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公開番号2025107181
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-17
出願番号2025061641,2023063105
出願日2025-04-03,2015-06-12
発明の名称印刷システムアセンブリおよび方法
出願人カティーバ, インコーポレイテッド
代理人個人
主分類B41J 2/01 20060101AFI20250710BHJP(印刷;線画機;タイプライター;スタンプ)
要約【課題】印刷システムアセンブリおよび方法の提供。
【解決手段】本教示は、印刷システムがガスエンクロージャに収納されることができ、エンクロージャ内の環境が制御された印刷環境として維持されることができる、基板を印刷するための印刷システムの種々の実施形態を開示する。本教示の制御された環境は、ガスエンクロージャ内のガス環境のタイプの制御、エンクロージャ内の粒子状物質のサイズおよびレベル、エンクロージャ内の温度の制御、ならびに照明の制御を含むことができる。本教示の印刷システムの種々の実施形態は、例えば、従来の電気モータの使用を排除し、または実質的に最小限にすることによって、エンクロージャ内の過剰な熱負荷を実質的に減少させるように構成される、Y軸運動システムと、Z軸移動プレートとを含むことができる。
【選択図】図5A

特許請求の範囲【請求項１】
印刷システムであって、
少なくとも1つのプリントヘッドを備えるプリントヘッドアセンブリと、
前記プリントヘッドアセンブリ用のX軸支持体と、
前記プリントヘッドアセンブリを前記X軸支持体に結合するZ軸移動プレートアセンブリを有するX軸線形空気ベアリング運動システムと、
基材を支持する浮動支持体と、
前記浮動支持体の側方に沿って配置されたY軸支持体と、
前記Y軸支持体に結合され、前記浮動支持体上の基材を移動させるための回動可能な部材を備えるY軸線形空気ベアリング運動システムであって、前記部材を回動させるためのリニアモータアセンブリを有するY軸線形空気ベアリング運動システムと、
を備える印刷システム。
続きを表示（約 910 文字）【請求項２】
請求項1に記載の印刷システムにおいて、前記Y軸線形空気ベアリング運動システムは、さらに、前記部材の回転を制御するための運動制御アセンブリを備える印刷システム。
【請求項３】
請求項2に記載の印刷システムにおいて、前記部材は、枢動に連結され、前記運動制御アセンブリは、独立して作動可能な2つのリニアモータアセンブリを備え、前記枢動は、前記2つのリニアモータアセンブリの間に配置されている印刷システム。
【請求項４】
請求項3に記載の印刷システムにおいて、前記Y軸支持体は、前記浮動支持体の側方に沿って延在するビームを備え、前記Y軸線形空気ベアリング運動システムは、前記部材を前記ビームに結合する空気ベアリングキャリッジを備える印刷システム。
【請求項５】
請求項1に記載の印刷システムにおいて、前記X軸線形空気ベアリング運動システムは、さらに、前記Z軸移動プレートを移動させるためのZ軸モータを備える印刷システム。
【請求項６】
請求項5に記載の印刷システムにおいて、前記X軸線形空気ベアリング運動システムは、さらに、Z軸の空気圧平衡システムを備える印刷システム。
【請求項７】
請求項1に記載の印刷システムにおいて、前記プリントヘッドアセンブリ、前記X軸支持体、前記X軸線形空気ベアリング運動システム、前記浮動支持体、前記Y軸支持体、および前記Y軸線形空気ベアリング運動システムを収容するガスエンクロージャを、さらに備える印刷システム。
【請求項８】
請求項7に記載の印刷システムにおいて、前記ガスエンクロージャの内部は、圧力制御されている印刷システム。
【請求項９】
請求項8に記載の印刷システムにおいて、前記ガスエンクロージャに結合されたガス再循環システムを、さらに備える印刷システム。
【請求項１０】
請求項9に記載の印刷システムにおいて、前記ガスエンクロージャに接続されたガス精製システムを、さらに備える印刷システム。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本教示は、不活性な実質的に低粒子環境を有する内部を規定するガスエンクロージャシステム内に維持可能な印刷システムの種々の実施形態に関連する。
続きを表示（約 7,500 文字）【０００２】
（関連出願への相互参照）
本願は、以下の各々に対する優先権を主張する：（１）米国仮出願第６２／０１３，４３３号’（２０１４年６月１７日出願）；（２）米国仮出願第６２／０２１，３９０号’（２０１４年７月７日出願）；（３）米国仮出願第６２／０３７，４９４号’（２０１４年８月１４日出願）；（４）米国仮出願第６２／０１３，４４０号’（２０１４年６月１７日出願）；（５）米国仮出願第６２／０２１，５６３号’（２０１４年７月７日出願）；（６）米国仮出願第６２／０４４，１６５号’（２０１４年８月２９日出願）；（７）米国仮出願第６２／０９２，７２１号’（２０１４年１２月１６日出願）。上記出願の各々は、その全体が参照により本明細書に引用される。
【背景技術】
【０００３】
有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）ディスプレイ技術の可能性への関心が、高度に飽和した色を有し、高コントラスト、極薄、高速応答性、およびエネルギー効率的である、ディスプレイパネルの実証を含む、ＯＬＥＤディスプレイ技術属性によって推進されてきた。加えて、可撓性ポリマー材料を含む、種々の基板材料が、ＯＬＥＤディスプレイ技術の加工で使用することができる。小型画面用途、主に、携帯電話のためのディスプレイの実証が、技術の可能性を強調する働きをしてきたが、高収率で一連の基板形式にわたって大量生産を拡大することにおいて課題が残っている。
【０００４】
形式の拡大に関して、Ｇｅｎ５．５基板は、約１３０ｃｍ×１５０ｃｍの寸法を有し、約８枚の２６インチフラットパネルディスプレイを生じることができる。比較すると、より大型の形式の基板は、Ｇｅｎ７．５およびＧｅｎ８．５母ガラス基板サイズを使用することを含むことができる。Ｇｅｎ７．５母ガラスは、約１９５ｃｍ×２２５ｃｍの寸法を有し、基板につき８枚の４２インチまたは６枚の４７インチフラットパネルディスプレイに切断されることができる。Ｇｅｎ８．５で使用される母ガラスは、約２２０ｃｍ×２５０ｃｍであり、基板につき６枚の５５インチまたは８枚の４６インチフラットパネルディスプレイに切断されることができる。より大型の形式へのＯＬＥＤディスプレイ製造の拡大において残る課題の１つの指標としては、Ｇｅｎ５．５基板より大きい基板上の高収率でのＯＬＥＤディスプレイの大量生産は、実質的に困難であることが判明している。
【０００５】
原則として、ＯＬＥＤデバイスは、ＯＬＥＤ印刷システムを使用して、基板上で種々の有機薄膜ならびに他の材料を印刷することによって製造されてもよい。そのような有機材料は、酸化および他の化学プロセスによる損傷を受けやすくあり得る。種々の基板サイズのために拡大することができ、不活性の実質的に低粒子の印刷環境内で行うことができる様式で、ＯＬＥＤ印刷システムを収納することは、種々の技術的課題を提示し得る。例えば、Ｇｅｎ７．５およびＧｅｎ８．５基板の印刷等の高スループット大判基板印刷のための製造ツールは、実質的に大型設備を必要とする。したがって、水蒸気および酸素等の反応性大気種、ならびに有機溶媒蒸気を除去するためにガス精製を必要とする、不活性雰囲気下で大型設備を維持すること、ならびに実質的に低粒子の印刷環境を維持すること
は、有意な課題を提示する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
したがって、高収率で一連の基板形式にわたってＯＬＥＤディスプレイ技術の大量生産を拡大することにおいて課題が残っている。したがって、種々の実施形態について、不活性で実質的に低粒子の環境にＯＬＥＤ印刷システムを収納することができ、種々の基板サイズおよび基板材料上でのＯＬＥＤパネルの加工を提供するように容易に拡大されることができる、本教示のガスエンクロージャシステムの必要性が存在する。加えて、本教示の種々のガスエンクロージャシステムは、処理中の外部からＯＬＥＤ印刷システムへの即時アクセス、および最小限の休止時間を伴う保守のための内部への即時アクセスを提供することができる。
本発明は、例えば、以下を提供する。
（項目１）
内部を画定するガスエンクロージャと、
前記ガスエンクロージャアセンブリの前記内部内に収納されている印刷システムと
を備え、
前記印刷システムは、
少なくとも１つのプリントヘッドを備えているプリントヘッドアセンブリと、
基板を支持するための基板支持装置と、
前記プリントヘッドアセンブリに対して前記基板を位置付けるための運動システムと
を備え、
前記運動システムは、
前記基板を握持するための基板グリッパアセンブリと、基板配向を進行のＹ軸と平行に維持するためのグリッパ運動制御システムとを伴って構成されているＹ軸線形空気ベアリング運動システムと、
Ｘ軸線形空気ベアリング運動システムと
を備えている、印刷システム。
（項目２）
前記グリッパ運動システムは、前記基板の配向を＋／－４３００マイクロラジアン以内で進行のＹ軸と平行に維持することができる、項目１に記載の印刷システム。
（項目３）
前記基板支持装置は、浮動式テーブルである、項目１に記載の印刷システム。
（項目４）
前記浮動式テーブルは、印刷ゾーンを有し、前記浮動式テーブルは、前記印刷ゾーン内で浮動式テーブルの上方約３０マイクロメートル～約５０マイクロメートルの飛行高度で前記基板を保持するように構成されている、項目３に記載の印刷システム。
（項目５）
前記浮動式テーブルは、多孔性プレートを備えている、項目３に記載の印刷システム。
（項目６）
前記基板支持装置は、約３．５世代から約１０世代に及ぶサイズの基板を支持するように構成されている、項目１に記載の印刷システム。
（項目７）
前記Ｘ軸線形空気ベアリング運動システムは、Ｚ軸移動プレートアセンブリを伴って構成されている、項目１に記載の印刷システム。
（項目８）
前記Ｚ軸移動プレートアセンブリは、前記Ｚ軸移動プレートアセンブリへの負荷に対して力を平衡させるように空気圧平衡システムを伴って構成されている、項目７に記載の印刷システム。
（項目９）
前記印刷システムは、ガス循環および濾過システムをさらに備えている、項目１に記載の印刷システム。
（項目１０）
前記濾過システムは、サイズが２ｍｍ以上の粒子に対して、１分あたり基板の１平方メートルあたり約１００個以下の粒子の基板上堆積率仕様を備えている低粒子環境を提供するように構成されている、項目９に記載の印刷システム。
（項目１１）
前記印刷システムは、ガス精製システムをさらに備えている、項目１に記載の印刷システム。
（項目１２）
前記ガス精製システムは、前記ガスを反応種の各々の１００ｐｐｍ未満で維持する、項目１１に記載の印刷システム。
（項目１３）
前記反応種は、水蒸気および酸素から選択される、項目１２に記載の印刷システム。
（項目１４）
前記ガスエンクロージャの前記内部に含まれるガスは、不活性ガスである、項目１に記載の印刷システム。
（項目１５）
前記不活性ガスは、窒素、希ガスのうちのいずれか、およびそれらの組み合わせから選択される、項目１４に記載の印刷システム。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
本開示の特徴および利点のさらなる理解が、本教示を限定するのではなく例証することを意図している、添付の図面を参照することによって得られるであろう。必ずしも一定の縮尺で描かれているわけではない図面では、類似数字が異なる図中の類似構成要素を説明し得る。異なる接尾文字を有する類似数字は、類似構成要素の異なる事例を表し得る。
図１Ａは、本教示の種々の実施形態による、ガスエンクロージャアセンブリの正面斜視図である。
図１Ｂは、図１Ａで描写されるようなガスエンクロージャアセンブリの種々の実施形態の分解図を描写する。
図１Ｃは、図１Ｂで描写される印刷システムの分解等角斜視図を描写する。
図１Ｄは、本教示の種々の実施形態による、ガスエンクロージャシステムの補助エンクロージャの分解斜視図である。
図２Ａは、本教示の種々の実施形態による、ガスエンクロージャアセンブリの正面斜視図である。
図２Ｂは、本教示の種々の実施形態による、ガスエンクロージャシステムの補助エンクロージャの部分分解斜視図である。
図２Ｃは、本教示の種々の実施形態による、ガスエンクロージャシステムの補助エンクロージャの部分分解上面斜視図である。
図３は、Ｙ軸運動システムを示す、本教示による印刷システムの分解等角図である。
図４Ａは、本教示のシステムおよび方法の種々の実施形態による、Ｙ軸運動システムの上面図である。
図４Ｂは、図４Ａの分解部分上面図である。
図５Ａは、本教示のシステムおよび方法の種々の実施形態による、Ｙ軸運動システムの等角図である。
図５Ｂは、図５Ａの縦断面図である。
図６は、グリッパ運動制御アセンブリがその上に搭載された、キャリアアセンブリ側面フレームの側面図である。
図７Ａは、本教示のシステムおよび方法の種々の実施形態による、ボイスコイルアセンブリの等角図である。
図７Ｂは、ボイスコイルアセンブリの側面図である。
図８は、２つの断面図を示す、本教示のシステムおよび方法の種々の実施形態による、Ｙ軸運動システムの上面図である。
図９は、図８に示されるようなボイスコイルアセンブリの断面図である。
図１０は、図８に示されるような中心枢動アセンブリの断面図である。
図１１は、本教示のシステムおよび方法の種々の実施形態による、空気圧平衡をＺ軸モータに提供する閉ループ制御回路の概略図である。
図１２Ａは、空気圧揚力要素を伴うＺ軸移動プレートの等角斜視図であり、
図１２Ｂは、本教示の種々の実施形態による、空気圧揚力要素を伴うＺ軸移動プレートの正面斜視図である。
図１３は、本教示による、インク送達システムの種々の実施形態を利用することができる封入印刷システムの概略図である。
図１４は、本教示の種々の実施形態による、バルクインク送達システムの概略図である。
図１５は、本教示の種々の実施形態による、バルクインク送達システムの概略図である。
図１６は、本教示の種々の実施形態による、封入印刷システム用のローカルインク送達システムの概略図である。
図１７は、本教示の種々の実施形態による、封入印刷システム用のプリントヘッドインク送達システムと流体連通しているローカルインク送達システムの概略図である。
図１８Ａは、Ｘ軸ブリッジ上に搭載されたプリントヘッドアセンブリの底面斜視図である。図１８Ｂは、
図１８Ａの拡大図である。
図１９Ａは、本教示の種々の実施形態による、プリントヘッドデバイスの前上面斜視図である一方で、
図１９Ｂは、プリントヘッドデバイスの前底面斜視図である。
図１９Ｃは、本教示の種々の実施形態による、プリントヘッドデバイス用の搭載プレートの前上面斜視図である一方で、
図１９Ｄは、搭載アセンブリの中に搭載されたプリントヘッドデバイスの前底面斜視図である。
図２０は、本教示のガスエンクロージャアセンブリおよび関連システム構成要素の種々の実施形態の概略図である。
図２１Ａおよび図２１Ｂは、封入印刷システム、ならびにガスエンクロージャ内で制御されたガス環境を確立するために使用されることができるようなガス源を統合および制御するための構成要素の種々の実施形態の概略図であり、その種々の実施形態は、浮動式テーブルとともに使用するための加圧ガスの供給を含むことができる。
図２１Ａおよび図２１Ｂは、封入印刷システム、ならびにガスエンクロージャ内で制御されたガス環境を確立するために使用されることができるようなガス源を統合および制御するための構成要素の種々の実施形態の概略図であり、その種々の実施形態は、浮動式テーブルとともに使用するための加圧ガスの供給を含むことができる。
図２２Ａ－図２２Ｃは、封入印刷システム、ならびにガスエンクロージャ内で制御されたガス環境を確立するために使用されることができるようなガス源を統合および制御するための構成要素の種々の実施形態の概略図であり、その種々の実施形態は、例えば、加圧ガスを提供する送風機ループ、ならびに浮動式テーブルとともに使用するための真空源を含むことができる。
図２２Ａ－図２２Ｃは、封入印刷システム、ならびにガスエンクロージャ内で制御されたガス環境を確立するために使用されることができるようなガス源を統合および制御するための構成要素の種々の実施形態の概略図であり、その種々の実施形態は、例えば、加圧ガスを提供する送風機ループ、ならびに浮動式テーブルとともに使用するための真空源を含むことができる。
図２２Ａ－図２２Ｃは、封入印刷システム、ならびにガスエンクロージャ内で制御されたガス環境を確立するために使用されることができるようなガス源を統合および制御するための構成要素の種々の実施形態の概略図であり、その種々の実施形態は、例えば、加圧ガスを提供する送風機ループ、ならびに浮動式テーブルとともに使用するための真空源を含むことができる。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本教示は、印刷システムがガスエンクロージャに収納されることができ、エンクロージャ内の環境が制御された印刷環境として維持されることができる、基板を印刷するための印刷システムの種々の実施形態を開示する。本教示の制御された環境は、ガスエンクロージャ内のガス環境のタイプの制御、エンクロージャ内の粒子状物質のサイズおよびレベル、エンクロージャ内の温度の制御、ならびに照明の制御を含むことができる。本教示の印刷システムの種々の実施形態は、例えば、従来の電気モータの使用を排除し、または実質的に最小限にすることによって、エンクロージャ内の過剰な熱負荷を実質的に減少させるように構成される、Ｙ軸運動システムと、Ｚ軸移動プレートアセンブリとを含むことができる。加えて、本教示のＹ軸運動システムの種々の実施形態は、Ｙ軸進行中にシータＺ（θ－Ｚ）軸の周囲で基板の配向の動的回転を提供し、進行軸と平行な基板配向のために高度な精度を維持するように構成される、Ｙ軸運動システムのグリッパ運動制御アセンブリを含むことができる。
【０００９】
ガスエンクロージャアセンブリの種々の実施形態は、実質的に低粒子である不活性ガス環境を必要とするプロセスのためにそのような環境を持続し得る、ガスエンクロージャシステムの種々の実施形態を形成するように、ガス循環および濾過システム、粒子制御システム、ガス精製システム、および熱調節システム、ならびに同等物を提供する、種々の構成要素と密閉可能に構築および統合されることができる。ガスエンクロージャの種々の実施形態は、印刷システムエンクロージャと、ガスエンクロージャの印刷システムエンクロージャから密閉可能に隔離され得る、ガスエンクロージャアセンブリの一区分として構築される補助エンクロージャとを有することができる。本教示の印刷システムの種々の実施形態は、補助エンクロージャに封入されたプリントヘッド管理システムを有することができる。本教示のプリントヘッド管理システムの実施形態は、プリントヘッドの保守ならびに較正のための種々のデバイスおよび装置を含むことができ、種々のデバイスおよび装置はそれぞれ、プリントヘッドに対する種々のデバイスおよび装置の微細な位置付けのために運動システムプラットフォーム上に搭載される。
【００１０】
図１Ｃにおいて拡大図で示される、図１Ｂの印刷システム２０００等の印刷システムは、基板上の具体的な場所へのインク滴の確実な配置を可能にする、いくつかのデバイスおよび装置から成ることができる。印刷は、プリントヘッドアセンブリと基板との間の相対運動を必要とする。これは、運動システム、典型的には、ガントリまたは分割軸ＸＹＺシステムを用いて達成されることができる。プリントヘッドアセンブリが、静止基板の上を移動することができる（ガントリ型）か、または分割軸構成の場合、プリントヘッドおよび基板が両方とも移動することができるかのいずれかである。別の実施形態では、プリントヘッドアセンブリは、例えば、ＸおよびＹ軸で、実質的に静止し得、基板は、プリントヘッドに対してＸおよびＹ軸で移動することができ、Ｚ軸運動が、基板支持装置によって、またはプリントヘッドアセンブリと関連付けられるＺ軸運動システムによってのいずれかで提供される。プリントヘッドが基板に対して移動すると、インクの液滴が、基板上の所望の場所に堆積させられるように、正しい時間に放出される。基板が、基板装填および装填解除システムを使用して、挿入され、プリンタから除去されることができる。プリンタ構成に応じて、これは、機械コンベヤ、運搬アセンブリを伴う基板浮動式テーブル、またはエンドエフェクタを伴う基板移送ロボットを用いて達成されることができる。本教示のシステムおよび方法の種々の実施形態について、Ｙ軸運動システムは、空気ベアリンググリッパシステムに基づき得る。
（【００１１】以降は省略されています）

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