KR20210047303A

KR20210047303A - 프린트헤드 조정 장치, 시스템 및 방법

Info

Publication number: KR20210047303A
Application number: KR1020217005107A
Authority: KR
Inventors: 알렉산더 소우-강 고; 크리스토퍼 뷔히너
Original assignee: 카티바, 인크.
Priority date: 2018-07-20
Filing date: 2019-07-19
Publication date: 2021-04-29
Also published as: US20200023658A1; CN112423991B; CN112423991A; JP2021530348A; CN112423991B8; JP7426729B2; JP2024056693A; CN115891459A; WO2020018933A1

Abstract

프린팅 시스템은 프린트헤드를 지지하고 x-축, y-축, z-축 직교 좌표계의 x-축 방향으로 연장되는 빔을 따라 병진 이동하도록 장착된 프린트헤드 캐리지를 포함한다. 상기 프린팅 시스템을 제어하는 방법은 x-축, y-축 및 z-축에 대한 상기 프린트헤드의 회전 방향, 및 y-축과 z-축을 따른 상기 프린트헤드의 위치 중 하나 이상을 감지하는 단계를 포함한다. 상기 하나 이상의 감지된 회전 방향 및 위치 중 하나 이상에 기초하여, 상기 빔에서 상기 프린트헤드 캐리지를 지지하도록 배치된 하나 이상의 베어링의 위치가 조정된다. 상기 하나 이상의 베어링의 위치를 조정하는 단계는 상기 프린트헤드의 회전 방향과 상기 프린트헤드의 위치 중 하나 또는 둘 모두를 조정한다. 시스템 및 방법은 프린팅 시스템의 제어와 관련된다.

Description

프린트헤드 조정 장치, 시스템 및 방법

본 출원은 2018년 7월 20일에 출원된 미국 가출원 번호 62/701,529호 및 2019년 7월 18일에 출원된 미국 특허 출원 번호 16/515,580호에 대해 우선권을 주장하며, 이들 각각은 그 전체가 본 발명에 참고로 포함된다.

본 발명은 예를 들어, 디스플레이와 같은 장치의 제조를 위한 산업용 프린팅 시스템에서 사용하기 위한 것과 같이, 프린트헤드 위치 및 방향의 미세 조정을 제공하기 위한 장치, 시스템 및 방법에 관한 것이다.

잉크젯 프린팅 기술을 사용하는 다양한 전자 장치의 제조는 종종 높은 정도의 잉크 액적 배치 정확도로부터 유리하여, 제대로 작동하고 품질 기대치를 충족하는 제품을 얻을 수 있다. 이러한 장치의 예들에는 마이크로칩, 인쇄 회로 기판, 태양 전지, 전자 디스플레이(예를 들어, 액정 디스플레이, 유기 발광 다이오드 디스플레이 및 양자점 전계 발광 디스플레이), 또는 다른 장치가 포함되나, 이에 제한되는 것은 아니다. 잉크젯 프린팅이 유기 발광 다이오드(OLED) 디스플레이를 제조하는데 사용되는 적용의 예에서, 유기 물질(때때로 유기 잉크라고도 함)이 기판 상에 인쇄되어 픽셀을 형성한다. 이러한 장치들 및 위에서 언급한 예들과 같은 다른 장치들의 제조는 다양한 과제를 제공한다. 예를 들어, 원하는 위치에서 균일한 증착을 달성하기 위해 잉크젯 프린팅, 열 프린팅 또는 다른 기술에 의해, 정밀하고, 정확하며, 재현 가능한 방식으로 원하는 위치에서 유기 또는 다른 잉크 물질의 증착을 제어하는 것은 어렵다. 이들 목표를 달성하기 위해 기존 시스템과 기술에서 개선할 필요가 있다.

예를 들어 해상도가 증가하고 이에 상응하여 픽셀 크기가 감소하는 OLED 디스플레이와 같은 디스플레이 장치의 경우, 프린트헤드와 같은 프린트 구성 요소의 정확도 및 정밀도가 최종 장치의 품질을 유지하는데 점점 더 중요해지고 있다. 정확한 방울 배치를 제공하기 위해 물질이 증착될 기판에 대해 프린트헤드 위치 및 방향과 같은, 프린트 구성 요소의 정확하고 정밀한 위치 설정(positioning) 및 방향을 용이하게 하는 다양한 장치, 시스템 및 방법을 제공할 필요가 있다. 정확한 방울 배치는 결국 최종 제품의 가능한 해상도를 높이고 제조 동안 재료 낭비를 줄이는데 기여할 수 있다. 제조 공정에서 효율성을 촉진하고 관련된 프린팅 장비의 전체적인 복잡성 및 무게를 감소시키는(예를 들어, 최소화하는) 구성으로 이러한 장치 및 방법을 제공하는 것이 더욱 바람직하다.

본 개시 내용의 다양한 예시적인 실시 형태들에 따르면, 프린팅 시스템은 프린트헤드(printhead)를 지지하고 x-축, y-축, z-축 직교 좌표계의 x-축 방향으로 연장되는 빔을 따라 병진 이동(trnaslate)하도록 장착되는 프린트헤드 캐리지를 포함한다. 상기 프린팅 시스템을 제어하는 방법은 x-축, y-축 및 z-축에 대한 프린트헤드의 회전 방향(rotational orientation) 및 y-축과 z-축을 따른 프린트헤드의 위치 중 하나 이상을 감지하는 단계를 포함한다. 상기 감지된 회전 방향 및 위치 중 하나 이상에 기초하여, 상기 빔 상에서 상기 프린트헤드 캐리지를 지지하도록 배치되는 하나 이상의 베어링의 위치가 조정된다. 상기 하나 이상의 베어링의 위치를 조정하는 단계는 상기 프린트헤드의 회전 방향과 상기 프린트헤드의 위치 중 하나 또는 둘 모두를 조정한다.

본 개시 내용의 또 다른 예시적인 실시 형태들에서, 프린팅 시스템을 제어하는 방법은 x-축 방향으로 연장되는 이동 경로(path of travel)를 따라 상기 프린트헤드의 위치와 관련된 정보를 감지하는 단계, x-축, y-축 및 z-축에 대한 프린트헤드의 회전 방향 및 y-축과 z-축을 따른 프린트헤드의 위치 중 하나 이상과 관련된 정보를 감지하는 단계, 상기 프린트헤드를 운반하는 프린트헤드 캐리지의 하나의 이상의 베어링의 위치를 조정함으로써 상기 프린트헤드의 회전 방향 및 위치 중 하나 또는 둘 모두를 조정하는 단계, 및 상기 프린트헤드 캐리지의 하나 이상의 베어링의 위치를 이동 경로를 따라 상기 프린트헤드 캐리지의 대응하는 위치와 상호 관련(correlate)시키는 정보를 저장하는 단계를 포함한다.

본 개시 내용의 또 다른 예시적인 실시 형태들에서, 프린팅 시스템은 인쇄될 표면을 갖는 기판을 지지하도록 구성된 기판 지지 시스템을 포함한다. 상기 기판 지지 시스템은 x-축, y-축, z-축 직교 좌표계의 z-축에 실질적으로 수직인 x-y 평면에 인쇄될 표면을 유지하도록 구성된다. 상기 시스템은 상기 기판 지지 시스템을 가로 질러 x-축 방향으로 연장되는 빔, 및 x-축 방향으로 이동하기 위해 빔에 이동 가능하게 결합된 프린트헤드 캐리지를 포함하며, 상기 빔에 대해 상기 프린트헤드 캐리지를 지지하기 위해 위치되는 하나 이상의 베어링을 포함하는 프린트헤드 캐리지에서 상기 하나 이상의 베어링 중 적어도 하나는 x-축, y-축 및 z-축에 대한 상기 프린트헤드 캐리지의 회전 방향, 및 y-축 방향과 z-축 방향으로 상기 프린트헤드 캐리지의 위치 중 하나 이상을 선택적으로 조정 가능하게 하는 액추에이터에 결합된다.

추가적인 목적, 특징 및/또는 다른 이점은 다음의 상세한 설명에서 부분적으로 설명될 것이고, 부분적으로 상세한 설명으로부터 명백할 것이며, 또는 본 개시 내용 및/또는 청구 범위의 실시에 의해 학습될 수 있다. 이들 목적 및 이점 중 적어도 일부는 첨부된 청구 범위에서 특히 지적된 요소 및 조합에 의해 실현되고 달성될 수 있다.

전술한 일반적인 상세한 설명과 다음의 상세한 설명은 모두 예시적이고 설명적일 뿐이며 청구 범위를 제한하지 않고; 오히려 청구 범위는 등가물을 포함하는 이들 전체 범위에 대해 권리가 주어져야 한다.

도 1은 본 발명의 예시적인 실시 형태에 따른 산업용 프린팅 시스템용 프린팅 어셈블리의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 예시적인 실시 형태에 따른 프린트헤드 캐리지의 사시도이다.
도 3a는 본 발명의 예시적인 실시 형태에 따른 프린트헤드 및 캐리지 어셈블리의 개략적인 평면도이다.
도 3b는 도 3b에서 도시된 방향으로부터 회전된 방향으로 도 3a의 프린트헤드 및 캐리지 어셈블리의 개략적인 평면도이다.
도 4는 본 발명의 예시적인 실시 형태에 따른 가스 베어링 및 액추에이터의 개략적인 측면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 예시적인 실시 형태에 따른 가스 베어링 및 액추에이터의 개략적인 측면도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 예시적인 실시 형태에 따른 가스 베어링 및 액추에이터의 개략적인 측면도이다.
도 7은 본 발명의 예시적인 실시 형태에 따른 프린팅 시스템용 제어 시스템의 블록도이다.
도 8은 본 발명의 예시적인 실시 형태에 따른 프린팅 시스템을 제어하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 프린팅 시스템을 보정하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 프린팅 시스템을 제어하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 11은 본 발명의 예시적인 실시 형태에 따른 기판 및 프린트헤드의 개략적인 사시도이다.
도 12는 본 발명의 다른 예시적인 실시 형태에 따른 빔(단면으로 도시됨)에 대한 캐리지 및 프린트헤드의 개략적인 측면도이다.
도 13은 도 12의 단면에 수직인 평면에서 얻어진 단면으로, 도 12의 예시적인 실시 형태에 따른 캐리지 및 프린트헤드의 개략적인 단면도이다.
도 14는 도 13과 동일한 뷰에서 도시된, 도 12의 예시적인 실시 형태에 따른 캐리지 및 프린트헤드의 개략적인 단면도이다.
도 15는 도 12와 동일한 뷰에서 도시된, 도 12의 예시적인 실시 형태에 따른 캐리지 및 프린트헤드의 개략적인 단면도이다.

본 개시 내용의 다양한 예시적인 실시 형태들은 예를 들어, 프린트헤드가 물질을 증착하는데 사용되는 표면에 대해 프린트헤드 배향(예를 들어, 축에 대한 회전) 및 위치(예를 들어, 축에 따른 병진 이동) 중 하나 또는 둘 모두에서 정확도를 촉진하기 위해, 프린트헤드의 방향을 조정하기 위한 장치, 시스템 및 방법을 제공한다. 예를 들어, 본 개시 내용의 다양한 예시적인 실시 형태들은 3개의 직교 축 중 하나 이상에 대한 프린트헤드의 3개의 회전 방향 중 하나 이상, 및 2개의 직교 축에 대한 2개의 병진 이동 위치 중 하나 이상의 미세 조정을 제공한다. 설명의 간결함을 위해, 본 발명에서 개시된 일부 실시 형태들 중 일부는 하나의 회전 축에 대한 방향의 조정을 설명한다. 예를 들어, 본 발명에 개시된 도 1-3과 관련된 실시 형태들은 기판의 프린트 표면에 수직으로 연장되는 축에 대한 프린트헤드의 회전 방향의 조정을 설명하며, 본 발명에서 "θ-z" 또는 동등하게 "세타-z(theta-z)" 조정으로 지칭된다. 개시된 다른 실시 형태들은 직교(x, y 및 z) 축들 중 임의 또는 모두에 대한 회전 방향 조정, 및 제3 직교 축에 따라 정의된 프린트헤드의 이동 방향에 수직인 3개의 직교 축 중 임의의 2개에 대한 병진 이동 위치 조정을 제공하도록 구성된다.

본 개시 내용의 예시적인 실시 형태들은 프린트헤드 조정을 달성하기 위해 다른 가능한 접근법에 대해 상당한 이점을 제공한다. 예를 들어, 회전 축에 대한 방향 조정을 제공하는 한가지 가능한 접근법에서, 프린트헤드는 기판의 프린트 표면에 대해 수직인 축을 중심으로 프린트헤드의 회전(예를 들어, 스피닝(spinning))을 가능하게 하는 회전 턴테이블(turntable)에 장착될 수 있다. 그러나, 이러한 메커니즘은 무겁고 비용이 많이 드는 경향이 있으며, 이들의 크기와 무게로 인해, 전체 프린팅 시스템과 통합하기 어려울 수 있다.

턴테이블 또는 다른 회전 장치에 상기 프린트헤드를 장착하는 것에 대한 한가지 대안은 상기 기판의 프린트 표면에 수직인 축에 대해 상기 기판의 프린트 표면의 각도 방향을 조정하기 위해 상기 기판의 방향을 조정하기 위한 장치 또는 시스템을 제공하는 것이다. 상기 기판 방향을 조정하기 위한 이러한 메커니즘은 예를 들어, 프린팅 동안 상기 기판을 이동시키는 기판 이송 시스템의 부분일 수 있다. 이러한 시스템은 상기 기판의 프린트 표면의 방향에 대해 세타-z 조정을 수행하도록 구성되지 않은 기판 이송 시스템보다 더 복잡할 수 있으며, 예를 들어, x-방향 및/또는 y-방향으로 상기 기판의 전체 위치 설정의 다른 양태에서 부정확도를 제공할 수 있다. 본 개시 내용의 다양한 예시적인 실시 형태들은 z-축에 대해 상기 기판을 회전시키고 x-축을 따른 보상 이동(compenstation movement)을 포함하도록 구성될 기판 지지 시스템에 대한 필요성을 감소시키거나 제거할 수 있다. 또한, 본 개시 내용의 실시 형태들은 더 많은 자유도에 대한 조정을 허용하고 조정에 대해 더 미세한 제어를 가능하게 하여, 잉크 배치 및 제어에서 더 나은 정확도를 제공한다.

따라서, 본 개시 내용의 실시 형태들은 프린트헤드 방향에서 세타-z 오류를 보정하기 위해 세타-z축을 중심으로 기판을 회전시킬 필요가 없는 기판 지지 시스템으로 사용될 수 있으며, 따라서 복잡성을 줄이고 잠재적으로 기판 지지 시스템의 정확도 및 정밀도를 증가시킬 수 있다. 그러나, 당업자는 그럼에도 불구하고 본 개시 내용의 다양한 예시적인 실시 형태들이 z축을 중심으로 기판을 회전하도록 구성된 기판 이송 시스템 및/또는 기판 지지체와 결합하여 사용될 수 있어, 프린트헤드 및 기판의 프린트 표면의 세타-z 조정을 달성하는 방법의 조합을 제공한다는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, 하나의 예시적인 실시 형태에서, 기판 이송 시스템은 기판 방향의 총체적인 제어를 제공하기 위해 사용될 수 있고, 조정 가능한 프린트헤드 캐리지는 기판에 대한 프린트헤드 방향의 미세 제어를 제공하기 위해 사용될 수 있다.

본 개시 내용은 프린트 표면에 대해를 포함하는, 프린팅 시스템의 다른 구성 요소에 대한 프린트헤드의 회전 방향을 변경하기 위해 하나 이상의 축에 대해 회전될 수 있는 프린트헤드 및 캐리지 어셈블리의 다양한 예시적인 실시 형태들을 고려한다. 예를 들어, 프린트헤드는 프린트헤드가 기판 상에 픽셀을 형성하기 위해 유기 물질을 증착하는 기판의 프린트 표면에 수직인 축을 중심으로 회전될 수 있어, 프린트헤드 및 프린트 표면의 상대적인 세타-z 조정이 달성된다.

일부 예시적인 실시 형태들에서, 프린트헤드 캐리지는 프린트헤드 캐리지 및 빔(때때로 갠트리(gantry)라고도 함) 상에 부착된 프린트헤드를 지지하도록 구성되는 복수의 베어링을 포함한다. 베어링은 가스 베어링, 자기 부상(mag-lev) 베어링 또는 다른 베어링과 같은 장치, 또는 빔과 캐리지 사이의 접촉을 줄이거나 최소화하는 동시에 캐리지를 빔에 대해 원하는 위치와 방향으로 유지하는 장치를 포함한다. 예를 들어, 베어링은 단일 자유도에서 빔을 따라 캐리지의 병진 이동을 허용하도록 구성될 수 있다.

본 개시 내용의 예시적인 실시 형태에 따르면, 하나 이상의 베어링의 위치는 빔에 대해, 그리고 3개의 직교 축 중 하나 이상에 대해 상응하게 캐리어의 회전 방향을 변경하기 위해 캐리지에 대해 변경될 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 베어링은 캐리지의 방향을 변경하기 위해 캐리지에 대해 베어링의 길이 방향 축(즉, 빔을 향하는 베어링(들)의 표면에 수직으로 배향된 축)을 따라 이동될 수 있다. 일부 실시 형태들에서, 베어링은 빔을 향하는 베어링의 표면을 캐리지의 방향이 변경됨에 따라 빔의 표면과 평행한 관계를 유지하도록 수동적으로 회전하는 볼-앤-소켓 조인트(ball-and-socket joint)에 의해 캐리지에서 운반된다.

예시적인 실시 형태에서, 이들의 길이 방향 축을 따라 이동될 수 있는 하나 이상의 베어링은 각각의 베어링의 길이 방향 축을 따라 베어링을 이동시키도록 구성된 액추에이터(actuator)에 의해 캐리지에 연결된다. 액추에이터는 본 발명에서 작동 메커니즘(actuation mechanism)으로 지칭될 수 있다. 예시적인 실시 형태에서, 액추에이터는 전류의 인가에 기초하여 모양을 변경하는 압전 소자를 포함한다. 다른 예시적인 실시 형태들에서, 액추에이터는 예를 들어 공압 액추에이터, 유압 액추에이터 또는 선형 모터, 보이스-코일 유형 장치(voice-coil type device)와 같은 전기 기계식 액추에이터와 같은 장치 또는 다른 장치를 포함한다. 선택적으로, 액추에이터는 액추에이터의 실제 위치에 관한 정보를 포함하는 정보(예를 들어, 신호)를 제공하는 위치 인코더 장치와 같은 센서를 포함한다. 이러한 정보는 캐리지의 위치를 확인하기 위해 피드백-유형 제어 시스템에서의 컨트롤러(controller)에 의해 사용될 수 있다.

이제 도 1을 참고하면, 산업용 프린팅 적용에 사용될 수 있는 프린팅 시스템(100)의 예시적인 실시 형태가 도시된다. 프린팅 시스템은 분리되어 도시되지만, 당업자라면 프린팅 시스템이 제어된 처리 환경을 가지고 디스플레이(예를 들어, OLED 디스플레이)를 포함하는 다양한 전자 구성 요소의 제조를 위한 전체 산업 시스템의 부분일 수 있는 인클로저(enclosure) 내에 위치될 수 있음을 이해할 것이다. 디스플레이의 프린팅을 포함하는 전자 장치 구성 요소의 제조를 위한 이러한 산업용 시스템의 비-제한적인 예들은 미국 출원 공개번호 US 2014/0311405 A1, US 2017/0028731 A1 및 US 2018/0014411 A1, 및 미국특허 9,505,245에 개시되어 있고, 이들 각각의 전체가 본 발명에 참고로 포함된다. 프린팅 시스템(100)은 기판(104)을 지지하기 위한 기판 지지 시스템(102)을 포함한다. 기판 지지 시스템은 예를 들어, 진공 척과 같은 척, 또는 압력 포트, 진공 포트 또는 이들의 조합을 갖는 기판 부유 척(substrate floation chuck)을 포함할 수 있다. 예시적인 실시 형태에서, 기판 지지 시스템(102)은 기판 부유 척(106) 및 도 1에 도시된 y-축을 따른 방향으로 기판(104)을 이동시키도록 구성된 모션 시스템(motion system)(108)을 포함한다(당업자는 도시된 x-y-z 직교 좌표계의 x-축 및 y-축이 서로 전환될 수 있고 따라서 기판의 프린트 표면에 수직으로 선택되는 z-축으로 본 개시 내용의 범위를 제한하지 않아야 함을 인지할 것이다). 모션 시스템은 y-축을 따라 길이 방향으로 배향된 제1 및 제2 빔(110, 112)을 포함할 수 있으며, 그리퍼(gripper)(미도시)와 같은 장치는 기판(104)을 보유하고 프린팅 영역(114) 내에서 y-축을 따라 기판을 이동시키도록 구성될 수 있다. 기판 지지 시스템(102)으로서 사용될 수 있는 기판 지지 시스템의 구성의 비-제한적인 예들에 대한 추가 세부 사항은 미국 출원 공개특허 US 2017/0028731 A1, US 2014/0311405 A1, US 2018/0014411 A1 및 미국 특허 9,505,245에서 발견될 수 있고, 이들 각각은 상기에 포함된다.

프린팅 시스템(100)은 프린팅 영역으로 정의될 수 있는 영역(하기에서 추가로 설명되는 바와 같이, 빔(116)을 횡단하는 동안 프린트헤드가 미치는 아래 영역)에서 기판 지지 시스템(102) 상에 위치된 빔(116)(예를 들어, 갠트리 또는 브리지)을 포함한다. 도 1의 예시적인 실시 형태에서, 빔(116)은 일 단부에서 제1 라이저(118)에 그리고 대향 단부에서 제2 라이저(120)에 장착되고 라이저는 프린팅 영역 위로 빔(116)을 지지한다. 빔(116)은 높은 정확도로 치수화될 수 있고 강성과 강도를 나타내는 안정한 물질을 포함할 수 있다. 하나의 비-제한적인 예에서, 빔(116)은 매끄러운(예를 들어, 연마된) 표면을 갖는다. 빔(116)은 예를 들어 세라믹 물질과 같은 물질, 알루미늄 또는 강철과 같은 금속 또는 합금, 또는 복합 물질을 포함할 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 도 1의 예시적인 실시 형태에서, 빔(116)은 화강암(granite)으로 만들어진다.

프린팅 시스템(100)은 프린트헤드 캐리지(122)가 도 1에 도시된 x-축 방향으로 빔(116)을 따라 병진 이동하게 하는 방식으로 빔(116)에 결합되는 하나 이상의 프린트헤드 캐리지(122)를 포함할 수 있다. 하나 이상의 프린트헤드 캐리지(122)는 기판(104) 상에 물질을 증착하는데 사용되는 하나 이상의 프린트헤드(124)를 운반하도록 구성된다. 예를 들어, 하나 이상의 프린트헤드(124)는 잉크(예를 들어 유기 OLED 물질)를 기판(104) 상에 증착하도록 구성된 잉크젯 프린트헤드일 수 있다. 하나 이상의 캐리지(122)는 x-축을 따라 기판(104) 상에 프린팅하기 위해 원하는 위치에 프린트헤드(124)를 위치시키기 위해 x-축을 따른 다양한 위치로 빔(116)을 따라 이동한다. x-축을 따른 캐리지(122)의 병진 이동과 결합된 y-축을 따른 기판(104)의 병진 이동은 프린트헤드(124)가 x-축과 y-축을 따라 기판(104) 부분에 접근하게 하여, 유기 물질을 기판(104)의 원하는 영역으로 프린트, 예를 들어 프린트 표면 상에 패턴으로 물질을 증착시킨다. 캐리지(122) 및 빔(116)은 각각의 프린트 헤드(124)의 프린트 면(미도시)이 기판(104)의 프린트 표면(빔(116)을 향하는 표면)과 평행한 관계로 유지되도록 구성될 수 있다. 일부 예시적인 실시 형태들에서, 프린팅 시스템(100)은 전술한 바와 같이, 예를 들어 전자 디스플레이에 사용되는 기판과 같은 전자 장치를 제조하기 위한 전체 산업용 제조 시스템의 부분이다.

프린팅 시스템(100)은 또한 프린트헤드(124)와 관련된 하나 이상의 측정 장치를 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 1의 실시 형태에서, 예를 들어 간섭계(interferometer)와 같은 하나 이상의 센서(119)는 각각의 프린트헤드(124)와 결합되고 하기에서 더욱 상세히 설명되는 바와 같이, 교정 절차 또는 프린팅 동안 프린트헤드(124) 및 캐리지(122)의 실제 병진 위치 및/또는 방향을 측정하도록 구성된 광학 시스템(미도시)과 관련된다. 단 하나의 센서(119)가 도 1에 도시되지만, 일부 예시적인 실시 형태들에서, 프린팅 시스템(100)은 하나 이상의 축, 예컨대 x-축, y-축, 또는 z-축을 중심으로 하나 이상의 프린트헤드(124)의 회전 방향을 결정하도록 배치되는 복수의 측정 장치를 포함한다. 일부 예시적인 실시 형태들에서, 프린팅 시스템(100)은 기판(104)의 표면에 의해 정의된 평면으로부터 프린트헤드에서 3개의 알려진 지점의 거리를 측정하는 3개의 개별 측정 장치(예를 들어, 레이저 간섭계 또는 다른 광학 측정 장치)를 포함한다. 3개의 거리 측정으로부터, 프린트헤드(124)의 회전 방향은 모든 3개의 축(예를 들어, x-축, y-축 및 z-축)에 대해 결정될 수 있다. 유사하게, 하나 이상의 추가 측정 장치가 프린트 헤드(124)의 이동 방향에 수직인 2개의 축을 따라 프린트헤드의 위치를 감지하도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 도 1의 실시 형태에서, y-축 및 z-축을 따라 빔(116)에 대한 프린트헤드(124)의 위치는 추가 측정 장치(예를 들어, 광학 센서 또는 다른 장치)에 의해 결정될 수 있다.

추가적으로 또는 대안적으로, 프린팅 시스템은 "마스터 유리"(미도시), 유리 시트 또는 기판(예를 들어, 기판(104))과 동일한 크기를 갖는 다른 재료와 같은 교정 장치를 사용하여 교정될 수 있다. 마스터 유리는 마스터 유리에서 알려진 위치를 갖는 마크(mark) 패턴을 포함한다. 하나 이상의(예를 들어, 2개의) 고배율 카메라가 마크의 예상 위치에 대한 마크의 실제 위치를 결정하는데 사용되고 이에 따라 프린트헤드(124)의 위치 및/또는 방향에서 발생하는 임의의 오류를 결정한다. 이러한 임의의 오류는 기록되고 본 발명에서 설명된 시스템 및 방법을 사용하여 프린트헤드(124)의 위치 및/또는 방향을 보정하기 위해 사용된다.

프린팅 시스템(100)(도 1)의 고정밀 요건으로 인해, 프린팅 시스템(100)의 다양한 구성 요소 부분에서의 작은 부정확도는 프린트헤드 캐리지(122)가 프린팅 동안 빔(116)을 따라 이동함에 따라 하나 이상의 프린트헤드(124)와 기판(104) 사이의 오정렬(misalignment)을 초래할 수 있다. 예를 들어, 빔(116)의 생산과 관련된 제조 공차(manufacturing tolerance)로 인한 빔(116) 표면에서의 작은 변화는 도 1에 도시된 z-축에 대한 캐리지(122)의 회전 방향이 캐리지(122)가 빔(116)을 가로 질러 이동함에 따라 변경되게 할 수 있다. 예를 들어, 빔(116)의 두께 또는 평탄도(flatness)에서의 변화는 캐리지가 빔(116)을 따라 이동함에 따라 캐리지(122)의 z-축 회전 방향에서의 변화에 잠재적으로 기여한다. 그럼에도 불구하고, 방향에서의 이러한 변화는 극히 작을(예를 들어, 마이크로-라디안) 수 있기 때문에, 이들은 기판(104)에 대한 프린트헤드(124)의 예상 정렬을 변경함으로써 프린트 정확도(예를 들어, 예상 방울 배치 및/또는 궤적)를 잠재적으로 손상한다. 예를 들어, 잉크를 증착하는 노즐이 연장되는 프린트헤드 표면과 기판의 프린트 표면은 세타-z 측면에서 원하는대로 정렬되지 않도록 배향될 수 있다. 이는 잉크 액적 위치 부정확도 및/또는 증착된 액적의 불균일한 건조를 야기할 수 있는 잉크 액적 증착을 야기할 수 있으며, 따라서 최종 제품에서 불균일한 필름 두께를 야기할 수 있다.

캐리지(122)의 z-축 방향에서의 변화에 추가하여, 빔(116)의 두께 또는 평탄도에서의 변화는 캐리지(122)가 빔(116)을 따라 이동함에 따라 다른 배향 및 위치 변화를 초래할 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 라이저(118 및 120) 사이의 빔의 지지되지 않은 길이에서, 빔(116)은 잠재적으로 제1 및 제2 라이저(118 및 120) 사이에서 어느 정도 처질 수 있다. 이러한 빔(116)의 처짐(sagging)은 캐리지(122)가 빔(116)을 따라 이동함에 따라 y-축에 대해 캐리지(122)의 회전 방향 변화를 초래할 수 있다. y-축에 대한 이러한 회전 방향 혼란은 기판의 프린트 표면과 평행하지 않는 프린트헤드 표면으로 나타날 수 있다. 마찬가지로, 이러한 처짐은 또한 의도되거나 설계된 것보다 기판의 프린트 표면에 더 가까운 프린트헤드 표면으로 나타날 수 있다. 유사하게, 빔 두께, 평탄도 및 직진도(straightness)에서의 변화는 잠재적으로 전술한 z-축 변화에 추가하여, x-축 및 y-축에 대한 캐리지(122)의 회전 방향에서 다른 변화를 야기할 수 있다. 마찬가지로, 전체 시스템의 부분을 지지하는 빔 및/또는 다른 구성 요소에서의 위에서 언급한 변화는 y-축 및 z-축을 따라 캐리지(122)의 위치 변경(병진 이동)에 기여할 수 있다. 본 개시 내용의 예시적인 실시 형태들은 캐리지(122) 및 따라서 x-축, y-축 및 z-축에 대한 프린트헤드(124)의 방향에서의 변화뿐만 아니라, 캐리지(122)의 이동 방향에 수직인 2개의 독립적인 축(예를 들어, 도 1에서 y-축 및 z-축)에 따른 캐리지(122)의 위치에서의 변화를 보상(예를 들어, 보정)하도록 구성될 수 있다.

이제 도 11을 참고하면, 기판(1104)의 개략적인 사시도가 도시된다. 도 11은 x-축, y-축 및 z-축에 대한 방향에서의 변경(각각 θ-x, θ-y 및 θ-z)과, x-축, y-축 및 z-축을 따른 병진 이동(각각 x_T, y_T 및 z_T)을 도시한다. 본 개시 내용의 예시적인 실시 형태들에서, 병진 이동 x_T는 이동 경로, 예를 들어 빔(116)(도 1)를 따라 프린트헤드(1124)의 이동을 나타낸다.

도 11은 또한 기판의 위치 또는 방향에서의 잠재적인 오정렬이 프린트헤드와 기판 사이의 오정렬에 기여할 수 있음을 나타낸다. 도 11에서, 실선은 제1 방향에서의 기판(1104)을 나타낸다. 점선은 기판(1104)이 x-축, y-축 또는 z-축 중 하나를 중심으로 제1 방향에 대해 회전하는 제2 방향으로 기판(1104)을 도시한다. 기판(1104)은 또한 임의의 x-축, y-축 또는 z-축에서 프린트헤드(1124)에 대해 병진적으로 오정렬될 수 있다. 기판(1104)의 이러한 회전 또는 병진은 기판(1104)과 프린트헤드(1124) 사이의 오정렬에 기여할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 기판(1104)과 프린트헤드(1124) 사이의 오정렬은 기판(1124)에 대한 프린트헤드(1124)의 회전 오정렬의 결과일 수 있다. 프린트헤드(1124)와 기판(1104) 사이의 전체 오정렬은 x-축, y-축 및 z-축에 대한 예상된 기판 방향과 x-방향, y-방향 및 z-방향에서의 위치로부터의 기판(1104)의 편차와, x-축, y-축 및 z-축과 y에 대한 예상된 프린트헤드 방향과 y와 z 방향에서의 위치(x-방향은 프린트헤드(1124)의 이동 방향임)로부터의 프린트헤드(1124)의 편차의 합일 수 있다. 본 개시 내용의 예시적인 실시 형태들, 예컨대 도 2-10과 관련하여 도시되고 설명된 것들은 기판(104)에 대해 프린트헤드(124)의 예상된 정렬로부터 이러한 편차를 보상하기 위해 다양한 축들을 따라 회전 및 병진으로 캐리지(122)(도 1) 및 프린트헤드(124)(도 1)의 조정을 가능하게 한다.

이제 도 2를 참조하면, 본 개시 내용의 예시적인 실시 형태에 따른 프린트헤드 캐리지(222)가 더 상세하게 도시된다. 프린트헤드 캐리지(222)는 도 1에서의 빔(116)과 같은 빔을 따라, 프린트헤드 캐리지(222)의 저-마찰 이동과, 기판의 프린팅 표면에 대해 캐리지(222)의 정확한 위치 설정을 용이하게 하도록 구성된 하나 이상의 장치를 포함할 수 있다. 예시적인 실시 형태들에서, 프린트헤드 캐리지(222)는 캐리지(222)가 지지되게 하고 캐리지(222)와 빔(116) 사이의 마찰을 최소화(예를 들어, 감소 또는 제거)하면서 빔(116)을 따라 캐리지(222)의 이동을 허용하도록 구성되는 특징부(feature)를 포함한다. 캐리지(222)는 프린트헤드의 일부(예를 들어, 도 1에 도시된 프린트헤드(124))를 수용하고 캐리지(222)가 빔(116)을 횡단함에 따라 프린트헤드를 캐리지(222) 상에서 제자리에 보유하도록 구성되는 프린트헤드 장착부(223)를 포함한다.

예를 들어, 도 2의 실시 형태에서, 프린트헤드 캐리지(222)는 복수의 가스 베어링(226)을 포함한다. 각각의 가스 베어링(226)은 빔(예를 들어, 도 1에 도시된 빔(116))을 향하는 표면(229)을 가지고, 가스 베어링(226)은 가압 가스(예를 들어, 공기 또는 불활성 가스)의 공급을 허용하며 빔에 대해 캐리지(222)를 지지하기 위해 가스 베어링(226)의 표면(229)(도 2에서 볼 수 있는 2개)과 빔 사이에서 공기 또는 다른 가스의 층을 생성하도록 가스를 배출하도록 구성된다.

가스 베어링(226)은 도 2-4와 관련하여 더 상세히 설명되고, 다른 예시적인 실시 형태들은 프린트헤드 캐리지와 빔 사이의 접촉 마찰을 감소(예를 들어, 제거)하도록 구성되는 다른 유형의 장치를 포함할 수 있다. 예를 들어, 일부 예시적인 실시 형태들은 빔(116)에 대해 캐리지(222)를 부상시키기 위해 자기력을 이용하도록 구성되는 영구 자석 및/또는 전자석의 다양한 조합을 포함할 수 있다. 이러한 장치는 종종 "자석 부상" 장치로 지칭된다.

가스 베어링(226)은 각각의 가스 베어링(226)이 캐리지(222)에 대해 피봇(pivot)하게 하는 방식으로 캐리지(222)에 각각 결합될 수 있다. 이러한 피봇 능력은 가스 베어링(226)의 표면(229)이 향하는 빔(116)의 표면과 평행하게 표면(229)의 정렬을 용이하게 할 수 있다. 달리 말하면, 피봇 결합은 가스 베어링(226)의 표면(229)이 빔(116)의 표면에 대향하여 같은 평면에 위치될 수 있게 한다. 이러한 위치 설정은 가스 베어링(226)의 보정 작동, 즉 가스 베어링(226)과 빔(116) 사이의 가스 쿠션(cushion)의 형성을 용이하게 한다. 예시적인 실시 형태에서, 도 4에 도시된 바와 같이, 볼-앤-소켓 조인트(434)는 가스 베어링(226)을 캐리지(222)에 결합하는데 사용된다. 따라서, 볼-앤-소켓 조인트(231)는 빔(116)에 대해 가스 베어링(226)의 "자체-정렬"을 용이하게 한다. 각각의 가스 베어링(226)은 다른 가스 베어링(226)과 독립적으로 "자체-정렬"될 수 있다. 볼-앤-소켓 조인트(231)가 본 발명에서 설명된 실시 형태들에 도시되지만, 하나 이상의 회전 베어링을 포함하는 어셈블리와 같은 다른 연계(articulating) 어셈블리가 개시 내용의 범위 내에서 고려된다.

개시 내용의 예시적인 실시 형태들에서, 하나 이상의 가스 베어링은 베어링의 길이 방향 축(A_L)을 따라 하나 이상의 베어링의 이동을 허용하는 방식으로 캐리지(222)와 결합된다. 본 발명에서 사용된 바와 같이, 가스 베어링의 "길이 방향 축"은 가스 베어링의 표면(229)에 수직인 축을 지칭한다. 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 가스 베어링(226A)을 조정하는 것은 조정 가스 베어링(226A)의 길이 방향 축(A_L)을 따라 캐리지(222)에 대해 조정 가스 베어링(226A)을 선택적으로 이동할 수 있게 하는 방식으로 캐리지(222)에 결합된다. 즉, 조정 가스 베어링(226A)의 베어링 표면(229)은 이들이 장착되는 프린트헤드 캐리지(222)의 표면으로부터 이격되거나 또는 더 가깝게 돌출되도록 병진 이동될 수 있다. 가스 베어링(226A)은 "조정 가스 베어링(226A)" 또는 "병진 이동 가스 베어링(226A)"으로 나타낼 수 있다. 베어링의 길이 방향 축을 따라 조정 가스 베어링(226A)의 이동은 또한 빔(116)에 대해 변경되는 캐리지(222)의 방향으로 나타난다.

도 2의 예시적인 실시 형태는 캐리지(222) 일측의 상부 및 하부 위치에 위치된 2개의 조정 가스 베어링(226A)을 도시하고, 다른 예시적인 실시 형태들은 하나의 조정 가스 베어링 또는 2개 이상의 조정 가스 베어링(226A)을 가질 수 있다. 예를 들어, 예시적인 실시 형태는 프린트헤드 장착부(223)에 인접한 프린트헤드 캐리지에서의 4개의 위치에 4개의 조정 가스 베어링을 포함한다. 추가적으로 또는 대안적으로, 캐리지(222)는 도 2에 도시된 것과 다른 위치에 위치된 더 많은 가스 베어링을 포함할 수 있고, 예를 들어 프린트헤드 장착부(223)에 인접한 6개, 8개 또는 그 이상의 가스 베어링 위치와 같이, 제한없이 하나 이상의 위치에 조정 가스 베어링(226A)이 장착될 수 있다.

조정 가스 베어링(226A) 반대편의 캐리지(222)에 장착된 가스 베어링(226C)은 조정 가스 베어링(226A)의 길이 방향 이동을 보상하기 위해 길이 방향으로 수동으로 이동하도록 구성된다. 즉, 빔(116)의 두께 T(도 1)가 명목상 일정하기 때문에, 조정 가스 베어링(226A)의 길이 방향 위치에서의 변경은 조정 가스 베어링(226A) 반대편의 가스 베어링(226C)이 길이 방향으로 이동하여 가스 베어링(226C)과 조정 가스 베어링(226A) 사이의 거리가 일정하고 가스 베어링(226A, 226C)과 빔(116) 사이의 간극(clearance)은 가스 베어링(226)의 적절한 기능을 위해 베어링으로부터 가스가 흐르게 한다.

도 2의 예시적인 실시 형태에서, 보상 가스 베어링으로 지칭될 수 있는 가스 베어링(226C)은 조정 가스 베어링(226A)의 길이 방향 이동을 보상하기 위해 보상 가스 베어링(226C)의 길이 방향 이동을 허용하는 스프링 포스트(spring post)(234)와 함께 캐리지(222)에 결합된다. 스프링 포스트(234)는 코일 스프링, 벨빌 스프링(Bellville springs), 판 스프링 또는 금속 합금, 폴리머 또는 기타 물질과 같은 탄성 물질로 구성된 다른 기계식 스프링으로 구성될 수 있거나, 또는 가변 부피 공압 저장소와 같은 가스 스프링, 또는 다른 유형의 스프링 부재를 포함할 수 있다.

세타-z 조정만을 갖는 예시적인 실시 형태들은 다양한 작동 원리를 설명하기 위해 기술될 것이며, 그런 다음 다른 방향/위치 조정이 동일한 일반적인 원리에 기초하여 설명될 것이다. 사용시, 캐리지(122)의 방향에서의 변화 및 기판(104)(도 1)에 대해 관련된 프린트헤드(124)의 최종 방향에서의 변화를 보상하기 위해, 조정 가스 베어링(226A)은 캐리지(122)의 방향을 변경하기 위해, 예를 들어 도 3a 및 도 3b과 관련하여 추가로 설명되는 바와 같이, 기판의 프린트 표면에 대해 예상되는 세타-z 방향으로 캐리지(122)의 방향을 되돌리도록 하기 위해, 이들의 길이 방향 축을 따라 이동될 수 있다.

이제 도 3a 및 도 3b를 참고하면, 프린팅 시스템(예를 들어 도 1에서 도시된 프린팅 시스템(100))의 프린트헤드 캐리지(322) 및 일부 빔(316)의 개략적인 평면도가 도시된다. 도 3a 및 도 3b에서의 뷰(view)는 점선으로 도시된 기판(304)의 프린트 표면(305)과 같이, 기판의 프린트 표면에 수직이고 프린트 표면을 향하는 방향으로 아래를 보는 것이다. 도 3a에 도시된 구성에서, 조정 가스 베어링(326A)은 캐리지(322)에 대해 중립 위치에 있고, 프린트 헤드(324)는 기판(304)에 대해 중립 방향에 있다.

도 3b는 캐리지(322)에 대해 길이 방향 축(A_L)을 따라 연장되는 조정 가스 베어링(326A)(다른 하나가 보이는 것 아래에 위치함에 따라 도 3a 및 도 3b의 시야에서 하나만 도시됨)과 함께 도 3a에 도시된 것과 유사한 개략적인 평면도를 도시한다. 조정 가스 베어링(326A)의 연장은 도 3b에서 화살표 C에 의해 도시된 바와 같이 시계 방향으로 z-축(도 3a 및 도 3b의 도면 시트의 평면 내외로 연장되는 축)에 대해 캐리지의 방향에서의 회전 변경을 초래한다. z-축에 대한 캐리지(322)의 방향을 변경하는 것은 기판(304)에 대해 프린트헤드(324)의 y-축 위치(즉, 도 3a 및 도 3b의 수직 방향에서의 위치)를 잠재적으로 변경하기 때문에, 프린트 시스템(100)(도 1)의 제어 시스템은 프린트헤드(324)와 기판(304) 사이의 상대적인 y-축 위치 변경을 보상하기 위해 기판(304)의 y-축 위치를 조정하도록 추가로 구성될 수 있다. 유사하게, 캐리지(322)에 대한 z-축 방향 변경은 빔(316)을 따라 캐리지(322)의 이동에 의해 보상될 수 있는 x-축을 따른 캐리지(322)의 위치 변경(즉, 빔(316)의 방향을 따른 위치 변경)을 나타낼 수 있다.

도 2-3b의 예시적인 실시 형태들은 2개의 조정 가스 베어링(예를 들어, 도 2에서의 226A, 그 중 하나(326A)는 도 3b에 도시됨)을 포함하고, 다른 실시 형태들은 선택적으로 단 하나의 조정 가스 베어링 또는 2개 이상의 조정 가스 베어링을 가질 수 있다. 예를 들어, 일부 예시적인 실시 형태들에서, 조정 가스 베어링(즉, 도 3a 및 도 3b의 도면의 좌측 상단에서의 베어링)에 대각선으로 대향하는 베어링은 조정 가스 베어링과 유사한 방식으로 연장된다. 추가의 비-제한적인 예로서, 도 3a 및 도 3b에서의 가스 베어링(326 및 326C)은 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이 보상 베어링(326C)을 이용하는 것보다, 조정 가스 베어링(326A)의 연장을 능동적으로 보상하기 위해 선택적으로 캐리지(322)로부터 이격되게 연장되고 캐리지(322) 방향으로 후퇴하도록 구성될 수 있다.

조정 가스 베어링(326A) 및 보상 베어링(330)이 빔(316)에 대해 캐리지의 방향을 변경하기 위해 캐리지에 대해 이동하기 때문에, z-축에 대한 캐리지(322)의 회전 방향이 도 3b에 도시된 바와 같이 변경된다. 가스 베어링(326), 조정 가스 베어링(326A) 및 보상 베어링(326A)의 볼-앤드-소켓 조인트는 가스 베어링(326, 326A, 326C)의 표면(329)이 빔(316)의 표면과 평행하게 유지되도록 조정되어, 가스 베어링(326, 326A 및 326C)이 도 3b에 도시된 방향으로 빔(316)과 캐리지(322) 사이의 저마찰(예를 들어, 저마찰 또는 무마찰) 인터페이스(interface)를 유지할 수 있다. 즉, 볼-앤드-소켓 조인트는 가스 베어링(326, 326A 및 326C)의 표면(329)이 빔(316)의 표면에 대해 같은 평면을 유지하는 것을 보장하도록 수동적으로 조정하여 가스 베어링(326, 326A 및 326C)의 표면(329) 및 빔(316)의 표면 사이의 가스 쿠션(예를 들어, 가스층)의 발달을 용이하게 한다.

도 4의 예시적인 실시 형태에서, 조정 가스 베어링(426A)은 압전 액추에이터(436)(도 4)에 의해 프린트헤드 캐리지(422)에 결합된다. 압전 액추에이터(436)는 전류의 인가에 기초하여 모양을 변경하도록 구성된다. 도 4의 예시적인 실시 형태에서, 압전 액추에이터(436)는 압전 액추에이터(436)에 전류를 인가할 시 연결되는 캐리지(422)의 표면으로부터 이격되게 조정 가스 베어링(426A)을 연장한다. 예를 들어, 전류의 인가시, 압전 액추에이터(436)는 실선으로 나타낸 제1의 연장되지 않은(예를 들어, 후퇴된) 상태(438)에서 점선(440)으로 나타낸 제2의 연장된 상태로 변경할 수 있다. 전류의 인가는 예를 들어, 빔(예를 들어, x-축을 따른 도 1-3b에 도시된 빔(116, 216 또는 316))을 따라 캐리지(422)의 이동, 및 y-축을 따른 기판(예를 들어, 도 1에 도시된 기판(104) 또는 도 3a 및 도 3b에 도시된 304)의 이동을 제어하는 제어 시스템에 의해 제어될 수 있다.

압전 구성 요소는 예를 들어, 높은 압축력, 높은 정확도 및 상대적으로 작은 이동을 포함하지만 이에 제한되지 않는 액추에이터(436)에 대해 바람직한 특성을 제공할 수 있다. 높은 압축력은 가스 베어링에 의해 빔(예를 들어, 도 1-3b에 도시된 빔(116, 216 또는 316))에 가해지는 수천 뉴턴(N)일 수 있는 힘을 극복하기 위해 액추에이터(436)에 의해 가해질 필요가 있을 수 있다. 예를 들어, 가스 베어링에 의해 빔에 가해지는 힘은 약 500 N(113 파운드 힘)에서 약 1500 N(337 파운드 힘)까지 범위에 있을 수 있다. 가스 베어링의 수, 베어링 표면의 면적, 프린트헤드와 캐리지 어셈블리의 무게 및 다른 요인에 따라, 가스 베어링에 의해 빔에 가해지는 힘은 위에서 제공된 예시적인 범위보다 높거나 낮을 수 있다(예를 들어, 500 N 미만의 힘 또는 1500 N보다 큰 힘).

프린트헤드 캐리지의 z-축(또는 적용 가능한 x-축 또는 y-축)에 대한 원하는 회전 범위는 1 라디안 미만일 수 있으며, 마이크로-라디안으로 표현될 수 있다. 예시적인 실시 형태에서, 오정렬을 보정하기 위해 프린트헤드 캐리지의 선택된 축을 중심으로 요구되는 회전 범위는 0 마이크로-라디안에서 50 마이크로-라디안까지, 또는 0 마이크로-라디안에서 100 마이크로-라디안까지, 또는 다른 범위일 수 있다. 이들 범위를 통한 회전을 용이하게 하기 위해, 액추에이터(예를 들어, 도 4에 도시된 액추에이터(436))는 조정 가스 베어링의 피치(즉, 이들 사이의 거리) 및 선택된 축에 대한 프린트헤드 캐리지의 회전 방향에서의 원하는 변경에 따라, 예를 들어 약 0 마이크론에서 약 100 마이크론까지의 범위인 마이크론 범위의 거리로 조정 가스 베어링을 병진 이동할 필요가 있을 수 있다.

예를 들어, 조정 가스 베어링의 피치는 약 0.5 미터(19.7 인치)일 수 있고, 조정 가스 베어링은 약 25 마이크론의 이동 범위를 가질 수 있으며, 조정 가스 베어링의 이러한 이동 범위는 약 50 마이크론-라디안의 선택된 축에 대한 캐리지의 최대 회전을 가능하게 할 수 있다. 다른 예시적인 실시 형태들에서, 선택된 축에 대해 그리고 기판의 프린트 표면에 대해 프린트헤드 캐리지를 정확하게 배향시키는데 필요한 방향 변경의 범위는 50 마이크로-라디안 미만 또는 50 마이크로-라디안 초과일 수 있으며, 이들 길이 방향 축을 따른 조정 가스 베어링의 길이 방향 이동의 범위는 그에 따라 다를 수 있다.

압전 액추에이터 이외의 액추에이터는 본 개시 내용의 범위 내에 있는 것으로 간주된다. 예를 들어, 일부 예시적인 실시 형태들에서, 조정 가스 베어링은 유압 장치, 공압 장치, 선형 모터와 같은 전기-기계 장치, 기구학적 링키지(kinematic linkage)에 연결된 스텝퍼(stepper) 모터, 또는 전기 또는 다른 제어 신호를 기반으로 길이 방향으로 베어링을 이동시키도록 구성된 임의의 다른 장치에 의해 작동될 수 있다. 추가의 비-제한적인 예시적인 실시 형태로서, 하나 이상의 액추에이터는 자석 및 예를 들어 보빈(bobbin) 주위에 감긴 와이어의 코일을 포함하는 이동 전자석을 포함하는 보이스-코일형(voice-coil type) 장치를 포함할 수 있다. 코일에 전류를 인가하면 자석의 자기장과 상호 작용하는 자기장이 생성되어, 보빈을 이동하게 한다. 이러한 장치에 대한 추가 설명은 미국 특허 출원 공개번호 US 2018/0014411 A1에 포함되고, 상기에 참고로 포함된다.

도 4의 예시적인 실시 형태에서, 조정 가스 베어링(426A)이 최대 연장된 위치로 조정될 때 관련된 프린팅 시스템(예를 들어, 도 1에 도시된 프린팅 시스템(100))이 보정 기능을 유지하는 것을 보장하기 위해 캐리지(422) 및 조정 가스 베어링(426A)은 캐리지(422)에 대해 조정 가스 베어링(426A)의 이동을 제한하는 기계적(즉, "하드") 정지부(442)를 포함할 수 있다. 도 4의 실시 형태에서, 조정 가스 베어링(426A)이 빔(416)에 인접하게 도시된다. 기계적 정지부(442)가 도 4와 관련하여 도시되고 구체적으로 설명되며, 기계적 정지부(442)는 본 발명에서 설명된 예시적인 실시 형태 중 임의의 것에 포함될 수 있다.

도 4의 예시적인 실시 형태에서, 기계적 정지부(442)는 액추에이터에 위치된 숄더(shoulder)(445)의 양측에 위치된 하나 이상의 환형 부재(annular member)(443)를 포함한다. 환형 부재(443)는 숄더(445)와 접촉하여 숄더(445) 및 환형 부재(443)에 의해 정의된 조정 가능성 범위를 넘어 조정 가스 베어링(426A)의 과잉 연장 또는 과소 연장을 방지한다. 조정 가능한 범위는 캐리지의 방향을 보정하는데 필요한 연장량에 기초하여 선택될 수 있다. 예를 들어, 위에서 언급된 바와 같이, 예시적인 실시 형태에서, 조정 베어링은 약 25 마이크론의 조정 범위를 가질 수 있다. 다른 예시적인 실시 형태들은 50 마이크론, 100 마이크론 또는 그 이상과 같은 더 큰 조정 범위를 가질 수 있거나, 또는 10 마이크론, 5 마이크론 또는 그 이하와 같은 더 작은 조정 범위를 가질 수 있다. 기계적 정지부(442)는 액추에이터가 제공된 전기 입력에 대해 안정적이고 예측 가능한 이동을 제공하는 범위로 액추에이터의 모션 범위를 제한한다. 예를 들어, 액추에이터의 모션 범위는 인가된 전류와 액추에이터의 이동 사이의 관계가 실질적으로 선형인 범위로 제한될 수 있다. 또한, 기계식 정지부(442)는 유지 보수 또는 사용하지 않는 기간 동안 프린팅 시스템이 꺼질 때와 같이, 액추에이터에 전원이 공급되지 않을 때 액추에이터와 캐리지의 위치를 정의된 범위로 유지할 수 있다.

또 다른 예시적인 실시 형태들에서, 액추에이터는 조정 가스 베어링과 캐리지 사이에 가해지는 하중의 적어도 일부를 지지하도록 구성된 다른 장치와 평행하게 조정 가스 베어링 사이에 결합된 하나 이상의 압전 액추에이터를 포함할 수 있다. 이러한 장치는 예를 들어 기계식 또는 공압식 스프링과 같은 탄성-편향 부재를 포함할 수 있다. 예를 들어, 이제 도 5을 참고하면, 조정 가스 베어링(526A) 및 캐리지(522)의 개략적인 측면도가 도시된다. 조정 가스 베어링(526A)과 캐리지(522) 사이에는 액추에이터(예를 들어, 압전 액추에이터)(536)와 평행하게 장착된 스프링(546)(예를 들어, 코일 스프링)이 결합된다. 스프링(546)은 조정 가스 베어링(526A)과 캐리지(522) 사이에 가해지는 하중의 일부를 지지할 수 있고, 압전 액추에이터(536)는 위에서 설명된 방식으로 조정 가스 베어링(526A)에 대해 캐리지(522)의 미세 위치 설정을 가능하게 한다. 예를 들어, 하중은 캐리지(522) 및 캐리지(522)의 무게의 적어도 일부에 의해 지지되는 프린트헤드(도 5에 도시되지 않음)의 무게로 나타나는 가해진 힘일 수 있다.

이제 도 6을 참고하면, 도 5와 관련하여 설명된 것과 유사한 구성이 도시된다. 도 6에서, 코일 스프링(546) 대신에, 공압 스프링(647)(예를 들어, 피스톤-실린더 장치를 포함함)이 압전 액추에이터(636)와 평행하게 조정 가스 베어링(626A)과 캐리지(622) 사이에 위치된다. 공압 스프링(647)은 조정 가스 베어링(626A)과 캐리지(622) 사이에 가해지는 하중의 일부를 지지하고, 압전 액추에이터(636)는 조정 가스 베어링(626A)에 대해 캐리지(622)의 미세 위치 설정을 가능하게 한다.

사용 중에, 프린트헤드 캐리지(예를 들어, 프린트헤드 캐리지(122, 222, 322 또는 422))는 캐리지(422)에 연결된 고정자(stator)(미도시) 및 빔에 내장되거나 다르게 부착된 일련의 영구 자석 또는 전자석(미도시)을 포함하는 선형 모터 시스템에 의해 빔(예를 들어, 도 1-3b에 도시된 빔(116, 316 또는 416))을 따라 이동될 수 있다. 조정 가스 베어링(426A)을 일정 범위 이상으로 연장하는 것은 자석에 대해 고정자의 정렬에 잠재적으로 영향을 미칠 수 있고, 고정자가 자석 또는 빔에 영향을 미칠 수 있다. 기계적 정지부(442)는 선형 모터가 적절한 기능을 유지하고 캐리지(422)가 빔에 영향을 주지 않는 특정 거리를 넘어서는 조정 가스 베어링(426A)의 연장을 방지할 수 있다. 기계적 정지부가 도 4의 실시 형태에서 구체적으로 도시되지만, 기계적 정지부는 본 개시 내용에 도시된 다른 실시 형태들 중 임의의 것과, 또는 실시 형태들의 조합과 함께 사용될 수 있다.

일부 예시적인 실시 형태들에서, 프린팅 시스템은 기판 지지 시스템(102)(도 1)과 같은 기판 운송 시스템(substrate conveyance system)의 예상된 이송 경로로부터의 편차를 보정하기 위한 시스템을 포함할 수 있다. 이러한 보정 시스템은 미국 특허 출원 공개번호 US 2018/0014411 A1, 또는 2016년 11월 29일에 발행된 US 특허 9,505,245에 실질적으로 설명될 수 있고, 이들 각각의 전체 내용이 참고로 본 발명에 포함된다. 이러한 시스템은 제조를 돕기 위해 예를 들어 기판과 같은 구성 요소를 이송 경로를 따라 안내하도록 구성되는 기판 그리퍼(gripper)와 같은 운송 시스템을 포함할 수 있다. 일반적인 구현에서, 이송 경로는 미터 단위일 수 있으며, 필요한 위치 설정은 마이크론 단위이거나 더 미세할 수 있다(예를 들어, 나노미터 크기 또는 더 미세). 정확한 위치 설정을 지원하기 위해, 하나 이상의 센서가 사용되어 하나 이상의 차원에서 구성 요소(예를 들어, 기판)와 광학 빔 사이의 편차를 감지한다. 그럼 다음 하나 이상의 센서에 의해 감지된 편차는 하나 이상의 변환기에 공급되고 편차를 오프셋(offset)하는데 사용되는 위치 보정 신호를 유도하는데 사용된다. 이를 통해 구성 요소는 이송 경로와 관련된 미세한 기계적 오류에도 불구하고 광학 경로를 추적하게 한다. 예시적인 실시 형태에서, 하나 이상의 센서는 변환기가 위치 및/또는 회전 오류를 항상 "제거(zero-out)"하게 하는 피드백을 제공한다.

본 개시 내용의 예시적인 실시 형태들에서, 경로-보정된 운송 시스템의 하나 이상의 양태는 조정 가능한 프린트헤드 캐리지(예를 들어, 프린트헤드 캐리지(122, 222, 322, 422, 522, 622, 또는 1222))와 함께 사용될 수 있다. 미국 특허 출원 공개번호 US 2018/0014411 A1 또는 미국 특허 9,505,245의 개시물의 실시 형태들에 의해 제공되는 다양한 회전 축에 대한 회전 조정과 다양한 축을 따른 위치 조정, 및 경로 보정을 제공하도록 구성된 프린트헤드 캐리지의 조합은 정밀하고 정확하며 반복 가능한 프린트 결과를 보장하기 위해 높은 정확도의 프린트헤드 및 기판 위치 설정을 제공할 수 있다. 또한, 프린트헤드 캐리지의 회전 및 위치 조정의 제공은 운송 시스템에 의해 기판의 회전 조정에 대한 필요성을 줄이거나 제거할 수 있으며, 이에 따라 조정 가능성을 달성하기 위한 더 적은 구성 요소 및 덜 관련된 복잡성을 갖는 운송 시스템이 제공되어, 정확한 프린트 결과를 제공하기 위해 이송 경로 오류(예상된 이송 경로로부터의 편차) 및 회전 오류 또는 위치 오류(예를 들어, 세타-z 오류 또는 프린트헤드의 예상된 회전 정렬 또는 위치로부터의 다른 편차)를 모두 보정하는데 필요한 기판 및 프린트헤드의 완전한 조정을 제공한다.

본 개시 내용의 실시 형태들은 빔(116), 또는 기판 지지 시스템(102)과 관련된 구성 요소에서의 직진도 및/또는 평탄도에서의 편차로 인한 회전 또는 위치 부정확성을 보정하기 위해 필요에 따라 캐리지(예를 들어, 캐리지(122, 222, 322, 422, 522, 622 또는 1222))를 회전 또는 병진 이동하도록 구성되는 제어 시스템을 포함할 수 있다. 이러한 제어 시스템은 캐리지와 기판 운송 시스템의 실제 위치와 방향을 결정하도록 구성되는 하나 이상의 센서 및 하나 이상의 센서에 작동 가능하게 결합되는 하나 이상의 프로세서를 포함할 수 있다. 본 개시 내용의 예시적인 실시 형태들에서, 하나 이상의 센서는 인코더, 간섭계(예를 들어, 레이저 간섭계), 카메라와 같은 다른 광학 측정 장치와 같은 하나 이상의 구성 요소, 또는 다른 장치를 포함할 수 있다. 제어 시스템은 프린트헤드 캐리지와 운송 시스템 모두를 제어하는 통합 제어 시스템일 수 있거나, 또는 기판 운송 시스템과 프린트헤드 캐리지 각각을 독립적으로 제어하는 2개의 실질적으로 분리된 제어 시스템을 포함할 수 있다.

예시적인 실시 형태들에서, 특정 회전 축에 대한 프린트헤드 캐리지의 원하는 위치 또는 회전 방향, 또는 캐리지의 위치 및/또는 방향이 오정렬을 보상하도록 조정되어야 하는 원하는 양이 빔을 따라 x-축 방향(들)으로 병진 이동함에 따라 프린트헤드 캐리지의 실제 위치 및 방향에 대한 정보를 토대로 결정된다. 예시적인 실시 형태에서, 프린트헤드 캐리지가 빔을 따라 이동하기 때문에, 프린트헤드(예를 들어, 도 1, 도 3a 및 도 3b에 도시된 프린트헤드(124, 324))에서의 측정 장치는 프린트헤드 캐리지가 빔을 따라 이동함에 따라 발생하는 임의의 방향 오정렬 또는 위치 부정확성을 결정하는데 사용된다. 예를 들어, 하나 이상의 카메라, 레이저 간섭계와 같은 간섭계 또는 위에서 언급한 다른 측정 장치는 캐리지가 빔을 따라 이동함에 따라 프린트헤드의 방향 및 위치에 관한 정보를 수집하는데 사용될 수 있다. 방향 및 위치에 관한 데이터는 프린트헤드 캐리지(프린트헤드 캐리지(122, 222, 322, 422, 522, 622 또는 1222))의 위치, 기판(예를 들어, 도 1, 도 3a 및 도 3b에 도시된 기판(104, 304))의 y-위치 및 하나 이상의 회전 축(예를 들어, 프린트헤드 캐리지의 세타-z 방향)에 대한 프린트헤드 캐리지의 회전 방향(및 따라서 프린트헤드 캐리지에 의해 운반되는 프린트헤드(들)의 회전 방향)을 제어하는 제어 시스템에 제공될 수 있다. 제어 시스템은 또한 기판 로딩(loading)과 언로딩(unloading), 프린트헤드를 통한 유기 물질의 증착 제어 및 프린팅 시스템(100)의 다른 기능과 같은 다른 제어 기능을 수행할 수 있다.

또한 x-축, y-축 또는 z-축 중 임의의 축에 대한 프린트헤드의 회전 중심이 프린트헤드의 중심에서 오프셋될 수 있으므로, 축에 대한 캐리지의 회전 방향을 조정하는 것은 x-방향, y-방향 또는 z-방향으로 프린트헤드의 이동을 초래할 수 있다. 제어 시스템은 이들 이동을 보상하고, x-축, y-축 및/또는 z-축에 대한 회전 조정에 기초한 적절한 양으로 캐리지 또는 기판을 이동하도록 프로그램되거나 그렇지 않으면 구성될 수 있다.

일부 예시적인 실시 형태들에서, 제어 시스템은 "실시간" 기반으로 작동할 수 있으며, 여기서 운송 시스템 또는 프린트헤드 캐리지에 의해 운반되는 기판의 실제 위치 및/또는 방향에 관한 데이터는 캐리지가 빔(116, 316, 416, 1216)을 따라 이동함에 따라 수집되고 처리된다. 그런 다음 제어 시스템은 실시간 데이터를 처리할 수 있고, 프린팅 작동 동안 운송 시스템 또는 캐리지의 방향 또는 위치에서의 부정확성을 처리하기 위해 운송 시스템 또는 프린트헤드 캐리지의 위치 및/또는 방향을 조정할 수 있다.

"실시간" 제어 구성에 대한 대안으로서, 다양한 예시적인 실시 형태들에서, 제어 시스템은 초기 보정 절차 동안 캐리지가 이동하는 빔에 존재하는 임의의 부정확성을 보상하는데 필요한 캐리지 이동을 기록할 수 있다. 캐리지의 방향에 대한 필요한 보정은 캐리지가 빔을 횡단함에 따라, 간섭계와 같은 하나 이상의 센서 또는 다른 측정 장치에 의해 얻어진 측정을 기반으로 계산될 수 있다. 측정은 빔을 따른 캐리지의 위치와 관련된 테이블 또는 맵 보정 값으로 수집될 수 있다. 따라서 각각의 보정 값은 캐리지의 특정 위치와 관련되며, 보정 값의 수집은 빔의 평탄도 또는 두께에서의 변화와 같이, 빔에 존재하는 특정 부정확성을 처리한다. 따라서 보정 값의 테이블 또는 맵은 보정이 수행되는 프린팅 시스템에서 사용된 특정 빔과 관련된다. 보정 값은 제어 시스템의 프로세서와 작동 가능하게 결합되는 전자 메모리에 저장될 수 있으며, 제어 시스템은 캐리지가 빔을 횡단하고 운송 시스템이 이송 경로를 따라 이동할 때마다 캐리지와 운송 시스템의 위치 및/또는 방향 부정확성을 재-측정할 필요없이, 이송 경로를 따라 빔 또는 운송 시스템에서 캐리지의 각각의 위치와 관련된 보정 값을 적용한다.

이제 도 7을 참고하면, 본 개시 내용의 예시적인 실시 형태에 따른 프린팅 시스템을 제어하기 위한 제어 시스템(750)을 나타내는 블록도이다. 제어 시스템(750)은 프린트헤드가 잉크와 같은 물질을 증착하도록 구성되는 기판의 프린트 표면에 대해 프린트헤드(예를 들어, 도 1, 도 3a, 도 3b 및 도 12-15에서의 프린트헤드(124, 324, 1224))의 방향 및/또는 위치를 나타내는 출력 신호를 생성하도록 구성된 적어도 하나의 센서 장치(752)를 포함한다. 센서 장치(752)는 간섭계와 같은 하나 이상의 센서, 인코더, 또는 본 발명에서 설명된 다른 장치 및/또는 당업자에게 친숙한 다른 장치를 포함할 수 있다. 일 실시 형태에서, 센서 장치(752)는 하나 이상의 레이저 간섭계를 포함한다.

센서 장치(752)는 예를 들어 프로세서 및 전자 저장 매체를 포함하는 컴퓨터 시스템과 같은 컨트롤러(754)에 작동 가능하게 결합된다. 컨트롤러(754)는 프린트 표면에 대한 프린트헤드의 회전 방향 및/또는 위치에 관한 정보를 센서 장치(752)로부터 수신한다. 또한, 일부 실시 형태들에서, 컨트롤러(754)는 x, y 및 z 방향(예를 들어, 위의 도 1-4와 관련된 예시적인 실시 형태들과 관련하여 설명된 x, y 및 z축을 따라)으로 프린트헤드의 회전 방향 및 위치와 관련된 정보를 생성하도록 구성된 다른 센서와 같은 프린팅 시스템과 관련된 다른 장치로부터 정보를 수신할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 컨트롤러(754)는 기판을 지지 및/또는 이송하도록 구성된 시스템(예를 들어, 도 1에 도시된 기판 지지 시스템(102)) 및 프린트헤드를 이동하도록 구성된 시스템(예를 들어, 도 1에서 도시된 모션 시스템(108))과 같은 프린팅 시스템의 시스템 및 다른 장치로부터 정보를 수신할 수 있다. 컨트롤러(754)는 프린트헤드의 위치, 기판, 프린팅 시스템의 작동 상태, 가스 인클로저와 같은 프린팅 시스템의 다른 구성 요소와 관련된 정보와 같은 프린팅 시스템의 작동 양태와 관련된 입력, 또는 다른 입력을 수신할 수 있다.

컨트롤러(754)는 기판 지지 시스템(예를 들어, 도 1에서의 102) 및 모션 제어 시스템(예를 들어, 도 1에서의 108)과 같은 프린팅 시스템의 다양한 구성 요소, 또는 프린팅 시스템의 다른 구성 요소에 작동 가능하게 결합될 수 있다. 센서 장치(752)와 임의의 다른 센서로부터의 입력 및 컨트롤러(754)에 작동 가능하게 연결된 입력 장치에 기반하여, 컨트롤러(754)는 프린팅 시스템을 제어하기 위한 출력 신호를 생성할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(754)는 출력 신호를 프린팅 시스템의 하나 이상의 제어 장치(756)로 전송하도록 구성될 수 있다. 제어 장치(756)는 예를 들어, 프린팅 시스템의 구성 요소와 관련된 제어 가능한 구성 요소(예를 들어, 모터, 서보모터, 선형 모터 또는 다른 액추에이터)를 포함할 수 있다.

도 5의 예시적인 실시 형태에서, 컨트롤러(754)는 인가된 전류에 기초하여 위치 및/또는 모양을 변경하도록 구성된 하나 이상의 액추에이터(예를 들어, 도 4에 도시된 압전 액추에이터(436))를 포함하는 제어 장치(756)에 출력 신호를 전송한다. 이러한 방식으로, 컨트롤러(754)로부터의 출력 신호는 액추에이터(436)의 작동 상태 및 프린트헤드(예를 들어, 도 1 및 도 3a/3b에서의 프린트헤드(124, 324))의 대응하는 방향을 제어하기 위해 사용될 수 있다. 또한, 예시적인 실시 형태들에서, 컨트롤러(754)는 예를 들어 기판 지지 시스템, 모션 제어 시스템, 또는 프린팅 시스템의 다른 작동 양태를 제어함으로써 프린팅 시스템의 작동 상태를 제어하는 추가 출력을 제공할 수 있다.

일부 예시적인 실시 형태들에서, 제어 장치(756)는 컨트롤러(754)에 피드백을 제공하도록 구성된 장치를 선택적으로 포함한다. 예를 들어, 예시적인 실시 형태에서, 제어 장치(756)는 제어 장치(756)의 실제 위치에 관한 피드백을 컨트롤러(754)에 제공하도록 구성된 관련 인코더 장치(757)를 갖는 압전 액추에이터이다. 인코더 장치(757)는 광학 인코더, 자기 인코더, 또는 제어 장치(756)의 위치 또는 이동에 기초하여 신호를 생성하도록 구성된 임의의 다른 장치일 수 있다. 수신된 피드백에 기초하여, 제어 장치(756)가 목표 위치에 도달하면, 컨트롤러(754)는 목표 위치에 제어 장치를 유지시킨다. 인코더 장치(757)로부터의 피드백이 제어 장치(756)가 목표 위치에 도달했음을 나타내면, 컨트롤러(754)는 제어 장치(756)를 이동시키는 것을 중단한다.

이제 도 8을 참고하면, 흐름도(860)는 축을 따라 프린트헤드 캐리지의 위치 및/또는 축에 대한 프린트헤드 캐리지의 방향을 조정하기 위한 작업 흐름을 도시한다. 전체적으로 사용되는 바와 같이, 용어 "위치"는 축을 따른 병진 위치를 지칭하고, 용어 "방향"은 축에 대한 회전 방향을 지칭한다. 도 8의 예시적인 실시 형태는 캐리지의 실제 위치 및/또는 방향에 관한 실시간 입력을 사용하고, 실시간 입력에 기초하여 캐리지의 위치 및/또는 방향을 조정하는 제어 방법의 일례를 나타낸다. 862에서, 작업 흐름은 프린트헤드가 물질을 증착할 프린트 표면에 수직인 축에 대해 프린트헤드의 회전 방향과 관련된 정보를 감지하는 단계를 포함한다. 프린트헤드는 기판 지지 시스템을 가로 질러 연장되는 빔에 이동 가능하게 장착된 프린트헤드 캐리지에 의해 운반될 수 있다. 프린트헤드의 감지된 방향에 관한 감지된 정보는 다양한 예시적인 실시 형태들에서 컨트롤러(754)(도 7)와 같은 컨트롤러에 제공될 수 있다.

864에서, 축을 따른 위치 및 축에 대한 프린트헤드 캐리지의 회전 방향 중 하나 또는 둘 모두가 예를 들어 감지된 정보에 기초하여 조정된다. 위에서 논의된 바와 같이, 예시적인 실시 형태들에서, 이러한 조정은 기판 프린트 표면에 수직인 축을 중심으로 기판에 대해 프린트헤드의 방향을 조정하도록 크기, 모양, 위치 또는 다른 특성으로 변경되는 액추에이터(436)(도 4)와 같은 하나 이상의 액추에이터에 의해 달성될 수 있다. 예를 들어, 도 1-4과 관련하여 위에서 논의된 바와 같이, 가스 베어링(226, 326 및 426)(도 2, 도 3a, 도 3b 및 도 4)과 같은 하나 이상의 비-접촉 베어링은 베어링의 각각의 길이 방향 축을 따라 액추에이터에 의해 이동되어 프린트헤드의 방향을 변경할 수 있다. 다양한 예시적인 실시 형태들에서, 이러한 액추에이터는 컨트롤러(754)(도 7)와 같은 컨트롤러에 의해 제어될 수 있다. 예를 들어, 감지된 정보를 수신하는 컨트롤러는 프린트헤드 캐리지를 조정하기 위해 액추에이터를 제어하는 신호를 출력하는데 사용될 수 있다

866에서, 축에 대한 실제 방향과 프린트헤드 캐리지의 축을 따른 실제 위치 중 하나 또는 둘 모두가 감지되고 필요한 경우 실제 방향 및 위치를 기반으로 추가 제어 또는 조정이 이루어질 수 있거나, 또는 방향 및 위치는 검증될 수 있고 조정은 중단될 수 있다. 예를 들어, 예시적인 실시 형태에서, 컨트롤러는 인코더(예를 들어, 도 7의 인코더 장치(758)) 또는 센서 장치(752)(도 7)와 같은 다른 측정 장치 중 하나 또는 둘 모두로부터 신호를 수신한다. 인코더 또는 다른 측정 장치는 액추에이터 위치, 베어링 위치 또는 캐리지 위치 중 하나 또는 둘 모두를 감지할 수 있고, 감지된 구성 요소의 실제 위치를 나타내는 신호로서 감지된 정보를 컨트롤러에 제공할 수 있다. 컨트롤러는 예를 들어 액추에이터 및/또는 베어링과 같은 다양한 구성 요소의 위치를 캐리지의 실제 방향 및/또는 위치와 서로 관련시키는 저장된 기하학적 관계를 기반으로 캐리지의 실제 방향 및 위치를 결정하기 위해 수신된 신호를 평가한다. 컨트롤러가 수신하는 정보를 기반으로 캐리지가 원하는 방향 및/또는 위치에 있지 않은 경우, 컨트롤러는 인코더 또는 센서로부터 수신된 신호가 방향 및/또는 위치가 정확한지를 나타낼 때까지 캐리지의 방향 및/또는 위치를 추가로 조정할 수 있다. 위에서 도 3a 및 도 3b와 관련하여 설명된 바와 같이, 예를 들어 캐리지의 세타-z 방향의 보정은 x-방향 및 y-방향에서 기판에 대해 프린트헤드의 위치 변경을 초래할 수 있다. 컨트롤러는 z-축에 대한 프린트헤드의 방향 변경에 기초하여 필요에 따라 프린트헤드의 x-방향 및 y-방향 위치를 조정하도록 구성될 수 있다. 마찬가지로, x-축 또는 y-축에 대한 회전 방향에서의 변경은 x-축, y-축 및 z-축을 따른 병진 위치 변경을 초래할 수 있고, 컨트롤러는 하나 이상의 센서로부터의 정보를 기반으로 이러한 위치 변경을 보정하도록 프로그램될 수 있다.

도 8과 관련하여 전술한 바와 같은 실시간 제어 방법에 대한 대안으로서, 일부 예시적인 실시 형태들에서, 제어 시스템은 초기 보정 절차로부터의 정보로 프로그램될 수 있고, 초기 보정 절차 동안 얻어진 정보는 후속 프린팅 작업 동안 캐리지 방향을 제어하기 위해 컨트롤러에 의해 사용된다. 이러한 배치의 일례에서, 캐리지가 빔을 따라 이동함에 따라 캐리지의 방향을 결정하는데 사용되는 측정 장치는 보정을 위해 프린팅 시스템의 구성 요소에 일시적으로만 부착되고, 보정 절차가 완료되면 프린팅 시스템으로부터 나중에 제거될 수 있다. 따라서, 측정 시스템는 프린팅 시스템에 영구적으로 설치될 필요가 없기 때문에, 이러한 배치는 프린팅 시스템의 비용과 전체적인 복잡성을 줄이는 역할을 할 수 있다.

도 9를 참고하면, 작업 흐름(970)의 다른 예시적인 실시 형태는 하나 이상의 측정 장치를 사용하는 초기 보정 절차를 포함하고, 그 후에 초기 보정 절차에 사용된 하나 이상의 측정 구성 요소가 후속 프린팅 작업에 사용될 필요가 없다. 예를 들어, 972에서, 작업 흐름(970)은 프린트헤드가 물질을 증착할 프린트 표면에 대한 프린트헤드의 회전 방향 및 위치 중 하나 또는 둘 모두와 관련된 감지 정보를 포함한다. 이러한 감지는 위에서 설명된 바와 같이 간섭계, 카메라와 같은 측정 장치 및 다른 측정 장치에 의해 수행될 수 있다. 다양한 예시적인 실시 형태들에서, 프린트헤드 캐리지가 빔(116, 316, 416)을 따르는 것과 같은 이동 경로를 따라 이동함에 따라 프린트헤드의 방향 및 위치와 관련된 측정 장치로부터의 측정 정보가 컨트롤러에 수신된다. 974에서, 프린트헤드가 이동 경로를 따라 이동함에 따라 프린트헤드의 방향 및/또는 위치가 조정된다. 예를 들어, 다양한 예시적인 실시 형태들에서, 컨트롤러는 측정 장치로부터의 정보가 프린트헤드의 방향 및/또는 위치가 원하는 방향에 도달했음을 나타낼 때까지 캐리지 및 프린트헤드의 회전 방향 또는 위치를 조정하기 위해 하나 이상의 액추에이터에 신호를 전송한다. 선택적으로, 액추에이터와 결합된 인코더와 같은 센서는 캐리지에 대해 액추에이터의 실제 위치(예를 들어, 선형 연장량)에 관한 정보를 갖는 신호를 컨트롤러로 제공한다. 다른 센서는 빔을 따르는 것과 같은 이동 경로를 따라 캐리지 및 프린트헤드의 위치에 관한 정보를 컨트롤러에 제공할 수 있다. 프린트헤드의 위치 및/또는 방향에 대한 추가 조정은 하나 이상의 액추에이터에 의해 이루어지는 조정으로 인한 프린트헤드의 방향 또는 위치 변경을 기반으로 필요에 따라 이루어질 수 있다.

976에서, 프린트헤드의 회전 방향 및 이동 경로와 이동 경로에 수직인 방향을 따른 프린트헤드의 위치와 관련된 정보는 이동 경로에 따른 프린트헤드 위치에 대응하는 보정 값의 집합을 생성하기 위해 저장된다. 예를 들어, 다양한 예시적인 실시 형태들에서, 컨트롤러는 하나 이상의 액추에이터의 위치에 관한 정보를 빔을 따른 캐리지의 위치와 관련시켜 빔을 따른 캐리지의 위치와 관련된 액추에이터 위치의 값의 집합을 생성한다. 이러한 정보의 수집은 제공된 축에 대한 캐리지의 회전으로 인한 위치에서의 변경을 보상하기 위해 필요한 바와 같이 빔을 따라 제공된 캐리지 위치에 대한 x-방향, y-방향 및 z-방향 보정의 값을 선택적으로 포함할 수 있다. 관련된 값들의 집합은 테이블, 목록, 맵 등으로 지칭될 수 있고, 프로세서와 작동 가능하게 결합된 전자 메모리에 저장될 수 있다. 전자 메모리는 랜덤 액세스 메모리(RAM), 리드-온니 메모리(Read-Only Memory), 디스크 드라이브, 플래시 메모리와 같은 전자 저장소, 또는 임의의 다른 유형의 전자 저장 매체 또는 장치를 제한없이 포함할 수 있다.

초기 보정 절차 후 프린팅 시스템을 사용하는 경우, 컨트롤러는 캐리지가 빔을 가로질러 이동함에 따라 캐리지의 위치와 관련된 액추에이터 연장 값들에 따라 캐리지에서 하나 이상의 액추에이터를 조절함으로써 빔을 따른 캐리지의 위치를 기반으로 캐리지와 프린트헤드의 방향 및/또는 위치를 조정한다. 예를 들어, 이제 도 10을 참고하면, 작업 흐름(1080)이 도시된다. 1082에서, 이동 경로를 따른 프린트헤드의 위치와 관련된 정보가 감지된다. 예를 들어, 다양한 예시적인 실시 형태들에서, 프린팅 작동 동안, 컨트롤러는 빔을 따른 캐리지의 위치에 관한 정보를 수신한다. 1084에서, 프린트헤드의 회전 방향 및/또는 위치는 이동 경로를 따른 프린트헤드의 위치에 대응하는 저장된 보정 값들을 기반으로 조정된다. 예를 들어, 다양한 예시적인 실시 형태들에서, 컨트롤러는 도 9의 작업 흐름에서 작동(976)과 관련하여 저장된 데이터와 같이, 전자 메모리에 저장된 값에 기초하여 캐리지의 방향 또는 위치를 조정할 수 있다. 이러한 방식으로, 제어 시스템은 초기 보정을 기반으로 실시간 측정에 의존하지 않고 방향 및 위치 오류를 보정할 수 있으므로, 프린팅 시스템과 통합되는 측정 센서 및 시스템에 대한 필요성을 감소시키고 결과적으로 프린팅 시스템의 복잡성을 감소시킨다.

도 12-15는 캐리지에서의 하나 이상의 액추에이터를 사용하여 x-축 및 y-축(도 1의 좌표계에서)에 대한 캐리지의 방향에 대한 조정을 도시하는 개략도이다. 위에서 설명된 예시적인 실시 형태들에서, 가스 베어링(226) 중 2개만이 가스 베어링을 조정하고 z-축에 대한 방향의 조정을 제공하도록 구성되지만, 다른 예시적인 실시 형태들에서, 시스템은 추가 축들에 대한 방향 및/또는 추가 축들에 따른 위치의 조정을 용이하게 하기 위해 2개 이상의 조정 가스 베어링을 포함할 수 있다. 일부 예시적인 실시 형태들에서, 각각의 가스 베어링은 액추에이터에 부착될 수 있고, 따라서 조정 가스 베어링일 수 있다. 조정될 수 있는 가스 베어링의 수는 원하는 개별 조정의 수를 기반으로 할 수 있으며, 더 많은 가스 베어링이 조정 횟수가 증가함에 따라 액추에이터에 제공된다.

이제 도 12를 참고하면, 빔(1216)의 길이에 수직인 평면에서 얻어진 빔(1216), 캐리지(1222) 및 프린트헤드(1224)의 단면도가 도시된다. 도 12의 도면 방향에서, x-축은 도면의 평면 안팎으로 연장된다. x-축에 대한 캐리지(1222)의 회전을 야기하기 위해, 조정 가능한 베어링(1286, 1287)과 관련된 액추에이터는 캐리지(1222)와, 빔(1216)을 향하는 각각의 조정 가능한 베어링(1286, 1287) 각각의 표면 사이의 거리를 증가시키도록 작동된다. 조정 가능한 베어링(1288)과 관련된 액추에이터는 캐리지(1222)와, 빔(1216)을 향하는 조정 가능한 베어링(1288)의 표면 사이의 거리를 감소시키도록 작동된다. 결과적으로, 캐리지(1222) 및 관련 프린트헤드(1224)는 도 12의 뷰에서 반시계 방향으로, 화살표(R)로 표시된 바와 같이 x-축을 중심으로 회전한다. 캐리지(1222)와 프린트헤드(1224)의 x-축에 대한 시계 방향 회전이 바람직한 경우, 조정 가능한 베어링(1286, 1287)과 관련된 액추에이터는 작동되어 캐리지(1222)와, 빔(1216)을 향하는 조정 가능한 베어링(1286, 1287)의 표면 사이의 거리를 감소시키도록 작동되고, 조정 가능한 베어링(1288)은 캐리지(1222)와, 빔(1216)을 향하는 조정 가능한 베어링(1288)의 표면 사이의 거리를 증가시키도록 작동된다. 이러한 방식으로, 조정 가능한 베어링(1288)은 캐리지(1222)가 빔(1216)을 따라 이동함에 따라 캐리지(1222)의 x-축 방향으로 부정확성을 보상하기 위해 사용될 수 있다. 도 12의 예시적인 실시 형태에서, 각각의 베어링(1286, 1287, 1288)은 액추에이터를 포함하고, 하나 이상의 베어링은 선택적으로 고정되거나 수동적으로 이동할 수 있다(예를 들어, 스프링-로딩된 장착). 예를 들어, 하나의 예시적인 실시 형태에서, 베어링(1286)은 수동적으로 이동할 수 있고, 이에 의해 조정 가능한 베어링(1287 및 1288)의 작동을 수동적으로 보상할 수 있다. 추가 예로서, 베어링(1288)은 캐리지(1222)에 대해 고정될 수 있고, 조정 가능한 베어링(1287)이 작동됨에 따라, 베어링(1286)은 베어링(1287)의 이동을 보상하기 위해 수동적으로 또는 능동적으로 조정될 수 있다. 마찬가지로, 베어링(1287)은 고정될 수 있고, 베어링(1286 및 1288) 중 하나 또는 둘 모두는 액추에이터를 포함할 수 있다.

이제 도 13을 참고하면, y-축에 대한 회전을 달성하기 위한 접근이 도시된다. 도 13의 뷰는 도 12의 뷰에서 z-축에 대해 90도 회전되고, 빔의 길이 방향 축이 놓인 평면에서 얻어진 단면이다. y-축은 도 13에서의 도면의 평면 내외로 연장된다. 도 13의 뷰에서, 2개의 조정 베어링(1390 및 1392)이 캐리지(1222)의 상부에 위치된다. 캐리지(1222) 및 프린트헤드(1224)를 y-축에 대해 반시계 방향으로 회전하기 위해, 조정 베어링(1390)은 캐리지(1222)에 대해 연장되는 반면, 조정 베어링(1392)은 캐리지(1222)에 대해 후퇴되어, 캐리지(1222)가 도 13에서 화살표(R)로 표시된 바와 같이 빔(1216)에 대해 회전하게 한다. y-축에 대한 시계 방향 회전은 조정 베어링(1392)을 연장하고 캐리지(1222)에 대해 조정 베어링(1390)을 후퇴시킴으로써 달성될 수 있고, 이에 따라 회전 방향(R)을 반전시킨다. 도 13의 예시적인 실시 형태에서 조정 베어링(1390 및 1392) 모두가 액추에이터에 연결된 것으로 도시되고 설명되며, 다른 예시적인 실시 형태들에서 조정 베어링(1390 및 1390) 중 하나만이 액추에이터를 포함하고 고정 베어링은 다른 조정 베어링(1390 및 1392)을 대신하여 사용된다. 하나의 조정 베어링을 연장하거나 후퇴함으로써 y-축에 대해 어느 방향으로든 회전할 수 있지만, 고정 베어링은 캐리지(1222)로부터 고정된 거리를 유지한다. 이러한 방식으로, 캐리지(1222)가 빔(1216)에 따라 이동함에 따라 발생하는 y-축 방향의 부정확성이 보상될 수 있다.

이제 도 14를 참고하면, 빔(1216)의 길이 방향 축이 놓이는 평면에서 얻어진 빔(1216)과 캐리지(1222)의 단면으로, 도 13과 유사한 뷰가 도시된다. 빔(1216)에 대해 z-방향으로 캐리지(1222) 및 프린트헤드(1224)의 위치를 조정하기 위해, 조정 베어링(1390 및 1392)이 동시에 연장되거나 후퇴되어 캐리지(1222)가 빔(1216)을 따라 이동함에 따라 발생하는 z-위치에서의 부정확성을 보정하도록 필요에 따라 빔(1216)에 대해 캐리지(1222)을 올리거나 내린다(도 14의 방향으로). 2개의 조정 베어링이 도 14에 도시되지만, 캐리지(122)에서 중앙에 위치된 하나의 조정 베어링 또는 2개 이상의 조정 베어링을 갖는 실시 형태들이 본 개시 내용의 범위 내에 있다.

이제 도 15를 참고하면, 빔(1216)의 길이 방향 축에 수직인 평면에서 얻어진 빔(1216)의 단면으로, 도 12와 유사한 뷰가 도시된다. y-방향으로 캐리지(1222)의 위치를 조정하기 위해, 조정 베어링(1594 및 1596)이 연장되는 반면, 조절 베어링(1598)이 후퇴되며, 캐리지(1222)가 y-방향으로 이동한다. y-방향으로 캐리지(1222)의 이동을 반전시키기 위해, 조정 베어링(1594 및 1596)이 후퇴되는 반면, 조정 베어링(1598)은 연장된다. 이러한 방식으로, y-방향에서 캐리지(1222) 및 프린트헤드(1224)의 위치의 부정확성이 보상될 수 있다.

본 개시 내용의 다양한 예시적인 실시 형태들은 x-축, y-축 및 z-축 중 임의의 하나 또는 조합에 대해 캐리지(1222)와 프린트헤드(1224)의 방향 변경, 및 빔(1216)(즉, 도면에 도시된 y-축 및 z-축)을 따른 캐리지(1222)의 모션 방향에 수직인 임의의 또는 둘 모두의 방향을 따라 캐리지(1222)와 프린트헤드(1224)의 병진 이동을 제공한다. 도 8의 작업 흐름과 관련하여 설명된 바와 같이, 실시간 피드백에 기초하여 동적 방식으로 조정이 이루어질 수 있다. 대안적으로, 조정은 도 9 및 도 10의 작업 흐름과 관련하여 설명된 바와 같이, 보정 프로세스 동안 수집되고 기록된 데이터에 기초하여 조정이 이루어질 수 있다.

본 개시 내용의 장치, 시스템 및 방법의 실시 형태들을 사용하여 제조된 장치는 예를 들어 전자 디스플레이 또는 디스플레이 구성 요소, 인쇄 회로 기판 또는 다른 전자 구성 요소를 포함할 수 있고 제한되지 않는다. 이러한 구성 요소는 예를 들어, 포켓형 전자 장치, 텔레비전 또는 컴퓨터 디스플레이, 또는 디스플레이 기술을 통합하는 다른 전자 장치에 사용될 수 있다.

본 발명에서 설명된 특정 예들 및 실시 형태들은 비-제한적이며, 본 교시의 범위를 벗어나지 않고 구조, 치수, 물질 및 방법에 대한 수정이 이루어질 수 있음을 이해할 것이다. 본 개시 내용에 따른 다른 실시 형태들은 본 발명에 개시된 본 발명의 상세한 설명 및 실시의 고려로부터 당업자에게 명백할 것이다. 상세한 설명 및 예들은 단지 예시적인 것으로 간주되며, 하기 청구 범위는 해당 법률 하에서, 등가물을 포함하여 이들의 최대한의 범위로 권리가 주어진다.

Claims

프린트헤드를 지지하고 x-축, y-축, z-축 직교 좌표계의 x-축 방향으로 연장되는 빔을 따라 병진 이동하도록 장착된 프린트헤드 캐리지를 갖는 프린팅 시스템을 제어하는 방법으로서,
x-축, y-축 또는 z-축에 대한 상기 프린트헤드의 회전 방향 및 y-축 또는 z-축을 따른 상기 프린트헤드의 위치 중 하나 이상을 감지하는 단계; 및
상기 감지된 회전 방향 및 위치 중 하나 이상에 기초하여, 상기 빔에서 상기 프린트헤드 캐리지를 지지하도록 배치되는 하나 이상의 베어링의 위치를 조정하는 단계를 포함하고, 상기 하나 이상의 베어링의 위치를 조정하는 단계는 상기 프린트헤드의 회전 방향 및 상기 프린트헤드의 위치 중 하나 이상을 조정하는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 베어링의 위치를 조정하는 단계는 액추에이터를 작동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 베어링의 위치를 조정하는 단계는 상기 프린트헤드 캐리지가 목표 회전 방향 및 목표 위치 중 하나 또는 둘 모두에 도달할 때까지 상기 하나 이상의 베어링의 위치를 조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제3항에 있어서, 상기 프린트헤드가 목표 회전 방향 및 목표 위치 중 하나 또는 둘 모두에 있는지를 확인하기 위해 상기 프린트헤드의 회전 방향 및 상기 프린트헤드의 위치 중 하나 또는 둘 모두와 관련된 정보를 감지하는 단계는 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제3항에 있어서, 상기 프린트헤드 캐리지가 목표 회전 방향 및 목표 위치 중 하나 또는 둘 모두에 도달할 때 상기 하나 이상의 베어링의 위치와 관련된 정보를 감지하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서, x-축 방향으로 연장되는 빔을 따라 상기 프린트헤드 캐리지의 위치를 감지하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 베어링의 위치를 조정하는 단계는 상기 프린트헤드가 x-축 방향으로 연장되는 빔을 따라 이동하는 동안 x-y 평면에 놓인 프린트 표면 상에서 프린팅 동안 발생하는 것을 특징으로 하는 방법.
프린트헤드를 지지하고 x-축, y-축, z-축 직교 좌표계의 x-축 방향으로 연장되는 빔을 따라 병진 이동하도록 장착된 프린트헤드 캐리지를 갖는 프린팅 시스템을 제어하는 방법으로서,
x-축 방향으로 연장되는 이동 경로를 따라 상기 프린트헤드의 위치와 관련된 정보를 감지하는 단계;
x-축, y-축 및 z-축에 대한 상기 프린트헤드의 회전 방향 및 y-축과 z-축을 따른 상기 프린트헤드의 위치 중 하나 이상과 관련된 정보를 감지하는 단계;
상기 프린트헤드를 운반하는 프린트헤드 캐리지의 하나 이상의 베어링의 위치를 조정함으로써 상기 프린트헤드의 회전 방향 및 위치 중 하나 또는 둘 모두를 조정하는 단계; 및
상기 프린트헤드 캐리지의 하나 이상의 베어링의 위치를 이동 경로를 따른 상기 프린트헤드 캐리지의 대응하는 위치와 서로 관련시키는 정보를 저장하는 단계를 포함하는 방법.
제8항에 있어서, 상기 프린트헤드 캐리지의 하나 이상의 베어링의 위치를 서로 관련시키는 정보를 저장하는 단계는 인코더로부터 상기 프린트헤드 캐리지의 하나 이상의 베어링의 위치에 관한 정보를 수신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제8항에 있어서, 상기 프린트헤드의 회전 방향 및 상기 프린트헤드의 위치 중 하나 이상과 관련된 정보를 감지하는 단계는 레이저 간섭계로 정보를 감지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제8항에 있어서, 상기 프린트헤드의 회전 방향 및 위치 중 하나 이상과 관련된 정보를 감지하는 단계는 카메라로 보정 장치의 보정 마스크를 이미지화(imaging)하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 방법.
인쇄될 표면을 갖는 기판을 지지하도록 구성되는 기판 지지 시스템, 여기서 상기 기판 지지 시스템은 x-축, y-축, z-축 직교 좌표계의 z-축에 실질적으로 수직인 x-y 평면에 인쇄될 평면을 유지하도록 구성됨;
x-축 방향으로 상기 기판 지지 시스템을 가로 질러 연장되는 빔; 및
x-축 방향으로 이동하기 위해 상기 빔에 이동 가능하게 결합된 프린트헤드 캐리지, 상기 프린트헤드 캐리지는 상기 빔에 대해 상기 프린트헤드 캐리지를 지지하도록 위치된 하나 이상의 베어링을 포함함;를 포함하고,
상기 하나 이상의 베어링 중 적어도 하나는 x-축, y-축 및 z-축에 대해 상기 프린트헤드 캐리지의 회전 방향, 및 y-축 방향과 z-축 방향에서 상기 프린트헤드 캐리지의 위치 중 하나 이상을 조정하기 위해 선택적으로 조정 가능한 액추에이터에 결합되는 것을 특징으로 하는 프린팅 시스템.
제12항에 있어서, 상기 하나 이상의 베어링 중 적어도 하나는 상기 빔을 향하는 베어링 표면을 갖는 가스 베어링을 포함하는 것을 특징으로 하는 프린팅 시스템.
제13항에 있어서, 상기 하나 이상의 베어링 중 적어도 하나는 상기 베어링의 길이 방향 축에 따라 조정 가능하고, 상기 길이 방향 축은 상기 베어링 표면에 수직인 것을 특징으로 하는 프린팅 시스템.
제13항에 있어서, 상기 하나 이상의 베어링 중 하나의 베어링을 상기 프린트헤드 캐리지에 결합하는 하나 이상의 볼-앤드-소켓 조인트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 프린팅 시스템.
제15항에 있어서, 상기 하나 이상의 베어링 중 하나의 베어링을 상기 프린트헤드 캐리지에 결합하는 작동 메커니즘을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 프린팅 시스템.
제16항에 있어서, 상기 작동 메커니즘은 압전 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 프린팅 시스템.
제16항에 있어서, 상기 하나 이상의 베어링과 상기 프린트헤드 캐리지 사이에 결합된 탄성-편향 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 프린팅 시스템.
제18항에 있어서, 상기 탄성-편향 부재는 작동 메커니즘과 평행하게 상기 하나 이상의 베어링과 상기 프린트헤드 캐리지 사이에 결합되는 것을 특징으로 하는 프린팅 시스템.
제18항에 있어서, 상기 탄성-편향 부재는 코일 스프링을 포함하는 것을 특징으로 하는 프린팅 시스템.
제18항에 있어서, 상기 탄성-편향 부재는 공압 피스톤-실린더 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 프린팅 시스템.