KR100921939B1 - Stereolithography Device Using Laser Pick-UP Unit and Method for Forming Structure Using the Device - Google Patents

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Abstract

본 발명에 의한 광조형 장치는, 용기에 수용되어 있는 광 경화성 수지에 레이저를 주사하여 구조물을 성형하는 광조형 장치로서,An optical shaping device according to the present invention is an optical shaping device for forming a structure by scanning a laser to a photocurable resin contained in a container,

상기 광 경화성 수지에 주사하는 레이저를 생성하는 레이저 다이오드와, 반사되는 레이저를 검출하는 광 검출기와, 상기 광 경화성 수지에 대한 레이저의 초점을 맺는 초점 렌즈를 포함하는 광 픽업 유니트와,An optical pickup unit including a laser diode for generating a laser to scan the photocurable resin, a photodetector for detecting the reflected laser, and a focus lens for focusing the laser on the photocurable resin;

상기 광 픽업 유니트를 제1 축 및 제2 축으로 이동 가능하게 지지하는 제1 스테이지와,A first stage for movably supporting the optical pickup unit on a first axis and a second axis;

상기 광 경화성 수지 내에 배치되어 그 상부에 위치하는 광 경화성 수지가 상기 레이저의 주사에 의해 성형 될 수 있도록 하는 성형 보조 부재와,A molding auxiliary member disposed in the photocurable resin and configured to allow the photocurable resin to be formed by scanning the laser;

상기 성형 보조 부재를 제3 축으로 이동 가능하게 지지하는 제2 스테이지를 포함한다.And a second stage for movably supporting the shaping auxiliary member in a third axis.

광조형, 광 픽업 유니트, 구조물, 광 경화성 수지 Optical molding, optical pickup unit, structure, photocurable resin

Description

광 픽업 유니트를 이용한 광조형 장치 및 그 장치를 이용하여 구조물을 형성하는 방법{Stereolithography Device Using Laser Pick-UP Unit and Method for Forming Structure Using the Device}Optical modeling apparatus using optical pickup unit and method for forming structure using the apparatus {Sterolithography Device Using Laser Pick-UP Unit and Method for Forming Structure Using the Device}

본 발명은 광 픽업 유니트를 이용한 광조형 장치 및 그 장치를 이용하여 구조물을 형성하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an optical shaping device using an optical pickup unit and a method of forming a structure using the device.

항공 산업에서부터 바이오 산업에 이르는 다양한 산업 분야에서 높은 세장비(aspect ratio)를 가지는 복잡한 3차원 형상의 마이크로 형상을 정밀하게 성형하는 기술에 대한 수요가 증가하고 있다. 미세한 구조물을 제작하는 데 가장 많이 이용되고 있는 기술은 반도체 제작 공정을 기반으로 하는 MEMS나 LIGA(Lithography Galvanoforming Abforming) 공정 등이 있다. 이러한 공정은 가공 정밀도가 우수하며 대량 생산에 효과적인 장점이 있지만 2차원 혹은 제한적인 3차원 구조물을 만들기에 적합한 기술이므로 복잡한 3차원 마이크로 구조물을 제작하는 데에는 한계가 있었다.There is an increasing demand for technology for precisely molding micro shapes of complex three-dimensional shapes with high aspect ratios in various industries, from the aviation industry to the bio industry. Most commonly used techniques for fabricating microstructures include MEMS and LIGA (Lithography Galvanoforming Abforming) processes based on semiconductor fabrication processes. This process has the advantages of excellent machining precision and effective for mass production, but it is a suitable technique for making two-dimensional or limited three-dimensional structures.

이러한 기존 공정의 한계를 극복하기 위해 개발된 광조형법(Stereolithography)는 복잡한 3차원 구조물을 제작하기 위하여 광조형 기술을 이용하는 공정이다. 이 기술은 액체 상태의 광 경화성 수지(photo resin)에 레이저를 조사하여 일정한 두께를 가지는 층을 미세하게 경화시키고, 이와 같은 층을 반복적으로 적층하여 3차원 구조물을 성형하는 기술이다.Stereolithography, developed to overcome the limitations of these existing processes, is a process that uses photoforming technology to fabricate complex three-dimensional structures. This technique is a technique of forming a three-dimensional structure by irradiating a laser to a liquid resin of the photoresist (curable resin) to finely cure a layer having a constant thickness, and by repeatedly laminating such layers.

종래의 광조형 장치는 아르곤 이온(Ar+), 헬륨 카드뮴(He-Cd) 레이저 등 고가의 레이저를 사용하기 때문에 장치를 구성하거나 유지 보수하는데에 많은 비용이 들어가는 문제점이 있다. 그리고 광원의 빛을 광 경화성 수지의 표면에 주사하기 위해서 복잡한 광학 시스템을 이용해야 하였으므로 전체 시스템의 크기가 증대하고, 이 시스템에 사용되는 광학 부품의 정렬에 많은 노력이 필요한 단점이 있었다.Conventional photo-fabrication devices use expensive lasers such as argon ions (Ar +) and helium cadmium (He-Cd) lasers, and thus have a problem in that they are expensive to construct or maintain the devices. In addition, since the complex optical system had to be used to scan the light of the light source onto the surface of the photocurable resin, the size of the entire system was increased, and much effort was required to align the optical components used in the system.

본 발명은 이러한 종래 기술의 문제점을 해결하여, 저렴하고 간단한 광조형 장치 및 그 장치를 이용하여 구조물을 성형하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to solve such problems of the prior art and to provide a cheap and simple optical shaping device and a method of forming a structure using the device.

본 발명에 의한 광조형 장치는, 용기에 수용되어 있는 광 경화성 수지에 레이저를 주사하여 구조물을 성형하는 광조형 장치로서,An optical shaping device according to the present invention is an optical shaping device for forming a structure by scanning a laser to a photocurable resin contained in a container,

상기 광 경화성 수지에 주사하는 레이저를 생성하는 레이저 다이오드와, 반사되는 레이저를 검출하는 광 검출기와, 상기 광 경화성 수지에 대한 레이저의 초점을 맺는 초점 렌즈를 포함하는 광 픽업 유니트와,An optical pickup unit including a laser diode for generating a laser to scan the photocurable resin, a photodetector for detecting the reflected laser, and a focus lens for focusing the laser on the photocurable resin;

상기 광 픽업 유니트를 제1 축 및 제2 축으로 이동 가능하게 지지하는 제1 스테이지와,A first stage for movably supporting the optical pickup unit on a first axis and a second axis;

상기 광 경화성 수지 내에 배치되어 그 상부에 위치하는 광 경화성 수지가 상기 레이저의 주사에 의해 성형 될 수 있도록 하는 성형 보조 부재와,A molding auxiliary member disposed in the photocurable resin and configured to allow the photocurable resin to be formed by scanning the laser;

상기 성형 보조 부재를 제3 축으로 이동 가능하게 지지하는 제2 스테이지를 포함한다.And a second stage for movably supporting the shaping auxiliary member in a third axis.

본 발명의 바람직한 실시예에 의한 광조형 장치는 광 경화성 수지에 대해서 배치가 자유로운 기준 반사 부재를 더 포함한다. 그리고 상기 광 픽업 유니트는, 레이저의 초점이 상기 기준 반사 부재의 표면에 위치하도록 조절하는 레이저 초점 조절부를 더 포함하는 것이 바람직하다.The optical shaping device according to the preferred embodiment of the present invention further includes a reference reflecting member freely disposed with respect to the photocurable resin. The optical pickup unit may further include a laser focus adjusting unit which adjusts the focus of the laser to be located on the surface of the reference reflecting member.

본 발명의 다른 형태에 의하면, 상기 광 픽업 유니트는, 상기 광 검출기에 의해 검출되는 레이저를 입력값으로 하여 레이저 파워를 피드백 제어하는 피드백 제어부를 더 포함한다.According to another aspect of the present invention, the optical pickup unit further includes a feedback control unit configured to feedback control the laser power by using the laser detected by the optical detector as an input value.

상기 레이저 다이오드는 청자색 레이저 다이오드인 것이 바람직하다. 청자색 레이저 다이오드라 함은 소위 블루 레이(Blu Ray)나 HD-DVD에서 사용하는 파장 405 nm 대의 레이저를 의미한다. 그러나 위 파장에 본 발명의 권리범위가 제한되는 것은 아니다.The laser diode is preferably a blue violet laser diode. Blue-violet laser diode refers to a laser having a wavelength of 405 nm used in so-called Blu Ray or HD-DVD. However, the scope of the present invention is not limited to the above wavelength.

상기 제1 축, 제2 축, 제3 축은 서로에 대해 수직을 이루는 것이 바람직하다.Preferably, the first axis, the second axis, and the third axis are perpendicular to each other.

본 발명에 의한 광조형 방법은,The optical shaping method according to the present invention,

컴퓨터 원용 설계 모델로부터 구조물의 단면 형상과 레이저 주사 경로를 생성하는 단계와,Generating a cross-sectional shape and a laser scan path of the structure from a computer-aided design model;

성형하고자 하는 구조물의 단면을 위한 초점 위치에 기준 반사 부재의 표면이 오도록 배치시키고 상기 기준 반사 부재의 표면에 레이저의 초점을 위치시키는 단계와,Placing the surface of the reference reflective member at a focal position for the cross section of the structure to be formed and positioning the focus of the laser on the surface of the reference reflective member;

제1 축 및 제2 축으로 구성되는 이송계에서 상기 생성된 주사 경로에 따라 광 픽업 유니트를 이동시키면서 레이저를 주사하여 단면 형상을 성형하는 단계와,Forming a cross-sectional shape by scanning a laser while moving the optical pickup unit along the generated scanning path in a transfer system composed of a first axis and a second axis;

상기 이송계에서의 단면 형상 성형이 완료되면 다음 단면 형상의 성형이 가 능하도록 제3 축을 따라서 상기 성형 보조 부재를 이동시키는 단계를 포함한다.Moving the forming auxiliary member along a third axis to enable forming of the next cross-sectional shape once the cross-sectional shape molding in the transfer system is completed.

본 발명에 의하면, 광 픽업 유니트를 사용함으로써, 고가의 레이저를 사용하지 않고, 더욱이 복잡한 정렬이 필요한 광학 시스템이 필요없는 광조형 장치 및 그러한 광조형 장치를 이용한 광조형 방법이 제공된다. 또한, 광조형 방법을 이용한 구조물 성형시에 레이저의 강도 및 초점 거리를 자유롭게 제어함으로써 더 정교하고 정밀한 구조물을 성형하는 것이 가능해 진다.According to the present invention, by using the optical pickup unit, there is provided an optical shaping device that does not use an expensive laser and furthermore does not require an optical system that requires complicated alignment, and an optical shaping method using such an optical shaping device. In addition, it is possible to form a more precise and precise structure by freely controlling the intensity and focal length of the laser when forming the structure using the optical shaping method.

이하에서는 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 양호한 실시예에 대해서 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1에는 본 발명에 의한 광조형 장치의 구성도가 도시되어 있다. 액체 상태의 광 경화성 수지(8)가 용기(7)에 수용되어 있으며, 이 광 경화성 수지(8)에 레이저를 주사하여 구조물을 성형한다. 광조형 장치는, 제1 스테이지(1)와, 제1 스테이지에 지지되어 있는 광 픽업 유니트(2)와, 제2 스테이지(3)와, 제2 스테이지(3)에 지지되어 있는 성형 보조 부재(4)와, 기준 반사 부재(6)를 포함한다.1 is a block diagram of a light shaping device according to the present invention. The photocurable resin 8 in a liquid state is housed in the container 7, and the photocurable resin 8 is scanned by laser to form a structure. The optical shaping device includes a molding auxiliary member supported by the first stage 1, the optical pickup unit 2 supported by the first stage, the second stage 3, and the second stage 3 ( 4) and a reference reflecting member 6.

제1 스테이지(1)는 제1 축과 제2 축을 따라서 이동 가능하다. 도 1의 예에서 제1 축은 x 축이고, 제2 축은 y축이다. 제1 축과 제2 축은 서로에 대해서 직각 을 이루지만, 반드시 직각을 이루어야 하는 것은 아니다. 제1 스테이지(1)가 제1 축 및 제2 축을 따라서 이동함에 따라서 제1 스테이지(1)에 지지되어 있는 광 픽업 유니트(2)도 제1 축 및 제2 축을 따라서 이동하게 된다. 광 픽업 유니트(2)는 도 2를 참조하여 후술하기로 한다.The first stage 1 is movable along the first axis and the second axis. In the example of FIG. 1, the first axis is the x axis and the second axis is the y axis. The first and second axes are at right angles to each other, but are not necessarily at right angles. As the first stage 1 moves along the first axis and the second axis, the optical pickup unit 2 supported by the first stage 1 also moves along the first axis and the second axis. The optical pickup unit 2 will be described later with reference to FIG.

제2 스테이지(3)는 제3 축을 따라서 이동 가능하다. 도 1의 예에서 제3 축은 제1 축 및 제2 축과 직각을 이루는 z 축이다. 그러나 제1 축, 제2 축 및 제3 축은 서로의 관계가 반드시 이러한 배향(orientation)을 가지는 축일 필요는 없다. 제2 스테이지(3)에는 성형 보조 부재(4)가 지지되어 있는데, 제2 스테이지(3)가 제3 축을 따라서 이동함에 따라 성형 보조 부재(4)도 제3 축을 따라서 이동하게 된다. 성형 보조 부재(4)의 위쪽에는 광 경화성 수지(8)가 배치되는데, 광 픽업 유니트(2)에서 주사된 레이저가 성형 보조 부재(4) 위쪽 영역의 광 경화성 수지(5) 부분을 경화시킨다.The second stage 3 is movable along the third axis. In the example of FIG. 1, the third axis is a z axis perpendicular to the first axis and the second axis. However, the first axis, the second axis, and the third axis do not necessarily have to be axes whose relationship with each other has such an orientation. The shaping auxiliary member 4 is supported on the second stage 3, but as the second stage 3 moves along the third axis, the shaping auxiliary member 4 also moves along the third axis. A photocurable resin 8 is disposed above the molding auxiliary member 4, and the laser scanned by the optical pickup unit 2 cures the portion of the photocurable resin 5 in the region above the molding auxiliary member 4.

기준 반사 부재(6)는 그 표면이 일반적으로 광 경화성 수지(8)의 표면과 동기화되도록 배치되는 것이 바람직하다. 그러나 성형의 형태에 따라서는 반드시 표면과 동기화되지 않아도 된다.The reference reflective member 6 is preferably arranged such that its surface is generally synchronized with the surface of the photocurable resin 8. However, depending on the shape of the molding it is not necessarily synchronized with the surface.

도 2에는 본 발명에 의한 광조형 장치에 사용되는 광 픽업 유니트(2)의 구성도가 도시되어 있다. 도 2에서는 가장 간단한 형태의 광 픽업 유니트(2)의 구성이 도시되어 있지만, 좀 더 복잡한 광 픽업 유니트의 다른 형태도 본 발명에 의한 광조형 장치에 사용될 수 있다는 점이 이해되어야 한다. 도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 광 픽업 유니트(2)는 광원의 역할을 하는 레이저 다이오드(21)와, 대물 렌 즈(23)와, 포토 디텍터(25)와, 하프 미러(27; half mirror)를 포함한다. 레이저 다이오드(21)에서 생성되어 주사되는 레이저는 대물렌즈(23; 초점 렌즈)를 거쳐서 광 경화성 수지(8)의 표면에 도달하여 영역(85)을 경화시킨다. 한편, 광 경화성 수지(8)의 표면에서 반사되는 레이저는 대물렌즈(23)를 거쳐서 하프 렌즈(27)를 거쳐 포토 디텍터(25)로 진입하게 된다. 광 픽업 유니트(2)는, 포토 디텍터(25)에서 감지한 레이저의 파워를 입력값으로 하여, 피드백 제어를 수행하도록 하는 피드백 제어부(도시되지 않음)를 더 포함할 수 있다. 이러한 피드백 제어부가 제공됨으로 인해, 광조형 공정 도중에도 레이저의 파워를 매우 손쉽게 제어하는 것이 가능해지므로, 종래의 광조형 장치에 비하여 훨씬 정교하고 정밀한 광조형 공정을 수행하는 것이 가능하다.2 shows a configuration diagram of an optical pickup unit 2 used in the optical shaping device according to the present invention. Although the configuration of the optical pickup unit 2 in its simplest form is shown in FIG. 2, it is to be understood that other forms of more complicated optical pickup units can be used in the optical shaping device according to the present invention. As shown in FIG. 2, the optical pickup unit 2 includes a laser diode 21 serving as a light source, an objective lens 23, a photo detector 25, and a half mirror 27. ). The laser generated and scanned by the laser diode 21 reaches the surface of the photocurable resin 8 via the objective lens 23 (focal lens) to cure the region 85. On the other hand, the laser reflected from the surface of the photocurable resin 8 enters the photo detector 25 via the half lens 27 via the objective lens 23. The optical pickup unit 2 may further include a feedback control unit (not shown) for performing feedback control by using the power of the laser detected by the photo detector 25 as an input value. Since the feedback control unit is provided, it is possible to control the power of the laser very easily even during the photoforming process, and thus it is possible to perform a more precise and precise photoforming process than the conventional photoforming apparatus.

본 발명에 사용되는 광 픽업 유니트(2)의 레이저 다이오드는 청자색 레이저 다이오드인 것이 바람직하다. 청자색 레이저는 소위 블루 레이 또는 HD-DVD에서 사용하는 레이저로서 그 파장이 405 nm 대의 레이저를 의미한다. 그러나 레이저의 종류는 사용하는 광 경화성 수지의 특성에 따라서 다양한 파장대의 레이저가 사용될 수 있다. 그럼에도 불구하고, 본 발명이 적용되는 범위는 광 픽업 유니트에 의해 구현 가능한 레이저에 제한된다.The laser diode of the optical pickup unit 2 used in the present invention is preferably a blue violet laser diode. Blue-violet laser is a laser used in so-called Blu-ray or HD-DVD, which means a laser having a wavelength of 405 nm. However, lasers of various wavelengths may be used depending on the characteristics of the photocurable resin used. Nevertheless, the scope to which the present invention is applied is limited to the laser which can be implemented by the optical pickup unit.

본래 광 픽업 유니트에 사용되는 대물렌즈(23)는 기록 매체에 기록되어 있는 고밀도의 데이터를 판독해야 하기 때문에 높은 경구율(NA)값을 가지는데, 본 발명에 의한 광조형 장치에서는 긴 초점 거리를 필요로 하고 초점되는 레이저의 직경이 수 ㎛ 정도이기 때문에, 통상의 광 픽업 유니트에 사용되는 대물렌즈보다 낮은 경 구율을 가지는 렌즈를 사용하는 것이 바람직하다.The objective lens 23 originally used in the optical pickup unit has a high oral ratio (NA) value because it must read high density data recorded on a recording medium. Since the diameter of the laser that is needed and focused is about several micrometers, it is preferable to use a lens having a lower hardness than the objective lens used in a conventional optical pickup unit.

도 3에는 본 발명에 의한 광조형 장치를 사용하여 광조형을 수행할 때에 성형되는 영역의 예가 도시되어 있다.3 shows an example of a region to be molded when performing the photoforming using the photoforming apparatus according to the present invention.

도 3의 상단에는 레이저의 출력을 조정하였을 때에 성형되는 영역이, 도 3의 하단에는 레이저의 초점을 조정하였을 때에 성형되는 영역이 도시되어 있다. 전술한 바와 같이, 포토 디텍터(25)에 의해 감지되는 레이저의 파워를 기초로 하여 피드백 제어를 수행하여 레이저의 파워를 조정할 수 있는데, 도 3의 상단에 도시된 특성의 성형 영역을 고려하여 성형하고자 하는 구조물의 단층 구조에 따라서 레이저 파워를 조정하여 원하는 형상으로 정밀하게 성형할 수 있게 된다.The upper part of FIG. 3 shows a region to be shaped when the laser output is adjusted, and the lower end of FIG. 3 shows a region to be shaped when the laser is adjusted. As described above, the power of the laser can be adjusted by performing feedback control on the basis of the power of the laser detected by the photo detector 25. By adjusting the laser power according to the single-layer structure of the structure to be able to be precisely molded into a desired shape.

도 3의 하단에 도시된 초점에 따른 성형 영역의 차이는 기준 반사 부재(6)의 위치를 조정함으로써 초점을 조정할 수 있기 때문에 가능해 진다. 즉 기준 반사 부재(6)의 표면을 도 1에 도시된 바와 같이 광 경화성 수지(8)의 표면과 동기화시키면 광 픽업 유니트(2)의 초점이 광 경화성 수지(8)의 표면에 맞추어 지므로 도 3의 하단 좌측과 같이 성형하는 것이 가능하며, 기준 반사 부재(6)의 표면을 광 경화성 수지(8)의 표면보다 높은 위치에 두고 광 픽업 유니트의 초점을 맞추면 도 3의 하단 우측에 도시된 바와 같이 형성하는 것이 가능하다. 따라서, 기준 반사 부재(6)를 통한 초점 조정을 통해서도 원하는 형상의 단층을 정밀하게 성형하는 것이 가능해지는 효과가 있다. 초점을 기준 반사 부재(6)에 자동으로 맞추는 오토 포커싱은 광 픽업 유니트에 일반적으로 사용되는 포커스 서보 메카니즘(focus servo mechanism; 레이저 초점 조절부, 도시되지 않음)에 의해 가능하다.The difference in the forming area according to the focus shown in the lower part of FIG. 3 becomes possible because the focus can be adjusted by adjusting the position of the reference reflecting member 6. That is, when the surface of the reference reflecting member 6 is synchronized with the surface of the photocurable resin 8 as shown in FIG. 1, the focus of the optical pickup unit 2 is focused on the surface of the photocurable resin 8. It is possible to mold as shown in the lower left of the, and if the surface of the reference reflective member 6 is positioned above the surface of the photocurable resin 8 and the optical pickup unit is focused, as shown in the lower right of FIG. It is possible to form. Therefore, there is an effect that it is possible to precisely mold a single layer of a desired shape even through focus adjustment through the reference reflecting member 6. Auto focusing that automatically focuses on the reference reflecting member 6 is enabled by a focus servo mechanism (laser focus control, not shown) commonly used in optical pickup units.

다음으로 도 4를 참조하여 본 발명에 의한 광조형 방법에 대해서 설명하기로 한다. 먼저 단계(S41)에서 컴퓨터 원용 설계(CAD) 모델로부터 성형하고자 하는 구조물의 단면 형상과 레이저 주사 경로를 생성한다. 광조형 장치는 3차원 구조의 구조물을 소정의 축에 따라서 단면으로 분할하고, 각각의 단면을 성형하여 전체 3차원 구조물을 완성하는 공정을 따르므로 구조물의 단면 형상을 CAD 모델로부터 확정하고, 그에 따른 레이저의 주사 경로도 결정한다.Next, a light shaping method according to the present invention will be described with reference to FIG. 4. First, in step S41, a cross-sectional shape and a laser scan path of a structure to be molded are generated from a computer-aided design CAD model. The optical shaping device follows the process of dividing the structure of the three-dimensional structure into cross sections along a predetermined axis, forming each cross section to complete the entire three-dimensional structure, and thus confirming the cross-sectional shape of the structure from the CAD model. The scanning path of the laser is also determined.

단계(S42)로 이행하여, 기준 반사 부재(6)의 표면(65)에 대해서 레이저의 초점을 위치시킨다. 단계(S43)에서는 레이저를 ON하고 파워를 조절한다. 다음으로 단계(S44)로 이행하여 제1 축 및 제2 축에 대해 광 픽업 유니트를 이동시키면서 레이저를 주사하여 단면 형상을 성형한다. 단면 형상에 따라서 레이저의 출력을 전술한 피드백 제어부를 통해 제어하면서 성형할 수도 있고, 전술한 방법으로 초점을 조절하면서 성형할 수도 있다.Proceeding to step S42, the focus of the laser is positioned on the surface 65 of the reference reflecting member 6. In step S43, the laser is turned on and power is adjusted. Next, the flow advances to step S44 to form a cross-sectional shape by scanning a laser while moving the optical pickup unit with respect to the first axis and the second axis. According to the cross-sectional shape, the laser output may be molded while controlling the output through the above-described feedback control unit, or may be molded while adjusting the focus by the above-described method.

이어서 단계(S45)에서 모든 층을 다 성형했는지를 판단한다. 아직 성형할 단면이 남아 있으면 단계(S46)로 이행하고, 성형을 완료하였으면 광조형 공정을 종료한다. 단계(S46)에서는, 제3 축 즉 z축에 대해서 제2 스테이지(3)를 이동시켜 성형 보조 부재(4)를 이동시킨다. 좀 더 구체적으로 설명하면, 도 1에 도시된 바와 같은 상태에서 광 픽업 유니트(2)가 제1 축 및 제2 축 즉 x축 및 y축으로 형성되는 이송계를 따라서 제1 스테이지(1)의 이동에 따라 미리 결정된 경로를 따라서 레이저를 주사하여 단면(5)의 형상을 성형하는 것을 마치면, 제2 스테이지(3)를 z축을 따라서 아래로 이동시킨다. 그렇게 하면 성형 보조 부재(4)도 아래쪽으로 이 동하며, 이미 경화되어 성형된 단면(5)의 상부쪽에 광경화성 수지의 액체 부분이 오게 되며, 다시 광 픽업 유니트(2)가 제1 스테이지(1)의 이동에 따라서 이동하면서 이 부분에 레이저를 조사하여 다음번 단면을 성형하게 된다. 이러한 과정을 반복함으로써, 성형하고자 하는 3차원 형상의 구조물을 성형할 수 있게 된다.It is then determined whether all the layers have been molded in step S45. If there is still a section to be molded, the process proceeds to step S46. If the molding is completed, the photoforming process is finished. In step S46, the shaping | molding auxiliary member 4 is moved by moving the 2nd stage 3 with respect to a 3rd axis, ie, a z-axis. More specifically, in the state as shown in FIG. 1, the optical pickup unit 2 may be formed of the first stage 1 along a feed system formed on a first axis and a second axis, that is, the x axis and the y axis. Upon completion of shaping the shape of the cross section 5 by scanning the laser along a predetermined path in accordance with the movement, the second stage 3 is moved downward along the z axis. The molding auxiliary member 4 then also moves downwards, and the liquid portion of the photocurable resin comes to the upper side of the cross section 5 which has already been cured and molded, and the optical pickup unit 2 again moves to the first stage 1. The laser beam is irradiated to this part while moving in accordance with the movement of) to form the next section. By repeating this process, it is possible to form a three-dimensional structure to be molded.

도 1은 본 발명에 의한 광조형 장치의 구성도.1 is a block diagram of an optical shaping device according to the present invention.

도 2는 본 발명에 의한 광조형 장치에 사용되는 광 픽업 유니트의 개념도.2 is a conceptual diagram of an optical pickup unit used in the optical shaping device according to the present invention.

도 3은 본 발명에 의한 광조형 장치의 다양한 성형례를 도시한 도면.3 is a view showing various molding examples of the optical shaping device according to the present invention;

도 4는 본 발명에 의한 광조형 방법의 순서도.Figure 4 is a flow chart of the optical shaping method according to the present invention.

Claims (8)

삭제delete 용기에 수용되어 있는 광 경화성 수지에 레이저를 주사하여 구조물을 성형하는 광조형 장치에 있어서,In the optical shaping device for molding a structure by scanning a laser to the photo-curable resin contained in the container, 상기 광 경화성 수지에 주사하는 레이저를 생성하는 레이저 다이오드와, 반사되는 레이저를 검출하는 광 검출기와, 상기 광 경화성 수지에 대한 레이저의 초점을 맺는 초점 렌즈를 포함하는 광 픽업 유니트와,An optical pickup unit including a laser diode for generating a laser to scan the photocurable resin, a photodetector for detecting the reflected laser, and a focus lens for focusing the laser on the photocurable resin; 상기 광 픽업 유니트를 제1 축 및 제2 축으로 이동 가능하게 지지하는 제1 스테이지와,A first stage for movably supporting the optical pickup unit on a first axis and a second axis; 상기 광 경화성 수지 내에 배치되어 그 상부에 위치하는 광 경화성 수지가 상기 레이저의 주사에 의해 성형될 수 있도록 하는 성형 보조 부재와,A molding aid member disposed in the photocurable resin and configured to allow the photocurable resin to be molded by scanning of the laser; 상기 성형 보조 부재를 제3 축으로 이동 가능하게 지지하는 제2 스테이지와,A second stage for movably supporting the forming auxiliary member in a third axis; 광 경화성 수지에 대해서 배치가 자유로우며, 레이저의 초점을 조정하기 위한 기준이 되는 기준 반사 부재를 포함하고,Arrangement is free with respect to a photocurable resin, Comprising a reference reflection member used as a reference for adjusting the focus of a laser, 상기 광 픽업 유니트는, 레이저의 초점이 상기 기준 반사 부재의 표면에 위치하도록 조절하는 레이저 초점 조절부를 더 포함하는,The optical pickup unit further comprises a laser focus adjusting unit for adjusting the focus of the laser to be located on the surface of the reference reflecting member, 광조형 장치.Photoforming device. 청구항 2에 있어서,The method according to claim 2, 상기 광 픽업 유니트는, 상기 광 검출기에 의해 검출되는 레이저를 입력값으로 하여 레이저 파워를 피드백 제어하는 피드백 제어부를 더 포함하는,The optical pickup unit further includes a feedback control unit configured to feedback control the laser power by using the laser detected by the optical detector as an input value. 광조형 장치.Photoforming device. 청구항 2에 있어서,The method according to claim 2, 상기 레이저 다이오드는 청자색 레이저 다이오드인,The laser diode is a blue violet laser diode, 광조형 장치.Photoforming device. 청구항 2에 있어서,The method according to claim 2, 상기 제1 축, 제2 축, 제3 축은 서로에 대해 수직을 이루는,The first axis, the second axis, and the third axis are perpendicular to each other, 광조형 장치.Photoforming device. 청구항 2에 기재되어 있는 광조형 장치를 이용하여 구조물을 성형하는 광조형 방법에 있어서,In the light shaping | molding method of shape | molding a structure using the light shaping | molding apparatus of Claim 2, 컴퓨터 원용 설계 모델로부터 구조물의 단면 형상과 레이저 주사 경로를 생성하는 단계와,Generating a cross-sectional shape and a laser scan path of the structure from a computer-aided design model; 성형하고자 하는 구조물의 단면의 성형을 위한 초점 위치에 기준 반사 부재의 표면이 오도록 배치시키고 상기 기준 반사 부재의 표면에 레이저의 초점을 위치시키는 단계와,Placing the surface of the reference reflective member at a focal position for shaping the cross section of the structure to be formed and positioning the focus of the laser on the surface of the reference reflective member; 제1 축 및 제2 축으로 구성되는 이송계에서 상기 생성된 주사 경로에 따라 광 픽업 유니트를 이동시키면서 레이저를 주사하여 단면 형상을 성형하는 단계와,Forming a cross-sectional shape by scanning a laser while moving the optical pickup unit along the generated scanning path in a transfer system composed of a first axis and a second axis; 상기 이송계에서의 단면 형상 성형이 완료되면 다음 단면 형상의 성형이 가능하도록 제3 축을 따라서 상기 성형 보조 부재를 이동시키는 단계를 포함하는,Moving the forming auxiliary member along a third axis to allow molding of the next cross-sectional shape when the cross-sectional shape molding in the transfer system is completed; 광조형 방법.Photoforming method. 청구항 6에 있어서,The method according to claim 6, 상기 제1 축, 제2 축 및 제3 축은 서로에 대해서 수직으로 배향되어 있는,Wherein the first axis, second axis and third axis are oriented perpendicular to each other, 광조형 방법.Photoforming method. 청구항 6에 있어서,The method according to claim 6, 레이저의 촛점을 위치시키는 단계 다음에, 레이저의 파워를 조절하는 단계를 더 포함하는,After positioning the focus of the laser, further comprising adjusting the power of the laser, 광조형 방법.Photoforming method.
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