KR102032993B1

KR102032993B1 - 3차원 인쇄 장치 및 이를 이용한 3차원 인쇄 방법

Info

Publication number: KR102032993B1
Application number: KR1020170182891A
Authority: KR
Inventors: 김인문; 김진승; 채호철
Original assignee: 주식회사 에스에프에이
Priority date: 2017-12-28
Filing date: 2017-12-28
Publication date: 2019-11-08
Also published as: KR20190080441A

Abstract

본 발명은 3차원 인쇄 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 3차원의 입체 형상을 가지는 인쇄 대상물을 인쇄하기 위한 3차원 인쇄 방법에 관한 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 3차원 인쇄 장치는, 원료 물질을 공급하는 원료 물질 공급부; 적층되는 각 인쇄 패턴층에 대응하는 패턴이 형성되어, 상기 원료 물질을 패터닝하기 위한 복수 개의 패턴 기판; 및 상기 복수 개의 패턴 기판으로부터 패터닝되는 원료 물질의 패턴을 인쇄 면 상에 순차적으로 전사하는 인쇄 롤;을 포함한다.

Description

3차원 인쇄 장치 및 이를 이용한 3차원 인쇄 방법{THREE DIMENSIONAL PRINTING APPARATUS AND THREE DIMENSIONAL PRINTING METHOD USING THE SAME}

본 발명은 3차원 인쇄 장치 및 이를 이용한 3차원 인쇄 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 3차원의 입체 형상을 가지는 인쇄 대상물을 인쇄하기 위한 3차원 인쇄 장치 및 이를 이용한 3차원 인쇄 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 인쇄는 인쇄 대상물에 문자, 도안 등을 2차원적으로 인쇄하는 것을 의미한다. 컴퓨터 등에 연결하여 지면에 2차원적인 인쇄 대상물을 인쇄하는 인쇄 기술은 업무용, 가정용으로서 널리 사용되고 있다.

최근에는, 입체적 형상을 가지는 인쇄 대상물에 대한 3차원 데이터를 이용하여 인쇄 대상물과 동일 또는 유사한 형태를 가지도록 3차원으로 성형할 수 있는 3차원 인쇄 기술이 발전되고 있다.

이와 같은 3차원 인쇄 기술은 크게 인쇄 대상물을 2차원의 평면 형태로 성형한 것을 3차원으로 용융 부착하여 형태를 만들어가는 이른바 첨가형과, 원료 덩어리를 조각하듯이 절삭해서 형태를 만들어가는 절삭형으로 구분된다.

이 중에서, 특히 첨가형의 경우에는 주로 잉크젯 방식을 사용하며, 석고나 나일론 등의 가루를 사용하는 파우더형, 광경화성 플라스틱을 녹인 레진을 사용하는 레진형, 플라스틱을 실처럼 자아낸 고체를 이용한 섬유사형으로 나누어지는데, 그 중에서도 레진형이 대표적이다.

하지만, 잉크젯 방식을 포함하는 종래의 방식은 결국 라인별로 인쇄하는 형태를 취하기 때문에 2차원의 평면 형태를 성형하고, 이를 3차원으로 용융 부착하는 과정에 있어서 인쇄 헤드가 수없이 많은 왕복을 반복적으로 수행하여야 하므로 인쇄 속도가 떨어질 수 밖에 없다.

또한, 종래의 3차원 인쇄 기술은 동일한 인쇄 대상물을 복수 개로 인쇄하는 경우에도 인쇄 대상물마다 평면 형태를 새롭게 성형하고 이를 3차원으로 용융 부착하는 과정을 반복하여, 규모의 경제 즉 대량 생산의 이익이 전무한 문제점이 있었다.

KR

10-2016-0110073

A

본 발명은 3차원의 입체 형상을 가지는 인쇄 대상물을 높은 정밀도로 고속 인쇄할 수 있는 3차원 인쇄 장치 및 이를 이용한 3차원 인쇄 방법을 제공한다.

본 발명의 실시 예에 따른 3차원 인쇄 장치는, 인쇄 패턴층을 이루는 원료 물질을 공급하는 원료 물질 공급부; 각각의 인쇄 패턴층에 대응하는 패턴이 형성되어, 상기 원료 물질을 패터닝하기 위한 복수 개의 패턴 기판; 및 상기 복수 개의 패턴 기판으로부터 패터닝되는 원료 물질의 패턴을 인쇄 면 상에 순차적으로 전사하는 인쇄 롤;을 포함하고, 상기 각각의 인쇄 패턴층은 적층되어 3차원의 입체적 형상을 가지는 인쇄 대상물을 형성한다.

상기 복수 개의 패턴 기판을 수용하는 패턴 기판 수용부; 및 상기 패턴 기판 수용부에 수용된 복수 개의 패턴 기판 중에서 선택된 패턴 기판을 제공하는 패턴 기판 제공부;를 더 포함할 수 있다.

상기 복수 개의 패턴 기판은 적층되는 인쇄 패턴층의 개수 이하로 구비될 수 있다.

상기 인쇄 롤을 패턴 기판과 인쇄 면 사이에서 이동시키고, 상기 패턴 기판 및 인쇄 면을 따라 회전 이동시키기 위한 구동부; 및 상기 인쇄 롤이 상기 패턴 기판 및 인쇄 면 상에서 각각 동일한 초기 위치를 유지하도록 상기 구동부를 제어하는 정렬부;를 더 포함할 수 있다.

상기 원료 물질의 패턴으로부터 형성되는 인쇄 패턴층의 주위를 충진시키기 위한 지지 물질을 공급하는 지지 물질 공급부; 및 상기 인쇄 패턴층이 노출되도록 상기 지지 물질을 평탄화하기 위한 평탄화부;를 더 포함할 수 있다.

상기 지지 물질 공급부는, 상기 인쇄 면을 따라 이동 가능하게 설치될 수 있다.

상기 원료 물질의 패턴 및 지지 물질을 개별적으로 경화시키기 위한 경화부;를 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 3차원 인쇄 방법은, 각각의 인쇄 패턴층에 대응하는 패턴이 형성되는 복수 개의 패턴 기판을 마련하는 과정; 상기 복수 개의 패턴 기판 중 적층하려는 인쇄 패턴층에 대응하는 패턴이 형성된 패턴 기판을 선택하여 제공하는 과정; 상기 제공된 패턴 기판으로 인쇄 롤의 표면에 원료 물질을 패터닝하는 과정; 및 상기 패터닝된 원료 물질의 패턴을 인쇄 면 상에 전사하는 과정;을 포함하고, 상기 각각의 인쇄 패턴층은 적층되어 3차원의 입체적 형상을 가지는 인쇄 대상물을 형성한다.

상기 원료 물질을 패터닝하는 과정은, 상기 인쇄 롤의 표면에 원료 물질을 도포하는 과정; 및 상기 인쇄 롤을 상기 제공된 패턴 기판 상에서 회전 이동시키는 과정;을 포함할 수 있다.

상기 원료 물질의 패턴을 인쇄 면 상에 전사하는 과정은, 상기 인쇄 롤의 초기 위치를 정렬하는 과정; 및 상기 인쇄 롤을 상기 인쇄 면 상에서 회전 이동시키는 과정;을 포함할 수 있다.

상기 인쇄 롤의 초기 위치를 정렬하는 과정은, 상기 인쇄 롤의 초기 위치를 상기 패턴 기판 상에서의 초기 위치와 동일하게 정렬할 수 있다.

상기 원료 물질의 패턴을 경화시켜 인쇄 패턴층을 형성하는 과정; 및 상기 인쇄 패턴층의 주위에 지지체를 형성하는 과정;을 더 포함할 수 있다.

상기 지지체를 형성하는 과정은, 상기 인쇄 패턴층의 주위에 지지 물질을 도포하는 과정; 상기 인쇄 패턴층이 노출되도록 상기 도포된 지지 물질을 평탄화하는 과정; 및 상기 평탄화한 지지 물질을 경화시키는 과정;을 포함할 수 있다.

상기 지지 물질을 도포하는 과정은, 상기 지지 물질을 상기 인쇄 패턴층을 포함하는 인쇄 면의 전면에 도포할 수 있다.

상기 지지 물질을 도포하는 과정은, 상기 지지 물질을 상기 인쇄 패턴층의 두께 이상으로 도포하고, 상기 지지 물질을 평탄화하는 과정은, 상기 인쇄 패턴층의 상단을 따라 상기 도포된 지지 물질을 밀어내어 이루어질 수 있다.

각 인쇄 패턴층이 모두 적층된 후에 상기 지지체를 제거하는 과정;을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 3차원 인쇄 장치 및 이를 이용한 3차원 인쇄 방법에 의하면, 원료 물질의 패턴을 전사하는 방식으로 3차원의 입체 구조를 가지는 인쇄 대상물을 형성하기 위한 인쇄 패턴층을 형성함으로써 인쇄 속도를 향상시키고, 인쇄 대상물의 품질을 향상시킬 수 있다.

또한, 금속과 수지의 복합 물질을 원료 물질로 사용하여 인쇄 대상물을 형성함으로써 기계적 물성이 우수하고, 높은 정밀도를 요구하는 금속 제품을 효과적으로 성형할 수 있다.

뿐만 아니라, 적층되는 각 인쇄 패턴층에 대응하는 패턴이 형성되는 복수 개의 패턴 기판을 미리 마련하고, 마련된 패턴 기판을 이용하여 인쇄 패턴층을 적층하여 인쇄 대상물을 인쇄하므로 동일한 인쇄 대상물을 복수 개로 인쇄하는 경우 제조 비용을 획기적으로 절감할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 3차원 인쇄 장치를 개략적으로 나타내는 도면.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따라 패턴 기판을 제공하는 모습을 나타내는 도면.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따라 원료 물질의 패턴을 경화시키는 모습을 나타내는 도면.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따라 지지 물질을 도포하는 모습을 나타내는 도면.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따라 지지 물질을 평탄화하는 모습을 나타내는 도면.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따라 지지 물질을 경화시키는 모습을 나타내는 도면.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따라 적층 구조체가 형성되는 모습을 나타내는 도면.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따라 인쇄 대상물이 형성되는 모습을 나타내는 도면.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 3차원 인쇄 방법을 개략적으로 나타내는 도면.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 발명의 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 3차원 인쇄 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다. 또한, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따라 패턴 기판(P)을 제공하는 모습을 나타내는 도면이고, 도 3은 원료 물질의 패턴(12)을 경화시키는 모습을 나타내는 도면이이다. 또한, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따라 지지 물질(60)을 도포하는 모습을 나타내는 도면이고, 도 5는 지지 물질(60)을 평탄화하는 모습을 나타내는 도면이며, 도 6은 본 발명의 실시 예에 따라 지지 물질(60)을 경화시키는 모습을 나타내는 도면이다. 도 7은 본 발명의 실시 예에 따라 적층 구조체가 형성되는 모습을 나타내는 도면이고, 도 8은 본 발명의 실시 예에 따라 인쇄 대상물이 형성되는 모습을 나타내는 도면이다.

도 1 내지 도 8을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 3차원 인쇄 장치는, 원료 물질(10)을 공급하는 원료 물질 공급부(100); 적층되는 각 인쇄 패턴층(14)에 대응하는 패턴이 형성되어, 상기 원료 물질(10)을 패터닝하기 위한 복수 개의 패턴 기판(P₁~P_N); 및 상기 복수 개의 패턴 기판(P₁~P_N)으로부터 패터닝되는 원료 물질의 패턴(12)을 인쇄 면 상에 순차적으로 전사하는 인쇄 롤(300);을 포함한다.

본 발명의 실시 예에 따른 3차원 인쇄 장치는 인쇄 대상물이 소정 간격, 예를 들어 50 내지 150㎛ 간격으로 분할된 대략 2차원의 형상과 동일한 형상을 가지는 인쇄 패턴층(14)을 적층하여, 3차원의 입체 형상을 가지는 인쇄 대상물을 인쇄한다. 여기서, 각각의 인쇄 패턴층(14)은 인쇄 면 상에 전사되는 원료 물질의 패턴(12)이 경화되어 형성되며, 원료 물질의 패턴(12)은 인쇄 롤(300)로부터 인쇄 면 상에 전사된다.

원료 물질의 패턴(12)을 전사하기 위하여, 본 발명의 실시 예에 따른 3차원 인쇄 장치는 인쇄 면을 형성하는 스테이지(S)를 더 포함할 수 있다. 인쇄 패턴층(14)은 스테이지(S) 상에 적층될 수 있으며, 스테이지(S) 상의 적어도 일부의 표면은 전사되는 원료 물질의 패턴(12)에 대하여 인쇄 면을 형성한다. 스테이지(S)는 판상의 부재로 이루어질 수 있으며, 실린더 또는 볼 스크류 등에 의하여 상승 또는 하강 가능하게 설치될 수 있다. 즉, 스테이지(S)는 인쇄 패턴층(14)이 적층됨에 따라 적층된 인쇄 패턴층(14)의 높이만큼 단계적으로 하강하여 원료 물질의 패턴(12)이 전사되는 인쇄 면을 동일한 높이로 유지시키고, 인쇄 롤(300)이 동일한 위치에서 원료 물질의 패턴(12)을 전사할 수 있게 된다.

원료 물질 공급부(100)는 원료 물질(10)을 공급한다. 원료 물질 공급부(100)는 일 방향으로 연장되는 토출구를 가지는 슬릿 노즐을 포함할 수 있으며, 도 1에 도시된 바와 같이 원료 물질(10)을 인쇄 롤(300)의 외주면에 직접 도포하거나, 패턴 기판(P) 상에서 일정 속도로 이동하여 패턴 기판(P)의 상면을 도포할 수도 있다.

여기서, 원료 물질 공급부(100)는 인쇄 대상물, 보다 구체적으로는 적층되는 각 인쇄 패턴층(14)의 재료가 되는 액상의 원료 물질(10)을 공급한다. 여기서, 원료 물질(10)은 3차원의 입체적 형상을 가지는 인쇄 대상물의 재료가 되는 다양한 물질을 사용할 수 있으나, 금속과 수지의 복합물을 사용할 수도 있다. 즉, 종래의 3차원 인쇄 장치는 원료 물질(10)을 첨가하며 인쇄 대상물을 형성하는 경우에, 석고나 나일론 등의 가루를 사용하는 파우더형, 광경화성 플라스틱을 녹인 레진을 사용하는 레진형, 플라스틱을 실처럼 자아낸 고체를 이용한 섬유사형 등의 방식을 사용하는 반면, 본 발명의 실시 예에 따른 3차원 인쇄 장치는 후술하는 바와 같이 패턴 기판(P)을 이용하여 원료 물질의 패턴(12)을 인쇄 면에 전사하므로, 고강도성과 높은 정밀도를 요하는 금속 물질을 포함하는 원료를 사용할 수 있다.

패턴 기판(P)은 공급되는 원료 물질(10)로부터 원료 물질의 패턴(12)을 형성한다. 본 발명의 실시 예에 따른 3차원 인쇄 장치는 예를 들어, 인쇄 롤(300)의 외주면에 원료 물질의 패턴(12)을 형성하고, 형성된 원료 물질의 패턴(12)을 인쇄 면에 전사하는 오프셋(offset) 인쇄 방식을 사용한다. 따라서, 패턴 기판(P)은 오프셋 인쇄 방식에서 사용되는 클리셰(cliche)를 포함할 수 있다.

또한, 패턴 기판(P)의 일면, 예를 들어 상면에는 인쇄 패턴층(14)에 대응하는 패턴이 형성된다. 여기서, 패턴 기판(P)의 일면에는 인쇄 패턴층(14)에 대응하는 패턴으로 인쇄 패턴층(14)의 형상이 양극으로 형성되거나, 인쇄 패턴층(14)에 대응하는 형상이 음극으로 형성될 수 있다. 전술한 바와 같이, 원료 물질 공급부(100)는 원료 물질(10)을 인쇄 롤(300)의 표면 또는 패턴 기판(P)의 일면에 제공할 수 있는 바, 인쇄 롤(300)의 표면과 패턴 기판(P)의 일면 사이의 원료 물질(10)에 대한 표면 장력을 조절하여, 원료 물질(10)의 공급 위치 및 패터닝 방식을 다양하게 조합하여 원료 물질의 패턴(12)을 형성할 수 있다.

예를 들어, 원료 물질 공급부(100)가 패턴 기판(P) 상에서 일정 속도로 이동하여 패턴 기판(P)의 일면에 원료 물질(10)이 도포되는 경우 적층되는 인쇄 패턴층(14)의 형상이 양극으로 형성되는 패턴이 형성될 수 있다. 반면, 원료 물질 공급부(100)가 인쇄 롤(300)의 표면에 원료 물질(10)을 도포하는 경우 적층되는 인쇄 패턴층(14)의 형상이 음극으로 형성되는 패턴이 형성될 수 있다.

여기서, 적층되는 인쇄 패턴층(14)의 형상이 양극으로 형성되는 패턴을 가지는 패턴 기판(P)의 경우, 인쇄 롤(300)의 외주면보다 낮은 표면 장력을 가지도록 패턴 기판(P)을 표면 처리할 수 있으며, 적층되는 인쇄 패턴층(14)의 형상이 음극으로 형성되는 패턴을 가지는 패턴 기판(P)의 경우, 원료 물질(10)의 원활한 패터닝을 위하여 인쇄 롤(300)의 외주면보다 높은 표면 장력을 가지도록 패턴 기판(P)을 표면 처리할 수 있다.

그러나, 원료 물질(10)을 보다 정밀하게 패터닝하기 위하여 원료 물질(10)을 인쇄 롤(300)의 표면에 도포하고, 적층되는 인쇄 패턴층(14)의 형상이 음극으로 형성되는 패턴을 가지는 패턴 기판(P)을 사용하여 원료 물질의 패턴(12)을 형성하는 리버스 오프셋(reverse offset) 방식을 사용할 수 있으며, 이하에서는 인쇄 롤(300)의 외주면에 원료 물질(10)이 도포되고, 적층되는 인쇄 패턴층(14)의 형상이 음극으로 형성되는 패턴을 가지는 패턴 기판(P)을 사용하는 경우를 예로 들어 설명하기로 한다.

여기서, 패턴 기판(P)은 일 면에 적층되는 각 인쇄 패턴층(14)에 대응하는 패턴이 형성되어 복수 개로 마련될 수 있다. 즉, 인쇄 패턴층(14)을 적층하여 3차원의 입체 구조를 가지는 인쇄 대상물을 인쇄하는 경우에 각 인쇄 패턴층(14)은 서로 다른 패턴을 가질 수 있는바, 패턴 기판(P)은 적층되는 각 인쇄 패턴층(14)에 대응하는 패턴이 형성되도록 복수 개로 마련된다.

여기서, 본 발명의 실시 예에 따른 3차원 인쇄 장치는, 복수 개의 패턴 기판(P₁~P_N)을 수용하는 패턴 기판 수용부(400); 및 상기 패턴 기판 수용부(400)에 수용된 복수 개의 패턴 기판(P₁~P_N) 중에서 선택된 패턴 기판(P)을 제공하는 패턴 기판 제공부(200);를 더 포함할 수 있다.

즉, 적층되는 각 인쇄 패턴층(14)에 대응하는 패턴을 마련하기 위하여 패턴 기판(P)은 각각의 패턴을 가지는 복수 개로 마련될 수 있으며, 이 경우 복수 개의 패턴 기판(P₁~P_N)은 패턴 기판 수용부(400)에 수용된다. 여기서, 패턴 기판 수용부(400)에 수용되는 복수 개의 패턴 기판(P₁~P_N)은 적층되는 인쇄 패턴층(14)의 개수 이하로 구비될 수 있다. 즉, 패턴 기판 수용부(400)는 적층되는 인쇄 패턴층(14)의 개수와 동일한 개수의 패턴 기판(P)을 수용할 수 있으나, 적층되는 인쇄 패턴층(14)의 개수보다 적은 개수의 패턴 기판(P)을 수용할 수도 있다. 전술한 바와 같이 3차원의 입체 구조물을 인쇄하기 위하여 적층되는 각 인쇄 패턴층(14)은 각각 서로 다른 형상을 가질 수도 있으나, 예를 들어 입체 구조물이 적층 방향으로 대칭되는 형상을 가지거나, 일부 구간에서 동일한 형상이 유지되는 경우, 입체 구조물을 인쇄함에 있어 동일한 형상의 인쇄 패턴층(14)이 적층될 수 있다. 이 경우, 패턴 기판 수용부(400)는 동일한 형상의 인쇄 패턴층(14)에 대하여는 인쇄 패턴층(14)에 대응하는 패턴이 형성된 하나의 패턴 기판(P)만을 수용함으로써 적층되는 인쇄 패턴층(14)의 개수보다 적은 개수의 패턴 기판(P)을 수용할 수도 있게 된다.

패턴 기판 제공부(200)는 패턴 기판 수용부(400)에 수용된 복수 개의 패턴 기판(P₁~P_N) 중에서 선택된 패턴 기판(P), 즉 적층하려는 인쇄 패턴층(14)에 대응하는 패턴이 형성된 패턴 기판(P)을 선택하여 제공한다. 패턴 기판 제공부(200)는 선택된 패턴 기판(P)을 원료 물질의 패턴(12)을 형성하기 위하여 동일한 위치에 순차적으로 제공할 수 있으며, 인쇄 롤(300)은 패턴 기판 제공부(200)로부터 제공된 패턴 기판(P)과 인쇄 면 사이를 반복하여 이동함으로써 인쇄 면 상에 순차적으로 인쇄 패턴층(14)을 적층할 수 있게 된다.

인쇄 롤(300)은 패턴 기판(P)으로부터 패터닝되는 원료 물질의 패턴(12)을 인쇄 면 상에 순차적으로 전사한다. 즉, 인쇄 롤(300)은 패턴 기판(P) 상에서 회전 이동하여 표면에 원료 물질의 패턴(12)이 패터닝되고, 표면에 원료 물질의 패턴(12)이 패터닝된 인쇄 롤(300)은 인쇄 면 상에서 회전 이동하여 원료 물질의 패턴(12)을 인쇄 면에 전사한다. 이러한 과정은 인쇄 면에 전사된 원료 물질의 패턴(12)이 경화되어 인쇄 패턴층(14)을 형성하고, 상기 인쇄 패턴층(14) 상에 다른 인쇄 패턴층(14)이 계속적으로 적층되어 3차원의 입체 구조물에 대응하는 인쇄 패턴층(14)이 모두 적층될 때까지 반복된다.

이를 위하여, 본 발명의 실시 예에 따른 3차원 인쇄 장치는 인쇄 롤(300)을 패턴 기판(P)과 인쇄 면 사이에서 이동시키고, 상기 패턴 기판(P) 및 인쇄 면을 따라 회전 이동시키기 위한 구동부(미도시); 및 상기 인쇄 롤(300)이 패턴 기판(P)과 인쇄 면 상에서 동일한 초기 위치를 가지도록 상기 구동부를 제어하는 정렬부;를 더 포함할 수 있다. 여기서, 구동부는 인쇄 롤(300)을 패턴 기판(P)과 인쇄 면 사이에서 이동시키고, 상기 패턴 기판(P) 또는 인쇄 면에 이동된 인쇄 롤(300)을 패턴 기판(P) 상에서 또는 인쇄 면 상에서 회전 이동시키기 위한 다양한 구성이 적용될 수 있다.

예를 들어, 원료 물질(10)이 인쇄 롤(300)의 외주면에 도포되는 경우 원료 물질(10)이 도포된 인쇄 롤(300)은 구동부에 의하여 패턴 기판(P) 상으로 이동된다. 이동된 인쇄 롤(300)은 패턴 기판(P)을 따라 회전 이동하면서, 패턴 기판(P)과 접촉하는 인쇄 롤(300)의 외주면에 도포된 원료 물질(10)이 패턴 기판(P)에 전사되고, 인쇄 패턴층(14)에 대응하는 패턴, 즉 패턴 기판(P) 상에 음극으로 형성되는 부분의 원료 물질(10)만이 인쇄 롤(300)의 외주면에 잔존하여 인쇄 롤(300)의 외주면에서 원료 물질의 패턴(12)이 패터닝된다.

또한, 원료 물질의 패턴(12)이 외주면에 패터닝된 인쇄 롤(300)은 구동부에 의하여 인쇄 면 상으로 이동된다. 이동된 인쇄 롤(300)은 인쇄 면 상에서 인쇄 면을 따라 회전 이동하면서, 원료 물질의 패턴(12)을 인쇄 면과 접촉시켜 전사하게 된다.

여기서, 패턴 기판(P) 또는 인쇄 면을 따라 회전 이동을 시작할 때의 인쇄 롤(300)의 배치 상태를 인쇄 롤(300)의 초기 위치라고 정의할 때, 인쇄 패턴층(14)을 적층하여 3차원의 입체적 형상을 가지는 인쇄 대상물을 인쇄함에 있어서, 패턴 기판(P)에 형성된 패턴으로부터 패터닝되는 원료 물질의 패턴(12)은 인쇄 면 상에서 동일하게 전사되어야 하므로, 패턴 기판(P) 상에서의 인쇄 롤(300)의 초기 위치와 인쇄 면 상에서의 인쇄 롤(300)의 초기 위치는 동일하게 제어될 필요가 있다. 이에, 정렬부는 패턴 기판(P) 상에서와 인쇄 면 상에서 인쇄 롤(300)이 동일한 초기 위치를 가지도록 제어할 수 있다. 또한, 패턴 기판(P)은 적층되는 인쇄 패턴층(14)별로 대응하는 패턴이 각각 형성되는바, 정렬부에 의하여 패턴 기판(P) 상에서와 인쇄 면 상에서 인쇄 롤(300)이 동일한 초기 위치를 가지도록 제어함으로써 인쇄 롤(300)에 패터닝된 원료 물질의 패턴(12)들은 인쇄 면 상의 정확한 위치에서 각각 전사될 수 있게 된다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 3차원 인쇄 장치는 인쇄 면 상에 전사된 원료 물질의 패턴(12)을 경화시키기 위한 경화부(500)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 경화부(500)는 인쇄 면 상에서 인쇄 면을 따라 이동하면서 자외선 또는 레이저를 조사하여 인쇄 면 상에 전사된 원료 물질의 패턴(12)을 경화시킬 수 있으며, 경화부(500)에 의하여 경화된 원료 물질의 패턴(12)은 3차원의 입체적 형상을 가지는 인쇄 대상물이 적층 방향을 따라 소정 간격으로 분할된 인쇄 패턴층(14)을 형성한다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 3차원 인쇄 장치는 원료 물질의 패턴(12)으로부터 형성되는 인쇄 패턴층(14)의 주위를 충진시키기 위한 지지 물질(60)을 공급하는 지지 물질 공급부(600); 및 상기 인쇄 패턴층(14)이 노출되도록 상기 지지 물질(60)을 평탄화하기 위한 평탄화부(700);를 더 포함할 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 3차원 인쇄 장치는 인쇄 롤(300)을 인쇄 면 상에서 회전 이동시켜 원료 물질의 패턴(12)을 인쇄 면에 전사하므로, 원료 물질의 패턴(12)이 전사되기 위한 인쇄 면은 각각 평면을 가지도록 평탄화될 필요가 있다. 그러나, 원료 물질의 패턴(12)이 경화되어 형성되는 인쇄 패턴층(14)은 인쇄 면 상으로 돌출되어 형성되는바, 상기 인쇄 패턴층(14)의 주위에 지지체(64)를 형성하여 인쇄 패턴층(14)과 지지체(64)가 동일한 높이를 가지도록 함으로써, 상기 인쇄 패턴층(14)의 상면에 다음 원료 물질의 패턴(12)이 전사될 때, 상기 인쇄 패턴층(14)과 지지체(64)에 의하여 형성되는 인쇄 면이 평면을 가지도록 형성할 수 있게 된다.

지지 물질 공급부(600)는 원료 물질 공급부(100)와 동일하게 슬릿 노즐을 사용할 수 있다. 여기서, 지지 물질 공급부(600)는 인쇄 패턴층(14)의 주위에만 지지 물질(60)을 공급할 수도 있으나, 인쇄 패턴층(14)의 주위를 완전하게 충진시키기 위하여 인쇄 면을 따라 일정 속도로 이동하여 인쇄 면 상에 적층되는 인쇄 패턴층(14)을 포함한 인쇄 면의 전면에 지지 물질(60)을 공급할 수 있다.

여기서, 지지 물질 공급부(600)는 인쇄 패턴층(14)의 주위에서 평탄화를 위한 지지체(64)의 재료가 되는 액상의 지지 물질(60)을 공급한다. 지지 물질(60)로는 지지체(64)를 인쇄 패턴층(14)으로부터 용이하게 분리시켜 제거할 수 있는 다양한 물질, 예를 들어 파라핀 왁스와 같은 재료를 사용할 수 있다.

또한, 전술한 바와 같이 지지 물질(60)은 인쇄 패턴층(14)을 포함한 인쇄 면의 전면에 도포될 수 있다. 따라서, 인쇄 패턴층(14)을 포함한 인쇄 면의 전면에 도포된 지지 물질(60)은 돌출된 인쇄 패턴층(14)에 의하여 평탄하지 않은 표면을 가지게 된다. 따라서, 평탄화부(700)는 다음 원료 물질의 패턴(12)을 전사시키기 위한 인쇄 면이 평면을 가지도록 인쇄 면에 도포된 지지 물질(60)을 평탄화한다.

여기서, 3차원의 입체적 형상을 가지는 인쇄 대상물을 인쇄하기 위하여 적층되는 각 인쇄 패턴층(14)은 서로 연결될 필요가 있다. 따라서, 평탄화부(700)는 인쇄 패턴층(14)을 포함한 인쇄 면의 전면에 도포된 지지 물질(60)을 인쇄 패턴층(14)이 노출되도록 평탄화할 수 있다. 이를 위하여 평탄화부(700)는 인쇄 패턴층(14)의 상단에서 지지 물질(60)을 밀어내기 위한 닥터 블레이드를 사용할 수 있으며, 닥터 블레이드의 하단은 인쇄 면 상에서 인쇄 패턴층(14)의 두께만큼 이격되어 배치되어, 인쇄 면을 따라 닥터 블레이드를 이동시킴으로써 인쇄 패턴층(14)을 노출시키며 지지 물질(60)과 인쇄 패턴층(14)의 상면이 동일한 평면을 가지도록 평탄화할 수 있다. 또한, 평탄화부(700)로는 엔드 밀 또는 페이스 커터를 사용할 수 있다. 이 경우 엔드 밀 또는 페이스 커터는 도포된 지지 물질(60)의 상부에서 원료 물질의 패턴(12)이 경화된 인쇄 패턴층(14)을 일부 연마시켜 노출되도록 가공하여 지지 물질(60)을 평탄화할 수 있게 된다.

평탄화된 지지 물질(60)은 경화되어 인쇄 패턴층(14)의 주위에서 인쇄 패턴층(14)과 동일한 높이를 가지는 지지체(64)를 형성한다. 지지 물질(60)을 경화시키기 위하여는 자외선 등이 조사될 수 있으며, 이 경우 전술한 원료 물질의 패턴(12)을 경화시키기 위한 경화부(500)를 인쇄 면 상에서 인쇄 면을 따라 다시 이동시켜 지지 물질(60)을 경화시킬 수 있다. 즉, 경화부(500)는 인쇄 패턴층(14)의 형성시 및 지지체(64)의 형성시, 각각 인쇄 면을 따라 이동하게 되어 원료 물질의 패턴(12) 및 지지 물질(60)을 개별적으로 경화시킬 수 있게 된다.

본 발명의 실시 예에 따른 3차원 인쇄 장치는 도 7에 도시된 바와 같이, 각각의 인쇄 패턴층(14)에 대응하는 패턴이 형성되어 원료 물질(10)을 패터닝하기 위한 복수 개의 패턴 기판에 대하여 전술한 과정을 반복하여 스테이지(S) 상에 인쇄 패턴층(14)과 지지체(64)를 적층한다. 여기서, 각 인쇄 패턴층(14)이 모두 적층된 후의 적층 구조체는 인쇄 패턴층(14)이 적층되어 3차원의 입체적 구조를 가지는 인쇄 대상물의 주위에 지지체(64)가 부착되어 있는 형태를 가진다. 여기서, 적층 구조체에 포함되는 지지체(64)는 가열 또는 에칭에 의하여 제거되며, 스테이지(S) 상에서 분리되어, 도 8에 도시된 바와 같이 3차원의 입체적 형상을 가지는 인쇄 대상물을 형성하게 된다.

이와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 3차원 인쇄 장치에 의하면, 적층되는 각 인쇄 패턴층(14)에 대응하는 패턴이 형성되는 복수 개의 패턴 기판(P₁~P_N)을 사용하여 원료 물질의 패턴(12)을 형성하고, 형성된 원료 물질의 패턴(12)을 순차적으로 전사하여 3차원의 입체 구조를 가지는 인쇄 대상물을 형성함으로써 인쇄 속도를 향상시키고, 인쇄 대상물의 품질을 향상시킬 수 있다.

뿐만 아니라, 적층되는 각 인쇄 패턴층(14)에 대응하는 패턴이 형성되는 복수 개의 패턴 기판(P₁~P_N)을 미리 마련하고, 마련된 패턴 기판(P)을 이용하여 인쇄 패턴층(14)을 적층하여 인쇄 대상물을 인쇄하므로 동일한 인쇄 대상물을 복수 개로 인쇄하는 경우 제조 비용을 획기적으로 절감할 수 있게 된다.

이하에서는, 본 발명의 실시 예에 따른 3차원 인쇄 방법에 대하여 상세하게 설명하기로 한다. 본 발명의 실시 예에 따른 3차원 인쇄 방법을 설명함에 있어, 본 발명의 실시 예에 따른 3차원 인쇄 장치와 중복되는 내용의 설명은 생략하며, 설명의 편의를 위하여 도 1 내지 도 8의 도면 부호는 다시 참조될 수 있다.

도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 3차원 인쇄 방법을 개략적으로 나타내는 도면이다.

도 9를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 3차원 인쇄 방법은, 적층되는 각 인쇄 패턴층(14)에 대응하는 패턴이 형성되는 복수 개의 패턴 기판(P₁~P_N)을 마련하는 과정(S100); 상기 복수 개의 패턴 기판(P₁~P_N) 중 적층하려는 인쇄 패턴층(14)에 대응하는 패턴이 형성된 패턴 기판(P)을 선택하여 제공하는 과정(S200); 상기 제공된 패턴 기판(P)으로 인쇄 롤(300)의 표면에 원료 물질(10)을 패터닝하는 과정(S300); 및 상기 패터닝된 원료 물질의 패턴(12)을 인쇄 면 상에 전사하는 과정(S400);을 포함한다.

복수 개의 패턴 기판(P₁~P_N)을 마련하는 과정(S100)은 일 면에 적층되는 각 인쇄 패턴층(14)에 대응하는 패턴이 형성되는 패턴 기판(P)을 복수 개로 마련한다. 즉, 인쇄 패턴층(14)을 적층하여 3차원의 입체 구조를 가지는 인쇄 대상물을 인쇄하는 경우에 각 인쇄 패턴층(14)은 서로 다른 패턴을 가질 수 있는바, 패턴 기판(P)은 적층되는 각 인쇄 패턴층(14)에 대응하는 패턴이 형성되도록 복수 개로 마련되고, 마련되는 복수 개의 패턴 기판(P₁~P_N)은 패턴 기판 수용부(400)에 수용될 수 있다.

패턴 기판(P)을 선택하여 제공하는 과정(S200)은 마련된 복수 개의 패턴 기판(P₁~P_N) 중 적층하려는 인쇄 패턴층(14)에 대응하는 패턴이 형성된 패턴 기판(P)을 선택하여 제공한다. 제공되는 패턴 기판(P)은 일 면에 적층하려는 인쇄 패턴층(14)에 대응하는 패턴, 즉 적층되는 인쇄 패턴층(14)의 형상이 음극으로 형성되는 패턴이 형성될 수 있으며, 패턴 기판 제공부(200)는 적층되는 인쇄 패턴층(14)에 대응하는 패턴이 형성된 패턴 기판(P)을 제공한다.

원료 물질(10)을 패터닝하는 과정(S200)은 제공된 패턴 기판(P)으로 인쇄 롤(300)의 표면에 원료 물질(10)을 패터닝한다. 전술한 바와 같이 인쇄 롤(300)의 표면에 원료 물질(10)을 패터닝하기 위하여는 인쇄 패턴층(14)의 형상이 양극으로 형성되거나, 인쇄 패턴층(14)에 대응하는 형상이 음극으로 형성된 패턴 기판(P)을 이용할 수 있으며, 원료 물질(10)을 인쇄 롤(300)의 표면 또는 패턴 기판(P)의 일면에 제공하는 등 다양한 방식이 사용될 수 있다. 그러나, 원료 물질(10)을 보다 정밀하게 패터닝하기 위하여 원료 물질(10)을 인쇄 롤(300)의 표면에 도포하고, 적층되는 인쇄 패턴층(14)의 형상이 음극으로 형성되는 패턴을 가지는 패턴 기판(P)을 사용하여 원료 물질의 패턴(12)을 형성하는 리버스 오프셋(reverse offset) 방식을 사용할 수 있다.

따라서, 원료 물질(10)을 패터닝하는 과정은, 상기 인쇄 롤(300)의 표면에 원료 물질(10)을 도포하는 과정; 및 상기 인쇄 롤(300)을 상기 제공된 패턴 기판(P) 상에서 회전 이동시키는 과정;을 포함할 수 있다.

원료 물질(10)을 도포하는 과정은, 인쇄 롤(300)의 표면에 원료 물질(10)을 도포한다. 이를 위하여 원료 물질 공급부(100)는 일 방향으로 연장되는 토출구를 가지는 슬릿 노즐을 사용할 수 있으며, 이 경우 인쇄 롤(300)은 원료 물질 공급부(100)의 하부로 이동하여 회전하고, 원료 물질 공급부(100)는 회전하는 인쇄 롤(300)의 표면에 원료 물질(10)을 공급하여 인쇄 롤(300)의 표면에 원료 물질(10)을 도포하게 된다. 여기서, 원료 물질(10)은 각 인쇄 패턴층(14)의 재료가 되는 액상의 원료 물질(10)일 수 있으며, 금속과 수지의 복합물을 사용할 수도 있다.

인쇄 롤(300)을 패턴 기판(P) 상에서 회전 이동시키는 과정은 인쇄 롤(300)을 제공된 패턴 기판(P) 상으로 이동시키고, 인쇄 롤(300)은 인쇄 롤(300)의 표면에 도포된 원료 물질(10)을 패턴 기판(P)에 형성되는 패턴과 접촉시키도록 패턴 기판(P) 상에서 회전 이동한다. 이에 따라, 패턴 기판(P)과 접촉하는 인쇄 롤(300)의 외주면에 도포된 원료 물질(10)이 패턴 기판(P)에 전사되고, 인쇄 패턴층(14)에 대응하는 패턴, 즉 패턴 기판(P) 상에 음극으로 형성되는 부분의 원료 물질(10)만이 인쇄 롤(300)의 외주면에 잔존하여 인쇄 롤(300)의 외주면에서 원료 물질의 패턴(12)이 패터닝된다.

원료 물질의 패턴(12)을 인쇄 면 상에 전사하는 과정(S400)은 패터닝된 원료 물질의 패턴(12)을 스테이지(S) 상의 인쇄 면 상에 전사한다. 원료 물질의 패턴(12)을 스테이지(S) 상의 인쇄 면 상에 전사하기 위하여는 표면에 원료 물질의 패턴(12)이 형성된 인쇄 롤(300)을 인쇄 면 상으로 이동시키고, 표면에 원료 물질의 패턴(12)이 형성된 인쇄 롤(300)은 원료 물질의 패턴(12)을 인쇄 면과 접촉시키도록 인쇄 면 상에서 회전 이동하여 원료 물질의 패턴(12)을 인쇄 면에 전사하게 된다.

여기서, 인쇄 롤(300)은 패턴 기판(P) 및 인쇄 면 상으로 각각 이동하여 패턴 기판(P)으로부터 형성되는 원료 물질의 패턴(12)을 인쇄 면으로 전사하므로, 패턴 기판(P)에 형성된 패턴으로부터 패터닝되는 원료 물질의 패턴(12)은 인쇄 면 상에서 동일하게 전사될 필요가 있다. 따라서, 패턴 기판(P) 또는 인쇄 면을 따라 회전 이동을 시작할 때의 인쇄 롤(300)의 배치 상태를 인쇄 롤(300)의 초기 위치라고 정의할 때, 패턴 기판(P) 상에서의 인쇄 롤(300)의 초기 위치와 인쇄 면 상에서의 인쇄 롤(300)의 초기 위치는 동일하게 제어될 필요가 있다.

이에, 원료 물질의 패턴(12)을 인쇄 면 상에 전사하는 과정(400)은 인쇄 롤(300)을 인쇄 면 상에서 회전 이동시키는 과정 전에, 인쇄 롤(300)의 초기 위치를 정렬하는 과정을 포함할 수 있다. 여기서, 인쇄 롤(300)의 초기 위치를 정렬하는 과정은, 인쇄 롤(300)의 초기 위치를 패턴 기판(P) 상에서의 초기 위치와 동일하게 정렬할 수 있으며, 이 경우, 인쇄 롤(300)에 패터닝된 원료 물질의 패턴(12)들은 인쇄 면 상의 정확한 위치에서 각각 전사될 수 있게 된다.

본 발명의 실시 예에 따른 3차원 인쇄 방법은, 상기 원료 물질의 패턴(12)을 경화시켜 인쇄 패턴층(14)을 형성하는 과정(S500); 및 상기 인쇄 패턴층(14)의 주위에 지지체(64)를 형성하는 과정(S600);을 더 포함할 수 있다.

인쇄 패턴층(14)을 형성하는 과정(S500)은 원료 물질의 패턴(12)을 경화시켜 인쇄 면 상에 전사된 원료 물질의 패턴(12)으로부터 인쇄 패턴층(14)을 형성하며, 경화부(500)는 인쇄 면 상에서 인쇄 면을 따라 이동하면서 자외선 또는 레이저를 조사하여 인쇄 면 상에 전사된 원료 물질의 패턴(12)을 경화시킬 수 있으며, 경화부(500)에 의하여 경화된 원료 물질의 패턴(12)은 3차원의 입체적 형상을 가지는 인쇄 대상물이 적층 방향을 따라 소정 간격으로 분할된 인쇄 패턴층(14)을 형성하게 된다.

지지체(64)를 형성하는 과정(S600)은 상기와 같은 과정에서 형성된 인쇄 패턴층(14)의 상면에 다음 원료 물질의 패턴(12)이 전사될 때 다음 원료 물질의 패턴(12)을 전사하기 위한 인쇄 면이 평면을 가지도록 인쇄 패턴층(14)의 주위에 지지체(64)를 형성한다.

여기서, 지지체(64)를 형성하는 과정(S600)은 인쇄 패턴층(14)의 주위에 지지 물질(60)을 도포하는 과정; 상기 인쇄 패턴층(14)이 노출되도록 상기 도포된 지지 물질(60)을 평탄화하는 과정; 및 상기 평탄화한 지지 물질(60)을 경화시키는 과정;을 포함할 수 있다.

지지 물질(60)을 도포하는 과정은 인쇄 패턴층(14)의 주위에 인쇄 패턴층(14)의 주위를 충진시키기 위한 지지 물질(60)을 도포한다. 지지 물질(60)은 지지 물질 공급부(600)로부터 공급되어 도포될 수 있으며, 지지 물질 공급부(600)는 인쇄 패턴층(14)의 주위를 완전하게 충진시키기 위하여 인쇄 면을 따라 일정 속도로 이동하여 인쇄 면 상에 적층되는 인쇄 패턴층(14)을 포함한 인쇄 면의 전면에 인쇄 패턴층(14)의 두께 이상으로 지지 물질(60)을 도포할 수 있다.

지지 물질(60)을 평탄화하는 과정은 지지 물질(60) 내에 존재하는 인쇄 패턴층(14)이 노출되도록 지지 물질(60)을 평탄화한다. 즉, 3차원의 입체적 형상을 가지는 인쇄 대상물을 인쇄하기 위하여 적층되는 각 인쇄 패턴층(14)은 서로 연결될 필요가 있으므로, 평탄화부(700)에 의하여 인쇄 패턴층(14)을 포함한 인쇄 면의 전면에 도포된 지지 물질(60)을 인쇄 패턴층(14)이 노출되도록 평탄화한다. 이를 위하여 평탄화부(700)로 인쇄 패턴층(14)의 상단을 따라 도포된 지지 물질(60)을 밀어내기 위한 닥터 블레이드를 사용할 수 있으며, 닥터 블레이드의 하단은 인쇄 면 상에서 인쇄 패턴층(14)의 두께만큼 이격되어 배치되어, 인쇄 면을 따라 닥터 블레이드를 이동시킴으로써 인쇄 패턴층(14)을 노출시키며 지지 물질(60)과 인쇄 패턴층(14)의 상면이 동일한 평면을 가지도록 평탄화할 수 있다.

지지 물질(60)을 경화시키는 과정은 상기의 과정에서 평탄화한 지지 물질(60)을 경화시킨다. 즉, 경화부(500)는 경화부(500)는 인쇄 면 상에서 인쇄 면을 따라 이동하면서 자외선 등을 조사하여 지지 물질(60)을 경화시킬 수 있다. 이와 같이 경화부(500)는 인쇄 패턴층(14)의 형성시 및 지지체(64)의 형성시, 각각 인쇄 면을 따라 이동하게 되어 원료 물질의 패턴(12) 및 지지 물질(60)을 개별적으로 경화시키게 된다.

전술한 바와 같이 인쇄 면에 인쇄 패턴층(14)을 형성하고, 인쇄 패턴층(14)의 주위에 지지체(64)를 형성하는 과정은 3차원의 입체적 구조를 가지는 인쇄 대상물에 포함되는 모든 인쇄 패턴층(14)이 적층될 때까지 반복된다. 여기서, 각 인쇄 패턴층(14)이 모두 적층된 후의 적층 구조체는 인쇄 패턴층(14)이 적층되어 3차원의 입체적 구조를 가지는 인쇄 대상물의 주위에 지지체(64)가 부착되어 있는 형태를 가진다. 따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 3차원 인쇄 방법은 각 인쇄 패턴층(14)이 모두 적층된 후에 지지체(64)를 제거하는 과정;(S700)을 더 포함할 수 있다. 여기서, 지지체(64)를 제거하는 과정(S700)은 적층 구조체를 가열하여 지지체(64)를 녹이거나, 에칭에 의하여 이루어질 수 있으며, 지지체(64)가 제거되고 난 후 스테이지(S) 상에서 인쇄 대상물을 분리하여 완료될 수 있다. 또한, 스테이지(S) 상에서 인쇄 대상물을 분리하기 전에 샌딩 등 인쇄 대상물을 표면 처리할 수도 있음은 물론이다.

본 발명의 실시 예에 따른 3차원 인쇄 방법은 판형의 구조물의 제조에 적합하다. 예를 들어, 얇은 판의 내부에 다양한 형상으로 홀이 형성되어 진공 및 블로우가 가능한 판형 부재 또는 얇은 판의 내부에 물 등 냉각 매체가 수용되는 쿨링 플레이트 등을 용이하게 인쇄할 수 있다.

상기에서, 본 발명의 바람직한 실시 예가 특정 용어들을 사용하여 설명 및 도시되었지만 그러한 용어는 오로지 본 발명을 명확하게 설명하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명의 실시 예 및 기술된 용어는 다음의 청구범위의 기술적 사상 및 범위로부터 이탈되지 않고서 여러 가지 변경 및 변화가 가해질 수 있는 것은 자명한 일이다. 이와 같이 변형된 실시 예들은 본 발명의 사상 및 범위로부터 개별적으로 이해되어져서는 안 되며, 본 발명의 청구범위 안에 속한다고 해야 할 것이다.

10: 원료 물질 12: 원료 물질의 패턴
14: 인쇄 패턴층 60: 지지 물질
64: 지지체 100: 원료 물질 공급부
200: 패턴 기판 제공부 300: 인쇄 롤
400: 패턴 기판 수용부 500: 경화부
600: 지지 물질 공급부 700: 평탄화부

Claims

인쇄 패턴층을 이루는 원료 물질을 공급하는 원료 물질 공급부;
회전 이동 가능하게 설치되어, 상기 원료 물질이 외주면에 도포되는 인쇄 롤; 및
서로 다른 각각의 인쇄 패턴층의 형상이 음극으로 형성되어, 상기 인쇄 롤의 회전 이동에 따라 상기 인쇄 롤의 외주면에 도포된 원료 물질의 일부를 부착시켜 패터닝하기 위한 복수 개의 패턴 기판;을 포함하고,
상기 인쇄 롤은 상기 복수 개의 패턴 기판으로부터 선택된 패턴 기판에 의하여 패터닝된 원료 물질의 패턴을 인쇄 면 상에 전사하고,
상기 인쇄 면 상에, 상기 원료 물질의 패턴이 경화되어 형성되는 인쇄 패턴층의 주위를 충진시키기 위한 지지 물질을 도포하는 지지 물질 공급부;를 더 포함하며,
상기 지지 물질이 경화된 지지체과 상기 인쇄 패턴층은 순차적으로 적층되며, 순차적으로 적층된 인쇄 패턴층은 3차원의 입체적 형상을 가지는 인쇄 대상물을 형성하는 3차원 인쇄 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 복수 개의 패턴 기판을 수용하는 패턴 기판 수용부; 및
상기 패턴 기판 수용부에 수용된 복수 개의 패턴 기판 중에서 선택된 패턴 기판을 제공하는 패턴 기판 제공부;를 더 포함하는 3차원 인쇄 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 복수 개의 패턴 기판은 적층되는 인쇄 패턴층의 개수 이하로 구비되는 3차원 인쇄 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 인쇄 롤을 패턴 기판과 인쇄 면 사이에서 이동시키고, 상기 패턴 기판 및 인쇄 면을 따라 회전 이동시키기 위한 구동부; 및
상기 인쇄 롤이 상기 패턴 기판 및 인쇄 면 상에서 각각 동일한 초기 위치를 유지하도록 상기 구동부를 제어하는 정렬부;를 더 포함하는 3차원 인쇄 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 인쇄 패턴층이 노출되도록 상기 지지 물질을 평탄화하기 위한 평탄화부;를 더 포함하는 3차원 인쇄 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 지지 물질 공급부는, 상기 인쇄 면을 따라 이동 가능하게 설치되는 3차원 인쇄 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 인쇄 면을 따라 이동하여 상기 원료 물질의 패턴 및 지지 물질을 개별적으로 경화시키기 위한 경화부;를 더 포함하는 3차원 인쇄 장치.
서로 다른 각각의 인쇄 패턴층의 형상이 음극으로 형성되는 복수 개의 패턴 기판을 마련하는 과정;
상기 복수 개의 패턴 기판 중 적층하려는 인쇄 패턴층의 형상이 형성된 패턴 기판을 선택하여 제공하는 과정;
원료 물질이 외주면에 도포된 인쇄 롤을 상기 제공된 패턴 기판 상에서 회전 이동시켜, 상기 인쇄 롤의 외주면에 도포된 원료 물질을 상기 제공된 패턴 기판에 부착시켜 패터닝하는 과정;
상기 패터닝된 원료 물질의 패턴을 인쇄 면 상에 전사하는 과정;
상기 전사된 원료 물질의 패턴을 경화시켜 인쇄 패턴층을 형성하는 과정;
상기 인쇄 패턴층의 주위를 충진시키도록 상기 인쇄 면 상에 지지 물질을 도포하는 과정; 및
상기 도포된 지지 물질을 경화시켜 지지체을 형성하는 과정;을 포함하고,
상기 지지체과 상기 인쇄 패턴층은 순차적으로 적층되며, 순차적으로 적층된 인쇄 패턴층은 3차원의 입체적 형상을 가지는 인쇄 대상물을 형성하는 3차원 인쇄 방법.
삭제
청구항 8에 있어서,
상기 원료 물질의 패턴을 인쇄 면 상에 전사하는 과정은,
상기 인쇄 롤의 초기 위치를 정렬하는 과정; 및
상기 인쇄 롤을 상기 인쇄 면 상에서 회전 이동시키는 과정;을 포함하는 3차원 인쇄 방법.
청구항 10에 있어서,
상기 인쇄 롤의 초기 위치를 정렬하는 과정은,
상기 인쇄 롤의 초기 위치를 상기 패턴 기판 상에서의 초기 위치와 동일하게 정렬하는 3차원 인쇄 방법.
삭제
청구항 8에 있어서,
상기 지지 물질을 도포하는 과정은, 상기 지지 물질을 상기 인쇄 패턴층을 포함하는 인쇄 면의 전면에 도포하고,
상기 지지체을 형성하는 과정 전에, 상기 인쇄 패턴층이 노출되도록 상기 도포된 지지 물질을 평탄화하는 과정;을 더 포함하는 3차원 인쇄 방법.
삭제
청구항 13에 있어서,
상기 지지 물질을 도포하는 과정은,
상기 지지 물질을 상기 인쇄 패턴층의 두께 이상으로 도포하고,
상기 지지 물질을 평탄화하는 과정은,
상기 인쇄 패턴층의 상단을 따라 상기 도포된 지지 물질을 밀어내어 이루어지는 3차원 인쇄 방법.
청구항 8에 있어서,
각 인쇄 패턴층이 모두 적층된 후에 상기 지지체를 제거하는 과정;을 더 포함하는 3차원 인쇄 방법.