JP6050492B2 - 印刷ギャップの制御のための装置および方法 - Google Patents
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Description
本願は、2011年8月9日出願の米国仮特許出願第61/521,604号の利益を主張する米国非仮特許出願第13/570,154号の利益を主張する。本明細書に列挙されるすべての相互参照出願は、その全体が参照によって援用される。
本教示は、薄膜印刷装置および方法に関する。
種々の状況において、印刷ヘッドが、その転写面または放出ノズルと、印刷ヘッドが材料を印刷する基材表面との間に緊密に制御されたギャップを維持することが有益であり得る。そのような制御は、特に、ドライインクが堆積される表面に接触せずに、ドライインクを堆積させるために考案された熱印刷用印刷ヘッドを用いた印刷において重要である。印刷ヘッドが基材表面から遠く離れすぎている場合、印刷が過剰に拡散し得る。印刷ヘッドが基材表面に近すぎる場合、印刷が過剰に粒状になり得る。近すぎるとき、印刷ヘッドは、基材に接触さえし得、基材および印刷ヘッドの両方に損傷をもたらし得る。インクジェット印刷ヘッドと基材との間のギャップ制御もまた、インクジェット印刷において重要である。したがって、熱およびインクジェット印刷システムの両方において、基材と印刷ヘッドとの間の印刷ギャップを制御することにより、印刷結果および印刷プロセスを最適化することが望ましい。
種々の実施形態によると、本教示は、印刷ヘッドおよび印刷モジュールパッケージを保持するため、および印刷ヘッドの転写面と材料が印刷される基材との間に緊密に制御されたギャップを維持するために使用されることができるガス支持システムに関する。本システムは、外面および内面を有する側壁を有する筐体を備える。側壁は、印刷モジュールパッケージを受け取るように構成された内部空洞を規定する。内面は、内部空洞への開口部で終端することができる。側壁はまた、その外面とその内面との間に端面を有することができ、端面は、第1の複数の開口と、第2の複数の開口とを備えることができる。第1の複数の流体チャネルは、側壁内に含まれることができ、第1の複数の開口から側壁内に延在し、第1のマニホールドと流体連通することができる。第1のマニホールドは、側壁の内部、外部、または両方にあることができる。第2の複数の流体チャネルは、側壁内に含まれることができ、第2の複数の開口から側壁内に延在し、第2のマニホールドと流体連通することができる。第2のマニホールドは、側壁の内部、外部、または両方にあることができる。第1のマニホールドは、例えば、第1のポートを介して、筐体の外側の環境と流体連通することができる。第2のマニホールドは、例えば、第2のポートを介して、筐体の外側の環境と流体連通することができる。
本発明は、例えば、以下を提供する。
(項目1)
ガス支持システムであって、前記ガス支持システムは、
筐体を備え、前記筐体は、外面および内面を有する側壁を備え、前記側壁は、印刷モジュールパッケージを受け取るように構成された内部空洞を規定し、前記内面は、前記内部空洞への開口部で終端し、前記側壁はさらに、前記外面と前記内面との間に端面を有し、前記端面は、第1の複数の開口および第2の複数の開口を備え、前記側壁はさらに、前記第1の複数の開口から前記側壁内に延在して第1のマニホールドと連通する第1の複数の流体チャネルと、前記第2の複数の開口から前記側壁内に延在して第2のマニホールドと連通する第2の複数の流体チャネルとを備え、前記第1のマニホールドは、第1のポートを介して前記筐体の外側の環境と流体連通し、前記第2のマニホールドは、第2のポートを介して前記筐体の外側の環境と流体連通し、前記第1の複数の開口および前記第2の複数の開口は、前記内部空洞への前記開口部を囲んでいる、ガス支持システム。
(項目2)
前記端面はさらに、前記側壁内に延在して前記第1のマニホールドおよび第2のマニホールドと異なる第3のマニホールドと連通する第3の複数の流体チャネルを備える、項目1に記載のガス支持システム。
(項目3)
前記第3のマニホールドは、第3のポートを介して前記筐体の外側の環境と流体連通する、項目2に記載のガス支持システム。
(項目4)
前記第1の複数の開口および第2の複数の開口の個々の口径は、約1.0mm〜約10mmの平均距離だけ相互から離間されている、項目1に記載のガス支持システム。
(項目5)
前記第1の複数の開口および第2の複数の開口の口径は、約0.001インチ(0.0254mm)〜約0.1インチ(2.54mm)の平均直径を有する、項目1に記載のガス支持システム。
(項目6)
前記第1の複数の開口は、約0.005インチ(0.127mm)〜約0.025インチ(0.635mm)の平均直径を有し、前記第2の複数の開口は、約0.030インチ(0.762mm)〜約0.090インチ(2.286mm)の平均直径を有する、項目1に記載のガス支持システム。
(項目7)
前記第1の複数の流体チャネルは、加圧ガス源と流体連通し、前記第2の複数の流体チャネルは、真空源と流体連通する、項目1に記載のガス支持システム。
(項目8)
前記圧力ガス源は、加圧された不活性ガス源を備える、項目7に記載のガス支持システム。
(項目9)
前記加圧された不活性ガス源は、窒素源、希ガス源、またはそれらの組み合わせを備える、項目8に記載のガス支持システム。
(項目10)
前記筐体は、ベースプレートと、前記ベースプレートに装着されたマニホールドコンパートメントと、前記マニホールドに装着されたフェースプレートとを備え、前記フェースプレートが、前記端面を備える、項目1に記載のガス支持システム。
(項目11)
前記ベースプレートが、前記第1のポートおよび第2のポートを備え、前記マニホールドコンパートメントが、前記第1のマニホールドおよび第2のマニホールドを備える、項目10に記載のガス支持システム。
(項目12)
前記筐体は、ベースプレートと、前記ベースプレートに装着されたマニホールドコンパートメントと、前記マニホールドに装着されたフェースプレートとを備え、前記フェースプレートが、前記端面を備える、項目3に記載のガス支持システム。
(項目13)
前記ベースプレートが、前記第1のポート、第2のポート、および第3のポートを備え、前記マニホールドコンパートメントが、前記第1のマニホールド、第2のマニホールド、および第3のマニホールドを備える、項目12に記載のガス支持システム。
(項目14)
前記ベースプレートに接続され、支持体およびアクチュエータのうちの少なくとも1つへの接続のために構成されたコネクタフランジをさらに備える、項目10に記載のガス支持システム。
(項目15)
前記内部空洞への第2の開口部をさらに備え、前記第2の開口部は、前記内部空洞が、前記筐体を通る貫通孔を備えるように、前記第1の開口部と反対に位置する、項目1に記載のガス支持システム。
(項目16)
前記内部空洞内に装着された少なくとも1つの印刷モジュールパッケージをさらに備える、項目1に記載のガス支持システム。
(項目17)
前記少なくとも1つの印刷モジュールパッケージは、少なくとも1つの転写面を有する少なくとも1つの熱印刷用印刷ヘッドと、前記少なくとも1つの転写面と熱連通する少なくとも1つのヒーターとを備える、項目16に記載のガス支持システム。
(項目18)
前記少なくとも1つの印刷モジュールパッケージは、少なくとも1つのインクジェット印刷ヘッドを備える、項目16に記載のガス支持システム。
(項目19)
印刷ギャップ制御システムであって、前記印刷ギャップ制御システムは、
項目18に記載のガス支持システムと、
基材と
を備え、前記端面は、第1の平面にあり、前記少なくとも1つのインクジェット印刷ヘッドは、第2の平面にあり、前記基材の第1の平面表面は、第3の平面にあり、前記第1の平面、第2の平面、および第3の平面は、実質的に、相互に平行であり、ガス支持ギャップは、前記第1の平面と前記第3の平面との間の距離によって規定され、印刷ギャップは、前記第2の平面と前記第3の平面との間の距離によって規定され、前記端面、前記インクジェット印刷ヘッド、および前記基材の前記第1の平面表面のうちの少なくとも1つは、前記印刷ギャップのサイズを制御するように調節可能である、印刷ギャップ制御システム。
(項目20)
前記第1のガス支持システムに面した第2のガス支持システムをさらに備え、前記基材は、前記第1のガス支持システムと前記第2のガス支持システムとの間に位置決めされる、項目19に記載の印刷ギャップ制御システム。
(項目21)
前記第2のガス支持は、複数の加圧ガスチャネルと、必要に応じて、複数の真空チャネルとを備える、項目20に記載の印刷ギャップ制御システム。
(項目22)
前記ガス支持システムは、前記基材の上方に位置決めされる、項目19に記載の印刷ギャップ制御システム。
(項目23)
前記ガス支持システムは、前記基材の下方に位置決めされる、項目19に記載の印刷ギャップ制御システム。
(項目24)
ガス支持システムを使用して、印刷モジュールパッケージを第1の平面基材表面に対して位置決めすることであって、前記ガス支持システムは、筐体を備え、前記筐体は、外面および内面を有する側壁を備え、前記側壁は、印刷モジュールパッケージを受け取るように構成された内部空洞を規定し、前記内面は、前記内部空洞への開口部で終端し、前記側壁はさらに、前記外面と前記内面との間に端面を有し、前記端面は、第1の複数の開口および第2の複数の開口を備え、前記側壁はさらに、前記第1の複数の開口から前記側壁内に延在して第1のマニホールドと連通する第1の複数の流体チャネルと、前記第2の複数の開口から前記側壁内に延在して第2のマニホールドと連通する第2の複数の流体チャネルとを備え、前記第1のマニホールドは、第1のポートを介して前記筐体の外側の環境と流体連通し、前記第2のマニホールドは、第2のポートを介して前記筐体の外側の環境と流体連通する、ことと、
前記印刷モジュールパッケージを使用して、材料を前記第1の平面基材表面上に印刷することと
を含む、方法。
(項目25)
前記第1の複数の開口および前記第2の複数の開口は、前記内部空洞への前記開口部を囲んでいる、項目24に記載の方法。
(項目26)
前記印刷は、固体転写印刷を含む、項目24に記載の方法。
(項目27)
前記印刷は、インクジェット印刷を含む、項目24に記載の方法。
(項目28)
前記位置決めすることは、前記第1のマニホールドから、前記第1の複数の流体チャネルを通して、流体の正の流動を維持することと、前記第2の複数の流体チャネル内へ、前記第2のマニホールドを通して、流体の負の流動を維持することとを含む、項目24に記載の方法。
(項目29)
前記印刷モジュールパッケージは、印刷ヘッド転写面またはインクジェットノズルオリフィスを備え、前記印刷ヘッド転写面または前記インクジェットノズルオリフィスは、前記第1の平面基材表面に面し、印刷ギャップだけ相互から離間され、前記位置決めすることは、前記第1のマニホールドおよび第2のマニホールドのうちの少なくとも1つを通る流体の流動を制御することによって、前記印刷ギャップのサイズを制御することを含む、項目24に記載の方法。
(項目30)
前記印刷ギャップは、約5μm〜約100μmの距離を有する、項目29に記載の方法。
(項目31)
前記印刷ギャップは、約20μm〜約30μmの距離を有する、項目29に記載の方法。
(項目32)
前記印刷ギャップは、約25μmの距離を有する、項目29に記載の方法。
(項目33)
前記第1の複数の流体チャネルを通して、約30psig(206.843kPa)〜約90psig(620.528kPa)の圧力で不活性ガスを流動させることをさらに含む、項目24に記載の方法。
(項目34)
前記第2の複数の流体チャネルを通して、約−5.0psig(−34.4738kPa)〜約−13psig(−89.6318kPa)の負圧で真空を引くことをさらに含む、項目24に記載の方法。
(項目35)
第2の平面基材表面に隣接して、かつ前記第1のガス支持システムに対向して第2のガス支持システムを位置決めすることであって、前記第2のガス支持システムは、前記第1の平面基材表面を位置決めし、所望の印刷ギャップを維持するように構成されている、ことをさらに含む、項目24に記載の方法。
(項目36)
前記ガス支持システムは、前記基材の上方に位置決めされる、項目24に記載の方法。
(項目37)
前記ガス支持システムは、前記基材の下方に位置決めされる、項目24に記載の方法。
本教示の種々の実施形態によると、ガス支持システムは、側壁を有する筐体を備え、側壁は、外面および内面を備える。側壁は、印刷モジュールパッケージを受け取るように構成される内部空洞を規定する。内面は、上部、底部、または両方で終端し、内部空洞への開口部を規定することができる。内部空洞は、筐体を通る貫通孔を形成することができる、または一端に単一開口部のみを有することができる。側壁はまた、その外面とその内面との間に端面を有することができ、端面は、第1の複数の開口および第2の複数の開口を備えることができる。第1の複数の流体チャネルは、側壁内に含まれることができ、第1の複数の開口から側壁内に延在し、第1のマニホールドと流体連通することができる。第2の複数の流体チャネルは、側壁内に含まれることができ、第2の複数の開口から側壁内に延在し、第2のマニホールドと流体連通することができる。第1のマニホールドおよび第2のマニホールドはそれぞれ、独立して、側壁の内部、側壁の外部、または両方にあることができる。第1のマニホールドは、例えば、第1のポートを介して、筐体の外側の環境と流体連通することができる。第2のマニホールドは、例えば、第2のポートを介して、筐体の外側の環境と流体連通することができる。管類等の導管は、マニホールドのそれぞれと流体連通することができ、さらに、加圧ガスの供給源、真空源、または両方に接続されることができる。第1の複数の開口および第2の複数の開口は、内部空洞への開口部を囲むように配列されることができる。内部空洞は、正方形、長方形、丸形、または任意の他の形状である断面形状を有することができる。開口は、2つの側面、3つの側面、4つの側面、または少なくとも5つの側面において、内部空洞への開口部を囲むことができる。
Claims (30)
- ガス支持システムであって、前記ガス支持システムは、
印刷ギャップを制御するように構成された第1のガス支持システムであって、前記第1のガス支持システムは、筐体を備え、前記筐体は、外面および内面を有する側壁を備え、前記側壁は、印刷モジュールパッケージを受け取るように構成された内部空洞を規定し、前記内面は、前記内部空洞への開口部で終端し、前記側壁はさらに、前記外面と前記内面との間に端面を有し、前記端面は、第1の複数の開口および第2の複数の開口を備え、前記側壁はさらに、前記第1の複数の開口から前記側壁内に延在して第1のマニホールドと連通する第1の複数の流体チャネルと、前記第2の複数の開口から前記側壁内に延在して第2のマニホールドと連通する第2の複数の流体チャネルとを備え、前記第1のマニホールドは、第1のポートを有するように構成されており、前記第2のマニホールドは、第2のポートを有するように構成されており、前記第1の複数の開口および前記第2の複数の開口は、前記内部空洞への前記開口部を囲んでいる、第1のガス支持システムと、
前記第1のガス支持システムに面する第2のガス支持システムであって、前記第2のガス支持システムは、前記第1のガス支持システムと前記第2のガス支持システムとの間に基材の位置を支持するように構成されている、第2のガス支持システムと
を備える、ガス支持システム。 - 前記第1のガス支持システムの前記端面はさらに、前記側壁内に延在して前記第1のマニホールドおよび第2のマニホールドと異なる第3のマニホールドと連通する第3の複数の流体チャネルを備える、請求項1に記載のガス支持システム。
- 前記第1のガス支持システムの前記第3のマニホールドは、第3のポートを有するように構成されている、請求項2に記載のガス支持システム。
- 前記第1のガス支持システムの前記第1の複数の開口および第2の複数の開口の個々の開口は、約1.0mm〜約10mmの平均距離だけ相互から離間されている、請求項1に記載のガス支持システム。
- 前記第1のガス支持システムの前記第1の複数の開口および第2の複数の開口の口径は、約0.001インチ(0.0254mm)〜約0.1インチ(2.54mm)の平均直径を有する、請求項1に記載のガス支持システム。
- 前記第1のガス支持システムの前記第1の複数の開口は、約0.005インチ(0.127mm)〜約0.025インチ(0.635mm)の平均直径を有し、前記第2の複数の開口は、約0.030インチ(0.762mm)〜約0.090インチ(2.286mm)の平均直径を有する、請求項1に記載のガス支持システム。
- 前記第1のガス支持システムの前記第1のポートは、加圧ガス源と流体連通し、前記第2のポートは、真空源と流体連通する、請求項1に記載のガス支持システム。
- 前記第1のガス支持システムの前記加圧ガス源は、加圧された不活性ガス源を備える、請求項7に記載のガス支持システム。
- 前記加圧された不活性ガス源は、窒素源、希ガス源、またはそれらの組み合わせを備える、請求項8に記載のガス支持システム。
- 前記第1のガス支持システムの前記筐体は、ベースプレートと、前記ベースプレートに装着されたマニホールドコンパートメントと、前記マニホールドに装着されたフェースプレートとを備え、前記フェースプレートが、前記端面を備える、請求項1に記載のガス支持システム。
- 前記ベースプレートが、前記第1のポートおよび第2のポートを備え、前記マニホールドコンパートメントが、前記第1のマニホールドおよび第2のマニホールドを備える、請求項10に記載のガス支持システム。
- 前記筐体は、ベースプレートと、前記ベースプレートに装着されたマニホールドコンパートメントと、前記マニホールドに装着されたフェースプレートとを備え、前記フェースプレートが、前記端面を備える、請求項3に記載のガス支持システム。
- 前記ベースプレートが、前記第1のポート、第2のポート、および第3のポートを備え、前記マニホールドコンパートメントが、前記第1のマニホールド、第2のマニホールド、および第3のマニホールドを備える、請求項12に記載のガス支持システム。
- 前記ベースプレートに接続され、支持体およびアクチュエータのうちの少なくとも1つへの接続のために構成されたコネクタフランジをさらに備える、請求項10に記載のガス支持システム。
- 前記第1のガス支持システムの前記内部空洞への第2の開口部をさらに備え、前記第2の開口部は、前記内部空洞が、前記筐体を通る貫通孔を備えるように、前記第1の開口部と反対に位置する、請求項1に記載のガス支持システム。
- 前記第1のガス支持システムの前記内部空洞内に装着された少なくとも1つの印刷モジュールパッケージをさらに備える、請求項1に記載のガス支持システム。
- 前記少なくとも1つの印刷モジュールパッケージは、少なくとも1つの転写面を有する少なくとも1つの熱印刷用印刷ヘッドと、前記少なくとも1つの転写面と熱連通する少なくとも1つのヒーターとを備える、請求項16に記載のガス支持システム。
- 前記少なくとも1つの印刷モジュールパッケージは、少なくとも1つのインクジェット印刷ヘッドを備える、請求項16に記載のガス支持システム。
- 印刷ギャップ制御システムであって、前記印刷ギャップ制御システムは、
請求項18に記載のガス支持システム
を備え、前記第1のガス支持システムについて、前記端面は、第1の平面にあり、前記少なくとも1つのインクジェット印刷ヘッドは、第2の平面にあり、前記基材の第1の平面表面は、第3の平面にあり、前記第1の平面、第2の平面、および第3の平面は、実質的に、相互に平行であり、ガス支持ギャップは、前記第1の平面と前記第3の平面との間の距離によって規定され、印刷ギャップは、前記第2の平面と前記第3の平面との間の距離によって規定され、前記端面、前記インクジェット印刷ヘッド、および前記基材の前記第1の平面表面のうちの少なくとも1つは、前記印刷ギャップのサイズを制御するように調節可能である、印刷ギャップ制御システム。 - 第1のガス支持システムを使用して、印刷モジュールパッケージを第1の平面基材表面に対して位置決めすることであって、前記第1のガス支持システムは、筐体を備え、前記筐体は、外面および内面を有する側壁を備え、前記側壁は、印刷モジュールパッケージを受け取るように構成された内部空洞を規定し、前記内面は、前記内部空洞への開口部で終端し、前記側壁はさらに、前記外面と前記内面との間に端面を有し、前記端面は、第1の複数の開口および第2の複数の開口を備え、前記側壁はさらに、前記第1の複数の開口から前記側壁内に延在して第1のマニホールドと連通する第1の複数の流体チャネルと、前記第2の複数の開口から前記側壁内に延在して第2のマニホールドと連通する第2の複数の流体チャネルとを備え、前記第1のマニホールドは、第1のポートを有するように構成されており、前記第2のマニホールドは、第2のポートを有するように構成されており、前記位置決めすることは、前記第1のマニホールドおよび第2のマニホールドのうちの少なくとも1つを通る流体の流動を制御することを含む、ことと、
第2の平面基材表面に隣接して、かつ、前記第1のガス支持システムと反対に第2のガス支持システムを位置決めすることであって、前記第2のガス支持システムは、前記第1の平面基材表面を位置決めし、かつ所望の印刷ギャップを維持するように構成されている、ことと、
前記印刷モジュールパッケージを使用して、材料を前記第1の平面基材表面上に印刷することと
を含む、方法。 - 前記第1のガス支持システムの前記第1の複数の開口および前記第2の複数の開口は、前記内部空洞への前記開口部を囲んでいる、請求項20に記載の方法。
- 前記印刷は、固体転写印刷を含む、請求項20に記載の方法。
- 前記印刷は、インクジェット印刷を含む、請求項20に記載の方法。
- 前記印刷モジュールパッケージを位置決めすることは、前記第1のガス支持システムの前記第1のマニホールドから、前記第1の複数の流体チャネルを通して、流体の正の流動を維持することと、前記第2の複数の流体チャネル内へ、前記第2のマニホールドを通して、流体の負の流動を維持することとを含む、請求項20に記載の方法。
- 前記印刷モジュールパッケージは、印刷ヘッド転写面またはインクジェットノズルオリフィスを備え、前記印刷ヘッド転写面または前記インクジェットノズルオリフィスは、前記第1の平面基材表面に面し、印刷ギャップだけ相互から離間され、前記第1のマニホールドおよび第2のマニホールドのうちの少なくとも1つを通る流体の流動を制御することは、前記印刷ギャップのサイズを制御する、請求項20に記載の方法。
- 前記印刷ギャップは、約5μm〜約100μmの距離を有する、請求項25に記載の方法。
- 前記印刷ギャップは、約20μm〜約30μmの距離を有する、請求項25に記載の方法。
- 前記印刷ギャップは、約25μmの距離を有する、請求項25に記載の方法。
- 前記第1のガス支持システムの前記第1の複数の流体チャネルを通して、約30psig(206.843kPa)〜約90psig(620.528kPa)の圧力で不活性ガスを流動させることをさらに含む、請求項20に記載の方法。
- 前記第1のガス支持システムの前記第2の複数の流体チャネルを通して、約−5.0psig(−34.4738kPa)〜約−13psig(−89.6318kPa)の負圧で真空を引くことをさらに含む、請求項20に記載の方法。
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