KR102297516B1 - 조형물 형성 장치 및 그의 제어 방법 - Google Patents

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Abstract

조형물 형성 장치 및 이의 제어 방법이 제공된다. 본 조형물 형성 장치는 조형물 데이터에 기초하여 조형 소재를 분사하는 분사부, 분사된 조형 소재가 적층되어 조형물이 형성되는 기저부, 기저부에 적층된 조형물의 높이를 센싱하는 센서부 및 센서부에서 출력된 신호에 기초하여 분사부를 제어하는 제어부를 포함한다.

Description

조형물 형성 장치 및 그의 제어 방법{AN OBJECT FORMING APPARATUS AND A CONTROLLING METHOD THEREOF}
본 발명은 조형물 형성 장치 및 조형물 형성 장치의 제어 방법에 관한 것이다.
조형물 형성 장치는 열 용융성 왁스(Wax), 열 경화성 수지, 광 경화성 수지 또는 금속 등 일정한 조건 하에서 경화가 가능한 각종 조형 소재를 이용하여 일정한 형태의 조형물을 형성 및 조형할 수 있는 장치를 의미한다. 조형물 형성 장치는 3D 프린터(3-dimensional printer)를 포함할 수 있다.
조형물 형성 장치는 다양한 방법을 이용하여 조형물을 제작할 수 있다. 예를 들어 조형물 형성 장치는 원재료를 절삭기를 이용하여 절삭하거나, 입력된 왁스나 액상 수지를 분사하여 일정한 형태로 적층시켜 조형물을 형성할 수 있다. 또한 조형물 형성 장치는 레이저를 소재에 조사하여 융해시킨 후 일정한 형태를 형성하여 응고시켜 조형물을 형성하거나, 접착제를 소재에 조사하여 조형물을 형성할 수도 있다.
액상 수지를 분사하여 조형물을 형성하는 조형물 형성 장치는 액상 수지를 토출시키기 위해 피에조 방식의 잉크젯 헤드를 사용하고 있다. 조형물의 칼라표현을 위해 조형 소재는 시안(Cyan), 마젠타(Magenta), 옐로우(Yellow) 기본 3색으로 구성되며 각각 독립된 복수의 헤드를 사용할 수 있다.
피에조 방식의 잉크젯 헤드는 고가이며 더욱이 칼라를 표현하기 위해서는 복수의 헤드가 필요하므로 가격이 상승하는 단점이 있다. 또한 피에조 방식의 잉크젯 헤드는 크기가 크고 이를 구동하기 위한 제어 보드 및 유지 보수 유닛(Maintenance unit)을 설치해야 하므로 조형물 형성 장치의 크기가 커지는 단점이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 조형물 형성 장치는 저가의 써멀(thermal) 잉크젯 헤드를 적용함으로써 조형물 형성 장치의 크기를 줄일 수 있다. 써멀 잉크젯 헤드는 잉크 챔버(chamber) 내부에 마이크로 히터를 배치하고 히터를 가열하여 조형 소재를 토출시키는 것이기 때문에 헤드 주변의 온도의 영향을 많이 받게 되며 온도에 따라 액적의 토출 속도와 토출 질량이 변경될 수 있으므로 생성된 조형물이 조형물 데이터와 상이할 수 있는데, 본 발명의 일 실시예에 따른 조형물 형성 장치는 조형물이 생성되는 동안 조형물의 높이를 측정하여 보정함으로써 고품질의 조형물을 얻을 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른, 조형물 형성 장치는, 조형물 데이터에 기초하여 조형 소재를 분사하는 분사부; 상기 분사된 조형 소재가 적층되어 조형물이 형성되는 기저부; 상기 기저부에 적층된 조형물의 높이를 센싱하는 센서부; 및 상기 센서부에서 출력된 신호에 기초하여 상기 분사부를 제어하는 제어부;를 포함한다.
그리고, 상기 분사부는, 조형 소재가 공급되는 챔버; 상기 챔버 내의 조형 소재에 열을 가해 상기 챔버 내부에서 기포를 발생시키는 발열부; 및 상기 기포 발생에 따라 증가한 상기 챔버 내부의 압력을 바탕으로 상기 조형 소재를 상기 기저부로 분사하는 노즐;을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 발열부를 제어하여 상기 분사부에서 분사되는 조형 소재의 분사량을 제어할 수 있다.
그리고, 상기 제어부는, 상기 조형물 데이터로부터 산출된 조형물의 실제 높이와 상기 센서부에서 출력된 신호에 기초하여 산출된 상기 기저부에 형성된 조형물의 높이를 비교하여 편차를 결정하고, 상기 편차에 기초하여 상기 분사부로부터 분사되는 조형 소재의 분사량을 제어할 수 있다.
또한, 상기 조형물 형성장치는 색상별로 각각의 분사부를 구비하며, 상기 제어부는, 상기 편차에 기초하여 색상별로 분사부에서 분사되는 조형 소재의 분사량을 제어할 수 있다.
그리고, 상기 제어부는, z축 방향으로 단면적이 줄어드는 조형물을 생성하는 경우, 상기 조형물의 높이에 비례하여 상기 발열부의 온도를 제어할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, x축 방향으로 단면적이 줄어드는 조형물을 생성하는 경우, x축 방향으로 조형물이 생성됨에 따라 상기 발열부의 온도를 제어할 수 있다.
그리고, 상기 제어부는, 상기 조형물 생성시 상기 센서부에 의해 감지되는 패턴이 상기 조형물 내부에 형성되도록 상기 분사부를 제어할 수 있다.
또한, 상기 패턴은 미리 결정된 색상 및 형상 중 적어도 하나를 이용하여 형성될 수 있다.
그리고, 상기 조형물 형성 장치는, 상기 기저부를 회전시키는 기저부 이동부;를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 일정 주기 및 기 설정된 각도로 상기 기저부를 z축을 중심으로 회전시키도록 상기 기저부 이동부를 제어할 수 있다.
그리고, 상기 제어부는, 상기 조형물 데이터를 일정 주기 및 기 설정된 각도로 회전시켜 처리할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 분사부의 총 사용시간에 따라 상기 발열부의 온도를 제어할 수 있다.
그리고, 상기 조형물 형성 장치는, 유지보수 스테이지;를 더 포함하고, 상기 유지보수 스테이지는, 상기 분사부를 통해 분사되는 조형 소재의 질량을 측정할 수 있는 저울을 구비할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 저울을 통해 상기 분사부에서 분사된 액적의 평균 질량을 산출하고, 상기 액적의 평균 질량에 기초하여 상기 분사부에서 분사되는 조형 소재의 양을 제어할 수 있다.
그리고, 상기 제어부는, 상기 발열부에 인가되는 펄스 신호의 전압 및 폭을 제어하여 상기 발열부의 온도를 제어할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 발열부에 상기 펄스 신호를 인가하기 전에 프리 펄스를 인가하여 상기 발열부의 온도를 제어할 수 있다.
한편, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른, 조형물 형성 장치의 제어 방법은, 조형물 데이터에 기초하여 조형 소재를 기저부에 분사하는 단계; 상기 분사된 조형 소재를 상기 기저부에 적층하여 조형물을 형성하는 단계; 상기 형성된 조형물의 높이를 센싱하는 단계; 및 상기 센싱된 조형물의 높이에 기초하여 상기 기저부에 분사되는 조형 소재의 분사량을 제어하는 단계;를 포함한다.
그리고, 상기 조형 소재의 분사량을 제어하는 단계는, 상기 조형물 데이터로부터 조형물의 기준 높이를 산출하고, 상기 조형물의 기준 높이와 상기 기저부에 형성된 조형물의 실제 높이를 비교하여 편차를 결정하고, 상기 편차에 기초하여 상기 기저부에 분사되는 조형 소재의 분사량을 제어할 수 있다.
또한, 상기 방법은, 일정 주기 및 기 설정된 각도로 상기 기저부를 z축을 중심으로 회전시키는 단계;를 더 포함할 수 있다.
상술한 바와 같은 조형물 형성 장치 및 조형물 형성 장치의 제어 방법에 의하면 저가의 써멀 잉크젯 헤드를 사용하므로 제작 비용이 절감되며, 조형물 형성 과정에서 조형물 데이터와의 차이를 비교하여 누적 오차를 보상하므로 고품질의 조형물을 형성할 수 있다.
도 1은 조형물 형성 장치의 일 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 조형물 형성 장치의 일 실시예의 외관에 대한 사시도이다.
도 3은 조형물 형성 장치의 일 실시예에 대한 구성도이다.
도 4는 조형물 형성 장치의 일 실시예의 내부 구조를 도시한 도면이다.
도 5는 조형 소재 분사 모듈의 일 실시예에 대한 구성도이다.
도 6a은 조형 소재 분사 모듈의 일 실시예에 대한 도면이다.
도 6b는 조형 소재 분사 모듈의 일 실시예의 저면을 도시한 도면이다.
도 7은 노즐부의 제1 실시예의 단면도이다.
도 8 내지 도 10은 노즐부의 제1 실시예가 조형 소재를 분사하는 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 11a 내지 도 11c는 자외선의 조사에 따라 조형물이 고정되는 과정의 일 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 조형물 형성 장치의 조형물 형성 과정의 일 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 광센서를 이용하여 조형물의 높이를 측정하는 예를 도시한 도면이다.
도 14는 접촉센서를 이용하여 조형물의 높이를 측정하는 예를 도시한 도면이다.
도 15는 조형물의 색상별 높이 편차를 보정하는 예를 도시한 도면이다.
도 16a 내지 도 16b는 형상에 따른 편차를 보정하는 예를 도시한 도면이다.
도 17은 동일 색상의 조형물 적층으로 인한 편차를 보정하는 예를 도시한 도면이다.
도 18a 내지 도 18f는 조형물 형성시 노즐 손상으로 인한 결함을 분산시키는 예를 도시한 도면이다.
도 19은 노즐 부위를 확대하여 도시한 도면이다.
도 20은 액적 토출수에 따른 액적 질량의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 21은 본 발명의 일 실시예에 따른 조형물 형성장치에서 조형물을 형성하는 과정을 도시한 흐름도이다.
이하, 본 문서의 다양한 실시예가 첨부된 도면을 참조하여 기재된다. 그러나, 이는 본 문서에 기재된 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 문서의 실시예의 다양한 변경(modifications), 균등물(equivalents), 및/또는 대체물(alternatives)을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다.
본 문서에서, "가진다," "가질 수 있다," "포함한다," 또는 "포함할 수 있다" 등의 표현은 해당 특징(예: 수치, 기능, 동작, 또는 부품 등의 구성요소)의 존재를 가리키며, 추가적인 특징의 존재를 배제하지 않는다.
본 문서에서, "A 또는 B," "A 또는/및 B 중 적어도 하나," 또는 "A 또는/및 B 중 하나 또는 그 이상"등의 표현은 함께 나열된 항목들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. 예를 들면, "A 또는 B," "A 및 B 중 적어도 하나," 또는 "A 또는 B 중 적어도 하나"는, (1) 적어도 하나의 A를 포함, (2) 적어도 하나의 B를 포함, 또는 (3) 적어도 하나의 A 및 적어도 하나의 B 모두를 포함하는 경우를 모두 지칭할 수 있다.
본 문서에서 사용된 "제 1," "제 2," "첫째," 또는 "둘째,"등의 표현들은 다양한 구성요소들을, 순서 및/또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용될 뿐 해당 구성요소들을 한정하지 않는다. 예를 들면, 제 1 사용자 기기와 제 2 사용자 기기는, 순서 또는 중요도와 무관하게, 서로 다른 사용자 기기를 나타낼 수 있다. 예를 들면, 본 문서에 기재된 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 바꾸어 명명될 수 있다.
어떤 구성요소(예: 제 1 구성요소)가 다른 구성요소(예: 제 2 구성요소)에 "(기능적으로 또는 통신적으로) 연결되어((operatively or communicatively) coupled with/to)" 있다거나 "접속되어(connected to)" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나, 다른 구성요소(예: 제 3 구성요소)를 통하여 연결될 수 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소(예: 제 1 구성요소)가 다른 구성요소(예: 제 2 구성요소)에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소와 상기 다른 구성요소 사이에 다른 구성요소(예: 제 3 구성요소)가 존재하지 않는 것으로 이해될 수 있다.
본 문서에서 사용된 표현 "~하도록 구성된(또는 설정된)(configured to)"은 상황에 따라, 예를 들면, "~에 적합한(suitable for)," "~하는 능력을 가지는(having the capacity to)," "~하도록 설계된(designed to)," "~하도록 변경된(adapted to)," "~하도록 만들어진(made to)," 또는 "~를 할 수 있는(capable of)"과 바꾸어 사용될 수 있다. 용어 "~하도록 구성된(또는 설정된)"은 하드웨어적으로 "특별히 설계된(specifically designed to)" 것만을 반드시 의미하지 않을 수 있다. 대신, 어떤 상황에서는, "~하도록 구성된 장치"라는 표현은, 그 장치가 다른 장치 또는 부품들과 함께 "~할 수 있는" 것을 의미할 수 있다. 예를 들면, 문구 "A, B, 및 C를 수행하도록 구성된(또는 설정된) 프로세서"는 해당 동작을 수행하기 위한 전용 프로세서(예: 임베디드 프로세서), 또는 저장부 장치에 저장된 하나 이상의 소프트웨어 프로그램들을 실행함으로써, 해당 동작들을 수행할 수 있는 범용 프로세서(generic-purpose processor)(예: CPU 또는 application processor)를 의미할 수 있다.
본 문서에서 사용된 용어들은 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 다른 실시예의 범위를 한정하려는 의도가 아닐 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 용어들은 본 문서에 기재된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다. 본 문서에 사용된 용어들 중 일반적인 사전에 정의된 용어들은, 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 동일 또는 유사한 의미로 해석될 수 있으며, 본 문서에서 명백하게 정의되지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. 경우에 따라서, 본 문서에서 정의된 용어일지라도 본 문서의 실시예들을 배제하도록 해석될 수 없다.
이하 도 1을　참조하여 조형물 형성 장치의 일 실시예에 대해서 설명한다.　도 1은 조형물 형성 장치(1)의 일 실시예를 설명하기 위한 도면이다. 도 1에 도시된 바에 의하면 조형물 형성 장치(1)는 조형 소재(2a 내지 4a)를 분사하는 복수의 분사부(2 내지 4) 및 분사된 조형 소재(2a 내지 4a)가 적층되어 조형물(89)이 형성되는 조형물 형성부(7)를 포함할 수 있다.
복수의 분사부(2 내지 4)는 소정 색상의 조형 소재(2a 내지 4a)를 조형물 형성부(7) 방향으로 분사할 수 있다. 각각의 분사부(2 내지 4)는 조형 소재(2a 내지 4a)를 동등(同等)하게 분사할 수 있다.
여기서 동등하게 분사한다는 것의 의미는 각각의 분사부(2 내지 4)에서 분사되는 조형 소재(2a 내지 4a)의 분사량은 서로 동등하다는 의미를 포함할 수 있다. 또한 분사량이 동등하다는 것은 일정 기간 동안 각각의 분사부(2 내지 4)가 분사한 조형 소재(2a 내지 4a)의 분사량이 완전히 동일한 것뿐만 아니라 분사량 사이에 어느 정도 허용 범위 내에서 차이가 있는 것도 포함할 수 있다. 다시 말해서 복수의 분사부(2 내지 4) 각각은 서로 완전히 동일한 양으로 조형 소재(2a 내지 4a)를 분사할 수도 있고, 서로 거의 동일하거나 유사한 양으로 조형 소재(2a 내지 4a)를 분사할 수도 있다. 예를 들어 제1 분사부(2)는 조형 소재(2a)를 100회 분사하고, 제2 분사부(3)는 조형 소재(3a)를 110회 분사하고, 제3 분사부(4)는 조형 소재(4a)를 99회 분사할 수도 있다. 이와 같이 제1 분사부 내지 제3 분사부(2 내지 4)가 조형 소재(2a 내지 4a)를 분사한 것은 동등하게 조형 소재(2a 내지 4a)를 분사한 것으로 해석될 수 있다. 여기서 허용 범위는 설계자 또는 사용자의 선택에 따라 임의적으로 결정된 것일 수도 있다.
일 실시예에 의하면 각각의 분사부(2 내지 4)는 미리 정의된 범위에서만 동등하게 조형 소재(2a 내지 4a)를 분사할 수도 있다. 여기서 범위는 공간적 범위 및 시간적 범위 중 적어도 하나를 포함하는 것을 해석될 수 있다. 다시 말해서 각각의 분사부(2 내지 4)가 미리 정의된 제1 구역에 위치한 경우, 각각의 분사부(2 내지 4)는 동등하게 조형 소재(2a 내지 4a)를 분사할 수도 있고, 또한 미리 정의된 소정의 시간 동안, 일례로 제1 순환에 조형 소재(2a 내지 4a)를 동등하게 분사할 수도 있다. 이 경우 제1 구역에서 또는 제1 순환 동안 제1 분사부(2)가 분사한 조형 소재(2a)의 양과 동 구역에서 또는 동 순환 동안 제2 분사부(3)가 분사한 조형 소재(3a)의 양은 서로 동일하거나 또는 거의 동일하며 일정 범위 내에서 조금 차이가 있을 수 있다. 예를 들어 제1 조형 소재(2a), 제2 조형 소재(2b) 및 제3 조형 소재(2c)는 하나의 순환 동안 동일한 회수로 분사될 수 있다.
각각의 분사부(2 내지 4)가 동등하게 조형 소재(2a 내지 4a)를 분사하면, 몇몇 특정 분사부만이 집중적으로 조형 소재(를 분사하지 않게 된다. 따라서 특정 분사부만이 집중적으로 조형 소재를 분사하게 됨으로써 발생될 수 있는 특정 분사부의 노즐의 막힘 현상이나 특정 분사부만이 조기에 소모되는 것 등을 방지할 수 있게 된다. 또한 복수의 분사부(2 내지 4)가 동등하게 조형 소재(2a 내지 4a)를 분사하기 때문에 특정 분사부만이 조형 소재를 분사할 때보다 훨씬 빠른 속도로 조형물을 형성할 수 있게 된다.
조형 소재(2a 내지 4a)를 분사하는 분사부(2 내지 4)의 개수는 조형물 형성 장치(1)의 설계자의 선택 또는 필요에 따라 다양하게 선택될 수 있다. 예를 들어 도 1에 도시된 바와 같이 3개의 분사부(2 내지 4)가 조형물 형성 장치(1)에 채용될 수도 있고, 4개의 분사부가 조형물 형성 장치(1)에 채용될 수도 있으며, 5개의 분사부가 조형물 형성 장치(1)에 채용될 수도 있다. 필요에 따라 이보다 더 적거나 또는 더 많은 분사부가 조형물 형성 장치(1)에 채용될 수도 있다.
각각의 분사부(2 내지 4)가 분사하는 조형 소재(2a 내지 4a)의 색상은 설계자의 선택에 따라 임의적으로 결정될 수 있다. 조형 소재(2a 내지 4a)의 색상은 적색(R, red), 녹색(G, green) 및 청색(B, blue)을 포함할 수 있다. 조형 소재(2a 내지 4a)의 색상은 시안(C, cyan), 마젠타(M, magenta) 및 옐로우(Y, yellow)를 포함할 수 있다. 또한 조형 소재(2a 내지 4a)의 색상은 블랙(K, black)이나 화이트(W, white)를 포함할 수도 있다. 각각의 분사부(2 내지 4)는 서로 상이한 색상의 조형 소재(2a 내지 4a)를 분사하도록 설정 또는 제작된 것일 수 있다. 예를 들어 조형물 형성 장치(1)에는 4개의 분사부가 마련될 수 있으며, 각각의 분사부는 서로 다르게 시안, 마젠타, 옐로우 및 화이트의 조형 소재를 분사할 수 있다.
일 실시예에 의하면 각각의 분사부(2 내지 4)는 각각 할당된 색상의 조형 소재(2a 내지 4a)만을 분사하도록 설정 또는 제작된 것일 수 있다. 예를 들어 제1 분사부(2)는 시안의 조형 소재(2a)만을 분사하고, 제2 분사부(3)는 마젠타의 조형 소재(3a)만을 분사하며, 제3 분사부(4)는 옐로우의 조형 소재(4a)만을 분사하여 조형물(89)을 형성하도록 할 수 있다.
다른 일 실시예에 의하면 하나의 분사부(2 내지 4)가 여러 색상의 조형 소재(2a 내지 4a)를 분사할 수도 있다. 예를 들어 제1 분사부(2)가 시안의 조형 소재(2a), 마젠타의 조형 소재(3a) 및 옐로우의 조형 소재(4a)를 선택적으로 분사할 수도 있다. 구체적으로 제1 분사부(2)가 각각의 조형 소재(2a 내지 4a)가 담겨진 조형 소재 보관 용기와 튜브 등의 관을 이용하여 연결된 경우, 제어부(9)의 제어에 따라 제1 분사부(2)에 연결된 조형 소재 보관 용기가 서로 스위칭되어 서로 상이한 조형 소재(2a 내지 4a)를 제1 분사부(2)에 공급하고, 제1 분사부(2)는 조형 소재 보관 용기의 스위칭에 따라 서로 상이한 조형 소재(2a 내지 4a)를 공급받고 공급 받은 서로 상이한 조형 소재(2a 내지 4a)를 조형물 형성부(7) 방향으로 분사하여 조형물(89)을 형성하도록 할 수 있다.
조형 소재(2a 내지 4a)는 유동성을 구비한 액상 물질일 수 있다. 예를 들어, 조형 소재(2a 내지 4a)는 에폭시(epoxy) 수지, 아크릴 수지(acrylate), 포토 폴리머(photo polymer)를 포함할 수 있다. 또한 조형 소재(2a 내지 4a)는 액상 금속을 포함할 수도 있다.
일 실시예에 의하면, 분사부(2 내지 4)가 분사하는 조형 소재(2a 내지 4a)는 수광에 따라 경화되는 광 경화 잉크를 포함할 수 있다. 광 경화 잉크는 기본 수지, 반응성 희석제, 광 중합 개시제(Photo initiator), 색소, 중합 방지제 및 기타 보조 성분을 포함할 수 있다. 기본 수지는 소중합체(올리고머, Oligomer)를 포함할 수 있다. 반응성 희석제는 단량체(Monomer)를 포함할 수 있다. 기본 수지와 반응성 희석제는 자외선 등과 같은 빛의 조사에 따라 결합하여 광 경화 잉크가 빛에 의해 경화되도록 할 수 있다. 그 결과 조형 소재(2a 내지 4a)의 적층에 따라 생성된 조형물(89)이 고정적인 형상을 이룰 수 있게 된다. 광 중합 개시제는 빛의 조사에 따라 프리 라디칼(free radical)로 분해되고, 기본 수지 및 반응성 희석제 사이의 중합 반응을 유도할 수 있다. 색소는 안료(pigment)나 염료를 포함할 수 있다. 안료는 유기 안료, 무기 안료 또는 레이크 안료일 수 있다. 색소에 따라 조형 소재(2a 내지 4a)의 색상이 결정될 수 있다. 예를 들어 시안 조형 소재는 시안 안료를, 마젠타 조형 소재는 마젠타 안료를, 옐로우 조형 소재는 옐로우 안료를, 화이트 조형 소재는 화이트 안료를 포함한 것일 수 있다. 중합 방지제는 잉크의 암 반응을 억제하는 기능을 수행할 수 있다.
필요에 따라서 광 경화 잉크는 코-솔벤트(Co-solvent), 안티 코게이션 에이전트(Anti-kogation agent)나 안티 블리딩 에이전트(Anti-bleeding agent)를 포함할 수도 있다. 코-솔벤트는 잉크 내의 안료의 용해 및 분산을 보조할 수 있다. 서멀 잉크 젯(thermal ink jet) 방식을 이용하는 경우, 코-솔벤트는 헤드 내에서의 기화를 보조할 수도 있다. 서멀 잉크 젯 방식을 이용하는 경우, 안티 코게이션 에이전트는 발열부(41)에 잉크 분순물이 부착되어 발열부(41)의 효율이 저하되는 것을 방지할 수 있다. 안티 블리딩 에이전트는 조형 소재(2a 내지 4a) 사이의 경계에서 혼색이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 코-솔벤트, 안티 코게이션 에이전트 또는 안티 블리딩 에이전트는 조형물 형성 장치에 일반적으로 채용되는 소재가 이용될 수 있다.
일 실시예에 의하면 분사부(2 내지 4) 중 하나는 조형물에서 분리 이탈이 가능한 서포트(지지체)를 형성하기 위한 서포트 물질을 분사할 수도 있다. 서포트 물질은 열에 의해 융해 또는 기화되거나, 용매에 의해 용해될 수 있는 물질일 수 있다. 예를 들어 서포트 물질은 열에 의해 융해되는 파라핀 또는 물 등의 용매에 의해 용해될 수 있는 글리세린을 포함할 수도 있다.
분사부(2 내지 4)는 필요에 따라 이동할 수 있다. 분사부(2 내지 4)의 이동 방향은 조형 소재(2a 내지 4a)의 분사 방향, 다시 말해서 조형물 형성부(7)가 위치하는 방향일 수도 있고, 조형 소재(2a 내지 4a)의 분사 방향의 반대 방향일 수도 있다. 또한 분사부(2 내지 4)의 이동 방향은 조형 소재(2a 내지 4a)의 분사 방향과 일정한 각을 이루는 방향일 수도 있다. 예를 들어 분사부(2 내지 4)의 이동 방향은 조형 소재(2a 내지 4a)의 분사 방향과 직교하는 방향일 수도 있다.
분사부(2 내지 4)에서 분사된 조형 소재(2a 내지 4a)는 조형물 형성부(7)에 적층되어 조형물(89)이 될 수 있다. 조형물 형성부(7)는 분사된 조형 소재(2a 내지 4a)가 용이하게 적층될 수 있는 평면판 형상의 기저부, 기저부를 이동시키는 기저부 이동부 및 기저부 상부에 마련된 공간을 포함할 수 있다. 조형물 형성부(7)의 기저부는 필요에 따라서 분사부(2 내지 4)가 위치한 방향 또는 분사부(2 내지 4)가 위치한 방향의 반대 방향으로 이동할 수도 있다. 또한 기저부는 조형 소재(2a 내지 4a)의 분사 방향과 일정한 각을 가지는 방향으로 이동할 수도 있다. 예를 들어 기저부는 조형 소재(2a 내지 4a)의 분사 방향과 직교하는 방향으로 이동할 수도 있다.
조형물 형성 장치(1)는 조형물 형성 장치(1)의 동작을 제어하기 위한 제어부(9)를 더 포함할 수 있다. 제어부(9)는 분사부(2 내지 4) 및 조형물 형성부(7) 중 적어도 하나의 동작을 제어하여 조형물(89)가 형성될 수 있도록 할 수 있다. 예를 들어, 제어부(9)는 각각의 분사부(2 내지 4)의 분사 시기, 조형 소재(2a 내지 4a)의 분사량 또는 분사 패턴, 분사부(2 내지 4)의 이동, 조형물 형성부(7)의 이동 등을 제어할 수 있다. 일 실시예에 의하면 제어부(9)는 복수의 분사부(2 내지 4)가 동등하게 서로 상이한 색상의 조형 소재(2a 내지 4a)를 분사하여 조형물(89)을 형성하도록 제어할 수 있다.
이하 도 2　내지 도 20을　참조하여 조형물 형성 장치의 일 실시예에 대해서 설명한다.　
도 2는 조형물 형성 장치의 일 실시예의 외관을 도시한 사시도이고, 도 3은 조형물 형성 장치의 일 실시예에 대한 구성도이다. 도 4는 조형물 형성 장치의 내부 구조의 일 실시예를 도시한 사시도이다.
도 2 내지 도 4에 도시된 바를 참조하면 조형물 형성 장치(10)는 외부 하우징(11)과, 외부 하우징(11) 내부에 설치된 내부 하우징(13)과, 내부 하우징(13)의 상단에 마련된 조형 소재 분사 모듈(100)을 포함할 수 있다. 조형물 형성 장치(10)는 조형물(89)이 조형되는 기저부(21), 각종 이동부(22, 170, 180, 190), 제어부(200), 데이터 입력부(201), 저장부(202), 조작부(203) 및 표시부(204)를 포함할 수도 있다. 이와 같은 구성 중 일부는 필요에 따라 생략될 수 있다. 또한 조형물 형성 장치(10)는 기재되지 않은 다른 구성을 더 포함할 수도 있다.
외부 하우징(11)은 도 2에 도시된 바와 같이 내부 하우징(13)을 비롯하여 조형물 형성 장치(10)와 관련된 각종 부품을 내장할 수 있으며, 내장된 각종 부품을 보호할 수 있다. 외부 하우징(11)은 조형물 형성 장치(10)가 외부의 방해 없이 안정적으로 조형물(89)을 형성할 수 있도록 조형물 형성 공간을 외부와 차단하는 기능을 제공할 수 있다. 외부 하우징(11)의 적어도 하나의 면에는 개구가 마련될 수 있으며, 사용자는 개구를 통해 완성된 조형물(89)을 취득할 수 있다. 개구에는 필요에 따라서 개폐 가능한 도어가 마련될 수 있다. 또한 외부 하우징(11)에는 필요에 따라서 데이터를 입력받기 위한 데이터 입력부(201), 사용자에 의해 조작되어 사용자로부터 명령을 입력받는 조작부(203) 및 사용자에게 각종 정보를 표시하는 표시부(204) 중 적어도 하나가 마련될 수도 있다.
내부 하우징(13)은 조형물 형성 장치(10)의 제어와 관련된 각종 부품을 내장할 수 있다. 예를 들어 내부 하우징(13)의 내측에는 제어부(200)의 기능을 수행하기 위한 반도체 칩 및 반도체 칩 등이 설치되는 기판 등이 설치될 수 있다. 내부 하우징(13)에는 데이터를 입력받기 위한 데이터 입력부(201), 사용자에 의해 조작되어 사용자로부터 명령을 입력받는 조작부(203) 및 사용자에게 각종 정보를 표시하는 표시부(204) 중 적어도 하나가 마련될 수도 있다.
내부 하우징(13)에는 기저부(21)가 마련될 수 있다. 기저부(21)는 조형물이 형성되는 평면판의 형상을 구비할 수 있다. 기저부(21)의 상면은 내부 하우징(13)의 상부면(14)에 노출되어 조형 소재 분사 모듈(100)에서 분사되는 조형 소재(a)나 서포트 물질(s)이 적층될 수 있다. 기저부(21)는 기저부 이동부(22)에 의해 z축 방향으로 이동하거나 또는 z축을 중심으로 회전할 수 있다. 기저부(21)는 형성하려는 조형물(89)의 형상 등에 따라 이동이 제어될 수 있다. 일 실시예에 의하면 기저부(21)는 조형 소재(a)의 분사 방향 또는 이의 반대 방향으로 이동될 수도 있다. 예를 들어 조형 소재(a)가 적층됨에 따라 적층된 조형 소재(a)로 이루어진 조형물(89)이 조형 소재 분사 모듈(100)과 접촉하지 않도록 기저부(21)는 조형 소재 분사 모듈(100)이 배치된 방향의 반대 방향으로 이동할 수 있다. 또한 다른 예를 들어 적층된 조형 소재(a)가 레벨링 롤러(leveling roller, 101)에 의해 평탄화될 수 있도록 기저부(21)는 조형 소재 분사 모듈(100) 방향으로 이동할 수도 있다. 다른 실시예에 따르면 기저부(21)는 조형 소재(a)의 분사 방향과 직교하는 방향으로 이동될 수도 있다. 이 경우 기저부(21)는 형성하려는 조형물에 따라 분사된 조형 소재(a)가 기저부(21) 상면 상의 적절한 위치에 도달하여 쌓일 수 있도록 x축 방향 및 y축 방향 중 적어도 하나의 방향으로 이동할 수도 있다. 필요에 따라서 기저부(21)는 조형 소재의 분사 방향과 직교하는 방향으로 이동하면서 조형 소재(a)의 분사 방향 또는 이의 반대 방향으로 이동할 수도 있다. 기저부 이동부(22)는 내부 하우징(13)의 내측에 마련될 수 있으며, 모터나 액츄에이터의 구동에 따라 기저부(21)를 소정의 방향으로 이동 또는 회전시킬 수 있다.
조형 소재 분사 모듈(100)은 기저부(21) 방향으로 서로 상이한 색상의 조형 소재(a)를 분사하여 조형물(89)이 생성되도록 할 수 있다. 필요에 따라서 조형 소재 분사 모듈(100)은 서포트 물질(s)을 더 분사하여 다양한 형상의 조형물(89)이 형성되도록 할 수도 있다. 조형 소재 분사 모듈(100)은 서로 상이한 색상의 조형 소재(a)를 분사하는 본체(100a)와, 서로 상이한 색상의 조형 소재(a)를 공급하는 복수의 조형 소재 카트리지(114, 124, 134, 144)와, 본체(100a)와 카트리지(114, 124, 134, 144)를 연결하는 복수의 연결관(tube, 113, 123, 133, 143)를 포함할 수 있다. 본체(100a)는 카트리지(114, 124, 134, 144)에서 공급받은 서로 상이한 색상의 조형 소재(a)를 분사할 수 있다. 여기서 조형 소재(a)는 수광에 따라 경화되는 광 경화 잉크를 포함할 수 있다. 본체(100a)에는 노즐(도 5의 112, 122, 132, 142, 152)과 조형 소재 분사 모듈(100)을 제어하기 위한 기판 등이 마련될 수 있다. 카트리지(114, 124, 134, 144)는 서로 상이한 색상의 조형 소재(a)를 보관할 수 있다. 카트리지(114, 124, 134, 144)는 교체 가능하게 조형 소재 분사 모듈(100)에 설치될 수 있다. 각각의 카트리지(114, 124, 134, 144)는 서로 상이한 색상의 조형 소재(a)를 보관할 수 있다. 예를 들어 제1 카트리지(114)는 시안의 조형 소재를 보관하고, 제2 카트리지(124)는 마젠타의 조형 소재를 보관하며, 제3 카트리지(134)는 옐로우의 조형 소재를 보관하고, 제4 카트리지(144)는 화이트의 조형 소재를 보관할 수 있다. 각각의 카트리지(114, 124, 134, 144)에 보관된 조형 소재는 각각의 카트리지(114, 124, 134, 144)에 연결된 연결관(113, 123, 133, 143)을 통하여 본체(100a)로 공급될 수 있다. 연결관(113, 123, 133, 143)은 고무 등의 재질로 형성된 것일 수 있다. 연결관(113, 123, 133, 143)의 내측엔 조형 소재(a)가 통과할 수 있는 통로가 마련되어 있을 수 있다. 만약 복수의 카트리지(114, 124, 134, 144)가 본체(100a)에 직접 부착 및 결합 가능한 경우, 복수의 연결관(113, 123, 133, 143)는 생략될 수도 있다.
조형물 형성 장치(10)는 조형 소재 분사 모듈(100)을 이동시키기 위한 이동부(23)를 포함할 수 있다. 이동부(23)에 의해 조형 소재 분사 모듈(100)은 x축 방향, y축 방향 및 z축 방향 중 적어도 하나의 방향으로 이동될 수 있다. 조형 소재 분사 모듈(100)은 이동하면서 서로 상이한 색상의 조형 소재(a) 또는 서포트 물질(s)을 분사할 수 있다. 이동부(23)는 x축 이동부(170), y축 이동부(180) 및 z축 이동부(190)를 포함할 수 있다. 또는 이동부(23)는 x축 이동부(170)만을 포함할 수 있다.
x축 이동부(170) 및 y축 이동부(180)의 조형 소재 분사 모듈(100)을 수평 방향으로 이동시킬 수 있다. 일 실시예에 의하면 x축 이동부(170)는 조형 소재 분사 모듈(100)이 따라 이동하는 x축바(171)를 포함할 수 있다. x축바(171)는 레일을 포함할 수 있다. 조형 소재 분사 모듈(100)은 내장된 회전 바퀴나 톱니 바퀴의 회전 또는 벨트에 의하여 x축바(171)를 따라 이동할 수 있다. 따라서 조형 소재 분사 모듈(100)은 x축을 따라 양(+)의 x축 방향 또는 음(-)의 x축 방향으로 이동할 수 있다. 내장된 회전 바퀴나 톱니 바퀴의 회전을 위하여 조형 소재 분사 모듈(100)은 하나 또는 그 이상의 모터 또는 액츄에이터를 내장할 수도 있다. 여기서 모터는 에이씨 모터(AC motor)일 수도 있고, 비엘디씨 모터(BLDC motor)일 수도 있다. y축 이동부(180)는 일 실시예에 의하면 y축바(181) 및 y축바(181)를 따라 이동하는 이동체(182)를 포함할 수 있다. y축바(181)는 레일을 포함할 수 있다. 이동체(182)는 내장된 회전 바퀴나 톱니 바퀴의 회전에 의해 y축바(181)를 따라 이동함으로써 조형 소재 분사 모듈(100)이 y축을 따라 이동하도록 할 수 있다. 이동체(182)는 모터나 액츄에이터를 내장할 수 있다. 일부 실시예에 따르면 y축 방향의 이동은 기저부(21)에 의해 수행될 수도 있다.
z축 이동부(190)는 조형 소재 분사 모듈(100)을 수직 방향으로 이동시킬 수 있다. 일 실시예에 의하면 z축 이동부(190)는 z축바(191) 및 z축바(191)를 따라 이동하는 이동체(192)를 포함할 수 있고, 이동체(192)는 내장된 회전 바퀴나 톱니 바퀴의 회전에 의해 레일 등의 z축바(191)를 따라 이동함으로써 조형 소재 분사 모듈(100)이 z축을 따라 이동하도록 할 수 있다. 이동체(192)는 회전 바퀴의 회전을 위해 모터를 내장할 수 있다. 실시예에 따라서 이동체(192)는 액츄에이터를 내장할 수도 있다. 일부 실시예에 따르면 z축 방향의 이동은 기저부(21)에 의해 수행될 수도 있다.
이상 소정의 바(171, 181, 191)를 이용하여 x축 이동부(170), y축 이동부(180) 및 z축 이동부(190)가 조형 소재 분사 모듈(100)을 이동시키는 실시예에 대해 설명하였으나 x축 이동부(170), y축 이동부(180) 및 z축 이동부(190)는 이에 한정되지 않는다. 예를 들어 x축 이동부(170), y축 이동부(180) 및 z축 이동부(190)는 유체의 압력 등을 이용하여 조형 소재 분사 모듈(100)을 이동시킬 수도 있다. 이외에 통상의 기술자가 조형물을 이동시킬 수 있는 다양한 방법을 x축 이동부(170), y축 이동부(180) 및 z축 이동부(190)에 채용할 수 있다. 실시예에 따라서 조형물 형성 장치(10)는 x축 이동부(170), y축 이동부(180) 및 z축 이동부(190) 모두를 포함할 수도 있고, 이들 중 일부만 포함할 수도 있다. 예를 들어 조형물 형성 장치(10)는 x축 이동부(170) 및 y축 이동부(180)만을 포함할 수도 있다. 이때, x축 이동부(170), y 축 이동부(180) 및 z 축 이동부(190) 중 적어도 하나의 이동부가 존재하지 않는 경우, 기저부(21)는 존재하지 않는 방향으로 이동할 수 있다. 예를 들어, z 축 이동부(190)가 존재하지 않는 경우, 기저부(21)는 z축 방향으로 이동할 수 있다.
조형물 형성 장치(10)는 조형물 형성 장치(10)의 전반적인 동작을 제어하는 제어부(200)를 더 포함할 수 있다. 제어부(200)는 소정의 프로그램에 의해 동작하는 하나 또는 그 이상의 반도체 칩 및 반도체 칩이 설치될 수 있는 인쇄 회로 기판 등에 의해 구현될 수 있다. 제어부(200)는 중앙 처리 장치(CPU, central processing unit) 또는 마이크로 컨트롤러 유닛(MCU, micro-controller unit) 등일 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이 제어부(200)는 데이터 처리부(210), 분사 모듈 제어부(211), 이동 제어부(212) 및 장치 제어부(213)를 포함할 수 있다.
데이터 처리부(210)는 데이터 입력부(201) 또는 저장부(202)에 저장된 조형물(89)에 대한 조형물 데이터를 분석하고, 분석 결과를 분사 모듈 제어부(211) 또는 이동 제어부(212)로 전달할 수 있다. 예를 들어 데이터 처리부(210)는 조형물 데이터를 기초로 조형물(89)의 외면이나 특징점 등 조형물(89)의 여러 지점에 대한 좌표를 추출하고, 추출된 좌표에 따라 조형 소재(a)의 분사 위치나 분사량 등을 결정할 수도 있다. 또한 데이터 처리부(210)는 각 분사부(110 내지 150)에 의한 조형 소재(a)의 분사 패턴을 결정할 수도 있다.
분사 모듈 제어부(211)는 데이터 처리부(210)의 결정 결과에 따라서 조형 소재 분사 모듈(100)을 제어하기 위한 제어 신호를 생성할 수 있다. 분사 모듈 제어부(211)는 데이터 처리부(210)에서 결정된 분사 패턴에 따라 각 분사부(110 내지 150)에 대한 제어 신호를 생성하고, 생성한 제어 신호를 조형 소재 분사 모듈(100)로 전달할 수 있다. 실시예에 따라서 분사 모듈 제어부(211)가 분사부(110 내지 150)의 분사 패턴을 결정할 수도 있다. 또한 분사 모듈 제어부(211)는 조형 소재 분사 모듈(100)에 마련된 레벨링 롤러(101)나 노광부(160)를 제어하기 위한 제어 신호를 생성할 수도 있다. 분사 모듈 제어부(211)는 조형 소재(a)의 분사에 따라 레벨링 롤러(101)나 노광부(160)를 제어하기 위한 제어 신호를 생성할 수 있다. 상술한 바와 같이 조형 소재 분사 모듈(100)을 제어하기 위하여 분사 모듈 제어부(211)는 분사 제어부(도 5의 214), 롤러 제어부(도 5의 215) 및 노광 제어부(도 5의 216)를 포함할 수도 있다.
이동 제어부(212)는 데이터 처리부(210)의 처리 결과에 따라 조형 소재 분사 모듈(100)의 이동 위치 를 결정하고, 결정한 이동 위치에 따라 이동부(23)의 x축 이동부(170), y축 이동부(180) 및 z축 이동부(190) 중 적어도 하나에 대한 제어 신호를 생성하며, 생성한 제어 신호를 이동부(23)의 x축 이동부(170), y축 이동부(180) 및 z축 이동부(190) 중 적어도 하나로 전달할 수 있다. 이동부(23)의 x축 이동부(170), y축 이동부(180) 및 z축 이동부(190)는 전달된 제어 신호에 따라 조형 소재 분사 모듈(100)을 이동시킬 수 있다. 구체적으로, 이동부(23)의 x축 이동부(170)는 전달된 제어 신호에 따라서 조형 소재 분사 모듈(100)을 x축 방향으로 이동시킬 수 있다. 이동부(23)의 y축 이동부(180) 및 z축 이동부(190)는 전달된 제어 신호에 따라서 기저부(21)를 y축 방향 및 z축 방향으로 이동시킬 수 있다.
또한 이동 제어부(212)는 데이터 처리부(210)의 처리 결과에 따라서 기저부 이동부(22)에 대한 제어 신호를 생성하여 기저부(21)를 이동시키거나 또는 회전시킬 수도 있다.
장치 제어부(213)는 조형 소재 분사 모듈(100) 및 이동부(23) 이외의 다른 부분에 대한 제어 신호를 생성하여 조형물 형성 장치(10)를 제어할 수 있다. 예를 들어 장치 제어부(213)는 표시부(204)에 대한 제어 신호를 생성하고 생성한 제어 신호를 표시부(204)로 전달할 수 있다.
도 3은 데이터 처리부(210), 분사 모듈 제어부(211), 이동 제어부(212) 및 장치 제어부(213)를 서로 구분하여 도시하였으나, 이것이 데이터 처리부(210), 분사 모듈 제어부(211), 이동 제어부(212) 및 장치 제어부(213)가 반드시 물리적으로 구분되었다는 것을 의미하는 것은 아니다. 데이터 처리부(210), 분사 모듈 제어부(211), 이동 제어부(212) 및 장치 제어부(213)는 논리적으로 구분된 것일 수 있다. 물론 실시예에 따라서 서로 상이한 반도체 칩이 데이터 처리부(210), 분사 모듈 제어부(211), 이동 제어부(212) 및 장치 제어부(213)의 동작을 수행함으로써 이들이 물리적으로 분리된 것일 수도 있다.
데이터 입력부(201)는 조형물 형성 장치(10)에 의해 조형될 조형물(89)에 대한 조형물 데이터를 입력 받을 수 있다. 여기서 조형물 데이터는 디지털로 표현된 이차원 또는 삼차원 도면을 포함할 수 있다. 조형물 데이터는 조형물(89)의 외면, 경계선 또는 특징점들의 좌표값 등과 같은 정보를 포함하고 있을 수도 있다.
일 실시예에 의하면 데이터 입력부(201)는 원격지에서 데이터를 전송받을 수 있는 유선 통신 모듈 또는 무선 통신 모듈을 포함할 수 있다. 유선 통신 모듈은 통신을 제어하기 위한 네트워크 인터페이스 컨트롤러(NIC, network interface controller), 통신 케이블 단자 및 통신 케이블 등을 포함할 수 있다. 무선 통신 모듈은 소정의 무선 통신 방식에 따라 무선 통신을 수행하는 통신칩 및 안테나 등을 포함할 수 있다. 여기서 무선 통신 방식은 와이파이(Wi-Fi) 방식이나 블루투스(bluetoothTM) 방식을 포함할 수 있다.
다른 실시예에 의하면 데이터 입력부(201)는 직렬 포트, 병렬 포트, 스카시 포트(SCSI External), 디아이엔(DIN)　단자, 에이디비(ADB)　단자, 피에스투(PS/2) 단자, 범용 직렬 버스(USB, universal serial port) 단자, 아이트리플이 1394(IEEE1394) 단자 중 적어도　하나를 포함할 수도 있다. 데이터 입력부(201)로 입력된 조형물(89)에 대한 데이터는 저장부(202)에 일시적 또는 비일시적으로 저장된 후 제어부(200)로 전달될 수도 있고, 직접 제어부(200)로 전달될 수도 있다.
저장부(202)는 형성될 조형물(89)에 대한 이차원 또는 삼차원 도면과 같은 데이터를 저장할 수 있다. 또한, 저장부(202)는 제어부(200)가 조형물 형성 장치(10)의 제어를 위해 필요한 각종 정보를 저장할 수도 있다. 저장부(202)에 저장된 데이터는 제어부(200)의 제어 또는 데이터 입력부(201)를 통한 데이터의 입력에 의해 변경 또는 갱신될 수 있다. 저장부(202)는 각종 정보를 일시적 또는 비일시적으로 저장할 수 있다. 저장부(202)는 다양한 종류의 반도체 저장 장치 또는 자기 디스크 저장 장치에 의해 구현될 수 있다. 이외에도 데이터를 저장하기 위해 이용될 수 있는 각종 장치 모두 저장부(202)의 일례가 될 수 있다. 저장부(202)는 하나의 저장 장치에 의해 구현될 수도 있고, 복수의 저장 장치에 의해 구현될 수도 있다. 저장부(202)는 한 종류의 저장 장치에 의해 구현될 수도 있고, 서로 상이한 여러 종류의 저장 장치에 의해 구현될 수도 있다.
조작부(203)는 사용자로부터 다양한 지시나 각종 정보를 입력받을 수 있다. 사용자는 데이터 입력부(201) 대신에 조작부(203)를 조작하여 조형될 조형물(89)에 대한 데이터를 입력할 수도 있다. 조작부(203)는 키보드, 키패드, 노브(knob), 트랙볼, 마우스, 조이 스틱, 터치 패드 및 터치 스크린 중 적어도 하나에 의해 구현될 수 있다. 사용자가 조작부(203)를 조작하면 조작부(203)는 사용자의 조작에 상응하는 조작 신호를 출력하여 제어부(200)로 전달할 수 있다.
표시부(204)는 조형물 형성 장치(10) 및 형성되는 조형물(89)과 관련된 각종 정보를 표시할 수 있다. 예를 들어 표시부(204)는 입력된 삼차원 도면을 표시하거나, 조형물 형성 장치(10)의 제어 방법 또는 조형물 형성 장치(10)의 동작 중 발생한 각종 에러에 대한 메시지를 표시할 수 있다. 표시부(204)는 그래픽 사용자 인터페이스(GUI, graphic user interface)를 통하여 사용자에게 각종 정보를 표시할 수 있다. 그래픽 사용자 인터페이스는 설계자의 임의적 선택에 따라서 다양한 디자인을 가질 수 있다. 또한 표시부(204)는 사용자의 편의 및 미감을 위한 다양한 정지 화상이나 동영상을 표시할 수도 있다. 표시부(204)는 제어부(200)의 제어 신호에 따라 동작할 수 있다.
표시부(204)는 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel, PDP), 액정 디스플레이(Liquid Crystal Display, LCD) 패널, 유기 발광 디스플레이(Organic Light Emitting Display, OLED) 패널, 발광 다이오드(Light Emitting Display, LED) 패널 및 터치 패널 중 적어도 하나를 채용한 것일 수 있다. 이외에도 사용자에게 텍스트나 이미지를 표시할 수 있는 다양한 수단이 표시부(204)로 채용될 수 있을 것이다.
이하 조형 소재 분사 모듈(100)에 대해 보다 구체적으로 설명하도록 한다. 도 5는 조형 소재 분사 모듈(100)의 일 실시예에 대한 구성도이다. 도 6a는 조형 소재 분사 모듈(100)의 일 실시예에 대한 도면이고, 도 6b는 조형 소재 분사 모듈(100)의 일 실시예의 저면을 도시한 도면이다.
도 5, 도 6a 및 도 6b에 도시된 바에 의하면 조형 소재 분사 모듈(100)은 본체(100a)의 내부 또는 외부에 마련된 복수의 분사부(110 내지 150), 레벨링 롤러(101) 및 노광부(160)를 포함할 수 있다. 또한 일부 실시예에 따르면 조형 소재 분사 모듈(100)은 센서부(170)를 포함할 수도 있다.
각각의 분사부(110 내지 150)는 분사될 조형 소재를 보관하는 용기(111, 121, 131, 141, 151) 및 조형 소재를 분사하는 노즐부(112, 122, 132, 142, 152)를 포함할 수 있다.
각각의 용기(111, 121, 131, 141, 151)는 각각의 분사부(110, 120, 130, 140, 150)에 상응하는 조형 소재를 보관할 수 있다. 특히, 제1 용기 내지 제4 용기(111,121,131,141)에는 조형 소재가 보관될 수 있다. 예를 들어 제1 분사부(110)가 시안의 조형 소재를 분사하는 경우 제1 용기(111)는 시안의 조형 소재를 보관할 수 있다. 또한, 서포트 물질 분사부(150)의 제5 용기(151)는 서포트 물질을 보관할 수 있다. 제1 용기 내지 제5 용기(111, 121, 131, 141, 151)는 조형 소재 분사 모듈(100) 내에 마련될 수도 있고, 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이 별도의 카트리지(114, 124, 134, 144, 154)에 마련될 수도 있다. 실시예에 따라 일부의 용기는 조형 소재 분사 모듈(100) 내에 마련되고, 다른 일부의 용기는 별도의 카트리지에 마련되는 것도 가능하다.
각각의 노즐부(112, 122, 132, 142, 152)는 도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이 본체(100a)의 하우징 저면에서 외부로 노출된 노즐(112a, 122a, 132a, 142a, 152a)을 포함할 수 있다. 실시예에 따라서 각각의 노즐부(112, 122, 132, 142, 152)는 오직 하나의 노즐(112a, 122a, 132a, 142a, 152a)을 포함할 수도 있고, 둘 이상의 노즐(112b, 122b, 132b, 142b, 152b)을 포함할 수도 있다. 하나 또는 둘 이상의 노즐(112a, 112b, 122a, 122b, 132a, 132b, 142a, 142b, 152a, 152b)은 본체(100a)의 저면에 마련된 하나 또는 둘 이상의 노즐형성부(112c, 122c, 132c, 142c, 152c)가 기저부(21) 방향을 향하도록 마련될 수도 있다. 노즐 형성부(112c, 122c, 132c, 142c, 152c)에 형성된 하나 또는 둘 이상의 노즐(112a, 112b, 122a, 122b, 132a, 132b, 142a, 142b, 152a, 152b)은 하나의 열(112d, 122d, 132d, 142d, 152d)로 배열될 수도 있고, 도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이 둘 또는 그 이상의 복수의 열(112d, 112e, 122d, 122e, 132d, 132e, 142d, 142e, 152d, 152e)로 배열될 수도 있다. 이외에도 통상의 기술자가 고려할 수 있는 다양한 형태로 하나 또는 둘 이상의 노즐(112a, 112b, 122a, 122b, 132a, 132b, 142a, 142b, 152a, 152b)이 본체(100a)의 저면에 마련될 수 있다.
실시예에 따라서 하나 또는 둘 이상의 노즐(112a, 112b, 122a, 122b, 132a, 132b, 142a, 142b, 152a, 152b)은 다양한 형상을 가질 수 있다. 예를 들어 하나 또는 둘 이상의 노즐(112a, 112b, 122a, 122b, 132a, 132b, 142a, 142b, 152a, 152b)은 노즐 형성부(112c, 122c, 132c, 142c, 152c)에서 외부로 돌출된 형상을 가질 수도 있다. 또한 다른 예를 들어 하나 또는 둘 이상의 노즐(112a, 112b, 122a, 122b, 132a, 132b, 142a, 142b, 152a, 152b)은 평면에 마련된 토출구의 형상을 가질 수도 있다.
각각의 노즐(112a, 112b, 122a, 122b, 132a, 132b, 142a, 142b, 152a, 152b) 각각의 노즐(112a, 112b, 122a, 122b, 132a, 132b, 142a, 142b, 152a, 152b) 에 상응하는 조형 소재를 토출하여, 조형 소재가　기저부(21) 방향으로 분사되도록 할 수 있다.
이하 노즐부(112, 122, 132, 142, 152)의 실시예에 대해 설명한다.
도 7은 노즐부(40)의 단면도이다. 노즐부(40)는 발열부(41), 챔버(42), 토출구(43), 지지체(44) 및 공급구(47)를 포함할 수 있다. 발열부(41)는 외부 전원의 공급에 따라 가열되어 열을 발생시킬 수 있다. 발열부(41)는 전원의 공급에 따라 열을 발생시키는 다양한 종류의 소재, 일례로 금속이 채용될 수 있다. 챔버(42)는 토출구(43)를 통해 토출될 조형 소재(46)가 보관될 수 있다. 챔버(42)는 발열부(41)의 발열에 따라 일시적으로 가열될 수 있으며, 챔버(42)의 가열에 따라 챔버(42) 내부에는 기포(45)가 발생할 수 있다. 조형 소재(46)는 광 경화 잉크를 포함할 수 있다. 토출구(43)는 기포(45)의 발생에 따라 챔버(42) 내부의 조형 소재(46)를 외부로 토출시킬 수 있다. 지지체(44)는 필요에 따라서 발열부(41)에 전원을 공급할 수 있으며 또한 발열부(41)를 냉각시킬 수도 있다. 지지체(44)에는 전원 공급 등을 위한 기판이 설치될 수도 있다. 공급구(47)는 챔버(42) 내부로 조형 소재(46)를 공급할 수 있다.
도 8 내지 도 10은 노즐부(40) 가 조형 소재를 분사하는 원리를 설명하기 위한 도면이다. 도 8 및 도 9에 도시된 바에 의하면 노즐부(40)의 발열부(41)가 전원의 인가에 따라 순간적으로 열을 발생시키면 챔버(42) 내부에는 기포(45)가 발생할 수 있다. 조형 소재(46)가 광 경화 잉크인 경우, 광 경화 잉크의 코솔벤트에 의해 챔버(42) 내부에 기포(45)가 발생할 수 있다. 발생된 기포(45)는 확장되면서 조형 소재(46)로 힘을 인가하여 조형 소재(46)를 토출구(43)를 통해 외부로 토출시킬 수 있다. 토출된 조형 소재(48)는 기저부(21) 방향으로 이동할 수 있다. 도 10에 도시된 바와 같이 발열부(41)의 발열이 종료되고 냉각되면 발생된 기포(45)는 토출구(43)를 통해 외부로 토출되거나 또는 내부에서 소멸될 수 있다. 기포(45)의 토출 또는 소멸에 따라 챔버(42) 내부에는 빈 공간이 생성될 수 있으며, 생성된 빈 공간으로 조형 소재(46)가 공급구(47)를 통해 다시 공급될 수 있다.
도 5에 도시된 바를 참조하면, 각각의 분사부(110 내지 150)는 각각 서로 상이한 조형 소재(a)나 물질을 분사하도록 설계된 것일 수 있다. 예를 들어 제1 분사부 내지 제4 분사부(110 내지 140)는 광 경화 잉크 등과 같은 조형 소재(a)를 분사하도록 설계되고, 서포트 물질 분사부(150)는 파라핀이나 글리세린 등과 같은 서포트 물질(s)을 분사하도록 설계된 것일 수 있다. 보다 구체적으로 제1 분사부(110)는 시안의 조형 소재를 분사하고, 제2 분사부(120)는 마젠타의 조형 소재를 분사하며, 제3 분사부(130)는 옐로우의 조형 소재를 분사하며, 제4 분사부(140)는 화이트 또는 블랙의 조형 소재를 분사하도록 설계된 것일 수 있다.
분사부(110 내지 150)는 제어부(200)의 분사 제어부(214)에 의해 제어될 수 있다. 분사 제어부(214)는 데이터 처리부(210)의 데이터 분석 결과에 따라 분사 시간이나 분사량 등을 결정하고 결정된 분사 시간이나 분사량에 따라서 각각의 분사부(110 내지 150)를 제어할 수 있다.
레벨링 롤러(101)는 소정의 축(102)을 중심으로 회전할 수 있다. 도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이 레벨링 롤러(101)는 본체(100a)의 저면 상에 노출되어 적층된 조형 소재(a)를 평탄화하는 기능을 수행할 수 있다. 레벨링 롤러(101)는 본체(100a)의 하우징 내부에 마련된 롤러에 의해 구동력을 획득하여 회전할 수 있다. 레벨링 롤러(101)는 임의의 방향으로 회전할 수 있다. 레벨링 롤러(101)의 회전 방향은 조형 소재 분사 모듈(100)의 이동 방향에 따라 결정될 수도 있다. 실시예에 따라서 레벨링 롤러(101)는 도 5 및 도 6a에 도시된 바와는 상이하게 조형 소재 분사 모듈(100)에 마련되지 않을 수도 있다. 이 경우 레벨링 롤러(101)는 물질 형성 장치(10) 내에 별도의 모듈로 마련되어 하부 하우징(13)의 상면(14) 위에 설치될 수도 있다.
레벨링 롤러(101)는 기저부(21)의 상면 또는 먼저 정착된 조형 소재 위에 정착되어 적층된 조형 소재를 압착하여 조형 소재의 일 면, 일례로 상면을 평탄화시킬 수 있다. 이에 따라 이어서 분사될 조형 소재가 정착된 조형 소재 위의 적절한 위치에 분사 및 정착될 수 있게 된다.
레벨링 롤러(101)는 제어부(200)의 롤러 제어부(215)에 의해 제어될 수 있다. 롤러 제어부(215)는 분사부(110 내지 150)의 분사에 따라서 레벨링 롤러(101)의 회전 방향 및 회전 속도를 결정하고, 결정된 회전 방향 및 회전 속도에 상응하는 제어 신호를 생성하여 레벨링 롤러(101)에 연결된 모터로 전달하여 레벨링 롤러(101)를 제어할 수 있다.
레벨링 롤러(101)에는 센서부(170)가 연결될 수 있다. 예를 들면 레벨링 롤러(101)에는 접촉 센서가 연결되어 생성중인 조형물에 의해 접촉 센서에 가해지는 압력을 센싱할 수 있다. 레벨링 롤러(101)와 물리적으로 연결된 접촉 센서는 조형물에 의해 접촉 센서에 가해지는 압력을 센싱하여 제어부(200)로 보내고, 제어부(200)에서는 접촉 센서에서 출력된 신호에 기초하여 조형물의 높이를 산출할 수 있다.
구체적으로, 제어부(200)는 조형이 시작되는 시점에서 접촉 센서를 통해 롤러에 가해지는 압력을 측정하여 기준값을 설정하고, 이후 조형 소재 적층에 따라 롤러에 가해지는 압력을 측정함으로써 조형물의 높이를 산출할 수 있다. 제어부(200)는 조형물의 높이에 따라 분사 제어부(214)를 통해 분사부(110 내지 150)를 제어하여 조형 소재의 분사 시간이나 분사량 등을 결정할 수 있다.
노광부(160)는 적층된 조형 소재(a) 또는 서포트 물질(s)에 소정 파장의 광, 일례로 자외선을 조사하여 적층된 조형 소재 또는 서포트 물질이 경화되도록 할 수 있다. 노광부(160)는 광을 조사하는 발광 램프(161)를 포함할 수 있다. 도 6a에 도시된 바를 참조하면 하나의 조형 소재 분사 모듈(100)은 복수의 발광 램프(161a, 161b)를 포함할 수 있다. 복수의 발광 램프(161a, 161b)는 본체(100a)의 저면에 마련될 수 있으며, 보다 구체적으로는 노즐(112a, 112b, 122a, 122b, 132a, 132b, 142a, 142b, 152a, 152b) 이 형성된 저면의 측면에 설치될 수 있다. 복수의 발광 램프(161a, 161b)가 마련된 경우 조형 소재 분사 모듈(100)의 본체(100a)가 어느 방향으로 이동하더라도, 조형 소재(a) 또는 서포트 물질(s)이 적층 및 평탄화된 후 바로 조형 소재(a)나 서포트 물질(s)에 광을 조사하여 조형 소재(a)나 서포트 물질(s)을 경화시킬 수 있게 된다. 도 6a에는 두 개의 발광 램프(161a, 161b)가 마련되어 있으나 발광 램프의 개수는 이에 한정되지 않으며, 세 개 이상의 발광 램프(161)가 본체(100a)에 설치될 수도 있다. 실시예에 따라서 노광부(160)는 도 5 및 도 6a에 도시된 바와는 상이하게 조형 소재 분사 모듈(100)에 마련되지 않을 수도 있다. 이 경우 노광부(160)는 물질 형성 장치(10) 내의 특정 위치에 별도의 모듈로 마련되어 적층된 조형 소재(a)나 서포트 물질(s)에 광을 조사하도록 할 수도 있다.
센서부(170)는 기저부(21)에 적층되는 조형물(89)의 높이를 센싱할 수 있다. 센서부(170)는 조형 소재 분사모듈(100) 내부에 배치되거나 또는 외부에 배치될 수 있다. 센서부(170)는 조형물의 높이를 센싱하고, 센싱된 값을 제어부(200)로 보낼 수 있다. 제어부(200)는 센서부에서 출력된 값에 기초하여 분사되는 조형 소재의 분사 시간이나 분사량을 결정할 수 있다. 구체적으로, 제어부(200)는 센서부(170)에서 센싱된 값을 입력 받아 조형물(89)의 현재 높이를 측정하고 현재 높이와 기준 높이(즉, 조형물 데이터로부터 획득된 조형물의 실제 높이)를 비교하여 비교 결과에 따라 분사부(110 내지 140)를 제어할 수 있다.
구체적으로, 현재 조형물의 높이가 기준 높이보다 큰 경우, 제어부(200)는 다음에 분사되는 조형 소재의 양을 기준량 보다 적게 분사하고, 현재 조형물의 높이가 기준 높이보다 작은 경우 제어부(200)는 다음에 분사되는 조형 소재의 양을 기준량 보다 크게 분사할 수 있다.
기준 높이는 조형물을 생성하는 시점부터 적층되는 레이어의 수를 계산하여 결정할 수 있다. 예를 들면 하나의 레이어 높이가 10마이크로 미터이고 현재 50번째 레이어를 프린트 하는 경우, 기준 높이는 0.5cm가 된다. 센서부(170)를 통해 측정한 조형물의 높이가 0.51cm라면, 제어부(200)는 다음에 분사되는 조형 소재의 양을 기준량 보다 적게 분사할 수 있다.
센서부(170)는 접촉 센서, 광센서, 초음파센서, 적외선 센서 및 근접센서 중 적어도 하나로 구현될 수 있다. 예를 들어, 센서부(170)가 접촉 센서인 경우, 접촉 센서는 조형소재 분사모듈(100) 내부에 장착될 수 있으며 레벨링 롤러(101)와 물리적으로 접촉되어 조형물(89)의 높이를 측정할 수 있다. 접촉 센서는 레벨링 롤러(101)와 물리적으로 접촉될 수 있다. 센서부(170)가 광센서인 경우, 광센서는 조형소재 분사모듈(100) 외부에 장착되어 기저부에 생성중인 조형물의 높이를 측정할 수 있다. 광센서에서 조사된 빛은 조형물의 표면에서 반사되어 광센서로 되돌아오며 제어부(200)는 광센서로부터 출력된 신호에 기초하여 조형물의 높이를 측정할 수 있다.
또한, 도 6a에 도시된 바를 참조하면 조형 소재 분사 모듈(100)의 본체(100a)에는 외부의 카트리지(114, 124, 134, 144)에서 조형 소재(a)나 서포트 물질(s)을 공급받기 위한 복수의 연결관(113, 123, 133, 143, 153)이 연결되어 있을 수 있다. 또한 조형 소재 분사 모듈(100)은 x축바(171) 등 이동부(23)와 본체(100a)를 연결하는 체결부(171a)를 더 포함할 수 있다. 체결부(171a)는 본체(100a)가 이동부(23)에 의해 이동될 수 있도록 본체(100a)와 이동부(23)를 결합시킬 수 있다. 체결부(171a)는 도 6a에 도시된 바와 같이 x축바(171)가 관통하는 관통홀일 수 있다. 이외에도 체결부(171a)는 본체(100a)와 x축바(171)를 연결하기 위한 각종 체결 수단을 포함할 수 있다.
도 11a 내지 도 11c는 자외선의 조사에 따라 조형물이 고정되는 과정의 일 실시예를 설명하기 위한 도면이다. 도 11a 내지 도 11c에는 조형 소재(a)가 광 경화 잉크이고 노광부(160)가 자외선을 조사하는 자외선 램프인 경우, 조형 소재(a)가 경화되는 과정이 도시되어 있다. 도 11a에 도시된 바에 따르면 경화되기 전 기저부(21)에 조사되어 적층된 광 경화 잉크(60)는 소중합체(61), 단량체(62) 및 광 중합 개시제(63)를 포함할 수 있다. 도 11b에 도시된 바와 같이 외부에서 자외선 광(UV, ultraviolet)이 광 경화 잉크(60)에 조사되면, 광 경화 잉크(60) 내의 광 중합 개시제(63)가 분해되어 프리 라디칼이 되고, 이에 따라 소중합체(61)와 단량체(62) 사이에 중합 반응이 유도될 수 있다. 소중합체(61)와 단량체(62)가 중합 반응에 따라 서로 결합하면 도 11c에 도시된 바와 같이 광 경화 잉크(60)는 경화되어 최종적으로 조형물(89)이 형성될 수 있다. 따라서 적층된 조형 소재(a)를 이용하여 조형물(89)을 형성할 수 있게 된다.
도 12는 조형물 형성 장치의 조형물 형성 과정의 일 실시예를 설명하기 위한 도면이다. 도 12에 도시된 바를 참조하면 먼저 조형물 형성 장치(10)의 노즐, 일례로 제1 노즐(112)에서 광 경화 잉크와 같은 조형 소재(B)가 분사되면 분사된 조형 소재(B)는 기저부(21)에 쌓여 적층될 수 있다(B1). 기저부(21)에 조형 소재(B1)가 적층되면, 레벨링 롤러(101)는　회전하면서 적층된 조형 소재(B1)에서 평탄하지 않은 부분(B2)을 평탄화시킨다. 평탄화된 조형 소재(B3)로 노광부(160)의 노광 램프(161)가　소정의 광, 일례로 자외선을 평탄화된 조형 소재(B3)로　조사하면 평탄화된 조형 소재(B3)는 상술한 바와 같이 경화되고 결과적으로 조형물(89)이 형성될 수 있게 된다.
도 13은 광센서를 이용하여 조형물의 높이를 측정하는 예를 도시한 도면이다. 도 13에 도시된 바에 의하면 조형물 형성 장치(10)는 조형 소재 분사 모듈(100)과 조형물 형성부(20)를 포함할 수 있다. 조형 소재 분사 모듈(100)은 시안(a1)의 조형 소재를 분사하는 제1 분사부(110), 마젠타(a2)의 조형 소재를 분사하는 제2 분사부(120), 옐로우(a3)의 조형 소재를 분사하는 제3 분사부(130), 화이트(a4)의 조형 소재를 분사하는 제4 분사부(140), 분사된 후 적층된 시안, 마젠타, 옐로우 및 화이트의 조형 소재를 평탄화하는 레벨링 롤러(101) 및 적층되고 평탄화된 시안, 마젠타, 옐로우, 화이트의 조형 소재에 자외선을 조사하는 노광부(160) 및 센서부(170)를 포함할 수 있다. 또는 센서부(170)는 조형 소재 분사 모듈(100) 외부에 배치될 수도 있다.
조형물 형성부(20)는 기저부(21) 및 기저부(21)를 이동시키는 기저부 이동부(22)를 포함할 수 있다. 기저부 이동부(22)는 조형 소재(a1 내지 a4)의 적층에 따라 z축 방향으로 기저부(21)를 이동시킬 수 있다.
조형 소재 분사 모듈(100)의 제1 분사부(110), 제2 분사부(120), 제3 분사부(130) 및 제4 분사부(140)는 동등하게 조형 소재(a1 내지 a4)를 분사할 수 있다. 구체적으로 제1 분사부(110), 제2 분사부(120), 제3 분사부(130) 및 제4 분사부(140)는 동등한 분사량의 조형 소재(a1 내지 a4)를 분사할 수 있다. 여기서 동등하다는 의미는 분사량이 완전히 동일한 것뿐만 아니라 어느 정도 사소한 차이가 있는 것도 포함할 수 있다. 각각의 분사부(110 내지 140)에서 동등하게 조형 소재(a1 내지 a4)가 분사되므로 조형물(89)은 동등한 양의 조형 소재(a1 내지 a4)에 의해 형성된 것일 수 있다. 각각의 분사부(110 내지 140)는 소정의 패턴에 따라 기저부(21)로 조형 소재(a1 내지 a4)를 분사할 수 있다. 제1 분사부(110) 내지 제4 분사부(140)는 복수의 순환으로 조형 소재(a1 내지 a4)를 분사할 수도 있다. 이 경우 제1 분사부(110) 내지 제4 분사부(140)는 각 순환(P1 내지 P4)마다 모두 동일한 패턴으로 조형 소재(a1 내지 a4)를 분사할 수도 있고, 모두 상이한 패턴으로 조형 소재(a1 내지 a4)를 분사할 수도 있으며, 각 순환(P1 내지 P4) 중 적어도 하나의 순환만 상이한 패턴으로 조형 소재(a1 내지 a4)를 분사할 수도 있다. 조형 소재 분사 모듈(100)은 제1 분사부(110) 내지 제4 분사부(140)가 조형 소재(a1 내지 a4)를 분사하는 동안 계속해서 이동할 수 있다. 조형 소재 분사 모듈(100)은 x축이나 y축을 따라 왕복 이동할 수도 있다.
도 13에 도시된 바에 의하면 조형물(89)은 복수의 레이어(l1 내지 l5)를 포함할 수 있으며, 각 레이어(l1 내지 l5)마다 서로 상이한 조형 소재가 배치될 수 있다. 이 경우 각 레이어(l1 내지 l5)의 서로 상이한 조형 소재는 소정의 패턴으로 배치된 것일 수 있다. 각 레이어(l1 내지 l5)의 조형 소재는 동일한 패턴으로 배치될 수도 있다. 이 경우 어느 하나의 조형 소재(82)의 바로 위에는 동일한 조형 소재(81)가 적층되어 있을 수 있다.
센서부(170)가 광센서인 경우 광센서는 조형 소재 분사 모듈(100) 내부에 배치되거나 또는 조형 소재 분사 모듈(100) 외부에 배치될 수 있다. 광센서는 광을 조사하여 조형물(89)까지의 거리(171)에 대응하는 전기 신호를 출력할 수 있으며, 제어부(200)는 전기 신호를 수신하여 조형물(89)의 높이를 측정할 수 있다. 조형물(89) 내부에는 조형물(89)의 높이 측정이 용이하도록 특정 형상 및 특정 색상 중 적어도 하나를 가지는 패턴(150)이 삽입될 수 있다. 제어부(200)는 패턴(150)에서 반사된 광센서의 출력 값을 이용하여 조형물(89)의 높이를 측정할 수 있다. 또한 제어부(200)는 조형물의 높이에 따라 조형 소재 분사 모듈(100)에서 분사되는 조형 소재의 양 및 시간을 조정할 수 있다. 구체적으로, 제어부(200)는 조형 소재 분사 모듈(100)에 포함된 발열부의 온도를 조정하여 조형 소재 분사 모듈(100)에서 분사되는 조형 소재의 분사 시간 및 분사량을 결정할 수 있다.
도 14는 접촉센서를 이용하여 조형물의 높이를 측정하는 예를 도시한 도면이다. 도 14에 도시된 바에 의하면 조형물 형성 장치(10)는 조형 소재 분사 모듈(100)과 조형물 형성부(20)를 포함할 수 있다. 조형 소재 분사 모듈(100)은 시안(a1)의 조형 소재를 분사하는 제1 분사부(110), 마젠타(a2)의 조형 소재를 분사하는 제2 분사부(120), 옐로우(a3)의 조형 소재를 분사하는 제3 분사부(130), 화이트(a4)의 조형 소재를 분사하는 제4 분사부(140), 분사된 후 적층된 시안, 마젠타, 옐로우 및 화이트의 조형 소재를 평탄화하는 레벨링 롤러(101) 및 적층되고 평탄화된 시안, 마젠타, 옐로우, 화이트의 조형 소재에 자외선을 조사하는 노광부(160) 및 센서부(170)를 포함할 수 있다.
센서부(170)은 레벨링 롤러(101)과 물리적으로 연결될 수 있다. 예를 들면, 센서부(170)은 접촉센서 일수 있으며 레벨링 롤러(101)과 물리적으로 연결되어 레벨링 롤러(101)를 통해 조형물(89)의 높이에 따른 센서 값을 출력할 수 있다. 제어부(200)는 센서부(170)에서 출력된 값에 기초하여 조형물(89)의 높이를 측정할 수 있다. 또한 제어부(200)는 조형물(89)의 높이에 따라 조형 소재 분사 모듈(100)에서 분사되는 조형 소재의 양 및 시간을 조정할 수 있다. 구체적으로, 제어부(200)는 조형 소재 분사 모듈(100)에 포함된 발열부의 온도를 조정하여 조형 소재 분사 모듈(100)에서 분사되는 조형 소재의 분사 시간 및 분사량을 결정할 수 있다.
도 15는 조형물의 색상별 높이 편차를 보정하는 예를 도시한 도면이다. 도 15를 참조하면 기저부(306)위에 생성된 지지재(301), 시안 조형 소재(302), 마젠타 조형 소재(303), 옐로우 조형 소재(304) 및 지지재(305)의 단면이 도시되어 있다. 조형 소재 분사 모듈(100)은 마이크로 발열부로 조형 소재를 가열하여 조형 소재를 분사하므로 조형 소재의 온도 및 성분에 따라 분사량이 변동될 수 있다. 따라서 동일한 색상의 조형 소재가 높이 방향으로 일정하게 누적되는 경우 색상별로 높이 차가 발생할 수 있다. 또는 지지재와 조형 소재의 분사량이 다를 수 있으므로 누적되는 경우 지지재와 조형 소재간에 높이 차가 발생될 수 있다. 이 경우, 제어부(200)는 센서부(170)를 통해 색상별 높이 차를 결정하고 이에 따라 발열부의 온도를 제어하여 색상별로 분사되는 조형 소재의 양을 다르게 할 수 있다. 예를 들면, 제어부(200)는 조형 소재 분사 모듈(100)에서 발열부의 온도를 시안 > 마젠타 > 옐로우 > 지지재 순으로 제어할 수 있으며 이에 따라 각각의 조형 소재 분사량을 조정할 수 있다.
도 16a 내지 도 16b는 형상에 따른 편차를 보정하는 예를 도시한 도면이다. 도 16a을 참조하면 기저부(401) 및 조형물(403)이 도시되어 있다. 조형물(403)은 원뿔 형태로 z축 방향으로 단면적이 줄어드는 형태이다. 이와 같이 형상 면적이 변화될 때 이를 조형하기 위해서는 동시에 작동되는 노즐의 개수가 변화하게 되어 조형 소재 분사 모듈 온도가 변동될 수 있다. 이런 조형 소재 분사 모듈 온도의 변동으로 인해 분사량이 변동될 수 있으며 이를 방지하기 위해 제어부(200)는 z축 방향으로 단면적이 줄어드는 경우에는 z축 방향으로 조형 소재 분사 모듈(100)이 진행함에 따라 조형 소재 분사 모듈(100)의 온도를 높여줄 수 있다.
도 16b를 참조하면 기저부(401) 및 조형물(405)이 도시되어 있다. 조형물(405)은 x축 방향으로 단면적이 줄어드는 형태이다. x 축 방향으로 단면적이 줄어드는 경우, 제어부(200)는 x 축 방향으로 조형 소재 분사 모듈(100)이 진행함에 따라 점차적으로 온도를 낮게 제어하여 편차를 보정할 수 있다.
도 17은 동일 색상의 조형물 적층으로 인한 편차를 보정하는 예를 도시한 도면이다. 도 17을 참조하면 기저부(501), 시안 조형 소재(503) 및 옐로우 조형 소재(505)가 도시되어 있다. 조형물(501,503)은 높이 방향으로 동일한 색상이 적층될 수 있다. 동일한 색상의 조형 소재가 높이 방향으로 적층되는 경우 색상에 따라 분사되는 조형 소재의 양이 다를 수 있으며, 이로 인해 오차가 누적되어 색상별로 조형물(501,503)의 높이 차이가 발생할 수 있다. 제어부(200)는 센서부(170)에서 출력된 신호에 기초하여 조형물(501,503)의 색상별 높이를 측정하고 색상별 높이에 따른 오차를 보정할 수 있다. 예를 들면 시안 조형 소재(503)는 레이어 두께가 8um, 옐로우 조형 소재(505)는 레이어 두께가 9um이고 조형물의 레이어 개수가 8 개이면 두 조형 소재의 높이 차는 8um일 수 있다. 제어부(200)는 센서부(170)를 통해 시안 조형 소재(503) 및 옐로우 조형 소재(505)의 높이 차를 측정하고, 높이 차에 기초하여 시안 조형 소재의 양을 증가시켜 한 개의 레이어를 더 분사시켜 높이 차를 조정할 수 있다.
도 18a 내지 도 18f는 조형물 형성시 노즐 손상으로 인한 결함을 분산시키는 예를 도시한 도면이다.
조형소재 분사 모듈(100)에서 일부 노즐이 막히거나 노즐에서 비정상적인 분사가 발생한 상태에서 조형물을 생성하면 손상된 노즐로 인해 조형물의 특정 위치에 결함이 발생될 수 있다. 제어부(200)는 손상된 노즐로 인해 조형물의 특정 위치에서 결함이 집중되는 것을 방지하고 결함이 발생되는 위치를 분산시키기 위해 한 개의 레이어를 생성할 때마다 기저부(21)를 일정 각도, 예컨대 10도 회전시킬 수 있다.
이로 인해 조형 소재 분사 모듈(100)의 특정 노즐에 결함이 발생한 경우 결함 위치가 조형물 전체로 골고루 분산될 수 있다. 또한 조형물의 특정위치에 대해 한 개의 레이어를 생성할 때마다 다른 노즐이 조형물을 생성할 수 있으므로 조형 소재 분사 모듈(100)의 특정 발열부가 급격이 증가하는 현상을 방지할 수 있다.
도 18a를 참조하면 기저부(601)와 분사부 진행 방향(611)은 각도가 0도일 수 있다. 제어부(200)는 기저부(601)를 분사부 진행 방향(611)에 대해 0도로 설정한 상태에서 첫 번째 레이어를 생성할 수 있다. 이 때 저장부(202)에서 출력하는 3차원 데이터는 도 18d와 같은 형태로 출력될 수 있다. 저장부(202)에 저장된 조형물 데이터(621)는 기본 형태로 출력될 수 있다.
도 18b를 참조하면 기저부(603)와 분사부 진행 방향(613)은 각도가 a도, 예컨대 10도일 수 있다. 제어부(200)는 기저부(603)을 분사부 진행 방향(611)에 대해 a도 회전한 상태에서 두 번째 레이어를 생성할 수 있다. 이 때 저장부(202)에서 출력하는 3차원 데이터는 도 18e와 같은 형태로 출력될 수 있다. 저장부(202)에 저장된 조형물 데이터(623)는 기본 형태에 대해 a도, 예컨대 10도 회전한 상태로 출력될 수 있다.
도 18c를 참조하면 기저부(605)와 분사부 진행 방향(615)은 각도가 b도, 예컨대 20도일 수 있다. 제어부(200)는 기저부(605)을 분사부 진행 방향(611)에 대해 b도 회전한 상태에서 두 번째 레이어를 생성할 수 있다. 이 때 저장부(202)에서 출력하는 3차원 데이터는 도 18f와 같은 형태로 출력될 수 있다. 저장부(202)에 저장된 조형물 데이터(625)은 기본 형태에 대해 b도, 예컨대 20도 회전한 상태로 출력될 수 있다.
위에서는 한 개의 레이어를 생성할 때마다 기저부를 회전하는 것을 예로 설명했지만 이에 한정되지 않으며 두 개 이상의 레이어를 생성할 때마다 기저부를 회전시킬 수도 있다.
도 19는 노즐 부위를 확대하여 도시한 도면이다. 도 19을 참조하면 제1 발열부(701) 및 제2 발열부(703)가 도시되어 있다. 제1 발열부(701)는 분사부 전체를 가열할 수 있다. 제 2발열부(703)는 노즐이 있는 챔버를 가열할 수 있다. 제어부(200)는 분사부의 온도를 독립적으로 제어하기 위해 제 1 발열부(701)를 제어할 수 있다.
또한 제어부(200)는 노즐을 통해 분사되는 조형 소재의 양을 조절하기 위해 제 2 발열부(703)을 가열하기 위한 제 2 펄스 신호를 발생시키고, 제 2 펄스 신호의 전압 및 폭을 제어하여 제 2 발열부(703)의 온도를 제어할 수 있다. 또는 제어부(200)는 제 2 펄스 신호를 발생시키기 전에 프리(pre) 펄스를 발생 시켜서 제 2 발열부(703)의 온도를 제어할 수 있다.
분사부가 장시간 동안 액적을 토출하면 제 2 발열부의 표면에 불순물이 형성될 수 있으며 이로 인해 액적의 속도가 감소하거나 액적의 질량이 변동될 수 있다. 이러한 분사부의 시간적 변화에 대한 변동을 보정하기 위해 제어부(200)는 실제 조형 시 각 분사부에서 누적되는 액적 수를 결정하고, 시간이 경과함에 따라 보다 높은 온도로 제1, 제 2 발열부를 제어하여 액적 질량을 일정하게 유지할 수 있다.
도 20은 액적 토출수에 따른 액적 질량의 변화를 나타내는 그래프이다. 도 20을 참조하면 액적 토출수가 많으면 많을수록 분사부에서 분사되는 액적의 질량은 감소한다. 즉 분사부의 사용시간이 길수록 액적의 질량은 감소한다. 이런 문제점을 해결하기 위해 본 발명의 일 실시예에 따른 조형물 형성 장치(1)는 액적의 평균 질량을 측정하고, 액적의 평균 질량에 기초하여 제 1 발열부(701) 및 제 2 발열부(703)의 온도를 제어하여 분사부에서 분사되는 액적의 질량을 평균 질량에 근사하도록 제어할 수 있다.
구체적으로 제어부(200)는 유지보수 스테이지(maintenance stage)에 마련된 저울을 통해 색상별 조형 소재 및 지지재의 질량을 측정할 수 있다. 제어부(200)는 일정한 주기로 저울위에 조형 소재 및 지지재의 액적을 일정 수량만큼 스피팅(spitting)하여 액적의 평균 질량을 결정할 수 있다. 제어부(200)는 결정된 액적의 평균질량에 기초하여 제 1 발열부(701) 및 제 2 발열부(702)의 온도를 제어할 수 있다. 제어부(200)는 분사부에서 분사되는 액적의 질량이 평균 질량보다 높으면 제 1 발열부(701) 및 제 2 발열부(702)의 온도를 낮추고, 액적의 질량이 평균 질량보다 낮으면 제 1 발열부(701) 및 제 2 발열부(702)의 온도를 높일 수 있다.
도 21은 본 발명의 일 실시예에 따른 조형물 형성장치(1)에서 조형물을 형성하는 과정을 도시한 흐름도이다.
조형물 형성 장치(1)는 조형물 데이터에 기초하여 조형 소재를 기저부에 분사한다.(단계 S1001) 조형물 데이터는 저장부(202)에 저장될 수 있다. 조형물 형성 장치(1)는 저장부(202)에 저장된 조형물 데이터를 분석하여 분사부를 제어하고, 조형 소재를 기저부(21)에 분사할 수 있다.
또한, 조형물 형상 장치(1)는 조형물 데이터 분석결과에 기초하여 조형 소재 분사 모듈(100) 및 기저부(21)를 이동시켜 분사된 조형 소재가 기저부의 원하는 위치에 분사될 수 있도록 제어하고, 적층하여 조형물을 형성한다.(단계 S1003) 구체적으로, 조형물 형성 장치(1) 조형물 데이터를 분석하여 x-y 평면상에서의 조형물의 위치를 결정하고 이에 따라 조형 소재 분사 모듈(100)을 x축 및 y축으로 이동시켜 조형물에 대한 하나의 레이어를 완성시킬수 있다. 또는, 조형물 형성 장치(1)는 조형 소재 분사 모듈(100)을 x축으로 이동시키고 기저부를 y축으로 이동시켜 조형물에 대한 첫번째 레이어를 형성할 수 있다. 하나의 조형물에 대한 첫번째 레이어가 형성되면, 조형물 형성 장치(1)는 기저부(21)를 z축 방향으로 이동시켜 두번째 레이어를 동일한 과정으로 형성할 수 있다.
조형물 형성 장치(1)는 센서부에서 출력된 데이터를 분석하여 기저부(21)에 형성된 조형물의 높이를 센싱한다.(단계 S1005) 조형물 형성 장치(1)는 조형물 데이터로부터 조형물의 기준 높이를 산출하고, 조형물의 기준 높이와 기저부(21)에 형성된 조형물의 실제 높이를 비교하여 편차를 결정하고, 편차에 기초하여 기저부에 분사되는 조형 소재의 분사량을 제어할 수 있다.(단계 S1007)
구체적으로, 조형물 형성 장치(1)는 조형물이 형성되는 시점에 센서부(170)에서 출력된 데이터를 분석하여 초기 높이를 설정한다. 조형 소재가 분사되어 적층됨에 따라 조형물의 높이가 변화되고 이에 따라 센서부에서 출력되는 데이터도 변경될 수 있다. 조형물 형성 장치(1)는 초기 높이에서의 센서 데이터와 조형물 형성중에 실시간으로 얻어진 센서 데이터를 비교하여 조형물의 높이를 실시간으로 결정할 수 있다. 조형물 형성 장치(1)는 이와 같이 얻어진 조형물의 높이에 기초하여 기저부(21)에 분사되는 조형 소재의 분사량을 제어할 수 있다.
특정 분사부에 결함이 생겨 노즐이 막히는 경우 정상적으로 조형 소재가 분사되지 않으며, 이로 인해 특정 부분이 손상된 조형물이 형성될 수 있다. 이런 문제점을 해결하기 위해 본 발명의 일 실시예에 따른 조형물 형성 장치(1)는 기저부(21)에 형성되는 조형물의 위치를 주기적으로 변경하여 형성함으로써 결함이 분산될 수 있도록 할 수 있다.
구체적으로, 조형물 형성 장치(1)는 일정 주기 및 기 설정된 각도로 기저부(21)를 z축을 중심으로 회전시켜서 조형물을 형성할 수 있다. 예를 들면, 조형물 형성 장치(1)는 기저부(21)에 조형물의 첫번째 레이어가 형성되면 기저부를 10도 회전시켜서 두번째 레이어를 형성할 수 있다. 이와 같은 과정을 반복하여 수행하여 조형물을 형성함으로써 결함이 있는 노즐로 인해 형성되는 결함 위치가 조형물 전체로 골고루 분산될 수 있다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 본 발명의 실시예에 따른 동작들은 단일의 프로세서에 의해 그 동작이 구현될 수 있을 것이다. 이러한 경우 다양한 컴퓨터로 구현되는 동작을 수행하기 위한 프로그램 명령이 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판단 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM이나 DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드 뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 본 발명에서 설명된 기지국 또는 릴레이의 전부 또는 일부가 컴퓨터 프로그램으로 구현된 경우 상기 컴퓨터 프로그램을 저장한 컴퓨터 판독 가능 기록 매체도 본 발명에 포함된다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위 뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 할 것이다.
1 : 조형물 형성 장치　　 2 : 제1 분사부
3 : 제2 분사부　　　　　　　　 4 : 제3 분사부
7 : 조형물 형성부　　　　　　　　　 　　　　　 9 : 제어부
23 : 이동부　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 89 : 조형물
100 : 조형 소재 분사 모듈　　　　　　　　　　　　　　　　 101 : 레벨링 롤러
110 : 제1 분사부　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 120 : 제2 분사부
130 : 제3 분사부　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 140 : 제4 분사부
150 : 서포트 물질 분사부　　　　　　　　　　　　　　　　　 160 : 노광부
161 : 발광 램프　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 170 : X축 이동부
180 : Y축 이동부　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 190 : Z축 이동부
200 : 제어부　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 201 : 데이터 입력부
202 : 저장부　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 203 : 조작부
204 : 표시부

Claims (20)

  1. 조형물 데이터에 기초하여 조형 소재를 분사하는 분사부;
    상기 분사된 조형 소재가 적층되어 조형물이 형성되는 기저부;
    적층된 조형 소재를 평탄화하기 위한 레벨링 롤러;
    상기 조형 소재가 적층되는 동안 상기 레벨링 롤러의 위치를 감지하여 상기 조형물의 제1 높이를 센싱하는 센서부; 및
    상기 조형물 데이터를 통해 상기 조형물의 제2 높이를 결정하고,
    상기 제1 높이 및 상기 제2 높이의 편차를 결정하고,
    상기 편차를 바탕으로, 기준량보다 적게 후속적으로 분사되는 상기 조형 소재를 분사하거나, 상기 기준량 보다 많게 후속적으로 분사되는 상기 조형 소재를 분사하도록 상기 분사부를 제어하는 제어부;를 포함하고,
    상기 제2 높이는 조형물을 생성하는 시점부터 적층되는 레이어의 개수를 바탕으로 결정되는 조형물 형성 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 분사부는,
    조형 소재가 공급되는 챔버;
    상기 챔버 내의 조형 소재에 열을 가해 상기 챔버 내부에서 기포를 발생시키는 발열부; 및
    상기 기포 발생에 따라 증가한 상기 챔버 내부의 압력을 바탕으로 상기 조형 소재를 상기 기저부로 분사하는 노즐;을 포함하는 조형물 형성 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 발열부를 제어하여 상기 분사부에서 분사되는 조형 소재의 분사량을 제어하는 것을 특징으로 하는 조형물 형성 장치.
  4. 삭제
  5. 제 2항에 있어서,
    상기 조형물 형성장치는 색상별로 각각의 분사부를 구비하며,
    상기 제어부는,
    상기 편차에 기초하여 색상별로 분사부에서 분사되는 조형 소재의 분사량을 제어하는 조형물 형성 장치.
  6. 제 2항에 있어서,
    상기 제어부는,
    z축 방향으로 단면적이 줄어드는 조형물을 생성하는 경우, 상기 조형물의 높이에 비례하여 상기 발열부의 온도를 제어하는 것을 특징으로 하는 조형물 형성 장치.
  7. 제 2항에 있어서,
    상기 제어부는,
    x축 방향으로 단면적이 줄어드는 조형물을 생성하는 경우, x축 방향으로 조형물이 생성됨에 따라 상기 발열부의 온도를 제어하는 것을 특징으로 하는 조형물 형성 장치.
  8. 제 2항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 조형물 생성시 상기 센서부에 의해 감지되는 패턴이 상기 조형물 내부에 형성되도록 상기 분사부를 제어하는 조형물 형성 장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 패턴은 미리 결정된 색상 및 형상 중 적어도 하나를 이용하여 형성되는 것을 특징으로 하는 조형물 형성 장치.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 조형물 형성 장치는,
    상기 기저부를 회전시키는 기저부 이동부;를 더 포함하는 조형물 형성 장치.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 제어부는,
    일정 주기 및 기 설정된 각도로 상기 기저부를 z축을 중심으로 회전시키도록 상기 기저부 이동부를 제어하는 것을 특징으로 하는 조형물 형성 장치.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 조형물 데이터를 일정 주기 및 기 설정된 각도로 회전시켜 처리하는 것을 특징으로 하는 조형물 형성 장치.
  13. 제 2항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 분사부의 총 사용시간에 따라 상기 발열부의 온도를 제어하는 것을 특징으로 하는 조형물 형성 장치.
  14. 제 1항에 있어서,
    상기 조형물 형성 장치는,
    유지보수 스테이지;를 더 포함하고,
    상기 유지보수 스테이지는,
    상기 분사부를 통해 분사되는 조형 소재의 질량을 측정할 수 있는 저울을 구비하는 것을 특징으로 하는 조형물 형성 장치.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 저울을 통해 상기 분사부에서 분사된 액적의 평균 질량을 산출하고, 상기 액적의 평균 질량에 기초하여 상기 분사부에서 분사되는 조형 소재의 양을 제어하는 조형물 형성 장치.
  16. 제 3항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 발열부에 인가되는 펄스 신호의 전압 및 폭을 제어하여 상기 발열부의 온도를 제어하는 것을 특징으로 하는 조형물 형성 장치.
  17. 제 3항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 발열부에 펄스 신호를 인가하기 전에 프리 펄스를 인가하여 상기 발열부의 온도를 제어하는 것을 특징으로 하는 조형물 형성 장치.

  18. 삭제
  19. 삭제
  20. 삭제
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