JP6596110B2 - インクジェット印刷システムと共に使用するための印刷ヘッドユニットアセンブリ - Google Patents
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Description
本願は、米国仮特許出願第61/625,659号(2012年4月17日出願)の利益を主張し、米国仮特許出願第61/646,159号(2012年5月11日出願)の利益を主張し、さらに、米国仮特許出願第61/697,479号(2012年9月6日出願)の利益を主張する。本明細書に挙げら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。
本教示の分野は、産業用インクジェット薄膜印刷システムにおいて使用するための相互交換可能な印刷ヘッドユニットアセンブリに関する。
本教示によると、印刷ヘッドユニットアセンブリの種々の実施形態は、印刷ヘッドユニットと、装着およびクランプ締めアセンブリと、インターフェースアセンブリとを含むことができる。本教示の印刷ヘッドユニットアセンブリの種々の実施形態に関して、印刷ヘッドユニットと装着およびクランプ締めアセンブリとは、印刷システム内における印刷ヘッドユニットの再現可能な歪みのない位置決めを提供することができる。本教示の印刷ヘッドユニットアセンブリの種々の実施形態では、印刷ヘッドユニットおよびインターフェースアセンブリは、印刷システムと種々の印刷ヘッドユニットとの容易な相互交換性を可能にする特徴を有することができる。印刷システム内における印刷ヘッドユニットの歪みのない、再現可能な位置決めを提供する容易な相互交換性は、標的薄膜プロセスを提供する際の順応性ならびに信頼性のある高処理量生産印刷を可能にする。
本明細書は、例えば、以下の項目も提供する。
(項目1)
産業用インクジェット印刷のための印刷ヘッドユニットであって、前記印刷ヘッドユニットは、
流体システムであって、前記流体システムは、
制御の配分を提供する気体マニホールドブロックのアセンブリであって、前記気体マニホールドブロックは、第1の表面および第2の表面を含み、複数のチャネルをその中に加工され、前記気体マニホールドブロックは、弁、リザーバ、真空源、および、不活性ガス源から選択されたマニホールド構成要素と連絡するためにポート接続されている、気体マニホールドブロックのアセンブリと、
流体マニホールドブロックのアセンブリであって、前記流体マニホールドブロックのアセンブリは、第1の表面および第2の表面を備え、複数のチャネルをその中に加工され、前記流体マニホールドブロックのアセンブリは、弁、リザーバ、印刷ヘッド、および、廃棄システムから選択されたマニホールド構成要素と連絡するためにポート接続されている、流体マニホールドブロックのアセンブリと、
少なくとも1つの入口ポートおよび少なくとも1つの出口ポートを含む一次分配リザーバであって、前記一次分配リザーバは、前記気体マニホールドブロックのアセンブリおよび前記流体マニホールドブロックのアセンブリと流体連絡している、一次分配リザーバと
を備える、流体システムと、
電気相互接続部を受け取るための第1の表面と、前記気体マニホールドブロックの前記第1の表面に隣接する第2の表面とを含む電気インターフェースプレートであって、前記電気相互接続部を受け取るための第1の表面は、迅速結合式に適合されている、電気インターフェースプレートと、
前記流体マニホールドブロックのアセンブリの前記第2の表面に隣接する第1の部材と、印刷ヘッドアセンブリを受け取るように構成された第2の部材とを備えるアダプタプレートマニホールドアセンブリであって、前記アダプタプレートマニホールドアセンブリは、前記一次分配リザーバおよび前記印刷ヘッドアセンブリと流体連絡している、アダプタプレートマニホールドアセンブリと
を備える、印刷ヘッドユニット。
(項目2)
前記気体マニホールドブロックと、弁、リザーバ、真空源、および、不活性ガス源から選択されたマニホールド構成要素との間の連絡は、Oリングシールを伴うポート接続を備える、項目1に記載の印刷ヘッドユニット。
(項目3)
前記流体マニホールドブロックのアセンブリと、弁、リザーバ、印刷ヘッド、および、廃棄システムから選択されたマニホールド構成要素との間の連絡は、Oリングシールを伴うポート接続を備える、項目1に記載の印刷ヘッドユニット。
(項目4)
前記アダプタプレートマニホールドアセンブリは、前記印刷ヘッドユニットを運動学的マウントに装着するための嵌合表面を提供する、項目1に記載の印刷ヘッドユニット。
(項目5)
前記印刷ヘッドユニットは、前記印刷ヘッドユニットに関連する動作情報にアクセスするための識別コードを有する、項目1に記載の印刷ヘッドユニット。
(項目6)
前記印刷ヘッドユニットに関連する前記動作情報は、メモリデバイス上にある、項目5に記載の印刷ヘッドユニット。
(項目7)
前記メモリは、前記印刷ヘッドユニット上に位置するデバイスである、項目6に記載の印刷ヘッドユニット。
(項目8)
少なくとも1つの入口ポートおよび少なくとも1つの出口ポートを含むバルクインクリザーバをさらに備え、前記バルクインクリザーバは、前記一次分配リザーバおよび前記流体マニホールドブロックのアセンブリと流体連絡している、項目1に記載の印刷ヘッドユニット。
(項目9)
前記一次分配リザーバは、前記一次分配リザーバのための定義された充填レベルを維持するための少なくとも1つの液体レベルインジケータを有し、前記バルクリザーバからのインクは、前記一次分配リザーバを前記定義された充填レベルに継続的に補充する、項目1に記載の印刷ヘッドユニット。
(項目10)
迅速結合式に適合されている、前記電気インターフェースプレートの前記第1の表面は、ポゴピンパッドを含む、項目1に記載の印刷ヘッドユニット。
(項目11)
前記気体マニホールドブロックのアセンブリは、
真空アセンブリと連絡している第1のマニホールドポートと、不活性ガス源と連絡している第2のマニホールドポートと、前記一次分配ユニットの前記入口ポートと流体連絡している第3のマニホールドポートと、
前記気体マニホールドブロックのアセンブリの第1の弁であって、前記第1の弁は、前記不活性ガス源と前記一次分配リザーバとの間の流体連絡と、第2の弁と前記一次分配リザーバとの間の流体連絡との両方を制御し、前記気体マニホールドブロックのアセンブリの第2の弁は、前記第1の弁と前記真空アセンブリとの間の連絡を制御する、第1の弁と
を備える、項目1に記載の印刷ヘッドユニット。
(項目12)
前記流体マニホールドブロックのアセンブリは、
前記一次分配リザーバの出口ポートと流体連絡している第1のマニホールドポートおよび前記インクジェットヘッドアセンブリの入口ポートと流体連絡している第2のマニホールドポートであって、前記流体マニホールドブロックの第1の弁は、前記一次分配ユニットと前記インクジェットヘッドアセンブリとの間の連絡を制御する、第1のマニホールドポートおよび第2のマニホールドポートと、
インクジェットヘッドアセンブリの出口ポートと流体連絡している第3のマニホールドポートおよび廃棄物排出管と流体連絡している第4のマニホールドポートであって、前記流体マニホールドブロックの第2の弁は、前記インクジェットヘッドアセンブリと前記廃棄物排出管との間の連絡を制御する、第3のマニホールドポートおよび第4のマニホールドポートと
を備える、項目11に記載の印刷ヘッドユニット。
(項目13)
前記流体マニホールドブロックのアセンブリは、
入口ポート、孔、および、出口ポートを含むバルクリザーバであって、前記バルクリザーバは、前記一次分配リザーバと流体連絡している、バルクリザーバと、
前記バルクリザーバの出口ポートと流体連絡している第1のマニホールドポートおよび一次分配リザーバの入口ポートと流体連絡している第2のマニホールドポートであって、前記流体マニホールドブロックの第1の弁は、前記バルクリザーバと前記一次分配ユニットとの間の連絡を制御する、第1のマニホールドポートおよび第2のマニホールドポートと、
前記一次分配リザーバの出口ポートと流体連絡している第3のマニホールドポートおよび前記インクジェットヘッドアセンブリの入口ポートと流体連絡している第4のマニホールドポートであって、前記流体マニホールドブロックの第2の弁は、前記一次分配ユニットと前記インクジェットヘッドアセンブリとの間の連絡を制御する、第3のマニホールドポートおよび第4のマニホールドポートと、
インクジェットヘッドアセンブリの出口ポートと流体連絡している第5のマニホールドポートおよび廃棄物排出管と流体連絡している第6のマニホールドポートであって、前記流体マニホールドブロックの第3の弁は、前記インクジェットヘッドアセンブリと前記廃棄物排出管との間の連絡を制御する、第5のマニホールドポートおよび第6のマニホールドポートと
を備える、項目11に記載の印刷ヘッドユニット。
(項目14)
前記一次分配リザーバのための定義された充填レベルを維持するための液体レベルインジケータをさらに備え、前記バルクリザーバからのインクは、前記一次分配リザーバを前記定義された充填レベルに継続的に補充する、項目13に記載の印刷ヘッドユニット。
本教示は、種々の印刷プロセスのために使用され得る、産業用インクジェット薄膜印刷システムにおいて使用するための印刷ヘッドユニットアセンブリの実施形態を開示する。本教示の印刷ヘッドユニットの種々の実施形態アセンブリは、印刷ヘッドユニットと、装着およびクランプ締めアセンブリと、インターフェースアセンブリとを含むことができる。本教示によると、本明細書に開示されるデバイス、装置、システム、および方法は、例えば、限定ではないが、種々の印刷プロセスを開発すること、および、効率的な生産規模の印刷を提供することのために有用であり得る。
Claims (28)
- 基材上にインクを印刷するための印刷システムであって、前記印刷システムは、
基材と印刷ヘッドとの間の相対的な移送を提供するためのモーションシステムと、
複数のモジュール式印刷ヘッドユニットと、
印刷を実行するために前記複数のモジュール式印刷ヘッドユニットのうちの選択された1つのモジュール式印刷ヘッドユニットに前記モーションシステムを選択的に係合するため、および、前記複数のモジュール式印刷ヘッドユニットのうちの前記選択された1つのモジュール式印刷ヘッドユニットから前記モーションシステムを選択的に係脱するための機械的インターフェースであって、前記機械的インターフェースは、前記複数のモジュール式印刷ヘッドユニットのうちの前記選択された1つのモジュール式印刷ヘッドユニットの受け取りおよびクランプ締めをするための装着およびクランプ締めアセンブリと、前記複数のモジュール式印刷ヘッドユニットのうちの前記選択された1つのモジュール式印刷ヘッドユニットに係合するためのインターフェースアセンブリとを備える、機械的インターフェースと、
前記複数のモジュール式印刷ヘッドユニットのうちの前記選択された1つのモジュール式印刷ヘッドユニットが前記モーションシステムから係脱しているときに前記複数のモジュール式印刷ヘッドユニットのうちの1つのモジュール式印刷ヘッドユニットにインクを再供給するためのインクシステムと、
電気制御インターフェースおよび気体システムであって、各々は、前記モーションシステムに係合しているときに前記複数のモジュール式印刷ヘッドユニットのうちの前記選択された1つのモジュール式印刷ヘッドユニットに接続されるものである、電気制御インターフェースおよび気体システムと
を備え、
前記インターフェースアセンブリは、
前記複数のモジュール式印刷ヘッドユニットのうちの前記選択された1つのモジュール式印刷ヘッドユニットが前記モーションシステムに係合しているときに前記複数のモジュール式印刷ヘッドユニットのうちの前記選択された1つのモジュール式印刷ヘッドユニットに前記気体システムを接続するための気体結合と、
前記複数のモジュール式印刷ヘッドユニットのうちの前記選択された1つのモジュール式印刷ヘッドユニットが前記モーションシステムに係合しているときに前記電気制御インターフェースを前記複数のモジュール式印刷ヘッドユニットのうちの前記選択された1つのモジュール式印刷ヘッドユニットに電気的に接続するため、および、前記電気制御インターフェースから前記複数のモジュール式印刷ヘッドユニットのうちの前記選択された1つのモジュール式印刷ヘッドユニットに点火パルスを提供するための電気結合と
を備え、
前記複数のモジュール式印刷ヘッドユニットのうちの前記選択された1つのモジュール式印刷ヘッドユニットに特有の較正データは、対応するモジュール式印刷ヘッドユニットに搭載されたメモリに記憶されている、印刷システム。 - 前記印刷システムは、スプリット軸印刷システムであり、前記モーションシステムは、第1のモーションシステムであり、前記印刷システムは、さらに、前記スプリット軸印刷システムに対して前記基材を移送するための第2のモーションシステムを備える、請求項1に記載の印刷システム。
- 前記印刷システムは、さらに、周囲空気に対して印刷の間において前記基材および前記複数のモジュール式印刷ヘッドユニットのうちの前記選択された1つのモジュール式印刷ヘッドユニットを封入するためのガス封入体を備える、請求項1に記載の印刷システム。
- 前記複数のモジュール式印刷ヘッドユニットのうちの前記選択された1つのモジュール式印刷ヘッドユニットに搭載された前記メモリは、また、前記複数のモジュール式印刷ヘッドユニットのうちの前記選択された1つのモジュール式印刷ヘッドユニットを一意に識別する識別コードを記憶するものである、請求項1に記載の印刷システム。
- 前記気体システムは、真空または加圧ガスのうちの少なくとも1つを提供するものである、請求項1に記載の印刷システム。
- 前記インクは、前記基材上に有機発光ダイオード薄膜を形成するための材料を含む、請求項1に記載の印刷システム。
- 前記複数のモジュール式印刷ヘッドユニットのうちの少なくとも1つのモジュール式印刷ヘッドユニットは、印刷ヘッドを備え、流体結合は、前記モーションシステムに係合していないときに前記複数のモジュール式印刷ヘッドユニットのうちの前記少なくとも1つのモジュール式印刷ヘッドユニットの前記印刷ヘッドの各々に前記インクシステムから前記インクを再供給するものであり、さらに、前記印刷ヘッドの各々は、前記インクを印刷するために選択的に制御される少なくとも500個のノズルを備える、請求項1に記載の印刷システム。
- 前記印刷システムは、さらに、対応する一意の位置において前記複数のモジュール式印刷ヘッドユニットの各々を保管するための保管部を備え、
前記複数のモジュール式印刷ヘッドユニットのうちの前記選択された1つのモジュール式印刷ヘッドユニットに搭載された前記メモリは、また、前記保管部内の前記複数のモジュール式印刷ヘッドユニットのうちの前記選択された1つのモジュール式印刷ヘッドユニットの前記対応する一意の位置を識別するための情報を記憶するものである、請求項1に記載の印刷システム。 - 前記装着およびクランプ締めアセンブリは、前記モーションシステムに対する前記複数のモジュール式印刷ヘッドユニットの各1つのモジュール式印刷ヘッドユニットの歪みのない再現可能位置の接続を提供するものである、請求項1に記載の印刷システム。
- 前記装着およびクランプ締めアセンブリは、前記複数のモジュール式印刷ヘッドユニットのうちの前記選択された1つのモジュール式印刷ヘッドユニットとして前記モーションシステムに係合しているときに前記モーションシステムに対して前記複数のモジュール式印刷ヘッドユニットの各々を再現可能に位置決めするための運動学的マウントを備える、請求項9に記載の印刷システム。
- 前記電気結合は、ポゴピン結合を含む、請求項1に記載の印刷システム。
- 前記較正データは、前記複数のモジュール式印刷ヘッドユニットのうちの前記選択された1つのモジュール式印刷ヘッドユニットに対する滴容量較正データを含む、請求項1に記載の印刷システム。
- 前記複数のモジュール式印刷ヘッドユニットのうちの前記選択された1つのモジュール式印刷ヘッドユニットに搭載された前記メモリは、また、前記インクシステムによって、前記インクシステムによって前記複数のモジュール式印刷ヘッドユニットのうちの前記選択された1つのモジュール式印刷ヘッドユニットに供給されるインクのタイプを識別する情報を記憶するものである、請求項1に記載の印刷システム。
- 前記モーションシステムは、前記複数のモジュール式印刷ヘッドユニットのうちの前記選択された1つのモジュール式印刷ヘッドユニットのサーベル角度を変更するための調節可能マウントを備え、前記サーベル角度は、前記基材の単位面積あたりのインクの印刷密度を調節するものである、請求項1に記載の印刷システム。
- 前記モーションシステムは、さらに、少なくとも2つの異なる自由度の各々において前記基材および前記印刷ヘッドを相互に対して位置決めするものである、請求項1に記載の印刷システム。
- 印刷システムのためのモジュール式印刷ヘッドユニットであって、前記印刷システムは、電気制御インターフェース、インクシステム、気体システム、および、前記モジュール式印刷ヘッドユニットと基材との間の相対的な移送を提供するためのモーションシステムを有し、前記モジュール式印刷ヘッドユニットは、
印刷ヘッドであって、各印刷ヘッドは、前記基材上にインクの液滴を吐出するための複数のノズルを有する、印刷ヘッドと、
前記モーションシステムに対して前記モジュール式印刷ヘッドユニットを選択的に係合し、前記モジュール式印刷ヘッドユニットを選択的に係脱するための機械的インターフェースであって、前記機械的インターフェースは、前記モジュール式印刷ヘッドユニットの受け取りおよびクランプ締めをするための装着およびクランプ締めアセンブリと、前記モジュール式印刷ヘッドユニットに係合するためのインターフェースアセンブリとを備える、機械的インターフェースと、
オンボードインクリザーバから前記複数のノズルに前記インクを供給するための流体マニホールドと、
気体マニホールドと、
前記モジュール式印刷ヘッドユニットに特有の較正データを記憶するためのオンボードメモリと
を備え、
前記インターフェースアセンブリは、
前記モーションシステムが前記モジュール式印刷ヘッドユニットに係合しているときに前記気体マニホールドを前記気体システムに結合するための気体結合と、
各々、前記モーションシステムが前記モジュール式印刷ヘッドユニットに係合しているときに、前記電気制御インターフェースから点火パルスを受け取るため、前記点火パルスを各印刷ヘッドの前記複数のノズルに提供するための電気結合と
を備え、
前記モジュール式印刷ヘッドユニットは、前記モーションシステムが前記モジュール式印刷ヘッドユニットから係脱しているときに前記オンボードインクリザーバにインクを再供給するためのポートを備える、モジュール式印刷ヘッドユニット。 - 前記メモリは、また、前記印刷システムの他の印刷ヘッドユニットに対して前記モジュール式印刷ヘッドユニットを一意に識別する識別コードを記憶するものである、請求項16に記載のモジュール式印刷ヘッドユニット。
- 前記気体結合は、真空または加圧ガスのうちの少なくとも1つを前記気体システムから前記気体マニホールドに結合するものである、請求項16に記載のモジュール式印刷ヘッドユニット。
- 前記インクは、前記基材上に有機発光ダイオード薄膜を形成するための材料を含む、請求項16に記載のモジュール式印刷ヘッドユニット。
- 前記印刷ヘッドの各々は、前記流体マニホールドと流体連絡する少なくとも500個のノズルを備える、請求項16に記載のモジュール式印刷ヘッドユニット。
- 前記印刷システムは、さらに、保管部を備え、前記保管部は、複数の印刷ヘッドユニットを各々前記保管部内の対応する一意の位置において保管するものであり、前記複数の印刷ヘッドユニットは、前記モジュール式印刷ヘッドユニットを含み、
前記オンボードメモリは、また、前記保管部内の前記モジュール式印刷ヘッドユニットに対応する前記対応する一意の位置を識別する情報を記憶するものである、請求項16に記載のモジュール式印刷ヘッドユニット。 - 前記装着およびクランプ締めアセンブリは、前記モーションシステムに対する前記モジュール式印刷ヘッドユニットの歪みのない再現可能位置の接続を提供するものである、請求項16に記載のモジュール式印刷ヘッドユニット。
- 前記装着およびクランプ締めアセンブリは、前記モーションシステムに対して前記モジュール式印刷ヘッドユニットを再現可能に位置決めするための運動学的マウントを備える、請求項22に記載のモジュール式印刷ヘッドユニット。
- 前記印刷システムは、低充填状態の識別に応答して、前記モジュール式印刷ヘッドユニットが前記モーションシステムから係脱しているときに、前記モジュール式印刷ヘッドユニットの前記オンボードインクリザーバにインクを選択的に再供給するものである、請求項16に記載のモジュール式印刷ヘッドユニット。
- 前記電気結合は、ポゴピン結合を含む、請求項16に記載のモジュール式印刷ヘッドユニット。
- 前記較正データは、前記モジュール式印刷ヘッドユニットに対する滴容量較正データを含む、請求項16に記載のモジュール式印刷ヘッドユニット。
- 前記オンボードメモリは、また、少なくとも1つの流体接続を介して前記インクシステムによって前記モジュール式印刷ヘッドユニットに供給されるインクのタイプを識別する情報を記憶するものであり、前記モジュール式印刷ヘッドユニットは、さらに、前記モジュール式印刷ヘッドユニットが前記モーションシステムに係合しているときにおける過剰インクの廃棄のためのオンボード廃棄物容器を備える、請求項16に記載のモジュール式印刷ヘッドユニット。
- エレクトロニクス製品の層を製造する方法であって、前記方法は、
印刷システムのモーションシステムを使用することにより、基材と印刷ヘッドとの間の相対的な移送を提供することと、
機械的インターフェースを使用して、前記印刷システムの複数のモジュール式印刷ヘッドユニットのうちの選択された1つのモジュール式印刷ヘッドユニットに対して前記モーションシステムを選択的に係合し、前記モーションシステムを選択的に係脱することであって、前記複数のモジュール式印刷ヘッドユニットの各々は、複数のノズルを有し、前記機械的インターフェースは、前記複数のモジュール式印刷ヘッドユニットのうちの前記選択された1つのモジュール式印刷ヘッドユニットの受け取りおよびクランプ締めをするための装着およびクランプ締めアセンブリと、前記複数のモジュール式印刷ヘッドユニットのうちの前記選択された1つのモジュール式印刷ヘッドユニットに係合するためのインターフェースアセンブリとを備える、ことと、
前記複数のモジュール式印刷ヘッドユニットのうちの前記選択された1つのモジュール式印刷ヘッドユニットを使用して前記基材上にインクを印刷することであって、前記インクを印刷することは、さらに、前記印刷システムの気体システムを使用することと、前記印刷システムの電気制御インターフェースを使用することとを含む、ことと、
前記印刷システムのインクシステムから、前記モーションシステムから係脱しているときに前記複数のモジュール式印刷ヘッドユニットのうちの前記選択された1つのモジュール式印刷ヘッドユニットにインクを再供給することと、
前記基材上に堆積された前記インクを処理することにより、前記基材上に堆積された前記インクから前記層を形成することと
を含み、
選択的に係合することは、さらに、
気体結合を使用することにより、前記モーションシステムが前記複数のモジュール式印刷ヘッドユニットのうちの前記選択された1つのモジュール式印刷ヘッドユニットに係合しているときに前記複数のモジュール式印刷ヘッドユニットのうちの前記選択された1つのモジュール式印刷ヘッドユニットを前記気体システムに結合することと、
電気結合を使用することにより、前記モーションシステムが前記複数のモジュール式印刷ヘッドユニットのうちの前記選択された1つのモジュール式印刷ヘッドユニットに係合しているときに点火パルスを前記電気制御インターフェースから前記複数のモジュール式印刷ヘッドユニットのうちの前記選択された1つのモジュール式印刷ヘッドユニットに提供することと
を含む、方法。
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