KR20080005275A - 프린트가능한 기판과 노즐 정렬 시스템 - Google Patents

프린트가능한 기판과 노즐 정렬 시스템 Download PDF

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KR20080005275A
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데이비드 알버탈리
로버트 지. 쥬니어 보엠
랄프 디. 폭스
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Abstract

본 발명에 따른 프린터 장치는, 기판을 지지하도록 구성된 척과; 이 척으로부터 이격된 레일과; 이 레일에 연결되며 적어도 하나의 프린트헤드를 수용하는 프린트헤드 캐리지를 구비하는 프린트헤드 캐리지 프레임과; 이 프린트헤드의 이미지 데이터를 캡쳐하고 이 이미지 데이터를 컴퓨터에 제공하도록 구성된 제 1 카메라 어셈블리와; 제 1 카메라 어셈블리로부터 이미지 데이터를 수신하며 프린트헤드의 실제 위치와 프린트헤드의 원하는 위치 사이의 편차를 결정하도록 구성된 컴퓨터를 포함할 수 있다.
프린터, 헤드, 프린트헤드, 캐리지, 카메라, 편차

Description

프린트가능한 기판과 노즐 정렬 시스템{PRINTABLE SUBSTRATE AND NOZZLE ALIGNMENT SYSTEM}
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2005년 4월 25일에 출원된 U.S. 가출원 번호 60/674,584, 60/674,585, 60/674,588, 60/674,589, 60/674,590, 60/674,591, 및 60/674,592의 이익을 청구한다. 위 출원들의 개시 내용은 본 명세서에 참고로 포함된다.
본 발명의 개시내용은 압전 마이크로증착(PMD:piezoelectric microdeposition) 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 PMD 장치를 위한 프린트헤드 정렬 어셈블리(printhead alignment assembly)에 관한 것이다.
이 절에서 언급하는 것은 단지 본 발명의 개시내용과 관련된 배경 정보를 제공하는 것이며 종래 기술을 구성하는 것이 아닐 수 있다.
산업 PMD 응용분야에서, 액적(液滴) 낙하 정밀도(drop placement accuracy)는 중요하다. 액적 낙하가 부정확한데에는 여러 가지 원인이 있다. 이들 원인은 프린트되는 기판의 오정렬(misalignment) 뿐만 아니라 어레이 내 프린트헤드 사이의 오정렬을 포함할 수 있다. 프린트헤드 및/또는 기판의 수동적인 조정(manual adjustment)은 비용이 많이 들고, 시간 소모적일 수 있으면서 여전히 에러를 유발 할 수 있다. 그 결과, 액적 낙하 에러의 가능한 원인을 효율적으로 찾아내고 교정하기 위한 요구가 대두된다.
본 발명의 개시에 따라, 프린터 장치는, 기판을 지지하도록 구성된 척(chuck)과; 이 척으로부터 이격된 레일(rail)과; 이 레일에 연결되고 적어도 하나의 프린트헤드를 수용하는 프린트헤드 캐리지를 구비하는 프린트헤드 캐리지 프레임과; 이 프린트헤드의 이미지 데이터를 캡쳐하고 이미지 데이터를 컴퓨터에 제공하도록 구성된 제 1 카메라 어셈블리와; 이 제 1 카메라 어셈블로부터 이미지 데이터를 수신하며 프린트헤드의 실제 위치와 프린트헤드의 원하는 위치 사이의 편차를 결정하도록 구성된 컴퓨터를 포함할 수 있다.
다른 적용가능한 영역은 본 명세서에 제공된 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 본 발명의 상세한 설명과 특정 실시예는 오로지 예시를 위한 것일 뿐이며 본 발명의 개시 내용의 범위를 제한하는 것으로 의도된 것이 아니라는 것을 이해하여야 할 것이다.
본 명세서에 기술된 도면은 어떤 경우이든 오로지 예시를 위한 것일 뿐이며 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 의도된 것이 아니다.
도 1은 본 발명에 따른 압전 마이크로증착(PMD) 장치의 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 프린트헤드 캐리지 어셈블리의 사시도.
도 3은 프린트헤드 정렬 어셈블리를 포함하는 도 2의 프린트헤드 캐리지 어 셈블리의 부분 사시도.
도 4는 도 2의 프린트헤드 캐리지 어셈블리로부터의 프린트헤드 어셈블리의 사시도.
도 5는 도 3의 작동 어셈블리와 도 4의 프린트헤드 어셈블리의 분해 사시도.
도 6은 도 5의 작동 어셈블리와 프린트헤드 어셈블리의 보다 더 추가적으로 분해된 분해도.
도 7은 도 3에 도시된 작동 어셈블리의 사시도.
도 8은 도 7에 도시된 작동 어셈블리의 추가적인 사시도.
도 9는 도 7에 도시된 작동 어셈블리의 부분적으로 분해된 사시도.
도 10은 도 7에 도시된 작동 어셈블리의 추가적으로 부분적으로 분해된 사시도.
도 11은 프린트헤드 정렬의 개략도.
도 12는 프린트헤드 위상 오정렬의 개략도.
도 13은 프린트헤드 피치 오정렬과 프린트헤드 피치 정렬의 개략도.
도 14는 본 발명에 따른 프린트헤드 캐리지 프레임의 사시도.
도 15는 도 14에 도시된 프린트헤드 캐리지 프레임의 평면도.
도 16은 도 14에 도시된 프린트헤드 캐리지 프레임의 분해 사시도.
도 17은 프린트헤드 캐리지가 없는 도 14에 도시된 프린트헤드 캐리지의 사시도.
도 18은 본 발명에 따른 대안적인 프린트헤드 캐리지 프레임의 사시도.
도 19는 도 18에 도시된 프린트헤드 캐리지 조절 어셈블리의 분해 사시도.
도 20은 도 19에 도시된 프린트헤드 캐리지 조절 어셈블리의 추가적인 부분 분해 사시도.
도 21은 도 20에 도시된 연결 부재의 사시도.
도 22는 도 19에 도시된 프린트헤드 캐리지 조절 어셈블리의 추가적인 부분 분해 사시도.
도 23은 작동 위치에서 도 18에 도시된 프린트헤드 캐리지 조절 어셈블리의 사시도.
도 24는 도 18에 도시된 프린트헤드 캐리지 조절 어셈블리의 부분 사시도.
도 25는 대안적인 프린트헤드 캐리지 조절 어셈블리의 개략도.
도 26은 대안적인 프린트헤드 캐리지 프레임의 사시도.
도 27은 도 26의 프린트헤드 캐리지 프레임의 평면도.
도 28은 도 26의 프린트헤드 캐리지 프레임의 분해 사시도.
도 29는 도 26의 프린트헤드 캐리지 프레임의 단면도.
도 30은 본 발명에 따른 대안적인 프린트헤드 캐리지 프레임의 사시도.
도 31은 도 30에 도시된 프린트헤드 캐리지 프레임의 추가적인 사시도.
도 32는 도 30에 도시된 프린트헤드 캐리지 프레임의 부분 사시도.
도 33은 비-인접한 프린트헤드 어레이의 개략도.
도 34는 본 발명에 따른 대안적인 프린트헤드 어레이 가변 피치 장치의 개략도.
도 35는 도 34의 프린트헤드 어레이 가변 피치 장치의 파단 개략도.
도 36은 도 34의 프린트헤드 어레이 가변 피치 장치의 추가적인 파단 개략도.
도 37은 도 1에 도시된 교정 카메라 어셈블리의 사시도.
도 38은 도 1에 도시된 머신 비전 카메라 어셈블리의 사시도.
이하 상세한 설명은 단순지 예시를 위한 것일 뿐이며 본 발명의 개시 내용, 응용분야 또는 용도를 제한하고자 의도된 것이 아니다.
본 명세서에서 정의된 "유체 제조 물질(fluid manufacturing material)" 및 "유체 물질"이라는 용어는 낮은 점성 형태를 취할 수 있고 예를 들어 마이크로구조를 형성하기 위해 기판 상에 PMD 헤드로부터 증착되는데 적합한 임의의 물질을 포함하는 것으로 넓게 해석된다. 유체 제조 물질은 중합체 발광 다이오드 디스플레이 디바이스(PLED 및 폴리 LED)를 형성하는데 사용될 수 있는 발광 중합체(LEP)를 포함할 수 있으나 이로 한정되지 않는다. 유체 제조 물질은 또한 플라스틱, 금속, 왁스, 접합물(solder), 접합물 페이스트, 바이오메디컬 제품, 산(acids), 포토레지스터, 용매, 접착제 및 에폭시를 포함할 수 있다. "유체 제조 물질"이라는 용어는 본 명세서에서 "유체 물질"과 교환가능하게 언급된다.
본 명세서에 정의된 "증착(deposition)"이라는 용어는 일반적으로 기판 상에 유체 물질의 개별적인 액적(droplets)을 증착하는 프로세스를 언급한다. "액적(let)", "방출(discharge)", "패턴(pattern)" 및 "증착(deposit)"이라는 용어는 본 명세서에서 예를 들어 PMD 헤드로부터 유체 물질을 증착하는 특정한 언급과 교환가능하게 사용된다. "액적(droplet)" 및 "액적(drop)"이라는 용어도 또한 교환가능하게 사용된다.
본 명세서에 정의된 "기판(substrate)"이라는 용어는 PMD와 같은 제조 프로세스 동안 유체 물질을 수용하는데 적합한 표면을 구비하는 임의의 물질을 포함하는 것으로 넓게 해석된다. 기판은 유리판, 피펫 실리콘 웨이퍼, 세라믹 타일, 강성 및 플렉시블한 플라스틱 및 금속 시트 및 롤(roll)을 포함하지만 이로 한정되지 않는다. 특정 실시예에서, 증착된 유체 물질은, 유체 물질이 예를 들어 3차원 마이크로 구조를 형성할 때와 같은 제조 프로세스 동안 유체 물질을 수용하는데 적합한 표면을 구비하는 한, 기판을 형성할 수 있다.
본 명세서에서 정의된 "마이크로 구조(microstructures)"라는 용어는 일반적으로 기판 상에 맞는 사이즈로 고정밀도로 형성된 구조를 언급한다. 상이한 기판의 사이즈는 변할 수 있기 때문에, "마이크로구조"라는 용어는 임의의 특정 사이즈로 한정되는 것으로 해석되어서는 아니되며, "구조"라는 용어와 교환가능하게 사용될 수 있다. 마이크로구조는 유체 물질의 단일 액적, 액적의 임의의 결합, 또는 2차원 층, 3차원 아키텍처 및 임의의 다른 원하는 구조와 같은 기판 위에 액적(들)을 증착함으로써 형성된 임의의 구조를 포함할 수 있다.
본 명세서에서 언급되는 PMD 시스템은 유저 정의 컴퓨터(user-defined computer)로 실행가능한 명령에 따라 기판 상에 유체 물질을 증착함으로써 프로세스를 수행한다. 본 명세서에서 "프로그램 모듈" 또는 "모듈"이라고도 언급되는 "컴 퓨터 실행가능한 명령"이라는 용어는 일반적으로 PMD 프로세스를 구현하기 위해 컴퓨터 수치 제어를 실행하는 것과 같은 특정 작업과 이로만 한정되지 않는 다른 작업을 수행하거나 특정 추상 데이터 유형을 구현하는 루틴, 프로그램, 객체, 콤포넌트, 데이터 구조 등을 포함한다. 프로그램 모듈은 RAM, ROM, EEPROM, CD-ROM 또는 다른 광디스크 저장매체, 자기 디스크 저장 매체, 또는 다른 자기 저장 디바이스, 또는 명령이나 데이터 구조를 저장할 수 있고 범용 컴퓨터나 특정 목적의 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 다른 매체를 포함하나 이로만 제한되지 않는 임의의 컴퓨터 판독가능한 물질 상에 저장될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 압전 마이크로증착(PMD) 장치(10)는, 프레임(12)과, 프린트헤드 캐리지 프레임(14)과, 진공 척(chuck)(16)과, 비전 시스템(vision system)(17)을 포함할 수 있다. 프레임(12)은 프린팅을 하기 위한 기판(18)을 지지할 수 있다. 프레임(12)은 프레임에 장착된 X-스테이지(stage)(20)와 Y-스테이지(22)를 포함할 수 있다. X 스테이지(20)는 일반적으로 서로 평행하며 일반적으로 프린트 축을 한정하는 프레임(12)의 폭을 가로질러 연장하는 제 1 및 제 2 레일(24, 26)을 포함할 수 있다. Y 스테이지(22)는 일반적으로 프레임(12)의 길이를 따라 연장할 수 있으며 일반적으로 X 스테이지(20)에 수직할 수 있다. Y 스테이지(22)는 일반적으로 기판 축을 한정할 수 있다. 프린트헤드 캐리지 프레임(14)은 제 1 및 제 2 레일(24,26) 사이에 위치될 수 있으며 프린트 축을 따라 변위하도록 이들 레일에 슬라이딩 가능하게 연결되어 일반적으로 기판(18) 상에 프린팅을 제공할 수 있다.
도 2를 더 참조하면, 프린트헤드 캐리지 프레임(14)은, 베이스 판(28)과, 상부판(30)과 측벽(32,34,36,38)을 구비하는 프린트헤드 캐리지(15)를 포함할 수 있다. 다이나믹 프린트헤드 정렬 어셈블리(40)는 베이스판(28)에 연결될 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 간극 슬롯(42)은 프린트헤드 정렬 어셈블리(40)에 인접하게 베이스판(28)에 위치될 수 있다. 개구부(44)는 일반적으로 프린트헤드 정렬 어셈블리(40) 위에 상부판(30)에 위치될 수 있다. 프린트헤드 어셈블리(46)(도 4에 더 자세히 도시됨)는 개구부(44)를 통과할 수 있으며 프린트헤드 정렬 어셈블리(40)에 연결될 수 있다. 위 설명은 단일 프린트헤드 어셈블리(46)와 프린트헤드 정렬 어셈블리(40)를 언급한 것이지만, 도 2에 도시된 바와 같이 프린트헤드 캐리지(15)는 복수의 프린트헤드 어셈블리(46)와 프린트헤드 정렬 어셈블리(40)를 포함하여 프린트헤드 어레이를 형성할 수도 있는 것으로 이해된다.
도 5를 더 참조하면, 프린트헤드 어셈블리(46)는 이동가능하게 연결된 기준 블록(datum block)(50)을 구비하는 바디(body)(48)를 포함할 수 있다. 프린트헤드(52)는 정밀 결합 과정을 사용하여 기준 블록(50)에 맞물릴 수 있으며 일반적으로 행으로 배열된 일련의 노즐(53)(도 11 내지 도 13에 개략적으로 도시됨)을 포함할 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이 프린트헤드(52)와 기준 블록(50)은 스프링 바이어스 메커니즘(54)에 의해 프린트헤드 어셈블리(40)의 나머지 부분으로부터 그리고 프린트헤드 정렬 어셈블리(40)로부터 분리될 수 있다. 스프링 바이어스 메커니즘(54)은 4개의 스프링(58)에 의해 프린트헤드 어셈블리 바디(48)에 연결된 장착 판(56)을 포함할 수 있다. 각 스프링(58)은 제 1 및 제 2 단부(60,62)를 구비하는 압축 스프링일 수 있다. 각 스프링(58)의 제 1 단부(60)는 프린트헤드 어셈블리 바디(48)에 연결될 수 있으며 각 스프링(58)의 제 2 단부(62)는 장착판(56)에 연결될 수 있다. 그 결과, 장착판(56)은 대략 6의 자유도(six degrees of fredom)를 갖고 프린트헤드 어셈블리 바디(48)에 대해 일반적으로 이동가능할 수 있다. 기준 블록(50)은 프린트헤드 부착 블록을 형성하는 장착판(56)에 연결되어, 후술되는 기준면에 대해 운동학적으로 안착(seat)할 수 있는 자유도를 기준 블록(50)에 제공할 수 있고 또 이 장착판(56)에 대해 조정될 수 있다.
도 3에 보다 더 자세히 도시되고 전술된 바와 같이, 프린트헤드 정렬 어셈블리(40)는 베이스판(28)에 연결될 수 있다. 프린트헤드 정렬 어셈블리(40)를 위한 장착면을 제공하는 것에 더하여, 베이스판(28)은 어레이(약 25micron/m 내) 내에 있는 모든 프린트헤드(52)에 대해 수직 방향으로 공통적인 기본 기준면(common primary datum reference){그 기준 블록(50)을 언급하는 것임}을 제공할 수 있다. 베이스판(28)에 있는 복수의 간극 슬롯(42)은, 프린트헤드(52)들이 프린트 기능을 수행하기 위해 적절히 정렬되면, 일반적으로 프린트헤드(52)로 하여금 이 슬롯을 통과해 돌출되게 한다. 프린트헤드 어셈블리(46)와 이에 따라 프린트헤드(52)는 일반적으로 서로 평행하고 프린트 축에 대해 임의의 공격 각도(angle of attack)로 정렬될 수 있다. 이 각도는 어레이의 원하는 프린트 해상도에 따라 설정될 수 있다.
각 프린트헤드 정렬 어셈블리(40)는 소켓(63)을 포함할 수 있다. 소켓(63)은 작동 어셈블리(64)와 고정 메커니즘(locking mechanism)(66)을 포함할 수 있다. 도 7 내지 도 10을 더 참조하면, 작동 어셈블리(64)는 제 1 및 제 2 레그(68,70)를 구비하는 L-형상의 부재(67)를 포함할 수 있다. 제 1 레그(68)의 자유 단부(72)는 이 단부(72)를 관통하는 개구부(74)를 구비할 수 있으며 베이스판(28)에 선회가능하게 연결될 수 있다. 작동 어셈블리(64)는 위상 조절 어셈블리(76)와 피치 조절 어셈블리(78)를 더 포함할 수 있다.
위상 조절 어셈블리(76)는 제 1 레그(68) 부근에 위치될 수 있다. 위상 조절 어셈블리(76)는, PZT 작동체(80)와, 조절 메커니즘(82)과, 피봇 아암(84)과, 피봇 어셈블리(86)와, 제 2 기준면(88)과, 제 1 및 제 2 리턴 스트링(90,91)을 포함할 수 있다. PZT 작동체(80)는 피봇 아암(84)과 제 1 레그(68) 쪽으로 제 2 레그(70)에 연결될 수 있고 제 2 레그(70)의 길이를 따라 연장할 수 있다. PZT 작동체(80)는 피봇 아암(84)의 제 1 단부(68)에 연결될 수 있다. 제 1 레그(68)는 피봇 아암(84)을 수용하는 리세스 부분(94)을 포함할 수 있다. 피봇 어셈블리(86)는 제 1 레그(68)에 있는 개구부(98,99)와 피봇 아암(84)에 있는 개구부(100)를 통과하는 피봇(96)을 포함하여 피봇 아암(84)을 제 1 레그(68)에 선회가능하게 연결할 수 있다. 리턴 스프링(90)은 제 1 레그(68)에 연결된 제 1 단부(101)와 피봇 아암(84)에 연결된 제 2 단부(102)를 구비하는 압축 스프링일 수 있다. 그리하여, 리턴 스프링(90)은 일반적으로 제 1 레그(68) 쪽으로 피봇 아암(84)을 가압한다. 제 2 기준면(88)은 후술되는 피봇 아암(84)의 제 2 단부(103)와 맞물릴 수 있으며 피봇(105)에 의해 제 1 레그(68)에 회전가능하게 연결될 수 있다. 리턴 스프링(91)은 제 2 기준면(88)에 연결된 제 1 단부(107)와 피봇 아암(84)에 연결된 제 2 단부(109)를 구비하는 압축 스프링일 수 있으며 일반적으로 피봇 아암(84) 쪽으로 제 2 기준면(88)을 가압한다. 조절 메커니즘(82)은 구형상 부재(95)와 조절 나사(97)를 포함할 수 있다. 구형상 부재(95)는 일반적으로 피봇 아암(84)과 제 2 기준면(88)의 경사면(93)에 대응하여 안착될 수 있다. 조절 나사는 피봇(105)에 대해 제 2 기준면(88)의 초기 배향을 제어하기 위해 경사면(93)을 따라 구형상 부재의 수직 크기를 변경할 수 있다.
피치 피치 조절 어셈블리 어셈블리(78)는 베이스판(28)에 고정된 직선 작동체(104)와 L-형상 부재(67)의 제 2 레그(70)에 연결된 제 3 기준면(106)을 포함할 수 있다. 직선 작동체(104)는 제 2 레그(70)의 자유 단부(108) 부근에 제 3 기준면(106) 부근에 위치되고 이 제 3 기준면(106)과 선택적으로 맞물릴 수 있다. 피봇(110)(도 3에 도시)은 L-형상 부재(67)의 개구부(74)에 위치될 수 있으며 일반적으로 직선 작동체(104)가 후술되는 자유 단부(108)에 작용할 때 그 선회가능한 회전을 허용한다. 피치 조절 어셈블리(78)는 제 3 기준면(106)을 직선 작동체(104)와 맞물리게 가압하기 위해 리턴 스프링(112)을 또한 포함할 수 있다. 리턴 스프링(112)은 베이스판(28)에 연결된 제 1 단부(114)와 L-형상 부재(67)에 연결된 제 2 단부(116)를 구비하는 압축 스프링일 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 록킹 메커니즘(66)은 L-형상 부재(67) 내에 수용된 자성 클램프 메커니즘(118)을 포함할 수 있다. 자성 클램프 메커니즘(118)은 후술되는 기준 블록(50)에 작용하는 자력(magnetic force)을 제공할 수 있다. 그리하 여, 기준 블록(50)은 430 SS와 같은 영구자성 물질로부터 구성될 수 있다.
3점 레벨링 시스템(three-point leveling system)(미도시)은 자성 클램프 메커니즘의 작업 갭(working gap)을 레벨링하고 설정하도록 사용될 수 있다. 이 갭을 설정할 때의 목적은 영구자석이 기준 블록과 터치하지 않게 하는 것이다. 그리하여, 갭은 타깃 물질에 대한 프린트헤드의 Z 위치가 자성 클램프 메커니즘(118)을 유지하는 베이스판(28)에 주요 기준점에 의해 수립될 수 있게 한다. 이것은 일반적으로 모든 프린트헤드(52)가 서로 약 25미크론 내에서 동일한 Z 크기일 수 있게 한다. 추가적으로, 단일면의 블롯팅 스테이션(blotting station)이 사용될 때, 모든 프린트헤드(52)가 블롯팅 의류(blotting cloth)에 대해 상이한 관계를 가지는 경우 이 프린트헤드(52)는 적절히 블롯팅(blot)할 수 없을 수 있다. 에어 갭이 너무 크면, 자성 보유력은 거리의 제곱에 따라 저하된다. 그러므로, 바람직하게는 갭은 금속과 금속이 터치함이 없이 자성 클램핑 곡선의 고 자력 영역에 머무르도록 25 내지 50미크론 사이에 있다.
동작시, 프린트헤드(52)가 타깃 위치로부터 오프셋되는 것으로 결정될 때, 전술된 특징을 사용하여 프린트헤드는 조절 될 수 있다. 프린트헤드(52)의 타깃 위치는 일반적으로 서로에 대해 프린트헤드 어레이 내 프린트헤드(52) 사이에 이상적인 상대적인 정렬로 한정될 수 있다(도 11에 도시). 구체적으로 기준 블록(50)은 일반적으로 자성 클램프 메커니즘(118)에 걸쳐 연장할 수 있으며 일반적으로 제 2 및 제 3 기준면(88,106)에 접할 수 있다. 프린트헤드(52) 위상 오정렬(도 12에 개략적으로 도시됨)은 위상 조절 어셈블리 (76)를 사용하여 수정될 수 있다. 위상 오 정렬은 프린트헤드 노즐(53)의 행이 타깃 위치로부터 직선으로 오프셋될 때 발생할 수 있다. 오정렬의 결정에 관한 상세 사항은 후술된다. 프린트헤드(52)는 후술되는 바와 같이 위상 조절 어셈블리 (76)에 의해 도 11에서 화살표로 나타낸 바와 같이 직선으로 변위될 수 있다.
자성 클램프 메커니즘(118)은 기준 블록(50)을 방출(release)하도록 작동될 수 있다. 보다 구체적으로, 각 프린트헤드(52)(기준 블록)에 부여되는 자성 보유력은 80lbf만큼 높은 힘으로부터 0lbf의 힘으로 힘을 가변시키도록 반동 코일 전류(bucking coil current)를 펄스폭 변조에 의해 자동적으로 가변될 수 있다. 자성 클램프 메커니즘(118)에서 자계를 반동시키는 것은 소켓(63)으로부터 제거하기 위해 프린트헤드를 방출하게 하거나 또는 프린트헤드(52)를 재위치시키는 것을 허용한다.
일단 방출되면, PZT 작동체(80)는 피봇 아암(84)의 제 1 단부(90)와 맞물릴 수 있으며 이에 피봇 아암(84)이 피봇(96)에 대해 회전하게 한다. 피봇 아암(84)의 제 2 단부(103)는 제 2 기준면(88)과 맞물릴 수 있으며 이에 제 2 기준면(88)이 변위되게 하고 기준 블록(50)과 맞물리게 하며 기준 블록(50)의 직선 변위를 일으킨다.
보다 구체적으로, 피봇 아암(84)의 제 1 단부(92)와 PZT 작동체(80)와의 부착점과 피봇(96)의 중심 사이의 거리(d1)는 제 2 기준면(88)과 피봇 아암(84)의 제 2 단부(103) 사이의 맞물림 위치와 피봇(96)의 중심 사이의 거리(d2)보다 더 작을 수 있다. 그리하여, PZT 작동체(80)에 의해 부여되는 변위는 일반적으로 제 2 기준 면(88)에 가해질 때 증폭될 수 있다. 본 예에서, d1은 일반적으로 d2의 4배일 수 있으며 이로 PZT 작동체(80)에 의해 부여되는 변위를 거의 4배 증폭시킬 수 있다.
프린트헤더(52){및 대응하는 기준 블록(50)}가 수정된 위상 위치(도 11에 도시)에 도달했을 때, 자성 클램프 메커니즘(118)은 재작동되고 그 수정된 위치에서 기준 블록(50)을 고정할 수 있다. 보다 구체적으로, 일단 제위치에 있을 때, 전류는 자성 클램프 메커니즘(118)으로부터 제거되어 프린트헤드(52)를 재클램핑할 수 있다. 자성 클램프 메커니즘(118)은 전기 영구자석(electro-permanent magnet)을 사용하기 때문에, 보유력(holding force)은 "2중 안전장치(fail-safe)"로 된다. 즉, 전력이 PMD에 공급되지 않으면, 프린트헤드(52)는 제 위치에 클램핑되어 유지된다. 또한 프린트헤드가 적절히 정렬되면 프린트헤드(52)를 제위치에 고정하도록 전기 영구자석 척(chuck)을 사용하는 것에 의해 기계적 클램프나 고정(lock)에 공통적인 기계적 왜곡, 스트레인, 및 히스테리시스를 제거할 수 있다. 추가적으로, 자성 클램프 메커니즘(118)의 자성 보유력은 자동적으로 그리고 동적으로 가변될 수 있다. 이 방식으로, 클램핑 힘은 순간적으로 제거될 수 있는 반면, 프린트헤드(52)는 위치 조정된 후 프린트헤드(52)가 제위치에 있고 나서 다시 클램핑 힘이 가해진다.
프린트헤드(52) 피치 오정렬(도 13에 도시)은 피치 조절 어셈블리(78)를 사용하여 수정될 수 있다. 피치 오정렬은 프린트헤드 노즐(52)의 행이 타깃으로부터 회전가능하게 오프셋될 때 발생할 수 있다. 오정렬의 결정에 관한 상세사항은 후술된다. 피치 오정렬을 수정하기 위해, 프린트 헤드(52)는 후술되는 피치 조절 어셈 블리(78)를 사용하여 도 13에 있는 화살표에 의해 나타낸 바와 같이 회전될 수 있다.
자성 클램프 메커니즘(118)은 전술된 바와 같이 기준 블록(50)을 방출하도록 작동될 수 있다. 일단 방출되면, 직선 작동체(104)는 제 2 레그(70)의 자유 단부(108)와 맞물리도록 연장할 수 있다. 직선 작동체(104)가 자유 단부(108)와 맞물릴 때, L-형상의 부재(67)는 피봇(110)에 대해 회전하도록 작동된다. 제 2 및 제 3 기준면(88,106)은 기준 블록(50)과 맞물리며 그 회전을 일으킨다. 프린트헤드(52) {및 대응하는 기준 블록(50)}가 수정된 피치 위치(도 13에 도시)에 도달할 때, 자성 클램프 메커니즘(118)은 전술된 바와 같이 재작동하고 수정된 위치에 기준 블록(50)을 고정할 수 있다. 전술된 위상 및 피치 조절 은 후술되는 바와 같이 자동 수행될 수 있다.
다시 도 2를 참조하면, 프린트헤드 캐리지(15)는 중간판(136)을 더 포함할 수 있다. 중간판(136)은 3개의 아웃리거(outrigger) 장착 부분(148,150,152)과 2개의 록킹 부재(151,153)(도 15에 도시)를 포함할 수 있다. 아웃리거 장착 부분(148,150,152)은 이에 연결된 에어 베어링 퍽(air bearing pucks)(154,156,158)을 구비할 수 있다. 에어 베어링 퍽(154,156,158)은 프린트헤드 캐리지 프레임(14)에 대해 프린트헤드 캐리지(15)를 레벨링하도록 높이 조절 될 수 있다. 록킹 부재(151,153)는 페로스 스틸 디스크(ferrous steel disc)를 포함할 수 있으며 자성일 수 있다. 중간판(136)은 프린트헤드 캐리지(15)를 지지하기 위해 충분한 두께로 이루어질 수 있다.
전술된 바와 같이, 프린트헤드 캐리지 프레임(14)은 그 내에 프린트헤드 캐리지(15)를 포함할 수 있다. 도 14 내지 도 17을 더 참조하면, 프린트헤드 캐리지 프레임(14)은 상부면(161)과 4개의 벽(162,164,166,168)을 갖는 베이스 프레임 구조(160)를 포함할 수 있다. 상부면(161)은 에어 베어링 회전면(172,174,176)과 록킹 부재(175)를 포함할 수 있다. 벽(162,164,166,168)은 일반적으로 프린트헤드 캐리지(15)의 측벽(32,34,36,38) 둘레에 위치될 수 있다. 벽(164)은 이로부터 연장하는 아암(178,180)을 포함할 수 있다. 록킹 부재(175)는 전자석일 수 있으며 선택적으로 록킹 부재(151,153)와 맞물리고 이와 고정될 수 있다.
록킹 부재(175)는 80lbf만큼 높은 힘으로부터 0lbf의 힘으로 힘을 변경할 수 있도록 코일 전류를 반동시키는 펄스폭 변조에 의하여 자동적으로 변할 수 있는 각 록킹 부재(151,153)에 자성 보유력을 부여할 수 있다. 록킹 부재(175)에 자계를 반동시키는 것은 록킹 부재(151,153)의 방출을 가능하게 한다.
프린트헤드 캐리지 조절 어셈블리(182)는 벽(162)의 상부면(161)에 연결될 수 있으며 프린트헤드 캐리지(15)와 맞물릴 수 있다. 프린트헤드 캐리지 조절 어셈블리(182)는 맞물림 부재(184)와, 제 1 및 제 2 링크 어셈블리(186,188)와, 작동 메커니즘(190)을 포함할 수 있다. 맞물림 부재(184)는 측벽(34)과 부분적으로 측벽(32,36) 둘레를 따라 각각 연장하는 아암(192,194)을 포함할 수 있다. 작동 아암(196)은 아암(192,194) 사이에 연장할 수 있으며 그 내부에 리세스 부분(198)을 포함할 수 있다. 리세스 부분(198)은 그 내에 아웃리거 장착 부분(148)을 수용할 수 있다.
제 1 및 제 2 링크 어셈블리(186,188)는 각각 제 1 단부(206,208)와 제 2 단부에 구형상 베어링(210,212)을 갖는 링크 부재(200,202)를 포함할 수 있다. 구형상 베어링(204)은 맞물림 부재(184)와 프린트헤드 캐리지 프레임(14)에 연결될 수 있으며 이에 링크 부재(200,202)와 맞물림 부재(184)와 프린트헤드 캐리지 프레임(14) 사이에 선회가능한 맞물림을 생성할 수 있다.
작동 메커니즘(190)은 직선 작동체(214)와 바이어스 스프링(216)을 포함할 수 있다. 직선 작동체(214)는 벽(164)의 상부면(161)에 연결될 수 있다. 직선 작동체(214)는 맞물림 부재 작동체 아암(218)의 제 1 측(220)과 회전가능하게 맞물린 아암(218)을 포함할 수 있으며 도 14에서 화살표(221)에 의해 나타낸 바와 같이 일반적으로 바이어스 스프링(216)과 반대 방향으로 수축될 수 있다. 아암(218)과 작동 아암(196) 사이의 회전가능한 맞물림은 아암(218)에 연결된 제 1 단부와 작동 아암(196)에 연결된 제 2 아암을 갖는 헤파이스트 베어링(hephaist bearing)(219)을 포함할 수 있다. 직선 작동체(214)는 헤파이스트 베어링(223)을 통해 베이스 프레임 구조(160)와 회전가능한 맞물림을 또한 구비할 수 있다. 바이어스 스프링(216)은 맞물림 부재 작동체 아암(196)의 제 2 측(224)에 연결된 제 1 단부(222)와 프린트헤드 캐리지 프레임(14)에 고정된 포스트(228)에 연결된 제 2 단부(226)를 갖는 연장 스프링일 수 있다.
동작시, 프린트헤드 캐리지(15)는 전술된 특징을 사용하여 조절될 수 있다. 보다 구체적으로, 프린트헤드 캐리지(15)의 피치는 작동 메커니즘(190)의 사용을 통해 프린트헤드 캐리지(15)를 회전시킴으로써 조절될 수 있다. 직선 작동체(214) 의 작동시, 아암(218)은 직선 작동체(214) 쪽으로 작동 아암(196)을 당길 수 있다. 작동 아암(196)이 변위될 때, 링크 부재(200,202)는 구형상 베어링(204)에 대해 선회될 수 있으며 이에 도 14에서 화살표(229)에 의해 나타낸 바와 같이 프린트헤드 캐리지(15)에 대해 회전 운동시키는 맞물림 부재(184)의 회전을 유발한다. 보다 구체적으로, 아암(218)이 수축될 때, 링크 부재(200)의 제 1 단부(206)는 반시계 반대 방향으로 제 2 단부(210)에 대해 회전할 수 있으며 링크 부재(202)의 제 1 단부(208)는 제 2 단부(212)에 대해 회전할 수 있으며 이에 따라 프린트헤드 캐리지(15)의 회전 및 직선 병진이동을 유발한다. 링크 배열로 인해, 프린트헤드 캐리지(15)의 변위는 순전히 회전운동만 하지는 않을 수 있다. 프린트헤드 캐리지(15)의 병진이동은 약간의 x 및 y 오프셋을 포함할 수 있으며, 이는 조절 어셈블리(182)에 의해 생성된 운동에 의해 예측될 수 있다. 이 병진이동은 기판(18)과 프린트헤드 캐리지(15)의 이동을 조정하여 없앨 수 있다.
프린트헤드 캐리지(15)의 이동 동안, 에어 베어링 퍽(154,156,158)은 에어 베어링 회전면(172,174,176) 상에 프린트헤드 캐리지(15)의 회전을 허용할 수 있다. 원하는 위치가 달성되었을 때, 에어 베어링 퍽(154,156,158)은 에어 베어링 회전면(172,174,176)에 프린트헤드 캐리지(15)를 고정할 수 있다.
도 18 내지 도 24에 도시된 대안적인 예에서, 프린트헤드 캐리지 프레임(300)은 프린트헤드 캐리지(302)를 수용할 수 있으며 프린트헤드 캐리지 프레임(14)에 관해 전술된 것과 유사한 방식으로 PMD 장치(10)에 연결될 수 있다. 프린트헤드 캐리지(302)는 일련의 측벽(304,306,308,310)을 갖는 일반적으로 직사각형 부재일 수 있다. 프린트헤드 캐리지(302)는 일반적으로 프린트헤드 캐리지(15)와 유사할 수 있으며 프린트헤드 정렬 어셈블리(40)(도 2에 도시)를 포함할 수 있다. 프린트헤드 캐리지 조절 어셈블리(312)는 프린트헤드 캐리지 프레임(300)에 고정될 수 있으며 그 내에 프린트헤드 캐리지(302)를 포함할 수 있으며 프린트헤드 캐리지(302)를 프린트헤드 캐리지 프레임(300)에 연결할 수 있다.
도 19, 도 20, 도 22 및 도 23을 특히 참조하면, 프린트헤드 캐리지 조절 어셈블리(312)는 프레임 어셈블리(314)와 작동 어셈블리(316)를 포함할 수 있다. 프레임 어셈블리(314)는 외부 프레임(318)과, 내부 프레임(320)과, 연결 요소(322)를 포함할 수 있다. 외부 프레임(318)은 프린트헤드 캐리지 장착판(324)에 의해 프린트헤드 캐리지 프레임(300)에 고정될 수 있으며 일반적으로 상방향으로 연장하는 제 1 및 제 2 측벽(326,328)을 갖는 일반적으로 직사각형 바디(body)를 포함할 수 있다. 외부 프레임(318)은 제 1 측벽(326)으로부터 제 2 측벽(328)으로 연장하는 상부판(330)과 에어 베어링 면을 형성하는 하부면(332)을 더 포함할 수 있다. 제 1 및 제 2 측벽(326,328)은 관통하는 개구부(334,336,338,340,342,344)를 포함할 수 있다.
내부 프레임(320)은 그 내에 프린트헤드 캐리지(302)를 포함할 수 있다. 내부 프레임(320)은 상부판(330)과, 하부면(332)과 제 1 및 제 2 측벽(326,328) 사이에 위치될 수 있다. 내부 프레임(320)은 일반적으로 개구부(334,336,338,340,342, 344)에 대응하는 개구부(346,348,350,352,354,356)를 포함할 수 있다. 내부 프레임(320)은 프린트헤드 캐리지(302)를 수용하는 일반적으로 개방된 중심 부분(358) 을 갖는 일반적으로 직사각형 바디를 구비할 수 있다. 내부 프레임(320)의 하부면(359)은 외부 프레임 하부면(332) 위에 놓이기 위한 에어 베어링 패드(357)와, 내부 프레임(320)과 외부 프레임(318) 사이에 상대적인 이동을 방지하기 위한 진공 패드(361)를 포함할 수 있다.
도 20 및 도 21을 참조하면, 연결 요소(322)는 개구부(334,336,338,340,342, 344)와 개구부(346,348,350,352,354,356) 내에 위치될 수 있으며 일반적으로 내부 프레임(320)을 외부 프레임(318)에 연결할 수 있다. 보다 구체적으로, 연결 요소(322)는 일반적으로 W-형상의 구성을 갖는 고정 요소(360)를 각각 포함할 수 있다. 고정 요소(360)는 높은 피로 강도의 시트 금속으로 형성될 수 있으며 내부 레그(362)와 그 사이에 연장하는 2개의 외부 레그(364,366)를 갖는 베이스 부분(363)을 포함할 수 있다. 베이스 부분(363)은 외부 프레임(318)에 고정될 수 있다. 외부 레그(364,366)는 함께 연결되고 외부 프레임(318)에 또한 고정될 수 있다. 내부 레그(362)는 내부 프레임(320)에 고정될 수 있으며 이에 의해 내부 프레임(320)과 외부 프레임(318) 사이에 회전가능한 연결을 생성할 수 있다.
도 22를 참조하면, 작동 어셈블리(316)는, 직선 작동체(368,370)와, 하우징 부재(372,374)와, 맞물림 블록(376)을 포함할 수 있다. 하우징 부재(372,374)는 외부 프레임(318)에 연결될 수 있다. 직선 작동체(368,370)는 일반적으로 서로 대향되게 배열될 수 있으며 하우징 부재(372,374)에 연결될 수 있으며 이에 따라 외부 프레임(318)에 연결될 수 있다. 맞물림 블록(376)은 내부 프레임(320)에 고정될 수 있다. 스프링(377)은 제 1 단부(379)에서 내부 프레임(320)에 고정될 수 있으며 하 우징 부재(372,374)에 고정될 수 있으며 이에 따라 제 2 단부(381)에서 외부 프레임(318)에 고정될 수 있다. 스프링(377)은 연장 스프링일 수 있으며 일반적으로 직선 작동체(368,370)를 맞물림 블록(376)과 맞물리게 가압하는 힘을 제공할 수 있다. 직선 인코더(linear encoder)(375)는 일반적으로 맞물림 블록(376) 위에 있는 상부판(330)에 연결될 수 있다.
동작시, 에어 베어링 패드(357)가 "온(ON)" 상태에 있을 때, 이들 에어 베어링 패드는 내부 프레임(320)과 외부 프레임(318) 사이에 상대적인 운동을 제공할 수 있다. 이 상태에서, 직선 작동체(368,370)는 맞물림 블록(376)에 작용할 수 있다. 맞물림 블록(376)은 내부 프레임(320)에 인가된 힘을 부여할 수 있으며, 이 내부 프레임(320)은 이에 의해 도 23에서 보는 바와 같이 외부 프레임(318)에 대해 회전하도록 작동된다. 도 23에 도시된 작동은 예시를 위하여 과장되어 있다는 것을 유의하여야 할 것이다. 내부 프레임(320)의 실제 회전은 외부 프레임(318)에 대해 일반적으로 1.5도(°)일 수 있다. 프린트헤드 캐리지(302)는 내부 프레임(320) 내에 포함되므로, 내부 프레임(320)이 회전함에 따라, 프린트헤드 캐리지(302)도 또한 회전하도록 작동된다. 보다 구체적으로, 고정 요소(360)는 "위시본(wishbone)"과 같이 개방되어 확장하도록 작동되어, 내부 프레임(320)의 회전에 대해 바이어스 힘을 제공한다. 일정한 회전 중심은 힘의 쌍(force couple)으로 작용하는 직선 작동체(368,370)에 의해 유지될 수 있다.
이 힘의 쌍은 동일한 힘과 반대 힘이 가해질 수 있도록 직선 작동체(368,370)의 정밀한 배치를 통해 달성될 수 있다. 그러나, 제조 동작시 존재하는 편차(variation)로 인해, 위치 에러에 대해 직선 작동체(368,370)를 조절하는 것이 필요할 수 있다. 위치 에러를 보상하기 위해, 직선 작동체(368,370)는 서로 상이한 힘을 제공할 수 있다. 맞물림 블록(376) 위에 위치된 직선 인코더(375)를 사용하여, 명령받은 회전은 약간의 직선 거리의 진행과 관련될 수 있다. 스테이지 이동 제어기의 설정 동안, 스테이지의 회전이 모니터링되고 맵핑될 수 있다. 이후 회전 각도와 인코더 위치 사이에 관계가 결정될 수 있다. 위치 피드백을 통해, 가해지는 모멘트는 자동적으로 해소될 수 있다. 원하는 위치가 달성되면, 에어 베어링 패드(357)는 "오프(OFF)"로 조정될 수 있으며, 진공 패드(361)는 외부 프레임(318)에 대해 내부 프레임(320)을 고정하게 "ON"으로 조정될 수 있다.
직선 작동체(368,370)는 "진행중에(on the fly)" 내부 프레임을 회전시킬 수 있다. 이 모드에서, 작은 회전이 프린트헤드 어레이 스테이지 또는 기판 스테이지 중 어느 하나의 병진 이동의 부정확성을 수정하기 위해 필요할 수 있다. 프린트헤드 어레이와 기판(18) 사이에 각도 오정렬을 유발하는 에러는 요우 에러(yaw error)라고 알려져 있다. 요우 에러는 프린트헤드 스테이지와 기판 스테이지 모두에 존재할 수 있다. 맵핑은 프린팅 축{프린트헤드 캐리지 프레임(14)이 병진 이동하는 축}과 기판 축{기판(18)이 병진이동하는 축} 모두에 대해 수행될 수 있다. PMD 장치(10)에 대한 수직 중심선에 대한 요우 각도가 측정된 후 이동 맵(motion map)으로서 컴퓨터(922)에 저장될 수 있다. 이들 측정은 레이저 간섭계와 같은 장치를 사용하여 이루어질 수 있다.
정밀 X-Y 스테이지에 대한 일반적인 에러 규모는 20-40아크 초(arc seconds) 의 범위에 있을 수 있다. 이 에러 범위는 PMD 장치(10)(도 1)에서 40 내지 80미크론의 프린트 위치 에러를 야기할 수 있다. 이 에러는 각도 면에서 프린트헤드 어레이를 회전시켜 제거될 수 있다. 회전의 양은 X 스테이지(20)를 따라 프린팅 축에 대한 회전 에러와 Y 스테이지(22)를 따라 특정 거리에서 기판(18)에 대한 회전 에러의 합일 수 있다. 각 축에 대한 맵을 사용하여 컴퓨터(922)는 연산된 에러를 동적으로 합산하고 이 에러를 보상하도록 프린트헤드의 회전을 명할 수 있다. 프린트헤드 수정 각도는 0.02아크-초(arc second)만큼 작은 증분으로 이루어질 수 있다. 이 수정은 초당 대략 2000회의 간격으로 적용될 수 있으며, 이는 1미터/초의 율로 프린팅할 때 기판이 매 0.5mm 진행할 때마다 프린트헤드 어레이에서 각도 수정으로 병진이동할 수 있다. 이 방법을 사용하여, 프린트헤드 어레이 위치는 PMD 장치(10)에서 구조적인 불규칙성을 없애도록 조정될 수 있다. 구체적으로, 이상적인 배향에 대해 X 및 Y 스테이지(20,22)에서 편차가 없어질 수 있다.
도 25를 참조하면, 대안적인 프린트헤드 어레이 회전 시스템(400)이 지지 레일(402,404)(일반적으로 도 1에 도시된 것과 유사)에서 PMD 장치의 X 스테이지(401)에 슬라이딩 가능하게 연결될 수 있다. 프린트헤드 어레이 회전 시스템(400)은, 직선 운동 드라이브(406,408)와, 그 내에 포함된 프린트헤드 어셈블리(412)를 갖는 프린트헤드 캐리지(410)와, 링크장치(414,416)를 포함할 수 있다. 직선 운동 드라이브(406,408)는 지지레일(402,404)과 맞물리며 이 지지레일(402,404)을 따라 변위할 수 있다. 링크장치(414,416)는 제 1 단부(418,420)에서 프린트헤드 캐리지(410)에 연결될 수 있으며 제 2 단부(422,424)에서 직선 운동 드 라이브(406,408)에 연결될 수 있다.
동작시, 회전 에러가 결정된 후에, 직선 운동 드라이브(406,408)는 일반적으로 서로 반대 방향으로 지지레일(402,404)을 따라 변위할 수 있다. 직선 운동 드라이브(406,408)가 서로에 대해 변위될 때, 링크장치(414,416)는 회전하며, 이에 의해 프린트헤드 캐리지(410)의 대응하는 회전을 유발한다. 일단 원하는 위치에 있으면, 직선 운동 드라이브(406,408)는 정지될 수 있으며 이로 프린트헤드 캐리지(410)를 제 위치에 고정시킬 수 있다.
도 26 내지 도 29를 더 참조하면, 대안적인 프린트헤드 캐리지 프레임(514)은 내부에 프린트헤드 어셈블리(516)를 포함하는 프린트헤드 캐리지(515)를 수용할 수 있다. 프린트헤드 캐리지 프레임(514)은 프린트헤드 캐리지 프레임(14)에 관해 전술된 바와 유사한 방식으로 PMD 장치(10)에 연결될 수 있다. 프린트헤드 캐리지(515)는 에어 베어링(520)의 제 1 세트에 의하여 수직으로 지지되고 프린트헤드 캐리지 프레임(514)에 장착된 에어 베어링(522)의 제 2 세트에 의해 방사방향으로 지지되는 원형 바디(518)를 포함할 수 있다.
프린트헤드 캐리지 프레임(514)은 프린트헤드 캐리지(515)를 회전가능하게 구동하기 위한 작동 어셈블리(524)를 포함할 수 있으며 이는 프린트헤드 캐리지(515)의 피치 조절을 제공한다. 작동 어셈블리(524)는, 모터 권선(motor winding)(526)과, 자성 슬러그(magnetic slug)(528)와, 스톱부(stop)(530)와, 광학 인코더(532)를 포함할 수 있다. 모터 권선(526)은 프린트헤드 캐리지 프레임(514)에 장착될 수 있으며 자성 슬러그(528)는 모터 권선(526)에 의해 구동되는 원형 바 디(518)의 상부 부분에 장착될 수 있다. 스톱부(530)는 프린트헤드 캐리지 프레임(514)에 연결될 수 있으며 일반적으로 원형 바디(518) 위에서 연장할 수 있으며 이로 스톱부(530)와 자성 슬러그(528) 사이의 맞물림을 통해 프린트헤드 캐리지(515)의 이동을 제한한다.
프린트헤드 캐리지 원형 바디(518)는 그 내에 프린트헤드 어셈블리(516)를 수용하는 슬롯(532,534,536)을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 프린트헤드 어셈블리(516)는 슬롯(532,534,536) 내로 연장하는 하우징(538,540,542) 내에 포함될 수 있다. 하우징(538,540,542)은 직선 베어링(544,546,548)과 슬라이딩 가능하게 맞물릴 수 있다. 슬롯(532,534,536)은 슬롯(532,534,536)을 따라 하우징(538,540, 542)의 병진이동을 위해 내부에 직선 작동체(550,552,554)를 더 포함할 수 있으며 이로 프린트헤드 어셈블리(516)의 위상 조절을 제공한다. 나아가, 어셈블리 편차나 임의의 다른 소스로 인한 초기 위치지정시의 임의의 오프셋은 프린트헤드 캐리지(515)의 하부면 상에 있는 기준 마크를 참조하여 후술되는 비전 시스템을 사용하여 없앨 수 있다.
도 30 및 도 31을 더 참조하면, 대안적인 프린트헤드 캐리지 프레임(614)은 그 내에 프린트헤드 어셈블리(46)를 포함하는 프린트헤드 캐리지(628)를 수용할 수 있다(도 4에 도시). 프린트헤드 캐리지 프레임(614)은 프린트헤드 캐리지 프레임(14)에 관해 전술된 바와 유사한 방식으로 PMD 장치(10)(도 1)에 연결될 수 있다. 프린트헤드 캐리지(628)는 프린트헤드 캐리지 프레임(614)에 회전가능하게 연결될 수 있다. 보다 구체적으로, 프린트헤드 캐리지 프레임(614)은 전면벽 및 후면 벽 어셈블리(632,634)와 측벽 어셈블리(636,638)를 포함할 수 있으며 이들은 후술되는 프린트헤드 어레이 가변 피치 조절 장치를 형성하도록 협력한다.
도 32를 더 참조하면, 전면벽 어셈블리(632)는 벽부재(640)와 조절 어셈블리(642)를 포함할 수 있다. 벽 부재(640)는 상부부분(6444)과 하부부분(646)을 포함할 수 있다. 상부부분(644)은 단부(652,654)에서 슬라이더 부분(648,650)을 포함할 수 있다. 슬라이더 부분(650)은 제 2 단부(654)의 수직 배향과 이에 따라 전면벽 어셈블리(632)의 각도 배치를 조절하도록 레벨링 메커니즘(656)을 더 포함할 수 있다. 추가적으로, 슬라이더 부분(648)은 전면벽 어셈블리(632)가 두 단부(652,654)에서 수직으로 조절될 수 있도록 레벨링 메커니즘(미도시)을 또한 포함할 수 있다. 하부 부분(646)은 후술되는 조절 어셈블리(642)의 부분을 지지하기 위해 쉘프(shelf)(658)를 포함할 수 있다.
조절 어셈블리(642)는, 직선 슬라이드 베어링(660)과, 레일(662)과, 슬라이드 어셈블리(664)와, 피봇 어셈블리(666)와, 프린트헤드 캐리지 장착 어셈블리(668)와, 록킹 메커니즘(670)을 포함할 수 있다. 직선 슬라이드 베어링(660)은 쉘프(658)를 따라 연장할 수 있다. 레일(662)은 일반적으로 벽부재(640)의 대부분의 길이를 따라 연장할 수 있으며 직선 슬라이드 베어링(660) 위에 위치될 수 있다. 슬라이드 어셈블리(664)는, 제 1 및 제 2 단부 부분(672,674) 사이에 중간 부분(676)을 갖는 제 1 및 제 2 단부 부분(672,674)과, 제 1 단부 부분(672)과 중간 부분(676) 사이에 위치된 제 1의 모터로 동작되는 작동체(678)와, 제 2 단부 부분(674)과 중간 부분(676) 사이에 위치된 제 2 모터 동작 작동체(680)를 포함할 수 있다.
제 1 및 제 2 단부 부분(672,674)은 그 하부 부분에 장착된 지지부재(686,688)를 각각 포함할 수 있다. 지지부재(686,688)는 직선 슬라이드 베어링(660)에 슬라이딩 가능하게 연결될 수 있다. 중간 부분(676)은 레일(662)에 슬라이딩 가능하게 연결된 아암(689)을 포함할 수 있다. 피봇 어셈블리(666)는 서로에 대해 회전가능한 제 1 단부(694,696)와 제 2 단부(698,700)를 갖는 피봇 부재(690,692)를 포함할 수 있다. 피봇 부재(690,692)는 헤파이스트 베어링(hephaist bearing)의 형태일 수 있으며 슬라이드 어셈블리의 제 1 및 제 2 단부 부분(672,674)의 상부부분에 연결된 제 1 단부(694,696)를 가질 수 있다. 프린트헤드 캐리지 장착 어셈블리(668)는 조절 어셈블리(642)를 프린트헤드 캐리지(628)에 연결하기 위한 장착 블록(702,704)을 포함할 수 있다. 장착 블록(702,704)은 피봇 부재의 제 2 단부(698,700)에 연결될 수 있으며 이에 프린트헤드 캐리지(628)가 벽부재(640)에 대해 회전될 수 있게 한다. 록킹 메커니즘(670)은 중간 부분(676)에 연결될 수 있으며 벽부재(640)에 대해 조절 어셈블리(642)를 고정하기 위한 클램프 볼트(705,706,707)를 포함할 수 있다. 클램프 볼트(706)는 슬라이드 어셈블리(664)를 전체적으로 고정하도록 조여질 수 있으며 이로 일반적으로 작동체(678,680)의 작동을 통해 서로에 대해 제 1 및 제 2 단부 부분(672,674)의 미세한 조절을 가능하게 한다. 클램프 볼트(705,707)는 서로에 대해 제 1 및 제 2 단부 부분(672,674)을 고정하도록 조여질 수 있다.
도 30 및 도 31을 다시 참조하면, 후면벽 어셈블리(634)는 벽부재(708)와 피 봇 어셈블리(710)를 포함할 수 있다. 벽부재(708)는 측벽 어셈블리(636,638)에 고정될 수 있다. 피봇 어셈블리(710)는 서로에 대해 회전가능한 제 1 단부(미도시)와 제 2 단부(미도시)를 갖는 피봇 부재(712,714)를 포함할 수 있다. 피봇 부재(712,714)는 벽부재(708)에 고정된 제 1 단부(미도시)를 갖는 헤파이스트 베어링의 형태일 수 있다. 장착 블록(724,726)은 제 2 단부(미도시)와 프린트헤드 캐리지(628)에 연결될 수 있으며 이로 벽부재(708)에 대해 프린트헤드 캐리지(628)가 회전하게 할 수 있다.
측벽 어셈블리(636,638)는 상부면(736,738) 상에 레벨링 레일(732,734)을 갖는 벽부재(728,730)를 각각 포함할 수 있다. 벽부재(640)의 슬라이드 부분(648, 650)은 레벨링 레일(732,734)과 슬라이딩 가능하게 맞물릴 수 있으며 이로 일반적으로 레벨링 레일(732,734)의 길이를 따라 벽부재(640)가 이동할 수 있게 한다.
동작시, 프린트헤드 캐리지(628)가 그 타깃 위치로부터 오프셋되는 것으로 결정되면, 프린트헤드 캐리지는 전술된 특징을 사용하여 조절될 수 있다. 구체적으로, 프린트헤드 캐리지(628)가 피치 오정렬(도 13에 도시)을 가질 때, 프린트헤드 캐리지(628)는 조절 어셈블리(642)를 사용하여 수정될 수 있다. 보다 구체적으로, 프린트헤드(52)는 피봇 부재(712,714)에 대해 프린트헤드 캐리지(628)를 회전시키는 것에 의해 그 피치를 수정하도록 조절될 수 있다.
프린트헤드 캐리지는 조절 어셈블리(642)의 사용을 통해 피봇 부재(712,714)에 대해 회전될 수 있다. 슬라이드 어셈블리(664)는 록킹 메커니즘(670)을 방출함으로써 레일(662)을 따라 이동되도록 허가될 수 있다. 록킹 메커니즘(670)은 클램 핑 볼트(705,706,707)를 풀어서 방출될 수 있다. 록킹 메커니즘(670)이 방출된 후에, 제 1 및 제 2의 모터로 동작되는 작동체(678,680)는 피치 수정을 위해 원하는 위치로 레일(662)의 길이를 따라 슬라이드 어셈블리(664)를 구동할 수 있다.
슬라이드 어셈블리(664)가 레일(662)을 따라 이동할 때, 프린트헤드 캐리지(628)는 제 1 위치(도 30)로부터 제 2 위치(도 31)로 피봇 부재(712,714)에 대해 회전된다. 프린트헤드 캐리지(628)가 회전될 때, 프린트헤드 캐리지는 벽부재(640,708) 사이에 각지게 배치되게 된다. 프린트헤드 캐리지(628)의 각도 변위를 수용하기 위해 벽부재(640)는 프린트헤드 캐리지(628)가 회전할 때 레벨링 레일(732,734)을 따라 병진이동한다.
슬라이더 어셈블리 작동은 모터로 동작되는 작동체에게 안으로 이동하거나 밖으로 이동하도록 명령하는 전압 신호를 조절함으로써 달성될 수 있다. 프린트헤드 노즐의 원하는 위치에 대한 정보는 후술되는 비전 시스템으로부터 획득될 수 있다.
프린트헤드 어레이는 인접한 어레이나 비-인접한 어레이로 구성될 수 있다. 비-인접한 어레이는 프린트헤드(52) 사이에 프린트 너비(print swath) 내에 갭을 포함할 수 있다. 비-인접한 어레이의 개략적인 구성은 도 33에 도시되어 있다. 비-인접한 어레이는 특정 공간에 원하는 개수의 분사 어레이(jetting array)를 이루는데 필요한 갭으로 사용되는 프린트헤드(52)에 의해 부여되는 물리적인 사이즈의 제한으로부터 야기될 수 있다. 이 갭은 기판의 모든 영역이 프린팅되는 것을 보장하기 위해 프린트헤드 어레이의 기판으로의 상대적 이동을 변경하는 프린팅 방법의 변경을 요구할 수 있다. 이 피칭 방법은 일반적으로 이 배열에 의해 영향을 받지 않을 수 있다.
대안적인 프린트헤드 캐리지 조절 장치(800)가 도 34 내지 도 36에 개략적으로 도시되어 있다. 프린트헤드 캐리지 조절 장치(800)는, 제 1 및 제 2 프린트헤드 캐리지(802,804)와, 빔(806)과, 작동 어셈블리(808)를 포함할 수 있다. 제 1 프린트헤드 캐리지(802)는 빔(806)의 제 1 측에 고정될 수 있고 제 2 프린트헤드 캐리지(804)는 제 1 프린트헤드 캐리지(802)와는 일반적으로 반대방향에 있는 빔(806)의 제 2 측에 슬라이딩 가능하게 연결될 수 있다.
작동 어셈블리(808)는, 에어 베어링 어셈블리(810)와, 피봇 어셈블리(812)와, 제 1 및 제 2 작동 메커니즘(814,815)을 포함할 수 있다. 에어 베어링 어셈블리(810)는 제 1 프린트헤드 캐리지(802)의 제 1 단부 부근의 빔(806)의 제 1 단부에 연결될 수 있다. 피봇 어셈블리(812)는 그 사이에 회전 결합을 제공하는 제 1 프린트헤드 어셈블리(802)의 제 2 단부 부근의 빔(806)과 프린트헤드 캐리지 조절 장치(800)의 플로어(floor)(818)에 연결된 헤파이스트 베어링(816)을 포함할 수 있다.
제 1 작동 메커니즘(814)은 직선 작동체(820)와, 프린트헤드 어레이 가변 피치 장치의 플로어(818) 내에 있는 가이드 그루브(guide groove)(824)에 슬라이딩 가능하게 연결된 이동가능한 링크(822)를 포함할 수 있다. 직선 작동체(820)는 제 1 프린트헤드 캐리지(802)에 연결된 제 1 아암(821)을 포함할 수 있으며 이동가능한 링크(822)에 연결된 제 2 아암(823)을 포함할 수 있다. 링크(822)는 그루 브(824) 부근으로 수동으로 이동되거나 또는 여러 방법을 통해 모터로 동작되어 빔(806)의 대략적인 회전 조절을 달성할 수 있다. 제 1 아암(821)은 연장되거나 수축되어 빔(806)의 미세 조절을 달성할 수 있다.
제 2 작동 메커니즘(815)은 직선 작동체(817)를 포함할 수 있다. 직선 작동체(817)는 제 2 프린트헤드 캐리지(804)와 빔(806)과 맞물릴 수 있다. 직선 작동체(817)는 일반적으로 빔(806)을 따라 제 2 프린트헤드 캐리지(804)의 슬라이드 가능한 작동을 제공할 수 있다.
동작시, 제 1 및 제 2 프린트헤드(802,804)의 피치는 작동 어셈블리(808)에 의해 조절될 수 있다. 보다 구체적으로, 이동가능한 링크(822)가 가이드 그루브(824)를 따라 이동할 때, 아암(821,823)은 제 1 프린트헤드 캐리지(802)에 작용할 수 있으며, 이로 제 1 및 제 2 프린트헤드 캐리지(802,804)와 빔(806)의 회전을 야기한다. 직선 작동체(820)는 아암(821)의 연장이나 수축을 통해 빔(806)의 회전을 더 미세하게 조절할 수 있다. 빔(806)이 회전할 때, 제 2 프린트헤드 캐리지(804)는 제 1 프린트헤드 캐리지(802)에 대해 제 2 프린트헤드 캐리지(804)의 적절한 위상을 달성하기 위해 직선 작동체(817)에 의해 구동될 수 있다. 이 프로세스는 제 1 프린트헤드 캐리지(802)와 제 2 프린트헤드 캐리지(804)의 관계를 레코드하고 직선 작동체(817)를 통해 제 2 프린트헤드 캐리지(804)의 운동을 개시하도록 후술되는 비전 시스템의 사용을 통해 자동 수행될 수 있다.
일반적으로 전술된 바와 같이, 링크(822)의 운동이 완료된 후, 프린트헤드 어레이의 대략적인 피치 조절이 완료될 수 있다. 이 점에서, 직선 작동체(820)는 빔(806)을 프린트헤드에 대한 피치 정밀도를 0.5미크론 내로 달성하는 최종 정밀 조절 각도로 회전시키도록 비전 시스템과 결합하여 사용될 수 있다. 적절한 피치가 달성되면, 프린트헤드 캐리지 조절 장치(800)는 프린팅을 위해 고정될 수 있다.
도 35 및 도 36을 참조하면, 프린트헤드 캐리지(802,804)는 일반적으로 서로 동 위상이 되도록 정렬될 수 있다는 것을 유의하여야 할 것이다. 보다 구체적으로, 프린트헤드 캐리지(802,804) 각각의 프린트헤드(미도시)는 동일한 영역을 프린트하도록 정렬될 수 있으며, 이로 프린트 증착 영역(830,832)에 의해 개략적으로 나타낸 바와 같이 더 큰 프린트 증착 농도를 야기할 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, PMD 장치(10)의 비전 시스템(17)은 교정 카메라 어셈블리(calibration camera assembly)(900)와 머신 비전 카메라 어셈블리(machine vision camera assembly)(902)를 포함할 수 있다. 도 37을 더 참조하면, 교정 카메라 어셈블리(900)는 교정 카메라(904)와 장착 구조(906)를 포함할 수 있다. 장착 구조(906)는 제 1 및 제 2 부분(908,910)을 포함할 수 있다.
제 1 부분(908)은 진공 척(vacuum chuck)(16)에 고정될 수 있으며 제 2 부분(910)은 제 1 부분(908)에 슬라이딩 가능하게 연결될 수 있다. 장착 구조(906)는 제 1 부분(908)에 대해 제 2 부분(910)을 구동하기 위한 모터(미도시)를 더 포함할 수 있다. 장착 구조(906)는 후술되는 교정 카메라 어셈블리(900)와 머신 비전 카메라 어셈블리(902)의 조정을 위해 기준 마크(912)를 또한 포함할 수 있다. 교정 카메라(904)는 제 2 부분(910)에 고정될 수 있으며, 그리하여 진공 척(16)의 상부면에 일반적으로 수직한 방향으로 진공 척(16)에 대해 변위될 수 있다.
비전 카메라 어셈블리(902)는, 저 해상도 카메라(914)와, 고 해상도 카메라(916)와, 장착 구조(918)를 포함할 수 있다. 저 해상도 카메라(914)는 고 해상도 카메라(916)보다 더 큰 시야(field of view)를 가질 수 있다. 보다 구체적으로, 저 해상도 카메라(914)는 대략 10mm×10mm 의 시야를 가질 수 있다. 이 범위는 일반적으로 기판(18)의 로딩 에러를 수용하기에는 충분할 수 있다. 장착 구조(918)는 브래킷(920)과 이 브래킷(920)을 제 2 레일(26)에 이동가능하게 장착하기 위한 제 1 및 제 2 모터(미도시)를 포함할 수 있다. 제 1 모터는 제 2 레일(26)을 따라 축방향 병진 이동을 제공할 수 있으며 제 2 모터는 제 2 레일(26)에 대해 장착 브래킷(920)의 수직 병진이동을 제공할 수 있다. 교정 카메라(804)와, 저 해상도 카메라(914)와, 고 해상도 카메라(916)는 전부 PMD 장치(10)(도 1)에 있는 컴퓨터(922)와 통신할 수 있다.
동작시, 교정 카메라(904)는 프린트헤드 위치를 결정하는데 사용될 수 있다. 교정 카메라(904)는 프린트헤드(52) 사이의 상대적 위치를 결정하기 위해 어레이 내에 있는 프린트헤드(52)(도 4) 중 어느 하나의 프린트헤드에 포커스를 맞출 수 있다. 교정 카메라(904)는 프린트헤드(52) 사이에 위치 에러를 결정하기 위해 컴퓨터(922)에 송신되는 이미지를 생성할 수 있다. 만약 에러가 발견된다면, 프린트헤드(52)는 전술된 바와 같이 조절될 것이다. 교정 카메라(904)는 프린트헤드 위치의 수정 동안 위치 피드백을 제공할 수 있다.
전술된 바와 같이, 교정 카메라 어셈블리(900)는 기준 마크(912)를 또한 포함할 수 있다. 기준 마크(912)는 교정 카메라 어셈블리(900)와 머신 비전 카메라 어셈블리(902)를 조정하기 위해 머신 비전 카메라 어셈블리(902)에 의해 관찰(viewed)될 수 있다. 교정 카메라 어셈블리(900)와 머신 비전 카메라 어셈블리(902) 사이의 상대적인 위치가 알려지면, 프린트헤드(52)와, 교정 카메라 어셈블리(900)와, 머신 비전 카메라 어셈블리(902) 사이의 상대적인 위치가 컴퓨터(922)에 의해 결정될 수 있으며, 전술된 바와 같이 프린트헤드(52)와 프린트헤드 캐리지 조절을 위해 사용될 수 있다. 나아가, 비전 카메라 어셈블리(902)와 프린트헤드 캐리지 프레임(14) 사이의 상대적인 위치는 공통 광학 스트립(923)의 사용을 통해 알려질 수 있다. 이것은 일반적으로 컴퓨터(922)로 하여금 기판(18)과 프린트헤드(52) 사이에 상대적인 위치를 결정할 수 있게 하며 또 이들 사이에 있을 수 있는 임의의 위치 에러를 결정할 수 있게 하는데 이에 대해서는 후술된다.
전술된 바와 같이, 머신 비전 카메라 어셈블리(902)는 기판(18)과 프린트헤드 캐리지 사이에 위치 에러를 결정할 수 있다. 보다 구체적으로, 저 해상도 카메라(914)는 기준 마크(924)의 위치를 결정하도록 기판의 초기 이미지를 취할 수 있다. 기준 마크(924)는 예를 들어 대략 1mm2만큼 작을 수 있으며 에칭된 크롬 마킹 형태일 수 있다. 일단 기준 마크(924)의 일반적인 위치가 결정되면, 머신 비전 카메라 어셈블리(902)와 기판(18)은 고 해상도 카메라(916)가 상세한 이미지를 컴퓨터(922)에 제공하여 머신 비전 알고리즘(machine vision algorithm)의 사용을 통해 기판(18)의 배향을 결정하도록 병진이동될 수 있다. 도 1에서 "X"로 나타내었으나, 기준 마크(924)는 여러 형태를 포함할 수 있다. 기준 마크(924)의 이미지는 기판 축을 따라 기판(18)의 위치 뿐만 아니라 기판(18)의 회전 배향을 결정하도록 분석될 수 있다. 추가적인 기준 마크(926)가 회전 배향 결정을 보조하기 위해 기판 상에 위치될 수 있다. 기준 마크(924,926)는 일반적으로 서로로부터 반대 코너에 위치될 수 있다. 고 해상도 카메라(916)는 기준 마크(926)의 배향에 기초하여 저 해상도 카메라(914)의 보조 없이 기준 마크(924)를 찾는데 사용될 수 있다.
기판(18)의 회전 배향이 결정되고 나면, 전술된 프린트헤드 캐리지는 전술된 여러 방식 중 어느 하나의 방식으로 위치 에러를 없애도록 각 배향을 조절되게 할 수 있다. 추가적으로, 머신 비전 카메라 어셈블리(902)는 기준 마크(924,926)의 이미지를 주기적으로 컴퓨터(922)에 제공하여 PMD 장치(10)의 동작을 통해 위치 에러를 결정하게 할 수 있다. 예를 들어, 기준 마크는 기판(18)의 임의의 열적 성장을 결정하기 위해 분석될 수 있다. 이것은 기준 마크(924,926) 사이의 사이즈 및/또는 거리의 변화량에 의해 결정될 수 있다.
여러 가지 카메라 시스템과 조절 메커니즘의 사용은 컴퓨터(922)에 의한 서보-루프 제어 시스템으로 자동 수행될 수 있다. 이것은 인간 에러의 있을 수 있는 소스를 제거할 수 있다. 이것은 또한 열 팽창이나 열 수축으로 유발된 프린트헤드 위치의 변동이나 또는 시스템 상에 로딩된 프린팅 재료의 열 팽창을 자동적으로 조정하도록 "진행중에" 정렬 조정이 이루어질 수 있게 할 수 있다.
전술된 바와 같이, 본 발명은 프린팅 장치에 이용가능하다.

Claims (46)

  1. 프린팅 장치로서,
    기판을 지지하기 위해 구성된 척(chuck)과;
    상기 척으로부터 이격되어 있는 레일(rail)과;
    상기 레일에 연결되며 적어도 하나의 프린트헤드를 수용하는 프린트헤드 캐지리 하우징을 구비하는 프린트헤드 캐리지 프레임과;
    상기 프린트헤드의 이미지 데이터를 캡쳐(capture)하며 상기 이미지 데이터를 컴퓨터에 제공하기 위해 구성된 제 1 카메라 어셈블리와;
    상기 제 1 카메라 어셈블리로부터 상기 이미지 데이터를 수신하며 상기 프린트헤드의 실제 위치와 상기 프린트헤드의 원하는 위치 사이의 편차(deviation)를 결정하도록 구성된 컴퓨터를 포함하는 것을 특징으로 하는 프린팅 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 카메라 어셈블리는 상기 척에 연결되는 것을 특징으로 하는 프린팅 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 카메라 어셈블리는 일반적으로 상기 프린트헤드 쪽으로 향하는 것을 특징으로 하는 프린팅 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 프린트헤드 캐리지는 적어도 2개의 프린트헤드를 포 함하며, 상기 제 1 카메라 어셈블리는 상기 적어도 2개의 프린트헤드의 이미지 데이터를 캡쳐하고 상기 이미지 데이터를 상기 컴퓨터에 제공하도록 구성되며, 상기 컴퓨터는 서로에 대한 상기 적어도 2개의 프린트헤드의 실제 위치와 서로에 대한 상기 적어도 2개의 프린트헤드의 원하는 위치 사이의 편차를 결정하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 프린팅 장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 카메라 어셈블리는 상기 레일에 대해 이동가능하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 프린팅 장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 레일에 이동가능하게 연결된 제 2 카메라 어셈블리를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 프린팅 장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 제 2 카메라 어셈블리는 상기 척 상에 있는 기판의 이미지를 캡쳐하도록 구성된 것을 특징으로 하는 프린팅 장치.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 컴퓨터는 상기 제 2 카메라 어셈블리와 통신하며 상기 기판의 배향(orientation)을 결정하도록 구성된 것을 특징으로 하는 프린팅 장치.
  9. 제 6 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 카메라 어셈블리 중 상기 하나는 상기 제 1 및 제 2 카메라 어셈블리 모두에 의해 관찰가능한(viewable) 기준 마크를 포함하는 것을 특징으로 하는 프린팅 장치.
  10. 제 6 항에 있어서, 상기 컴퓨터는 상기 제 1 카메라 어셈블리와, 상기 제 2 카메라 어셈블리와, 상기 프린트헤드와, 상기 척 상에 위치된 기판 사이의 상대적인 위치를 결정하도록 구성된 것을 특징으로 하는 프린팅 장치.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 컴퓨터는 상기 제 1 및 제 2 카메라 어셈블리 중 적어도 하나로부터의 입력에 기초하여 상기 프린트헤드와 상기 기판 사이의 위치를 자동적으로 조절(adjust)하도록 구성된 것을 특징으로 하는 프린팅 장치.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 자동 조절은 상기 프린트헤드 중 적어도 하나를 개별적으로 조정하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 프린팅 장치.
  13. 제 11 항에 있어서, 상기 프린트헤드 캐리지는 상기 프린트헤드 캐리지 프레임에 회전가능하게 연결되며, 상기 자동 조정은 상기 기판에 대해 상기 프린트헤드 캐리지를 회전시키는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 프린팅 장치.
  14. 프린팅 장치로서,
    기판을 지지하도록 구성된 척(chuck)과;
    상기 척으로부터 이격된 레일(rail)과;
    상기 레일에 연결되며 프린트헤드를 구비하는 프린트헤드 캐리지 프레임과;
    상기 프린트헤드의 이미지 데이터를 캡쳐하도록 구성된 제 1 카메라 어셈블리와;
    상기 기판의 이미지 데이터를 캡쳐하도록 구성된 제 2 카메라 어셈블리와;
    상기 제 1 및 제 2 카메라 어셈블리와 통신하는 컴퓨터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 프린팅 장치.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 컴퓨터는 상기 프린트헤드의 실제 위치와 상기 프린트헤드의 원하는 위치 사이의 편차를 결정하도록 구성된 것을 특징으로 하는 프린팅 장치.
  16. 제 14 항에 있어서, 상기 프린트헤드 캐리지는 적어도 2개의 프린트헤드를 수용하며, 상기 제 1 카메라 어셈블리는 상기 적어도 2개의 프린트헤드의 데이터 이미지를 캡쳐하도록 구성되며, 상기 컴퓨터는 서로에 대한 상기 프린트헤드의 실제 위치와 상기 프린트헤드의 원하는 위치 사이의 편차를 결정하도록 구성된 것을 특징으로 하는 프린팅 장치.
  17. 제 14 항에 있어서, 상기 컴퓨터는 상기 기판의 배향을 결정하도록 구성된 것을 특징으로 하는 프린팅 장치.
  18. 제 14 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 카메라 어셈블리 중 하나는 상기 제 1 및 제 2 카메라 어셈블리 모두에 의해 관찰가능한 기준 마크를 포함하는 것을 특징으로 하는 프린팅 장치.
  19. 제 14 항에 있어서, 상기 컴퓨터는 상기 제 1 카메라 어셈블리와, 상기 제 2 카메라 어셈블리와, 상기 프린트헤드 캐리지 프레임과, 상기 척 상에 위치된 기판 사이의 상대적인 위치를 결정하도록 구성된 것을 특징으로 하는 프린팅 장치.
  20. 제 14 항에 있어서, 상기 제 1 카메라 어셈블리는 상기 레일에 대해 이동가능하도록 구성된 것을 특징으로 하는 프린팅 장치.
  21. 제 14 항에 있어서, 상기 제 2 카메라 어셈블리는 상기 레일에 이동가능하게 연결된 것을 특징으로 하는 프린팅 장치.
  22. 프린팅 정렬 방법으로서,
    제 1 카메라로 하나 이상의 프린트헤드의 이미지 데이터를 캡쳐하는 단계와;
    상기 프린트헤드의 실제 위치와 상기 프린트헤드의 원하는 위치 사이의 편차를 결정하기 위해 상기 이미지 데이터를 평가하는 단계와;
    원하는 위치를 달성하는데 요구되는 프린트헤드 조절을 결정하는 단계와;
    상기 결정에 기초하여 상기 하나 이상의 프린트헤드의 위치를 조절하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 프린팅 정렬 방법.
  23. 제 22 항에 있어서, 상기 평가하는 단계는 컴퓨터로 상기 이미지 데이터를 처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 프린팅 정렬 방법.
  24. 제 23 항에 있어서, 상기 처리하는 단계는 머신 비전 알고리즘(machine vision algorithm)을 포함하는 것을 특징으로 하는 프린팅 정렬 방법.
  25. 제 22 항에 있어서, 상기 캡쳐하는 단계는 2개 이상의 프린트헤드의 이미지 데이터를 캡쳐하는 단계를 포함하며, 상기 평가하는 단계는 서로에 대한 상기 프린트헤드의 실제 위치와 상기 프린트헤드의 원하는 위치 사이의 편차를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 프린팅 정렬 방법.
  26. 제 22 항에 있어서, 상기 이미지 데이터를 캡쳐하는 단계는 상기 하나 이상의 프린트헤드에 대해 상기 제 1 카메라를 변위시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 프린팅 정렬 방법.
  27. 제 22 항에 있어서, 상기 이미지 데이터는 상기 프린트헤드 내 노즐의 이미지 데이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 프린팅 정렬 방법.
  28. 제 22 항에 있어서, 상기 조절하는 단계는 컴퓨터와 조절 메커니즘 사이에 피드백을 통해 자동적으로 수행되는 것을 특징으로 하는 프린팅 정렬 방법.
  29. 제 22 항에 있어서, 상기 캡쳐하는 단계와, 상기 평가하는 단계와, 상기 결정하는 단계와, 상기 조정하는 단계는 자동적으로 수행되고 미리결정된 간격으로 반복되는 것을 특징으로 하는 프린팅 정렬 방법.
  30. 제 22 항에 있어서, 제 2 카메라로 상기 적어도 하나의 프린트헤드에 의해 프린트되는 기판의 이미지 데이터를 캡쳐하는 단계와, 상기 기판의 실제 위치와 상기 기판의 원하는 위치를 비교하는 단계와, 상기 기판의 실제 위치와 상기 기판의 원하는 위치 사이의 편차를 없애는데 필요한 프린트헤드 조절을 결정하는 단계와, 상기 결정된 프린트헤드 조절에 기초하여 상기 프린트헤드의 위치를 조절하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 프린팅 정렬 방법.
  31. 제 22 항에 있어서, 상기 조절하는 단계는 상기 하나 이상의 프린트 헤드의 시작 위치를 수정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 프린팅 정렬 방법.
  32. 제 22 항에 있어서, 상기 조절하는 단계는 프린트되는 기판이 이동함에 따라 상기 하나 이상의 프린트헤드의 이동을 조정하는 단계를 포함하며 이에 의해 각진 프린팅(angled printing)을 야기하는 것을 특징으로 하는 프린팅 정렬 방법.
  33. 제 22 항에 있어서, 상기 조절하는 단계는 상기 하나 이상의 프린트헤드를 회전시키는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 프린팅 정렬 방법.
  34. 프린팅 정렬 방법으로서,
    제 1 카메라로 프린트헤드의 이미지 데이터를 캡쳐하는 단계와;
    제 2 카메라로 프린트헤드에 의해 프린트되는 기판의 이미지 데이터를 캡쳐하는 단계와;
    상기 기판의 실제 위치와 상기 기판의 원하는 위치를 비교하는 단계와;
    상기 기판의 실제 위치와 상기 기판의 원하는 위치 사이의 편차를 결정하는 단계와;
    상기 편차를 없애도록 상기 기판에 대해 프린트헤드 위치를 조절하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 프린팅 정렬 방법.
  35. 제 34 항에 있어서, 상기 제 2 카메라에 대해 상기 제 1 카메라의 위치를 결정하는 단계를 더 포함하며, 상기 결정하는 단계는 상기 제 1 및 제 2 카메라 모두에 의해 상기 제 1 및 제 2 카메라 중 하나의 카메라 위에 있는 기준 마크를 관찰(view)하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 프린팅 정렬 방법.
  36. 제 35 항에 있어서, 상기 제 1 카메라에 의해 캡쳐된 이미지에 기초하여 상기 프린트헤드와 상기 제 2 카메라 사이의 상대적인 위치를 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 프린팅 정렬 방법.
  37. 제 34 항에 있어서, 상기 프린트헤드와 상기 기판 사이의 상대적인 위치를 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 프린팅 정렬 방법.
  38. 제 34 항에 있어서, 상기 기판의 이미지 데이터를 캡쳐하는 단계와, 상기 프린트헤드의 이미지 데이터를 캡쳐하는 단계와, 상기 비교하는 단계와, 상기 결정하는 단계와, 상기 조절하는 단계는 자동적으로 수행되고 미리 결정된 간격으로 반복되는 것을 특징으로 하는 프린팅 정렬 방법.
  39. 제 34 항에 있어서, 상기 조절하는 단계는 컴퓨터와 조절 메커니즘 사이에 피드백을 통해 자동적으로 수행되는 것을 특징으로 하는 프린팅 정렬 방법.
  40. 제 34 항에 있어서, 상기 조절하는 단계는 상기 하나 이상의 프린트헤드의 시작 위치를 수정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 프린팅 정렬 방법.
  41. 제 34 항에 있어서, 상기 조절하는 단계는 프린트되는 기판이 이동함에 따라 상기 하나 이상의 프린트헤드의 이동을 조정하는 단계를 포함하며 이에 의해 각진 프린팅을 야기하는 것을 특징으로 하는 프린팅 정렬 방법.
  42. 제 34 항에 있어서, 상기 조절하는 단계는 상기 하나 이상의 프린트헤드를 회전시키는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 프린팅 정렬 방법.
  43. 제 34 항에 있어서, 상기 기판의 이미지 데이터를 캡쳐하는 단계는 상기 제 2 카메라를 사용하여 상기 기판의 제 1 영역의 이미지 데이터를 캡쳐하는 단계와, 상기 제 2 카메라보다 더 높은 해상도를 갖는 제 3 카메라를 사용하여 상기 제 1 영역 내에 있는 제 2의 더 작은 영역의 이미지 데이터를 캡쳐하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 프린팅 정렬 방법.
  44. 제 43 항에 있어서, 상기 제 1 영역의 이미지 데이터를 캡쳐하는 단계는 적어도 10mm×10mm 영역의 이미지 데이터를 캡쳐하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 프린팅 정렬 방법.
  45. 제 43 항에 있어서, 상기 결정하는 단계는 상기 제 2의 더 작은 영역의 이미지 데이터를 통해 상기 기판 상에 있는 제 1 기준 마크의 회전 배향을 평가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 프린팅 정렬 방법.
  46. 제 45 항에 있어서, 상기 제 1 기준 마크의 평가된 회전 배향에 기초하여 상 기 제 3 카메라를 사용하여 상기 기판 상에 있는 제 2 기준 마크를 검출하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 프린팅 정렬 방법.
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