引导传输路径校正制造技术

打印机将材料沉积到衬底上，作为电子产品的制造过程的部分；至少一个所传输部件经历了影响沉积的误差。使用均衡部件的位置的换能器来减轻该误差，例如，以提供“理想的”传送路径，从而准许精确的液滴放置，尽管存在误差。在一个实施例中，使用光导(例如，使用激光)来限定所期望的路径；安装到部件的传感器动态检测与该路径的偏离，其中然后使用该偏离来驱动换能器以立即抵消偏离。该误差校正方案可以被应用于校正多种类型的传输误差，例如，被应用于校正衬底传输路径、打印头传输路径和/或分轴传输非正交性中的误差。输非正交性中的误差。输非正交性中的误差。

【技术实现步骤摘要】
引导传输路径校正
[0001]本公开要求以下申请的权利：以排名首位的专利技术人Eliyahu Vronsky的名义于2017年7月5日提交的“Guided Transport Path Correction”的美国技术专利申请No.15/642188；以及以排名首位的专利技术人Digby Pun的名义于2017年4月25日提交的美国临时申请No.62/489768和以排名首位的专利技术人Digby Pun的名义于2016年7月8日提交的美国临时申请No.62/359969，每个题为“Transport Path Correction Techniques And Related Systems,Methods And Devices”；以及以排名首位的专利技术人David C.Darrow的名义于2017年2月15日提交的“Precision Position Alignment,Calibration and Measurement in Printing And Manufacturing Systems”的美国临时专利申请No.62/459402；这些申请中的每个通过引用合并于此。本公开还通过引用合并以下文档：以第一专利技术人Nahid Harjee的名义于2014年7月24日作为申请提交的“Techniques for Print Ink Droplet Measurement And Control To Deposit Fluids Within Precise Tolerances”的美国专利9352561(USSN 14/340403)；以第一专利技术人Robert B.Lowrance的名义于2015年6月12日作为申请提交的“Printing System Assemblies and Methods”的美国专利公开No.20150360462(USSN 14/738785)；以排名首位的专利技术人Michael Baker的名义于2015年6月30日作为申请提交的“Techniques for Arrayed Printing of a Permanent Layer with Improved Speed and Accuracy”的美国专利公开No.20150298153(USSN 14/788609)；以及以排名首位的专利技术人Eliyahu Vronsky的名义于2014年8月12日作为申请提交的“Ink
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Based Layer Fabrication Using Halftoning To Control Thickness”的美国专利No.8995022。

技术介绍

[0002]某些类型的工业打印机可以被应用于精密制造，例如应用于电子设备的制造。
[0003]举一个非限制性示例，可以使用喷墨打印机来沉积电子显示设备或太阳能电池板设备的一个或多个超薄层。在该情况下，“油墨”不同于作为所期望颜色的染料的油墨的传统概念，并且代之以可以是作为离散液滴沉积的有机单体，所述离散液滴稍微散布并融合在一起，但是不被吸收，并且代之以保留帮助将结构、电磁或光学性能传递给成品设备的有意层厚度；油墨通常也被有意地制成为半透明的，其中得到的层被用来产生和/或透射光。然后就地处理(例如，使用紫外光固化，或者以其他方式烘烤或干燥)通过打印沉积的油墨的连续涂层以形成具有非常严格调整的厚度(例如，1
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10微米，这取决于应用)的永久层。可以使用这些类型的处理来沉积OLED像素的空穴注入层(“HIL”)、空穴传递层(“HTL”)、空穴传输层(“HTL”)、发射或发光层(“EML”)、电子传输层(“ETL”)、电子注入层(“EIL”)、各种导体，诸如阳极或阴极层、空穴阻挡层、电子阻挡层、偏光器、阻挡层、底漆、封装层和其他类型的层。所提到的材料、过程和层仅是示例性的。在一个应用中，可以沉积油墨以在许多的各个电子部件或结构中的每个中(例如，在各个微观流体贮存器内(例如，在“井”内))形成层，以形成各个显示像素或光伏电池层；在另一应用中，油墨可以被沉积成具有宏观尺寸，例如，以形成覆盖许多这样的结构的一个或多个封装层(例如，跨越具有数百万的像素的显示
屏区域)。
[0004]所需精度可能是非常精细的；例如，用于制造有机发光二极管(“OLED”)像素的薄层的制造商的规范可能将像素井(pixel well)内的聚集流体沉积指定为皮升的分辨率(或甚至更高精度的水平)。即使所沉积流体的体积与规范中的轻微局部变化也可能引起问题。例如，从结构到结构(例如，像素到像素)的油墨体积中的变化可能引起色调中的差别或强度差别或人眼可察觉的其他性能差异；在封装或其他“宏观”层中，这样的变化可能损害层功能(例如，所述层可能无法相对于不需要的微粒、氧气或湿气可靠地密封敏感电子部件)，或者其可能以其他方式引起可观察到的差异。随着设备变得越来越小，这些问题变得更加重要。当认为典型应用可以以具有成千上万个喷嘴的打印机为特征，所述喷嘴沉积各自具有1
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30皮升(“pL”)的体积的离散液滴，并且认为打印头的制造过程拐角可能导致不起作用的喷嘴以及液滴大小、喷嘴位置、液滴速度或液滴降落位置中的任一个中的各个误差，从而引起局部油墨体积输送变化，应理解，在生产紧密跟踪期望制造规范的薄的均质层方面存在非常大的挑战。
[0005]在实现精细精度时的一个误差的源涉及与被制造的产品的规模有关的在制造过程中使用机械部件。作为非限制性示例，大多数打印机具有移动一个或多个打印头、衬底或两者以便执行打印的机械传送系统。一些打印机还以用于旋转或偏移部件(例如，移动或旋转打印头以改变喷嘴之间的有效间距)的传送系统为特征；这些传送系统中的每个可以产生精细机械或定位误差，这又可能导致不均匀性。例如，即使这些传送系统通常依赖于高精度部件(例如，精密轨道或边缘引导件)，它们仍可以产生抖动或平移或旋转不准确性(例如诸如，传输路径中的毫米、微米或更小规模的偏离)，这使得难以贯穿用于制造的传输路径长度实现所需精度和均匀性。为了提供背景，用于制造大尺寸HDTV屏幕的装置可能以“房间大小的”打印机为特征，控制所述打印机以便在数米宽乘数米长的衬底上沉积超薄材料层，其中各个液滴输送被计划到纳米级坐标；这样的装置中的传输路径在长度方面可以是数米。注意，在这样的系统中存在可能引起某种形式的误差的许多其他机械部件，例如，用于交换打印头的传输路径系统、用于对准或检查衬底的相机组件以及其他类型的移动部件。在这样的系统中，即使非常精细精度机械部件也可能产生影响刚提到的纳米级坐标的偏离。因此，所需层变得越来越薄，并且所需精度相对于被制造的产品变得越来越小，小心控制和/或减轻潜在位置误差的来源变得甚至更必要的。
[0006]通常在这些类型的制造系统中存在用于减少位置和平移误差的一些传统技术。首先，衬底可以与打印机传输粗略对准，并且然后手动精细对准(在制造过程期间可能重复)；这样的过程是耗时的，即，其通常阻碍具有用于生产消费者产品的自动化、快速、装配线式过程的目标。用这样的手动过程获得所需微米或纳米精度通常也是本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种打印装置，包括：传送系统，包括：第一部件，其用于沿着传输路径传输物体；第二部件，其用于在与所述传输路径正交的方向上传输所述物体；光学基准；和光学检测器，其耦合到所述第二部件以检测由所述光学基准发射的光；和控制器，其可操作地耦合到所述光学检测器和所述第二部件，并且被配置为响应于来自所述检测器的信号来控制所述第二部件在与传输路径正交的方向上的传输。2.根据权利要求1所述的打印装置，其中，所述传送系统是喷墨打印机的一部分，并且所述物体是打印头或衬底。3.根据权利要求1所述的打印装置，其中，所述光学基准是光束源。4.根据权利要求1所述的打印装置，其中，所述第二部件是线性换能器。5.根据权利要求1所述的打印装置，还包括控制器，所述控制器可操作地耦合到所述光学检测器和所述第二部件，并且被配置为响应于来自所述检测器的信号来控制所述第二部件在与所述传输路径正交的方向上的传输。6.如权利要求3所述的打印装置，还包括耦合到所述光束源的调节机构。7.根据权利要求1所述的打印装置，其中，所述光学基准是激光。8.根据权利要求1所述的打印装置，其中，所述光学检测器包括至少两个光学传感器。9.根据权利要求8所述的打印装置，其中，所述光学基准是激光，且所述光学检测器还包括分束器。10.根据权利要求1所述的打印装置，其中，所述第一部件包括真空夹持器，所述第二部件包括音圈，所述光学基准包括激光，并且所述光学检测器包括至少两个传感器和分束器。11.根据权利要求1所述的打印装置，其中，所述传送系统是第一传送系统，并且进一步包括第二传送系统，所述第二传送系统包括：第一部件，其用于沿着传输路径传输物体；第二部件，其用于在与所述传输路径正交的方向上传输所述物体；光学基准；和光学检测器，其耦合到所述第二部件以检测由所述光学基准发射的光，其中由第二传送系统传输的物体与由第一传送系统传输的物体不同。12.根据权利要求11所述的打印装置，其中，由所述第一传送系统传输的物体是衬底夹持器，且由所述第二传送系统传输的物体是打印头。13.一种打印装置，包括：传送系统，包括：第一部件，其用于沿着传输路径传输物体；第二部件，其包括至少两个线性换能器，以使所述物体沿与所述传输路径正交的共同方向传输；激光；和光学检测器，其耦合到所述第二部件以检测由所述激光发射的光，以及控制器，其可操作地耦合到所述线性换能器和所述光学检测器，并且被配置为响应于
来自所述光学检测器的信号，以共模操作线性换能器以传输所述物体而不旋转，或者以差模旋转所述物体。14.如权利要求13所述的打印装置，其特征在于，还包括控制器，所述控制器可操作地耦合到所述线性换能器，并且被配置为以共模操作所述线性换能器以传输所述物体而不旋转，或者以差模旋转所述物体。15.根据权利要求13所述的打印装置，其中，所述传送系统是喷墨打印机的一部分，并且所述物体是打印头或衬底。16.根据权利要求14所述的打印装置，其中，所述控制器可操作地耦合至所述光学检测器，并且被配置为响应于来自所述光学检测器的信号来操作所述线性换能器。17.如权利要求13所述的打印装置，还包括用于调节激光相对于传输路径的方向的装置。18.根据权利要求13所述的打印装置，其中，所述光学检测器包括至少两个光学传感器和分束器。19.一种喷墨打印机，包括：可移动地安装在轨道上的衬底夹持器；多个线性换能器，其耦合到所述衬底夹持器并且定向在与所述轨道正交的方向上；沿轨道以光轴定位的激光；至少两个安装在衬底夹持器上的光学检测器；和控制器，其可操作地耦合到光学检测器和线性换能器，并且被配置为响应于从至少两个光学检测器接收到的信号，而操作线性换能器以使衬底夹持器在垂直于轨道的方向上移动。20.根据权利要求19所述的喷墨打印机，其中所述控制器还被配置为通过操作所述线性换能器来校正所述衬底夹持器的定位误差。21.一种装置，包括：打印头，其用于将材料沉积到衬底上以形成层；浮动支撑，其支撑所述衬底；传送系统，其在材料沉积期间，通过沿着传输路径推进所述传送系统的部件，来传输衬底或打印头或二者；所述部件具有扭转点；光学系统，其包括平行于传输路径定向光束的光束源和用于检测光束的检测器，光学系统被配置使得由检测器来检测部件在独立于光束方向的偏离方向的偏离；以及换能器，其被驱动以便根据所述偏离在正交于传输路径的线性方向上位移所述部件。22.根据权利要求21所述的装置，其中，所述偏离是平移的或旋转的或两者，并且所述换能器将被驱动以校正所述偏离。23.根据权利要求21所述的装置，其中，所述部件用于传输所述打印头，并且所述换能器被驱动，使得所述打印头平行于所述光束源的光束行进。24.根据权利要求21所述的装置，其中，所述部件是夹持器系统的一部分，所述夹持器系统将沿着所述传输路径传输所述衬底，并且所述换能器被驱动，使得所述衬底平行于所述光束源的光束行进。25.根据权利要求24所述的装置，其中：
传送系统是第一传送系统，传输路径是第一传输路径，光学系统是第一光学系统，偏离方向是第一偏离方向，部件是第一部件，且换能器是第一换能器集合的部分；和所述装置还包括：第二传送系统，其用于沿着第二传输路径来传输第二部件，所述第二部件安装打印头；第二光学系统，其包括引导平行于第二传输路径的光束的第二光束源和用于检测第二光束源的光束的第二检测器，第二光学系统被配置使得由第二检测器来检测打印头在独立于第二光束源的光束方向的第二偏离方向的偏离，以及第二换能器集合，其包括可操作地耦合第二传输路径和打印头的换能器，第二换能器集合根据打印头在第二偏离方向的所述偏离被驱动。26.根据权利要求21所述的装置，其中：所述检测器被配置为检测部件在独立于光束源的光束方向的至少两个方向上的所述偏离，和其中，换能器是多个换能器集合的成员，每个换能器集合根据部件在至少两个方向之一上的偏离而被驱动，以便校正在相应方向上的所述偏离。27.根据权利要求26所述的装置，其中，所述检测器包括四单元传感器，并且所述至少两个方向是与所述光束源的光束方向正交的两个方向。28.根据权利要求21所述的装置，其中，所述检测器包括两个传感器，每个传感器用于检测所述部件在所述偏离方向上的偏离，其中所述传感器被配置成根据至少两个传感器中的每个传感器在偏离方向上检测到的偏离之间的差，来检测所述部件的旋转。29.根据权利要求21所述的装置，其中，所述部件包括真空夹持器，该真空夹持器用于使用真空选择性地接合所述衬底，所述真空夹持器沿所述传输路径传输所述衬底。30.根据权利要求21所述的装置，其中，所述光束源是激光源，并且其中部件安装激光源、检测器和光束重新定向光学器件中的至少一个，使得由检测器来检测部件在偏离方向上的运动。31.根据权利要求21所述的装置，其中：传送系统是第一传送系统并且用于传输衬底，传输路径是第一传输路径，并且光学系统是第一光学系统；并且所述装置还包括，与第二传送系统相关联的第二部件，其用于在材料的沉积期间沿着第二传输路径传输打印头；以及第二光学系统，其包括在平行于第二传输路径的方向上引导光束的第二光束源和用...

【专利技术属性】
技术研发人员：E弗伦斯基，K马蒂亚，ASK柯，
申请(专利权)人：科迪华公司，
类型：发明
国别省市：