TWI784937B - 用以處理基體之噴墨列印系統及方法 - Google Patents

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Abstract

用於處理基體之噴墨列印系統，其包括有用於置放一基體之一卡盤、及具有至少一個噴嘴之一噴墨列印頭。各卡盤具有卡盤參考標記，各該卡盤參考標記與一相關聯相機相關聯。一電子控制器總成被組配來每當具有基體參考標記之一基體已置放於一卡盤上，便拍攝一組影像，而各影像含有一卡盤參考標記及一基體參考標記。就各影像，測定該卡盤相對於該相機的位置、及該基體相對於該相機的位置。隨後，計算相對於該卡盤之基體位置，並且基於該基體位置，定時該至少一個噴嘴之射擊，並且控制該列印動作總成之移動，以使得液滴乃準確地定位於該基體上。

Description

用以處理基體之噴墨列印系統及方法
本發明係有關於用於處理基體之噴墨列印系統及方法。
U 6,436,843 B1揭示一種用於在一基體上塗敷一塗層材料之方法，其中一列印頭乃設置於藉由一卡盤來支撐之一基體上方。一數位信號處理器提供用於控制塗層材料滴劑施配用程序參數、並用於控制列印頭與卡盤相對位置之控制信號。並未揭示列印頭與卡盤間相對位置之測定方式。
US2007/169806 A1揭示一種包括有一列印頭及一相機之一列印總成，該相機在一剛性架座中裝配有高倍率功能。具有列印頭與相機之剛性架座乃裝配於用於支撐基體之一輸送器上方。一電腦/工作站乃經耦合以接收並處理來自相機之成像資料。憑藉此設置，攜載列印頭與相機之剛性架座可相對位在輸送器上之一基體來校準並且套準。具有高倍率功能之相機較為昂貴。
WO2011/026880 A1揭示用於使一列印跡在一基體上定心之一種系統及一種方法。首先，一列印站沉積一第一列印跡及一標誌元素。其次，在一第二步驟中沉積一第二列印跡，該第二列印跡包括有相對標誌元素定位及定心之一定心中斷。此已知方法主要涉及後續對準塗敷之網印圖型，可包括有使用含一CCD相機之一檢驗系統。此檢驗系統可定位一傳入基體之某些特徵的位置，並且可將檢驗結果傳送至一系統控制器，用於分析基體之方位與位置，以在處理基體之前，輔助精確定位基體在列印頭底下的位置。
US 7,611,217 B2揭示用於噴墨滴劑定位之一種方法及一種系統。此已知方法包括有測定一墨滴在一基體上之一意欲沉積位置。為達此目的，使用一噴墨列印系統在基體上沉積一墨滴。隨後，定位所沉積墨滴在基體上之沉積位置，並且將沉積位置與意欲位置作比較。接著，測定沉積位置與意欲位置之間的差異，並且藉由調整噴墨系統之一控制參數，來補償沉積位置與意欲位置之間的差異。
此方法因為必須完成各基體之處理而耗時。有鑑於此，此已知系統不適用於必須在一有限時間內處理大量基體之一噴墨列印機系統。
EP 1 888 336揭示一種噴墨列印系統，其包括有一校準相機與一視覺相機總成、以及位在該校準相機總成上之一基標。視覺相機總成包括有一高解析度相機、及比高解析度相機具有一更大像場之一低解析度相機，此像場典型為10 mm乘10 mm之等級。憑藉校準相機，可藉由以校準相機看列印頭來測定諸列印頭之間的位置誤差。發現誤差時，可予以調整。視覺相機總成與校準相機總成兩者都能夠看基標，以便協調視覺相機總成與校準相機總成。一旦介於校準相機總成與機器視覺相機總成總成之間的相對定位已知，介於列印頭、校準相機總成與機器視覺相機總成之間的相對定位便可藉由一電腦來測定，並且可用於調整列印頭與列印頭載運器。再者，透過使用共用光條，可知道介於視覺相機總成與列印頭載運器架框之間的相對定位。這大致可容許一電腦測定介於基體與列印頭之間的相對定位，並且測定介於其之間的任何定位誤差。
為了準確地測定一基體相對於一列印頭的位置，需要包括有一高解析度與一低解析度相機之一昂貴雙相機視覺總成、以及一校準相機總成。已知量測系統之準確度與精密度乃藉由各種相機之位置之準確度來判定。有鑑於此，各種相機之載運器必須非常穩健，才能確保兩個系統之諸相機的相對位置維持原封不動。此穩健之可移動相機載運器很昂貴。
EP 2 324 932 A1揭示一種噴墨列印裝置，其包括有一列印頭(頭端模組3)、一卡盤(基體支撐台4)、以及固定置於一基座上之若干相機。基體支撐台上設置標誌m1至m3。待置放於基體上之一基體亦包括有基體標誌。利用相機所取得與基體支撐台標誌m1至m3及基體標誌的位置有關之資訊乃用於使基材支撐台旋轉，使得基體標誌與基體支撐台相對於頭端模組之一掃描方向對準。頭端模組受控制以產生一影像，同時相對於頭端模組掃描基材支撐台。
本發明之一目的是用來提供一種得以減輕先前技術缺點之噴墨列印系統。更特別的是，本發明之一目的是用來提供一種使用較低成本相機之噴墨列印系統，但憑藉此等較低成本相機，基體上液體之沉積可使一定位變化達到約理論所欲位置，而在處理大量基體期間，即使是在有限量的時間裡供應大量基體，仍然符合手邊列印工作的要求。
為達此目的，本發明提供一種噴墨列印系統，其被組配來在基體上噴墨液體材料圖型，該等基體各具有一長度與一寬度，或替代地具有一直徑，其中各基體包括有彼此以比該基體之該長度、該寬度或該直徑之至少一半更大之一距離相隔之至少兩個基體參考標記，該噴墨列印系統包括有： -     上可置放一基體之至少一個卡盤，各卡盤具有一長度與一寬度，或替代地具有一直徑，並且包括有彼此以比該卡盤之該長度、該寬度或該直徑之至少一半更大之一距離相隔之至少兩個視覺化卡盤參考標記； -     包括有至少一個噴嘴之至少一個噴墨列印頭，該至少一個噴嘴被組配來在該噴嘴藉由一控制信號受射擊時排洩液體； -     一列印動作總成，其支撐該至少一個卡盤及該至少一個噴墨列印頭其中至少一者，以使得可利用藉由該至少一個列印頭所排洩之液體，覆蓋該至少一個卡盤上之一二維列印區； -     一電子控制器總成，其被組配來產生用以射擊該至少一個噴嘴，並且被組配來控制該列印動作總成而用於相對於該至少一個卡盤定位該至少一個列印頭，以使得該液體憑以相對於該卡盤沉積之定位變化小於一第一門檻值； 其中： -     該至少一個卡盤之各參考標記與一相關聯相機相關聯，該相關聯相機乃指向該相關聯卡盤參考標記，各相機具有一二維相機像素矩陣，各像素具有一像素坐標； -     各卡盤包括有在一邊界內延伸之一置放區； -     當一基體已置放於該卡盤之該置放區中或上時，與一卡盤參考標記相關聯之各相機亦與一相關聯基體參考標記相關聯，原因在於一該相機所拍攝之一影像包括有一相關聯卡盤參考標記及一相關聯基體參考標記； -     該控制器總成被組配來： -           控制該至少兩個相機以每當一基體置放於該卡盤上便拍攝一組影像，其中各相機拍攝該組影像之一單張影像，其中該組影像之各單張影像包括有一相關聯卡盤參考標記及一相關聯基體參考標記； -           藉由就該組影像之各影像偵檢該卡盤參考標記與該相關聯相機之該等相機像素坐標相對的位置，就各組影像測定該卡盤相對於該至少兩個相機的位置；以及 -           藉由就該組影像之各影像偵檢該基體參考標記與該相關聯相機之該等相機像素坐標相對的位置，就各組影像測定該基體相對於該至少兩個相機的位置； -           就各組影像以小於一第二門檻值之一準確度使用這兩個位置測定來計算相對於該等卡盤參考標記且從而相對於該卡盤之基體位置，並且基於該相對位置，隨後定時該至少一個列印頭之該至少一個噴嘴之射擊，以及控制該列印動作總成之移動，以使得該噴墨列印頭所排洩之該液體乃以比該第一與該第二門檻值之總和更小之一定位變化定位於該基體上。
在這方面，一基體參考標記可以是塗敷至該基體之一基標。替代地，一基體參考標記亦可以是該基體之一結構化特徵，諸如該基體之一轉角、或該基體之表面上之一結構化特徵。
一基體可以是用於產生太陽能電池、或用於產生積體電路之一晶圓。然而，一基體亦可以是諸如印刷電路板之另一物件、或諸如一透鏡或一鏡面之一光學物件。
由於該卡盤上存在該等視覺化卡盤參考標記，該卡盤與該基體之間的相對位置可利用至少兩個較低成本相機，更特別的是單純的CCD相機，藉由拍攝上有置放該基體之該卡盤之一組影像來非常準確地測定。較佳的是，該組影像乃藉由同時控制該至少兩個相機各拍攝該組影像之一影像而以一單次閃光來拍攝。如套準於該至少兩個相機所拍攝之該組影像中，藉由比較該卡盤上之該等視覺化參考標記與該等基體參考標記的相對位置，可準確測定該卡盤與該基體之間的相對位置。該比較乃就單一相機所拍攝之各單張影像而施作，將各該相機之比較資訊組合以準確地測定該卡盤與該基體之間的相對位置。該至少兩個相機之支撐結構不一定要穩健，因為該至少兩個相機相對於該等列印頭的位置在測定該基體相對於該列印頭的位置方面沒有作用。該液體相對於該卡盤之定位變化相當然爾，乃藉由重視該卡盤與該列印頭之間相對移動的列印動作總成來測定，並且必須低於一第一門檻值。該定位變化舉例而言，乃是以微米為單元所表達之一定量長度。此列印動作總成無論如何都必須穩健，為的是要能夠以一可重複精密度在一基體上彼此相對地沉積液體微滴或液跡。憑藉根據本發明之組態，可非常快速地並且以小於第二門檻之一準確度有效測定該基體在該卡盤上的位置，亦即可藉由在一基體已置放於該卡盤上之後以該至少兩個相機拍攝一組影像，並且基於那些影像進行一些後續計算，來有效測定。較佳的是，該組影像乃藉由同時操作該至少兩個相機之個別相機而以單次閃光所拍攝。該準確度亦為一定量長度，舉例而言，乃以微米為單位來表達。另外，該基材相對於該卡盤的位置可利用成本比先前技術低之一相機總成來測定。結果是，已排洩於該基體上之液體的定位變化小於該第一與該第二門檻值的總和。
本發明之噴墨列印系統之一附加優點在於，該系統能夠處理較大基體，舉例而言例如太陽能電池，或甚至是太陽能板或OLED裝置。這些太陽能電池之尺寸舉例而言，可大如120 cm乘60 cm。這種可能性乃肇因於，該系統設置有用以拍攝一組影像之複數個較低成本相機，其中各影像包含有一視覺化卡盤參考標記及一相關聯基體參考標記，用以準確地測定該(大型)基體相對於該卡盤的位置。結果是，如與先前技術系統比較，可利用一較低成本系統在較大基體上準確定位液體或液滴。
本發明亦提供一種用於在基體上噴墨液體材料圖型之方法，該方法包括有： -     提供根據本發明一噴墨系統； 以及就各基體之處理重複以下步驟： -     拾起一基體並在該卡盤上置放一基體； -     控制與該卡盤相關聯之該至少兩個相機以拍攝一組影像，該至少兩個相機之各相機拍攝該組影像之一單張影像，其中該組影像之各單張影像包括有一相關聯卡盤參考標記及一相關聯基體參考標記； -     藉由就該組影像之各影像偵檢該卡盤參考標記與該相關聯相機之該等相機像素坐標相對的位置，測定該卡盤相對於該至少兩個相機的位置；以及 -     藉由就該組影像之各影像偵檢該基體之一基體參考標記與該相關聯相機之該等相機像素坐標相對的位置，測定該基體相對於該至少兩個相機的位置； -     以小於該第二門檻值之一準確度使用這兩個位置測定來計算相對於該等卡盤參考標記且從而相對於該卡盤之基體位置，並且基於該相對位置，隨後定時該至少一個列印頭之該至少一個噴嘴之射擊，以及以小於該第一門檻值之一定位變化來控制該列印動作總成之移動，以使得該噴墨列印頭所排洩之該液體乃以比該第一與該第二門檻值之總和更小之一定位變化定位於該基體上。
憑藉此方法，可利用一較低成本噴墨列印系統，非常準確且精確地在基體上有效置放液體。該噴墨列印系統可以是低成本，因為拍攝一相關聯卡盤上該等視覺化卡盤參考標記之一組影像、及置放於該卡盤上之該基體之該等相關聯基體參考標記需要的是低成本相機，例如單純的CCD相機。該組影像拍攝完成後，能夠進行計算以測定該基體相對於該列印頭的位置(每當一新基體已置於該卡盤上之後便進行此拍攝，較佳的是以同時操作該至少兩個相機之一單次閃光來拍攝)。這可非常快速地完成。因為介於該至少兩個基體參考標記之間的距離、及介於該至少兩個卡盤參考標記之間的距離可能很可觀，典型為公分等級，例如大到120 cm，使用一起將該基體整個實質覆蓋之多個相機來測定該基體相對於該卡盤的位置。由於介於該至少兩個相機之諸個別相機之間的距離較大，該基體與該卡盤之相對位置測定之準確度可以非常良好，即使是利用一低成本相機來測定也很良好。憑藉一低成本相機，該準確度之門檻值可小於50微米。憑藉具有一更好CCD感測器之一稍微改良型CCD相機，該準確度可大幅改善，而且典型為小於5微米。
其次，本發明之各項實施例將會參照圖式中所示之一實例來論述。
圖式展示內含本發明各項實施例之一噴墨列印系統之一實例。應知，亦可獨立應用此等實施例，而且本發明並不受限於圖式中所示之實例。下文將會說明各項實施例，藉此，參考數字符號將會用於查找圖式。參考數字符號在本文中乃是為了闡明而使用，並非具有一限制效應。一實施例亦可採用一與圖式中所示實例不同之方式來實施。
概括而言，本揭露係有關於一噴墨列印系統10，其被組配來在基體W上噴墨液體材料圖型，該等基體各具有一長度與一寬度，或替代地具有一直徑。噴墨列印系統10之優點已在發明內容中論述，這裡有參照到發明內容的論述。圖1中展示一噴墨列印系統10之一實例。
各基體W包括有彼此以比該基體之該長度、該寬度及該直徑其中一者之至少一半更大之一距離相隔之至少兩個基體參考標記W1 、W2 。如發明內容中所解釋，一基體參考標記可以是塗敷至該基體之一基標。替代地，一基體參考標記亦可以是該基體之一結構化特徵，諸如該基體之一轉角、或該基體之表面上之一結構化特徵。
該系統包括有上可置放一基體W之至少一個卡盤14。各卡盤14具有一長度與一寬度，或替代地具有一直徑，並且包括有至少兩個視覺化卡盤參考標記F1 、F2 。至少兩個視覺化卡盤參考標記F1 、F2 乃彼此以比該卡盤之該長度、該寬度或該直徑其中一者之至少一半更大之一距離相隔。
卡盤14上基體W之置放將藉由一基體裝卸系統來自動進行，諸如一基體拾取與置放總成，其被組配來拾起所供應之基體W，並且將拾起之基體W置放於噴墨列印系統10之至少一個卡盤14上。為達此目的，該基體裝卸系統可包括有被組配來拾起單一基體W之至少一個吸取頭。該基體裝卸系統可能噴墨列印系統10之一部分，但不必然如此。該基體裝卸系統可予以各別供應，並且可相鄰該噴墨列印系統10而置，舉例而言，噴墨列印系統10旁邊或部分位於其上面。
噴墨列印系統10更包含有至少一個噴墨列印頭16，其包括有至少一個噴嘴，其中該至少一個噴嘴被組配來在該噴嘴因一控制信號而受射擊時將液體排洩。藉由該噴嘴所排洩之液體微滴其形式可以是一微滴或一連續流。該列印動作總成亦包含有一列印動作總成18、20，其支撐至少一個卡盤14及至少一個噴墨列印頭16其中至少一者，以使得可利用藉由至少一個列印頭16所排洩之液體，覆蓋至少一個卡盤14上之一二維列印區。該列印動作總成可被組配來順著X與Y兩方向，相對於卡盤14移動至少一個列印頭16。這可藉由僅移動列印頭16、或藉由僅移動卡盤14而生效。替代地，該相對X- Y-移動亦可藉由順著X方向移動列印頭16並藉由順著Y方向移動卡盤14而生效，反之亦然。該列印動作總成亦可被組配來沿著垂直於卡盤14之支撐表面延伸之一Z軸旋轉該卡盤。
在一實施例中，各噴墨列印頭16包括有複數個噴嘴。在圖1所示之實例中，該列印動作總成包括有順著一Y方向延伸之兩個導件18，該等導件上皆與卡盤14連接之工作台19可沿著Y方向移動。此實例中所示之列印系統10包括有順著一X方向在第一導件18上方橫向延伸之一門座21。門座21包括有一第二導件20，一載運器23可於該第二導件上沿著X方向移動。載運器23攜載至少一個列印頭16。順著X與Y方向之組合式移動提供以藉由至少一個列印頭16所排洩之液體來覆蓋一二維區域之可能性。在一替代實施例中，該等卡盤可固定住，而門座21可順著Y方向移動。在又另一替代實施例中，至少一個列印頭16可固定住，而卡盤14可順著X與Y兩方向移動。卡盤14亦可繞著Z軸旋轉，以將該列印頭之一主方向與一基體之一主方向、或與該基體上之一圖型或結構對準。替代地或另外，至少一個列印頭16可繞著一Z軸以可旋轉方式裝配，以將列印頭16之一主方向與一基體邊緣之一主方向、或與該基體上之一圖型或結構對準。各種實施例中的卡盤14數量可以不同。圖1之實施例展示單一卡盤14。然而，具有超過一個卡盤14之實施例也可行。
列印總成10包括有一電子控制器總成22、24，其被組配來產生用以射擊該至少一個噴嘴，並且被組配來控制列印動作總成18、20而用於相對於至少一個卡盤14定位至少一個列印頭16，以使得該液體憑以相對於該卡盤沉積之定位變化小於一第一門檻值。該定位變化舉例而言，乃是以微米為單元所表達之一定量長度。將會清楚可知的是，電子控制器總成22、24可包括有彼此連通之各種電子控制器單元。舉例而言，列印頭16可具有其自有的控制器單元22，該控制器單元產生用於射擊該等噴嘴之控制信號。該列印動作總成可具有一或多個電子控制器單元，舉例而言，就各驅動機具有一個控制器單元。一主控制器24可與各種驅動控制器及列印頭控制器22通訊，以協調該各種驅動控制器及列印頭控制器22。
至少一個卡盤14之各參考標記F1 、F2 與一相關聯相機26相關聯，該相關聯相機乃指向該相關聯卡盤參考標記F1 或F2 。各相機26具有一二維相機像素矩陣。該相機26之各像素具有一像素坐標。相機26可以是相對單純且低成本的CCD相機。
圖2展示具有兩個相關聯相機26之一卡盤14的一示意立面圖。該圖式清楚展示相機26乃定位於卡盤14上面，用以各拍攝該組影像之一影像I1 、I2 。該相機之像場可相對較小，並且恰恰大到足以包括有單一基體參考標記W1 或W2 、及一相關聯卡盤參考標記F1 或F2 。圖3中展示上有置放一基體W之一卡盤14的一俯視圖。圖3展示藉由兩個相關聯相機26所拍攝之兩個影像I1 、I2 之邊界。圖3亦展示的是，卡盤14包括有在一邊界B內延伸之一置放區。邊界B可以是卡盤14之一上平坦面上之一虛擬邊界。換句話說，各卡盤14具有上可置放一基體W之一實質平坦上表面。於該平坦表面內，一特定區域乃指定為該置放區。該置放區可受到一邊界B所約束，該邊界可看不見，並且可不藉由卡盤14之任何結構化特徵來界定。其可以恰恰是裡面必須藉由該基體裝卸系統來置放基體W之虛擬邊界B。
與一卡盤參考標記F1 或F2 相關聯之各相機26在一基體W已置放於該卡盤14之該置放區中或上時，亦與一相關聯基體參考標記W1 或W2 相關聯，原因在於一該相機26所拍攝之一影像I1 、I2 包括有一相關聯卡盤參考標記F1 或F2 及一相關聯基體參考標記W1 或W2 。
視覺化卡盤參考標記F1 、F2 舉例而言，可設置為位在卡盤表面上之基準，如可參照圖3。不同卡盤其參考標記之方位與定位可能不同。該等參考標記舉例而言，可定位於該置放區之邊界B上。對於圓形基體，參考標記卻也可設置於單一圓形邊界線B上。邊界線B之直徑將會稍微大於一待處理圓形基體之直徑。當一基體W置放於卡盤14上時，這導致卡盤參考標記F1 、F2 直接相鄰於該基體之基體邊緣而置。
類似的是，設置於基體W上之基體參考標記W1 、W2 可依照各種組態而置。最佳的是，基體參考標記W1 、W2 乃搭配卡盤14上卡盤參考標記F1 、F2 之組態而置。基體參考標記W1 、W2 舉例而言，可沿著一基體邊緣We1 、We2 而置。
將會清楚可知的是，視覺化卡盤參考標記F1 、F2 及基體參考標記W1 、W2 有許多可行變例。卡盤參考標記F1 、F2 及相關聯基體參考標記W1 、W2 兩者的數量只要是二或二以上便可改變，也可改變此類參考標記F1 、F2 、W1 、W2 之位置。
上述控制器總成22、24被組配來控制至少兩個相機26，以每當一基體W已置放於卡盤14上便拍攝一組影像。各相機26拍攝該組影像之一單張影像I1 、I2 。該組影像之各單張影像I1 、I2 包括有一相關聯卡盤參考標記F1 或F2 及一相關聯基體參考標記W1 或W2 。
另外，控制器總成22、24被組配來藉由就該組影像之各影像I1 、I2 偵檢該卡盤參考標記F1 、F2 與該相關聯相機26之該等相機像素坐標相對的位置，就各組影像測定卡盤14相對於至少兩個相機26的位置。 再者，控制器總成22、24被組配來藉由就該組影像之各影像I1 、I2 偵檢該基體參考標記W1 、W2 與該相關聯相機之該等相機像素坐標相對的位置，就各組影像測定基體W相對於相機26的位置。
基於這兩個位置測定，控制器總成22、24被組配來就各組影像以小於一第二門檻值之一準確度，來計算相對於卡盤參考標記F1 、F2 且從而相對於卡盤14之基體位置。此準確度乃是舉例而言，以微米為單位所表達之一定量長度。基於此相對位置，控制器總成22、24被組配來隨後定時至少一個列印頭16之該至少一個噴嘴之射擊，以及控制列印動作總成18、20之移動，以使得噴墨列印頭16所排洩之液體乃以比第一與第二門檻值之總和更小之一定位變化定位於基體W上。
在一實施例(圖3中展示其一實例)中，卡盤參考標記F1 、F2 其中至少一者具有界定一長度及一方向之一形狀。該形狀之尺寸乃使得一相關聯相機26之複數個像素涉及在影像I1 、I2 中形成該卡盤參考標記F1 、F2 之一表示型態。肇因於一相關聯相機26之複數個像素偵檢一卡盤參考標記之形狀，並且因為卡盤參考標記F1 、F2 在該卡盤上之尺寸及位置對該電子控制器乃屬固定且已知，甚至可由所拍攝該組影像之一單張影像I1 、I2 測定一卡盤參考標記F1 、F2 與一晶圓參考標記W1 、W2 之中相對距離。憑藉影像I1 、I2 中卡盤參考標記F1 、F2 之方向有關的知識，基體W相對於該等卡盤參考標記之位置可順著X與Y方向、及順著旋轉性Z方向兩者，藉由僅使用兩個卡盤參考標記F1 、F2 來測定。
在一實施例中，該第一門檻值等於或小於5微米。憑藉符合此要求之一列印動作總成18、20，該噴墨列印系統能夠以一可重複精密度列印基體上之圖型。舉例而言，對於光伏打電池之生產，此第一門檻值能夠取得良好品質之PV電池。
在一實施例中，第二門檻值等於或小於50微米，更佳為等於或小於5微米。此準確度能夠生產上以如本文中所揭示之一噴墨列印系統列印導引軌跡圖型之光伏打電池。
在一實施例(圖3中展示其一實例)中，噴墨列印系統10可被組配用於處理具有四個基體邊緣部分We1 、We2 、We3 、We4 之矩形基體W。兩個基體邊緣部分We1 、We3 順著一第一方向平行並延伸，而另兩個基體邊緣部分We2 、We4 亦順著一第二方向平行並延伸。該第一與該第二方向實質正交。在此實施例中，該置放區實質為矩形，並受到平行於該等基體邊緣部分延伸之四條虛擬邊界線B所約束。至少兩個卡盤參考標記F1 、F2 乃定位於該等邊界線上。矩形基體舉例而言，可用於生產由Si製造之光伏打電池。在圖未示之一替代實施例中，待處理基體可為圓形，並且具有單一基體邊緣We 。在此實施例中，該置放區乃受到單一圓形邊界線所約束。至少兩個卡盤參考標記F1 、F2 乃定位於該單一邊界線上。圓形基體舉例而言，乃用於生產晶片及LED或MEMS。應知，圓形一詞包括有例如實質圓形但舉例而言，具有位在圓周邊緣、或一圓形邊緣(其一段為直線)內之一凹口的基體。此類特徵可用於能夠在各種程序步驟期間旋轉地定向該圓形基體。
憑藉這最後兩個實施例，卡盤參考標記F1 、F2 乃定位於邊界線B上，卡盤參考標記F1 、F2 將會相對地接近於基體邊緣We1 、We2 、We3 、We4 。在一實施例中，相關聯基體參考標記W1 、W2 亦可相對地接近於基體邊緣We1 、We2 、We3 、We4 而置。所以，彼此相關聯而形成一對(將會拍攝其一影像I1 、I2 )之各卡盤參考標記及基體參考標記F1 、W1、F2 、W2 乃相對地接近在一起，以使得拍攝影像I1 、I2 之相關聯相機26的視場可以很小。具有一小視場之相機需要少量像素，且成本因此較低。
在一項實施例中，各卡盤可包括有至少三個卡盤參考標記F1 、F2 、F3 ，以及各基體可包括有各與至少三個卡盤參考標記F1 、F2 、F3 之一相關聯者相關聯之至少三個基體參考標記W1 、W2 、W3 。憑藉卡盤14上之三個參考標記F1 、F2 、F3 、及該基體上之三個相關聯參考標記W1 、W2 、W3 ，順著X方向及順著Y方向兩者之相對位置、以及順著Z方向之相對旋轉方位甚至可用包括有恰恰三個影像之一組影像來更準確地測定。較佳的是，介於卡盤參考標記F1 、F2 、F3 之間的距離、及從而還有介於相關聯基體參考標記W1 、 W2 、W3 之間的距離乃儘可能地大，而且等級為基體W之長度、寬度或直徑。卡盤參考標記F1 、F2 、F3 之間的距離愈大，便可更準確地進行基體W相對於卡盤14之位置測定。
在圖1中有展示一實例之一實施例中，各噴墨列印頭16可與固定連接至相關聯噴墨列印頭16之一校準相機30相關聯。校準相機30可被組配來測量相關聯噴墨列印頭16所排洩之一液體量在至少一個卡盤14其中一者上、或置於此卡盤14上之一基體W上的位置。得有效測定該液體量相對於卡盤14之的位置，以便為了校準該系統之目的，而測定噴墨列印頭16相對於卡盤14的位置。可在該系統保養之後、或大量基體W已處理之後進行此一校準，其中利用該校準相機對該位置之該測量具有小於一第三門檻值之一準確度。此準確度亦為一定量長度，舉例而言，乃以微米為單位來表達。
在一實施例中，該第三門檻值可等於或小於5微米。明確非意欲的是，該校準乃是在各及每個基體W已藉由噴墨列印系統10處理之後進行。該液體量舉例而言，可以是用以在卡盤14或基體W上形成一液跡之一或多個液體微滴或一連續液流。
此一校準相機30有助於非常精確地測定該系統之一列印頭16相對於該系統之一卡盤14的位置。因為此校準舉例而言，僅必須在保養該列印頭16之後、或已處理數千個基體W之後不久進行一次，其對於該噴墨列印系統之生產容量幾乎沒有負擔。
在圖式中有展示一實例之一實施例中，各相機26可具有一相關聯環形光源32，其具有與相關聯相機26之一攝影軸C共線之一中央軸C。環形光源32將光指向一相關聯卡盤標記參考F1 、F2 。
相機26之環形光源32以沒有不需要的影子之一均勻方式，在具有基體W之卡盤14上發出光。這有益於藉由與環形光源32相關聯之相機26所拍攝之影像I的品質。
本發明亦提供一種用於在基體W上噴墨液體材料圖型之方法。該方法包括有： -   提供根據本發明一噴墨系統10； 以及就各基體W之處理重複以下步驟： -                    拾起一基體W並在該卡盤14上置放一基體； -                    控制該卡盤14之至少兩個相機26以拍攝一組影像，至少兩個相機26之各相機26拍攝該組影像之一單張影像I1 、I2 ，其中該組影像之各單張影像I1 、I2 包括有一相關聯卡盤參考標記F1 或F2 及一相關聯基體參考標記W1 或W2 ； -                    藉由就該組影像之各影像I1 、I2 偵檢該卡盤參考標記F1 、F2 與該相關聯相機26之該等相機像素坐標相對的位置，測定卡盤14相對於至少兩個相機26的位置；以及 -                    藉由就該組影像之各影像I1 、I2 偵檢該基體W之一基體參考標記W1 、W2 與該相關聯相機26之該等相機像素坐標相對的位置，測定基體W相對於至少兩個相機26的位置； -   以小於該第二門檻值之一準確度使用這兩個位置測定來計算相對於卡盤參考標記F1 、F2 且從而相對於卡盤14之基體位置，並且基於該相對位置，隨後定時至少一個列印頭16之該至少一個噴嘴之射擊，以及以小於該第一門檻值之一定位變化來控制列印動作總成18、20之移動，以使得噴墨列印頭16所排洩之該液體乃以比該第一與該第二門檻值之總和更小之一定位變化定位於基體W上。
如以上所解釋，該方法可用一較低成本相機總成來進行。可將大量基體以一非常高的準確度來處理，但不需要頻繁校準該系統，因為相機26相對於卡盤14的位置與基體W相對於卡盤14之相對位置測定無關。按卡盤14，光伏打電池之基體產量典型可以是每分鐘每個卡盤至少四個基體。這意味著大型基體(例如尺寸為120 x 60 cm之基體)之生產容量可以是每卡盤14每小時4*60 = 240個基體。憑藉根據本發明之噴墨列印系統及方法，花在校準該系統所需的時間得以減到最小，因為相機26相對於該列印動作總成及噴墨列印頭16的確實位置與基體W相對於卡盤14的位置測定準確度無關。當噴墨列印頭16或該列印動作總成完成維修時，便必須進行校準，因為這些部件之間的相對位置對於能否在生產期間於該基體上準確地沉積噴墨列印液體至關重要。此類維修並非很常發生，因此，大量基體可一個接著一個來處理，不會對校準動作造成任何時間損失。可能需要校準之另一理由可以是舉例而言例如室溫之環境條件變化。
在一實施例中，該第一門檻值等於或小於5微米，而該第二門檻值等於或小於50微米，較佳為等於或小於5微米。憑藉此類門檻，舉例而言，可用足以取得好品質PV電池之精密度來列印PV電池上的軌跡。對於噴墨列印系統10之其他應用，其他門檻值可能可行。
在一實施例中，其中噴墨列印系統10包括有固定連接至相關聯噴墨列印頭16之一校準相機30，該方法可包括有在該系統保養之後、或已處理大量基體之後所進行之一校準操作。此類校準操作可包括有： -     測定一該噴墨列印頭16及一該卡盤14，其相對位置必須予以校準； -     將噴墨列印頭16定位於卡盤14上面，其相對位置必須予以校準； -     將一液體量從卡盤14上、或置放於該卡盤14上之一基體W上之噴墨列印頭16排洩； -     啟動固定連接至噴墨列印頭16之校準相機30； -     利用校準相機30進行一測量，而以小於該第三門檻值之一準確度，測定藉由相關聯噴墨列印頭16所排洩之該液體量相對於卡盤14的位置，更特別的是相對於卡盤14之視覺化卡盤參考標記F1 、F2 的位置；以及 -     以該測量為基礎，就校準之目的，測定噴墨列印頭16相對於卡盤14的位置。
在本實施例之精心說明中，該第三門檻值可等於或小於5微米。肇因於一校準相機之存在，即使已為了保養而卸除至少一個列印頭，或當數千個基體W已處理完成時，仍得以確保噴墨列印系統10維持準確且精確。
在包括有一校準步驟之方法之一實施例中，為了在從相關聯噴墨列印頭16排洩之液體量的位置上利用該校準相機進行一測量所排洩之液體量可以是至少一個液滴、或可以是至少一條液跡。
為了使測定基體W相對於該卡盤的位置所耗的時間減到最短，有效益的是，電子控制器總成22、24被組配用於在必須拍攝一組影像時，同時啟動該系統之各別相機26。如此，在一實施例中，該方法包括有同時拍攝各組影像之影像I1 、I2 。
上述各項實施例可予以彼此獨立實施，並且可依照各種方式彼此組合。本實施方式內容及申請專利範圍中使用的參考數字符號並未限制此等實施例及申請專利範圍之說明，而是僅為了闡明而使用。
10‧‧‧噴墨列印系統14‧‧‧卡盤16‧‧‧噴墨列印頭18‧‧‧列印動作總成19‧‧‧工作台20‧‧‧第二導件21‧‧‧門座22、24‧‧‧電子控制器總成23‧‧‧載運器26‧‧‧相機30‧‧‧校準相機32‧‧‧環形光源F1~F2‧‧‧視覺化卡盤參考標記I1~I2‧‧‧影像W‧‧‧基體We1~We4‧‧‧基體邊緣部分W1~W2‧‧‧基體參考標記
圖1展示內有實施本發明各項實施例之一噴墨列印系統之一實例的一透視圖； 圖2展示具有兩個相關聯相機之一卡盤的一示意立面圖； 圖3展示圖2之噴墨列印系統的俯視圖。
10‧‧‧噴墨列印系統
14‧‧‧卡盤
16‧‧‧噴墨列印頭
18‧‧‧列印動作總成
19‧‧‧工作台
20‧‧‧第二導件
21‧‧‧門座
22、24‧‧‧電子控制器總成
23‧‧‧載運器
26‧‧‧相機
30‧‧‧校準相機
32‧‧‧環形光源

Claims (16)

  1. 一種噴墨列印系統，其組配來在基體上噴墨形成液體材料圖型，該等基體各具有一長度與一寬度，或替代地具有一直徑，其中各基體包括有彼此以比該基體之該長度、該寬度或該直徑之至少一半更大之一距離相隔之至少兩個基體參考標記，該噴墨列印系統包括有：上可置放一基體之至少一個卡盤，各卡盤具有一長度與一寬度，或替代地具有一直徑，並且包括有彼此以比該卡盤之該長度、該寬度或該直徑之至少一半更大之一距離相隔之至少兩個視覺化卡盤參考標記；包括有至少一個噴嘴之至少一個噴墨列印頭，該至少一個噴嘴組配來在該噴嘴藉由一控制信號擊發時排出液體；一列印動作總成，其支撐該至少一個卡盤及該至少一個噴墨列印頭中之至少一者，以使得可利用該至少一個列印頭所排出之液體，覆蓋該至少一個卡盤上之一個二維列印區；一電子控制器總成，其組配來產生用於使該至少一個噴嘴擊發之控制信號，並且組配來控制該列印動作總成用於相對於該至少一個卡盤定位該至少一個列印頭，以使得該液體憑以相對於該卡盤沉積之定位變化小於一第一臨界值；其中：該至少一個卡盤之各參考標記與一相關聯相機相關 聯，該相關聯相機乃指向該相關聯卡盤參考標記，各相機具有一個二維相機像素矩陣，各像素具有一像素坐標；各卡盤包括有在一邊界內延伸之一置放區；當一基體已置放於該卡盤之該置放區中或上時，與一卡盤參考標記相關聯之各相機亦與一相關聯基體參考標記相關聯，其中一該相機所拍攝之一影像包括有一相關聯卡盤參考標記及一相關聯基體參考標記；該控制器總成組配來進行下列動作：控制該至少兩個相機以每當一基體置放於該卡盤上便拍攝一組影像，其中各相機拍攝該組影像之一單張影像，其中該組影像之各單張影像包括有一相關聯卡盤參考標記及一相關聯基體參考標記；藉由就該組影像之各影像檢測該卡盤參考標記與該相關聯相機之相機像素坐標相對的位置，就各組影像判定該卡盤相對於該至少兩個相機的位置；以及藉由就該組影像之各影像檢測該基體參考標記與該相關聯相機之該等相機像素坐標相對的位置，就各組影像判定該基體相對於該至少兩個相機的位置；就各組影像以小於一第二臨界值之一準確度使用這兩個位置判定結果來計算相對於該等卡盤參考標記且從而相對於該卡盤之基體位置，並且基於該相對位置，隨後定時該至少一個列印頭之該至少一 個噴嘴之擊發，以及控制該列印動作總成之移動，以使得該噴墨列印頭所排出之該液體以比該第一與該第二臨界值之總和更小之一定位變化定位於該基體上。
  2. 如請求項1之噴墨列印系統，其中該等卡盤參考標記中之至少一者具有界定一長度及一方向之一形狀，其中該形狀之尺寸使得一相關聯相機之多個像素涉及在該影像中形成該卡盤參考標記之一表示型態。
  3. 如請求項1或2之噴墨列印系統，其中該第一臨界值等於或小於5微米。
  4. 如請求項1或2之噴墨列印系統，其中該第二臨界值等於或小於50微米，較佳為等於或小於5微米。
  5. 如請求項1或2之噴墨列印系統，其中該系統組配來用於處理具有四個基體邊緣部分之矩形基體，該等基體邊緣部分中之兩個平行並沿著一第一方向延伸，並且該等基體邊緣部分中之另外兩個平行並沿著一第二方向延伸，其中該第一與該第二方向實質正交，其中該置放區實質為矩形，並且受平行於該等基體邊緣部分延伸之四條邊界線所約束，其中該至少兩個卡盤參考標記乃定位於該等邊界線上。
  6. 如請求項1或2之噴墨列印系統，其中待處理的該等基體為圓形，並且具有單一基體邊緣，其中該置放區受單一圓形邊界線所約束，其中該至少兩個卡盤參 考標記定位於該單一邊界線上。
  7. 如請求項1或2之噴墨列印系統，其中各卡盤包括有至少三個卡盤參考標記，以及其中各基體包括有各與該三個卡盤參考標記中之一相關聯者相關聯之至少三個基體參考標記。
  8. 如請求項1或2之噴墨列印系統，其中各噴墨列印頭與一校準相機相關聯，該校準相機固定連接至該相關聯噴墨列印頭，並且組配來測量該相關聯噴墨列印頭排洩在該至少一個卡盤中之一者上、或定位於該卡盤上之一基體上之一液體量的位置，其中該液體量之該位置之該測量乃相對於該卡盤實施，以便就該系統保養之後、或大量基體已處理之後該系統待進行校準之目的，判定該噴墨列印頭相對於該卡盤的位置，其中利用該校準相機對該位置之該測量具有小於一第三臨界值之一準確度。
  9. 如請求項8之噴墨列印系統，其中該第三臨界值等於或小於5微米。
  10. 如請求項1或2之噴墨列印系統，其中各相機具有一相關聯環形光源，其具有與該相關聯相機之一攝影軸共線之一中央軸，其中該環形光源將光指向一相關聯卡盤參考標記。
  11. 一種用於在基體上噴墨形成液體材料圖型之方法，該方法包括有：提供如請求項1至10中任一項之一噴墨列印系統；以及就各基體之處理重複以下步驟： 拾起一基體並在該卡盤上置放一基體；控制與該卡盤相關聯之該至少兩個相機以拍攝一組影像，該至少兩個相機中之各相機拍攝該組影像中之一單張影像，其中該組影像中之各單張影像包括有一相關聯卡盤參考標記及一相關聯基體參考標記；藉由就該組影像中之各影像檢測該卡盤參考標記相對於該相關聯相機之相機像素坐標的位置，判定該卡盤相對於該至少兩個相機的位置；以及藉由就該組影像中之各影像檢測該基體之一基體參考標記相對於該相關聯相機之該等相機像素坐標的位置，判定該基體相對於該至少兩個相機的位置；以小於該第二臨界值之一準確度使用這兩個位置判定來計算相對於該等卡盤參考標記且從而相對於該卡盤之基體位置，並且基於該相對位置，隨後定時該至少一個列印頭之該至少一個噴嘴之擊發，以及以小於該第一臨界值之一定位變化來控制該列印動作總成之移動，以使得該噴墨列印頭所排出之該液體以比該第一與該第二臨界值之總和更小之一定位變化定位於該基體上。
  12. 如請求項11之方法，其中該第一臨界值等於或小於5微米，以及其中該第二臨界值等於或小於50微米，較佳為等於或小於5微米。
  13. 如請求項11或12之方法，其中該噴墨列印系統包括有請求項8或9之噴墨列印系統中所述之特徵，以及其中該方法包括有該系統保養之後、或大量基體 已處理之後進行之一校準操作，其中該校準操作包括有下列動作：判定一該噴墨列印頭及一該卡盤，其相對位置必須予以校準；將相對位置必須校準之該噴墨列印頭定位於該卡盤上面；將一液體量從該噴墨列印頭排洩到該卡盤上、或置放於該卡盤上之一基體上；致動固定連接至該噴墨列印頭之該校準相機；利用該校準相機進行一測量，而以小於該第三臨界值之一準確度，判定由該相關聯噴墨列印頭所排出之該液體量相對於該卡盤的位置，更特別的是相對於該卡盤之該等視覺化卡盤參考標記的位置；以及以該測量為基礎，就校準之目的，判定該噴墨列印頭相對於該卡盤的位置。
  14. 如請求項13之方法，其中該第三臨界值等於或小於5微米。
  15. 如請求項13之方法，其中所排出之待以該校準相機進行一測量之該液體量為至少一個液體微滴或至少一條液跡。
  16. 如請求項11或12之方法，其中各組影像之該等影像是同時拍攝的。
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