KR102550800B1 - 3d 프린터 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린터에 있어서, 수지재료를 수용하는 수지조; 상기 수지조 내에서 승강 가능하며, 복수의 단위성형층이 순차적으로 적층되어 성형되는 성형물을 지지하는 조형판; 상기 수지조와 상기 조형판 중 적어도 하나를 승강 구동하는 승강구동부; 상기 조형판을 향해 광을 조사하는 노광부; 및 상기 조형판을 향한 조형표면과 상기 노광부를 향한 수광표면을 가지고 상기 조형판과 상기 노광부 사이에 배치되며, 일 표면에 상기 노광부로부터의 광을 수렴시킨 후 확산시키는 다수의 미세렌즈부가 형성된 고굴절률의 제1소재층과, 상기 제1소재층의 미세렌즈부에 형상맞춤되는 물림요철부를 가지는 저굴절률의 제2소재층을 포함하는 렌즈시트;를 포함한다.

Description

3D 프린터{3D Printer}

본 발명은 3D프린터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 광경화성 수지재료를 노광 경화하여 적층하면서 성형물을 성형할 수 있는 3D 프린터에 관한 것이다.

DLP(Digital Light Processing) 방식의 3D 프린터는 광경화성 수지재료가 저장되어 있는 수지조에서 조형표면 상의 수지재료를 경화시켜 조형판에 순차적으로 적층하여 목적하는 3D 성형물을 성형한다. 3D 프린터는 조형판에 단위성형층이 적층될 때마다, 다음 단위성형층을 적층하기 위해 조형표면과 조형판에 경화되어 적층된 3D 성형물 사이를 분리하는 과정이 필요하다.

단위성형층마다 완전 분리하여 적층하는 단속적층이 아닌 연속적층 방식을 이용하는 경우에도, 조형표면과 조형판 사이에 수지재료가 채워져 성형하기 위해서는 공간이 필요하다.

또한, 경화된 단위성형층의 표면적이 작을 때에는 3D 성형물이 경화된 면으로부터 비교적 쉽게 분리될 수 있지만, 경화된 단위성형층의 표면적이 크면 3D 성형물의 분리가 용이하지 않다.

이를 개선하는 방법으로는, 예컨대, 산소 또는 이형제를 이용하여 조형표면과 성형물을 분리할 수 있다. 그러나 산소 또는 이형제를 이용하는 경우 조형판이 수지조에 대하여 승강하는 경우 출렁거림이 발생하고 이 출렁거림이 안정된 후 성형작업이 이루어져야 하므로 성형속도가 매우 느려지는 문제가 있고, 성형속도를 빠르게 하려는 경우 성형품질이 떨어지는 문제가 있다.

따라서 본 발명의 목적은 성형속도를 빠르게 하면서 성형품질을 향상시킬 수 있는 3D프린터를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린터에 있어서, 수지재료를 수용하는 수지조; 상기 수지조 내에서 승강 가능하며, 복수의 단위성형층이 순차적으로 적층되어 성형되는 성형물을 지지하는 조형판; 상기 수지조와 상기 조형판 중 적어도 하나를 승강 구동하는 승강구동부; 상기 조형판을 향해 광을 조사하는 노광부; 및 상기 조형판을 향한 조형표면과 상기 노광부를 향한 수광표면을 가지고 상기 조형판과 상기 노광부 사이에 배치되며, 일 표면에 상기 노광부로부터의 광을 수렴시킨 후 확산시키는 다수의 미세렌즈부가 형성된 고굴절률의 제1소재층과, 상기 제1소재층의 미세렌즈부에 형상맞춤되는 물림요철부를 가지는 저굴절률의 제2소재층을 포함하는 렌즈시트;를 포함한다.

상기 미세렌즈부는 상기 조형표면에 형성되는 상기 광의 면적이 기 정의된 범위 내를 가지도록 형성된다.

상기 미세렌즈부는 상기 제1소재층의 일 표면에 볼록렌즈 형상으로 돌출형성된다.

본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린터에 있어서, 상기 단위성형층의 이미지에 대응하는 광을 출력하도록 노광부를 제어하고, 상기 노광부가 광을 출력하는 동안 상기 조형판이 렌즈시트에 대하여 상승 이격되도록 승강구동부를 제어하는 제어부를 더 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 단위성형층의 경화 표면적을 최소화하는 렌즈시트 제조방법에 있어서, 다수의 미세렌즈 형상이 양각으로 형성된 몰드에 시트를 프레싱하여 물림요철부를 가지는 제2소재층을 성형하는 단계; 코팅제와 경화제를 혼합하여 투명재료를 마련하는 단계; 및 혼합된 투명재료를 상기 제2소재층의 물림요철부에 평탄하게 도포하고 경화하여 미세렌즈부를 가지는 제1소재층을 성형하는 단계;를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 단위성형층의 경화 표면적을 최소화하는 렌즈시트 제조방법에 있어서, 다수의 미세렌즈 형상이 음각으로 형성된 몰드에 시트를 프레싱하여 미세렌즈부를 가지는 제1소재층을 성형하는 단계; 코팅제와 경화제를 혼합하여 투명재료를 마련하는 단계; 및 혼합된 투명재료를 상기 제1소재층의 미세렌즈부에 평탄하게 도포하고 경화하여 물림요철부를 가지는 제2소재층을 성형하는 단계;를 포함한다.

본 발명에 따르면 렌즈시트에 의해 노광부로부터의 광이 조형표면에서 최소면적이 되도록 광을 굴절시킴으로써 성형속도를 빠르게 하면서 성형품질을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린터의 설명도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 렌즈시트 설명도.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 렌즈시트 설명도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린터의 동작도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린터를 이용하여 적층한 성형물의 SEM 사진.
도 6은 본 발명에 따른 3D 프린터의 제어블록도.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 렌즈시트 제조방법 흐름도.

이하, 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 3D프린터(1)를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린터의 설명도이다.

3D프린터(1)는 수지조(10), 조형판(20), 승강구동부(30), 노광부(40), 렌즈시트(50) 및 제어부(60)를 포함한다.

본 발명은 도 1에 도시된 바와 같이 조형판(20)이 수지조(10) 내에서 상승하며 적층하는 상향식 3D프린터(1)에 기초하여 서술하나, 조형판이 하강하며 적층하는 하향식 3D프린터에도 적용이 가능하다. 마찬가지로, 본 발명은 수지조 방식으로 실시예를 설명하나, 수지조 방식의 3D프린터(1)에 한정되지 않는다.

수지조(10)는 광경화성 수지재료를 저장하며, 상면이 개구된 형상을 가지고, 투명한 바닥면을 갖는다. 이 때, 수지조(10)는 도 1에 도시된 바와 같이 상부프레임과 하부프레임으로 나뉘고, 상부프레임과 렌즈시트(50)의 결합으로 수지재료를 수용할 수 있는 저장공간을 형성하고, 하부프레임이 이를 지지하여 결합된다. 이때 상부프레임 하면에는 렌즈시트(50)를 용이하게 고정하기 위한 돌출부가 형성될 수 있고, 돌출부는 연신율이 있는 재질로 이루어진 렌즈시트(50)의 표면에 텐션력을 높여주는 효과가 존재한다.

수지조(10)를 상부프레임과 하부프레임으로 나뉘는 구조를 이용하는 경우, 수지조(10)에 수용되는 수지재료가 새어나가지 않도록 실링재를 추가로 포함할 수 있다.

다만, 이에 한정되지 않으며 투명한 바닥면을 가지는 일체의 수조 형상을 가지고 바닥면 위에 렌즈시트(50)가 코팅되거나 놓이는 등 다양하게 구현될 수 있다.

조형판(20)은 수지조(10) 내에서 승강구동부(30)에 의해 승강 가능하며, 판상으로 마련되어 복수의 단위성형층(2-1)이 점진적으로 적층되어 성형되는 성형물(2)을 지지한다.

승강구동부(30)는 수지조(10)와 조형판(20) 중 적어도 하나를 승강 구동한다. 승강구동부(30)는 승강레일과, 승강레일을 승강시키는 승강구동모터로 이루어진다. 승강레일은 수지조(10)와 조형판(20) 중 적어도 하나를 지지하면서 결합된다.

노광부(40)는 수지조(10)의 하부에 배치되어 렌즈시트(50)의 수광표면을 향해 상방으로 광경화성 수지재료를 경화시키는 자외선 광을 출력한다.

렌즈시트(50)는 조형판(20)과 노광부(40) 사이에 배치되고, 노광부(40)에 의해 조사된 광은 렌즈시트(50)를 통과하여 조형표면 위의 수지재료를 경화한다. 이 때, 렌즈시트(50)는 경화된 수지재료가 렌즈시트(50)의 조형표면과 접촉하는 노광면적이 최소가 되도록 노광부(40)로부터 조사되는 광을 굴절시켜 단위성형층(2-1)의 적층방향으로 노광이 되도록 안내한다. 렌즈시트(50)에 관한 보다 자세한 설명은 도 2 및 도 3에서 서술한다.

제어부(60)는 단위성형층(2-1)의 이미지에 대응하는 광을 출력하도록 노광부(40)를 제어하고, 조형판(20)이 렌즈시트(50)에 대하여 상승 이격되도록 승강구동부(30)를 제어한다. 제어부(60)는 3D 프린터(1)의 조형 방식에 따라, 노광부(40)와 승강구동부(30)를 순서대로 제어하거나, 동시에 제어할 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 렌즈시트 설명도이다.

도 2에서는 도 1의 렌즈시트(50)로 구현될 수 있는 하나의 예로서 렌즈시트1(51)을 도시한다. 렌즈시트1(51)은 서로 다른 재료로 구성되는 고굴절률의 제1소재층(511)과 저굴절률의 제2소재층(512)의 결합으로 이루어지고, 렌즈시트1(51)은 조형판(20)을 향한 조형표면과 노광부(40)를 향한 수광표면을 가진다.

렌즈시트1(51)의 제1소재층(511)에는 조형표면에 노광부(40)로부터 조사되는 광을 수렴시킨 후 확산시키는 다수의 미세렌즈부가 형성된다. 렌즈시트1(51)의 제2소재층(512)은 제1소재층(511)에 형성된 미세렌즈부에 형상맞춤되는 물림요철부를 가진다.

제어부(60)는 각 단위성형층(2-1)의 이미지에 대응하는 광을 조사하도록 노광부(40)를 제어하고, 조사된 광은 렌즈시트1(51)을 통과하여 조형표면 위의 수지재료를 경화한다.

이 때, 렌즈시트1(51) 내의 조사된 광의 이동경로를 살펴본다. 노광부(40)로부터 조사된 광은 렌즈시트1(51)의 수광표면을 지나 제1소재층(511)의 미세렌즈부를 통과하여 제2소재층(512)로 진입하면서, 제1소재층(511)과 제2소재층(512)의 굴절률 차이에 의해 굴절되고, 굴절된 광은 렌즈시트1(51)의 조형표면에서 수렴하였다가 확산된다. 확산된 광은 도시된 바와 같이 역피라미드 형태를 가지고, 그 역피라미드 형태를 따라 수지조(10) 내의 수지재료가 경화된다. 렌즈시트1(51)의 제1소재층(511)의 굴절률은 제2소재층(512)의 굴절률보다 높다.

따라서, 제1소재층(511)의 미세렌즈부는 볼록렌즈의 역할을 하도록 제1소재층(511)의 표면에 볼록렌즈 형상으로 돌출형성되는 것을 특징으로 한다.

미세렌즈부에서 굴절되는 광은 조형표면 상에서 수렴하였다가 확산된다. 이 때, 조형표면 상에 맺히는 광의 표면적에 따라 조형표면 상에 경화되는 수지의 표면적이 결정되므로, 조형표면에 고착되는 수지의 표면적이 최소화되기 위해서는 역피라미드의 꼭지점이 조형표면 상에서 경화됨이 바람직하다. 그러나, 제2소재층(512)과 제1소재층(511)의 굴절률 차이, 미세렌즈부의 렌즈 곡률 등에 기초하여 어느 정도 오차를 가질 수 있으나, 본 발명의 미세렌즈부는 조형표면에 형성되는 광의 면적이 기 정의된 범위 내를 가지도록 형성된다.

반면, 제2소재층(512)은 오목하게 형성된 물림요철부를 가지고, 따라서 제1소재층(511)에 돌출형성된 미세렌즈부와 형상맞춤하여 결합된다. 제1소재층(511) 또는 제2소재층(512) 중 하나는 외부 힘에 의한 변형을 최소화 할 수 있는 물리적 특성을 가진다. 예를 들면, 제1소재층(511)은 제2소재층(512)보다 10배 이상의 두께를 가지며, 단위면적당 변형률이 적은 소재일 수 있다. 제1소재층(511)과 제2소재층(512)이 형상맞춤하여 서로 결합함에 따라 성형과정에서 조형판(20)의 이동에도 미세렌즈부의 모양에 변형이 적으므로 안정적으로 성형이 가능하다.

단위성형층의 일면의 형상이 조형표면에서 동일한 형상으로 경화되는 방식과 달리, 역피라미드 형태로 노광되는 본 발명에서는 조형표면과 접촉하는 수지재료의 경화 표면적이 역피라미드의 꼭지점에 대응하는 면적으로서 최소화되므로, 조형판(20)을 승강 구동하더라도 성형물과 조형표면의 분리가 용이하고, 렌즈시트1(51)이 일부 들어올려지는 현상을 최소화할 수 있으며, 수지조(10)의 흔들림도 최소화할 수 있다. 수지조(10)의 흔들림을 최소함으로써 성형물의 적층 및 조형판(20)의 승강구동 과정에서 충격이나 진동을 현저히 줄여 성형물의 품질을 높일 수 있다.

또한, 렌즈시트1(51)은 제1소재층(511)과 제2소재층(512) 간의 완전 결합으로 이루어지므로, 조형판(20)의 승강 구동 시 성형물이 고착되어 렌즈시트1(51)이 일부 들어올려지는 상황이 발생하더라도 제1소재층(511)의 미세렌즈부가 변형되는 현상을 방지할 수 있으므로 광의 이동경로의 변형을 최소화한다. 이로 인해, 미세렌즈부를 통과한 광이 수렴하게 되는 초점거리를 균일하게 유지할 있어 안정적인 성형작업이 가능하고, 적정 노광이 완료되는 시점이 상이하게 되어 불균일한 성형이 되는 것을 방지하고, 성형품질을 높인다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 렌즈시트 설명도이다. 도 3에서는 도 1의 렌즈시트(50)로 구현될 수 있는 다른 예로서 렌즈시트2(52)를 도시한다. 도 3에서는 도 2와의 차이점을 중심으로 서술한다.

도 2의 경우 제1소재층(511)의 미세렌즈부가 위로 볼록하게 형성되고, 제1소재층(511) 위에 제2소재층(512)가 형성된다. 도 3의 경우도 렌즈시트2(52)는 고굴절률의 제1소재층(521)과 저굴절률의 제2소재층(522)의 결합으로 이루어지나, 렌즈시트1(51)과 달리 제1소재층(521)의 미세렌즈부가 아래로 볼록하게 형성되어 제1소재층(521) 아래에 제2소재층(522)이 형성된다. 렌즈시트2(52)의 제2소재층(522)은 렌즈시트1(51)과 마찬가지로 제1소재층(521)의 미세렌즈부와 형상맞춤 되도록 오목하게 형성되는 물림요철부를 갖는다.

도 2 및 도 3에 각각 도시되는 두 가지 형태의 렌즈시트1(51), 렌즈시트2(52)를 통한 광의 이동경로는 결과적으로 동일하여 동일한 효과가 나타나나, 제1소재층(511, 521)과 제2소재층(512, 522)을 이루는 소재의 굴절률에 따라 그 형태를 결정할 수 있다.

도 3의 렌즈시트2(52) 내의 조사된 광의 이동경로를 살펴본다. 노광부(40)로부터 조사된 광은 제2소재층(522)을 통과하여 제1소재층(521)의 미세렌즈부를 통과하면서, 제2소재층(522)과 제1소재층(521)의 굴절률 차이에 의해 굴절되고, 굴절된 광은 렌즈시트2(52)의 조형표면에서 수렴하였다가 확산된다. 확산된 광은 도시된 바와 같이 역피라미드 형태를 가지고, 그 역피라미드 형태를 따라 수지조(10) 내의 수지재료가 경화된다.

따라서, 제1소재층(521)의 미세렌즈부는 볼록렌즈의 역할을 하도록 제1소재층(521)의 표면에 볼록렌즈 형상으로 돌출형성되는 것을 특징으로 한다. 마찬가지로, 제1소재층(521)의 굴절률은 제2소재층(522)의 굴절률보다 높다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 서로 다른 재질의 시트부를 이용하여 미세렌즈부를 형성하므로, 각 시트부를 구성하는 재질에 따라 형성된 렌즈시트2(52)가 렌즈의 역할을 하여 본 발명의 효과를 달성할 수 있도록 그 렌즈시트의 구조를 어느 하나에 한정하지 않는다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린터의 동작도이다.

도 4 (a)를 살펴보면, 노광부(40)로부터 출력된 광은 렌즈시트(50)의 미세렌즈부에 의해 굴절되어 조형판(20)을 향해 비춰진다. 이 때 복수의 미세렌즈부에 의해 굴절된 광은 렌즈시트(50)의 조형표면에서 최소의 면적이 된 후 다시 넓어지도록 굴절되어 조형판(20)과 조형표면 사이에 배치된 수지재료에 노광된다.

도 4 (b)를 살펴보면, 노광부(40)로부터 출력된 광이 조형판(20)을 향해 출력되고 있는 중에 조형판(20)이 승강구동부(30)에 의해 상승되면, 광경화성 수지재료가 렌즈시트(50)의 조형표면과 조형판(20) 사이로 계속하여 수지재료가 채워지면서 단위성형층(2-1)이 연속 적층된다. 따라서, 역피라미드 모양으로 광이 조사되면서 조형판(20)이 상승하므로, 역피라미드 한 층이 일부 경화되고, 연속해서 그 다음 역피라미드 층이 일부 경화되면서 윗 층을 추가로 경화하는 식으로, 복수의 역피라미드 층이 계속 겹쳐지면서 쌓아올려진다.

상기의 3D프린터(1)로 인하여, 노광부(40)로부터 조사된 광이 렌즈시트(50)에 의해 굴절되어 렌즈시트(50)의 조형표면에서 최소면적으로 결상되어 경화되므로 조형판 상승에 의한 경화된 단위성형물의 이형저항력을 최소화 할 수 있다. 이로 인해, 본 발명은 특별한 기계적인 해결 수단 없이도 작업의 중단없이 연속적으로 3D 성형물을 고품질로 빠르게 제작할 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린터를 이용하여 적층한 성형물의 SEM(Scanning Electron Microscope)을 이용하여 촬상한 사진이다. 이는 앞서 도 2 내지 도 4와 관련하여 설명한 바와 같이, 노광부(40)에 의해 조사된 광은 렌즈시트(50)를 통과하면서 굴절하게 되고, 렌즈시트(50)의 조형표면에서 수렴하였다가 확산한다. 광은 역피라미드 형태로 확산되고, 수지조(10) 내의 수지재료는 확산된 광의 형태를 따라 경화된다. 따라서, 각 단위성형층(2-1)은 역피라미드 형태로 경화되어 적층되고, 그 성형물의 표면을 SEM 사진으로 촬영해본 결과 상술한 바와 같이 적층되고 있음을 알 수 있다.

도 6은 본 발명에 따른 3D 프린터의 제어블록도를 도시한다. 제어부(60)는 노광부(40)가 성형물을 단위성형층으로 분리한 이미지데이터에 기초하여 각 단위성형층 이미지에 대응하는 광을 조사하도록 제어하고, 승강구동부(30)가 조형판(20)을 상승 혹은 하강하도록 제어한다.

도 7은 도 2 및 도 3에서 도시한 렌즈시트1(51) 및 렌즈시트2(52)의 제조방법 흐름도이다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 다수의 미세렌즈 형상이 형성된 몰드에 시트를 프레싱하여 도 2의 제2소재층(512) 또는 도 3의 제1소재층(521)을 성형한다(S710).

시트는 연신율이 있는 필름으로, 몰드에 프레싱하는 경우 성형이 용이한 재질로써, 도 2의 제2소재층(512)의 일 면이나 도 3의 제1소재층(521)의 일 면처럼 조형표면을 이루는 경우 이형성이 우수한 재질이 바람직하다. 또한, 광이 잘 투과되는 성질을 가져야 한다. 일 예로, FEP(Fluorinated Ethylene Propylene), PFA(Perfluoroalkoxy Alkanes), ETFE(Ethylene Tetra Fluoro Ethylene), PTFE(Poly Tetra Fluoro Ethylene) 등이 있다.

몰드의 경우, 니켈 등 금속 소재로 이루어진 금형으로 이루어지고 음각 혹은 양각으로 다수의 미세렌즈 형상을 가지도록 제작된 것을 이용한다. 일 예로, 양각 몰드에 시트를 프레싱하는 경우, 도 2에 도시된 제2소재층(512)와 같이, 음각으로 물림요철부가 성형된다.

또한, 음각 몰드에 시트를 프레싱하는 경우, 도 3에 도시된 제1소재층(521)과 같이, 양각으로 미세렌즈부가 성형된다. 한편, 도 3의 제1소재층(521)은 이형성이 우수한 소재일 수 있고, 다른 실시예로는 이형성이 좋은 제 3소재층(미도시)이 제1소재층(521)의 조형표면 상에 배치되는 구조일 수도 있다.

시트의 경우 그 두께는 200 μm 내지 500 μm 범위 내의 두께를 가지는 것이 바람직하다. 두께가 200 μm 보다 얇은 경우, 몰드에 프레싱하면 시트가 찢어지거나 몰드에 충분히 미세렌즈부가 형성되기 어렵고, 500 μm보다 두꺼운 경우 초점거리가 너무 길어지므로 광이 조형표면에 미치지 못하여 본 발명에 따른 효과를 기대하기 어렵다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 코팅제에 경화제를 혼합하여 투명재료를 마련한다(S720).

코팅제는 실리콘 재질로 이루어지고, 유동성 제어가 가능하여 코팅제 자체 혹은 투명재료로 혼합된 상태에서는 유동성을 가지고, 추후 시트에 코팅된 후 소정 시간 후에 경화되는 특징을 가진다. 코팅제에는 대표적으로 폴리디메틸실록산(PDMS: polydimethylsiloxane)류의 실리콘 오일(polymeric organosilicon compounds)이 사용될 수 있으며 아울러, 실리콘 계열의 유기중합체 중 투명하며 불활성을 특성을 가지는 소재라면 대체 가능하다. 경화제는 투명재료가 시트에 도포되는 경우 보다 용이하게 경화되도록 도와준다.

또한, 투명재료의 굴절률은 코팅제와 경화제의 비율에 따라 조절할 수 있고, 본 발명에서는 굴절률이 높은 층이 미세렌즈부를 가진다. 따라서, 투명재료는 도 2에서는 제1소재층(511), 도 3에서는 제2소재층(522)의 재료로 이용되므로 그에 적합하게 굴절률이 조성되어야 할 것이다.

이 때, 투명재료가 미세렌즈부를 가지는 층과 물림요철부를 가지는 층 간에 공간 없이 완전 결합되도록 진공탈포장치를 통해 투명재료의 기포를 제거하는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 혼합된 투명재료를 도 2의 제2소재층(512)의 물림요철부 또는 도 3의 제1소재층(521)의 미세렌즈부에 평탄하게 도포하고 경화하여 렌즈시트1(51), 렌즈시트2(52)를 형성한다(S730).

도 2에서는 투명재료를 제2소재층(512)의 물림요철부에 도포하고, 도 3에서는 투명재료를 제1소재층(521)의 미세렌즈부에 도포한다.

투명재료를 도포한 후에는, 상온에 1일 내지 2일 동안 두어 경화시킨다. 투명재료는 시트에 형성된 다수의 미세렌즈 형상을 고정시키고 지지하여 3D 프린팅 과정 중 발생할 수 있는 진동, 파손, 초점 틀어짐 등을 최소화할 수 있다.

도 2에 따른 3D 프린터(1)를 기초로 하여 설명하면, 렌즈시트1(51)은 시트를 금형 몰드에 프레싱하여 음각으로 물림요철부가 형성된 제2소재층(512)과, 물림요철부에 투명재료를 평탄하게 도포하여 미세렌즈부를 가지는 제1소재층(511)의 결합으로 형성된다.

도 2에서 렌즈시트1(51)의 렌즈 역할을 형성하는 부분은 제1소재층(511)이고, 제1소재층(511)의 굴절률이 제2소재층(512)보다 높음에 따라 광은 제1소재층(511)의 미세렌즈부에서 굴절되어 제2소재층(512)의 조형표면에 수렴한다.

마찬가지로, 도 3에 따른 3D 프린터(1)를 기초로 하여 설명하면, 렌즈시트2(52)는 시트를 금형 몰드에 프레싱하여 양각으로 미세렌즈부가 형성된 제1소재층(521)과, 미세렌즈부에 투명재료를 평탄하게 도포하여 물림요철부를 가지는 제2소재층(522)의 결합으로 형성된다.

도 3의 렌즈시트2(52)의 렌즈 역할을 형성하는 부분은 제1소재층(521)이고, 제1소재층(521)의 굴절률이 제2소재층(522)보다 높음에 따라 광은 제1소재층(521)의 미세렌즈부에서 굴절되어 제1소재층(521)의 조형표면에 수렴한다.

1 : 3D프린터 2 : 성형물
3 : 베드 10 : 수지조
20 : 조형판 30 : 승강구동부
40 : 노광부 50 : 렌즈시트
60 : 제어부

Claims (4)

1. 3D 프린터에 있어서,
   수지재료를 수용하는 수지조;
   상기 수지조 내에서 승강 가능하며, 복수의 단위성형층이 순차적으로 적층되어 성형되는 성형물을 지지하는 조형판;
   상기 수지조와 상기 조형판 중 적어도 하나를 승강 구동하는 승강구동부;
   상기 조형판을 향해 광을 조사하는 노광부; 및
   상기 노광부를 향한 수광표면을 가지고 상기 조형판과 상기 노광부 사이에 배치되며, 일 표면에 상기 노광부로부터의 광을 수렴시킨 후 확산시키는 다수의 미세렌즈부가 형성된 제1소재층과,
   상기 조형판을 향한 조형표면을 가지며, 상기 제1소재층의 미세렌즈부에 인접하게 마련되고 상기 제1소재층보다 낮은 굴절률의 제2소재층을 포함하는 렌즈시트를 포함하며,
   상기 미세렌즈부는 상기 조형표면을 향해 볼록한 형상을 갖는 3D 프린터.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1소재층은 표면상에 이형성을 가진 제3소재층이 배치되는 3D프린터.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 제1소재층은 이형성을 가진 투명 소재로 구성되는 3D프린터.
4. 3D 프린터에 있어서,
   수지재료를 수용하는 수지조;
   상기 수지조 내에서 승강 가능하며, 복수의 단위성형층이 순차적으로 적층되어 성형되는 성형물을 지지하는 조형판;
   상기 수지조와 상기 조형판 중 적어도 하나를 승강 구동하는 승강구동부;
   상기 조형판을 향해 광을 조사하는 노광부; 및
   상기 노광부를 향한 수광표면을 가지고 상기 조형판과 상기 노광부 사이에 배치되며, 일 표면에 상기 노광부로부터의 광을 수렴시킨 후 확산시키는 다수의 미세렌즈부가 형성된 제1소재층과,
   상기 조형판을 향한 조형표면을 가지며, 상기 제1소재층의 미세렌즈부에 인접하게 마련되고 상기 제1소재층보다 높은 굴절률의 제2소재층을 포함하는 렌즈시트를 포함하며,
   상기 미세렌즈부는 상기 조형표면을 향해 오목한 형상을 갖는 3D 프린터.

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