KR100236565B1 - 액면규제방식의 광조형 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 광경화성수지의 액면을 구면으로 규제하여 조형정도를 높이도록한 액면규제방식의 광조형 장치에 관한 것으로, 레이저빔(a)을 발생하는 레이저광원(10)과, 액상의 광경화성수지가 수용된 용기(20)와, 상기 레이저를 반사하여 광경화성수지에 레이저를 조사하는 회전가능한 스캐닝미러(30)와, 상기 스캐닝미러(30)의 회전중심(0)이 그 원점이 되는 구면(41)을 갖고, 상기 용기(20)에 수용된 광경화성수지상에 설치되어 레이저의 초점이 어느 위치에서나 광경화성수지의 액면에 형성되도록 한 레이저투과성판(40)을 구비한다.

Description

액면규제방식의 광조형 장치 및 방법
본 발명은 광조형 장치에 관한 것으로, 특히, 광경화성수지의 액면을 구면으로 규제하여 조형정도를 높이고 조형시간을 단축하고 조형두께를 균일하게 하도록한 액면규제방식의 광조형 장치 및 방법에 관한 것이다.
광조형장치는 액상의 광경화성수지에 레이저를 주사하여 광경화수지를 경화시키어 입체조형물을 조형하기 위한 것으로, 제1도에 도시된 바와 같이, 레어저를 발생하는 레이저광원(1)과, 용기(4)에 수용된 광경화성수지(5)의 액면(c)에 촛점을 형성하도록 상기 광원에서 발생된 레이저(a)를 반사하는 회전가능한 스캐닝미러(2)를 구비한다. 한편, 베이스(3)상의 용기(4)에는 광경화성수지(5)가 수용되어 있고, 상기 용기내의 광경화성수지가 경화되어 형성되는 조형물(b)을 상하이동할 수 있는 엘리베이터(6)가 설치되어 있다. 그리고, 제1도에서 (7)은 광셔터, (8)은 렌즈를 나타낸다.
레이저광원(1)에서 발생된 레이저는 광셔터(7), 렌즈(8)을 거쳐 회전가능한 스캐닝미러(2)에 의해 용기(4)에 수용된 광경화성수지(5)의 액면에 촛점(c)를 형성하도록 반사된다. 따라서, 레이저에 의해 경화된 광경화성수지의 층은 일정두께만큼 하강되고, 그 위에 또 다른 광경화성수지층이 형성되는 과정이 수행되어 소정의 형상의 입체조형물이 형성된다.
그런데, 종래의 광조형 장치에서는, 제2도 및 제3도에 도시된 바와 같이, 스캐닝미러의 위치를 (2)에서 (2′)의 위치로 회전시키어 레이저를 광경화성수지액면에 주사시키면 레이저의 초점이 스캐닝미러의 회전중심(0)로 부터의 수직입사점(P)로부터 멀어질수록, 광경화성수지의 액면이 자유액면이므로 상기 초점의 궤적(d)에 따라 디포커싱이 커지고, 디포커싱이 커지면 위치 오차도 커진다. 즉, 스캐닝미러(2)의 위치에서 스캐닝미러의 회전중심(0)에서 수직입사점(P)까지의 거리를 ℓ, 스캐닝미러(2′)의 위치에서 회전각도를 θ라 하면, 디포커싱량(f)=1 * (1/cosθ-1)이 되고, 위치오차량(e)=1 * (tanθ-sinθ)가 된다.
이와 같이, 종래의 광경화성수지에서는 광경화성수지의 액면이 자유액면(평면액면)이므로, 측면 또는 가장자리로 갈수록 조형오차가 커져서 조형의 정도가 저하되고, 또한 액면을 고르게하기 위한 스위핑(Sweeping)공정이 필요한 문제점이 있었다.
본 발명은 이러한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 광경화성수지의 액면을 구면으로 규제하여 디포커싱을 제거하여 조형정도를 높이고, 액면을 고르기 위한 스위핑공정을 삭제하여 조형시간을 단축하고 조형두께를 균일하게 하도록 한 액면규제방식의 광조형 장치의 제공을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 액면규제방식의 광조형 장치는, 레이저광원에서 발생된 레이저를 스캐닝미러에 의해 반사하여 광경화성수지에 레이저를 조사하여 조형물을 형성시키는 광조형 장치에 있어서, 액상의 광경화성수지가 수용되는 용기와, 상기 광경화성수지상에 설치되고 상기 스캐닝미러의 회전중심이 되는 그 원점이 되는 구면을 갖는 레이저투과성판을 구비한 것을 특징으로 한다.
제1도는 종래의 광조형 장치의 구성도.
제2도는 제1도의 종래의 광조형 장치의 디포커싱을 설명하기 위한 도면.
제3도는 제2도의 A부의 상세도.
제4도는 본 발명에 따른 액면규제방식의 광조형 장치의 구성도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 레이저광원 20 : 용기
30 : 스캐닝미러 40 : 레이저투과성판
41 : 구면
이하, 첨부 도면에 의거하여 본 발명의 액면규제방식의 광조형 장치를 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 액면규제방식의 광조형 장치는, 제4도에 도시된 바와 같이, 레이저빔(a)을 발생하는 레이저광원(10)과, 액상의 광경화성수지가 수용된 용기(20)와, 상기 레이저를 반사하여 광경화성수지에 레이저를 조사하는 회전가능한 스캐닝미러(30)와, 상기 스캐닝미러(30)의 회전중심(0)이 그 원점이 되는 구면(41)을 갖고, 상기 용기(20)에 수용된 광경화성수지상에 설치되어 레이저의 초점이 어느 위치에서나 광경화성수지의 액면에 형성되도록 한 레이저투과성판(40)을 구비한다. 상기 레이저투과성판(40)은 베이스(50)에 연결된 프레임(60)에 고정되어 있고, 상기 레이저투과성판(40)의 반경(1)은 스캐닝미러(30)의 회전중심(0)에서 수직입사점(P)까지의 거리와 같도록 설치된다. 따라서, 상기 용기(20)는 종래의 자유액면방식보다 한층의 두께만큼 하강되어 있다.
상기 베이스(50)와 용기(20)사이에는 상기 용기(20)를 상하로 이동시키기 위한 기구(70)가 설치되어 있다.
이하, 본 발명의 광조형 장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.
레이저광원(10)에서 발생된 레이저는 광셔터(81), 렌즈(82)를 거쳐 회전가능한 스캐닝미러(30)에 의해 반사되어 레이저투과성판(40)의 구면(41)에 의해 구면으로 규제되어 있는 광경화성수지의 액면에 촛점을 형성하고 주사되어, 상기 액상의 광경화성수지를 경화시킨다. 용기(20)를 승강시키는 기구(70)에 의해 용기(20)가 상승되면 레이저에 의해 경화된 광경화성수지의 층은 레이저투과성판(40)의 구면(41)에 의해 일정두께만큼 하강되고, 그 위에 또 다른 광경화성수지층이 형성되는 과정이 수행되어 소정의 형상의 입체조형물이 형성된다.
한편, 스캐닝미러의 위치를 (30)에서 (30′)의 위치로 회전시키어 레이저를 광경화성수지액면에 주사시키어 레이저의 초점이 스캐닝미러의 회전중심(0)로 부터의 수직입사점(P)로부터 멀어지더라도, 광경화성수지의 액면이 그 원점이 스캐닝미러(30)의 회전중심(0)에 있는 레이저투과성판(40)의 구면(41)에 의해 규제되어 광경화성수지의 액면은 레이저의 초점궤적상에 있으므로 디포커싱이 발생되지 않는다.
이상, 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 광경화성수지의 액면을 구면으로 규제하여 광경화성수지의 액면을 스캐닝미러의 초점궤적상에 위치시키므로서 디포커싱을 제거하여 조형정도를 높이고, 액면을 고르기 위한 스위핑공정을 삭제하여 조형시간을 단축하고 조형두께를 균일하게 할 수 있다.

Claims (4)

  1. 레이저광원에서 발생된 레이저를 스캐닝미러에 의해 반사하여 광경화성수지에 레이저를 조사하여 조형물을 형성시키는 광조형 장치에 있어서, 액상의 광경화성수지가 수용되는 용기와, 상기 광경화성수지의 액면이 항상 스캐닝미러의 초점궤적상에 놓이도록 광경화성수지의 액면규제수단을 구비한 것을 특징으로 하는 액면 규제방식의 광조형 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 액면규제수단은 상기 광경화성수지상에 설치되고, 상기 스캐닝미러의 회전중심이 그 원점이 되는 구면을 갖는 레이저투과성판인 것을 특징으로 하는 액면규제방식의 광조형 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 레이저투과성판은 고정되고, 상기 용기가 상하이동 가능한 것을 특징으로 하는 액면규제방식의 광조형 장치.
  4. 발생된 레이저를 액상의 광경화성수지의 액면상에 반사조사시키어 상기 수지를 경화하여 조형물을 형성하는 광조형방법에 있어서, 상기 광경화성수지의 액면을 구형으로 유지하고, 상기 구형을 레이저의 반사시 그 초점의 궤적과 일치시키어, 반사되어 조사되는 레이저의 촛점이 항상 액상의 광경화성수지의 액면상에 위치하도록 하는 것을 특징으로 하는 광조형 방법.
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