TW201616704A - 列印系統總成與方法 - Google Patents

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Abstract

本教示內容揭露用於列印基板之列印系統之各種實施例，其中該列印系統可容納在氣體包體中，其中該包體內之環境可作為受控列印環境來維持。本教示內容之受控環境可包括對該氣體包體內氣體環境之類型、對該包體內微粒物質之大小及位準之控制、對該包體內溫度之控制及對照明之控制。本教示內容之列印系統之各種實施例可包括Y軸運動系統及Z軸移動板，該Y軸運動系統及該Z軸移動板係配置來例如藉由消除或實質上最小化習知電動馬達之使用而實質上降低該包體內之過量熱負載。另外，本教示內容之Y軸運動系統之各種實施例可包括Y軸運動系統之夾持器運動控制總成，該夾持器運動控制總成係配置來在Y軸行進期間提供基板繞系塔-Z(θ-Z)軸之動態旋轉定向，以維持平行於行進軸的基板定向之高精確度。

Description

列印系統總成與方法
本教示內容係關於列印系統之各種實施例，該列印系統可維持在界定內部的氣體包體系統中，所述內部具有惰性、實質上低粒子環境。
【相關案件之交互參照】
本申請案主張以下每一者之權益：(1)2014年6月17日申請的美國臨時申請案第62/013,433號；(2)2014年7月7日申請的美國臨時申請案第62/021,390號；(3)2014年8月14日申請的美國臨時申請案第62/037,494號；(4)2014年6月17日申請的美國臨時申請案第62/013,440號；(5)2014年7月17日申請的美國臨時申請案第62/021,563號；(6)2014年8月29日申請的美國臨時申請案第62/044,165號；(7)2014年12月16日申請的美國臨時申請案第62/092,721號；該等申請案中每一者係以全文引用方式併入本文。
對有機發光二極體(OLED)顯示技術之潛力的關注已受到OLED顯示技術屬性的驅使，該等屬性包括具有高飽和色、為高對比度、超薄、快速回應及能量有效的顯示面板之表現屬性。另外，包括可撓性聚合物材料之各種基板材料可用於製造OLED顯示器之技術。儘管用於小螢幕應用、主要是用於手機的顯示器之表現已用於強調該技術之潛力，但在跨 於一系列基板形式以高產率定標高容量製造方面仍存在挑戰。
就規格之定標而言，Gen 5.5基板具有約130cm×150cm之尺寸，且可產生約八個26"平板顯示器。比較而言，較大規格基板可包括使用Gen 7.5及Gen 8.5母玻璃基板大小。Gen 7.5母玻璃具有約195cm×225cm之尺寸，且可切割成每個基板八個42"或六個47"平板顯示器。用於Gen 8.5之母玻璃為大致220cm×250cm，且可切割成每個基板六個55"或八個46"平板顯示器。在OLED顯示器製造向較大規格之定標中仍存在的挑戰之一個指示在於：在大於Gen 5.5基板之基板上以高產率進行的OLED顯示器之高容量製造已經證明為實質上存在挑戰的。
原則上，OLED裝置可藉由使用OLED列印系統於基板上列印各種有機薄膜以及其他材料而製造。此等有機材料可對藉由氧化及其他化學製程的破壞敏感。以可定標用於各種基板大小且可在惰性、實質上低粒子列印環境中進行的方式容納OLED列印系統可存在各種工程挑戰。用於高產出量大規格基板列印(例如，諸如Gen 7.5及Gen 8.5基板之列印)之製造工具需要實質上大型設施。因此，維持大型設施處於惰性氣氛下、需要氣體純化來移除諸如水蒸氣及氧以及有機溶劑蒸氣之反應性大氣物種，以及維持實質上低粒子列印環境已經證明為具顯著挑戰的。
因而，在跨於一系列基板規格以高產率進行OLED顯示器技術之定標高容量製造中仍存在挑戰。因此，各種實施例存在對本教示內容之氣體包體系統的需要，該氣體包體系統可在惰性、實質上低粒子環境中容納OLED列印系統，且可易於定標來提供在各種基板大小及基板材料上對OLED面板之製造。另外，本教示內容之各種氣體包體系統可提供在處 理期間自外部對OLED列印系統之容易接近，且提供對內部之容易接近以供在最小停機時間下進行維護。
本教示內容揭露用於列印基板之列印系統之各種實施例，其中該列印系統可容納在氣體包體中，其中包體內之環境可作為受控列印環境來維持。本教示內容之受控環境可包括對氣體包體內氣體環境之類型、對包體內微粒物質之大小及位準之控制、對包體內溫度之控制及對照明之控制。本教示內容之列印系統之各種實施例可包括Y軸運動系統及Z軸移動板總成，該Y軸運動系統及Z軸移動板總成係配置來例如藉由消除或實質上最小化習知電動馬達之使用而實質上降低氣體包體內之過量熱負載。另外，本教示內容之Y軸運動系統之各種實施例可包括Y軸運動系統之夾持器運動控制總成，該夾持器運動控制總成係配置來在Y軸行進期間提供基板繞系塔-Z(θ-Z)軸之動態定向旋轉，以維持平行於行進軸的基板定向之高精確度。
氣體包體總成之各種實施例可與各種組件可密封地構造且整合，該等組件提供氣體循環及過濾系統、粒子控制系統、氣體純化系統及熱調節系統及類似系統，以形成可維持惰性氣體環境之氣體包體系統之各種實施例，該惰性氣體環境對需要此種環境之製程而言為實質上低粒子的。氣體包體之各種實施例可具有列印系統包體及構造為氣體包體總成之區段的輔助包體，該輔助包體可與氣體包體之列印系統包體可密封地分離。本教示內容之列印系統之各種實施例可具有封閉在輔助包體中的列印頭管理系統。本教示內容之列印頭管理系統之實施例可包括用於列印頭之 維護及校準之各種裝置及設備；各種裝置及設備各自安裝在用於各種裝置及設備相對於列印頭之精密定位的運動系統平台上。
諸如圖1B之列印系統2000的圖1C中以展開圖展示的列印系統可包含若干裝置及設備，該等裝置及設備允許墨水滴於基板上之特定位置上的可靠置放。列印需要列印頭總成與基板之間的相對運動。此可利用運動系統來完成，該運動系統典型地為高架或分裂軸XYZ系統。列印頭總成可在固定基板上移動(高架式)，或列印頭及基板兩者可在分裂軸組態的情況下移動。在另一實施例中，列印頭總成可為實質上固定的；例如，在X軸及Y軸中，且基板可在X軸及Y軸中相對於列印頭移動，而Z軸運動係藉由基板支撐設備或藉由與列印頭總成相關聯的Z軸運動系統來提供。當列印頭相對於基板移動時，墨水小滴在正確時間經噴射以沉積於基板上之所要位置中。使用基板加載及卸載系統將基板插入列印機且自列印機移除。取決於印表機組態，此可利用機械運送機、具有運送總成之基板浮動台或具有端效器之基板移送機器人來完成。對於本教示內容之系統及方法之各種實施例來說，Y軸運動系統可基於空氣軸承夾持器系統。
就關於可用於各種OLED裝置之製造的基板大小之更清楚觀點而言，各代母玻璃基板大小已自約20世紀90年代早期以來針對由非OLED列印製造的平板顯示器經歷演化。指定為Gen 1的第一代母玻璃基板為大致30cm×40cm，且因此可生產15"面板。大約20世紀90年代中期，用於生產平板顯示器之現存技術已演化至Gen 3.5之母玻璃基板大小，其具有約60cm×72cm之尺寸。比較而言，Gen 5.5基板具有約130cm×150cm之尺寸。
隨著各代已發展，已針對非OLED列印製造製程生產Gen 7.5及Gen 8.5之母玻璃大小。Gen 7.5母玻璃具有約195cm×225cm之尺寸，且可切割成每個基板八個42"或六個47"平板顯示器。用於Gen 8.5之母玻璃為大致220×250cm，且可切割成每個基板六個55"或八個46"平板顯示器。就品質而言，OLED平板顯示器之前景已獲實現，同時OLED製造實際上限於G 3.5及較小，該等品質諸如較真實色彩、較高對比度、薄度、可撓性、透明度及能量效率。當前，咸信OLED列印為打破此限制之最佳製造技術，且允許OLED面板製造不僅用於Gen 3.5及更小之母玻璃大小，而且用於諸如Gen 5.5、Gen 7.5及Gen 8.5之最大母玻璃大小。OLED面板顯示技術之特徵之一包括可使用各種基板材料，例如但不限於各種玻璃基板材料，以及各種聚合物基板材料。就此而言，由基於玻璃之基板的使用產生的術語中所述的大小可應用於適用於OLED列印的任何材料之基板。
原則上可允許包括大規格基板大小的各種基板大小之列印的製造工具可需要實質上大型設施，以用於容納此等OLED製造工具。因此，維持整個大型設施處於惰性氣氛下存在工程挑戰，諸如大體積的惰性氣體之持續純化。氣體包體系統之各種實施例可具有在氣體包體總成內部的循環及過濾系統，該循環及過濾系統與氣體包體外部的氣體純化系統結合，該等系統一起可提供具有實質上低位準之反應性物種的實質上低微粒惰性氣體貫穿氣體包體系統之連續循環。根據本教示內容，惰性氣體可為在一組界定條件下不經歷化學反應之任何氣體。惰性氣體之一些常用非限制性實例可包括氮、任何稀有氣體及其任何組合。另外，提供大型設施帶來工程挑戰，該大型設施為基本上氣密密封的，以防止各種反應性大氣氣 體之污染，該等大氣氣體諸如水蒸氣及氧以及自各種列印製程產生的有機溶劑蒸氣。根據本教示內容，OLED列印設施將各種反應性物種中之每一物種的位準維持處於100ppm或更低，例如，10ppm或更低、1.0ppm或更低或0.1ppm或更低，該等反應性物種包括各種反應性大氣氣體，諸如水蒸氣及氧以及有機溶劑蒸氣。
在設施中對列印OLED面板之需要可在檢視表1中概括的資訊中得以說明，在該設施中，反應性物種中之每一者的位準應維持於目標低位準下。表1上概括的資料自測試件中之每一者的測試產生，該等測試件包含用於紅色、綠色及藍色中之每一者的有機薄膜組成物，且係以大像素、旋塗裝置規格來製造。此等測試件實質上易於製造且測試以達各種調配物及製程之快速評估目的。儘管測試件測試不應與列印面板之壽命測試混淆，但其可指示各種調配物及製程對壽命之影響。下表中所示的結果表示測試件之製造中製程步驟之變化，其中相較於類似製造但處於空氣環境替代氮環境中之測試件而言，在反應性物種1ppm之氮環境中製造的測試件僅旋塗環境有所變化。
經由檢查表1中針對在不同處理環境下、尤其在紅色及藍色的狀況下製造的測試件之資料，明顯的是：在有效地減少有機薄膜組成物對反應性物種之暴露的環境中進行列印可對各種EL之穩定性及由此對壽命具有重大影響。壽命規格對OLED面板技術而言具有特定顯著性，因為此壽命規格與顯示器產品壽命直接關聯；該顯示器產品壽命為一種針對所有面板技術之產品規格，對OLED面板技術符合該產品規格而言一直面臨挑戰。為提供專家組會議必要性壽命規格，諸如水蒸氣、氧以及有機溶劑 蒸氣之反應性物種中之每一者可利用本教示內容之氣體包體系統之各種實施例而維持於100ppm或更低，例如，10ppm或更低、1.0ppm或更低或0.1ppm或更低。
除提供惰性環境之外，維持用於OLED列印之實質上低粒子環境具有特定重要性，因為甚至極小粒子亦可導致OLED面板上之可見缺陷。氣體包體系統中之粒子控制可存在顯著挑戰，對可例如在露天、高流動性層流過濾罩下之大氣條件中進行的處理而言，則不存在該等挑戰。例如，製造設施可需要顯著長度之各種服務束(service bundle)，該等服務束可自各種系統及總成可操作地連接，以提供操作例如但不限於列印系統所需的光學、電氣、機械及射流連接。用於列印系統之操作及位於接近於經定位用於列印之基板的此等服務束可為微粒物質之持續來源。另外，用於列印系統之組件(諸如使用摩擦軸承之風扇或線性運動系統)可為粒子產生組件。本教示內容之氣體循環及過濾系統之各種實施例可結合粒子控制組件使用以容納並排出微粒物質。另外，藉由使用各種本質上低粒子產生氣動操作組件(諸如但不限於，基板浮動台、空氣軸承及氣動操作機器人及類似 物)，可維持用於氣體包體系統之各種實施例的低粒子環境。
關於維持實質上低粒子環境，氣體循環及過濾系統之各種實施例可設計來提供用於空浮微粒之低粒子惰性氣體環境，其符合國際標準組織標準(ISO)14644-1：1999,「Cleanrooms and associated controlled environments-Part 1：Classification of air cleanliness」中如第1類至第5類所規定之標準。然而，單獨控制空浮微粒物質不足以用於在例如但不限於列印製程期間提供接近於基板的低粒子環境，因為在此種製程期間接近於基板產生的粒子可在經由氣體循環及過濾系統掃除之前累積在基板表面上。
因此，結合氣體循環及過濾系統，本教示內容之氣體包體系統之各種實施例可具有粒子控制系統，該粒子控制系統可包括可在列印步驟中之處理期間接近於基板提供低粒子區帶的組件。用於本教示內容之氣體包體系統之各種實施例的粒子控制系統可包括氣體循環及過濾系統、用於使列印頭總成相對於基板移動之低粒子產生X軸線性軸承系統、服務束外殼排氣系統及列印頭總成排氣系統。例如，氣體包體系統可具有在氣體包體總成內部的氣體循環及過濾系統。
本教示內容之系統及方法之各種實施例可維持實質上低粒子環境，該實質上低粒子環境提供用於具有所關注粒度範圍之粒子之平均基板上分佈，該粒度範圍不超過基板上沉積速率規格。可針對具有所關注粒度範圍之每一者將基板上沉積速率規格設定為約0.1μm及更大至約10μm及更大之間。在本教示內容之系統及方法之各種實施例中，基板上粒子沉積速率規格可表示為對具有目標粒度範圍之每一者而言，每分鐘每平方公尺之基板所沉積粒子數量之極限。
基板上粒子沉積速率規格之各種實施例可容易自每分鐘每平方公尺之基板所沉積粒子數量之極限轉換成對具有目標粒度範圍之每一者而言，每分鐘每基板所沉積粒子數量之極限。此轉換可容易經由例如具有特定世代大小的基板與該代基板之相應面積之間的已知關係來進行。例如，以下表2概述用於一些已知世代大小的基板之縱橫比及面積。應瞭解，可在製造商與製造商之間看出縱橫比及由此大小之輕微變化。然而，不管此種變化，可針對各種世代大小的基板中任何基板獲得用於特定世代大小的基板及以平方公尺計的面積之轉換因數。
另外，表示為每分鐘每平方公尺基板所沉積粒子數量之極限的基板上粒子沉積速率規格可容易轉換成各種單位時間表示中之任何表示。將容易地理解的是，正規化至分鐘的基板上粒子沉積速率規格可容易經由時間(例如但不限於，諸如秒、小時、天等)之已知關係易轉換成時間之 任何其他表示。另外，可使用與處理特定相關的時間單位。例如，列印週期可與時間單位相關聯。對根據本教示內容之氣體包體系統之各種實施例而言，列印週期可為其中基板移動至氣體包體系統以供列印且隨後在列印完成之後自氣體包體系統移除之時間段。對根據本教示內容之氣體包體系統之各種實施例而言，列印週期可為自基板相對於列印頭總成之對準起始至最後一滴噴射墨水於基板上之遞送的時間段。在處理技術領域中，總平均週期時間或TACT可為針對特定製程週期的時間單位之表示。根據本教示內容之系統及方法之各種實施例，列印週期之TACT可為約30秒。對本教示內容之系統及方法之各種實施例而言，列印週期之TACT可為約60秒。在本教示內容之系統及方法之各種實施例中，列印週期之TACT可為約90秒。對本教示內容之系統及方法之各種實施例而言，列印週期之TACT可為約120秒。在本教示內容之系統及方法之各種實施例中，列印週期之TACT可為約300秒。
就系統內之空浮微粒物質及粒子沉積而言，大量變數可影響對一般模式之開發，該一般模式可針對任何特定製造系統，充分地計算例如表面(諸如基板)上粒子散落速率之值的近似值。諸如粒子之大小、具有特定大小之粒子之分佈；基板之表面積以及基板於系統內之曝光時間的變數可取決於各種製造系統而變化。例如，粒子之大小及具有特定大小之粒子之分佈可實質上受各種製造系統中粒子產生組件之來源及位置影響。基於本教示內容之氣體包體系統之各種實施例的計算暗示：在沒有本教示內容之各種粒子控制系統的情況下，對大小範圍為0.1μm及更大的粒子而言，每平方公尺基板每列印週期的微粒物質之基板上沉積可在大於約1百萬個 粒子至大於約1千萬個粒子之間。此種計算暗示：在沒有本教示內容之各種粒子控制系統的情況下，對大小範圍為約2μm及更大的粒子而言，每平方公尺基板每列印週期的微粒物質之基板上沉積可在大於約1000個粒子至大於約10,000個粒子之間。
本教示內容之低粒子氣體包體系統之各種實施例可維持提供平均基板上粒子分佈之低粒子環境，該平均基板上粒子分佈符合針對大小為大於或等於10μm之粒子而言的每分鐘每平方公尺基板小於或等於約100個粒子之基板上沉積速率規格。本教示內容之低粒子氣體包體系統之各種實施例可維持提供平均基板上粒子分佈之低粒子環境，該平均基板上粒子分佈符合針對大小為大於或等於5μm之粒子而言的每分鐘每平方公尺基板小於或等於約100個粒子之基板上沉積速率規格。在本教示內容之氣體包體系統之各種實施例中，低粒子環境可維持提供平均基板上粒子分佈，該平均基板上粒子分佈符合針對大小為大於或等於2μm之粒子而言的每分鐘每平方公尺基板小於或等於約100個粒子之基板上沉積速率規格。在本教示內容之氣體包體系統之各種實施例中，低粒子環境可維持提供平均基板上粒子分佈，該平均基板上粒子分佈符合針對大小為大於或等於1μm之粒子而言的每分鐘每平方公尺基板小於或等於約100個粒子之基板上沉積速率規格。本教示內容之低粒子氣體包體系統之各種實施例可維持提供平均基板上粒子分佈之低粒子環境，該平均基板上粒子分佈符合針對大小為大於或等於0.5μm之粒子而言的每分鐘每平方公尺基板小於或等於約1000個粒子之基板上沉積速率規格。對本教示內容之氣體包體系統之各種實施例而言，低粒子環境可維持提供平均基板上粒子分佈，該平均 基板上粒子分佈符合針對大小為大於或等於0.3μm之粒子而言的每分鐘每平方公尺基板小於或等於約1000個粒子之基板上沉積速率規格。本教示內容之低粒子氣體包體系統之各種實施例可維持提供平均基板上粒子分佈之低粒子環境，該平均基板上粒子分佈符合針對大小為大於或等於0.1μm之粒子而言的每分鐘每平方公尺基板小於或等於約1000個粒子之基板上沉積速率規格。
預期的是，多種墨水調配物可在本教示內容之氣體包體系統之各種實施例的惰性、實質上低粒子環境內列印。在OLED顯示器之製造期間，OLED像素可經形成以包括OLED薄膜堆疊，該OLED薄膜堆疊可在施加電壓時發射具有特定峰值波長之光。陽極與陰極之間的OLED薄膜堆疊結構可包括電洞注入層(HIL)、電洞傳輸層(HTL)、發射層(EL)、電子傳輸層(ETL)及電子注入層(EIL)。在OLED薄膜堆疊結構之一些實施例中，電子傳輸層(ETL)可與電子注入層(EIL)組合以形成ETL/EIL層根據本教示內容，可使用例如噴墨列印來列印針對OLED薄膜堆疊之各種彩色像素EL薄膜的用於EL之各種墨水調配物。另外例如但不限於，HIL、HTL、EML及ETL/EIL層可具有可使用噴墨列印來列印的墨水調配物。
進一步預期的是，可藉由列印將有機封裝層列印於基板上。預期的是，有機封裝層可使用噴墨列印來列印，因為噴墨列印可提供若干優點。首先，消除眾多真空處理操作，因為基於此種噴墨之製造可在大氣壓力下執行。另外，在噴墨列印製程期間，有機封裝層可經局部化以覆蓋OLED基板中在主動區域上及接近於主動區域之部分，以有效地封裝主動區域，包括主動區域之側向邊緣。使用噴墨列印之目標圖案化引起對材料浪 費的消除，以及對達成有機層之圖案化典型所需的其他處理的消除。封裝墨水可包含聚合物，包括例如但不限於丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、胺甲酸乙酯或其他材料，以及其共聚物及混合物，該聚合物可使用熱處理(例如烘烤)、UV曝露及其組合來固化。如本文所使用，聚合物及共聚物可包括任何形式之聚合物組分，該聚合物組分可調配成墨水，且固化於基板上以形成有機封裝層。此等聚合物組分可包括聚合物，及共聚物，以及其前驅物，例如但不限於單體、寡聚物及樹脂。
氣體包體總成之各種實施例可具有各種框架構件，該等框架構件經構造以提供用於氣體包體總成之輪廓。本教示內容之氣體包體總成之各種實施例可容納OLED列印系統，同時最佳化工作空間以最小化惰性氣體體積，以及允許在處理期間自外部容易接近OLED列印系統。就此而言，本教示內容之各種氣體包體總成可具有輪廓化拓撲學及體積。如將在本文中隨後更詳細論述的，氣體包體之各種實施例可圍繞列印系統基底輪廓化，基板支撐設備可安裝於列印系統基底上。另外，氣體包體可圍繞列印系統之橋結構輪廓化，該橋結構用於托架總成之X軸移動。作為非限制性實例，根據本教示內容之輪廓化氣體包體之各種實施例可具有約6m3至約95m3之間的氣體包體體積，以用於容納能夠列印Gen 3.5至Gen 10之基板大小的列印系統之各種實施例。舉另一非限制性實例而言，根據本教示內容之輪廓化氣體包體之各種實施例可具有約15m3至約30m3之間的氣體包體體積，以用於容納能夠列印例如Gen 5.5至Gen 8.5基板大小的列印系統之各種實施例。與具有非輪廓化尺寸之非輪廓化包體針對寬度、長度及高度相比，輪廓化氣體包體之此等實施例可在體積上節省約30%至約70% 之間。
對本揭露內容之特徵及優點之較好理解將藉由參考隨附圖式而獲得，該等隨附圖式意欲例示而非限制本教示內容。在未必按比例繪製的圖式中，相同數字可在不同視圖中描述相似組件。具有不同字母後綴之相同數字可表示相似組件之不同實例。
圖1A為根據本教示內容之各種實施例的氣體包體總成之視圖之前透視圖。圖1B繪示如圖1A所繪示的氣體包體總成之各種實施例之展開圖。圖1C繪示圖1B所繪示的列印系統之展開等透視圖。圖1D根據本教示內容之各種實施例的氣體包體系統之輔助包體之展開透視圖。
圖2A為根據本教示內容之各種實施例的氣體包體總成之視圖之前透視圖。圖2B根據本教示內容之各種實施例的氣體包體系統之輔助包體之部分展開透視圖。圖2C為根據本教示內容之各種實施例的氣體包體系統之輔助包體之部分展開頂部透視圖。
圖3為根據本教示內容的列印系統之展開等視圖，展示Y軸運動系統。
圖4A為根據本教示內容之系統及方法之各種實施例的Y軸運動系統之俯視圖。圖4B圖4A之展開部分俯視圖。
圖5A為根據本教示內容之系統及方法之各種實施例的Y軸運動系統之等視圖。圖5B為圖5A之長剖視圖。
圖6為載體總成側框架之側視圖，該載體總成側框架上安裝有夾持器運動控制總成。
圖7A為根據本教示內容之系統及方法之各種實施例的音圈總成之等視圖。圖7B為音圈總成之側視圖。
圖8為根據本教示內容之系統及方法之各種實施例的Y軸運動系統之俯視圖，指示兩個剖視圖。
圖9為如圖8所指示的音圈總成之剖視圖。
圖10為如圖8所指示的中心樞轉總成之剖視圖。
圖11為根據本教示內容之系統及方法之各種實施例的提供對Z軸馬達之氣動抗衡的閉環控制電路之示意表示。
圖12A為具有氣動舉升元件之Z軸移動板之等透視圖，且圖12B為根據本教示內容之各種實施例的具有氣動舉升元件之Z軸移動板之前透視圖。
圖13為根據本教示內容之封閉列印系統之示意表示，該封閉列印系統可利用墨水遞送系統之各種實施例。
圖14為根據本教示內容之各種實施例的散裝墨水遞送系統之示意表示。
圖15為根據本教示內容之各種實施例的散裝墨水遞送系統之示意表示。
圖16為根據本教示內容之各種實施例的用於封閉列印系統之局部墨水遞送系統之示意表示。
圖17為根據本教示內容之各種實施例的與用於封閉列印系統之列印頭墨水遞送系統流動連通的局部墨水遞送系統之示意表示。
圖18A為安裝在X軸橋件上的列印頭總成之底部透視圖。 圖18B為圖18A之展開圖。
圖19A為列印頭裝置之前頂部透視圖，而圖19B為根據本教示內容之各種實施例的列印頭裝置之前底部透視圖。圖19C為用於列印頭裝置之安裝板之前頂部透視圖，而圖19D為根據本教示內容之各種實施例的安裝於安裝總成上的列印頭裝置之前底部透視圖。
圖20為本教示內容之氣體包體總成及相關系統組件之各種實施例之示意圖。
圖21A及圖21B為封閉列印系統及組件之各種實施例之示意圖，該等組件用於整合並控制諸如可用於在氣體包體中建立受控氣體環境的氣體來源，該等各種實施例可包括與浮動台一起使用的加壓氣體供應。
圖22A至圖22C為封閉列印系統及組件之各種實施例之示意圖，該等組件用於整合並控制諸如可用於在氣體包體中建立受控氣體環境的氣體來源，該等各種實施例可包括鼓風機迴路以提供例如與浮動台一起使用的加壓氣體以及真空源。
圖1A繪示根據本教示內容之氣體包體總成之各種實施例的氣體包體總成1000之透視圖。氣體包體總成1000可包括前面板總成1200、中間面板總成1300及後面板總成1400。前面板總成1200可包括前頂板面板總成1260、可具有用於接收基板之開口1242之前壁面板總成1240，以及前基底面板總成1220。後面板總成1400可包括後頂板面板總成1460、後壁面板總成1440及後基底面板總成1420。中間面板總成1300可包括第一中間包體面板總成1340、中間壁及頂板面板總成1360及第二中間包體面板總成 1380，以及中間基底面板總成1320。
另外，如圖1A中所繪示，中間面板總成1300可包括第一列印頭管理系統實質上低粒子環境，以及第二列印頭管理系統輔助面板總成(未展示)。構造為氣體包體總成之區段的輔助包體之各種實施例可與氣體包體系統之工作體積可密封地隔離。對本教示內容之系統及方法之各種實施例而言，輔助包體可小於或等於氣體包體系統之包體體積之約1%。在本教示內容之系統及方法之各種實施例中，輔助包體可小於或等於氣體包體系統之包體體積之約2%。對本教示內容之系統及方法之各種實施例而言，輔助包體可小於或等於氣體包體系統之包體體積之約5%。在本教示內容之系統及方法之各種實施例中，輔助包體可小於或等於氣體包體系統之包體體積之約10%。在本教示內容之系統及方法之各種實施例中，輔助包體可小於或等於氣體包體系統之包體體積之約20%。如若指示將輔助包體向含有反應性氣體之周圍環境打開以用於執行例如維護程序，則將輔助包體與氣體包體之工作體積隔離可防止氣體包體之整個體積的污染。另外，在與氣體包體之列印系統包體部分相比給定輔助包體之相對小體積的情況下，輔助包體之恢復時間可比整個列印系統包體之恢復時間耗費顯著更少的時間。
如圖1B中所繪示，氣體包體總成1000可包括前基底面板總成1220、中間基底面板總成1320及後基底面板總成1420，該等總成在完全構造時形成可安裝有列印系統2000之鄰接基底或底座。以如對圖1A之氣體包體總成100所述的類似方式，包含氣體包體總成1000之前面板總成1200、中間面板總成1300及後面板總成1400的各種框架構件及面板可圍繞 列印系統2000接合以形成列印系統包體。前面板總成1200可圍繞所安裝的列印系統2000輪廓化，以形成氣體包體之第一隧道包體區段。類似地，後面板總成1400可圍繞列印系統2000輪廓化，以形成氣體包體之第二隧道包體區段。另外，中間面板總成1300可圍繞列印系統2000之橋區段輪廓化，以形成氣體包體之橋包體區段。共同而言，第一隧道包體區段、第二隧道區段及橋包體區段可形成列印包體區段。如將在本文中更詳細論述的，根據本教示內容，輔助包體可在例如列印製程期間與列印系統包體可密封地隔離，以用於執行各種量測及維護任務，而很少或不會中斷列印製程。
另外，當與各種環境控制系統整合時，諸如氣體包體總成1000之完全構造的氣體包體總成可形成包括OLED列印系統(諸如列印系統2000)之各種實施例的氣體包體系統之各種實施例。根據本教示內容之氣體包體系統之各種實施例，藉由氣體包體總成界定的內部體積之環境控制可包括：例如藉由具有特定波長之燈的數量及置放對照明之控制、使用粒子控制系統之各種實施例對微粒物質之控制、使用氣體純化系統之各種實施例對反應性氣體物種之控制，以及使用熱調節系統之各種實施例對氣體包體總成之溫度控制。
諸如圖1B之列印系統2000的圖1C中以展開圖展示的列印系統可包含若干裝置及設備，該等裝置及設備允許墨水滴於基板上之特定位置上的可靠置放。此等裝置及設備可包括但不限於列印頭總成、墨水遞送系統、用於提供列印頭總成與基板之間的相對運動的運動系統、基板支撐設備、基板加載及卸載系統以及列印頭管理系統。
列印頭總成可包括至少一個噴墨頭，其具有能夠以受控速 率、速度及大小噴射墨水小滴的至少一個孔口。噴墨頭藉由墨水供應系統饋料，該墨水供應系統向噴墨頭提供墨水。如圖1C之展開圖所示，列印系統2000可具有基板，諸如基板2050，該基板可藉由基板支撐設備支撐，該基板支撐設備諸如卡盤，例如但不限於真空卡盤、具有壓力埠之基板浮動卡盤，以及具有真空及壓力埠之基板浮動卡盤。在本教示內容之系統及方法之各種實施例中，基板支撐設備可為基板浮動台。如將在本文中隨後更詳細論述的，圖1C之基板浮動台2200可用於支撐基板2050，且其結合Y軸運動系統可為基板運送系統之部分，該基板運送系統提供基板2050之無摩擦運送。本教示內容之Y軸運動系統可包括第一Y軸支撐梁2351及第二Y軸支撐梁2352，該等支撐梁可包括夾持器系統(未展示)以用於固持基板，如將在本文中更詳細論述的。Y軸運動可藉由線性空氣軸承或線性機械系統來提供。圖1B及圖1C中所示的列印系統2000之基板浮動台2200可界定在列印製程期間基板2050穿過圖1A之氣體包體總成1000的行進。
圖1C大體上例示用於列印系統2000之基板浮動台2200之實例，其可包括基板之浮動運送件，該浮動運送件可具有提供浮動之多孔介質。在圖1C之實例中，搬送器或其他運送件可用於將基板2050定位在基板浮動台2200(諸如位於運送機上)之輸入區域2201中。運送機可使用機械接觸(例如，使用銷之陣列、托盤或支撐框架組態)或使用氣墊以使基板2050可控制地浮動(例如，「空氣軸承」台組態)來將基板2050定位在列印系統內之指定位置處。基板浮動台2200之列印區域2202可用於在製造期間將一或多個層可控制地沉積於基板2050。列印區域2202亦可耦接至基板浮動台2200之輸出區域2203。運送機可沿基板浮動台2200之輸入區域2201、 列印區域2202及輸出區域2203延伸，且基板2050可按需要重新定位以用於各種沉積任務，或在單一沉積操作期間重新定位。輸入區域2201、列印區域2202及輸出區域2203附近的受控環境可通常為共用的。
圖1C之列印系統2000可包括一或多個列印頭裝置2505，每一列印頭裝置具有一或多個列印頭；例如噴嘴列印、熱噴射或噴墨類型。一或多個列印頭裝置2505可耦接至架空托架或以其他方式橫越架空托架，該架空托架諸如第一X軸托架總成2301。對本教示內容之列印系統2000之各種實施例而言，一或多個列印頭裝置2505之一或多個列印頭可配置來將一或多個圖案化有機層沉積於呈基板2050之「面朝上」組態的基板2050。此等層可包括例如電子注入或傳輸層、電洞注入或傳輸層、阻斷層或發射層之一或多者。此等材料可提供一或多個電氣功能層。
根據圖1C中所示之浮動流程中，在基板2050由氣墊專有地支撐之實例中，正氣體壓力及真空之組合可經由埠之佈置或使用分散多孔介質來施加。具有壓力及真空控制兩者之此區帶可在運送機與基板之間有效地提供射流彈簧。正壓力及真空控制之組合可提供具有雙向剛性之射流彈簧。在基板(例如，基板2050)與表面之間存在的間隙可稱為「飛行高度」，且此高度可藉由控制正壓力及真空埠狀態來控制或以其他方式建立。以此方式，基板Z軸高度可在例如列印區域2202中謹慎地控制。在一些實施例中，諸如銷或框架之機械保持技術可用於限制基板之側向平移，同時藉由氣墊支撐基板。此等保持技術可包括使用彈簧加載結構，以便於減少施入基板側面之瞬時力同時保持基板；此可為有益的，因為側向平移基板與保持構件之間的高力影響可致使基板開裂或甚至毀滅性破裂。
在其他情況下，如圖1C中大體所例示，諸如在飛行高度無需精確控制的情況下，可提供僅壓力浮動區帶，諸如在輸入/輸出區域2100或2300中沿運送機或其他位置處提供。可提供「過渡」區帶，諸如在壓力與真空噴嘴之比率逐步增加或減小的情況下提供。在說明性實例中，在壓力-真空區帶、過渡區帶與僅壓力區帶之間可存在基本上均勻高度，以便在容限內，三個區帶可基本上處於一個平面中。在其他情況下，基板於僅壓力區帶上之飛行高度可大於基板於壓力-真空區帶上之飛行高度，諸如以便允許足夠高度來使得基板將不會與僅壓力區帶中之浮動台碰撞。在說明性實例中，OLED面板基板可在僅壓力區帶上方具有約150微米(μ)至約300μ之間的飛行高度，且在壓力-真空區帶上方具有約30μ至約50μ之間的飛行高度。在說明性實例中，基板浮動台2200或其他製造設備之一或多個部分可包括「空氣軸承」總成，其藉由NewWay® Air Bearings(Aston,Pennsylvania，美國)提供。
多孔介質可用於建立分散加壓氣墊，以用於在列印、緩衝、乾燥或熱處理中之一或多者期間基板2050之浮動運送或支撐。例如，諸如耦接至或包括為運送機之一部分的多孔介質「板」可提供「分散」壓力，從而以類似於使用個別氣埠之方式支撐基板2050。使用分散加壓氣墊而不使用大的氣埠孔徑可在一些情況下進一步改良不勻(mura)或其他可見缺陷之均勻性且減少或最小化該等缺陷之形成，諸如在使用相對大的氣埠來產生氣墊導致不均勻性的彼等情況，不管氣墊之使用。
多孔介質可諸如自Nano TEM Co.,Ltd.(Niigata，日本)獲得，該多孔介質諸如具有經指定以佔據基板2050之整體或基板之指定區域(諸 如顯示區域或顯示區域外部之區域)的實體尺寸。此多孔介質可包括孔隙大小，其經指定以在指定區域上提供所要加壓氣體流動，同時減少或消除不勻或其他可見缺陷形成。
列印需要列印頭總成與基板之間的相對運動。此可利用運動系統來完成，該運動系統典型地為高架或分裂軸XYZ系統。列印頭總成可在固定基板上移動(高架式)，或列印頭及基板兩者可在分裂軸組態的情況下移動。在另一實施例中，列印頭總成可為實質上固定的；例如，在X軸及Y軸中，且基板可在X軸及Y軸中相對於列印頭移動，而Z軸運動係藉由基板支撐設備或藉由與列印頭總成相關聯的Z軸運動系統來提供。當列印頭相對於基板移動時，墨水小滴在正確時間經噴射以沉積於基板上之所要位置中。使用基板加載及卸載系統將基板插入列印機且自列印機移除。取決於列印機組態，此可利用機械運送機、具有運送總成之基板浮動台或具有端效器之基板移送機器人來完成。列印頭管理系統可包含若干子系統，該等子系統允許諸如以下之量測任務：檢查噴嘴發射以及量測自列印頭中每一噴嘴之小滴體積、速度及軌跡；以及允許諸如以下之維護任務：擦拭或吸乾噴墨噴嘴表面之過量墨水、藉由自墨水供應經由列印頭噴射墨水且噴入廢料池中進行引動(priming)及沖洗，以及更換列印頭。在給定可構成OLED列印系統之組件種類的情況下，OLED列印系統之各種實施例可具有各種覆蓋區及形狀因子。
就圖1C而言，列印系統基底2100可包括第一豎板2120及第二豎板2122，橋件2130安裝於該等豎板上。對列印系統2000之各種實施例而言，橋件2130可支撐第一X軸托架總成2301及第二X軸托架總成 2302，該等托架總成可分別控制第一列印頭總成2501及第二列印頭總成2502跨於橋樑2130之移動。對列印系統2000之各種實施例而言，第一X軸托架總成2301及第二X軸托架總成2302可利用線性空氣軸承運動系統，其本質上為產生低粒子的。根據本教示內容之列印系統之各種實施例，X軸托架可具有安裝於其上之Z軸移動板。在圖1C中，第一X軸托架總成2301係繪示為具有第一Z軸移動板2310，而第二X軸托架總成2302係繪示為具有第二Z軸移動板2312。儘管對列印系統2000之各種實施例而言，圖1C繪示兩個托架總成及兩個列印頭總成，但可存在單一托架總成及單一列印頭總成。例如，第一列印頭總成2501及第二列印頭總成2502中之任一者可安裝於X,Z軸托架總成上，而用於檢查基板2050之特徵的攝影機系統可安裝於第二X,Z軸托架總成上。列印系統2000之各種實施例可具有單一列印頭總成，例如，第一列印頭總成2501及第二列印頭總成2502中之任一者可安裝於X,Z軸托架總成上，而用於固化列印於基板2050上之封裝層的UV燈可安裝於第二X,Z軸托架總成上。對列印系統2000之各種實施例而言，可存在單一列印頭總成，例如，第一列印頭總成2501及第二列印頭總成2502中之任一者安裝於X,Z軸托架總成上，而用於固化列印於基板2050上之封裝層的熱源可安裝於第二托架總成上。
在圖1C中，諸如圖1C之第一列印頭總成2501及第二列印頭總成2502的每一列印頭總成可具有安裝於至少一個列印頭裝置中之複數個列印頭，如在局部視圖中對第一列印頭總成2501所繪示，其中繪示覆數個列印頭裝置2505。列印頭裝置可包括例如但不限於與至少一個列印頭之射流及電子連接；每一列印頭具有能夠以受控速率、速度及大小噴射墨水 之複數個噴嘴或孔口。對列印系統2000之各種實施例而言，列印頭總成可包括約1個至約60個之間的列印頭裝置，其中每一列印頭裝置可在每一列印頭裝置中具有約1個至約30個之間的列印頭。例如工業噴墨頭之列印頭可具有約16個至約2048個之間的噴嘴，其可排出約0.1pL至約200pL之間的小滴體積。
根據本教示內容之氣體包體系統之各種實施例，在給定列印頭裝置及列印頭之絕對數量的情況下，第一列印頭管理系統2701及第二列印頭管理系統2702可容納在輔助包體中，該輔助包體可在列印製程期間與列印系統包體隔離，以用於執行各種量測及維護任務，而很少或不會中斷列印製程。如在圖1C中可見，可見第一列印頭總成2501相對於第一列印頭管理系統2701定位以準備執行各種量測及維護程序，該等量測及維護程序可藉由第一列印頭管理系統設備2707、2709及2711執行。設備2707、2709及2011可為用於執行各種列印頭管理功能之各種子系統或模組中之任何子系統或模組。例如，設備2707、2709及2011可為量測模組、列印頭更換模組、沖洗池模組及吸墨紙模組中之任何模組。如圖1C中所繪示，第一列印頭管理系統2701可具有設備2707、2709及2711，該等設備可安裝於用於相對於第一列印頭總成2501定位的線性軌道運動系統2705上。類似地，容納於第二列印頭管理系統2702內之各種設備可安裝於用於相對於第一列印頭總成2502定位的線性軌道運動系統2706上。
就具有輔助包體之氣體包體總成之各種實施例而言，再次參考圖1B，該輔助包體可經封閉隔離例如列印系統包體之第一工作體積以及與該第一工作體積可密封地隔離。如圖1C中所繪示，在列印系統2000上 存在四個隔離器；第一隔離器組2110(未展示相反側上的第二者)及第二隔離器組2112(未展示相反側上的第二者)，其支撐列印系統2000之基板浮動台2200。對圖1B之氣體包體總成1000而言，第一隔離器組2110及第二隔離器組2112可安裝於各別隔離器壁面板之每一者上，該隔離器壁面板諸如中間基底面板總成1320之第一隔離器牆面板1325及第二隔離器牆面板1327。對圖1B之氣體包體總成1000而言，中間基底總成1320可包括第一列印頭管理系統輔助面板總成1330，以及第二列印頭管理系統輔助面板總成1370。具有氣體包體總成1000之圖1B繪示第一列印頭管理系統輔助面板總成1330，其可包括第一後壁面板總成1338。類似地，亦繪示的為第二列印頭管理系統輔助面板總成1370，其可包括第二後壁面板總成1378。第一列印頭管理系統輔助面板總成1330之第一後壁面板總成1338可以與對第二後壁面板總成1378所示類似的方式構造。第二列印頭管理系統輔助面板總成1370之第二後壁面板總成1378可由第二後壁框架1378構造，該第二後壁框架具有可密封地安裝至第二後壁框架總成1378之第二密封件支撐面板1375。第二密封件支撐面板1375可具有第二通道1365，其接近於基底2100之第二末端(未展示)。第二密封件1367可安裝於第二密封件支撐面板1375上圍繞第二通道1365。第一密封件可類似地定位且圍繞用於第一列印頭管理系統輔助面板總成1330之第一通道安裝。輔助面板總成1330及輔助面板總成1370中之每一通道可容納列印頭管理系統平台，諸如圖1C之通過通道之第一列印頭管理系統平台2703及第二列印頭管理系統平台2704。根據本教示內容，為可密封地隔離輔助面板總成1330及輔助面板總成1370，諸如圖1B之第二通道1365之通道必須為可密封的。預期的是，諸如充氣式 密封件、波紋管密封件及唇形密封件之各種密封件可用於圍繞附著至列印系統基底之列印頭管理系統平台來密封通道，諸如圖1B之第二通道1365。
第一列印頭管理系統輔助面板總成1330及第二列印頭管理系統輔助面板總成1370可分別包括第一底板面板總成1341之第一列印頭總成開口1342及第二底板面板總成1381之第二列印頭總成開口1382。第一底板面板總成1341在圖1B中繪示為中間面板總成1300之第一中間包體面板總成1340之部分。第一底板面板總成1341為與第一中間包體面板總成1340及第一列印頭管理系統輔助面板總成1330共同的面板總成。第二底板面板總成1381在圖1B中繪示為中間面板總成1300之第二中間包體面板總成1380之部分。第二底板面板總成1381為與第二中間包體面板總成1380及第二列印頭管理系統輔助面板總成1370共同的面板總成。
如在本文中先前所論述的，第一列印頭總成2501可容納在第一列印頭總成包體2503中，且第二列印頭總成2502可容納在第二列印頭總成包體2504中。根據本教示內容之系統及方法，第一列印頭總成包體2503及第二列印頭總成包體2504可具有處於底部處的可具有邊沿(未展示)之開口，以便各種列印頭總成可經定位用於在列印製程期間的列印。另外，第一列印頭總成包體2503及第二列印頭總成包體2504的形成外殼之部分可如先前對各種面板總成所述來構造，以便框架總成構件及面板能夠提供氣密密封包體。
可另外用於各種框架構件之氣密密封的可壓縮墊圈可圍繞第一列印頭總成開口1342及第二列印頭總成開口1382中之每一者附著，或替代地圍繞第一列印頭總成包體2503及第二列印頭總成包體2504之邊沿附 著。
根據本教示內容，可壓縮墊圈材料可選自例如但不限於閉孔聚合物材料中之任何種類，該等閉孔聚合物材料此項技術中亦稱為膨脹橡膠材料或膨脹聚合體材料。簡言之，閉孔聚合物以氣體藉以封閉於離散單元中之方式來製備；其中每一離散單元藉由聚合物材料封閉。對用於框架及面板組件之氣密密封為合乎需要的可壓縮閉孔聚合物墊圈材料之性質包括但不限於：該等可壓縮閉孔聚合物墊圈材料對廣泛範圍之化學物種的化學侵蝕為堅固的，擁有極佳濕氣障壁性質，在寬的溫度範圍內為彈性的，且該等可壓縮閉孔聚合物墊圈材料耐受永久壓縮設定。一般而言，相較於開孔結構化聚合物材料而言，閉孔聚合物材料具有較高尺寸穩定性、較低濕氣吸收係數及較高強度。可製成閉孔聚合物材料之各種類型之聚合物材料包括例如但不限於：聚矽氧、氯丁橡膠、乙烯-丙烯-二烯三元聚合物(EPT)；使用乙烯-丙烯-二烯單體(EPDM)、乙烯腈、苯乙烯-丁二烯橡膠(SBR)及其各種共聚物及摻合物製成的聚合物及複合物。
除閉孔可壓縮墊圈材料之外，適用於構造根據本教示內容之氣體包體總成之實施例的具有所要屬性之可壓縮墊圈材料類別之另一實例包括中空擠壓可壓縮墊圈材料之類別。作為一類材料的中空擠壓墊圈材料具有包括但不限於以下者的合乎需要的屬性：該等材料對廣泛範圍之化學物種的化學侵蝕為堅固的，擁有極佳濕氣障壁性質，在寬的溫度範圍內為彈性的，且該等材料耐受永久壓縮設定。此等中空擠壓可壓縮墊圈材料可採用多種形狀因子，諸如例如但不限於U形孔、D形孔、正方形孔、矩形孔以及任何各種客製形狀因子中空擠壓墊圈材料。各種中空擠壓墊圈材料 可自用於閉孔可壓縮墊圈製造之聚合物材料製造。例如但不限於，中空擠壓墊圈之各種實施例可自以下者製造：聚矽氧、氯丁橡膠、乙烯-丙烯-二烯三元聚合物(EPT)；使用乙烯-丙烯-二烯單體(EPDM)、乙烯腈、苯乙烯-丁二烯橡膠(SBR)及其各種共聚物及摻合物製成的聚合物及複合物。此等中空孔墊圈材料之壓縮不應超過約50%偏差，以便維持所要屬性。預期的是，可利用各種類型之可充氣密封件來使用第一列印頭總成對接墊圈1345及第二列印頭總成對接墊圈1385密封列印頭總成。此等可充氣密封件可在處理期間提供快速密封及拆封，以及自反污染材料製造，該等材料諸如低粒子產生、低除氣聚合物材料，諸如聚矽氧、氯丁橡膠及丁基橡膠材料。
如圖1B中所繪示，第一列印頭總成對接墊圈1345及第二列印頭總成對接墊圈1385可分別圍繞第一列印頭總成開口1342及第二列印頭總成開口1382附著。在各種列印頭量測及維護程序期間，第一列印頭總成2501及第二列印頭總成2502可分別藉由第一X,Z軸托架總成2301及第二X,Z軸托架總成2302分別定位在第一底板面板總成1341之第一列印頭總成開口1342及第二底板面板總成1381之第二列印頭總成開口1382之上。就此而言，對各種列印頭量測及維護程序而言，第一列印頭總成2501及第二列印頭總成2502可分別定位在第一底板面板總成1341之第一列印頭總成開口1342及第二底板面板總成1381之第二列印頭總成開口1382之上，而無需覆蓋或密封第一列印頭總成開口1342及第二列印頭總成開口1382。第一X,Z軸托架總成2301及第二X,Z軸托架總成2302可分別將第一列印頭總成包體2503及第二列印頭總成包體2504分別與第一列印頭管理系統輔助面板總成1330及第二列印頭管理系統輔助面板總成1370對接。在各種列印頭量 測及維護程序中，此等對接可有效地閉合第一列印頭總成開口1342及第二列印頭總成開口1382，而無需密封第一列印頭總成開口1342及第二列印頭總成開口1382。對各種列印頭量測及維護程序而言，對接可包括在列印頭總成包體與列印頭管理系統面板總成中之每一者之間形成墊片密封件。結合可密封地閉合通道，諸如圖1B之第二通道1365及互補第一通道，當第一列印頭總成包體2503及第二列印頭總成包體2504與第一列印頭管理系統輔助面板總成1330及第二列印頭管理系統輔助面板總成1370對接以可密封地閉合第一列印頭總成開口1342及第二列印頭總成開口1382時，因此形成的組合結構為氣密密封的。
另外，根據本教示內容，輔助包體可藉由使用結構閉合件以可密封地閉合通路(諸如圖1B之第一列印頭總成開口1342及第二列印頭總成開口1382)，從而與例如另一內部包體體積(諸如列印系統包體)以及與氣體包體總成之外部隔離。根據本教示內容，結構閉合件可包括用於開口或通路的各種可密封覆蓋物；此種開口或通路包括包體面板開口或通路之非限制性實例。根據本教示內容之系統及方法，閘門可為任何結構閉合件，其可用於使用氣動、水力、電氣或手動致動來可逆地覆蓋或可逆地可密封地閉合任何開口或通路。因而，圖1B之第一列印頭總成開口1342及第二列印頭總成開口1382可使用閘門可逆地覆蓋或可逆地可密封地閉合。
在圖1C之列印系統2000之展開圖中，列印系統之各種實施例可包括藉由基板浮動台基底2220支撐的基板浮動台2200。基板浮動台基底2220可安裝於列印系統基底2100上。OLED列印系統之基板浮動台2200可支撐基板2050，以及界定基板2050可在OLED基板之列印期間移動穿過 氣體包體總成1000之行程。本教示內容之Y軸運動系統可包括第一Y軸支撐梁2351及第二Y軸支撐梁2352，該等支撐梁可包括夾持器系統(未展示)以用於固持基板，此將在本文中更詳細地論述。Y軸運動可藉由線性空氣軸承或線性機械系統來提供。就此而言，結合運動系統；如圖1C中所繪示，為Y軸運動系統，基板浮動台2200可經由列印系統提供基板2050之無摩擦運送。
圖1D繪示根據本教示內容之氣體包體總成及系統之各種實施例的容納於第一列印頭管理系統輔助面板總成1330內之第一列印頭管理系統2701之展開圖。如圖1D中所繪示，輔助面板總成1330係展示為剖視圖以更清楚地看見第一列印頭管理系統2701之細節。根據本教示內容之列印頭管理系統之各種實施例(諸如圖1D之第一列印頭管理系統2701)，設備2707、2709及2011可為用於執行各種功能之各種子系統或模組。例如，設備2707、2709及2011可為小滴量測模組、列印頭沖洗池模組及吸墨紙模組。如圖1D中所繪示，列印頭更換模組2713可提供用於對接至少一個列印頭裝置2505的位置。在第一列印頭管理系統2701之各種實施例中，第一列印頭管理系統輔助面板總成1330可維持至維持氣體包體總成1000(參見圖1A)的相同環境規格。第一列印頭管理系統輔助面板總成1330可具有經定位用於進行與各種列印頭管理程序相關聯的任務的搬送器2530。例如，每一子系統可具有各種部件，該等部件本質上為可消耗的且需要更換，諸如更換吸墨紙、墨水及廢料儲器。各種可消耗部件可經包裝以準備使用搬送器例如以完全自動化模式來插入。作為非限制性實例，吸墨紙可以儲筒格式包裝，其可容易插入以用於吸乾模組中。舉另一非限制性實例而言，墨水可 包裝於可更換儲器中，以及以適用於列印系統之儲筒格式包裝。廢料儲器之各種實施例可以儲筒格式包裝，其可容易插入以用於沖洗池模組中。另外，經受進行中使用的列印系統之各種組件之部件可需要週期性更換。在列印製程期間，列印頭總成之適宜管理，例如但不限於列印頭裝置或列印頭之互換可為合乎需要的。列印頭更換模組可具有諸如列印頭裝置或列印頭之部件，其可容易插入以用於列印頭總成中。用於檢查噴嘴發射以及基於來自每一噴嘴的小滴體積、速度及軌跡之光學偵測進行量測的小滴量測模組可具有源極及偵測器，其可需要在使用之後週期性更換。各種可消耗及高使用率部件可經包裝以準備使用搬送器例如以完全自動化模式來插入。搬送器2530可具有安裝至臂2534之端效器2536。可使用端效器組態之各種實施例，例如，刀片型端效器、夾具型端效器及夾持器型端效器。端效器之各種實施例可包括機械抓握及夾緊以及氣動或真空輔助總成，以致動端效器之部分或以其他方式保持列印頭裝置或來自列印頭裝置之列印頭。
關於列印頭裝置或列印頭之更換，圖1D之列印頭管理系統2701之列印頭更換模組可包括用於具有至少一個列印頭之列印頭裝置的對接站，以及用於列印頭之儲存收容器。在每一列印頭總成(參見圖1B)可包括約1個至約60個之間的列印頭裝置，且在每一列印頭裝置可具有約1個至約30個之間的列印頭時，則本教示內容之列印系統之各種實施例可具有約1個至約1800個之間的列印頭。在列印頭更換模組2713之各種實施例中，雖然列印頭裝置經對接，但安裝至列印頭裝置之每一列印頭可在列印系統中在不使用時以可操作條件維持。例如，當置放於對接站中，每一列 印頭裝置上之每一列印頭可連接至墨水供應及電氣連接。電力可提供至每一列印頭裝置上之每一列印頭，以便對每一列印頭之每一噴嘴的週期性發射脈衝可在對接時施加，以便確保噴嘴保持引動且不阻塞。圖1D之搬送器2530可定位成接近於列印頭總成2500。列印頭總成2500可對接在第一列印頭管理系統輔助面板總成1330之上，如圖1D中所繪示。在用於交換列印頭之程序期間，搬送器2530可自列印頭總成2500移除目標部件；列印頭或具有至少一個列印頭之列印頭裝置。搬送器2530可自列印頭更換模組2713擷取更換部件，諸如列印頭裝置或列印頭，且完成更換製程。移除部件可置放於列印頭更換模組2713中以供擷取。
在圖2A中，氣體包體系統500可具有：第一隧道包體區段1200，其可具有用於接收基板之進口閘門1242；橋包體區段1300；以及第二隧道包體區段1400，該等區段可一起形成列印系統包體。另外，氣體包體系統500可具有輔助包體1330。輔助包體1330可與氣體包體系統500之列印系統包體可密封地隔離。例如，在列印製程期間，輔助包體1330可與氣體包體系統500之列印系統包體可密封地隔離，以用於執行各種量測及維護任務，而很少或不會中斷列印製程。如將在本文中隨後圖8之論述中更詳細地論述，來自諸如圖8之純化系統3130的純化系統之純化惰性氣體可循環至氣體包體系統500之列印系統包體以及輔助包體1300中。
對本教示內容之列印系統之各種實施例而言，列印頭總成可包括約1個至約60個之間的列印頭裝置。回顧而言，列印頭裝置可包括例如但不限於：與至少一個列印頭之射流及電子連接；每一列印頭具有能夠以受控速率、速度及大小噴射墨水之複數個噴嘴或孔口，其中每一列印頭 裝置可在每一列印頭裝置中具有約1個至約30個之間的列印頭。例如工業噴墨頭之列印頭可具有約16個至約2048個之間的噴嘴，其可排出約0.1pL至約200pL之間的小滴體積。在給定列印頭裝置及列印頭之絕對數量的情況下，輔助包體可容納列印頭管理系統之各種實施例。根據本教示內容，輔助包體可在列印製程期間與列印系統包體隔離，以用於例如但不限於使用列印頭管理系統之各種裝置及設備執行各種量測及維護任務。因而，各種量測及維護任務可在很少或不會中斷列印製程的情況下執行。
圖2B繪示根據本教示內容之各種實施例的氣體包體系統之輔助包體1330之透視圖。輔助包體1330可為輔助包體之實施例，其可與例如但不限於本教示內容之各種氣體包體系統(諸如圖1A之氣體包體系統1000及圖2A之氣體包體系統500)一起利用。如圖2B所示，輔助包體1330可具有列印頭管理系統平台2703，其可具有線性軌道系統2705，以用於相對於列印頭總成之各種列印頭裝置定位用於各種量測及維護程序之各種裝置及設備。例如，在圖2B之部分展開圖中，列印頭總成2500係展示成定位於列印頭總成開口1350之上。列印頭總成2500可具有複數個列印頭裝置，諸如圖2C中所示的2505A、2505B及2505C。第一運動系統平台2800A及第二運動系統平台2800B可用於將安裝於運動系統平台上的用於各種量測及維護程序之各種裝置及設備相對於列印頭總成2500之複數個列印頭裝置中之每一者定位。
圖2C之部分展開圖繪示與列印頭總成2500有關的列印頭管理系統2700之頂部透視圖。如圖2C中所繪示，第一運動系統平台2800A及第二運動系統平台2800B可沿Y軸方向在線性軌道系統2705上移動。以 彼方式，線性軌道系統2705可將安裝於運動系統平台上之各種裝置及設備相對於列印頭總成2500之列印頭裝置2505A、2505B及2505C中之每一者定位。第一運動系統平台2800A可支撐第一X軸運動系統平台2810A，其可具有第一X軸線性軌道系統2820A。第一X軸線性軌道系統2820A可在正交於線性軌道系統2705上之第一運動系統平台2800A之方向的方向上移動安裝於第一X軸運動系統平台2810A上之各種設備。類似地，第二運動系統平台2800B可支撐第二X軸運動系統平台2810B，其可具有第二X軸線性軌道系統2820B。第二X軸線性軌道系統2820B可在正交於線性軌道系統2705上之第二運動系統平台2800B之方向的方向上移動安裝於第二X軸運動系統平台2810B上之各種設備。就此而言，第一運動系統平台2800A及第一X軸運動系統平台2810A之X,Y運動以及第二運動系統平台2800B及第二X軸運動系統平台2810B之X,Y運動可提供各種裝置及設備相對於列印頭裝置2505A、2505B及2505C中之每一者的準確X,Y定位。
如圖2C中所繪示，安裝於第一運動系統平台2800A之第一X軸運動系統平台2810A上之各種裝置可包括沖洗池2707A、2707B及2707C，以用於列印頭裝置2505A、2505B及2505C中之每一者；以及吸乾站2709。在圖2C中繪示用於提供校準資訊的為第一小滴量測模組2711A，其安裝於第一運動系統平台2800A之第一X軸運動系統平台2810A上，以及第二小滴量測模組2711B，其安裝於第二運動系統平台2800B之第二X軸運動系統平台2810B上。第一小滴量測系統2711A可基於例如但不限於列印小滴，該等列印小滴在指定條件下自每一列印頭裝置之每一列印頭之每一噴嘴落至薄膜上且隨後使薄膜成像。諸如小滴體積、速度及軌跡之資 訊可經由由此獲得的資料之影像分析而獲得。或者，第二小滴量測系統2711B可基於例如但不限於光學量測系統。例如，可使用諸如相位多普勒分析(PDA)及相位多普勒干涉術(PDI)之雷射光散射技術測定來自每一列印頭裝置之每一列印頭之每一噴嘴的每一小滴之小滴體積、速度及軌跡。
圖3繪示根據本教示內容之Y軸運動系統，其在圖3中繪示為安裝在Y軸梁2350上，該Y軸梁可為例如花崗岩梁。如坐標系中所繪示，安裝於浮動台2200上之基板(諸如2050)可在+/-Y軸方向上行進。浮動台2200提供具有精確Z軸飛行高度的基板2050之無摩擦、低粒子產生基板支撐，而Y軸運動系統2600提供基板2050相對於列印頭總成(諸如圖1C之列印頭總成2501)之無摩擦、低粒子Y軸運送。
結合浮動台利用的本教示內容之低粒子產生Y軸運動系統之各種實施例可與例如安裝於大型轉台上之卡盤相當。在安裝於大型轉台上之卡盤的情況下，將在大型轉台之操作中需要大型馬達，從而由於固體部件抵靠固體部件之移動而產生顯著熱散逸以及粒子產生。在本教示內容之夾持器系統之各種實施例的情況下，僅系統中之惰性為基板及夾持器總成之質量，以便Y軸移動所需的任何線性馬達實質上小於安裝於轉台上之卡盤。
此外，發明人已發現儘管Y軸梁2350經製造以提供平坦且平行達高程度之表面，但該Y軸梁可在行進中產生偏移，此偏移可為針對Y軸行進期間基板相對於系塔-Z(θ-Z)軸之定向精確度的所欲用途不可接受的。例如但不限於，將墨水列印至OLED裝置基板之像素中為需要基板於行進軸中之精確定向的製程，針對其製造以達到平坦度及平行性之高容 限的梁仍可在行進期間於基板定向中產生不可接受的偏移。因而，利用空氣軸承運動系統以用於運送Y軸托架總成2620的本教示內容之Y軸運動系統2600之各種實施例可提供基板之可靠、準確的低粒子產生Y軸運送，從而提供在高速度下以快速加速及減速進行的操作，以及避免對氣體包體系統中過量熱污染之散逸的需要。另外，Y軸運動系統2600之夾持器運動控制總成2650可提供在Y軸行進期間基板繞系塔-Z(θ-Z)軸之定向的動態旋轉，以維持用於平行於行進軸之基板定向之高精確度。因此，Y軸運動系統2600之夾持器運動控制總成2650可以高精確度維持在例如藉由基板之飛行高度所決定的水平平面中平行於Y軸行進方向之基板定向。
如圖3所示，線性Y軸運動系統2600之各種實施例可包括基板夾持器總成2610、Y軸托架總成2620以及夾持器運動控制總成2650。在圖3中，夾持器總成2610可包括基板夾持表面，例如但不限於，諸如真空卡盤桿2612，該真空卡盤桿可支撐於基板夾持器框架2614上。基板夾持器框架2614可安裝至Y軸運動系統總成2600之Y軸托架總成2620。在圖3中，Y軸托架總成2620之第一空氣軸承定位盤2628A及第二空氣軸承定位盤2628B經指示分別安裝至第一支座臂2622A及第二支座臂2622B，其為複數個空氣軸承支撐Y軸托架總成2620之部件。Y軸托架總成2620可使用無刷線性馬達在+/-Y軸方向上平移。如將在本文中隨後更詳細地論述，夾持器運動控制總成2650可利用雙重語音線圈馬達總成，諸如語音線圈馬達總成2630A及2630B，以及樞軸總成2660。夾持器運動控制總成之各種實施例可包括至少一個語音線圈馬達及與位置感測器及運動控制器結合的空氣襯套中心樞軸。基於語音線圈馬達的本教示內容之Y軸運動系統之各種 實施例為高度可靠的，且可提供小於一微米之定向準確度。另外，基板與Y軸運動系統之此夾持器總成之直接耦接允許以快速加速以及快速減速進行無摩擦高速度操作，使用用於Y軸托架總成2620之運送的線性無刷馬達，以及使用夾持器運動控制總成2650在Y軸行進期間進行基板繞系塔-Z(θ-Z)軸之動態定向旋轉，以維持平行於行進軸的基板定向之高精確度。因而，利用空氣軸承夾持器系統的Y軸運動系統之各種實施例可提供支撐於浮動台2200上之基板2050穿過列印系統(諸如圖1C之列印系統2000)之精確低粒子產生運送。用於移動基板之此種無摩擦Y軸運動系統可利用一或兩個Y軸軌道。服務束載體2430可用於各種服務束之管理，其可包括例如但不限於光學線纜、電纜、導線、管道及類似物。根據本教示內容的服務束之各種實施例可連接至列印系統，以提供操作功能列印系統所需的各種光學、電氣、機械及射流連接。
圖4A為Y軸運動系統2600之俯視圖，展示夾持器總成2610、Y軸托架總成頂板2624及夾持器運動控制總成2650。夾持器總成2610可包括安裝於夾持器框架2614上之真空卡盤桿2612。圖4A中繪示具有第一末端2623及第二末端2625之Y軸托架總成頂板2624。夾持器總成2610及Y軸托架總成2620可經由夾持器運動控制總成2650之子總成鄰接。例如，第一語音線圈總成2630A及第二語音線圈總成2630B分別具有第一語音線圈外殼2632A及第二語音線圈外殼2623B，該等語音線圈外殼可緊固至語音線圈總成外殼之一側上的Y軸托架總成2620，且緊固至語音線圈外殼之相對側上之夾持器總成2610。另外，中心樞軸2660可包括空氣軸承外殼2662，其可緊固至夾持器總成2610之凸座2616。圖4B為圖4A之空氣軸承 Y軸運動系統2600之部分俯視圖，其繪示Y軸運動系統2600之第二末端2625之展開俯視圖。在圖4B中，夾持器總成2610之展開俯視圖以及語音線圈總成2630B之展開俯視圖為尤其明顯的。安裝於夾持器框架2614上之真空卡盤桿2612之各種實施例可包括複數個真空插口2613，該複數個真空插口中的三個在圖4B中指示。真空插口2613沿真空卡盤桿2612之長度以間隔分隔開，以便真空卡盤桿2612可容易地接合及釋放基板，從而避免對基板之雙側機械夾持的需要，諸如避免對2指狀或3指狀夾持裝置之雙側機械夾持的需要。除圖3的用於支撐Y軸托架總成2620之第一空氣軸承定位盤2628A及第二空氣軸承定位盤2628B之外，第二上定位盤2628D可安裝至Y軸托架總成頂板2624之下側(參見圖3及圖4B)。第一上定位盤(未展示)可對稱地安裝於Y軸托架總成頂板之相反第一末端2623下方、接近於第一支座臂2622A(參見圖4A)。
如將在本文中更詳細地論述，除用於支撐Y軸托架總成2620之空氣軸承定位盤之外，圖4B中繪示的第二語音線圈總成2630B之語音線圈空氣軸承2641連同與第一語音線圈總成2630A相關聯的語音線圈空氣軸承(未展示)(參見圖4A)一起可用於夾持器總成2610之垂直穩定化。在圖4B之俯視圖呈現中，單一空氣軸承為可見的。由於語音線圈總成中之語音線圈空氣軸承之預載，諸如，圖4A之語音線圈總成2630A及2630B可確保必要的系統剛性。如圖4B之俯視圖中所繪示，本教示內容之Y軸運動系統之各種實施例可包括單一空氣軸承。在語音線圈總成中利用單一空氣軸承之系統及方法之各種實施例可使用例如但不限於重力、真空或磁性預載來預載空氣軸承。Y軸運動系統之各種實施例可利用相反第二空氣軸承來提供 軸承預載。本教示內容之語音線圈馬達總成(諸如圖4B之語音線圈總成2630B)之各種實施例可包括語音線圈外殼2633B，其可鄰接至Y軸托架2620。如將在本文中更詳細地論述，語音線圈總成2630B之語音線圈夾持器框架安裝塊2648B可用於將語音線圈總成附著至夾持器框架2614。語音線圈總成2630B亦可包括語音線圈軸桿2634B，其可具有樞軸螺釘2635B及固持螺釘2636B以及設定螺釘2637B。另外，語音線圈總成2630B可具有線性編碼器2638B。最後，中心樞軸2660為空氣襯套，其配置來提供用於可靠及準確系塔-Z(θ-Z)旋轉之旋轉軸，以用於本教示內容之夾持器運動控制系統2650之實施例。儘管已描述語音線圈總成2630B之部件，但可類似地描述語音線圈總成2630A。
圖5A為根據本教示內容之系統及方法之各種實施例的Y軸運動系統之托架總成、夾持器運動控制總成及夾持器總成之等角視圖。如圖5A中所繪示，圖5A繪示分別具有第一支座臂2622A及第二支座臂2622B之Y軸托架總成2620；支座臂分別具有安裝於其上之第一定位盤2628A及第二定位盤2628B；以便定位盤接近於Y軸梁2350(參見圖3)。第一支座臂2622A及第二支座臂2622B以及Y軸托架總成側框架2626可接合至Y軸托架總成頂板2624。Y軸托架總成側框架2626可具有接近於Y軸梁2350(參見圖3)之第一側面2627，及接近於夾持器框架2614之第二側面2629。夾持器運動控制總成2650可分別包括第一語音線圈總成2630A及第二語音線圈總成2630B，以及中心樞軸總成2660。如在本文中先前所論述，夾持器運動控制總成2650鄰接至Y軸托架總成2620及夾持器總成2610；從而有效地鄰接Y軸托架總成及進而有效地鄰接夾持器總成(亦參見圖4B)。由於諸如 圖3之基板2050之基板係藉由安裝至夾持器框架2614之真空卡盤桿2612固持，所以可在Y軸托架總成2620於Y軸梁2350(參見圖3)上行進時，藉由夾持器運動控制總成2650來對基板進行抵消Y軸梁中不完整性之效應的動態有角(θ-Z)調整。因此，在Y軸行進期間，基板可使用夾持器運動控制總成2650就在Y軸行進期間基板繞系塔-Z(θ-Z)軸之定向而言以高精確度來維持，以維持用於平行於行進軸的基板定向之高精確度。夾持器運動控制總成2650之各種實施例可將基板平行於行進Y軸之定向維持至+/-4300微弧度之內。因此，Y軸運動系統2600之夾持器運動控制總成2650可以高精確度維持在例如藉由基板之飛行高度所決定的水平平面中平行於Y軸行進方向之基板定向。
圖5B繪示穿過圖5A之Y軸托架總成2620之長剖面透視圖，其大體上例示安裝至Y軸托架總成2620之夾持器總成2610。在圖5B中，分別指示第一語音線圈馬達總成2630A及第二語音線圈馬達總成2630B，以及夾持器框架2614上之真空卡盤桿2612，及中心樞軸2660。在圖3及圖5A中，指示Y軸托架總成2620之第一空氣軸承定位盤2628A及第二空氣軸承定位盤2628B。在圖4B中，描述Y軸托架總成頂板2624下方的第一空氣軸承定位盤及第二空氣軸承定位盤。如圖5B所示，Y軸托架總成側框架2626可具有安裝於其上之複數個空氣軸承定位盤，諸如空氣軸承定位盤2628E至2640H。除位於支座臂喪之空氣軸承定位盤及托架總成中接近於Y軸梁2350之頂板之外，安裝於Y軸托架總成側框架2626上之複數個空氣軸承定位盤可提供Y軸梁2350之側框架2626與相應側面之間的軸承支撐。例如，如圖3至圖5B中大體所例示的本教示內容之Y軸運動系 統之各種實施例可提供基板穿過列印系統之低粒子產生、低熱產生運送。
圖6繪示Y軸托架總成側框架2626之第二側面2627，其為接近於夾持器框架2614之側面，且大體上例示Y軸移動系統子總成，其包括未安裝夾持器框架2614之夾持器運動控制總成2650。第一語音線圈總成2630A及第二語音線圈總成2630B可安裝在Y軸托架總成側框架2626之第二側面2627之相反頂部末端，而中心樞軸2660可安裝於Y軸托架總成側框架2626之第二側面2627之頂部中心中。第一語音線圈總成2630A及第二語音線圈總成2630B可分別包括第一語音線圈總成軸桿2634A及第二語音線圈總成軸桿2634B，以及第一語音線圈總成外殼2632A及第二語音線圈總成外殼2632B。第一語音線圈總成軸桿2634A及第二語音線圈總成軸桿2634B可具有設定螺釘；即分別為第一語音線圈總成設定螺釘2635A及第二語音線圈總成設定螺釘2637B，每一設定螺釘分別具有延伸至語音線圈總成設定螺釘孔2621A及2621B中之柄。另外，如圖6中所繪示，每一語音線圈總成軸桿；即第一語音線圈總成軸桿2634A及第二語音線圈總成軸桿2634B可具有樞軸螺釘及固持螺釘；即用於第一語音線圈總成軸桿2634A之樞軸螺釘2635A及固持螺釘2636A，以及用於第一語音線圈總成軸桿2634B之樞軸螺釘2635B及固持螺釘2636B。針對夾持器總成及基板相對於浮動台之水平位置之初始調整，對第一語音線圈總成2630A及第二語音線圈總成2630B而言，可鬆開樞軸螺釘及固持螺釘直至夾持器總成及基板之水平位置得以正確地調整，且隨後擰緊樞軸螺釘及固持螺釘。可相等地進行調整語音線圈總成2630A及2630B，以進行夾持器總成於+/-Z中相對於浮動台(參見圖3)之位置之調整，而可不相等地進行調整語音線圈總成2630A及 2630B，以進行夾持器總成於系塔-X(θ-X)中相對於浮動台(參見圖3)之位置之調整。如在本文中先前所論述，本教示內容之語音線圈總成之各種實施例利用一對空氣軸承，其為上空氣軸承或頂部空氣軸承，諸如第一語音線圈總成2630A之空氣軸承2640A及第二語音線圈總成2630B之空氣軸承2641A，以及相反底部空氣軸承，諸如第一語音線圈總成2630A之空氣軸承2640B及第二語音線圈總成2630B之空氣軸承2641B。每一底部空氣軸承係用於預載每一上或頂部空氣軸承。
圖7A大體上例示根據本教示內容之語音線圈總成之等角視圖。語音線圈總成可包括語音線圈外殼2632，其可具有第一語音線圈外殼第一側面2631及相反語音線圈外殼第二側面2633，以及語音線圈軸桿2634。語音線圈軸桿2634可包括樞軸螺釘2635及固持螺釘2636，以及設定螺釘2637，其全部可用於夾持器總成相對於浮動台之初始垂直調整，如在本文中先前相對於圖6所論述。在圖7B中，已移除樞軸螺釘2635及固持螺釘2636，以便容納樞軸螺釘2635之樞軸通孔2645及容納固持螺釘2636之通槽2646為明顯的。語音線圈總成2630可具有一對空氣軸承，諸如上空氣軸承2642A及相反或下空氣軸承2642B，下空氣軸承係用於預載上空氣軸承。語音線圈總成2630可包括語音線圈夾持器框架安裝塊2648，其可用於將語音線圈總成附著至夾持器框架(參見圖4B)。另外，本教示內容之語音線圈總成可包括襯裡編碼器2638，其定向於X方向上。本教示內容之Y軸運動系統之各種實施例利用線性編碼器頭，其允許語音線圈在X方向上相對於托架總成定向於1-2微米之內，從而提供在利用本教示內容之Y軸運動系統之各種實施例於Y軸梁上運送基板期間系塔-Z(θ-Z)之動態調整。另 外，對圖6之夾持器運動控制總成2650之各種實施例而言，主從控制系統可用於控制圖6之第一語音線圈總成2630A及第二語音線圈總成2630B，以便若一個語音線圈回應於正確的系塔-Z(θ-Z)定向，則另一個語音線圈以相等及相抵銷方式受控制。夾持器運動控制總成2650之各種實施例可將基板平行於行進Y軸之定向維持至+/-4300微弧度之內。因此，Y軸運動系統2600之夾持器運動控制總成2650可以高精確度維持在例如藉由基板之飛行高度所決定的水平平面中平行於Y軸行進方向之基板定向。
圖8為Y軸運動系統2600之俯視圖，其類似於圖4A展示夾持器總成2610、Y軸托架總成頂板2624及夾持器運動控制總成2650，圖4A指示圖8及圖9之橫截面視圖之位置。
圖9大體上例示穿過語音線圈總成之橫剖面視圖；其在圖8中特定地指定，如穿過語音線圈總成2630B之橫截面視圖，儘管在本文中關於圖9之剖視圖給出的任何描述同等地適用於語音線圈總成2630A。圖9中繪示語音線圈夾持器框架安裝塊2648B，其定位在語音線圈總成2630B之第一空氣軸承2641A與第二空氣軸承2641B之間。與第一空氣軸承2641A及第二空氣軸承2641B中之每一者相關聯的為空氣軸承球形樞軸；分別為2643A及2643B。與第一空氣軸承2641A相關聯的空氣軸承球形樞軸2643A及與第一空氣軸承2641B相關聯的空氣軸承球形樞軸2643B允許每一空氣軸承在系塔-X(θ-X)及系塔-Y(θ-Y)中浮動，以便第一空氣軸承2641A及第二空氣軸承2641B保持相對於安裝塊2648B之平行安置。除定位在第一空氣軸承2641A與第二空氣軸承2641B之間之外，語音線圈夾持器框架安裝塊2648B亦附著至語音線圈固持器2647。語音線圈固持器2647及語音線圈 磁體基底係容納於語音線圈外殼第二側面2633內部。語音線圈固持器2647在圖9繪示為與線圈磁體基底2649相關聯。在操作期間，語音線圈磁體基底2649之移動力平移至語音線圈磁體固持器2647，再平移至語音線圈夾持器框架安裝塊2648B，且隨後進而平移至夾持器框架2614。如在本文中先前所論述，夾持器運動控制總成2650之各種實施例可使用兩個語音線圈總成之主從控制，以便兩個語音線圈同步作用來維持相對於行進方向之夾持器總成定向。亦在圖9中繪示夾持器總成2610之真空歧管2618，其與真空凹槽2617流動連通。如圖9中所繪示，圖4B中繪示的複數個真空插口可經由真空凹槽2617與真空歧管2618流動連通。
圖10大體上例示穿過如圖8所指定的中心樞軸總成2660之橫截面視圖。樞軸總成2660可包括空氣襯套外殼2662，其可容納第一空氣襯套2664A及第二空氣襯套2664B。第一空氣襯套2664A及第二空氣襯套2664B可圍繞中心軸桿2666配置；兩個空氣襯套之使用賦予必要的系統剛性。第一空氣襯套2664A及第二空氣襯套2664B可由諸如多孔石墨之多孔材料製成，以確保諸如惰性氣體之氣體之均勻流動可圍繞中心軸桿2666均勻分佈。中心軸桿2666可藉由上夾具2665及下夾具2667固持，該等夾具可緊固至托架總成頂板2624。中心樞軸適配板2669可配置來將空氣襯套外殼2662附著至夾持器框架2614。就此而言，空氣襯套總成2660由於托架總成移動之任何系塔-Z(θ-Z)旋轉將回應地平移至夾持器總成2610。亦在圖10中繪示托架總成空氣軸承2638D(參見圖4B)及托架總成空氣軸承2638H(參見圖5B)。
如在本文中先前所論述，維持列印包體內之受控環境對與各 種OLED裝置之製造有關的各種製程而言為首要條件。根據本教示內容之氣體包體系統之各種實施例，藉由氣體包體總成界定的內部體積之環境控制可包括：例如藉由具有特定波長之燈的數量及置放對照明之控制、使用粒子控制系統之各種實施例對微粒物質之控制、使用氣體純化系統之各種實施例對反應性氣體物種之控制，以及使用熱調節系統之各種實施例對氣體包體總成之溫度控制，如將在本文中隨後更詳細地論述。熱調節之一個觀點係關於最小化封閉列印系統內之熱負載，例如，該熱負載如藉由如在本文中先前所述的Y軸運動系統之設計所給予。
除Y軸運動系統之外且就圖11中所示的示意圖而言，最小化熱負載亦可包括藉由利用氣動抗衡來最小化用於控制Z軸移動板之移動的馬達之熱負載。在圖11中，控制迴路100可用於確保電流驅動Z軸馬達2305可在操作期間最佳化；尤其地在負載下最佳化，因為增加去往Z軸馬達2305之電流將增加馬達溫度。此種馬達加熱之一個缺點可為歸因於馬達及馬達總成之熱膨脹的列印準確度損失。另外，如在本文中先前所指出，熱散逸之控制為封閉列印系統之環境控制之一個外觀。因此，圖11之控制迴路100展示為包括氣動抗衡系統2309，其可藉由提供與負載相抵的自動化抗衡力來補償Z軸馬達2305上之負載以最小化馬達電流，進而最小化馬達加熱。
在圖11中，Zcmd輸入105為用於列印頭總成，諸如用於圖1C之第一列印頭總成2501及第二列印頭總成2502之命令Z軸位置。回顧參考圖1C，第一列印頭總成2501及第二列印頭總成2502可分別安裝於第一Z軸移動板2310及第二Z軸移動板2312上。第一Z軸移動板2310及第 二Z軸移動板2312分別安裝至第一X軸托架總成2301及第二X軸托架總成2302，就此而言每一列印頭總成可在X,Z方向上相對於基板，諸如相對於圖1C之基板2050定位。在示範性制例如但不限於列印製程之程步驟期間，Zcmd輸入105可藉由馬達控制器CM 110接收，且與命令Z軸位置相關聯的電流icmd 115可發送至馬達驅動器D 120，以便Z軸線性馬達2305可移動Z軸移動板，諸如圖1C之第一Z軸移動板2310及第二Z軸移動板2312。Z軸移動板於Z軸方向上之確切位置可使用編碼器2303量測，關於確切Z軸位置之資訊可隨後反饋至馬達控制器CM 110中，直至已達到命令位置。另外，icmd 115可發送至低通濾波器LP 130，該低通濾波器LP可作用來過濾電流尖波，且另外閘控控制器回應。低通濾波器輸出135可發送至氣動控制器CP 140。氣動控制器CP 140可隨後計算使icmd 115最佳化之抗衡壓力PCB。在例如但不限於如在本文中先前所論述的將列印頭總成對接至對接墊圈的示範性製程步驟期間，存在對抗密封力FS所需的馬達力FM，如圖11中所指示。雖然額外馬達力允許密封件得以維持，但需要增加的馬達電流，從而會產生增加的馬達加熱。
如圖11中所繪示，為最小化由在列印頭總成抵靠對接墊圈之密封期間為維持馬達力FM而增加電流所產生的馬達加熱，可利用氣動抗衡力FCB。垂直密封力Fs可藉由連續地偵測馬達2305之電流來偵測。密封力Fs之量值及方向可報告至氣動控制器CP 140，該氣動控制器CP可計算所需氣動反作用力，且可將命令抗衡壓力PCB 145發送至壓力調節器R 150。壓力調節器R 150可隨後將命令壓力供應至氣動抗衡系統2309，以便施加氣動反作用力FCB。根據本教示內容，控制迴路100以使得作用於Z軸總成上之 所有力；密封力FS、固有工具環境力FE、氣動反作用力FCB、馬達力FM及重力FG之總和為零的方式作用。
圖12A繪示列印系統2000，展示未安裝有列印頭總成之第一X軸托架總成2301及第二X軸托架總成2302。在圖12B中，繪示安裝至橋件2130之X軸托架總成2301之正視圖，其中氣動抗衡系統2309可包括第一氣壓缸2307A及第二氣壓缸2307B。儘管針對將列印頭總成與墊圈對接之製程給出使用控制迴路100之實例，但控制迴路100可用於眾多目的。例如，在列印操作期間，諸如氣動抗衡系統2309之氣動抗衡系統可回應於氣動抗衡控制迴路之各種實施例操作，以支撐Z軸移動板及任何相關聯負載，以便在列印期間最小化去往圖11之馬達2305之電流。另外，諸如圖11之控制迴路100的氣動抗衡控制迴路之各種實施例可用於列印系統之參數監視。例如，Z軸移動板之滑動可隨時間推移而改變，從而產生歸因於磨損及老化之增加摩擦。由於增加摩擦而對Z軸移動板馬達之增加負載可使用氣動抗衡控制迴路及相關聯系統之各種實施例來抵銷。舉另一非限制性實例而言，藉由氣動控制器CP檢視的壓力改變可監視為品質度量，以在明顯失效之前起始對Z軸運動系統之不定期維護。應注意，雖然就特定托架總成而言給出一些實例，但氣動抗衡控制迴路及相關聯系統之各種實施例通常適於本教示內容之任何托架總成及任何負載。
如圖13中所繪示，氣體包體1000A可容納列印系統2000A。氣體包體系統500A具有如對圖18之氣體包體系統500之各種實施例所述的特徵，而列印系統2000A可具有對圖17之列印系統2000所述的所有特徵。列印系統2000A可具有列印系統基底2100，其可藉由諸如隔離器組2110 之至少兩組隔離器來支撐，該隔離器組包括圖13之隔離器2110A及2110B。Y軸運動系統2350可安裝於列印系統基底2100上。基板2050可藉由基板浮動台2200浮動地支撐。列印系統基底2100可支撐第一豎板2120及第二豎板2122，橋件2130可安裝於該等豎板上。列印系統橋件2130可支撐可安裝有列印頭裝置總成2500之第一X軸托架總成2301，及可安裝有攝影機總成2550之第二X軸托架總成2302。另外，氣體包體1000A可具有可封閉列印頭管理系統2701之輔助面板總成1330，以及用於散裝墨水遞送系統之廢料圍封系統。輔助面板總成1330可經由列印頭總成開口1342與氣體包體1000A之其餘工作體積流動連通。散裝墨水遞送系統之各種實施例可在氣體包體1000A外部，並且與局部墨水遞送系統之各種實施例流動連通，該局部墨水遞送系統可接近於第一X軸托架總成2301上之列印頭裝置總成2500。
圖14為散裝墨水遞送系統3300之各種實施例之示意繪示圖，該散裝墨水遞送系統可與局部墨水遞送系統3500流動連通。散裝墨水遞送系統(BIDS)3300可具有散裝墨水供應系統3310，其可包括與第一墨水來源流動連通的第一BIDS墨水供應管線LB1，以及與第二墨水來源流動連通的第二BIDS墨水供應管線LB2。第一BIDS墨水供應管線LB1及第二BIDS墨水供應管線LB2可分別具有第一BIDS墨水供應安全閥VB1及第二BIDS墨水供應安全閥VB2。第一BIDS墨水供應安全閥VB1及第二BIDS墨水供應安全閥VB2可例如當墨水供應容器需要改變或再填充時，用於第一墨水供應來源及第二墨水供應來源自管線上游隔離。第一BIDS墨水供應閥VB3在第一墨水供應容器墨水1使用時打開。類似地，第二BＩDS墨水供應閥VB4在第 二墨水供應容器墨水2使用時打開。
儘管在圖14中指示兩個墨水供應來源，但複數個墨水供應容器可包括於散裝墨水供應系統3310中，且可充當墨水之連續供應來源。例如，如圖14所示，當第一墨水供應容器墨水1中墨水之位準處於低位準指示器處，可將第一BIDS墨水供應安全閥VB1關閉並可將第一BIDS墨水供應閥VB3關閉，以便第一墨水供應容器墨水1可得以隔離且再填充或更換。在墨水1之隔離之後，可將第二BIDS墨水供應安全閥VB2打開並可將第二BIDS墨水供應閥VB4打開，以便第二墨水供應容器墨水2可充當用於諸如圖13之氣體包體系統500A的氣體包體系統之墨水供應來源。第一BIDS墨水供應管線LB1及第二BIDS墨水供應管線LB2可在T形接頭處使用兩個閥來接合，如圖14所示，或可使用三向閥。第一BIDS墨水供應管線LB1或第二BIDS墨水供應管線中之任一者可與第三BIDS管線LB3流動連通，此取決於哪一墨水供應來源處於使用中。第三BIDS管線LB3可與第一BIDS泵PB1流動連通，該第一BIDS泵可為與所使用墨水之化學性質相容的氣動活塞注射器或計量泵。在需要來自散裝墨水供應系統3310之墨水流動的製程期間，第五BIDS閥VB5處於打開位置，從而允許第三BIDS管線LB3與第四BIDS管線LB4之間的流動。第四BIDS管線LB4穿過過濾器3312且與第五BIDS管線LB5流動連通，該第五BIDS管線與用於移除來自散裝墨水供應系統3310之散裝墨水供應來源的墨水中之溶解氣體的脫氣器流動連通。最後，在脫氣之後，墨水可流過第六BIDS管線LB6，該第六BIDS管線與局部墨水遞送系統3500流動連通。第六BIDS管線LB6可在出口處藉由位於局部墨水遞送系統3500中之反吸閥控制。
除散裝墨水供應系統3310之外，散裝墨水遞送系統3300可具有BIDS維護系統3330，其可包括溶劑管線，即第七BIDS溶劑管線LB7，以及惰性氣體管線，即第八BIDS氣體管線LB8，其在圖14中繪示為利用氮來源。第七BIDS溶劑管線LB7可與第二BIDS泵PB2流動連通，該第二BIDS泵可為與所使用溶劑之化學性質相容的氣動活塞注射器或計量泵。第七BIDS溶劑管線LB7及第八BIDS氣體管線LB8可分別具有第一BIDS維護系統安全閥VB6及第二BIDS維護系統安全閥VB7，該等安全閥在處理期間處於正常關閉位置，但在例如但不限於維護程序期間可選擇性地打開。例如，在維護程序期間，與散裝墨水供應系統3310相關聯的BIDS閥，即BIDS閥VB1至VB5將保持在關閉位置。若實行利用溶劑之維護程序，則可打開BIDS閥VB6、VB8及VB10，以便溶劑管線，即第七BIDS溶劑管線LB7可與第六BIDS管線LB6流動連通，該第六BIDS管線與局部墨水遞送系統3500流動連通，如先前所述。另外，若在維護程序期間利用惰性氣體，則可打開BIDS閥VB7、VB9及VB10，以便惰性氣體管線，即第八BIDS氣體管線LB8可與第六BIDS管線LB6流動連通，該第六BIDS管線與局部墨水遞送系統3500流動連通，如先前所述。應提及的是，類似於對散裝墨水供應系統3310所述，第七BIDS溶劑管線LB7及第八BIDS氣體管線LB8可在T形接頭處使用兩個閥來接合(如圖14所示)，以與第九BIDS管線LB9流動連通。同樣地，第三BIDS管線LB3及第九BIDS管線LB9可在T形接頭處使用兩個閥來接合(如圖14所示)，以與第四BIDS管線LB4流動連通。在任一狀況下，可以與使用兩個閥之T形接頭等效的方式使用三向閥。
如在圖14中所繪示，根據本教示內容之各種系統及方法之 局部墨水遞送系統3500可包括局部墨水供應系統3600、列印頭墨水遞送系統3700及局部墨水廢料總成3800。對本教示內容之各種實施例而言，局部墨水供應系統3600可經由第六BIDS管線LB6與散裝墨水遞送系統3300流動連通，而局部墨水廢料總成3800可經由第十BIDS管線LB10與散裝墨水遞送系統廢料總成3340流動連通。第十BIDS管線LB10可具有第三BIDS泵PB3，其可為與自列印頭墨水遞送系統3700移除的廢料之化學性質相容的氣動活塞注射器或計量泵。
在圖15中，展示散裝墨水遞送系統3301之各種實施例之示意繪示圖。散裝墨水遞送系統3301可與局部墨水遞送系統3501流動連通。對散裝墨水遞送系統3301之各種實施例而言，泵PB1可為計量泵，其可有效地泵送液體及氣態流體兩者。就此而言，散裝墨水遞送系統3301之散裝墨水供應系統3311及維護系統3331可利用計量泵PB1用於流量控制。如圖15中所繪示，計量泵PB1提供可控制歧管系統，該可控制歧管系統具有三個輸入管線，具有用於三個輸出管線之能力；在圖15中指示其中兩個，其皆使用如指示的計量泵閥來控制。可控制輸入管線及輸出管線之數量可根據計量泵之各種實施例而變化。本教示內容之散裝墨水遞送系統之實施例中所利用的計量泵之各種實施例可具有可包括例如但不限於以下者之屬性：能夠控制液體及氣態流體、與流體流動接觸的耐腐蝕聚合物表面以防止腐蝕及污染、零死體積連接以防止交叉污染、用於使用各種墨水之最小體積進行快速引動之最小滯留體積，以及具有反吸能力之閥。因此，散裝墨水遞送系統3301之各種實施例可利用比圖14之散裝墨水遞送系統3300之各種實施例少的閥及泵。
圖15之散裝墨水遞送系統(BIDS)3301可具有散裝墨水供應系統3311，其可包括與第一墨水來源流動連通的第一BIDS墨水供應管線LB1，以及與第二墨水來源流動連通的第二BIDS墨水供應管線LB2。第一BIDS墨水供應管線LB1及第二BIDS墨水供應管線LB2可分別藉由第一BIDS閥VB1及第二BIDS閥VB2來控制，該等閥可為多埠計量泵PB1之總成之部分，如圖15中所指示。除提供用於散裝墨水供應系統3311之流量控制之外，在給定計量泵PB1具有的用於可控制地操縱具有最小滯留體積之各種不同流體的能力的情況下，計量泵PB1亦可用於可控制地操縱維護系統3331。例如，在圖15中，第三BIDS溶劑供應管線LB3可與溶劑來源流動連通，且第四BIDS氣體供應管線LB4可與如圖15中所指示的氮來源之惰性氣體來源流動連通。第三BIDS溶劑供應管線LB3及第四BIDS氣體供應管線LB4可分別藉由第三BIDS溶劑供給閥VB3及第四BIDS氣體供應閥VB4來控制。如圖15中所繪示，第三BIDS溶劑供應管線LB3及第四BIDS氣體供應管線LB4可與第五BIDS管線LB5流動連通，該第五BIDS管線可藉由第五BIDS維護系統供應閥VB5來控制。第五BIDS維護系統供應閥VB5可為如圖15中所指示的多埠計量泵PB1之總成之部分。第三BIDS溶劑供應管線LB3及第四BIDS氣體供應管線LB4可在T形接頭處使用兩個閥來接合，如圖15所示，或可使用三向閥。第三BIDS溶劑供給閥VB3及第四BIDS惰性氣體供應閥VB4在處理期間處於正常關閉位置，但可在維護程序期間選擇性地打開，如將在本文中隨後更詳細地論述。
最初對圖15之系統及方法之各種實施例而言，例如，在列印程序開始之前，可進行墨水管線經由計量泵PB1之歧管系統之引動。例如， 一旦可自第一墨水供應容器墨水1獲得墨水供應，即可藉由打開第一BIDS墨水供應閥VB1及BIDS廢料管線閥VBW同時所有其他閥保持關閉，從而利用來自墨水1之墨水進行引動。利用如此定位的閥狀態，可進行第一BIDS墨水供應管線LB1之引動，其中第一BIDS墨水供應管線LB1與散裝墨水遞送系統廢料總成3341之間存在經由BIDS廢料管線LBW之流動連通。在在例如列印製程之起始期間進行引動之後，可打開計量泵PB1之第一BIDS墨水供應閥VB1及第六BIDS閥VB6，同時關閉所有其他閥。利用如此定位的閥狀態，第一墨水供應容器墨水1與散裝墨水遞送系統3301流動連通，該散裝墨水遞送系統與局部墨水遞送系統3501流動連通。第二BIDS管線LB2可利用來自墨水2之墨水以與引動第一BIDS墨水供應管線LB1之實例中給出者類似的方式進行引動。
儘管在圖15中指示兩個墨水供應來源，但複數個墨水供應容器可包括於散裝墨水供應系統3311中，且可充當墨水之連續供應來源。例如，如圖15所示，當第一墨水供應容器墨水1中墨水之位準處於低位準指示器處，可將計量泵PB1之第一BIDS墨水供應閥VB1關閉，以便第一墨水供應容器墨水1可得以隔離且再填充或更換。在墨水1之隔離之後，可將計量泵PB1之第二BIDS墨水供應閥VB2打開，以便第二墨水供應容器墨水2可充當用於諸如圖13之氣體包體系統500A的氣體包體系統之墨水供應來源。第一BIDS墨水供應LB1或第二BIDS墨水供應管線LB2中之任一者可與第六BIDS管線LB6流動連通，此取決於哪一墨水供應來源處於使用中。在需要來自散裝墨水供應系統3311之墨水流動的製程期間，可將計量泵PB1之第一BIDS墨水供應閥VB1及第六BIDS閥VB6打開，同時所有其他閥關閉， 從而允許第一BIDS墨水供應管線LB1與第六BIDS管線LB6之間的流動。第六BIDS管線LB6穿過過濾器3312且與第七BIDS管線LB7流動連通，該第七BIDS管線與用於移除例如但不限於來自散裝墨水供應系統3311之散裝墨水供應來源的墨水中之溶解氣體的脫氣器流動連通。最後，在脫氣之後，墨水可流過第八BIDS管線LB8，該第八BIDS管線與局部墨水遞送系統3501流動連通。不同於圖14之散裝墨水供應系統3310之第六BIDS管線LB6，當諸如圖15之計量泵PB1的計量泵可提供此種控制時，第八BIDS管線LB8不需要位於局部墨水遞送系統3500中之反吸閥(如圖14所示)。
如在本文中先前所論述，除散裝墨水供應系統3311之外，圖15之散裝墨水遞送系統3301可具有BIDS維護系統3331。BIDS維護系統3331可包括第三BIDS溶劑供應管線LB3及第四BIDS氣體供應管線LB4，該等管線可分別藉由第三BIDS溶劑供給閥VB3及第四BIDS惰性氣體供應閥VB4來控制。如圖15中所繪示，第三BIDS溶劑供應管線LB3及第四BIDS氣體供應管線LB4可與第五BIDS管線LB5流動連通。第五BIDS管線LB5可藉由計量泵PB1之第五BIDS維護系統供應閥VB5來控制。另外，對圖15之散裝墨水遞送系統3301而言，BIDS廢料管線LBW可與散裝墨水遞送系統廢料總成3341流動連通。BIDS廢料管線LBW可藉由計量泵PB1之BIDS廢料管線閥VBW來控制。第三BIDS溶劑供給閥VB3、第四BIDS氣體供應閥VB4、第五BIDS維護系統供應閥VB5及BIDS廢料管線閥VBW在處理期間處於正常關閉位置，但在維護程序期間可選擇性地打開。
例如，在維護程序期間，與散裝墨水供應系統3311相關聯的計量泵PB1之BIDS閥，即BIDS閥VB1、VB2及VB6將保持在關閉位置。若 實行利用溶劑沖洗之維護程序，則可將BIDS閥VB3、VB5及VBW打開，以便可經由第五管線LB5進行溶劑引動，該第五管線可與散裝墨水遞送系統廢料總成3341流動連通。在利用例如局部墨水遞送系統3501內下管線之溶劑清潔的維護程序期間進行引動之後，可隨後將BIDS廢料管線閥VBW關閉，且可將BIDS閥VB3、VB5及VB6打開，以便溶劑可流過第五管線LB5，該第五管線可與第六BIDS管線LB6流動連通。第六BIDS管線LB6如先前所述與局部墨水遞送系統3500流動連通，從而提供貫穿局部墨水遞送系統3501之溶劑流動，且最終經由第九BIDS管線LB9流動至散裝墨水遞送系統廢料總成3341。另外，若實行利用惰性氣體之維護程序，則可將BIDS閥VB4、VB5及VB6打開，以便惰性氣體可流過第五管線LB5，該第五管線可與第六BIDS管線LB6流動連通。第六BIDS管線LB6如先前所述與局部墨水遞送系統3500流動連通。
如在圖15中所繪示，根據本教示內容之各種系統及方法之局部墨水遞送系統3501可包括局部墨水供應系統3601、列印頭墨水遞送系統3701及局部墨水廢料總成3801。對本教示內容之各種實施例而言，局部墨水供應系統3601可經由第八BIDS管線LB8與散裝墨水遞送系統3301流動連通，而局部墨水廢料總成3801可經由第九BIDS管線LB9與散裝墨水遞送系統廢料總成3341流動連通。第九BIDS管線LB9可具有第二BIDS泵PB2，該第二BIDS泵可為與自列印頭墨水遞送系統3701移除的廢料之化學性質相容的氣動活塞注射器或計量泵。
圖16繪示氣體包體系統500A之示意剖視圖，該氣體包體系統可包括氣體包體1000A與局部墨水遞送系統3500。如在本文中先前所述， 根據本教示內容之各種實施例的局部墨水遞送系統3500可包括局部墨水供應系統3600、列印頭墨水遞送系統3700及局部墨水廢料總成3800。如在圖16中所繪示，第六BIDS管線LB6可藉由位於局部墨水遞送系統3500中之反吸閥VP1來控制，以便墨水可直接地遞送至散裝墨水供應儲器，該散裝墨水供應儲器為局部墨水供應系統3600之部分。就此而言，本教示內容之散裝墨水遞送系統之各種實施例可將墨水供應直接帶至墨水儲器局部墨水供應系統3600之散裝供應儲器，該墨水儲器局部墨水供應系統可與散裝墨水儲器流動連通，該散裝墨水儲器與分配儲器流動連通，該分配儲器與例如複數個列印頭裝置(諸如圖1C之列印頭裝置2505)流動連通。如將在本文中更詳細地論述，列印頭墨水遞送系統3700之各種實施例可利用雙級墨水遞送總成。此外，氣體包體內部的局部墨水廢料總成可與散裝墨水遞送系統廢料總成流動連通，該散裝墨水遞送系統廢料總成為散裝墨水遞送系統之部分。因此，可實質上在氣體包體系統外部的散裝墨水遞送系統之各種實施例可以一方式與氣體包體系統內部的局部墨水遞送系統流動連通，該方式使得避免經由線纜載體使墨水管線延伸至列印頭總成，諸如圖1C之第一X軸托架總成2301上之列印頭裝置總成2500。因而，實質上在氣體包體外部的散裝補充系統更易接近以用於服務，諸如補充墨水及溶劑供應，以及改變運載各種墨水及溶劑之管線。
圖17為包括根據本教示內容之列印頭墨水遞送系統的局部墨水遞送系統之示意圖。對本教示內容之局部墨水遞送系統之各種實施例而言，氣動控制總成IA可提供主分配儲器IC與各種氣動控制來源(諸如氣體及真空源)之間的控制。根據本教示內容之局部墨水遞送系統之各種實施 例，局部墨水遞送管線IB能夠證明主分配儲器IC與局部散裝墨水儲器ID之間的射流分佈及控制。主分配儲器IC可經由輸入歧管管線IF與複數個列印頭IE流動連通。在圖17之示意表示中，指示三個用於3個列印頭裝置總成中之每一者的列印頭。列印頭總成輸入歧管管線IF可與列印頭總成輸入歧管IG流動連通。列印頭總成輸入歧管可與複數個列印頭裝置中之每一者流動連通，其中每一列印頭裝置可具有至少三個列印頭，在圖17中編號順序為列印頭1至列印頭9。列印頭總成輸入歧管IG與每一列印頭裝置之間的流動連通可藉由使用列印頭總成歧管閥IGV1、IGV2及IGV3來控制。最後，複數個列印頭總成可與列印頭總成輸出廢料管線流動連通，該列印頭總成輸出廢料管線為列印頭輸出歧管IH之一部分。列印頭總成輸出廢料管線可與局部墨水廢料總成流動連通，該局部墨水廢料總成繼而與散裝墨水遞送系統廢料總成(參見，例如，圖14及圖15)流動連通。列印頭總成輸出歧管IH與每一列印頭裝置之間的流動連通可藉由使用列印頭總成歧管管線閥IHV1、IHV2及IHV3來控制。
圖18A為安裝於諸如第一X軸托架總成2301(亦參見圖1C)之列印頭總成定位系統上之列印頭裝置總成2500的底部展開透視圖。第一X軸托架總成2301可在X軸方向上相對於基板(諸如圖1C之基板2050)定位於列印系統橋件2130上。如圖18A所示，服務束外殼2410安裝至列印系統橋件2130。服務束外殼2410可含有自各種設備及系統可操作地連接至包括列印系統之氣體包體系統的各種服務束。服務束之各種實施例可包括成束光學線纜、電纜、導線及管道及類似物，以用於提供用於安置於氣體包體系統之內部內的各種總成及系統的光學、電氣、機械及射流功能。在諸如 列印及維護步驟之各種製程步驟期間，由於X軸托架總成2301移動列印頭裝置總成2500跨於列印系統橋樑2130，各種服務束相應地移動。因此，此等服務束中之液體墨水管線經受連續撓曲及磨損。根據本教示內容之系統及方法，氣體包體系統外部的散裝墨水遞送系統可與氣體包體系統內部的局部墨水遞送供應系統流體連通，從而避免對將墨水管線延伸穿過位於服務束外殼2410中之服務束的需要。因而，實質上在氣體包體外部的散裝補充系統更易接近以用於服務，諸如補充墨水及溶劑供應，以及服務或更換各種管線及閥。
如在圖18A中所繪示，列印頭裝置總成2500可具有列印頭總成包體2503，該列印頭總成包體可封閉安裝在其中的複數個列印頭裝置2505A、2505B及2505C。對圖1C之列印系統2000或圖13及圖16之列印系統2000A之各種實施例而言，列印頭裝置總成可包括約1個至約60個之間的列印頭裝置，其中每一列印頭裝置可具有在每一列印頭裝置中約1至約30個之間的列印頭。如圖18A中所繪示，根據本教示內容之系統及方法，列印頭裝置總成2500可具有三個列印頭裝置，其中每一列印頭裝置可具有三個列印頭(亦參見圖17)。如將在本文中更詳細地論述，給定需要持續維護之列印頭裝置及列印頭之數量的情況下，列印頭裝置總成2500可定位於維護系統之上，以準備置放或更換列印頭裝置或列印頭。
如圖18B之底部透視圖所示，列印頭裝置總成2500可具有使用運動安裝件安裝的列印頭裝置2505A、2505B及2505C，類似於對例如圖13A之列印頭單元1000之運動安裝所述的內容。就此而言，如將在本文中隨後更詳細地論述，可利用用於將諸如圖18B之列印頭裝置2505A、2505B 及2505C的列印頭裝置之實施例垂直安裝至諸如圖18B之列印頭裝置總成2500之列印頭裝置總成中的運動安裝總成之各種實施例，例如舟狀球(canoe sphere)及V形塊總成。在圖18B中，繪示用於圖18B之每一列印頭裝置2505A、2505B及2505C的舟狀球1118A。
另外，攝影機總成2551展示為安裝於列印頭總成包體2503上。對本教示內容之系統及方法之各種實施例而言，複數個攝影機可安裝於各種裝置、設備及總成上，以提供對諸如圖13之諸如氣體包體系統500A的氣體包體系統內之操作的即時可視化。例如，圖13之攝影機總成2550及圖18B之攝影機總成2551可用於例如但不限於導航以及檢查。列印系統攝影機總成之各種實施例可具有關於視場及解析度之不同規範。例如，一個攝影機可為用於現場粒子檢查之線掃描攝影機，而第二攝影機可用於氣體包體系統中基板之常規導航，或用於列印頭裝置總成相對於基板之定位。適用於常規導航之此種攝影機可為區域掃描攝影機，其具有在約0.9X之放大率下約5.4mm×4mm至在約0.45X之放大率下約10.6mm×8mm的範圍內之視場。在其他實施例中，一個攝影機可為用於現場粒子檢查之線掃描攝影機，而第二攝影機可用於氣體包體系統中基板之精確導航，例如用於基板對準，或用於列印頭裝置總成相對於基板之精確定位。適用於精確導航之此種攝影機可為區域掃描攝影機，其具有在約7.2X之放大率下約0.7mm×0.5mm之視場。
圖19A及圖19B繪示根據本教示內容之列印頭裝置之各種實施例的列印頭裝置2505之各種透視圖。如在本文中先前所述，列印頭單元至列印系統之運動安裝可提供用於本教示內容之列印頭單元或列印頭裝 置之各種實施例的可重複、無應變定位。例如，對列印頭單元1000之運動安裝所述的運動安裝總成可利用點接觸運動總成，諸如球狀物及V形塊運動安裝總成。用於將複數個列印頭裝置垂直安裝至列印頭裝置總成中的運動安裝總成之各種實施例可利用線接觸運動總成，例如但不限於，舟狀球及V形塊運動安裝總成。線接觸運動安裝總成之各種實施例可運載比提供點接觸之等效運動安裝總成實質上大的負載，例如，至少約100倍大的負載。運動安裝總成之各種實施例提供針對將列印頭裝置垂直安裝至列印頭裝置總成中之可重複、無應變定位的顯著穩定性，以及藉由天然地抵抗在X軸方向上之移動而在列印頭裝置總成之X軸移動期間提供穩定性。
在圖19A之頂部透視圖及圖19B之底部透視圖中，可見用於第一舟狀球1118A之第一舟狀球安裝夾具1116A，以及用於第二舟狀球1118B之第二舟狀球安裝夾具1116B。第三舟狀球安裝夾具1116C在圖19A及圖19B中為明顯的，第三舟狀球可安裝於列印頭裝置2505之背部上。一組舟狀球1118A、1118B及1118C一旦各自接合於V形塊安裝件之配合表面中時的位置可用於列印頭裝置2505於列印頭裝置總成(諸如圖18A及圖18B之列印頭裝置總成2500)中之可重複及無應變垂直底部插入。如圖19B所示，每一列印頭裝置可具有3個終端使用者選定列印頭總成200A、200B及200C。列印頭裝置2505可具有第一快速耦接連接器1110A，從而提供連接進入列印頭裝置2505中之射流管線之容易性；以及第二快速耦接連接器1110B，從而提供連接自列印頭裝置2505伸出的射流管線之容易性。如圖17中用於局部墨水遞送系統之各種實施例的射流系統之示意繪示圖所示，與用於列印頭裝置總成中之每一列印頭裝置的局部墨水遞送系統之流動連 通可藉由使用歧管閥IGV1、IGV2及IGV3來控制。亦如圖17所示，自列印頭裝置總成中之每一列印頭裝置至列印頭輸出歧管之流動連通可藉由使用列印頭總成歧管閥IHV1、IHV2及IHV3來控制，該等列印頭總成歧管閥為圖17之列印頭輸出歧管IH之部分。列印頭輸出歧管之各種實施例可與諸如圖16之例如局部墨水廢料總成3800之局部墨水廢料總成流動連通。在圖19A及圖19B中，展示用於列印頭裝置2505之輸入列印頭總成歧管閥IGV及輸出列印頭總成歧管閥IHV。
圖19C繪示具有第一V形塊1348A、第二V形塊1348B及第三V形塊1348C之列印頭裝置運動安裝板1340，該等V形塊為分別用於圖19A及圖19B之第一舟狀球1118A、第二舟狀球1118B及第三舟狀球1118C之配合表面。第一V形塊1348A、第二V形塊1348B及第三V形塊1348C可分別使用第一V形塊安裝夾具1342A、第二V形塊安裝夾具1342B及第三V形塊安裝夾具1342C附著至列印頭裝置運動安裝板1340。如圖19A至圖19C所繪示，第一V形塊1348A為用於第一舟狀球1118A之配合表面，第二V形塊1348B為用於第二舟狀球1118B之配合表面，且第三V形塊1348C為用於第三舟狀球1118C之配合表面。圖19D繪示列印頭裝置單元1300，其中列印頭裝置2505使用舟狀球及V形塊運動安裝件安裝於列印頭裝置運動安裝板1340上。例如，在圖19D中，如圖19B所示的第一舟狀球1118A安裝至第一舟狀球安裝夾具1116A，且接合於第一V形塊1348A中，該第一V形塊安裝於第一V形塊安裝夾具1342A上。第一V形塊安裝夾具1342A安裝至列印頭裝置運動安裝板1340之三個V形塊安裝夾具之一，如在本文中先前所述。就此而言，圖19D的用於列印頭裝置單元1300之第一 舟狀球1118A至第一V形塊1348A之耦接為第二舟狀球1118B及第三舟狀球1118C分別與第二V形塊1348B及第三V形塊1348C之耦接的示範。除列印頭裝置運動安裝板1340之外，用於列印頭裝置單元(諸如圖19D之列印頭裝置單元1300)之安裝總成之各種實施例可包括列印頭裝置前安裝板1341以及第一列印頭裝置側安裝板1343A及第二列印頭裝置側安裝板1343B。如圖19A及圖19B所示的每一快速耦接連接器可安裝至列印頭裝置側安裝板，如圖19D對安裝至第一列印頭裝置側安裝板1343A之第一快速耦接連接器1110A所繪示。
根據本教示內容之各種系統及方法，諸如圖18A及圖18B之列印頭裝置2505A、2505B及2505C之列印頭裝置可手動地或自動地自列印頭裝置總成2500之底部插入。例如，如圖1D所繪示，列印頭安裝或更換可以機器人方式進行。如在本文中先前參考圖13所論述，諸如氣體包體1000A之氣體包體可具有輔助面板總成1330，該輔助面板總成可封閉列印頭管理系統2701。在圖1D中，列印頭裝置或列印頭之安裝或更換可使用機器人2530在輔助面板總成1330中進行。圖1D之列印頭管理系統2701之列印頭更換模組2713可包括用於具有至少一個列印頭之列印頭裝置的對接站，以及用於複數個列印頭裝置以及複數個列印頭之儲存收容器。本教示內容之每一列印頭總成可包括約1個至約60個之間的列印頭裝置，且因此每一列印頭裝置可具有約1個至約30個之間的列印頭(例如但不限於，參見圖1C及圖18A之列印頭裝置總成2500)。因此，除具有1個至約60個之間的列印頭裝置之外，本教示內容之列印系統之各種實施例可具有約1個至約1800個之間的列印頭。如在本文中先前所論述，諸如圖19A及圖19B之 列印頭裝置2505之列印頭裝置可經由列印頭裝置於列印頭總成(諸如圖23A及圖18B之列印頭裝置總成2500)中之無應變底部插入來安裝或更換，該列印頭裝置總成之仰視圖在圖1D中指示。
圖20為展示氣體包體系統500B之示意圖。根據本教示內容之氣體包體系統500B之各種實施例可包含用於容納列印系統之氣體包體總成1000B、與氣體包體總成1000B流體連通之氣體純化迴路3130，以及至少一個熱調節系統3140。另外，氣體包體系統500B之各種實施例可具有加壓惰性氣體再循環系統3000，該加壓惰性氣體再循環系統可供應用於操作各種裝置(諸如用於OLED列印系統之基板浮動台)的惰性氣體。加壓惰性氣體再循環系統3000之各種實施例可利用壓縮機、鼓風機及兩者之組合作為用於加壓惰性氣體再循環系統3000之各種實施例的來源，如將在本文中隨後更詳細地論述。另外，氣體包體系統500B可具有在氣體包體系統500B(未展示)內部的循環及過濾系統。
如圖20中所繪示，對根據本教示內容之氣體包體總成之各種實施例而言，過濾系統之設計可將循環穿過氣體純化迴路3130之惰性氣體與在內部連續過濾及循環以用於氣體包體總成之各種實施例的惰性氣體分離。氣體純化迴路3130包括自氣體包體總成1000B至溶劑移除組件3132且隨後至氣體純化系統3134之出口管線3131。經純化除去溶劑及其他反應性氣體物種(諸如氧及水蒸氣)之惰性氣體隨後經由入口管線3133返回至氣體包體總成1000B。氣體純化迴路3130亦可包括適當導管及連接件，以及感測器，例如氧、水蒸氣及溶劑蒸氣感測器。諸如風扇、鼓風機或馬達及類似物之氣體循環單元可單獨地提供，或例如整合在氣體純化系統3134， 以使氣體循環穿過氣體純化迴路3130。根據氣體包體總成之各種實施例，儘管溶劑移除系統3132及氣體純化系統3134在圖20所示的示意圖中展示為作單獨單元，但溶劑移除系統3132及氣體純化系統3134可作為單一純化單元一起容納。
圖20之氣體純化迴路3130可具有置放於氣體純化系統3134上游之溶劑移除系統3132，以便自氣體包體總成1000B循環的惰性氣體經由出口管線3131通過溶劑移除系統3132。根據各種實施例，溶劑移除系統3132可為溶劑捕獲系統，其係基於吸附來自通過圖20之溶劑移除系統3132之惰性氣體的溶劑蒸氣。例如但不限於諸如活性炭、分子篩及類似物之吸附劑的一或多個床層可有效地移除多種有機溶劑蒸氣。對氣體包體系統之各種實施例而言，冷捕獲技術可用於移除溶劑移除系統3132中之溶劑蒸氣。如在本文中先前所論述，對根據本教示內容之氣體包體系統之各種實施例而言，諸如氧、水蒸氣及溶劑蒸氣感測器之感測器可用於監視此等物種自連續循環穿過氣體包體系統(諸如圖20之氣體包體系統500B)之惰性氣體的有效移除。溶劑移除系統之各種實施例可指示諸如活性碳、分子篩及類似物之吸附劑何時已達到容量，以便吸附劑之一或多個床層可得以再生或更換。分子篩之再生可涉及加熱分子篩，使分子篩與形成氣體接觸，其組合及類似者。配置來捕獲包括氧、水蒸氣及溶劑之各種物種的分子篩可藉由加熱並暴露於形成氣體來再生，該形成氣體包含氫，例如，包含約96%氮及4%氫之形成氣體，其中該百分比係以體積或重量計。活性炭之物理再生可使用在惰性環境下加熱之類似程序來進行。
任何適合的氣體純化系統可用於圖20之氣體純化迴路3130 之氣體純化系統3134。例如可購自MBRAUN Inc.,Statham,New Hampshire或Innovative Technology,Amesbury,Massachusetts之氣體純化系統可適用於整合至根據本教示內容之氣體包體總成之各種實施例中。氣體純化系統3134可用於純化氣體包體系統500B中之一或多種惰性氣體，例如以純化氣體包體總成內之整個氣體氣氛。如在本文中先前所論述，為使氣體循環穿過氣體純化迴路3130，氣體純化系統3134可具有氣體循環單元，諸如風扇、鼓風機或馬達及類似物。就此而言，氣體純化系統可取決於包體之體積來選擇，從而可界定用於使惰性氣體移動穿過氣體純化系統之體積流率。對具有體積至多約4m3之氣體包體總成的氣體包體系統之各種實施例而言，可使用可以約84m3/h移動的氣體純化系統。對具有體積至多約10m3之氣體包體總成的氣體包體系統之各種實施例而言，可使用可以約155m3/h移動的氣體純化系統。對具有約52-114m3之間的體積之氣體包體總成之各種實施例而言，可使用一個以上氣體純化系統。
任何適合的氣體過濾器或純化裝置可包括於本教示內容之氣體純化系統3134中。在一些實施例中，氣體純化系統可包含兩個平行純化裝置，以使得裝置之一可自管線取下以用於維護，而其他裝置可用於繼續無中斷地系統操作。在一些實施例中，例如，氣體純化系統可包含一或多個分子篩。在一些實施例中，氣體純化系統可包含至少第一分子篩及第二分子篩，以使得當分子篩之一變為雜質飽和時，或在其他情況下視為不足以有效操作時，系統可切換至其他分子篩，同時將該飽和或非有效分子篩再生。控制單元可提供用於測定每一分子篩之操作效率，用於在不同分子篩之操作之間切換，用於再生一或多個分子篩，或用於其組合。如在本 文中先前所論述，分子篩可得以再生並重新使用。
圖20之熱調節系統3140可包括至少一個冷卻器3142，其可具有流體出口管線3141以用於使冷卻劑循環至氣體包體總成中，及流體入口管線3143以用於使冷卻劑返回至冷卻器。至少一個流體冷卻器3142可提供用於冷卻氣體包體系統500B內之氣體氣氛。對本教示內容之氣體包體系統之各種實施例而言，流體冷卻器3142將冷卻流體遞送至包體內之熱交換器，其中惰性氣體在包體內部的過濾系統上傳遞。至少一個流體冷卻器亦可提供於氣體包體系統500B內，以冷卻自封閉於氣體包體系統500B內之設備逸出的熱。例如但不限於，至少一個流體冷卻器亦可提供用於氣體包體系統500B，以冷卻自OLED列印系統逸出的熱。熱調節系統3140可包含熱交換或Peltier裝置，且可具有各種冷卻容量。例如，對氣體包體系統之各種實施例而言，冷卻器可提供約2kW至約20kW之間的冷卻容量。氣體包體系統之各種實施例可具有可冷卻一或多種流體之複數個流體冷卻器。在一些實施例中，流體冷卻器可利用許多流體作為冷卻劑，例如但不限於利用水、抗凍劑、冷凍劑及其組合作為熱交換流體。適當的無洩漏、鎖定連接件可用於連接相關聯導管及系統組件。
如在本文中先前所論述，本教示內容揭露氣體包體系統之各種實施例，該氣體包體系統可包括界定第一體積之列印系統包體及界定第二體積之輔助包體。氣體包體系統之各種實施例可具有輔助包體，可將該輔助包體可密封地構造為氣體包體總成之區段。根據本教示內容之系統及方法，輔助包體可與列印系統包體可密封隔離，且可向氣體包體總成外部的環境敞開，而不使列印系統包體暴露至外部環境。可做輔助包體之此等 實體隔離以執行例如但不限於各種列印頭管理程序，從而消除或最小化列印系統包體對污染之暴露，該污染諸如空氣及水蒸氣及各種有機物蒸氣，以及微粒污染。可包括對列印頭總成之量測及維護程序的各種列印頭管理程序可在很少或不中斷列印製程的情況下進行，進而最小化或消除氣體包體系統停機時間。
對具有界定第一體積之列印系統包體及界定第二體積之輔助包體的氣體包體系統而言，兩個體積可容易與氣體循環、過濾及純化組件整合，以形成氣體包體系統，該氣體包體系統可維持用於需要惰性、實質上低粒子環境之製程的此種環境，而很少或不會中斷列印製程。根據本教示內容之各種系統及方法，列印系統包體可經引入達到純化系統可在污染可影響列印製程之前將其移除的足夠低的污染位準。輔助包體之各種實施例可為氣體包體總成之總體積的實質上較小體積，且可容易與氣體循環、過濾及純化組件整合以形成輔助包體系統，該輔助包體系統可在暴露於外部環境之後快速地恢復惰性、低粒子環境，從而提供列印製程之很少或不中斷。
另外，輔助包體之各種實施例可容易與一組專用環境調節系統組件整合，該等組件諸如照明、氣體循環及過濾、氣體純化以及恆溫組件。就此而言，包括可作為氣體包體總成之區段可密封地隔離的輔助包體之氣體包體系統之各種實施例可具有受控環境，該受控環境係設定成對藉由容納列印系統之氣體包體總成界定的第一體積而言均勻的。另外，包括可作為氣體包體總成之區段可密封地隔離的輔助包體之氣體包體系統之各種實施例可具有受控環境，該受控環境係設定成不同於藉由容納列印系統 之氣體包體總成界定的第一體積之受控環境。
雖然以上實例提及冷卻容量及冷卻應用，但以上實例亦可應用於其中包括受控環境中基板之緩衝的應用，或其中循環氣體可維持在類似於系統之其他部分的溫度下的應用，該維持使得避免自正在製造的基板的不需要的熱轉移，或避免跨於基板或基板之間的溫度不均勻性之破壞。
圖21A及21B大體上例示用於整合及控制非反應性氣體及清潔乾燥空氣(CDA)來源之氣體包體系統之實例，該等非反應性氣體及清潔乾燥空氣來源諸如可用於建立在本文中其他處所述的其他實例中提及的受控環境，且諸如可包括與浮動台一起使用的加壓氣體供應。圖22A及22B大體上例示用於整合及控制非反應性氣體及清潔乾燥空氣(CDA)來源之氣體包體系統之實例，該等非反應性氣體及清潔乾燥空氣來源諸如可用於建立在本文中其他處所述的其他實例中提及的受控環境，且諸如可包括鼓風機迴路以提供例如與浮動台一起使用的加壓氣體及至少部分真空。圖22C大體上例示用於整合及控制一或多個氣體或空氣來源之系統之另一實例，以便建立作為浮動運送系統之一部分來包括的浮動控制區帶。
本文所述的各種實例包括可為環境受控的封閉模組。包體總成及相應支撐器械可稱為「氣體包體系統」，且此等包體總成可以輪廓化方式構造，該輪廓化方式減小或最小化氣體包體總成之內部體積，且同時提供用於容納列印系統組件之各種覆蓋區的工作體積，該等列印系統組件諸如本文所述的沉積(例如，列印)、固持、加載或處理模組。例如，對本教示內容的覆蓋例如Gen 3.5至Gen 10之基板大小的氣體包體總成之各種實例而言，根據本教示內容之輪廓化氣體包體總成可具有約6m3至約95m3之間的 氣體包體體積。根據本教示內容之輪廓化氣體包體總成之各種實例可具有例如但不限於約15m3至約30m3之間的氣體包體體積，其可適用於列印例如但不限於Gen 5.5至Gen 8.5基板大小或其他基板大小。輔助包體之各種實例可構造為氣體包體總成之區段，且容易與氣體循環及過濾以及純化組件整合以形成氣體包體系統，該氣體包體系統可維持用於需要受控、實質上低粒子環境之製程的此種環境。
如圖21A及圖22A所示，氣體包體系統之各種實例可包括加壓非反應性廢氣再循環系統。加壓氣體再循環迴路之各種實例可利用壓縮機、鼓風機及其組合。根據本教示內容，針對若干工程挑戰以便提供氣體包體系統中的加壓氣體再循環系統之各種實例。首先，在不具有加壓非反應性廢氣再循環系統的氣體包體系統之典型操作下，氣體包體系統可維持在相對於外部壓力稍微正的內部壓力下(例如，高於大氣壓力)，以便在氣體包體系統中發生任何漏泄的情況下防護抵抗外部氣體或空氣進入內部。例如，在典型操作下，對本教示內容之氣體包體系統之各種實例而言，氣體包體系統之內部可維持在相對於包體系統外部的周圍氣氛的例如至少2mbarg之壓力下，例如至少4mbarg之壓力下、至少6mbarg之壓力下、至少8mbarg之壓力下或較高壓力下。
維持氣體包體系統內之加壓氣體再循環系統可為具挑戰的，因為此提出關於維持氣體包體系統之輕微正內部壓力，而同時連續地將加壓氣體引入氣體包體系統中之動態及進行性平衡動作。另外，各種裝置及設備之可變要求可產生用於本教示內容之各種氣體包體總成及系統的不規則壓力分佈。維持保持於輕微正壓力下之氣體包體系統相對於處於此 等條件下之外部環境的動態壓力平衡可提供進行性製造製程之完整性。對氣體包體系統之各種實例而言，根據本教示內容之加壓氣體再循環系統可包括加壓氣體迴路之各種實例，該加壓氣體迴路可利用壓縮機、累積器及鼓風機中之至少一者及其組合。包括加壓氣體迴路之各種實例的加壓氣體再循環系統之各種實例可具有特殊設計的壓力受控旁路迴路，其可以穩定、界定值來提供本教示內容之氣體包體系統中非反應性氣體之內部壓力。在氣體包體系統之各種實例中，加壓氣體再循環系統可配置來當加壓氣體迴路之累積器中氣體之壓力超過預置閾限壓力時，經由壓力受控旁路迴路使加壓氣體再循環。閾限壓力可為例如在約25psig至約200psig之間的範圍內，或更確切地在約75psig至約125psig之間的範圍內，或更確切地在約90psig至約95psig之間的範圍內。就此而言，本教示內容的具有帶特殊設計的壓力受控旁路迴路之加壓氣體再循環系統的氣體包體系統可維持氣密密封氣體包體中具有加壓氣體再循環系統之平衡。
根據本教示內容，各種裝置及設備可安置於氣體包體系統內部，且與加壓氣體再循環系統之各種實例流體連通。對本教示內容之氣體包體及系統之各種實例而言，各種氣動操作裝置及設備之使用可提供低粒子產生效能以及低維護量。可安置於氣體包體系統內部且與各種加壓氣體迴路流體連通的示範性裝置及設備可包括例如但不限於以下一或多者及其組合：氣動機器人、基板浮動台、空氣軸承、空氣襯套、壓縮氣體工具、氣動致動器。基板浮動台以及空氣軸承可用於操作根據本教示內容之氣體包體系統之各種實例的列印系統之各種觀點。例如，利用空氣軸承技術之基板浮動台可用於將基板輸送至列印頭腔室中之位置，以及在列印製程期 間支撐基板。
例如，如圖21A、21B、22A及22B所示，氣體包體系統500C及氣體包體系統500D之各種實例可具有用於整合及控制非反應性氣體來源3201之外部氣體迴路3200，以及適用於氣體包體系統500C及氣體包體系統500D之操作之各種觀點的清潔乾燥空氣(CDA)來源3203。氣體包體系統500C及氣體包體系統500D亦可包括內部粒子過濾及氣體循環系統之各種實例，以及外部氣體純化系統之各種實例，如先前所述。氣體包體系統之此等實例可包括用於純化來自氣體之各種反應性物種之氣體純化系統。非反應性氣體之一些常用非限制性實例可包括氮、任何稀有氣體及其任何組合。根據本教示內容之氣體純化系統之各種實例可將各種反應性物種中之每一物種的位準維持處於1000ppm或更低，例如處於100ppm或更低、10ppm或更低、1.0ppm或更低或0.1ppm或更低，該等反應性物種包括各種反應性大氣氣體，諸如水蒸氣、氧、臭氧以及有機溶劑蒸氣。除用於整合及控制氣體來源3201及CDA來源3203之外部迴路3200之外，氣體包體系統500C及氣體包體系統500D可具有壓縮機迴路3250，該壓縮機迴路可供應氣體用於操作可安置於氣體包體系統500C及氣體包體系統500D內部中的各種裝置及設備。亦可提供真空系統3270，諸如當閥3274處於打開位置時經由管線3272與氣體包體總成1005連通。
圖21A之壓縮機迴路3250可包括壓縮機3262、第一累積器3264及第二累積器3268，其係配置成流體連通的。壓縮機3262可配置來自氣體包體總成1005抽出壓縮氣體以達所要壓力。壓縮機迴路3250之進口側可經由氣體包體總成出口3252、由具有閥3256及止回閥3258之管線3254 與氣體包體總成流體連通。壓縮機迴路3250可經由外部氣體迴路3200、於壓縮機迴路3250之出口側上與氣體包體總成1005流體連通。累積器3264可安置於壓縮機3262與壓縮機迴路3250及外部氣體迴路3200之接頭之間，且可配置來產生5psig或更高之壓力。第二累積器3268可處於壓縮機迴路3250中，以用於在約60Hz下提供歸因於壓縮機柱塞循環之阻尼波動。對壓縮機迴路3250之各種實例而言，第一累積器3264可具有約80加侖至約160加侖之間的容量，而第二累積器可具有約30加侖至約60加侖之間的容量。根據氣體包體系統500C之各種實例，壓縮機3262可為零進入壓縮機。各種類型之零進入壓縮機可在不使大氣氣體洩漏至本教示內容之氣體包體系統之各種實例中的情況下操作。零進入壓縮機之各種實例可例如在製造製程期間、利用需要壓縮氣體之各種裝置及設備的使用來連續地運作。
累積器3264可配置來自壓縮機3262接收並累積壓縮氣體。累積器3264可在需要時將壓縮氣體供應於氣體包體總成1005中。例如，累積器3264可提供氣體以維持氣體包體總成1005之各種組件之壓力，該等組件諸如但不限於以下一或多者及其組合：氣動機器人、基板浮動台、空氣軸承、空氣襯套、壓縮氣體工具、氣動致動器。如圖21A中對氣體包體系統500C所示，氣體包體總成1005可具有封閉於其中的列印系統2005。如圖21A中示意地繪示，列印系統2005可藉由列印系統基底2150支撐，該列印系統基底可為花崗岩台。列印系統基底2150可支撐基板支撐設備，諸如卡盤，例如但不限於真空卡盤、具有壓力埠之基板浮動卡盤，以及具有真空及壓力埠之基板浮動卡盤。在本教示內容之各種實例中，基板支撐設備可為基板浮動台，諸如基板浮動台2250。基板浮動台2250可用於基板之無 摩擦支撐。除低粒子產生浮動台之外，對基板之無摩擦Y軸運送而言，列印系統2005可具有利用空氣襯套之Y軸運動系統。
另外，列印系統2005可具有至少一個X,Z軸托架總成，其具有藉由低粒子產生X軸空氣軸承總成提供的運動控制。低粒子產生運動系統之各種組件(諸如X軸空氣軸承總成)可用於替代例如各種粒子產生線性軸承系統。對本教示內容之氣體包體及系統之各種實例而言，各種氣動操作裝置及設備之使用可提供低粒子產生效能以及低維護量。壓縮機迴路3250可配置來連續地供應加壓氣體至氣體包體系統500C之各種裝置及設備。除加壓氣體之供應之外，利用空氣軸承技術的列印系統2005之基板浮動台2250亦利用真空系統3270，其在閥3274處於打開位置時經由管線3272與氣體包體總成1005連通。
根據本教示內容之加壓氣體再循環系統可具有如圖21A中對壓縮機迴路3250所示的壓力受控旁路迴路3260，該壓力受控旁路迴路作用來補償使用期間加壓氣體之可變要求，進而提供本教示內容之氣體包體系統之各種實例的動態平衡。對根據本教示內容之氣體包體系統之各種實例而言，旁路迴路可維持累積器3264中之恆定壓力，而不中斷或改變包體1005中之壓力。旁路迴路3260可具有處於旁路迴路之進口側上的第一旁路進口閥3261，除非使用旁路迴路3260，否則該第一旁路進口閥關閉。旁路迴路3260亦可具有背壓調節器3266，其可在第二閥3263關閉時使用。旁路迴路3260可具有安置於旁路迴路3260之出口側處的第二累積器3268。對利用零進入壓縮機之壓縮機迴路3250之實例，旁路迴路3260可補償可在使用氣體包體系統期間隨時間推移發生的小壓力偏移。旁路迴路3260可在旁路 進口閥3261處於打開位置時與旁路迴路3260之進口側上的壓縮機迴路3250流體連通。當旁路進口閥3261打開時，若氣體包體總成1005之內部內不要求來自壓縮機迴路3250之氣體，則經由旁路迴路3260分路的氣體可再循環至壓縮機。壓縮機迴路3250係配置來在累積器3264中氣體之壓力超過預置閾限壓力時，經由旁路迴路3260將氣體分路。累積器3264之預置閾限壓力可在至少約1立方英尺/分鐘(cfm)之流率下處於約25psig至約200psig之間，或在至少約1立方英尺/分鐘(cfm)之流率下處於約50psig至約150psig之間，或在至少約1立方英尺/分鐘(cfm)之流率下處於約75psig至約125psig之間，或在至少約1立方英尺/分鐘(cfm)之流率下處於約90psig至約95psig之間。
壓縮機迴路3250之各種實例可利用不同於零進入壓縮機之各種壓縮機，諸如可變速度壓縮機或可經控制以處於開啟或關閉狀態之壓縮機。如在本文中先前所論述，零進入壓縮機確保可不將大氣反應性物種引入氣體包體系統中。因而，防止大氣反應性物種引入氣體包體系統中之任何壓縮機組態可用於壓縮機迴路3250。根據各種實例，氣體包體系統500C之壓縮機3262可容納在例如但不限於氣密密封外殼中。外殼內部可配置成與氣體之來源流體連通，該氣體例如為形成用於氣體包體總成1005之氣體氣氛之相同氣體。對壓縮機迴路3250之各種實例而言，壓縮機3262可控制在恆定速度下以維持恆定壓力。在不利用零進入壓縮機之壓縮機迴路3250之其他實例中，當達到最大閾限壓力時可關閉壓縮機3262，且當達到最小閾值壓力時開啟該壓縮機。
在圖22A中，對氣體包體系統500D而言，展示利用真空鼓 風機3290之鼓風機迴路3280，其用於列印系統2005之基板浮動台2250之操作，該等者皆容納於氣體包體總成1005中。如在本文中先前對壓縮機迴路3250所論述，鼓風機迴路3280可配置來將加壓氣體連續地供應至列印系統2005之基板浮動台2250。
可利用加壓氣體再循環系統之氣體包體系統之各種實例可具有利用各種加壓氣體來源的各種迴路，諸如壓縮機、鼓風機中之至少一者及其組合。在圖22A中，對氣體包體系統500D而言，壓縮機迴路3250可與外部氣體迴路3200流體連通，該外部氣體迴路可用於供應氣體用於高消耗歧管3225以及低消耗歧管3215。對如圖22A中對氣體包體系統500D所示的根據本教示內容之氣體包體系統之各種實例而言，高消耗歧管3225可用於供應氣體至各種裝置及設備，諸如但不限於以下一或多者及其組合：基板浮動台、氣動機器人、空氣軸承、空氣襯套及壓縮氣體工具。對根據本教示內容之氣體包體系統之各種實例而言，低消耗3215可用於供應氣體至各種設備及裝置，諸如但不限於隔離器及氣動致動器中之一或多者及其組合。
對圖22A及22B之氣體包體系統500D之各種實例而言，鼓風機迴路3280可利用來供應加壓氣體至基板浮動台2250之各種實例。除加壓氣體之供應之外，利用空氣軸承技術的列印系統2005之基板浮動台2250亦利用真空鼓風機3290，其在閥3294處於打開位置時經由管線3292與氣體包體總成1005連通。鼓風機迴路3280之外殼3282可維持第一鼓風機3284，其供應加壓氣體來源至基板浮動台2250；以及第二鼓風機3290，其充當用於基板浮動台2250之真空源，該基板浮動台容納於氣體包體總成1005中之 氣體環境中。可使得鼓風機適於作為用於基板浮動台之各種實例的加壓氣體或真空之來源的屬性包括例如但不限於：該等鼓風機具有高可靠性使得其維護量低，具有可變速度控制，且具有廣泛範圍之流動體積；各種實例能夠提供約100m3/h至約2,500m3/h之間的容積流量。鼓風機迴路3280之各種實例可另外具有在鼓風機迴路3280之進口端處的第一隔離閥3283，以及在鼓風機迴路3280之出口端處的止回閥3285及第二隔離閥3287。鼓風機迴路3280之各種實例可具有：可調節閥3286，其可例如但不限於為閘閥、蝶形閥、針閥或球閥；以及熱交換器3288，其用於維持自鼓風機迴路3280至基板浮動台2250之氣體處於界定溫度下。
圖22A繪示用於整合及控制氣體來源3201及清潔乾燥空氣(CDA)來源3203外部氣體迴路3200，其亦展示於圖21A中，該等來源適用於操作圖21A之氣體包體系統500C及圖22A之氣體包體系統500D之各種觀點。圖21A及圖22A之外部氣體迴路3200可包括至少四個機械閥。此等閥包括第一機械閥3202、第二機械閥3204、第三機械閥3206及第四機械閥3208。此等各種閥位於各種流動管線中允許控制非反應性氣體及空氣來源(諸如清潔乾燥空氣(CDA))之位置處。根據本教示內容，非反應性氣體可為在一組界定條件下不經歷化學反應的任何氣體。非反應性氣體之一些常用非限制性實例可包括氮、任何稀有氣體及其任何組合。外殼氣體管線3210自外殼氣體來源3201延伸。外殼氣體管線3210作為低消耗歧管管線3212持續線性地延伸，其與低消耗歧管3215流體連通。交叉管線第一區段3214自第一流動接合點3216延伸，該第一流動接合點位於外殼氣體管線3210、低消耗歧管管線3212及交叉管線第一區段3214之相交部。交叉管線第一區 段3214延伸至第二流動接合點3218。壓縮機氣體管線3220自壓縮機迴路3250之累積器3264延伸，且在第二流動接合點3218處終止。CDA管線3222自CDA來源3203延伸，且作為高消耗歧管管線3224持續延伸，其與高消耗歧管3225流體連通。第三流動接合點3226定位於交叉管線第二區段3228、清潔乾燥空氣管線3222及高消耗歧管管線3224之相交部處。交叉管線第二區段3228自第二流動接合點3218延伸至第三流動接合點3226。高消耗為各種組件可在維護期間藉助於高消耗歧管3225來供應CDA。使用閥3204、3208及3230隔離壓縮機可防止諸如臭氧、氧及水蒸氣之反應性物種污染壓縮機及累積器內之氣體。
與圖21A及22A對比，圖21B及22B大體上例示其中氣體包體總成1005內部之氣體之壓力可諸如使用耦接至壓力監視器P之閥而維持在所要或特定範圍內的組態，其中閥允許使用自壓力監測器獲得的資訊將氣體排氣至另一包體、系統或包圍氣體包體總成1005之區域。此種氣體可加以回收且重新處理，如在本文其他實例中所述。如以上所提及，此種調節可輔助維持氣體包體系統之輕微正內部壓力，因為加壓氣體亦同時引入氣體包體系統中。各種裝置及設備之可變要求可產生用於本教示內容之各種氣體包體總成及系統的不規則壓力分佈。因此，圖21B及22B所示的方法可用於補充或替代本文所述的其他方法，以便輔助維持保持於輕微正壓力下之氣體包體系統相對於包圍包體之環境的動態壓力平衡。
圖22C大體上例示用於整合及控制一或多個氣體或空氣來源之系統500E之另一實例，以便建立作為浮動運送系統之一部分來包括的浮動控制區帶。類似於圖1C、圖22A及圖22B之實例，圖22C大體上例示 浮動台2250。圖22C之說明性實例另外展示輸入區域2201及輸出區域2203。僅處於說明目的，將區域2201、2200、2203稱為輸入、列印及輸出。此等區域可諸如在一或多個其他模組中基板之固持、乾燥或熱處理中之一或多者期間用於其他處理步驟，諸如基板之運送或基板之支撐。在圖22C之圖解中，第一鼓風機3284A係配置來將加壓氣體提供於浮動台設備之輸入/輸出區域2201或2203之一或多者中。此加壓氣體可諸如使用耦接至第一熱交換器1502A之第一冷卻器142A來溫度控制。此加壓氣體可使用第一過濾器1503A來過濾。溫度監視器8701A可耦接至第一冷卻器142(或其他溫度控制器)。
類似地，第二鼓風機3284B可耦接至浮動台之列印區域2202。單獨冷卻器142B可耦接至包括第二交換器1502B及第二過濾器1503B之迴路。第二溫度監視器8701B可用於提供對藉由第二鼓風機3284B提供的加壓氣體之溫度的獨立調節。在此說明性實例中，如在本文中先前對圖1C所述，輸入區域2201及輸出區域2203供應有正壓力，但列印區域2202可包括正壓力及真空控制之組合使用，以提供對基板位置之精確控制。例如，使用正壓力及真空控制之此組合，基板可使用藉由在列印區域2202界定的區帶中的氣體包體系統500D提供的浮動氣墊來排他地控制。真空可藉由第三鼓風機3290來建立，該第三鼓風機諸如亦提供用於鼓風機外殼3282內之第一鼓風機3284A及第二鼓風機3284B的構成氣體之至少一部分。
應瞭解，對本文所述的本揭露內容之實施例的各種替代可用於實踐本揭露內容。例如，諸如化學、生物技術、高新技術及醫藥技藝之大量不同技藝可受益於本教示內容。列印係用於例證根據本教示內容之氣 體包體系統之各種實施例的實用性。可容納列印系統之氣體包體系統之各種實施例可提供諸如但不限於以下者之特徵：經由構造及解構之循環而提供氣密密封包體的密封、包體體積之極小化，及在處理期間以及在維護期間自外部向內部之容易接近。氣體包體系統之各種實施例之此等特徵可對功能性具有影響，該功能性諸如但不限於在處理期間提供維持低位準反應性物種之便利性的結構完整性，以及在維護週期期間最小化停機時間之快速包體體積轉換。因而，提供基板列印之實用性的各種特徵及規格亦可為各種技術領域提供益處。
雖然本文中已展示且描述本揭露內容之實施例，但對熟習此項技術者將為明顯的是，此等實施例係僅以舉例方式來提供。熟習此項技術者現將思及不脫離本揭露內容之眾多變化、改變及取代。以下申請專利範圍意欲界定本揭露內容之範疇，且此等申請專利範圍之範疇內之方法及結構及其等效物藉由該範疇涵蓋。

Claims (15)

  1. 一種列印系統，其包含：一氣體包體，其界定一內部；以及一列印系統，其容納於該氣體包體總成之該內部內，該列印系統包含：一列印頭總成，其包含至少一個列印頭；一基板支撐設備，其用於支撐一基板；以及一運動系統，其用於將該基板相對於該列印頭總成定位，該運動系統包含：一Y軸線性空氣軸承運動系統，其配置有用於夾持該基板之一基板夾持器總成，及用於維持平行於行進Y軸之該基板之定向的一夾持器運動控制系統；以及一X軸線性空氣軸承運動系統。
  2. 如申請專利範圍第1項之列印系統，其中該夾持器運動系統將可將一基板平行於該行進Y軸之定向維持至+/-4300微弧度之內。
  3. 如申請專利範圍第1項之列印系統，其中該基板支撐設備為一浮動台。
  4. 如申請專利範圍第3項之列印系統，該浮動台具有一列印區帶；其中該浮動台係配置來在約30微米至約50微米之一飛行高度處將該基板固持於浮動台上方處於該列印區帶中。
  5. 如申請專利範圍第3項之列印系統，其中該浮動台包含一多孔板。
  6. 如申請專利範圍第1項之列印系統，其中該基板支撐設備係配置來支撐具有在約第3.5代至約第10代範圍變化之一大小的一基板。
  7. 如申請專利範圍第1項之列印系統，其中該X軸線性空氣軸承運動系統係配置有一Z軸移動板總成。
  8. 如申請專利範圍第7項之列印系統，其中該Z軸移動板總成係配置有一氣動抗衡系統，用以抗衡抵靠該Z軸移動板總成上之一負載的力。
  9. 如申請專利範圍第1項之列印系統，其中該列印系統進一步包含一氣體循環及過濾系統。
  10. 如申請專利範圍第9項之列印系統，其中該過濾系統係配置來提供一低粒子環境，該低粒子環境包含針對大小大於或等於2mm之粒子而言，每分鐘每平方公尺基板小於或等於約100個粒子之一基板上沉積速率規格。
  11. 如申請專利範圍第1項之列印系統，其中該列印系統進一步包含一氣體純化系統。
  12. 如申請專利範圍第11項之列印系統，其中該氣體純化系統將氣體維持於每一反應性物種小於100ppm。
  13. 如申請專利範圍第12項之列印系統，其中該反應性物種係選自水蒸氣及氧。
  14. 如申請專利範圍第1項之列印系統，其中該氣體包體之該內部中所含有的一氣體為一惰性氣體。
  15. 如申請專利範圍第14項之列印系統，其中該惰性氣體係選自氮、任何稀有氣體及其組合。
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