KR102353861B1 - 튜브링거를 포함하는 3차원 푸드 프린터 - Google Patents

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 튜브링거를 포함하는 3차원 푸드 프린터는, 물질의 상태(phase)를 센싱하는 초음파 센서를 포함하는 센서부; 소정의 온도로 구현되는 열을 발생시켜 3차원 푸드 프린팅에 사용되는 식재료를 수용하는 용기인 재료튜브에 내장된 상기 식재료를 가열하는 가열부; 상기 재료튜브의 튜브본체 말단이 삽입되고, 삽입된 상기 튜브본체 말단을 회전하며 권취하는 튜브권취부; 상기 튜브권취부에 일체되고 상기 튜브권취부보다 하향에서 상기 재료튜브의 실링부를 사이에 두고 서로 마주보도록 배치되며, 상기 튜브본체 말단이 권취될 시 회전하여 상기 튜브본체의 협폭부를 가압해 상기 재료튜브에 내장된 상기 식재료를 토출시키는 한 쌍의 롤러; 및 상기 롤러보다 하향에 배치되며 일면으로 상기 식재료가 토출되어 3차원 입체 식품이 제조되는 작업 테이블;을 포함하고, 상기 재료튜브가 장착되는 프린팅부; 및 상기 프린팅부를 제어하여 상기 재료튜브에 내장된 상기 식재료를 토출해 상기 3차원 푸드 프린팅을 수행하는 프로세서;를 포함한다.

Description

튜브링거를 포함하는 3차원 푸드 프린터{3D FOOD PRINTER WITH TUBE WRINGER}

본 발명은 튜브링거(tube-wringer)를 포함하는 3차원 푸드 프린터에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 튜브형 카트리지(재료튜브)에 내장되어 외부와 차단된 상태로 보관·유통되는 식재료를 원활하게 출력하는 구조를 가지는 튜브링거를 포함하는 3차원 푸드 프린터에 관한 것이다.

3차원 프린터는, 잉크 대신 합성수지, 분말, 세포 등을 얇은 두께로 층층이 쌓아 일정한 모양의 입체적인 물품을 만들어내는 일종의 공작기계이다.

본래는 기업에서 시제품을 생산하기 위해 개발되었으나, 최근에는 플라스틱 소재에 국한되었던 초기 단계에서 발전하여 나일론, 금속 등에서 식재료에 이르기까지 다양한 소재로 그 범위가 확장되어, 산업용 시제품뿐만 아니라 다양한 분야에서도 상용 단계로 진입하였다.

3차원 프린터의 원리는 잉크젯 프린터의 원리와 유사하다. 2차원 프린터인 잉크젯 프린터는 디지털화된 파일을 전송받아 잉크분사 노즐을 X축과 Y축으로 이동시키면서 종이에 잉크를 분사하여 활자나 그림 등의 2D 이미지를 인쇄하는데, 3D 프린터는 여기에 Z축 방향의 움직임을 더하여 3차원 입체 형상을 구현한다.

그러나, 시린지(syringe) 방식으로 소재를 토출하는 종래의 3차원 프린터의 경우, 사용성 측면에서는 우수하지만 출력 후 잔여 소재를 재사용함에 있어서 위생적인 문제가 발생할 수 있으며, 내장되는 내용물에 대한 별도의 청소가 필요한 등 내용물의 보관 및 관리에 어려움이 있어 이를 해결하기 위한 방안이 요구되는 실정이다.

KR 10-2014-0121034 A

본 발명은, 재료튜브(튜브형 카트리지)에 내장되어 외부와 차단된 상태로 보관·유통되는 식재료를 원활하게 출력하는 구조를 가지는 튜브링거를 포함하는 3차원 푸드 프린터를 제공하고자 한다.

자세히, 본 발명은, 외부와 차단된 상태로 내장된 식재료를 보관·유통하는 재료튜브가 장착되고, 장착된 재료튜브를 튜브링거를 기반으로 가압하여 해당 재료튜브에 내장된 식재료를 용이하게 토출하는 3차원 푸드 프린터를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은, 재료튜브에 내장된 식재료의 상태(phase)를 판단하고, 해당 식재료의 상태가 고체일 경우 가열을 수행하여 3차원 푸드 프린팅에 적합한 점도의 액상형 식재료로 변환하는 3차원 푸드 프린터를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은, 재료튜브의 형태에 관계없이 어떠한 형태의 재료튜브라도 용이하게 장착하고 사용할 수 있는 3차원 푸드 프린터를 제공하는데 그 목적이 있다.

다만, 본 발명 및 본 발명의 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 튜브링거를 포함하는 3차원 푸드 프린터는, 물질의 상태(phase)를 센싱하는 초음파 센서를 포함하는 센서부; 소정의 온도로 구현되는 열을 발생시켜 3차원 푸드 프린팅에 사용되는 식재료를 수용하는 용기인 재료튜브에 내장된 상기 식재료를 가열하는 가열부; 상기 재료튜브의 튜브본체 말단이 삽입되고, 삽입된 상기 튜브본체 말단을 회전하며 권취하는 튜브권취부; 상기 튜브권취부에 일체되고 상기 튜브권취부보다 하향에서 상기 재료튜브의 실링부를 사이에 두고 서로 마주보도록 배치되며, 상기 튜브본체 말단이 권취될 시 회전하여 상기 튜브본체의 협폭부를 가압해 상기 재료튜브에 내장된 상기 식재료를 토출시키는 한 쌍의 롤러; 및 상기 롤러보다 하향에 배치되며 일면으로 상기 식재료가 토출되어 3차원 입체 식품이 제조되는 작업 테이블;을 포함하고, 상기 재료튜브가 장착되는 프린팅부; 및 상기 프린팅부를 제어하여 상기 재료튜브에 내장된 상기 식재료를 토출해 상기 3차원 푸드 프린팅을 수행하는 프로세서;를 포함한다.

이때, 상기 초음파 센서는, 상기 프린팅부에 장착된 상기 재료튜브에 내장된 상기 식재료가 고체 상태인지 액체 상태인지를 판단한다.

또한, 상기 가열부는, 상기 초음파 센서가 상기 식재료를 고체 상태라고 판단한 경우, 상기 식재료에 상기 소정의 온도로 구현되는 열을 가한다.

또한, 상기 프린팅부는, 상기 튜브권취부와 상기 한 쌍의 롤러가 동일하게 이동하며 상기 재료튜브에 대한 권취를 수행해 상기 식재료를 토출하는 제 1 권취동작이 완료된 이후에도, 상기 롤러에 의해 가압되지 않는 위치에 내장되어 상기 재료튜브로부터 토출되지 못한 상기 식재료가 존재하는 경우, 상기 한 쌍의 롤러 각각이 상호 이격되며 상기 재료튜브로부터 멀어지도록 이동시킨다.

또한, 상기 튜브권취부는, 상기 한 쌍의 롤러 각각이 이격됨으로써 형성된 공간을 기반으로 상기 재료튜브를 더 권취하여, 상기 롤러에 의해 가압되지 않는 위치에 내장되어 상기 재료튜브로부터 토출되지 못한 상기 식재료에 압력을 가하는 제 2 권취동작을 수행한다.

또한, 상기 튜브권취부는, 소정의 탄성력을 가지는 탄성부재;를 기반으로 상기 3차원 푸드 프린터에 고정되고, 상기 튜브권취부 및 상기 한 쌍의 롤러는, 상기 재료튜브가 권취됨에 따른 장력에 의해 상기 재료튜브가 권취된 길이에 대응하는 높이만큼 하강한다.

또한, 상기 재료튜브가 권취된 길이에 대응하는 높이만큼 하강한 튜브권취부는, 상기 재료튜브가 상기 프린팅부로부터 분리되면 상기 탄성부재에 의하여 초기 위치로 회귀한다.

또한, 상기 프린팅부는, 상기 센서부, 상기 가열부, 상기 튜브권취부 및 상기 롤러 중 어느 하나 이상을 내부에 구비하는 몸체; 및 상기 몸체가 상기 작업 테이블 상향에 위치하도록 지지하고 상기 몸체의 이동을 보조하는 위치설정부;를 더 포함하고, 상기 위치설정부는, 상기 작업 테이블 상에서 상하전후 이동을 수행하여, 지지하고 있는 상기 몸체 또한 동일하게 이동하도록 동작하고, 상기 몸체는, 상기 위치설정부 상에서 좌우 이동을 수행한다.

또한, 상기 프린팅부는, 상기 튜브본체의 타단이 삽입되며 상기 재료튜브의 토출구와 연통되는 노즐이 형성된 튜브홀더;를 더 포함하고, 상기 튜브홀더는, 상기 튜브본체의 타단이 삽입되도록 상부가 개방된 내부공간을 구비하며 다수 개로 서로 교체 가능하고, 상기 노즐은, 서로 다른 사이즈를 또는 형태로 형성 가능하여 상기 식재료의 토출량, 토출 속도 및 토출 모양을 제어한다.

또한, 상기 센서부는, 상기 튜브홀더에 배치되어 상기 작업 테이블과 상기 튜브홀더 사이의 높이를 측정하는 작업 테이블-튜브홀더 간 거리센서;를 더 포함하고, 상기 작업 테이블-튜브홀더 간 거리센서는, 상기 노즐이 상하방향으로 움직일 시 상기 작업 테이블과 상기 튜브홀더 사이의 높이를 제공하여 상기 노즐의 이동을 보조한다.

본 발명의 실시예에 따른 튜브링거를 포함하는 3차원 푸드 프린터는, 장착된 재료튜브의 말단 쪽 납작한 실링부를 사이에 두고 한 쌍의 롤러가 배치되고, 튜브권취부가 상기 재료튜브의 말단을 권취함에 따라서, 롤러가 재료튜브를 가압하는 방식으로 용이하게 재료튜브 내의 식재료를 토출함으로써, 내장된 액상형의 식재료를 효율적으로 배출해냄과 동시에 잔여 식재료의 낭비를 최소화할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 튜브링거를 포함하는 3차원 푸드 프린터는, 토출구가 형성된 숄더가 튜브형 본체에 배치되고, 그 튜브형 본체 내부에 3차원 푸드 프린팅 식재료가 수용되어 해당 식재료가가 외부로부터 차단되는 재료튜브를 이용하여 3차원 푸드 프린팅을 수행함으로써, 위생적으로 식재료를 보관·유통·출력 및 폐기할 수 있는 효과가 있다. 특히, 토출구에 캡을 사용함으로써, 출력 후의 잔여 식재료를 안전하게 보관하고 재사용할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 튜브링거를 포함하는 3차원 푸드 프린터는, 재료튜브에 내장된 식재료의 상태(phase)를 센서를 기반으로 판단하고, 해당 식재료의 상태가 고체일 경우 가열을 수행하여 3차원 푸드 프린팅에 적합한 점도의 액상형 식재료로 변환함으로써, 재료튜브에 내장된 식재료가 고체인 경우에도 튜브링거에 기반한 3차원 푸드 프린팅이 원활히 수행되게 할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 튜브링거를 포함하는 3차원 푸드 프린터는, 튜브권취부와 한 쌍의 롤러를 삼각 고정대를 기반으로 연결하고, 해당 삼각 고정대의 길이를 조절하여 롤러 간 거리 및/또는 튜브권취부와 롤러 간 거리를 제어함으로써, 3차원 푸드 프린터에 장착된 재료튜브가 내장된 식재료의 양, 상태 등에 의해 본래의 형태와 상이하더라도, 이에 관계없이 해당 재료튜브를 3차원 푸드 프린터에 용이하게 장착하고 사용할 수 있는 3차원 푸드 프린터를 제공할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 튜브링거를 포함하는 3차원 푸드 프린터는, 센서를 통해 프린팅부와 작업 테이블 간의 위치 변화를 감지함으로써, 출력 높이를 보상하여 보다 정밀하게 식재료를 출력하는 3차원 푸드 프린터를 제공할 수 있는 효과가 있다. 더하여, 본 발명의 실시예에 따른 튜브링거를 포함하는 3차원 푸드 프린터는, 재료튜브의 일단에서 직경이 다양한 노즐을 교체할 수 있도록 하여 내장된 식재료의 출력을 간단하게 컨트롤할 수 있는 효과가 있다.

다만, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 명확하게 이해될 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 3차원 푸드 프린터 외형의 일례이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 3차원 푸드 프린터의 내부 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 재료튜브의 사시도이다.
도 4는 도 3의 A-A' 라인에 따른 재료튜브의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 3차원 푸드 프린터의 투시도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 3차원 푸드 프린터의 프린팅부를 보다 상세하게 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 3차원 푸드 프린터가 초음파 센서를 이용하여 재료튜브에 내장된 식재료의 상(phase)을 판단하는 모습의 일례이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 3차원 푸드 프린터가 가열부를 통해 재료튜브에 내장된 식재료를 가열하는 모습의 일례이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 3차원 푸드 프린터가 프린팅부를 통해 3차원 푸드 프린팅을 수행하는 모습의 일례이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 3차원 푸드 프린팅을 수행하는 프린팅부를 설명하기 위한 도면이다.
도 11a 및 11b는 본 발명의 실시예에 따른 삼각 고정대를 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 3차원 푸드 프린터가 재료튜브에 내장된 식재료를 튜브권취부를 통해 토출하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 3차원 푸드 프린터가 거리센서를 이용하여 3차원 푸드 프린팅을 수행하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다. 이하의 실시예에서, 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용되었다. 또한, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다. 또한, 도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

- 3차원 푸드 프린터

먼저, 본 발명의 실시예에 따른 3차원 푸드 프린터는, 외부와 차단된 상태로 내장된 식재료를 보관·유통하는 재료튜브가 장착될 수 있고, 장착된 재료튜브를 튜브링거(tube-wringer)를 기반으로 가압하여 해당 재료튜브에 내장된 식재료를 토출함으로써 3차원 푸드 프린팅을 수행할 수 있다.

또한, 실시예에 따른 3차원 푸드 프린터는, 재료튜브에 내장된 식재료의 상태(phase)를 센서를 기반으로 판단할 수 있으며, 해당 식재료의 상태가 고체로 판단된 경우 가열을 수행하여 3차원 푸드 프린팅에 적합한 점도의 액상형 식재료로 변환시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 3차원 푸드 프린터 외형의 일례이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 3차원 푸드 프린터의 내부 블록도이다.

자세히, 도 1 및 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 3차원 푸드 프린터(900)는, 프로세서(930), 메모리(920), 통신부(910) 및 프린팅부(800)를 포함할 수 있다.

먼저, 프로세서(930)는, 튜브링거(350)를 포함하는 3차원 푸드 프린터(900)를 제공하기 위하여 후술되는 각 구성요소의 전반적인 동작을 컨트롤할 수 있다.

특히, 본 발명의 실시예에서 프로세서(930)는, 3차원 푸드 프린팅을 직접적으로 수행하는 프린팅부(800)를 제어하여, 튜브링거(350)를 이용해 3차원 푸드 프린터(900)에 장착된 재료튜브(100) 내의 식재료를 토출할 수 있고, 이를 통해 식재료에 기반한 3차원 모델링이 수행되게 할 수 있다.

이러한 프로세서(930)는, ASICs (application specific integrated circuits), DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays), 제어기(controllers), 마이크로 컨트롤러(micro-controllers), 마이크로 프로세스(microprocessors), 기타 기능 수행을 위한 전기적 유닛 중 적어도 하나를 이용하여 구현될 수 있다.

또한, 메모리(920)는, 튜브링거(350)를 포함하는 3차원 푸드 프린터(900)와 관련된 각종 데이터, 응용 프로그램 및 명령어 중 어느 하나 이상을 저장할 수 있다.

실시예에서, 메모리(920)는, 3차원 푸드 프린팅을 통해 생성하려는 목표 오브젝트의 형상을 나타내는 3차원 도면을 저장하고 관리할 수 있다.

이러한 메모리(920)는, ROM, RAM, EPROM, 플래시 드라이브, 하드 드라이브 등과 같은 다양한 저장기기일 수 있고, 인터넷(internet)상에서 상기 데이터베이스의 저장 기능을 수행하는 웹 스토리지(web storage)일 수도 있다.

다음으로, 통신부(910)는, 튜브링거(350)를 포함하는 3차원 푸드 프린터(900)를 제공하기 위한 각종 데이터 및/또는 정보 등을 네트워크를 통해 송수신할 수 있다.

실시예로, 통신부(910)는, 외부의 서버 및/또는 단말과 통신하여 3차원 도면을 획득할 수 있다.

이러한 통신부(910)는, 이동통신을 위한 기술표준들 또는 통신방식(예를 들어, GSM(Global System for Mobile communication), CDMA(Code Division Multi Access), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access), HSUPA(High Speed Uplink Packet Access), LTE(Long Term Evolution), LTE-A(Long Term Evolution-Advanced) 등)에 따라 구축된 이동 통신망 상에서 기지국, 외부의 단말, 임의의 서버 중 적어도 하나와 무선 신호를 송수신할 수 있다.

마지막으로, 본 발명의 실시예에서 프린팅부(800)는, 프로세서(930)의 제어에 따라서 3차원 푸드 프린터(900)에 장착된 재료튜브(100)의 식재료를 이용하여 3차원 푸드 프린팅을 수행해 3차원 모델링된 식품을 제조할 수 있다.

자세히, 프린팅부(800)는, 3차원 도면에 기초한 목표 오브젝트 형상의 좌표값에 따라서, x, y 좌표를 가지는 작업 테이블(400) 상에 식재료를 토출하여 식품을 제조할 수 있다. 여기서, 프린팅부(800)는, 목표 오브젝트의 z 좌표에 기반하여 3차원 모델링 식품의 높이를 형성할 수 있다.

이때, 실시예에 따른 프린팅부(800)는, 재료튜브(100)를 권취 및 가압하여 식재료를 토출시키는 튜브링거(350)를 포함함으로써, 재료튜브(100)에 내장된 식재료를 원활하게 출력하는 구조를 제공할 수 있다. 프린팅부(800)에 대한 자세한 설명은 이하에서 후술하기로 한다.

다만, 상술된 구성요소들은 3차원 푸드 프린터(900)를 구현하는데 있어 필수적인 것은 아니어서, 본 명세서 상에서 설명되는 3차원 푸드 프린터(900)는 위에서 열거된 구성요소들 보다 많거나, 또는 적은 구성요소들을 가질 수 있다.

- 재료튜브(튜브형 카트리지)

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 재료튜브(100)의 사시도이고, 도 4는 도 3의 A-A' 라인에 따른 재료튜브(100)의 단면도이다.

도 3 및 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에서 재료튜브(100)는, 3차원 프린팅을 위한 식재료(1)를 수용하는 용기로서, 3차원 푸드 프린터(900)에 그 식재료(1)를 공급한다.

자세히, 재료튜브(100)는, 일단이 개방된 중공관 형태로 형성되고, 내부에 3차원 프린팅 식재료(1)를 수용하며, 타단 방향으로 갈수록 폭이 점점 좁아지는 협폭부(11), 및 협폭부(11)로부터 타단까지 납작하게 연장된 실링부(13)를 구비하는 튜브본체(10), 튜브본체(10)의 일단에 배치되고, 3차원 프린팅 식재료(1)가 통과하는 배출홀(21)이 관통된 숄더(20), 및 숄더(20)의 외면으로부터, 배출홀(21)을 중심으로 외측으로 돌출되어, 3차원 프린팅 식재료(1)를 배출하는 토출구(30)를 포함한다.

다시 말하면, 본 발명의 실시예에서 3차원 푸드 프린터(900)의 재료튜브(100)는, 튜브본체(10), 숄더(20), 및 토출구(30)를 포함한다.

이때, 튜브본체(10)는, 내부에 3차원 프린팅 식재료(1)를 수용하는 부재로서, 일단은 개방되고 타단은 밀폐된 중공관 형태로 형성된다. 여기서, 타단 방향을 따라, 협폭부(11), 및 실링부(13)가 순차적으로 구비되는데, 협폭부(11)는 타단 방향으로 갈수록 폭이 점점 좁아지는 부분이고, 실링부(13)는 협폭부(11)의 말단으로부터 튜브본체(10)의 타단까지 납작하게 연장된 부분이다.

즉, 튜브본체(10)의 타단 쪽 소정의 외주면이 납작하게 밀착되어 실링부(13)를 형성하고, 이로써 중공관 형태의 튜브본체(10)의 타단이 밀폐되며, 이때 3차원 푸드 프린팅 식재료(1)가 대부분 수용되는 튜브본체(10)의 중심부와 상기 실링부(13) 사이를 협폭부(11)가 연결한다.

이러한 튜브본체(10)에 수용되는 3차원 푸드 프린팅 식재료(1)는, 식품 3차원 프린팅에 사용되는 소재로서, 가열 시 액상형으로 변환 가능한 식재료(1) 및/또는 별도의 가열이 없어도 액상형으로 유지되는 식재료(1) 등일 수 있다.

즉, 재료튜브(100)에 내장되는 식재료(1)는, 재료튜브(100)의 튜브본체(10)를 가압할 시 토출 가능하여 3차원 푸드 프린팅이 수행될 수 있는 식재료(1)를 포함할 수 있다.

예를 들어, 식재료(1)는, 가열 시 액상형으로 변환 가능하거나, 별도의 가열이 없어도 액상형으로 유지될 수 있는 식재료(1)인 초콜릿일 수 있다. 다만, 3차원 푸드 프린팅 식재료(1)가 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 튜브본체(10)를 가압할 때에 토출될 수 있는 한 모든 공지의 소재를 포함한다.

다시 돌아와서, 재료튜브(100)의 튜브본체(10)는, 내부에 수용된 3차원 푸드 프린팅 식재료(1)를 짜내어 사용할 수 있도록 연질의 합성수지 등과 같은 포장용 소재로 이루어진다. 따라서, 튜브본체(10)의 외주면을 가압하여 압축시키면 내부의 3차원 푸드 프린팅 식재료(1)가 튜브본체(10)의 일단 방향으로 토출된다.

또한, 재료튜브(100)의 튜브본체(10)는, 소정의 온도 이상에서도 녹거나 타지 않는 불연성 소재로 구현될 수 있다.

이때, 튜브본체(10)의 일단에는 숄더(20)가 배치되어, 토출량과 토출방향을 결정한다.

자세히, 숄더(20)는, 개방된 튜브본체(10)의 일단에 배치되는 부재로서, 두께 방향을 따라 배출홀(21)이 관통된 것을 제외하고는, 그 개방된 일단을 대체로 폐쇄한다. 따라서, 튜브본체(10)를 가압하면, 내부의 3차원 푸드 프린팅 식재료(1)가 숄더(20)의 배출홀(21)로 안내되어 외부로 토출된다.

이때, 숄더(20)는, 튜브본체(10)의 형태를 유지하며 배출홀(21)과 연통되는 토출구(30)를 지지한다.

여기서, 토출구(30)는, 숄더(20)의 외면에 배치되는데, 숄더(20)의 배출홀(21)을 중심으로 관(pipe) 형태로 돌출 형성된다.

따라서, 토출구(30)는, 배출홀(21)을 통해 튜브본체(10) 내부와 연통되므로 튜브본체(10) 내의 3차원 푸드 프린팅 식재료(1)는 배출홀(21)을 통과하여 토출구(30)를 따라 외부로 배출된다.

한편, 재료튜브(100)는, 튜브본체(10) 내부의 3차원 푸드 프린팅 식재료(1)를 외부와 차단하여 안전하게 유통·보관하기 위하여, 토출구(30)에 긴밀하게 체결되는 캡(40)을 더 포함할 수 있다.

자세히, 재료튜브(100)의 캡(40)은, 용이하게 토출구(30)를 개폐할 수 있으며, 비사용시에는 토출구(30)를 폐쇄하여 외부 오염물의 침투를 방지한다.

따라서, 캡(40)을 통해 보다 안정되게 3차원 푸드 프린팅 식재료(1)를 보관할 수 있고, 나아가 배출되고 남은 잔여의 3차원 푸드 프린팅 식재료(1)를 재사용할 수 있게 한다.

종합적으로, 본 발명에 따른 3차원 프린터의 재료튜브(100)에 따르면, 토출구(30)가 형성된 숄더(20)가 튜브본체(10)에 배치되고, 그 튜브본체(10) 내부에 3차원 푸드 프린팅 식재료(1)가 수용되어, 그 소재가 외부로부터 차단되므로, 위생적으로 소재를 보관·유통 및 토출시킬 수 있다. 또한, 토출구(30)에 캡(40)을 사용함으로써, 출력 후의 잔여분을 안전하게 보관·재사용할 수 있다.

- 3차원 푸드 프린터의 프린팅부

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태를 상세히 설명하기로 한다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 3차원 푸드 프린터(900)의 투시도이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 3차원 푸드 프린터(900)의 프린팅부(800)를 보다 상세하게 도시한 도면이다.

도 5 및 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 3차원 푸드 프린터(900)의 프린팅부(800)는, 재료튜브(100)의 튜브본체(10)의 말단이 삽입되고 튜브본체(10)의 말단을 권취하는 튜브권취부(200), 튜브권취부(200)보다 하향에서 3차원 푸드 프린터(900)에 장착된 재료튜브(100) 튜브본체(10)의 실링부(13)를 사이에 두고 서로 마주보도록 배치되어, 튜브본체(10)의 말단이 권취될 시 회전하면서 튜브본체(10)의 협폭부(11)를 가압하여 튜브본체(10) 내의 3차원 푸드 프린팅 식재료(1)를 배출시키는 한 쌍의 롤러(300), 및 롤러(300)보다 하향에 배치되고 일면에 3차원 푸드 프린팅 식재료(1)가 출력되어 3차원 입체 식품이 형성되는 작업 테이블(400)을 포함할 수 있다.

즉, 본 발명의 실시예에 따른 3차원 푸드 프린터(900)의 프린팅부(800)는, 3차원 푸드 프린팅 식재료(1)를 외부로 출력하여 3차원 입체 식품을 만드는 장치로서, 3차원 푸드 프린터(900)의 재료튜브(100), 튜브권취부(200), 한 쌍의 롤러(300), 및 작업 테이블(400)를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 프린팅부(800)는, 몸체(810), 위치설정부(820), 가열부(830) 및 센서부(840)를 더 포함할 수 있다.

자세히, 먼저 몸체(810)는, 작업 테이블(400) 상향에 위치하고 내부에 3차원 푸드 프린팅을 수행하기 위한 일부 구성요소를 구비할 수 있으며, 내부에 구비된 각 구성요소를 감싸는 형태로 구현되어 외부로부터 보호할 수 있다.

실시예로, 몸체(810)는, 내부에 가열부(830), 센서부(840), 재료튜브(100), 튜브권취부(200) 및 롤러(300) 중 어느 하나 이상을 장착할 수 있다.

그리고 이러한 몸체(810)는, 구비된 각 구성요소의 동작에 따라서 3차원 푸드 프린팅을 위한 식재료(1) 토출 동작의 중심점 역할을 수행할 수 있다.

또한, 몸체(810)는, 프로세서(930)의 제어를 받는 위치설정부(820)의 동작에 따라서 작업 테이블(400) 상에서의 위치 이동(좌표 이동)을 수행할 수 있다.

여기서, 위치설정부(820)는, 상술된 몸체(810)가 작업 테이블(400) 상향에 위치하도록 지지하는 막대 형상으로 구현될 수 있다.

이러한 위치설정부(820)는, 프로세서(930)의 컨트롤에 의해 3차원 푸드 프린터(900) 상에서 상하전후 이동을 수행할 수 있으며, 이를 통해 지지하고 있는 몸체(810) 또한 작업 테이블(400) 상에서 상하전후 이동하게 할 수 있다.

이때, 위치설정부(820) 상에 안착되어 지지받는 몸체(810)는, 위치설정부(820)의 이동에 따라서 상하전후 이동을 수행할 수 있음과 동시에, 프로세서(930)의 제어에 따라서 위치설정부(820) 상에서의 좌우 이동 또한 수행할 수 있다. 즉, 몸체(810)는, 위치설정부(820)를 기준으로 작업 테이블(400) 상에서 이동하며 내부에 구비된 구성요소의 동작에 따른 식재료(1) 토출 동작을 수행할 수 있다.

한편, 가열부(830)는, 프린팅부(800)의 몸체(810) 내부면에 밀착되는 형태로 형성될 수 있으며, 해당 몸체(810) 내부에 장착된 재료튜브(100)의 식재료(1)에 소정의 온도로 열을 가할 수 있다.

예를 들어, 가열부(830)는, 전기가열방식(저항가열, 유도가열, 유전가열, 아크가열 또는 적외선 가열 등)으로 소정의 온도로 구현되는 열을 발생시켜 가열 동작을 수행할 수 있다.

즉, 가열부(830)는, 프로세서(930)의 제어에 따라서 소정의 열기를 발생시켜 전달하는 가열 동작을 수행할 수 있고, 이를 통해 고체 형태로 재료튜브(100) 내에 내장되어 있는 식재료(1)를 3차원 푸드 프린팅에 적합한 점도의 액상 형태로 변환시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에서 센서부(840)는, 물질의 상태(phase)를 측정가능한 초음파 센서(600) 및/또는 거리를 측정할 수 있는 거리 센서를 포함할 수 있다.

여기서, 물질의 상태란, 주어진 온도와 압력에서 물질이 가지는 상태로서　고체, 액체 및 기체 중 어느 하나의 상태를 의미할 수 있다.

즉, 실시예에서 초음파 센서(600)는, 센싱을 통하여 3차원 푸드 프린터(900)에 장착된 재료튜브(100)에 내장되어 있는 식재료(1)가 고체인지 액체인지 여부를 판단할 수 있다.

이러한 초음파 센서(600)는, 본 발명의 실시예에서 3차원 푸드 프린터(900)의 롤러(300) 상에 배치된다고 설명하나, 장착된 재료튜브(100)를 센싱하기 적합한 위치라면 어디든 배치가 가능하다.

또한, 거리 센서는, 센싱을 통하여 해당 거리 센서와 특정 물체 간의 거리를 판단할 수 있다.

이러한 거리 센서는, 본 발명의 실시예에서 프린팅부(800)의 튜브홀더(500) 상에 배치되어 작업 테이블-튜브홀더 간 거리센서로 구현될 수 있으며, 작업 테이블(400)과 튜브홀더(500)(즉, 프린팅부(800)) 간의 거리를 제공할 수 있다. 본 발명의 실시예에서는, 이러한 거리 센서가 튜브홀더(500) 상에 배치된다고 설명하나, 작업 테이블(400)과 프린팅부(800) 간의 거리 판단에 용이한 위치라면 어디든 배치될 수 있다.

한편, 여기서 3차원 푸드 프린터(900)의 재료튜브(100)는, 협폭부(11) 및 실링부(13)를 구비한 튜브본체(10), 배출홀(21)을 구비한 숄더(20), 및 토출구(30) 등으로 이루어져, 내부에 3차원 푸드 프린팅 식재료(1)를 수용하고 배출하는 용기로서, 그 구체적 내용은 상술하였는바, 이하에서는 중복되는 내용은 생략하거나 간단하게만 기술한다. 또한, 상기 3차원 푸드 프린터(900)의 재료튜브(100)는 캡(40)을 더 포함할 수도 있다.

이하, 본 발명의 실시예에 따른 튜브링거(350)를 포함하는 3차원 푸드 프린터(900)의 프린팅부(800)가 3차원 푸드 프린팅을 수행하는 방법을 보다 상세히 설명하고자 한다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 3차원 푸드 프린터(900)가 초음파 센서(600)를 이용하여 재료튜브(100)에 내장된 식재료(1)의 상(phase)을 판단하는 모습의 일례이다.

도 7을 참조하면, 먼저 프린팅부(800)의 초음파 센서(600)는, 한 쌍의 롤러(300) 중 적어도 어느 하나에 배치되어, 프린팅부(800)에 장착된 재료튜브(100) 내 식재료(1)(예컨대, 초콜릿)의 상태(phase)를 센싱할 수 있다.

다시 말해서, 초음파 센서(600)는, 3차원 푸드 프린터(900)에 장착된 재료튜브(100)에 내장되어 있는 식재료(1)가 고체 상태인지 액체 상태인지를 판단할 수 있다.

이때, 초음파 센서(600)를 통하여 재료튜브(100)에 내장된 식재료(1)가 고체형이라고 판단된 경우, 본 발명의 실시예에 따른 프린팅부(800)는, 가열부(830)를 이용하여 해당 재료튜브(100)에 내장된 식재료(1)를 소정의 온도로 가열할 수 있다.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 3차원 푸드 프린터(900)가 가열부(830)를 통해 재료튜브(100)에 내장된 식재료(1)를 가열하는 모습의 일례이다.

실시예로, 도 8을 참조하면 프린팅부(800)의 가열부(830)는, 프린팅부(800)의 몸체(810) 내부면에 밀착되는 형태로 형성되어 내부면에서 몸체(810)의 중앙측으로 발산되는 열기를 발생시킬 수 있다.

즉, 가열부(830)는, 소정의 온도로 구현되는 열을 발생시켜 몸체(810)의 중앙측으로 전달함으로써, 몸체(810)의 중앙측에 장착되어 있는 재료튜브(100) 내 식재료(1)를 가열할 수 있고, 이를 통해 고체형의 식재료(1)를 3차원 푸드 프린팅에 적합한 점도의 액상형 식재료(1)로 변환시킬 수 있다.

예를 들어, 가열부(830)는, 초음파 센서(600)를 통하여 재료튜브(100) 내에 고체형의 초콜릿이 감지된 경우, 해당 재료튜브(100)에 내장된 고체형 초콜릿에 가열을 수행하여 3차원 모델링을 수행하기 적합한 점도의 액상형 초콜릿으로 변환시킬 수 있다.

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 3차원 푸드 프린터(900)가 프린팅부(800)를 통해 3차원 푸드 프린팅을 수행하는 모습의 일례이고, 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 3차원 푸드 프린팅을 수행하는 프린팅부(800)를 설명하기 위한 도면이다.

한편, 도 9 및 10을 참조하면, 보다 자세히 프린팅부(800)의 튜브권취부(200)는, 3차원 푸드 프린터(900)의 재료튜브(100)를 감는 기기로서, 3차원 푸드 프린터(900)의 재료튜브(100)의 튜브본체(10)의 말단이 삽입되어 고정되면, 회전하면서 그 말단부터 권취 동작을 수행할 수 있다.

구체적으로, 튜브권취부(200)는, 원통 형태로 형성되고, 그 원통형의 외주연에 삽입구(220)를 구비하여, 튜브본체(10)의 말단이 삽입구(220)에 삽입되면 튜브권취부(200)이 회전하면서 튜브본체(10)를 감는다.

이때, 튜브권취부(200)에 삽입되어 고정된 재료튜브(100)의 타단은, 프린팅부(800) 몸체(810)의 내부 하단에 형성되어 있는 토출구(30)와 매칭되는 홀(hole)을 통하여, 몸체(810)의 내부 하단에 고정 장착될 수 있다.

또한, 튜브권취부(200)의 중심부에는 구동축(250)이 연결되어, 회전력을 튜브권취부(200)에 전달할 수 있다.

여기서, 삽입구(220)는 튜브본체(10) 타단이 관통하도록 형성되거나, 또는 튜브본체(10)의 타단이 튜브권취부(200)에 삽입 배치되도록 외주연으로부터 오목하게 함몰된 홀 형태로 형성될 수 있다.

또한, 튜브권취부(200)는, 소정의 탄성력을 가지는 탄성부재(210)를 통하여 프린팅부(800)의 몸체(810) 내부 상단과 연결될 수 있다.

즉, 튜브권취부(200)는, 탄성부재(210)를 통해 몸체(810) 내부의 상단측에 위치하고 있다가, 재료튜브(100)의 튜브본체(10)가 권취됨에 따른 장력에 의해 프린팅부(800) 몸체(810)의 하단측으로 점차 이동되며 권취 동작을 수행할 수 있다.

이는, 3차원 푸드 프린팅 공정이 진행되는 동안에, 프린팅부(800)와 작업 테이블(400) 사이의 간격이 일정하게 유지되어야 하는 경우가 있는바, 이때에는 재료튜브(100)가 권취된 길이에 대응하는 높이만큼, 튜브권취부(200)와 한 쌍의 롤러(300)가 이를 보상하여 아래로 이동하기 위함이다.

또한, 튜브권취부(200)는, 해당 재료튜브(100)에 대한 권취 동작이 완료된 경우 즉, 재료튜브(100) 내의 식재료(1)에 대한 토출이 완료된 경우, 재료튜브(100)의 교체 또는 해제를 위하여 해당 재료튜브(100)가 몸체(810)로부터 분리되면, 탄성부재(210)의 탄성력에 의하여 본래의 위치 즉, 몸체(810) 내부의 상단측으로 회귀할 수 있다.

이후, 튜브권취부(200)는, 재료튜브(100)의 튜브본체(10)의 말단이 삽입되어 고정되는 재료튜브(100) 장착 동작을 반복적으로 수행할 수 있다.

한편, 프린팅부(800)의 한 쌍의 롤러(300)는, 튜브권취부(200)보다 아래쪽 하향에 배치되어 튜브권취부(200)와 일체형으로 구현될 수 있으며, 튜브본체(10)의 실링부(13)를 사이에 두고 서로 마주볼 수 있다.

여기서, 각각의 롤러(300)는, 실링부(13)의 외면에 접촉하고, 회전축(310)을 중심으로 회전하므로, 튜브권취부(200)가 작동하여 튜브본체(10)를 권취하며 하향으로 이동하면, 함께 이동하며 회전하면서 튜브본체(10)의 협폭부(11)를 가압할 수 있다.

즉, 각각의 롤러(300)는, 튜브권취부(200)와 일체형으로 구현되어 튜브권취부(200)가 하향으로 움직임에 따라 함께 이동하며 재료튜브(100)의 튜브본체(10)를 가압해 해당 재료튜브(100)에 내장된 식재료(1)를 배출하게 할 수 있다.

이때, 튜브본체(10) 내의 3차원 푸드 프린팅 식재료(1)는, 토출구(30, 도 3 및 도 4 참조)를 통해 작업 테이블(400)의 일면으로 토출될 수 있다.

여기서, 상술된 튜브권취부(200)와 한 쌍의 롤러(300)는, 함께 동작하는 하나의 구성요소로서 튜브링거(350)로 구현될 수 있다.

이때, 튜브권취부(200)와 한 쌍의 롤러(300)를 포함하는 튜브링거(350)는, 튜브권취부(200)의 구동축(250)과 한 쌍의 롤러(300)의 회전축(310)을 상호 연결하는 삼각 고정대(351)를 더 포함할 수 있다.

자세히, 삼각 고정대(351)는, 로프(rope) 형태로 구현되어 튜브링거(350)에서 동일한 회전 동작을 수행하는 구동축(250)과 한 쌍의 회전축(310)을 서로 연결 및 고정시킬 수 있다.

그리하여 삼각 고정대(351)는, 연결된 구동축(250)과 회전축(310)이 삼각 고정대(351)에서 회전가능하게 할 수 있으며, 이를 통해 튜브링거(350)를 이용하여 재료튜브(100)를 가압하는 힘을 향상시킬 수 있고, 재료튜브(100)를 가압함에 있어서 보다 안정성 있게 동작하는 튜브링거(350)를 구현할 수 있다.

또한, 삼각 고정대(351)는, 구동축(250) 및 한 쌍의 회전축(310) 중 어느 하나 이상에 삽입되거나 인출되어 길이의 조절을 수행할 수 있다.

도 11a 및 11b는 본 발명의 실시예에 따른 삼각 고정대(351)를 설명하기 위한 도면이다.

자세히, 도 11a 및 11b를 참조하면, 실시예에서 삼각 고정대(351)는, 제 1 롤러의 회전축(310-1)과 제 2 롤러의 회전축(310-2)을 연결하는 밑변 로프(a)와, 구동축(250)과 제 1 롤러의 회전축(310-1)을 연결하는 좌변 로프(b) 및 구동축(250)과 제 2 롤러의 회전축(310-2)을 연결하는 우변 로프(c)를 포함할 수 있다.

먼저, 도 11a를 더 참조하면, 삼각 고정대(351)는, 제 1 롤러의 회전축(310-1) 및/또는 제 2 롤러의 회전축(310-2)에 밑변 로프(a)를 삽입하거나 인출하여 해당 밑변 로프(a)의 길이를 조절할 수 있다.

예를 들어, 삼각 고정대(351)는, 도 11a의 (1)의 상태에서 밑변 로프(a)를 제 1 롤러의 회전축(310-1) 및/또는 제 2 롤러의 회전축(310-2)에 삽입하여, 제 1 롤러와 제 2 롤러 간의 폭이 감소한 도 11a의 (2)의 상태로 변환될 수 있다.

결과적으로, 삼각 고정대(351)는, 좌우에 배치된 제 1 롤러 및 제 2 롤러 사이의 폭을 조절할 수 있고, 이를 통해 튜브링거(350)에 장착된 재료튜브(100)가 본래의 형태에 비해 좌우부피가 더 크거나 작더라도 튜브링거(350)에 용이하게 적용되도록 할 수 있다.

또한, 도 11b를 더 참조하면, 삼각 고정대(351)는, 구동축(250) 및/또는 제 1 롤러의 회전축(310-1)에 좌변 로프(b)를 삽입하거나 인출하여 해당 좌변 로프(b)의 길이를 조절할 수 있고, 동시에 구동축(250) 및/또는 제 2 롤러의 회전축(310-2)에 우변 로프(c)를 삽입하거나 인출하여 해당 우변 로프(c)의 길이를 조절할 수 있다.

즉, 삼각 고정대(351)는, 구동축(250), 제 1 롤러의 회전축(310-1) 및/또는 제 2 롤러의 회전축(310-2)에 대한 로프의 삽입 또는 인출 동작을 수행하여, 튜브권취부(200)와 한 쌍의 롤러(300) 간의 폭을 조절할 수 있다.

예를 들어, 삼각 고정대(351)는, 삼각 고정대(351)는, 도 11b의 (1)의 상태에서 좌변 로프(b)를 구동축(250) 및/또는 제 1 롤러의 회전축(310-1)에 삽입하고, 우변 로프(c)를 구동축(250) 및/또는 제 2 롤러의 회전축(310-2)에 삽입하여, 튜브권취부(200)와 한 쌍의 롤러(300) 간의 폭이 감소한 도 11b의 (2)의 상태로 변환될 수 있다.

이와 같이, 삼각 고정대(351)는, 구동축(250), 제 1 롤러의 회전축(310-1) 및/또는 제 2 롤러의 회전축(310-2)에 대한 로프의 삽입 또는 인출 동작을 수행해 튜브권취부(200)와 한 쌍의 롤러(300) 간의 폭을 조절함으로써, 튜브링거(350)에 장착된 재료튜브(100)의 실링부(13)가 본래의 형태와 상이할 경우(예컨대, 재료튜브(100)에 내장된 식재료(1)의 양이 많아서 튜브본체(10)의 길이가 증가함으로 인해 실링부(13)의 길이가 감소된 경우 등)에도, 해당 재료튜브(100)를 튜브링거(350)에 편리하게 적용가능한 구조를 제공할 수 있다.

또한, 이러한 삼각 구조대는, 아래에서 후술되는 롤러(300)로부터 가압되지 않는 위치에 내장된 식재료(1)를 최대한으로 토출하기 위하여 튜브링거(350) 즉, 튜브권취부(200) 및 한 쌍의 롤러(300)를 각각 별도로 제어하는 실시예에서도, 구동축(250), 제 1 롤러의 회전축(310-1) 및/또는 제 2 롤러의 회전축(310-2)에 대한 로프의 삽입 또는 인출 동작을 수행함으로써 제 1 및 2 롤러 간의 이격 또는 접근을 가능하게 할 수 있다.

또한, 작업 테이블(400)은, 롤러(300)보다 하향에 배치되는 부재로서, 그 일면에 3차원 푸드 프린팅 식재료(1)가 출력되어 3차원 입체 식품이 제조될 수 있다.

여기서, 작업 테이블(400)은, 3차원 입체 식품을 지지하는 지지대, 또는 지면 등일 수 있는데, 널리 그 위에 3차원 푸드 프린터(900)에 의해 3차원 입체 식품이 만들어지는 모든 곳을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 프린팅부(800)는, 튜브홀더(500)를 더 포함할 수 있다.

여기서, 튜브홀더(500)는, 튜브본체(10)의 일단이 삽입되도록 상부가 개방된 내부공간을 구비하는 부재로서, 튜브본체(10)의 하부에는 토출구(30)와 연통되는 노즐(510)이 형성될 수 있다.

따라서, 튜브본체(10) 내의 3차원 푸드 프린팅 식재료(1)는, 토출구(30)를 거쳐 노즐(510)을 통해 외부로 배출될 수 있다.

여기서, 노즐(510)은, 서로 다른 사이즈 또는 형태로 형성될 수 있다. 즉, 노즐(510)의 횡단면의 크기, 또는 그 모양이 서로 상이할 수 있다. 따라서, 노즐(510)의 크기, 형태에 따라서 3차원 푸드 프린팅 식재료(1)의 토출량이나 토출 속도, 및 출력 모양을 제어할 수 있다.

이때, 서로 다른 노즐(510) 각각은, 어느 하나의 튜브홀더(500) 본체에 탈착 가능하도록 부착되어 서로 교체되거나, 또는 다수의 튜브홀더(500) 각각에 서로 다른 노즐(510)이 형성되어 튜브홀더(500)를 교환하여 사용할 수 있다.

또한, 노즐(510)은, 3차원 입체 식품을 형성하기 위해서 XYZ 좌표계의 X축, Y축, 및 Z축으로 움직여야 하는데, 이때에도 튜브권취부(200) 및 한 쌍의 롤러(300)가 함께 움직이면서 노즐(510)의 위치를 조정할 수도 있다.

도 12는 본 발명의 실시예에 따른 3차원 푸드 프린터(900)가 재료튜브(100)에 내장된 식재료(1)를 튜브권취부(200)를 통해 토출하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.

한편, 도 12를 참조하면, 상술된 바와 같이 튜브권취부(200)와 한 쌍의 롤러(300)로 이루어진 튜브링거(350)를 이용하여 재료튜브(100)를 가압할 때, 도 12의 (1)과 같이 재료튜브(100) 최하단의 중심부에 내장되어 있는 식재료(1)는 롤러(300)의 가압을 받지 못하여, 재료튜브(100) 내에 식재료(1)가 온전하게 토출되지 못하는 상황이 발생할 수 있다.

그러므로, 본 발명의 실시예에서 프린팅부(800)는, 롤러(300)로부터 가압되지 않는 위치에 내장된 식재료(1)를 최대한으로 토출하기 위하여, 튜브링거(350) 즉, 튜브권취부(200) 및 한 쌍의 롤러(300)를 각각 별도로 제어할 수 있다.

자세히, 먼저 프린팅부(800)는, 한 쌍의 롤러(300)가 튜브권취부(200)와 함께 하향 이동하다가 몸체(810) 하단에 접촉한 경우, 프린팅부(800)에 장착된 재료튜브(100)에 대한 제 1 권취동작 즉, 튜브권취부(200)와 한 쌍의 롤러(300)가 동일하게 이동하며 재료튜브(100)에 대한 권취를 수행해 해당 재료튜브에 내장된 식재료를 토출하는 동작을 완료할 수 있다.

그리고 프린팅부(800)는, 한 쌍의 롤러(300)가 몸체(810) 하단에 접촉한 이후 튜브권취부(200)의 권취 동작이 계속될 시, 몸체(810) 중앙측에서 재료튜브(100) 튜브본체(10)의 실링부(13)를 사이에 두고 서로 마주보도록 밀착되어 배치된 한 쌍의 롤러(300) 각각이, 상호 이격되며 몸체(810) 외측으로 벌어지도록 도 12의 (2)와 같이 이동시킬 수 있다.

이때, 튜브권취부(200)의 구동축(250)과 한 쌍의 롤러(300)의 회전축(310)을 연결하는 삼각 고정대(351)는, 구동축(250), 제 1 롤러의 회전축(310-1) 및/또는 제 2 롤러의 회전축(310-2)에 대한 로프의 인출 동작을 수행하여, 한 쌍의 롤러(300) 각각이 상호 이격되며 몸체(810)의 외측으로 벌어지게 할 수 있다.

계속해서, 한 쌍의 롤러(300) 각각을 이격시켜 몸체(810) 외측으로 이동시킨 프린팅부(800)는, 튜브권취부(200)의 권취 동작을 지속하여, 롤러(300)의 이격으로 형성된 공간에 튜브권취부(200)가 도 12의 (2)와 같이 유입되며 재료튜브(100)를 더 권취하는 제 2 권취동작을 수행할 수 있다.

이때, 제 2 권취동작을 수행하는 튜브권취부(200)는, 롤러(300)가 제거된 공간에서 재료튜브(100)의 튜브본체(10)에 대한 권취 동작을 더욱 수행함과 동시에, 해당 재료튜브(100) 최하단의 중심부에 내장되어 있는 식재료(1)에 압력을 가할 수 있다.

즉, 프린팅부(800)는, 튜브권취부(200)의 하향에 위치하고 있던 한 쌍의 롤러(300)를 튜브권취부(200)의 하측에서 제거하여, 튜브권취부(200)가 몸체(810) 하단을 향해 보다 많은 권취 동작을 수행하게 할 수 있으며, 이를 통해 롤러(300)로부터 압력을 받지 못하는 위치에 내장된 식재료(1)를 튜브권취부(200)를 이용해 가압함으로써 토출이 완료된 재료튜브(100) 내의 잔여 식재료(1)를 보다 최소화할 수 있다.

이후, 프린팅부(800)는, 재료튜브(100) 내의 식재료(1)에 대한 토출이 완료된 경우, 재료튜브(100)의 교체 또는 해제를 위하여 해당 재료튜브(100)가 몸체(810)로부터 분리되면, 튜브권취부(200)를 탄성부재(210)의 탄성력에 의하여 본래의 위치 즉, 몸체(810) 내부의 상단측으로 회귀시킬 수 있고, 이때 삼각 고정대(351)는, 제 1 롤러의 회전축(310-1) 및/또는 제 2 롤러의 회전축(310-2)에 대한 로프의 삽입 동작을 수행하여, 한 쌍의 롤러(300)가 서로 접근하며 본래의 위치로 회귀하게 할 수 있다.

도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 3차원 푸드 프린터(900)가 거리센서를 이용하여 3차원 푸드 프린팅을 수행하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.

한편, 도 13을 참조하면, 다른 실시예에 따른 프린팅부(800)는, 작업 테이블-튜브홀더 간 거리센서(700)를 더 포함할 수 있다.

여기서, 작업 테이블-튜브홀더 간 거리센서(700)는, 튜브홀더(500)에 부착될 수 있는 거리센서로서, 노즐(510)이 상하방향으로 움직일 때 작업 테이블(400)과 튜브홀더(500) 사이의 높이를 측정할 수 있다.

이때, 작업 테이블-튜브홀더 간 거리센서(700)는, 측정된 높이가 노즐(510)과 작업 테이블(400) 사이의 거리 정보를 제공하므로, 그 측정된 높이를 반영하여 노즐(510)의 이동을 제어할 수 있다.

이상, 본 발명의 실시예에 따른 튜브링거(350)를 포함하는 3차원 푸드 프린터(900)는, 장착된 재료튜브(100)의 말단 쪽 납작한 실링부를 사이에 두고 한 쌍의 롤러(300)가 배치되고, 튜브권취부(200)가 상기 재료튜브(100)의 말단을 권취함에 따라서, 롤러(300)가 재료튜브(100)를 가압하는 방식으로 용이하게 재료튜브(100) 내의 식재료(1)를 토출함으로써, 내장된 액상형의 식재료(1)를 효율적으로 배출해냄과 동시에 잔여 식재료(1)의 낭비를 최소화할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 튜브링거(350)를 포함하는 3차원 푸드 프린터(900)는, 토출구(30)가 형성된 숄더(20)가 튜브형 본체에 배치되고, 그 튜브형 본체 내부에 3차원 푸드 프린팅 식재료(1)가 수용되어 해당 식재료(1)가가 외부로부터 차단되는 재료튜브(100)를 이용하여 3차원 푸드 프린팅을 수행함으로써, 위생적으로 식재료(1)를 보관·유통·출력 및 폐기할 수 있는 효과가 있다. 특히, 토출구(30)에 캡(40)을 사용함으로써, 출력 후의 잔여 식재료(1)를 안전하게 보관하고 재사용할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 튜브링거(350)를 포함하는 3차원 푸드 프린터(900)는, 재료튜브(100)에 내장된 식재료(1)의 상태(phase)를 센서를 기반으로 판단하고, 해당 식재료(1)의 상태가 고체일 경우 가열을 수행하여 3차원 푸드 프린팅에 적합한 점도의 액상형 식재료(1)로 변환함으로써, 재료튜브(100)에 내장된 식재료(1)가 고체인 경우에도 튜브링거(350)에 기반한 3차원 푸드 프린팅이 원활히 수행되게 할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 튜브링거(350)를 포함하는 3차원 푸드 프린터(800)는, 튜브권취부(200)와 한 쌍의 롤러(300)를 삼각 고정대(351)를 기반으로 연결하고, 해당 삼각 고정대(351)의 길이를 조절하여 롤러(300) 간 거리 및/또는 튜브권취부(200)와 롤러(300) 간 거리를 제어함으로써, 3차원 푸드 프린터(800)에 장착된 재료튜브(100)가 내장된 식재료(10)의 양, 상태 등에 의해 본래의 형태와 상이하더라도, 이에 관계없이 해당 재료튜브(10)를 3차원 푸드 프린터(800)에 용이하게 장착하고 사용할 수 있는 3차원 푸드 프린터(800)를 제공할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 튜브링거(350)를 포함하는 3차원 푸드 프린터(900)는, 센서를 통해 프린팅부(800)와 작업 테이블(400) 간의 위치 변화를 감지함으로써, 출력 높이를 보상하여 보다 정밀하게 식재료(1)를 출력하는 3차원 푸드 프린터(900)를 제공할 수 있는 효과가 있다. 더하여, 본 발명의 실시예에 따른 튜브링거(350)를 포함하는 3차원 푸드 프린터(900)는, 재료튜브(100)의 일단에서 직경이 다양한 노즐(510)을 교체할 수 있도록 하여 내장된 식재료(1)의 출력을 간단하게 컨트롤할 수 있는 효과가 있다.

또한, 이상에서 설명된 본 발명에 따른 실시예는 다양한 컴퓨터 구성요소를 통하여 실행될 수 있는 프로그램 명령어의 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체는 프로그램 명령어, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록되는 프로그램 명령어는 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것이거나 컴퓨터 소프트웨어 분야의 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수 있다. 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체의 예에는, 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM 및 DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical medium), 및 ROM, RAM, 플래시 메모리(920) 등과 같은, 프로그램 명령어를 저장하고 실행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령어의 예에는, 컴파일러에 의하여 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용하여 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드도 포함된다. 하드웨어 장치는 본 발명에 따른 처리를 수행하기 위하여 하나 이상의 소프트웨어 모듈로 변경될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.

본 발명에서 설명하는 특정 실행들은 일 실시 예들로서, 어떠한 방법으로도 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다. 명세서의 간결함을 위하여, 종래 전자적인 구성들, 제어 시스템들, 소프트웨어, 상기 시스템들의 다른 기능적인 측면들의 기재는 생략될 수 있다. 또한, 도면에 도시된 구성 요소들 간의 선들의 연결 또는 연결 부재들은 기능적인 연결 및/또는 물리적 또는 회로적 연결들을 예시적으로 나타낸 것으로서, 실제 장치에서는 대체 가능하거나 추가의 다양한 기능적인 연결, 물리적인 연결, 또는 회로 연결들로서 나타내어질 수 있다. 또한, “필수적인”, “중요하게” 등과 같이 구체적인 언급이 없다면 본 발명의 적용을 위하여 반드시 필요한 구성 요소가 아닐 수 있다.

또한 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술할 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

Claims (10)

1. 물질의 상태(phase)를 센싱하는 초음파 센서를 포함하는 센서부;
   소정의 온도로 구현되는 열을 발생시켜 3차원 푸드 프린팅에 사용되는 식재료를 수용하는 용기인 재료튜브에 내장된 상기 식재료를 가열하는 가열부;
   상기 재료튜브의 튜브본체 말단이 삽입되고, 삽입된 상기 튜브본체 말단을 회전하며 권취하는 튜브권취부;
   상기 튜브권취부에 일체되고 상기 튜브권취부보다 하향에서 상기 재료튜브의 실링부를 사이에 두고 서로 마주보도록 배치되며, 상기 튜브본체 말단이 권취될 시 회전하여 상기 튜브본체의 협폭부를 가압해 상기 재료튜브에 내장된 상기 식재료를 토출시키는 한 쌍의 롤러; 및
   상기 롤러보다 하향에 배치되며 일면으로 상기 식재료가 토출되어 3차원 입체 식품이 제조되는 작업 테이블;을 포함하고, 상기 재료튜브가 장착되는 프린팅부; 및
   상기 프린팅부를 제어하여 상기 재료튜브에 내장된 상기 식재료를 토출해 상기 3차원 푸드 프린팅을 수행하는 프로세서;를 포함하고,
   상기 튜브권취부의 구동축과 상기 한 쌍의 롤러 각각의 회전축을 상호 연결하고, 상기 구동축 및 상기 각각의 회전축 중 어느 하나 이상에 삽입 또는 인출되어 자체 길이가 조정되는 삼각 고정대;를 더 포함하며,
   상기 프린팅부는,
   상기 삼각 고정대의 삽입 또는 인출을 제어하여, 제1 롤러의 회전축과 제2 롤러의 회전축을 연결하는 밑변 로프 길이와, 상기 구동축과 상기 제1 롤러의 회전축을 연결하는 좌변 로프 길이와, 상기 구동축과 상기 제2 롤러의 회전축을 연결하는 우변 로프 길이 중 적어도 하나의 길이를 조정하고,
   상기 프린팅부는,
   상기 튜브권취부와 상기 한 쌍의 롤러가 동일하게 이동하며 상기 재료튜브에 대한 권취를 수행해 상기 식재료를 토출하는 제1 권취동작이 완료된 이후에도, 상기 롤러에 의해 가압되지 않는 위치에 내장되어 상기 재료튜브로부터 토출되지 못한 상기 식재료가 존재하는 경우, 상기 삼각 고정대를 제어하여 상기 밑변 로프 길이를 조정해 상기 한 쌍의 롤러 각각이 상호 이격되며 상기 재료튜브로부터 멀어지도록 이동시키고,
   상기 튜브권취부는,
   상기 한 쌍의 롤러 각각이 이격됨으로써 형성된 공간을 기반으로 상기 재료튜브를 더 권취하여, 상기 롤러에 의해 가압되지 않는 위치에 내장되어 상기 재료튜브로부터 토출되지 못한 상기 식재료에 압력을 가하는 제2 권취동작을 수행하는
   튜브링거를 포함하는 3차원 푸드 프린터.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 초음파 센서는,
   상기 프린팅부에 장착된 상기 재료튜브에 내장된 상기 식재료가 고체 상태인지 액체 상태인지를 판단하는
   튜브링거를 포함하는 3차원 푸드 프린터.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 가열부는,
   상기 초음파 센서가 상기 식재료를 고체 상태라고 판단한 경우, 상기 식재료에 상기 소정의 온도로 구현되는 열을 가하는
   튜브링거를 포함하는 3차원 푸드 프린터.
4. 삭제
5. 삭제
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 튜브권취부는,
   소정의 탄성력을 가지는 탄성부재;를 기반으로 상기 3차원 푸드 프린터에 고정되고,
   상기 튜브권취부 및 상기 한 쌍의 롤러는, 상기 재료튜브가 권취됨에 따른 장력에 의해 상기 재료튜브가 권취된 길이에 대응하는 높이만큼 하강하는
   튜브링거를 포함하는 3차원 푸드 프린터.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 재료튜브가 권취된 길이에 대응하는 높이만큼 하강한 튜브권취부는,
   상기 재료튜브가 상기 프린팅부로부터 분리되면 상기 탄성부재에 의하여 초기 위치로 회귀하는
   튜브링거를 포함하는 3차원 푸드 프린터.
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 프린팅부는,
   상기 센서부, 상기 가열부, 상기 튜브권취부 및 상기 롤러 중 어느 하나 이상을 내부에 구비하는 몸체; 및
   상기 몸체가 상기 작업 테이블 상향에 위치하도록 지지하고 상기 몸체의 이동을 보조하는 위치설정부;를 더 포함하고,
   상기 위치설정부는, 상기 작업 테이블 상에서 상하전후 이동을 수행하여, 지지하고 있는 상기 몸체 또한 동일하게 이동하도록 동작하고,
   상기 몸체는, 상기 위치설정부 상에서 좌우 이동을 수행하는
   튜브링거를 포함하는 3차원 푸드 프린터.
9. 제 1 항에 있어서,
   상기 프린팅부는,
   상기 튜브본체의 타단이 삽입되며 상기 재료튜브의 토출구와 연통되는 노즐이 형성된 튜브홀더;를 더 포함하고,
   상기 튜브홀더는,
   상기 튜브본체의 타단이 삽입되도록 상부가 개방된 내부공간을 구비하며 다수 개로 서로 교체 가능하고,
   상기 노즐은,
   서로 다른 사이즈를 또는 형태로 형성 가능하여 상기 식재료의 토출량, 토출 속도 및 토출 모양을 제어하는
   튜브링거를 포함하는 3차원 푸드 프린터.
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 센서부는,
    상기 튜브홀더에 배치되어 상기 작업 테이블과 상기 튜브홀더 사이의 높이를 측정하는 작업 테이블-튜브홀더 간 거리센서;를 더 포함하고,
    상기 작업 테이블-튜브홀더 간 거리센서는,
    상기 노즐이 상하방향으로 움직일 시 상기 작업 테이블과 상기 튜브홀더 사이의 높이를 제공하여 상기 노즐의 이동을 보조하는
    튜브링거를 포함하는 3차원 푸드 프린터.

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