KR20200009733A - 회전형 원통체 입체인쇄 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 원통 형태를 갖는 원통체를 회전시키면서 원통체의 표면에 경화성 잉크를 반복적으로 분사하여 경화 및 적층되도록 함으로써 원통체의 표면에 입체적인 인쇄가 가능하고, 사용자가 표면을 터치할 때 촉감을 느낄 수 있고, 촉감을 통해 제품 정보가 신속하게 전달될 수 있도록 하는, 회전형 원통체 입체인쇄 시스템 및 방법에 관한 것이다. 이를 위하여, 본 발명은 내부에 원통체(CB)가 순차적으로 적층되고, 적층된 원통체(CB)를 하나씩 공급하는 원통체 공급장치; 원통체(CB)의 표면에 입체적으로 인쇄할 인쇄 데이터를 저장하거나, 외부로부터 수신하기 위한 데이터 저장장치; 원통체 공급장치로부터 공급된 원통체(CB)를 이송시키는 원통체 이송장치; 이송되는 원통체(CB)의 이송을 정지시켜 고정하고, 인쇄 제어 신호에 따라 원통체(CB)를 고정 상태로 회전시키는 원통체 회전장치; 원통체(CB)의 인쇄 동작 시, 원통체(CB)를 회전시키도록 하는 인쇄 제어 신호를 원통체 회전장치에 전달하고, 원통체(CB)의 표면에 경화성 인쇄잉크를 분사하여 입체적으로 인쇄하는 원통체 입체 인쇄장치; 및 입체적으로 인쇄된 원통체(CB)를 배출시키는 원통체 배출장치를 포함할 수 있다. 따라서, 본 발명은 회전하는 원통형 용기의 표면에 입체적인 인쇄가 이루어지도록 함으로써 사용자가 원통체의 표면을 터치할 때 촉감을 느낄 수 있고, 촉감을 통해 제품의 정보를 신속하게 인식할 수 있다.

Description

회전형 원통체 입체인쇄 시스템 및 방법{System and method for solid printing a cylindrical component in rotating type}
본 발명은 회전형 원통체 입체인쇄 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 자세하게는 원통 형태를 갖는 원통체(cylindrical body; CB)를 회전시키면서 원통체의 표면에 경화성 잉크를 반복적으로 분사하여 경화 및 적층되도록 함으로써 원통체의 표면에 입체적인 인쇄가 가능하도록 하는 회전형 원통체 입체인쇄 시스템 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 3D 프린터는, 프린터와 연계된 컴퓨터로부터의 제어신호를 기초로하여 프린터가 연속적으로 계층의 물질을 뿌리면서 3차원의 입체물을 만들어 내는 것이다.
이러한 3D 프린터를 통한 입체물의 제작에 있어서는, CAD 혹은 3D 모델링 프로그램을 이용하여 3차원 도면이 완성되면, 이를 데이터 인터페이스를 통해 3D 프린터 측으로 전송한다. 3D 프린터는 수신된 도면 데이터를 기초로하여 가상적인 단면을 만들어 낸 후, 열가소성 수지인 ABS 플라스틱 등과 같은 필라멘트 재료들을 노즐을 통해 분사하면서 연속적인 층을 생성하고 융합함에 따라 해당 입체물을 제작할 수 있게 되는 것이다.
그런데, 종래의 이런 필라멘트 재료를 용융시켜 적층하는 3D 프린터는 단일 색상의 필라멘트 재료로 물품을 성형하는 것이기 때문에, 컬러풀 한 입체물의 제작함에는 색을 어느 한가지 칼라의 필라멘트 재료로 성형하다가 다른 색의 필라멘트 재료로 교체해야만 한다.
이러한 경우 필라멘트 공급릴을 다른 색의 필라멘트 공급릴로 교체한 후 이를 다시 히터노즐로 연결하거나 이송시켜야만 하므로, 필라멘트의 교체에 따른 시간이 상당히 소요된다. 이러한 필라멘트의 교체에 따른 대기시간 동안 이미 성형된 용융부분이 경화되므로, 다른 색의 필라멘트가 용융되어 부착되는 부위에 형성되는 불연속적인 이음매로 인하여, 이음매 부분에서 재료의 접착이 불량해져서 제품의 외관이나 일체성이 저하되거나 혹은 재료의 분리 또는 구조적 강도가 저하되는 문제점이 있었다.
한편, 3D 프린터는 3차원 도면에 따라 그대로 재료를 분사하여 적층함으로써 3차원의 입체물을 만들어 내는 인쇄가 되도록 한 것일 뿐 원통형태를 갖는 원통체 표면에는 인쇄가 불가능한 문제점이 있다. 즉, 회전하는 원통체의 표면 상에 입체적인 인쇄가 이루어지지 못하는 문제점이 있었다.
한국 등록특허공보 제10-1768890호(등록일자 : 2017년08월10일)
전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 과제는, 원통 형태를 갖는 원통체를 회전시키면서 원통체의 표면에 경화성 잉크를 반복적으로 분사하여 경화 및 적층되도록 함으로써 원통체의 표면에 입체적인 인쇄가 가능하고, 사용자가 표면을 터치할 때 촉감을 느낄 수 있고, 촉감을 통해 제품 정보가 신속하게 전달될 수 있도록 하는, 회전형 원통체 입체인쇄 시스템 및 방법을 제공함에 있다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 회전형 원통체 입체인쇄 시스템은, 내부에 원통체(CB)가 순차적으로 적층되고, 적층된 원통체(CB)를 하나씩 공급하는 원통체 공급장치; 원통체(CB)의 표면에 입체적으로 인쇄할 인쇄 데이터를 저장하거나, 외부로부터 수신하기 위한 데이터 저장장치; 원통체 공급장치로부터 공급된 원통체(CB)를 이송시키는 원통체 이송장치; 이송되는 원통체(CB)의 이송을 정지시켜 고정하고, 인쇄 제어 신호에 따라 원통체(CB)를 고정 상태로 회전시키는 원통체 회전장치; 원통체(CB)의 인쇄 동작 시, 원통체(CB)를 회전시키도록 하는 인쇄 제어 신호를 원통체 회전장치에 전달하고, 원통체(CB)의 표면에 경화성 인쇄잉크를 분사하여 입체적으로 인쇄하는 원통체 입체 인쇄장치; 및 입체적으로 인쇄된 원통체(CB)를 배출시키는 원통체 배출장치를 포함할 수 있다.
또한, 원통체 회전장치는, 고정된 원통체(CB)를 인식하여 원통체(CB)의 지름을 측정하고, 측정된 지름과 인쇄 데이터에 근거해 원통체(CB)의 회전수를 산출하여, 인쇄 제어 신호에 따라 원통체(CB)를 고정 상태로 회전시킬 수 있다.
또한, 원통체 회전장치는 원통체(CB)의 지름과 인쇄 데이터의 상하(종방향) 범위에 따라 원통체(CB)의 회전 범위를 산출하여, 인쇄 제어 신호에 따라 원통체(CB)를 고정 상태로 전방향 또는 후방향으로 회전시킬 수 있다.
또한, 원통체 입체 인쇄장치는, 데이터를 입력받기 위한 입력부; 및 상기 인쇄 데이터의 인쇄 출력 상태나 상기 입력받은 데이터를 화면 상에 표시하거나, 상기 인쇄 데이터의 출력 메뉴를 디스플레이하기 위한 표시부를 포함할 수 있다.
또한, 원통체 입체 인쇄장치는 입력부를 통해 원통체(CB)의 지름 데이터를 입력받아 원통체 회전장치에 전달할 수 있다.
또한, 원통제 회전장치는 전달받은 원통체(CB)의 지름 데이터와 인쇄 데이터의 상하(종방향) 범위에 따라 원통체(CB)의 회전 범위를 산출하여, 인쇄 제어 신호에 따라 원통체(CB)를 고정 상태로 전방향 또는 후방향으로 회전시킬 수 있다.
또한, 원통체 회전장치는 원통체(CB)의 길이를 측정하여, 측정된 길이 데이터를 원통체 입체 인쇄장치에 전달할 수 있다.
또한, 원통체 입체 인쇄장치는 원통체(CB)의 길이 데이터에 근거해 인쇄 데이터의 좌우(횡방향) 범위에 따라 원통체(CB)의 표면 상에서 인쇄 이동 범위를 설정하며, 설정된 인쇄 이동 범위에 따라 좌우로 이동하면서 원통체(CB)의 표면에 경화성 인쇄잉크를 분사하여 입체적으로 인쇄할 수 있다.
또한, 원통체 회전장치는 인쇄 동작 전에 고정된 원통체(CB)의 높낮이 위치가 원통체 입체 인쇄장치의 높낮이 위치와 동일하도록 고정된 원통체(CB)의 높낮이를 조절할 수 있다.
또한, 원통체 회전장치는 원통체(CB)의 지름을 측정하고 원통체(CB)의 길이를 측정하여 원통체 입체 인쇄장치에 전달할 수 있다.
또한, 원통체 입체 인쇄장치는 원통체(CB)의 지름의 크기에 따른 헤드 분사 높이를 자동으로 조정해 가면서 원통체(CB)의 표면에 경화성 인쇄잉크를 분사하여 입체적으로 인쇄할 수 있다.
그리고, 원통체 입체 인쇄장치는 원통체(CB)의 지름의 크기에 따른 헤드 분사 높이를 자동으로 조정해 가면서 원통체(CB)의 표면에 경화성 인쇄잉크를 분사하여 입체적으로 인쇄하되, 원통체(CB)의 표면에 인쇄 데이터에 따라 제1층을 인쇄하고 제1층의 상부에 제2층을 인쇄하며, 제2층의 상부에 제3층을 인쇄하여 다수의 계층이 생성되는 경우, 원통체(CB)의 경사진 이동 관로를 타고 미끄러지면서 낮은 계층으로 낙하 이동하면서 경화성 인쇄잉크를 분사해 입체적으로 인쇄할 수 있다.
한편, 전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 회전형 원통체 입체 인쇄 방법은, (a) 원통체 입체 인쇄장치가 데이터 저장장치로부터 인쇄 데이터를 읽어오는 단계; (b) 원통체 공급장치가 원통체(CB)를 순차적으로 공급하는 단계; (c) 원통체 이송장치가 공급된 원통체(CB)를 이송시키는 단계; (d) 원통체 회전장치가 이송되는 원통체(CB)를 정지시켜 고정하는 단계; (e) 원통체 입체 인쇄장치가 원통체(CB)를 회전시키도록 하는 인쇄 제어 신호를 원통체 회전장치에 전달하고, 원통체(CB)의 표면에 경화성 인쇄잉크를 분사하는 단계; (f) 원통체 회전장치가 인쇄 제어 신호에 따라 원통체(CB)를 회전시키는 단계; (g) 원통체 입체 인쇄장치가 회전되는 원통체(CB)의 표면에 경화성 인쇄잉크를 분사하여 입체적으로 인쇄하는 단계; 및 (h) 원통체 배출장치가 입체적으로 인쇄된 원통체(CB)를 배출시키는 단계를 포함할 수 있다.
또한, (d) 단계에서 원통체 회전장치는, 고정된 원통체(CB)를 인식하여 원통체(CB)의 지름을 측정하고, 측정된 지름과 인쇄 데이터에 근거해 원통체(CB)의 회전수를 산출할 수 있다.
또한, (f) 단계에서 원통체 회전장치는, 원통체(CB)의 지름과 인쇄 데이터의 상하(종방향) 범위에 따라 원통체(CB)의 회전 범위를 산출하여, 인쇄 제어 신호에 따라 원통체(CB)를 전방향 또는 후방향으로 회전시킬 수 있다.
또한, (e) 단계에서 원통체 입체 인쇄장치는, 입력부를 통해 원통체(CB)의 지름 데이터를 입력받아 원통체 회전장치에 전달할 수 있다.
또한, (f) 단계에서 원통체 회전장치는 전달받은 원통체(CB)의 지름 데이터와 인쇄 데이터의 상하(종방향) 범위에 따라 원통체(CB)의 회전 범위를 산출하여, 인쇄 제어 신호에 따라 원통체(CB)를 전방향 또는 후방향으로 회전시킬 수 있다.
또한, (d) 단계에서 원통체 회전장치는 원통체(CB)의 길이를 측정하여, 측정된 길이 데이터를 원통체 입체 인쇄장치에 전달할 수 있다.
또한, (e) 단계에서 원통체 입체 인쇄장치는 원통체(CB)의 길이 데이터에 근거해 인쇄 데이터의 좌우(횡방향) 범위에 따라 원통체(CB)의 표면 상에서 인쇄 이동 범위를 설정하며, 설정된 인쇄 이동 범위에 따라 좌우로 이동하면서 원통체(CB)의 표면에 경화성 인쇄잉크를 분사할 수 있다.
또한, (d) 단계에서 원통체 회전장치는 인쇄 동작 전에 고정된 원통체(CB)의 높낮이 위치가 원통체 입체 인쇄장치의 높낮이 위치와 동일하도록 고정된 원통체(CB)의 높낮이를 조절할 수 있다.
또한, (d) 단계에서 원통체 회전장치는 원통체(CB)의 지름을 측정하고 원통체(CB)의 길이를 측정하여 원통체 입체 인쇄장치에 전달할 수 있다.
또한, (e) 단계에서 원통체 입체 인쇄장치는 원통체(CB)의 지름의 크기에 따른 헤드 분사 높이를 자동으로 조정해 가면서 원통체(CB)의 표면에 경화성 인쇄잉크를 분사할 수 있다.
그리고, (g) 단계에서 원통체 입체 인쇄장치는, 원통체(CB)의 지름의 크기에 따른 헤드 분사 높이를 자동으로 조정해 가면서 원통체(CB)의 표면에 경화성 인쇄잉크를 분사하여 입체적으로 인쇄하되, 원통체(CB)의 표면에 인쇄 데이터에 따라 제1층을 인쇄하고 제1층의 상부에 제2층을 인쇄하며, 제2층의 상부에 제3층을 인쇄하여 다수의 계층이 생성되는 경우, 원통체(CB)의 경사진 이동 관로를 타고 미끄러지면서 낮은 계층으로 낙하 이동하면서 경화성 인쇄잉크를 분사해 입체적으로 인쇄할 수 있다.
본 발명은 원통체 공급부에 보관된 원통형태를 갖는 용기가 이송장치에 의하여 인쇄장치로 이송되고, 이어 원통체가 소정 높이로 들어 올려진 상태에서 회전하면서 인쇄장치에 의하여 그 표면에 경화성 잉크가 반복적으로 분사되고 적층 및 경화됨으로써 회전하는 원통체의 표면에 입체적인 디자인 인쇄가 이루어지는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 이를 통해 생산성을 높일 수 있는 효과가 있다.
또한, 이를 통해 사용자가 시각 이외에 용기의 표면을 터치함과 동시에 촉감을 통해 제품의 정보를 인식할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
그리고, 촉감을 통해 제품의 정보가 신속하게 전달되도록 함으로써 시각 장애인 등 사회적 약자도 직접적으로 용기(제품)를 만져보고 그 특징을 쉽게 파악할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 회전형 원통체 입체인쇄 시스템의 전체적인 구성을 개략적으로 나타낸 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 회전형 원통체 입체인쇄 시스템의 외관 형상을 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 회전형 원통체 입체인쇄 시스템의 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 회전형 원통체 입체인쇄 시스템의 종단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 원통체 인쇄 장치를 도시한 사시도 및 단면도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 회전형 원통체 입체인쇄 시스템에서 원통체 회전 장치의 구성 예를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 원통체 인쇄 장치의 내부 구성을 개략적으로 나타낸 블록 구성도이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 회전형 원통체 입체 인쇄 방법을 설명하기 위한 동작 흐름도를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명에 따른 회전형 원통체 입체 인쇄 시스템에 있어서 원통체 입체 인쇄장치에 의하여 원통체 표면에 입체 디자인 인쇄가 이루어지는 상태를 도시한 사시도 및 단면도이다.
도 10은 본 발명에 따른 회전형 원통체 입체인쇄 시스템에 의하여 원통체 표면에 입체 디자인 인쇄가 이루어지고, 배출되는 상태를 전체적으로 도시한 사시도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우 뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
어느 부분이 다른 부분의 "위에" 있다고 언급하는 경우, 이는 바로 다른 부분의 위에 있을 수 있거나 그 사이에 다른 부분이 수반될 수 있다. 대조적으로 어느 부분이 다른 부분의 "바로 위에" 있다고 언급하는 경우, 그 사이에 다른 부분이 수반되지 않는다.
제1, 제2 및 제3 등의 용어들은 다양한 부분, 성분, 영역, 층 및/또는 섹션들을 설명하기 위해 사용되나 이들에 한정되지 않는다. 이들 용어들은 어느 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션을 다른 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션과 구별하기 위해서만 사용된다. 따라서, 이하에서 서술하는 제1 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션은 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 제2 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션으로 언급될 수 있다.
여기서 사용되는 전문 용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.
"아래", "위" 등의 상대적인 공간을 나타내는 용어는 도면에서 도시된 한 부분의 다른 부분에 대한 관계를 보다 쉽게 설명하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 용어들은 도면에서 의도한 의미와 함께 사용 중인 장치의 다른 의미나 동작을 포함하도록 의도된다. 예를 들면, 도면 중의 장치를 뒤집으면, 다른 부분들의 "아래"에 있는 것으로 설명된 어느 부분들은 다른 부분들의 "위"에 있는 것으로 설명된다. 따라서 "아래"라는 예시적인 용어는 위와 아래 방향을 전부 포함한다. 장치는 90˚ 회전 또는 다른 각도로 회전할 수 있고, 상대적인 공간을 나타내는 용어도 이에 따라서 해석된다.
다르게 정의하지는 않았지만, 여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련 기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 회전형 원통체 입체인쇄 시스템의 전체적인 구성을 개략적으로 나타낸 블록 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 회전형 원통체 입체인쇄 시스템(10)은, 원통체 공급장치(200), 데이터 저장장치(20), 원통체 이송장치(300), 원통체 회전장치(30), 원통체 입체 인쇄장치(400), 원통체 배출장치(500) 등을 포함할 수 있다.
원통체 공급장치(200)는 내부에 원통체(CB)가 순차적으로 적층되고, 적층된 원통체(CB)를 하나씩 원통체 입체 인쇄장치(400) 측으로 공급할 수 있다.
데이터 저장장치(20)는 원통체(CB)의 표면에 입체적으로 인쇄할 인쇄 데이터를 저장하거나, 외부로부터 인쇄 데이터를 수신할 수 있다. 이때, 인쇄 데이터는 비트맵(bitmap) 이미지, JPG 이미지, 벡터(Vector) 데이터 중 하나일 수 있다. 데이터 저장장치(20)는 외부로부터 인쇄 데이터를 수신하기 위한 접속 포트나 통신부를 구비할 수 있다.
원통체 이송장치(300)는 원통체 공급장치(200)로부터 공급된 원통체(CB)를 원통체 입체 인쇄장치(400)로 이송시킬 수 있다.
원통체 회전장치(30)는 이송되는 원통체(CB)의 이송을 정지시켜 고정하고, 인쇄 제어 신호에 따라 원통체(CB)를 횡방향 고정 상태로 전방향 또는 후방향으로 회전시킬 수 있다.
또한, 원통체 회전장치(30)는, 고정된 원통체(CB)를 인식하여 원통체(CB)의 지름을 측정하고, 측정된 지름과 인쇄 데이터에 근거해 원통체(CB)의 회전수를 산출하여, 인쇄 제어 신호에 따라 원통체(CB)를 횡방향 고정 상태로 회전시킬 수 있다.
또한, 원통체 회전장치(30)는 원통체(CB)의 지름과 인쇄 데이터의 상하(종방향) 범위에 따라 원통체(CB)의 회전 범위를 산출하여, 인쇄 제어 신호에 따라 원통체(CB)를 횡방향 고정 상태로 전방향 또는 후방향으로 회전시킬 수 있다.
원통체 입체 인쇄장치(400)는 원통체(CB)의 인쇄 동작 시, 원통체(CB)를 회전시키도록 하는 인쇄 제어 신호를 원통체 회전장치(30)에 전달하고, 원통체(CB)의 표면에 경화성 인쇄잉크를 분사하여 입체적으로 인쇄할 수 있다.
원통체 배출장치(500)는 입체적으로 인쇄된 원통체(CB)를 외부로 배출시킬 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 회전형 원통체 입체인쇄 시스템의 외관 형상을 나타낸 사시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 회전형 원통체 입체인쇄 시스템의 분해 사시도이며, 도 4는 본 발명에 따른 회전형 원통체 입체인쇄 시스템의 종단면도이고, 도 5는 본 발명에 따른 원통체 입체 인쇄 장치를 도시한 사시도 및 단면도이다.
본 발명에 따른 회전형 원통체 입체인쇄 시스템(10)은 원통형 용기의 표면에 입체적인 디자인 인쇄가 이루어질 수 있도록 함으로써 제품의 정보가 시각 뿐 만 아니라 터치할 때 느껴지는 촉감을 통해 전달될 수 있도록 한 것이다.
도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 회전형 원통체 입체인쇄 시스템(10)은 프린터 몸체(100), 원통체 공급장치(200), 원통체 이송장치(300), 원통체 입체 인쇄장치(400) 및 원통체 배출장치(500)를 포함할 수 있다.
프린터 몸체(100)는 원통체 공급장치(200), 원통체 이송장치(300), 원통체 입체 인쇄장치(400) 및 원통체 배출장치(500)가 안정되게 지지되도록 하는 가운데 프린팅 작업을 위한 원통체(CB)의 공급과 멈춤 및 배출이 순차적으로 이루어지도록 구성할 수 있다.
이러한 프린터 몸체(100)는 지지다리(111)를 갖는 바닥판(110)의 상부 일측에 제1모터 지지부(120)가 구비되고, 제1모터 지지부(120)와 대응되게 바닥판(110)의 상부 타측에 제1피동풀리 지지부(130)가 구비되어 후술하는 원통체 이송장치(300)의 제1모터(310)와 제1구동풀리(320)가 안정되게 지지되는 가운데 제1피동풀리(340)가 회전 가능하게 결합될 수 있다.
제1피동풀리 지지부(130)와 일정 간격 외측으로 이격되게 바닥판(110)의 상부에 제2모터 지지부(140)가 구비되고, 제2모터 지지부(140)와 대응되게 바닥판(110)의 상부에 제2피동풀리 지지부(150)가 구비되어 후술하는 원통체 배출장치(500)의 제2모터(510)와 제2구동풀리(520)가 안정되게 지지되는 가운데 제2피동풀리(540)가 회전 가능하게 결합될 수 있다.
제1피동풀리 지지부(130)에서 제1모터 지지부(120)를 향하여 일정 간격 내측으로 이격된 곳에 인쇄 지지부(160)가 구비될 수 있다.
원통체 공급장치(200)는 프린터 몸체(100)의 일측에 구비되어 원통체(CB)가 원통체 이송장치(300)를 향하여 순차적으로 이송, 공급되도록 하는 것으로, 외부로부터 원통체(CB)가 내부에 순차적으로 투입되어 적층되고, 적층된 상태에서 하나씩 공급되도록 할 수 있다.
원통체 공급장치(200)는 프린터 몸체(100)의 일측 상부에 내부가 비어 있는 형태를 갖는 덕트형 공급가이드(210)가 직립되게 구비될 수 있다.
덕트형 공급가이드(210)는 공급가이드 몸체(211)의 내부로 원통체(CB)가 수평 형태로 삽입되도록 하기 위한 방안으로 직사각 테두리 형태를 갖도록 형성되고, 공급가이드 몸체(211)의 상부에 원통체 투입구(212)가 확관되는 형태를 갖도록 구비될 수 있다.
공급가이드 몸체(211)는 하부에 원통체 배출구(213)가 오픈된 형태를 갖도록 구비된 것으로, 원통체 배출구(213)는 공급가이드 몸체(211)에 수평형태를 갖도록 하부에서 상부 또는 상부에서 하부로 배열되도록 삽입, 보관되는 다수 개의 원통체(CB) 중 최하단에 위치된 하나의 원통체(CB)만 외부로 배출되도록 할 수 있다.
이를 위해, 원통체 배출구(213)는 공급가이드 몸체(211)의 일측 직하단부(211')와 타측 직하단부(211")가 오픈된 형태를 갖도록 구비되고, 타측 직하단부(211")가 일측 직하단부(211') 보다 하부에서 상부를 향하여 높이(h) 만큼 더 오픈됨에 따라 후술하는 원통체 이송장치(300)의 제1이송벨트(330)에 의하여 배출되도록 구비될 수 있다.
원통체 이송장치(300)는 원통체 공급장치(200)의 하부에 일측이 위치되며, 타측이 원통체 입체 인쇄장치(400)의 하부까지 연장됨으로써 원통체 공급장치(200)로부터 공급된 원통체(CB)가 원통체 입체 인쇄장치(400)로 이송되도록 구비될 수 있다.
원통체 이송장치(300)는 제1모터(310), 제1구동풀리(320), 제1이송벨트(330) 및 제1피동풀리(340)를 포함할 수 있다. 제1모터(310)는 스텝 모터로 구비되어 미도시한 제어부의 제어에 따라 일정 각도로 회전 구동과 멈춤 구동이 반복되도록 구비될 수 있다. 이때 회전 구동과 멈춤 구동은 제1이송벨트(330)위에 안착된 원통체(CB)가 후술하는 원통체 입체 인쇄장치(400)의 원통체 픽업구동부(450)까지 이송되도록 하는데 필요한 이송거리에 일치되도록 할 수 있다. 제1모터(310)는 프린터 몸체(100)에 구비된 제1모터 지지부(120)에 안정되게 결합될 수 있다.
제1구동풀리(320)는 제1모터(310)의 구동량 또는 회전량에 일치되는 길이 만큼 제1이송벨트(330)의 정확한 이송량을 확보하기 위한 방안으로 슬립이 없는 타이밍 풀리를 포함할 수 있으며, 제1모터(310)의 제1모터축(311)에 억지끼워맞춤형태로 결합될 수 있다.
제1구동풀리(320)는 제1모터 지지부(120)에 대응되게 구비된 제1구동풀리지지부(170)에 회전 가능하게 결합되어 구동 과정에서 유동이 발생되는 것을 방지할 수 있다.
제1이송벨트(330)는 일측이 제1구동풀리(320)에 감겨지며, 타측이 제1피동풀리(340)에 감겨지도록 한 무한 벨트의 형태를 갖도록 형성된 것으로 외측에 만곡형태를 갖는 제1원통체 안착홈(331)이 일정 간격으로 배열되게 형성됨으로써 원통체 공급장치(200)로부터 공급된 원통체(CB)가 일정 간격이 유지된 가운데 이송 과정에서 유동이 발생되는 것을 방지할 수 있다.
제1피동풀리(340)는 프린터 몸체(100)에 구비된 제1피동풀리 지지부(130)에 회전 가능하게 결합되어 제1이송벨트(330)에 인장력이 작용되도록 하여 처짐현상이 발생되는 것을 방지할 수 있다. 이때, 제1구동풀리(320)와, 제1피동풀리(340) 및 제1이송벨트(330)는 타이밍 풀리와 타이밍 벨트를 포함할 수 있다. 이는 구동과정에서 슬립이 발생되는 것을 방지할 수 있도록 하기 위함이다.
원통체 입체 인쇄장치(400)는 원통체 이송장치(300)에 의하여 이송된 원통체(CB)의 표면에 경화성 인쇄잉크를 분사하여 입체적으로 인쇄할 수 있다.
원통체(CB)의 표면에는 인쇄잉크가 디자인을 따라 폴리젯(polyjet) 방식을 이용하여 적층되도록 할 수 있다. 이러한 적층방식은 후술하는 인쇄헤드(430)의 노즐(431)을 통해 광경화성 아크릴레이트 수지 잉크가 원통체(CB)의 표면으로 분사되도록 한 UV램프(432)의 UV(ultraviolet) 광원이 비추어지도록 함으로써 경화되는 과정의 반복을 통해 한층 한층 적층되어 입체적인 디자인 인쇄가 이루어질 수 있다. 이때, 인쇄헤드(430)에 의하여 입체적으로 인쇄되는 과정은 기본 비트맵(bitmap)과 벡터(vector) 데이터를 프린터 구동 프로그램에서 흑백의 그라데이션 단계로 바뀐 데이터를 그 수치의 0 ~ 100% 단계의 잉크 농도 값으로 한층 한층 적층함으로써 입체 형상을 얻을 수 있다.
사용자가 포토샵(Photoshop), 일러스트레이터(Illustrator) 등 그래픽 프로그램에서 디자인 작업을 한 후 디자인 데이터를 프린터로 전송하면, 프린터의 구동 프로그램에서 입체 형상의 인쇄 방식을 어떤 부분은 적층하고, 어떤 부분은 적층하지 않도록 구분을 하여, 컬러(Color)의 그레이스케일(Grayscal)의 0 ~ 100%의 단계에 의하여 잉크 농도를 자동 계산하고, 인쇄헤드(430)의 잉크 분사 방울의 량과 반복적 잉크 두께를 계산함으로써 입체의 두께를 계산 할 수 있게 된다.
이러한 원통체 입체 인쇄장치(400)는 인쇄지지프레임(410), 인쇄가이드(420), 인쇄헤드(430), 인쇄잉크 공급부(440) 및 원통체 픽업구동부(450)를 포함할 수 있다.
인쇄지지프레임(410)은 프린터 몸체(100)에 구비된 인쇄 지지부(160)에 하부가 결합되고, 인쇄지지프레임(410)에 인쇄가이드(420)가 구비될 수 있다.
인쇄가이드(420)에 인쇄헤드(430)가 슬라이드 왕복 이동되게 구비되어 원통체(CB)의 표면에 축방향 즉, 길이방향을 따라 하나의 라인씩 이동되는 과정에서 인쇄가 이루어질 수 있다.
인쇄헤드(430)에 인쇄잉크 공급부(440)가 구비되어 광경화성 아크릴레이트 수지 잉크가 공급되도록 할 수 있고, 잉크가 배출되는 노즐(431) 또는 공급구의 일측 또는 양측에 각각 UV램프(432)가 구비됨으로써 원통체(CB)의 표면으로 인쇄된 경화성 잉크가 신속하게 경화되도록 할 수 있다.
원통체 픽업구동부(450)는 제1이송벨트(330)에 의하여 이송된 원통체(CB)를 직상부로 픽업하여 구동할 수 있다. 이때, 원통체(CB)의 지름과 인쇄헤드(430)의 잉크 분사 속도, 분사 크기, 분사 위치를 자동으로 계산하고, 각각 원통체의 지름 계산에 따른 잉크 방울의 위치와 회전수를 자동으로 계산하는 프로그램에 의하여 원통체(CB)의 지름과 디자인 위치를 일치시켜 입체 디자인이 인쇄되도록 할 수 있다.
한편, 원통체(CB)의 평활도는 한번 회전시 다시 원상복귀의 위치가 변동 될 수 있으며, 사출 및 성형 용기의 평활도에 오차가 발생됨에 따라 인쇄를 할 때 원통체(CB)의 원점 복귀가 어렵게 될 수 있으나, 이때, 원통체(CB)가 원통체 픽업부(450)에 의하여 들어 올려 하단의 마찰계수가 제거됨으로써 원통체(CB)를 회전시키는 과정에서 과부하를 주지 않고, 정확한 회전수를 자동으로 계산하여 입체 인쇄가 이루어질 수 있다.
이러한 원통체 픽업구동부(450)는 픽업구동 프레임(451), 픽업구동홀(452), 픽업구동 가이드홀(453), 픽업구동체(454), 픽업구동 가이드핀(455), 픽업 작동부(456) 및 픽업구동 헤드(457)를 포함할 수 있다.
픽업구동 프레임(451)은 프린터 몸체(100)에 직립되도록 하부가 결합되고, 픽업구동홀(452)은 픽업구동 프레임(451)의 상부측으로 형성되어 픽업구동체(454)가 상하로 왕복 이동되도록 할 수 있다.
픽업구동 가이드홀(453)은 픽업구동홀(452)의 양측에 수직되게 구비된 것으로 픽업구동체(454)가 하부에서 상부로 이동됨과 동시에 내측 즉, 제1이송벨트(330)의 제1원통체 안착홈(331)에 안착된 원통체(CB)의 단부를 향하여 이동함으로써 후술하는 픽업구동 헤드(457)의 디스크형 압착부재(457-3)가 원통체(CB)의 단부에 가압된 후 원통체(CB)를 상부로 이동시켜 제1원통체 안착홈(331)으로부터 이격될 수 있게 하고, 픽업구동체(454)가 상부에서 하부로 이동됨과 동시에 외측 즉, 제1이송벨트(330)의 제1원통체 안착홈(331)에 입체적인 디자인이 인쇄된 원통체(CBP)가 안착되도록 한 후 픽업구동 헤드(457)의 디스크형 압착부재(457-3)가 원통체(CB)의 단부에서 이격되도록 할 수 있다.
픽업구동 가이드홀(453)은 픽업구동홀(452)의 하부에 외측으로 수직되는 형태를 갖는 픽업해제부(453-1)가 형성되고, 픽업해제부(453-1)의 상부에 내측 상부로 경사지게 형성된 픽업가압부(453-2)가 형성되며, 픽업가압부(453-2)의 상부에 내측 상부로 수직되게 형성된 픽업유지부(453-3)가 하나로 연결된 형태를 갖도록 구비할 수 있다.
픽업구동체(454)는 픽업구동홀(452)에 삽입된 것으로 내측으로 픽업구동 헤드(457)가 결합되고, 픽업구동체(454)의 양측 상,하부에 돌출되게 형성된 픽업구동 가이드핀(455)이 픽업구동 가이드홀(453)에 삽입되도록 할 수 있다.
픽업 작동부(456)는 픽업구동홀(452)의 하부와 픽업구동체(454)의 하부 사이에 구비됨으로써 후술할 회전 제어부(32)의 제어에 따라 픽업구동체(454)를 하부에서 상부 또는 상부에서 하부로 이동시킬 수 있게 된다.
픽업작동부(456)는 솔레노이드 실린더와 로드를 포함할 수 있으며, 이러한 구성 이외에 실린더 및 실린더 로드를 사용할 수 있다.
픽업구동 헤드(457)는 픽업구동체(454)에 구비된 것으로 픽업구동 모터(457-1), 픽업구동 모터(457-1)의 픽업구동 모터축(457-2)에 결합된 디스크형 압착부재(457-3)로 구비되어, 회전 제어부(32)의 제어에 따라 픽업구동 모터축(457-2)이 회전됨으로써 인쇄헤드(430)가 슬라이드 왕복 이동되어 원통체(CB)의 표면에 축방향 즉, 길이방향을 따라 하나의 라인에 인쇄가 이루어진 후 원통체(CB)를 축방향에 대하여 직각되는 방향으로 회전하여 하나의 라인을 이동시켜 인쇄가 이어지도록 할 수 있다. 이때, 픽업구동 모터(457-1)는 스텝 모터를 구비함에 따라 회전 제어부(32)의 제어에 따라 원통체(CB)가 정확한 방향으로 회전 이동하여 정밀한 인쇄가 이루어질 수 있다.
인쇄지지 프레임(410)은 하부가 개방된 찬넬형태를 갖도록 하고, 인쇄가이드(420)는 상하 2열의 가이드봉을 구비함으로써 충분한 강도가 유지될 수 있다.
원통체 배출장치(500)는 입체적으로 인쇄된 디자인을 갖는 원통체(CB)가 배출되도록 함으로써 이어지는 다른 원통체(CB)에 계속 인쇄작업이 이루어질 수 있도록 한 것으로 스텝 모터를 구비한 제2모터(510)의 제2모터축(511)에 제2구동풀리(520)가 결합되고, 제2구동풀리(520)에 제2이송벨트(530)의 일측이 감겨지며, 제2이송벨트(530)의 타측에 제2피동풀리(540)가 감겨지도록 할 수 있다.
프린터 몸체(100)에 제2모터 지지부(140)가 구비되고, 제2구동풀리(520)는 제2모터 지지부(140)에 대응되게 구비된 제2구동풀리 지지부(180)에 결합되며, 제2피동풀리(540)는 프린터 몸체(100)에 구비된 제2피동풀리 지지부(190)에 회전 가능하게 결합될 수 있다. 이때, 제2구동풀리(520)와 제2피동풀리(540) 및 제2이송벨트(530)는 타이밍 풀리와 타이밍 벨트를 구비할 수 있고, 제2이송벨트(530)는 표면에 만곡형태를 갖는 제2원통체 안착홈(531)이 일정 간격으로 반복되게 형성될 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 회전형 원통체 입체인쇄 시스템에서 원통체 회전 장치의 구성 예를 나타낸 도면이다.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 원통체 회전 장치(30)는, 픽업 구동부(450)와 측정부(31) 및 회전 제어부(32)를 포함할 수 있다.
여기서, 픽업 구동부(450)는 도 5에서 설명한 바와 같이 픽업구동 프레임(451), 픽업 구동홀(452), 픽업구동 가이드홀(453), 픽업 구동체(454), 픽업구동 가이드핀(455), 픽업 작동부(456), 픽업 구동헤드(457)를 포함할 수 있다.
또한, 픽업 구동헤드(457)는 도 5에 도시된 바와 같이 픽업구동 모터(457-1)와 픽업구동 모터축(457-2) 및 디스크형 압착부재(457-3)를 포함할 수 있다.
측정부(31)는 원통체(CB)의 지름 및 길이를 측정하는 것으로서, 이를 위해 제1 측정단자(31-1)와 제2 측정단자(31-2), 제3 측정단자(31-3) 및 제4 측정단자(31-4)를 구비할 수 있다.
예를 들면, 측정부(31)는 제1 측정단자(31-1)와 제2 측정단자(31-2) 간의 거리 또는 제3 측정단자(31-3)와 제4 측정단자(31-4) 간의 거리를 측정하여 원통체(CB)의 길이를 측정할 수 있다. 즉, 측정부(31)는 모터를 이용하여 회전 운동을 직선 운동으로 전환하여, 제1 측정단자(31-1)와 제2 측정단자(31-2)가 또는 제3 측정단자(31-3)와 제4 측정단자(31-4)가 원통체(CB)의 양쪽 끝단에 물릴 때까지 이동하여 양쪽 끝단에 물리는 순간 두 단자 간의 거리를 측정하는 것이다. 이때, 제1 측정단자(31-1) 및 제3 측정단자(31-3)는 동일하게 움직이고, 제2 측정단자(31-2) 및 제4 측정단자(31-4)가 동일하게 움직여 이동할 수 있다.
또한, 측정부(31)는 제1 측정단자(31-1)와 제3 측정단자(31-3) 간의 거리 또는 제2 측정단자(31-2)와 제4 측정단자(31-4) 간의 거리를 측정해 원통체(CB)의 지름을 측정할 수 있다.
따라서, 원통제 회전장치(30)는 원통체(CB)의 지름 데이터와 인쇄 데이터의 상하(종방향) 범위에 따라 원통체(CB)의 회전 범위를 산출하여, 인쇄 제어 신호에 따라 원통체(CB)를 횡방향 고정 상태로 전방향 또는 후방향으로 회전시킬 수 있다.
회전 제어부(32)는 측정된 원통체(CB)의 지름 및 길이에 따라 원통체 인쇄 장치(400)로부터 수신한 인쇄 제어 신호에 따라 횡방향 고정 상태인 원통체(CB)가 전방향 또는 후방향으로 회전하도록 픽업 구동부(450)의 동작을 제어한다.
또한, 원통체 회전장치(30)는 원통체(CB)의 길이를 측정하여, 측정된 길이 데이터를 원통체 입체 인쇄장치(400)에 전달할 수 있다. 즉, 원통체 회전장치(30)는 원통체(CB)의 지름을 측정하고 원통체(CB)의 길이를 측정하여 원통체 입체 인쇄장치(400)에 원통체(CB)의 지름 및 길이 데이터를 전달할 수 있다.
또한, 원통체 회전장치(30)는 인쇄 동작 전에 고정된 원통체(CB)의 높낮이 위치가 원통체 입체 인쇄장치(400)의 높낮이 위치와 동일하도록 고정된 원통체(CB)의 높낮이를 조절할 수 있다.
따라서, 원통체 입체 인쇄장치(400)는 원통체(CB)의 길이 데이터에 근거해 인쇄 데이터의 좌우(횡방향) 범위에 따라 원통체(CB)의 표면 상에서 인쇄 이동 범위를 설정하며, 설정된 인쇄 이동 범위에 따라 좌우로 이동하면서 원통체(CB)의 표면에 경화성 인쇄잉크를 분사하여 입체적으로 인쇄할 수 있다.
본 발명의 실시 예에서는 측정부(31)에 대해 도 6에 도시된 바와 같이 제1 측정단자(31-1)와 제2 측정단자(31-2), 제3 측정단자(31-3) 및 제4 측정단자(31-4)를 구비하는 것으로 예시하였으나, 여기에 한정되지 않고 원통체(CB)의 위치와 길이 등을 측정하기 위해 Vision 검출 센서를 구비하고, 이를 통해 원통체(CB)를 촬영하여 획득한 영상을 분석해 원통체(CB)의 위치와 지름 및 길이 등을 측정할 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 원통체 입체 인쇄장치의 내부 구성을 개략적으로 나타낸 블록 구성도이다.
도 1 내지 도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 원통체 입체 인쇄장치(400)는 인쇄헤드(430), 인쇄잉크 공급부(440), 원통체 픽업구동부(450), 입력부(710), 표시부(720) 및 인쇄 제어부(730)를 포함할 수 있다.
인쇄잉크 공급부(440)는 도 7에서 설명한 바와 같이 솔리드(Solid: S) 잉크와 화이트(White: W) 잉크, 검정(black: K) 잉크, 노랑(yellow) 잉크, 마젠타(magenta: M) 잉크, 시안(cyan: C) 잉크 등을 구비하고, 인쇄 제어부(730)의 인쇄 제어에 따라 이러한 경화성 아크릴레이트 수지 잉크를 공급할 수 있다.
인쇄헤드(430)는 도 5에서 설명한 바와 같이 노즐(431)을 통해 광경화성 아크릴레이트 수지 잉크를 원통체(CB)의 표면으로 분사할 수 있다.
인쇄 제어부(730)는 UV램프(432)를 통해 UV(ultraviolet) 광원이 분사된 잉크에 비추어지도록 함으로써 잉크가 경화되고, 경화되는 과정의 반복을 통해 한층 한층 적층되어 입체적인 인쇄가 이루어질 수 있다. 이때, 인쇄헤드(430)에 의하여 입체적으로 인쇄되는 과정은 기본 비트맵(bitmap)과 벡터(vector) 데이터를 프린터 구동 프로그램에서 흑백의 그라데이션 단계로 바뀐 데이터를 그 수치의 0 ~ 100% 단계의 잉크 농도 값으로 한층 한층 적층함으로써 입체 형상을 얻을 수 있다.
인쇄 제어부(730)는 그래픽 프로그램으로부터 디자인 데이터를 수신하면, 프린터 구동 프로그램을 통해 입체 형상의 인쇄 방식에 대해 어떤 부분은 적층하고, 어떤 부분은 적층하지 않도록 구분을 하여, 컬러(Color)의 그레이스케일(Grayscal)의 0 ~ 100%의 단계에 따라 잉크 농도를 계산하고, 인쇄헤드(430)의 잉크 분사 방울의 량과 반복적 잉크 두께를 계산함으로써 입체의 두께를 산출할 수 있다.
원통체 픽업구동부(450)는 인쇄 제어부(730)의 제어에 따라 원통체(CB)를 직상부로 픽업할 수 있다.
이때, 인쇄 제어부(730)는 측정부(31)를 통해 원통체(CB)의 지름과 길이를 측정하여, 인쇄헤드(430)의 잉크 분사 속도, 분사 크기, 분사 위치를 자동으로 계산할 수 있다. 따라서 인쇄 제어부(730)는 각각 원통체의 지름 계산에 따른 잉크 방울의 위치와 회전수를 자동으로 계산하고, 원통체(CB)의 지름과 길이에 따라 디자인 위치를 일치시켜 입체 디자인이 인쇄되도록 제어할 수 있다.
입력부(710)는 데이터를 입력받는 것으로서, 사용자로부터 인쇄 메뉴나 기능에 관한 데이터를 입력받거나, 원통체(CB)의 지름 데이터를 입력받을 수 있다.
표시부(720)는 인쇄 데이터의 인쇄 출력 상태나, 입력부(710)를 통해 입력받은 데이터를 화면 상에 표시하거나, 인쇄 데이터의 출력 메뉴를 디스플레이할 수 있다.
여기서, 원통체 입체 인쇄 장치(400)는 입력부(710)를 통해 원통체(CB)의 지름 데이터를 입력받아 원통체 회전장치(30)에 전달할 수 있다.
또한, 원통체 입체 인쇄 장치(400)는 원통체(CB)의 지름의 크기에 따른 헤드 분사 높이를 자동으로 조정해 가면서 원통체(CB)의 표면에 경화성 인쇄잉크를 분사하여 입체적으로 인쇄할 수 있다.
그리고, 원통체 입체 인쇄장치(400)는 원통체(CB)의 지름의 크기에 따른 헤드 분사 높이를 자동으로 조정해 가면서 원통체(CB)의 표면에 경화성 인쇄잉크를 분사하여 입체적으로 인쇄하되, 원통체(CB)의 표면에 인쇄 데이터에 따라 제1층을 인쇄하고 제1층의 상부에 제2층을 인쇄하며, 제2층의 상부에 제3층을 인쇄하여 다수의 계층이 생성되는 경우, 원통체(CB)의 경사진 이동 관로를 타고 미끄러지면서 낮은 계층으로 낙하 이동하면서 경화성 인쇄잉크를 분사해 입체적으로 인쇄할 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 회전형 원통체 입체 인쇄 방법을 설명하기 위한 동작 흐름도를 나타낸 도면이고, 도 9는 본 발명에 따른 회전형 원통체 입체 인쇄 시스템에 있어서 원통체 입체 인쇄장치에 의하여 원통체 표면에 입체 디자인 인쇄가 이루어지는 상태를 도시한 사시도 및 단면도이며, 도 10은 본 발명에 따른 원통체 입체 인쇄 시스템에 의하여 원통체 표면에 입체 디자인 인쇄가 이루어지고, 배출되는 상태를 전체적으로 도시한 사시도이다.
도 1 내지 도 10을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 회전형 원통체 입체인쇄 시스템(10)은, 원통체 입체 인쇄장치(400)가 데이터 저장장치(20)로부터 인쇄 데이터를 읽어온다(S810).
여기서, 데이터 저장장치(20)는 외부에 있는 그래픽 관련 장치로부터 전송받은 3차원 이미지 데이터 또는 3차원 벡터 데이터를 저장하고 있다.
이어, 원통체 공급장치(200)는 원통체(CB)를 순차적으로 공급한다(S820).
즉, 원통체 공급장치(200)는 내부가 비어 있는 형태를 갖는 덕트형 공급가이드(210)를 따라 공급가이드 몸체(211)의 내부로 원통체(CB)가 수평 형태로 삽입되어 적층되어 있다가 인쇄 동작 시에 상부에서 하부로 배열된 다수 개의 원통체(CB) 중 최하단에 위치된 하나의 원통체(CB)만 외부로 배출시키는 것이다.
공급가이드 몸체(211)는 하부에 원통체 배출구(213)가 오픈된 형태를 갖도록 구비되고, 원통체 배출구(213)는 공급가이드 몸체(211)에 수평형태를 갖도록 하부에서 상부 또는 상부에서 하부로 배열되도록 삽입, 보관되는 형태로 형성될 수 있다.
이어, 원통체 이송장치(300)가 원통체 공급장치(200)에서 공급된 원통체(CB)를 원통체 입체 인쇄장치(400)로 이송시킨다(S830).
즉, 원통체 이송장치(300)는 인쇄 제어부(730)의 제어에 따라 제1모터(310)가 구동되면, 제1구동풀리(320)와 제1피동풀리(340)에 연결된 제1이송벨트(330)의 이송이 시작되고, 제1이송벨트(330)의 상부에 형성된 제1원통체 안착홈(331)이 원통체 공급장치(200)인 공급가이드 몸체(211)의 하부를 통과함과 동시에 자중에 의하여 제1이송벨트(330)의 상부 표면에 맞닿아 있는 원통체(CB)가 제1원통체 안착홈(331)에 안착된 상태에서 원통체 배출구(213)를 통해 배출되게 되며, 이러한 과정의 반복을 통해 제1이송벨트(330)의 윗면에 형성된 모든 제1원통체 안착홈(331)에 원통체(CB)가 안착된 상태가 유지될 수 있다.
이어, 원통체 회전장치(30)가 원통체 이송장치(300)를 통해 이송되는 원통체(CB)를 정지시켜 고정한다(S840).
이때, 원통체 회전장치(30)는, 고정된 원통체(CB)를 인식하여 측정부(31)를 통해 원통체(CB)의 지름을 측정하고, 측정된 지름과 인쇄 데이터에 근거해 원통체(CB)의 회전수를 산출할 수 있다.
또한, 원통체 회전장치(30)는 측정부(31)를 통해 원통체(CB)의 길이를 측정하고, 측정된 길이 데이터를 원통체 입체 인쇄장치(400)에 전달할 수 있다.
또한, 원통체 회전장치(30)는 인쇄 동작 전에 고정된 원통체(CB)의 높낮이 위치가 원통체 입체 인쇄장치(400)의 높낮이 위치와 동일하도록 원통체(CB)의 고정된 높낮이를 조절할 수 있다.
또한, 원통체 회전장치(30)는 원통체(CB)의 지름을 측정하고 원통체(CB)의 길이를 측정하여 지름 및 길이 데이터를 원통체 입체 인쇄장치(400)에 전달할 수 있다.
또한, 원통체 입체 인쇄장치(400)는, 입력부(710)를 통해 원통체(CB)의 지름 데이터를 입력받아 원통체 회전장치(30)에 전달할 수 있다.
이어, 원통체 입체 인쇄장치(400)는 원통체(CB)를 회전시키도록 하는 인쇄 제어 신호를 원통체 회전장치(30)에 전달하고, 원통체(CB)의 표면에 경화성 인쇄잉크를 분사하여 입체적인 인쇄를 시작한다(S850).
또한, 원통체 입체 인쇄장치(400)는 원통체(CB)의 길이 데이터에 근거해 인쇄 데이터의 좌우(횡방향) 범위에 따라 원통체(CB)의 표면 상에서 인쇄 이동 범위를 설정하며, 설정된 인쇄 이동 범위에 따라 좌우로 이동하면서 원통체(CB)의 표면에 경화성 인쇄잉크를 분사할 수 있다.
또한, 원통체 입체 인쇄장치(400)는 원통체(CB)의 지름의 크기에 따른 헤드 분사 높이를 자동으로 조정해 가면서 원통체(CB)의 표면에 경화성 인쇄잉크를 분사할 수 있다.
이어, 원통체 회전장치(30)는 인쇄 제어 신호에 따라 원통체(CB)를 회전시킨다(S860).
즉, 원통체 회전장치(30)는, 원통체(CB)의 지름과 인쇄 데이터의 상하(종방향) 범위에 따라 원통체(CB)의 회전 범위를 산출하여, 인쇄 제어 신호에 따라 원통체(CB)를 전방향 또는 후방향으로 회전시킬 수 있다.
또한, 원통체 회전장치(30)는 사용자로부터 입력받은 원통체(CB)의 지름 데이터와 인쇄 데이터의 상하(종방향) 범위에 따라 원통체(CB)의 회전 범위를 산출하여, 인쇄 제어 신호에 따라 원통체(CB)를 전방향 또는 후방향으로 회전시킬 수 있다.
이어, 원통체 입체 인쇄장치(400)는 회전되는 원통체(CB)의 표면에 경화성 인쇄잉크를 분사하여 입체적으로 인쇄한다(S870).
즉, 원통체 입체 인쇄장치(400)는, 원통체(CB)의 지름의 크기에 따른 헤드 분사 높이를 자동으로 조정해 가면서 도 9에 도시된 바와 같이 원통체(CB)의 표면에 경화성 인쇄잉크를 분사하여 입체적으로 인쇄할 수 있다.
이때, 원통체 입체 인쇄장치(400)는, 원통체(CB)의 표면에 인쇄 데이터에 따라 제1층을 인쇄하고 제1층의 상부에 제2층을 인쇄하며, 제2층의 상부에 제3층을 인쇄하여 다수의 계층이 생성되는 경우, 원통체(CB)의 경사진 이동 관로를 타고 미끄러지면서 낮은 계층으로 낙하 이동하면서 경화성 인쇄잉크를 분사해 입체적으로 인쇄할 수 있다.
원통체 입체 인쇄장치(400)는, 인쇄 제어부(730)의 제어에 따라 원통체 픽업 구동부(450)의 픽업 작동부(456)가 작동됨과 동시에 픽업구동체(454)가 상부를 향하여 이동하게 되며, 이때 픽업구동체(454)의 양측에 형성된 각각의 픽업 구동 가이드핀(455)은 픽업 구동 가이드홀(453)의 하부에 위치된 픽업해제부(453-1)로부터 상부에 형성된 픽업가압부(453-2)를 통과하는 과정에서 도 5의 일점쇄선으로 도시된 바와 같이, 픽업 구동 모터축(457-2)에 구비된 압착부재(457-3)가 제1이송벨트(330)의 제1원통체 안착홈(331)에 안착된 원통체(CB)의 양측을 가압시키게 되고, 이어 픽업 구동 가이드핀(455)이 픽업 유지부(453-3)로 이동됨과 동시에 원통체(CB)가 제1원통체 안착홈(331)으로부터 이격된 상태가 유지될 수 있다.
다음, 원통체 입체 인쇄장치(400)는 인쇄 제어부(730)의 제어에 따라 픽업 구동모터(457)가 구동되어 프로그램된 인쇄 초기의 위치에 원통체(CB)가 위치되도록 한 후 이어 인쇄헤드(430)가 인쇄 가이드(420)를 따라 이동하면서 인쇄잉크 공급부(440)로부터 공급된 잉크가 노즐(431)을 통해 원통체(CB)의 표면에 분사되면서 인쇄가 이루어지고, 이어 UV램프(432)에 의하여 경화될 수 있다. 이때, 인쇄가 여러층 반복되고, UV램프(432)에 의하여 경화됨에 따라 입체감을 갖게 된다.
다음, 픽업 구동모터(457-1)의 픽업 구동모터축(457-2)이 일정 각도로 회전하여 멈춤과 동시에 이어지는 작업이 계속 반복됨으로써 도 9에 도시된 바와 같은 원통체(CB)의 표면에 입체적인 디자인이 인쇄된 것을 얻을 수 있다.
이어, 원통체 배출장치(500)는 입체적으로 인쇄된 원통체(CB)를 외부로 배출시킨다(S880).
즉, 원통체 배출장치(500)는 입체적으로 인쇄된 디자인을 갖는 원통체(CB)가 배출되도록 함으로써 이어지는 다른 원통체(CB)에 계속 인쇄작업이 이루어지도록 한다.
원통체 배출장치(500)는, 스텝 모터를 구비한 제2모터(510)의 제2모터축(511)에 제2구동풀리(520)가 결합되고, 제2구동풀리(520)에 제2이송벨트(530)의 일측이 감겨지며, 제2이송벨트(530)의 타측에 제2피동풀리(540)가 감겨지도록 할 수 있다. 프린터 몸체(100)에 제2모터 지지부(140)가 구비되고, 제2구동풀리(520)는 제2모터 지지부(140)에 대응되게 구비된 제2구동풀리 지지부(180)에 결합되며, 제2피동풀리(540)는 프린터 몸체(100)에 구비된 제2피동풀리 지지부(190)에 회전 가능하게 결합될 수 있다.
이때, 제2구동풀리(520)와 제2피동풀리(540) 및 제2이송벨트(530)는 타이밍 풀리와 타이밍 벨트를 구비할 수 있고, 제2이송벨트(530)는 표면에 만곡형태를 갖는 제2원통체 안착홈(531)이 일정 간격으로 반복되게 형성될 수 있다.
다음, 원통체 배출부(500)의 제2이송벨트(530)의 제2원통체 안착홈(531)에 원통체(CBP)가 안착된 상태에서 제2모터(510) 및 제2구동풀리(520)에 의하여 제2이송벨트(530)가 이동되는 과정의 반복을 통해 원통체(CBP)가 배출될 수 있다.
전술한 바와 같은 과정으로 하나의 원통체(CB)에 인쇄가 마무리되면, 픽업작동부(456)의 역동작을 통해 압착부재(457-3)에 압착된 원통체(CB)가 하부로 이동하여 제1이송벨트(330)의 제1원통체 안착홈(331)에 안착되도록 하고, 이어 제1이송벨트(330)가 길이 방향으로 이동하여 멈춤과 동시에 이어지는 다른 원통체(CB)에 입체적인 인쇄가 이루어질 수 있다.
전술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 원통 형태를 갖는 원통체를 회전시키면서 원통체의 표면에 경화성 잉크를 반복적으로 분사하여 경화 및 적층되도록 함으로써 원통체의 표면에 입체적인 인쇄가 가능하고, 사용자가 표면을 터치할 때 촉감을 느낄 수 있고, 촉감을 통해 제품 정보가 신속하게 전달될 수 있도록 하는, 회전형 원통체 입체인쇄 시스템 및 방법을 실현할 수 있다.
본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있으므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10 : 회전형 원통체 입체인쇄 시스템 20 : 데이터 저장장치
30 : 원통체 회전장치 31 : 측정부
32 : 회전 제어부 31-1 : 제1 측정단자
31-2 : 제2 측정단자 31-3 : 제3 측정단자
31-4 : 제4 측정단자 100 : 프린터 몸체
110 : 바닥판 120 : 제1모터 지지부
130 : 제1 피동풀리 지지부 140 : 제2모터 지지부
150 : 제2 피동풀리 지지부 160 : 인쇄 지지부
200 : 원통체 공급장치 210 : 공급가이드
211 : 공급가이드 몸체 212 : 원통체 투입구
213 : 원통체 배출구 300 : 원통체 이송장치
310 : 제1모터 320 : 제1구동풀리
330 : 제1이송벨트 340 : 제1피동풀리
400 : 원통체 입체 인쇄장치 410 : 인쇄지지프레임
420 : 인쇄가이드 430 : 인쇄헤드
440 : 인쇄잉크 공급부 450 : 원통체 픽업구동부
451 : 픽업구동 프레임 452 : 픽업구동홀
453 : 픽업구동 가이드홀 454 : 픽업구동체
455 : 픽업구동 가이드핀 456 : 픽업 작동부
500 : 원통체 배출장치 510 : 제2모터
520 : 제2구동풀리 530 : 제2이송벨트
540 : 제2피동풀리 453-1 : 픽업해제부
453-2 : 픽업가압부 453-3 : 픽업유지부
710 : 입력부 720 : 표시부
730 : 인쇄 제어부

Claims (7)

  1. 내부에 원통체(CB)가 순차적으로 적층되고, 적층된 원통체(CB)를 하나씩 공급하는 원통체 공급장치;
    상기 원통체(CB)의 표면에 입체적으로 인쇄할 인쇄 데이터를 저장하거나, 외부로부터 수신하기 위한 데이터 저장장치;
    상기 원통체 공급장치로부터 공급된 원통체(CB)를 이송시키는 원통체 이송장치;
    상기 이송되는 원통체(CB)의 이송을 정지시켜 고정하고, 인쇄 제어 신호에 따라 상기 원통체(CB)를 회전시키는 원통체 회전장치;
    상기 원통체(CB)의 인쇄 동작 시, 상기 원통체(CB)를 회전시키도록 하는 상기 인쇄 제어 신호를 상기 원통체 회전장치에 전달하고, 상기 원통체(CB)의 표면에 경화성 인쇄잉크를 분사하여 입체적으로 인쇄하는 원통체 입체 인쇄장치; 및
    상기 입체적으로 인쇄된 원통체(CB)를 배출시키는 원통체 배출장치;
    를 포함하는 회전형 원통체 입체인쇄 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 원통체 회전장치는, 상기 고정된 원통체(CB)를 인식하여 상기 원통체(CB)의 지름을 측정하고, 측정된 지름과 상기 인쇄 데이터에 근거해 상기 원통체(CB)의 회전수를 산출하여, 상기 인쇄 제어 신호에 따라 상기 원통체(CB)를 회전시키며, 상기 원통체(CB)의 지름과 상기 인쇄 데이터의 상하(종방향) 범위에 따라 상기 원통체(CB)의 회전 범위를 산출하여, 상기 인쇄 제어 신호에 따라 상기 원통체(CB)를 고정 상태로 전방향 또는 후방향으로 회전시키는,
    회전형 원통체 입체인쇄 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 원통체 입체 인쇄장치는 상기 원통체(CB)의 지름 데이터를 입력받아 상기 원통체 회전장치에 전달하고, 상기 원통체(CB)의 길이를 측정하여, 측정된 길이 데이터를 상기 원통체 입체 인쇄장치에 전달하며,
    상기 원통체 회전장치는 상기 전달받은 원통체(CB)의 지름 데이터와 상기 인쇄 데이터의 상하(종방향) 범위에 따라 상기 원통체(CB)의 회전 범위를 산출하여, 상기 인쇄 제어 신호에 따라 상기 원통체(CB)를 고정 상태로 전방향 또는 후방향으로 회전시키며,
    상기 원통체 입체 인쇄장치는 상기 원통체(CB)의 길이 데이터에 근거해 상기 인쇄 데이터의 좌우(횡방향) 범위에 따라 상기 원통체(CB)의 표면 상에서 인쇄 이동 범위를 설정하며, 설정된 인쇄 이동 범위에 따라 좌우로 이동하면서 상기 원통체(CB)의 표면에 경화성 인쇄잉크를 분사하여 입체적으로 인쇄하는
    회전형 원통체 입체인쇄 시스템.
  4. (a) 원통체 입체 인쇄장치가 데이터 저장장치로부터 인쇄 데이터를 읽어오는 단계;
    (b) 원통체 공급장치가 원통체(CB)를 순차적으로 공급하는 단계;
    (c) 원통체 이송장치 상기 공급된 원통체(CB)를 이송시키는 단계;
    (d) 원통체 회전장치가 상기 이송되는 원통체(CB)를 정지시켜 고정하는 단계;
    (e) 상기 원통체 입체 인쇄장치가 상기 원통체(CB)를 회전시키도록 하는 인쇄 제어 신호를 상기 원통체 회전장치에 전달하고, 상기 원통체(CB)의 표면에 경화성 인쇄잉크를 분사하는 단계;
    (f) 상기 원통체 회전장치가 상기 인쇄 제어 신호에 따라 상기 원통체(CB)를 회전시키는 단계;
    (g) 상기 원통체 입체 인쇄장치가 상기 회전되는 원통체(CB)의 표면에 경화성 인쇄잉크를 분사하여 입체적으로 인쇄하는 단계; 및
    (h) 원통체 배출장치가 상기 입체적으로 인쇄된 원통체(CB)를 배출시키는 단계;
    를 포함하는 회전형 원통체 입체인쇄 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 (d) 단계에서 상기 원통체 회전장치는, 상기 고정된 원통체(CB)를 인식하여 상기 원통체(CB)의 지름을 측정하고, 측정된 지름과 상기 인쇄 데이터에 근거해 상기 원통체(CB)의 회전수를 산출하며,
    상기 (f) 단계에서 상기 원통체 회전장치는, 상기 원통체(CB)의 지름과 상기 인쇄 데이터의 상하(종방향) 범위에 따라 상기 원통체(CB)의 회전 범위를 산출하여, 상기 인쇄 제어 신호에 따라 상기 원통체(CB)를 전방향 또는 후방향으로 회전시키는, 회전형 원통체 입체인쇄 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 (d) 단계에서 상기 원통체 회전장치는 상기 원통체(CB)의 길이를 측정하여, 측정된 길이 데이터를 상기 원통체 입체 인쇄장치에 전달하고,
    상기 (e) 단계에서 상기 원통체 입체 인쇄장치는 상기 원통체(CB)의 길이 데이터에 근거해 상기 인쇄 데이터의 좌우(횡방향) 범위에 따라 상기 원통체(CB)의 표면 상에서 인쇄 이동 범위를 설정하며, 설정된 인쇄 이동 범위에 따라 좌우로 이동하면서 상기 원통체(CB)의 표면에 경화성 인쇄잉크를 분사하는, 회전형 원통체 입체인쇄 방법.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 (g) 단계에서 상기 원통체 입체 인쇄장치는, 상기 원통체(CB)의 지름의 크기에 따른 헤드 분사 높이를 자동으로 조정해 가면서 상기 원통체(CB)의 표면에 경화성 인쇄잉크를 분사하여 입체적으로 인쇄하되,
    상기 원통체(CB)의 표면에 상기 인쇄 데이터에 따라 제1층을 인쇄하고 상기 제1층의 상부에 제2층을 인쇄하며, 상기 제2층의 상부에 제3층을 인쇄하여 다수의 계층이 생성되는 경우, 상기 원통체(CB)의 경사진 이동 관로를 타고 미끄러지면서 낮은 계층으로 낙하 이동하면서 경화성 인쇄잉크를 분사해 입체적으로 인쇄하는, 회전형 원통체 입체인쇄 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101768890B1 (ko) 2015-09-24 2017-08-17 주식회사 영진하이텍 3차원 프린터용 컬러구현 노즐

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101768890B1 (ko) 2015-09-24 2017-08-17 주식회사 영진하이텍 3차원 프린터용 컬러구현 노즐

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