KR100715448B1 - A pressure regulator of ink-jet unit - Google Patents

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KR100715448B1 KR1020060037751A KR20060037751A KR100715448B1 KR 100715448 B1 KR100715448 B1 KR 100715448B1 KR 1020060037751 A KR1020060037751 A KR 1020060037751A KR 20060037751 A KR20060037751 A KR 20060037751A KR 100715448 B1 KR100715448 B1 KR 100715448B1
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김동수
강태구
이택민
양정순
조정대
신동윤
김충환
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한국기계연구원
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Abstract

본 발명은, 잉크젯 유닛의 용융로 내부 압력을 소정의 설정압력으로 유지시키는 잉크젯 유닛의 압력조절장치에 관한 것으로서, 피스톤 왕복 운동에 의해 상기 용융로 내부의 압력을 소정의 압력으로 유지시키는 공압실린더와, 상기 피스톤을 왕복이동시키는 서보모터를 갖는 압력조절수단과; 상기 용융로 내부의 압력을 감지하는 압력감지기와; 상기 압력감지기에서 감지된 압력값에 기초하여 상기 용융로 내부의 압력이 미리 설정된 소정의 압력으로 유지되도록 상기 서보모터의 구동을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다. The present invention relates to a pressure regulating device of an ink jet unit for maintaining an internal pressure of a melting furnace of an inkjet unit at a predetermined set pressure, the pneumatic cylinder for maintaining a pressure inside the melting furnace at a predetermined pressure by a piston reciprocating motion, and Pressure regulating means having a servomotor for reciprocating the piston; A pressure sensor for sensing a pressure in the melting furnace; And a controller configured to control the driving of the servomotor such that the pressure inside the melting furnace is maintained at a predetermined pressure based on the pressure value detected by the pressure sensor.

이에 의하여, 용융로 내부의 압력을 정밀하게 제어함으로써, 3차원 임의형상물의 성형 정밀도 및 완성도를 향상시킬 수 있는 잉크젯 유닛의 압력조절장치가 제공된다. Thereby, the pressure control apparatus of the inkjet unit which can improve the molding precision and completeness of a three-dimensional arbitrary shape by precisely controlling the pressure in a melting furnace is provided.

잉크젯, 용융금속, 용융로, 압력, 조절  Inkjet, Molten Metal, Melting Furnace, Pressure, Regulating

Description

잉크젯 유닛의 압력조절장치{A pressure regulator of ink-jet unit}A pressure regulator of ink-jet unit

도 1은 종래 잉크젯 유닛의 간략한 구성도, 1 is a simplified configuration diagram of a conventional inkjet unit,

도 2는 본 발명에 따른 잉크젯 유닛의 압력조절장치 설치상태 구성도. Figure 2 is a configuration diagram of the pressure regulating device of the inkjet unit according to the present invention.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for the main parts of the drawings

1 : 잉크젯 유닛 10 : 압력조절장치 1: inkjet unit 10: pressure regulator

11 : 압력조절수단 12 : 공압관11 pressure control means 12 pneumatic pipe

13 : 공압실린더 19 : 피스톤13: pneumatic cylinder 19: piston

15 : 서보모터 21 : 압력감지기15: servomotor 21: pressure sensor

31 : 제어부31: control unit

본 발명은, 잉크젯 유닛의 압력조절장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 잉크젯 유닛의 용융로 내부의 압력 조절 구조가 개선된 잉크젯 유닛의 압력조절장치에 관한 것이다.The present invention relates to a pressure regulating device of an ink jet unit, and more particularly, to a pressure regulating device of an ink jet unit having an improved pressure regulating structure inside a melting furnace of the ink jet unit.

잉크젯 유닛은 잉크젯 프린터의 원리로부터 발달된 것으로서, 용융된 금속 재료를 초미세 액체방울 형태로 적하시켜 3차원 구조체 등의 형상물을 성형할 수 있다.The inkjet unit is developed from the principle of an inkjet printer and can form a shape such as a three-dimensional structure by dropping a molten metal material in the form of an ultrafine droplet.

이 잉크젯 유닛의 응용분야는 고도의 정밀성을 요구하는 초미세 반도체 회로나 초미세 PCB 회로 제작 및 나노 삼차원 부품이나 형상물 제작 등의 분야를 꼽을 수 있다.Applications of this inkjet unit include the manufacture of ultra-fine semiconductor circuits, ultra-fine PCB circuits, and nano-three-dimensional components or features that require high precision.

이러한 잉크젯 유닛의 종래 일 예가 도 1에 도시되어 있다. 이 도면에 도시된 바와 같이, 종래 잉크젯 유닛(101)은 용융금속(105)을 생성하며 하부에 노즐(113)이 형성되어 있는 용융로(110)와, 용융로(110) 내에 상하 미세 진동 가능하게 설치되어 용융금속(105)을 토출 시키는 엑츄에이터(120)와, 엑츄에이터(120)를 미세 진동시키는 발진부(130)와, 용융로(110) 내부를 소정의 압력으로 유지시키는 압력조절기(140)을 구비하고 있다. A conventional example of such an inkjet unit is shown in FIG. As shown in the figure, the conventional inkjet unit 101 generates the molten metal 105 and is installed in the melting furnace 110, the nozzle 113 is formed in the lower portion, the upper and lower fine vibration in the melting furnace 110. And an actuator 120 for discharging the molten metal 105, an oscillator 130 for finely vibrating the actuator 120, and a pressure regulator 140 for maintaining the inside of the melting furnace 110 at a predetermined pressure. .

이러한, 잉크젯 유닛(101)은 발진부(130)의 구동에 의해 용융로(110) 내에서 엑츄에이터(120)가 상하 방향으로 미세 진폭 운동하면, 엑츄에이터(120) 하부에 마련된 플런저(121)가 노즐(113)의 오리피스(115)를 향해 용융로(110) 내의 용융금속(105)을 반복적으로 가압 함으로써, 용융금속(105)이 노즐(113)의 오리피스(115)를 통해 하나의 도트씩 액체방울 형태로 토출 되어 기판(160) 상에 적하 된다. In the inkjet unit 101, when the actuator 120 moves in a vertical direction in the melting furnace 110 by the driving of the oscillation unit 130, the plunger 121 provided below the actuator 120 may have a nozzle 113. By repeatedly pressurizing the molten metal 105 in the melting furnace 110 toward the orifice 115 of the), the molten metal 105 is discharged in the form of droplets one dot through the orifice 115 of the nozzle 113 And dropwise onto the substrate 160.

그리고, 이러한 과정은 제어컴퓨터(미도시)에 의해 용융금속(105)의 토출속도 및 적하 위치 등이 제어됨으로써, 미세한 임의의 3차원 형상물이나 초미세 회로 등을 형성하게 된다. In this process, a discharge computer, a dropping position, and the like of the molten metal 105 are controlled by a control computer (not shown), thereby forming a fine arbitrary three-dimensional object, an ultrafine circuit, or the like.

이때, 용융로(110) 내부는 진공펌프 또는 압축기를 이용한 압력조절기(140)에 의해 소정의 음압을 유지하게 되는데, 이는 용융금속(105)이 하나의 도트방울씩 토출될 수 있도록 하는 것으로, 용융금속(105) 토출 후 노즐(113)의 오리피스(115) 영역에서 용융로(110) 내부의 음압에 의해 후속의 용융금속(105)이 임의로 낙하되지 않도록 하기 위함이다. At this time, the interior of the melting furnace 110 to maintain a predetermined negative pressure by the pressure regulator 140 using a vacuum pump or a compressor, which is to allow the molten metal 105 to be discharged by one dot, molten metal This is to prevent subsequent molten metal 105 from being arbitrarily dropped by the negative pressure inside the melting furnace 110 in the orifice 115 region of the nozzle 113 after discharge.

그런데, 이러한 종래 잉크젯 유닛에 있어서는, 용융로 내부의 압력을 소정의 설정된 음압으로 유지시키는 압력조절기로서, 비교적 압력변동이 심한 진공펌프 또는 압축기를 이용하기 때문에, 용융로 내부의 압력을 정밀하게 유지하지 못하는 문제점이 있었다. However, in such a conventional inkjet unit, as a pressure regulator for maintaining the pressure inside the melting furnace at a predetermined negative pressure, a vacuum pump or a compressor with relatively high pressure fluctuations is used, so that the pressure inside the melting furnace cannot be accurately maintained. There was this.

이에 의해, 용융금속의 토출량 및 토출속도 등의 제어가 정밀하게 이루어지지 못하여 성형물의 불량을 초래하는 문제가 발생한다. As a result, the control of the discharge amount and the discharge speed of the molten metal is not precisely performed, resulting in a problem of inferior moldings.

따라서, 본 발명의 목적은, 용융로 내부의 압력을 정밀하게 제어함으로써, 3차원 임의형상물의 성형 정밀도 및 완성도를 향상시킬 수 있는 잉크젯 유닛의 압력조절장치를 제공하는 것이다. It is therefore an object of the present invention to provide a pressure regulating device of an inkjet unit which can improve the molding accuracy and completeness of a three-dimensional arbitrary shape by precisely controlling the pressure inside the melting furnace.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 잉크젯 유닛의 용융로 내부 압력을 소정의 설정압력으로 유지시키는 잉크젯 유닛의 압력조절장치에 있어서, 피스톤 왕복 운동에 의해 상기 용융로 내부의 압력을 소정의 압력으로 유지시키는 공압실린더와, 상기 피스톤을 왕복이동시키는 서보모터를 갖는 압력조절수단과; 상기 용융로 내부의 압력을 감지하는 압력감지기와; 상기 압력감지기에서 감지된 압력값에 기초하여 상기 용융로 내부의 압력이 미리 설정된 소정의 압력으로 유지되도록 상기 서보모터의 구동을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 유닛의 압력조절장치에 의해서 달성된다.The above object is, according to the present invention, in the pressure regulating device of the ink jet unit for maintaining the pressure inside the melting furnace of the ink jet unit at a predetermined set pressure, the pneumatic pressure for maintaining the pressure inside the melting furnace at a predetermined pressure by a piston reciprocating motion. Pressure regulating means having a cylinder and a servomotor for reciprocating the piston; A pressure sensor for sensing a pressure in the melting furnace; And a control unit for controlling the driving of the servomotor to maintain the pressure inside the melting furnace at a predetermined predetermined pressure based on the pressure value sensed by the pressure sensor. do.

여기서, 상기 압력조절수단은 상기 공압실린더의 토출측으로부터 상기 용융로 내부로 연결된 공압관을 포함하며, 상기 압력감지기는 상기 공압관의 일영역에 마련되는 것이 바람직하다.Here, the pressure regulating means includes a pneumatic pipe connected to the interior of the melting furnace from the discharge side of the pneumatic cylinder, the pressure sensor is preferably provided in one region of the pneumatic pipe.

그리고, 상기 서보모터의 회전축과 상기 피스톤의 중심축은 회전운동을 직선운동으로 변환하는 이송스크류 방식의 결합구조를 갖는 것이 효과적이다.In addition, it is effective that the rotation axis of the servomotor and the central axis of the piston have a coupling screw-type coupling structure for converting the rotational motion into linear motion.

또한, 상기 제어부는 상기 압력감지기에서 감지된 용융로 내부 압력과 미리 설정된 용융로 내부의 설정압력을 비교하여 감지된 압력이 설정압력에 비해 낮거나 높으면, 감지되는 압력이 상기 설정압력과 동일해지도록 상기 서보모터의 구동을 제어하는 것이 보다 바람직하다.The control unit may compare the internal pressure of the furnace detected by the pressure sensor with a preset pressure inside the preset furnace, and when the detected pressure is lower or higher than the preset pressure, the detected pressure may be the same as the set pressure. It is more preferable to control the driving of the motor.

이하에서는 첨부된 도면을 참고하여 본 발명을 상세하게 설명한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the present invention.

도 2는 본 발명에 따른 잉크젯 유닛의 압력조절장치 설치상태 구성도이다. 이 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 잉크젯 유닛(1)의 압력조절장치(10)는 잉크젯 유닛(1)의 용융로(20) 내부 압력을 소정의 설정압력으로 유지시키는 압력조절수단(11)과, 잉크젯 유닛(1)의 용융로(20) 내부 압력을 감지하는 압력감지기(21)와, 압력감지기(21)에서 감지된 압력값에 기초하여 용융로(20) 내부의 압력이 설정압력으로 유지되도록 압력조절수단(11)을 제어하는 제어부(31)를 포함한다.Figure 2 is a configuration diagram of the pressure regulating device of the inkjet unit according to the present invention. As shown in this figure, the pressure regulating device 10 of the inkjet unit 1 according to the present invention is a pressure regulating means 11 for maintaining the pressure inside the melting furnace 20 of the inkjet unit 1 at a predetermined set pressure. ), The pressure sensor 21 for detecting the pressure inside the melting furnace 20 of the inkjet unit 1, and the pressure inside the melting furnace 20 is maintained at the set pressure based on the pressure value detected by the pressure sensor 21. It includes a control unit 31 for controlling the pressure adjusting means (11).

압력조절수단(11)은 용융로(20) 내부에 소정을 압력을 부여하는 공압실린더(13)와, 공압실린더(13)를 구동시키는 서보모터(15)로 이루어진다. 공압실린더(13)의 토출측에는 용융로(20) 내부와 연결된 공압관(12)이 결합되어 있으며, 공압실린더(13)의 피스톤(19)은 그 중심축이 이송스크류(17) 방식의 결합구조로 서보모터(15)의 회전축과 연결되어 있다. 이에 따라, 서보모터(15)가 정역 회전하면 공압실린더(13)의 피스톤(19)이 실린더 내부에서 길이 방향으로 왕복 운동하게 된다. 이때, 서보모터(15)의 회전량에 대한 피스톤(19)의 이동거리(압력조절치)는 잉크젯 유닛(1)의 규격에 따라서 적절하게 조절될 수 있다.The pressure regulating means 11 includes a pneumatic cylinder 13 for applying a predetermined pressure to the melting furnace 20, and a servomotor 15 for driving the pneumatic cylinder 13. The discharge side of the pneumatic cylinder 13 is coupled to the pneumatic tube 12 connected to the interior of the melting furnace 20, the piston 19 of the pneumatic cylinder 13 has a central axis of the coupling structure of the transfer screw 17 method It is connected to the rotation shaft of the servomotor 15. Accordingly, when the servo motor 15 rotates forward and backward, the piston 19 of the pneumatic cylinder 13 reciprocates in the longitudinal direction in the cylinder. At this time, the moving distance (pressure adjustment value) of the piston 19 with respect to the rotation amount of the servomotor 15 can be appropriately adjusted according to the specification of the inkjet unit 1.

압력감지기(21)는 공압실린더(13)의 토출측과 용융로(20) 내부를 연결하는 공압관(12)의 일 영역에 설치되어 용융로(20) 내부의 압력을 감지한다. 이 압력감지기(21)는 감지된 압력값을 신호화하여 제어부(31)로 전달하는 것으로서, 디지털압력센서나 디지털압력계를 이용할 수 있다. The pressure sensor 21 is installed in one region of the pneumatic pipe 12 connecting the discharge side of the pneumatic cylinder 13 and the interior of the melting furnace 20 to sense the pressure inside the melting furnace 20. The pressure sensor 21 signals the detected pressure value and transmits the signal to the control unit 31. A pressure sensor 21 may use a digital pressure sensor or a digital pressure gauge.

제어부(31)는 압력감지기(21)에서 감지된 용융로(20)의 내부 압력을 전달 받아 미리 설정된 용융로(20)의 설정 압력과 비교한다. 그리고, 감지된 압력이 설정압력에 비해 낮거나 높으면, 감지되는 압력이 설정압력과 동일해지도록 서보모터(15)를 구동시켜서 공압실린더(13)를 작동시킨다. 또는, 감지된 압력이 설정압력과 동일하면 서보모터(15)의 구동을 정지하여 공압실린더(13)를 작동 중지한다.The controller 31 receives the internal pressure of the melting furnace 20 sensed by the pressure sensor 21 and compares the pressure with the preset pressure of the melting furnace 20. If the detected pressure is lower or higher than the set pressure, the servomotor 15 is driven to operate the pneumatic cylinder 13 so that the detected pressure is equal to the set pressure. Alternatively, if the detected pressure is the same as the set pressure, the driving of the servomotor 15 is stopped to stop the pneumatic cylinder 13.

이러한 구성에 의해서, 본 발명에 따른 잉크젯 유닛(1)의 압력조절장치(10)는 잉크젯 유닛(1)의 구동 상태 즉, 발진부(30) 구동에 의한 플런저(40) 작동에 의해 용융금속(5)이 노즐(50)의 오리피스(51)를 통해 하나의 도트씩 액체방울 형태로 토출 되는 과정에서 압력감지기(21)가 용융로(20) 내부의 압력을 지속적으로 감지하여 제어부(31)로 전달한다.With such a configuration, the pressure regulating device 10 of the inkjet unit 1 according to the present invention is driven by the molten metal 5 by driving the plunger 40 by driving the inkjet unit 1, that is, driving the oscillation unit 30. ), The pressure sensor 21 continuously detects the pressure in the melting furnace 20 and delivers the pressure to the controller 31 in the process of ejecting the droplets one by one through the orifice 51 of the nozzle 50. .

이 과정에서 용융로(20) 내부의 압력이 설정압력(음압)에 비해 낮거나 높게 형성된 것으로 감지되면, 제어부(31)는 감지된 압력값과 미리 설정된 용융로(20)의 설정 압력을 비교하여 압력감지기(21)로부터 전달되는 감지압력값이 설정압력과 동일해질 때 까지, 서보모터(15)를 정방향 또는 역방향으로 구동시킨다.In this process, if it is detected that the pressure inside the melting furnace 20 is lower or higher than the set pressure (negative pressure), the controller 31 compares the detected pressure value with the preset pressure of the melting furnace 20 to detect the pressure. The servomotor 15 is driven in the forward or reverse direction until the detected pressure value transmitted from 21 is equal to the set pressure.

서보모터(15)가 구동되면, 공압실린더(13)의 피스톤(19)이 실린더 내부에서 이동하여 공압관(12)을 통해 용융로(20) 내부의 공기를 흡입하거나, 용융로(20) 내부로 공기를 공급하게 된다.When the servo motor 15 is driven, the piston 19 of the pneumatic cylinder 13 is moved inside the cylinder to suck air in the melting furnace 20 through the pneumatic tube 12, or the air into the melting furnace 20 Will be supplied.

이 상태에서 압력감지기(21)로부터 전달되는 감지압력값이 설정압력과 동일해지면, 제어부(31)는 서보모터(15)의 구동을 정지시킨다.In this state, when the detected pressure value transmitted from the pressure sensor 21 becomes equal to the set pressure, the controller 31 stops the driving of the servomotor 15.

이에 의해, 잉크젯 유닛의 구동 상태에서 지속적이고 자동적으로 용융로 내부의 압력을 설정압력으로 정밀하게 유지함으로써, 용융금속의 토출량 및 토출속도 등의 제어가 정밀하게 이루어진다. 따라서, 잉크젯 유닛에 의해 형성되는 3차원 임의형상물의 성형 정밀도 및 완성도가 향상된다.As a result, in the driving state of the inkjet unit, the pressure inside the melting furnace is continuously and precisely maintained at the set pressure, thereby precisely controlling the discharge amount and discharge speed of the molten metal. Therefore, the molding precision and completeness of the three-dimensional arbitrary shape formed by the inkjet unit are improved.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 용융로 내부의 압력을 정밀하게 제어함으로써, 3차원 임의형상물의 성형 정밀도 및 완성도를 향상시킬 수 있는 잉크젯 유닛의 압력조절장치가 제공된다.As described above, according to the present invention, there is provided a pressure regulating device of an inkjet unit capable of improving the molding accuracy and completeness of a three-dimensional arbitrary shape by precisely controlling the pressure inside the melting furnace.

Claims (4)

잉크젯 유닛의 용융로 내부 압력을 소정의 설정압력으로 유지시키는 잉크젯 유닛의 압력조절장치에 있어서, In the pressure control device of the ink jet unit for maintaining the internal pressure of the melting furnace of the ink jet unit at a predetermined set pressure, 피스톤 왕복 운동에 의해 상기 용융로 내부의 압력을 소정의 압력으로 유지시키는 공압실린더와, 상기 피스톤을 왕복이동시키는 서보모터를 갖는 압력조절수단과; Pressure regulating means having a pneumatic cylinder for maintaining the pressure in the melting furnace at a predetermined pressure by a piston reciprocating motion, and a servomotor for reciprocating the piston; 상기 용융로 내부의 압력을 감지하는 압력감지기와;A pressure sensor for sensing a pressure in the melting furnace; 상기 압력감지기에서 감지된 압력값에 기초하여 상기 용융로 내부의 압력이 미리 설정된 소정의 압력으로 유지되도록 상기 서보모터의 구동을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 유닛의 압력조절장치. And a control unit for controlling the driving of the servomotor such that the pressure inside the melting furnace is maintained at a predetermined predetermined pressure based on the pressure value sensed by the pressure sensor. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 압력조절수단은 상기 공압실린더의 토출측으로부터 상기 용융로 내부로 연결된 공압관을 포함하며, The pressure regulating means includes a pneumatic tube connected into the melting furnace from the discharge side of the pneumatic cylinder, 상기 압력감지기는 상기 공압관의 일영역에 마련되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 유닛의 압력조절장치. The pressure sensor is a pressure regulating device of the inkjet unit, characterized in that provided in one region of the pneumatic pipe. 제1항 또는 제2항에 있어서, The method according to claim 1 or 2, 상기 서보모터의 회전축과 상기 피스톤의 중심축은 회전운동을 직선운동으로 변환하는 이송스크류 방식의 결합구조를 갖는 것을 특징으로 하는 잉크젯 유닛의 압력조절장치. The rotation axis of the servo motor and the central axis of the piston has a pressure adjusting device of the inkjet unit, characterized in that it has a coupling screw-type coupling structure for converting the rotational movement into a linear movement. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 제어부는 상기 압력감지기에서 감지된 용융로 내부 압력과 미리 설정된 용융로 내부의 설정압력을 비교하여 감지된 압력이 설정압력에 비해 낮거나 높으면, 감지되는 압력이 상기 설정압력과 동일해지도록 상기 서보모터의 구동을 제어하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 유닛의 압력조절장치. The control unit compares the internal pressure of the furnace detected by the pressure sensor with a preset pressure inside the preset furnace, and if the detected pressure is lower or higher than the preset pressure, the detected pressure is equal to the set pressure of the servomotor. Pressure regulating device of the inkjet unit, characterized in that for controlling the drive.
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