KR102097041B1 - 입체 인쇄 장치 - Google Patents

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엑스와이지프린팅, 인크.
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Abstract

본 발명은 입체 인쇄 장치에 관한 것으로서, 장치 본체 및 주사 모듈을 포함하여 구성된다. 장치 본체에는 성형 평면이 형성된다. 주사 모듈은 장치 본체에 설치되고, 주사 모듈은 제어 모듈과 전기적으로 연결되며, 제어 모듈은 성형 노즐 컴포넌트 및 착색 노즐 컴포넌트와 각각 전기적으로 연결되고; 그중 제어 모듈은 입체 이미지 파일을 미리 로딩하고 입체 이미지 파일에는 미리 설정된 인쇄 위치가 정의되어 있으며, 제어 모듈은 주사 모듈을 통하여 주사 이미지 데이터를 수신하고, 제어 모듈은 입체 이미지 파일에 의하여 성형 노즐 컴포넌트를 제어하여 완성품을 형성하는 동시에, 완성품을 성형하는 과정 중 미리 설정된 인쇄 위치 및 주사 이미지 데이터에 의하여 착색 노즐 컴포넌트를 제어하여 완성품에 인쇄 작업을 실행한다.

Description

입체 인쇄 장치{3D PRINTER}
본 발명은 입체 인쇄 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 수동 평면 스캐너가 구비된 입체 인쇄 장치에 관한 것이다.
종래의 입체 인쇄 장치는 컬러 입체 완성품을 인쇄할 수 있고, 통상적으로 FDM(용융 적층 모델링, Fused Deposition Modeling) 노즐을 이용하여 용융된 플라스틱을 압출함으로써 3D 이미지 파일에 의하여 입체 완성품을 적층 형성하는 방식을 사용한다. 완성품이 완성된 다음, 이어서 착색 노즐을 이용하여 별도의 포면 색상 파일에 의하여 입체 완성품의 표면에 안료를 분사함으로써 착색 작업을 실행한다. 이는 색상 블록의 분사에는 비교적 적합하지만, 색상의 조합이 복잡한 이미지 혹은 사진에는 적합하지 않다.
종래의 이미지를 입체 완성품 표면의 평면에 인쇄하고자 할 때, 통상적으로 직접 완성품 및 이미지를 평면 주사 인쇄 장치에 투입함으로써 착색 노즐을 이용하여 인쇄 작업을 실행한다. 하지만, 착색 노즐 내부에는 복수의 다양한 색상의 잉크 카트리지가 설치되어 있기 때문에 체적이 비교적 크고, 이로 인하여 착색 노즐을 입체 완성품의 함몰 위치에 이동시켜 착색 작업을 실행하기 어려운 문제가 있다.
이에 따라서, 본 발명인은 상기와 같은 종래 기술에 대하여 집중적인 연구 및 학문적 이론을 바탕으로 하여 상기 문제를 해결하고자 본 발명을 출원하게 되었다.
본 발명의 목적은 수동 평면 스캐너가 구비된 입체 인쇄 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명은 입체 인쇄 장치에 관한 것으로서, 장치 본체 및 주사 모듈을 포함하여 구성된다. 장치 본체에는 성형 평면이 형성된다. 주사 모듈은 장치 본체에 설치되고, 주사 모듈은 제어 모듈과 전기적으로 연결되며, 제어 모듈은 성형 노즐 컴포넌트 및 착색 노즐 컴포넌트와 각각 전기적으로 연결되고; 그 중 제어 모듈은 입체 이미지 파일을 미리 로딩하고 입체 이미지 파일에는 미리 설정된 인쇄 위치가 정의되어 있으며, 제어 모듈은 주사 모듈을 통하여 주사 이미지 데이터를 수신하고, 제어 모듈은 입체 이미지 파일에 의하여 성형 노즐 컴포넌트를 제어하여 완성품을 형성하는 동시에, 완성품을 성형하는 과정 중 미리 설정된 인쇄 위치 및 주사 이미지 데이터에 의하여 착색 노즐 컴포넌트를 제어하여 완성품에 인쇄 작업을 실행한다.
본 발명에 따른 입체 인쇄 장치의 주사 모듈은 모듈 본체를 포함하고, 모듈 본체는 용지 공급 통로가 구비되며, 용지 공급 통로는 성형 평면의 일측 변두리에 대응되게 설치되고, 주사 모듈은 선택적으로 용지 공급 통로를 폐쇄시키는 폐쇄 기구 및 용지 공급 통로의 내부에 대응되게 설치된 평면 스캐너를 포함하여 구성된다.
본 발명에 따른 입체 인쇄 장치의 모듈 본체는 베이스 및 베이스 상부에 중첩 설치된 가동 상부 커버를 포함하여 구성되고, 폐쇄 기구는 베이스 및 가동 상부 커버 사이에 연결된다. 폐쇄 기구는 반등기(Rebound device)이다. 평면 스캐너는 베이스에 설치될 수 있다. 평면 스캐너는 가동 상부 커버에 설치될 수도 있다.
본 발명에 따른 입체 인쇄 장치의 폐쇄 기구는 모듈 본체에 피봇 결합되는 가동 커버 플레이트를 포함하여 구성된다. 폐쇄 기구는 모듈 본체 및 가동 커버 플레이트에 각각 접촉되어 모듈 본체를 구동하여 용지 공급 통로를 폐쇄시키도록 하는 탄성 복귀 컴포넌트를 포함하여 구성된다.
본 발명에 따른 입체 인쇄 장치의 용지 공급 통로의 하단부의 수직 위치는 성형 평면과 동일 평면으로 배치될 수 있다. 용지 공급 통로의 하단부의 수직 위치는 성형 평면보다 높게 배치될 수도 있다. 용지 공급 통로는 성형 평면과 평행되게 연장된다.
본 발명에 따른 입체 인쇄 장치의 스캐너는 용지 공급 통로를 통과하는 지면 이미지를 주사함으로써 주사 이미지 데이터를 취득하고, 제어 모듈은 착색 노즐 컴포넌트를 제어하여 주사 이미지 데이터에 의하여 입체 완성품의 표면에 착색 작업을 실행한다.
본 발명은 평면 스캐너를 설치함으로써 평면 이미지를 주사하여 완성품의 표면을 착색할 수 있게 된다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 입체 인쇄 장치의 입체 예시도이다.
도 3 내지 도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 입체 인쇄 장치의 사용 상태 예시도이다.
도 6a 내지 도 6c는 본 발명에 따른 입체 인쇄 장치의 완성품 인쇄 성형 단계 예시도이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 입체 인쇄 장치의 예시도이다.
도 8은 본 발명에 따른 입체 인쇄 장치의 다른 배치 방법의 예시도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 제1 실시예는 장치 본체(100) 및 주사 모듈(200)을 포함하여 구성되는 입체 인쇄 장치를 제공한다.
본 발명에서는 장치 본체(100)의 형식을 한정하지 않지만, 장치 본체(100)에는 반드시 성형 평면(101)이 형성되어 입체적인 완성품(미도시)이 배치될 수 있어야 한다. 본 실시예에 있어서, 바람직하게는 장치 본체(100)에 승강 플랫폼(110)을 포함하고 성형 평면(101)을 승강 플랫폼(110)의 상단부에 형성함으로써 수직 방향으로 승강 이동할 수 있도록 한다. 주사 모듈(200)은 승강 플랫폼(110)에 설치되고 성형 평면(100)의 위치와 대응되도록 배치되며, 구체적인 배치 방법은 후술 내용에서 상세하게 설명하도록 하고, 주사 모듈(200)은 모듈 본체(210), 폐쇄 기구(220) 및 평면 스캐너(230)를 포함하여 구성된다.
본 실시예에 있어서, 주사 모듈(200)의 모듈 본체(210)는 승강 플랫폼(110)에 고정 설치되는 베이스(211) 및 가동적으로 베이스(211)에 중첩 설치되는 가동 상부 커버(212)를 포함하여 구성되고, 베이스(211)와 가동 상부 커버(212) 사이의 간극에는 모듈 본체(210)를 관통하는 용지 공급 통로(201)가 형성된다. 용지 공급 통로(201)는 수평으로 연장되되 성형 평면(101)과 평행된다. 용지 공급 통로(201)의 위치는 성형 평면(101)의 일측 가장자리와 대응되도록 배치되고, 용지 공급 통로(201)의 일단 개구부는 상기 성형 평면(101)의 일측 가장자리와 인접된다. 또한, 용지 공급 통로(201)의 하단부의 수직 위치는 성형 평면(101)과 동일 평면으로 배치되거나 성형 평면(101)보다 높게 배치될 수 있다. 폐쇄 기구(220)는 베이스(211) 및 가동 상부 커버(212) 사이에 연결되고 폐쇄 기구(220)는 선택적으로 용지 공급 통로(201)를 폐쇄하는데 사용된다. 본 실시예에 있어서, 폐쇄 기구(220)는 반등기(Rebound device, 예: 도어 첵 등)로서, 폐쇄 기구(220)는 수축 혹은 신장될 수 있고, 수축 상태의 폐쇄 기구(220)가 압력을 받을 때 신장될 수 있고, 신장 상태의 폐쇄 기구(220)가 압력을 받을 때 수축될 수 있다. 폐쇄 기구(220)의 양단은 각각 베이스(211) 및 가동 상부 커버(212)와 연결되고, 하강 상태의 가동 상부 커버(212)를 아래로 누를 때 폐쇄 기구(220)가 구동되어 신장하고, 이때 가동 상부 커버(212)가 상승하여 베이스(211)와 분리됨으로써 용지 공급 통로(201)를 개방하고; 상승 상태의 상부 커버를 아래로 누를 때 폐쇄 기구(220)를 구동되어 수축하고, 이때 가동 상부 커버(212)가 베이스(211) 방향으로 이동함으로써 용지 공급 통로(201)를 폐쇄시킨다. 평면 스캐너(230)는 용지 공급 통로(201)의 내부와 대응되도록 설치되고, 본 실시예에 있어서, 평면 스캐너(230)는 베이스(211)에 설치되되 용지 공급 통로(201)의 방향을 때라 배치됨으로써 용지 공급 통로(201) 내부의 이미지를 주사할 수 있다. 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니고, 예를 들면 평면 스캐너(230)가 가동 상부 커버(212)에 설치되되 용지 공급 통로(201)의 방향을 때라 배치됨으로써 용지 공급 통로(201) 내부의 이미지를 주사할 수도 있다. 평면 스캐너(230)는 제어 모듈(300)(예: MCU(Micro Control Unit))와 전기적으로 연결되고, 제어 모듈(300)은 성형 노즐 컴포넌트(310) 및 착색 노즐 컴포넌트(320)와 각각 전기적으로 연결된다.
그중, 성형 노즐 컴포넌트(310) 및 착색 노즐 컴포넌트(320)의 구조는 종래 기술이기 때문에, 본 실시예에서는 그 상세한 설명은 생략하도록 한다. 성형 노즐 컴포넌트(310)는 성형 노즐(311) 및 성형 노즐(311)이 상부에서 이동할 수 있도록 하는 한 조의 레일(330)을 포함하여 구성될 수 있고; 착색 노즐 컴포넌트(320)는 착색 노즐(321) 및 착색 노즐(321)이 상부에서 이동할 수 있도록 하는 한 조의 레일(330)을 포함하여 구성되며; 통상적으로 성형 노즐(311)과 착색 노즐(321)은 동일한 한 조의 레일(330)에 설치되어 동시에 이동할 수 있다. 성형 노즐(311)은 성형 평면(101)에 융용된 플라스틱을 압출하여 입체적인 완성품(20)을 형성하고; 착색 노즐(321)은 입체적인 완성품(20)의 표면에 안료를 분사하여 착색 작업을 실행한다. 제어 모듈(300)은 성형 노즐(311) 및 착색 노즐(321)을 제어하여 레일(330)에서 미리 설정된 성형 위치 혹은 분사 위치로 이동시킨다.
평면 스캐너(230)를 사용하지 않을 때, 용지 공급 통로(201)를 폐쇄시킴으로써 성형 노즐(311)의 작업 과정 중 발생하는 먼지가 평면 스캐너(230)에 부착되어 평면 스캐너의 주사 이미지 품질에 영향을 주는 현상을 방지할 수 있다.
도 1 및 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 용지 공급 통로(201)는 사용자가 수동으로 지면 이미지(10)를 밀어 넣을 수 있도록 하고, 평면 스캐너(230)는 용지 공급 통로(201)를 통과하는 지면 이미지(10)를 주사하여 주사를 통하여 취득한 이미지 데이터를 제어 모듈(300)로 송신하며, 제어 모듈(300)은 착색 노즐 컴포넌트(320)를 제어하여 지면 이미지(10)에 의하여 성형 과정 중에서 입체적인 완성품(20)의 표면을 착색하도록 함으로써 지면 이미지(10)를 입체적인 완성품(20)의 표면에 인쇄한다.
도 1, 도 5 내지 도 6c에 도시된 바와 같이, 예를 들면 입체적인 완성품(20) 중의 함몰 표면 구역(21)에 이미지를 인쇄하고자 할 때, 우선 제어 모듈(300)을 통하여 입체 이미지 파일을 로딩하되, 입체 이미지 파일에는 상기 표면 구역(21)에 대응되는 미리 설정된 인쇄 위치가 정의된다. 제어 모듈(300)은 평면 스캐너(230)를 통하여 상기 표면 구역(21)에 인쇄하고자 하는 지면 이미지(10)의 주사 이미지 데이터를 수신하고, 제어 모듈(300)은 입체 이미지 파일과 주사 이미지 데이터를 링크시킨다. 그중, 제어 모듈(300)은 인쇄 과정 중의 임의 시간에 주사 이미지 데이터를 수신할 수 있다. 도 6a에 도시된 바와 같이, 제어 모듈(300)은 입체 이미지 파일에 의하여 성형 노즐 컴포넌트(310)를 제어하여 상기 표면 구역(21)이 위치한 슬라이스 까지의 적층 형성 작업을 실행한 다음 적층 작업을 일시 중단함으로써 상기 표면 구역(21)이 외부로 노출된 반제품을 형성하고; 도 6b에 도시된 바와 같이, 제어 모듈(300)은 이어서 주사 이미지 데이터에 의하여 착색 노즐 컴포넌트(320)을 제어하여 상기 표면 구역(21)에 이미지 인쇄 작업을 실행하며; 도 6c에 도시된 바와 같이, 이미지 인쇄 작업이 완성된 다음, 제어 모듈(300)은 이어서 성형 노즐 컴포넌트(310)를 제어하여 적층 형성 작업을 실행함으로써 상기 표면 구역(21) 주위의 돌출 부분 및 입체적인 완성품(20)의 기타 부분을 형성한다.
도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 입체 인쇄 장치의 구조는 대체적으로 제1 실시예와 비슷하고, 동일한 부분에 대한 상세한 설명은 생략하도록 한다. 본 실시예와 제1 실시예 사이의 차이점은, 모듈 본체(210)가 단일 구성품의 컴포넌트인 것으로서, 용지 공급 통로(201)는 모듈 본체(210)에 형성되고 용지 공급 통로(201)의 배치 위치는 상기 제1 실시예와 동일하므로 상세한 설명은 생략하도록 한다. 폐쇄 기구(220)는 적어도 모듈 본체(210)에 피봇 결합되는 가동 커버 플레이트(221)를 포함하여 구성되고, 가동 커버 플레이트(221)의 상부 가장자리는 모듈 본체(210)에 피봇 결합됨으로써, 중력에 의하여 가동 커버 플레이트(221)를 아래 방향으로 피봇 회전시켜 용지 공급 통로(201)를 폐쇄시킬 수 있다. 폐쇄 기구(220)는 탄성 복귀 컴포넌트(222)를 더 포함하여 구성될 수 있고, 본 실시예에 있어서, 탄성 복귀 컴포넌트(222)는 바람직하게 스프링으로 구성되고, 스프링의 양단은 모듈 본체(210) 및 가동 커버 플레이트(221)에 각각 접촉되며; 이에 따라 가동 커버 플레이트(221)는 하부 가장자리가 모듈 본체(210)에 피봇 결합되도록 설치되어 탄성 복귀 컴포넌트(222)를 통하여 가동 커버 플레이트(221)를 위 방향으로 피봇 회전시켜 용지 공급 통로(201)를 폐쇄시킬 수도 있다. 평면 스캐너(230)를 사용하지 않을 때, 용지 공급 통로(201)를 폐쇄시킴으로써 먼지가 평면 스캐너(230)에 부착되어 평면 스캐너의 주사 이미지 품질에 영향을 주는 현상을 방지할 수 있다. 지면 이미지(10)가 용지 공급 통로(201)를 통과할 때 가동 커버 플레이트(221)를 개방시킬 수 있다.
본 발명에 따른 입체 인쇄 장치는 성형 평면(101)에 대응되게 평면 스캐너(230)를 설치함으로써 평면 이미지를 주사하여 완성품(20)의 표면을 착색할 수 있게 된다.
상기에서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고, 도 8에 도시된 바와 같이, 주사 모듈(200)은 승강 플랫폼(110)에 대응되게 장치 본체(100)에 설치되고 승강 플랫폼(110)에 설치되지 않을 수도 있으며, 승강 플랫폼(110)은 수직 방향으로 승강함으로써 성형 평면(101)을 주사 모듈(200)과 일치한 위치로 이동시켜 주사를 쉽게 완료할 수 있다.
상기 내용은 본 발명에 따른 바람직한 실시예일 뿐 본 발명의 특허 청구 범위에 대한 한정이 아니고, 본 발명의 특허 정신을 이용한 균등 변화는 모두 본 발명의 특허 청구 범위에 속하는 것이다.
10 : 지면 이미지
20 : 완성품
100 : 장치 본체
101: 성형 평면
110 : 승강 플랫폼
200 : 주사 모듈
201 : 용지 공급 통로
201 : 모듈 본체
211 : 베이스
212 : 가동 상부 커버
220 : 폐쇄 기구
221 : 가동 커버 플레이트
222 : 탄성 복귀 컴포넌트
230 : 평면 스캐너
300 : 제어 모듈
310 : 성형 노즐 컴포넌트
311 : 성형 노즐
320 : 착색 노즐 컴포넌트
321 : 착색 노즐
330 : 레일

Claims (12)

  1. 성형 평면이 형성되는 장치 본체; 및
    상기 장치 본체에 설치되고 제어 모듈과 전기적으로 연결되며, 상기 제어 모듈은 성형 노즐 컴포넌트 및 착색 노즐 컴포넌트와 각각 전기적으로 연결되는 주사 모듈;을 포함하여 구성되고,
    상기 제어 모듈은 입체 이미지 파일을 미리 로딩하고 상기 입체 이미지 파일에는 미리 설정된 인쇄 위치가 정의되어 있으며, 상기 제어 모듈은 상기 주사 모듈을 통하여 주사 이미지 데이터를 수신하고, 상기 제어 모듈은 상기 입체 이미지 파일에 의하여 상기 성형 노즐 컴포넌트를 제어하여 완성품을 형성하는 동시에, 상기 완성품을 성형하는 과정 중 미리 설정된 인쇄 위치 및 상기 주사 이미지 데이터에 의하여 상기 착색 노즐 컴포넌트를 제어하여 상기 완성품의 일부분에 인쇄 작업을 실행하고,
    상기 주사 모듈은 모듈 본체를 포함하고, 상기 모듈 본체는 용지 공급 통로가 구비되며, 상기 용지 공급 통로는 상기 성형 평면의 일측 변두리에 대응되게 설치되고, 상기 주사 모듈은 선택적으로 상기 용지 공급 통로를 폐쇄시키는 폐쇄 기구 및 상기 용지 공급 통로의 내부에 대응되게 설치된 평면 스캐너를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 입체 인쇄 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 모듈 본체는 베이스 및 상기 베이스 상부에 중첩 설치된 가동 상부 커버를 포함하여 구성되고, 상기 폐쇄 기구는 상기 베이스 및 상기 가동 상부 커버 사이에 연결되는 것을 특징으로 하는 입체 인쇄 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 폐쇄 기구는 반등기(Rebound device)인 것을 특징으로 하는 입체 인쇄 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 평면 스캐너는 상기 베이스에 설치되는 것을 특징으로 하는 입체 인쇄 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 평면 스캐너는 상기 가동 상부 커버에 설치되는 것을 특징으로 하는 입체 인쇄 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 폐쇄 기구는 상기 모듈 본체에 피봇 결합되는 가동 커버 플레이트를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 입체 인쇄 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 폐쇄 기구는 상기 모듈 본체 및 상기 가동 커버 플레이트에 각각 접촉되어 상기 모듈 본체를 구동하여 용지 공급 통로를 폐쇄시키도록 하는 탄성 복귀 컴포넌트를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 입체 인쇄 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 용지 공급 통로의 하단부의 수직 위치는 상기 성형 평면과 동일 평면으로 배치되는 것을 특징으로 하는 입체 인쇄 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 용지 공급 통로의 하단부의 수직 위치는 상기 성형 평면보다 높게 배치되는 것을 특징으로 하는 입체 인쇄 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 용지 공급 통로는 성형 평면과 평행되게 수평으로 연장되는 것을 특징으로 하는 입체 인쇄 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 평면 스캐너는 상기 용지 공급 통로를 통과하는 지면 이미지를 주사함으로써 상기 주사 이미지 데이터를 취득하고, 상기 제어 모듈은 상기 착색 노즐 컴포넌트를 제어하여 상기 주사 이미지 데이터에 의하여 상기 완성품의 표면에 착색 작업을 실행하는 것을 특징으로 하는 입체 인쇄 장치.



  12. 삭제
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