KR101682883B1 - 3차원 프린터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 3차원 프린터에 관한 것이다. 본 발명의 제1 실시예에 따른 3차원 프린터는, 출력물에 대한 복수의 단면 이미지 각각에 대응하는 광(光)을 순차적으로 조사하는 광원부와, 상기 광원부의 상부에 배치되며, 상기 광원부로부터 조사되는 광에 의해 경화되는 광경화 수지가 수용되는 수지 저장부 및 상기 수지 저장부의 상부에 배치되며, 상기 광원부로부터 조사되는 광에 의해 상기 복수의 단면 이미지 각각에 대응하는 상기 광경화 수지가 순차적으로 경화되도록, 상기 복수의 단면 이미지 각각에 대응하는 광에 의해 경화된 상기 광경화 수지를 순차적으로 상부 방향으로 이동시키는 수지 이동부를 포함하며, 상기 광원부는, 상기 수지 저장부의 하부를 향해 수평 방향으로 조사된 제1 광을 상기 수지 저장부를 향해 수직 방향으로 반사시켜 제2 광을 조사하는 것을 특징으로 한다.

Description

3차원 프린터{3D printer}

본 발명은 3차원 프린터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 광을 집적 조사하는 방식의 3차원 프린터에 비해 전체 크기를 소형화할 수 있고, 출력 안정성을 향상시킬 수 있는 3차원 프린터에 관한 것이다.

일반적으로, 3차원 프린터(3D printer)는 미리 입력한 설계도에 따라 3차원 공간 내에서 입체 물품을 만드는 장치로서, 1984년 미국에서 처음 개발되었으나, 그 동안 3차원 프린터나 그 소재가 너무 비싸 극히 제한된 용도에만 사용되다가, 최근에는 3차원 프린터는 3차원 설계도에 따라 입체 형상을 단시간 내에 제작할 수 있다는 특성으로 인해 그 적용 분야가 점차 늘어가고 있는 실정이다.

이러한 3차원 프린터는 3차원 입체 물품을 형성하는 방법에 따라, SLA 방식 (StereoLithography Apparatus), SLS 방식 (Slective Laser Sintering), FDM 방식 (Fused Deposition Modeling), DLP 방식 (Digital Light Processing) 등 다양한 방식으로 구분될 수 있다.

이 중, DLP 방식은 액체 상태의 광 경화성 수지에 프로젝터(Digital Light Projector)에서 투사되는 빛을 제작하고자 하는 모양으로 투사하여 경화한 후에, 계속 적층하여 출력물을 제작하는 방식이다. 이러한 DLP 방식은 액체 상태의 광경화 수지를 재료로 하고 광경화 현상을 이용한다는 점에서 SLA 방식과 유사하다고 볼 수 있으나, SLA 방식은 레이저를 이용하여 단면층의 형태를 그려내야 하는 반면, DLP 방식의 경우는 프로젝터가 단면층 전체를 한번에 조사하는 방식이라는 점에서 차이가 있다.

그러나, 종래의 DLP 방식의 3차원 프린터는 수지 저장조에 프로젝터가 광을 직접 조사하는 구조이므로, 프로젝터의 크기에 따라 3차원 프린터의 전체 크기가 증가한다는 문제점이 있었다. 또한, 기존의 프로젝터는 수지 저장조에 투사되는 빛의 투사 거리(초점 거리)를 조절하기 위해 렌즈의 위치를 조절하기에 어려움이 있었고, 이 역시 빛의 투사 거리의 증가로 인해 3차원 프린터의 전체 크기가 증가하는 것은 물론, 단위 면적당 투사되는 빛의 양이 상대적으로 적어 출력물의 해상도가 저하된다 문제점도 있었다.

또한, 3차원 프린터는 수지 저장조에 경화되는 출력물의 경화면 상태를 수시로 확인해야 할 필요가 있으나, 이를 위해 3차원 프린터의 출력을 일시 정지하고 확인하는 등의 불편함이 있었다. 또한, 수지 저장조에 수용된 광경화 수지의 온도가 일정하지 않아 출력 안정성에 문제가 발생하여 출력물의 품질이 저하된다는 문제점이 있었다.

한편, 일반적으로 3차원 프린터는 출력물의 해상도를 높이기 위해 최종 출력물의 표면에 잔존하는 광경화 수지, 세척 후 잔여물 등을 처리하기 위한 후경화 작업을 수행해야 하는데, 이를 위해서는 3차원 프린터와는 별도로 고가의 후경화 장치를 구비해야만 했으므로, 비용 부담이 크다는 문제점도 있었다.

따라서, 광을 집적 조사하는 방식의 3차원 프린터에 비해 전체 크기를 소형화할 수 있고, 출력 안정성을 향상시킬 수 있는 3차원 프린터가 요구된다.

본 발명은 상기한 문제점을 개선하기 위해 발명된 것으로, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 수지 저장부의 하부를 향해 수평 방향으로 조사된 제1 광을 수지 저장부를 향해 수직 방향으로 반사시켜 제2 광을 조사하도록 광원부를 구성함으로써, 광을 집적 조사하는 방식의 3차원 프린터에 비해 전체 크기를 소형화할 수 있는 3차원 프린터를 제공하는 것이다.

본 발명의 기술적 과제는 이상에서 언급한 것들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제는 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 제1 실시예에 따른 3차원 프린터는, 출력물에 대한 복수의 단면 이미지 각각에 대응하는 광(光)을 순차적으로 조사하는 광원부와, 상기 광원부의 상부에 배치되며, 상기 광원부로부터 조사되는 광에 의해 경화되는 광경화 수지가 수용되는 수지 저장부 및 상기 수지 저장부의 상부에 배치되며, 상기 광원부로부터 조사되는 광에 의해 상기 복수의 단면 이미지 각각에 대응하는 상기 광경화 수지가 순차적으로 경화되도록, 상기 복수의 단면 이미지 각각에 대응하는 광에 의해 경화된 상기 광경화 수지를 순차적으로 상부 방향으로 이동시키는 수지 이동부를 포함하며, 상기 광원부는, 상기 수지 저장부의 하부를 향해 수평 방향으로 조사된 제1 광을 상기 수지 저장부를 향해 수직 방향으로 반사시켜 제2 광을 조사하는 것을 특징으로 한다.

이 때, 상기 광원부는, 내부에 제1 수용 공간이 형성되며, 상기 수지 저장부의 하부를 향하는 제1 측에 제1 개구부가 형성되고, 제2 측에 제2 개구부가 형성된 램프 케이스와, 상기 제1 수용 공간에 배치되며, 상기 제1 개구부를 통해 상기 제1 광을 조사하는 램프와, 상기 수지 저장부의 하부에 배치되며, 상기 램프로부터 조사되는 상기 제1 광을 상기 수지 저장부를 향해 수직 방향으로 반사시켜 상기 제2 광을 조사하는 렌즈부 및 상기 제2 개구부에 연통하도록 상기 램프 케이스에 결합되며, 외부로부터 공기를 유입시키는 제1 송풍 팬을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이 때, 상기 렌즈부는, 상기 수지 저장부를 향해 상기 제2 광을 조사하는 렌즈와, 상기 렌즈가 상기 수지 저장부를 향하는 방향으로 왕복 이동 가능하도록 내부에 상기 렌즈를 수용하는 제1 렌즈 케이스 및 상기 제1 렌즈 케이스가 상기 수지 저장부를 향하는 방향으로 왕복 이동 가능하고 상기 제2 광의 축을 중심으로 회전 가능하도록 내부에 상기 제1 렌즈 케이스를 수용하며, 상기 제1 광을 상기 제2 광으로 반사시키는 제2 렌즈 케이스를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또는, 상기 렌즈부는, 상기 제1 렌즈 케이스와 상기 제2 렌즈 케이스의 사이에 배치되며, 상기 수지 저장부에 대한 상기 렌즈의 투사 거리를 조절하기 위한 간격 조절 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 광원부는, 상기 렌즈부의 상부에서 이동 가능 또는 회전 가능하게 배치되며, 상기 렌즈부로부터 조사되는 광을 차단하는 렌즈 가리개를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 수지 저장부는, 상기 광원부의 상부에 배치되며, 내부에 상기 광경화 수지가 수용되는 수지 저장조 및 상기 수지 저장조의 일측에 배치되며, 상기 수지 저장조로 상기 광경화 수지를 공급하는 수지 공급부를 포함하며, 상기 수지 저장조는, 상기 광경화 수지가 상기 광원부로부터 조사되는 광에 의해 상기 광경화 수지가 경화된 경화면이 형성되는 경화면 형성판과, 상기 광원부로부터 조사되는 광이 투과되도록 상하로 관통되고, 상기 경화면 형성판이 결합될 때에 상기 광경화 수지가 수용되는 제2 수용 공간이 형성되는 형성판 지지체 및 상기 형성판 지지체의 양 측을 고정하기 위한 제1 고정 부재 및 제2 고정 부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이 때, 상기 제1 고정 부재는 상기 형성판 지지체의 높이를 조절하도록 상기 형성판 지지체의 일측에 탈부착 가능하게 결합되고, 상기 제2 고정 부재는 상기 형성판 지지체가 상기 제1 고정 부재에 의해 높이가 조절된 상태에서 상기 경화면 형성판이 수평 상태를 유지하도록 상기 형성판 지지체의 타측을 고정하는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 수지 이동부는, 상기 광원부로부터 조사되는 광에 의해 상기 복수의 단면 이미지 각각에 대응하여 경화된 상기 광경화 수지가 하부에 순차적으로 적층되어 상기 출력물이 형성되는 출력물 형성부와, 상기 출력물 형성부가 결합되도록 상하로 관통된 수용 홈이 형성된 지지판과, 상기 지지판으로부터 수직하게 연장 형성되어 제3 수용 공간을 형성하는 복수의 격벽을 구비하는 출력물 지지부 및 회전 구동력을 발생시키는 구동 모터와, 상기 출력물 지지부와 상기 구동 모터에 연결되며 상기 구동 모터로부터 회전 구동력을 전달 받아 상기 출력물 지지부를 상하로 이동시키는 동력 전달 부재를 구비하는 상하 구동부를 포함하며, 상기 구동 모터는 상기 출력물 지지부가 상부 방향으로 이동할 때에 상기 제3 수용 공간에 수용되는 것을 특징으로 한다.

이 때, 상기 출력물 형성부는, 하부면에 경화된 상기 광경화 수지가 순차적으로 적층되는 수지 부착판과, 하부에 상기 수지 부착판이 결합되고, 일측에 상기 수용 홈 또는 상기 복수의 격벽 중 어느 하나에 형성된 고정 홈에 삽입 결합되는 삽입 돌기가 형성된 부착판 지지체와, 상기 삽입 돌기가 상기 고정 홈에 삽입 결합되어 상기 부착판 지지체의 일측이 지지된 상태에서, 상기 부착판 지지체의 타측을 상기 출력물 지지부에 결합시키는 체결 부재 및 상기 부착판 지지체와 상기 출력물 지지부의 사이에 배치되며, 상기 체결 부재에 의해 상기 부착판 지지체의 타측이 상기 출력물 지지부에 결합될 때에 상기 부착판 지지체에 탄성력을 제공하는 탄성 부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 제2 실시예에 따른 3차원 프린터는, 상기 램프 케이스의 제3 측에 형성된 제3 개구부와 인접하게 배치되며, 상기 램프로부터 상기 제1 개구부를 통해 조사되는 상기 제1 광을 제외한 제3 광에 의해 내부에 수용된 상기 출력물을 경화시키는 후경화부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 제3 실시예에 따른 3차원 프린터는, 상기 램프 케이스의 제4 측에 형성된 제4 개구부와 인접하게 배치되며, 상기 제1 송풍 팬에 의해 상기 제1 수용 공간에 유입되어 상기 램프에 의해 가열된 공기를 이용하여 상기 수지 저장부의 온도를 일정하게 유지시키는 온도 유지부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

이 때, 상기 온도 유지부는, 상기 램프 케이스의 제4 측에 형성된 제4 개구부에 연통하도록 상기 램프 케이스에 결합되며, 상기 램프에 의해 가열된 공기를 상기 램프 케이스로부터 유입시키는 제2 송풍 팬과, 상기 제2 송풍 팬에 결합되며, 내부에 상기 제2 송풍 팬에 의해 유입되는 가열된 공기를 상기 수지 저장부로 공급하기 위한 열 유입로가 형성된 열 이동부 및 상기 열 이동부와 연통하도록 상기 수지 저장부의 상부에 배치되며, 상기 열 유입로를 통해 유입되는 가열된 공기를 상기 수지 저장부로 공급하기 위한 열 공급로가 형성된 열 공급부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

본 발명의 실시예들에 따른 3차원 프린터에 따르면, 수지 저장부의 하부를 향해 수평 방향으로 조사된 제1 광을 수지 저장부를 향해 수직 방향으로 반사시켜 제2 광을 조사하도록 광원부를 구성함으로써, 광을 집적 조사하는 방식의 3차원 프린터에 비해 전체 크기를 소형화할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예들에 따른 3차원 프린터에 따르면, 광원부의 렌즈부는 제1 렌즈 케이스 및 제2 렌즈 케이스를 이용하여 렌즈의 높이 및 각도를 조절함으로써, 수지 저장부에 대한 렌즈의 투사 거리를 용이하게 조절할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예들에 따른 3차원 프린터에 따르면, 광원부의 렌즈부는 간격 조절 부재를 이용하여 투사 거리를 단축시킴으로써, 동일한 출력 크기에서 광원부에 대한 수지 저장부의 높이를 낮출 수 있으므로 3차원 프린터의 전체 크기를 소형화시키고, 출력물의 평면 해상도를 증가시킬 수 있으므로 전체 출력 시간을 단축시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예들에 따른 3차원 프린터에 따르면, 광원부와 인접한 후경화실을 구비하여 다른 출력물의 출력 작업이 진행되는 동안 이미 출력이 완료된 출력물을 후경화실에 넣어 추가적인 자외선 조사를 통해 후경화 작업을 동시에 수행함으로써, 별도의 후경화 장치를 추가로 구매할 필요가 없으므로 전체 비용을 절감할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예들에 따른 3차원 프린터에 따르면, 광원부와 인접하게 배치되어 수지 저장부로 가열된 공기를 제공하는 온도 유지부를 구비하여 수지 저장조에 수용된 광경화 수지 및 경화면 형성판의 온도를 일정하게 유지함으로써, 3차원 프린터는 출력물의 출력을 보다 안정적으로 수행할 수 있다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 3차원 프린터의 구조를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 3차원 프린터의 구조를 개략적으로 나타내는 측면도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 3차원 프린터를 구성하는 광원부의 구조를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 3차원 프린터를 구성하는 광원부의 구조를 개략적으로 나타내는 측면도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 3차원 프린터의 광원부를 구성하는 렌즈부의 일 예를 나타내는 분해 사시도이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 3차원 프린터의 광원부를 구성하는 렌즈부의 다른 예를 나타내는 분해 사시도이다.
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 3차원 프린터를 구성하는 수지 저장부의 구조를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 8은 본 발명의 제1 실시예에 따른 3차원 프린터의 수지 저장부를 구성하는 수지 저장조의 구조를 개략적으로 나타내는 분해 사시도이다.
도 9는 본 발명의 제1 실시예에 따른 3차원 프린터를 구성하는 수지 이동부의 구조를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 10은 본 발명의 제1 실시예에 따른 3차원 프린터의 수지 이동부를 구성하는 출력물 형성부와 출력물 지지부의 구조를 나타내는 분해 사시도이다.
도 11은 본 발명의 제1 실시예에 따른 3차원 프린터를 구성하는 수지 이동부의 동작을 나타내는 도면이다.
도 12는 본 발명의 제2 실시예에 따른 3차원 프린터의 구조를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 13은 본 발명의 제2 실시예에 따른 3차원 프린터를 구성하는 후경화부의 구조를 개략적으로 나타내는 측면도이다.
도 14는 본 발명의 제3 실시예에 따른 3차원 프린터의 구조를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 15는 본 발명의 제3 실시예에 따른 3차원 프린터를 구성하는 온도 유지부의 구조를 개략적으로 나타내는 분해 사시도이다.
도 16은 본 발명의 제3 실시예에 따른 3차원 프린터를 구성하는 온도 유지부의 구조를 개략적으로 나타내는 정면도이다.
도 17은 본 발명의 제3 실시예에 따른 3차원 프린터를 구성하는 온도 유지부의 구조를 개략적으로 나타내는 측면도이다.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

실시예를 설명함에 있어서 본 발명이 속하는 기술 분야에 익히 알려져 있고 본 발명과 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 발명의 요지를 흐리지 않고 더욱 명확히 전달하기 위함이다.

마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다. 또한, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다. 각 도면에서 동일한 또는 대응하는 구성요소에는 동일한 참조 번호를 부여하였다.

또한, 장치 또는 요소 방향(예를 들어 "전(front)", "후(back)", "위(up)", "아래(down)", "상(top)", "하(bottom)", "좌(left)", "우(right)", "횡(lateral)")등과 같은 용어들에 관하여 본원에 사용된 표현 및 술어는 단지 본 발명의 설명을 단순화하기 위해 사용되고, 관련된 장치 또는 요소가 단순히 특정 방향을 가져야 함을 나타내거나 의미하지 않는다는 것을 알 수 있을 것이다.

이하, 본 발명의 실시예들에 의하여 3차원 프린터를 설명하기 위한 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 3차원 프린터의 구조를 개략적으로 나타내는 사시도이고, 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 3차원 프린터의 구조를 개략적으로 나타내는 측면도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 3차원 프린터(1)는 광원부(100), 수지 저장부(200) 및 수지 이동부(300)를 포함하여 구성될 수 있다.

광원부(100)는 출력물(도시되지 않음)에 대한 복수의 단면 이미지 각각에 대응하는 광(光)을 순차적으로 조사할 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 광원부(100)는 하우징(10)의 내부 중 베이스판(20)의 하부에 배치되며, 상부 방향으로 광을 조사할 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 광원부(100)는 수지 저장부(200)의 하부를 향해 수평 방향으로 조사된 제1 광(L1)을 수지 저장부(200)를 향해 수직 방향으로 반사시켜 제2 광(L2)을 조사할 수 있다. 광원부(100)의 구체적인 구조에 대해서는 도 3 내지 도 5를 참조하여 자세히 설명하기로 한다.

수지 저장부(200)는 광원부(100)의 상부에 배치되며, 광원부(100)로부터 조사되는 광에 의해 경화되는 광경화 수지(도시되지 않음)가 수용될 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 수지 저장부(200)는 하우징(10)의 내부 중 베이스판(20)의 상단에 결합될 수 있다. 수지 저장부(200)의 구체적인 구조에 대해서는 도 7 및 도 8을 참조하여 자세히 설명하기로 한다.

수지 이동부(300)는 수지 저장부(200)의 상부에 배치되며, 광원부(100)로부터 조사되는 광에 의해 복수의 단면 이미지 각각에 대응하는 광경화 수지가 순차적으로 경화되도록, 복수의 단면 이미지 각각에 대응하는 광에 의해 경화된 광경화 수지를 순차적으로 상부 방향으로 이동시킬 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 수지 이동부(300)는 하우징(10)의 내부 중 베이스판(20)의 하부에 배치되며, 광원부(100)로부터 조사되는 광에 의해 광경화 수지가 경화되는 시간에 동기화하여, 경화된 광경화 수지를 일정 높이만큼 상부 방향으로 이동시킬 수 있다. 수지 이동부(300)의 구체적인 구조에 대해서는 도 9 내지 도 11을 참조하여 자세히 설명하기로 한다.

이하, 도 3 내지 도 6을 참조하여, 본 발명의 제1 실시예에 따른 3차원 프린터(1)를 구성하는 광원부(100)의 구조를 자세히 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 3차원 프린터를 구성하는 광원부의 구조를 개략적으로 나타내는 사시도이고, 도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 3차원 프린터를 구성하는 광원부의 구조를 개략적으로 나타내는 측면도이다.

도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 광원부(100)는 램프 케이스(110), 램프(120), 렌즈부(130) 및 제1 송풍 팬(140)을 포함하여 구성될 수 있다.

램프 케이스(110)는 내부에 제1 수용 공간(111)이 형성되며, 수지 저장부(200)의 하부를 향하는 제1 측(도 4의 우측)에 제1 개구부(112)가 형성되고, 제1 개구부(112)가 형성되지 않은 제2 측(도 4의 아래측)에 제2 개구부(113)가 형성될 수 있다.

램프(120)는 램프 케이스(110)의 제1 수용 공간(111)에 배치되며, 제1 측에 형성된 제1 개구부(112)를 통해 제1 광(L1)을 조사할 수 있다. 이러한 램프(120)는 광경화 수지와 반응하여 광경화 수지를 경화시키는 자외선(UV) 파장대의 고출력 광원인 자외선 램프(120)(UV 램프)를 사용할 수 있다.

렌즈부(130)는 수지 저장부(200)의 하부, 보다 정확하게는, 램프 케이스(110)의 제1 개구부(112)와 인접한 위치에 배치되며, 램프(120)로부터 조사되는 제1 광(L1)을 제공 받아 수지 저장부(200)를 향해 수직 방향으로 반사시켜 제2 광(L2)을 조사할 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 3차원 프린터(1)의 광원부(100)는 수지 저장부(200)의 하부를 향해 수평 방향으로 조사된 제1 광(L1)을 수지 저장부(200)를 향해 수직 방향으로 반사시켜 제2 광(L2)을 조사하도록 구성함으로써, 광을 집적 조사하는 방식의 3차원 프린터에 비해 전체 크기(높이)를 소형화할 수 있다.

도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 3차원 프린터의 광원부를 구성하는 렌즈부의 일 예를 나타내는 분해 사시도이고, 도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 3차원 프린터의 광원부를 구성하는 렌즈부의 다른 예를 나타내는 분해 사시도이다.

일 예로, 도 5에 도시된 바와 같이, 렌즈부(130)는 렌즈(131), 제1 렌즈 케이스(132) 및 제2 렌즈 케이스(133)를 포함하여 구성될 수 있다.

렌즈(131)는 수지 저장부(200)를 향해 제2 광(L2)을 조사할 수 있다. 또한, 제1 렌즈 케이스(132)는 렌즈(131)가 수지 저장부(200)를 향하는 방향으로 왕복 이동 가능하도록 내부에 렌즈(131)를 수용할 수 있다. 이 때, 제1 렌즈 케이스(132)는 내부에 형성된 수용 공간(132a)에 렌즈(131)가 수용된 상태에서, 렌즈(131)의 높이가 결정되면 고정 부재(132b)에 의해 렌즈(131)의 위치가 고정될 수 있다.

제2 렌즈 케이스(133)는 제1 렌즈 케이스(132)가 수지 저장부(200)를 향하는 방향으로 왕복 이동 가능하고 제2 광(L2)의 축을 중심으로 회전 가능하도록 내부에 제1 렌즈 케이스(132)를 수용하며, 제1 광(L1)을 제2 광(L2)으로 반사시킬 수 있다. 이 때, 제2 렌즈 케이스(133)는 내부에 형성된 수용 공간(133a)에 제1 렌즈 케이스(132)가 수용된 상태에서, 제1 렌즈 케이스(132)의 높이 및 각도가 결정되면 고정 부재(133b)에 의해 제1 렌즈 케이스(132)의 위치가 고정될 수 있다. 이 때, 고정 부재(1330b)는 제2 렌즈 케이스(133)에 형성된 경사홈(133c)과, 제1 렌즈 케이스(132)에 형성된 경사홈(132c)를 통해 제1 렌즈 케이스(132)의 높이 및 각도를 조절한 후 고정될 수 있다.

이와 같이, 광원부(100)의 렌즈부(130)는 제1 렌즈 케이스(132)와 제2 렌즈 케이스(133)를 이용하여 렌즈(131)의 높이 및 각도를 조절함으로써, 수지 저장부(200)에 대한 렌즈(131)의 투사 거리를 용이하게 조절할 수 있다.

다른 예로, 도 6에 도시된 바와 같이, 렌즈부(130)는 렌즈(131), 제1 렌즈 케이스(132), 제2 렌즈 케이스(133) 이외에 간격 조절 부재(134)를 더 포함하여 구성될 수 있다. 간격 조절 부재(134)는 제1 렌즈 케이스(132)와 제2 렌즈 케이스(133)의 사이에 배치되며, 수지 저장부(200)에 대한 렌즈(131)의 투사 거리를 조절(보다 정확하게는, 투사 거리의 단축)하는 역할을 수행할 수 있다.

일반적으로 광경화식 3차원 프린터는 출력물의 해상도를 높이기 위해서는 광경화 수지에 투사되는 이미지의 해상도가 높아야 하고, 출력 시간의 단축을 위해서는 광경화 수지에 조사되는 광의 강도가 높고 양이 많아야 한다. 즉, 광경화 수지의 경화는 광의 파장, 세기, 양, 조사 시간 등에 따라 영향을 받으므로, 투사 거리를 단축시켜 단위 면적에 도달하는 빛의 양을 증가시키면 각각의 경화면을 형성하는 시간이 단축되고 이로써 전체 출력 시간을 단축시킬 수 있다.

이와 같이, 광원부(100)의 렌즈부(130)는 간격 조절 부재(134)를 이용하여 투사 거리를 단축시킴으로써, 동일한 출력 크기에서 광원부(100)에 대한 수지 저장부(200)의 높이를 낮출 수 있으므로 3차원 프린터(1)의 전체 크기를 소형화시킬 수 있다. 또한, 광원부(100)의 렌즈부(130)는 동일한 출력 크기에서 출력물의 평면 해상도를 증가시킬 수 있으므로, 전체 출력 시간을 단축시킬 수 있다.

다시, 도 3 및 도 4를 참조하면, 제1 송풍 팬(140)은 램프 케이스(110)의 제2 개구부(113)에 연통하도록 램프 케이스(110)에 결합되며, 외부로부터 공기를 유입시켜 램프(120)의 온도가 미리 설정된 범위를 유지하도록 할 수 있다.

한편, 도 4에 도시된 바와 같이, 광원부(100)는 렌즈부(130)의 상부에서 이동 가능 또는 회전 가능하게 배치되며, 렌즈부(130)로부터 조사되는 광을 차단하는 렌즈 가리개(150)를 더 포함할 수도 있다. 이러한 렌즈 가리개(150)는 출력을 진행하지 않거나, 출력 도중 잠시 광을 차단해야 하는 경우, 빛에 민감한 광경화 수지의 변질을 차단하는 역할을 수행할 수 있다. 도 4에서는 렌즈 가리개(150)가 렌즈부(130)의 상부에서 회전 가능하게 배치된 예를 도시하고 있으나, 이에 한정되지 않으며, 당업자에 의해 얼마든지 변경 가능하다.

이하, 도 7 및 도 8을 참조하여, 본 발명의 제1 실시예에 따른 3차원 프린터(1)를 구성하는 수지 저장부(200)의 구조를 자세히 설명하기로 한다.

도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 3차원 프린터를 구성하는 수지 저장부의 구조를 개략적으로 나타내는 사시도이고, 도 8은 본 발명의 제1 실시예에 따른 3차원 프린터의 수지 저장부를 구성하는 수지 저장조의 구조를 개략적으로 나타내는 분해 사시도이다.

도 7에 도시된 바와 같이, 수지 저장부(200)는 크게 수지 저장조(210)와 수지 공급부(220)를 포함하여 구성될 수 있다. 수지 저장조(210)는 광원부(100)의 상부에 배치되며, 내부에 광경화 수지가 수용되고, 수지 공급부(220)는 수지 저장조(210)의 일측에 배치되며, 수지 저장조(210)로 광경화 수지를 공급할 수 있다.

도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 수지 저장조(210)는 경화면 형성판(211), 형성판 지지체(212), 제1 고정 부재(213) 및 제2 고정 부재(214)를 포함하여 구성될 수 있다.

경화면 형성판(211)은 대략 얇은 판상 형태를 가지고, 광경화 수지가 광원부(100)로부터 조사되는 광에 의해 광경화 수지가 경화된 경화면이 형성될 수 있다. 이러한 경화면 형성판(211)은 표면에 이형 소재가 도포되고 투명한 재질로 이루어지고, 출력 횟수, 광경화 수지의 특성 등에 따라 교체될 수 있다.

도 8에 도시된 바와 같이, 형성판 지지체(212)는 일정한 두께를 가지는 판상 형태를 가지고, 내부에 광원부(100)로부터 조사되는 광이 투과되도록 상하로 관통(212a)될 수 있다. 따라서, 형성판 지지체(212)는 내부에 경화면 형성판(211)이 결합될 때에 광경화 수지가 수용되는 제2 수용 공간(212a)이 형성될 수 있다. 이러한 형성판 지지체(212)는 알루미늄 등의 금속 재질로 이루어지고, 경화면 형성판(211)이 용이하게 탈부착 가능하도록 상하로 관통(212a)된 몸체(212b)로 형성될 수 있다.

제1 고정 부재(213) 및 제2 고정 부재(214)는 형성판 지지체(212)의 양 측을 베이스판(20)에 고정할 수 있다.

바람직하게는, 도 8에 도시된 바와 같이, 제1 고정 부재(213)는 형성판 지지체(212)의 높이를 조절하도록 형성판 지지체(212)의 일측에 탈부착 가능하게 결합되고, 제2 고정 부재(214)는 형성판 지지체(212)가 제1 고정 부재(213)에 의해 높이가 조절된 상태에서 경화면 형성판(211)이 수평 상태를 유지하도록 형성판 지지체(212)의 타측을 고정할 수 있다.

일 예로, 제1 고정 부재(213)는 일단이 형성판 지지체(212)의 일측 중앙부에 형성된 홈(212d)에 삽입되고, 타단이 베이스판(20)에 고정된 상태에서 형성판 지지체(212)의 높이를 조절할 수 있도록 슬라이딩 가능하게 구현될 수 있다. 또한, 제2 고정 부재(214)는 형성판 지지체(212)의 일측에 형성된 홀(212c)에 삽입되고, 형성판 지지판(321)의 수평 상태를 용이하게 조절할 수 있도록 나사산이 형성된 스크류 부재를 사용할 수 있다.

이와 같이, 수지 저장조(210)는 형성판 지지체(212)에 결합되는 경화면 형성판(211)을 교체할 때에, 제1 고정 부재(213)와 제2 고정 부재(214)를 이용하여 베이스판(20)에 고정 결합되는 형성판 지지체(212)의 높이 및 수평 상태를 용이하게 조절할 수 있다.

다시 도 7을 참고하면, 수지 공급부(220)는 내부에 광경화 수지가 수용된 수지 공급 용기(221), 광경화 수지를 공급하는 수지 공급 배관(222), 수지 공급 배관(222)에 설치되어 수지 저장조(210)로 공급되는 광경화 수지의 공급량을 조절하는 유량 조절 밸브(223)을 포함하여 구성될 수 있다. 이러한 구조의 수지 공급부(220)는 별도의 기계 장치가 없이도 중력과 대기압을 이용하여 수지 저장조(210)에 광경화 수지를 보충할 수 있다.

이하, 도 9 내지 도 11을 참조하여, 본 발명의 제1 실시예에 따른 3차원 프린터(1)를 구성하는 수지 이동부(300)의 구조를 자세히 설명하기로 한다.

도 9는 본 발명의 제1 실시예에 따른 3차원 프린터를 구성하는 수지 이동부의 구조를 개략적으로 나타내는 사시도이고, 도 10은 본 발명의 제1 실시예에 따른 3차원 프린터의 수지 이동부를 구성하는 출력물 형성부와 출력물 지지부의 구조를 나타내는 분해 사시도이며, 도 11은 본 발명의 제1 실시예에 따른 3차원 프린터를 구성하는 수지 이동부의 동작을 나타내는 도면이다.

도 9에 도시된 바와 같이, 수지 이동부(300)는 출력물 형성부(310), 출력물 지지부(320) 및 상하 구동부(330)를 포함하여 구성될 수 있다.

출력물 형성부(310)는 광원부(100)로부터 조사되는 광에 의해 복수의 단면 이미지 각각에 대응하여 경화된 광경화 수지가 하부에 순차적으로 적층되어 출력물이 형성될 수 있다.

도 10에 도시된 바와 같이, 출력물 형성부(310)는 수지 부착판(311), 부착판 지지체(312), 체결 부재(313) 및 탄성 부재(314)를 포함하여 구성될 수 있다.

수지 부착판(311)은 하부면에 경화된 광경화 수지가 순차적으로 적층될 수 있다. 부착판 지지체(312)는 하부에 수지 부착판(311)이 결합되고, 일측에 수용 홈(321a) 또는 복수의 격벽(322) 중 어느 하나에 형성된 고정 홈(321b)에 삽입 결합되는 삽입 돌기(312a)가 형성될 수 있다. 이 때, 수지 부착판(311)과, 부착판 지지체(312) 중 수지 부착판(311)이 결합되는 하단 부분은 투명한 소재로 이루어질 수 있다. 따라서, 수지 부착판(311)에 형성되는 광경화 수지에 대한 경화면의 상태, 초점 조절 상태 등을 육안으로 용이하게 확인할 수 있다.

체결 부재(313)는 삽입 돌기(312a)가 고정 홈(321b)에 삽입 결합되어 부착판 지지체(312)의 일측이 지지된 상태에서, 부착판 지지체(312)의 타측을 출력물 지지부(320)에 결합시킬 수 있다. 또한, 탄성 부재(314)는 부착판 지지체(312)와 출력물 지지부(320)의 사이에 배치되며, 체결 부재(313)에 의해 부착판 지지체(312)의 타측이 출력물 지지부(320)에 결합될 때에 부착판 지지체(312)에 탄성력을 제공할 수 있다.

이와 같이, 부착판 지지체(312)의 삽입 돌기(312a)를 이용하여 부착판 지지체(312)의 일측을 출력물 지지부(320)의 고정 홈(321b)에 고정하고 체결 부재(313)를 이용하여 부착판 지지체(312)의 타측을 출력물 지지부(320)에 결합시킴으로써, 출력물 형성부(310)를 출력물 지지부(320)로부터 용이하게 교체할 수 있다.

또한, 부착판 지지체(312)를 출력물 지지부(320)에 결합할 때에 탄성 부재(314)를 사용함으로써, 수지 부착판(311)의 수평 상태를 용이하게 조절할 수 있고, 상하 구동부(330)에 의해 출력물 지지부(320)에 결합된 출력물 형성부(310)가 상하 방향으로 이동할 때에 진동에 의해 수지 부착판(311)의 수평 상태가 틀어지는 것을 방지할 수 있다.

또한, 도 10에 도시된 바와 같이, 출력물 지지부(320)는 출력물 형성부(310)가 결합되도록 상하로 관통된 수용 홈(321a)이 형성된 지지판(321)과, 지지판(321)으로부터 수직하게 연장 형성되어 제3 수용 공간(322a)을 형성하는 복수의 격벽(322)을 구비할 수 있다.

다시 도 9를 참조하면, 상하 구동부(330)는 회전 구동력을 발생시키는 구동 모터(331)와, 출력물 지지부(320)와 구동 모터(331)에 연결되며 구동 모터(331)로부터 회전 구동력을 전달 받아 출력물 지지부(320)를 상하로 이동시키는 동력 전달 부재(332)를 구비할 수 있다. 비록 자세히 도시되지는 않았으나, 동력 전달 부재(332)는 볼 스크류(Ball screw)를 사용할 수 있으며, 출력물 지지부(320)의 상하 이동을 안정적으로 안내하기 위해 리니어 모션 가이드(Liner motion guide)(333)를 사용할 수 있다.

한편, 상하 구동부(330)의 구동 모터(331)는 출력물 지지부(320)가 상부 방향으로 이동할 때에 제3 수용 공간(322a)에 수용될 수 있다.

도 11의 (a)에서는 출력물 지지부(320)가 최하단에 위치할 때의 모습을 나타내고, (b)에서는 출력물 지지부(320)가 최상단에 위치할 때의 모습을 나타내고 있다.

도 11의 (a)에 도시된 바와 같이, 3차원 프린터(1)가 출력물에 대한 출력을 시작하는 시점에서는, 출력물 형성부(310)의 수지 부착판(311)이 광경화 수지가 수용된 수지 저장조(210)에 담긴 상태이고, 수지 부착판(311)에 출력물의 단면 이미지에 대응하는 광경화 수지가 적층됨에 따라, 상하 구동부(330)는 출력물 지지부(320)를 조금씩(예를 들어, 하나의 광경화 수지가 적층되는 높이) 상부 방향으로 이동시킬 수 있다.

또한, 도 11의 (b)에 도시된 바와 같이, 3차원 프린터(1)가 출력물에 대한 출력을 완료한 시점에서는, 상하 구동부(330)의 구동 모터(331)는 출력물 지지부(320)에 형성된 제3 수용 공간(322a)에 수용될 수 있다. 따라서, 3차원 프린터(1)의 전체 높이가 동일한 경우, 3차원 프린터(1)가 출력 가능한 출력물의 크기(높이)를 극대화할 수 있다. 즉, 3차원 프린터(1)가 출력 가능한 출력물의 높이가 동일한 경우, 3차원 프린터(1)의 전체 높이를 줄일 수 있으므로, 3차원 프린터(1)의 전체 크기를 소형화할 수 있다.

한편, 도 9 및 도 10에서는 부착판 지지체(312)가 지지판(321)의 상부에 결합되고, 복수의 격벽(322)이 지지판(321)으로부터 상부 방향으로 연장 형성되어 지지판(321)의 상부에 제3 수용 공간(322a)이 형성된 예를 도시하고 있으나, 이에 한정되지 않으며, 출력물 지지부(320)의 구조는 당업자에 의해 얼마든지 변경 가능하다.

이하, 도 12 및 도 13을 참조하여, 본 발명의 제2 실시예에 따른 3차원 프린터(1)에 대해 설명하기로 한다. 설명의 편의상, 도 1 내지 도 11에 도시된 제1 실시예와 동일한 구조에 대한 설명은 생략하며, 이하 차이점 만을 위주로 설명하기로 한다.

도 12는 본 발명의 제2 실시예에 따른 3차원 프린터의 구조를 개략적으로 나타내는 사시도이고, 도 13은 본 발명의 제2 실시예에 따른 3차원 프린터를 구성하는 후경화부의 구조를 개략적으로 나타내는 측면도이다.

도 12 및 도 13에 도시된 본 발명의 제2 실시예에 따른 3차원 프린터(1)는, 도 1 내지 도 11에 도시된 제1 실시예와는 달리, 후경화부(400)를 더 포함할 수 있다.

후경화부(400)는 램프 케이스(110)의 제3 측에 형성된 제3 개구부(114)와 인접하게 배치되며, 램프(120)로부터 제1 개구부(112)를 통해 조사되는 제1 광(L1)을 제외한 제3 광(L3)에 의해 내부에 수용된 출력물을 경화시켜, 출력물의 표면 해상도와 내구도를 높이기 위한 후경화 작업을 수행할 수 있다.

도 12 및 도 13에 도시된 바와 같이, 후경화부(400)는 크게 출력물 수용부(410)와 커버부(420)를 포함하여 구성될 수 있다. 출력물 수용부(410)는 램프 케이스(110)의 제3 측(도 13의 예에서, 램프 케이스(110)의 위측)에 형성된 제3 개구부(114)와 인접하게 배치되며, 내부에 출력물이 투입되는 공간(411a)이 형성되고, 제3 개구부(114)와 연통하여 제3 광(L3)이 투과하도록 투과부(411b)가 형성된 몸체(411)로 이루어질 수 있다. 또한, 커버부(420)는 출력물 수용부(410)의 일측에 형성된 입구(411c)를 개폐시킬 수 있다.

도 13에 도시된 바와 같이, 램프 케이스(110)의 제3 개구부(114)와, 출력물 수용부(410)의 투과부(411b)에는 각각 투명한 소재의 얇은 투과 판(114a, 412)이 배치될 수도 있다.

한편, 도 12 및 도 13의 예에서는, 램프 케이스(110)의 상단에 제3 개구부(114)가 형성되고, 후경화부(400)가 램프 케이스(110)의 상단에 배치된 예를 도시하고 있으나, 제3 개구부(114)의 위치는 이에 한정되지 않으며, 당업자에 의해 얼마든지 변경 가능하다.

이와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 3차원 프린터(1)는 광원부(100)와 인접한 후경화실을 구비하여 다른 출력물의 출력 작업이 진행되는 동안 이미 출력이 완료된 출력물을 후경화실에 넣어 추가적인 자외선 조사를 통해 후경화 작업을 동시에 수행함으로써, 별도의 후경화 장치를 추가로 구매할 필요가 없으므로 전체 비용을 절감할 수 있다.

이하, 도 14 내지 도 17을 참조하여, 본 발명의 제3 실시예에 따른 3차원 프린터(1)에 대해 설명하기로 한다. 설명의 편의상, 도 1 내지 도 11에 도시된 제1 실시예 또는 도 12 및 도 13에 도시된 제2 실시예와 동일한 구조에 대한 설명은 생략하며, 이하 차이점 만을 위주로 설명하기로 한다.

도 14는 본 발명의 제3 실시예에 따른 3차원 프린터의 구조를 개략적으로 나타내는 사시도이고, 도 15는 본 발명의 제3 실시예에 따른 3차원 프린터를 구성하는 온도 유지부의 구조를 개략적으로 나타내는 분해 사시도이며, 도 16은 본 발명의 제3 실시예에 따른 3차원 프린터를 구성하는 온도 유지부의 구조를 개략적으로 나타내는 정면도이고, 도 17은 본 발명의 제3 실시예에 따른 3차원 프린터를 구성하는 온도 유지부의 구조를 개략적으로 나타내는 측면도이다.

도 14 내지 도 17에 도시된 본 발명의 제3 실시예에 따른 3차원 프린터(1)는, 도 1 내지 도 11에 도시된 제1 실시예 또는 도 12 및 도 13에 도시된 제2 실시예와는 달리, 온도 유지부(500)를 더 포함할 수 있다.

온도 유지부(500)는 램프 케이스(110)의 제4 측에 형성된 제4 개구부(114)와 인접하게 배치되며, 제1 송풍 팬(140)에 의해 제1 수용 공간(111)에 유입되어 램프(120)에 의해 가열된 공기를 이용하여 수지 저장부(200)의 온도를 일정하게 유지시킬 수 있다. 이러한 온도 유지부(500)는 수지 저장조(210)에 수용된 광경화 수지 및 경화면 형성판(211)의 온도를 일정하게 유지하여 3차원 프린터(1)의 출력 안정성을 향상시킬 수 있다.

도 15 내지 도 17에 도시된 바와 같이, 온도 유지부(500)는 제2 송풍 팬(510), 열 이동부(520) 및 열 공급부(530)를 포함하여 구성될 수 있다.

제2 송풍 팬(510)은 램프 케이스(110)의 제4 측(도 16의 예에서, 램프 케이스(110)의 좌측)에 형성된 제4 개구부(114)에 연통하도록 램프 케이스(110)에 결합되며, 제1 송풍 팬(140)에 의해 제1 수용 공간(111)에 유입되어 램프(120)에 의해 가열된 공기를 램프 케이스(110)로부터 유입시킬 수 있다.

열 이동부(520)는 제2 송풍 팬(510)에 결합되며, 내부에 제2 송풍 팬(510)에 의해 유입구(521)로 유입되는 가열된 공기를 수지 저장부(200)로 공급하기 위한 열 유입로(522)가 형성될 수 있다. 또한, 열 이동부(520)는 열 유입로(522) 이외에, 제2 송풍 팬(510)에 의해 유입구(521)로 유입되는 가열된 공기를 외부로 배출시키기 위한 열 배출로(523)가 형성될 수도 있다.

열 공급부(530)는 열 이동부(520)와 연통하도록 수지 저장부(200)의 상부에 배치되며, 열 유입로(522)를 통해 유입되는 가열된 공기를 수지 저장부(200)로 공급하기 위한 열 공급로(532a)가 형성될 수 있다.

도 15 내지 도 17에 도시된 바와 같이, 열 공급부(530)는 내부에 하우징(10)의 베이스판(20)과, 베이스판(20)에 결합된 수지 저장부(200)를 수용하도록 대략 얇은 판상 형태의 차단 커버(531)로 형성되는데, 열 공급로(532a)는 차단 커버(531)의 내부에 형성된 얇은 구획벽(532)에 의해 형성될 수 있다. 또한, 차단 커버(531)는 외부로부터 수지 저장부(200)로 빛이 직접 들어오는 것을 차단하는 역할도 수행할 수 있다.

상술한 바와 같이, 수지 저장소를 구성하는 형성판 지지체(212)는 알루미늄 등의 금속 재질로 이루어져 열 공급부(530)를 통해 유입되는 가열된 공기에 의해 내부에 수용된 광경화 수지와 경화면 형성판(211)의 온도를 일정하게 유지할 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 제3 실시예에 따른 3차원 프린터(1)는 광원부(100)와 인접하게 배치되어 수지 저장부(200)로 가열된 공기를 제공하는 온도 유지부(500)를 구비하여 수지 저장조(210)에 수용된 광경화 수지 및 경화면 형성판(211)의 온도를 일정하게 유지함으로써, 3차원 프린터(1)는 출력물의 출력을 보다 안정적으로 수행할 수 있다.

한편, 도 12에서는 본 발명의 제1 실시예에 따른 3차원 프린터(1)에 후경화부(400)를 더 포함하는 제2 실시예를 도시하고, 도 14에서는 본 발명의 제1 실시예에 따른 3차원 프린터(1)에 온도 유지부(500)를 더 포함하는 제3 실시예를 도시하고 있으나, 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 제1 실시예에 따른 3차원 프린터(1)에 후경화부(400)와 온도 유지부(500)를 모두 포함하는 제4 실시예도 얼마든지 가능하다.

도 16에서는 후경화부(400)와 온도 유지부(500)를 모두 포함하는 제4 실시예의 예를 도시하고 있으며, 광원부(100)를 중심으로 후경화부(400)는 상부에, 온도 유지부(500)는 좌측에 배치될 수 있다.

한편, 본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1: 3차원 프린터
100: 광원부 110: 램프 케이스
120: 램프 130: 렌즈부
140: 제1 송풍 팬 150: 렌즈 가리개
200: 수지 저장부 210: 수지 저장조
220: 수지 공급부
300: 수지 이동부 310: 출력물 형성부
320: 출력물 지지부 330: 상하 구동부
400: 후경화부 410: 출력물 수용부
420: 커버부
500: 온도 유지부 510: 제2 송풍 팬
520: 열 이동부 530: 열 공급부

Claims (12)

1. 출력물에 대한 복수의 단면 이미지 각각에 대응하는 광(光)을 순차적으로 조사하는 광원부;
   상기 광원부의 상부에 배치되며, 상기 광원부로부터 조사되는 광에 의해 경화되는 광경화 수지가 수용되는 수지 저장부; 및
   상기 수지 저장부의 상부에 배치되며, 상기 광원부로부터 조사되는 광에 의해 상기 복수의 단면 이미지 각각에 대응하는 상기 광경화 수지가 순차적으로 경화되도록, 상기 복수의 단면 이미지 각각에 대응하는 광에 의해 경화된 상기 광경화 수지를 순차적으로 상부 방향으로 이동시키는 수지 이동부를 포함하고,
   상기 광원부는,
   내부에 제1 수용 공간이 형성되며, 상기 수지 저장부의 하부를 향하는 제1 측에 제1 개구부가 형성되고, 제2 측에 제2 개구부가 형성된 램프 케이스;
   상기 제1 수용 공간에 배치되며, 상기 제1 개구부를 통해 상기 수지 저장부의 하부를 향해 수평 방향으로 제1 광을 조사하는 램프;
   상기 수지 저장부의 하부에 배치되며, 상기 램프로부터 조사되는 상기 제1 광을 상기 수지 저장부를 향해 수직 방향으로 반사시켜 제2 광을 조사하는 렌즈부; 및
   상기 제2 개구부에 연통하도록 상기 램프 케이스에 결합되며, 외부로부터 공기를 유입시키는 제1 송풍 팬을 포함하며,
   상기 수지 이동부는,
   상기 광원부로부터 조사되는 광에 의해 상기 복수의 단면 이미지 각각에 대응하여 경화된 상기 광경화 수지가 하부에 순차적으로 적층되어 상기 출력물이 형성되는 출력물 형성부;
   상기 출력물 형성부가 결합되도록 상하로 관통된 수용 홈이 형성된 지지판과, 상기 지지판으로부터 수직하게 연장 형성되어 제3 수용 공간을 형성하는 복수의 격벽을 구비하는 출력물 지지부; 및
   상기 출력물 지지부의 상부에 배치되며 회전 구동력을 발생시키는 구동 모터와, 상기 출력물 지지부와 상기 구동 모터에 연결되며 상기 구동 모터로부터 회전 구동력을 전달 받아 상기 출력물 지지부를 상하로 이동시키는 동력 전달 부재를 구비하는 상하 구동부를 포함하고,
   상기 구동 모터는 상기 출력물 지지부가 상부 방향으로 이동할 때에 상기 제3 수용 공간에 수용되는 것을 특징으로 하는 3차원 프린터.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 렌즈부는,
   상기 수지 저장부를 향해 상기 제2 광을 조사하는 렌즈;
   상기 렌즈가 상기 수지 저장부를 향하는 방향으로 왕복 이동 가능하도록 내부에 상기 렌즈를 수용하는 제1 렌즈 케이스; 및
   상기 제1 렌즈 케이스가 상기 수지 저장부를 향하는 방향으로 왕복 이동 가능하고 상기 제2 광의 축을 중심으로 회전 가능하도록 내부에 상기 제1 렌즈 케이스를 수용하며, 상기 제1 광을 상기 제2 광으로 반사시키는 제2 렌즈 케이스를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 프린터.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 렌즈부는,
   상기 제1 렌즈 케이스와 상기 제2 렌즈 케이스의 사이에 배치되며, 상기 수지 저장부에 대한 상기 렌즈의 투사 거리를 조절하기 위한 간격 조절 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 프린터.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 광원부는,
   상기 렌즈부의 상부에서 이동 가능 또는 회전 가능하게 배치되며, 상기 렌즈부로부터 조사되는 광을 차단하는 렌즈 가리개를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 프린터.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 수지 저장부는,
   상기 광원부의 상부에 배치되며, 내부에 상기 광경화 수지가 수용되는 수지 저장조; 및
   상기 수지 저장조의 일측에 배치되며, 상기 수지 저장조로 상기 광경화 수지를 공급하는 수지 공급부를 포함하며,
   상기 수지 저장조는,
   상기 광경화 수지가 상기 광원부로부터 조사되는 광에 의해 상기 광경화 수지가 경화된 경화면이 형성되는 경화면 형성판;
   상기 광원부로부터 조사되는 광이 투과되도록 상하로 관통되고, 상기 경화면 형성판이 결합될 때에 상기 광경화 수지가 수용되는 제2 수용 공간이 형성되는 형성판 지지체; 및
   상기 형성판 지지체의 양 측을 고정하기 위한 제1 고정 부재 및 제2 고정 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 프린터.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 제1 고정 부재는 상기 형성판 지지체의 높이를 조절하도록 상기 형성판 지지체의 일측에 탈부착 가능하게 결합되고, 상기 제2 고정 부재는 상기 형성판 지지체가 상기 제1 고정 부재에 의해 높이가 조절된 상태에서 상기 경화면 형성판이 수평 상태를 유지하도록 상기 형성판 지지체의 타측을 고정하는 것을 특징으로 하는 3차원 프린터.
8. 삭제
9. 제 1 항에 있어서,
   상기 출력물 형성부는,
   하부면에 경화된 상기 광경화 수지가 순차적으로 적층되는 수지 부착판;
   하부에 상기 수지 부착판이 결합되고, 일측에 상기 수용 홈 또는 상기 복수의 격벽 중 어느 하나에 형성된 고정 홈에 삽입 결합되는 삽입 돌기가 형성된 부착판 지지체;
   상기 삽입 돌기가 상기 고정 홈에 삽입 결합되어 상기 부착판 지지체의 일측이 지지된 상태에서, 상기 부착판 지지체의 타측을 상기 출력물 지지부에 결합시키는 체결 부재; 및
   상기 부착판 지지체와 상기 출력물 지지부의 사이에 배치되며, 상기 체결 부재에 의해 상기 부착판 지지체의 타측이 상기 출력물 지지부에 결합될 때에 상기 부착판 지지체에 탄성력을 제공하는 탄성 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 프린터.
10. 출력물에 대한 복수의 단면 이미지 각각에 대응하는 광(光)을 순차적으로 조사하는 광원부;
    상기 광원부의 상부에 배치되며, 상기 광원부로부터 조사되는 광에 의해 경화되는 광경화 수지가 수용되는 수지 저장부;
    상기 수지 저장부의 상부에 배치되며, 상기 광원부로부터 조사되는 광에 의해 상기 복수의 단면 이미지 각각에 대응하는 상기 광경화 수지가 순차적으로 경화되도록, 상기 복수의 단면 이미지 각각에 대응하는 광에 의해 경화된 상기 광경화 수지를 순차적으로 상부 방향으로 이동시키는 수지 이동부; 및
    상기 광원부와 인접하게 배치되며, 상기 광원부로부터 조사되는 광에 의해 내부에 수용된 상기 출력물을 경화시키는 후경화부를 포함하고,
    상기 광원부는,
    내부에 제1 수용 공간이 형성되며, 상기 수지 저장부의 하부를 향하는 제1 측에 제1 개구부가 형성되고, 제2 측에 제2 개구부가 형성되며, 제3 측에 제3 개구부가 형성된 램프 케이스;
    상기 제1 수용 공간에 배치되며, 상기 제1 개구부를 통해 상기 수지 저장부의 하부를 향해 수평 방향으로 제1 광을 조사하는 램프;
    상기 수지 저장부의 하부에 배치되며, 상기 램프로부터 조사되는 상기 제1 광을 상기 수지 저장부를 향해 수직 방향으로 반사시켜 제2 광을 조사하는 렌즈부; 및
    상기 제2 개구부에 연통하도록 상기 램프 케이스에 결합되며, 외부로부터 공기를 유입시키는 제1 송풍 팬을 포함하며,
    상기 후경화부는,
    상기 제3 개구부와 연통하도록 상기 램프 케이스에 결합되며, 상기 램프로부터 상기 제1 개구부를 통해 조사되는 상기 제1 광을 제외한 제3 광에 의해 내부에 수용된 상기 출력물을 경화시키는 것을 특징으로 하는 3차원 프린터.
11. 출력물에 대한 복수의 단면 이미지 각각에 대응하는 광(光)을 순차적으로 조사하는 광원부;
    상기 광원부의 상부에 배치되며, 상기 광원부로부터 조사되는 광에 의해 경화되는 광경화 수지가 수용되는 수지 저장부;
    상기 수지 저장부의 상부에 배치되며, 상기 광원부로부터 조사되는 광에 의해 상기 복수의 단면 이미지 각각에 대응하는 상기 광경화 수지가 순차적으로 경화되도록, 상기 복수의 단면 이미지 각각에 대응하는 광에 의해 경화된 상기 광경화 수지를 순차적으로 상부 방향으로 이동시키는 수지 이동부; 및
    상기 광원부 및 상기 수지 저장부와 인접하게 배치되며, 상기 광원부로부터 공급되는 열을 이용하여 상기 수지 저장부의 온도를 일정하게 유지시키는 온도 유지부를 포함하고,
    상기 광원부는,
    내부에 제1 수용 공간이 형성되며, 상기 수지 저장부의 하부를 향하는 제1 측에 제1 개구부가 형성되고, 제2 측에 제2 개구부가 형성되며, 제4 측에 제4 개구부가 형성된 램프 케이스;
    상기 제1 수용 공간에 배치되며, 상기 제1 개구부를 통해 상기 수지 저장부의 하부를 향해 수평 방향으로 제1 광을 조사하는 램프;
    상기 수지 저장부의 하부에 배치되며, 상기 램프로부터 조사되는 상기 제1 광을 상기 수지 저장부를 향해 수직 방향으로 반사시켜 제2 광을 조사하는 렌즈부; 및
    상기 제2 개구부에 연통하도록 상기 램프 케이스에 결합되며, 외부로부터 공기를 유입시키는 제1 송풍 팬을 포함하며,
    상기 온도 유지부는,
    상기 제4 개구부 및 상기 수지 저장부와 연통하도록 상기 램프 케이스에 결합되며, 상기 제1 송풍 팬에 의해 상기 제1 수용 공간에 유입되어 상기 램프에 의해 가열된 공기를 상기 수지 저장부로 공급하여 상기 수지 저장부의 온도를 일정하게 유지시키는 것을 특징으로 하는 3차원 프린터.
12. 제 11 항에 있어서,
    상기 온도 유지부는,
    상기 램프 케이스의 제4 측에 형성된 제4 개구부에 연통하도록 상기 램프 케이스에 결합되며, 상기 램프에 의해 가열된 공기를 상기 램프 케이스로부터 유입시키는 제2 송풍 팬;
    상기 제2 송풍 팬에 결합되며, 내부에 상기 제2 송풍 팬에 의해 유입되는 가열된 공기를 상기 수지 저장부로 공급하기 위한 열 유입로가 형성된 열 이동부; 및
    상기 열 이동부와 연통하도록 상기 수지 저장부의 상부에 배치되며, 상기 열 유입로를 통해 유입되는 가열된 공기를 상기 수지 저장부로 공급하기 위한 열 공급로가 형성된 열 공급부를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 프린터.

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