1のBIDSインク供給ラインLB1、ならびに第2のインク源と流体連通している第2のBIDSインク供給ラインLB2を含み得る、バルクインク供給システム3310を有することができる。第1のBIDSインク供給ラインLB1および第2のBIDSインク供給ラインLB2は、それぞれ、第1のBIDSインク供給安全弁VB1および第2のBIDSインク供給安全弁VB2を有することができる。第1のBIDSインク供給安全弁VB1および第2のBIDSインク供給安全弁VB2は、例えば、インク供給コンテナが交換または補充される必要があるときに、上流のラインから第1のインク供給源および第2のインク供給源を隔離するために使用されることができる。第1のBIDSインク供給弁VB3は、第1のインク供給コンテナ、インク1が使用中であるときに開放している。同様に、第2のBIDSインク供給弁VB4は、第2のインク供給コンテナ、インク2が使用中であるときに開放している。
2つのインク供給源が図14に示されているが、複数のインク供給コンテナがバルクインク供給システム3310に含まれることができ、かつインクの順次供給源の役割を果たすことができる。例えば、図14に示されるように、第1のインク供給コンテナ、インク1のインクのレベルが低レベルインジケータにあるとき、第1のインク供給コンテナ、インク1が隔離され、補充されることができるか、または交換されることができるかのいずれか一方であるように、第1のBIDSインク供給安全弁VB1が閉鎖されることができ、第1のBIDSインク供給弁VB3が閉鎖されることができる。インク1の隔離に続いて、第2のインク供給コンテナ、インク2が、図13のガスエンクロージャシステム500A等のガスエンクロージャシステム用のインク供給源の役割を果たし得るように、第2のBIDSインク供給安全弁VB2が開放されることができ、第2のBIDSインク供給弁VB4が開放されることができる。第1のBIDSインク供給ラインLB1および第2のBIDSインク供給ラインLB2は、図14に示されるように、2つの弁を使用してT字接合点において接合されることができ、または3方弁が使用されることができる。第1のBIDSインク供給ラインLB1または第2のBIDSインク供給ラインのいずれか一方は、いずれのインク供給源が使用中であるかに応じて、第3のBIDSラインLB3と流体連通することができる。第3のBIDSラインLB3は、使用されるインクの化学性質に適合する空気圧ピストンシリンジまたは計量ポンプであり得る、第1のBIDSポンプPB1と流体連通することができる。バルクインク供給システム3310からのインク流を必要とするプロセス中に、第5のBIDS弁VB5は、開放位置にあり、第3のBIDSラインLB3と第4のBIDSラインLB4との間の流動を可能にする。第4のBIDSラインLB4は、フィルタ3312を通過し、バルクインク供給システム3310の供給源内のバルクからインク中の溶解ガスを除去するために脱ガス装置と流体連通している、第5のBIDSラインLB5と流体連通している。最終的に、ガスを抜かれた後、インクは、ローカルインク送達システム3500と流体連通している、第6のBIDSラインLB6を通って流動することができる。第6のBIDSラインLB6は、図14に示されるように、ローカルインク送達システム3500の中に位置するサックバック弁によって、出口において制御されることができる。
バルクインク供給システム3310に加えて、バルクインク送達システム3300は、溶媒ライン、すなわち、第7のBIDS溶媒ラインLB7、ならびに窒素源を利用するものとして図14で描写される、不活性ガスライン、すなわち、第8のBIDSガスラインLB8を含み得る、BIDS保守システム3330を有することができる。第7のBIDS溶媒ラインLB7は、使用される溶媒の化学性質に適合する空気圧ピストンシリンジまたは計量ポンプであり得る、第2のBIDSポンプPB2と流体連通することができる。第7のBIDS溶媒ラインLB7および第8のBIDSガスラインLB8は、それぞれ、処理中に通常閉鎖位置にあるが、例えば、限定されないが、保守手順中に選択的に開放され得る、第1のBIDS保守システム安全弁VB6および第2のBIDS保守システム安全弁VB7を有することができる。例えば、保守手順中に、バルクインク供給システム3310と関連付けられるBIDS弁、すなわち、BIDS弁VB1からVB5は、閉鎖位置にとどまるであろう。溶媒を利用する保守手順が実装される場合には、溶媒ライン、すなわち、第7のBIDS溶媒ラインLB7が、以前に説明されたように、ローカルインク送達システム3500と流体連通している第6のBIDSラインLB6と流体連通し得るように、BIDS弁VB6、VB8、およびVB10が開放されることができる。加えて、保守手順中に不活性ガスが利用される場合には、不活性ガスライン、すなわち、第8のBIDSガスラインLB8が、以前に説明されたように、ローカルインク送達システム3500と流体連通している第6のBIDSラインLB6と流体連通し得るように、BIDS弁VB7、VB9、およびVB10が開放されることができる。バルクインク供給システム3310について説明されるものと同様に、第7のBIDS溶媒ラインLB7および第8のBIDSガスラインLB8は、第9のBIDSラインLB9と流体連通するように、図14に示されるように2つの弁を使用してT字接合点において接合されることができることに留意されたい。同様に、第3のBIDSラインLB3および第9のBIDSラインLB9は、第4のBIDSラインLB4と流体連通するように、図14に示されるように2つの弁を使用してT字接合点において接合されることができる。いずれの場合も、3方弁が、2つの弁を使用してT字接合点と同等の様式で使用されることができる。
図14で描写されるように、本教示の種々のシステムおよび方法によるローカルインク送達システム3500は、ローカルインク供給システム3600と、プリントヘッドインク送達システム3700と、ローカルインク廃棄物アセンブリ3800とを含むことができる。本教示の種々の実施形態について、ローカルインク供給システム3600が、第6のBIDSラインLB6を介してバルクインク送達システム3300と流体連通することができる一方で、ローカルインク廃棄物アセンブリ3800は、第10のBIDSラインLB10を通してバルクインク送達システム廃棄物アセンブリ3340と流体連通することができる。第10のBIDSラインLB10は、プリントヘッドインク送達システム3700から除去されている廃棄物の化学物質に適合する空気圧ピストンシリンジまたは計量ポンプであり得る、第3のBIDSポンプPB3を有することができる。
図15では、バルクインク送達システム3301の種々の実施形態の概略図が示されている。バルクインク送達システム3301は、ローカルインク送達システム3501と流体連通することができる。バルクインク送達システム3301の種々の実施形態について、ポンプPB1は、液体およびガス状流体を両方とも効果的に送出することができる、計量ポンプであり得る。その点に関して、バルクインク送達システム3301のバルクインク供給システム3311および保守システム3331は両方とも、流量制御のために計量ポンプPB1を利用することができる。図15で描写されるように、計量ポンプPB1は、全てが示されるように計量ポンプ弁を使用して制御される、そのうちの2本が図15に示される、3本の出力ラインの可能性とともに、3本の入力ラインを有する、制御可能マニホールドシステムを提供する。制御可能入力および出力ラインの数は、計量ポンプの種々の実施形態に従って変動し得る。本教示のバルクインク送達システムの実施形態で利用される計量ポンプの種々の実施形態は、例えば、液体およびガス状流体を両方とも制御できること、腐食および汚染を防止するように流体流と接触している耐腐食性ポリマー表面、二次汚染を防止するゼロ死容積接続、種々のインクの最小体積を使用する急速下準備のための最小保持体積、ならびにサックバック能力を伴う弁を含むことができるが、それらによって制限されない、属性を有することができる。したがって、バルクインク送達システム3301の種々の実施形態は、図14のバルクインク送達システム3300の種々の実施形態より少ない弁およびポンプを利用することができる。
図15のバルクインク送達システム(BIDS)3301は、第1のインク源と流体連通している第1のBIDSインク供給ラインLB1と、第2のインク源と流体連通している第2のBIDSインク供ラインLB2とを有し得る、バルクインク供給システム3311を有することができる。第1のBIDSインク供給ラインLB1および第2のBIDSインク供給ラインLB2は、それぞれ、図15に示されるように、マルチポート計量ポンプPB1のアセンブリの一部であり得る、第1のBIDS弁VB1および第2のBIDS弁VB2によって制御されることができる。バルクインク供給システム3311のための流量制御を提供することに加えて、最小保持体積で種々の異なる流体を制御可能に取り扱うために計量ポンプPB1が有する能力を考慮すると、計量ポンプPB1はまた、保守システム3331を制御可能に取り扱うために使用されることもできる。例えば、図15では、第3のBIDS溶媒供給ラインLB3は、溶媒源と流体連通することができ、第4のBIDSガス供給ラインLB4は、不活性ガス源、例えば、図15に示されるような窒素源と流体連通することができる。第3のBIDS溶媒供給ラインLB3および第4のBIDSガス供給ラインLB4は、それぞれ、第3のBIDS溶媒供給弁VB3および第4のBIDSガス供給弁VB4によって制御されることができる。図15で描写されるように、第3のBIDS溶媒供給ラインLB3および第4のBIDSガス供給ラインLB4は、第5のBIDS保守システム供給弁VB5によって制御され得る、第5のBIDSラインLB5と流体連通することができる。第5のBIDS保守システム供給弁VB5は、図15に示されるように、マルチポート計量ポンプPB1のアセンブリの一部であり得る。第3のBIDS溶媒供給ラインLB3および第4のBIDSガス供給ラインLB4は、図15に示されるように、2つの弁を使用してT字接合点において接合されることができ、または3方弁が使用されることができる。第3のBIDS溶媒供給弁VB3および第4のBIDS不活性ガス供給弁VB4は、後に本明細書でさらに詳細に議論されるように、処理中に通常閉鎖位置にあるが、保守手順中に選択的に開放されることができる。
最初に、図15のシステムおよび方法の種々の実施形態について、例えば、印刷手順が開始する前に、計量ポンプPB1のマニホールドシステムを通したインクラインの下準備が行われることができる。例えば、いったんインク供給が、第1のインク供給コンテナ、インク1から利用可能になると、全ての他の弁が閉鎖されたままである間に、第1のBIDSインク供給ラインLB1は、開口部第1のBIDSインク供給弁VB1およびBIDS廃棄物ライン弁VBWを開放することによって、インク1からのインクで下準備されることができる。弁状態がそのように位置付けられると、BIDS廃棄物ラインLBWを通した第1のBIDSインク供給ラインLB1とバルクインク送達システム廃棄物アセンブリ3341との間の流体連通がある、第1のBIDSインク供給ラインLB1の下準備が行われることができる。下準備後、例えば、印刷プロセスの開始中に、全ての他の弁が閉鎖されている間に、計量ポンプPB1の第1のBIDSインク供給弁VB1および第6のBIDS弁VB6が開放し得る。弁状態がそのように位置付けられると、第1のインク供給コンテナ、インク1は、ローカルインク送達システム3501と流体連通している、バルクインク送達システム3301と流体連通している。第2のBIDSラインLB2は、第1のBIDSインク供給ラインLB1を下準備するための実施例で挙げられるように、同様にインク2からのインクで下準備されることができる。
2つのインク供給源が図15に示されているが、複数のインク供給コンテナがバルクインク供給システム3311に含まれることができ、かつインクの順次供給源の役割を果たすことができる。例えば、図15に示されるように、第1のインク供給コンテナ、インク1のインクのレベルが低レベルインジケータにあるとき、第1のインク供給コンテナ、インク1が隔離され、補充されることができるか、または交換されることができるかのいずれか一方であるように、計量ポンプPB1の第1のBIDSインク供給弁VB1が閉鎖されることができる。インク1の隔離に続いて、第2のインク供給コンテナ、インク2が、図13のガスエンクロージャシステム500A等のガスエンクロージャシステム用のインク供給源の役割を果たし得るように、計量ポンプPB1の第2のBIDSインク供給弁VB2が開放されることができる。第1のBIDSインク供給ラインLB1または第2のBIDSインク供給ラインLB2のいずれか一方は、いずれのインク供給源が使用中であるかに応じて、第6のBIDSラインLB6と流体連通することができる。バルクインク供給システム3311からのインク流を必要とするプロセス中に、全ての他の弁が閉鎖されている間に、計量ポンプPB1の第1のBIDSインク供給弁VB1および第6のBIDS弁VBが開放し、第1のBIDSインク供給ラインLB1と第6のBIDSラインLB6との間の流動を可能にすることができる。第6のBIDSラインLB6は、フィルタ3312を通過し、例えば、限定されないが、バルクインク供給システム3311の供給源内のバルクからインク中の溶解ガスを除去するために脱ガス装置と流体連通している、第7のBIDSラインLB7と流体連通している。最終的に、ガスを抜かれた後、インクは、ローカルインク送達システム3501と流体連通している、第8のBIDSラインLB8を通って流動することができる。図14のバルクインク供給システム3310の第6のBIDSラインLB6と異なり、第8のBIDSラインLB8は、図15の計量ポンプPB1等の計量ポンプがそのような制御を提供することができるときに、図14に示されるようにローカルインク送達システム3500の中に位置するサックバック弁を必要としない。
本明細書で以前に議論されたように、バルクインク供給システム3311に加えて、図15のバルクインク送達システム3301は、BIDS保守システム3331を有することができる。BIDS保守システム3331は、それぞれ、第3のBIDS溶媒供給弁VB3および第4のBIDS不活性ガス供給弁VB4によって制御され得る、第3のBIDS溶媒供給ラインLB3および第4のBIDSガス供給ラインLB4を含むことができる。図15で描写されるように、第3のBIDS溶媒供給ラインLB3および第4のBIDSガス供給ラインLB4は、第5のBIDSラインLB5と流体連通することができる。第5のBIDSラインLB5は、計量ポンプPB1の第5のBIDS保守システム供給弁VB5によって制御されることができる。加えて、図15のバルクインク送達システムに関して、BIDS廃棄物ラインLBWは、バルクインク送達システム廃棄物アセンブリ3341と流体連通することができる。BIDS廃棄物ラインLBWは、計量ポンプPB1のBIDS廃棄物ライン弁VBWによって制御されることができる。第3のBIDS溶媒供給弁VB3、第4のBIDSガス供給弁VB4、第5のBIDS保守システム供給弁VB5、およびBIDS廃棄物ライン弁VBWは、処理中に通常閉鎖位置にあるが、保守手順中に選択的に開放されることができる。
例えば、保守手順中に、バルクインク供給システム3311と関連付けられる計量ポンプPB1のBIDS弁、すなわち、BIDS弁VB1、VB2、およびVB6は、閉鎖位置にとどまるであろう。溶媒パージを利用する保守手順が実装される場合には、溶媒下準備が、バルクインク送達システム廃棄物アセンブリ3341と流体連通し得る、第5のBIDSラインLB5を通して行われることができるように、BIDS弁VB3、VB5、およびVBWが開放されることができる。下準備後、例えば、ローカルインク送達システム3501内のラインの溶媒洗浄を利用する保守手順中に、次いで、溶媒が、第6のBIDSラインLB6と流体連通することができる第5のBIDSラインLB5を通って流動し得るように、BIDS廃棄物ライン弁VBWが閉鎖されることができ、BIDS弁VB3、VB5、およびVB6が開放されることができる。第6のBIDSラインLB6は、以前に説明されたように、ローカルインク送達システム3500と流体連通し、ローカルインク送達システム3501の全体を通して、最終的に、第9のBIDSラインLB9を通してバルクインク送達システム廃棄物アセンブリ3341に、溶媒流を提供する。加えて、不活性ガスを利用する保守手順が実装される場合には、不活性ガスが、第6のBIDSラインLB6と流体連通することができる第5のBIDSラインLB5を通って流動し得るように、BIDS弁VB4、VB5、およびVB6が開放されることができる。第6のBIDSラインLB6は、以前に説明されたように、ローカルインク送達システム3500と流体連通している。
図15で描写されるように、本教示の種々のシステムおよび方法によるローカルインク送達システム3501は、ローカルインク供給システム3601と、プリントヘッドインク送達システム3701と、ローカルインク廃棄物アセンブリ3801とを含むことができる。本教示の種々の実施形態について、ローカルインク供給システム3601が、第8のBIDSラインLB8を介してバルクインク送達システム3301と流体連通することができる一方で、ローカルインク廃棄物アセンブリ3801は、第9のBIDSラインLB9を通してバルクインク送達システム廃棄物アセンブリ3341と流体連通することができる。第9のBIDSラインLB9は、プリントヘッドインク送達システム3701から除去されている廃棄物の化学性質に適合する空気圧ピストンシリンジまたは計量ポンプであり得る、第2のBIDSポンプPB2を有することができる。
図16は、ローカルインク送達システム3500を伴うガスエンクロージャ1000Aを含むことができる、ガスエンクロージャシステム500Aの概略断面図を描写する。本明細書で以前に説明されたように、本教示の種々の実施形態によるローカルインク送達システム3500は、ローカルインク供給システム3600と、プリントヘッドインク送達システム3700と、ローカルインク廃棄物アセンブリ3800とを含むことができる。図16で描写されるように、第6のBIDSラインLE6は、インクがローカルインク供給システム3600の一部であるバルクインク供給リザーバに直接送達され得るように、ローカルインク送達システム3500の中に位置するサックバック弁VP1によって制御されることができる。その点に関して、本教示のバルクインク送達システムの種々の実施形態は、例えば、図1Cのプリントヘッドデバイス2505等の複数のプリントヘッドデバイスと流体連通している、分注リザーバと流体連通しているバルクインクリザーバと流体連通し得る、インクリザーバローカルインク供給システム3600のバルク供給リザーバにインク供給を直接運ぶことができる。本明細書でさらに詳細に議論されるように、プリントヘッドインク送達システム3700の種々の実施形態は、2段階インク送達アセンブリを利用することができる。また、ガスエンクロージャの内部のローカルインク廃棄物アセンブリは、バルクインク送達システムの一部であるバルクインク送達システム廃棄物アセンブリと流体連通することができる。したがって、実質的にガスエンクロージャシステムの外部にあり得る、バルクインク送達システムの種々の実施形態は、ケーブルキャリアを通して、図1Cの第1のX軸キャリッジアセンブリ2301上のプリントヘッドデバイスアセンブリ2500等のプリントヘッドアセンブリまでインクラインを及ばせることを回避する様式で、ガスエンクロージャシステムの内部のローカルインク送達システムと流体連通することができる。したがって、実質的にガスエンクロージャの外部にあるバルク補充システムは、インクおよび溶媒供給を補充すること、ならびに種々のインクおよび溶媒を運搬するラインを交換すること等の補修のためにより容易にアクセス可能である。
図17は、本教示によるプリントヘッドインク送達システムを含む、ローカルインク送
達システムの概略図である。本教示のローカルインク送達システムの種々の実施形態について、空気圧制御アセンブリIAは、一次分注リザーバICとガスおよび真空源等の種々の空気圧制御源との間の制御を提供することができる。本教示のローカルインク送達システムの種々の実施形態によると、ローカルインク送達ラインIBは、一次分注リザーバICとローカルバルクインクリザーバIDとの間に流体分配および制御を提供することが可能であり得る。一次分注リザーバICは、入力マニホールドラインIFを通して複数のプリントヘッドIEと流体連通することができる。図17の概略図では、3つのプリントヘッドが、3つのプリントヘッドデバイスアセンブリのそれぞれに対して示されている。プリントヘッドアセンブリ入力マニホールドラインIFは、プリントヘッドアセンブリ入力マニホールドIGと流体連通することができる。プリントヘッドアセンブリ入力マニホールドIGは、複数のプリントヘッドデバイスのそれぞれと流体連通することができ、各プリントヘッドデバイスは、図17のプリントヘッド1からプリントヘッド9として連続的な数である、少なくとも3つのプリントヘッドを有することができる。プリントヘッドアセンブリ入力マニホールドIGと各プリントヘッドデバイスとの間の流体連通は、プリントヘッドアセンブリマニホールド弁IGV1、IGV2、およびIGV3を使用することによって、制御されることができる。最終的に、複数のプリントヘッドアセンブリは、プリントヘッド出力マニホールドIHの一部である、プリントヘッドアセンブリ出力廃棄物ラインと流体連通することができる。プリントヘッドアセンブリ出力廃棄物ラインは、順に、バルクインク送達システム廃棄物アセンブリと流体連通している、ローカルインク廃棄物アセンブリと流体連通することができる(例えば、図14および図15参照)。プリントヘッドアセンブリ出力マニホールドIHと各プリントヘッドデバイスとの間の流体連通は、プリントヘッドアセンブリマニホールドライン弁IHV1、IHV2、およびIHV3を使用することによって、制御されることができる。
達システムの概略図である。本教示のローカルインク送達システムの種々の実施形態について、空気圧制御アセンブリIAは、一次分注リザーバICとガスおよび真空源等の種々の空気圧制御源との間の制御を提供することができる。本教示のローカルインク送達システムの種々の実施形態によると、ローカルインク送達ラインIBは、一次分注リザーバICとローカルバルクインクリザーバIDとの間に流体分配および制御を提供することが可能であり得る。一次分注リザーバICは、入力マニホールドラインIFを通して複数のプリントヘッドIEと流体連通することができる。図17の概略図では、3つのプリントヘッドが、3つのプリントヘッドデバイスアセンブリのそれぞれに対して示されている。プリントヘッドアセンブリ入力マニホールドラインIFは、プリントヘッドアセンブリ入力マニホールドIGと流体連通することができる。プリントヘッドアセンブリ入力マニホールドIGは、複数のプリントヘッドデバイスのそれぞれと流体連通することができ、各プリントヘッドデバイスは、図17のプリントヘッド1からプリントヘッド9として連続的な数である、少なくとも3つのプリントヘッドを有することができる。プリントヘッドアセンブリ入力マニホールドIGと各プリントヘッドデバイスとの間の流体連通は、プリントヘッドアセンブリマニホールド弁IGV1、IGV2、およびIGV3を使用することによって、制御されることができる。最終的に、複数のプリントヘッドアセンブリは、プリントヘッド出力マニホールドIHの一部である、プリントヘッドアセンブリ出力廃棄物ラインと流体連通することができる。プリントヘッドアセンブリ出力廃棄物ラインは、順に、バルクインク送達システム廃棄物アセンブリと流体連通している、ローカルインク廃棄物アセンブリと流体連通することができる(例えば、図14および図15参照)。プリントヘッドアセンブリ出力マニホールドIHと各プリントヘッドデバイスとの間の流体連通は、プリントヘッドアセンブリマニホールドライン弁IHV1、IHV2、およびIHV3を使用することによって、制御されることができる。
図18Aは、第1のX軸キャリッジアセンブリ2301等のプリントヘッドアセンブリ位置付けシステム上に搭載されたプリントヘッドデバイスアセンブリ2500の底面拡大斜視図である(図1Cも参照)。第1のX軸キャリッジアセンブリ2301は、図1Cの基板2050等の基板に対して印刷システムブリッジ2130上でX軸方向に位置付けられることができる。図18Aに示されるように、サービス束筐体2410は、印刷システムブリッジ2130に搭載される。サービス束筐体2410は、種々の装置およびシステムから、印刷システムを含むガスエンクロージャシステムに動作可能に接続される、種々のサービス束を含有することができる。サービス束の種々の実施形態は、ガスエンクロージャシステムの内部内に配置された種々のアセンブリおよびシステムの光学、電気、機械、および流体機能を提供するために、束ねられた光ケーブル、電気ケーブル、ワイヤ、管類、および同等物を含むことができる。印刷および保守ステップ等の種々のプロセスステップ中に、X軸キャリッジアセンブリ2301が印刷システムブリッジ2130を横断してプリントヘッドデバイスアセンブリ2500を移動させると、それに応じて種々のサービス束が移動する。したがって、そのようなサービス束の中の液体インクラインは、連続屈曲および摩耗を受ける。本教示のシステムおよび方法によると、ガスエンクロージャシステムの外部のバルクインク送達システムは、サービス束筐体2410の中に位置するサービス束を通してインクラインを及ばせる必要性を除去する、ガスエンクロージャシステムの内部のローカルインク送達供給システムと流体連通することができる。したがって、実質的にガスエンクロージャの外部にあるバルク補充システムは、インクおよび溶媒供給を補充すること、ならびに種々のラインおよび弁を補修または交換すること等の補修のためにより容易にアクセス可能である。
図18Aで描写されるように、プリントヘッドデバイスアセンブリ2500は、その中に搭載された複数のプリントヘッドデバイス2505A、2505B、および2505Cを封入し得る、プリントヘッドアセンブリエンクロージャ2503を有することができる。図1Cの印刷システム2000または図13および図16の印刷システム2000Aの
種々の実施形態について、プリントヘッドデバイスアセンブリは、約1~約60個のプリントヘッドデバイスを含むことができ、各プリントヘッドデバイスは、各プリントヘッドデバイスの中に約1~約30個のプリントヘッドを有することができる。図18Aで描写されるように、本教示のシステムおよび方法によると、プリントヘッドデバイスアセンブリ2500は、3つのプリントヘッドデバイスを有することができ、各プリントヘッドデバイスは、3つのプリントヘッドを有することができる(図17も参照)。本明細書でさらに詳細に議論されるように、継続的保守を必要とするプリントヘッドデバイスおよびプリントヘッドの数を考慮して、プリントヘッドデバイスアセンブリ2500は、プリントヘッドデバイスまたはプリントヘッドの即時配置または交換のために、保守システムを覆って位置付けられることができる。
種々の実施形態について、プリントヘッドデバイスアセンブリは、約1~約60個のプリントヘッドデバイスを含むことができ、各プリントヘッドデバイスは、各プリントヘッドデバイスの中に約1~約30個のプリントヘッドを有することができる。図18Aで描写されるように、本教示のシステムおよび方法によると、プリントヘッドデバイスアセンブリ2500は、3つのプリントヘッドデバイスを有することができ、各プリントヘッドデバイスは、3つのプリントヘッドを有することができる(図17も参照)。本明細書でさらに詳細に議論されるように、継続的保守を必要とするプリントヘッドデバイスおよびプリントヘッドの数を考慮して、プリントヘッドデバイスアセンブリ2500は、プリントヘッドデバイスまたはプリントヘッドの即時配置または交換のために、保守システムを覆って位置付けられることができる。
図18Bの底面斜視図に示されるように、プリントヘッドデバイスアセンブリ2500は、例えば、図13Aのプリントヘッドユニット1000の運動学的搭載について説明されたものと同様に、運動学搭載を使用して搭載されたプリントヘッドデバイス2505A、2505B、および2505Cを有することができる。その点に関して、後に本明細書でさらに詳細に議論されるように、図18Bのプリントヘッドデバイスアセンブリ2500等のプリントヘッドデバイスアセンブリの中への図18Bのプリントヘッドデバイス2505A、2505B、および2505C等のプリントヘッドデバイスの実施形態の垂直搭載のための運動学的搭載アセンブリの種々の実施形態は、例えば、カヌー球体およびV字ブロックアセンブリを利用することができる。図18Bでは、カヌー球体1118Aが、図18Bの各プリントヘッドデバイス2505A、2505B、および2505Cに対して描写されている。
加えて、カメラアセンブリ2551が、プリントヘッドアセンブリエンクロージャ2503の中に搭載されて示されている。本教示のシステムおよび方法の種々の実施形態について、複数のカメラが、図13のガスエンクロージャシステム500A等のガスエンクロージャシステム内の動作のリアルタイム視覚化を提供するように、種々のデバイス、装置、およびアセンブリ上に搭載されることができる。例えば、図13のカメラアセンブリ2550および図18Bのカメラアセンブリ2551は、例えば、限定されないが、ナビゲーション、ならびに点検に利用されることができる。印刷システムカメラアセンブリの種々の実施形態は、視野および解像度に関して異なる仕様を有することができる。例えば、1つのカメラが、原位置粒子点検のための線走査カメラであり得る一方で、第2のカメラは、ガスエンクロージャシステム内の基板の規則的ナビゲーションに、または基板に対するプリントヘッドデバイスアセンブリの場所に使用されることができる。規則的ナビゲーションに有用であるそのようなカメラは、約0.9Xの倍率を伴う約5.4mm×4mm~約0.45Xの倍率を伴う約10.6mm×8mmの範囲内の視野を有する、面走査カメラであり得る。なおも他の実施形態では、1つのカメラが、原位置粒子点検のための線走査カメラであり得る一方で、第2のカメラは、ガスエンクロージャシステム内の基板の精密ナビゲーションに、例えば、基板整合に、または基板に対するプリントヘッドデバイスアセンブリの精密場所に使用されることができる。精密ナビゲーションに有用であるそのようなカメラは、約7.2Xの倍率を伴う約0.7mm×0.5mmの視野を有する、面走査カメラであり得る。
図19Aおよび図19Bは、本教示のプリントヘッドデバイスの種々の実施形態による、プリントヘッドデバイス2505の種々の斜視図を描写する。本明細書で以前に説明されたように、印刷システムへのプリントヘッドユニットの運動学的搭載は、本教示のプリントヘッドユニットまたはプリントヘッドデバイスの種々の実施形態の反復可能な歪みがない位置付けを提供することができる。例えば、プリントヘッドユニット1000の運動学的搭載について説明される運動学的搭載アセンブリは、ボールおよびV字ブロック運動学的搭載アセンブリ等の点接触運動学的アセンブリを利用することができる。プリントヘッドデバイスアセンブリの中への複数のプリントヘッドデバイスの垂直搭載のための運動学的搭載アセンブリの種々の実施形態は、線接触運動学的アセンブリ、例えば、限定されないが、カヌー球体およびV字ブロック運動学的搭載アセンブリを利用することができる。線接触運動学的搭載アセンブリの種々の実施形態は、点接触を提供する同等の運動学的搭載アセンブリより実質的に多くの負荷、例えば、少なくとも100倍多くの負荷を運ぶことができる。運動学的搭載アセンブリの種々の実施形態は、プリントヘッドデバイスアセンブリの中へのプリントヘッドデバイスの垂直搭載の反復可能な歪みがない位置付けのための有意な安定性を提供するとともに、X軸方向への移動に自然に抵抗することによって、プリントヘッドデバイスアセンブリのX軸移動中に安定性を提供する。
図19Aの上面斜視図および図19Bの底面斜視図では、第1のカヌー球体1118A用の第1のカヌー球体搭載固定具1116A、ならびに第2のカヌー球体1118B用の第2のカヌー球体搭載固定具1116Bが見られることができる。第3のカヌー球体搭載固定具1116Cは、第3のカヌー球体がプリントヘッドデバイス2505の後部上に搭載されることができる、図19Aおよび図19Bで見えている。カヌー球体1118A、1118B、および1118Cのセットの位置は、いったんそれぞれがV字ブロックマウントの噛合表面内で係合させられると、図18Aおよび図18Bのプリントヘッドデバイスアセンブリ2500等のプリントヘッドデバイスアセンブリの中へのプリントヘッドデバイス2505の反復可能な歪みがない垂直底面挿入のために使用されることができる。図19Bに示されるように、各プリントヘッドデバイスは、3つのエンドユーザが選択したプリントヘッドアセンブリ200A、200B、および200Cを有することができる。プリントヘッドデバイス2505は、プリントヘッドデバイス2505の中へ入る流体ラインを接続する容易性を提供する、第1の迅速連結コネクタ1110A、ならびにプリントヘッドデバイス2505から進む流体ラインを接続する容易性を提供する、第2の迅速連結コネクタ1110Bを有することができる。ローカルインク送達システムの種々の実施形態について図17の流体システムの概略的描写に示されるように、プリントヘッドデバイスアセンブリ内の各プリントヘッドデバイス用のローカルインク送達システムからの流体連通は、プリントヘッドアセンブリマニホールド弁IGV1、IGV2、およびIGV3を使用することによって、制御されることができる。また、図17に示されるように、プリントヘッドデバイスアセンブリ内の各プリントヘッドデバイスからプリントヘッド出力マニホールドへの流体連通は、図17のプリントヘッド出力マニホールドIHの一部である、プリントヘッドアセンブリマニホールド弁IHV1、IHV2、およびIHV3を使用することによって制御されることができる。プリントヘッド出力マニホールドの種々の実施形態は、例えば、図16のローカルインク廃棄物アセンブリ3800等のローカルインク廃棄物アセンブリと流体連通することができる。図19Aおよび図19Bでは、入力プリントヘッドアセンブリマニホールド弁IGVおよび出力プリントヘッドアセンブリマニホールド弁IHVが、プリントヘッドデバイス2505に対して示されている。
図19Cは、それぞれ、図19Aおよび図19Bの第1のカヌー球体1118A、第2のカヌー球体1118B、および第3のカヌー球体1118Cのための噛合表面である、第1のV字ブロック1348A、第2のV字ブロック1348B、および第3のV字ブロック1348Cを伴うプリントヘッドデバイス運動学的搭載プレート1340を描写する。第1のV字ブロック1348A、第2のV字ブロック1348B、および第3のV字ブロック1348Cは、それぞれ、第1のV字ブロック搭載固定具1342A、第2のV字ブロック搭載固定具1342B、および第3のV字ブロック搭載固定具1342Cを使用して、プリントヘッドデバイス運動学的搭載プレート1340に添着されることができる。図19Aから図19Cで描写されるように、第1のV字ブロック1348Aは、第1のカヌー球体1118Aのための噛合表面であり、第2のV字ブロック1348Bは、第2のカヌー球体1118Bのための噛合表面であり、第3のV字ブロック1348Cは、第3のカヌー球体1118Cのための噛合表面である。図19Dは、カヌー球体およびV字ブロック運動学的マウントを使用して、プリントヘッドデバイス運動学的搭載プレート1340上に搭載されたプリントヘッドデバイス2505を伴う、プリントヘッドデバイスユニット1300を描写する。例えば、図19Dのように、図19Bに示されるような第1のカヌー球体1118Aは、第1のカヌー球体搭載固定具1116Aに搭載され、第1のV字ブロック搭載固定具1342A上に搭載される第1のV字ブロック1348A内に係合される。第1のV字ブロック搭載固定具1342Aは、本明細書で以前に説明されたように、プリントヘッドデバイス運動学的搭載プレート1340に搭載された3つのV字ブロック搭載固定具のうちの1つである。その点に関して、図19Dのプリントヘッドデバイスユニット1300のための第1のV字ブロック1348Aへの第1のカヌー球体1118Aの連結は、それぞれ、第2のV字ブロック1348Bおよび第3のV字ブロック1348Cとの第2のカヌー球体1118Bおよび第3のカヌー球体1118Cの連結を例示する。プリントヘッドデバイス運動学的搭載プレート1340に加えて、図19Dのプリントヘッドデバイスユニット1300等のプリントヘッドデバイスユニットのための搭載アセンブリの種々の実施形態は、プリントヘッドデバイス正面搭載プレート1341、ならびに第1のプリントヘッドデバイス側面搭載プレート1343Aおよび第2のプリントヘッドデバイス側面搭載プレート1343Bを含むことができる。図19Aおよび図19Bに示されるような各迅速連結コネクタは、第1のプリントヘッドデバイス側面搭載プレート1343Aに搭載された第1の迅速連結コネクタ1110Aについて図19Dで描写されるように、プリントヘッドデバイス側面搭載プレートに搭載されることができる。
本教示の種々のシステムおよび方法によると、図18Aおよび図18Bのプリントヘッドデバイス2505A、2505B、および2505C等のプリントヘッドデバイスは、手動で、または自動的に、プリントヘッドデバイスアセンブリ2500の底部から挿入されることができる。例えば、図1Dで描写されるように、プリントヘッド設置または交換は、ロボットで行われることができる。図13を参照して以前に議論されたように、ガスエンクロージャ1000A等のガスエンクロージャは、プリントヘッド管理システム2701を封入し得る、補助パネルアセンブリ1330を有することができる。図1Dでは、プリントヘッドデバイスまたはプリントヘッドの設置または交換は、ロボット2530を使用して、補助パネルアセンブリ1330において行われることができる。図1Dのプリントヘッド管理システム2701のプリントヘッド交換モジュール2713は、少なくとも1つのプリントヘッドを有するプリントヘッドデバイス用のドッキングステーション、ならびに複数のプリントヘッドデバイスおよび複数のプリントヘッド用の格納レセプタクルを含むことができる。本教示の各プリントヘッドアセンブリは、約1~約60個のプリントヘッドデバイスを含むことができ、各プリントヘッドデバイスは、約1~約30個のプリントヘッドを有することができる(例えば、限定されないが、図1Cおよび図18Aのプリントヘッドデバイスアセンブリ2500を参照)。したがって、約1~約60個のプリントヘッドデバイスを有することに加えて、本教示の印刷システムの種々の実施形態は、約1~約1800個のプリントヘッドを有することができる。本明細書で以前に議論されたように、図19Aおよび図19Bのプリントヘッドデバイス2505等のプリントヘッドデバイスは、その底面図が図1Dに示される、図23Aおよび図18Bのプリントヘッドデバイスアセンブリ2500等のプリントヘッドアセンブリ内のプリントヘッドデバイスの歪みがない底部挿入を通して、設置または交換されることができる。
図20は、ガスエンクロージャシステム500Bを示す、概略図である。本教示による、ガスエンクロージャシステム500Bの種々の実施形態は、印刷システムを収納するためのガスエンクロージャアセンブリ1000Bと、ガスエンクロージャアセンブリ1000Bと流体連通しているガス精製ループ3130と、少なくとも1つの熱調節システム3140とを備えていることができる。加えて、ガスエンクロージャシステム500Bの種々の実施形態は、OLED印刷システム用の基板浮動式テーブル等の種々のデバイスを操作するための不活性ガスを供給し得る、加圧不活性ガス再循環システム3000を有することができる。加圧不活性ガス再循環システム3000の種々の実施形態は、後に本明細書でさらに詳細に議論されるように、加圧不活性ガス再循環システム3000の種々の実施形態の供給源として、圧縮機、送風機、および2つの組み合わせを利用することができる。加えて、ガスエンクロージャシステム500Bは、ガスエンクロージャシステム500Bの内部に循環および濾過システムを有することができる(図示せず)。
図20で描写されるように、本教示によるガスエンクロージャアセンブリの種々の実施形態について、濾過システムの設計は、ガスエンクロージャアセンブリの種々の実施形態のために連続的に濾過され、内部で循環させられる不活性ガスから、ガス精製ループ3130を通して循環させられる不活性ガスを分離することができる。ガス精製ループ3130は、ガスエンクロージャアセンブリ1000Bから、溶媒除去構成要素3132へ、次いで、ガス精製システム3134への出口ライン3131を含む。次いで、溶媒ならびに酸素および水蒸気等の他の反応性ガス種が精製された不活性ガスが、入口ライン3133を通してガスエンクロージャアセンブリ1000Bに戻される。ガス精製ループ3130はまた、適切なダクトおよび接続、ならびにセンサ、例えば、酸素、水蒸気、および溶媒蒸気センサを含んでもよい。ファン、送風機、またはモータ、および同等物等のガス循環ユニットは、別個に提供され、または例えば、ガス精製ループ3130を通してガスを循環させるように、ガス精製システム3134に組み込まれることができる。ガスエンクロージャアセンブリの種々の実施形態によると、溶媒除去システム3132およびガス精製システム3134は、図20に示される概略図で別個のユニットとして示されているが、溶媒除去システム3132およびガス精製システム3134は、単一の精製ユニットとしてともに収納されることができる。
図20のガス精製ループ3130は、ガスエンクロージャアセンブリ1000Bから循環させられる不活性ガスが、出口ライン3131を介して溶媒除去システム3132を通過するように、ガス精製システム3134の上流に配置された溶媒除去システム3132を有することができる。種々の実施形態によると、溶媒除去システム3132は、図20の溶媒除去システム3132を通過する不活性ガスから溶媒蒸気を吸着することに基づく、溶媒閉じ込めシステムであってもよい。例えば、限定されないが、活性炭、分子篩、および同等物等の1つまたは複数の吸着剤層が、多種多様の有機溶媒蒸気を効果的に除去してもよい。ガスエンクロージャシステムの種々の実施形態について、溶媒除去システム3132内の溶媒蒸気を除去するために、冷却トラップ技術が採用されてもよい。本明細書で以前に議論されたように、本教示によるガスエンクロージャアセンブリの種々の実施形態について、図20のガスエンクロージャシステム500B等のガスエンクロージャシステムを通って連続的に循環する不活性ガスからのそのような種の効果的な除去を監視するために、酸素、水蒸気、および溶媒蒸気センサ等のセンサが使用されてもよい。溶媒除去システムの種々の実施形態は、1つまたは複数の吸着剤層が再生もしくは交換され得るように、活性炭、分子篩、および同等物等の吸着剤が容量に達したときを示すことができる。分子篩の再生は、分子篩を加熱すること、分子篩をフォーミングガスと接触させること、それらの組み合わせ、および同等物を伴うことができる。酸素、水蒸気、および溶媒を含む、種々の種を閉じ込めるように構成される分子篩は、加熱し、水素を含むフォーミングガス、例えば、約96%窒素および4%水素を含むフォーミングガスに暴露することによって、再生されることができ、該割合は、体積または重量による。活性炭の物理的再生は、不活性環境下で、類似加熱手順を使用して行われることができる。
任意の好適なガス精製システムが、図20のガス精製ループ3130のガス精製システム3134に使用されることができる。例えば、MBRAUN Inc.(Statham, New Hampshire)またはInnovative Technology(Amesbury, Massachusetts)から入手可能なガス精製システムが、本教示によるガスエンクロージャアセンブリの種々の実施形態に組み込むために有用であり得る。ガスエンクロージャシステム500B内の1つまたはそれを上回る不活性ガスを精製するため、例えば、ガスエンクロージャアセンブリ内のガス雰囲気全体を精製するために、ガス精製システム3134が使用されることができる。本明細書で以前に議論されたように、ガス精製ループ3130を通してガスを循環させるために、ガス精製システム3134は、ファン、送風機、またはモータ、ならびに同等物等のガス循環ユニットを有することができる。その点に関して、ガス精製システムを通して不活性ガスを移動させるための体積流量を定義し得る、エンクロージャの容積に応じて、ガス精製システムが選択されることができる。最大約4m3の容積を伴うガスエンクロージャアセンブリを有する、ガスエンクロージャシステムの種々の実施形態について、約84m3/時間で移動し得る、ガス精製システムが使用されることができる。最大約10m3の容積を伴うガスエンクロージャアセンブリを有する、ガスエンクロージャシステムの種々の実施形態について、約155m3/時間で移動し得る、ガス精製システムが使用されることができる。約52~114m3の容積を有するガスエンクロージャアセンブリの種々の実施形態について、1つよりも多くのガス精製システムが使用されてもよい。
任意の好適なガスフィルタまたは精製デバイスが、本教示のガス精製システム3134に含まれることができる。いくつかの実施形態では、ガス精製システムは、デバイスのうち1つが、保守のためにラインから外されることができ、他方のデバイスが、中断することなくシステム動作を継続するために使用され得るように、2つの並列精製デバイスを備えていることができる。いくつかの実施形態では、例えば、ガス精製システムは、1つまたはそれを上回る分子篩を備えていることができる。いくつかの実施形態では、ガス精製システムは、分子篩のうちの1つが不純物で飽和するか、またはそうでなければ十分効率的に動作していないと見なされるとき、飽和した、もしくは非効率的な分子篩を再生しながら、システムが他方の分子篩に切り替わり得るように、少なくとも第1の分子篩および第2の分子篩を備えていることができる。各分子篩の動作効率を判定するため、異なる分子篩の動作を切り替えるため、1つまたはそれを上回る分子篩を再生するため、またはそれらの組み合わせのために、制御ユニットが提供されることができる。本明細書で以前に議論されたように、分子篩は、再生および再使用されてもよい。
図20の熱調節システム3140は、冷却剤をガスエンクロージャアセンブリの中へ循環させるための流体出口ライン3141と、冷却剤を冷却装置に戻すための流体入口ライン3143とを有し得る、少なくとも1つの冷却装置3142を含むことができる。ガスエンクロージャシステム500B内のガス雰囲気を冷却するために、少なくとも1つの流体冷却装置3142が提供されることができる。本教示のガスエンクロージャシステムの種々の実施形態について、流体冷却装置3142は、冷却された流体をエンクロージャ内の熱交換器に送達し、そこで不活性ガスが、エンクロージャの内部の濾過システムに渡される。少なくとも1つの流体冷却装置もまた、ガスエンクロージャシステム500B内に封入される装置から発生する熱を冷却するように、ガスエンクロージャシステム500Bに提供されることができる。例えば、限定されないが、少なくとも1つの流体冷却装置もまた、OLED印刷システムから発生する熱を冷却するように、ガスエンクロージャシステム500Bに提供されることができる。熱調節システム3140は、熱交換またはペルチェデバイスを備えていることができ、種々の冷却能力を有することができる。例えば、ガスエンクロージャシステムの種々の実施形態について、冷却装置は、約2kW~約20kWの冷却能力を提供することができる。ガスエンクロージャシステムの種々の実施形態は、1つまたはそれを上回る流体を冷却し得る、複数の流体冷却装置を有することができる。いくつかの実施形態では、流体冷却装置は、冷却剤としていくつかの流体、例えば、限定されないが、熱交換流体として水、不凍剤、冷媒、およびそれらの組み合わせを利用することができる。関連導管およびシステム構成要素を接続する際に、適切な漏出しない係止接続が使用されることができる。
以前に議論されたように、本教示は、第1の容積を画定する印刷システムエンクロージャと、第2の容積を画定する補助エンクロージャとを含むことができる、ガスエンクロージャシステムの種々の実施形態を開示する。ガスエンクロージャシステムの種々の実施形態は、ガスエンクロージャアセンブリの一区分として密閉可能に構築し得る、補助エンクロージャを有することができる。本教示のシステムおよび方法によると、補助エンクロージャは、印刷システムエンクロージャから密閉可能に隔離されることができ、印刷システムエンクロージャを外部環境に暴露することなく、ガスエンクロージャアセンブリの外部の環境に対して開放されることができる。例えば、限定されないが、種々のプリントヘッド管理手順を行うための補助エンクロージャのそのような物理的隔離は、空気および水蒸気ならびに種々の有機蒸気等の汚染、ならびに粒子状物質汚染への印刷システムエンクロージャの暴露を排除または最小限化するように行われることができる。プリントヘッドアセンブリ上の測定および保守手順を含み得る、種々のプリントヘッド管理手順は、印刷プロセスの中断を殆どまたは全く伴わずに行われることができ、それによって、ガスエンクロージャシステムの休止時間を最小限にし、または排除する。
第1の容積を画定する印刷システムエンクロージャと、第2の容積を画定する補助エンクロージャとを有する、ガスエンクロージャシステムについては、印刷プロセスの中断を殆どまたは全く伴わずに、不活性で実質的に低粒子の環境を必要とするプロセスのためにそのような環境を持続することができるガスエンクロージャシステムを形成するように、両方の容積が、ガス循環、濾過、および精製構成要素と容易に統合されることができる。本教示の種々のシステムおよび方法によると、印刷システムエンクロージャは、印刷プロセスに影響を及ぼし得る前に、精製システムが汚染を除去することができるように十分に低い、汚染のレベルに導入されてもよい。補助エンクロージャの種々の実施形態は、ガスエンクロージャアセンブリの全容積より実質的に小さい容積であり得、外部環境への暴露後に不活性の低粒子環境を急速に回復させることができ、それによって、印刷プロセスの中断を殆どまたは全く提供しない補助エンクロージャシステムを形成するように、ガス循環、濾過、および精製構成要素と容易に統合されることができる。
加えて、補助エンクロージャの種々の実施形態は、照明、ガス循環および濾過、ガス精製、および温度自動調節構成要素等の専用の一式の環境調節システム構成要素と容易に統合されることができる。その点に関して、ガスエンクロージャアセンブリの一部として密閉可能に隔離され得る、補助エンクロージャを含む、ガスエンクロージャシステムの種々の実施形態は、印刷システムを収納するガスエンクロージャアセンブリによって画定される第1の容積と一様であるように設定される、制御された環境を有することができる。さらに、ガスエンクロージャアセンブリの一区分として密閉可能に隔離され得る、補助エンクロージャを含む、ガスエンクロージャシステムの種々の実施形態は、印刷システムを収納するガスエンクロージャアセンブリによって画定される第1の容積の制御された環境とは異なるように設定される、制御された環境を有することができる。
上記の実施例は、冷却能力および冷蔵用途を記述するが、上記の実施例はまた、加工されている基板からの不要な熱伝達を回避するため、または基板を横断する、もしくは基板の間の温度一様性の妨害を回避するため等に、制御された環境で基板の緩衝を含む用途に、または循環ガスがシステムの他の部分に類似する温度で維持されることができる用途のために、適用されることもできる。
図21Aおよび21Bは、概して、本明細書の他の場所で説明される他の実施例で参照される制御された環境を確立するために使用されることができるような、かつ浮動式テーブルとともに使用するための加圧ガスの供給を含むことができるような、非反応性ガスおよび清浄乾燥空気(CDA)源を統合して制御するためのガスエンクロージャシステムの実施例を図示する。図22Aおよび22Bは、概して、本明細書の他の場所で説明される他の実施例で参照される制御された環境を確立するために使用されることができるような、かつ浮動式テーブルとともに使用するための、例えば、加圧ガスおよび少なくとも部分的真空を提供する送風機ループを含むことができるような、非反応性ガスおよび清浄乾燥空気(CDA)源を統合して制御するためのガスエンクロージャシステムの実施例を図示する。図22Cは、概して、浮動運搬システムの一部として含まれる浮動制御ゾーンを確立するため等に、1つまたはそれを上回るガスもしくは空気源を統合して制御するためのシステムのさらなる実施例を図示する。
本明細書に説明される種々の実施例は、環境的に制御されることができる封入モジュールを含む。エンクロージャセンブリおよび対応する支持機器は、「ガスエンクロージャシステム」と称されることができ、そのようなエンクロージャセンブリは、ガスエンクロージャアセンブリの内部容積を縮小または最小限にし、同時に、本明細書に説明される堆積(例えば、印刷)、保持、装填、または処理モジュール等の印刷システム構成要素の種々の設置面積に適応するために作業容積を提供する、輪郭形成様式で構築されることができる。例えば、本教示による輪郭ガスエンクロージャアセンブリは、例えば、Gen 3.5~Gen 10の基板サイズを覆う、本教示のガスエンクロージャアセンブリの種々の実施例のための約6m3~約95m3のガスエンクロージャ容積を有することができる。本教示による輪郭ガスエンクロージャアセンブリの種々の実施例は、例えば、限定されないが、Gen 5.5~Gen 8.5基板サイズまたは他の基板サイズの印刷に有用であり得る、例えば、限定されないが、約15m3~約30m3のガスエンクロージャ容積を有することができる。補助エンクロージャの種々の実施例は、ガスエンクロージャアセンブリの一区分として構築され、制御された実質的に低粒子の環境を必要とするプロセスのためにそのような環境を持続し得るガスエンクロージャシステムを形成するように、ガス循環および濾過、ならびに精製構成要素と容易に統合されることができる。
図21Aおよび図22Aに示されるように、ガスエンクロージャシステムの種々の実施例は、加圧非反応性ガス再循環システムを含むことができる。加圧ガス再循環ループの種々の実施例は、圧縮機、送風機、およびそれらの組み合わせを利用することができる。本教示によると、ガスエンクロージャシステム内の加圧ガス再循環システムの種々の実施例を提供するために、いくつかの工学的課題が対処された。第1に、加圧非反応性ガス再循環システムを伴わないガスエンクロージャシステムの典型的動作下では、任意の漏出がガスエンクロージャシステム内で発生したならば、内部に進入する外部ガスまたは空気を防ぐために、ガスエンクロージャシステムが、外圧に対してわずかに正の内圧で(例えば、大気圧を上回って)維持されることができる。例えば、典型的動作下では、本教示のガスエンクロージャシステムの種々の実施例について、ガスエンクロージャシステムの内部は、例えば、少なくとも2mbargのエンクロージャシステムの外部の周辺雰囲気に対する圧力で、例えば、少なくとも4mbargの圧力で、少なくとも6mbargの圧力で、少なくとも8mbargの圧力で、またはより高い圧力で維持されることができる。
ガスエンクロージャシステム内の加圧ガス再循環システムを維持することは、同時に加圧ガスをガスエンクロージャシステムに連続的に導入しながら、ガスエンクロージャシステムのわずかに正の内圧を維持することに関して、動的な継続中の平衡を保つ行為を提起するため、困難であり得る。さらに、種々のデバイスおよび装置の可変要求が、本教示の種々のガスエンクロージャアセンブリおよびシステムの不規則な圧力プロファイルを生成し得る。そのような条件下で外部環境に対してわずかに正の圧力で保持されるガスエンクロージャシステムのために動的圧力平衡を維持することは、継続中の加工プロセスの完全性を提供することができる。ガスエンクロージャシステムの種々の実施例について、本教示による加圧ガス再循環システムは、圧縮機、アキュムレータ、および送風機、ならびにそれらの組み合わせのうちの少なくとも1つを利用し得る、加圧ガスループの種々の実施例を含むことができる。加圧ガスループの種々の実施例を含む、加圧ガス再循環システムの種々の実施例は、安定した定義された値において本教示のガスエンクロージャシステム内で非反応性ガスの内圧を提供し得る、特別に設計された圧力制御バイパスループを有することができる。ガスエンクロージャシステムの種々の実施例では、加圧ガス再循環システムは、加圧ガスループのアキュムレータ内のガスの圧力が事前設定された閾値圧力を超えるときに、圧力制御バイパスループを介して加圧ガスを再循環させるように構成されることができる。閾値圧力は、例えば、約25psig~約200psigの範囲内、またはより具体的には、約75psig~約125psiの範囲内、もしくはより具体的には、約90psig~約95psigの範囲内であり得る。その点に関して、特別に設計された圧力制御バイパスループの種々の実施例とともに加圧ガス再循環システムを有する、本教示のガスエンクロージャシステムは、密封ガスエンクロージャ内に加圧ガス再循環システムを有することの平衡を維持することができる。
本教示によると、種々のデバイスおよび装置は、ガスエンクロージャシステムの内部の中に配置され、加圧ガス再循環システムの種々の実施例と流体連通することができる。本教示のガスエンクロージャおよびシステムの種々の実施形態について、種々の空気動作型デバイスおよび装置の使用は、低粒子生成性能を提供することができるとともに、維持するのにあまり手がかからない。ガスエンクロージャシステムの中に配置され、種々の加圧ガスループと流体連通し得る、例示的デバイスおよび装置は、例えば、空気圧ロボット、基板浮動式テーブル、空気ベアリング、空気ブッシング、圧縮ガスツール、空気圧アクチュエータ、およびそれらの組み合わせのうちの1つまたはそれを上回るものを含むことができるが、それらによって限定されない。基板浮動式テーブル、ならびに空気ベアリングは、本教示のガスエンクロージャシステムの種々の実施例による、印刷システムを操作する種々の側面のために使用されることができる。例えば、空気ベアリング技術を利用する基板浮動式テーブルは、プリントヘッドチャンバの中の定位置に基板を移送するため、ならびに印刷プロセス中に基板を支持するために使用されることができる。
例えば、図21A、21B、22A、および22Bに示されるように、ガスエンクロージャシステム500Cおよびガスエンクロージャシステム500Dの種々の実施例は、ガスエンクロージャシステム500Cおよびガスエンクロージャシステム500Dの動作の種々の側面で使用するために非反応性ガス源3201および清浄乾燥空気(CDA)源3203を統合して制御するための外部ガスループ3200を有することができる。ガスエンクロージャシステム500Cおよびガスエンクロージャシステム500Dはまた、以前に説明されたように、内部粒子濾過およびガス循環システムの種々の実施例、ならびに外部ガス精製システムの種々の実施例も含むことができる。ガスエンクロージャシステムのそのような実施例は、ガスから種々の反応種を精製するためのガス精製システムを含むことができる。非反応性ガスのいくつかの一般的に使用されている非限定的実施例は、窒素、希ガスのうちのいずれか、およびそれらの任意の組み合わせを含むことができる。本教示によるガス精製システムの種々の実施例は、水蒸気、酸素、オゾン等の種々の反応性大気ガス、ならびに有機溶媒蒸気を含む、種々の反応種の各種のレベルを、1000ppmまたはそれより低く、例えば、100ppmまたはそれより低く、10ppmまたはそれより低く、1.0ppmまたはそれより低く、もしくは0.1ppmまたはそれより低く維持することができる。ガス源3201およびCDA源3203を統合して制御するための外部ループ3200に加えて、ガスエンクロージャアセンブリ500Cおよびガスエンクロージャシステム500Dは、ガスエンクロージャシステム500Cおよびガスエンクロージャシステム500Dの内部に配置されることができる種々のデバイスおよび装置を操作するためのガスを供給し得る、圧縮機ループ3250を有することができる。弁3274が開放位置にあるときに、ライン3272を通してガスエンクロージャアセンブリ1005と連通しているような真空システム3270もまた、提供されることができる。
図21Aの圧縮機ループ3250は、流体連通するように構成される、圧縮機3262と、第1のアキュムレータ3264と、第2のアキュムレータ3268とを含むことができる。圧縮機3262は、ガスエンクロージャアセンブリ1005から引き出されるガスを所望の圧力に圧縮するように構成されることができる。圧縮機ループ3250の入口側は、弁3256および逆止弁3258を有するライン3254を通して、ガスエンクロージャアセンブリ出口3252を介してガスエンクロージャアセンブリ1005と流体連通することができる。圧縮機ループ3250は、外部ガスループ3200を介して、圧縮機ループ3250の出口側でガスエンクロージャアセンブリ1005と流体連通することができる。アキュムレータ3264は、圧縮機3262と、外部ガスループ3200との圧縮機ループ3250の接合部との間に配置されることができ、5psigまたはそれより高い圧力を生成するように構成されることができる。第2のアキュムレータ3268は、約60Hzでの圧縮機ピストン循環による減退変動を提供するために、圧縮機ループ3250の中にあり得る。圧縮機ループ3250の種々の実施例について、第1のアキュムレータ3264が、約80ガロン~約160ガロンの間の容量を有することができる一方で、第2のアキュムレータは、約30ガロン~約60の間の容量を有することができる。ガスエンクロージャシステム500Cの種々の実施形態によると、圧縮機3262は、ゼロ進入圧縮機であり得る。種々の種類のゼロ進入圧縮機は、本教示のガスエンクロージャシステムの種々の実施例の中へ大気ガスを漏出させることなく動作することができる。ゼロ進入圧縮機の種々の実施例は、例えば、圧縮ガスを必要とする種々のデバイスおよび装置の使用を利用して、加工プロセス中に連続的に実行されることができる。
アキュムレータ3264は、圧縮機3262から圧縮ガスを受容して蓄積するように構成されることができる。アキュムレータ3264は、ガスエンクロージャアセンブリ1005の中で必要に応じて圧縮ガスを供給することができる。例えば、アキュムレータ3264は、限定されないが、空気圧ロボット、基板浮動式テーブル、空気ベアリング、空気ブッシング、圧縮ガスツール、空気圧アクチュエータ、およびそれらの組み合わせのうちの1つまたはそれを上回るもの等のガスエンクロージャアセンブリ1005の種々の構成要素のための圧力を維持するように、ガスを提供することができる。ガスエンクロージャシステム500Cについて図21Aに示されるように、ガスエンクロージャアセンブリ1005は、その中に封入された印刷システム2005を有することができる。図21Aで概略的に描写されるように、印刷システム2005は、花崗岩ステージであり得る、印刷システム基部2150によって支持されることができる。印刷システム基部2150は、チャック、例えば、限定されないが、真空チャック、圧力ポートを有する基板浮動式チャック、ならびに真空および圧力ポートを有する基板浮動式チャック等の基板支持装置を支持することができる。本教示の種々の実施例では、基板支持装置は、基板浮動式テーブル2250等の基板浮動式テーブルであり得る。基板浮動式テーブル2250は、基板の無摩擦支持に使用されることができる。低粒子生成浮動式テーブルに加えて、基板の無摩擦Y軸運搬のために、印刷システム2005は、空気ブッシングを利用するY軸運動システムを有することができる。
加えて、印刷システム2005は、低粒子生成X軸空気ベアリングアセンブリによって提供される運動制御とともに、少なくとも1つのX、Z軸キャリッジアセンブリを有することができる。例えば、種々の粒子生成線形機械ベアリングシステムの代わりに、X軸空気ベアリングアセンブリ等の低粒子生成運動システムの種々の構成要素が、使用されることができる。本教示のガスエンクロージャおよびシステムの種々の実施例について、種々の空気動作型デバイスおよび装置の使用は、低粒子生成性能を提供することができるとともに、維持するのにあまり手がかからない。圧縮機ループ3250は、加圧ガスをガスエンクロージャシステム500Cの種々のデバイスおよび装置に連続的に供給するように構成されることができる。加圧ガスの供給に加えて、空気ベアリング技術を利用する印刷システム2005の基板浮動式テーブル2250はまた、弁3274が開放位置にあるときに、ライン3272を通してガスエンクロージャアセンブリ1005と流体連通している、真空システム3270も利用する。
本教示による加圧ガス再循環システムは、使用中に加圧ガスの可変要求を補うように作用し、それによって、本教示のガスエンクロージャシステムの種々の実施例のための動的平衡を提供する、圧縮機ループ3250について図21Aに示されるような圧力制御バイパスループ3260を有することができる。本教示によるガスエンクロージャシステムの種々の実施例について、バイパスループが、エンクロージャ1005内の圧力を乱すこと、または変化させることなく、アキュムレータ3264内で一定の圧力を維持することができる。バイパスループ3260は、バイパスループ3260が使用されない限り閉鎖される、バイパスループの入口側の第1のバイパス入口弁3261を有することができる。バイパスループ3260はまた、第2の弁3263が閉鎖されるときに使用し得る、背圧調節器3266を有することもできる。バイパスループ3260は、バイパスループ3260の出口側に配置された第2のアキュムレータ3268を有することができる。ゼロ進入圧縮機を利用する圧縮機ループ3250の実施例について、バイパスループ3260は、ガスエンクロージャシステムの使用中に経時的に発生し得る、圧力のわずかな偏差を補償することができる。バイパスループ3260は、バイパス入口弁3161が開放位置にあるときに、バイパスループ3260の入口側で圧縮機ループ3250と流体連通することができる。バイパス入口弁3261が開放されたとき、圧縮機ループ3250からのガスが、ガスエンクロージャアセンブリ1005の内部内で要求されていない場合、バイパスループ3260を通して分流されるガスが、圧縮機に再循環させられることができる。圧縮機ループ3250は、アキュムレータ3264内のガスの圧力が事前設定された閾値圧力を超えるときに、バイパスループ3260を通してガスが分流するように構成される。アキュムレータ3264の事前設定された閾値圧力は、少なくとも約1立方フィート/分(cfm)の流速で約25psig~約200psig、または少なくとも約1立方フィート/分(cfm)の流速で約50psig~約150psig、または少なくとも約1立方フィート/分(cfm)の流速で約75psig~約125psig、または少なくとも約1立方フィート/分(cfm)の流速で約90psig~約95psigであり得る。
圧縮機ループ3250の種々の実施例は、可変速度圧縮機、もしくはオンまたはオフ状態のいずれか一方であるように制御され得る圧縮機等のゼロ進入圧縮機以外の種々の圧縮機を利用することができる。以前に議論されたように、ゼロ進入圧縮機は、いかなる大気反応種もガスエンクロージャシステムに導入されることができないことを確実にする。したがって、大気反応種がガスエンクロージャシステムに導入されることを防止する、任意の圧縮機構成が、圧縮機ループ3250に利用されることができる。種々の実施例によると、ガスエンクロージャシステム500Cの圧縮機3262は、例えば、限定されないが、密封筐体の中に収納されることができる。筐体内部は、ガス源、例えば、ガスエンクロージャアセンブリ1005のためのガス雰囲気を形成する同一のガスと流体連通して構成されることができる。圧縮機ループ3250の種々の実施例について、圧縮機3262は、一定の圧力を維持するように、一定の速度で制御されることができる。ゼロ進入圧縮機を利用しない圧縮機ループ3250の他の実施例では、圧縮機3262は、最大閾値圧力に達したときにオフにされ、最小閾値圧力に達したときにオンにされることができる。
ガスエンクロージャシステム500Dの図22Aでは、真空送風機3290を利用する送風機ループ3280が、ガスエンクロージャアセンブリ1005に収納される印刷システム2005の基板浮動式テーブル2250の動作のために示されている。圧縮機ループ3250について以前に議論されたように、送風機ループ3280は、加圧ガスを印刷システム2005の基板浮動式テーブル2250に連続的に供給するように構成されることができる。
加圧ガス再循環システムを利用することができるガスエンクロージャシステムの種々の実施例は、圧縮機、送風機、およびそれらの組み合わせのうちの少なくとも1つ等の種々の加圧ガス源を利用する、種々のループを有することができる。ガスエンクロージャシステム500Dの図22Aでは、圧縮機ループ3250は、高消費マニホールド3225、ならびに低消費マニホールド3215のためのガスの供給に使用され得る、外部ガスループ3200と流体連通することができる。ガスエンクロージャシステム500Dについて図22Aに示されるような本教示によるガスエンクロージャシステムの種々の実施例について、限定されないが、基板浮動式テーブル、空気圧ロボット、空気ベアリング、空気ブッシング、および圧縮ガスツール、ならびにそれらの組み合わせのうちの1つまたはそれを上回るもの等の種々のデバイスおよび装置にガスを供給するために、高消費マニホールド3225が使用されることができる。本教示によるガスエンクロージャシステムの種々の実施例について、限定されないが、アイソレータ、および空気圧アクチュエータ、ならびにそれらの組み合わせのうちの1つまたはそれを上回るもの等の種々の装置およびデバイスにガスを供給するために、低消費3215が使用されることができる。
図22Aおよび22Bのガスエンクロージャシステム500Dの種々の実施例について、風機ループ3280が、加圧ガスを基板浮動式テーブル2250の種々の実施例に供給するために利用されることができる。加圧ガスの供給に加えて、空気ベアリング技術を利用する印刷システム2005の基板浮動式テーブル2250はまた、弁3294が開放位置にあるときに、ライン3292を通してガスエンクロージャアセンブリ1005と連通している、送風機真空3290も利用する。送風機ループ3280の筐体3282は、ガスの加圧源を基板浮動式テーブル2250に供給するための第1の送風機3284、およびガスエンクロージャアセンブリ1005内のガス環境に収納される基板浮動式テーブル2250のための真空源の役割を果たす、第2の送風機3290を維持することができる。基板浮動式テーブルの種々の実施例のための加圧不活性ガスまたは真空源のいずれか一方として使用するために送風機を好適にすることができる属性は、例えば、それらが高い信頼性を有する、それらを維持するのにあまり手がかからなくする、可変速度制御を有する、広範囲の流量を有する、約100m3/時間~約2,500m3/時間の間の流速を提供することが可能な種々の実施例を含むが、それらに限定されない。送風機ループ3280の種々の実施例は、加えて、圧縮機ループ3280の入口端部に第1の隔離弁3283、ならびに送風機ループ3280の出口端部に逆止弁3285および第2の隔離弁3287を有することができる。送風機ループ3280の種々の実施例は、例えば、限定されないが、ゲート、バタフライ、針、またはボール弁であり得る、調整可能な弁3286、ならびに規定温度で送風機ループ3280から基板浮動式テーブル2250へのガスを維持するための熱交換器3288を有することができる。
図22Aは、図21Aのガスエンクロージャシステム500Cおよび図22Aのガスエンクロージャシステム500Dの動作の種々の側面で使用するために、ガス源3201および清浄乾燥空気(CDA)源3203を統合して制御するための図21Aでも示されるような外部ガスループ3200を描写する。図21Aおよび図22Aの外部ガスループ3200は、少なくとも4つの機械弁を含むことができる。これらの弁は、第1の機械弁3202と、第2の機械弁3204と、第3の機械弁3206と、第4の機械弁3208とを備えている。これらの種々の弁は、非反応性ガスおよび清浄乾燥空気(CDA)等の空気源の両方の制御を可能にする、種々の流動ラインの中の位置に位置する。本教示によると、非反応性ガスは、定義された一式の条件下で化学反応を受けない、任意のガスであり得る。非反応性ガスのいくつかの一般的に使用されている非限定的実施例は、窒素、希ガスのうちのいずれか、およびそれらの任意の組み合わせを含むことができる。内蔵ガス源3201から、内蔵ガスライン3210が延在する。内蔵ガスライン3210は、低消費マニホールド3215と流体連通している、低消費マニホールドライン3212として直線的に延在し続ける。交差線の第1の区分3214は、内蔵ガスライン3210、低消費マニホールドライン3212、および交差線の第1の区分3214の交点に位置する、第1の流動接合点3216から延在する。交差線の第1の区分3214は、第2の流動接合点3218まで延在する。圧縮機ガスライン3220は、圧縮機ループ3250のアキュムレータ3264から延在し、第2の流動接合点3218で終端する。CDAライン3222は、CDA源3203から延在し、高消費マニホールド3225と流体連通している高消費マニホールドライン3224として継続する。第3の流動接合点3226は、交差線の第2の区分3228、清浄乾燥空気ライン3222、および高消費マニホールドライン3224の交点に位置付けられる。交差線の第2の区分3228は、第2の流動接合点3218から第3の流動接合点3226まで延在する。高消費マニホールド3225を用いて、高消費である種々の構成要素を保守中にCDAに供給することができる。弁3204、3208、および3230を使用して圧縮機を隔離することにより、オゾン、酸素、および水蒸気等の反応種が、圧縮機およびアキュムレータ内のガスを汚染することを防止することができる。
図21Aおよび22Aとは対照的に、図21Bおよび22Bは、概して、圧力モニタPに連結された弁を使用して等、ガスエンクロージャアセンブリ1005の内側のガスの圧力が所望または規定範囲内で維持されることができる、構成を図示し、弁は、圧力モニタから取得される情報を使用して、ガスが別のエンクロージャ、システム、またはガスエンクロージャアセンブリ1005を囲繞する領域に排出されることを可能にする。そのようなガスは、本明細書に説明される他の実施例のように回収されて再処理されることができる。上記のように、加圧ガスもガスエンクロージャシステムに同時に導入されるため、そのような調節は、ガスエンクロージャシステムのわずかに正の内圧を維持することに役立つことができる。種々のデバイスおよび装置の可変要求は、本教示の種々のガスエンクロージャアセンブリおよびシステムの不規則な圧力プロファイルを生成し得る。したがって、図21Bおよび22Bに示されるアプローチは、エンクロージャを囲繞する環境に対してわずかな陽圧で保持されるガスエンクロージャシステムの動的圧力平衡を維持することに役立つため等に、本明細書に説明される他のアプローチに加えて、またはその代わりに、使用されることができる。
図22Cは、概して、浮動運搬システムの一部として含まれる浮動制御ゾーンを確立するため等に、1つまたはそれを上回るガスもしくは空気源を統合して制御するためのシステム500Eのさらなる実施例を図示する。図1C、図22A、および図22Bの実施例と同様に、図22Cは、概して、浮動式テーブル2250を図示する。加えて、図22Cの例証的実施例では、入力領域2201および出力領域2203が示される。領域2201、2200、2203は、例証のみのために入力、印刷、および出力と称される。そのような領域は、1つまたはそれを上回る他のモジュールの中の基板の保持、乾燥、もしくは熱処理のうちの1つまたはそれを上回るものの間等の基板の運搬もしくは基板の支持等の他の処理ステップに使用されることができる。図22Cの説明図では、第1の送風機3284Aは、浮動式テーブル装置の入力または出力領域2201もしくは2203のうちの1つまたはそれを上回るものの中で加圧ガスを提供するように構成される。そのような加圧ガスは、第1の熱交換器1502Aに連結された第1の冷却装置142Aを使用して等、温度制御されることができる。そのような加圧ガスは、第1のフィルタ1503Aを使用してフィルタ処理されることができる。温度モニタ8701Aが、第1の冷却装置142(または他の温度コントローラ)に連結されることができる。
同様に、第2の送風機3284Bは、浮動式テーブルの印刷領域2202に連結されることができる。別個の冷却装置142Bは、第2の熱交換器1502Bと、第2のフィルタ1503Bとを含む、ループに連結されることができる。第2の温度モニタ8701Bは、第2の送風機3284Bによって提供される加圧ガスの温度の独立調節を提供するために使用されることができる。本例証的実施例では、図1Cについて本明細書で以前に説明されたように、入力および出力領域2201ならびに2203は、陽圧を供給されるが、印刷領域2202は、基板位置に対する精密制御を提供するように、陽圧および真空制御の組み合わせの使用を含むことができる。例えば、陽圧および真空制御のそのような組み合わせを使用して、基板は、印刷領域2202によって画定されるゾーン内でガスエンクロージャシステム500Dによって提供される浮動ガスクッションを使用して、独占的に制御されることができる。真空は、送風機筐体3282内の第1および第2の送風機3284Aまたは3284Bのための補給ガスの少なくとも一部も提供されるような第3の送風機3290によって確立されることができる。
本明細書で説明される本開示の実施形態の種々の代替案が、本開示を実践する際に採用されてもよいことを理解されたい。例えば、化学、生物工学、高度技術、および医薬分野等の大きく異なる技術分野が、本教示から利益を享受し得る。印刷は、本教示によるガスエンクロージャシステムの種々の実施形態の有用性を例示するために使用される。印刷システムを収納し得るガスエンクロージャシステムの種々の実施形態は、限定されないが、構築および脱構築のサイクルを通した密封エンクロージャを密閉して提供すること、エンクロージャ容積の最小限化、および処理中ならびに保守中の外部から内部への即時アクセス等の特徴を提供することができる。ガスエンクロージャシステムの種々の実施形態のそのような特徴は、限定されないが、処理中に低レベルの反応種を維持することの容易性を提供する構造的完全性、ならびに保守サイクル中の休止時間を最小限化する急速エンクロージャ容積転換等の機能性に影響を及ぼし得る。したがって、パネル印刷のための有用性を提供する、種々の特徴および仕様もまた、利益を種々の技術分野に提供し得る。
本開示の実施形態が、本明細書で示され、説明されているが、そのような実施形態は、一例のみとして提供されることが当業者に明白となるであろう。ここで、多数の変化例、変更、および置換が、本開示から逸脱することなく当業者に想起されるであろう。以下の請求項は、本開示の範囲を定義し、これらの請求項およびそれらの同等物の範囲内の方法および構造は、それによって対象とされることが意図される。
Claims (19)
- インクジェットプリンタ用の基板運動システムであって、該基板運動システムは、
フレームに支持された基板握持表面と、
前記フレームに結合されたキャリッジアセンブリであって、該キャリッジアセンブリは、空気ベアリング支持体を備える、キャリッジアセンブリと、
前記フレームおよび前記キャリッジアセンブリに結合された中心枢動と、を備える基板運動システム。 - 前記基板握持表面は、真空バーの表面である、請求項1に記載の基板運動システム。
- 前記フレームは、モータによって前記キャリッジアセンブリに結合されている、請求項1に記載の基板運動システム。
- 前記真空バーは、基板に真空を結合するための複数の開口部を備える、請求項2に記載の基板運動システム。
- 前記フレームに結合された安定化装置をさらに含む、請求項1に記載の基板運動システム。
- 前記フレームは、位置調整アセンブリによって前記キャリッジアセンブリに結合される、請求項1に記載の基板運動システム。
- 前記位置調整アセンブリは、ボイスコイルを備えている、請求項6に記載の基板運動システム。
- 前記位置調整アセンブリは、前記中心枢動を中心に前記フレームを回転させる、請求項6に記載の基板運動システム。
- 前記位置調整アセンブリは、4300マイクロラジアンの精度を有する、請求項8に記載の基板運動システム。
- 前記フレームは、ボイスコイルアセンブリによって前記キャリッジアセンブリに結合されている、請求項1に記載の基板運動システム。
- 前記中心枢動は、中心シャフトの周りに配置されたガス分配器を備える、請求項1に記載の基板運動システム。
- インクジェットプリンタ用のX-Z軸運動システムであって、該X-Z軸運動システムは、
X軸キャリッジと、
Z軸モータによってX軸キャリッジに結合されたZ軸移動プレートと、
前記Z軸移動プレートと前記X軸キャリッジに結合された空気圧平衡システムと、を備えるX-Z軸運動システム。 - 前記空気圧平衡システムは、前記Z軸移動プレートと前記X軸キャリッジとの間に結合された空気圧シリンダを備える、請求項12に記載のX-Z軸運動システム。
- 達成すべきZ軸移動プレートの位置に基づいて、Z軸モータの駆動電流を決定するように構成されるコントローラをさらに備える、請求項12に記載のX-Z軸運動システム。
- 前記コントローラは、前記駆動電流を最適化する平衡圧力を決定するようにさらに構成される、請求項14に記載のX-Z軸運動システム。
- インクジェットプリンタであって、該インクジェットプリンタは、
基板支持体と、
前記基板支持体を横断するように配置されたブリッジと、
プリントヘッドアセンブリと、を備え、
前記プリントヘッドアセンブリを前記ブリッジに結合する、請求項12に記載のX-Z軸運動システム。 - 前記プリントヘッドアセンブリは、前記Z軸移動プレートに取り付けられている、請求項16に記載のインクジェットプリンタ。
- 前記基板支持体は、浮動式支持体である、請求項17に記載のインクジェットプリンタ。
- 請求項1に記載の基板運動システムをさらに備える、請求項18に記載のインクジェットプリンタ。
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