KR100308894B1 - 광학적조형방법 - Google Patents

Abstract

윤곽선으로 에워싸인 폐영역(閉領域)을 고정밀도로 조형한다.

광경화성 수지액(1)면상에 광선 LB 을 주사하고, 경화된 주사경화층(51)을 순차 적층하여 입체수지모델 W을 얻는 광학적 조형방법 및 광학적 조형장치로서, 등고단면층(等高斷面層)의 조형영역을 형성함에 있어서, 조형영역의 윤곽선 OL에 따라서 미리 정해진 거리 r1만큼 내측에서 광선을 주사하여 경화시킨다. 또, 윤곽선 OL의 미리 정해진 거리 r2 만큼 내측의 조형영역을 광선을 라스터 주사하여 경화시킨다.

Description

광학적 조형방법

본 발명은, 예를 들면 자외선 경화성 수지 등의 광경화성 수지에 광선을 주사(走査)하여 조사(照射)함으로써 원하는 수지모델을 조형하는 광학적 조형(造形) 방법 및 광학적 조형장치에 관한 것이며, 특히 윤곽선으로 에워싸인 폐영역(閉領域)을 고정밀도로 조형하는 광학적 조형방법 및 광학적 조형장치에 관한 것이다.

예를 들면, 자외선경화성 수지액을 수용한 통의 표면에 대하여 자외선레이저를 온/오프하면서 주사하고 이로써 경화된 주사경화층을 순차 적층함으로써, 원하는 수지모델을 조형하는 것이 시도되고 있다. 이러한 수지모델은 예를 들면 제품의 마스터모델로서 이용되므로, 조형하는데 있어서는 조형정밀도, 층간접착성 및 조형효율 등을 높일 필요가 있다.

종래의 광학적 조형방법은 자외선레이저로부터 자외선을 발생시켜서, 갈바노미러 및 셔터 등을 가진 광학계에 의해 자외선레이저의 온/오프와 광선의 주사방향을 제어하면서, 자외선경화성 수지액을 수용한 통의 표면에 대하여 조사한다. 통내에는 자외선레이저를 차단하는 동시에 승강 가능한 엘리베이터가 설치되어 있으며,수지액 표면과 엘리베이터와의 사이에 개재하는 수지액이 자외선 레이저에 의해 경화하도록 되어 있다.

그리고, 조형공정의 제1 단계에 있어서는 엘리베이터를 상승시켜 두고, 수지액 표면과 엘리베이터와의 사이에 개재하는 수지액을 자외선 레이저에 의해 경화시켜서 제1 층째의 주사경화층을 형성한 후, 엘리베이터를 1층분 만큼 하강시켜서, 제1 층째와 같은 수순으로 제2 층째의 주사경화층을 제1 층째의 주사경화층 상에 형성한다. 이하 동일하게 하여, 순차 주사경화층을 적층(이하, 퇴적이라고도 함) 하고, 최종 층째의 주사경화층의 형성이 종료되면 엘리베이터를 상승시켜서, 수지액으로부터 모델을 꺼낸 후, 또한 최종적인 경화를 행하기 위해 도 10에 나타낸 바와 같이, 자외선램프(50) 등을 사용하여 모델 W 전체에 대하여 자외선을 장시간 조사한다.

이하, 본 명세서에 있어서는 전술한 엘리베이터의 동일이동 피치 내에 있어서의 평면을 「등고단면(等高斷面)」이라고 칭하며, 이 하나의 등고단면에는 목적으로 하는 모델 W의 입체형상에 따라서 수지액을 경화시키는 영역과 수지액을 경화시키지 않는 영역이 존재하게 된다.

그리고 자외선 레이저 발진기로부터 발생하는 자외선빔은 광학계에 의해 주사방향에 따라서 주사되고, 이 때 수지액을 경화시키는 영역에서는 자외선 레이저가 온(실제로는 셔터 AOM이 개), 수지액을 경화시키지 않는 영역에서는 자외선 레이저가 오프(실제로는 셔터 AOM이 폐)로 된다. 하나의 주사선의 주사가 종료되면, 광학계를 제어하여 주사피치분만큼 위상(位相)시키고, 다시 주사방향에 따라서 같은 주사가 행해진다.

그리고, 자외선빔이 수지액내에 조사되면, 수지액에 의해 광 에너지가 서서히 감소하므로, 미시적(微視的)으로는 선단이 예리한 조사영역(즉, 주사경화층)을 형성하게 된다.

이와 같이 하여, 등고단면의 주사경화층이 형성되며, 주사경화층을 순차 적층하는데 있어서는, 상층의 주사경화층을 형성할 때에, 자외선빔을 하층에도 조사할 수 있는 광선강도, 즉 그 등고단면에 있어서의 경화깊이를 적층두께보다 크게 제어하여, 각 층간의 접착성을 높이도록 하고 있다.

그런데, 하나의 등고단면에 있어서의 주사경화층의 형상이 도 11에 나타낸 바와 같은 윤곽선으로 에워싸인 폐영역인 경우, 종래의 조형방법에서는 먼저 도 11에 나타낸 윤곽선 OL을 인식한 후에, 도 12에 나타낸 바와 같이 점 P_o을 시점으로 하여 윤곽선의 어떤 하나의 에지에 따라서 평행으로 주사하고, 이 주사선의 종점 P₁까지 주사하면, 다음에 광학계를 제어하여 주사피치분만큼 위상시키고, 다시 시점 P₂로부터 다음 주사선에 따라서 같은 주사를 행하도록 하고 있었다.

이와 같은 주사방법은 라스터 주사라고 하는데, 이러한 라스터 주사를 이용한 종래의 광학적 조형방법에서는, 자외선 빔은 미시적으로는 스포트형의 광선이므로, 주사선의 시점과 종점에 있어서의 경화영역, 즉 도 12에 나타낸 에지 OL₂, OL₃에 있어서는 윤곽선에 따른 형상으로 되지 않으므로, 고정밀도의 모델을 조형하는경우에는 문제가 있었다.

그러므로, 입체모델을 고정밀도로 조형하는 경우에는 자외선빔의 스포트경을 작게 하고, 또한 주사피치를 작게 할 필요가 발생하여, 조형시간이 길어지거나, 또는 시점과 종점에 있어서의 위치제어가 보다 엄격해진다는 문제가 있었다.

본 발명은 이와 같은 종래 기술의 문제점을 감안하여 이루어진 것으로서, 윤곽선으로 에워싸인 폐영역을 고정밀도로 조형하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 본 발명의 광학적 조형장치의 기본구성을 나타낸 블록도.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 관한 조형방법의 제1 공정을 나타낸 평면도.

도 3은 도 2와 같이 제2 공정을 나타낸 평면도.

도 4는 도 2 및 도 3과 같이 제3 공정을 나타낸 평면도.

도 5는 이 실시예의 제어수단에 있어서의 처리수순을 나타낸 플로차트.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 관한 조형방법의 제1 공정을 나타낸 평면도.

도 7은 도 6과 같이 제2 공정을 나타낸 평면도.

도 8은 도 6 및 도 7과 같이 제3 공정을 나타낸 평면도.

도 9는 도 6∼도 8과 같이 제4 공정을 나타낸 평면도.

도 10은 종래의 광학적 조형방법으로서 주사경화층을 적층한 후 최종의 경화를 행하는 공정을 나타낸 측면도.

도 11은 종래의 광학적 조형방법의 제1 공정을 나타낸 평면도.

도 12는 도 11과 같이 제2 공정을 나타낸 평면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 광경화성수지액, 2 : 광경화성수지액통, 3 : 광주사수단, 3a : 레이저발진기, 3b : 광학계, 3c : 광학계 콘트롤러, 4 : 승강수단, 4a : 엘리베이터, 4b : 승강기, 5 : 제어수단, 5a : 일반제어부, 5b :입체조형 정보기억부, 5c : 주사경화층정보추출부, 5d : 윤곽선검출부, 5e : 윤곽경화정보추출부, 5f : 내역정보추출부, 6 : 주사경화충, LB : 광선, T : 적층두께.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 광학적 조형방법은, 광경화성수지액통에 넣어진 광경화성수지액을 경화시키기에 적절한 파장을 포함하는 광선을 발생시키고 이 광선을 주사시키는 광주사과정과, 광경화성수지액의 표면에 광선이 조사됨으로써 생성되는 경화수지를 승강시키는 승강과정과, 광주사과정과 승강과정을 제어하는 제어과정을 가지는 광학적 조형방법에 있어서, 이 제어과정은, 입체 조형하는 적어도 일부의 입체조형정보를 기억하는 입체조형정보기억단계와, 승강과정을 동작시키지 않는 상태에서 광선을 주사조사하여 형성되는 주사경화층에 관한 정보를 입체조형정보기억단계에 의해 기억된 입체정보 중에서 추출하는 주사경화층정보추출단계와, 주사경화층정보추출단계에서 얻어지는 주사경화층정보에 기초하여 주사경화층의 윤곽선 위치를 검출하는 윤곽선검출단계와, 윤곽선검출단계에서 얻어지는 윤곽선 위치에 대해 미리 결정된 거리(r1)만큼 내측 위치를 궤적정보로서 연산하는 윤곽경화정보추출단계와, 윤곽선검출단계에서 얻어지는 윤곽선 위치에 대해 미리 결정된 거리(r2)만큼 내측의 폐영역을 추출하는 내역정보추출단계를 가지고,주사경화층의 광선 주사를 윤곽경화정보추출단계의 추출결과에 따른 주사와 내역정보추출단계의 추출결과에 따른 주사로 나누어 행하는 것을 특징으로 하고 있다.

그리고, 이 거리(r1) 및 거리(r2)는 r1 < r2인 것을 특징으로 하고 있으며, 윤곽경화정보추출단계의 추출결과에 따른 주사는 벡터 주사이며, 내역정보추출단계의 추출결과에 따른 주사는 라스터 주사인 것을 특징으로 하고 있다.

본 발명에서는 광선을 주사하여 광경화성 수지를 경화시킴에 있어서, 윤곽선 정보의 추출결과에 의거한 주사와, 윤곽선의 내역정보의 추출결과에 의거한 주사로 나누어서 행하는 것을 특징으로 하고 있으며, 특히 윤곽선에 따른 벡터주사를 행하는 동시에 윤곽선의 내역은 라스터 주사로 하고 있다.

이들 벡터 주사와 라스터 주사와의 시간적 선후는 아무래도 좋기만, 벡터 주사에 있어서는 윤곽선으로부터 미리 정해진 거리(r1)만큼 내측에서 주사하고, 또 라스터 주사에 있어서도 윤곽선의 미리 정해진 거리(r2)만큼 내측에서 주사하는 것이 바람직하다고 할 수 있다.

즉, 광주사수단에 의해 광경화성 수지액을 경화시키는데 적당한 파장을 가진 광선을 발생하고, 광경화성 수지액통에 수용된 광경화성 수지액에 대하여 광선을 주사시킨다. 하나의 등고단면에 있어서의 주사를 종료하면, 광선이 조사됨으로써 생성되는 경화수지를 승강수단에 의해 승강시키고, 이와 같은 수순을 반복함으로써, 순차 주사경화층을 적층한다.

이 때, 먼저 최초에, 입체 조형하는 최소한 일부의 입체조형정보를 기억하고 있는 입체조형정보기억부로부터, 승강수단을 동작시키지 않은 상태에서 광선을 주사조사하여 형성되는 주사경화층에 관한 정보를 주사경화층정보추출부에 의해 추출한다.

이어서, 이 주사경화층정보추출부로부터 얻어지는 주사경화층정보에 의거하여, 윤곽선검출부에 의해 주사경화층의 윤곽선 위치를 검출한 후, 이 윤곽선검출부로부터 얻어지는 윤곽선 위치에 대하여 미리 정해진 거리(r1)만큼 내측의 위치를 궤적정보로 하여 윤곽경화정보추출부에서 연산한다.

이 궤적정보는 광주사수단에 출력되고, 전술한 윤곽선에 따른 벡터주사가 실행되게 되므로, 광선의 스포트경이나 주사피치를 작게 하지 않아도 윤곽선 근방의 조형정밀도가 매우 향상된다.

한편, 내역정보추출부에서는 윤곽선검출부로부터 얻어지는 윤곽선위치에 대하여, 미리 정해진 거리(r2)만큼 내측의 폐쇄된 영역에 관한 정보를 추출한다. 그리고, 이 정보는 광주사수단에 출력되고, 그 결과 윤곽선으로 에워싸인 폐영역 내의 라스터주사가 실행되게 된다.

특히, r1 < r2 로 설정함으로써, 윤곽선에 따른 벡터주사에 의한 주사경화층과 라스터 주사에 의한 주사경화층과의 중첩영역이 작아지므로, 광경화성 수지액이 경화될 때의 수축율이 균일하게 되고, 얻어지는 모델의 변형을 억제하는 것이 가능하게 된다.

다음에, 본 발명의 일 실시예에 대하여 도면에 따라서 설명한다.

먼저 최초에, 도 1을 참조하면서 본 발명의 일 실시예에 관한 광학적 조형장치의 구성에 대하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 광학적 조형장치의 기본구성을 나타낸 블록도이다.

본 실시예의 광학적 조형장치는 광경화성 수지액통(2)을 가지고 있으며, 이 통 내에 수용되는 광경화성 수지액(1)은 광을 조사(照射)함으로써 부가중합(付加重合)을 일으켜 경화되는 재료이다. 예를 들면, 스티렌, 메타크릴산 메틸, 아세트산 비닐 등의 비닐단량체는 광조사에 의해 광중합의 개시제가 존재하지 않아도, 또는 자외선을 흡수하는 증감제나 색소의 존재하에서 중합을 일으킨다.

단, 본 발명에서 사용되는 광경화성 수지액(1)의 종류는 특히 한정되지 않으며, 미경화에서는 액체상태이고, 경화함으로써 고화(固化)되는 수지이면 된다. 또, 조사하는 광 LB 에 대하여도 특히 한정되지 않으며, 자외선 외에도 사용되는 광경화성 수지(1)에 따른 광을 선택하면 된다.

광경화성 수지액통(2) 내에는 광선을 차단하는 동시에 경화된 수지를 재치하는 대좌(臺座)를 가진 엘리베이터(4a)가 설치되어 있으며, 이 엘리베이터(4a)는 승강기(4b)에 의해 광경화성 수지액통(2)내를 승강 가능하게 되어 있다. 승강기(4b)는 기계적으로 엘리베이터(4a)를 승강시기는 기능과, 이 승강동작의 제어를 관장하는 제어기능을 구비하고 있다. 승강기(4b)에 대한 지령신호는 제어수단(5)의 일반 제어부(5a)로부터 부여되며, 광주사수단(3)으로의, 또는 광주사수단(3)으로부터의 정보에 의거하여 일반제어부(5a)는 승강기(4b)에 지령신호를 출력한다.

예를 들면 하나의 등고단면(等高斷面)에 있어서의 주사가 종료되었다는 것을 광주사수단(3)으로부터 검지하면, 다음의 등고단면의 주사로 이행하기 위해 일반제어부(5a)로부터 승강기(4b)에 대하여 지령신호를 출력하고 이로써 승강기(4b)는 엘리베이터(4a)를 소정의 피치(즉, 이 피치가 그 등고단면에 있어서의 적층두께 T로 됨)만큼 하강시킨다.

한편, 본 실시예에 관한 광주사수단(3)은 자외선 레이저 등의 광선을 발생시키는 레이저발진기(3a)와, 이 레이저발진기(3a)에서 발생한 광선을 광경화성 수지액의 표면에 대하여 소정의 궤적에 따라서 주사시키기 위한 광학계(3b)와, 이 광학계(3b)를 제어하기 위한 광학계 콘트롤러(3c)로 구성되어 있다. 광학계(3b)에는, 예를 들면 광선을 통과/차단하기 위한 셔터기(AOM)나 광선의 방향을 변동시키기 위한 전압인가기 및 갈바노미러 등이 배설되어 있으며, 광선의 온/오프, 광선강도의 변경, 광로의 변경, 광선의 주사속도의 제어 등을 행하는 기능을 가지고 있다. 그리고, 이 광학계(3b)에 대하여, 광학계 콘트롤러(3c)로부터는 미리 교시된 궤적에 따른 광주사조건에 관한 지령신호가 출력된다.

그리고, 본 발명에 있어서의 광주사수단(3)의 동작은 기본적으로는 일반제어부(5a)에 미리 입력된 기본궤적데이터에 의거하지만, 후출하는 입체조형정보기억부 (5b), 주사경화층정보추출부(5c), 윤곽선 검출부(5a), 윤곽경화정보추출부(5e), 내역정보추출부(5f)를 통해 광학계 콘트롤러(3c)에 지령신호가 출력되고, 세부(細部)의 광주사조건이 변경된다.

본 실시예에 관한 제어수단(5)은 목적으로 하는 수지모델에 따라서 미리 입력된 데이터에 의거하여, 승강수단(4)과 광주사수단(3)을 상호 관련지으면서 제어하는 일반제어부(5a)을 가지고 있다. 또, 일반제어부(5a) 이외에 입체조형정보기억부(5b), 주사경화층정보추출부(5c), 윤곽선검출부(5d), 윤곽경화정보추출부(5e),내역정보추출부(5f)가 배설되어 있다.

그리고, 본 실시예에서는 승강기(4b), 광학계 콘트롤러(3c) 및 제어수단(5)등의 정보처리장치는 각각 별체로 구성한 구체예로서 도 1에 나타냈으나, 이것은 각각의 기능을 용이하게 이해하기 위해 기재한 것으로서, 전술한 각 기능을 구비하고 있는 한, 이들을 임의로 조합하여 정보처리장치를 구성해도 되는 것은 물론이다.

다음에, 본 발명에 관한 입체조형정보기억부(5b), 주사경화층정보추출부 (5c), 윤곽선검출부(5d), 윤곽경화정보추출부(5e), 내역정보추출부(5f)에 있어서의 각 처리수단에 대하여 설명하는데, 이 처리수순의 기본적 사고방법의 이해를 용이하게 하기 위해, 제11도에 나타낸 바와 같이 어떤 하나의 등고단면내에 있어서 윤곽선으로 에워싸인 조형영역을 조형하는 구체예에 대하여 설명한다.

먼저, 입체조형정보기억부(5b)는 조형할 모델 W의 입체형상에 관한 정보가 격납된 메모리이며, 모델 W의 입체형상에 관한 모든 정보 또는 최소한 조형영역이 윤곽선으로 에워싸이는 모든 등고단면의 입체형상에 관한 정보가 기억되어 있다.

주사경화층정보추출부(5c)에서는 입체조형정보기억부(5b)에 기재되어 있는 입체정보 중 어떤 하나의 등고단면에 있어서의 조형영역인 주사경화층에 관한 정보만을 추출한다. 즉, 일반제어부(5a)에서는 하나의 등고단면에 있어서의 경화영역과 비경화영역을 식별하고 이로써 광학계에 있어서의 광의 온/오프를 제어하지만 주사경화층정보추출부(5c)에서는 경화영역에 관한 정보만을 선택하여 독출하고 이것을 다음의 조형방법의 기초정보로 한다.

윤곽선검출부(5d)는 주사경화정보추출부(5c)에서 추출된 경화영역만의 정보를 입력하고, 이 정보에 의거하여 동일 등고단면에 있어서의 경화영역의 윤곽선 OL을 인식한다.

윤곽경화정보추출부(5e)는 윤곽선검출부(5d)에서 검출된 본래의 윤곽선 OL 이외에, 도 2에 나타낸 바와 같이, 이 본래의 윤곽선 OL로부터 폐영역(閉領域)의 내측에 거리 r1만큼 떨어진 다른 윤곽선 OL_A을 연산하여 구한다. 이 다른 윤곽선 OL_A이 후술하는 윤곽선에 따른 벡터주사의 중심선을 구성하게 된다. 그러므로, 거리 r1는 자외선 빔 LB의 반경(엄밀하게는 자외선 빔에 의한 경화원(硬化圓)의 반경)과 동등하게 설정하는 것이 바람직하다.

또한, 내역정보추출부(5f)에서는 윤곽선검출부(5d)에서 검출된 본래의 윤곽선 OL 및 윤곽경화정보추출부(5e)에서 구해진 다른 윤곽선 OL_A이외에, 도 2에 나타낸 바와 같이, 본래의 윤곽선 OL로부터 폐영역의 내측에 거리 r2만큼 떨어진 또 다른 윤곽선 OL_B을 연산하여 구한다. 또 다른 윤곽선 OL_B이 후술하는 폐영역에 있어서의 라스터 주사의 시점, 종점 또는 중심선을 구성하게 된다. 따라서, 이 거리 r2는 자외선 빔 LB의 반경(엄밀하게는 자외선빔에 의한 경화원의 반경)과 동등한 거리만큼, 전술한 다른 윤곽선 OL_A으로부터 보다 내측에 설정하는 것이 바람직하다.

그리고, 윤곽경화정보추출부(5e)에서 구해진 윤곽선 정보는 광학계 콘트롤러(3c)에 출력되지만, 이 정보에 의거한 광 LB의 주사는 윤곽선에 따르는 벡터주사로 하고 있다. 즉, 도 3에 나타낸 바와 같이, 시점·종점위치 및 주사방향에대하여는 전혀 한정되지 않지만, 윤곽선에 따르는 주사로 하고 있다.

한편, 내역정보추출부(5f)에서 구해진 폐영역에 관한 정보도 광학계 콘트롤러(3c)에 출력되지만, 이 정보에 의거한 광 LB의 주사는 어떤 하나의 윤곽선에 따르는 동일방향의 주사(단일방향주사와 왕복주사의 양자를 포함하는 의미), 이른바 라스터 주사로 하고 있다.

다음에, 작용에 대하여 설명한다.

도 2 ∼ 도 4는 본 실시예에 관한 조형방법을 나타낸 평면도, 도 5는 이 실시예의 제어수단에 있어서의 처리수순을 나타낸 플로차트이다.

종래의 광학적 조형방법에서는 도 12에 나타낸 바와 같이, 폐영역의 전체를 라스터 주사하고 있었지만, 본 실시예에서는 윤곽선을 벡터주사로 하고, 윤곽선의 내역을 라스터 주사로 하고 있다. 특히, 도 2∼도 4에 나타낸 실시예에서는 벡터주사의 중심선을 본래의 윤곽선 OL보다 내측에 거리 r1만큼 오프세트한 다른 윤곽선 OL_A으로 하고 있다. 이에 더하여, 라스터 주사하는 시점과 종점을 본래의 윤곽선 OL 보다 내측에 거리 r2만큼 오프세트하고 있다.

먼저, 광주사수단(3a),(3b),(3c)에 의해 광경하성 수지액(1)을 경화시키는데 적당한 파장을 포하하는 광선 LB을 발생하고, 광경화성 수지액통(2)에 수용된 광경화성 수지액(1)에 대하여 광선 LB을 주사시킨다. 하나의 등고단면에 있어서의 주사를 종료하면 광선 LB이 조사됨으로써 생성되는 경화수지(51)를 승강수단(4a),(4b)에 의해 승강시키고, 이와 같은 수순을 반복함으로써 순차 주사경화층(51)을 적층한다.

이 때, 먼저 최초에 입체조형할 최소한 일부의 입체조형정보를 기억하고 있는 입체조형정보기억부(5b)로부터, 엘리베이터(4a)를 동작시키지 않는 상태에서 광선 LB을 주사 조사함으로써 형성되는 주사경화층(51)에 관한 정보를 주사경화층정보추출부(5c)에 의해 추출한다. 동시에, 오프세트량 r1, r2를 입력한다(단계 1,2).

이어서, 이 주사경화층 정보추출부(5c)로부터 얻어지는 주사경화층 정보에 의거하여, 윤곽선 검출부(5c)에 의해 주사경화층(51)의 윤곽선 위치 OL를 검출한후, 이 윤곽선검출부(5d)로부터 얻어지는 윤곽선 위치 OL에 대하여, 미리 정해진 거리 r1만큼 내측의 위치 OL_A를 궤적정보로 하여 윤곽경화정보추출부(5e)에서 연산한다(단계 3, 도 2).

이 궤적정보는 광학계 콘트롤러(3c)에 출력되고(단계 6), 전술한 윤곽선에 따른 벡터주사가 실행되게 되므로(단계7, 도 3), 광선의 스포트경이나 주사피치를 작게 하지 않아도 윤곽선 근방의 조형정밀도가 매우 향상된다.

한편, 내역정보추출부(5f)에서는 윤곽선검출부(5d)로부터 얻어지는 윤곽선 위치 OL에 대하여, 미리 정해진 거리 r2만큼 내측의 폐쇄된 영역에 관한 정보를 추출한다(단계 4, 도 2). 그리고, 이 정보는 광학계 콘트롤러(3c)에 출력되고(단계 8). 그 결과 윤곽선으로 에워싸인 폐영역내의 라스터 주사가 실행되게 된다(단계 9, 도 4).

특히, r1 < r2로 설정함으로서 윤곽선에 따른 벡터주사에 의한 주사경화층과 라스터 주사에 의한 주사경화층과의 중첩영역이 작아지므로, 광경화성 수지액이 경화될 때의 수축율이 균일하게 되어, 얻어지는 모델의 변형을 억제하는 것이 가능하게 된다.

본 발명은 전술한 실시예에만 한정되지 않고 여러가지로 개변(改變)하는 것이 가능하다.

예를 들면, 광조사에 의해 경화될 때의 체적수축율이 작은 광경화성 수지액에 대하여는 도 6∼도 9에 나타낸 광학적 조형방법과 같이, 윤곽선의 내역을 라스터 주사하는 경우에 오프세트를 생략하는 것도 가능하다. 도 6∼도 9는 본 발명의 다른 실시예에 관한 광학적 조형방법을 나타낸 평면도이다.

본 실시예의 경우에는 벡터 주사의 중심선을 본래의 윤곽선 OL보다 내측에 거리 r1만큼 오프세트한 다른 윤곽선 OL_A으로 하고, 라스터 주사하는 시점과 종점도 이 다른 윤곽선 OL_A을 이용하고 있다.

이 실시예에서는 먼저 최초에 입체 조형하는 최소한 일부의 입체조형정보를 기억하고 있는 입체조형정보기억부(5b)로부터, 엘리베이터(4a)를 동작시키지 않는 상태에서 광선 LB을 주사 조사함으로써 형성되는 주사경화층(51)에 관한 정보를 주사경화층정보추출부(5c)에 의해 추출하고, 동시에 오프세트량 r1을 입력한다(제6도 참조).

이어서, 이 주사경화층정보추출부(5c)로부터 얻어지는 주사경화층정보에 의거하여 윤곽선검출부(5d)에 의해 주사경화층(51)의 윤곽선 위치 OL를 검출한 후, 이 윤곽선검출부(5d)로부터 얻어지는 윤곽선 위치 OL에 대하여, 미리 정해진 거리 r1만큼 내측의 위치 OL_A를 궤적정보로 하여 윤곽경화정보추출부(5e)에서 연산한다(도 7 참조).

이 궤적정보는 광학계 콘트롤러(3c)에 출력되고, 전술한 제1 실시예와 같은 수순으로 윤곽선에 따른 벡터주사가 실행되게 되므로(도 8 참조), 광선의 스포트경이나 주사피치를 작게 하지 않아도 윤곽선 근방의 조형정밀도가 매우 향상된다.

한편, 내역정보에 대하여도 윤곽경화정보추출부(5e)로부터 얻어지는 궤적정보를 그대로 이용하여, 윤곽선으로 에워싸인 폐영역 내의 라스터 주사를 실행한다(도 9 참조). 이 경우, 윤곽선에 따른 벡터 주사에 의해 경화되는 주사경화층과 라스터 주사에 의한 주사경화층이 일부에 있어서 중첩되지만, 광수축율이 작은 경우에는 경화에 의한 모델의 변형도 문제로 되지 않으므로, 윤곽선의 연산에 요하는 시간을 단축할 수 있다는 이점이 있다.

그리고, 이상 설명한 각 실시예는 본 발명의 이해를 용이하게 하기 위해 기재한 것이며, 이들 발명을 한정하기 위해 기재한 것은 아니다. 따라서, 상기 각 실시예에 개시된 각 요소는 본 발명의 기술적 범위에 속하는 모든 설계변경이나 균등물도 포함하는 취지이다.

예를 들면, 윤곽선으로부터의 오프세트량 r1, r2의 값은 전술한 실시예만에 전혀 한정되지 않고, 또 오프세트하는 윤곽선에 대하여 부위에 따라서 오프세트량을 변화시키는 것도 가능하다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에서는 등고단면층의 조형영역을 형성함에 있어서, 조형영역의 윤곽선에 따라서 광선을 주사하여 경화시키는 동시에, 광선을라스터 주사하여 윤곽선의 내부의 조형영역을 경화시키도록 구성하고 있으므로, 조형되는 폐영역의 끝에지가 모두 광선의 주사방향에 따르게 된다. 따라서, 동일 등고단면에 있어서의 조형정밀도를 높일 수 있다.

또, 등고단면층의 조형영역을 형성함에 있어서, 조형영역의 윤곽선에 따라서 미리 정해진 거리(r1)만큼 내측에서 광선을 주사하여 경화시키는 동시에, 윤곽선의 미리 정해진 거리(r2)만큼 내측의 조형영역을 광선을 라스터 주사하여 경화시키면, 중복하여 경화되는 영역을 억제할 수 있고, 그 결과 경화수축에 의한 모델의 변형을 방지할 수 있다.

Claims (3)

1. 광경화성수지액통에 넣어진 광경화성수지액을 경화시키기에 적절한 파장을 포함하는 광선을 발생시키고 이 광선을 주사(走査)시키는 광주사과정과, 상기 광경화성수지액의 표면에 광선이 조사(照射)됨으로써 생성되는 경화수지를 승강시키는 승강과정과, 상기 광주사과정과 상기 승강과정을 제어하는 제어과정을 가지는 광학적 조형방법에 있어서,

   상기 제어과정은, 입체 조형하는 적어도 일부의 입체조형정보를 기억하는 입체조형정보기억단계와, 상기 승강과정을 동작시키지 않는 상태에서 상기 광선을 주사조사하여 형성되는 주사경화층에 관한 정보를 상기 입체조형정보기억단계에 의해 기억된 입체정보 중에서 추출하는 주사경화층정보추출단계와, 상기 주사경화층정보추출단계에서 얻어지는 주사경화층정보에 기초하여 주사경화층의 윤곽선 위치를 검출하는 윤곽선검출단계와, 상기 윤곽선검출단계에서 얻어지는 윤곽선 위치에 대해 미리 결정된 거리(r1)만큼 내측 위치를 궤적정보로서 연산하는 윤곽경화정보추출단계와, 상기 윤곽선검출단계에서 얻어지는 윤곽선 위치에 대해 미리 결정된 거리 (r2)만큼 내측의 폐영역을 추출하는 내역정보추출단계를 가지고,

   상기 주사경화층의 광선 주사를, 윤곽경화정보추출단계의 추출결과에 따른 주사와 상기 내역정보추출단계의 추출결과에 따른 주사로 나누어 행하는 것을 특징으로 하는 광학적 조형방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 거리(r1) 및 거리(r2)는 r1 < r2인 것을 특징으로 하는 광학적 조형방법.
3. 제1항에 있어서,

   상기 윤곽경화정보추출단계의 추출결과에 따른 주사는 벡터 주사이며, 상기 내역정보추출단계의 추출결과에 따른 주사는 라스터 주사인 것을 특징으로 하는 광학적 조형방법.