KR100286086B1 - 광학적 조형방법 및 광학적 조형장치 - Google Patents

Abstract

광경화성 수지액조에 수용된 광경화성 수지액의 액면위치를 신속하게 정위치에 귀환시킴으로써, 조형시간의 단축과 조형정밀도의 향상을 도모한다.

광경화성 수지액조(1) 내에 수용된 광경화성 수지액면(3)상에 광선(5)을 주사하고, 경화된 주사경화층(7)을 엘리베이터(8)상에 순차 적층하여 입체수지모델을 얻는 광학적 조형방법이다. 하나의 등고단면층의 조형을 종료하여 엘리베이터(8)를 하강시키는데 있어서, 광경화성 수지액조(1)로부터 오버플로조(13)로 넘쳐 흐르는 광경화성 수지액(2)의 오버플로를 일시적으로 저지하고, 이어서 오버플로의 저지를 해제한 후, 다음 등고단면층을 조형을 행한다.

Description

광학적 조형방법 및 광학적 조형장치

제1도는 본 발명의 광학적 조형장치를 나타낸 사시도.

제2도는 이 실시예에 있어서의 게이트폐의 상태를 나타낸 단면도.

제3도는 이 실시예에 있어서의 게이트개의 상태를 나타낸 단면도.

제4도는 이 실시예에 관한 제어수단에 있어서의 처리수준을 나타낸 흐름도.

제5도는 종래의 광학적 조형장치를 나타낸 단면도.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

(1) : 광경화성 수지액조 (2) : 광경화성 수지액

(3) : 액면 (4) : 자외선레이저(광주사수단)

(5) : 레이저빔 (6) : 제어수단

(7a),(7b) : 주사경화층 (8) : 엘리베이터(승강수단)

(9) : 조형모델 (10) : 게이트(뱅크수단)

(11) : 상단에지(뱅크수단) (12) : 액추에이터(뱅크수단)

(13) : 오버플로조 (14) : 순환펌프(순환수단)

(15) : 승강용 액추에이터

본 발명은, 예를 들면 자외선경화성 수지 등의 광경화성 수지에 광선을 주사(走査)하여 조사(照射)함으로써 원하는 수지모델을 조형화하는 광학적 조형방법 및 광학적 조형장치에 관한 것으로서, 특히 광경화성 수지액조(樹脂液槽)에 수용된 광경화성 수지액의 액면위치를 신속하게 정위치에 귀환시킴으로써, 조형시간의 단축과 조형정밀도의 향상을 도모할 수 있는 광학적 조형방법 및 광학적 조형장치에 관한 것이다.

예를 들면, 자외선경화성 수지액을 수용한 수지액조의 표면에 대해, 자외선레이저를 ON/OFF 하면서 주사하고, 이로써 경화된 주사경화층을 엘리베이터상에 순차 적층함으로써, 원하는 수지모델을 조형하는 것이 시도되고 있다. 이러한 수지 모델은, 예를 들면 제품의 마스터모델로서 이용되므로, 조형하는데 있어서는 조형정밀도, 층간접착성, 및 조형효율 등을 높일 필요가 있다.

종래의 광학적 조형방법은, 제5도에 나타낸 바와 같이, 자외선레이저(4)로부터 자외선빔(5)을 발생시키고, 갈바노미러 및 셔터 등을 가진 광학계에 의해 자외선 레이저의 ON/OFF와 광선의 주사방향을 제어하면서 자외선경화성 수지액(2)을 수용한 수지액조(1)의 표면에 대해 조사한다. 수지액조 내에는 자외선레이저를 차단하는 동시에 승강가능한 엘리베이터(8)가 설치되어 있으며, 수지액표면(3)과 엘리베이터(8)와의 사이에 개재하는 수지액이 자외선레이저빔(5)에 의해 경화되도록 되어 있다.

그리고, 조형공정의 제1단계에 있어서는 엘리베이터(8)를 상승시켜 두고, 수지액표면(3)과 엘리베이터(8)와의 사이에 개재하는 수지액(2)을 자외선레이저빔(5)에 의해 경화시켜서 제n 층째의 주사경화층(7a)을 형성한 후, 엘리베이터(8)를 하강시켜서, 제n 층째와 같은 수순으로 제(n+1) 층째의 주사경화층(7b)을 제n 층째의 주사경화층(7a) 상에 형성한다. 이하 동일하게 하여, 순차 주사경화층을 적층(이하, 퇴적이라고도 함)하고, 최종 층째의 주사경화층의 형성이 종료되면 엘리베이터(8)를 상승시켜서, 수지액으로부터 모델(9)을 취출한 후, 다시 최종적인 경화를 행하기 위해, 자외선램프 등을 사용하여 모델 전체에 대해 자외선을 장시간 조사한다.

다음에, 본 명세서에 있어서는, 전술한 엘리베이터의 동일 이동피치내에 있어서의 평면을 「등고단면(等高斷面)」이라고 하는데, 이 하나의 등고단면에는 목적으로 하는 모델의 입체형상에 따라서, 수지액을 경화시키는 영역과 수지액을 경화시키지 않는 영역이 존재하게 된다.

그리고, 자외선레이저발진기로부터 발생하는 자외선빔은 광학계에 의해 주사방향을 따라 주사되며, 이때 수지액을 경화시키는 영역에서는 자외선레이저가 ON(실제로는 셔터 AOM 이 열림), 수지액을 경화시키지 않는 영역에서는 자외선 레이저가 OFF(실제로는 셔터 AOM이 닫힘)로 된다. 하나의 주사선의 주사가 종료되면, 광학계를 제어하여 주사피치분만큼 위상(位相)시키고, 다시 주사방향을 따라 동일한 주사가 행해진다.

또한, 자외선빔이 수지액내에 조사되면, 수지액에 의해 광에너지가 서서히 감소되므로, 미시적으로는 선단이 예리한 조사영역(즉, 주사경화층)을 형성하게 된다.

이와 같이 하여, 등고단면의 주사경화층이 형성되지만, 주사경화층을 순차 적층함에 있어서는, 상층의 주사경화층을 형성할 때에, 자외선빔을 하층에도 조사되게 하는 광선강도, 즉 그 등고단면에 있어서의 경화 깊이를 적층두께보다 크게 제어하여, 각 층간의 접착성을 높이도록 하고 있다.

그런데, 하나의 등고단면에 있어서의 주사경화층을 조형한 후, 다음의 주사 경화층을 조형함에 있어서, 설명한 바와 같이 엘리베이터(8)를 하강시키지만, 이 엘리베이터의 하강에 따라 엘리베이터의 침지체적(浸漬體積)이 증가(주로 엘리베이터의 지지봉)하고, 이로 인해 광경화성 수지액이 광경화성 수지조로부터 넘쳐흐르는 오버플로(overflow)가 발생하므로, 광경화성 수지액조의 한쪽 상단에지(11)의 외부에는 오버플로조(13)가 설치되어 있다.

그리고, 엘리베이터가 하강할 때에 오버플로된 광경화성 수지액(2)을 다시 광경화성 수지액조로 귀환시키기 위해, 광경화성 수지액조(1)와 오버플로조(13)와의 사이에는 순환펌프(14)가 설치되어 있다. 또한, 이 순환펌프는 오버플로된 광경화성 수지액을 광경화성 수지액조로 귀환시키는 이외에도, 혐기성(嫌氣性)의 광경화성 수지액을 휘저어 섞는 기능을 가지고 있다.

그러나, 종래의 광학적 조형장치에서는 광경화성 수지액이 고점성(高粘性)이므로, 엘리베이터를 하강시켰을 때에 지나치게 오버플로된다는 문제가 있었다.

이것은 엘리베이터가 하강할 때에, 엘리베이터와 수지액조벽과의 사이가 협소하면 할 수록, 그곳을 통과하는 광경화성 수지액의 유속이 증가하고, 그 여세로 광경화성 수지액이 오버플로조로 유출되어 버리는 것이 원인이라고 생각된다.

특히, 액면을 일정하게 유지하기 위해, 실제의 조작에는 엘리베이터를 하강시킬 경우에, 일단 조형하고자 하는 주사경화층의 두께이상까지 엘리베이터를 침지시킨 후, 다시 정규의 위치까지 상승시키는 동작을 행하고 있었으므로, 액면의 일렁거림이 조장되어, 오버플로하는 광경화성 수지액량도 증가된다는 문제가 있었다.

이러한 문제는 엘리베이터가 액면에 가까우면 가까울수록 현저하게 나타나게 되었다.

이와 같이, 액면이 낮은 상태에서 광선을 주사하면, 광학계에 대한 제어는 액면이 정규의 위치에 있는 것을 전제로 하여 교시되어 있으므로, 조형되는 모델의 정밀도가 손상된다. 그러므로, 종래에는 순환펌프로 귀환되는 광경화성 수지액에 의해 액면이 상승할 때까지 대기하고, 액면이 정규위치까지 상승한 것을 확인한 후, 다음 주사경화층의 조형을 행하고 있었다. 따라서, 조형시간에 낭비가 생기고, 그 개선이 요구되고 있었다.

그러나, 순환펌프의 유량을 증가시키면, 광경화성 수지액조의 액면은 신속하게 회복되지만, 이러한 방책을 강구하면 액면이 일렁거림이 커져서, 결국 안정까지의 시간을 필요로 하거나, 광경화성 수지액조에의 귀환량을 증가시킴으로써, 액면이 정규위치보다 상승한다는 문제가 있었다.

본 발명은 이와 같은 종래기술의 문제점을 감안하여 이루어진 것으로서, 광경화성 수지액조에 수용된 광경화성 수지액의 액면위치를 신속하게 정위치로 복귀시킴으로써, 조형시간의 단축과 조형정밀도의 향상을 도모하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 광학적 조형방법은, 광경화성 수지액이 수용되는 광경화성 수지액조와 상기 광경화성 수지액조내에 엘리베이터를 구비하며, 상기 광경화성 수지액조에 연결되고 상기 광경화성 수지액조로부터 넘쳐흐른 광경화성 수지액을 수용하는 오버플로조가 설치된 광학적 조형장치로부터 입체수지모델을 얻는 광학적 조형방법에 있어서, 상기 광경화성 수지액조에 수용된 광경화성 수지액의 표면에 광선을 주사하여 상기 광경화성 수지액의 표면과 상기 엘리베이터 사이의 수지액으로부터 하나의 등고단면층을 경화시키는 단계; 상기 하나의 등고단면층을 조형한 후, 상기 광경화성 수지액조로부터 오버플로조로의 광경화성 수지액의 오버플로를 일시적으로 저지하는 단계; 상기 엘리베이터를 하강시키는 단계; 상기 광경화성 수지액조로부터 오버플로조로의 광경화성 수지액의 오버플로 저지를 해제하는 단계; 상기 오버플로의 저지를 해제한 후, 상기 경화된 등고단면층 상에 다음 등고단면층의 조형을 행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 엘리베이터는 조형하고자 하는 등고단면층의 두께이상의 깊이까지 엘리베이터를 하강시키는 단계; 및 상기 등고단면층의 두께위치까지 엘리베이터를 상승시키는 단계로 이루어지는 하강동작을 한다.

상기 광경화성 수지액의 오버플로를 저지할 때에, 상기 광경화성 수지액조와 오버플로조와의 순환을 정지하는 것이 바람직하다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 광학적 조형장치는, 광경화성 수지액을 넣은 광경화성 수지액조와, 상기 광경화성 수지액조로부터 넘쳐흐른 광경화성 수지액을 수용하는 오버플로조와, 상기 광경화성 수지액을 경화시킬 수 있는 파장을 포함하는 광선을 발생하고, 이 광선을 주사시키는 광주사수단과, 상기 광경화성 수지액의 표면에 광선이 조사됨으로써 생성되는 경화수지를 승강시키는 승강 수단과, 상기 광경화성 수지액조로부터 상기 오버플로조로 넘쳐흐르는 광경화성 수지액을 저지 및 해제하는 뱅크수단과, 상기 뱅크수단에 의한 광경화성 수지액의 오버플로의 저지 및 해제를 제어하는 제어수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 제어수단은 상기 승강수단을 하강시키는데 있어서, 상기 광경화성 수지액조로부터 오버플로조로 넘쳐흐르는 광경화성 수지액의 오버플로를 상기 뱅크수단으로 일시적으로 저지하고, 상기 오버플로의 저지를 상기 뱅크수단에 의해 해제한 후, 다음 등고단면층의 조형을 행하도록, 상기 승강수단과 상기 뱅크수단을 제어하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 광학적 조형장치는, 상기 광경화성 수지액조로부터 상기 오버플로조로 넘쳐흐른 상기 광경화성 수지액을 상기 광경화성 수지액조로 귀환시키는 순환수단을 가지며, 상기 제어수단은 상기 뱅크수단에 의해 상기 광경화성수지액의 오버플로를 저지할 때에, 상기 순환수단을 정지하는 것이 바람직하다.

본 발명에서는, 하나의 등고단면에 있어서의 주사경화층의 형성을 종료하면 엘리베이터를 뒤이어 조형하고자 하는 등고단면의 두께분만큼 하강시키지만, 이때 광경화성 수지액조로부터 오버플로조에 광경화성 수지액이 지나치게 오버플로되므로, 엘리베이터의 하강시에는 뱅크수단을 사용하여 오버플로를 일시적으로 저지하는 동시에 순환수단도 정지하여, 광경화성 수지액의 액면을 정지(靜止)시킨 후, 뱅크수단을 개방함으로써, 실제로 오버플로해야 할 광경화성 수지액만 오버플로시키도록 하고 있다.

즉, 광주사수단에 의해 광경화성 수지액을 경화시킬 수 있는 파장을 포함 하는 광선을 발생하고, 광경화성 수지액조에 수용된 광경화성 수지액에 대해 광선을 주사시킨다. 하나의 등고단면에 있어서의 주사를 종료하면, 광선이 조사됨으로써 생성되는 경화수지를 승강수단에 의해 승강시키고, 이와 같은 수순을 반복함으로써, 순차 주사경화층을 적층한다.

이때, 제어수단에서 광주사수단으로부터 하나의 등고단면에 있어서의 주사를 종료했다는 취지의 신호를 받으면, 승강수단에 대해 뒤이어 조형하고자 하는 등고단면의 두께만큼 하강시키는 신호를 출력한다.

이와 동시에, 제어수단으로부터 뱅크수단에 대해 광경화성 수지액조로부터 오버플로조로 넘쳐흐르는 광경화성 수지액을 일시적으로 저지하는 신호를 출력(이와 동시에, 순환수단에 대하여도 정지신호를 출력하는 것이 바람직함)한다.

이 상태에서, 승강수단의 하강에 의해 생기는 액면의 상승 및 액면의 일정거림의 감쇠를 기다리고, 그 후 제어수단으로부터 뱅크수단에 대해 오버플로의 저지를 해제하는 신호를 출력한다.(또한, 이와 동시에 제어수단으로부터 순환수단에 대해 광경화성 수지액조와 오버플로조와의 순환을 개시하는 취지의 신호를 출력하는 것이 바람직하다).

이로써, 광경화성 수지액조로부터 오버플로조에 대해, 실제로 오버플로해야 할 양만큼 광경화성 수지액이 넘쳐흐르게 되고, 그 결과 다음의 등고단면에 있어서의 주사를 즉각 개시할 수 있다. 또한, 이 주사를 개시할 때에 있어서의 액면은 정규의 액면 높이가 확보되어 있으며, 더욱이 일렁거림도 억제되어 있으므로, 조형되는 모델의 정밀도도 현저히 향상되게 된다.

특히, 전술한 작용은 엘리베이터의 하강동작을, 조형하고자 하는 등고단면층의 두께이상의 깊이까지 일단 하강시킨 후, 등고단면층의 두께위치까지 상승시킨 경우에 보다 현저하게 기능하게 된다.

다음에, 본 발명의 일실시예에 대하여 도면에 따라서 설명한다.

먼저 최초로, 제1도~제3도를 참조하면서 본 발명의 일 실시예에 관한 광학적 조형장치의 구성에 대하여 설명한다. 제1도는 본 발명의 광학적 조형장치를 나타낸 사시도, 제2도는 이 실시예에 있어서의 게이트폐(閉) 상태를 나타낸 단면도. 제3도는 이 실시예에 있어서의 게이트개(開)의 상태를 나타낸 단면도이다.

본 실시예의 광학적 조형장치는 광경화성 수지액조(1)를 가지고 있으며, 이 수지액조 내에 수용되는 광경화성 수지액(2)은 광을 조사함으로써, 부가중합을 일으켜서 경화되는 재료이다. 예를 들면, 스티렌, 메타크릴산메틸, 아세트산비닐 등의 비닐단량체는 광조사에 의해 광중합의 개시제(開始劑)가 존재하지 않아도, 또는 자외선을 흡수하는 증감제(增感劑)나 색소의 존재하에서, 중합을 일으킨다.

단, 본 발명에서 사용되는 광경화성 수지액(2)의 종류는 특히 한정되지 않으면, 미경화에서는 액체상(液體狀)이고 경화됨으로써 고화(固化)되는 수지이면 된다.

또한, 조사하는 광(5)(제3도 참조)에 대하여 특히 한정되지 않으며, 자외선 외에도 사용되는 광경화성 수지(2)에 맞는 광을 선택하면 된다.

광경화성 수지액조(1)내에는, 광선을 차단하는 동시에 경화시킨 수지를 재치하는 좌대(座臺)를 가진 엘리베이터(8)가 설치되어 있으며, 이 엘리베이터(8)는 승강용 액추에이터(15)(제2도에는 나사부만을 나타냄)에 의해 광경화성 수지액조(1) 내를 승강 가능하게 되어 있다. 승강용 액추에이터(15)에 대한 지령신호는 제어수단(6)으로부터 주어지지만, 광주사수단(4)에의 또는 광주사수단(4)으로부터의 정보에 따라서, 제어수단(6)은 승강용 엑추에이터(15)에 지령신호를 출력한다.

예를 들면, 하나의 등고단면에 있어서의 주사가 종료된 것을 광주사수단(4)으로부터 검지하면, 다음의 등고단면의 주사로 이행하기 위해 제어수단(6)으로부터 승강용 액추에이터(15)에 대해 지령신호를 출력하고, 이로써 승강용 액추에이터(15)는 엘리베이터(8)를 소정의 피치(즉, 이 피치가 그 등고단면에 있어서의 적층두께로 됨)만큼 하강시킨다.

특히, 액면(3)을 양호한 정밀도로 관리하기 위해, 이 엘리베이터(8)를 하강시키는데 있어서는, 일단 엘리베이터(8)를 다음 적층두께보다 깊게 하강시킨 후, 적층두께의 위치까지 상승시키는 것이 바람직하다. 이와 같이, 일단 깊게 하강시킴으로써, 엘리베이터상에 광경화성 수지액이 충분하게 충만되므로, 광경화성 수지액의 점도가 높아도 엘리베이터상의 액면이 저하되는 일은 없다.

한편, 본 실시예에 관한 광주사수단(4)은 자외선레이저 등의 광선을 발생시키는 레이저 발진기와, 이 레이저발진기에서 발생한 광선을 광경화성 수지액의 표면(3)에 대해 소정의 궤적에 따라서 주사시키기 위한 광학계와, 이 광학계를 제어하기 위한 광학계 컨트롤러로 구성되어 있다.

광학계에는, 예를 들면 광선을 통과/차단하기 위한 셔터(AOM)나 광선의 방향을 변동시키기 위한 전압인가기 및 갈바노미러 등이 설치되어 있으며, 광선의 ON/OFF, 광선강도의 변경, 광로의 변경, 광선의 주사속도의 제어 등을 행하는 기능을 가지고 있다. 그리고, 광학계에 대해, 광학계 컨트롤러로부터는 미리 교시된 궤적에 따른 광주사조건에 관한 지령신호가 출력된다.

또한, 본 발명에 있어서의 광주사수단(4)의 동작은 기본적으로는 제어수단 (6)에 미리 입력된 기본 궤적 데이터에 따라서 행해진다.

광경화성 수지액조(1)의 일측은 그 상단에지(11)가 다른 상단에지보다 낮게 형성되어 있으며, 그 상단에지(11)가 액면(3)과 면이 같아진다. 그리고, 이 상단에지(11)로부터 넘쳐흐른 광경화성 수지액(2)은 외측에 설치된 오버플로조(13)로 유입되고, 다시 순환배관과 순환펌프(14)에 의해 광경화성 수지액조(1)로 귀환되도록 되어 있다. 또한, 순환펌프(14)를 포함하는 순환계는 오버플로조(13)로부터 광경화성 수지액조(1)에의 한방향으로만 흐르도록 되어 있으며, 광경화성 수지액조(1)로부터 오버플로조(13)에의 역류는 방지되어 있다.

액면(3)을 형성하는 상단에지(11)에는, 당해 상단에지(11)에 대해 근접 또는 이탈하는 게이트(10)가 설치되어 있다. 이 게이트(10)는 유체실린더 등의 액추에이터(12)의 로드에 부착되어 있으므로, 상단에지(11)를 막아 광경화성 수지액조로부터의 오버플로를 저지하는 위치(제2도 참조)와, 상단에지(11)로부터 상승하여 광경화성 수지액조로부터의 오버플로를 허용하는 위치(제3도 참조) 사이를 왕복 이동한다. 이들 게이트(10), 액추에이터(12)가 본 발명의 뱅크수단을 구성한다.

이 액추에이터(12)의 작동은 제어수단(6)으로부터의 지령신호에 의해 제어되며, 구체적으로는 엘리베이터(8)를 하강시킬 때에, 게이트(10)를 닫아서 오버플로를 저지하고, 그 후 엘리베이터(8)가 정규의 위치에 정지하면 게이트(10)를 열어서 오버플로를 허용하도록 되어 있다.

또한, 이 게이트(10)의 제어에 관련하여, 본 실시예에서는 게이트(10)를 닫아서 오버플로를 저지하고 있는 동안은, 순환펌프(14)도 정지하도록 제어수단(6)으로부터 순환펌프(14)의 제어장치에 지령신호를 출력하고, 게이트(10)를 열어서 오버플로를 허용할 때에는 다시 순환펌프(14)를 작동시키도록 제어수단(6)으로부터 순환펌프의 제어장치에 대해 지령신호를 출력한다. 본 실시예에 관한 제어수단(6)은 목적으로 하는 수지모델에 따라서, 미리 입력된 데이터에 의거하여, 엘리베이터(8)(승강수단)와 광주사수단(4)을 서로 관련지으면서, 또한 전술한 바와 같이 게이트(10)와도 관련지으면서 제어한다.

또한, 본 실시예에서는, 승강용 액추에이터(15)의 제어부, 광학계 컨트롤러 및 제어수단(6) 등의 정보처리장치는 각각 별체로 구성한 구체예로서 설명하고 있으나, 이것은 각각의 기능을 용이하게 이해하기 위해 기재한 것으로서, 전술한 각 기능을 구비하고 있는 한, 이들을 임의의 조합으로 조합하여 정보처리장치를 구성해도 되는 것은 물론이다.

다음에, 작용을 설명한다.

제4도는 본 실시예의 제어수단에 있어서의 처리수순을 나타낸 흐름도이다. 종래의 광학적 조형방법에서는, 하나의 등고단면에 있어서의 묘화(描畵)를 종료하여 엘리베이터를 하강시킬 경우에는, 오버플로하는 광경화성 수지액량은 그 경과에 맡기고 있었으나, 본 실시예에서는 엘리베이터를 하강할 때에는 게이트(10)를 닫아서 일시적으로 오버플로를 저지하는 동시에, 순환펌프(14)도 정지시켜서 광경화성 수지액조(1)의 액면(3)을 정지시킨 후, 게이트(10)를 개방함으로써, 실제로 오버플로해야 할 광경화성 수지액(2)만큼 오버플로시키도록 하고 있다.

하나의 등고단면에 있어서의 묘화는 먼저 광주사수단(4)에 의해 광경화성 수지액(2)을 경화시킬 수 있는 파장을 포함하는 광선(5)을 발생하고, 광경화성 수지액조(1)에 수용된 광경화성 수지액(2)에 대해 광선(5)을 주사시킨다. 이때, 엘리베이터(8)는 묘화하고자 하는 등고단면이 두께만큼 액면(3)으로부터 침지되어 있다.

하나의 등고단면에 있어서의 주사를 종료하면, 광선(5)이 조사됨으로써 생성되는 경화수지(7)를 엘리베이터(8)에 의해 하강시키고, 이와 같은 수순을 반복함으로써, 순차 주사경화층(7)을 적층 한다.

이 때, 제어수단(6)에서 광주사수단(4)으로부터 하나의 등고단면에 있어서의 묘화를 종료한 취지의 신호를 받으면, 승강용 액추에이터(15)에 대해 뒤이어 조형하고자 하는 등고단면의 두께만큼 하강시키는 신호를 출력한다. 이와 동시에, 제어수단(6)으로부터 액추에이터(12)에 대해 광경화성 수지액조(1)로부터 오버플로조 (13)로 넘쳐흐르는 광경화성 수지액(2)을 일시적으로 저지하는 신호를 출력하고, 또한 순환펌프(14)에 대하여도 정지신호를 출력한다(스텝 1).

이로써, 엘리베이터(8)는 하강을 개시하지만 (스텝 2), 본 실시예에서는 당해 엘리베이터의 하강동작을 조형하고자 하는 등고단면층이 두께이상의 깊이까지 일단 하강시킨다. 예를 들어, 조형하고자 하는 등고단면층의 두께가 10㎝이면 엘리베이터(8)가 액면(3)으로부터 10㎝이상 침지되는 깊이까지 하강시킨다. 그런 후, 다시 엘리베이터(8)를 등고단면층의 두께위치, 즉 조형하고자 하는 등고단면층의 두께만큼 액면(3)으로부터 침지되는 위치까지 상승시킨다.

이로써, 엘리베이터 상에 광경화성 수지액이 충분히 충만되므로, 광경화성 수지액의 점도가 높아도 표면장력 등이 작용함으로써, 엘리베이터상이 액면이 저하되는 것을 방지할 수 있다.

이 상태에서 소정의 시간이 경과할 때까지 각 장치의 동작을 정지한다(스텝 3). 이것은 엘리베이터(8)의 하강에 의한 액면의 상승이나 일렁거림을 감쇠시키기 위해서이다. 따라서, 그다지 장시간 방치할 필요는 없다.

다음에, 스텝 3에 의해 액면(3)의 상승 및 액면(3)의 일렁거림은 감쇠되므로, 제어수단(6)으로부터 액추에이터(12)에 대해 게이트(10)를 여는 신호를 출력하는 동시에, 이와 동시에 제어수단(6)으로부터 순환펌프(14)에 대해 광경화성 수지액조(1)와 오버플로조(13)와의 순환을 개시하는 취지의 신호를 출력한다(스텝 4).

이로써, 광경화성 수지액조(1)로부터 오버플로조(13)에 대해, 실제로 오버플로해야 할 양만큼 광경화성 수지액이 넘쳐흐르게 되며, 그 결과 다음이 등고단면에 있어서의 주사를 즉각 개시할 수 있다(스텝 5). 또한, 이들 주사를 개시할 때에 있어서의 액면(3)은 정규의 액면높이가 확보되어 있으며, 더욱이 일렁거림도 억제되어 있으므로, 조형되는 모델의 정밀도도 현저히 향상되게 된다.

끝으로, 모든 등고단면에 있어서의 묘화를 종료하면, 엘리베이터(8)를 상승키서 조형된 모델을 취출한다(스텝 6~7).

또한, 이상 설명한 각 실시예는 본 발명의 이해를 용이하게 하기 위해 기재된 것으로서, 이들의 발명을 한정하기 위해 기재된 것은 아니다. 따라서, 상기 각 실시예에 개시(開示)된 각 요소는 본 발명의 기술적 범위에 속하는 모든 설계변경이나 균등물도 포함하는 취지이다.

예를 들면, 스텝 1에 있어서의 게이트(10)는 완전히 폐쇄하지 않아도 된다. 즉, 광경화성 수지액조(1)의 상단에지(11)와 게이트(10)와의 사이에 간극이 생기도록 폐쇄하면, 광경화성 수지액의 오버플로가 적당하게 되므로, 스텝 3에 있어서 순환펌프(14)를 정지할 필요가 없어진다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에서는 하나의 등고단면에 있어서의 주사경화층의 형성을 종료하여 엘리베이터를 뒤이어 조형하고자 하는 등고단면의 두께만큼 하강시키는데 있어서, 엘리베이터의 하강시에는 뱅크수단을 사용하여 일시적으로 오버플로를 저지하여 광경화성 수지액의 액면을 정지시킨 후, 뱅크수단을 개방함으로써, 실제로 오버플로해야 할 광경화성 수지액만큼 오버플로시키도록 하고 있으므로, 광경화성 수지액조에 수용된 광경화성 수지액의 액면위치를 신속하게 정 위치에 귀환시킴으로써, 조형시간의 단축과 조형정밀도의 향상을 도모할 수 있다.

Claims (6)

1. 광경화성 수지액이 수용되는 광경화성 수지액조와 상기 광경화성 수지액조내에 엘리베이터를 구비하며, 상기 광경화성 수지액조에 연결되고 상기 광경화성 수지액조로부터 넘쳐흐른 광경화성 수지액을 수용하는 오버플로(overflow)조가 설치된 광학적 조형장치로부터 입체수지모델을 얻는 광학적 조형방법에 있어서, 상기 광경화성 수지액조에 수용된 광경화성 수지액의 표면에 광선을 주사하여 상기 광경화성 수지액의 표면과 상기 엘리베이터 사이의 수지액으로부터 하나의 등고단면층(等高斷面層)을 경화시키는 단계; 상기 하나의 등고단면층을 조형한 후, 상기 광경화성 수지액조로부터 오버플로조로의 광경화성 수지액의 오버플로를 일시적으로 저지하는 단계; 상기 엘리베이터를 하강시키는 단계; 상기 광경화성 수지액조로부터 오버플로조로의 광경화성 수지액의 오버플로저지를 해제하는 단계; 상기 오버플로의 저지를 해제한 후, 상기 경화된 등고단면층 상에 다음 등고단면층의 조형을 행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학적 조형방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 엘리베이터의 하강 동작은, 조형하고자 하는 등고단면층의 두께이상의 깊이까지 엘리베이터를 하강시키는 단계; 및 상기 등고단면층의 두께위치까지 엘리베이터를 상승시키는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광학적 조형방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 광경화성 수지액의 오버플로를 일시적으로 저지할 때에, 상기 광경화성 수지액조와 오버플로조와의 순환을 정지하는 것을 특징으로 하는 광학적 조형방법.
4. 광경화성 수지액을 넣은 광경화성 수지액조와, 상기 광경화성 수지액조로부터 넘쳐흐른 광경화성 수지액을 수용하는 오버플로조와, 상기 광경화성 수지액을 경화시킬 수 있는 파장을 포함하는 광선을 발생하고, 이 광선을 주사시키는 광주사수단과, 상기 광경화성 수지액의 표면에 광선이 조사(照射)됨으로써 생성되는 경화수지를 승강시키는 승강수단과, 상기 광경화성 수지액조로부터 상기 오버플로조로 넘쳐흐르는 광경화성 수지액을 저지 및 해제하는 뱅크수단과, 상기 뱅크수단에 의한 광경화성 수지액의 오버플로의 저지 및 해제를 제어하는 제어수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 광학적 조형장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 제어수단은 상기 승강수단을 하강시키는데 있어서, 상기 광경화성 수지액조로부터 오버플로조로 넘쳐흐르는 광경화성 수지액의 오버플로를 상기 뱅크수단으로 일시적으로 저지하고, 상기 오버플로의 저지를 상기 뱅크수단에 의해 해제한 후, 다음의 등고단면층의 조형을 행하도록, 상기 승강수단과 상기 뱅크수단을 제어하는 것을 특징으로 하는 광학적 조형장치.
6. 제5항에 있어서, 상기 광경화성 수지액조로부터 상기 오버플로조로 넘쳐흐른 상기 광경화성 수지액을 상기 광경화성 수지액조로 귀환시키는 순환수단을 가지며, 상기 제어수단은 상기 뱅크수단에 의해 상기 광경화성 수지액의 오버플로를 저지할 때에, 상기 순환수단을 정지하는 것을 특징으로 하는 광학적 조형장치.