(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジング；
ハウジング内に配置され、インク供給部と連結されるノズル；
ハウジング内に配置され、電源が印加される時に磁場を発生させるための第１コイル；
ハウジング内に配置され、ノズル組立体の断面図においてノズルおよび第１コイルを囲むように配置され、電源が印加される時に磁場を発生させるものの、磁場の有効領域および磁場の強度のうち少なくとも一つが第１コイルと異なる第２コイル；および
ハウジングの内部に位置するかハウジングの外部に露出するように、ノズル、第１および第２コイルをそれぞれ昇降させるための昇降部を含む、ノズル組立体。
【請求項２】
第２コイルは磁場の有効領域および磁場の強度のうち少なくとも一つが第１コイルより大きいように設けられた、請求項１に記載のノズル組立体。
【請求項３】
第２コイルは第１コイルより長さおよび直径が大きい、請求項１または２に記載のノズル組立体。
【請求項４】
ノズル組立体を制御するための制御部をさらに含み、
制御部はハウジングの外部にノズルが露出した時、インクが外部に吐出されるように制御し、ハウジングの外部に第１コイルが露出時に第１コイルに電源が供給されるように制御する、請求項１から３のいずれか一項に記載のノズル組立体。
【請求項５】
制御部は第１コイルがハウジングの外部に露出時、ノズルおよび第２コイルをハウジングの内部に位置させるように設けられた、請求項４に記載のノズル組立体。
【請求項６】
制御部は第２コイルがハウジングの外部に露出時、ノズルおよび第１コイルをハウジングの内部に位置させるように設けられた、請求項５に記載のノズル組立体。
【請求項７】
制御部は、第１および第２コイルに加えられる電流の強度、供給時間、および周波数を調節するように設けられた、請求項４から６のいずれか一項に記載のノズル組立体。
【請求項８】
ハウジングの内部に複数個のノズルを具備する、請求項１から７のいずれか一項に記載のノズル組立体。
【請求項９】
ノズル組立体；
ノズル組立体にインクを供給するように設けられたインク供給部；
ノズル組立体を移動させるための移送部；
ノズル組立体に電源を供給するための電源供給部；および
ノズル組立体、インクの供給流量、電源供給部および移送部をそれぞれ制御するための制御部を含み、
ノズル組立体は、ハウジング；
ハウジング内に配置され、インク供給部と連結されるノズル；
ハウジング内に配置され、電源が印加される時に磁場を発生させるための第１コイル；
ハウジング内に配置され、ノズル組立体の断面図においてノズルおよび第１コイルを囲むように配置され、電源が印加される時に磁場を発生させるものの、磁場の有効領域および磁場の強度のうち少なくとも一つが第１コイルと異なる第２コイル；および
ハウジングの内部に位置するかハウジングの外部に露出するように、ノズル、第１および第２コイルをそれぞれ昇降させるための昇降部を含む、３Ｄプリンタ。
【請求項１０】
制御部はノズルを通じてインクをベース部側に吐出し、第１コイルを通じてインクに一次的に磁場を印加し、第２コイルを通じてインクに２次的に磁場を印加するように設けられた、請求項９に記載の３Ｄプリンタ。
【請求項１１】
第２コイルは磁場の有効領域および磁場の強度のうち少なくとも一つが第１コイルより大きいように設けられた、請求項９または１０に記載の３Ｄプリンタ。
【請求項１２】
第２コイルは第１コイルより長さおよび直径が大きい、請求項１１に記載の３Ｄプリンタ。
【請求項１３】
制御部はハウジングの外部にノズルが露出した時、インクが外部に吐出されるように制御し、ハウジングの外部に第１コイルが露出時に第１コイルに電源が供給されるように制御する、請求項９から１２のいずれか一項に記載の３Ｄプリンタ。
【請求項１４】
制御部は第１コイルがハウジングの外部に露出時、ノズルおよび第２コイルをハウジングの内部に位置させるように設けられた、請求項１３に記載の３Ｄプリンタ。
【請求項１５】
制御部は第２コイルがハウジングの外部に露出時、ノズルおよび第１コイルをハウジングの内部に位置させるように設けられた、請求項１３に記載の３Ｄプリンタ。
【請求項１６】
制御部は第１および第２コイルのうち一つのコイルに電源を供給する場合、残りのコイルに電源を供給しないように設けられた、請求項１４または請求項１５に記載の３Ｄプリンタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はノズル組立体およびこれを含む３Ｄプリンタに関するものである。
【０００２】
本出願は２０１７年４月２６日付韓国特許出願第１０−２０１７−００５３５０５号に基づいた優先権の利益を主張し、該当韓国特許出願の文献に開示されたすべての内容は本明細書の一部として含まれる。
【背景技術】
【０００３】
３Ｄプリンタは対象を立体的に出力するプリンタであって、インクの材料によって多様な印刷方式を有する。
【０００４】
３Ｄプリンティング方法で代表される積層工程方式は、ＦＤＭ、ＳＬＡ、ＳＬＳおよびこれらの変形された形態で進行されている。
【０００５】
積層工程方式の材料のうち、金属や金属を含むインクの場合、時間が長くかかり、装備の体積が大きく、高価である。
【０００６】
最近印刷および硬化の工程を効率的に遂行できるノズル組立体に対する要求が増加している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、印刷、仮硬化、および硬化の工程を効率的に遂行できるノズル組立体およびこれを含む３Ｄプリンタを提供することを解決しようとする課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記した課題を解決するために、本発明の一側面によると、ハウジング、ハウジング内に配置され、インク供給部と連結されるノズル、ハウジング内に配置され、電源が印加される時に磁場を発生させるための第１コイル、ハウジング内に配置され、ノズルおよび第１コイルを囲むように配置され、電源が印加される時に磁場を発生させるものの、磁場の有効領域および磁場の強度のうち少なくとも一つが第１コイルと他の第２コイル、およびハウジングの内部に位置するかハウジングの外部に露出するように、ノズル、第１および第２コイルをそれぞれ昇降させるための昇降部を含むノズル組立体が提供される。
【０００９】
また、本発明の他の側面によると、ノズル組立体、ノズル組立体にインクを供給するように設けられたインク供給部、ノズル組立体を移動させるための移送部、ノズル組立体に電源を供給するための電源供給部およびノズル組立体、インクの供給流量、電源供給部および移送部をそれぞれ制御するための制御部を含む３Ｄプリンタが提供される。
【００１０】
ここでノズル組立体は、ハウジング、ハウジング内に配置され、インク供給部と連結されるノズル、ハウジング内に配置され、電源が印加される時に磁場を発生させるための第１コイル、ハウジング内に配置され、ノズルおよび第１コイルを囲むように配置され、電源が印加される時に磁場を発生させるものの、磁場の有効領域および磁場の強度のうち少なくとも一つが第１コイルと他の第２コイル、およびハウジングの内部に位置するかハウジングの外部に露出するように、ノズル、第１および第２コイルをそれぞれ昇降させるための昇降部を含む。
【発明の効果】
【００１１】
以上で詳察した通り、本発明の少なくとも一実施例と関連したノズル組立体およびこれを含む３Ｄプリンタは次のような効果を有する。
【００１２】
ノズル、小型コイル、大型コイルが一つのハウジング内に収容されているためコンパクトな構造を有し、印刷、仮硬化、および硬化工程を効率的に遂行できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施例と関連したノズル組立体を示す概念図。
【図２】本発明の一実施例と３Ｄプリンタを示す構成図。
【図３】ノズル組立体の断面を概略的に示す図面。
【図４】ノズルを利用した印刷工程を説明するための概念図。
【図５】第１コイルを利用した１次硬化工程を説明するための概念図。
【図６】第２コイルを利用した２次硬化工程を説明するための概念図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の一実施例に係るノズル組立体およびこれを含む３Ｄプリンタを添付された図面を参照して詳細に説明する。
【００１５】
また、図面符号にかかわらず、同一または対応する構成要素は同一または類似する参照番号を付してこれに対する重複説明は省略し、説明の便宜のために図示された各構成部材の大きさおよび形状は誇張または縮小され得る。
【００１６】
図１は本発明の一実施例と関連したノズル組立体１０を示す概念図であり、図２は本発明の一実施例と３Ｄプリンタ１を示す構成図であり、また、図３はノズル組立体の断面を概略的に示す図面である。
【００１７】
また、図４はノズル１１を利用した印刷工程を説明するための概念図であり、図５は第１コイル１２を利用した１次硬化工程を説明するための概念図であり、図６は第２コイル１４を利用した２次硬化工程を説明するための概念図である。
【００１８】
本発明の一実施例と関連した３Ｄプリンタ１はノズル組立体１０を含む。
【００１９】
図１および図２を参照すると、本発明の一実施例と関連した３Ｄプリンタ１はノズル組立体１０、ノズル組立体１０にインクを供給するように設けられたインク供給部３０、ノズル組立体１０を移動させるための移送部５０、およびノズル組立体１０に電源を供給するための電源供給部４０を含む。また、３Ｄプリンタ１はノズル組立体１０、インクの供給流量、電源供給部４０および移送部５０をそれぞれ制御するための制御部２０を含む。また、３Ｄプリンタ１はノズル組立体１０から吐出されたインクが搭載されるベース部２を含むことができる。
【００２０】
ノズル組立体１０は、ハウジング１５、ノズル１１、第１コイル１２、第２コイル１４および昇降部１３を含む。
【００２１】
また、インク供給部３０はノズル組立体１０のノズル１１と連結され得、インク供給部３０にはインクが貯蔵され得る。また、前記インクはナノ磁性体を含むことができ、ナノ磁性体は金属粒子、金属酸化物、または合金粒子を含むことができる。例えば、インクは熱硬化性樹脂インクでもよく、熱硬化性セラミックインクでもよい。また、熱硬化性樹脂インクは粘度が５０，０００〜１５０，０００ｃｐであり得、ナノ磁性体５ｗｔ％を含むことができる。また、熱硬化性セラミックインクは粘度が５，０００〜５０，０００ｃｐであり得、ナノ磁性体５ｗｔ％およびアルミナ粒子４０〜８０ｗｔ％を含むことができる。
【００２２】
図１を参照すると、ノズル組立体１０はハウジング１５、ハウジング１５内に配置され、インク供給部３０と連結されるノズル１１およびハウジング１５内に配置され、電源供給部４０から電源が印加される時に磁場を発生させるための第１コイル１２を含む。また、ノズル組立体１０はハウジング１５内に配置され、ノズル１１および第１コイル１２を囲むように配置され、電源が印加される時に磁場を発生させるものの、磁場の有効領域および磁場の強度のうち少なくとも一つが第１コイル１２と他の第２コイル１４を含む。また、ノズル組立体１０はハウジング１５の内部に位置するかハウジング１５の外部に露出するように、ノズル１１、第１および第２コイル１２、１４をそれぞれ昇降させるための昇降部１３を含む。
【００２３】
第２コイル１４は磁場の有効領域および磁場の強度のうち少なくとも一つが第１コイル１２より大きいように設けられ得る。また、第２コイル１４は第１コイル１２より長さおよび直径が大きくてもよい。
【００２４】
第１および第２コイル１２、１４はベース部２に搭載されたインクＳに集束電磁場（ｆｏｃｕｓｅｄ  ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ  ｆｉｅｌｄ）を形成するように設けられ得る。また、第１および第２コイル１２、１４はそれぞれ一つ以上のコイル構造体を含むことができる。ここで前記コイル構造体は、円形、多角形、螺旋形などの多様な構造を有することができる。また、コイル構造体の形状、個数およびコイル構造体間の配列は多様に決定され得る。例えば、コイル構造体は、円筒状、または螺旋状を有することができる。また、コイル構造体は、円形または四角コイルの形状を有することができる。
【００２５】
また、ノズル組立体１０で、作動前のノズル１１と第１および第２コイル１２、１４はいずれもハウジング１５の内部に位置した状態であり、ノズル１１、第１および第２コイル１２、１４のうち少なくとも一つが、作動のためにハウジング１５の外部に露出時に残りはハウジング１５の内部に位置することになる。すなわち、インクの吐出およびインクの硬化はハウジング１５の外部に露出した状態のノズル１１と第１および第２コイル１２、１４を通じて個別的に行われる。
【００２６】
具体的には、制御部２０はノズル組立体の制御を遂行し、制御部２０はハウジング１５の外部にノズル１１が露出した時、インクが外部に吐出されるように制御し、ハウジング１５の外部に第１コイル１２が露出時に第１コイル１２に電源が供給されるように制御することができる。また、制御部２０は第１コイル１２がハウジング１５の外部に露出時、ノズル１１および第２コイル１４をハウジング１５の内部に位置させるように設けられ得る。また、制御部２０は第２コイル１４がハウジング１５の外部に露出時、ノズル１１および第１コイル１２をハウジングの内部に位置させるように設けられ得る。また、制御部２０は第１および第２コイル１２、１４のうち一つのコイルに電源を供給する場合、残りのコイルに電源を供給しないように設けられる。
【００２７】
また、制御部２０は、第１および第２コイル１２、１４に加えられる電流の強度、供給時間、および周波数を調節するように設けられ得る。
【００２８】
また、制御部２０はノズル１１を通じてインクＳをベース部２側に吐出し、第１コイル１２を通じてインクＳに一次的に磁場を印加し、第２コイル１４を通じてインクに２次的に磁場を印加するように設けられる。
【００２９】
第１コイル１２はインクの１次硬化（仮硬化）を担当し、第２コイル１４は１次硬化されたインクの２次硬化を担当することになる。
【００３０】
一方、第２コイル１４は第１コイル１２に比べて相対的に大型のコイルであって、微細パターンを形成する途中（ある程度構造物が積層された後）または積層が完了した後から作動を開始して、全体的に目標とする硬化となるように磁場を印加する機能を遂行する。また、図５を参照すると、仮硬化はインクの成分が完全に硬化するのではなく、パターンが崩れずに一定に維持される程度の硬化を意味する。図５において、第１コイル１２によりＳ１は仮硬化されたインクを示し、Ｓ２は仮硬化されていないインクを示す。また、仮硬化状態で積層されると、積層の界面に活性化が残っているため、２次コイルによる２次硬化時、単独コイルの完全硬化よりは接触面での強度特性が改善される。一方、図６で、Ｓ３は仮硬化が完了したインクを示す。
【００３１】
例えば、第１コイル１２は狭い面積の構造体の硬化に利用され得、磁場の強度は１ｍＴ〜４０ｍＴであり得、磁場の有効領域は１０μｍ〜５００μｍであり得る。また、第２コイル１４は広い面積の構造体の硬化に利用され得、磁場の強度は３０ｍＴ〜２００ｍＴであり得、磁場の有効領域は１０ｍｍ〜１０００ｍｍであり得る。
【００３２】
また、移送部７０はノズル組立体１０を多様な軸方向（ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸）に移動させることができ、ベース部１０とノズル組立体１０の間の間隔を調節するように設けられ得る。例えば、前記ノズル組立体１０はベース部２に対して昇降可能に設けられ得る。
【００３３】
また、電源供給部６０は、例えば、周波数が１００ｋＨｚ〜１ＧＨｚであり、電流が５Ａ〜５００Ａである電源を第１および第２コイル１２、１４に個別的に供給することができる。また、前記電源供給部６０は異なる強度の磁場が発生するように第１および第２コイル１２、２２に異なる強度の電源を供給することができる。
【００３４】
一方、図３は図１に図示されたノズル組立体１０を水平方向に切開した状態の断面の形状を示し、ノズル組立体１０には単一のノズル１１が備えられてもよく、複数個のノズル１１−１、１１−２が備えられてもよい。
【００３５】
前述した本発明の好ましい実施例は例示の目的のために開示されたものであって、本発明に対する通常の知識を有する当業者であれば、本発明の思想と範囲内で多様な修正、変更、付加が可能であり、このような修正、変更および付加は下記の特許請求の範囲に属するものと見なすべきである。
【００３６】
本発明の少なくとも一実施例と関連したノズル組立体およびこれを含む３Ｄプリンタは、印刷、仮硬化、および硬化の工程を効率的に遂行できる。
【図１】
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【図２】
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【図３（ａ）】
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【図３（ｂ）】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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