TWI812812B - 使用具有溫度控制的基材支撐件之噴墨式印刷機以及將材料沉積在基材上的方法 - Google Patents

Abstract

本發明描述一種噴墨式印刷機。該噴墨式印刷機具有：一氣墊基材支撐件，其具有一金屬支撐表面；一印刷組件，其具有一施配器，該施配器具有面對該支撐表面之噴射噴嘴；一氣體源，其藉由一氣體導管流體地耦接至該氣墊基材支撐件；及一熱控制系統，其耦接至該氣體導管。

Description

使用具有溫度控制的基材支撐件之噴墨式印刷機以及將材料沉積在基材上的方法

〔相關申請案〕

本專利申請案主張2018年12月20日申請之美國臨時專利申請案第62/782,595號及2019年3月6日申請之美國臨時專利申請案第62/814,529號的權利，其中之每一者以全文引用的方式併入本文中。

本發明之具體實例大體上係關於噴墨式印刷機。特定言之，描述用於在處理期間基材溫度控制的方法及裝置。

噴墨印刷為在辦公室及家用印刷機中以及在用於製造顯示器、印刷大規模書寫材料、將材料添加至諸如PCB之製品及建構諸如組織之生物物品的工業規模印刷機中為常見的。在一些情況下，藉由噴墨印刷將材料沈積於基材上所需要的精度係極高的。舉例而言，在顯示器應用中，可使用具有10至15μm尺寸之液體印刷材料之小滴將材料印刷至基材上，該等小滴沈積在尺寸約20pm之目標部位處。對於較大基材，基材之溫度的變化可導致超出目標部位之大小的基 材之尺寸變化，從而產生導致印刷錯誤之小滴部位不確定度。

需要在噴墨印刷過程期間對大基材進行嚴格的溫度控制。

本文中所描述的具體實例提供一種噴墨式印刷機，其包含：一氣墊基材支撐件，其具有一金屬支撐表面；一印刷組件，其具有一施配器，該施配器具有面對該支撐表面之噴射噴嘴；一氣體源，其藉由一氣體導管流體地耦接至該氣墊基材支撐件；及一熱控制系統，其耦接至該氣體導管。

本文描述之其他具體實例提供一種噴墨式印刷機，其包含：一氣墊基材支撐件，其包含一第一分段區域、一第二分段區域及一印刷區域；一印刷組件，其具有一施配器，該施配器具有面對該印刷區域之一支撐表面之噴射噴嘴；一氣體源，其藉由一第一氣體導管流體地耦接至該第一分段區域、藉由一第二氣體導管流體地耦接至該第二分段區域，且藉由一第三氣體導管流體地耦接至該印刷區域；及一熱控制單元，其包含熱耦接至至少該第一氣體導管之一熱交換器。

本文描述之其他具體實例提供一種噴墨式印刷機，其包含：一氣墊基材支撐件，其包含一第一分段區域、一第二分段區域及一印刷區域；一印刷組件，其具有一施配器，該施配器具有面對該印刷區域之一支撐表面之噴射噴嘴；一氣體源，其藉由一第一氣體導管流體地耦接至該第一分段區域、藉由一第二氣體導管流體地耦接至該第二分段區域，且藉由一第三氣體導管流體地耦接至該印刷區域；一熱控制單元，其包含連接至至少該第一氣體導管之一板式熱交換器、一熱元件，及將該熱交換器連接至該熱元件的一熱媒質導管；一氣體流出導管，其將該板式熱交換器連接至該第一分段區域；及一溫度感測器，其熱耦接至該氣體流出導管之一內部。

100:噴墨式印刷機

101:基材支撐組件

102:基材支撐件

104:印刷組件

106:固持器組件

108:基座

110:基材支撐表面

112:孔/開口

114:施配器組件

116:施配器支撐組件

117:軌

118:印刷組件控制器

119:施配器殼體

120:機架

122:托架

124:第一方向

126:第二方向

128:固持器軌

129:控制器

130:邊緣

131:固持器托架

132:風機

134:氣體導管

136:熱控制系統

138:熱單元

140:熱交換器

142:接觸構件

150:熱控制系統

202:基材支撐件

208:溫度感測器

210:熱媒質導管

212:回流管

214:導管

216:控制閥

218:氣室

220:入口

222:第二熱感測器

230:基材支撐件

232:第一氣室

234:第二氣室

236:內部分配歧管

238:第一門戶

240:第二門戶

242:壁/氣體洩漏通路

244:頂部構件

246:背側

300:噴墨式印刷機

301:基材支撐組件

302:基材支撐件

304:第一基材支撐件區段

306:第二基板支撐件區段

308:第三基材支撐件區段

312:孔

314:孔

316:孔

322:第一風機

324:第一氣體導管

326:第一熱控制系統

328:第一熱單元

330:第一熱交換器

332:第二風機

334:第二氣體導管

336:第二熱控制系統

338:第二熱單元

340:第二熱交換器

352:第三風機

354:第三氣體導管

356:第三熱控制系統

358:第三熱單元

360:第三熱交換器

400:印刷系統

402:印刷設施

404:噴墨式印刷機

406:風機

410:熱控制系統

412:熱單元

414:熱交換器

500:方法

502:步驟

504:步驟

506:步驟

508:步驟

510:步驟

512:步驟

514:步驟

600:噴墨式印刷機

602:邊緣區

608:中心區

610:氣體供應源

612:風機

614:流動控制器件

616:被動熱交換器

因此，可參考具體實例獲得可詳細地理解本發明之上述特徵之方式、上文簡要概述之本發明之更特定描述，具體實例中之一些說明於隨附圖式中。然而，應注意，該等隨附圖式僅僅說明例示性具體實例且因此不應視為限制其範疇，可准許其他同樣有效具體實例。

圖1為根據一個具體實例之噴墨式印刷機的等角視圖。

圖2A為根據一個具體實例之與圖1之噴墨式印刷機一起使用的熱控制系統之詳細視圖。

圖2B為根據另一具體實例之與圖1之噴墨式印刷機一起使用的熱控制系統之詳細視圖。

圖2C為根據另一具體實例之與圖1之噴墨式印刷機一起使用的熱控制系統之詳細視圖。

圖2D為根據另一具體實例之與圖1之噴墨式印刷機一起使用的熱控制系統之詳細視圖。

圖3為根據另一具體實例之噴墨式印刷機的等角視圖。

圖4為根據一個具體實例之印刷系統的示意平面圖。

圖5為根據另一具體實例之概述一方法的流程圖。

圖6為根據另一具體實例之噴墨式印刷機的等角視圖。

為了促進理解，已使用相同參考數字在可能的情況下表示圖式中共有的相同元件。預期一個具體實例中之元件及特徵可有益地併入於其他具體實例中而無需進一步敍述。

本文中描述具有支撐對準特徵之噴墨式印刷機。圖1為根據一個具體實例之噴墨式印刷機100的等角視圖。印刷機100提供：一基座108，其為結構上強且穩定之材料，諸如花崗石；一印刷組件104，其安置於該基座108上；及一基材支撐組件101，其安置於該基座108上。基材支撐組件101包括具有基材支撐表面110之基材支撐件102，基材安置於該基材支撐件表面上以用於處理。基材係藉由一氣墊支撐於基材支撐表面110上方。

印刷組件104包括包含耦接至一對機架120之軌117的施配器支撐組件116。機架120在基材支撐件102之任一側安置於基座108上。軌117橫向於基材輸送方向在「交叉掃描」方向上而定向，並在交叉掃描方向上橫越基材支撐表面110延伸。施配器組件114可移動地耦接至軌117，並沿著軌117移動以相對於藉由基材支撐件102安置支撐的基材將施配器支撐件組件114定位於目標部位處。施配器組件114包括耦接至托架122之施配器殼體119，其固持一或多個施配器(圖中未示)。托架122例如藉由軸承裝置或組件(諸如空氣軸承)耦接至軌117，並藉由線性致動器沿著軌移動。施配器組件114可在交叉掃描方向上實質上自一個支架120移動至相對支架120以達到藉由基材支撐件102支撐之基材的實質上所有橫向尺寸。機架120及軌係由結構上強、穩定之材料製成且可與基座108成整體。

基材支撐件102為氣墊支撐件。基材支撐件102沿著基材支撐件102之支撐表面110產生氣墊。基材支撐於表面110上方之氣墊上。基材因此能夠基本上無摩擦地沿著表面110移動。固持器組件106靠近基材支撐件102之邊緣130安置以接觸安置於基材支撐件102上的基材之邊緣區。固持器組件106之接觸構件142接觸基材之邊緣區並施加真空以獲取固持在基板上之緊固。固持器組件106移動氣墊上之基材以定位基材以用於自施配器119沈積材料於基板上。固持器組件具有耦接至固持器軌128之固持器托架131。固持器軌128沿著基材支撐件 102之邊緣130延伸實質上其整個長度以提供固持器組件106自由度以將基材自基材支撐件102之一個末端移動至相對末端。固持器軌128可與基座108整體地形成或附接至基座108。

支撐表面110具有使氣體流動穿過支撐表面110以形成支撐基材之氣墊的複數個孔112。氣體係在支撐表面110下方供應至一或多個氣室(圖中未示)中，該一或多個氣室分配氣體至孔112以提供均勻氣流及氣墊支撐以用於基材。基材支撐組件101包括一風機132，其提供氣體(例如空氣、調節之空氣、缺氧之空氣、氮氣或其他惰性氣體)至基材支撐件102以在表面110處形成氣墊。風機132藉由氣體導管134流體地耦接至表面110。

在操作中，基材靠近基材支撐件102之末端安置於基材支撐表面110上或上方。氣墊係在基材安置於基材支撐表面110上或上方之前或之後建立。基材之邊緣區與固持器組件106接合，該固持器組件藉由接觸構件142獲取與基材之緊固連接。固持器組件106接著沿著固持器軌128平移以在第一方向124上沿著支撐表面110移動基材以使基材進入機架120之間的處理位置中使得施配器殼體119中之施配器的印刷噴嘴面對基材。施配器組件114沿著軌117在橫向於第一方向124之第二方向126上移動，而固持器組件106在第一方向124上移動基材以執行印刷工作。第一方向124有時稱為掃描方向而第二方向126有時稱為交叉掃描方向。

在一些情況下，待在印刷機100上處理的基材較大，例如具有2.2m×2.5m之GEN 8.5尺寸。此類大基材之溫度的變化可導致25至50μm之尺寸變化。對於適於沈積尺寸10至15pm之材料滴至約20pm之目標部位中的印刷機，此熱尺寸變化注入不可接受的不精確性至印刷過程中。為管理基材之熱尺寸變化，基材支撐組件101包括耦接至氣體導管134之熱控制系統136。熱控制系統136包括耦接至熱交換器140之熱單元138。風機132亦耦接至熱交換器140，該熱交換 器亦耦接至氣體導管134。

印刷機100受控制器129控制，該控制器耦接至印刷組件104、固持器組件106及熱控制系統136。可選印刷組件控制器118耦接至印刷組件104，且在本文中控制器129耦接至印刷組件控制器118。固持器組件106亦可具有耦接至控制器129之控制器。控制器129控制施配器組件114之定位、固持器組件106之定位，及印刷材料自施配器殼體119中之施配器的噴射以執行印刷工作。

圖2A為根據一個具體實例之圖1之熱控制系統136的詳細視圖。在本文中展示之熱交換器140為板式熱交換器。來自風機132之氣體經由熱交換器140之導管214循環。導管214耦接至氣體導管134，氣體導管134又耦接至基材支撐件202。基材支撐件202可用作圖1之噴墨式印刷機100中的基材支撐件102。熱單元138藉由一熱媒質導管210及藉由一回流管212耦接至熱交換器140，熱媒質經由該熱媒質導管自熱單元138流動至熱交換器140，該熱媒質經由該回流管自熱交換器140流動至熱單元138。熱單元138視噴墨式印刷機之熱特性而為加熱器或冷卻器，或兩者，且熱媒質可為適合於正常經歷之溫度的任何流體。水在許多情況下可用作冷卻流體。

溫度感測器208耦接至氣體導管134。溫度感測器208感測指示在氣體導管134中流動的氣體之溫度的溫度。在一個實例中，溫度感測器208為至少部分定位於氣體導管134內部流動氣體中以直接感測流動氣體之溫度的熱電偶。在其他實例中，溫度感測器208為與氣體導管134接合以經由與氣體導管134之直接接觸或經由非接觸方式(諸如光學感測)來感測氣體之溫度的非接觸式感測器。溫度感測器208可操作地耦接至控制器129以發送表示流經氣體導管134的氣體之溫度的信號至控制器129。控制器129自信號判定氣體之溫度。熱單元138亦可操作地耦接至控制器129以接收來自控制器129之信號以用於控制熱單元138之操作。

可選控制閥216可安置於熱媒質導管210中以控制熱媒質至熱交換器140之流動速率。控制熱媒質至熱交換器140之流動可控制熱交換器140之熱能率，及因此控制經由氣體導管134流動至基材支撐件202的氣體之溫度。控制器129亦可以操作方式耦接至控制閥216。因此，控制器129自溫度感測器208接收表示氣體之溫度的信號，自信號判定氣體之溫度，比較溫度與標準(諸如目標溫度)，並產生控制信號以發送至熱控制系統136。控制器129可發送控制信號(例如熱通量信號)至熱單元136以控制熱單元136之熱通量，控制器129可發送控制信號至可選控制閥216以控制至熱交換器140之熱通量，或兩者。控制器129因此基於溫度感測器208之溫度讀取來控制熱交換器140之熱能率。

流經氣體導管134的氣體之熱狀態經控制以對安置於基材支撐件202上之基材具有所要的熱效應。氣體流經支撐表面110中之開口112並產生支撐在支撐表面110上方之基材的氣墊。氣體之溫度亦影響基材之溫度。基材與氣體之間的熱通量可用以減小基材溫度之變化，並減小基材之伴隨尺寸變化，該伴隨尺寸變化可引起精密印刷工作中之印刷錯誤。

基材支撐件202由諸如金屬(例如鋁)之熱傳導材料製成。基材支撐表面110因此亦對基材具有熱效應。基材支撐件202可具有氣體在流經開口112之前流入其中的氣室218。氣室218可用以在所有孔112當中均勻分配氣體。氣體經由入口220進入基材支撐件202之主體並流入氣室218中。自氣室218，氣體流經表面110中之開口112。氣體與表面110熱相互作用並使表面110相對於環境熱效應熱穩定。除了基材與氣墊之熱相互作用以外，熱穩定表面110與正好定位在表面110上方在氣墊上之基材熱相互作用以使基材熱穩定。

以此方式，流經氣體導管134之氣體的由溫度感測器208偵測之溫度可用以使基材熱穩定。若其中對基材執行印刷過程的印刷腔室歸因於機構之操作而變暖，則冷卻器可用作熱單元138，且用於氣墊之氣體可藉由熱交換器140 冷卻。冷卻氣體衝擊於基材上且冷卻基材支撐表面110。經冷卻氣墊及冷支撐表面110有助於對抗環境變暖以使基材熱穩定，環境變暖將改變大基材之線性尺寸直至50μm且將引起印刷錯誤。

圖2B為可用作圖1之熱控制系統136的另一熱控制系統150之詳細視圖。熱控制系統150類似於圖2A之熱控制系統136。熱控制系統150提供安置於支撐表面110中之第二熱感測器222以感測在氣墊上支撐於表面110上方的基材之溫度，或支撐表面110自身之溫度。第二熱感測器222可為用於感測基材之光學感測器或諸如熱電或壓電器件之接觸式感測器。儘管一個溫度感測器22經展示安置於支撐表面110中，但多個此類感測器必要時可用以監控橫越支撐表面110之溫度均一性。

圖2B展示具有不同於基材支撐件202之內部結構的基材支撐件230。基材支撐件230亦可用作圖1之基材支撐件102。在本文中，基材支撐件230具有至少兩個內部氣室。展示第一氣室232及第二氣室234。使用多個內部氣室藉由迫使氣體分至基材支撐件230內之多個胺室中而提供額外氣體分配均一性。此類配置可適用以避免氣體分配中之中心至邊緣不均一性，該不均一性可導致靠近支撐表面110之中心的氣墊壓力比邊緣處之氣墊壓力高。

基材支撐件230具有將入口220耦接至第一氣室232及第二氣室234的內部分配歧管236。第一門戶238將歧管236流體地耦接至第一氣室232，且第二門戶240將歧管236流體地耦接至第二氣室234。第一氣室232藉由壁242與第二氣室234分開。在本文中，第二溫度感測器222穿過壁242而安置以達到支撐表面110。在其他型式中，第二溫度感測器222可穿過氣室中之一者而安置以到達支撐表面110。如上文所提及，可使用多個表面感測器222。

圖2C為根據另一具體實例之與圖1之噴墨式印刷機100一起使用的熱控制系統之詳細視圖。在此具體實例中，使用具有支撐頂部構件236之支撐 板234的基材支撐件232，該頂部構件提供支撐表面110。孔112延伸穿過頂部構件236之厚度。支撐板234與頂部構件236之間的空隙238為氣體流動提供一氣室以允許氣體穿過所有孔112均勻流動。提供穿過自支撐板234之背側246至空隙238穿過支撐板234形成的氣體流動通路240的氣體流動。複數個氣體洩漏通路242亦穿過支撐板234及穿過頂部構件236自背側246至表面110而形成，以允許氣體自安置於支撐表面110上方之基材後方抽空。溫度控制之氣體流經氣體流動通路240至空隙238並橫越基材支撐件232在空隙238中擴散。氣體自空隙238流動穿過頂部構件236中之孔112至表面110以形成其上支撐基材的溫度控制氣體之氣墊。氣體亦自基材與表面110之間的氣墊流動穿過自表面110至背側246之氣體洩漏通路242以自基材支撐件232抽空。

圖2D為根據另一具體實例之與圖1之噴墨式印刷機100一起使用的熱控制系統之詳細視圖。此型式具有為多孔體之不同頂部構件244。多孔頂部構件244具有穿過構件的通路，該通路允許氣體流經多孔頂部構件244。頂部構件244可為多孔金屬或陶瓷。當為金屬時，頂部構件244可為網狀材料。當為陶瓷時，頂部構件244可為燒結的陶瓷粉末。使用多孔金屬材料作為頂部構件244歸因於金屬之熱導率而提供增加之熱控制容量。

圖3為根據另一具體實例之噴墨式印刷機300的等角視圖。噴墨式印刷機300在大多數方面類似於噴墨式印刷機100。在本文中之主要差別為噴墨式印刷機300具有一具有包含三個基材支撐件區段的基材支撐件302之基材支撐組件301。第一基材支撐件區段304定位於基材支撐組件301之第一末端處。第二基板支撐件區段306定位於基材支撐組件301之中間區中。第三基材支撐件區段308定位於與第一末端相對的基材支撐組件301之第二末端處。第一基材支撐件區段304具有一具有一第一複數個孔312以用於形成氣墊支撐的支撐表面110。第二基材區段306具有第二複數個孔314以用於形成氣墊支撐。第三基材支撐件區 段308具有第三複數個孔316以用於形成氣墊支撐。第一風機322流體地耦接至第一複數個孔312，第二風機332流體地耦接至第二複數個孔314，且第三風機352流體地耦接至第三複數個孔316。第二複數個孔314可具有用於提供氣體至氣墊的孔之第一部分及用於提供抽吸的孔之第二部分。第二基材支撐件區段306中氣體及抽吸之使用可改良在處理期間基材之位置控制。第二風機332流體地耦接至第二複數個孔314之第一部分，而真空源(圖中未示)耦接至第二複數個孔314之第二部分。

每一基材支撐件區段304、306及308具有熱控制系統。第一熱控制系統326耦接至第一基材支撐件區段304。第二熱控制系統336耦接至第二基材支撐件區段306。第三熱控制系統356耦接至第三基材支撐件區段306。熱控制系統326、336及356中之每一者提供耦接至熱單元的熱交換器以提供對自風機流動至基材支撐件的氣體之熱控制。因此，第一熱單元328藉由將熱媒質自第一熱單元328流動至第一熱交換器330的第一熱媒質導管，及藉由將熱媒質自第一熱交換器330流動至第一熱單元328的第一回流管耦接至第一熱交換器330。氣體自第一風機322流動至第一熱交換器330，經歷與第一熱交換器330中之熱媒質的熱接觸，並流經第一氣體導管324至第一基材支撐件區段304。第二熱控制系統336包括第二熱交換器340及與第二風機332耦接之第二熱單元338以經由第二氣體導管334提供熱控制氣體至第二基材支撐件區段306。第三熱控制系統356包括第三熱交換器360及與第三風機352耦接之第三熱單元358以經由第三氣體導管354提供熱控制氣體。

三個獨立基材支撐件區段304、306、308與獨立熱控制系統326、336及356為基材支撐組件301之三個部分提供個別化熱及氣墊控制。以此方式，第一基材支撐件304可為用於基材之分段區域，其具有在移動一基材至第二基材支撐件區段306上之處理位置中之前建立該基材之氣墊支撐及熱穩定性的功能。 第二基材支撐件區段306可使用第二基材支撐件區段306的氣體/真空控制之氣墊支撐，以及必要時可比第一基材支撐件區段304之熱控制更精確的獨立熱控制來提供精確基材位置控制。第三基材支撐件區段308亦可為用於基材之一分段區域，其具有建立或維持氣墊支撐及熱穩定性的功能。在一種情況下，第一基材支撐件區段304及第三基材支撐件區段308可利用如結合圖2A描述之彼等熱控制系統的熱控制系統，而第二基材支撐件區段306可利用如結合圖2B描述之彼熱控制系統的熱控制系統以為正在第二基材支撐件區段306上處理之基材提供更精確熱控制。

應注意，三個基材支撐件區段304、306及308可為硬體之可分開片段，或僅為硬體之不可分開片段之區段。舉例而言，第一基材支撐件區段304、第二基材支撐件區段306及第三基材支撐件區段308可為一個框架之部分，但由分割區分開，該等分割區在三個區段當中分隔氣體流動及熱控制。替代地，第一基材支撐件區段304可為可自噴墨式印刷機300移除的獨立結構，且對於第二基材支撐件區段306及第三基材支撐件區段308亦同樣。亦應注意，在圖3之系統的一個變化形式中，第一基材支撐件區段306及第三基材支撐件區段308可共同使用一個熱控制系統，諸如第一熱控制系統326，省略第三熱控制系統356。來自第一風機322之氣體流體地耦接至第一基材支撐件區段304及第三基材支撐件區段308，且第一風機322及第一熱控制系統326經相應地設定大小。

圖4為根據一個具體實例之印刷系統400的示意平面圖。印刷系統400包括印刷設施402，其在此情況下具有兩個噴墨式印刷機404，其中之每一者可類似於噴墨式印刷機100或300，且可為不同類型的噴墨式印刷機。印刷設施402中之每一噴墨式印刷機404具有其自己的風機406以形成氣墊。在本文中，一個風機406經展示用於每一印刷機404，但例如若印刷機404類似於印刷機300，則每一印刷機可具有多於一個風機406。類似於印刷機300，每一印刷機404亦可具 有真空源。

印刷系統400具有包括熱單元412及熱交換器414之熱控制系統410。每一風機406流體地耦接至熱交換器414以使氣體穿過熱交換器414流動至對應印刷機404。熱單元412藉由熱媒質及回流管耦接至熱交換器414。單一熱交換器414及熱單元412提供熱控制至印刷設施402中之所有印刷機404。

在替代具體實例中，單一熱單元可耦接至多個熱交換器，一個熱交換器用於每一印刷機，且熱媒質至每一熱交換器之流動可基於個別印刷機之熱條件而控制。舉例而言，若一個印刷機大體上比另一印刷機更暖，則更多熱媒質可流動至較暖印刷機以維持彼印刷機中之基材的熱控制。在其他替代具體實例中，印刷系統可包括多個印刷設施，各自具有多個印刷機。單一熱交換器可用於一個印刷設施。一個熱單元可基於個別印刷設施之熱條件在流量控制下提供熱媒質至所有熱交換器。熱交換器對印刷機對熱單元之比率可藉由印刷系統之熱能率來判定。

圖5為根據一個具體實例之概述一方法500的流程圖。方法500為使用精確印刷過程將材料沈積於基材上的方法。在502處，基材安置於噴墨式印刷機之基材支撐件上。印刷機可為本文中所描述的印刷機中之任一者，且可為印刷系統之印刷設施的部分。基材通常為具有至少某一結構強度之材料，諸如玻璃、塑膠、陶瓷或其他相似材料。在許多情況下，基材足夠大使得基材在10℃溫度變化內的熱膨脹可改變目標印刷部位之位置50pm或更大。在一些精確印刷過程中，具有20pm之直徑的印刷材料滴沈積在基材上具有30pm(在一些情況下更小)之尺寸的目標部位處，因此50pm或更小之位置變化可引起印刷錯誤。

為管理熱膨脹，使用氣墊支撐來熱穩定基材。在504處，使氣體流動至基材支撐件以在基材與基材支撐件之間形成氣墊。氣墊通常厚10至50pm，此視氣體流速而定。無氧或少氧氣體(諸如缺氧空氣、氮氣或氬氣)被頻 繁使用。

在506處，用以建立及維持氣墊之氣體與熱控制媒質熱接觸。通常使用熱交換器。氣體可流經氣室，其中管道經由氣室攜載熱控制媒質。氣體接觸管道並與熱控制媒質交換熱。替代地，可圍繞攜載氣體之管道提供護套體積，且熱控制媒質可流動穿過護套體積。熱控制媒質可為水或能夠達成熱控制媒質之目標溫度的任何流體。在一種情況下，熱控制媒質冷卻至約5℃之溫度以減小基材之加熱。

在508處，感測在氣體熱接觸熱控制媒質之後氣體之溫度以判定氣體是否在目標溫度處或靠近目標溫度。熱感測器用以感測氣體之溫度。熱感測器可為與氣體實體接觸之熱電感測器，諸如熱電偶。在其他情況下，非接觸式感測器可用於感測遠離與熱控制媒質之熱接觸之部位攜載氣體的管道或管之表面的溫度。

在510處，熱控制媒質之流動速率或溫度係基於氣體溫度而調整。若氣體溫度過高，則熱媒質之溫度可減小，或流動速率可升高或降低以減小氣體溫度，且反之亦然。諸如加熱器或冷卻器之熱單元通常用以設定熱控制媒質之溫度。若熱控制媒質接近媒質之相變溫度，則熱控制媒質之流動速率可優先用以調整氣體溫度。在一種情況下，每當溫度經量測超出容限範圍時，熱控制媒質之溫度按0.1℃遞增變化。舉例而言，可根據溫度感測器之參數每隔一秒或每隔半秒進行溫度讀取。每當溫度感測器感測到高於控制器中設定之容限範圍的溫度時，控制器控制熱單元以減小熱控制媒質之溫度0.1℃。每當溫度感測器感測到低於容限範圍之溫度時，控制器控制熱單元以增加熱控制媒質之溫度0.1℃。當溫度感測器感測到在容限範圍內的溫度時，控制器不發送控制信號。在其他情況下，可使用某一形式之PID控制，或基於啟發式或模型之控制。

在用於氣體與熱控制媒質之間的熱交換之較大表面區域導致熱 能率之不良可縮放性的情況下，多個熱交換器可用以可縮放地增加及降低接觸區域以使得熱控制媒質之流動速率及溫度保持在容限範圍內。

在512處，視情況感測基材之溫度。諸如光學感測器之非接觸式感測器可用以感測基材之溫度。基材溫度可與目標相比較以判定一偏差，且若該偏差超出容限範圍，則用於氣墊支撐的氣體之目標溫度可經調整以進行補償。當氣體之目標溫度經調整時，熱控制媒質之流動速率或溫度可經調整以將氣體帶至新的目標。

在514處，印刷材料沈積於基材上。當基材經掃描通過施配器時，印刷材料自一或多個施配器以5pm至50pm大小(視印刷工作而定)之小滴形式朝向基材噴射。借助熱控制，小滴在基材上的目標部位保持靠近所設計位置以使得小滴到達容限範圍內之目標部位。

圖6為根據另一具體實例之噴墨式印刷機600的等角視圖。噴墨式印刷機600類似於噴墨式印刷機500，但噴墨式印刷機600亦包括用於基板邊緣氣體之獨立熱控制件。基材支撐件之兩個邊緣區602及一個中心區608係藉由點線識別。基材支撐件304、306及308之每一區段具有用於供應氣體至邊緣區602及中心區608的專用氣體供應源610。每一氣體供應源610具有流體地耦接至用以控制至基材支撐件的各別區段中之每一邊緣區602及中心區608之氣體流動的三個流動控制器件614的風機612。每一流動控制器件614耦接至充當環境交換器之被動熱交換器616。來自熱交換器330、340及360的氣流經導引至各別被動熱交換器616以提供離開熱交換器330、340及360之熱調節氣體與來自風機612之氣體之間的熱交換。氣體藉由風機612壓縮添加某一壓縮熱至氣體。被動熱交換器616可用以藉由與離開熱交換器330、340及360之熱調節氣體的熱交換而移除壓縮熱。流動控制器件614提供對至基材支撐件區段304、306及308中之每一者中的邊緣區602及中心區608中之每一者的氣體流動之個別控制。

提供氣體流動至邊緣區602及中心區608實現在基材邊緣處之熱控制。歸因於基材邊緣處之幾何不連續性，在一些情況下可需要特定氣體流動以維持基板邊緣處之基材間隔。至邊緣區602之專用氣體流動使得邊緣間隔控制能夠維持邊緣間隔與基材之剩餘部分的間隔一致。熱控制被供應至基材之邊緣區的氣體歸因於來自氣體之壓縮之添加熱而防止任何熱偏移。特定氣體流動經提供至中心區608以用於不延伸基材支撐件之整個寬度的基材之邊緣控制。舉例而言，當以豎向格式處理基材時，基材邊緣可位於中心區608處。至中心區608之特定氣體流動因此提供此類基材之邊緣控制。邊緣控制氣體可藉由提供附接至基材支撐件之下部表面的氣室(例如金屬或塑膠框)及藉由管道輸送控制氣體至呈任何所要組態之氣室而提供至基材支撐件中之開口的任何組合。

雖然前述內容是針對本發明的具體實例，但在不脫離本發明的基本範疇的情況下，可設計出本發明之其他及另外具體實例，且由以下申請專利範圍判定本發明之範疇。

100:噴墨式印刷機

101:基材支撐組件

102:基材支撐件

104:印刷組件

106:固持器組件

108:基座

110:基材支撐表面

112:孔/開口

114:施配器組件

116:施配器支撐組件

117:軌

118:印刷組件控制器

119:施配器殼體

120:機架

122:托架

124:第一方向

126:第二方向

128:固持器軌

129:控制器

130:邊緣

131:固持器托架

132:風機

134:氣體導管

136:熱控制系統

138:熱單元

140:熱交換器

142:接觸構件

Claims (36)

1. 一種噴墨式印刷機，其包含：一氣墊基材支撐件，其具有一金屬支撐表面；一印刷組件，其具有一施配器，該施配器具有面對該支撐表面之噴射噴嘴；一氣體源，其藉由一氣體導管流體地耦接至該氣墊基材支撐件；及一熱控制系統，其耦接至該氣體導管。
2. 如請求項1所述之噴墨式印刷機，其中該熱控制系統包含一熱媒質導管及一熱交換器，該熱交換器將該氣體導管中之氣體與該熱媒質導管中之熱媒質熱耦接。
3. 如請求項2所述之噴墨式印刷機，其中該熱交換器為一板式熱交換器。
4. 如請求項2所述之噴墨式印刷機，其中該熱控制系統進一步包含耦接至該熱媒質導管之一熱單元及自該熱交換器耦接至該熱單元之一回流管。
5. 如請求項4所述之噴墨式印刷機，其進一步包含自該熱交換器耦接至該氣墊基材支撐件的一氣體流出導管，及熱耦接至該氣體流出導管中之氣體的一溫度感測器。
6. 如請求項5所述之噴墨式印刷機，其中該溫度感測器為一第一溫度感測器，且該噴墨式印刷機進一步包含熱耦接至該回流管中之熱媒質的一第二溫度感測器。
7. 如請求項5所述之噴墨式印刷機，其中該溫度感測器為安置於該氣體流出導管之一內部中的一熱電偶。
8. 如請求項7所述之噴墨式印刷機，其進一步包含以操作方式耦接至該溫度感測器及該熱單元之一控制器。
9. 如請求項1所述之噴墨式印刷機，其中該氣墊基材支撐件包含一 第一分段區域、一第二分段區域，及一印刷區域，且該氣體源藉由一第一氣體導管耦接至該第一分段區域、藉由一第二氣體導管耦接至該第二分段區域，且藉由一第三氣體導管耦接至該印刷區域。
10. 如請求項9所述之噴墨式印刷機，其中該熱控制系統包含耦接至該第一氣體導管之一第一熱交換器、耦接至該第二氣體導管之一第二熱交換器，及耦接至該第三氣體導管之一第三熱交換器。
11. 如請求項10所述之噴墨式印刷機，其中該熱控制系統進一步包含藉由一熱媒質導管耦接至該第一熱交換器、該第二熱交換器及該第三熱交換器的一熱單元。
12. 如請求項11所述之噴墨式印刷機，其中該熱媒質導管包括流體地耦接至該第一熱交換器之一第一閥、流體地耦接至該第二熱交換器之一第二閥，及流體地耦接至該第三熱交換器之一第三閥。
13. 一種噴墨式印刷機，其包含：一氣墊基材支撐件，其包含一第一分段區域、一第二分段區域，及一印刷區域；一印刷組件，其具有一施配器，該施配器具有面對該印刷區域之一支撐表面之噴射噴嘴，該第一分段區域、該第二分段區域，及該印刷區域的至少其中一者具有一金屬支撐表面；一氣體源，其藉由一第一氣體導管流體地耦接至該第一分段區域、藉由一第二氣體導管流體地耦接至該第二分段區域，且藉由一第三氣體導管流體地耦接至該印刷區域；及一熱控制系統，其包含熱耦接至至少該第一氣體導管之一熱交換器。
14. 如請求項13所述之噴墨式印刷機，其中該熱交換器為一板式熱交換器，且該熱控制系統包含藉由一熱媒質導管耦接至該板式熱交換器的一熱 單元。
15. 如請求項14所述之噴墨式印刷機，其中該熱控制系統進一步包含熱耦接至至少該第一氣體導管之一內部的一溫度感測器。
16. 如請求項15所述之噴墨式印刷機，其中該溫度感測器為一熱電偶且該熱單元為一冷卻器。
17. 如請求項16所述之噴墨式印刷機，其進一步包含耦接至該熱媒質導管之一控制閥及以操作方式耦接至該熱電偶及該控制閥之一控制器。
18. 如請求項16所述之噴墨式印刷機，其進一步包含以操作方式耦接至該熱電偶及該冷卻器之一控制器。
19. 一種噴墨式印刷機，其包含：一氣墊基材支撐件，其具有一金屬支撐表面；一印刷組件，其具有一施配器，該施配器與該支撐表面可操作地配置；一氣體導管，其係流體地耦接至該氣墊基材支撐件；及一熱控制系統，其耦接至該氣體導管。
20. 如請求項19所述之噴墨式印刷機，其中該氣體導管係一第一氣體導管，並且該噴墨式印刷機進一步包含一第二氣體導管及一第三氣體導管，每一氣體導管係流體地耦接至一個別的氣體流動控制裝置，每一氣體流動控制裝置係建構成提供通過對應的該第一氣體導管、該第二氣體導管、或該第三氣體導管之氣體流動的獨立控制。
21. 如請求項20所述之噴墨式印刷機，其中每一氣體流動控制裝置係一風機。
22. 如請求項20所述之噴墨式印刷機，其中：該氣墊基材支撐件包含一第一分段區域、一第二分段區域，及一印刷區域；及 該第一分段區域係耦接至該第一氣體導管、該第二分段區域係耦接至該第二氣體導管，並且該印刷區域係耦接至該第三氣體導管。
23. 如請求項22所述之噴墨式印刷機，其中該熱控制系統包含耦接至該第一氣體導管之一第一熱交換器、耦接至該第二氣體導管之一第二熱交換器，及耦接至該第三氣體導管之一第三熱交換器。
24. 如請求項19所述之噴墨式印刷機，其中：該氣墊基材支撐件包含一第一氣室及一第二氣室；該氣墊基材支撐件包含延伸穿過該金屬支撐表面的第一複數個孔及延伸穿過該金屬支撐表面的第二複數個孔；該第一複數個孔係通過該第一氣室流體地耦接至該氣體導管；及該第二複數個孔係通過該第二室流體地耦接至該氣體導管。
25. 如請求項19所述之噴墨式印刷機，其中該氣墊基材支撐件包含：一支撐板，其包含面對朝向該金屬支撐表面的一第一方向的一第一側及面對遠離該金屬支撐表面的一第二方向的一背側；及從該金屬支撐表面延伸到該支撐板的該背側的複數個通道。
26. 如請求項19所述之噴墨式印刷機，其中該金屬支撐表面係一網狀材料。
27. 一種將材料沉積在一基材上的方法，其包含：使用一氣墊基材支撐件來支撐一基材，該氣墊基材支撐件包含一金屬支撐表面及形成穿過該金屬支撐表面的複數個孔；將一氣體流過一氣體導管並且流過該複數個孔，用以在該基材與該金屬支撐表面之間形成一氣墊，用以支撐該基材；及在該基材被該氣墊所支撐的同時將一印刷材料沉積在該基材上。
28. 如請求項27所述之方法，其進一步包含：測量流過該氣體導管之氣體的溫度；及基於所測量的氣體溫度調整流過該氣體導管之氣體的流率。
29. 如請求項27所述之方法，其進一步包含：測量流過該氣體導管之氣體的溫度；及基於所測量的氣體溫度調整流過該氣體導管之氣體的溫度。
30. 如請求項27所述之方法，其進一步包含：在該基材被該氣墊所支撐的同時測量該基材的溫度；及基於所測量的基材溫度調整流過該氣體導管之氣體的流率。
31. 如請求項27所述之方法，其進一步包含：在該基材被該氣墊所支撐的同時測量該基材的溫度；及基於所測量的基材溫度調整流過該氣體導管之氣體的溫度。
32. 如請求項27所述之方法，其中該印刷材料係以具有5μm至50μm之尺寸的小滴液被沉積。
33. 如請求項27所述之方法，其中該氣墊係具有10μm至50μm之厚度。
34. 如請求項27所述之方法，其中該複數個孔係第一複數個孔並且該氣體導管係一第一氣體導管，並且其中該氣墊基材支撐件進一步包含延伸穿過該金屬支撐表面的第二複數個孔，並且該方法進一步包含將該氣體流過一第二氣體導管並且流過該第二複數個孔，其中：將該氣體流過該第一氣體導管支撐該基材的一邊緣區域；及將該氣體流過該第二氣體導管支撐該基材的一中央區域。
35. 如請求項34所述之方法，其進一步包含以獨立於流過該第二氣體導管之氣體之一流率的方式調整流過該第一氣體導管之氣體之一流率。
36. 如請求項34所述之方法，其進一步包含獨立地調整流過該第一氣體導管之氣體之一溫度及流過該第二氣體導管之氣體之一溫度。