KR20130013490A - 가시광선 스캔형 저비용 쾌속조형장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 엘시디 마스크를 이용한 가시광선 적용형 쾌속 조형장치에 관한 것이다. 이와 같은 본 발명에 따른 엘시디 마스크를 이용한 가시광선 적용형 쾌속 조형장치는 가시광선을 방출하는 광원을 구비하게 되고, 광원의 가시광선을 정해진 위치로 유도하는 광원 어셈블리와; 광원 어셈블리가 고정되고, 광원 어셈블리를 이동시키는 이송기구와; 쾌속조형을 위해 설정된 패턴이 형성되고, 광원 어셈블리로부터 입사되는 가시광선이 설정된 패턴을 따라 선택적으로 통과하게 되는 동적 형상 생성기를 포함하여, 이송기구에 의해 광원 어셈블리가 이동하게 되고, 동적 형상 생성기의 전체 영역에서 한정된 영역을 통과하는 광원 어셈블리의 가시광선이 광원 어셈블리의 이동 방향으로 연속적으로 이동하게 되며, 이동하는 광원 어셈블리의 가시광선이 동적 형상 생성기의 전체 영역을 스캐닝하면서 동적 형상 생성기에 형성된 패턴을 맞추어 광경화성 수지로 투입되어 쾌속조형을 수행하게 되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 엘시디 마스크를 이용한 가시광선 적용형 쾌속 조형장치는 국소영역을 통과하는 광의 수평 이동에 따른 스캐닝(scanning)에 의해 광경화성 수지(photo sensitive liquid polymer)에 대한 쾌속조형이 이루어져 높은 광 투과능과 균일한 광 분포에 의한 가공성의 향상과 경화시간 단축에 의한 생산성의 향상을 도모할 수 있어 대면적 쾌속조형에 효과적으로 적용될 수 있을 뿐만 아니라, 엘시디의 열화에 따른 손상이나 파손을 방지하여 내구성을 증대시키는 한편, 엘시디(LCD)에 대한 높은 투과율을 보이는 가시광선이 광원으로 사용되어 가공성의 향상과 더불어 설비구축 비용의 절감을 도모할 수 있어 저비용의 쾌속조형에 효과적으로 적용될 수 있다.

Description

엘시디 마스크를 이용한 가시광선 스캔형 저비용 쾌속조형장치{Rapid prototyping using beam-scanning by visible light and LCD mask}
본 발명은 엘시디 마스크를 이용한 가시광선 스캔형 저비용 쾌속조형장치에 관한 것으로, 좀더 구체적으로는 국소영역을 통과하는 광의 수평 이동에 따른 스캐닝(scanning)에 의해 광경화성 수지(photo sensitive liquid polymer)에 대한 쾌속조형이 이루어져 높은 광 투과능과 균일한 광 분포에 의한 가공성의 향상과 경화시간 단축에 의한 생산성의 향상을 도모할 수 있어 대면적 쾌속조형에 효과적으로 적용될 수 있을 뿐만 아니라, 엘시디의 열화에 따른 손상이나 파손을 방지하여 내구성을 증대시키는 한편, 엘시디(LCD)에 대한 높은 투과율을 보이는 가시광선이 광원으로 사용되어 가공성의 향상과 더불어 설비구축 비용의 절감을 도모할 수 있어 저비용의 쾌속조형이 이루어질 수 있는 엘시디 마스크를 이용한 가시광선 스캔형 저비용 쾌속조형장치에 관한 것이다.
쾌속조형의 하나인 광조형법(SLA: StereoLithography Aperture)은 3차원 CAD 데이터의 변환을 통해 미세 두께의 단면 이미지를 생성한 후, 해당 단면 이미지를 선택적으로 통과하는 광을 액체상태의 광경화성 수지에 조사하여 미세 두께로 경화시키는 과정을 반복하여 한층씩 연속적으로 적층해 나가면서 3차원 CAD 데이터로 구현된 구조물을 제작하는 기술이다. 이와 같은 쾌속조형 기술은 마이크로/나노 산업분야에 적용되어 마이크로 초정밀부품, 정보/통신 기기, 의료기기 등을 제조하는데 사용될 수 있다.
상기와 같은 마이크로 쾌속조형 기술은 광경화성 수지로 가공재료가 한정되는 단점은 있으나, 복잡한 3차원 형상의 마이크로 구조물이나 마이크로 구조물을 형성하기 위한 폴리머 몰드(polymer mold) 등을 용이하게 제작할 수 있어 그 활용도가 증대되고 있는 추세이다.
여기서, 이동하는 광의 주사에 의한 스캐닝(scanning)으로 쾌속조형이 이루어지도록 하는 스캔형 쾌속조형 기술과, 광의 전사에 의한 프로젝션으로 쾌속조형이 이루어지도록 하는 전사형 쾌속조형 기술이 개발되어 현재 이용되고 있다.
스캔형 쾌속조형 기술로는 대한민국 등록특허공보 등록번호 제100892353호 "쾌속조형 방법, 쾌속조형 시스템 및 쾌속조형 프로그램", 공개특허공보 공개번호 제10-2011-0081591호 "유브이-엘이디를 이용한 쾌속 쾌속조형장치" 등이 안출되어 있는데, 종래의 스캔형 쾌속조형 기술은 광의 스캐닝을 위한 광원 어셈블리가 레이저 광원, 광 패스를 위한 고가(高價)의 갈바노미러, 이동을 위한 3축 스테이지 등으로 이루어지는 경우가 많아 설비구축 비용이 높아지는 문제점이 있었으며, 광이 이루는 빔(beam)의 빔스팟(beam spot)이 미세하지 못해 미세 구조물 제작이 힘든 문제점도 동시에 안고 있었다.
그리고, 전사형 쾌속조형 기술로는 대한민국 등록특허공보 등록번호 제10-1006414호 "고속 적층식 쾌속조형 장치", 등록특허공보 등록번호 제10-0930788호 "대, 소형 쾌속조형 장치", 공개특허공보 공개번호 제10-2010-0080298호 "고속 적층식 쾌속조형 장치" 등이 안출되어 있는데, 종래의 전사형 쾌속조형 기술은 쾌속조형을 위해 설정된 패턴 이미지가 형성된 마스크를 광이 선택적으로 통과하면서 쾌속조형이 이루어지는 것임에 따라, 미세 두께의 단면 이미지에 대응하는 형상을 일회의 광조사로서 획득할 수 있어 가공시간이 단축되는 이점은 있어나, 도 1에서와 같이 광경화성 수지로 조사되는 광이 분산되게 분포되고, 이로써 광경화성 수지의 국소 영역으로 전달되는 광의 경화에너지(도 1에서 화살표로 표시된 것으로, 화살표의 크기가 광의 경화에너지에 대응함)가 전체적으로 낮은 수치를 가짐에 따라, 성형성이 떨어지고, 가공 정밀도가 낮아지는 문제점이 있었다. 특히 광경화성 수지의 가장자리 부위는 광의 경화에너지가 현저하게 떨어져 가공이 제대로 이루어지지 않는 문제점이 있었다.
즉, 도 2에서와 같이 엘시디 마스크의 면적을 크게 사용하기 위하여 광원의 광을 반사판으로 반사시켜 엘시디 마스크로 유도시키는 종래 쾌속조형장치의 일시시예는 엘시디 마스크에 투영된 패턴 광의 에너지 분포가 불균일하고, 중앙 부위보다 가장자리 부위의 광 에너지가 낮은 현상이 발생하였다. 또한, 도 3에서와 같이 높은 광 에너지로 패턴 광을 형성시키기 위하여 광원의 광을 직접 엘시디 마스크로 입사시키는 종래 쾌속조형장치의 다른 실시예는 광 에너지가 상승하는 이점이 있으나, 도 2에서와 마찬가지로 엘시디 마스크에 투영된 패턴 광의 에너지 분포가 불균일하고, 중앙 부위보다 가장자리 부위의 광 에너지가 낮은 현상이 발생하였고, 열에 약한 엘시디 마스크의 열화현상을 촉진시켰다. 이와 더불어 도 2와 도 3에 도시된 바와 같은 종래의 쾌속조형장치는 불균일한 광분포로 인하여 광경화성 수지의 부분적인 과(過)경화 현상나 부분적인 불(不)경화 현상이 발생되었고, 엘시디(LCD)의 장점인 work-space가 줄어드는 현상이 발생하였다.
그리고, 종래의 쾌속조형장치는 UV 등이 광원으로 사용됨에 따라, 광원 어셈블리(10')의 구성이 비용이 증대되고, 광원 어셈블리(10')의 구동을 위한 에너지소모가 증대되는 문제점도 동시에 안고 있었다.
본 발명은 상기 문제점을 해소하고자 창출한 것으로서, 이송기구에 의한 광원 어셈블리의 이동에 따라 국소영역을 통과하는 광이 수평 이동하면서 스캐닝(scanning)에 의해 광경화성 수지에 대한 쾌속조형이 이루어지도록 함에 따라, 광 투과능의 향상과 광 분포의 균일성이 유도되어 정확하고 정밀한 형상가공과 광경화성 수지의 신속한 경화가 이루어질 수 있을 뿐만 아니라, 엘시디의 열화에 따른 손상이나 파손을 방지하여 내구성을 증대시킬 수 있는 새로운 형태의 엘시디 마스크를 이용한 가시광선 스캔형 저비용 쾌속조형장치를 제공함에 목적이 있다.
특히, 본 발명은 광의 수평 이동에 의한 스캐닝으로 쾌속조형이 수행됨에 따라, 대면적 쾌속조형에 효과적으로 적용되어 대면적 조형물 제작시 가공성과 생산성을 향상시킬 수 있는 새로운 형태의 엘시디 마스크를 이용한 가시광선 스캔형 저비용 쾌속조형장치를 제공함에 목적이 있다.
또한, 본 발명은 동적 형상 생성기로 엘시디(LCD) 마스크가 사용되고, 광원으로 엘시디에 대한 높은 투과율을 보이는 가시광선이 사용됨에 따라, 가공성의 향상과 더불어 광원 어셈블리 구성을 위한 비용의 절감이 도모되도록 함에 따라, 저비용 쾌속조형을 이룰 수 있는 새로운 형태의 엘시디 마스크를 이용한 가시광선 스캔형 저비용 쾌속조형장치를 제공함에 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 엘시디 마스크를 이용한 가시광선 스캔형 저비용 쾌속조형장치는, 가시광선을 방출하는 광원을 구비하게 되고, 상기 광원의 가시광선을 정해진 위치로 유도하는 광원 어셈블리와; 상기 광원 어셈블리가 고정되고, 상기 광원 어셈블리를 이동시키는 이송기구와; 쾌속조형을 위해 설정된 패턴이 형성되고, 상기 광원 어셈블리로부터 입사되는 가시광선이 설정된 패턴을 따라 선택적으로 통과하게 되는 동적 형상 생성기를 포함하여, 상기 이송기구에 의해 상기 광원 어셈블리가 이동하게 되고, 상기 동적 형상 생성기의 국소(局所) 영역을 통과하는 상기 광원 어셈블리의 가시광선이 상기 광원 어셈블리의 이동 방향으로 연속적으로 이동하게 되며, 이동하는 상기 광원 어셈블리의 가시광선이 상기 동적 형상 생성기의 전체 영역을 스캐닝하면서 상기 동적 형상 생성기에 형성된 패턴을 맞추어 광경화성 수지로 투입되어 쾌속조형을 수행하게 되는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명에 따른 엘시디 마스크를 이용한 가시광선 스캔형 저비용 쾌속조형장치에서 상기 광원 어셈블리는 광원으로 사용되는 가시광선 램프와; 상기 가시광선 램프의 일측 외부에 설치되되, 상기 가시광선 램프 일부를 감싸도록 형성되어 상기 가시광선 램프의 가시광선이 반사되어 상기 가시광선 램프 타측으로 유도되도록 하는 집속용 반사판과; 상기 가시광선 램프의 타측 외부에 설치되되, 설정각으로 경사지게 배치되어 가시광선이 상기 동적 형상 생성기로 유도되도록 하는 광유도용 반사판을 포함하는 것을 특징으로 한다. 여기서, 상기 가시광선 램프는 LED 어레이가 사용되는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명에 따른 엘시디 마스크를 이용한 가시광선 스캔형 저비용 쾌속조형장치에서 상기 광유도용 반사판은 Y축 방향으로 배치되는 상기 동적 형상 생성기에 가시광선이 Z축 방향으로 입사되도록 하는 설정각을 가져 상기 동적 형상 생성기를 통과하여 광경화성 수지로 투입되는 가시광선의 에너지가 최대화되도록 하는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명에 따른 엘시디 마스크를 이용한 가시광선 스캔형 저비용 쾌속조형장치에서 상기 광원 어셈블리는 상기 광유도용 반사판으로부터 상기 동적 형상 생성기로 유도되는 가시광선의 광 경로 상에 배치되는 집광렌즈를 더 구비하여 가시광선이 집광되어 상기 동적 형상 생성기로 입사되도록 하는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명에 따른 엘시디 마스크를 이용한 가시광선 스캔형 저비용 쾌속조형장치에서 상기 집광렌즈는 상기 동적 형상 생성기의 폭(W)에 대응하는 길이를 가진 바(bar) 형상으로 이루어지고, 상기 동적 형상 생성기의 폭(W) 방향인 X축 방향으로 길다랗게 배치되는 막대형 렌즈인 것을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명에 따른 엘시디 마스크를 이용한 가시광선 스캔형 저비용 쾌속조형장치에서 상기 막대형 렌즈는 원형 단면 형상의 유리 소재로 이루어져 집광 효율의 향상이 도모될 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명에 따른 엘시디 마스크를 이용한 가시광선 스캔형 저비용 쾌속조형장치에서 상기 광원 어셈블리는 광원으로 사용되는 가시광선 램프가 수직으로 배치되고, 상기 가시광선 램프의 상단에 반사거울과 집광렌즈인 실린더 렌즈가 순차적으로 수직되게 배치되어 넓은 조사 각도로 방출되는 가시광선이 집속되어 상기 동적 형상 생성기로 유도되도록 하는 것을 특징으로 한다. 이와 달리, 상기 광원 어셈블리는 광원으로 사용되는 가시광선 램프가 수평으로 배치되고, 상기 가시광선 램프의 전방으로 이격되게 실린더 렌즈가 배치되어 넓은 조사 각도로 방출되는 가시광선이 집속되어 방출되며, 상기 실린더 렌즈의 전방으로 정해진 거리 이격된 위치에 광유도용 반사판이 경사지게 배치되어 상기 실린더 렌즈로부터 전달되는 가시광선이 상측에 배치되는 상기 동적 형상 생성기로 유도되도록 할 수 있으며, 이와 더불어 상기 광유도용 반사판에 의해 상기 동적 형상 생성기로 유도되는 가시광선의 광 경로 상에 설치되는 집광렌즈인 실린더 렌즈가 더 구비되어 가시광선의 집광 효율이 증대되도록 할 수 있다.
이와 같은 본 발명에 따른 엘시디 마스크를 이용한 가시광선 스캔형 저비용 쾌속조형장치에서 상기 광원 어셈블리는 광원을 방열시키기 위한 방열기구를 구비할 수 있고, 이와 같은 방열기구로는 히트 싱크나 팬 쿨러가 사용될 수 있다.
이와 같은 본 발명에 따른 엘시디 마스크를 이용한 가시광선 스캔형 저비용 쾌속조형장치에서 상기 광원 어셈블리는 상기 동적 형상 생성기의 폭(W) 방향인 X축 방향으로 배치되어 상기 이송기구에 고정되고, 상기 이송기구는 상기 동적 형상 생성기의 길이(L)방향인 Y축 방향으로 상기 광원 어셈블리를 이동시키는 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명에 따른 엘시디 마스크를 이용한 가시광선 스캔형 저비용 쾌속조형장치에서 상기 이송기구는 상기 동적 형상 생성기의 길이(L)방향인 Y축 방향으로 설치되는 팬 벨트 한쌍이 상기 동적 형상 생성기의 폭(W) 방향인 X축 방향 양측으로 서로 이격되게 배치되어 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명에 따른 엘시디 마스크를 이용한 가시광선 스캔형 저비용 쾌속조형장치에서 상기 팬 벨트는 스텝핑 모터에 의해 구동되어 상기 팬 벨트의 이동속도, 이동방향, 이동시간이 제어될 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명에 따른 엘시디 마스크를 이용한 가시광선 스캔형 저비용 쾌속조형장치는 정해진 위치에 설치되는 벨트 장력조절기를 통과하여 상기 팬 벨트가 설치되도록 하여 상기 팬 벨트의 장력이 조절될 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명에 따른 엘시디 마스크를 이용한 가시광선 스캔형 저비용 쾌속조형장치에서 상기 동적 형상 생성기는 엘시디(LCD) 마스크인 것을 특징으로 한다. 여기서, 상기 엘시디 마스크는 TFT-LCD인 것을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명에 따른 엘시디 마스크를 이용한 가시광선 스캔형 저비용 쾌속조형장치는 광경화성 수지의 적층이 진행될 수 있도록 적층용 Z축 스테이지가 구비되는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명에 따른 엘시디 마스크를 이용한 가시광선 스캔형 저비용 쾌속조형장치는 수직으로 설치되는 스텝핑 모터와; 상기 스텝핑 모터와 수직으로 결합되어 회전하는 스크류 가이드와; 상기 적층용 Z축 스테이지의 저면에 고정되고, 상기 스크류 가이드에 삽입되는 스크류가 구비되어, 상기 스텝핑 모터의 작동에 따른 상기 스크류 가이드의 회전에 의해 상기 스크류가 수직이동하면서 상기 적층용 Z축 스테이지의 상하방향 이동이 유도되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 엘시디 마스크를 이용한 가시광선 스캔형 저비용 쾌속조형장치에 의하면, 이송기구에 의한 광원 어셈블리의 이동으로 국소영역을 통과하는 광의 스캐닝이 수행되면서 쾌속조형이 이루어짐에 따라, 높은 광 투과능과 균일한 광 분포에 의한 가공성의 향상과 경화시간 단축에 의한 생산성의 향상이 도모되는 효과가 있다. 이로써 대면적 쾌속조형에 효과적으로 적용되어 대면적 조형물 제작시 가공성과 생산성을 향상시킬 수 있다. 더불어, 불균일한 광분포에 따른 광에너지의 쏠림현상에 따른 엘시디의 열화가 방지되어 엘시디의 손상이나 파손을 막을 수 있고, 이로써 장치의 내구성이 증대되는 효과를 가지게 된다.
또한, 본 발명은 UV 광원이나 광 패스를 만들기 위한 갈바노 미러와 같은 고가의 광원 어셈블리가 이닌 가시광선 램프를 구비하는 광원 어셈블리를 사용함에 따라, 광원 어셈블리를 위한 설비구축 비용이 절감되어 저비용 쾌속조형에 효과적으로 적용될 수 있다. 여기서, 가시광선은 엘시디(LCD)에 대한 높은 투과율을 보임에 따라, 본 발명의 쾌속조형장치의 가공성과 성형성을 향상시킬 수 있게 된다.
도 1은 종래의 엘시디 마스크를 이용한 쾌속조형장치에서 쾌속조형이 이루어지는 구조를 보여주기 위한 도면;
도 2는 종래의 엘시디 마스크를 이용한 쾌속조형장치에서 광원의 광이 반사판에 의해 엘시디 마스크로 유도될 시 광의 에너지 분포를 보여주기 위한 도면;
도 3은 종래의 엘시디 마스크를 이용한 쾌속조형장치에서 광원의 광이 직접 엘시디 마스크로 입사될 시 광의 에너지 분포를 보여주기 위한 도면;
도 4는 본 발명에 따른 엘시디 마스크를 이용한 가시광선 스캔형 저비용 쾌속조형장치의 기술적 사상을 보여주기 위한 블록도;
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 엘시디 마스크를 이용한 가시광선 스캔형 저비용 쾌속조형장치의 구성을 보여주기 위한 평면도;
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 엘시디 마스크를 이용한 가시광선 스캔형 저비용 쾌속조형장치의 구성을 보여주기 위한 측면도;
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 엘시디 마스크를 이용한 가시광선 스캔형 저비용 쾌속조형장치의 구성을 보여주기 위한 도면;
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 엘시디 마스크를 이용한 가시광선 스캔형 저비용 쾌속조형장치를 이루는 광원 어셈블리의 LED 어레이의 파장 별 상대 분광 분포를 보여주기 위한 그래프;
도 9는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 엘시디 마스크를 이용한 가시광선 스캔형 저비용 쾌속조형장치의 구성을 보여주기 위한 도면;
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 엘시디 마스크를 이용한 가시광선 스캔형 저비용 쾌속조형장치를 이루는 방열기구 Z축 스테이지가 상하이동하는 구성을 보여주기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 엘시디 마스크를 이용한 가시광선 스캔형 저비용 쾌속조형장치의 기술적 사상을 보여주기 위한 블록도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 엘시디 마스크를 이용한 가시광선 스캔형 저비용 쾌속조형장치(100)는 이동하는 광의 스캐닝으로 쾌속조형이 수행되도록 하는 것으로, 이를 위하여 광원 어셈블리(10), 이송기구(20), 동적 형상 생성기(30)가 구비된다.
광원 어셈블리(10)는 광원을 구비하는 것으로, 광을 정해진 위치로 유도하기 위한 구성요소가 광원과 더불어 구비된다. 여기서, 본 발명에 따른 광원 어셈블리(10)는 가시광선을 방출하는 광원을 가진다. 가시광선은 엘시디(LCD)에 대해 높은 투과율을 가지는데, 본 발명에 따른 쾌속조형장치(100)는 엘시디 마스크(31)가 동적 형상 생성기(30)로 사용됨에 따라 가시광선 광원에 의해 성형성과 가공성을 향상시킬 수 있게 된다. 또한, 가시광선 광원은 저비용으로 구비될 수 있음에 따라, 레이저나 UV 광 등을 방출하는 광원을 구비하는 종래의 광원 어셈블리에 비하여 본 발명은 광원 어셈블리(10)의 제조비용이 절감되고, 광원 어셈블리(10)의 구동을 위한 에너지소모도 절감된다.
이와 같은 광원 어셈블리(10)는 수평하게 배치되는 동적 형상 생성기(30)의 하측에 위치되어 가시광선이 동적 형상 생성기(30)에 수직으로 입사되도록 하는 것이 바람직하다. 이는 광원 어셈블리(10)로부터 방출되어 동적 형상 생성기(30)를 통과하여 광경화성 수지(1)로 유도되는 가시광선의 경화에너지를 극대화시키기 위함이다. 이를 위하여 광원 어셈블리(10)는 협소하게 한정된 폭으로 집속된 스캐닝 빔(scanning beam)으로 가시광선을 방출시킬 수 있는데, 이와 같은 스캐닝 빔을 방출하는 광원 어셈블리(10)는 동적 형상 생성기(30)를 이루는 엘시디 마스크(31)의 크기만큼 work-space를 가지는 이점이 있다.
여기서, 광원 어셈블리(10)의 광원으로부터 방출되는 가시광선은 반사판, 반사거울과 같은 리플렉터(reflector)에 의해 동적 형상 생성기(30)로 유도되도록 할 수 있는데, 이는 가시광선을 방출되는 광원의 열이 동적 형상 생성기(30)를 이루는 엘시디 마스크(31)로 전달되는 것이 최소화되도록 함으로써 엘시디 마스크(31)의 열화를 방지하게 된다. 또한, 광원 어셈블리(10)는 히트 싱크(heat sink)나 팬 쿨러와 같은 방열기구를 추가적으로 구비하여 원활한 방열이 이루어지도록 할 수도 있다.
이송기구(20)는 광원 어셈블리(10)를 고정시켜 이동시키는 것으로, 이와 같은 이송기구(20)는 동적 형상 생성기(30)가 배치되는 방향에 맞추어 배치되어 광원 어셈블리(10)로부터 방출되어 동적 형상 생성기(30)를 통과하게 되는 광의 스캐닝이 이루어질 수 있도록 한다. 즉, 동적 형상 생성기(30)가 수평하게 배치될 경우, 이송기구(20)도 수평하게 배치되어 광원 어셈블리(10)가 수평방향으로 이동할 수 있도록 함으로써 광의 수평이동에 의한 스캐닝이 수행될 수 있도록 한다.
여기서, 동적 형상 생성기(30)가 배치되는 수평한 길이(L)방향을 Y축 방향, 동적 형상 생성기(30)가 배치되는 수평한 폭(W)방향을 X축 방향, 동적 형상 생성기(30)가 배치되는 수평면에 수직한 방향을 Z축 방향으로 정의할 경우, 이송기구(20)는 Y축 이송기구로서 광원 어셈블리(10)를 Y축 방향으로 이동시키게 된다. 이를 위하여 이송기구(20)로는 Y축 방향으로 구동되는 팬 벨트(fan belt)(21)가 사용될 수 있다. 그리고, 이와 같은 팬 벨트(21)는 구동모터에 의해 구동되는데, 구동모터로는 스텝핑 모터가 사용되어 팬 벨트(21)의 이동속도, 이동방향, 이동시간 등의 제어가 가능하면서도 이송기구(20)의 제작비용의 절감도 도모될 수 있도록 한다.
동적 형상 생성기(30)는 쾌속조형을 위해 설정된 패턴(32)이 형성되는 것으로, 이와 같은 동적 형상 생성기(30)는 광원 어셈블리(10)로부터 입사되는 가시광선이 통과하게 되는데, 광원 어셈블리(10)의 가시광선은 동적 형상 생성기(30)에 형성된 설정된 패턴을 따라 선택적으로 동적 형상 생성기(30)를 통과하여 설정된 패턴으로 광경화성 수지(1)가 경화되도록 한다.
여기서, 본 발명에 따른 동적 형상 생성기(30)는 엘시디 마스크(31)를 사용하여 패턴의 형상이 원활하고 용이하게 이루어질 수 있도록 한다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 엘시디 마스크를 이용한 가시광선 스캔형 저비용 쾌속조형장치(100)는 다음의 과정을 거쳐 광경화성 수지(1)에 대한 쾌속조형을 수행하게 된다.
먼저, 광원 어셈블리(10)가 작동하여, 광원 어셈블리(10)로부터 방출되는 가시광선이 동적 형상 생성기(30)의 국소(局所) 영역을 통과하도록 한다. 이와 동시에, 이송기구(20)가 작동하여 광원 어셈블리(10)가 정해진 속도로 이동하게 되는데, 이에 따라, 동적 형상 생성기(30)의 국소(局所) 영역을 통과하는 가시광선은 광원 어셈블리(10)의 이동 방향으로 연속적으로 이동하게 된다.
여기서, 이송기구(20)에 의한 광원 어셈블리(10)의 이송이 안정되고 효율적으로 이루어지도록 최소이송속도와 최대이송속도가 설정될 수 있으며, 신속한 가공이 이루어지도록 패턴이 형성되어 있지 않은 동적 형상 생성기(30) 영역에서는 최대이송속도 이상의 속도로 광원 어셈블리(10)가 이송되고, 패턴이 형성되기 시작하는 지점에서부터 최소이송속도와 최대이송속도 사이의 속도로 광원 어셈블리(10)가 이송되도록 할 수 있다.
이와 같이 이동하는 광원 어셈블리(10)의 가시광선은 동적 형상 생성기(30)의 전체 영역을 스캐닝하면서 동적 형상 생성기(30)에 형성된 패턴을 맞추어 선택적으로 광경화성 수지(1)로 투입되는데, 이에 따라, 동적 형상 생성기(30)에 형성된 패턴에 동일한 형상의 수지 경화물(1')이 생성되면서 쾌속조형이 수행되게 된다.
상기와 같이 본 발명에 따른 엘시디 마스크를 이용한 가시광선 스캔형 저비용 쾌속조형장치(100)는 가시광선이 동적 형상 생성기(30)의 국소영역을 통과하여 광경화성 수지(1)로 전달되는 구조이므로, 도 4에서 화살표의 크기로 표시된 광의 경화에너지가 커지면서 높은 광 투과능을 보여 가시광선이 투과되는 광경화성 수지(1) 국소 영역의 경화가 원활하고 안정되게 이루어지게 된다. 이에 따라, 정확하고 정밀한 형상가공이 이루어지게 된다.
또한, 본 발명에 따른 쾌속조형장치(100)는 상기와 같이 높은 경화에너지를 갖는 광의 수평이동에 의한 스캐닝(scanning)으로 광경화성 수지(1)에 대한 쾌속조형이 이루어지는 구조이므로, 도 4에서와 같이 광 분포가 균일하게 이루어지고, 가장자리 부위의 광도 중앙부의 광과 동일한 경화에너지를 가지게 된다. 이에 따라, 광경화성 수지(1)가 전체적으로 안정되고 원활하게 경화되어 형상가공의 정확성과 정밀도가 향상되면서 쾌속조형의 성형성이 향상되고, 동적 형상 생성기(30)로 사용되는 엘시디(LCD) 마스크(31)의 열화에 따른 손상이나 파손이 방지되어 쾌속조형이 안정되게 수행되는 한편, 장치 내구성이 증대되게 된다.
그리고, 상기와 같이 높은 경화에너지를 가진 광에 의해 광경화성 수지(1)가 경화됨에 따라, 신속한 경화가 이루어져 쾌속조형에 따르는 성형시간이 단축됨에 따라, 쾌속조형의 제조 생산성도 향상되게 된다.
이와 더불어 본 발명에 따른 쾌속조형장치(100)는 동적 형상 생성기(30)로 엘시디(LCD) 마스크(31)가 사용되고, 광원으로 엘시디에 대한 높은 투과율을 보이는 가시광선이 사용됨에 따라, 가공성의 향상과 더불어 광원 어셈블리 구성을 위한 비용의 절감이 도모되어 저비용 쾌속조형을 이룰 수 있게 되는 된다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면 도 5 내지 도 10에 의거하여 상세히 설명한다. 한편, 도면과 상세한 설명에서 일반적인 쾌속조형장치, 쾌속조형장치, 엘시디, 엘시디 마스크 등으로부터 이 분야의 종사자들이 용이하게 알 수 있는 구성 및 작용에 대한 도시 및 언급은 간략히 하거나 생략하였다. 특히 도면의 도시 및 상세한 설명에 있어서 본 발명의 기술적 특징과 직접적으로 연관되지 않는 요소의 구체적인 기술적 구성 및 작용에 대한 상세한 설명 및 도시는 생략하고, 본 발명과 관련되는 기술적 구성만을 간략하게 도시하거나 설명하였다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 엘시디 마스크를 이용한 가시광선 스캔형 저비용 쾌속조형장치의 구성을 보여주기 위한 평면도이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 엘시디 마스크를 이용한 가시광선 스캔형 저비용 쾌속조형장치의 구성을 보여주기 위한 측면도이다.
도 5와 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 엘시디 마스크를 이용한 가시광선 스캔형 저비용 쾌속조형장치(100)는 Y축 방향으로 수평하게 배치된 엘시디 마스크(31)가 동적 형상 생성기(30)로 사용된 것으로, 엘시디 마스크(31)로부터 하측으로 이격된 위치에 광원 어셈블리(10)와 이송기구(20)가 배치된다.
여기서, 본 발명의 실시예에 따른 광원 어셈블리(10)는 광원으로 사용되는 가시광선 램프(11), 집속용 반사판(12), 광유도용 반사판(13), 집광렌즈(14)를 구비한다.
집속용 반사판(12)은 가시광선 램프(11)의 일측 외부에 설치되는 것으로, 가시광선 램프(11) 일부를 감싸도록 형성된다. 이를 위하여 집속용 반사판(12)은 반원형 단면 형상을 가질 수 있다. 여기서, 집속용 반사판(12)이 반원형 단면 형상을 가질 경우 엘시디 마스크(31)의 폭(W)에 대응하는 길이를 가지도록 하여 집속용 반사판(12)과 광유도용 반사판(13)을 통해 엘시디 마스크(31)로 입사되는 가시광선이 엘시디 마스크(31)의 폭에 대응할 수 있도록 한다. 이와 같은 집속용 반사판(12)은 가시광선 램프(11)로부터 방출되는 가시광선을 반사시켜 가시광선 램프(11)의 타측으로 유도하게 된다.
광유도용 반사판(13)은 가시광선 램프(11)의 타측 외부에 설치되는 것으로, 광유도용 반사판(13)은 평판체 형상으로 이루어진다. 이와 같은 광유도용 반사판(13)은 설정각으로 경사지게 배치되어 가시광선 램프(11)와 집속용 반사판(12)으로부터 전달되는 가시광선이 동적 형상 생성기(30)로 유도되도록 한다. 여기서, 본 발명의 실시예에 따른 광유도용 반사판(13)은 Y축 방향으로 배치되는 동적 형상 생성기(30)에 가시광선이 Z축 방향으로 입사되도록 하는 설정각을 가지는데, 이는 동적 형상 생성기(30)를 통과하여 광경화성 수지(1)로 투입되는 가시광선의 에너지가 최대화되도록 하기 위함이다.
집광렌즈(14)는 광유도용 반사판(13)으로부터 동적 형상 생성기(30)로 유도되는 가시광선의 광 경로 상에 배치되는 것으로서, 이와 같은 집광렌즈(14)는 광유도용 반사판(13)으로부터 유도되는 가시광선이 집광되어 동적 형상 생성기(30)로 입사되도록 한다. 여기서, 본 발명의 실시예에 따른 집광렌즈(14)로는 막대형 렌즈(141)가 사용되는데, 이와 같은 막대형 렌즈(141)는 동적 형상 생성기(30)의 폭(W)에 대응하는 길이를 가진 바(bar) 형상으로 이루어지고, 동적 형상 생성기(30)의 폭(W) 방향인 X축 방향으로 길다랗게 배치된다. 여기서, 막대형 렌즈(141)는 원형 단면 형상의 유리 소재로 이루어져 집광 효율의 향상이 도모될 수 있도록 한다.
여기서, 본 발명의 실시예에 따른 광원 어셈블리(10)는 동적 형상 생성기(30)의 폭(W) 방향인 X축 방향으로 배치되어 이송기구(20)에 고정된다.
이송기구(20)는 동적 형상 생성기(30)의 길이(L)방향인 Y축 방향으로 광원 어셈블리(10)를 이동시키게 되는데, 본 발명의 실시예에 따른 이송기구(20)는 한쌍의 팬 벨트(21)로 이루어진다. 여기서, 광원 어셈블리(10)는 한쌍의 팬 벨트(21) 사이에 고정된다. 이와 같은 팬 벨트(21)는 동적 형상 생성기(30)의 길이(L)방향인 Y축 방향으로 설치되는 것으로, 한쌍의 팬 벨트(21)는 동적 형상 생성기(30)의 폭(W) 방향인 X축 방향 양측으로 서로 이격되게 배치된다. 여기서, 한쌍의 팬 벨트(21)의 이격거리는 동적 형상 생성기(30)의 폭(W)과 동일하거나, 동적 형상 생성기(30)의 폭(W) 보다 크도록 하여 한쌍의 팬 벨트(21) 사이에 고정되는 광원 어셈블리(10)가 동적 형상 생성기(30)의 폭에 대응할 수 있도록 한다.
본 발명의 실시예에 따른 동적 형상 생성기(30)는 엘시디(LCD) 마스크(31)가 사용되고 패턴(32)의 형성이 원활하고 용이하게 이루어질 수 있도록 한다. 여기서, 엘시디 마스크(31)로는 TFT-LCD가 사용될 수 있고, TFT-LCD의 적층 오류나 파손을 방지하기 위하여 PDMS가 스피닝코팅에 의해 TFT-LCD의 표면에 장착될 수 있다.
그리고, 본 발명의 실시예에 따른 쾌속조형장치(100)는 적층용 Z축 스테이지(40)를 구비하여, 광경화성 수지(1)의 적층이 진행될 수 있도록 한다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 엘시디 마스크를 이용한 가시광선 스캔형 저비용 쾌속조형장치(100)에 사용되는 광경화성 수지(1)는 높은 강성을 갖는 3관능 모노머와, 3관능 모노머의 점성을 줄이는 한편 신속한 경화를 유도하는 특성의 1관능 모노머를 정해진 비율로 합성하고, 가시광선의 광개시제(PI:photo initiator)인 Irgacure 784를 첨가하여 제조될 수 있는데, 3관능 모노머와 제1관능 모노머는 1:1 내지 9:1의 합성비율을 가지고, 광개시제인 Irgacure 784는 4~6wt%(가장 바람직하게는 5wt%)의 중량비로 첨가되는 것이 바람직하다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 엘시디 마스크를 이용한 가시광선 스캔형 저비용 쾌속조형장치의 구성을 보여주기 위한 도면이고, 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 엘시디 마스크를 이용한 가시광선 스캔형 저비용 쾌속조형장치를 이루는 광원 어셈블리의 LED 어레이의 파장 별 상대 분광 분포를 보여주기 위한 그래프이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 쾌속조형장치(100)를 이루는 광원 어셈블리(10)는 수직으로 배치되는 LED 어레이(LED array)(111)를 가지는데, LED 어레이(111)는 높은 광출력을 가짐에 따라 쾌속조형장치(100)의 가공성과 성형성을 향상시키게 된다. 여기서, LED 어레이(111)는 가시광선 영역대의 광을 방출시키는 것으로, LED 어레이(111)의 파장 별 상대 분광 분포(relative spectral power distribution)를 보여주는 그래프인 도 8에서와 같이 넓은 파장의 4500K 색온도를 가지는 LED 어레이가 사용되도록 하는 것이 바람직하다.
그리고, LED 어레이(111)는 비교적 넓은 조사 각도로 가시광선을 방출시킴에 따라, 본 발명의 다른 실시예에 따른 쾌속조형장치(100)의 광원 어셈블리(10)는 LED 어레이(111)의 상단에 반사거울(reflect mirror)(15)과 집광렌즈(14)인 실린더 렌즈(142)를 연속해서 배치시켜 넓은 조사 각도로 방출되는 가시광선이 집속되어 협소한 폭의 집광된 빔(beam)으로 엘시디 마스크(31)로 유도될 수 있도록 한다. 반사거울(15)은 중공형 원통체로 이루어져 내면에 거울면이 형성되도록 하여 LED 어레이(111)로부터 넓은 조사 각도로 방출되는 가시광선이 집속될 수 있도록 한다. 여기서, 본 발명의 다른 실시예에 따른 광원 어셈블리(10)는 반사거울(reflect mirror)(15)과 실린더 렌즈(142)를 통해 1mm 이하의 폭을 가진 스캐닝 빔(scanning beam)을 생성시키게 된다.
또한, 동적 형상 생성기(30)를 이루는 엘시디 마스크(31)는 열에 약한 특성을 가지므로, 본 발명의 다른 실시예에 따른 쾌속조형장치(100)의 광원 어셈블리(10)는 LED 어레이(111)의 하부에 히트 싱크(heat sink)(16)와 팬 쿨러(17)를 설치하여 가시광선을 방출하는 LED 어레이(111)의 방열이 원활하고 효율적으로 이루어지도록 한다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 쾌속 조형장치(100)를 이루는 이송기구(20)는 팬 벨트(21)가 스텝핑 모터에 의해 구동되도록 하여 팬 벨트(21)의 이동속도, 이동방향, 이동시간 등의 제어가 가능하면서도 이송기구(20)의 제작비용의 절감도 도모될 수 있도록 한다. 여기서, 팬 벨트(21)는 길이방향 양단부에 배치되는 한쌍의 리테이너(retainer)(22)에 걸려 구동되고, 정해진 위치에 설치되는 벨트 장력조절기(23)를 통과하여 팬 벨트(21)가 설치됨으로써 필요시 팬 벨트(21)의 장력이 조절될 수 있도록 한다.
도 9는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 엘시디 마스크를 이용한 가시광선 스캔형 저비용 쾌속조형장치의 구성을 보여주기 위한 도면이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 또다른 실시예에 따른 쾌속조형장치(100)를 이루는 광원 어셈블리(10)는 수평으로 배치되는 LED 어레이(LED array)(111)를 가지는데, LED 어레이(111)의 전방으로 이격되게 실린더 렌즈(142')가 배치되어 비교적 넓은 조사 각도로 방출되는 가시광선이 집속될 수 있도록 하고, 실린더 렌즈(142)로부터 전방으로 일정거리 이격된 위치에는 광유도용 반사판(13)이 배치되어 실린더 렌즈(142')로부터 전달되는 가시광선을 엘시디 마스크(31)로 유도하게 된다. 여기서, 광유도용 반사판(13)은 평판체 형상으로 이루어져 설정각으로 경사지게 배치되는 것으로, 이에 따라, 가시광선은 광유도용 반사판(13)을 통해 엘시디 마스크(31)로 유도된다. 여기서, 광유도용 반사판(13)은 Y축 방향으로 배치되는 엘시디 마스크(31)에 가시광선이 Z축 방향으로 입사되도록 하는 설정각을 가지는데, 이는 엘시디 마스크(31)를 통과하여 광경화성 수지(1)로 투입되는 가시광선의 에너지가 최대화되도록 하기 위함이다. 여기서, 광유도용 반사판(13)의 설정각을 조절하기 위하여 마이크로 미터(micro-meter)(18)가 설치될 수 있다.
그리고, 광유도용 반사판(13)에 의해 Z축 방향으로 입사되는 가시광선의 광 경로 상에는 집광렌즈(14)인 실린더 렌즈(142)가 추가적으로 설치되는데, 이와 같은 실린더 렌즈(142)는 광유도용 반사판(13)으로부터 유도되는 가시광선이 다시 한번 집광되어 엘시디 마스크(30)로 입사되도록 함으로써 엘시디 마스크(31)로 유도되는 가시광선의 집광 효율이 증대될 수 있도록 한다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 엘시디 마스크를 이용한 가시광선 스캔형 저비용 쾌속조형장치를 이루는 방열기구 Z축 스테이지가 상하이동하는 구성을 보여주기 위한 도면이다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 쾌속조형장치(100)를 이루는 적층용 Z축 스테이지(40)는 수직으로 설치되는 스텝핑 모터(41)를 액추에이터로 하여 상하이동하게 된다. 이를 위하여, 스텝핑 모터(41)와 수직으로 결합되어 회전하는 스크류 가이드(42)에 적층용 Z축 스테이지(40)의 저면에 고정된 스크류(43)가 삽입되는 구성이 제공된다. 이에 따라, 스텝핑 모터(41)의 작동에 따른 스크류 가이드(42)의 회전에 의해 스크류(43)가 수직이동함으로써 적층용 Z축 스테이지(40)가 상하방향으로 이동하게 된다.
여기서, 적층용 Z축 스테이지(40)의 상하방향 이동이 안정되게 이루어질 수 있도록 스텝핑 모터(41), 스크류 가이드(42), 스크류(43)는 한쌍이 구비되어 서로 대각방향으로 마주보는 적층용 Z축 스테이지(40)의 모서리 부위에 설치될 수 있다. 또한, 스텝핑 모터(41), 스크류 가이드(42), 스크류(43)가 설치되지 않은 적층용 Z축 스테이지(40)의 모서리 부위에는 스프링(45)과 결합되어 수직방향의 변위를 수용할 수 있는 라이너 가이드(liner guide)(44)가 수직으로 설치되어 적층용 Z축 스테이지(40)의 상하방향 이동시 적층용 Z축 스테이지(40)의 흔들림이나 부하가 최소화되도록 한다.
이상, 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정하지 않고, 본 발명의 기술적 사상의 범위내에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.
1 : 광경화성 수지 1' : 수지 경화물
10, 10' : 광원 어셈블리 11 : 가시광선 램프
111 : LED 어레이 12 : 집속용 반사판
13 : 광유도용 반사판 14 : 집광렌즈
141 : 막대형 렌즈 142, 142' : 실린더 렌즈
15 : 반사거울 16 : 히트 싱크
17 : 팬 쿨러 18 : 마이크로 미터
20 : 이송기구 21 : 팬 벨트
22 : 리테이너 23 : 벨트 장력조절기
30 : 동적 형상 생성기 31 : 엘시디 마스크
32 : 패턴 40 : 적층용 Z축 스테이지
41 : 스텝핑 모터 42 : 스크류 가이드
43 : 스크류 44 : 라이너 가이드
45 : 스프링 100 : 쾌속조형장치

Claims (20)

  1. 가시광선을 방출하는 광원을 구비하게 되고, 상기 광원의 가시광선을 정해진 위치로 유도하는 광원 어셈블리와;
    상기 광원 어셈블리가 고정되고, 상기 광원 어셈블리를 이동시키는 이송기구와;
    쾌속조형을 위해 설정된 패턴이 형성되고, 상기 광원 어셈블리로부터 입사되는 가시광선이 설정된 패턴을 따라 선택적으로 통과하게 되는 동적 형상 생성기를 포함하여,
    상기 이송기구에 의해 상기 광원 어셈블리가 이동하게 되고,
    상기 동적 형상 생성기의 국소(局所) 영역을 통과하는 상기 광원 어셈블리의 가시광선이 상기 광원 어셈블리의 이동 방향으로 연속적으로 이동하게 되며,
    이동하는 상기 광원 어셈블리의 가시광선이 상기 동적 형상 생성기의 전체 영역을 스캐닝하면서 상기 동적 형상 생성기에 형성된 패턴을 맞추어 광경화성 수지로 투입되어 쾌속조형을 수행하게 되는 것을 특징으로 하는 엘시디 마스크를 이용한 가시광선 스캔형 저비용 쾌속조형장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 광원 어셈블리는 광원으로 사용되는 가시광선 램프와;
    상기 가시광선 램프의 일측 외부에 설치되되, 상기 가시광선 램프 일부를 감싸도록 형성되어 상기 가시광선 램프의 가시광선이 반사되어 상기 가시광선 램프 타측으로 유도되도록 하는 집속용 반사판과;
    상기 가시광선 램프의 타측 외부에 설치되되, 설정각으로 경사지게 배치되어 가시광선이 상기 동적 형상 생성기로 유도되도록 하는 광유도용 반사판을 포함하는 것을 특징으로 하는 엘시디 마스크를 이용한 가시광선 스캔형 저비용 쾌속조형장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 가시광선 램프는 LED 어레이가 사용되는 것을 특징으로 하는 엘시디 마스크를 이용한 가시광선 스캔형 저비용 쾌속조형장치.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 광유도용 반사판은 Y축 방향으로 배치되는 상기 동적 형상 생성기에 가시광선이 Z축 방향으로 입사되도록 하는 설정각을 가져 상기 동적 형상 생성기를 통과하여 광경화성 수지로 투입되는 가시광선의 에너지가 최대화되도록 하는 것을 특징으로 하는 엘시디 마스크를 이용한 가시광선 스캔형 저비용 쾌속조형 장치.
  5. 제 2항에 있어서,
    상기 광원 어셈블리는 상기 광유도용 반사판으로부터 상기 동적 형상 생성기로 유도되는 가시광선의 광 경로 상에 배치되는 집광렌즈를 더 구비하여 가시광선이 집광되어 상기 동적 형상 생성기로 입사되도록 하는 것을 특징으로 하는 엘시디 마스크를 이용한 가시광선 스캔형 저비용 쾌속조형장치.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 집광렌즈는 상기 동적 형상 생성기의 폭(W)에 대응하는 길이를 가진 바(bar) 형상으로 이루어지고, 상기 동적 형상 생성기의 폭(W) 방향인 X축 방향으로 길다랗게 배치되는 막대형 렌즈인 것을 특징으로 하는 엘시디 마스크를 이용한 가시광선 스캔형 저비용 쾌속조형장치.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 막대형 렌즈는 원형 단면 형상의 유리 소재로 이루어져 집광 효율의 향상이 도모될 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 엘시디 마스크를 이용한 가시광선 스캔형 저비용 쾌속조형장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 광원 어셈블리는 광원으로 사용되는 가시광선 램프가 수직으로 배치되고,
    상기 가시광선 램프의 상단에 반사거울과 집광렌즈인 실린더 렌즈가 순차적으로 수직되게 배치되어 넓은 조사 각도로 방출되는 가시광선이 집속되어 상기 동적 형상 생성기로 유도되도록 하는 것을 특징으로 하는 엘시디 마스크를 이용한 가시광선 스캔형 저비용 쾌속조형장치.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 광원 어셈블리는 광원으로 사용되는 가시광선 램프가 수평으로 배치되고,
    상기 가시광선 램프의 전방으로 이격되게 실린더 렌즈가 배치되어 넓은 조사 각도로 방출되는 가시광선이 집속되어 방출되며,
    상기 실린더 렌즈의 전방으로 정해진 거리 이격된 위치에 광유도용 반사판이 경사지게 배치되어 상기 실린더 렌즈로부터 전달되는 가시광선이 상측에 배치되는 상기 동적 형상 생성기로 유도되도록 하는 것을 특징으로 하는 엘시디 마스크를 이용한 가시광선 스캔형 저비용 쾌속조형장치.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 광유도용 반사판에 의해 상기 동적 형상 생성기로 유도되는 가시광선의 광 경로 상에 설치되는 집광렌즈인 실린더 렌즈가 더 구비되어 가시광선의 집광 효율이 증대되도록 하는 것을 특징으로 하는 엘시디 마스크를 이용한 가시광선 스캔형 저비용 쾌속조형장치.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 광원 어셈블리는 광원을 방열시키기 위한 방열기구를 구비하는 것을 특징으로 하는 엘시디 마스크를 이용한 가시광선 스캔형 저비용 쾌속조형장치.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 방열기구는 히트 싱크와 팬 쿨러 중에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 엘시디 마스크를 이용한 가시광선 스캔형 저비용 쾌속조형장치.
  13. 제 1항에 있어서,
    상기 광원 어셈블리는 상기 동적 형상 생성기의 폭(W) 방향인 X축 방향으로 배치되어 상기 이송기구에 고정되고,
    상기 이송기구는 상기 동적 형상 생성기의 길이(L)방향인 Y축 방향으로 상기 광원 어셈블리를 이동시키는 특징으로 하는 엘시디 마스크를 이용한 가시광선 스캔형 저비용 쾌속조형장치.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 이송기구는 상기 동적 형상 생성기의 길이(L)방향인 Y축 방향으로 설치되는 팬 벨트 한쌍이 상기 동적 형상 생성기의 폭(W) 방향인 X축 방향 양측으로 서로 이격되게 배치되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 엘시디 마스크를 이용한 가시광선 스캔형 저비용 쾌속조형장치.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 팬 벨트는 스텝핑 모터에 의해 구동되어 상기 팬 벨트의 이동속도, 이동방향, 이동시간이 제어될 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 엘시디 마스크를 이용한 가시광선 스캔형 저비용 쾌속조형장치.
  16. 제 14항에 있어서,
    정해진 위치에 설치되는 벨트 장력조절기를 통과하여 상기 팬 벨트가 설치되어 상기 팬 벨트의 장력이 조절될 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 엘시디 마스크를 이용한 가시광선 스캔형 저비용 쾌속조형장치.
  17. 제 1항에 있어서,
    상기 동적 형상 생성기는 엘시디(LCD) 마스크인 것을 특징으로 하는 엘시디 마스크를 이용한 가시광선 적용형 쾌속 조형장치.
  18. 제 16항에 있어서,
    상기 엘시디 마스크는 TFT-LCD인 것을 특징으로 하는 엘시디 마스크를 이용한 가시광선 적용형 쾌속 조형장치.
  19. 제 1항에 있어서,
    광경화성 수지의 적층이 진행될 수 있도록 적층용 Z축 스테이지가 구비되는 것을 특징으로 하는 엘시디 마스크를 이용한 가시광선 적용형 쾌속 조형장치.
  20. 제 19항에 있어서,
    수직으로 설치되는 스텝핑 모터와;
    상기 스텝핑 모터와 수직으로 결합되어 회전하는 스크류 가이드와;
    상기 적층용 Z축 스테이지의 저면에 고정되고, 상기 스크류 가이드에 삽입되는 스크류가 구비되어,
    상기 스텝핑 모터의 작동에 따른 상기 스크류 가이드의 회전에 의해 상기 스크류가 수직이동하면서 상기 적층용 Z축 스테이지의 상하방향 이동이 유도되는 것을 특징으로 하는 엘시디 마스크를 이용한 가시광선 적용형 쾌속 조형장치.
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