CN101238463B - 可旋转印刷头阵列 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种印刷机设备，它包括夹盘、与夹盘隔开的导轨、联接到导轨的印刷头滑架框架和可枢转地联接到印刷头滑架框架的印刷头滑架，所述夹盘构形成将基片支撑在其上。

Description

可旋转印刷头阵列

相关申请的交叉参考 

本申请要求2005年4月25日提交的美国临时申请60/674584、60/674585、60/674588、60/674589、60/674590、60/674591和60/674592的权益，上述申请的公开内容在此并入作为参考。 

技术领域

本发明涉及一种压电式微沉积(PMD)装置，更特别地，涉及一种用于PMD装置的印刷头或打印头对准组件。 

背景技术

这个部分中的内容仅仅提供与本发明相关的背景信息，不能构成现有技术。 

在工业PMD应用中，滴放置精度是重要的。有各种各样的原因导致滴放置的不准确，这些原因可包括阵列中的印刷头之间的失准以及将在其上印刷的基片的失准。印刷头和/或基片的手动调节可能是代价高、耗时的，并且可能仍然导致错误。因而，需要有效地解决和修正滴放置中可能的错误源。 

发明内容

根据本发明，印刷机或打印机装置可包括夹盘、与夹盘隔开的导轨、联接到导轨的印刷头滑架框架和可枢转地联接到印刷头滑架框架的印刷头滑架，所述夹盘构形成将基片支撑在其上，所述印刷头滑架包括狭槽，所述狭槽装放至少一个印刷头。 

根据本发明的另一方面，提供一种印刷设备，它包括：构形成将基片支撑在其上的夹盘；与所述夹盘隔开的导轨；联接到所述导轨的印刷头滑架框架；以及，包括狭槽的印刷头滑架，所述狭槽装放至少一个印刷头，所述印刷头滑架可旋转地联接到所述印刷头滑架框架的印刷头滑架，所述印刷头滑架在偏离所述印刷头滑架的旋转中心的位置联接到所述印刷头滑架框架，所述印刷头滑架在其旋转中心 大体上与所述印刷头滑架框架没有任何联接。 

根据本发明的又一方面，提供一种印刷设备，它包括：构形成将基片支撑在其上的夹盘；与所述夹盘隔开的导轨；联接到所述导轨的印刷头滑架框架；包含在所述印刷头滑架框架内的印刷头滑架，所述印刷头滑架包括狭槽，所述狭槽装放至少一个印刷头；以及，枢转联接件，所述枢转联接件包括联接到所述印刷头滑架框架的第一端和联接到所述印刷头滑架的第二端，从而确定所述印刷头滑架的旋转中心。 

根据本发明的又一方面，提供，一种印刷头对准方法，它包括：提供关于导轨不规则性的信息；将有关所述导轨不规则性的所述信息传输到计算机；以及，基于来自计算机的反馈调节所述印刷头的位置以解决所述不规则性。 

根据本发明的又一方面，提供一种印刷头对准方法，它包括：提供关于位置偏移的信息，所述位置偏移是由印刷头滑架的调节所引起的；沿第一方向平移所述印刷头滑架以解决所述位置偏移的第一分量；以及，沿第二方向平移基片以解决所述位置偏移的第二分量，所述印刷头滑架将在所述基片上进行印刷；其中，所述调节包括所述印刷头滑架在平行于所述基片的平面的转动。 

根据这里提供的说明，别的适用领域将变得显而易见，应该懂得，说明和具体例子仅仅是用于说明的目的而非用来限制本发明的范围。 

附图说明

这里描述的附图仅仅是用于说明的目的而非用来以任何方式限制本发明的范围，其中： 

图1是本发明的压电式微沉积(PMD)设备的透视图； 

图2是本发明的印刷头滑架组件的透视图； 

图3是包括印刷头对准组件的图2中的印刷头滑架组件的局部透视图； 

图4是图2中的印刷头滑架组件中的印刷头组件的透视图； 

图5是图3中的致动(或驱动)组件和图4中的印刷头组件的分解图； 

图6是图5的致动组件和印刷头组件的另外的更为详尽的分解视图； 

图7是图3中所示的致动组件的透视图； 

图8是图7中所示的致动组件的另外的透视图； 

图9是图7中所示的致动组件的部分分解透视图； 

图10是图7中所示的致动组件的另外的部分分解透视图； 

图11是印刷头对准的示意图； 

图12是印刷头相位失准的示意图； 

图13是印刷头倾斜度失准和印刷头倾斜度对准的示意图； 

图14是本发明的印刷头滑架框架的透视图； 

图15是图14中所示的印刷头滑架框架的俯视图； 

图16是图14中所示的印刷头滑架框架的分解透视图； 

图17是图14中所示的印刷头滑架的透视图，其中印刷头滑架被拆下； 

图18是本发明的备选印刷头滑架框架的透视图； 

图19是图18中所示的印刷头滑架调节组件的透视分解图； 

图20是图19中所示的印刷头滑架调节组件的另外的部分分解的透视图； 

图21是图20中所示的联接(或耦合)部件的透视图； 

图22是图19中所示的印刷头滑架调节组件的另外的部分分解的透视图； 

图23是处于致动位置的图18中所示的印刷头滑架调节组件的透视图； 

图24是图18中所示的印刷头滑架调节组件的一部分的透视图； 

图25是备选的印刷头滑架调节组件的示意图； 

图26是备选的印刷头滑架框架的透视图； 

图27是图26中的印刷头滑架框架的俯视图； 

图28是图26中的印刷头滑架框架的透视分解图； 

图29是图26中的印刷头滑架框架的剖视图； 

图30是本发明的备选印刷头滑架框架的透视图； 

图31是图30中所示的印刷头滑架框架的另外的透视图； 

图32是图30中所示的印刷头滑架框架的一部分的透视图； 

图33是非邻接式印刷头阵列的示意图； 

图34是本发明备选的印刷头阵列可变倾斜度设备的示意图； 

图35是图34中的印刷头阵列可变倾斜度设备的局部示意图； 

图36是图34中的印刷头阵列可变倾斜度设备的另外的局部示意图； 

图37是图1中所示的校准摄像机组件的透视图；和 

图38是图1中所示的机器观察摄像机组件的透视图。 

具体实施方式

下面的说明实际上仅仅是示范性的而非试图用来限制本发明及其应用或用途。 

在此所定义的术语“流体制造材料”和“流体材料”被广义地解释成包括能呈现低粘度形态且适合于例如从PMD头沉积到基片上用以形成微观结构的任何材料。流体制造材料可包括但不局限于发光聚合物(LEPs)，其能用来形成聚合物发光二极管显示装置(PLEDs和PolyLEDs)。流体制造材料还可包括塑料、金属、蜡、焊料、焊锡膏、生物医学材料产品、酸、光致抗蚀剂、溶剂、粘合剂和环氧树脂。在此所指出的术语“流体制造材料”可互换地称为“流体材料”。 

在此所定义的术语“沉积”一般而言指的是在基片上沉积流体材料的多个单独小滴的过程，在此具体根据例如来自PMD头的流体材料的沉积可互换地使用术语“让”、“排出”、“呈图案”和“沉积”。还可互换地使用术语“小滴”和“滴”。 

在此所定义的术语“基片”广义地解释成包括具有一表面的任何材料，所述表面适合在制造过程如PMD中接纳流体材料。基片包括但不局限于玻璃板、移液管、硅晶片、瓷砖、刚性或柔性的塑料和金属板与滚筒。在某些实施例中，由于例如当形成三维的微观结构时，流体材料 也包括适合在制造过程中接纳流体材料的表面，所以经沉积的流体材料本身可以形成基片。 

在此所定义的术语“微观结构”一般而言指的是高度精密地形成的结构，且其具有合适尺寸以配合在基片上。由于不同基片的尺寸可能不同，所以术语“微观结构”不应该被解释成局限于任何特殊尺寸，而是能与术语“结构”可互换地使用。微观结构可包括一小滴流体材料、多个小滴的任何组合或通过在基片上沉积(多个)小滴而形成的任何结构，如二维的层、三维的体系结构和任何其他所希望的结构。 

在此所涉及的PMD系统通过根据用户定义的计算机可执行的指令将流体材料沉积到基片上来执行多个处理过程。在此还被称为“程序模块”或“模块”的术语“计算机可执行的指令”一般而言包括常规程序、编程、目标程序、部件、数据结构等等，其实现特定的抽象数据类型或执行特定任务，例如，但不局限于，执行用于实现PMD处理过程的计算机数字控制。程序模块可以存储在任何计算机可读的介质上，其包括但不局限于RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其他光盘存储器、磁盘存储器或其他磁性存储装置、或能存储指令或数据结构并能由通用或专用计算机访问的任何其他介质。 

如图1中看到的，压电式微沉积(PMD)设备10可包括框架12、印刷头滑架框架14和真空夹盘16以及观察系统17。框架12可以支撑一用于在其上印刷的基片18，框架12可包括安装到其上的X台架20和Y台架22。X台架20可包括彼此大体上平行且横向框架12的宽度延伸的第一和第二导轨24、26，X台架20大体上确定一印刷轴线(或轴)。Y台架22可以大体上沿着框架12的长度延伸并且可以大体上垂直于X台架20，Y台架22可以大体上确定一基片轴线(或轴)。印刷头滑架框架14可以位于第一和第二导轨24、26之间并可滑动地联接到第一和第二导轨24、26上，用以沿着印刷轴线移动，印刷头滑架框架14一般用于在基片18上印刷。 

另外参考图2，印刷头滑架框架14可包括印刷头滑架15，印刷头滑架15具有底板28、上板30和侧壁32、34、36、38。动态印刷头对准组件40可以联接到底板28上。如图3中所看到的，间隙狭槽42可以位于底板28上与印刷头对准组件40相邻。孔口44可以位于上板30中，大体上在印刷头对准组件40的上方。印刷头组件46(在图4中更 详细地示出)可以穿过孔口44并可以联接到印刷头对准组件40。尽管上面的说明只提及了单个印刷头组件46和印刷头对准组件40，但应当理解，如图2中所示，印刷头滑架15可包括形成一印刷头阵列的多个印刷头组件46和印刷头对准组件40。 

另外参考图5，印刷头组件46可包括主体48，主体48具有可移动地联接到其上的基准块50。可以利用精确的结合程序使印刷头52与基准块50配接，并且印刷头52可包括大体上配置成一排的一系列喷嘴53(图11-13中示意性地示出)。 

如图6中所看到的，印刷头52和基准块50可通过弹簧偏压机构54与印刷头组件46的其余部分和印刷头对准组件40隔离。弹簧偏压机构54可包括通过四个弹簧58联接到印刷头组件主体48的安装板56，每个弹簧58都可以是具有第一和第二端60、62的压簧，每个弹簧58的第一端60可联接到印刷头组件主体48，而每个弹簧58的第二端62可联接到安装板56。因此，安装板56大体上可以相对于印刷头组件主体48以大约六个自由度移动。基准块50可联接到安装板56，安装板56形成印刷头连接块，给予基准块50自由度以在运动学上座靠在下面所讨论的基准面上并相对于其进行调节。 

如上所述和在图3中更详细地示出的，印刷头对准组件40可联接到底板28。除了给印刷头对准组件40提供安装面之外，底板28还可在垂直方向上为阵列内(大约25微米/米(micro/m)内)的所有印刷头52(关于它们的基准块50)提供一公共主基准参考。一旦底板28中的多个间隙狭槽42和印刷头52正确地对准，底板28中的多个间隙狭槽42就可以大体上允许印刷头52从中穿过突伸出，从而实现印刷功能。印刷头组件46，因而印刷头52，可以大体上彼此平行地配置，并且可以相对于印刷轴线以任意迎角配置。可以根据阵列的所希望的印刷分辨率设定该角度。 

每个印刷头对准组件40都可包括承座63。承座63可包括致动组件64和锁定机构66。另外参考图7-10，致动组件64可包括具有第一和第二腿部68、70的L形部件67。第一腿部68的自由端72可具有从中穿过的孔74，并且可以枢转地联接到底板28。致动组件64还可包括相位调节组件76和倾斜度调节组件78。 

相位调节组件76可位于第一腿部68附近。相位调节组件76可包 括PZT致动器(或驱动器)80、调节机构82、枢转臂84、枢转组件86、第二基准件88和第一与第二回位弹簧90、91。PZT致动器80可以联接到第二腿部70并沿着第二腿部70的长度朝着第一腿部68和枢转臂84延伸。PZT致动器80可联接到枢转臂84的第一端92。第一腿部68可包括在其中装放枢转臂84的凹入部94。枢转组件86可包括枢轴96，枢轴96穿过第一腿部68中的孔98、99和枢转臂84中的孔100，将枢转臂84枢转地联接到第一腿部68。回位弹簧90可以是具有第一端101和第二端102的压缩弹簧，第一端101联接到第一腿部68，而第二端102联接到枢转臂84。象这样，回位弹簧90大体上将枢转臂84推向第一腿部68。第二基准件88通过枢轴105可旋转地联接到第一腿部68并可与稍后讨论的枢转臂84的第二端103接合。回位弹簧91可以是具有第一端107和第二端109的压缩弹簧，第一端107联接到第二基准件88，而第二端109联接到枢转臂84，回位弹簧91大体上将第二基准件88推向枢转臂84。调节机构82可包括球状件95和调节螺钉97，球状件95可以大体上置靠在枢转臂84和第二基准件88的倾斜表面93上。调节螺钉可改变球状件沿着倾斜表面93的深度(或竖直尺寸)，以控制第二基准件88关于枢轴105的初始取向。 

倾斜度调节组件78可包括固定到底板28的线性致动器104和联接到L形部件67的第二腿部70的第三基准件106。线性致动器104可位于第三基准件106附近并在第二腿部70的自由端108附近可选择性地与第三基准件106接合，枢轴110(图3中可看到)可位于L形部件67的孔74中，当线性致动器104对稍后讨论的自由端108起作用时大体上允许L形部件67的可枢转的旋转。倾斜度调节组件78还可包括回位弹簧112，以推动第三基准件106使其与线性致动器104接合，回位弹簧112可以是具有第一端114和第二端116的压缩弹簧，第一端114联接到底板28，而第二端116联接到L形部件67。 

如图3中所看到的，锁定机构66可包括装放在L形部件67中的磁性夹紧机构118。磁性夹紧机构118可以提供下面讨论的对基准块50起作用的磁力，照这样，基准块50可由顺磁性材料构成，如430SS。 

三点调平系统(未示出)可以用来调平和设定磁性夹紧机构的工作间隙。设定该间隙的目的是不让永久磁铁接触基准块，因而，间隙可以允许通过在保持磁性夹紧机构118的底板28上的多个第一基准点建立 印刷头相对于目标材料的Z位置，这可以大体上允许全部印刷头52彼此在大约25微米内都处于相同的Z尺寸。另外，当采用单个表面吸墨位置时，如果印刷头52对于吸墨织物具有不同的关系，则所有印刷头52可能不会正确地吸墨。如果空气间隙太大，则磁性保持力随距离的平方下降，因而，优选地，间隙处于25和50微米之间，以在不使金属接触金属的情况下保留在磁性夹紧曲线的高力区域中。 

在运行中，当确定印刷头52从其目标位置偏置时，可以利用上述的特征(或结构)对其进行调节。印刷头52的目标位置可以大体上确定为印刷头阵列中的印刷头52之间相对于彼此的理想的相对对准(图11中所示)。具体地说，基准块50可以大体上在磁性夹紧机构118上方延伸并可以大体上邻靠第二和第三基准件88、106。可以利用相位调节组件76来修正印刷头52的相位失准(图12中示意性地示出)，当一排印刷头喷嘴53从目标位置线性地偏置时可能发生相位失准。关于确定该失准的细节在下面讨论。可以通过下面描述的相位调节组件76使印刷头52线性地位移，如图11中的箭头所示。 

可以使磁性夹紧机构118释放基准块50。更具体地，能通过补偿线圈电流的脉冲宽度调制自动地改变施加到每个印刷头52(基准块)的磁性保持力，以将力从高达80lbf改变成0lbf。补偿磁性夹紧机构118中的磁场使得能释放印刷头，以便将其从承座63拆下或重新定位印刷头52。 

一旦被释放，PZT致动器80就可以接合枢转臂84的第一端90，使枢转臂84绕枢轴96旋转。然后，枢转臂84的第二端103可以接合第二基准件88使其移动，并接合基准块50，引起基准块50的线性移动。 

更具体地说，枢轴96的中央与连到枢转臂84第一端92的PZT致动器80之间的距离(d1)可以小于枢轴96的中央与枢转臂84第二端103和第二基准件88之间的接合位置之间的距离(d2)，照这样，当PZT致动器80所引起的位移被施加到第二基准块88时，可以大体上将PZT致动器80所引起的移动放大。在本例子中，d1可以大体上是d2的四倍，导致PZT致动器80所引起的位移大约被放大四倍。 

当印刷头52(和对应的基准块50)到达修正的相位位置时(图11中所看到的)，磁性夹紧机构118可以重新起作用并将基准块50锁定在其修正的位置。更具体地说，一旦处于合适位置，就将电流从磁性夹 紧机构118中撤走，重新夹紧印刷头52。因为磁性夹紧机构118使用电永久磁铁，所以吸持力是“失效保护的”，也就是说，如果PMD失去电力，印刷头52也仍然被夹紧在合适位置。此外，一旦印刷头52被正确地对准就用电永久磁铁夹盘将印刷头52锁定在合适位置可以消除机械夹具或锁中常见的机械变形、应变和滞后现象。另外，磁性夹紧机构118的磁吸持力可以自动和动态地改变，以这种方式，可以在印刷头52处于被调节位置时立刻除去夹紧力，然后一旦印刷头52处于合适位置再重新施加夹紧力。 

可以用倾斜度调节组件78修正印刷头52的倾斜度失准(图13中所看到的)。当一排印刷头喷嘴53从目标旋转地偏移时可能发生倾斜度失准，关于确定该失准的细节在下面讨论。为了修正倾斜度失准，可以用下面讨论的倾斜度调节组件78使印刷头52如图13中的箭头所示地旋转。 

可以使磁性夹紧机构118释放基准块50，如上所述。一旦被释放，线性致动器104就可以伸长以接合第二腿部70的自由端108，当线性致动器104接合自由端108时，使得L形部件67绕枢轴110旋转。第二和第三基准件88、106接合基准块50并使其旋转。当印刷头52(和相应的基准块50)到达修正的倾斜度位置时(图13中所看到的)，磁性夹紧机构118可以重新起作用并将基准块50锁定在其修正位置，如上所述。上述相位和倾斜度调节可以自动操作，如下所述。 

再参考图2，印刷头滑架15还可包括中间板136。中间板136可包括三个外伸支架安装部148、150、152和两个锁定件151、153(图15中示出)，外伸支架安装部148、150、152可以具有联接到其上的空气轴承圆盘154、156、158，空气轴承圆盘154、156、158的高度可以调节以相对于印刷头滑架框架14调平印刷头滑架15。锁定件151、153可包括含铁钢盘且可以是磁性的。中间板136可以足够厚以支撑印刷头滑架15。 

如先前提及的，印刷头滑架框架14中可以包含印刷头滑架15。另外参考图14-17，印刷头滑架框架14可包括底架构件160，底架构件160具有上表面161和四个壁162、164、166、168，上表面161可包括空气轴承旋转面172、174、176和锁定件175，壁162、164、166、168可以大体上位于印刷头滑架15的侧壁32、34、36、38周围。壁164可 包括从其上伸出的臂178、180，锁定件175可以是电磁体，并且可以选择地接合锁定件151、153并由锁定件151、153锁定。 

锁定件175可以将磁性保持力施加到每个锁定件151、153，能通过补偿线圈电流的脉冲宽度调制自动改变磁性保持力以将力从高达80lbf改变成0lbf。补偿锁定件175中的磁场使得能释放锁定件151、153。 

印刷头滑架调节组件182可以联接到壁162的上表面161并可以与印刷头滑架15接合。印刷头滑架调节组件182可包括接合件184、第一和第二连杆组件186、188以及致动机构190，接合件184可包括分别沿着侧壁34延伸且部分环绕侧壁32、36的臂192、194。致动臂196可以在臂192、194之间延伸并且其中可包括凹入部198，凹入部198中可以装放外伸支架安装板148。 

第一和第二连杆组件186、188可以分别包括连杆件200、202，在连杆件200、202的第一端206、208和第二端210、212具有球面轴承204，球面轴承204可以联接到接合件184和印刷头滑架框架14，在连杆件200、202和接合件184与印刷头滑架框架14之间形成枢转接合。 

致动机构190可包括线性致动器214和偏压弹簧216，线性致动器214可以联接到壁164的上表面161。线性致动器214可包括臂218并可以沿大体上与偏压弹簧216相反的方向缩回，如图14中的箭头221所示，臂218与接合件致动臂196的第一侧220可旋转地接合。臂218和致动臂196之间的可旋转接合部可包括hephaist轴承219，其具有联接到臂218的第一端和联接到致动臂196的第二端。线性致动器214还可以具有通过hephaist轴承223与底架构件160接合的可旋转接合部。偏压弹簧216可以是具有第一端222和第二端226的拉伸弹簧，第一端222联接到接合件致动臂196的第二侧224，第二端226联接到固定于印刷头滑架框架14的柱状件228。 

在工作中，可以用上述零件调节印刷头滑架15。更具体地说，可以通过利用致动机构190使印刷头滑架15旋转来调节印刷头滑架15的倾斜度。在线性致动器214致动时，臂218可以将致动臂196拉向线性致动器214。当致动臂196移动时，连杆件200、202可以绕球面轴承204枢转，使接合件184旋转，接合件184将旋转转移到印刷头滑架15，如图14中的箭头229所示。更具体地说，当臂218缩回时，连杆件200的第一端206可以绕第二端210沿逆时针方向旋转，连杆件202的第一 端208可以绕第二端212旋转，导致印刷头滑架15的旋转和线性平移。由于该联动布置，印刷头滑架15的位移不可能仅仅是旋转。印刷头滑架15的平移可包括一些x和y偏移量，通过调节组件182引起的运动可以预测所述x和y偏移量。平移可以由基片18和印刷头滑架15的坐标移动来说明。 

在印刷头滑架15的移动过程中，空气轴承圆盘154、156、158可以允许印刷头滑架15在空气轴承旋转面172、174、176上旋转。当获得所需位置时，空气轴承圆盘154、156、158可以将印刷头滑架15锁定到空气轴承旋转面172、174、176。 

在图18-24中所看到的备选例子中，印刷头滑架框架300可以容纳印刷头滑架302并能以与上面关于印刷头滑架框架14所描述的相似的方式联接到PMD设备10。印刷头滑架302可以是具有一系列侧壁304、306、308、310的大体上矩形的部件，印刷头滑架302可以大体上与印刷头滑架15相似并可包括印刷头对准组件40(图2中所看到的)。印刷头滑架调节组件312可以固定到印刷头滑架框架300并可以将印刷头滑架302包含在其中，将印刷头滑架302联接到印刷头滑架框架300。 

特别参考图19、20、22和23，印刷头滑架调节组件312可包括框架组件314和致动组件316。框架组件314可包括外框架318、内框架320和联接部件322，外框架318可以通过印刷头滑架安装板324固定到印刷头滑架框架300，并可包括具有第一和第二侧壁326、328的大体上矩形的主体，第一和第二侧壁326、328从所述主体大体上向上地伸出。外框架318还可包括从第一侧壁326延伸到第二侧壁328的上板330和形成空气轴承面的下表面332，第一和第二侧壁326、328可包括穿过其中的孔334、336、338、340、342、344。 

内框架320可以将印刷头滑架302包含在其中，内框架320可以位于上板330、下表面332和第一与第二侧壁326、328之间。内框架320可包括大体上与孔334、336、338、340、342、344相应的孔346、348、350、352、354、356。内框架320可以具有大体上矩形的主体，该主体具有大体上开口的中央部358，中央部358将印刷头滑架302容纳在其中。内框架320的下表面359可包括用于骑在外框架下表面332上方的空气轴承垫357和用于防止内框架320和外框架318之间相对移动的真空垫361。 

参考图20和21，联接部件322可以位于孔334、336、338、340、342、344和孔346、348、350、352、354、356内，并可以大体上将内框架320联接到外框架318。更具体地说，联接部件322都可包括大体上具有W形构形的挠曲件360，挠曲件360可以由疲劳强度高的金属片形成并可包括底部363，底部363具有从其上伸出的一内腿362和两个外腿364、366。底部363可以固定到外框架318。外腿364、366可以联接在一起并也可以固定到外框架318，内腿362可以固定到内框架320，从而在内框架320和外框架318之间建立可旋转的联接。 

参考图22，致动组件316可包括线性致动器368、370，外壳件372、374，和接合块376。外壳件372、374可以联接到外框架318，线性致动器368、370可以大体上彼此相反的布置并联接到外壳件372、374，从而联接到外框架318。接合块376可以固定到内框架320。弹簧377可以在第一端379固定到内框架320，并可以在第二端381固定到外壳件372、374从而固定到外框架318。弹簧377可以是拉伸弹簧并可以大体上提供一推动线性致动器368、370使其与接合块376接合的力。线性编码器375可以大体上在接合块376上方联接到上板330。 

在工作中，当空气轴承垫357处于“开启”状态中时，它们可以大体上提供内框架320和外框架318之间的相对运动，在该状态中，线性致动器368、370可以对接合块376起作用。接合块376可以将作用力施加在内框架320上，从而使得内框架320相对于外框架318旋转，如图23中所看到的。应该注意，图23中所看到的致动为了说明的目的而被夸大了，内框架320相对于外框架318的实际旋转可能大体上是1.5度。由于印刷头滑架302包含在内框架320中，所以当内框架320旋转时，使得印刷头滑架302也旋转，更具体地说，使挠曲件360象“叉骨”一样张开，提供一抵抗内框架320旋转的偏压力。充当力偶的线性致动器368、370可以保持不变的旋转中心。 

可以通过线性致动器368、370的精确放置实现该力偶，以使得可以施加相等且相反的力。然而，由于在制造工作中存在差异，所以可能由于位置误差而必需调节线性致动器368、370。为了补偿位置误差，线性致动器368、370可以提供彼此不同的力。利用位于接合块376上方的线性编码器375，可以使被命令的旋转与移动的某一直线距离相关。在台架运动控制器的设置过程中，能监测和绘制台架的旋转，然后，可 以确定旋转角度和编码器位置之间的关系。通过位置反馈，可以自动决定作用力矩。一旦已经达到所需位置，就可以将空气轴承垫357变成“关闭”，并可以将真空垫361变成“开启”，相对于外框架318锁定内框架320。 

线性致动器368、370可以使内框架“忙碌地”旋转。在该模式下，为了校正印刷头阵列台架或基片台架的平移运动中的不准确，小的旋转可能是必需的。引起印刷头阵列和基片18之间角度失准的误差是被称为偏转误差，偏转误差可以存在于印刷头和基片台架中。可以对印刷轴线(印刷头滑架框架14沿其平移的轴线)和基片轴线(基片18沿其平移的轴线)进行绘图，可以测量相对于PMD设备10绕垂直中心线的偏转角并将其存储在计算机922中作为运动图，可以用一设备如激光干涉仪进行这些测量。 

精确X-Y台架的典型的误差大小可以在20-40弧度秒的范围内，该误差范围可以在PMD设备10(图1)中导致40到80微米的印刷位置误差，可以通过将印刷头阵列旋转一个角度来消除该误差，旋转量可以是沿X台架20的印刷轴线的旋转误差和沿Y台架22的处于特定距离的基片18的旋转误差的和。利用每个轴计算机922的图可以动态地对算出的误差进行合计并命令进行一印刷头旋转以补偿误差。印刷头修正角度的增量可以象0.02弧度-秒那么小。能以大约每秒2000次的时间间隔进行修正，当以1米/秒的速度进行印刷时，上述修正间隔能实现每0.5mm的基片移动就在印刷头阵列中进行一次角度修正。利用该方法，可以调节印刷头阵列定位以解决PMD设备10中的结构不规则性。具体地说，可以解决X和Y台架20、22相对于理想取向的偏离。 

参考图25，一种备选印刷头阵列旋转系统400能在支撑轨402、404可滑动地联接到PMD装置X台架401(大体上与图1中所示的相似)。印刷头阵列旋转系统400可包括线性运动驱动器406、408、其中包含有印刷头组件412的印刷头滑架410、和连杆件414、416。线性运动驱动器406、408可以与支撑轨402、404接合并可沿其移动，连杆件414、416可以在第一端418、420联接到印刷头滑架410和可以在第二端422、424联接到线性运动驱动器406、408。 

在工作中，在确定了旋转误差之后，线性运动驱动器406、408可以在大体上彼此相反的方向上沿支撑轨402、404移动。当线性运动驱 动器406、408相对于彼此移动时，连杆件414、416旋转，从而引起印刷头滑架410的相应旋转。一旦处于所需位置，线性运动驱动器306、308就可以停止，将印刷头滑架302固定在合适位置。 

另外参考图26-29，备选的印刷头滑架框架514可以容纳印刷头滑架515，印刷头滑架515中包含印刷头组件516。印刷头滑架框架514能以与关于印刷头滑架框架14所描述的相似的方式联接到PMD设备10。印刷头滑架515可包括圆形体518，圆形体518由第一组空气轴承520垂直地支撑并由安装到印刷头滑架框架514的第二组空气轴承522径向地支撑。 

印刷头滑架框架514可包括致动组件524，其用于可旋转地驱动印刷头滑架515，提供印刷头滑架515的倾斜度调节。致动组件524可包括马达绕组526、磁芯528、止动器530和光学编码器532。马达绕组526可以安装到印刷头滑架框架514，磁芯528可以安装到圆形体518的上部由马达绕组526驱动，止动器530可以联接到印刷头滑架框架514并可以大体上在圆形体518上方延伸，通过止动器530和磁芯528之间的接合限制印刷头滑架515的移动。 

印刷头滑架圆形体518可包括狭槽532、534、536，狭槽532、534、536中容纳印刷头组件516。更具体地说，印刷头组件516可以包含在延伸到狭槽532、534、536内的外壳538、540、542中，外壳538、540、542能可滑动地与线性轴承544、546、548接合。狭槽532、534、536中还可包括线性致动器550、552、554，用于使外壳538、540、542沿狭槽532、534、536平移，提供印刷头组件516的相位调节。此外，可以用下面描述的观察系统参照印刷头滑架515下表面上的基准符号来解决由于装配差异或任何其他来源所引起的定位上的任何初始偏移。 

另外参考图30和31，备选的印刷头滑架框架614可以容纳印刷头滑架628，印刷头滑架628中包含印刷头组件46(图4中所看到)。印刷头滑架框架614能以与关于印刷头滑架框架14所描述的相似的方式联接到PMD设备10(图1)。印刷头滑架628可以可旋转地联接到印刷头滑架框架614。更具体地说，印刷头滑架框架614可包括前和后壁组件632、634以及侧壁组件636、638，它们合作形成下面讨论的印刷头阵列可变倾斜度调节装置。 

另外参考图32，前壁组件632可包括壁部件640和调节组件642。 壁部件640可包括上部644和下部646，上部644可包括端部652、654的滑动器部分648、650，滑动器部分650还可包括调平机构656以调节第二端654的垂直取向，从而调节前壁组件632的角度布置。另外，滑动器部分648也可包括调平机构(未示出)以便可以在两个端部652、654垂直地调节前壁组件632。下部646可包括下面讨论的用于支撑调节组件642的一部分的搁板658。 

调节组件642可包括线性滑动轴承660、导轨662、滑动组件664、枢转组件666、印刷头滑架安装组件668和锁定机构670。线性滑动轴承660可以沿着搁板658延伸，导轨662可以大体上沿着壁部件640长度的大部分延伸并可以位于线性滑动轴承660上方。滑动组件664可包括其间带有中间部676的第一和第二端部672、674、位于第一端部672和中间部676之间的第一电动致动器678和位于第二端部674与中间部676之间的第二电动致动器680。 

第一和第二端部672、674可以分别包括安装到其下部的支撑件686、688，支撑件686、688可以可滑动地联接到线性滑动轴承660，中间部676可包括可滑动地联接到导轨662的臂689。枢转组件666可包括枢转件690、692，枢转件690、692的第一端694、696和第二端698、700可相对于彼此旋转，枢转件690、692可以呈hephaist轴承的形式并可以具有联接到滑动组件第一和第二端部672、674的上部的第一端694、696。印刷头滑架安装组件668可包括用于将调节组件642联接到印刷头滑架628的安装块702、704，安装块702、704可以联接到枢转件第二端698、700，允许印刷头滑架628相对于壁部件640旋转。锁定机构670可以联接到中间部676并可包括夹紧螺栓705、706、707以相对于壁部件640固定调节组件642，可以拧紧夹紧螺栓706以整体地固定滑动组件664，大体上允许通过致动器678、680的致动实现第一和第二端部672、674相对于彼此的较小调节。可以拧紧夹紧螺栓705、707以使第一和第二端部672、674相对于彼此固定。 

再参考图30和31，后壁组件634可包括壁部件708和枢转组件710。壁部件708可以固定到侧壁组件636、638。枢转组件710可包括枢转件712、714，枢转件712、714的第一端(未示出)和第二端(未示出)可相对于彼此旋转。枢转件712、714可以呈hephaist轴承的形式，其第一端(未示出)固定到壁部件708。安装块724、726可以联接到第 二端(未示出)和印刷头滑架628，允许印刷头滑架628相对于壁部件708旋转。 

侧壁组件636、638可以分别包括壁部件728、730，在壁部件728、730的上表面736、738上具有调平导轨732、734。壁部件640的滑动器部分648、650可以与调平导轨732、734可滑动地接合，大体上允许壁部件640沿着调平导轨732、734的长度移动。 

在工作中，当确定印刷头滑架628从其目标位置偏移时，可以用上述零件对其进行调节。具体地说，当印刷头滑架628存在倾斜度失准时(图13中所看到)，可以用调节组件642对其进行修正。更具体地说，可以通过使印刷头滑架628绕枢转件712、714旋转来调节印刷头52以修正其倾斜度。 

可以通过利用调节组件642使印刷头滑架绕枢转件712、714旋转。可以通过释放锁定机构670来允许滑动组件664沿着导轨662移动，可以通过松开夹紧螺栓705、706、707来释放锁定机构670。一旦锁定机构670被释放，第一和第二电动致动器678、680就可以沿着导轨662的长度将滑动组件664驱动到倾斜度修正的所需位置。 

当滑动组件664沿着导轨662移动时，印刷头滑架628绕枢转件712、714从第一位置(图30)旋转到第二位置(图31)。当印刷头滑架628旋转时，它们变成有角度地设置在壁部件640、708之间。为了适应印刷头滑架628的角位移，当印刷头滑架628旋转时，壁部件640沿着调平导轨732、734平移。 

可以通过调节命令电动致动器往里或往外移动的电压信号来实现滑动器组件致动。可以从下面描述的观察系统获得印刷头喷嘴在所需位置上的信息。 

印刷头阵列可以构形为邻接式或非邻接式阵列。非邻接式阵列可包括印刷头52之间的印刷行中的间隙，非邻接式阵列的示意图在图33中示出。非邻接式阵列可能是所用的印刷头52需要间隙以便在特定空间中获得所需数量的喷射阵列而施加的物理尺寸限制的结果，在改变印刷头阵列与基片的相对运动以确保基片的所有区域都被印刷的印刷方法中，所述间隙可能需要改变。俯仰的方法可能大体上不受该布置影响。 

备选的印刷头滑架调节装置800在图34-36中示意性地示出。印刷头滑架调节装置800可包括第一和第二印刷头滑架802、804、横杆 806和致动组件808。第一印刷头滑架802可以固定到横杆806的第一侧，第二印刷头滑架804可以可滑动地联接到横杆806的第二侧，大体上与第一印刷头滑架802相对。 

致动组件808可包括空气轴承组件810、枢转组件812和第一与第二致动机构814、815。空气轴承组件810可以在第一印刷头滑架802的第一端附近联接到横杆806的第一端，枢转组件812可包括hephaist轴承816，hephaist轴承816在第一印刷头组件802的第二端附近联接到印刷头滑架调节装置800和横杆806的底部板818，在它们之间提供旋转联接。 

第一致动机构814可包括线性致动器820和可移动连杆822，可移动连杆822可滑动地联接到印刷头阵列可变倾斜度设备底部板818中的导槽824。线性致动器820可包括联接到第一印刷头滑架802的第一臂821和可包括联接到可移动连杆822的第二臂823。连杆822可以绕着槽824手动地移动或通过各种方法实现机动化以实现横杆806的粗略旋转调节。第一臂821可以伸出或缩回以实现横杆806的精确调节。 

第二致动机构815可包括线性致动器817，线性致动器817可以与第二印刷头滑架804和横杆806接合，线性致动器817可以大体上用来沿着横杆806可滑动地致动第二印刷头滑架804。 

在工作中，可以通过致动组件808调节第一和第二印刷头802、804的倾斜度。更具体地说，当可移动连杆822沿着导槽824移动时，臂821、823可以对第一印刷头滑架802起作用，使第一与第二印刷头滑架802、804和横杆806旋转。通过臂821的伸出和缩回，线性致动器820可以进一步改进横杆806的旋转。当横杆806旋转时，可以通过线性致动器817驱动第二印刷头滑架804以获得第二印刷头滑架804相对于第一印刷头滑架802的正确定相。通过用下面讨论的观察系统记录第一印刷头滑架802和第二印刷头滑架804的关系并通过线性致动器817开始第二印刷头滑架804的移动，可以自动进行该过程。 

如上面大体上讨论的，在连杆822的运动完成后，印刷头阵列的粗略俯仰调节可以完成。这里，线性致动器820可以与观察系统结合使用以使横杆806旋转到调节的最终精确角度，该最终精确角度实现了0.5微米内的印刷头倾斜度精度。一旦获得适当的倾斜度，就可以固定印刷头滑架调节装置800以便进行印刷。 

参考图35和36，应该注意，可以对准印刷头滑架802、804以使其大体上彼此同相。更具体地说，可以对准每个印刷头滑架802、804中的印刷头(未示出)以使得它们在相同的区域上面印刷，产生较大的印刷沉积浓度，如印刷沉积区域830、832示意性地示出的。 

再参考图1，PMD设备10的观察系统17可包括校准摄像机组件900和机器观察摄像机组件902。另外参考图37，校准摄像机组件900可包括校准摄像机904和安装构件906，安装构件906可包括第一和第二部分908、910。 

第一部分908可以固定到真空夹盘16，第二部分910可以可滑动地联接到第一部分908。安装构件906还可包括用于相对于第一部分908驱动第二部分910的马达(未示出)，安装构件906也可包括用于协调校准摄像机组件900和机器观察摄像机组件902的基准符号912，其在下面讨论。校准摄像机904可以固定到第二部分910，因而可相对于真空夹盘16沿大体上垂直于真空夹盘16上表面的方向移动。 

机器观察摄像机组件902可包括低分辨率摄像机914、高分辨率摄像机916和安装构件918。低分辨率摄像机914可以具有比高分辨率摄像机916更大的图象区域。更具体地说，低分辨率摄像机914可以具有大约10mm乘10mm的图象区域，该范围大体上足以适应基片18的加载误差。安装构件918可包括支架920和用于将支架920可移动地安装到第二导轨26的第一与第二马达(未示出)。第一马达可以提供沿着第二导轨26的轴向位移，第二马达可以提供安装支架920相对于第二导轨26的垂直位移。校准摄像机904、低分辨率摄像机914和高分辨率摄像机916都可以与PMD设备10(图1)上的计算机922通信。 

在工作中，校准摄像机904可以用来确定印刷头的定位。校准摄像机904可以聚焦在阵列中的任何印刷头52(图4)上以确定印刷头52之间的相对位置。校准摄像机904可以产生图象，该图象被发送到计算机922以确定印刷头52之间的位置误差。如果发现误差，则可以如上所述地调节印刷头52。校准摄像机904可以在印刷头位置的修正过程中提供位置反馈。 

如上面指明的，校准摄像机组件900也可包括基准符号912。可以通过机器观察摄像机组件902观察基准符号912以协调校准摄像机组件900和机器观察摄像机组件902，一旦知道校准摄像机组件900和机器 观察摄像机组件902之间的相对定位，就可以通过计算机922确定印刷头52、校准摄像机组件900和机器观察摄像机组件902之间的相对定位，并且它们之间的相对定位可以用于印刷头52和印刷头滑架调节，如上面讨论的。此外，可以通过使用普通光条923了解观察摄像机组件902和印刷头滑架框架14之间的相对定位，这可以大体上允许计算机922确定基片18和印刷头52之间的相对定位和确定在下面讨论的它们之间的任何定位误差。 

如上面指明的，机器观察摄像机组件902可以确定基片18和印刷头滑架之间的定位误差。更具体地说，低分辨率摄像机914可以照下基片的初始图象以确定其上的基准符号924的位置，基准符号924可以很小，例如大约1mm²，并可以呈蚀刻的铬标记的形式。一旦确定了基准符号924的大致位置，就可以使机器观察摄像机组件902和基片18平移以使得高分辨率摄像机916能向计算机922提供详细图象，从而通过用机器观察算法来确定基片18取向。尽管在图1中被显示为“X”，但基准符号924可包括多种形式。可以分析基准符号924的图象以确定基片18的旋转取向，以及基片18沿着基片轴线的位置。另外的基准符号926可以位于基片上以帮助旋转取向的确定。基准符号924、926可以大体上位于彼此相反的拐角中。高分辨率摄像机916可以用来在没有低分辨率摄像机914的帮助的情况下基于基准符号924的取向确定基准符号926的位置。 

一旦确定了基片18的旋转取向，就可以对上面披露的印刷头滑架各自的取向进行调节以用上面讨论的多种方式中的任一种解决定位误差。另外，机器观察摄像机组件902可以周期性地向计算机922提供基准符号924、926的图象以在PMD设备10的整个操作期间确定位置误差。例如，可以分析基准符号以确定基片18的任何由热引起的尺寸增长，这可以通过基准符号924、926尺寸的变化和/或它们之间距离的变化来确定。 

可以通过计算机922将各种摄像机系统和调节机构的使用自动化为伺服回路控制系统，这可以消除人为误差的可能来源。还可以允许对准调节“忙碌地”进行以对由热膨胀或收缩引起的印刷头位置的变化或对已经装到系统上的印刷材料的热膨胀进行自动调节。 

Claims (26)

1.一种印刷设备，它包括：

构形成将基片支撑在其上的夹盘；

与所述夹盘隔开的导轨；

联接到所述导轨的印刷头滑架框架；和

可枢转地联接到所述印刷头滑架框架的印刷头滑架，所述印刷头滑架包括狭槽，所述狭槽装放至少一个印刷头，

其中所述至少一个印刷头可滑动地联接到所述狭槽。

2.如权利要求1所述的印刷设备，其特征在于，所述印刷头滑架由所述印刷头滑架框架以轴承方式支撑。

3.如权利要求1所述的印刷设备，其特征在于，其还包括联接到所述印刷头滑架框架并与所述印刷头滑架驱动接合的马达。

4.如权利要求1所述的印刷设备，其特征在于，其还包括与所述印刷头滑架接合的马达，所述马达构形成使所述印刷头沿着所述狭槽的长度平移。

5.如权利要求1所述的印刷设备，其特征在于，所述印刷头滑架框架包括彼此隔开的第一和第二框架件，所述印刷头滑架在所述第一和第二框架件之间延伸，且枢转联接件在所述印刷头滑架的第一部分和所述第一框架件之间提供枢转接合。

6.如权利要求5所述的印刷设备，其特征在于，所述第一框架件包括第一纵向伸展件，而所述第二框架件包括第二纵向伸展件，所述第一和第二纵向伸展件大体上彼此平行。

7.如权利要求6所述的印刷设备，其特征在于，所述第一纵向伸展件构形成可相对于所述第二纵向伸展件沿大体上与其垂直的方向移动。

8.如权利要求6所述的印刷设备，其特征在于，所述枢转联接件与所述第一纵向伸展件可滑动地接合。

9.如权利要求5所述的印刷设备，其特征在于，其还包括第二枢转联接件，所述第二枢转联接件构形成将所述印刷头滑架的第二部分可枢转地连接到所述第二框架件。

10.如权利要求1所述的印刷设备，其特征在于，所述印刷头滑架包括沿着它的长度延伸的纵向轴线，当所述印刷头滑架处于第一位置时，所述纵向轴线具有第一取向，而当所述印刷头滑架旋转到第二位置时，所述纵向延伸轴线相对于所述第一位置有角度地设置。

11.如权利要求10所述的印刷设备，其特征在于，所述印刷头滑架包括一排沿着所述纵向轴线延伸的印刷喷嘴，所述排的印刷喷嘴在处于所述第一位置时产生第一印刷分辨率，而当处于所述第二位置时产生第二印刷分辨率，所述第二分辨率大于所述第一分辨率。

12.如权利要求1所述的印刷设备，其特征在于，其还包括可旋转地联接到所述印刷头滑架框架的横杆，所述印刷头滑架固定到所述横杆的第一侧。

13.如权利要求12所述的印刷设备，其特征在于，其还包括致动组件，所述致动组件在第一端联接到所述印刷头滑架框架，而在第二端联接到所述印刷头滑架。

14.如权利要求13所述的印刷设备，其特征在于，所述致动组件包括构形成选择性地旋转所述横杆的致动臂。

15.如权利要求12所述的印刷设备，其特征在于，其还包括可滑动地联接到所述横杆的第二侧的第二印刷头滑架。

16.如权利要求15所述的印刷设备，其特征在于，其还包括线性致动器，所述线性致动器联接到所述第二印刷头滑架并构形成使所述第二印刷头滑架沿着所述横杆选择性的平移。

17.如权利要求1所述的印刷设备，其特征在于，其还包括第一和第二连杆件，它们的第一端枢转地联接到所述印刷头滑架，而它们的第二端联接到第一和第二线性致动器，所述第一和第二线性致动器驱动地与所述导轨接合并构形成沿大体上彼此相反的方向移动，从而使所述印刷头滑架旋转。

18.如权利要求1所述的印刷设备，其特征在于，其还包括第一和第二连杆件，所述第一和第二连杆件都具有可枢转地联接到所述印刷头滑架的第一端和可枢转地联接到所述印刷头滑架框架的第二端。

19.如权利要求18所述的印刷设备，其特征在于，其还包括致动器，所述致动器包括可枢转地联接到所述印刷头滑架的臂，所述致动器构形成在致动所述臂时使所述印刷头滑架旋转。

20.如权利要求1所述的印刷设备，其特征在于，所述印刷头滑架框架包括内和外框架件以及至少一个致动器，所述致动器驱动地与所述内框架件接合并构形成使其选择性地旋转，所述内框架件中装放所述印刷头滑架。

21.一种印刷设备，它包括：

构形成将基片支撑在其上的夹盘；

与所述夹盘隔开的导轨；

联接到所述导轨的印刷头滑架框架；和

包括狭槽的印刷头滑架，所述狭槽装放至少一个印刷头，所述印刷头滑架可旋转地联接到所述印刷头滑架框架，所述印刷头滑架在偏离所述印刷头滑架的旋转中心的位置联接到所述印刷头滑架框架，所述印刷头滑架在其旋转中心与所述印刷头滑架框架没有任何联接。

22.一种印刷设备，它包括：

构形成将基片支撑在其上的夹盘；

与所述夹盘隔开的导轨；

联接到所述导轨的印刷头滑架框架；

包含在所述印刷头滑架框架内的印刷头滑架，所述印刷头滑架包括狭槽，所述狭槽装放至少一个印刷头；和

枢转联接件，所述枢转联接件包括联接到所述印刷头滑架框架的第一端和联接到所述印刷头滑架的第二端，从而确定所述印刷头滑架的旋转中心。

23.一种印刷头对准方法，它包括：

提供关于导轨不规则性的信息；

将有关所述导轨不规则性的所述信息传输到计算机；

基于来自计算机的反馈调节所述印刷头的位置以解决所述不规则性；和

使印刷头沿着所述导轨前进。

24.如权利要求23所述的对准方法，其特征在于，其还包括使基片沿着所述导轨前进。

25.如权利要求23所述的对准方法，其特征在于，所述调节包括旋转所述印刷头。

26.一种印刷头对准方法，它包括：

提供关于位置偏移的信息，所述位置偏移是由印刷头滑架的调节所引起的；

沿第一方向平移所述印刷头滑架以解决所述位置偏移的第一分量；和

沿第二方向平移基片以解决所述位置偏移的第二分量，所述印刷头滑架将在所述基片上进行印刷；

其中，所述调节包括所述印刷头滑架在平行于所述基片的平面的转动。

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