TWI810096B - 噴墨印表機 - Google Patents
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Abstract
本揭示內容提供了一種高精度測量系統，以用於快速、準確地判定相對於沉積目標基板的沈積源的高度。在一實施方式之中，工業印表機的兩個傳送路徑中的每一者安裝有一攝影機和高精度感測器。攝影機係用於實現介於分離運輸軸之間的定位，並且高精度感測器的位置均係根據xy位置而精確地被判定。其中一個高精度感測器係用於測量沉積源的高度，另一個高精度感測器係測量目標基板的高度。識別這些感測器之間的相對z軸位置以提供沈積源和目標基板兩者的精確z座標識別。本發明所揭示的實施方式允許動態、即時、高精度的高度測量，以達到微米或次微米的準確度。
Description
相關申請案之交叉參考：本申請案主張以下各者之權益：題為「列印與製造系統中的精準位置調準、校正與測量(Precision Position Alignment,Calibration,And Measurement In Printing And Manufacturing Systems)」的以第一發明人David C.Darrow名義於2017年12月21日申請的美國實用專利申請案第15/851419號；及題為「列印與製造系統中的精準位置調準、校正與測量(Precision Position Alignment,Calibration And Measurement In Printing And Manufacturing Systems)」的以第一發明人David C.Darrow名義在2017年2月15日申請的美國臨時專利申請案第62/459402號。此等申請案中之每一者係以引用的方式而併入本文之中。本申請案亦以引用的方式併入以下文獻：(1)題為「列印的墨水滴量測量和控制沉積流體於精準公差內的技術(Techniques for Print Ink Droplet Measurement and Control to Deposit Fluids Within Precise Tolerances)」的以第一發明人Nahid Harjee名義作為申請案在2014年7月24申請的美國專利第9352561號(USSN 14/340403)；(2)題為「具有提高速度和準確性之用於永久層的陣列印刷之技術(Techniques for Arrayed Printing of a Permanent Layer with Improved Speed and Accuracy)」的以第一發明人Michael Baker名義作為申請案在2015年6月30日申請的美國專利公開案第20150298153號(USSN 14/788609)；及(3)題為「使用半色調以控制厚度的墨劑為主的層製造(Ink-Based Layer Fabrication Using Halftoning To Control Thickness)」的以第一發明人Eliyahu Vronsky名義作為申請案在2014年8月12日申請的美國專利第8995022號。
本發眀有關於列印與製造系統中的精準位置調準、校正與測量。
印表機可用於各式各樣的工業製造程序，在其中可將液體印刷至基板上，然後經固化、乾燥或經其他方式處理以將「油墨(ink)」轉化為具有特別預期厚度的成品層(finished layer)，並將結構、電學、光學或其他特性賦予所製造產品。這些製造程序中的一些要求可能為非常精確，例如要求精確到微米分辨率或更佳的沉積材料的位置精度。作為一個示例，可以使用「房間大小(roomed-sized)」的工業噴墨印表機將液滴噴射至超過一米長和超過一米寬的基板上，其中程序將沈積一具有數百萬個各別「像素(pixel)」的特定層，該等像素將形成高清(HD)智慧型手機顯示器的一部分。以這種方式製造的每一層可具有嚴格的體積規格(例如，每像素50皮升)，如果不嚴格遵守則可能導致成品中的缺陷。此程序亦可用於沉積封裝體和其他可覆蓋許多微小電子或光學組件的巨觀尺度層，其中非常一致的厚度(且因此控制每區域的體積)也是需要的。取決於正在製造的特定產品，可以在單一大型基板上執行製造以形成一或多個產品，例如，可以使用單一大型基板來製造一個大型電子顯示器(例如，巨型高清電視螢幕)或是在製造期間從基板排列和切割的許多較小的產品(例如，一百個智慧型手機的高清顯示器)。
為了提供許多設計所需的高精度，印表機和其他類型的精密製造設備係經受精確的校正和調準過程，此校正和調準過程旨在確保材料沉積精確地發生在預期的地方。作為一個示例，分軸印表機通常具有移動基板的y軸傳送系統和移動列印頭(或其他組件，例如一或多個檢查工具，使用於固化的紫外光燈或其他類型的物件)的x軸傳送系統。典型地，這些不同的傳送路徑相對於印表機的參考框架係經過基於操作者的主觀解釋而辛苦地且手動地校正。一旦基板
經裝載，此基板通常也必須單獨對準印表機的位置參考系統。隨著時間的經過，傳送路徑和位置參考系統通常必須重新校正和重新對準，例如，由於各種偏移的原因。通常，製造設備必須脫離生產線並且需要艱苦、通常是高度手動程序的物理侵入。雖然分軸印表機的例子只是一個示例性的狀況，但它說明了在微型結構產品製造中實現精度所涉及的一些困難，例如停機時間和所需的手動程序限制了產品的生產量，但是通常是無法避免的。也就是說，即使製造所涉及的預期位置非微米等級，這可能轉化成無效或低質量的成品。
根據應用，精確測量和校正附加尺寸，諸如基板上方沉積源的高度(例如，通常為z軸)也是非常重要的。所描述的類型的製造設備典型地係經操作以盡可能快地執行沉積(同時保持精度)。對於分軸印表機而言，沉積通常係非常迅速地(on-the-fly)發生，亦即當墨滴噴出時，列印頭和基板相對於彼此移動，使得高度誤差轉化為液滴著陸位置的位置誤差。高度誤差可能並非微不足道的，例如，一些工業印刷系統可以具有十幾個或更多的列印頭，它們共同地支撐數千個噴嘴，每一噴嘴產生皮升級的液滴，這些液滴旨在具有非常精確的著陸位置。當認為每個列印頭可以具有稍微不同的高度或者是不平坦的噴嘴噴射板時，應瞭解的是，噴嘴的z軸高度的可變性可以阻止對液滴著落位置的精確控制，例如，在這樣的系統中，每一噴嘴的高度距離誤差通常直接地轉化為一液滴著陸位置誤差，此液滴著陸位置誤差通常為從該噴嘴產生的液滴的高度距離的20%或更多。
需要的是用於改善製造系統的校正能力的技術。理想情況下，這些技術將有助於更精確的校正，從而提高這些系統的精度。理想情況下，這些技術可以更快或甚至完全自動化地執行，實質地減少了校正所需的時間和精力。在工業印刷系統中，這些類型的改進將改善製造系統的正常運行時間，從而增加生產量並降低整體製造成本。本發明解決了這些需求並提供了進一步的
相關優點。
101:製造程序
103:沉積設備/製造設備
105:基板
107:基板
109:手機/數位裝置
111:高清電視/數位裝置
113:太陽能板/數位裝置
115:第一計算機圖像
117:非暫時性機器可讀媒體
118:第二非暫時性機器可讀媒體
119:印表機
121:製造設備
123:傳送模組
125:列印模組
127:處理模組
129:輸入負載鎖室
131:傳送腔室
133:大氣緩衝腔室
135:氣體外殼
136:傳送腔室
137:輸出負載鎖室
139:氮氣堆疊緩衝器
141:固化腔室
151:分軸印表機
153:支撐台/夾盤
155:支撐桿/導引件
157:基板
159:真空夾持器
161:雙箭頭
163:尺寸圖例
165:列印頭
167:噴嘴
169:雙箭頭
181:基板
183:電子產品
185:攝影機組件
187:對準標記
189:第一掃描/掃描路徑/條帶
191:第二掃描/掃描路徑/條帶
193:第一位置
194:位置
195:箭頭
201:分軸系統
203:第一傳送路徑
205:列印頭組件/列印頭支架
207:雙箭頭
209:第二傳送路徑
211:夾持器
213:雙箭頭
215:位置反饋系統/量尺標記/位置參考系統
217:感測器
219:位置反饋系統/經標記的膠帶/位置參考系統
221:感測器
223:列印頭
225:真空元件
227:第一感測器
229:第二感測器
231:印表機支撐台/夾盤
235:基準點
237:虛線
239:基板
241:雙箭頭
243:基準點
251:系統
253:上部攝影機
255:光罩
257:機械安裝件
259:光學路徑
261:支撐導引件
263:下部攝影機
265:光學路徑
301:第一方法
302:步驟
303:步驟
304:步驟
305:步驟
309:步驟
310:步驟
311:步驟
312:步驟
313:步驟
315:步驟
316:步驟
317:步驟
318:步驟
321:步驟
322:步驟
323:步驟
325:步驟
326:步驟
327:步驟
328:步驟
341:對準程序
343:步驟
345:步驟
346:步驟
347:步驟
348:步驟
351:步驟
352:步驟
353:步驟
356:步驟
357:步驟
359:步驟
361:步驟
362:步驟
363:步驟
364:步驟
365:步驟
368:步驟
369:步驟
371:步驟
372:步驟
373:步驟
374:步驟
376:步驟
378:步驟
381:步驟
383:步驟
384:步驟
385:步驟
386:步驟
401:操作方法
403:步驟
405:步驟
407:步驟
409:步驟
411:步驟
413:步驟
414:步驟
415:步驟
416:步驟
417:步驟
420:步驟
421:步驟
424:步驟
425:步驟
426:步驟
427:步驟
428:步驟
429:步驟
431:步驟
441:高度校正和測量系統
443:列印頭攝影機組件
445:夾持器攝影機組件
446:電子式控制自動對焦機構
447:同軸光源
448:分束器
449:光學路徑
450:光學路徑
451:光罩
451':光罩
455:列印頭
457:列印頭孔板
459:基板
461:雷射感測器/z軸雷射感測器/z軸高精度感測器
463:雷射感測器/z軸雷射感測器/z軸高精度感測器
464:角度
465:角度
467:塊規
468:主體
469:舌部
471:列印頭組件固定參考區塊/方法
472:基準點
473:步驟
475:步驟
477:步驟
478:步驟
480:步驟
481:步驟
483:步驟
485:步驟
487:步驟
488:步驟
491:步驟
492:步驟
493:步驟
495:步驟
497:步驟
498:步驟
501:製造設備
503:真空桿
505:印表機支撐台/夾盤
506:夾持器框架
507:雙箭頭
509:線性換能器
510:雙箭頭
511:浮動樞軸點
513:攝影機
515:光源
517:散熱器
521:光學軸位置
523:孔
525:高精度感測器
527:孔塊
528:塊規
529:校正塊
530:孔/突起
541:攝影機組件
543:攝影機
545:光源
547:散熱器
549:位置
551:透鏡
553:動力安裝件
554:L形桿
555:載具
556:光罩
557:調整螺絲
558:校正塊
559:孔/突起
561:透鏡組件
563:光學透鏡
567:對準/安裝螺絲
581:塊規
583:主體
585:舌部
587:夾緊螺絲
591:參考區塊
592:安裝板部分
593:目標板部分
594:拋光金屬板
595:孔
596:中心
597:孔
598:孔
h0:高度
h1:高度
h2:高度
h3:高度
h4:高度
h5:高度
h6:高度
h7:高度
h8:高度
h9:高度
h10:高度
v:液滴外觀速度指標
α:角度
[圖1A]示出了組裝線型式的生產程序，其中一系列基板105將具有藉由沉積設備103沉積在其上的一或多層材料以形成精密電性結構的一部分。應注意的是，僅描繪了一組沉積設備103，但實際上，可以有許多例如在此程序中更早或更晚來執行其它加工處理或沉積其他類型的材料、結構或膜的設備。一旦完成了每一基板的處理(諸如基板107)，其可被使用於形成一或多個電子產品的一部分(例如藉由非限制性示例，可為手機109、高清電視111、太陽能板113或其他結構體的一部分)。
[圖1B]為沉積設備的一種佈局或配置的平面示意圖，諸如可以用作圖1A的沉積設備。使用列印模組125來沉積與影印油墨(graphics ink)不同的液體(即「油墨(ink)」)，其將被處理(例如，藉由處理模組127)以形成一膜，該膜將成為如圖1A所示之精密電性結構的層之一。
[圖1C]示出了圖1B的印表機模組內的分軸印表機151的基本操作的平面圖。此印表機闡釋了一分軸機械系統。如所描繪，第一傳送系統(例如，夾持器系統)係沿著第一雙箭頭161所示的y軸方向而傳送基板157，而第二傳送系統係沿著第二雙箭頭169所示的x軸方向而傳送列印頭165。
[圖1D]示出了示例性基板181及其支撐的四個電子產品(183)的製造，每一電子產品具有許多微米或更小尺度的電學、光學或其他結構(未單獨顯示)。基板係沿著其長軸來回移動，同時一列印頭係在這樣的「掃描」之間移動(即，如箭頭195所示)，以便在示例性基板181的表面上印刷出油墨條帶(ink swath)。
[圖2A]示出了用於在諸如分軸印表機之類的分軸系統中提供精
確定位的機構和技術的一個實施方式。
[圖2B]示出了用於在分軸系統中提供精確定位的機構和技術的另一個實施方式。
[圖3A]示出了用於在製造設備中進行位置對準和校正的技術的流程圖。
[圖3B]示出了用於在分軸印表機中進行位置對準和校正的技術的流程圖。
[圖4A]示出噴墨印表機用於沉積將形成電子產品的層的材料的操作方法401之流程圖。
[圖4B]示出了用於在分軸系統中提供改進的精確定位校正和對準的機械和機電組件的一個實施方式。
[圖4C]說明了在圖4B中所描繪的組件一起使用的技術的流程圖，以在分軸製造及/或列印系統中提供自動及/或動態位置判定。
[圖5A]示出了夾持器系統與支撐台(或夾盤)的一個實施方式的立體圖，其中夾持器可在支撐台上移動。
[圖5B]示出了與列印頭組件結合使用的攝影機組件的立體圖。
[圖5C]示出了由圖5A和圖5B的組件的攝影機使用的光罩的特寫立體圖。
[圖5D]示出了在一個實施方式中用於雷射高度測量的校正標准或塊規(gauge block)的特寫立體圖。
[圖5E]示出了將安裝至夾持器系統或列印頭組件上的對準板或目標的特寫立體圖。
藉由參考以下的詳細描述，並且以配合隨附圖式的方式來閱讀，可以更佳地瞭解由所列舉的申請專利範圍所限定的申請標的。以下關於使得人們能夠構建和使用由申請專利範圍請求項所闡述的技術的各種實施例的一或多個特定實施方式的描述不旨在限制所列舉的申請專利範圍，而是為了舉例說明其應用。在不限制申請專利範圍的情況下，本揭示內容提供了用於定位判定以及用於精確製造的位置感測子系統的校正和對準的技術的若干不同示範例。作為完整且可重複的印刷製程的一部分，這些技術可以用於基板的一或多種產品的膜的自動化製造的實施。各種技術可以體現為用於執行這些技術的軟體，並以計算機、印表機或運行此類軟體的其他設備(或此設備的組件)的形式、或以工業印刷及/或製造系統(或此系統的組件)的形式來執行軟體以作為製造設備，或者可以體現為作為使用這些技術的結果所製造的電子或其他裝置的形式(例如，具有根據所描述的技術產生的一或多個層)。儘管呈現了具體示範例，但是本文所描述的原理也可被應用於其他方法、設備和系統。
本揭示內容提供了製造設備及/或印表機的部件的校正和對準的改進技術，以用於在這樣的設備或印表機中的一或多個維度中的精確位置測量，以及用於電子產品的一或多個層的相關製造。更具體而言，本文所揭示的裝置、方法、設備和系統提供了在製造系統及/或印表機中的校正和對準定位系統的改進的準確度和速度，從而促進在製造產品中的結構的沉積或加工的微米尺度或更佳的準確性。本文所揭示的技術提供了更快速、高度自動化、可重複的校正和對準程序，從而降低系統停機時間並顯著地提高製造產量。在一實施方式之中，這些技術提供了測量基板上方的沉積源的精確高度(例如，z軸高度)
的改進的、高度精確的動態裝置，從而進一步改善沉積材料中的位置精度。藉由提供這樣的準確性，所揭示的技術有助於生產更小、更密集、更可靠的設備，從而進一步加強朝向更小、更可靠且全功能電子產品的趨勢。所揭示的技術亦提供了進一步的相關優點。
在一實施方式之中，所揭示的技術被呈現為對準分軸傳送系統的改進方式。安裝至每一傳送路徑的成像系統或其他感測器係彼此對準(及/或共同參考框架，諸如一製造夾盤)，且一位置反饋系統係用於每一傳送路徑以提供精確的位置精度而驅動系統，進而實現微米尺度或更佳的位置判別。所揭示的技術有利地亦可選地為促進沉積基板和沈積材料源之間的微米尺度或更佳的高度判定(例如，z軸高度判定)，從而進一步提高位置精度。
在第二實施方式之中，所揭示的技術提供準確的z軸高度校正及/或位置判定系統，亦即，可以在不必手動式侵入製造設備的情況下使用此系統。這樣的系統可選地在沉積平面的上方和下方使用z軸感測器來識別共同參考框架，並且準確地測量沉積源在基板之上的絕對位置。在一實施例之中，基板上方的第一感測器測量感測器相對於基板的絕對高度，而基板下方的第二感測器用於測量第一感測器和沈積源(例如，印表機的一或多個列印頭)之間的高度差。這些技術可以被自動化並被使用於各式各樣的目的，例如調整列印頭位準及/或高度，並且另外調整列印或系統參數以消除潛在的誤差來源。
所揭示之各種技術的組件係可選地以任何期望的組合或排列而被使用。
應注意的是，在列印系統之中，特別是具有可互換列印頭及/或多個列印頭的列印系統中，高度判定可為重要的。也就是說，在精密製造系統之中，由於各種因素，噴嘴孔(例如列印頭噴射板)與一基板表面之間的高度可相異達數十微米或更多。由於液滴噴射通常係使用列印頭和基板之間的相對運動
而執行，所以這種差異將導致液滴著陸位置的誤差達數十微米或更多，從而降低了期望的位置精度。本文提供的一些技術的一個顯著優點為，藉由提供相對於基板表面的噴嘴高度的更準確、快速的判定，可以修正此誤差，從而實現更加精確的液滴放置(這有利於製造優點，例如上文引用之參考文獻所述)。應注意的是，在了解高度和高度變化的情況下，在這樣的系統中，可以使用許多技術來降低誤差。例如，列印頭可被手動地或自動地調整高度或位準；此外，在一些實施方式之中，誤差可以藉由軟體的使用而被補償，例如藉由調整預先規劃的列印參數(諸如噴嘴定時、液滴速度、液滴波形)。基於對使用所描述的對準和校正以及高度測量技術應用於高度及/或位置的理解，本文揭示的技術係用於降低噴嘴位置誤差、噴嘴到基板的高度誤差、基板位置誤差、刻度誤差、產品偏斜誤差等的任何誤差。所描述的技術對於工業製造及/或印刷應用特別有用，其中重要的是在微觀尺度上具有精細的顆粒定位精度(例如，至10微米或更佳的分辨率)，以允許精確的特徵製造及/或沉積物質之沈積。
在一實施例之中，使用至少一光學裝置來對準和校正至少兩個不同的傳送路徑方向，以提供相對於基板及/或製造夾盤的微米或接近微米分辨率與x、y位置精確度。這樣的裝置可包括一或多個攝影機，其產生使用於將每一傳送路徑校正至共同參考點的高分辨率數位圖像。可選地，亦可使用一位置反饋系統(成像或非成像)以允許在每一傳送軸方向中進行傳送路徑驅動校正，以便在每一傳送路徑方向上提供微米或接近微米分辨率的位置精度(例如，在諸如下文中描述的示例性列印系統的分軸系統中，兩個傳送路徑係光學地對準原點，並且一位置反饋系統係用於每一傳送路徑以確保精確的傳送路徑發展)。一第二裝置接著可選地被使用於z軸校正和位置感測。此第二裝置相對於經校正的x、y位置的任何位置偏移將被識別，以允許在相對於製造基板的夾盤的任何點處的z軸高度判定。在一實施方式之中，因為沈積源相對於第二裝置可能處在不同的
高度(或未對準)，所以可藉由合適的程序來導出高度，例如藉由(a)測量介於第一z軸測量系統之間的高度差，此第一z軸測量系統係位於製造表面之上；(b)使用位於製造表面之下的第二z軸測量系統來測量介於第一z軸測量系統和沈積材料源(例如，一列印頭或特定列印頭噴嘴)之間的任何高度差；及(c)校正第一z軸高度判定系統以將其匹配至或將其歸零至一已知的座標參考系統。正如所說明，這種能力以及在系統操作過程中以非侵入方式重新測量高度的能力可以被依靠以提供具有深遠影響的動態高度測量。例如，當列印頭或其他製造工具被交換時，沉積源高度可被立即地、自動地且動態地重新測量，從而顯著地改善系統正常運行時間。這些測量可以自動地綁定到精確的座標系統的事實亦降低了人為操作的主觀性所產生的誤差，從而提供了更準確的結果。
精確地了解介於沉積源與基板表面之間的高度可被使用於以精確的精度修正沉積位置。如上文所述，各種誤差/差異將降低包括改變源(例如列印頭)高度、對準或水平，改變基板高度或位置，改變源驅動訊號(例如噴嘴驅動訊號)進而改變噴射速度(亦即，從而修正著陸位置)，改變噴射時間(亦即，從而修正著陸位置以偏移誤差)，改變被使用於沉積的源(例如，使用不同噴嘴，其可提供較接近期望位置的替換著陸位置)，及/或改變可能以軟體或其他形式呈現的其他沉積及/或機械參數等的策略。
可從所述技術中受益的製造系統的一個實施例為一工業製造系統，其係依賴於一噴墨印表機將液體液滴沉積於基板上，例如將使用其他製造程序不易沉積的有機材料沈積於基板上。逐一地自數千個平行的噴嘴(從許多列印頭之一)噴射出的液滴落在基板上並融合在一起，以形成一連續液體塗層或液體膜。然而，液體具有粘性，使得塗層的厚度可以根據液滴密度及/或其他形式的體積控制(參見上文所引用的參考專利和出版物)而局部地變化。此膜可提供相對於電子微結構較大的液體覆蓋區域(例如，其可提供包封、阻擋、平滑、電介
質或跨越許多此種微結構的其他層)或此膜係被包含在例如流體壩(fluidic dam)之中，以便形成單一像素或發光結構的層，對於許多這樣的結構係同時被製造於同一層。例如，所提及的製造系統可被使用於在一沉積程序中為將形成一高清電視的數百萬個像素中的每一者列印相同的有機發光層。在這樣的製造程序中，可以有數百萬個相應的微觀井(microscopic well)，並且通常希望在這些微觀井內正好沉積精確的液體量。無論製造何種層，連續液體塗層在印刷和穩定化之後都經過處理以固化、乾燥、硬化，凝固、穩定或以其他方式處理沉積的液體塗層，從而將其轉化為永久或半永久形式(例如，一經處理層)。考慮到在微觀尺度上沉積精確數量的油墨所需的精確度，或者為了確保均質層或特定的邊緣輪廓，所描述的對準、校正和測量技術提供了強大的工具以促進非常精確的微滴佈置，並且亦提供於非常精細的沉積控制。這些和其他示範例將在下文中進一步討論。
在進行另外的討論之前，首先介紹本文中所使用的某些術語是有幫助的。
具體而言，在本揭示內容中將對「油墨(ink)」進行各種參考。與圖形應用中所使用的有色液體(通常被吸收到支持介質中並且經由其顏色、色調和亮度傳送圖像)不同，通常在本揭示內容中所討論的藉由印表機所沉積的油墨典型地不具有顯著的顏色或圖像特性。相反的是，液體攜帶的材料一旦被沉積和處理，將提供意欲的層厚度和提供期望的結構、光學、電性及/或其他性質的結構組件。儘管在理論上使用這種程序可以沉積許多材料，但在幾個預期的應用中，「油墨」基本上是液體單體，其在沉積成一聚合物後將被轉變(亦即，轉變成具有期望的電導、光學或其他性質的塑料)。在一特定應用中，其中沉積層形成有機發光二極體(OLED)顯示器的一部分，沉積層可經由電磁致動而對顏色和圖像作出貢獻，但重點在於出於將液體的固有顏色轉移至基板以作為預定義圖
像的一部分之目的，液體本身並未被沉積，而是被使用於構建一結構。在典型的應用中，液體以離散液滴的形式而被沉積，擴散至有限程度並融合在一起，且至少在流體井的範圍內提供毯型覆蓋(亦即，通常沒有孔或間隙的覆蓋)。
具體設想的實施例亦可包括一裝置，其具有儲存在非暫時性機器可讀之媒體上的指令。這樣的指令邏輯可以具有特定結構(架構特徵)的方式被編寫或設計，使得當指令被最終執行時，這些指令使一或多個通用機器(例如，處理器、計算機或其他機器)表現為特殊用途的機器，其結構必須根據指令對輸入運算元(operand)執行所描述的任務，以採取特定的動作或以其他方式產生特定的輸出。例如，本文描述的技術可以體現為儲存在非暫時性機器可讀之媒體上的控制軟體，所述控制軟體在被執行時將使得一或多個處理器及/或其他設備執行本文所描述的校正、對準和位置判定功能。本文中所使用的「非暫時性(non-transitory)」機器可讀或處理器可存取的「媒體(media)」或「儲存(storage)」意指任何有形(即物理性)儲存媒介，而不管用於在所述媒介上儲存數據的技術，例如包括但不限於，隨機存取記憶體、硬碟記憶體、光學記憶體、軟碟或光碟、伺服器儲存器、易失性記憶體、非易失性記憶體、計算機內記憶體，可拆卸式儲存器以及隨後可由機器檢索指令的其他有形機構。媒體或儲存可以為獨立形式(例如，一程序碟或固態設備)或體現為較大型機構的一部分，例如膝上型計算機、便攜式設備、伺服器、網絡、印表機或其他一或多設備中的一組。指令可以呈現不同的格式而實現，例如，當被調用時可有效地調用某個動作的中繼資料(metadata)，作為Java程式碼或腳本，作為以特定程式語言(例如，作為C++程式碼)所編寫的程式碼，作為處理器特定指令集或其他形式。根據一實施方式，指令也可以由相同處理器或不同處理器或處理器核心來執行。在整個揭示內容中，將描述各種處理程序，其中的任何程序通常可被實現為儲存在非暫時性機器可讀媒體上的指令，並且其中的任何程序都可被使用於製造產品。根據產品
設計，所述產品可被製造成可銷售的形式，或者作為其他印刷、固化、製造或其他加工步驟的準備步驟，且最終將產生用於銷售、分銷、出口或進口的成品，其中這些產品被併入製造層。再次舉例說明，已經提到一種預期的實施例被使用於製造電子顯示器層，其他層可以經由其他程序而可選地被添加而不會減損(或實質地改變)根據本文所描述的精密程序所製造的層。所產生的顯示器也可以與其他組件組合(例如，形成一工作電視機或其他電子設備)，而實質上不改變根據本文所描述的精密程序所製造的層。並且，取決於實施例，本文所描述的指令或方法可以由單一計算機所執行，並且在其他情況下，可以在分佈式基礎上儲存及/或執行，例如使用一或多個伺服器、網絡客戶端或特定應用設備。參考各圖式所提及的每一功能，可以作為組合程式的一部分或作為獨立模組而實現，或共同儲存在單一媒體表現(例如，單一軟碟)上，或儲存在多個分離的儲存設備上。對於根據本文所描述的程序所產生的誤差修正資訊也是如此，亦即，表示為預定列印的模板或「配方(recipe)」可以被修正以結合位置誤差或反饋資訊，且被儲存在非暫時性機器可讀媒體上以用於當前或稍後在同一台機器上使用或在一或多台其他機器上使用。例如，可以使用第一機器產生此種數據，然後將其儲存以便傳送到印表機或製造設備，例如經由網際網路(或另一網路)下載或經由手動傳送(例如，經由隨身碟之類的傳送媒體)而在另一台機器上使用。本文中所使用的「光柵(raster)」或「掃描路徑(scan path)」是指列印頭或攝影機相對於基板的運動的進展，亦即，在所有實施方式中它不必是線性或連續的。本文中所使用的術語「硬化(hardening)」，「凝固(solidifying)」，「加工(processing)」及/或「演色(rendering)」層是指應用於沉積油墨以將油墨從液體形式轉變為永久或半永久性結構(例如，與諸如暫時性遮罩等臨時性結構形成對比)。在整個本揭示內容之中，將描述各種程序，其中的任何程序通常可以作為指令邏輯(例如，作為儲存在非暫時性機器可讀媒體或其他軟體邏輯上的指令)、作為硬體邏輯或
作為上述的組合而被實現，取決於實施方式或具體設計。這裡使用的「模組(module)」是指專用於特定功能的結構。例如，當在指令(例如，計算機程式碼)的上下文中使用時，執行第一特定功能的第一模組和執行第二特定功能的第二模組指的是互斥排列的程式碼集。當在機械或機電結構(例如，一加密模組)的情況下使用時，術語模組是指可能包括硬體及/或軟體的一組專用組件。在所有情況下，術語「模組(module)」用於指用於執行功能或操作的特定結構，所述功能或操作將由本發明所屬技術領域中具有通常知識者所理解為與特定領域中使用的常規結構(例如，軟體模組或硬體模組)，而不是作為通用佔位語或用於執行所列舉功能的任何結構的手段。
此外，在此參考檢測機構以及識別在每一基板上或作為印表機台板或傳送路徑的一部分或作為列印頭的一部分的對準標記或基準點(fiducial)。在許多實施方式中，檢測機構是使用感測器陣列(例如攝影機)來檢測基板上的可識別形狀或圖案(及/或印表機內的物理結構)的光學檢測機構。其他實施方式不是以感測器陣列為基礎，例如，線感測器可用於在當基板被加載到印表機內或在印表機內前進時感測到基準點。應注意的是，一些實施方式依賴於圖案(例如，簡單的對準引導、線或標記)，而其他實施方式則依賴於更複雜的可識別特徵(包括基板上的任何先前沉積層的幾何結構或印表機或列印頭中的物理特徵)，所述特徵可為基準點。除了使用可見光之外，其他實施方式可依賴於相對於預期印刷位置的紫外光或其他不可見光、磁性、射頻或其他形式的基板細節的檢測。還要注意的是，這裡的各種實施方式將涉及一列印頭，多個列印頭或一列印頭組件，但是應理解的是，本文所描述的列印系統通常可以與一或多個列印頭一起使用，無論是以模組化形式還是以其他方式安裝。在一個預期的應用中，例如，一工業印表機具有三個列印頭組件(每個有時稱為「墨棒(ink stick)」安裝件)，每一這樣的組件或安裝件具有三個獨立的列印頭，所述列印頭包含機械安裝系
統，其允許位置及/或旋轉調整，使得列印頭及/或列印頭組件及/或它們的噴嘴的構成物能夠精確地與期望的網格系統對準。具有一或多個列印頭的其他配置亦為可能的。一般而言，本文中所使用的「膜」或「塗層」係指原始沉積材料(例如液體)，而「層」通常將用於指加工後結構，例如，已經轉化為凝固、硬化、聚合或其他永久或半永久形式。一般而言，「x軸」和「y軸」將用於指沉積平面，而「z軸」將指與所述平面垂直的方向，但應該理解的是，這些參考可以指任何相應的運動自由度。以下將定義各種其他術語，或以從上下文明顯的方式使用各種其他術語。
在下面的討論中，將首先參照圖1A-1D來解釋分軸工業印表機的基本配置。接下來討論與精確液滴放置有關的一些挑戰以及這種分軸工業印表機使用的新穎結構如何應對這些挑戰。圖2A-2B將示出第一和第二實施方式的結構來討論，而圖3A-3B將示出操作這些實施方式的示例性步驟或方法。一般而言，首先將描述執行x、y位置校正和對準的實施方式，其中z軸測量接著以附加的方式描述。圖4A-4C將用於描述提供絕對z軸(亦即高度)測量的高分辨率測量以及與製造設備座標系統相關聯的對準的實施方式。接下來的圖式將用於描述另外更詳細的實施方式。這樣的設計可體現在經設計成沉積用於製造發光產品層的有機材料(例如，包括有助於產生光的活性層)的印刷系統中，以及封裝敏感電子組件的被動層。例如，這種製造裝置可以用於製造有機發光二極體電視機和其他顯示螢幕。
圖1A提供了一製造程序101的概述，此圖也代表本文所介紹的技術的許多可能的各別實施方式。如在此圖的左側所看到的，一系列的基板105將被加工處理，其中每一基板具有沉積在其上的層，其中藉由本文描述的技術所
輔助的沉積程序，相較於沒有這些技術的情況下，將使得製造程序變得更加精確及/或更快。圖1A的右側示出了正處於成品形式的一系列的基板107中之一者，其中所述基板107已準備好被切割成多個產品(如由基板107的虛線部分表示)，例如成品形式的基板107可被使用於形成一或多個手機109的顯示器、高清電視111的顯示器或太陽能板113。
為了形成所討論的層，使用一製造設備103來沉積、製造及/或加工材料。如在下文中將進一步討論的，在一個實施方式之中，所述製造設備可以包括一印表機119，印表機將以液體之離散液滴的形式而列印材料，其中液滴有限地擴散以形成連續的液體塗層(至少局部地)，且其中所述製造設備或另一裝置接著加工處理所述液體塗層以將材料轉化為永久或半永久形式。在一個實施例中，液體係經固化、乾燥、烘烤或經其他方式處理的有機材料(例如，一單體)，以將所述有機材料的形式及/或物理性質改變為將作為成品裝置一層的形式。一種預期的製造程序可以使用紫外光燈將單體轉化為聚合物，基本上係將其轉化為導電的、電活性的、發光的或其他形式的塑料。本文中所描述的技術不限於這些類型的材料。此外，應注意的是，可存在先前的處理步驟(例如，可能存在由微結構已經在基板105上所構成的現存的下層表面幾何形狀)及/或隨後的處理步驟(例如，其他層及/或可在完成所述層之後被施加的處理及/或藉由製造設備103所生產的膜)。圖1A還示出了第一計算機115圖像和相關的非暫時性機器可讀媒體117圖像，以表示所述製造設備可以由一或多個處理器在控制指令邏輯的動作下所控制。例如，這樣的軟體及/或處理器可以控制或命令本文中所描述的校正、對準和測量技術。圖1A亦示出了第二非暫時性機器可讀媒體118圖像，其表示根據用於預定義印刷程序或配方的指令可執行在一系列中之每一基板105上的沉積，例如，意欲被施加至一系列中之每一基板105的通用設計。本文中所描述的技術可被使用於調整印表機組件及/或列印程序參數，以便根據一通用配方
而更精確地列印，或者其可被使用於轉換或調整所述配方本身，從而根據本文所述的校正、對準和測量以調整單獨的列印動作(例如，施加到噴嘴的觸發信號)。儘管存在誤差或差異，之後的程序有效地調整設計以便減少這樣的誤差/差異並且產生期望的列印結果。
因此，本揭示內容中所引入的技術可選地採取儲存在非暫時性機器可讀媒體117(例如控制軟體)上的指令的形式。根據第一計算機圖像115，這些技術亦可選地被實現為計算機或網路的一部分，例如作為製造產品的公司所使用的計算機系統的一部分。第三，如使用元件符號103所示的製造設備，先前介紹的技術可採取製造設備或其部件的形式，例如用於製造設備的位置測量系統或根據位置信號及/或使用本文中所描述的技術而生成的校正所控制的印表機。第四，本文中所描述的技術可以採取修正配方(例如，經修正以減輕對準、縮放、傾斜或其他誤差的印表機控制指令)的形式。最後，上面介紹的技術也可以體現為被製造的產品或物件本身。例如，在圖1A中，以半成品平板裝置之陣列的形式描繪了位於基板107之上的若干個這樣的部件，其將被分離並出售以用於併入終端消費產品之中。所描繪的裝置可具有例如一或多個光產生層或封裝層或根據上面介紹的方法所製造的其他層。例如，本文中所描述的技術可以體現為改進的數位裝置109、111、113的形式(例如，電子平板或手機、電視機顯示螢幕屏、太陽能板)或其他類型的裝置。
圖1B示出了可被使用於應用本文所揭示之技術的一個預期的多腔室之製造設備121。一般而言，所述設備121包括若干通用模組或包括一傳送模組123、一列印模組125和一處理模組127的子系統。在此示範例中的每一模組相對於周圍空氣維持一受控大氣。所述受控大氣在整個製造設備121中可以是相同的，或者對於每一腔室可以不同。所述傳送模組123係用於裝載和卸載基板，或係與其他製造裝置交換基板。每一經接收的基板可以由所述列印模組125在一
第一受控大氣中而被列印，並且其他程序(如果需要)，例如，另一沉積程序或固化、乾燥或烘烤程序(例如，用於列印材料)可以藉由所述處理模組127在第一或第二受控大氣中執行。所述製造設備121使用一或多個機械搬運器以在模組之間移動基板而不將基板暴露於不受控制的大氣之中，亦即，暴露於可能含有污染物(例如微粒、濕氣等)的周圍空氣。在任何給定的模組內，可以使用適合於為所述模組執行的程序的其他基板處理系統及/或特定裝置和控制系統。如上文和下文之中所討論的，在列印模組125之中，機械處理可以包括使用一浮動台、夾持器和對準/精細誤差修正機構(在一受控大氣之中)。在一些實施方式之中可以使用其他類型的沉積設備(除了印表機之外)。
傳送模組123的各種實施方式可包括一輸入負載鎖室129(亦即，當維持一受控大氣時可在不同環境之間提供緩衝的腔室)、一傳送腔室131(還具有用於傳送基板的搬運器)以及一大氣緩衝腔室133。如上所述，在所述列印模組125內，一浮動台可被使用於在列印期間穩定支撐基板。此外，諸如分軸或龍門運動系統的xyz運動系統可被使用於至少一列印頭相對於基板的精確定位，以及提供基板通過所述列印模組125的電動化y軸傳送、以及一或多個列印頭的電動化x軸及z軸傳送。在列印腔室內也可使用多種油墨進行列印，例如使用各自的列印頭或列印頭組件，使得例如可在一受控大氣中在所述列印模組內執行兩種不同類型的沉積程序。所述列印模組125可包含容置一噴墨列印系統的氣體外殼135，其具有用於引入惰性氣體(例如氮氣或鈍氣)並且另外控制用於環境調節(例如，溫度和壓力)的大氣、氣體組份和微粒存在的裝置。
處理模組127的各種實施方式可以包括例如一傳送腔室136。此傳送腔室還具有用於傳送基板的搬運器。此外，處理模組還可以包括一輸出負載鎖室137(其係用於與另一製造設備交換基板或者卸載基板)、一氮氣堆疊緩衝器139和一固化腔室141。在一些應用中，該固化腔室可用於固化一單體膜以將其
轉化為均勻的聚合物膜；在其他應用中，該固化腔室可由一乾燥爐或其他處理腔室所取代。例如，兩種特別預期的程序包括加熱程序和紫外光輻射固化程序。
在一應用中，製造設備121適於批量生產液晶顯示器螢幕或有機發光二極體顯示器螢幕，例如，在單一大型基板上一次製造(例如)八個螢幕的陣列。這些螢幕可以被使用於電視機和其他形式的電子設備的顯示螢幕。在第二種應用中，該製造設備可被使用於以相同的方式批量生產太陽能板或其他電子設備。在一示例性的組裝線型式的程序中，一系列基板中的每一基板係藉由該輸入負載鎖室129而被饋入，且係機械地進入至傳送腔室131之中。如果適合的話，基板接著將被傳送到列印模組，在該列印模組處，液體塗層係根據已經介紹的方式而以非常精確的位置參數進行沉積。在允許液滴融合且建立一局部均勻的液體塗層的沉降時間之後，基板將進入至該處理模組127中，在處理模組127中將基板不同地轉移至合適的腔室(例如，固化腔室141)以進行適當的固化或其他程序以完成所討論的層，並且，所述層接著係藉由輸出負載鎖室137而被傳送出。應注意的是，這些模組中的各個模組可以根據配置而被交換、省略或改變，亦即，無論程序如何，製造設備係處於最小沉積物的狀態，其中一些材料將被使用於「構建」最終產品的期望層。如前文所述，在常規程序中，沉積參數可能是嚴格的，而須要每一「皮升級」的液滴被置放於基板上的特定位置，並且準確至一或幾微米，有時為了特定期望的目的，可刻意地改變液滴尺寸及/或位置。參見藉由引用方式而被併入的前述專利案和專利申請案。
藉由重複沉積後續層，可以構建發光結構的發光層、電子微結構組件層或毯型層(例如封裝)的每一受控厚度，以適應任何期望的應用。在一實施方式之中，一或多個層可以為不同的，但是也可以製造一系列微型層(例如每層厚度小於20微米)以構建一聚集的較厚層。所描述的製造設備的模組化型式可被使用於將製造設備定制為各種不同的應用，例如，如所指出的，由於一「經列
印」的液體塗層將藉由烘烤而被加工，使其變成永久性或半永久性結構，在一個應用中可能使用烘烤室。在不同的實施方式中，可能期望使用紫外光以固化沉積層，並且執行類似的程序。因此，顯而易見的是，製造設備121的配置可以被改變，以將不同的模組123、125和127置放於不同的並列位置，或者使用額外的、更少的或不同的模組，其中大部分將取決於所製造產品的類型和設計、期望的沉積材料、待形成的層的特定類型、最終產品應用以及可能的其他因素。隨著此系列中的一基板被加工完成，接著將以幾乎相同的方式引入並處理該系列基板中的下一基板。
圖1B提供了一組連接腔室或製造組件的一個示範例，顯然地存在許多其他的可能組合。上文中所引入的技術可與圖1B中所描繪的裝置一起使用，或者是，可控制由任何其他類型的沉積設備所執行的製造程序。
圖1C示出了一分軸印表機151的俯視示意圖。此印表機可被使用以作為製造設備的一個非限制性實施例。應注意的是，此圖是使用通用零件表示法且未依比例而繪製的，以幫助討論基本機制和概念；例如，一列印頭165通常將具有比五個所描繪的噴嘴167來得多的數量，可能具有數千到數萬個噴嘴，以便可在其下面的基板157之上列印盡可能寬的油墨條帶，且盡可能準確和快速。同樣地，為了說明操作的原理，只呈現一般的細節和組件。在組裝線型式之製造的情況下，通常期望在小於60-90秒內對於可能長達數米寬的面板完成印刷，亦即，在不會犧牲列印品質的情況下，使得生產程序的價格點盡可能地低。
印表機包括用於將油墨沉積至基板157上的列印頭165。如前所述，在生產程序之中，油墨通常具有粘性，使得其僅在有限程度上擴散，一旦執行任何加工處理以將液體塗層轉化為永久性或半永久性結構時，所保持的厚度將轉化為層厚度(layer thickness)。藉由沉積液體油墨所產生的層的厚度取決於所施加油墨的體積，例如液滴的密度及/或在預定位置處沉積的液滴的體積。油
墨通常具有一或多種將形成成品層的一部分的材料，所述成品層可被形成為單體、聚合物或由溶劑或其他傳送介質所攜載的材料。在一實施方式之中，這些材料是有機的。在油墨沉積之後，將油墨乾燥、固化、硬化或以其他方式加工處理以形成永久或半永久層；例如，在一些應用中使用紫外光固化程序以將一液體單體轉化為一固體聚合物，而其他程序則是將油墨乾燥以移除溶劑並將傳送的材料留在期望的位置。其他的程序亦為可能的。應注意的是，還有許多其他功能可將所描述的列印程序與常規圖示和文獻區分開來。例如，在本文其他地方所述，一種實施方式使用將分軸印表機151圍封在一氣體腔室內的製造設備，使得可以在受控大氣的存在下執行列印以排除濕氣與其他非期望的微粒。
如在圖1C中進一步所見，所述列印頭165以大致上由雙箭頭169所指示的方式相對於支撐台或夾盤153在支撐桿或導引件155上以「x軸」尺寸來回游動。一尺寸圖例163被放置在圖1C中以用於協助解釋軸方向。還要注意的是，此圖中的列印頭165係以虛線繪出，以指示其被支撐桿155隱藏，亦即，列印頭165係向下地朝向基板157以噴射油墨液滴，所述油墨液滴係從相應噴嘴167中受重力吸引落下並降落在基板157的頂表面上的可預測的計劃位置。儘管在此圖中僅示出了單一列印頭165和單排噴嘴167，應理解的是，通常存在多個列印頭，每一列印頭具有數百個噴嘴或數千個噴嘴。所述列印頭通常相對於它們的「x軸」位置而被錯開，以便在幾十微米量級的噴嘴之間提供有效間距(effective pitch)，並且在一些實施方式之中，列印頭係被安裝至一運動組件，該運動組件允許以下的一或多個行動：(a)產生動力的列印頭旋轉，以改變有效的「跨掃描」間距；(b)在基板上方之產生動力的列印頭的高度調整(或者更好地說明，相對於支撐列印頭支架或「墨棒」安裝座以用於一組列印頭)；或(c)產生動力或手動的列印頭之調平(leveling)，亦即，使得噴嘴孔板與接收基板平行；及/或(d)與其他列印頭或「墨棒」安裝座模組化地交換；以及其他可能的行動。應注意的是，
不像典型的圖形印表機，其中當列印頭如雙箭頭169所指示地來回移動時，基板(例如，紙)係沿著「y軸」緩慢地前進；在工業印表機中，沿著「y軸」的基板傳送通常是快速的軸向移動(由雙箭頭161指示的方向)，而列印頭通常僅在掃描之間在位置上改變(介於基板和列印頭之間的相對運動)。因此，在這個實施例中，「y軸」被認為是快速軸或「掃描內(in-scan)」維度，而「x軸」被認為是慢速軸或「跨掃描(cross-scan)」維度。在這個實施例中，任何時刻呈現的每一列印頭通常都會沉積相同的油墨(即使可能有複數個列印頭)，同時提供經沉積液滴的微觀跨掃描間距，並覆蓋盡可能寬的油墨條帶，以便為每一產品層實現減少的掃描次數和更快的製造/列印速度。基板通常是超薄玻璃板，並且支撐台或夾盤153通常是浮動台，其將每一基板支撐在空氣(或其他大氣)氣墊上；在所描述的系統中，一真空夾持器159在基板被引入時沿著一個邊緣接合基板，並且在列印期間沿著y軸來回移動基板。所述夾持器沿軌道或路徑(圖1C中未示出)運行，並且在所描述的分軸系統中提供一個傳送軸線，而支撐桿或導引件155提供另一傳送軸線。從此實施例中顯而易見的是，藉由使用真空夾持器159沿著y軸在掃描內維度上移動基板，並使列印頭165在跨掃描維度上(即沿著x軸)移動，且其中每一運動都被仔細地控制，可獲得基板157上任何期望的列印位置。
同樣顯而易見的是，鑑於跨掃描噴嘴間距是微米尺度的，即使是輕微的校正誤差也會在理論上導致油墨液滴被放置於基板上的錯誤位置。因此，為了精確控制這種系統中的液滴放置，使用本文中所描述的校正技術以確保液滴被精確地放置在它們應該被放置的位置，亦即，誤差不超過幾微米且理想情況下更小。與本文中其他許多描述一樣，此類型的系統(印表機/分軸)僅為代表性的，並且所描述的特性應被認為是可選的實施方式的細節之呈現，以便理解一種可能的實施方式。
圖1D描繪了一系列基板中的單一基板181，當所述基板移動穿過
印表機時，其中複數個虛線方框表示個別的電子產品183(例如面板)，如具有特定設計的情況所示，在圖1D中的此示範例恰好描述了四個這樣的面板產品。每一基板(在一系列基板中)，例如在圖1D中出現的基板181，在一個實施方式之中具有複數個對準標記187。在所描繪的實施方式中，三個(或更多個)這樣的對準標記187被使用於整個基板，使得能夠測量相對於製造設備(例如，相對於夾盤、分軸傳送路徑或另一參考框架)的基板位置偏移及/或旋轉誤差。其他誤差，諸如歪斜誤差(例如，相對於印表機軸，產品的長寬尺寸所佔據的非直線主軸)及/或介於基板與列印圖像之間的比例誤差(亦即，在x尺寸、y尺寸或兩者)，也可以被檢測到。使用一或多個攝影機組件185以照出對準標記而檢測這些各種誤差。在一預期的實施方式中，使用單一攝影機組件(例如，安裝至列印頭組件)。如上所述，分軸系統允許列印頭經由兩個傳送系統的協調致動而被放置在基板上的任何位置之上，並且在此實施方式中的攝影機組件鉸接亦無不同，亦即，印表機的傳送機構(例如，搬運器及/或氣浮機構)將移動基板和攝影機以在攝影機組件的視場中依序地定位每一對準標記。在一個實施方式之中，所述攝影機組件包括一高分辨率攝影機與一低分辨率攝影機，而在不同的實施方式之中，可使用單一攝影機或一不同類型的感測器(諸如一靜止的光線路感測器)來檢測基板相對於印表機之參考系統的實際位置。正如所意指的，在此示範例中的攝影機組件可以根據實施方式而被安裝到列印頭或一第二組件的列印頭支架或列印頭組件上，或者可被安裝到不同的支架(橋件或導引件)。在兩個攝影機系統中，可拍攝低倍率和高倍率圖像，低倍率圖像用於基準點的粗略定位，且高倍率圖像係根據印表機座標系統以識別精確的基準點位置。相對於圖1D，各種結構被使用於檢測介於每一個別基板與製造設備的座標系統之間的關係，以使得基板的對準、方向、位置、偏斜和尺度可被標準化並且將沉積作為因素而計入，使得對於每一基板而言，隨後的製造將材料沉積在完全相同的位置(亦即，相對於對準
標記)。
考慮到剛剛討論的結構，在一個預期的實施方式之中，可以將攝影機組件與列印頭組件(亦即，上面提到的列印頭支架)製成一體，以便校正製造設備的位置參考系統(亦即，在引入基板之前，對兩個傳送路徑進行位置校正和有效對準)，且接著，結合圖1D所示，以檢測每一個別基板基準點的位置，以便將每一基板與印表機座標系統對準，或調整列印參數以便調整每一基板的實際位置/方向/偏斜及/或尺度。如同其他所述的組件一樣，攝影機組件也可以是一模組化單元，其可與印表機的維護站中的其他模組互換，這與上文中所提及的墨棒安裝座非常相似。然而，在一實施方式之中，由列印頭傳送路徑所使用的攝影機係被製成列印頭組件的一部件。
在一典型的實施方式之中，將執行列印以立即在整個基板上沉積一給定材料層(亦即，使用單一列印程序在每次掃描或一組掃描中為複數個產品的基板提供一層)。應注意的是，可以在個別的像素井(在圖1D中並未示出，通常會有數百萬個這樣的井)中進行這樣的沉積以在這種井內沉積光產生層，或者在毯型層的基礎上沉積一阻擋或保護層，例如一阻擋層或封裝層。無論哪種沉積程序都存在問題，圖1D示出了沿著基板的長軸的列印頭的兩個說明性掃描路徑189、191。在一分軸印表機之中，基板通常在印表機中前後移動(例如，沿著圖1D中的所示之箭頭方向和圖1C中所示的雙箭頭161所指示的方向)且印表機在位置上(亦即在x軸方向或相對於圖面的垂直方向)將列印頭推進在掃描之間。應注意的是，雖然掃描路徑被描繪為線性的，但在任何實施方式之中這不是必須的。而且，雖然掃描路徑(例如，189和191)被示出為在覆蓋區域內鄰近且反向，但在任何實施方式之中這也非必須的(例如，必要時，列印頭可以一相對於列印條帶的部分之基礎而被應用)。最後，還要注意，任何給定的掃描路徑通常都通過基板的整個可列印長度，以便在單次掃描中為(可能地)複數個產品列印一層。根據
「列印圖像」或噴嘴位映圖(bit-map)，每一通過(pass)使用噴嘴發射決策，其目的是確保每次掃描中的每一液滴係精確地沉積在應當相對於基板及/或產品/面板邊界的位置。如所指示，在第一掃描189期間，基板181沿著「快速軸」或「掃描內」方向(亦即圖1C中的y軸)相對於印表機而移動，且列印頭組件係被放置在第一位置193處；而在第二掃描191期間，基板181沿著「快速軸」或「掃描內」方向而在相反方向中移動，列印頭組件沿著「慢速軸」或「跨掃描」方向而被重新定位(如箭頭195所示)，以取代被定位在位置194處，從而實現由元件符號191所表示的條帶。
一旦針對所討論的層或膜完成了所有列印，接著則可傳送基板和濕油墨(亦即，沉降到液體塗層的經沉積液體)，以將經沉積液體固化或加工處理為永久或半永久層。例如，簡要的返回到圖1B的討論，基板可以具有施加在列印模組125中的「油墨」，然後被傳送到固化腔室141，所有程序皆不會破壞受控大氣直到已經形成經加工層(亦即，此程序可有利地被使用於抑制濕氣、氧氣或微粒污染物)。在一不同的實施方式之中，一紫外光掃描儀或其他加工機構可就地被使用，例如以與上述列印頭/攝影機組件幾乎相同的方式被使用在分軸滑動器(traveler)上。
圖2A為一分軸系統201的說明圖，其係利用如先前所介紹的精確校正、對準及/或感測。應注意的是，實際的實施方式可能與所描繪的圖面稍微不同(例如，列印頭223通常面朝「向下」之進入圖面的方向)，以朝向圖面而非所繪製的方向噴射液滴；同樣地，所描繪的高度為進入和離開圖面，而不是如圖所繪製；及第二感測器229係面朝向上之離開圖面的方向。儘管如此，為協助解釋和閱讀者的理解，所描繪的例子仍仰賴於此圖式。
所述分軸系統具有一第一傳送路徑203(例如，用於在雙箭頭207指示的方向上傳送列印頭組件205)與一第二傳送路徑209(例如，用於在雙箭頭213指示的方向上傳送夾持器211)。應注意的是，雙箭頭207、213表示往復運動(例如，掃描路徑方向的反轉，如在圖1D所示之交互的掃描路徑所形成的條帶189、191)，並且這些類型的系統在移動它們的組件時通常具有基本的平移慣性。由於此原因和其他因素，一位置反饋系統也被使用於每一傳送路徑，如元件符號215、219所指示。也就是說，用於支撐列印頭組件的橋件或導引件具有位置標記以協助精確的位置判定。這些標記通常為膠帶的形式，其具有間隔為每微米或幾微米的標記(亦即，如「量尺」標記215所示)。列印頭組件205上的感測器217成像、光學地檢測或以其他方式感測這些標記，並根據實際列印頭組件位置提供反饋，儘管有慣性、抖動或其他誤差來源的影響，這允許電子控制或驅動系統(圖2A中未示出)以精確地定位列印頭支架。類似地，所述第二傳送路徑(例如，由一印表機支撐台或夾盤231所提供的導引件)通常也安裝類似的一組位置標記，例如經標記的膠帶219，再次藉由量尺標記所示以說明這些標記提供位置資訊。這些標記類似地由夾持器211上的感測器221成像及/或檢測或感測，並且類似地，儘管有慣性、抖動或其他誤差來源的影響，此反饋系統允許電子控控或驅動系統(圖2A中未示出)以精確地定位夾持器。
就連接或對準這兩條傳送路徑與其相關系統而言，這樣的系統存在挑戰。也就是說，所述第一和第二傳送路徑需要彼此相關，使得例如一座標系統可被定義且係直接地與可列印位置相關聯。
為此，提供了能夠由列印頭組件205和夾持器211中的每一者到達且檢測到的某種類型的基準點。此基準點在圖2A中係由元件符號235所示。與第一傳送路徑相關聯的第一感測器227和與第二傳送路徑相關聯的第二感測器229各自被使用於尋找此基準點以建立每一傳送路徑共同的座標點。然後，用於每
一傳送路徑的每一位置反饋系統215、219的位置(例如，對準膠帶或「量尺」)可被用來將一列印頭223定位在相對於印表機的可列印區域的任何特定座標位置。再次注意，圖2A是為了便於說明和理解而繪製的，亦即，所述列印頭223和第一感測器227通常係面朝向下進入圖面，以便對所述基準點235成像，而相反的是，第二感測器229通常係面朝向上離開圖面，以便從下方看到此基準點235。為此，在此實施方式之中，所述夾持器211只能沿著垂直方向(y軸)移動，而列印頭組件205僅在水平方向中移動。為了准許所述基準點235的準備位置和識別，因此在一實施方式之中，其係直接附接至所述夾持器211或列印頭組件205中之一者，亦即，使得其係處於相對於第一感測器227或第二感測器229中之一者的已知位置。在這種情況下，如虛線237所示，所述基準點235係耦接至列印頭組件205。例如，如將在下文中的實施方式所討論，其可以採用一光學光罩的形式，其具有各自為攝影機的第一感測器227及第二感測器229。在這樣的系統中，調整藉由每一傳送路徑所移動的支架或組件，直到每一傳送路徑之疊加的圖像與所述光罩的特徵重合，且接著位置反饋系統被使用於使每一傳送路徑的位置標準化。這樣的位置標識將辨識共同座標點(例如，座標系統的原點)，其中x、y傳送系統被校正至此原點，使得位置反饋系統提供相對於此原點的前進單位。所述光罩可以為一光學附件，其係在此校正之後可選擇地被去除。應注意的是，存在用於尋找共同參考點的許多備案(例如，第一感測器227及第二感測器229可被建構為一感測系統中的協作元件，以允許介於第一感測器227及第二感測器229之間的精確對準，並且如此說明所意指的，許多不同類型的感測器及/或定位方法可被用來執行此共置(colocation))。藉由所描述的共置，可以建立用於印表機/製造設備的完整的x、y座標參考系統。
當列印開始時，基板239係被引入至分軸系統201之中並且被夾持器211的真空元件225所接合。如圖2A所示，基板239可具有非預期的平移偏移及
/或旋轉誤差和潛在的其他誤差，例如傾斜及/或尺度誤差。因此通常期望校正此誤差或至少考慮到此誤差，使得來自列印頭的液滴可被精確地定位在相對於基板及/或被製造於基板上的任何產品之預期位置。應注意的是，存在許多用於校正此誤差的機構。例如，可以使用機械搬運器以重新定位基板；或者，如藉由引用方式所併入的參考專利案和專利公開案中所描述(例如可參見美國專利公開案第20150298153號)，可調整列印參數以使得噴嘴的分配、噴射時間、列印網格定義、掃描路徑位置及/或其他參數可在軟體中被調整，以匹配基板誤差並進而基本上允許基板之對準、定向、偏斜及/或尺度誤差的精密虛擬校正。不管該機制為何，為了執行校正，首先應辨識基板的位置、尺度及/或偏斜中的誤差，在這種情況下，使用對準標記(亦即另一個基準點243)。一般應用中的基板通常是透明玻璃，這種誤差檢測可以藉由控制兩個傳送路徑而被執行，以使用第一感測器227尋找並使所述基準點243成像。因為可測量所述基準點243在印表機座標系中的位置，圖像處理技術(識別所述基準點243)結合藉由使用於每一傳送路徑的位置反饋系統所得知的位置，可用於準確地判定基板(亦即基準點)相對於印表機的座標。如上所述，使用複雜的基準點或複數個基準點，圖像處理系統亦可識別其他的失準，例如基板旋轉定向中的誤差。藉由相對於基板的基準點(例如元件符號243)執行層(期望裝置的所有層)的沉積，儘管存在基板位置及/或定向的誤差，以及其他諸如基板邊緣非線性、偏斜及/或尺度誤差等因素，層對準(layer registration)可被正確地實現。
應觀察到的是，這些各種所描述的程序中之每一者都可以在操作者參與下執行，或者在處理器控制下完全地自動化執行(特別是藉助於本文中介紹的技術)。例如，在一實施方式之中，共同座標點係由一操作者所建立，該操作者觀看由每一攝影機提供的圖像並且手動地將每一傳送系統接合，以便手動地對準由每一攝影機所成像的光罩。有利的是，在一實施方式之中，此對準動
作完全係藉由圖像處理軟體所執行，例如，其在每一傳送路徑上使用圖像處理、搜尋演算法和相關的電子控制。所述圖像處理軟體使一或多個處理器檢測由攝影機所產生的介於圖像之間的光罩對準及/或偏差，以驅動傳送運動系統從而減少/消除此偏差，並從位置反饋系統215、219讀取位置數據，且將系統歸零至共同參考點。來自每一攝影機的圖像數據係被儲存在用於每一攝影機的框接收器(frame grabber)電路中，並且共同座標點的定義資訊係被儲存在處理器可存取的非暫時性記憶體中以用於位置感測。
一旦基板位置及/或列印參數已經根據從一或多個基板基準點243所獲取的經測量之位置及/或定向誤差而被校正，則在一實施方式之中，接著可根據需要而藉由夾持器推進基板以進行列印，例如可在由雙箭頭241所示的掃描方向中來回地被傳送以進行列印。
然而，若位於基板上方的所述列印頭223(以及列印頭的每一噴嘴)的高度沒有被仔細地控制，在圖2A之中所描繪的系統也可能潛在地引起誤差。這可藉由圖2A所示的高度指標「h0」、「h1」與「h2」來解釋，此等高度指標係在列印頭223旁邊，相對於描繪的噴射液滴，並相對於液滴外觀速度(apparent velocity)指標「v」。再次應注意的是，這些事物僅僅是為了有助於解釋而被繪製，亦即，一基板在雙箭頭241所示的方向中沿著「快速軸」移動，液滴與基板相對於彼此移動，並且液滴是在列印頭下方以朝向基板和圖面的方向被噴射出。在掃描過程中，當被噴射的液滴落下時，基板的連續運動意指液滴將根據(a)基板速度、(b)液滴噴射速度與(c)介於列印頭與基板之間的距離或高度而著落於基板上的位置。因此，若給定一恆定速度，高度的變化將可直接轉化為基板上液滴著落位置的變化。實際上，著落位置的變化通常為高度變化的五分之一左右，例如，如果基板上方的列印頭噴嘴的高度通常是兩毫米，且高度誤差及/或變化為100微米左右，這種高度變化將轉化為約20微米的預期液滴著落位置的差異。
應注意的是，如果有效高度變化較大，則誤差亦可能較大。
為了解決這個潛在的誤差來源，在一實施方式之中，在沉積期間也校正、測量和控制在基板上方的沉積源之高度。在一實施方式之中，使用第一感測器227及第二感測器229以及對準系統的基準點235(例如光罩)來執行此校正。在另一實施方式之中(以下將結合圖4A-4C作介紹)，可使用另一感測器系統(亦即，一絕對位置感測器)來測量高度。在所描述的系統的情況中，列印頭高度相對於在列印頭組件上的攝影機的差異可能無法被準確地得知，並且因此有利的是測量高度「h0」和「h1」兩者，藉此可以從使用第一感測器227所測量的高度「h0」而輕易地推導出高度「h2」(亦即，根據「h2」=「h0」-「h1」)。在印表機的實施方式中，一些實施方式可以簡單地獲知列印頭的一個高度(例如，如果列印頭噴嘴板上的液位控制允許合理的準確度)就足夠了，而在其他實施方式中，可能期望測量每一列印頭的每一噴嘴孔的絕對高度，亦即，使得來自噴嘴到噴嘴的液滴外觀速度的差異可以被精確地得知並且以其他方式被降低。還要注意的是，正如藉由引用方式而被併入以作為參考的專利案和專利申請案所討論(例如，特別是美國專利第9352561號)中所討論的，由於製造製程邊界(process corner)，每一噴嘴可呈現噴嘴位置(「噴嘴弓」)、液滴噴射體積、液滴軌跡及/或液滴速度之中的誤差，並且此誤差可以呈現數值變異。因此，在一預期的實施方式中，每一噴嘴可包含針對液滴所發展的統計模型(如在美國專利第9352561號所討論的)，其中經測量的每一噴嘴高度係作為因素而被計入至期望的液滴著落位置中，以針對來自每一噴嘴的液滴將相對於噴嘴高度的著落位置與製程邊界影響特定噴嘴而產生準確的估計。如前文所介紹的，這些資訊可用於根據實施方式而校正與期望高度的偏差，例如藉由調整列印頭高度(在一實施方式中的列印頭、列印頭支架或「墨棒」具有電子致動的z軸馬達)，或者調整液滴速度、噴射時間、基板位置、用於沉積的噴嘴，液滴定時，跨掃描間距及/或其他列印
參數。
圖2B提供了關於一實施方式中的高度校正和相關測量的更多細節。更具體而言，圖2B示出了系統251，其再次示出了列印頭支架205和夾持器211。在此圖中，夾持器進入和離開圖面(亦即，如尺寸圖例所示，乘載於支撐導引件261之上)，同時如雙箭頭207所示，該列印頭支架205平行於x軸來回滑動。如前所述，列印頭支架使用位置參考系統215(被描繪為量尺標記)，而夾持器使用位置參考系統219(此時，夾持器進入和離開圖面，並且當夾持器移動時係藉由感測器221所感測)。光罩(亦即，用於連接分離軸的座標參考的基準點)被顯示為位於xy平面中，並且由元件符號255所表示。此光罩藉由一機械安裝件257(即，L形桿或類似物)而保持定位，使得其直接地平放於上部攝影機253的光學路徑259內。在一實施方式中，此安裝件可為動力安裝件，其可被立即(或非頻繁地)調整，以允許根據需求而手動地或自動地耦接或解耦，並且相對於上部攝影機253的視場而可重複、準確地採用一致的位置。該攝影機包括一電子自動對焦系統，其允許攝影機的焦點(由錐形的光學路徑259所表示)被調整以精確地成像該光罩。在這種情況下，該光罩可以是透明板上的一組十字標線(cross hairs)。應再次注意的是，在此圖中所描繪的物品係為了協助解釋和說明，而實際的實施細節可能會有所不同。
藉由調整攝影機的焦點以計算介於攝影機與光罩之間的距離，進而獲得精確的焦點，其具有一相關聯的特定焦距(或焦深)。接著，藉由處理器(在圖像處理軟體的協助下運作)從該焦距或焦深直接地計算高度(「h4」)。
如同列印頭組件一樣，該夾持器211也安裝有下部攝影機263(然而，其係面朝向上)，以從下方尋找並成像該光罩。再一次，由攝影機所產生的圖像被聚焦(按照所描繪之錐形的光學路徑265)並且被用於從此第二攝影機至該光罩而導出一高度，再一次根據焦距和處理器以計算源自於此第二焦距的高度
「h5」。攝影機之間的距離(在沒有基板的情況下，亦即在校正期間)因此可由這兩個高度的總和而被給定，而這兩個高度同樣地可由軟體控制處理器所計算。
仍然在引入基板之前，以一方式傳送列印頭支架，使得列印頭223(亦即，該列印頭的底部上的對準標記或特徵)能夠由下部攝影機263所成像。再次執行聚焦，並且用於獲得新的焦距和相關高度「h6」，此高度代表列印頭位於面朝向上(第二)攝影機上方的高度。由此可以判定列印頭(或其上的特定特徵)相對於上部攝影機253的高度「h1」，亦即藉由方程式「h1」=(「h4」+「h5」)-「h6」以計算「h1」的值，並將其儲存在處理器可存取的記憶體中供將來使用。
當期望執行印刷時，該光罩255和相關聯的安裝件被移除(手動地、機械地或機器式地)並且該基板239被引入至系統中。與上文中所參考的高度判定程序一樣，面朝向下的列印頭組件的攝影機係用於尋找位置，此時藉由對位於基板上的特徵進行成像(例如圖2A中的基板基準點243)，並且攝影機之適當的焦點接著被識別，進而允許處理器直接由新焦距而計算上部攝影機與基板之間的距離「h7」。然而，沉積源(亦即，列印頭或其任何特定的噴嘴)可能與h7處於不同的高度，並且可能與之相差數十微米。為了解決這個問題，從處理器可存取的記憶體中取出所儲存的值「h1」，並由新計算的高度「h7」中減去所儲存的值「h1」，以給出液滴預計在撞擊基板之前下落的實際測量高度「h2」。
應注意的是，此系統和相關聯的計算可以在有或沒有操作人員參與的情況下被執行。也就是說，在一實施方式之中，各種攝影機的焦點被顯示在監視器上，其中一電子聚焦系統係由操作人員所控制，直到顯示清晰的圖像。或者，可使用已知的圖像處理技術以藉由軟體自動控制聚焦系統而獲得正確的焦點，並產生焦距和相關高度，在一些實施方式中這可以是優選的，以加速程序並消除潛在的人為誤差。
應注意的是，許多測量可以使用剛才描述的系統來執行。例如，
藉由夾持器所安裝的面朝向上的攝影機可用於測量位於其上方的每一列印頭噴嘴孔板的高度，以檢測列印頭之間的高度偏差及/或每一個別列印頭的傾斜/水平。面朝向上的攝影機還可被使用於識別每個噴嘴的xy位置(藉由圖像處理)，並且校正此位置的誤差(例如，可再次參見被併入本文之中以作為參考的專利案和專利申請案的教示)。
所描述的實施方式適用於許多校正程序，但是它仍然可能是不確定性的主體，其限制了所量測高度的可實現準確度和分辨率。例如，溫度的變化、光罩255的折射率以及在客觀條件下設定精確的攝影機之焦點的困難度，即便在機器控制的協助之下進行，這些因素都是潛在的誤差來源。此外，所需的精確對焦可能為耗時的，特別是當由操作人員所執行時。最後，儘管所描述的系統可容易地測量刻意提供的(deliberately-provided)基板基準點的高度，但是動態地測量基板的任意位置處的高度可能為更加困難的(亦即，困難度可根據相對於潛在的未知特徵的圖像處理和可變對焦而定)。由於這些原因，若干個預期的實施方式有利地結合使用圖4A-4C所描述的實施方式，其提供更加快速且更穩定的校正、對準和測量，尤其是高度測量的應用。這樣的系統使高度測量與上文所提到的圖像對焦方法分離，但仍然使用交互的(reciprocal)高度測量系統以獲得結果，且具有更高的準確度和速度。這將在下文中結合圖4A-4C而進一步討論。
圖3A和3B分別提供了方法301與對準程序341所包含步驟的流程圖，其分別與上文中參考圖2A和2B所描述的示例性操作相關聯。
如圖3A所示，第一方法係以流程圖的形式呈現，並以元件符號301所表示。步驟302可首先執行一組對準程序以連接製造設備的一或多個軸，以用於沉積來自一沉積源的材料。例如，相對於上述的分軸系統，可針對一或多個運動系統執行校正，以便將這些系統在x軸維度、y軸維度與z軸維度中的一或多者連接。在一實施例之中，假定x軸和y軸傳送機構將被校正，但也可以使
用所描述的技術來校正其他維度。步驟303為將在兩個不同傳送路徑中的每一組件移動到一預定位置，例如，移動到預期的兩個傳送路徑將相交的預期起始點。每一路徑的傳送組件具有一個整合感測器，步驟304接著將使用此整合感測器以識別共同參考框架。如果需要的話，一搜尋演算法係可選地可被使用(步驟305)，以在粗略對準之後精確地定位參考點。亦為可選地，對於每一傳送路徑或多個軸可獲得位置反饋(步驟309)，以測量共同點處的軌道或導引位置；此反饋為可選地可藉由與每一傳送路徑相關聯的對準標記所提供(步驟310)。亦為可選地，如步驟311、312和313所示，對準過程可包含將每一感測器至一中介點(例如，與製造台相關聯的固定參考點或如前文所述的光罩)的獨立對準、一感測器至另一感測器的對準(例如，藉由感測器中之一者而安裝光罩，或者相反地，使用成像技術以尋找另一感測器)、同軸光學對準(例如，由兩個感測器中之每一者所產生的圖像被覆蓋直到它們對準)，以便定義一個共同的光學軸。其他技術也是可能的。在實現對準的點上，組件在每一相應的傳送路徑上的位置被使用於建立用於沉積/製造的座標系統，亦即，將傳送路徑與共同軸對準(步驟315)。接著，執行步驟316以將附加軸連接在一起或彼此對準，或將附加軸與所需的現有座標系統連接/對準(例如，z軸高度或者另一維度或一組維度)。一旦執行了期望的或所需的數量的對準程序，系統係處於已被校正的狀態(步驟317)。
元件符號318表示離線/連線程序分離線，亦即，在製造期間，在分離線之上的步驟典型地為離線執行，而在分離線之下的步驟通常為連線執行。例如，如步驟321所示，分離線之下的步驟可以針對每一新基板而被連線執行，且該等新基板係作為組裝線型式程序的一部分而被引入到製造設備中(步驟322)。隨著每一基板被引入，傳送機構被使用於檢測一或多個基板基準點(步驟323)，以允許單一基板(或其上的產品)與印表機的座標系統以及預期的配方資訊(recipe information)對準。這接著允許校正或偏移資訊的導出(步驟325)。例如，
一旦基板的位置、定向、尺度及/或偏斜誤差已被識別，則此校正或偏移資訊可被儲存及/或被使用以校正基板的位置/定向或以其他方式調整列印參數(步驟326)。最後，在採用校正策略的情況下，隨後發生例如列印的製造程序(步驟327)，以精確地將材料沉積在所期望的位置，此與精密製造程序相關。如步驟328所示，該方法接著可以繼續被執行(例如，施加後印刷加工步驟以完成沉積材料的層)。
圖3B示出了更詳細之對準程序341的流程圖。在一實施方式之中，步驟343首先將列印頭攝影機置於一維護隔間中或一維修位置處(例如，在鄰近於執行列印的一第一體積或殼體的一第二體積或殼體之中)，並且將光罩手動地或機器式地安裝至列印頭攝影機。應注意的是，這對於所有實施方式而言並非必需的，亦即，在不同的實施方式中，光罩可被安裝就位或者可被機械式地樞轉或接合以在任何時間點移動至適當的位置。無論具體的接合機構如何，在光罩就位後，列印頭攝影機接著會移動到一位置處，並且在此位置處準備好與第二(夾持器)攝影機系統進行同軸光學對準。列印頭攝影機被接合以成像/感測光罩(步驟345)，其中攝影機及/或光罩位置被調整(步驟347)，以使光罩大約地被置於中心，並使得其係清晰地位於列印頭攝影機的視場中，接著調整焦點(步驟351)。如前文所述，焦距判定允許光罩相對於列印頭攝影機的高度測量(步驟356)。然後，第二(夾持器)攝影機系統也被移動到指定位置(步驟357)並且被用於從下方對光罩成像(步驟359)。如前文所述，光罩可以是透明板上的一組十字標線，優選地具有與要進行印刷/製造的大氣近似地相同的折射率。接著，夾持器攝影機系統(亦即，夾持器位置及/或列印頭攝影機位置)被調整(步驟361)，使得由每一攝影機系統所產生的圖像精確地疊加(例如，如由操作者或圖像處理軟體所判定)。在這個位置處，根據步驟361，夾持器攝影機系統的焦點亦被調整，以允許從焦距推導出光罩相對於夾持器攝影機系統的高度。如前文所述，此允許
介於列印頭攝影機和夾持器攝影機系統之間的垂直(z軸間距)識別。應注意的是，圖3B強調了與這些程序相關的幾個選項。例如，在一實施方式中，此高度判定程序對於列印頭攝影機和夾持器攝影機系統為同軸(步驟346)。並且，在一實施方式中，列印頭攝影機和夾持器攝影機系統中之每一者包括兩個攝影機，例如一低分辨率攝影機以大致地發現光罩，以及一高精度攝影機以提高對準精度和焦點判定(步驟348/362)。如所指出的，操作者可以為了對準及/或對焦的目的而提供系統之控制，例如，藉由在一或多個監視器上觀看圖像(步驟352/364)並且響應地控制系統及/或焦點。在另一實施方式中，可以藉由軟體而自動地執行和控制這樣的調整(步驟353/365)。
在介於攝影機之間的距離被識別的情況下(亦即，如圖2B中所標記的「h4」+「h5」)，夾持器攝影機系統接著被使用於對列印頭本身、或者諸如在列印頭上的一基準點成像(步驟369)。再一次，執行焦點調整(步驟371)或者使用其他的技術以從夾持器攝影機系統至列印頭測量高度(步驟372，亦即測量圖2B中的「h6」)。一處理器/軟體然後計算介於列印頭與列印頭攝影機之間的高度差「h1」(亦即，藉由測量攝影機之間的距離「h4」+「h5」，並從中減去「h6」的值，且儲存結果)。如果需要，可以進行這樣的測量，例如，將調整複數個列印頭至相同的高度，以使得具有水平的下部平板(亦即噴嘴孔板)。也可以使用夾持器攝影機系統以執行其他的測量，例如根據需要而校正每一噴嘴的位置。
在列印過程中，當新的基板被引入時，系統進行步驟373以使用列印頭攝影機尋找用於此新的基板的視覺參考(基板基準點)，並且再次執行焦點調整(步驟374)，並識別作為結果的焦距，及使用此焦距以在此位置處得出介於列印頭攝影機和基板之間的垂直間距「h7」(步驟376)。在識別出此距離的情況下，處理器執行步驟378以藉由自「h7」的值減去先前所儲存的「h1」之值而計算出介於列印頭與基板之間的垂直間距(亦即，先前儲存的值「h1」等於「h4」+
「h5」-「h6」)。如藉由一組校正結果而不同地被描述(步驟381)，對所識別高度的可能反應包括自動地或手動地執行(a)列印頭高度或水平的調整(步驟383)、(b)對驅動電壓的調整，以增加或減少液滴速度(步驟384)、(c)噴嘴發射觸發器之定時的調整(步驟385)，亦即使得液滴以其本身的有效軌跡更早或更遲地被噴射，以便到達期望的著落位置，及/或(d)調整哪些噴嘴將被使用於列印(步驟386)，亦即，使得來自其他噴嘴的液滴被使用以模擬期望的著落位置。也可以使用其他如前文所述的技術。
反映在所描述的操作上，可以使用一組對準技術以將二或多個傳送系統相對於一共同參考點共置。可選地，一位置反饋系統被使用以使得一製造設備可將沉積材料源及/或基板定位，以便根據需要而在沉積基板的任何給定部分上沉積材料。隨後可以使用一高度校正系統來校正沉積源相對於沉積基板的高度，所述高度校正系統可選地係依賴於用於兩個傳送系統之對準的系統所使用的相同元件。最後，基板位置、源高度及/或沉積細節可被調整，以便對沉積材料的精確沉積點提供更精確的控制。在各種實施方式之中，執行傳送路徑之間的對準的系統和執行源高度校正的系統可為獨立的並且以彼此獨立的方式被使用，並且此等系統可各自地與其他類型的校正系統一起使用。
如上所述，參照2A-3B所描述的實施方式可適用於多種實現，但仍可能是非意欲誤差的來源。圖4A-4C被使用來介紹提供更精確及更快速的高度測量以及動態高度測量的另一個替代性實施方式。
首先在引入基板之前，步驟403為將製造設備初始化。作為此初始化程序的一部分，運行一自動校正例程(步驟405)，其執行如上文和下文所述的校正和對準步驟，完全在軟體和至少一處理器的控制下。這些步驟允許系統
將其傳送軸與參考框架相關聯，並且因此能夠相對於彼此傳送沉積源和基板，使得材料可被沉積在基板的任何期望的位置上。在如上所述之附接和移除諸如光罩之類的部件的實施方式中，或者具有被附接至列印頭支架並且從列印頭支架被拆卸下來的攝影機組件的實施方式中，系統可選地被控制以便將列印頭支架轉移至一維護隔間，其中在自動機器式控制之下，適當的工具係自動地以可變工具安裝件而被更換。再次，維護隔間的使用，或將列印頭支架運送至維護隔間對所有的實施方式而言並非必須。在其他實施方式之中，相關的工具可以在原位(in-situ)被接合或者可以一不干擾在線列印的方式而被永久地安裝。每一工具(和列印頭支架)都裝配有電子、磁性及/或機械介面，從而允許選擇合適的介面以作為實施的選擇。為此目的，在一實施方式之中，採用動力安裝件，其以一高度可靠性和可重複性的方式提供光罩或其他適當的工具之磁性接合，例如在微米級以內。為了將工具接合，可選擇性地使列印頭支架以機器式地或以其他方式使工具(光罩)恰好在正確的位置與工具磁性沉降(tool magnetically-settling)接合至具有最多微米尺度偏差的預定位置。使用如前述實施方式中的工具，例如，藉由將一或二個傳送路徑移動至各個攝影機圖像具有對準的同軸光罩的位置，並且使用位置資訊/位置反饋資訊以為每一傳送軸定義一共同座標點，從而建立用於列印/製造/加工的xy座標系統。如下文所述，此校正程序接著使用單獨的一組雷射感測器以非常快速地測量列印頭的z軸高度及/或與列印頭相關聯的一或多個特徵。使用這些雷射感測器執行若干程序，包括(a)使用攝影機識別每一雷射感測器的近似xy雷射測量位置座標、(b)使用一目標(例如孔或突起)以精確地為每一雷射感測器建立xy座標位置、(c)測量每一列印頭(並且可選地為每一噴嘴)的列印頭高度或水平程度、(d)測量列印頭標準(將在下文中討論)的高度、及(e)為了精確度而相對於彼此、或相對於xy位置，週期性地重新校正雷射感測器，以將漂移的因素列入考慮。下文將討論這些不同的操作。可
選地，如上所述，這些程序中的一或多個還可以使用一或多個根據需要而以機器式地或以其他方式嚙合和分離的工具。再次注意，作為自動校正例程的一部分，若干其他的系統測量可選地可被執行，例如，測量每一噴嘴的位置、測量及/或比較列印頭相對於其他列印頭的高度等等。還請注意，在初始系統安裝時，一個實施方式中的自動校正例程(步驟405)運行一次；在另一實施方式中，其係在間歇的基礎上運行(例如週期性的基礎，例如每天或每小時)。在又一個實施方式中，校正例程係響應於系統事件而運行，例如每次當列印頭或「墨棒」被更換時，或者在一特定(例如，操作者觸發)的基礎上，校正例程係響應於供電(power-up)、或響應於由軟體運行的週期性品質測試，該測試將一大於閾值量的偏差自一固定目標送回。還要注意的是，示例性系統可具有多個不同的校正例程，這些校正例程採用與設計或校正事件相關的上述測量程序的各種組合或子集。無論使用哪種校正選項，通常都會計劃初始(離線)自動校正序列，以使系統準備好接收一系列基板。
在組裝線型式的程序中，一系列中的每一基板通常將接收完全相同的製造設計圖案或「配方」，系統嘗試使用存在於每一基板上的基準點以適當地對準/定位。使用給定的製造程序以形成單一層，典型地為微米厚度(例如，厚度在1-20微米之間)。例如，在有機發光二極體顯示器製造程序的情況下，材料可被使用於建構有助於單個發光元件之操作的層，包括但不限於陽極層、電洞注入層(「HIL」)、電洞傳輸層(「HTL」)、發射或發光層(「EML」)、電子傳輸層(「ETL」)、電子注入層(「EIL」)和陰極層。也可以或者替代地製造額外的層，諸如電洞阻擋層、電子阻擋層、偏振器、阻擋層、底塗層和其他材料也可以被包括。發光元件的設計可以使得這些層中的一或多個的面積受到限制，以便為單個像素建立單個發光元件(例如，單個紅色、綠色或藍色發光元件)，而這些層中的一或多個可被沉積以便建立毯型覆蓋，其覆蓋許多這樣的元件(例如，提供
共同屏障、封裝層或電極、或其他類型的層)。在操作中，施加正向偏壓電壓(陽極相對於陰極)將導致來自陽極層的電洞注入和來自陰極層的電子注入。這些電子和電動的再組合會導致發射層材料的激發態之形成，其隨後將發射光子而返回(relax)至基態。在「底部發射(bottom emitting)」結構的情況下，光通過形成在電動注入層下方的透明陽極層而出射。常見的陽極材料可以由例如銦錫氧化物(ITO)所形成。在底部發射結構中，陰極層通常是反射和不透明的。常見的底部發射陰極材料包括厚度通常大於100奈米的鋁和銀。在頂部發射結構中，發射的光通過陰極層離開而離開裝置，且為了獲得最佳性能，陽極層具有高度反射性並且陰層極為高度透明的。常用的反射性陽極結構具有一層狀結構，其包含在高反射性金屬(例如銀或鋁)上形成的透明導電層(例如ITO)並提供有效的電洞注入。提供良好電子注入之常用透明的頂部發射陰極層材料包括錳：銀(約10-15奈米，原子比約為10：1)，ITO和銀(10-15奈米)。電洞注入層通常是透明的高功函數材料，其容易地從陽極層接受電洞並將電洞注入電動傳輸層。電動傳輸層是另一個透明層，其將從電洞注入層接收到的電洞傳遞到發光層。電子從陰極層被提供至電子注入層(EIL)。將電子注入至電子傳輸層之後，電子將由電子傳輸層被注入至發光層，其中隨著光的發射而產生電子與電洞的再組合。發射顏色取決於發光層材料，且對全色顯示器而言通常為紅色、綠色或藍色。發射強度由電子-電洞再組合速率所控制，這取決於施加至裝置的驅動電壓而定。
為了在系統運行時建立期望的層，將基板依序地被引入製造設備。對於有機材料沉積，製造設備可具有印表機，其在一受控環境存在的情況下沉積液體膜。在圖4A中，步驟407表示在第一受控環境中的層印刷及/或製造，而步驟409指的是在所述第一受控環境或第二受控環境中的後續處理，亦即，各自保持為保護被沉積的敏感材料而免於因暴露於氧氣，濕氣和其他污染物所受到的降解，直到這些材料已經被固化或以其他方式加工成永久性或半永久性。
當被引入時，基板首先與印表機參考系統對準，如本文其他地方所述，並且可選地進行高度測量以校正每一基板的差異(步驟411)。例如，藉由可用於調整基板位置及/或方向之機械搬運器或精細位置換能器，一未對準的基板可被再定位。此外，還可以用軟體調整列印配方或列印參數，以便校正列印以匹配xyz之位置失準。可選地，將高度變化的因素列入沉積參數中考慮(包括基板位置及/或列印頭高度及/或軟體參數與噴嘴控制)中，然後可以對特定基板響應地調整(步驟413/414)以提供更精確的列印控制。正如在線處理一樣，如步驟415、416所示，在一實施方式中，此調整在列印開始之前自動完成，而在另一實施方式中，高度被動態地測量且動態地被使用於校正。然後根據所需參數而進行列印(步驟417)。在列印之後，沉積膜(例如連續的液體塗層)被加工處理，例如經由乾燥或固化(步驟424)。在一實施方式中，此步驟可以藉由列印頭傳送機構所攜載的工具而直接地被執行，例如被傳送的紫外光源。在其他實施方式中，這樣的加工處理係在不同的腔室中執行(例如，如上所述，包含相同或不同的大氣含量)。
如步驟420、421所示，對於這些層中的任何層，可以在一受控的環境中執行沉積，這意味著大氣係以某種方式被控制，以排除不需要的物質或微粒。在這種情況下，印表機可以完全地被封閉在一氣體腔室之中，並在這種控制條件下受到控制以執行列印。在一實施方式中，所述大氣含量與正常空氣不同，例如，相對於環境大氣，其包含氮氣或惰性氣體的增加數量。本文所描述的自動校正、對準和測量技術(亦即，在一不需要操作人員涉入的自動化基礎上)可選地在這樣的受控大氣內被執行。步驟425、426、427、428和429表示多個其他的加工處理選項，例如使用兩個不同的受控大氣(步驟425)，例如，一個使用於列印而一個使用於加工；使用液體油墨於沉積(印刷)程序(步驟426)；沉積可發生在具有基礎幾何(例如沉積結構)、或彎曲或其他外型輪廓的基板上(步驟427)；封裝及/或列印可以使所選擇的層被暴露在基板的某些部分中，諸如電極
(步驟428)；以及可選的程序控制以調整層邊界的區域中的列印參數(步驟429)，例如列印一特定的邊緣輪廓(例如，這對於修改封裝或其他毯型層的邊緣特別有用)；其他可選的技術也可以與這些步驟結合使用。
一旦將期望的層加工處理為永久或半永久形式，則可以將特定基板送回至印表機或連接的製造設備，以接收附加層(或處理)，或者可以將其自受控制的環境中移除，以進行進一步的處理或修整(步驟431)。
如前文所述，在諸如剛剛所描述的精確環境中，特別是用於像素製造時(例如，其中皮升級的液滴將被精確地定位在諸如數十微米長寬之微米尺度的流體井內，其中包含了諸如50皮升之規劃數量的沉積液體)，液滴必須在流體井內被遞送且不具顯著變化，精確地校正高度以及(靜態或動態地)測量與校正高度變化可能是重要的。例如，在一系統中，相對於其他噴嘴或列印頭的噴嘴或列印頭之高度變化為幾十至幾百微米，由此高度變化所引起的位置誤差可以是高度誤差或變化的20%或更多的量級。對許多應用來說這是不可接受的。為了解決這個問題，圖4B示出了根據使用高精度感測器的替代性高度校正和測量系統441。這樣的系統通常提供更高的精度，更適合完全自動化的控制，並且能夠執行快速測量和非常迅速的測量以提供高度變化的動態判讀。在圖4B中有若干組件，包括列印頭攝影機組件443、夾持器攝影機組件445、列印頭455、列印頭組件固定參考區塊471、列印頭的雷射感測器461、夾持器的雷射感測器463和塊規467(用於校正)。
圖4B中所描繪的各種組件的操作如下所述：首先，列印頭攝影機組件443和夾持器攝影機組件445各自以前述方式光學地被對準。也就是說，每一攝影機被使用於沿著各自的光學路徑449、450以成像光罩(451/451')。元件符號451和451'可以涉及相同的共同參考標記(例如，共同的光罩)，或者涉及各自的參考標記(例如，具有已知的位置關係)。然而，與前面討論的實施方式中的一
些不同，光學路徑449/450的精確焦點和精確焦距與校正結果並非密切地相關。也就是說，如前所述，每一攝影機的數位圖像輸出被饋送到框接收器並進行比較，但是圖像處理軟體僅可識別來自每一圖像之光罩的位置重疊(十字標線)並且調整兩個傳送路徑直到它們各自的位置被對準(例如，光罩被固定至列印頭攝影機組件443並且夾持器攝影機組件445被移動以使光罩被置於其視場的中心)。應注意的是，所描繪的攝影機各自包括同軸光源447和分束器448，以引導來自光源的光線以照亮光罩並向列印頭攝影機組件443/夾持器攝影機組件445內的圖像感測器提供回光(return light)。如前所述，每一攝影機組件亦為可選地具有成雙的低和高分辨率成像能力以及由圖像處理軟體(或其他軟體)所控制的電子式控制自動對焦機構446以獲得光罩的清晰圖像。如前所述，圖像處理軟體檢測攝影機的正確位置對準，並且測量系統擷取與此對準所對應的每一傳送路徑的精確位置之後將歸零或以其他方式定義座標系統的原點。
一旦xy方向對準完成，製造設備的傳送系統將被控制，以便根據xy座標而移動列印頭攝影機組件443以大致地尋找夾持器的z軸高精度感測器463，並且相反地，傳送系統也被移動以致使夾持器攝影機組件445根據xy座標而尋找列印頭組件的z軸高精度感測器461。如上所述，在此實施方式中，每一高精度感測器可為測量距離的雷射感測器，例如被定向以測量高度。為了執行定位功能，一對準特徵所代表的可檢測高度輪廓(一孔或突起或其他可檢測高度特徵)被定位，以此方式可以藉由攝影機和相關聯的z軸雷射感測器兩者所成像。例如，在一實施方式中，來自夾持器攝影機組件445的低分辨率攝影機或圖像被使用於藉由自動圖像處理來搜尋並找到可識別的孔或突起(例如，被安裝至列印頭組件，儘管其可以被安裝在任何可以藉由夾持器攝組件和夾持器的z軸雷射感測器463所成像的位置)。一旦此特徵被找到並且被置於中心，用於相同的攝影機組件(亦即，夾持器攝影機組件)的高分辨率攝影機或圖像接著被使用來更準確地
辨識可識別特徵或突起的位置，然後圖像處理軟體將儲存其xy座標。由於印表機的座標系統已被建立，傳送系統接著被用於大致地定位夾持器的z軸雷射感測器463，在此位置其可掃描可識別的孔或突起，並且建立此可識別的孔或突起的確切中點。一個精確的xy座標點與此位置相關聯，並且基於攝影機所判定的可識別的孔或突起的xy座標位置與由z軸雷射感測器所提供的可識別孔或突起的中心點的xy座標位置之間的差異，介於夾持器的z軸雷射感測器463與夾持器攝影機組件445之間的精確的xy距離可被導出並被儲存以用於各種校正。相反地，接著使用列印頭攝影機組件443和列印頭的z軸雷射感測器461以執行相同的程序，藉以找到一共同特徵或突起，進而找到並儲存介於列印頭的z軸雷射感測器461與列印頭攝影機組件443之間的精確的xy距離。此距離校正接著可被使用來協助前文索提及的動態和其他測量。例如，在運行期間，為了測量基板的任何部分的高度，簡單地驅動製造設備的傳送系統，以此方式將列印頭的z軸雷射感測器461定位在基板的任意所需點上以讀取高度；相反地，根據需要(亦即，典型地在一離線程序中，或在基板之間)，系統可定位夾持器的z軸雷射感測器463，以對與列印頭相關聯的任意期望的特徵成像。
應注意的是，雖然已經描述了雷射感測器，但是可以使用任何高精度感測器以隨著所討論的感測技術作相關的適當調整，這在本發明所屬技術領域中具有通常知識者的能力範圍內。結合上文所涉及的基於雷射的感測器之實施例，可發現適用於所描述目的之感測器是可從美國MICRO-EPSILON(其在北卡羅來納州羅利市有辦公室)獲得的雷射感測器。合適的感測器可以測量3毫米或更小範圍內的高度變化，並具有自次微米尺度的測量精確度。
應注意的是，圖4B的右側示出每一雷射感測器461/463使用指向角度464/465的光束以檢測高度(「h9」/「h10」)。就此方面而言，所提及的感測器優選地使用反射率測量方法來操作，例如，由於在一實施方式中在玻璃或透
明基板上執行沉積，「正面(head-on)」測量可能會引入由經成像材料的折射率所造成的非意欲反射雜訊。為了解決這個問題，每一感測雷射優選地是以使背向散射(backscatter)和非意欲的反射最小化的角度(例如「α」)而引導光線的類型。圖4B的右側還示出了用於校正的塊規467。塊規467典型地具有可安裝至系統的一主體468以及具有精確的已知厚度(「h8」)的一舌部469。在此方面而言，如先前所提到的，在離線校正期間，出於特定校正之目的，可以選擇性地使用某些工具(例如，藉由手動地接合及/或鉸接及/或機器式地接合，或者安裝在不干擾在線製造的固定位置)。塊規467就是一種這樣的工具。在一實施方式中，此工具也被安裝至相對於印表機支撐台或夾盤的已知位置處，例如永久地位於基板傳送路徑之外(例如，仍然可由雷射感測器461/463兩者所達到的xy位置)，或者處於例如可經由另一動力安裝件而選擇性地以機器式地接合和分離的位置。在此方面而言，精確的厚度是已知的數值，例如1.00微米，並且所述塊規係被放置在可由每一雷射感測器所感測的位置處。作為校正歷程的一部分，每一雷射感測器可藉由軟體而連續地被驅動到適當的位置，並且被使用於測量介於雷射感測器和所述舌部的對應側面之間的高度，例如測量高度「h9」和「h10」。由於舌部的厚度「h8」為精確已知的，校正軟體可立即地計算兩個雷射感測器之間的距離，例如「h9」+「h10」+1.00微米(這類似於圖2B中的「h4」+「h5」的計算，除了一旦雷射感測器被驅動到正確的位置時幾乎可立即地被執行之外；事實上，與其他本文所述的測量一樣，優選地，這些測量是非常接近地連續進行，以將溫度或其他可能影響測量的可能性降至最低)。還要注意的是，因為這種測量方案並不依賴於是否得到精確焦點(亦即，這可能是主觀的，或需要時間的，或者可能有誤差)，所以它通常比前面討論的方案更準確。
此後執行的許多測量類似於之前討論的那些測量。例如，夾持器的雷射感測器被使用於對運行在列印頭455的底部上的孔板457成像並且形成一
高度測量值(例如，在圖2B中的「h6」，除了此測量現在係從夾持器的雷射感測器463所取得)。然而，由於介於雷射感測器之間的距離為精確地已知，因此校正軟體可立即地計算列印頭孔板457相對於列印頭的雷射感測器461的高度差，亦即藉由從感測器之間的距離減去到列印頭孔板457的高度，亦即從「h9」+「h10」+1.00微米所取得之值。接著可以像之前一樣儲存和使用此值，以能夠在任何時間點精確地測量列印頭孔板457在基板459上方的高度(例如，動態地，在列印期間，在自動化的基礎上)，例如藉由使用列印頭的雷射感測器461以在一意欲的xy座標點簡單地測量基板，並且藉由減去列印頭孔板457相對於列印頭的雷射感測器461之所儲存的高度差。再次，因為動態焦點不被用於高度測量，並且由於所採用的感測器為精密裝置且提供了即時讀數，因此測量為即時的。
圖4B還示出了列印頭組件固定參考區塊471和相關聯的基準點472。簡言之，這些物件係可選地被使用於提供相對於列印頭組件的固定參考點；有利地，在進行塊規467的初始化及/或其他離線校正時，從夾持器的雷射感測器463到基準點472的距離此時也由夾持器的雷射感測器463所測量並儲存。此測量和儲存的值可被使用於在後續的測量中提供加工處理的快捷方式。例如，對於基於噴墨式印表機的製造設備而言，列印頭及/或墨棒可能經常地被交換或改變，每一潛在地呈現新的高度差異和潛在誤差的因素應該被測量，並且將此因素計入列印、印表機調整或列印程序調整之中考慮。列印頭組件固定參考區塊471和相關的基準點的使用將使得能夠使用第二簡化的校正程序。例如，並非重複剛剛提到的所有步驟；在交換時，夾持器的雷射感測器463可被使用於對每一新的列印頭孔板和基準點472兩者進行成像以導出一高度差。然後可以使用此高度差，藉由參考相對於基準點的差異(以及先前的列印頭相對於基準點的高度差)以立即地導出新的列印頭之高度。因此，不需要塊規或其他測量，系統可基於縮短的校正序列以立即地導出新的列印頭高度之值，從而進一步增強裝置運
行時間。應注意的是，並非所有實施方式都需要這種可選技術。
圖4C示出了一方法471，其具備以上所述的一些測量和其他步驟。首先，如步驟473所示，兩個傳送路徑與一共同參考點對準，例如，使用所描述的列印頭攝影機和夾持器攝影機以及光罩。在建立座標系統的情況下，系統為第一高精度感測器搜尋xy座標(步驟475)，例如，為第一雷射。在此資訊為已知的情況下，此高精度感測器接著相對於一標準(例如，圖4B中的塊規467)而被精確地放置，且被使用於相對於該標準而取得一高度測量值(步驟477)。系統為第二高精度感測器搜尋xy座標(步驟478)，例如，為第二雷射(例如，相對於不同的傳送路徑而被安裝)。在此資訊為已知的情況下，此第二高精度感測器接著相對於該標準(例如，圖4B中的塊規467)而被精確地放置，且被使用於相對於該標準而取得一高度測量值(步驟480)。基於這些測量，在校正軟體的協助下運作的處理器接著計算兩個高精度感測器(例如，從第一雷射到第二雷射)之間的高度差(步驟481)，使得來自兩個高精度感測器的高度測量值被精確地與彼此相關。如前所述，這可以根據公式「htotall」=「h8」+「h9」+「h10」(步驟483)而獲得。如前文所指出的是，諸如基準點472的固定參考亦為可選地被提供和被測量，並將所得的測量高度儲存起來以備將來使用(如步驟485、487和488所示)。如步驟491所示，高精度感測器之一(例如，與諸如夾持器的傳送軸、或諸如攝影機的另一感測器相關聯)接著被使用以找到源，並且使用第二高精度感測器以測量其與沈積源之間的距離(步驟492)。由此，藉由源所呈現的高度差可被判定(步驟493)，例如相對於兩個感測器之間的距離或相對於固定參考。根據需要，接著使用第一高精度感測器(例如，動態地或以其他方式)以測量相對於沉積目標(例如基板)的高度(步驟495)；最後，如步驟497所示，系統測量並儲存介於源與沈積目標之間的高度差，並採取適當的校正/調整行動，亦即，如步驟498所示。
再次反映剛剛所討論的一些組件和結構，在一實施方式中，z軸
測量可立即地被精確地執行，且係以比先前所討論的每一實施方式更精確的方式。可選地，首先校正製造系統以識別xy或類似的座標系統。然後，將與每一傳送路徑相關聯的高精度感測器接合並用於測量介於兩個高精度感測器之間的高度差。如上所述，這兩個感測器可以藉由一系列測量以及藉由可選地使用某些特徵而被使用，以提供製造系統中的沉積源和目標之間(例如，或者在工具和目標之間)的高度差的快速、準確測量。這個程序可以完全地被自動化，以避免潛在的主觀或耗時的步驟，並避免在判斷正確焦點的情況下對分辨率的潛在限制。當與可選的xy座標校正和對準方案以及相對於xy座標的感測器位置的精確識別相結合時，所揭示的技術允許在即時和動態的基礎上進行自動、精確的z軸測量，並且可被使用於測量沉積目標(或其他製造或生產設備部件)的任何部分。
圖5A-5E用於提供關於更詳細的實施方式的一些額外資訊。
首先，圖5A描繪了製造設備501的一部分，其包括一真空桿503(用於接合基板)和一印表機支撐台或夾盤505。所述真空桿形成夾持器的一部分，其中所述夾持器(例如夾持器框架506)和所述真空桿503沿著雙箭頭507的方向而前後移動以傳送基板。所述真空桿藉由一組線性換能器509(在圖中僅可看到一個換能器)耦合至所述夾持器框架506，該等線性換能器在雙箭頭510的方向上經由線性投擲使真空桿和基板連接。這些換能器的共模驅動可以在雙箭頭510的方向上使基板線性偏移，而這些換能器的差模驅動可以使基板圍繞一浮動樞軸點511旋轉(例如，這可被使用於執行如前文所述的選擇性基板位置校正)。所述的製造設備501亦示出了面朝向上的攝影機或夾持器攝影機系統，其包括一攝影機513、光源515和一相關聯的散熱器517。所述光源和前文所提及的分束器(未示出，但其係被安裝在攝影機的光學路徑中且大約在光學軸位置521處)被使用於將來自光源的光線向上導引以通過夾持器框架中的孔523，從於提供如前文所述的光學測量。所述夾持器框架506還安裝有一高精度感測器525，諸如來自
MICRO-EPSILON的雷射感測器，其被定向為面朝向上並且測量通過孔塊527之物體的高度。此孔塊可被使用於與塊規528的選擇性附接(機器式或其他方式)，例如，出於前文所提及的目的，其呈現為形成動力安裝件的一部分的磁性板。應注意的是，所述夾持器框架506亦被顯示為安裝有一校正塊529，此校正塊529提供一可識別的孔/突起530，其係用於藉由列印頭攝影機(圖5A中未示出)及藉由安裝至列印頭的高精度感測器(圖5A中未示出也未在圖5A中示出)而進行成像。如前文所述，此校正塊和相關聯的參考特徵(基準點)被使用於根據xy座標而精確地識別被安裝至列印頭的高精度感測器相對於被安裝至列印頭的攝影機的位置。
圖5B示出了藉由列印頭支架(未示出)所安裝的攝影機組件541。此組件包括被定向為指向下的攝影機543以及光源545和相關聯的散熱器547。如前文所述，位於攝影機光學路徑內(大約在位置549處)的分束器將來自光源的光線向下導引以通過透鏡551，並且接收由所述攝影機543所感測到的返回圖像光線。一動力安裝件553亦被描繪，其包括一永久地被安裝的L形桿554，其提供與可拆卸載具555的高度地可重複的(highly repeatable)連接，如前文所述，此可拆卸載具接著承載一安裝在透鏡上的光罩556。在校正期間，攝影機對光罩進行成像(而來自圖5A的組件的面朝向上的攝影機513係從下方對同一光罩556進行成像)。如前文所述，為了xy座標系統的定義以及其他測量任務，所述動力安裝件允許光罩的透鏡組件的高度地可重複的連接和分離。在一實施方式中，可使用調整螺絲557以偶爾地重新校正所述動力安裝件，或者由操作者、或由電子致動方式(在一實施方式中)，以校正光罩相對於一成像目標的位置。圖5B還示出了一校正塊558，其係被使用於提供另一可識別的孔/突起559，其係用於藉由夾持器系統攝影機(亦即，來自圖5A的攝影機513)以及被安裝至夾持器的高精度感測器(亦即，來自圖5A的高精度感測器525)而進行成像。如前文所述，此校正塊和相
關聯的基準點係被使用於根據xy座標而精確地識別被安裝在夾持器上的高精度感測器相對於被安裝在夾持器上的攝像機的位置。
圖5C提供了光罩的透鏡組件561的特寫立體圖，此亦顯示於圖5B之中。此組件包括前述的載具555，其亦提供所述動力安裝件的一部分，以用於快速和精確(例如，手動地或機器式地)附接和拆卸或光罩的透鏡組件的其他定位/接合。該組件還包括承載所述光罩556的光學透鏡563，藉由對準/安裝螺絲567的手動調整，透鏡的精確定位將很少地被進行微調。如前文所述，所述光罩(組件)有利地被設計以用於快速(例如機器式地)附接和拆卸或其他自動定位/接合，以提供全自動的校正和測量程序。
圖5D提供了塊規581的特寫視圖。可以看到此塊規由主體583所組成，主體583類似地提供一半的動力安裝件，其適於容易、可重複地附接和拆卸及/或其他選擇性接合或使用。更特別地，此組件係選擇性地接合以將舌部585直接地放置在夾持器的精確高度感測器的光學路徑中，例如用於選擇性地附接和拆卸由圖5A中的孔塊527所形成的動力安裝件的往復式記憶體。當然，存在很多設計替代方案。圖5D亦示出用於舌部的兩個夾緊螺絲587。儘管在圖5D中未示出，動力安裝件具有一可調整式滑動板，其可被使用於提供相對於藉由夾持器框架而安裝的塊規的精確舌部位置的非頻繁手動微調。
最後，圖5E示出了一參考區塊591的示範例，其係被使用於提供一用於各種攝影機和高精度感測器的校正塊的示範例。在此特定的示範例中，此校正塊可以完全是由圖5A中的元件符號529所表示的裝置(來自圖4B的基準點472的設計亦類似)。所述校正塊為L形且包括安裝板部分592和目標板部分593，後者提供介於攝影機和相關高精度感測器之間的xy距離的校正參考。使用拋光金屬板594(例如不銹鋼或其他表面)以提供用於成像(藉由精密感測器)的高反射表面。簡言之，如前所述，一孔/突起(在此實施方式中為孔595)首先藉由較低分
辨率的攝影機，接著藉由高分辨率攝影機，並且最後藉由與給定的傳送軸之一相關聯的高精度感測器所成像。在一攝影機及其相關的高精度感測器檢測所述孔595之中心596的位置處，來自與傳送軸相關聯的位置反饋系統的位置被讀取。然後，這些位置被使用於計算介於這兩個測量裝置之間的xy偏移。應注意的是，有利地，所述孔595不代表穿過所述目標板部分的全部孔，這可能給出不一致(亦即雜訊)的感測器讀數；相反地，所有必要的是所述目標板部分提供一目標，且此目標以允許孔位置和孔中心的識別的方式而提供清晰的高精度感測器信號識別。如圖5E所示，所述目標板部分可提供額外的可變尺寸的孔597、598，以用於額外的校準功能。
藉由以所描述的方式提供校正和測量參考，呈現於圖5A-5E之中部件的提供了判定高精度製造系統中的多軸(例如，x、y和z軸)位置校正和測量的有效且高度地精確的手段。如前文所述，這提供了對沉積參數之更精細的控制，例如沉積材料的預期著落位置。在一個實施方式中，可以應用這些技術以促進工業分離軸列印系統的精確液滴置放。
應注意的是，所描述的技術提供了大量的選項。首先，應注意到儘管已經描述了基於印表機(例如噴墨印表機)的若干實施方式，但是本文中所描述的技術不限於此。提供一個(but-one)示範例，所描述的技術可以應用於不包括印表機的生產系統(但是另外需要精確的位置控制)。本文中所描述的教示可以應用於任何類型的生產或製造設備，包括定位工具、加工處理裝置、沉積源、檢查裝置和類似裝置的設備，例如在期望或需要高精度的情況下。在本文中所描述的技術也不限於分軸系統，例如，雖然上述若干實施方式具有用於x和y維度之分離的運輸機構，但是可以將本文所描述的技術應用於其他類型的位置鉸接系統，例如，依賴於平衡環(gimbal)或其他非線性傳送路徑、或者跨越多個維度而提供傳送的系統。再者，雖然所描述的技術已經在組裝線型式程序的上下文
中呈現，但所描述的技術之應用也不限於這種環境，例如，這些技術可以在任何類型的生產系統、定位系統、非工業印表機，或潛在的其他類型的系統或裝置。
在不限制前述內容的情況下，在一實施方式中，生產或製造設備或印表機之中調整為離線的；在不同的實施方式中，可以對每一基板或每一產品進行調整以校正失準或變形。在又一個實施方式中，測量可被動態地進行並且被用於即時調整(adjustments in real time)。顯然，在不脫離本文所描述的發明原理的情況下存在許多變化。
前面的描述和附圖中，已經闡述了特定的術語和圖式中的元件符號，以提供對所揭示的實施方式的透徹理解。在一些情況下，術語和符號可能意味著實踐部分實施方式所不需要的具體細節。術語「示例性」和「實施方式」係用於表示一示範例，而非優選或要求。
如所指出的，在不脫離本揭示內容的更廣泛的精神和範圍的情況下，可以對本文中所呈現的實施方式進行各種修改和改變。例如，任何實施方式的特徵或態樣可至少在可行的情況下與任何其他的實施方式結合，或以代替其他的實施方式中之對應的特徵或態樣的方式來應用。因此，例如，並非每一圖式中都示出了所有的特徵，並且，例如，根據一個附圖的實施方式所示出的特徵或技術應該被假定為可選地可用作任何其他附圖或實施方式之特徵的要素或其組合，即使在說明書中沒有被具體地提及。因此，說明書和圖式應該被認為是說明性的而非限制性的。
205:列印頭組件/列印頭支架
207:雙箭頭
211:夾持器
215:位置反饋系統/量尺標記/位置參考系統
219:位置反饋系統/經標記的膠帶/位置參考系統
221:感測器
223:列印頭
239:基板
251:系統
253:上部攝影機
255:光罩
257:機械安裝件
259:光學路徑
261:支撐導引件
263:下部攝影機
265:光學路徑
h1:高度
h2:高度
h4:高度
h5:高度
h6:高度
h7:高度
Claims (20)
- 一種噴墨印表機，其包含：一列印頭；一傳送機構，以用於在該列印頭將液體的液滴噴射至一基板上時，將該列印頭相對於該基板移動；一第一感測器，以用於獲得自該第一感測器至該基板之一第一距離；一第二感測器，以用於獲得介於該第一感測器與該列印頭之一噴射孔之間的一高度差；及一處理器，以用於根據該第一距離及該高度差來判定自該列印頭至該基板之一距離，且使用自該列印頭至該基板之該距離來調整由該列印頭所使用以噴射液滴的一參數。
- 如請求項1之噴墨印表機，其中該第一感測器相對於該列印頭處於一固定位置中。
- 如請求項1之噴墨印表機，其進一步包含一校正塊，其中該第一感測器測量介於該第一感測器與該校正塊的一第一表面之間的一第二距離，且該第二感測器測量介於該第二感測器與該校正塊的一第二表面之間的一第三距離，且該處理器根據該第二距離、該第三距離以及介於該校正塊的該第一表面與該第二表面之間的該校正塊的一已知厚度來判定介於該第一感測器與該第二感測器之間的一第四距離，且其中該處理器使用該第四距離來判定介於該第一感測器與該噴射孔之間的該高度差。
- 如請求項1之噴墨印表機，其進一步包含一攝影機以擷取該列印頭及該第一感測器之一圖像，其中該傳送機構包含一列印頭傳送支架以沿著一第一軸線傳送包含該列印頭之一列印頭組件，以及包含一夾持器之一基板傳送系統以沿著一第二軸線傳送一基板，且該處理器係： 使用在擷取圖像時該列印頭組件沿著該第一軸線的位置及該夾持器沿著該第二軸線的位置、及該列印頭之一噴嘴及該第一感測器在所擷取圖像內的位置，判定該第一感測器與該噴嘴之相對位置；及使用該相對位置來調整由該列印頭所使用以噴射液滴的該參數。
- 如請求項4之噴墨印表機，其中該夾持器包含一框架及一真空桿，該第一感測器耦合至該列印頭，且該第二感測器耦合至該框架。
- 如請求項1之噴墨印表機，其中該第一感測器為雷射感測器、該第二感測器為雷射感測器、或該第一感測器及該第二感測器為雷射感測器。
- 如請求項1之噴墨印表機，其中該傳送機構包含一列印頭傳送支架以沿著一第一軸線傳送包含該列印頭之一列印頭組件，以及包含一夾持器之一基板傳送系統以沿著一第二軸線傳送一基板，且該處理器係：控制該列印頭傳送支架及該夾持器以識別一參考點；及根據該參考點、該列印頭組件相對於該參考點的一當前位置、及該夾持器相對於該參考點的一當前位置，定義一座標系統。
- 如請求項3之噴墨印表機，其中該處理器係：在該列印頭與該基板之相對運動期間，動態地判定自該列印頭至該基板之該距離的變化；及取決於該變化來調整由該列印頭所使用以噴射液滴的該參數。
- 如請求項8之噴墨印表機，其進一步包含一基板支撐結構，其中：該第一感測器相對於該基板支撐結構固定；該第二感測器相對於該列印頭固定；該第一感測器在該列印頭與該基板之不同相對位置處獲得該第一距離之複數個讀數；及 根據該第一距離之該複數個讀數來判定該變化。
- 如請求項8之噴墨印表機，其中：該第二感測器在該列印頭與該基板之不同相對位置處獲得該第二距離之複數個讀數；根據該第二距離之該複數個讀數來判定該變化；及該處理器藉由根據該變化造成液滴噴射之一延遲來調整由該列印頭所使用以噴射液滴的該參數。
- 如請求項8之噴墨印表機，其中：該第二感測器在該列印頭與該基板之不同相對位置處獲得該第二距離之複數個讀數；根據該第二距離之該複數個讀數來判定該變化；及該處理器藉由根據該變化選擇用於噴射液滴的一噴嘴發射波形來調整由該列印頭所使用以噴射液滴的該參數。
- 如請求項8之噴墨印表機，其中：該第二感測器在該列印頭與該基板之不同相對位置處獲得該第二距離之複數個讀數；根據該第二距離之該複數個讀數來判定該變化；及該處理器藉由根據該變化選擇用於噴射液滴的一液滴速度來調整由該列印頭所使用以噴射液滴的該參數。
- 如請求項1之噴墨印表機，其中該處理器藉由執行以下所述中之一或多者來調整由該列印頭所使用以噴射液滴的一或多個參數：延遲液滴噴射、調整一液滴噴射速度、或調整用於噴射一液滴的一驅動電壓。
- 如請求項1之噴墨印表機，其中該第一感測器及該第二感測器分別動態地獲得該第一距離及該高度差之讀數，且該處理器根據該第一距離及 該高度差之動態讀數來動態地判定自該列印頭至該基板之該距離，且根據動態判定自該列印頭至該基板之該距離來調整由該列印頭所使用以噴射液滴的該參數。
- 如請求項14之噴墨印表機，其中該處理器根據該第一距離以及該第一感測器與該列印頭之一噴嘴之一噴射孔之間在該噴嘴噴射一液滴時的該高度差來為該噴嘴調整由該列印頭所使用以噴射液滴的一或多個參數。
- 一種噴墨印表機，其包含：一可移動的列印頭；一基板傳送機構；一第一感測器，其相對於該列印頭固定在適當位置；一第二感測器，其面對該第一感測器且被耦合至該基板傳送機構；一光罩，其可由該第一感測器及該第二感測器偵測，其中該列印頭及該基板傳送機構可移動以將該光罩放置在該第一感測器與該第二感測器之間；及一處理器，其經建構成用以：控制該第一感測器以偵測自該第一感測器至與該基板傳送機構接合之一基板的一第一距離；控制該第二感測器以偵測自該第二感測器至該第一感測器的一第二距離；控制該第二感測器以偵測自該第二感測器至該列印頭的一第三距離；及根據該第一距離、該第二距離及該第三距離來計算自該列印頭至該基板的一距離。
- 如請求項16之噴墨印表機，其中該第一感測器及該第二感測器中之至少一者為攝影機，且該處理器係經建構以藉由移動該攝影機直到一目 標物體對焦且分辨自該攝影機之焦距的相應距離來偵測該第一距離、該第二距離及該第三距離中之至少一者。
- 如請求項16之噴墨印表機，其中該第一感測器與該第二感測器中之至少一者為雷射。
- 如請求項16之噴墨印表機，其中該基板傳送機構包含用於與該基板接合的一夾持器，該夾持器包含一框架及一真空桿，且該第二感測器耦合至該框架。
- 如請求項16之噴墨印表機，其進一步包含一傳送支架以沿著一第一支撐導引件傳送包含該列印頭之一列印頭組件，其中該基板傳送機構包含與該基板接合且沿著一第二支撐導引件移動的一夾持器，該第二感測器為一攝影機，且該處理器進一步經建構用以：使用該攝影機擷取該列印頭及該第一感測器的一圖像；根據在擷取圖像時該列印頭組件的位置及該夾持器的位置、且根據在所擷取圖像內之該列印頭之至少一噴射孔或該第一感測器的位置，判定該噴射孔與該第一感測器之相對位置；及根據該相對位置來調整用於從該列印頭噴射液滴的參數。
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