KR20160036955A

KR20160036955A - 3D printer including ink head

Info

Publication number: KR20160036955A
Application number: KR1020140129338A
Authority: KR
Inventors: 신홍현; 한쌍수; 성유철
Original assignee: 주식회사 대림화학
Priority date: 2014-09-26
Filing date: 2014-09-26
Publication date: 2016-04-05

Abstract

Provided in the present invention is a 3D printer comprising an ink head, in which a heat block, a nozzle, and the ink head are mounted to be integrally moved, and ink is sprayed inside the nozzle to color a molten filament, so as to not only remove inconvenience of an existing technique of exchanging each of filaments having different colors or of hand working, but also easily form a three-dimensional object having a desired color.

Description

A 3D printer including an ink head {3D printer including ink head}

본 발명은 3D 프린터에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 노즐의 내부로 잉크를 분사하여 융해된 필라멘트를 착색시키는 잉크헤드를 포함하는 3D 프린터에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a 3D printer, and more particularly, to a 3D printer including an ink head for jetting ink into a nozzle to color a melted filament.

3D 프린터는 금속이나, 고무, 플라스틱 등의 원재료를 설계도에 따라 층층이 쌓아나가면서 실제 물체처럼 입체감 있게 제품을 생산하는 기기이다. 3D 프린터를 이용할 경우, 설계자들이 가상적으로 여러 부품을 만들어 원재료를 쌓아 제품을 만들 수 있기 때문에 원재료의 낭비가 없다. 또한 제작 과정이 간단하므로 제작 비용도 크게 감소시킬 수 있다.3D printers are devices that produce stereoscopic products like real objects while stacking layers of raw materials such as metal, rubber, and plastic according to a design. With 3D printers, there is no waste of raw materials because designers can virtually create multiple parts to build up the product by stacking the raw materials. In addition, the production process can be simplified and the production cost can be greatly reduced.

상기한 추세에 따라 최근에는 물체에 대한 3D 데이터를 이용하여 그 물건을 그대로 성형할 수 있는 3D 프린터의 사용이 증대되고 있다. 이러한 3D 프린터는 과거 대량생산 이전의 모델링이나 샘플 제작과 같은 용도로 활용되었으나, 이후 다품종 소량생산 제품을 중심으로 양산가능한 제품의 성형에도 사용될 수 있는 기술적 기반이 조성되고 있다.In recent years, the use of 3D printers capable of molding the objects using 3D data of objects has been increasing. These 3D printers have been used for previous modeling and sample production before mass production, but thereafter, a technical basis is being developed that can be used for the mass production of mass-produced products centering on small-volume production of various types of products.

3D 프린터의 제품성형 방식은 크게 대상물체를 2차원의 평면형태로 성형한 것을 3차원으로 적층하면서 용융 융착하여 형태를 만들어가는 이른바 첨가형이 있다.The product molding method of a 3D printer includes so-called additive type, in which a target object is formed into a two-dimensional plane shape, and the shape is formed by melt-fusing while stacking the object in three dimensions.

그리고 첨가형의 일종으로 열가소성 플라스틱으로 된 와이어 또는 필라멘트를 공급릴과 이송롤을 통해 공급하고 공급된 필라멘트를 작업대에 대하여 상대적으로 XYZ 세 방향으로 위치조절되는 3차원 이송기구에 장착된 히터노즐에서 용융시켜서 배출함으로써 2차원 평면형태를 만들면서 이를 작업대 상에서 적층하여 물체를 3차원으로 성형하는 필라멘트 용융 적층 성형방법이 있다.As a kind of the additive type, a wire or filament made of thermoplastic plastic is supplied through a supply reel and a transfer roll, and the supplied filament is melted in a heater nozzle mounted on a three-dimensional transfer mechanism relatively positioned with respect to a work table in XYZ three directions There is a filament melt lamination molding method in which a two-dimensional planar shape is formed by discharging it and a three-dimensional object is formed by laminating it on a work table.

그러나, 상기한 3D 프린터의 제품성형 방식은 일반적으로 무색의 필라멘트로 3차원 물체를 성형한 후 수작업을 통하여 색상을 입히거나 각각의 다른 색상의 필라멘트를 교체하면서 3차원 물체를 성형하므로 작업자의 피로도를 증가시킬 뿐만 아니라 작업효율이 떨어지는 문제점이 있었다.However, in the product molding method of the 3D printer described above, generally, a three-dimensional object is formed by colorless filaments, color is applied through manual operation, or a three-dimensional object is formed while replacing filaments of different colors, thereby increasing the fatigue of the operator And there is a problem that the efficiency of the operation is deteriorated.

아울러, 상기한 종래기술의 3차원 물체를 성형하게 되면, 필라멘트의 재질 및 재질의 상변화에 따라 부피가 달라지기 때문에 최초 원하던 치수와 다르게 성형됨으로써 제품의 정밀도가 떨어지는 문제점이 있었다.
In addition, when the above-mentioned conventional three-dimensional object is molded, the volume is varied according to the phase change of the material and the material of the filament.

(특허문헌 1) KR10-0837109 B1
(Patent Document 1) KR10-0837109 B1

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 히트블록, 노즐 및 잉크헤드가 일체로 움직이도록 장착하여 노즐의 내부로 잉크를 분사함으로써 융해된 필라멘트를 착색시키는 잉크헤드를 포함하는 3D 프린터에 관한 것이다.In order to solve the above problems, an object of the present invention is to provide a 3D printer including an ink head for coloring a melted filament by mounting a heat block, a nozzle, and an ink head so as to move integrally and injecting ink into the nozzle will be.

또한, 본 발명의 목적은 작업대의 X-Y평면에 필라멘트가 적층된 후 제어부에 의한 워터배스의 승강 또는 하강에 의해 물과 접촉하여 냉각되고, 상기한 과정을 반복함으로써 제품의 정밀도를 향상시키는 잉크헤드를 포함하는 3D 프린터를 제공하는 것이다.
In addition, an object of the present invention is to provide an ink-jet recording head which can improve the accuracy of a product by repeating the above-described processes by contacting the water by lifting or lowering the water bath by the control unit after the filaments are stacked on the XY plane of the work bench And to provide a 3D printer including the printer.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명에 따른 잉크헤드를 포함하는 3D 프린터는In order to solve the above-mentioned problems, the 3D printer including the ink head according to the present invention is provided with:

프레임부;A frame part;

상기 프레임부를 지지하는 바디부;A body portion supporting the frame portion;

상기 프레임부의 상부를 연결하는 가동블록 가이드레일과 상기 가동블록 가이드레일에 삽입되어 상기 가동블록 가이드레일을 따라 Y축 방향으로 이동하는 가동블록으로 이루어진 Y축 연동부; 및 상기 가동블록 가이드레일과 수직한 방향인 X축 방향으로 상기 가동블록의 상부에 배치되는 리니어블록 가이드레일과 상기 리니어블록 가이드레일 상에 배치되어 X축 방향으로 이동하는 리니어블록으로 이루어진 X축 연동부;를 포함하여 X축, Y축, Z축으로 이동하는 축 연동부; A Y-axis interlocking part including a movable block guide rail connecting the upper part of the frame part and a movable block inserted in the movable block guide rail and moving in the Y-axis direction along the movable block guide rail; And a linear block guide rail disposed on an upper portion of the movable block in an X-axis direction perpendicular to the movable block guide rail, and a linear block arranged on the linear block guide rail and moving in the X- An X-axis, a Y-axis, and a Z-axis;

상기 리니어블록을 둘러싸도록 배치되는 히트블록 및 상기 히트블록의 내부에 배치되는 노즐을 포함하고, 상기 프레임부와 상기 바디부에 장착되어 필라멘트를 공급하는 필라멘트 공급모듈; 및A filament supply module including a heat block arranged to surround the linear block and a nozzle arranged inside the heat block, the filament being mounted on the frame part and the body part to supply the filament; And

상기 히트블록의 일측에 배치되어 상기 노즐로 잉크를 분사하는 잉크헤드;를 포함하는 것을 특징으로 한다.And an ink head disposed at one side of the heat block for ejecting ink to the nozzle.

바람직하게는, 상기 잉크헤드는,Preferably, the ink head includes:

잉크공급로 및 하나 이상의 박막히터를 가지는 기판; A substrate having an ink supply path and at least one thin film heater;

상기 하나 이상의 박막히터를 각각 둘러싸며, 상기 잉크공급로와 통하는 잉크챔버; An ink chamber surrounding each of the one or more thin film heaters and communicating with the ink supply path;

상기 잉크챔버 내의 잉크 토출경로인 하나 이상의 잉크노즐을 가지는 노즐 플레이트; A nozzle plate having at least one ink nozzle which is an ink discharge path in the ink chamber;

상기 잉크챔버 및 상기 잉크공급로를 연결시키며, 상기 잉크공급로에서 유입된 잉크를 상기 잉크 챔버에 공급하는 리스트릭터; 및A restrictor which connects the ink chamber and the ink supply path and supplies the ink introduced from the ink supply path to the ink chamber; And

상기 리스트릭터 및 잉크공급로 사이에서 상기 잉크공급로에 수직한 방향으로 제조되어, 잉크 내의 불순물을 필터링하는 하나 이상의 잉크필터;를 포함하는 것을 특징으로 한다.And at least one ink filter, which is manufactured in a direction perpendicular to the ink supply path between the restrictor and the ink supply path, filters the impurities in the ink.

바람직하게는, 상기 하나 이상의 잉크노즐은 상기 노즐의 측부와 연통함으로써 상기 노즐의 내부로 상기 잉크를 분사하고,Preferably, the at least one ink nozzle communicates with the side of the nozzle to jet the ink into the interior of the nozzle,

그에 따라 상기 히터블록에 의해 상기 노즐의 내부에서 융해된 필라멘트는 상기 잉크와 혼합됨에 따라 착색되는 것을 특징으로 한다.And the filaments melted in the nozzle by the heater block are colored as they are mixed with the ink.

바람직하게는, 상기 잉크헤드는 적색, 녹색 및 청색 중 어느 하나 이상을 조합하여 상기 융해된 필라멘트를 착색시키는 것을 특징으로 한다.Preferably, the ink head is characterized in that the melted filament is colored by combining any one or more of red, green and blue.

바람직하게는, 상기 잉크헤드를 포함하는 3D 프린터는,Preferably, the 3D printer including the ink head includes:

상기 축 연동부의 하부에 위치하는 워터배스; 및A water bath located at a lower portion of the shaft linked portion; And

상기 워터배스가 Z축으로 이동하도록 조절하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.And a controller for controlling the water bath to move along the Z axis.

바람직하게는, 상기 축 연동부는, 상기 프레임부의 상부 또는 하부에 고정되는 하나 이상의 고정플레이트; 상기 하나 이상의 고정플레이트를 연결하는 한 쌍의 가이드포스트; 및 상기 한 쌍의 가이드포스트 사이에 배치되는 Z축 이송기구;를 포함하는 Z축 연동부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the axial linkage portion includes at least one stationary plate fixed to an upper portion or a lower portion of the frame portion; A pair of guide posts connecting the at least one stationary plate; And a Z-axis feed mechanism disposed between the pair of guide posts.

바람직하게는, 상기 Z축 연동부는,Preferably, the Z-axis interlocking portion includes:

작업대; bench;

상기 작업대의 하부에 위치하고, 상기 한 쌍의 가이드포스트와 상기 Z축 이송기구에 삽입되어 Z축 방향으로 수직왕복 운동하는 승강플레이트; 및 A lift plate positioned at a lower portion of the work table and inserted into the pair of guide posts and the Z-axis feed mechanism and vertically reciprocating in the Z-axis direction; And

상기 한 쌍의 가이드포스트에 삽입되도록 상기 작업대에 고정되어 상기 승강플레이트의 이동을 안내하는 한 쌍의 가이드조인트;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. And a pair of guide joints fixed to the work table to guide movement of the elevating plate to be inserted into the pair of guide posts.

바람직하게는, 상기 제어부는 상기 승강플레이트를 둘러싸도록 배치되는 상기 워터배스의 Z축 방향으로 승하강하는 속도를 제어하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the control unit controls the speed of the water bath arranged to surround the lifting plate in the Z-axis direction.

바람직하게는, 상기 필라멘트 공급모듈은,Preferably, the filament supply module includes:

상기 히트블록의 상부에 배치되어 상기 필라멘트를 상기 노즐로 이송시키기 위한 이송롤을 포함하는 익스트루더; An extruder disposed on the heat block and including a transfer roll for transferring the filament to the nozzle;

상기 바디부의 일측에 장착되어 상기 필라멘트가 배치되는 필라멘트 공급릴; 및 A filament supply reel mounted on one side of the body portion and having the filament disposed therein; And

상기 노즐과 연통하는 가이드튜브;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. And a guide tube communicating with the nozzle.

상기 노즐의 일측과 연통하고 상기 가이드튜브가 삽입되는 주입부; 및 An injection part communicating with one side of the nozzle and into which the guide tube is inserted; And

상기 주입부의 내측면을 둘러싸는 테프론 재질의 필라멘트 분리부재;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. And a Teflon filament separating member surrounding the inner surface of the injection unit.

바람직하게는, 상기 히트블록은 상기 익스트루더의 상기 이송롤에 의해 상기 가이드튜브를 따라 이송되는 상기 필라멘트를 가열하여 액화시키고, 그리고Preferably, the heat block heats and liquefies the filament transported along the guide tube by the transport roll of the extruder, and

상기 노즐은 상기 액화된 필라멘트가 상기 작업대 상에 분사되는 것을 특징으로 한다.And the nozzle is characterized in that the liquefied filament is sprayed onto the work table.

상기 프레임부 및 상기 바디부를 둘러싸는 밀폐형 챔버; 및An enclosed chamber surrounding the frame portion and the body portion; And

상기 챔버 내에 배치되는 온도조절부;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.And a temperature control unit disposed in the chamber.

바람직하게는, 상기 온도조절부는,Preferably, the temperature regulator includes:

상기 챔버 내에 위치하여 상기 챔버 내부의 온도를 상승시키는 히터; 및 A heater positioned within the chamber to raise the temperature inside the chamber; And

상기 히터와 전기적으로 연결되어 상기 챔버 내부의 온도를 센싱하는 온도센서;를 포함하는 것을 특징으로 한다. And a temperature sensor electrically connected to the heater to sense a temperature inside the chamber.

바람직하게는, 상기 제어부는, 상기 히터 및 상기 온도센서와 전기적으로 연결됨에 따라 상기 온도센서에서 센싱된 신호를 수신한 후 상기 히터의 온/오프를 제어하여 상기 챔버 내부의 기설정된 온도를 유지시키는 것을 특징으로 한다.
Preferably, the controller is electrically connected to the heater and the temperature sensor to receive a signal sensed by the temperature sensor, and then controls on / off of the heater to maintain a predetermined temperature inside the chamber .

상기한 바와 같은 본 발명은 히트블록, 노즐 및 잉크헤드가 일체로 움직이도록 장착하여 노즐의 내부로 잉크를 분사함에 따라 융해된 필라멘트를 착색시켜 종래기술에서의 각각의 다른 색상의 필라멘트를 교체하거나 수작업하는 번거로움을 해소할 뿐만 아니라 원하는 색상의 3차원 물체를 손쉽게 성형 가능하다.In the present invention as described above, the heat block, the nozzle, and the ink head are mounted so as to move integrally so as to inject the ink into the nozzles, the melted filaments are colored to replace the filaments of different colors in the prior art, It is possible to easily form a three-dimensional object of a desired color.

또한, 본 발명은 작업대의 X-Y평면에 필라멘트가 적층된 후 제어부에 의한 워터배스의 승강 또는 하강에 의해 물과 접촉하여 냉각되고, 상기한 과정을 반복하며 필라멘트가 수축된 상태에서 순차적으로 적층하므로 치수 공차를 최소화시킴으로써 제품의 정밀도를 향상시키는 효과가 있다.
In addition, since the filaments are laminated on the XY plane of the workbench, the water bath is cooled by contact with the water by lifting or lowering the water bath by the control unit, and the above process is repeated and the filaments are sequentially laminated in a contracted state, The tolerance is minimized, thereby improving the accuracy of the product.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크헤드를 포함하는 3D 프린터를 나타낸 일 방향에서의 사시도,
도 2는 도 1을 일 방향에서 바라본 단면도,
도 3은 도 2의 워터배스가 Z축 방향으로 승하강하는 것을 나타낸 일 방향에서의 단면도,
도 4는 필라멘트 공급모듈에 장착된 잉크헤드를 나타낸 일 방향에서의 단면도,
도 5는 도 4의 잉크헤드의 구조도이다.1 is a perspective view of a 3D printer including an ink head according to an embodiment of the present invention,
Fig. 2 is a sectional view of Fig. 1 viewed from one direction,
Fig. 3 is a sectional view in one direction showing that the water bath of Fig. 2 ascends and descends in the Z-axis direction,
Fig. 4 is a sectional view in one direction showing the ink head mounted on the filament supply module, Fig.
5 is a structural view of the ink head of Fig.

본 발명의 잉크헤드를 포함하는 3D 프린터를 이루는 구성요소들은 필요에 따라 일체형으로 사용되거나 각각 분리되어 사용될 수 있다. 또한, 사용 형태에 따라 일부 구성요소를 생략하여 사용 가능하다.The components constituting the 3D printer including the ink head of the present invention may be used integrally or individually as needed. In addition, some components may be omitted depending on the usage form.

본 발명에 따른 잉크헤드를 포함하는 3D 프린터의 바람직한 실시 예를 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 기술되어야 할 것이다.
A preferred embodiment of a 3D printer including an ink head according to the present invention will be described with reference to Figs. In this process, the thicknesses of the lines and the sizes of the components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of explanation. In addition, the terms described below are defined in consideration of the functions of the present invention, which may vary depending on the intention or custom of the user, the operator. Therefore, the definitions of these terms should be described based on the contents throughout this specification.

본 발명에서 사용되는 'X축', 'Y축'이라는 용어는 명세서 전반에 걸쳐서 도 2의 컨트롤러(150)를 정면으로 바라본 상태에서 각각 가로, 세로 방향인 것으로 정의한다.The terms 'X-axis' and 'Y-axis' used in the present invention define the controller 150 of FIG. 2 in the horizontal and vertical directions, respectively, when viewed from the front.

또한, 본 발명에서 사용되는 'Z축'이라는 용어는 명세서 전반에 걸쳐서 도 2의 작업대(133e)를 위에서 바라본 상태에서 세로 방향인 것으로 정의한다.
In addition, the term 'Z axis' used in the present invention defines the work table 133e of FIG. 2 in the vertical direction in a state viewed from the top throughout the specification.

1. 구성요소의 설명1. Description of components

이하, 도 1 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크헤드를 포함하는 3D 프린터(100)를 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a 3D printer 100 including an ink head according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 5. FIG.

본 발명의 일 실시예에 따른 잉크헤드를 포함하는 3D 프린터(100)는 잉크헤드(101), 프레임부(110), 바디부(120), 축 연동부(130), 필라멘트 공급모듈(140), 컨트롤러(150), 챔버(160), 온도조절부(170), 제어부(180) 및 워터배스(190)를 포함한다.A 3D printer 100 including an ink head according to an embodiment of the present invention includes an ink head 101, a frame 110, a body 120, an axis interlock 130, a filament supply module 140, A controller 150, a chamber 160, a temperature controller 170, a controller 180, and a water bath 190.

잉크헤드(101)는 하나 이상의 박막히터(103) 및 박막히터(103)의 형성면에 수직한 방향으로 관통하는 잉크공급로(102)를 가지는 기판, 박막히터(103)를 각각 둘러싸며, 잉크공급로(102)와 통하는 하나 이상의 잉크챔버(104), 잉크챔버(104) 내의 잉크 토출경로인 잉크노즐(107)을 가지는 노즐 플레이트, 잉크챔버(104) 및 잉크공급로(102)를 연결시키며, 잉크공급로(102)보다 좁은 단면적을 가지는 리스트릭터(105), 및 리스트릭터(105)와 잉크공급로(102) 사이에 제조되어 잉크 내의 불순물을 필터링하는 하나 이상의 잉크필터(106)를 포함한다.The ink head 101 surrounds a substrate having a thin film heater 103 and an ink supply path 102 penetrating in a direction perpendicular to the formation surface of the thin film heater 103 and a thin film heater 103, One or more ink chambers 104 communicating with the supply path 102, a nozzle plate having an ink nozzle 107 as an ink discharge path in the ink chamber 104, an ink chamber 104 and an ink supply path 102 A restrictor 105 having a narrower cross sectional area than the ink supply path 102 and at least one ink filter 106 manufactured between the restrictor 105 and the ink supply path 102 to filter the impurities in the ink do.

보다 구체적으로 잉크헤드(101)는 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 잉크헤드(101)의 중간 부분을 가로지르는 광폭의 잉크공급로(102)가 형성되어 있고, 수개의 잉크 챔버(104)가 리스트릭터(105)를 통해 각각 잉크공급로(102)와 연결되어 있다.More specifically, the ink head 101 is formed with a wide ink supply path 102 across an intermediate portion of the ink head 101 as shown in Figs. 4 and 5, and several ink chambers 104, Are connected to the ink supply path 102 through the restrictor 105, respectively.

각 잉크 챔버(104) 내에는 박막히터(103)가 제작되어 있고, 박막히터(103)의 상층으로 둥근 비아홀 형태의 잉크노즐(107)이 형성되어 있다.A thin film heater 103 is fabricated in each ink chamber 104 and an ink nozzle 107 in the form of a round via-hole is formed as an upper layer of the thin film heater 103.

한편, 리스트릭터(105) 및 잉크공급로(102) 사이에는 잉크필터(106)가 리스트릭터(105)보다 더 작은 단면적을 가진 채, 제작되어 있다. 각 부분의 역할에 대한 설명은 상술한 바 있으므로 생략하고, 잉크필터(106)에 대해서만 설명하면, 잉크필터(106)는 아래측의 잉크공급로(102)와 상측의 리스트릭터(105)를 수직으로 연결하는 수개의 작은 단면적을 가지는 통로로 구성되어 있다. 수직으로 연결되어 있으므로, 잉크 챔버(104)로 잉크가 공급되는 방향은 잉크공급로(102) 상에서의 잉크가 흐르는 방향에 90°정도가 되고, 따라서, 가늘고 긴 불순물이라도 그 문턱에 걸리게 되어 필터 성능이 향상된다.On the other hand, between the restrictor 105 and the ink supply path 102, the ink filter 106 is fabricated with a smaller cross sectional area than the restrictor 105. The description of the role of each part is omitted because it has been described above and only the ink filter 106 will be described. The ink filter 106 is arranged so that the lower ink supply path 102 and the upper restrictor 105 are perpendicular And a passage having a number of small cross-sectional areas. The direction in which the ink is supplied to the ink chamber 104 is approximately 90 degrees in the direction in which the ink flows on the ink supply path 102. Accordingly, even long and thin impurities are caught at the threshold thereof, .

이때, 노즐 플레이트는 드라이 필름(dry film)을 코팅함으로써 제작할 수도 있다.At this time, the nozzle plate may be manufactured by coating a dry film.

한편, 잉크필터(106)는 리스트릭터(105) 각각에 대하여 독립적으로 제작함으로써, 하나의 잉크챔버(106)로부터 잉크가 토출될 때, 주변의 잉크챔버(106)까지 압력이 가해져 잉크가 토출되는 것을 방지하도록 하는 것이 바람직하다.On the other hand, the ink filter 106 is manufactured independently for each restrictor 105, so that when ink is ejected from one ink chamber 106, pressure is applied to the surrounding ink chamber 106, .

상기한 잉크헤드(101)의 제조방법은, (a) 기판 표면 상에서 하나 이상의 소정영역에 메탈층을 증착시키는 단계, 제1포토레지스트막 및 기판의 전면 상부에 제2포토레지스트막을 증착시키는 단계, 하부에 메탈층이 존재하는 제2포토레지스트막의 소정부분을 관통하여 잉크노즐(107)을 형성하는 단계, 및 제1포토레지스트막을 에칭하여 공동부를 제작하는 단계를 포함하며, 상기 (c) 단계는, 상부에 제1포토레지스트막이 존재하는 부분을 일부 포함하는 기판의 소정부분을 에칭하여 잉크필터(106) 및 잉크공급로(102)를 제작하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.(A) depositing a metal layer on one or more predetermined areas on a substrate surface; depositing a second photoresist film on top of the first photoresist film and the front side of the substrate; Forming an ink nozzle 107 through a predetermined portion of a second photoresist film having a metal layer in a lower portion thereof; and etching the first photoresist film to fabricate a cavity portion, wherein (c) And etching the predetermined portion of the substrate including a portion where the first photoresist film is present on the upper portion to manufacture the ink filter 106 and the ink supply path 102. [

한편, 메탈층이 수개의 영역상에 증착된 경우, 제1포토레지스트막은 각 메탈층마다 독립되도록, 각 메탈층 및 주변 기판 영역의 상부에 소정 형태로 증착시키는 것이 보다 바람직하다.On the other hand, when the metal layer is deposited on several regions, it is preferable that the first photoresist film is deposited in a predetermined form on each of the metal layer and the peripheral substrate region so as to be independent for each metal layer.

또한, 상기 (b) 단계는, 메탈층 주변을 제외한 소정 영역에 제2포토레지스트막을 증착시키는 단계, 제2포토레지스트막 상에 드라이 필름을 코팅하여 메탈층 주변을 둘러싸는 공동부를 형성하는 단계, 및 하부에 메탈층이 존재하는 드라이 필름의 소정부분을 관통하여 잉크노즐(107)을 형성하는 단계를 포함할 수도 있다.The step (b) may include depositing a second photoresist film on a predetermined region except for the periphery of the metal layer, coating a dry film on the second photoresist film to form a cavity surrounding the metal layer, And forming an ink nozzle 107 through a predetermined portion of the dry film in which a metal layer exists in the lower portion.

보다 바람직하게는, 상기 (a) 단계는, 기판 표면 상의 소정 영역을 식각하여 트렌치(trench)를 제작하는 단계를 더 포함할 수 있다.More preferably, the step (a) may further include the step of etching a predetermined region on the surface of the substrate to fabricate a trench.

이때, 상기 (b) 단계는, 트렌치의 일정부분을 포함한 기판 표면 및 메탈층 상부에 제1포토레지스트막을 증착시키는 단계, 제1포토레지스트막 및 기판 상부 전면에 제2포토레지스트막을 증착시키는 단계, 하부에 메탈층이 존재하는 제1포토레지스트막의 소정부분을 관통하여 잉크노즐(107)을 제작하는 단계, 및 제1포토레지스트막을 에칭하여 공동부를 제작하는 단계를 포함할 수 있으며, 상기 (c) 단계는, 상부에 제1포토레지스트막이 존재하는 부분을 일부 포함하는 기판의 소정부분을 에칭하여 잉크필터(106) 및 잉크공급로(102)를 제작하는 단계를 포함할 수 있다.The step (b) may include depositing a first photoresist film on the substrate surface and a metal layer including a certain portion of the trench, depositing a second photoresist film on the first photoresist film and the entire upper surface of the substrate, Forming an ink nozzle 107 through a predetermined portion of a first photoresist film having a metal layer at a lower portion thereof, and etching the first photoresist film to form a cavity, The step may include the step of etching the predetermined portion of the substrate including a part where the first photoresist film exists in the upper part to manufacture the ink filter 106 and the ink supply path 102. [

또는, 상기 (b) 단계는, 트렌치의 일정 부분 및 기판 상의 일정 부분에 제2포토레지스트막을 증착시키는 단계, 제2포토레지스트막이 증착되지 않은 부분에 제1포토레지스트막을 채우는 단계, 제1포토레지스트막 및 제2포토레지스트막 상부 전면에 노즐플레이트를 증착시키는 단계, 하부에 상기 메탈층이 존재하는 노즐 플레이트의 소정부분을 관통하여 잉크노즐(107)을 제작하는 단계, 및 제1포토레지스트막을 에칭하여 공동부를 제작하는 단계를 포함하며, 상기 (c) 단계는, 상부에 제1포토레지스트막이 존재하는 부분을 일부 포함하는 기판의 소정부분을 에칭하여 잉크필터(106) 및 잉크공급로(102)를 제작하는 단계를 포함함으로써 잉크헤드(101)를 제조할 수도 있다.Alternatively, the step (b) may include depositing a second photoresist film on a portion of the trench and on a portion of the substrate, filling the first photoresist film with a portion where the second photoresist film is not deposited, Depositing a nozzle plate on the entire upper surface of the first photoresist film and the second photoresist film, fabricating an ink nozzle 107 through a predetermined portion of the nozzle plate in which the metal layer is present, (C) etching the predetermined portion of the substrate including a part where the first photoresist film is present on the ink filter 106 and the ink supply path 102, The ink head 101 may be manufactured.

바람직하게는, 상기 (b) 단계는, 상기 트렌치의 일정 부분 및 기판 상의 일정 부분에 제2포토레지스트막을 증착시키는 단계, 제2포토레지스트막 상에 드라이 필름을 코팅하여 메탈층 주변을 둘러싸는 공동부를 형성하는 단계, 및 하부에 메탈층이 존재하는 드라이 필름의 소정부분을 관통하여 잉크노즐(107)을 형성하는 단계를 포함할 수도 있다.The step (b) may include depositing a second photoresist film on a portion of the trench and a predetermined portion of the substrate, coating a dry film on the second photoresist film, And forming an ink nozzle 107 through a predetermined portion of the dry film in which a metal layer exists in the lower portion.

이에 따라 잉크 챔버(104) 및 잉크공급로(102)를 연결하는 통로에 협폭의 잉크필터(106)가 구비된 잉크헤드(101)가 제조되고, 이를 이용하여 컴퓨터로부터 전송된 이미지를 인쇄지 상에 인쇄하는 잉크헤드(101)를 제조할 수 있다.The ink head 101 having the narrow ink filter 106 is manufactured in the passage connecting the ink chamber 104 and the ink supply path 102 and the image transferred from the computer is printed on the printing paper The ink head 101 can be manufactured.

특히, 본 발명에서의 잉크헤드(101)는 RGB(Red, Green, Blue)잉크로도 불리는 것으로 적색, 녹색 및 청색 중 어느 하나 이상을 조합하여 융해된 필라멘트를 착색시킨다.In particular, the ink head 101 in the present invention is also referred to as RGB (Red, Green, Blue) ink, and any one or more of red, green, and blue is combined to color the melted filament.

이러한 하나 이상의 잉크노즐(107)은 노즐(142)의 측부와 연통함으로써 노즐(142)의 내부로 잉크를 분사(B)하고, 그에 따라 히트블록(143)에 의해 노즐(142)의 내부에서 융해된 필라멘트(A)는 잉크와 혼합됨에 따라 착색된다(A+B).
The at least one ink nozzle 107 communicates with the side of the nozzle 142 to spray the ink into the nozzle 142 and thereby melt in the nozzle 142 by the heat block 143 The filament A is colored (A + B) as it is mixed with the ink.

프레임부(110)는 중공의 사각 파이프가 사각의 형태를 이룬 상태에서 그 꼭지점으로부터 수직한 방향으로 상기 사각 파이프가 연장되어 형성된 형상이다.The frame part 110 is a shape in which the rectangular pipe is formed in a rectangular shape in a direction perpendicular to the vertex of the square pipe.

또한, 연장된 사각 파이프의 일단에는 바디부(120)가 연결되며, 이러한 프레임부(110)에는 축 연동부(130), 필라멘트 공급모듈(140), 및 컨트롤러(150)가 장착된다.
A body part 120 is connected to one end of the elongated square pipe. The frame interlock part 130, the filament supply module 140, and the controller 150 are mounted on the frame part 110.

바디부(120)는 육면체 형상을 지니며, 상기 연장된 사각 파이프의 일단과 연결되어 프레임부(110)를 지지하는 역할을 한다.
The body part 120 has a hexahedral shape and is connected to one end of the elongated square pipe to support the frame part 110.

축 연동부(130)는 프레임부(110)에 연결되어 X축, Y축, Z축으로 이동하며, 이러한 축 연동부(130)는 X축 연동부(131), Y축 연동부(132) 및 Z축 연동부(133)를 포함한다.The X-axis interlocking part 130 is connected to the frame part 110 and moves in the X-axis, the Y-axis and the Z-axis. And a Z-axis interlocking portion 133.

X축 연동부(131)는 가동블록(131a) 및 가동블록 가이드레일(131b)을 포함한다.The X-axis interlocking portion 131 includes a movable block 131a and a movable block guide rail 131b.

가동블록(131a)은 프레임부(110)의 상부를 연결하는 가동블록 가이드레일(131b)에 삽입되어 가동블록 가이드레일(131b)을 따라 Y축 방향으로 이동한다.The movable block 131a is inserted into the movable block guide rail 131b connecting the upper portion of the frame portion 110 and moves in the Y axis direction along the movable block guide rail 131b.

가동블록 가이드레일(131b)은 프레임부(110)의 상부를 연결하도록 배치되어 가동블록(131a)이 Y축 방향으로 이동하되 궤도를 이탈하지 않도록 안내한다.The movable block guide rails 131b are arranged to connect the upper portion of the frame portion 110 so that the movable block 131a moves in the Y-axis direction, but does not deviate from the track.

Y축 연동부(132)는 리니어블록(132a) 및 리니어블록 가이드레일(132b)을 포함한다.The Y-axis interlocking portion 132 includes a linear block 132a and a linear block guide rail 132b.

리니어블록(132a)은 리니어블록 가이드레일(131b) 상에 배치되어 X축 방향으로 이동한다.The linear block 132a is disposed on the linear block guide rail 131b and moves in the X-axis direction.

리니어블록 가이드레일(132b)은 가동블록 가이드레일(131b)과 수직한 방향인 X축 방향으로 가동블록(131a)의 상부에 배치되며, 이러한 리니어블록 가이드레일(132b)은 리니어블록(132a)이 X축 방향으로 이동하되, 궤도를 이탈하지 않도록 안내한다.The linear block guide rails 132b are disposed on the upper portion of the movable block 131a in the X axis direction perpendicular to the movable block guide rails 131b. Move in the X-axis direction, but guide the track so that it does not deviate.

Z축 연동부(133)는 고정플레이트(133a), Z축 이송기구(133b), 가이드포스트(133c), 가이드조인트(133d), 작업대(133e) 및 승강플레이트(133f)를 포함한다.The Z-axis interlocking portion 133 includes a fixed plate 133a, a Z-axis feed mechanism 133b, a guide post 133c, a guide joint 133d, a work table 133e, and a lift plate 133f.

고정플레이트(133a)는 프레임부(110)의 상부 또는 하부에 하나 이상이 고정될 수 있으며, 도 2에는 한 쌍으로 배치된 일례가 도시된다.One or more fixing plates 133a may be fixed to the upper portion or the lower portion of the frame portion 110, and one example of the pair of the fixing plates 133a is shown in Fig.

이때, 프레임부(110)의 상부에 배치되어 고정되는 하나의 고정플레이트(133a)는 한 쌍의 가이드포스트(133c)의 일단을 고정시키고, 프레임부(110)의 하부에 배치되어 고정되는 다른 하나의 고정플레이트(133a)는 한 쌍의 가이드포스트(133c)의 타단 및 Z축 이송기구(133b)를 고정시킨다.One fixing plate 133a disposed and fixed to the upper portion of the frame 110 fixes one end of the pair of guide posts 133c and is fixed to the lower portion of the frame 110, Fixing plate 133a fixes the other end of the pair of guide posts 133c and the Z-axis feed mechanism 133b.

한편, 고정플레이트(133a)는 도 3에 도시된 바와 같이 프레임부(110)의 상부에만 설치되고, 바디부(120)의 일면에 Z축 이송기구(133b)와 한 쌍의 가이드포스트(133c)가 직접 고정될 수도 있다.3, the fixing plate 133a is installed only on the upper portion of the frame 110 and includes a Z-axis feed mechanism 133b and a pair of guide posts 133c on one side of the body 120, May be directly fixed.

다른 한편, 고정플레이트(133a)는 도 4에 도시된 바와 같이 바디부(120)의 일면에만 설치되고, 프레임부(110)의 상부에 Z축 이송기구(133b)와 한 쌍의 가이드포스트(133c)가 직접 고정되는 것 또한 가능하다.4, the fixing plate 133a is installed on only one side of the body part 120, and a Z-axis feed mechanism 133b and a pair of guide posts 133c ) Can be directly fixed.

또 다른 한편, 고정플레이트(133a)는 도 5에 도시된 바와 같이 승강플레이트(133f)의 자중을 고려하여 프레임부(110)의 상부 및 하부의 양 모서리에 고정될 수 있으며, 이때 고정플레이트(133a)의 개수는 필요에 따라 가감하여 적용 가능하다.5, the fixing plate 133a may be fixed to both the upper and lower corners of the frame 110 in consideration of the weight of the lifting plate 133f. At this time, the fixing plate 133a ) Can be applied as needed.

Z축 이송기구(133b)는 한 쌍의 가이드포스트(133c) 사이에 배치되며, 이러한 Z축 이송기구(133b)에 의해 작업대(133e)와 승강플레이트(133f)가 Z축 방향으로 이동 가능하다.The Z axis feed mechanism 133b is disposed between the pair of guide posts 133c and the work table 133e and the lift plate 133f are movable in the Z axis direction by the Z axis feed mechanism 133b.

가이드포스트(133c)는 한 쌍의 고정플레이트(133a)를 연결하며, 한 쌍으로 이루어진다. 이러한 가이드포스트(133c)는 작업대(133e)와 승강플레이트(133f)가 Z축 이동시 좌우로 움직이지 않도록 가이드함으로써 온전하게 Z축 방향으로만 이동할 수 있도록 안내한다.The guide post 133c connects the pair of fixing plates 133a and is formed as a pair. The guide post 133c guides the work table 133e and the lifting plate 133f so that they can move only in the Z axis direction by guiding the work table 133e and the lifting plate 133f so as not to move laterally when moving along the Z axis.

가이드조인트(133d)는 한 쌍의 가이드포스트(133c)에 삽입되도록 작업대(133e)에 고정되어 승강플레이트(133f)의 이동하며, 한 쌍으로 이루어진다. 이러한 가이드조인트(133d)은 한 쌍의 가이드포스트(133c)를 따라 이동함으로써 작업대(133e)와 승강플레이트(133f)가 Z축으로만 평행하게 이동할 수 있도록 지원한다.The guide joint 133d is fixed to the work table 133e so as to be inserted into the pair of guide posts 133c, and the lift plate 133f moves and is formed as a pair. The guide joint 133d moves along the pair of guide posts 133c to support the work table 133e and the lift plate 133f in parallel to the Z axis only.

작업대(133e)는 프레임부(110)의 내부에 위치하며, 승강플레이트(133f)의 상부에 배치된다. 이러한 작업대(133e)에는 노즐(142)에서 분사되는 액화된 필라멘트(50)가 적층됨으로써 3차원 대상물체가 성형된다.The work table 133e is located inside the frame portion 110 and is disposed on the upper portion of the lift plate 133f. The liquefied filament 50 injected from the nozzle 142 is laminated on the work table 133e to form a three-dimensional object.

여기서, 작업대(133e)의 표면에는 성형 후 3차원 대상물체를 떼어내기 위한 별도의 재질을 부착할 수도 있다.Here, a separate material for removing the three-dimensional object after molding may be attached to the surface of the work table 133e.

승강플레이트(133f)는 작업대(133e)의 하부에 위치하고, 한 쌍의 가이드포스트(133c)와 Z축 이송기구(133b)에 삽입되어 Z축 방향으로 수직왕복 운동하게 된다.The lifting plate 133f is positioned below the work table 133e and is inserted into the pair of guide posts 133c and the Z-axis feed mechanism 133b to be vertically reciprocated in the Z-axis direction.

필라멘트 공급모듈(140)은 프레임부(110)와 바디부(120)에 장착되어 필라멘트(50)를 공급하며, 이러한 필라멘트 공급모듈(140)은 익스트루더(141), 노즐(142), 히트블록(143), 필라멘트 공급릴(144), 가이드튜브(145), 주입부(146) 및 필라멘트 분리부재(147)를 포함한다.The filament supply module 140 is mounted on the frame 110 and the body 120 to supply the filament 50. The filament supply module 140 includes an extruder 141, And includes a block 143, a filament supply reel 144, a guide tube 145, an injection portion 146, and a filament separating member 147.

익스트루더(141)는 히트블록(143)의 상부에 배치되어 필라멘트(50)를 노즐(142)로 이송시키기 위한 이송롤(141a)을 포함한다. 이러한 익스트루더(141)는 히트블록(143)의 상부에 배치됨에 따라 노즐(142) 및 히트블록(143)과 함께 일체로 움직이면서 노즐(142)의 내부로 필라멘트(50)를 공급하게 된다.The extruder 141 is disposed on the top of the heat block 143 and includes a feed roll 141a for feeding the filament 50 to the nozzle 142. [ The extruder 141 is disposed on the upper portion of the heat block 143 and integrally moves with the nozzle 142 and the heat block 143 to supply the filament 50 to the inside of the nozzle 142.

노즐(142)은 히트블록(143)의 내부에 배치되며, 액화된 필라멘트(50)가 작업대(133e) 상에 분사된다.The nozzle 142 is disposed inside the heat block 143, and the liquefied filament 50 is injected onto the work table 133e.

또한, 노즐(142)의 직경은 0.4mm 또는 0.8mm 중 어느 하나일 수 있으며, 상기한 직경에 따라 3차원 대상물체의 정밀도가 결정된다. 이러한 노즐(142)은 히트블록(143)의 내부에 수직으로 삽입 고정되는 노즐바디(142a), 노즐바디(142a)의 타측에 위치하는 노즐헤드(142b), 가이드튜브(145)와 연결되는 노즐바디(142a)의 일측에 위치하는 도입공(142c) 및 노즐헤드(142b)를 관통하여 형성된 도출공(142d)을 포함한다.Further, the diameter of the nozzle 142 may be 0.4 mm or 0.8 mm, and the accuracy of the three-dimensional object is determined according to the diameter. The nozzle 142 includes a nozzle body 142a vertically inserted and fixed inside the heat block 143, a nozzle head 142b positioned on the other side of the nozzle body 142a, a nozzle 142b connected to the guide tube 145, An introduction hole 142c located at one side of the body 142a and a lead-out hole 142d formed through the nozzle head 142b.

히트블록(143)은 리니어블록(132a)을 둘러싸도록 배치되며, 이러한 히트블록(143)은 익스트루더(141)의 이송롤(141a)에 의해 가이드튜브(145)를 따라 이송되는 필라멘트(50)를 가열하여 액화시킨다.The heat block 143 is arranged to surround the linear block 132a and the heat block 143 is connected to the filament 50 ) Is liquefied by heating.

필라멘트 공급릴(144)은 바디부(120)의 일측에 장착되어 필라멘트(50)가 배치되며, 필라멘트(50)가 일정하게 공급될 수 있도록 회전 가능하다.The filament supply reel 144 is mounted on one side of the body part 120 and is disposed with the filament 50 being rotatable so that the filament 50 can be constantly supplied.

가이드튜브(145)는 익스트루더(141) 및 노즐(142)과 연통하며, 가이드튜브(145)의 내부에는 필라멘트(50)가 삽입되어 노즐(142)로 이동할 수 있는 통로의 역할을 한다.The guide tube 145 communicates with the extruder 141 and the nozzle 142 and the filament 50 is inserted into the guide tube 145 to serve as a passage through which the nozzle 142 can be moved.

주입부(146)는 도 7에 도시된 바와 같이 노즐(142)의 일측과 연통하고 그 내부로 가이드튜브(145)가 삽입된다. 이때, 주입부(146)의 재질은 PEEK인 것이 바람직하나, 이에 국한되는 것은 아니다.The injection unit 146 is connected to one side of the nozzle 142 and the guide tube 145 is inserted into the injection unit 146 as shown in FIG. At this time, the material of the injection part 146 is preferably PEEK, but is not limited thereto.

필라멘트 분리부재(147)는 주입부(146)의 내측면을 둘러싸는 테프론 재질이다. 필라멘트 분리부재(147)는 관 형태로 주입부(146)의 내측면에 장착되거나 주입부(146)의 내측면에 코팅될 수도 있다.The filament separating member 147 is a Teflon material that surrounds the inner surface of the injection unit 146. The filament separating member 147 may be mounted on the inner surface of the injection section 146 in the form of a tube or may be coated on the inner surface of the injection section 146.

이러한 필라멘트 분리부재(147)는 히트블록(143)의 가열에도 주입부(146)에 늘러붙지 않고 필라멘트가 이송롤(141a)에 의해 노즐(142)로 원활하게 이송될 수 있도록 돕는 중요한 역할을 한다.
The filament separating member 147 plays an important role in helping the filament to be smoothly conveyed to the nozzle 142 by the feed roll 141a without sticking to the injection portion 146 even when the heat block 143 is heated .

컨트롤러(150)는 도 1에 도시된 바와 같이 프레임부(110)와 바디부(120)가 접하는 모서리 부분에 배치되며, 이러한 컨트롤러(150)는 축 연동부(130) 및 필라멘트 공급모듈(140)과 전기적으로 연결되어 각각의 동작을 조절 및 제어할 수 있다.
1, the controller 150 is disposed at an edge portion where the frame 110 and the body 120 contact with each other. The controller 150 includes an axis interlock 130 and a filament supply module 140, So that each operation can be controlled and controlled.

챔버(160)는 프레임부(110)와 바디부(120)를 둘러싸는 육면체로서, 그 내부는 진공으로 형성될 수도 있다. 이러한 챔버(160)는 밀폐형으로 제작되는 것이 바람직하며, 그 내부에 온도조절부(170)가 위치한다.
The chamber 160 is a cube surrounding the frame 110 and the body 120, and the inside of the chamber 160 may be formed in a vacuum. The chamber 160 is preferably made of a closed type, and a temperature control unit 170 is disposed inside the chamber 160.

온도조절부(170)는 챔버(160) 내부에 위치하며, 이러한 온도조절부(170)는 히터(171) 및 온도센서(172)를 포함한다.The temperature regulator 170 is located inside the chamber 160. The temperature regulator 170 includes a heater 171 and a temperature sensor 172. [

히터(171)는 전기적으로 온도를 상승시키기 위한 일반적인 기기로서, 챔버(160) 내에 위치하여 챔버(160) 내부의 온도를 상승시키는 역할을 한다.The heater 171 is a general device for electrically raising the temperature. The heater 171 is located in the chamber 160 and serves to raise the temperature inside the chamber 160.

온도센서(172)는 히터(171)와 전기적으로 연결되어 챔버(160) 내부의 온도를 센싱하며, 온도센서(172)에서 센싱된 신호는 제어부(180)로 전송된다.
The temperature sensor 172 is electrically connected to the heater 171 to sense the temperature inside the chamber 160 and the signal sensed by the temperature sensor 172 is transmitted to the controller 180.

제어부(180)는 히터(171) 및 온도센서(172)와 전기적으로 연결되며, 워터배스(190)가 Z축으로 이동하도록 조절한다.The controller 180 is electrically connected to the heater 171 and the temperature sensor 172 and adjusts the water bath 190 to move in the Z axis.

보다 구체적으로 제어부(180)는 승강플레이트(133f)를 둘러싸도록 배치되는 워터배스(190)가 Z축 방향으로 승하강하는 속도를 제어한다.More specifically, the control unit 180 controls the speed at which the water bath 190 arranged to surround the lifting plate 133f ascends and descends in the Z-axis direction.

상기한 제어부(180)의 제어는 필라멘트(50)가 히트블록(143)에 의해 용융되어 작업대(133e)에서 3차원 물체로 형성될 때, 3차원 물체가 워터배스(190)의 내부에 있는 물과 접촉시키거나 물과의 접촉속도를 제어하기 위한 것이다.When the filament 50 is melted by the heat block 143 and is formed into a three-dimensional object at the workbench 133e, the control of the controller 180 controls the flow of the water in the water bath 190 And to control the contact speed with water.

상기한 제어를 통하여 X-Y평면에 적층된 필라멘트(50)가 워터배스(190) 내부의 물에 의해 냉각됨에 따라 본래의 원하던 치수와 가깝도록 성형할 수 있다.Through the above-described control, the filament 50 laminated on the X-Y plane can be formed to be close to the original desired dimension as it is cooled by the water inside the water bath 190.

즉, 제어부(180)는 필라멘트(50)의 재질이 용융 상태에 있었다가 냉각될 때, 부피의 변화를 최소화함으로써 치수공차를 최소화시켜 원하던 3차원 물체와 가깝게 성형할 수 있으므로 정밀도를 크게 향상시킬 수 있는 것이다.That is, when the material of the filament 50 is in a molten state and is cooled, the control unit 180 minimizes the volume change by minimizing the dimensional tolerance, thereby forming the filament 50 close to the desired three-dimensional object, It is.

한편, 제어부(180)는 온도센서(172)에서 센싱된 신호를 수신한 후 히터(171)의 온/오프를 제어하여 챔버(160) 내부의 기설정된 온도를 유지시키는 역할을 한다.On the other hand, the controller 180 controls the on / off of the heater 171 after receiving the signal sensed by the temperature sensor 172 to maintain a preset temperature in the chamber 160.

이때, 기설정된 온도는 100℃이내인 것이 특히 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
At this time, it is particularly preferable that the predetermined temperature is within 100 DEG C, but it is not limited thereto.

워터배스(190)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 축 연동부(130)의 하부에 위치한다.The water bath 190 is located at the lower portion of the shaft-interlocking portion 130 as shown in Figs.

보다 구체적으로 워터배스(190)는 작업대(133e)를 둘러싸도록 작업대(133e)의 하부에 위치하고, 제어부(180)에 의해 승하강하면서 작업대(133e)가 워터배수(190) 내부에 있는 물에 잠김에 따라 3차원 물체가 큰 변형이 없이 원하던 치수와 가깝도록 구현할 수 있다.
More specifically, the water bath 190 is located at a lower portion of the work table 133e so as to surround the work table 133e and is lifted by the controller 180 so that the work table 133e is immersed in the water inside the water drain 190 It is possible to realize a three-dimensional object close to a desired dimension without a large deformation.

전술한 바에 따른 본 발명의 잉크헤드를 포함하는 3D 프린터(100)는 잉크노즐(107)에서 융해된 필라멘트가 내부에 위치하는 노즐로 원하는 색상의 잉크를 분사함으로써 종래기술과 같이 각각의 다른 색상의 필라멘트를 교체하지 않고도 원하는 색상의 필라멘트로 3차원 물체를 성형할 수 있는 장점이 있다.
The 3D printer 100 including the ink head of the present invention according to the present invention may be configured such that the melted filaments in the ink nozzles 107 inject ink of a desired color into the nozzles located therein, There is an advantage that a three-dimensional object can be formed with a filament of a desired color without replacing the filament.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 당업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention as defined in the appended claims. It will be understood that the present invention can be changed.

100 : 잉크헤드를 포함하는 3D 프린터
101 : 잉크헤드
102 : 잉크공급로
103 : 박막히터
104 : 잉크챔버
105 : 리스트릭터
106 : 잉크필터
107 : 잉크노즐
110 : 프레임부
120 : 바디부
130 : 축 연동부
131 : X축 연동부
131a : 가동블록
131b : 가동블록 가이드레일
132 : Y축 연동부
132a : 리니어블록
132b : 리니어블록 가이드레일
133 : Z축 연동부
133a : 고정플레이트
133b : Z축 이송기구
133c : 가이드포스트
133d : 가이드조인트
133e : 작업대
133f : 승강플레이트
140 : 필라멘트 공급모듈
141 : 익스트루더
141a : 이송롤
142 : 노즐
142a : 노즐바디
142b : 노즐헤드
142c : 도입공
142d : 도출공
143 : 히트블록
144 : 필라멘트 공급릴
145 : 가이드튜브
146 : 주입부
147 : 필라멘트 분리부재
150 : 컨트롤러
160 : 챔버
170 : 온도조절부
171 : 히터
172 : 온도센서
180 : 제어부
190 : 워터배스100: 3D printer with ink head
101: ink head
102: ink supply path
103: Thin film heater
104: ink chamber
105: Listener
106: Ink filter
107: Ink nozzle
110:
120:
130:
131: X-axis interlocking part
131a: movable block
131b: movable block guide rail
132: Y-axis interlocking part
132a: Linear block
132b: linear block guide rail
133: Z-axis interlocking part
133a: Fixing plate
133b: Z-axis feed mechanism
133c: Guide post
133d: guide joint
133e: Workbench
133f: lifting plate
140: filament supply module
141: Extruder
141a:
142: nozzle
142a: nozzle body
142b: nozzle head
142c: introduction ball
142d:
143: Heat block
144: filament supply reel
145: guide tube
146:
147: filament separating member
150: controller
160: chamber
170: Temperature control unit
171: Heater
172: Temperature sensor
180:
190: Water Bath

Claims

A frame part;
A body portion supporting the frame portion;
A Y-axis interlocking part including a movable block guide rail connecting the upper part of the frame part and a movable block inserted in the movable block guide rail and moving in the Y-axis direction along the movable block guide rail; And a linear block guide rail disposed on an upper portion of the movable block in an X-axis direction perpendicular to the movable block guide rail, and a linear block arranged on the linear block guide rail and moving in the X- An X-axis, a Y-axis, and a Z-axis;
A filament supply module including a heat block arranged to surround the linear block and a nozzle arranged inside the heat block, the filament being mounted on the frame part and the body part to supply the filament; And
And an ink head disposed at one side of the heat block and ejecting ink to the nozzle.
A 3D printer comprising an ink head.

The method according to claim 1,
The ink-
A substrate having an ink supply path and at least one thin film heater;
An ink chamber surrounding each of the one or more thin film heaters and communicating with the ink supply path;
A nozzle plate having at least one ink nozzle which is an ink discharge path in the ink chamber;
A restrictor which connects the ink chamber and the ink supply path and supplies the ink introduced from the ink supply path to the ink chamber; And
And at least one ink filter, which is manufactured in a direction perpendicular to the ink supply path between the restrictor and the ink supply path, filters the impurities in the ink.
A 3D printer comprising an ink head.

3. The method of claim 2,
Wherein the at least one ink nozzle communicates with a side portion of the nozzle to jet the ink into the nozzle,
And the filaments melted in the nozzle by the heater block are colored as they are mixed with the ink.
A 3D printer comprising an ink head.

The method of claim 3,
Characterized in that the ink head colorizes the melted filament by combining any one or more of red, green and blue.
A 3D printer comprising an ink head.

The method according to claim 1,
A 3D printer including the ink head,
A water bath located at a lower portion of the shaft linked portion; And
And a controller for controlling the water bath to move in the Z axis.
A 3D printer comprising an ink head.

The method according to claim 1,
Wherein the shaft interlocking portion includes at least one fixing plate fixed to an upper portion or a lower portion of the frame portion; A pair of guide posts connecting the at least one stationary plate; And a Z-axis feed mechanism disposed between the pair of guide posts.
A 3D printer comprising an ink head.

The method according to claim 6,
The Z-
bench;
A lift plate positioned at a lower portion of the work table and inserted into the pair of guide posts and the Z-axis feed mechanism and vertically reciprocating in the Z-axis direction; And
And a pair of guide joints fixed to the work table to guide movement of the elevating plate to be inserted into the pair of guide posts.
A 3D printer comprising an ink head.

6. The method of claim 5,
Wherein the control unit controls the speed of the water bath to rise and fall in the Z-axis direction so as to surround the elevating plate.
A 3D printer comprising an ink head.

The method according to claim 1,
The filament supply module includes:
An extruder disposed on the heat block and including a transfer roll for transferring the filament to the nozzle;
A filament supply reel mounted on one side of the body portion and having the filament disposed therein; And
And a guide tube communicating with the nozzle.
A 3D printer comprising an ink head.

10. The method of claim 9,
The filament supply module includes:
An injection part communicating with one side of the nozzle and into which the guide tube is inserted; And
And a Teflon filament separating member surrounding the inner surface of the injection unit.
A 3D printer comprising an ink head.

11. The method according to any one of claims 1 to 10,
The heat block heats and liquefies the filament conveyed along the guide tube by the transport roll of the extruder, and
Characterized in that the nozzle is such that the liquefied filaments are injected onto the work table,
A 3D printer comprising an ink head.

The method according to claim 1,
A 3D printer including the ink head,
An enclosed chamber surrounding the frame portion and the body portion; And
And a temperature control unit disposed in the chamber.
A 3D printer comprising an ink head.

13. The method of claim 12,
The temperature controller may include:
A heater positioned within the chamber to raise the temperature inside the chamber; And
And a temperature sensor electrically connected to the heater to sense a temperature inside the chamber.
A 3D printer comprising an ink head.

12. The method of claim 11,
Wherein the controller is electrically connected to the heater and the temperature sensor, and controls the on / off of the heater after receiving a signal sensed by the temperature sensor to maintain a predetermined temperature inside the chamber. ,
A 3D printer comprising an ink head.