KR101119573B1

KR101119573B1 - 이미지화 방법

Info

Publication number: KR101119573B1
Application number: KR1020050010593A
Authority: KR
Inventors: 로버트 케이. 바; 제임스 티. 파헤이; 코레이 오코너; 제임스 지. 셸넛
Original assignee: 롬 앤드 하스 일렉트로닉 머트어리얼즈, 엘.엘.씨.
Priority date: 2004-02-06
Filing date: 2005-02-04
Publication date: 2012-03-07
Also published as: US7749685B2; JP2005246968A; KR20060041747A; US8048606B2; US20070003865A1; EP1566690A1; TWI379152B; CN100353207C; JP4686204B2; CN1693938A; US20060223009A1; US7615335B2; US7977026B2; US20060160024A1; US20050175229A1; TW200534034A

Abstract

이미지화 방법이 개시된다. 이미지화 조성물은 워크 피스에 코팅된 다음 3-D 이미지화 시스템으로부터 충분한 양의 에너지를 적용하여 코팅 워크 피스상에 이미지를 형성한다. 이미지는 부품 정렬용 로고 또는 마커일 수 있다.

Description

이미지화 방법{Imaging methods}

도 1은 이미지화 조성물로 코팅된 소재상에 이미지를 투영하는 레이저 프로젝터(laser projector)의 사시도,

도 2는 3 차원 이미지화 시스템용 거리 측정 시스템(range-finding system)의 개략도,

도 3은 레이저 빔의 선택적인 적용 후에 폴리머 필름상에 건조된 조성물에 의한 포토퓨저티브(photofugitive) 반응의 사진,

도 4는 레이저 빔의 선택적인 적용 후에 폴리머 필름상에 건조된 조성물에 의한 포토트로픽(phototropic) 반응의 사진.

본 발명은 3 차원 이미지화 시스템 및 이미지화 조성물을 사용한 이미지화 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로는, 본 발명은 이미지화 조성물이 3 차원 이미지화 시스템으로부터 충분한 양의 에너지를 적용할 때 이미지를 형성하도록 3 차 원 이미지화 시스템과 이미지화 조성물을 사용한 이미지화 방법에 관한 것이다.

다양한 산업에서 기판상에 이미지를 형성하여 기판을 마킹하는데 사용된 조성물과 방법은 많다. 이러한 산업을 몇가지 언급하자면 제지 산업, 포장 산업, 도장 산업, 의료 산업, 치과 산업, 전자 산업, 섬유 산업, 항공, 해운 및 자동차 산업, 및 영상 기술을 포함한다. 이미지화 또는 마킹은 전형적으로 제조업자의 명칭 또는 로고, 일련 번호 또는 롯트 번호, 조직 형태와 같이 제품을 확인하는데 사용되거나, 반도체 웨이퍼, 항공 선박, 해운 선박 및 우주선을 제조할 때 배치 목적으로 사용될 수 있다.

마킹은 또한 제품, 포토레지스트, 솔더마스크, 인쇄판 및 다른 포토폴리머 제품을 점검하는데 이용된다. 예를 들어, U.S. 5,744,280호에서는 이른바 모노크롬 및 멀티크롬 이미지를 형성할 수 있는 광이미지화(photoimageable) 조성물을 개시하고 있으며, 이 조성물은 콘트라스트(contrast) 이미지 특성을 가지고 있다. 광이미지화 조성물은 광산화제, 감광제, 광탈활성화 화합물 및 중수소화 류코(leuco) 화합물을 포함한다. 류코 화합물은 메탄(중심) 탄소원자가 대응하는 하이드리도 아미노트리아릴-메틴 대신에 중수소 혼합에 의해 적어도 60%가 중수소화되어 있는 아미노트리아릴메틴 화합물 또는 관련 화합물이다. 이 특허에서는 중수소화 류코 화합물이 대응하는 하이드리도 류코 화합물과 반대로 콘트라스트 이미지화가 증가된다고 주장하고 있다. 광이미지화 조성물을 화학 조사선에 노광할 때 포토트로픽 반응이 유도된다.

라벨에 정보의 마킹, 직물에 로고 정치, 또는 회사명, 부품 또는 일련 번호 또는 롯트 번호와 같은 다른 정보 또는 반도체 장치에서 다이 위치 등의 정보 스탬핑은 직접 인쇄에 의해 작용될 수 있다. 인쇄는 패드 인쇄 또는 스크린 인쇄에 의해 수행될 수 있다. 패드 인쇄는 패드의 팽창성으로 곡면을 인쇄하는데 장점이 있으나 미세 패턴을 정밀하게 하는데 단점이 있다. 스크린 인쇄는 스크린의 제한된 메쉬 크기로 미세 패턴을 정밀하게 얻는데 곤란하다. 열악한 정밀성 외에, 인쇄는 매번 원하는 패턴을 위해 플레이트를 제작할 필요가 있거나 인쇄 조건을 설정하는데 시간이 걸리므로, 이들 방법은 실시간 공정을 요구하는 용도에 결코 적합하지 않다.

따라서, 인쇄에 의한 마킹은 최근에 잉크 제트 마킹에 의해 대체되어 왔다. 잉크 제트 마킹이 종래의 많은 인쇄 시스템에 없었던, 속도와 실시간 공정을 위한 요구에 부응하지만, 가압하에 노즐로부터 분사되는, 사용 잉크는 엄밀히 규정되고 있다. 규격에 정확히 일치하지 않으면, 때로 잉크는 노즐 차단의 원인이 되며, 거절 비율이 증가되게 된다.

이 문제를 극복하기 위해, 최근에 고속 및 고효율 마킹 방법으로서 레이저 마킹이 주목받고 있으며 이미 일부 산업에서 실시되고 있다. 많은 레이저 마킹 기술은 레이저광으로 기판의 필요 부위만을 조사하여 조사된 부위를 변성 또는 제거하거나 코팅된 기판을 레이저광으로 조사하여 조사된 코팅층을 제거하는 것을 포함하며 이로서 조사된 부위(표지 부위)와 비조사 부위(바탕) 사이에 콘트라스트를 만든다.

반도체 칩과 같은 제품을 마킹하는 레이저를 사용하는 것은 신속하고 경제적 인 마킹 수단이다. 그러나, 표면을 연소시켜 원하는 마킹을 얻는 최신 레이저 마킹 기술에 관련된 단점이 있다. 예를 들어, 레이저에 의해 표면에서 연소된 표시는 광원에 대한 선택 입사각에서 볼 수 있을 뿐이다. 또한, 표시 후에 제품 표면에 침착된 오일 또는 다른 오염물질이 레이저 표시를 흐리게 하거나 심지어 차단할 수 있다. 추가로, 레이저가 실제 워크 피스 표면을 연소시키므로, 노출된 다이 마킹(bare die marking)을 위해, 관련 연소는 하층 구조 또는 내부 회로를 손상시킬 수 있거나 내부 다이 온도를 허용 한계를 초과하여 증가시킴으로서 손상시킬 수 있다. 더구나, 제조 부품이 레이저 반응 물질로 제조되지 않은 경우, 부품 표면에 적용된 레이저 반응 코팅은 비용을 추가하고 경화하는데 몇시간 소요될 수 있다.

별도로, 표면상에 이미지를 투영하는데 레이저 프로젝터가 사용될 수 있다. 이들 프로젝터는 워크 표면상에 작업피스의 고정화를 돕는데 사용된다. 일부 시스템은 평편한 표면이 아니라 아우트라인이 있는 표면상에 3차원 이미지를 투영하도록 디자인되어 있다. 투영된 이미지는 제품을 제조하기 위한 패턴으로서 사용되고 미리 지정된 플라이(ply) 위에 플라이의 원하는 위치의 이미지를 스캐닝하는데 사용된다. 이러한 용도의 일예는 가죽 제품, 지붕틀, 및 항공기 동체의 제조에 있다. 레이저 프로젝터는 또한 항공기의 도장 도중 템플릿 또는 페인트 마스크를 두는데 사용된다.

천공하기 위해, 로고 또는 그림을 그리기 위한 아우트라인을 형성하기 위해, 또는 해양 선박의 세그먼트를 접착하기 위한 정렬을 위해 가공부품을 지정하거나 정렬하는 곳의 마킹을 제공하는 스캐닝된 레이저 이미지의 사용은 가공면에 대해 레이저 프로젝터의 위치를 보정하는데 극도의 정밀도를 요구한다. 전형적으로 워 크 피스 부품을 정렬하는데 충분한 정밀도를 위해 6개 기준점이 필요하다. 전형적으로 반사경 또는 센서가 플라이가 위치할 근접 부위에 위치한다. 기준점이 워크 피스와 레이저에 대해 고정 위치에 있으므로, 또한 워크 피스에 대해 레이저가 있는 곳을 알게 된다. 6개의 고정 기준점의 조건은 항공기 동체에 사용된 것과 같은 시스템에서 어느 정도 한정되고 있다. 항공기 동체상에 플라이를 부착하는데 이용된 플라이 및 일은 크다. 기준점은 플라이가 기준점을 덮지 않는 위치에 지정되어야 한다. 고정점을 사용하면 성취가 어렵다. 또한, 작업자들은 작업장으로 이동해야 하며 고정된 기준점을 정확하게 위치시켜야 한다. 그러나, 작업자들은 레이저 이미지가 디스플레이될 때 레이저 출력장치와 워크 피스 사이에 있을 수 있으며 이로서 정렬 빔을 차단할 수 있다. 레이저 이미지를 한정하는 마커(marker) 또는 마스킹 테이프(masking tape)와 워크 피스를 레이저 빔 이미지가 접촉시키는 위치를 작업자들이 마킹할 수 있지만, 이러한 방법은 지루하며, 작업자의 손이 마스킹을 만드는 빔 전방에서 움직일 때 빔을 차단할 수 있다. 따라서, 오정렬이 발생할 수 있으며, 따라서 기판을 마킹하는 개선된 방법을 필요로 한다.

레이저 마킹와 관련한 다른 문제점은 작업자에게 안과 상해에 대한 잠재성이다. 마킹에 사용된 많은 레이저는 마킹 시스템에 종사한 작업자에게 망막 손상을 일으킬 수 있다. 일반적으로, 5 mW를 초과한 전력이 존재하는 레이저는 작업자에게 유해하다.

따라서, 워크 피스를 마킹하기 위한 개선된 방법을 필요로 한다.

본 방법은 워크 피스에 하나 이상의 증감제를 포함하는 이미지화 조성물을 적용한 다음, 3-차원 이미지화 시스템을 사용하여 이미지화 조성물상에 3-차원 이미지를 적용하여 이미지화 조성물위에 이미지를 형성하는 단계를 포함한다. 3-차원 이미지화 시스템은 3-차원 데이타 세트를 사용하여 이미지화 조성물위에 이미지를 투영한다. 투영된 이미지로부터의 에너지는 이미지화 조성물의 색 또는 색조를 변화시켜 이미지를 형성한다. 알고리즘을 사용하여 이미지화 조성물위에 투영된 이미지를 위치시킨다.

다른 구체예에서, 본 방법은 워크 피스에 하나 이상의 증감제를 포함하는 이미지화 조성물을 적용한 다음, 3-차원 이미지화 시스템을 사용하여 이미지화 조성물에 3-차원 이미지를 선택적으로 적용하여, 색 또는 색조 변화를 유도함으로써 이미지화 조성물위에 이미지를 형성하는 단계를 포함한다.

또 다른 구체예에서, 이미지화 조성물은 하나 이상의 증감제, 환원제, 산화제, 착색제, 폴리머, 희석제, 가소제, 유동제, 연쇄전달제, 접착향상제, 접착제, 유기산, 계면활성제, 증점제, 유동성 개선제 및 목적하는 이미지화 방법 및 워크 피스에 이미지화 조성물을 적합하도록 하게 하는 임의듸 다른 성분을 포함한다.

또 다른 구체예에서, 방법은 필름 기판에 하나 이상의 증감제를 포함하는 이미지화 조성물을 적용하여 제품을 형성하고, 이 제품을 워크 피스에 적용하며, 3-차원 이미지화 시스템을 사용하여 제품의 이미지화 조성물상에 3-차원 이미지를 선택적으로 적용하고 색 또는 색조 변화를 유도하여 제품의 이미지화 조성물위에 이미지를 형성하는 단계를 포함한다. 제품은 워크 피스에 고정시키기 위해 접착제 를 포함한다.

본 방법은 항공 선박, 해운 선박 및 지구 운행체와 같은 워크 피스상에 이미지를 형성하는 신속하고 효율적인 수단을 제공한다. 3-차원 데이타 세트는 윤곽 또는 비윤곽 표면에 이미지화 조성물로서 투영하여 워크 피스상에 이미지를 형성할 수 있다. 이미지화 조성물 부분은 워크 피스상에서 추가의 공정이 수행되기 전후에 적합한 현상제 또는 박리제를 사용하여 제거될 수 있다. 이미지화 조성물이 박리가능한 접착제를 함유하거나 박리가능한 접착제를 가진 제품상에 존재하는 경우, 워크 피스로부터 원치않는 부분을 박리할 수 있다.

본 방법은 예를 들어 연결 부품을 서로 묶기 위해 홀을 뚫거나, 비행기에 로고 또는 그림을 마킹하기 위해 아우트라인을 형성하거나, 해운 선박 부품의 세그먼트를 정렬하기 위해 마크 또는 인디케이터로 사용될 수 있다. 본 방법은 또한 옴폭 들어갔거나(bent) 긁힌 것과 같은 표면 결함을 식별하는데 사용될 수 있다. 조성물은 워크 피스에 신속하게 적용될 수 있고 이미지가 색 또는 색조 콘트라스트를 형성하기 위해 5 mW 전력으로 에너지를 적용하여 신속히 형성될 수 있기 때문에, 작업자는 더 이상 제품 제조시에 휴대용 마커 또는 테이프로 워크 피스를 마크 레이저 빔 이미지에 인접시킬 필요가 없다. 따라서, 작업자가 손으로 이동시킴으로써 야기되는 광 차단 문제 및 작업자가 휴대용 마커 또는 테이프를 사용하여 마크를 적용하는 더디고 따분한 공정이 배제된다.

또한, 본 방법은 5 mW와 같이 낮은 준위의 전력을 사용하여 이미지화 조성물의 색 또는 색조를 변화시킬 수 있다. 이러한 저준위 전력은 작업자의 눈을 손상 시킬 위험을 방지하거나, 적어도 감소시킨다.

인간에 의한 에러 감소는 마킹의 정확도를 증가시킨다. 이는 마크가 제조시에 정확도가 기계의 신뢰도 및 안전한 조작에 결정적인 항공 선박, 선박 또는 지구 운행체와 같은 부품의 정렬을 지정하는데 사용되는 경우 중요하다. 따라서, 본 방법은 많은 종래의 정렬 및 이미지화 방법보다 개선된 제조방법을 제공한다.

본 명세서를 통해 사용된 하기 약어들은 다음과 같은 의미를 가진다: ℃ = 섭씨온도; IR = 적외선; UV = 자외선; g = 그램; ㎎ = 밀리그램; L = 리터; mL = 밀리리터; wt% = 중량 퍼센트; erg = 1 dyne ㎝ = 10^-7 주울(jouile); J = 줄; mJ = 밀리주울; ㎚ = 나노미터; = 10^-9미터; ㎝ = 센티미터; ㎜ = 밀리미터; W = 와트 = 1 주울/초; mW = 밀리와트; ns = 나노초; μsec = 마이크로초; Hz = 헤르츠; KHz = 킬로헤르츠; MHz = 메가헤르츠; KV = 킬로볼트; 3-D = 3 차원.

용어 "폴리머" 및 "코폴리머"는 본 명세서를 통해 혼용하여 사용된다. "화학 조사선"은 화학 변화를 유도하는 광으로 부터의 조사선을 의미한다. "포토퓨지티브(photofugitive) 응답"은 에너지 적용이 착색 재료를 바래게 하거나 좀 더 밝게 하는 것을 의미한다. "포토트로픽(phototropic) 응답"은 에너지 적용이 재료를 어둡게 하는 것을 의미한다. "색조 변화"는 색이 바래지거나 좀 더 어두워지는 것을 의미한다. "알고리즘"은 조작의 반복을 주로 포함하는 제한된 수의 수학적 문제를 해결하기 위한 과정이다. "(메트)아크릴레이트"는 메타크릴레이트 및 아크릴레이트를 포함하고, "(메트)아크릴산"은 메타크릴산 및 아크릴산을 포함한다. "희석제"는 용매 또는 고체 충전제와 같은 담체 또는 부형제를 의미한다. "실온"은 18 내지 23 ℃를 의미한다.

달리 언급이 없으면, 모든 퍼센트는 중량에 의하고, 건조 중량 또는 용매를 제외한 중량에 기초한다. 모든 수치 범위는 포괄적이며, 어떤 순서로도 조합이 가능하나, 단 논리상 이들 수치 범위는 합해서 최대 100% 이어야 한다.

상기 방법들은 워크 피스에 하나 이상의 감광제들을 포함하는 이미징 조성물을 지원하는 단계 및 색 또는 색조 변화를 유도함에 의해 상기 이미징 조성물들 위에 이미지들을 형성하도록 3차원 이미징 시스템을 가지고 상기 이미징 조성물들 위에 3차원 이미지들을 지원하는 단계를 포함한다. 예를 들어, 상기 조성물들 위에 형성된 상기 이미지들은 로고들, 편지들, 숫자들, 생산물들의 제조에서 정렬 목적을 위한 마크들 또는 워크 피스 표면에 오염물들을 가르키는 마크들과 같이 패터닝될 수 있다. 일단 상기 이미지들이 워크 피스 위에 코팅된 상기 이미징 조성물 위에 형성되면, 원치 않는 부분들이 상기 워크 피스 위에서 원하는 이미지를 남긴채 제거될 수 있다. 상기 워크 피스는 최종 생성물의 제조를 완료하도록 더 처리될 수 있다. 예를 들어, 로고가 상기 워크 피스 위에 바람직하다면, 상기 워크 피스는 상기 이미징 조성물을 가지고 코팅된다. 상기 3차원 이미징 시스템은 적절한 컴퓨터 프로그램의 도움을 가지고 상기 이미징 조성물 위에 상기 바람직한 3차원 이미지 또는 로고를 선택적으로 투사한다. 전형적으로 레이저 광선의 형성에서 상기 투사된 3차원 이미지는 상기 이미징 조성물의 상기 선택된 부분들에서 색 또는 색조 변화를 유도하도록 충분한 에너지를 제공한다. 상기 바람직한 이미지가 형성된 후, 상기 선택되지 않은 부분들은 적절한 현상기, 박리제를 가지고 제거되거나 상기 워크 피스로부터 박리될 수 있다.

또한, 상기 방법들은 배열 목적을 위해서 상기 이미징 조성물들 위에 마크들 또는 포인트들을 선택적으로 위치시킬 수 있다. 예를 들어, 3차원 이미징 시스템은 상기 조성물의 잔류물(remainder)에 관한 색 콘트라스트를 가지는 포인트들 또는 마크들을 창출하도록 이미징 조성물 위에 레이저 광선들을 선택적으로 투사할 수 있다. 홀들이 비행기, 배 또는 자동차의 제조에서와 같이 상기 워크 피스에 다른 부분을 결합시키도록 패스너(fastener)를 위치시키기 위한 상기 착색된 포인트들을 통하여 뚫릴 수 있다.

어떤 적절한 3차원 이미지 시스템이 사용될 수도 있다. 적절한 3차원 시스템의 일 예로 3차원 기준 센서들로부터의 거리 및 워크 피스의 표면이 판단되거나 수동적으로 결정되는 시스템이 있다. 그러한 3차원 이미징 시스템들은 적어도 4개의 기준 센서들과 전형적으로 응용을 위한 6개의 기준 센서들을 이용한다. 다른 3차원 이미징 시스템은 3차원 이미징 시스템들로부터의 거리 및 상기 워크 피스의 표면이 정확하게 결정되는 시스템이다. 그러한 3차원 이미징 시스템들에서, 1개의 기준 센서는 응용을 위해서 충분할 수 있다. 전형적으로, 3개의 기준 센서들이 이용된다. 기순 센서들은 상기 투사된 이미지의 적당한 위치를 위해서 상기 워크 피스 위에 위치된다. 그러한 시스템들은 컨투어된 표면들(contoured surfaces) 위에 이미지를 형성하는데 적당하고, 그래서 많은 종래의 이미징 방법들보다 워크 피스 위에 더 정확한 이미지를 제공한다.

상기 이미징 시스템으로부터 상기 기준 센서들까지의 거리가 정확하게 결정되는 3차원 이미징 시스템들에서, 상기 3차원 이미징 시스템은 레이저 프로젝터(Laser Projector)와 워크 피스 사이의 거리를 결정하기 위한 하나의 시스템 헤드에서 상기 레이저 프로젝터와 레이저 거리 측정기(laser range finder)를 결합시킨다. 또한, 그러한 시스템들은 레이저 광선 방사 요소, 상기 3차원 이미징 시스템으로부터의 얼마간의 거리에서 상기 레이저 광선의 빔을 집중시키는 동력 집속 조립체(motorized focusing assembly), 한정된 표면 영역 위에 상기 레이저 광선을 빠르게 유도하는 2축 빔 조정 장치(two-axis beam steering mechanism), 사진 광 피드백 요소, 타이밍 장치, 제어 모듈, 데이터 저장 장치, 입력 파워 모듈, 하나 이상의 출력 직류원 모듈 및 이미징 시스템 냉각 서브 시스템을 포함한다. 상기 레이저 광선 방사 요소는 전형적으로 가시광 레이저 광선을 산출하고, 난시 및 빔 조준기(beam collimator)로서 동작하는 하나 이상의 렌지들을 광학적으로 교정하는 프리즘을 포함할 수 있다. 상기 레이저 짐을 수신하는 상기 동력 집속 조립체는 선형 작동기(linear actuator)에 장착된 집중 렌즈(focusing lens)를 가진다. 상기 선형 작동기는 기계적으로 모터 제어기에 의해 제어되는 직류 모터에 기계적으로 부착된다. 또한, 상기 집속 조립체는 상기 집속 조립체의 트래벌(travel)의 종단들에 장착된 트래벌 한계 센서들(travel limit sensors)을 포함한다. 상기 모터 제어기 및 상기 트래벌 한계 센서들은 상기 제어기 모듈에 연결된다.

상기 제어기 모듈은 상기 이미지 시스템의 두뇌이다. 그것은 3차원 이미지를 워크 피스에 적절하게 투사하는 다양한 파라미터 입력들에 반응하여 상기 이미징 시스템의 동작을 제어하는 마이크로프로세서를 포함한다. 전형적으로, 상기 제어기 모듈은 특정한 소프트웨어 명령들을 처리하는 단판 컴퓨터(single-board computer)이다. 적절한 일예의 단판 컴퓨터는 미국, 텍사스, 알링톤, 윈시스템들(Winsystems, Arlington, Texas, U.S.A. (Cat.No.LBC-586Plus))로부터 이용할 수 있다.

상기 레이저 프로젝터와 상기 워크 피스 사이의 거리가 정확하게 알려진 3차원 이미징 시스템들은 그의 내부 거리 측정 시스템(internal range finding system)을 이용하여 상기 프로젝터와 상기 워크 피스 사이의 거리를 결정한다. 상기 3차원 기준 센서들의 x-y-z 위치들이 계산된다. 컴퓨터 알고리즘은 상기 투사의 위치를 계산하도록 상기 3차원 기준 센서들의 상기 계산된 x-y-z 위치들을 이용한다. 상기 프로젝터와 상기 센서들 사이의 거리가 정확하게 결정되기 때문에, 단지 3개의 기준 센서들이 워크 피스 위에 이미지를 투사하기 위하여 이용될 수 있다. 그러한 3차원 이미징 시스템의 일예가 U.S.6,547,397에 개시되어 있고, 그 것의 전체 공개는 기준에 의해 본래 그대로 여기에 첨부되었다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 동작기 인터페이스(operator interface, 70), 워크 피스(30) 위에 위치된 레이저 빔들(60)을 가지는 이미징 조합물(50) 위에 투사된 3차원 이미지(40)를 정의하는 데이터 세트를 가지는 프로젝터(70), 및 기준 센서들(20)을 도시하였다. 집적화된 레이저 거리 측정 시스템은 정확하게 상기 기준 센서들(20)의 x-y-z 위치들을 결정한다. 레이저 빔들(60)은 이미징 조합물 (50)의 잔류물에 관한 색조 콘트라스트를 산출하도록 이미징 조합물(50)의 영역(80)을 통하여 포토퓨지티브(photofugitive) 반응을 유도한다.

도 2는 프로젝터(70)와 기준 센서들(20) 사이의 거리를 결정하는 3차원 이미징 시스템의 거리 측정 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다. 본 발명의 일 실시예에 따라, 레이저 방사 요소(100)로부터의 상기 레이저 빔은 8㎜ 직경 레이저 빔을 산출하도록 a-12.5㎜ 집속 길이 조준 렌즈들(110)을 통하여 통과된다. 상기 레이저 빔은 100㎜ 집속 길이를 가지며 기준 센서(20)의 레트로-반사 표면(retro-reflective surface)에 반사 광학 요소들(130 및 132)에 의해 재유도되는 집속 렌즈들(120)을 통하여 통과한다. 집속 렌즈들(120)은 ±5㎝의 조정 범위를 가진다. 상기 리턴 빔(return beam)은 8㎜보다 더 큰 직경을 가지고, 집속 렌즈들(120) 및 조준 렌즈들(110)을 통하여 동일한 패쓰를 후방으로 되돌아가고, 조정된 반사 요소(140)는 상기 8㎜ 초기 빔의 모서리에서 상기 리턴 빔에 위치된다. 상기 리턴 빔은 상기 광학 신호가 디지털 신호로 전환되고 제어기 모듈(160)에 의해 분석되는 사진 광학 센서(150)에 유도된다.

프로젝터(70)와 기준 센서(20) 사이의 거리를 정확하게 측정하기 위하여, 상기 거리 측정 시스템은 기준 센서(20) 위에서 상기 레이저 빔의 미세한 집속에 의해 따르는 조잡한 집속(coarse focus)을 수행한다. 상기 초기의 조잡한 집속은 수동적으로 또는 자동적으로 행해질 수 있다. 거리 측정을 시작하기 위하여, 광선 방사 요소(100)로부터의 지속파 레이저 광선은 기준(20) 위에 또는 근처에 위치된다. 상기 이미징 시스템 소프트웨어는 프로젝터(70)가 기준 센서(20)가 위치되는 부근에 있는 영역을 스캔하도록 한다. 리턴 신호는 상기 레이저 빔이 기준 센서(20)와 교차할 때 수신된다. 상기 리턴 신호의 중앙 지점은 미세한 집속이 중앙으로부터 다음에 수행될 때 상기 중앙으로서 선택된다. 미세한 집속을 수행하기 위하여, 상기 레이저 빔은 지속파 광선으로부터 맥동파 광선(pulsating wave light)까지 스위칭된다. 상기 맥동 비율은 2ⁿ⁺⁵의 범위에서 제공되며, n은 0과 15 사이이다. 예를 들어, 맥동 비율은 2¹⁰ 내지 2²⁰의 펄스 범위 또는 1.024 kHz 내지 1.048576 MHz의 주파수 범위를 제공할 수 있다. 상기 맥동 비율은 10, 예를 들어 2¹⁰, 2¹¹, 2¹²,....,2²⁰의 전력에 의해 단계화된다. 상기 데이터는 상기 범위의 최상의 주파수를 고르기 위하여 실험에 근거를 둔 룩업 테이블(lookup table)에 비교된다. 상기 룩업 테이블은 레이저 빔 직경들, 펄스 비율 및 거리들에 관한 데이터를 포함한다. 일단 최상의 주파수가 선택되면, 그런 후 상기 클록 카운터(clock counter)는 타이밍 장치(170)에 설치된다.

프로젝터(70)는 두가지 주요 요소들, 관리자 프로그램 및 작동 프로그램을 가지는 소프트웨어에 의해 동작된다. 상기 작동 프로그램은 마스터, 슬레이브 또는 마스트/슬레이브로서 배열될 수 있다. 상기 관리자 프로그램은 상기 3차원 투사 시스템을 동작하는데 이용되는 다양한 데이터베이스들의 관리를 위해 제공된다. 또한, 그것은 상기 다양한 데이터 베이스들에 관한 다양한 동작기들을 위한 이용도 레벨들(accessibility levels)을 정의한다. 상기 관리자 프로그램은 데이터 저장 장치, 서버, 개인용 컴퓨터 또는 프로젝터(70)에 연결된 워크스테이션 위에 존재할 수 있다. 상기 작동 프로그램은 워크 피스 위에 이미지들을 투사하도록 작동기가 상기 3차원 투사 시스템을 이용하도록 한다. 또한, 상기 작동 프로그램은 데이터 저장 장치, 서버, 개인용 컴퓨터 또는 워크스테이션 위에 존재할 수 있다.

많은 3차원 이미징 시스템들에서, 3차원 투사들을 위한 계산은 상기 프로젝터들의 검류계들 사이의 관계를 계산하기 위한 기초 알고리즘들을 포함한다. 상기 알고리즘들은 상기 검류계로부터 투사되는 상기 워크 피스의 표면까지의 거리인 거리 인자 "d"를 포함한다. 그러나, 상기 거리 인자는 가정되거나 상기 방정식들로부터 제거된다. 단지 3개의 기준 포인트들을 이용함은 해법들에서 그러한 알고리즘들에 발산을 일으킬 수 있다. 이러한 잠재적 발산의 결과 때문에, 6개의 기준 포인트들이 상기 3차원 이미지를 투사하는데 바람직한 정확성을 얻고 상기 해법이 수렴하도록 하기 위하여 최소 제곱근 분석을 수행하는데 전형적으로 이용된다. 거리 측정 시스템이 이용되는 3차원 시스템들에서, "d" 인자, 즉 상기 기준 타겟에 대한 적어도 하나의 기준 포인트까지의 거리가 측정된다. 전형적으로, 3개의 기준 포인트들까지의 거리는 상기 투사된 이미지의 위치의 정확성을 증가시키도록 측정된다. 그러한 3차원 이미징 시스템들에서, 상기 알고리즘들은 수렴한다.

워크 피스 위에서 3차원 레이저 이미지를 투사하는데 이용되는 기초 알고리즘들은 월드 프레임(World(Tool) Frame) 및 상기 프로젝터 프레임과 관련한 방정식들의 시스템을 포함한다. 그러한 방정식들의 시스템은 좌표 시스템 변환(coordinate system transform)으로서 언급된다. 상기 월드 프레임으로부터 상기 프로젝터 프레임까지의 변환에 상응하는 선형 방정식들은 아래와 같다.

[방정식 1]

여기서, x, y, z는 상기 월드 프레임에서 어떤 주어진 포인트(A)의 좌표들이다.

PX, PY, PZ는 상기 월드 프레임에서 상기 프로젝터 원점의 좌표들이다.

x_p, y_p, z_p는 상기 프로젝터 프레임에서 어떤 주어진 포인트(A)의 좌표들이다.

m_ij는 아래에 보여지는 회전 매트릭스(Rotation Matrix)의 계수들이다.

s, u, t는 더 읽을 수 있는 표기들을 더 만들기 위아혀 x_p, y_p, z_p대신에 할당된다.

회전 매트릭스의 상기 계수는 아래의 방정식 2와 같다.

[방정식 2]

여기서, ω=롤(ROLL), 롤은 상기 월드 프레임의 X축에 평행한 축을 둘러싼 프로젝터 회전이다.

Φ=피치(PITCH), 피치는 회전된 y축 주변의 프로젝터 회전이다.

k=요(YAW), 요는 2번 회전된 z축 주변의 프로젝터 회전이다.

양의 회전각은 상기 각 축의 포지티브 엔드(positive end)로부터 찾을 때 반시계방향이다.

직교성 정정이 없는 경우를 위한 상기 검류계들을 위한 상기 프로젝터 빔 조정 방정식들은 아래의 방정식 3과 같다.

[방정식 3]

여기서, V는 상기 프로젝터 프레임(radians, 광학의)의 축 y_p에 상응하는 수직 빔 조정 각이다.

H는 상기 프로젝터 프레임(radians, 광학의)의 축 x_p에 상응하는 수평 빔 조정 각이다.

e는 두개의 빔 조정 미러들 사이의 분리 거리이다.

시스템이 적절하게 투사하기 위하여, 방정식 3은 2개의 과정에서 이용된다. 제 1 과정으로, 프로젝터 가상 할당이 결정되고, 그것은 상기 월드 프레임에서 주 지된 위치들 x, y, z를 가지는 적어도 3개의 타겟들을 위한 빔 조정 각들 H와 V를 측정함에 의해 6개의 프로젝터 위치 파라미터들 a) ω, Φ, k, PX, PY, PZ를 발견하는 단계를 포함한다. 제 2 과정은 상기 월드 프레임에서 주지의 프로젝터 위치 파라미터들 ω, Φ, k, PX, PY, PZ 및 주지의 템플릿(template) 포인트들 x, y, z에 기초된 계산각들 H와 V를 가지는 상기 빔을 조정하는 동안 실제적인 템플릿을 투사하는 단계를 포함한다.

상기 제 1 과정은 실제적으로 방정식 3의 반복된 포함집합(superset)인 방정식 3a에 의해 나타나는 적어도 6개의 비선형 방정식들의 시스템을 해결하는 과정을 요구한다.

[방정식 3a]

3개 이상의 타겟들을 위해서, 방정식 3a는 동일한 6개의 미지 변수들(ω, Φ, k, PX, PY, PZ) 이외에는 더 많은 방정식들을 가지며, 즉 상기 시스템은 과결정된다(over-determined). 그러나, 실행 과정에서, 단지 3개의 기준 포인트들이 이용된다면 해법 발산을 일으키기 때문에 6개의 기준 포인트들이 이용된다. 6개의 포인트들을 이용함은 발산 해법이 발생하는 가능성을 줄인다.

상기 제 2 과정은 각 투사 포인트들을 위한 방정식 3에 있는 공식들을 이용한 탄젠트H(tan H) 및 탄젠트 V(tan V)의 직접적인 계산, 그런 후 아크탄젠트들(arctangents)을 발견하는 과정을 포함한다.

방정식 3a를 해결하기 위하여, 그들은 선형화됨이 틀림없다. 선형화는 방정식 3에 의해 나타나는 상기 시스템의 예로서 아래에 서술된 바와 같이 이용된다.

방정식 3은 선형화된 따르는 테일러 이론(Taylor's Theorem)이고, 다음의 보조식들을 건설한다.

[방정식 4]

테일러 이론에 따라 :

[방정식 5.1]

[방정식 5.2]

여기서, (F)₀및 (G)₀는 상기 6개의 미지수들(ω₀, Φ₀, k₀, PX₀, PY₀, PZ₀)을 위한 초기 근사치들에서 평가된 방정식 4에서의 수학식들로부터의 식들이다.

용어들(∂F/∂ω)₀ 등은 상기 초기의 근사치들에서 계산된 지시된 미지의 값들에 관한 식들 F와 G의 부분 도함수들이다.

dω, dΦ 등은 상기 초기 근사치들에 적용될 미지의 정정들이다.

방정식들 5.1과 5.2는 실제적으로 상기 미지의 정정들에 관한 선형 방정식들이다.

[방정식 6]

여기서,

[방정식 6a]

[방정식 6b]

n 기준 타겟들이 이용된다면, 그런 후 2n 선형 방정식들로 진행된다. 방정식 7에 도시된 방정식들은 방정시 4a가 방정식 4의 포함집합이듯이 방정식 6의 포함집합이다.

[방정식 7]

방정식 7에 의해 나타나는 방정식들의 상기 시스템은 과결정되고, 최소 제곱근 방식을 이용하여 해결되어야 한다. 방정식 7이 해결될 때 상기 발견된 정정들이 아주 작지 않다면, ω, Φ, k, PX, PY, PZ를 위한 새로운 근사치들이 계산된다.

식들 F와 G 및 그들의 도함수들은 이 새로운 근사치들을 가지고 계산된다. 방정식들의 새로운 시스템이 구성되고, 그 것은 방정식 7에 있는 것들과 같게 보인다. 방정식들의 상기 새로운 시스템은 방정식 5.1과 방정식 5.2에 도시된 바와 동일한 공식들을 이용하여 계산된 표현들을 가지나, 단지 새로운 과정을 위해 계산된다. 방정식들의 새로운 시스템을 위한 해결 후, 정정들이 상술된 공차보다 적게 될 때까지 발견된 정정들이 다시 계산되고, 방정식들 등을 위한 다음 시스템을 해결한다. 사실, 비선형 방정식들의 상기 시스템은 연속적인 선형 시스템들을 해결하는 과정을 반복적으로 수렴하는 방법에 의해 그들을 선형화함에 의해 해결된다.

선형 시스템에 연속적으로 식 6a에 따른 홀수 방정식(odd equation)의 모든 항들은 "일반적인" 위치들 x, y, z를 목표 위치 x₁, y₁, z₁로, 이어서 x₂, y₂, z₂ 등으로 치환함으로서, 그리고 근사값의 현재의 반복 단계 k를 위해 식 6a를 계산함으로서 계산될 수 있는 것은 명백하다. 식 6b에 기초한 홀수 방정식의 모든 항들을 계산하기 위하여 동일한 과정이 사용될 수 있다.

따라서, k 근사값을 위한 시스템 방정식의 반복적인 솔빙(solving)을 위한 컴퓨테이셔날 엔진(computational engine)을 프로그래밍할 수 있기 위해서 식 6의 모든 항들을 위한 "일반적인" 공식을 계산하는 것은 충분하다.

기준점까지의 거리를 계산하고 계산들 내에 거리 측정치를 포함시킴으로서 시스템은 단지 3개의 기준점들만 사용하여 솔빙되며, 여기서 적어도 하나의 기준점까지의 거리는 측정된다. 거리 측정은 탄젠트(H) 및 탄젠트(V)를 위한 프로젝터 방정식(projector equation)에 대해 안정성(stability)을 제공하고, 또한 탄젠트(H) 및 탄젠트(V)를 위한 방정식들이 기준점이 직접적으로 프로젝터 아래에 있는 때, 즉 레이저 프로젝터 영상면의 중앙(laser projector field of view)과 같은 조건 하에서 발산하는 것을 방지한다. 프로젝터와 기준 물체.목표 사이의 거리를 측정하지 않는 많은 레이저 프로젝터 시스템과 달리, 거리 측정은 단지 3개의 기준점들만 이 사용될 때 발산되는 솔루션을 얻을 가능성을 감소시키기 위하여 6개의 기준점의 사용하는 필요성을 제거한다.

시스템 방정식에 거리 측정을 포함시키기 위하여 기본식은 직각 삼각형의 기하학상의 관계 d²=x²+y²에 기초를 둔다. 다음 방정식은 x-거울(x-mirror)로부터의 거리 측정 및 y-거울(y-mirror)로부터 x-y-z 좌표의 사용을 위하여 전개된다. 프로젝터 갈바노미터(galvanometer) 및 3-D 프로젝션을 위한 프로젝션 표면 사이의 관계를 계산하기 위한 기본 알고리즘을 사용하여 거리 방정식은 다음과 같이 얻어진다.

[방정식 8]

여기서,

D는 X 거울로부터의 거리가다.

X_P는 프로젝터 프레임 내에서 점 P의 X-좌표이다.

e는 갈바노미터들 사이의 거리가다.

-Z_P/cos(V)는 Y-거울의 x, y 및 z 좌표에 기초한다.

Y-거울 좌표에 기초한 식 1의 s 및 t 대신에 X_P 및 Z_P를 대입하면, 거리 방정식은 다음과 같다.

[방정식 9]

이전에 빔 스티어링 방정식(beam steering equation)에서 행해진 것처럼, 보조 함수(E)를 형성하기 위해 거리 방정식은 테일러 급수를 사용하여 선형화된다.

따라서,

[방정식 10]

테일러 정리에 따라,

[방정식 11]

여기서,

(E)₀는 6개의 미지수(ω₀, φ₀, κ₀, PX₀, PY₀, PZ₀)에 대해 초기 근사값에서 계산된 식10으로부터 표현된 함수이다.

항(∂E/∂ω)₀ 등은 초기 근사값에서 계산된 표시 미지수에 관한 함수 E의 편미분이다.

dω, dφ 등은 초기 근사값에 적용되는 미지수 보정치이다.

식 11은 미지수 보정치에 관하여 실질적인 선형 방정식이다.

[방정식 12]

여기서,

위에서 언급된 빔 스티어링 방정식(식 3)과 결합된 식 11은 프로젝터로부터 물체까지의 거리가 측정된 시스템을 제공한다. 만일 3개의 기준 목표가 거리를 결정하기 위하여 사용된다면, 3개의 선형 방정식(식 3과 식 11)이 존재하게 될 것이다. 따라서, 만일 n개의 목표가 측정된다면, 3n개의 선형 방정식이 존재하게 될 것이다. 이 방정식들은 식 3 및 식 11의 수퍼셋(superset)이다. 방정식의 솔빙은 수학적인 조작 및 치환을 포함하고, 당업자는 이를 할 수 있다. 따라서 이들 추가적인 방정식들은 여기에 기재되지 않는다. 시스템 알고리즘 내에서의 거리 측정을 병합함으로서 방정식이 수렴 대신에 발산하도록 하는 기준 목표의 우연한 선택이 방 지된다. 또한, 거리를 측정함으로서 시스템 안정성 및 정확성을 얻기 위하여 3개 이상의 기준점을 사용할 필요가 없다.

본 발명의 또 다른 중요한 특징은 레이저 빔을 투사하기 위해 개발된 방법이다. 프로젝터(70)가 2개의 기준점 사이에 곧은 라인을 투사하도록 하기 위하여 시스템은 3-D에서 곧은 라인을 변수 간격(variable interval)으로 분할한다. 더 나아가 레이저 빔을 스티어링함으로서 3-D 공간에서 곧은 라인 세그먼트를 투사하는 것은 적절한 운동 제어 속도 프로파일(velocity profile)을 수행하기 위하여 연속적인 갈바노미터 위치 명령을 생성하는 것을 포함한다. 적절한 운동 제어 속도 프로파일을 수행하는 것은 3-D에서 곧은 라인을 변수 간격으로 분할하는 것을 포함한다.

분석적인 구조에 따라 만일 한 세그먼트의 라인이 어떠한 종횡비(aspect ratio)로 나눠진다면 좌표 축에 대한 투사는 동일한 종횡비로 분할된다. 예를 들어 2-D 공간에서 한 세그먼트의 라인이 반으로 분할된다면 그것의 투사는 또한 반으로 분할된다. 동일한 것은 3-D 공간에도 적용된다. 따라서, 각 라인 축투사에 대한 비례적인 연속적인 점들을 생성함으로서 어떠한 연속적인 필링 포인트(filling point)가 생성될 수 있다.

아래에 기재된 솔루션은 세계(기구) 프레임(World Frame) 내에서 특정된 한 세그먼트의 라인(P₁ P₂)에 대해 적용 가능하다.

첫번째로 비례된 초기 간격(scaled Initial Interval)은 아래와 같이 계산된 다.

[방정식 13]

[방정식 14]

[방정식 15]

여기서,

I₀x, I₀y, I₀z는 좌표축에 대한 초기 간격 I₀의 투사이다.

x₁, y₁, z₁은 필링된 라인의 시작점 좌표이다.

x₂, y₂, z₂은 그 라인의 종점 좌표이다.

N은 상수이고, 초기 간격 I₀과 동일한 간격을 균등하게 갖는 라인을 필링하는 점들의 수와 동일하다.

두번째로 비례 함수(간격 승수)(Scale Function; Interval Multiplier)가 특정된다.

간격을 필링하는 변수는 초기점 P₁으로부터의 상대적인 거리의 함수로서 정의되고, 다음 함수에 의해 표현된다.

[방정식 16]

여기서,

△L은 3-D 공간에서 한 세그먼트의 라인의 전체 길이, 즉 △L=(P₁ P₂).

p는 점P₁으로부터의 절대 거리 변수이다. 식 16은 간격(0, △L) 상에서 정의된다.

변수 간격 I는 다음 식으로 표현될 수 있다.

[방정식 17]

식 17과 초기 간격 방정식 13-15의 정의와 식 17을 일치시키기 위해 F(0)=1로 가정한다.

이전에 기재된 종횡비에 따라 간격 승수는 모든 3개의 축 x, y 및 z에 대하여 동일해야만 한다. 따라서,

[방정식 18]

여기서,

px, py, pz 는 거리 변수 p의 투사이다.

△X, △Y, △Z는 전체 길이 △L의 투사이다.

식 18은 다음과 같이 다시 쓰여질 수 있다.

[방정식 19]

함수 F는 연속적이거나 또는 분할될 수 있다.

다음은 세그먼트된 함수 F의 예이다. 라인이 3-D 공간에서 100mm 길이이고, 라인의 첫번째 75mm보다 5배 작은 간격으로 라인의 마지막 25mm를 필링하고자 한다고 가정한다. X축에 대한 비례 함수 F(x)는,

[방정식 20]

상기 식에서 x를 y 또는 z로 치환하면, 비례 함수 F(y) 및 F(z)를 얻는다.

x-축, y-축 및 z-축에 대한 필링 포인트 q(k)의 배열은 코드에서 m을 x, y 및 z로 치환함으로서 C 코드의 다음 예를 사용하여 생성될 수 있다.

q=q1;

k=0;

q(0)=q;

여기서 ((q<x2)&&(q>=x1))

{q=q+I0*F(q);

k=k+1;

q(k)=q;}

레이저 빔을 스티어링함으로서 3-D 공간에 있는 한 세그먼트의 곧은 라인을 투사하는 것은 적절한 운동 제어 속도 프로파일을 수행하기 위하여 연속적인 갈바노미터 위치 명령을 생성하는 것을 포함한다. 길이에 있어서 주어진 간격이 고려된 위에서의 논의와는 달리 서보 코맨드(servo command)는 주어진 고정 시간 간격(틱(tick))에 대하여 생성된다.

예를 들어 사다리꼴 속도 프로파일이 사용된다. 다른 프로파일들이 사용될 수 도 있고, 이들의 연속적인 방정식들이 결정될 수 있다. 곧은 라인을 점 P₁과 P₂ 사이에 투사하기 위하여, 프로젝터 프레임(x_P1, y_P1, z_P1 및 x_P2, y_P2, z_P2) 내에서 관련된 수평 및 수직 빔 스티어링 각도, 즉 갈바노미터 각도(H₁, H₂ 및 V₁, V₂) 뿐만 아니라 좌표 이동을 사용함으로서 이 점들의 좌표를 계산한다고 가정한다. H 및 V 갈바노미터 각각에 대하여 적절한 사다리꼴 프로파일을 계산함으로서 시작된다. 각 갈바노미터는 가속도 및 속도 극한을 갖는다. 사다리꼴 속도 프로파일은 이 극한들 및 각을 이룬 이동 거리 △H=H₂-H₁ 및 △V=V₂-V₁에 기초하여 계산될 수 있다.

다음은 선형 이동에 대한 대칭 사다리꼴 속도 프로파일을 생성하기 위한 알고리즘이다. 속도 극한 V_lim이 달성될 때까지 최대 일정한 가속도로 달성될 수 있는 최대 거리를 계산한다.

[방정식 21]

최대 거리를 이동 거리의 반 △L/2 와 비교한다. 만일 △L/2<=S_max이면, 이동 중심에서 달성된 최대 속도로 삼각형 속도 프로파일이 될 것이다.

[방정식 22]

삼각형 속도 프로파일 파라미터를 계산한다. 이러한 삼각형 속도 프로파일은 2개의 세그먼트, 즉 가속도 세그먼트 및 감속도 세그먼트만으로 구성된다. 가속도 세그먼트에서는 그 길이 S_a 및 기간 t_a는 다음에 의해 주어진다.

[방정식 23]

[방정식 24]

감속도 세그먼트에서는 그 길이 S_d 및 기간 t_d는 S_a 및 t_a와 동일하다. 그러나 만일 △L/2>S_max이면, 속도 프로파일은 V_lim과 동일한 가속도 세그먼트의 종단에서 달성되는 최대 속도를 갖는 사다리꼴 속도 프로파일이다.

사다리골 속도 프로파일 파라미터를 계산하기 위하여 사다리꼴 속도 프로파일은 3개의 세그먼트, 즉 가속도 세그먼트, 일정한 속도 세그먼트 및 감속도 세그먼트으로 구성된다. 가속도 세그먼트에서는 그 길이 S_a 및 기간 t_a는 식 23 및 24에 v_max 대신에 v_lim을 치환함으로서 계산될 수 있다. 일정한 속도(V_lim) 세그먼트에서는 그 길이 S_c 및 기간 t_c는 다음에 의해 주어진다.

[방정식 25]

[방정식 26]

감속 세그먼트에서, 그 길이 S_d 및 기간 t_d는 S_a t_a와 동일하다. 이동 거리 ΔL은 하기 식에 의하여 주어진다.

[방정식 27]

식 21 내지 식 27은 선형 거리를 대체함으로서 갈바노미터를 위한 사다리꼴 속도 프로파일을 계산하기 위하여 사용된다. 따라서, ΔL은 ΔH 또는 ΔV에 의하여 대신되며, S_a, S_c 및 S_d는 H_a, H_c 및 H_d 또는 V_a, V_c 및 V_d로 대체된다.

H 및 V 갈바노미터를 위한 사다리꼴 속도 프로파일을 찾아낸 후, 보다 긴 이동 시간 T를 갖는 속도 프로파일이 선택된다. 보다 긴 이동 시간을 갖는 속도 파일이 선택된 이유는 보다 느리기 때문이며, 따라서 운동의 페이스를 지시한다. 보다 느린 속도 프로파일이 V 갈바노미터임을 가정하여, 상대적인 세그먼트 거리들이 계산된다.

[방정식 28]

[방정식 29]

[방정식 30]

보다 느린 속도 프로파일은 H 갈바노미터인 경우, 다음 식이 이용된다.

[방정식 31]

[방정식 32]

[방정식 33]

실제로는, 빔 스티어링 각도 H 및 V는 식 3에 의하여 이전에 설명된, 비선형 식들에 의하여 프로젝터 프레임 내의 포인트 위치(x_p, y_p, z_p)와 관련된다.

[방정식 34]

식 34의 실질적인 비선형성에도 불구하고, 축 x_p와 y_p를 따르는 거리가 대응 빔 스티어링 각도 H 및 V에 비례하기 때문에 근사값이 이용된다. 이는 직선(P₁, P₂)을 투영하기에 효과적인 사다리꼴 프로파일 파라미터를 계산되게 한다. 그 후, 축(x_p, y_p및 z_p)을 위한 투영된 세트포인트(setpoints)가 계산된다. 마지막으로, 식 34를 이용하여 갈바노메터 H 및 V를 위한 실질적인 세트포인트가 계산된다. 식 34의 비선형성 때문에, 갈바노메터를 위한 결과적인 서보 이동 속도 프로파일은 정확하게 사다리꼴도 아니며 처음에 한정된 각도 세그먼트들(H_a, H_c 및 H_d 또는 V_a, V_c 및 V_d)로부터 예상된 최대 속도 및 가속도를 정확하게 갖지 않는다. 그럼에도 불구하고, 투영된 선은 정확하게 직선일 것이다. 대부분의 실질적인 응용에서, 가속도와 속도 에러는 ±10%를 초과하지 않는다. 투영들 사이의 비례의 원리(식 18 및 식 19 그리고 이전에 설명된 것을 참조)에 기초하여,

[방정식 37]

[방정식 38]

[방정식 39]

여기서, x_a, x_c, x_d, y_a, y_c, y_d, z _a, z_c 및 z_d는 사다리꼴 프로파일 세그먼트의 투사된 성분이다.

식 28 내지 식 30 또는 식 31 내지 33으로부터 상대적인 세그먼트 거리가 알려진 경우, 투사된 각 성분의 길이는,

[방정식 40]

[방정식 41]

[방정식 42]

투사된 가속도 및 투사된 최대 속도가 계산된다.

[방정식 43]

[방정식 44]

위의 식들로부터, 주어진 시간 간격(τ)을 위한 투사된 세트포인트(i=0, 1, 2, ...)가 x, y 및 z를 위하여 생성된다. x 값을 위한 식들이 도시된다. x를 위하여 y 및 z를 대체함으로서 y 및 z들은 유사하다.

[방정식 45]

마지막으로, 투사된 세트포인트를 식 34에 대입함으로서 갈바노메터를 위한 실질적인 세트포인트(x, y 및 z를 위한 식 45)가 계산된다.

[방정식 46]

[방정식 47]

이미징 성분들은 충분한 양의 하나 이상의 감광제(sensitizer)를 포함하여 충분한 양의 에너지의 응용에 따라 성분 내의 색상 또는 그늘을 야기시킨다. 전형적으로, 이미징 성분들은 5 mW 또는 그 이하의 에너지 레벨에서 활성화된 하나 이상의 감광제를 포함한다. 3-D 이미징 시스템으부터 충분한 양의 에너지를 가함으로서 성분들은 작업편에 도포될 수 있어 전체 작업편 상에 색상 또는 그늘의 변화를 야기한거나 작업편 상에 패터닝된 이미지를 형성한다. 예를 들어, 작업편 상에 패터닝된 이미지를 생성하기 위하여 에너지의 적용에 뒤이어 이미징 성분들은 작업편에 선택적으로 도포될 수 있어 색상 또는 그늘 변화를 야기한다. 대안적으로, 패터닝된 이미지를 형성하기 위하여 성분들은 전체 작업편 및 선택적으로 가해진 에너지를 덮을 수 있어 색상 또는 그늘의 변화를 야기한다.

증감제 이외에, 이미지화 조성물은 환원제, 산화제, 연쇄전달제, 착색제, 가소제, 산, 접착향상제, 유동성 개선제, 접착제, 계면활성제, 증점제, 희석제 및 목적하는 응답 및 워크 피스에 조성물을 적합하게 하기 위한 임의 성분이 포함될 수 있다.

조성물에 사용된 증감제는 에너지에 의해 활성화되어 색 또는 색조를 변화시키거나, 활성화하여 하나 이상의 다른 화합물의 색 또는 색조를 변화시키는 화합물이다. 이미지화 조성물은 가시선에 민감한 하나 이상의 감광제를 포함하며, 5 mW 이하 전력의 에너지로 활성화될 수 있다. 일반적으로, 이러한 증감제는 이미지화 조성물에 대해 0.005 내지 10 중량%, 또는 예를 들어 0.05 내지 5 중량%, 또는 0.1 내지 1 중량%의 양으로 포함된다.

가시 범위에서 활성화되는 증감제는 전형적으로 300 ㎚를 초과하나 600 ㎚ 미만, 또는 예를 들어 350 내지 550 ㎚, 또는 400 내지 535 ㎚의 파장에서 활성화된다. 이러한 증감제는 사이클로펜타논에 기초한 콘쥬게이트화 화합물, 예를 들어 사이클로펜타논, 2,5-비스-[4-(디에틸아미노)페닐]메틸렌]-,사이클로펜타논, 2,5-비스-[2,3,6,7-테트라하이드로-1H,5H-벤조[i,j]퀴놀리진-9-일)메틸렌]-,사이클로펜타논, 2,5-비스-[4-(디에틸아미노)-2-메틸페닐]메틸렌]-을 포함하나, 이로만 한정되지 않는다. 이러한 사이클로펜타논은 당업계에 공지된 방법에 의해 사이클릭 케톤 및 트리사이클릭 아미노알데하이드로부터 제조될 수 있다.

적합한 이들 콘쥬게이트화 사이클로펜타논의 예는 다음과 같은 화학식 1을 가진다:

상기 식에서,

p 및 q는 독립적으로 0 또는 1이고;

r은 2 또는 3이며;

R₁은 독립적으로 수소, 선형 또는 측쇄 (C₁-C₁₀)지방족, 또는 선형 또는 측쇄 (C₁-C₁₀)알콕시이고, 전형적으로 R₁은 독립적으로 수소, 메틸 또는 메톡시이며;

R₂는 독립적으로 수소, 선형 또는 측쇄 (C₁-C₁₀)지방족, (C₅-C₇)환, 예를 들어 지환식 환, 알크아릴, 페닐, 선형 또는 측쇄 (C₁-C₁₀)하이드록시알킬, 선형 또는 측쇄 하이드록시 종결 에테르, 예를 들어 -(CH₂)_v-O-(CHR₃)_w-OH(여기에서, v는 2 내지 4의 정수이고, w는 1 내지 4의 정수이다)이고;

R₃는 수소 또는 메틸이며;

각 R₂의 탄소는 질소와 함께 5 내지 7 원환 또는 질소 및 산소, 황 및 제 2의 질소중에서 선택된 다른 헤테로원자와 5 내지 7 원환을 형성할 수 있다.

상기 증감제는 5 mW 이하의 전력에서 활성화될 수 있다.

가시광 범위내에서 활성화되는 다른 증감제에는 N-알킬아미노 아릴 케톤, 예를 들어 비스(9-주돌리딜 케톤), 비스(N-에틸-1,2,3,4-테트라하이드로-6-퀴놀릴)케톤 및 p-메톡시페닐-(N-에틸-1,2,3,4-테트라하이드로-6-퀴놀릴)케톤; 알데하이드 또는 디메틴헤미시아닌과 상응하는 케톤의 염기 촉매 환 축합에 의해 제조된 가시광 흡수 염료; 가시광 흡수 스쿠아릴륨 화합물; 1,3-디하이드로-1-옥소-2H-인덴 유도체; 쿠마린계 염료, 예를 들어 케토쿠마린 및 3,3'-카보닐 비스(7-디에틸아미노쿠마린); 할로겐화 티타노센 화합물, 예를 들어 비스(eta.5-2,4-사이클로펜타디엔-1-일)-비스(2,6-디플루오로-3-(1H-피롤-1-일)페닐티탄; 및 아릴 케톤 및 p-디알킬아미노아릴알데하이드로부터 유도된 화합물이 포함되나, 이에만 한정되지 않는다. 추가의 증감제의 예에는 플루오르센 타입 염료 및 트리아릴메틴 핵에 기초한 광흡수제 물질이 포함된다. 이러한 화합물은 에오신(Eosin), 에오신 B 및 Rose Bengal을 포함한다. 다른 적합한 화합물은 에리스로신 B(Erythrosin B)이다. 이와 같은 증감제의 제조방법은 당업계에 공지되었으며, 상업적으로 구입가능하다. 전형적으로, 이러한 가시광 활성 증감제는 조성물에 대해 0.05 내지 2 중량%, 또는 예를 들어 0.25 내지 1 중량% 또는 0.1 내지 0.5 중량%의 양으로 사용된다.

임의로, UV 광에 의해 활성화되는 증감제가 사용될 수 있다. 이러한 증감제는 전형적으로 10 ㎚를 초과하나 300 ㎚ 미만, 또는 예를 들어 50 내지 250 ㎚, 또는 100 내지 200 ㎚의 파장에서 활성화된다. 이러한 UV 활성화 증감제는 중량 평균 분자량 10,000 내지 300,000의 폴리머 감광제, 예를 들어 1-[4-(디메틸아미노)페닐]-1-(4-메톡시페닐)메타논의 폴리머, 1-[4-(디메틸아미노)페닐]-1-(4-하이드록페닐)메타논 및 1-[4-(디메틸아미노)페닐]-1-[4-(2-하이드록에톡시)페닐]메타논의 폴리머; 케톤 이민 염료의 유리 염기; 트리아릴메탄 염료의 아미노 유도체; 잔텐 염료의 아미노 유도체; 아크리딘 염료의 아미노 유도체; 메틴 염료; 및 폴리메틴 염료가 포함되나, 이로만 한정되지 않는다. 이들 화합물의 제조방법은 당업계에 공지되었다. 전형적으로, 이러한 UV 활성화 증감제는 조성물에 대해 0.05 내지 1 중량%, 또는 예를 들어 0.1 내지 0.5 중량%의 양으로 사용된다.

임의로, IR 광에 의해 활성화되는 하나 이상의 증감제를 포함할 수 있다. 이러한 증감제는 전형적으로 600 ㎚를 초과하나 1,000 ㎚ 미만, 또는 예를 들어 700 내지 900 ㎚, 또는 750 내지 850 ㎚의 파장에서 활성화된다. 이러한 IR 활성화 증감제에는 적외선 스쿠아릴륨 염료 및 카보시아닌 염료가 포함되나, 이로만 한정되지 않는다. 이들 화합물의 제조방법은 당업계에 공지되었다. 전형적으로, 이러한 UV 활성화 증감제는 조성물에 대해 0.05 내지 3 중량%, 또는 예를 들어 0.5 내지 2 중량%, 또는 0.1 내지 1 중량%의 양으로 사용된다.

환원제로 작용할 수 있는 화합물은 하나 이상의 퀴논 화합물, 예를 들어 피렌퀴논, 예를 들어, 1,6-피렌퀴논 및 1,8-피렌퀴논; 9,10-안트라퀴논, 1-클로로안트라퀴논, 2-클로로-안트라퀴논, 2-메틸-안트라퀴논, 2-에틸-안트라퀴논, 2-t-부틸-안트라퀴논, 옥타메틸-안트라퀴논, 1,4-나프토퀴논, 9,10-페난트레퀴논, 1,2-벤자안트라퀴논, 2,3-벤즈안트라퀴논, 2-메틸-1,4-나프토퀴논, 2,3-디클로로나프토퀴논, 1,4-디메틸안트라퀴논, 2,3-디메틸안트라퀴논, 안트라퀴논 알파-설폰산의 소듐염, 3-클로로-2-메틸안트라퀴논, 레텐퀴논, 7,8,9,10-테트라하이드로나프타센퀴논 및 1,2,3,4-테트라하이드로벤즈(a)안트라센-7,12-디온이 포함되나, 이에만 한정되지 않는다.

환원제로 작용할 수 있는 다른 화합물은 하기 화학식의 트리에탄올아민의 아실 에스테르를 포함하나, 이에 한정되지 않는다:

상기 식에서,

R은 탄소원자수 1 내지 4의 알킬 및 3,3',3"-니트릴로트리프로피온산 또는 니트릴로트리아세트산의 C₁-C₄알킬 에스테르 0 내지 99%이다.

이러한 트리에탄올아민의 아실 에스테르의 예에는 트리에탄올아민 트리아세테이트 및 디벤질에탄올아민 아세테이트가 있다.

하나 이상의 환원제를 이미지화 조성물에 사용하여 목적하는 색 또는 색조 변화를 제공할 수 있다. 전형적으로, 하나 이상의 퀴논을 하나 이상의 트리에탄 올아민의 아실 에스테르와 사용하여 목적하는 환원제 작용 효과를 이룰 수 있다. 환원제는 조성물에 대해 0.05 내지 50 중량%, 또는 예를 들어 5 내지 40 중량%, 또는 20 내지 35 중량%의 양으로 사용된다.

연쇄전달제는 색 또는 색조를 변화시키는 속도를 증가시키기 위해 포함된다. 전형적으로 색 변화 또는 색조 변화의 속도는 하나 이상의 연쇄전달제를 첨가함으로써 2 내지 10 배, 또는 예를 들어 4배 내지 8 배 증가한다.

하나 이상의 연쇄전달제 또는 촉진제가 이미지화 조성물에 사용될 수 있다. 연쇄전달제 또는 촉진제는 에너지에 노광후 색 또는 색조를 변화시키는 속도를 증가시킨다. 색 또는 색조 변화 속도를 촉진하는 임의의 화합물이 사용될 수 있다. 촉진제는 조성물에 0.01 내지 25 중량%, 또는 예를 들어 0.5 내지 10 중량%의 양으로 포함된다. 적합한 촉진제의 예는 오늄염 및 아민을 포함한다.

적합한 오늄염은 오늄 양이온이 요오도늄 또는 설포늄인 오늄염, 예를 들어 아릴설포닐옥시벤젠설포네이트 음이온의 오늄염, 포스포늄, 옥시설폭소늄, 옥시설포늄, 설폭소늄, 암모늄, 디아조늄, 셀로노늄, 아르소늄 및 N-치환된 N-헤테로사이클릭 오늄(여기에서, N은 치환되거나 비치환된 포화 또는 불포화 알킬 또는 아릴 그룹으로 치환된다)을 포함하나, 이로만 한정되지 않는다.

오늄염의 음이온은 예를 들어 클로라이드, 또는 비친핵성 음이온, 예컨대 테트라플루오로보레이트, 헥사플루오로포스페이트, 헥사플루오로아르세네이트, 헥사플루오로안티모네이트, 트리플레이트, 테트라키스-(펜타플루오로페닐)보레이트, 펜타플루오로에틸 설포네이트, p-메틸벤질 설포네이트, 에틸설포네이트, 트리플루오 로메틸 아세테이트 및 펜타플루오로에틸 아세테이트일 수 있다.

전형적인 오늄염의 예는 예를 들어 디페닐 요오도늄 클로라이드, 디페닐요오도늄 헥사플루오로포스페이트, 디페닐 요오도늄 헥사플루오로안티모네이트, 4,4'-디쿠밀요오도늄 클로라이드, 4,4'-디쿠밀요오도늄 헥사플루오로포스페이트, N-메톡시-a-피콜리늄-p-톨루엔 설포네이트, 4-메톡시벤젠-디아조늄 테트라플루오로보레이트, 4,4'-비스-도데실페닐요오도늄 헥사플루오로 포스페이트, 2-시아노-에틸-트리페닐포스포늄 클로라이드, 비스-[4-디페닐설포니온페닐]설파이드-비스-헥사플루오로 포스페이트, 비스-4-도데실페닐요오도늄 헥사플루오로안티모네이트 및 트리페닐설포늄 헥사플루오로안티모네이트를 포함한다.

적합한 아민은 일차, 이차 및 삼차 아민, 예를 들어 메틸아민, 디에틸아민, 트리에틸아민, 헤테로사이클릭 아민, 예를 들어 피리딘 및 피페리딘, 방향족 아민, 예를 들어 아닐린, 사급 암모늄 할라이드, 예를 들어 테트라에틸암모늄 플루오라이드, 및 사급 암모늄 하이드록사이드, 예를 들어 테트라에틸암모늄 하이드록사이드를 포함하나, 이로만 한정되지 않는다. 화학식 2의 트리에탄올아민은 또한 환원제로 사용하는 것 이외에 향상제 활성을 가진다.

착색제가 또한 색 또는 색조를 변화시키기 위해 사용될 수 있다. 이러한 착색제의 예로는 류코 타입 화합물, 예를 들어 아미노트리아릴메탄, 아미노크산텐, 아미노티옥산텐, 아미노-9,10-디하이드로아크리딘, 아미노페녹사진, 아미노페노티아진, 아미노디하이드로페나진, 안티노디페닐메틴, 류코 인다민, 아미노하이드로신남산, 예컨대 시아노에탄 및 류코 메틴, 하이드라진, 류코 인디고이드 염료, 아미노-2,3-디하이드로안트라퀴논, 테트라할로-p,p'-비페놀, 2(p-하이드록시페닐)-4,5-디페닐이미다졸, 및 펜에틸아니린이 있다. 이러한 화합물은 조성물에 대해 0.1 내지 5 중량%, 또는 예를 들어 0.25 내지 3 중량%, 또는 예를 들어 0.5 내지 2 중량%의 양으로 포함된다.

류코 타입 화합물이 조성물에 포함되는 경우, 하나 이상의 산화제가 전형적으로 포함된다. 산화제로서 작용할 수 있는 화합물은 헥사아릴비이미다졸 화합물, 예를 들어 2,4,5,2',4',5'-헥사페닐비이미다졸, 2,2',5-트리스(2-클로로페닐)-4-(3,4-디메톡시페닐)-4,5-디페닐비이미다졸(및 이성체), 2,2'-비스(2-에톡시페닐)-4,4',5,5'-테트라페닐-1,1'-비-1H-이미다졸 및 2,2'-디-1-나프탈레닐-4,4',5,5'-테트라페닐-1'-비-1H-이미다졸을 포함하나, 이로만 한정되지 않는다. 다른 적합한 화합물에는 1 이하의 수소가 부착되어 있고, 몰당 40 킬로칼로리 이상의 자유 래디칼로 제 1 할로겐을 생성하는 결합 해리 에너지를 가지는 할로겐화 화합물; 식 R'-SO₂-X(여기에서, R'는 알킬, 알케닐, 사이클로알킬, 아릴, 알크아릴 또는 아르알킬이며, X는 염소 또는 브롬이다)의 설포닐 할라이드; 식 R"-SO-X'(여기에서, R" 및 X'는 상기 R' 및 X와 동일한 의미를 가진다)의 설페닐 할라이드; 테트라아릴 하이드라진, 벤조티아졸릴 디설파이드, 폴리메트아릴알데하이드, 알킬리덴 2,5-사이클로헥사디엔-1-온, 아조벤질, 니트로소, 알킬(T1), 퍼옥사이드 및 할로아민을 포함하나, 이로만 한정되지 않는다. 이들 화합물은 조성물에 0.25 내지 10 중량%, 또는 예를 들어 0.5 내지 5 중량%, 또는 1 내지 3 중량%의 양으로 포함된다. 이 들 화합물의 제조방법은 공지되었으며, 다수가 상업적으로 구입가능하다.

필름 형성 폴리머가 조성물에 대한 바인더로 작용하도록 이미지화 조성물에 사용될 수 있다. 필름 형성 폴리머가 목적하는 색 또는 색조 변화에 불리하게 방해하지 않는한, 임의의 필름 형성 바인더는 조성물 제제에 사용될 수 있다. 필름 형성 폴리머는 조성물에 대해 10 내지 90 중량%, 또는 예를 들어 15 내지 70 중량%, 또는 25 내지 60 중량%의 양으로 포함된다. 전형적으로, 필름 형성 폴리머는 산 작용 모노머 및 비-산 작용 모노머의 혼합물로부터 유도된다. 산 및 비-산 작용 모노머를 배합하여 산가가 적어도 80 또는 예를 들어 150 내지 250인 코폴리머를 형성한다. 적합한 산 적용 모노머의 예에는 (메트)아크릴산, 말레산, 2-하이드록시에틸 아클릴롤 포스페이트, 2-하이드록시프로필 아크릴롤 포스페이트 및 2-하이드록시-알파-아크릴로일 포스페이트가 포함되나, 이로만 한정되지 않는다.

적합한 비-산 작용 모노머의 예에는 (메트)아크릴산의 에스테르, 예를 들어 메틸 아크릴레이트, 2-에틸 헥실 아크릴레이트, n-부틸 아크릴레이트, n-헥실 아크릴레이트, 메틸 메타크릴레이트, 하이드록실 에틸 아크릴레이트, 부틸 메타크릴레이트, 옥틸 아크릴레이트, 2-에톡시 에틸 메타크릴레이트, t-부틸 아크릴레이트, 1,5-펜탄디올 디아크릴레이트, N,N-디페닐아미노에틸 아크릴레이트, 에틸렌 글리콜 디아크릴레이트, 1,3-프로판디올 디아크릴레이트, 데카메틸렌 글리콜 디아크릴레이트, 데카메틸렌 글리콜 디메타크릴레이트, 1,4-사이클로헥산디올 디아크릴레이트, 2,2-디메틸올 프로판 디아크릴레이트, 글리세롤 디아크릴레이트, 트리프로필렌 글리콜 디아크릴레이트, 글리세롤 트리아크릴레이트, 2,2-디(p-하이드록시페닐)프로 판 디메타크릴레이트, 트리에틸렌 글리콜 디아크릴레이트, 폴리옥시에틸-2,2-디(p-하이드록시페닐)프로판 디메타크릴레이트, 트리에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트, 폴리옥시프로필트리메틸올 프로판, 에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트, 부틸렌 글리콜 디메타크릴레이트, 1,3-프로판디올 디메타크릴레이트, 펜타에리스리톨 트리메타크릴레이트, 1-페닐 에틸렌-1,2-디메타크릴레이트, 펜타에리스리톨 테트라메타크릴레이트, 트리메틸올 프로판 트리메타크릴레이트, 1,5-펜탄디올 디메타크릴레이트; 스티렌 및 치환 스티렌, 예를 들어 2-메틸 스티렌 및 비닐 톨루엔 및 비닐 에스테르, 예를 들어 비닐 아크릴레이트 및 비닐 메타크릴레이트가 포함되나, 이로만 한정되지 않는다.

다른 적합한 폴리머는 폴리비닐 알콜, 폴리비닐 피롤리돈, 하이드록실-에틸셀루로즈 및 하이드록시에틸프로필 메틸셀룰로즈와 같은 비이온성 폴리머를 포함하나, 이로만 한정되지 않는다.

임의로, 하나 이상의 가소제가 조성물에 포함될 수 있다. 임의의 적합한 가소제가 사용될 수 있다. 가소제는 조성물에 0.5 내지 15 중량%, 또는 예를 들어 1 내지 10 중량%의 양으로 포함될 수 있다. 적합한 가소제의 예에는 디부틸프탈레이트, 디헵틸프탈레이트, 디옥틸프탈레이트 및 디알릴프탈레이트와 같은 프탈레이트, 글리콜, 예를 들어 폴리에틸렌 글리콜 및 폴리프로필렌 글리콜, 글리콜 에스테르, 예를 들어 트리에틸렌 글리콜 디아세테이트, 테트라에틸렌 글리콜 디아세테이트 및 디프로필렌 글리콜 디벤조에이트, 포스페이트 에스테르, 예를 들어 트리크레실 포스페이트, 트리페닐 포스페이트, 아미드, 예를 들어 p-톨루엔설폰아미드, 벤젠설폰아미드, N-n-부틸아세톤아미드, 지방족 이염기성 산 에스테르, 예를 들어 디이소부틸-아디페이트, 디옥틸아디페이트, 디메틸세바케이트, 디옥틸아젤레이트, 디부틸말레이트, 트리에틸시트레이트, 트리-n-부틸아세틸시트레이트, 부틸라우레이트, 디옥틸-4,5-디에폭시사이클로헥산-1,2-디카복실레이트 및 글리세린 트리아세틸에스테르가 포함되나, 이로만 한정되지 않는다.

임의로, 하나 이상의 유동제가 조성물에 포함될 수 있다. 유동제는 기판상에 평활하고 평탄한 코팅을 제공하는 화합물이다. 유동제는 조성물에 0.05 내지 5 중량%, 또는 예를 들어 0.1 내지 2 중량%의 양으로 포함될 수 있다. 적합한 유동제는 알킬아크릴레이트의 코폴리머를 포함하나, 이로만 한정되지 않는다. 이러한 알킬아크릴레이트의 예에는 에틸 아크릴레이트 및 2-에틸헥실 아크릴레이트의 코폴리머가 있다.

임의로, 하나 이상의 유기산이 조성물에 포함될 수 있다. 유기산은 조성물에 0.01 내지 5 중량%, 또는 예를 들어 0.5 내지 2 중량%의 양으로 사용될 수 있다. 적합한 유기산의 예에는 포름산, 아세트산, 프로피온산, 부티르산, 발레르사느 카프론산, 카프릴산, 카프린산, 라우르산, 페닐아세트산, 벤조산, 프탈산, 이소프탈산, 테레프탈산, 아디프산, 2-에틸헥산산, 이소부티르산, 2-메틸부티르산, 2-프로필헵탄산, 2-페닐프로피온산, 2-(p-이소부틸페닐)프로피온산 및 2-(6-메톡시-2-나프틸)프로피온산이 포함되나, 이로만 한정되지 않는다.

임의로, 하나 이상의 계면활성제가 조성물에 사용될 수 있다. 계면활성제는 조성물에 0.5 내지 10 중량%, 또는 예를 들어 1 내지 5 중량%의 양으로 포함될 수 있다. 적합한 계면활성제는 비이온성, 이온성 및 양쪽성 계면활성제를 포함한다. 적합한 비이온성 계면활성제의 예에는 폴리에틸렌 옥사이드 에테르, 폴리에틸렌 옥사이드의 유도체, 방향족 에톡실레이트, 아세틸렌성 에틸렌 옥사이드 및 에틸렌 옥사이드와 프로필렌 옥사이드의 블록 코폴리머를 포함한다. 적합한 이온성 계면활성제는 알킬 설페이트, 알킬 에톡시 설페이트 및 알킬 벤젠 설포네이트의 알칼리 금속, 알칼 토금속, 암모늄 및 알칸올 암모늄 염을 포함한다. 적합한 양쪽성 계면활성제의 에에는 지방족 이차 및 삼차 아민의 유도체가 포함되며, 여기에서 지방족 래디칼은 직쇄 또는 측쇄일 수 있고, 하나 또는 다른 지방족 치환체는 8 내지 18 개의 탄소원자를 함유하며 하나는 카복시, 설포, 설페이토, 포스페이트 또는 포스 포스포노와 같은 음이온성 수가용성 그룹을 함유한다. 이러한 양쪽 계면활성제의 특정 예는 3-도데실아미노프로피오네이트 및 소듐 3-도데실아미노프로판 설포네이트이다.

증점제가 이미지화 조성물에 통상의 양으로 포함될 수 있다. 임의의 적합한 증점제가 사용될 수 있다. 적합한 증점제의 예는 결합 증점제이다. 전형적으로, 증점제는 조성물에 0.05 내지 10 중량%, 또는 예를 들어 1 내지 5 중량%의 범위이다. 통상의 증점제가 사용될 수 있다. 적합한 증점제의 예로는 친수성 폴리에테르 그룹에 의해 상호연결된 적어도 3 개의 소수성 그룹을 가진 것과 같은 저분자량 폴리우레탄이 포함된다. 이러한 증점제의 분자량 범위는 10,000 내지 200,000이다. 다른 적합한 증점제로는 소수성으로 변형된 알칼리 가용성 유제, 소수성으로 변형된 하이드록시에틸 셀룰로즈 및 소수성으로 변형된 폴리아크릴아미 드가 포함된다.

희석제가 다른 성분에 대한 부형제 또는 담체로 조성물에 포함될 수 있다. 희석제는 필요에 따라 첨가된다. 고체 희석제 또는 충전제가 전형적으로 조성물의 건조 중량을 100 중량%로 만들도록 첨가된다. 고체 희석제의 예는 셀룰로즈이다. 액체 희석제 또는 용매는 이미지화 조성물의 활성 성분들을 용액, 현탁액 또는 유제로 만들기 위해 사용된다. 용매는 수성, 유기 또는 이들의 홉합물일 수 있다. 유기 용매의 예는 알콜, 예를 들어 메틸, 에틸 및 이소프로필 알콜, 디이소프로필 에테르, 디에틸렌 글리콜 디메틸 에테르, 1,4-디옥산, 테트라하이드로푸란 또는 1,2-디메톡시 프로판, 및 에스테르, 예를 들어 부틸올락톤, 에틸렌 글리콜 카보네이트 및 프로필렌 글리콜 카보네이트, 에테르 에스테르, 예를 들어 메톡시에틸 아세테이트, 에톡시에틸 아세테이트, 1-메톡시프로필-2-아세테이트, 2-메톡시프로필-1-아세테이트, 1-에톡시프로필-2-아세테이트 및 2-에톡시프로필-1-아세테이트, 케톤, 예를 들어 아세톤 및 메틸에틸 케톤, 니트릴, 예를 들어 아세토니트릴, 프로피오니트릴 및 메톡시프로피오니트릴, 설폰, 예를 들어 설폴란, 디메틸설폰 및 디에틸설폰, 및 인산 에스테르, 예를 들어 트리메틸 포스페이트 및 트리에틸 포스페이트를 포함한다.

이미지화 조성물은 농축물의 형태일 수 있다. 이러한 농축물에서, 고체 함량은 80 내지 98 중량%, 또는 예를 들어 85 내지 95 중량%일 수 있다. 농축물은 물, 하나 이상의 유기 용매, 또는 물과 하나 이상의 유기 용매의 혼합물로 희석될 수 있다. 농축물은 고체 함량이 5 내지 80 중량% 미나, 또는 예를 들어 10 내지 70 중량%, 또는 20 내지 60 중량%이 되도록 희석될 수 있다.

임의로, 접착제가 이미지화 조성물에 포함될 수 있다. 임의의 적합한 접착제가 사용될 수 있다. 접착제는 영구 접착제, 반영구, 장소이동 접착제, 박리 접착제 또는 프리저(freezer) 범주의 접착제일 수 있다. 다수의 이들 접착제는 핫-멜트(hot-melt), 핫-멜트 압력 민감 및 압력 민감 접착제로 분류될 수 있다. 전형적으로, 박리 접착제는 압력 민감 접착제이다. 이러한 박리 압력 민감 접착제의 예에는 아크릴, 폴리우레탄, 폴리-알파-올레핀, 실리콘, 아크릴레이트 압력 민감 접착제와 열가소성 엘라스토머-기초 압력 민감 접착제의 배합물 및 점착성 천연 및 합성 고무가 있다. 접착제는 이미지화 조성물에 0.05 내지 10 중량%, 또는 예를 들어 0.1 내지 5 중량%, 또는 예를 들어 1 내지 3 중량%의 양으로 포함될 수 있다.

조성물은 스프레이 코팅, 롤러코팅 또는 라미네이팅에 의해 워크 피스에 적용될 수 있다. 공기 건조 또는 온풍 드라이어로부터 충분량의 열을 가하여 임의의 용매 또는 잔류 용매를 제거하여 조성물과 워크 피스 사이에 접착력을 형성할 수 있다.

임의로, 이미지화 조성물이 필름 기판의 반대면에 접착제를 발라 이미지화 조성물을 필름 기판에 적용한다. 이러한 필름 기판의 한예는 접착 테이프이다. 에너지-민감 조성물을 필름 한면상에 0.5 ㎚ 내지 10 ㎜, 또는 예를 들어 1 내지 5 ㎜의 두께로 코팅한다. 코팅은 스프레이 코팅, 롤러 코팅 또는 브러싱과 같은 통상의 방법으로 수행될 수 있다. 접착제는 필름의 반대면에 25 내지 1,000 마이크 로미터, 또는 예를 들어 50 내지 400 마이크로미터의 양으로 코팅된다.

필름 기판에 적합한 재료의 대표적인 예는 폴리올레핀, 예컨대 고밀도 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌, 선형 저밀도 폴리에틸렌 및 선형 초저밀도 폴리에틸렌을 포함한 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 및 폴리부틸렌; 비닐 코폴리머, 예컨대 가소화 및 비가소화 폴리비닐 클로라이드 및 폴리비닐 아세테이트; 올레핀 코폴리머, 예컨대 에틸렌/메타크릴레이트 코폴리머, 에틸렌/비닐 아세테이트 코폴리머, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 코폴리머 및 에틸렌/프로필렌 코폴리머; 아크릴 폴리머 및 코폴리머; 셀룰로즈; 폴리세트세르 및 이들의 배합물을 포함한다. 임의의 플라스틱 또는 플라스틱 및 엘라스토머릭 물질의 혼합물 또는 블렌드, 예를 들어 폴리프로필렌/폴리에틸렌. 폴리우레탄/폴리올레핀, 폴리우레탄/폴리카보네이트, 폴리우레탄/폴리에스테르가 사용될 수 있다.

이러한 필름 기판은 광에 불투명하다. 이와 같은 불투명성은 기판상의 패턴화 조성물의 바랜 색과 비바랜 부분 사이에 향상된 콘트라스트를 제공한다. 전형적으로, 이러한 필름은 외관상 백색이다.

임의로, 하나 이상의 접착 향상제를 이미지화 조성물에 포함시켜 이미지화 조성물과 기판 사이의 접착력을 향상시킬 수 있다. 목적하는 색 또는 색조의 변화를 불리하게 방해하지 않는 한, 임의의 박리가능한 접착제가 이미지화 조성물에 사용될 수 있다. 이러한 접착 향상제는 이미지화 조성물에 0.5 내지 10 중량%, 또는 예를 들어 1 내지 5 중량%의 양으로 포함될 수 있다. 이러한 적찹 향상제의 예에는 아크릴아미도 하이드록시 아세트산(수화 및 무수), 비아크릴아미도 아세트 산, 3-아크릴아미도-3-메틸부탄산 및 이들의 혼합물이 포함된다.

제품의 접착 부분은 환경으로부터 접착제를 보호하고 제품이 기판에 적용되기 전에 접착이 일어날 사태를 방지하는 박리가능한 박리층을 가질 수 있다. 박리가능한 박리층은 두께가 5 내지 50 ㎛ 또는 예를 들어 10 내지 25 ㎛이다. 박리가능한 박리층은 셀룰로즈, 폴리머 및 코폴리머, 예를 들어 폴리에스테르, 폴리우레탄, 비닐 코폴리머, 폴리올레핀, 폴리카보네이트, 폴리이미드, 폴리아미드, 에폭시 폴리머 및 이들의 배합물을 포함하나, 이로만 한정되지 않는다.

박리가능한 박리층은 접착제로부터 박리층이 즉시 게저가능하도록 박리 코팅 제제를 포함할 수 있다. 이러한 방출 제제는 전형적으로 실리콘-비닐 코폴리머를 활성 방출제로 포함한다. 이러한 코폴리머는 당업계에 공지되었으며, 통상의 양이 제품의 박리층에 포함된다.

보호 폴리머층은 필름 기판상의 이미지화 조성물상에 위치할 수 있다. 보호 폴리머는 광을 차단하여 기판상의 이미지화 조성물이 조기에 활성화하는 것을 방지한다. 보호 폴리머층은 기판과 동일한 재료일 수 있다.

조성물을 구성하는 성분들은 당업계에 공지된 임의의 적합한 방법에 의해 배합될 수 있다. 전형적으로, 성분들을 통상적인 장치를 이용하여 블렌딩 또는 혼합하여 고체 혼합물, 용액, 현탁액, 분산액 또는 유제를 형성한다. 제제 공정은 전형적으로 하나 이상의 성분들이 조기에 활성화하는 것을 방지하기 위하여 광 제어 환경하에 수행된다. 그후, 조성물은 나중의 사용을 위해 저장하거나, 제제화후 즉시 상기 언급된 방법중 임의의 한 방법으로 기판에 적용될 수 있다. 전형적으 로, 조성물은 사용전에 광 제어 환경하에 저장된다. 예를 들어, 가시광에 의해 활성화되는 증감제를 가지는 조성물은 전형적으로 적색광하에 저장된다.

이미지화 조성물에 충분한 양의 에너지를 적용하면, 포토퓨지티브 또는 포토트로픽 응답이 발생한다. 에너지의 양은 0.2 mJ/㎠ 이상, 또는 예를 들어 0.2 내지 100 mJ/㎠, 또는 예를 들어 2 내지 40 mJ/㎠, 또는 예를 들어 5 내지 30 mJ/㎠일 수 있다.

이미지화 조성물은 5 mW 이하(즉, 0 mW 보다 큰), 또는 5 mW 내지 0.01 mW, 또는 4 mW 내지 0.05 mW, 또는 3 mW 내지 0.1 mW, 또는 2 mW 내지 0.25 mW, 또는 1 mW 내지 0.5 mW 전력의 에너지 적용에 의해 색 또는 색조를 변화시킨다. 전형적으로, 이러한 전력은 가시역 광원에 의해 발생된다. 이미지화 조성물에 포함될 수 있는 그 외의 감광제 및 에너지 민감 성분은 가시역 이외의 광으로부터의 에너지에 노광시 색 또는 색조를 변화시킬 수 있다. 이러한 감광제 및 에너지 민감 화합물은 5 mW 이하 전력의 에너지 적용에 의해 유발되는 응답으로서 더 뚜렷한 색 또는 색조 콘트라스트를 제공하기 위해 포함된다. 전형적으로, 5 mW 이하 전력의 에너지에 의해 활성화된 감광제에 의해 색 또는 색조 콘트라스트를 형성하는 감광제 및 에너지 민감 화합물이 포토트로픽(phototropic) 응답을 유도해낸다.

이론에 매이지는 않지만, 하나 이상의 색 또는 색조 변화 메커니즘은 에너지 적용후 색 또는 색조를 변화시키는 것과 관련이 있는 것으로 여겨진다. 예를 들어, 포토퓨지티브(photofugitive) 응답이 유도되는 경우, 하나 이상의 증감제는 자유 래디칼을 방출시켜 하나 이상의 환원제를 활성화시키고, 이 환원제는 하나 이상의 증감제를 환원시켜 조성물의 색 또는 색조 변화에 영향을 미친다. 포토트로픽 응답이 유도되는 경우, 예를 들어 하나 이상의 증감제로부터의 자유 래디칼은 하나 이상의 류코 타입 화합물과 하나 이상의 산화제 사이의 산화환원반응을 유도하여 색 또는 색조를 변화시킨다. 일부 제제는 포토퓨지티브 및 포토트로픽 응답의 조합을 가진다. 예를 들어, 조성물을 인공 에너지, 즉 레이저 광에 노광시키면 하나 이상의 증감제로부터 자유래디칼이 발생하고, 이어 이것은 하나 이상의 환원제를 활성화시켜 증감제를 환원시킴으로써 포토퓨지티브 응답을 유발시킨다. 그후, 동일한 조성물을 주변광에 노광시킴으로써 하나 이상의 산화제가 하나 이상의 류코 타입 화합물을 산화시키게 한다.

조성물은 기판으로부터 원치않는 부분을 박리하거나 적합한 현상제 또는 박리제를 사용하여 전체 또는 일부를 기판으로부터 제거될 수 있다. 현상제 및 박리제는 수성 기제 또는 유기 기제일 수 있다. 예를 들어, 통상의 염기성 수용액이 산성 작용기를 가진 폴리머 바인더로서 이미지화 조성물을 제거하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 염기성 수용액의 예로는 탄산나트륨 및 탄산칼륨 수용액과 같은 알칼리 금속 수용액이 있다. 워크 피스로부터 조성물을 제거하는데 사용되는 통상의 유기 현상제로는 벤질, 부틸, 및 알릴 아민과 같은 일차 아민, 디메틸아민과 같은 이차아민, 및 트리메틸아민 및 트리에틸아민과 같은 삼차아민이 포함되나 이에 한정되지 않는다.

조성물은 워크 피스의 색 또는 색조를 변화시키거나, 항공 선박, 해운 선박 및 지구 운행체와 같은 워크 피스상에 이미지를 위치시키거나, 텍스타일상에 이미 지를 형성하는데 신속하고 효율적인 수단을 제공한다. 조성물을 적용한 후, 충분한 양의 에너지를 3-D 이미지를 조성물에 적용하여 그의 색 또는 색조를 변화시킨다. 예를 들어, 이미지는 예를 들어 연결 부품을 서로 묶기 위해 홀을 뚫거나, 비행기에 로고 또는 그림을 마킹하기 위해 아우트라인을 형성하거나, 선박 부품의 세그먼트를 정렬하기 위해 마크 또는 인디케이터로 사용될 수 있다. 본 방법 및 조성물은 또한 옴폭 들어갔거나(bent) 긁힌 것과 같은 표면 결함을 식별하는데 사용될 수 있다. 조성물은 워크 피스에 신속하게 적용될 수 있고 이미지가 색 또는 색조 콘트라스트를 형성하기 위한 에너지를 적용하여 신속히 형성될 수 있기 때문에, 작업자는 더 이상 제품 제조시에 휴대용 마커 또는 테이프로 피스를 마크 레이저 빔 이미지에 인접시킬 필요가 없다. 따라서, 작업자가 휴대용 마커 또는 테이프를 사용함으로써 야기되는 레이저 빔 차단 문제가 제거된다.

본 방법 및 조성물은 다수의 물품의 공업적 어셈블리 라인 제조에 적합하다. 예를 들어, 비행기 동체와 같은 기판은 조성물을 비행기 동체의 표면에 적용하여 목적하는 표면의 일부 또는 전체를 적용하는 스테이션 1을 통과할 수 있다. 이 조성물은 표준 스프레이 코팅, 브러싱 또는 롤러 코팅 방법에 의해 동체에 코팅될 수 있거나 표면에 라미네이트될 수 있다. 그후, 코팅된 비행기 동체는, 3-D 시스템이 워크 피스상의 적어도 하나의 기준 센서와 프로젝터 사이의 거리를 측정하고; 워크 피스를 코팅하는 조성물상의 3-D 이미지를 위치시키도록 알고리즘을 적용하며; 조성물상의 3-D 이미지에 이미지를 형성하는데 충분한 에너지를 적용하는 스테이션 2로 이동된다. 제 1 비행기 동체가 스테이션 2에 있는 동안, 제 2 동체는 코팅을 위해 스테이션 1으로 이동될 수 있다. 에너지는 레이저 빔을 사용하여 적용될 수 있으며, 이는 비행기 동체 표면에 색 또는 색조를 변화시킨다. 작업자들에 의한 수동 마킹이 배제되기 때문에, 이미지화된 비행기 동체는 이어, 원치않는 코팅 부분을 현상 또는 박리하거나 다른 스테이션에서 부품의 정렬을 위해 홀을 뚫는 것과 같이 추가로 처리하기 위해 스테이션 3으로 즉시 이동된다. 또한, 코팅된 비행기 동체상의 지정점으로의 레이저 빔 경로를 작업자들이 방해하는 일이 없기 때문에, 이미지화 스테이션에서의 작업자들의 배제는 이미지 형성의 정확도를 향상시킨다. 따라서, 본 이미지화 조성물은 많은 통상의 이미지화 및 정렬 방법에 비해 보다 효율적인 제조방법을 제공한다.

정렬 공정에 있어서의 이미지화 조성물의 용도 이외에, 조성물은 보강 제품, 포토레지스트, 솔더마스크, 인쇄판, 및 다른 광폴리머 제품을 제조하는데 사용될 수 있다.

이미지화 조성물은 또한 수성 및 유성 페인트와 같은 페인트에 사용될 수 있다. 조성물이 페인트에 사용되는 경우, 이들은 최종 혼합물에 대해 1 내지 25 중량%, 또는 예를 들어 5 내지 20 중량%, 또는 예를 들어 8 내지 15 중량%의 양으로 포함될 수 있다.

실시예 1

포토퓨지티브 및 포토트로픽 응답

하기 표 1 및 2에 기재된 상이한 두 제제의 각 성분들을 적색광하에 20 ℃에 서 함께 혼합하여 균질한 혼합물을 형성하였다. 제제를 제조하여 532 ㎚에 노광시 포토퍼기키브 응답과 포토트로픽 응답 간의 차이를 예증하였다.

성분	중량%
n-헥실 메타크릴레이트, 메틸 메타크릴레이트, n-부틸 아크릴레이트, 스티렌 및 메타크릴산의 코폴리머	55
디프로필렌 글리콜 디벤조에이트	16
헥사아릴비이미다졸	2
9,10-페난트레퀴논	0.2
트리에탄올아민 트리아세테이트	1.5
류코 크리스탈 바이올렛	0.3
사이클로펜타논, 2,5-비스[[4-(디에틸아미노) 페닐]메틸렌]-,(2E,5E)	0.1
메틸 에틸 케톤	제제를 100 중량%로 만들기에 충분한 양

29 중량% n-헥실 메타크릴레이트, 29 중량% 메틸메타크릴레이트, 15 중량% n-부틸 아크릴레이트, 5 중량% 스티렌 및 22 중량% 메타크릴산의 모노머로부터 코폴리머를 형성하였다. 45 중량%의 고체 혼합물을 형성하기에 충분한 양의 메틸 에틸 케톤을 사용하였다. 통상적인 자유-래디칼 중합으로 코폴리머를 형성하였다.

균질한 혼합물을 제조한 후, 이를 폴리에틸렌 필름상에 스프레이 코팅하였다. 폴리에틸렌 필름은 30 ㎝ ×30 ㎝이고 두께는 250 미크론이었다. 균질 혼합물을 헤어 드라이어를 이용하여 건조시켜 메틸 에틸 케톤을 제거하였다.

폴리에틸렌 필름상의 건조 코팅은 도 3에 나타낸 바와 같이 UV 광하에서 붉은 갈색이었다. 코팅을 휴대용 레이저로부터 532 ㎚ 광에 선택적으로 노광시켰을 때 포토퍼기키브 응답이 도출되었다. 노광 부분은 도 3에서 네개의 직사각형 패 턴으로 보여진 바와 같이 밝은 회색으로 바랬다.

성분	중량%
n-헥실 메타크릴레이트, 메틸 메타크릴레이트, n-부틸 아크릴레이트, 스티렌 및 메타크릴산의 폴리머	64
디프로필렌 글리콜 디벤조에이트	19
이불소화 티타노센	3
류코 크리스탈 바이올렛	1
메틸 에틸 케톤	제제를 100 중량%로 만들기에 충분한 양

표 1의 제제와 동일한 코폴리머를 사용하였다. 혼합물을 제조한 후, UV 광하에 폴리에틸렌 필름상에 스프레이 코팅하였다. 폴리에틸렌 필름은 30 ㎝ ×30 ㎝이고 두께는 250 미크론이었다. 폴리에틸렌상의 코팅을 헤어 드라이어를 이용하여 건조시켰다. 코팅은 도 4에 나타낸 바와 같이 UV 광하에서 황녹색 외관을 가졌다.

코팅에 휴대용 레이저로부터 532 ㎚ 파장의 에너지를 선택적으로 적용하여 포토트로픽 응답을 유도하였다. 레이저로 형성된 네개의 직사각형 패턴은 도 3에 나타낸 바와 같이 거뭇해져 네개의 자주색 직사각형을 형성하였다.

실시예 2

감광성 제품

하기 표 3의 성분을 가지는 조성물을 제조하였다.

성분	중량%
n-헥실 메타크릴레이트, 메틸 메타크릴레이트, n-부틸 아크릴레이트, 스티렌 및 메타크릴산의 코폴리머	86
콘쥬게이트화 사이클로펜타논	1
1,6-피렌퀴논	0.5
1,8-피렌퀴논	0.5
헥사아릴비이미다졸	3
류코 크리스탈 바이올렛	2
불소화 오늄염	3
이차 아민	2
트리에탄올아민 트리아세테이트	2
메틸 에틸 케톤	제제를 70 중량%의 고체 조성물로 만들기에 충분한 양

코폴리머는 실시예 1의 코폴리머와 동일하다. 제제를 20 ℃에서 적색광하에 제조하였다. 성분들을 통상적인 혼합장치를 사용하여 혼합하여 균질한 혼합물을 형성하였다.

균질한 혼합물을 40 ㎝ ×40 ㎝의 치수 및 2 ㎜의 두께를 가지는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름의 한쪽면에 롤러 코팅하였다. 반대면을 셀룰로즈 아세테이트의 박리가능한 보호 후면을 가지는 압력 민감 박리 접착제로 코팅하였다. 보호 후면은 접착제로부터 보호 후면의 제거가 용이하도록 실리콘 비닐 코폴리머 박리층을 가진다. 압력 민감 박리 접착제는 통상적인 폴리우레탄 접착제이다.

코팅을 헤어 드라이어로 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름에 건조시켰다. 박리가능한 셀룰로즈 아세테이트 후면을 제거하고, 코팅을 가지는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름을 알루미늄 쿠폰에 60 ㎝ ×60 ㎝의 치수의 두께가 되도록 손으로 압축하였다. UV 광하에 코팅은 호박색을 나타내었다.

3-D 이미지 시스템으로부터 532 ㎚ 광 빔을 호박색 코팅에 선택적으로 적용하여 다섯개의 등거리 도트 패턴을 형성하였다. 광 빔의 선택적인 적용은 호박색을 퇴색시켜 5 개의 뚜렷한 도트를 형성하였다. 알루미늄에 홀을 천공하기 위한 통상적인 드릴을 이용하여 도트 위치에서 알루미늄을 통해 천공하였다. 폴리에틸렌 테레프탈레이트 접착제를 알루미늄 쿠폰에서 손으로 박리하여 세개의 등거리 홀을 가지는 알루미늄 쿠폰을 수득하였다.

실시예 3

페인트 제제내 감광성 조성물

하기 페인트 제제를 제조하였다.

성분	중량%
Tamol^TM 731(25%) 분산제	1
프로필렌 글리콜	2
Patcote^TM 801(소포제)	1
이산화티탄-Pure R-900	23
Optiwhite^TM(China Clay)	9
Attagel^TM 50(Attapulgite Clay)	1
아크릴 폴리머 바인더	32
Texanol^TM	1
증점제 물 혼합물	21
물	제제를 100 중량%로 만들기에 충분한 양

감광제 조성물이 최종 제제의 5 중량%를 구성하도록 표 4의 페인트 제제를 실시예 2의 표 3의 감광제 조성물과 블렌딩하였다. 페인트 및 감광제 조성물을 20 ℃에서 통상적인 혼합 장치를 사용하여 혼합하여 균질 혼합물을 형성하였다. 적색광하에 혼합하였다.

페인트/감광제 조성물 혼합물을 80 ㎝ ×80 ㎝의 알루미늄 쿠폰상에 롤러 코팅하였다. 혼합물과 알루미늄 쿠폰 사이에 우수한 접착력이 예상된다.

3-D 이미지화 시스템으로부터 532 ㎚로 광을 선택적으로 적용하여 코팅의 선택 부분이 호박색에서 맑은 색으로 변하였다.

실시예 4

이미지화 조성물 및 방법

표 5에 나타낸 성분을 가진 이미지화 조성물을 제조하였다.

이미지화 조성물

성분	중량%
n-헥실 메타크릴레이트, 메틸 메타크릴레이트, n-부틸 아크릴레이트, 스티렌 및 메타크릴산의 코폴리머	78
디프로필렌 글리콜 디벤조에이트	12
헥사아릴비이미다졸	2
9,10-페난트레퀴논	0.2
트리에탄올아민 트리아세테이트	1.5
류코 크리스탈 바이올렛	0.3
콘쥬게이트화 사이클로펜타논	0.1
O-프탈산	0.4
불소화 오늄염	1
이차 아민	2
유동제	0.5
폴리우레탄 박리가능 접착제	2
아세톤	제제를 55 중량%의 고체 조성물로 만들기에 충분한 양

표 5의 성분들은 적색광하에 실온에서 함께 혼합하여 균질한 혼합물을 형성하였다. 이 혼합물을 항공기 코팅용 로봇 스프레이 시스템의 저장 용기에 배치하였다.

로봇 스프레이 시스템은 비행기 동체중 꼬리부 일면에 이미지화 조성물을 꼬리 표면을 코팅하기에 충분한 양으로 분무한다. 이 작업은 UV 광하에 실온에서 수행하였다. 적용실에서 UV 광에 이미지화 조성물을 노광시켰더니, 이미지화 조성물이 호박색으로 변했다. 이미지화 조성물중의 폴리우레탄 접착제는 조성물을 동체의 꼬리에 견고하게 부착시키며, 주행으로부터 조성물을 삭감한다. 박리가능한 접착제는 또한 현상제 또는 박리제의 필요성없이 코팅중 원치않는 부분을 쉽게 제거할 수 있게 한다.

팬으로부터의 온풍을 사용하여 꼬리부의 조성물을 건조시키는 제제로부터 대량의 아세톤을 제거하였다. 온풍 온도는 대략 28 내지 30℃이다. 이미지화 조성물을 건조시켜 동체의 고리부를 이미지화하였다.

이미지화는 3-D 이미지화 시스템을 사용하여 수행하였다. 꼬리부에 배치한 단일 기준 센서에 의해 3-D 이미지화 시스템의 거리-측정 시스템(range-finding system)이 로고를 마킹할 코팅된 꼬리부에 3-D 레이저 이미지를 정확하게 주사될 수 있게 된다. 하도록 할 수 있다. 좌표계 변형의 알고리즘을 사용하여 꼬리부에 3-D 레이저 이미지를 주사하였다. 레이저 빔의 파장은 532 ㎚이다.

레이저 빔에 노광된 꼬리부는 퇴색하여 코팅중 레이저 노광부와 레이저 비노광부 사이에 콘트라스트를 생성하였다. 코팅의 퇴색부와 비퇴색부 사이에 심(seam)이 형성되었다. 이 심은 레이저 빔으로 레이저 적용동안 형성되었다. 이 심은 동체의 맨 금속을 드러내는 꼬리로부터 퇴색된 부분을 박리함으로써 퇴색부을 쉽게 제거하능하게 한다. 동체의 노광부를 이어 스프레이 페인팅하여 로고를 형성시킨다. 나머지 코팅부는 그후 꼬리로부터 박리한다. 이러한 공정을 새로운 동체에 반복하였다.

3-D 이미지화 시스템과 이미지화 조성물의 조합은 워크 피스 제조의 효율성과 정확도를 개선시킨다. 작업자들이 더이상 레이저 빔과 워크 피스이 접촉하게 되는 지점을 손으로 마킹할 필요가 없어, 레이저 빔과 워크 피스이 접촉하게 되는 지점과 워크 피스 사이를 작업자들이 방해하는 일이 배제된다. 따라서, 마킹의 정확도가 개선된다.

Claims

a) 하나 이상의 증감제를 포함하는 이미지화 조성물을 워크 피스(work piece)에 적용하는 단계; 및

b) 이미지화 조성물의 색 또는 색조를 변화시키는 에너지를 사용하여 이미지화 조성물상에 3-D 이미지를 투영하여 이미지를 형성하는 단계를 포함하는,

이미지화 방법.
제 1 항에 있어서, 3-D 이미지가 이미지화 조성물상에 선택적으로 투영되는 것을 특징으로 하는 이미지화 방법.
제 1 항에 있어서, 하나 이상의 증감제가 사이클로펜타논에 기초한 콘쥬게이트화 감광제인 것을 특징으로 하는 이미지화 방법.
제 1 항에 있어서, 이미지화 조성물이 환원제, 산화제, 착색제, 필름 형성 폴리머, 가소제, 유동제, 유기산, 연쇄전달제, 접착향상제, 접착제, 계면활성제, 유동성 개선제, 증점제 및 희석제를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지화 방법.
a) 하나 이상의 증감제를 포함하는 이미지화 조성물을 워크 피스에 적용하는 단계;

b) 이미지화 조성물상에 3-D 이미지를 투영하기 위한 3-D 이미지화 시스템을 제공하는 단계;

c) 워크 피스상의 적어도 하나의 기준 센서(reference sensor)와 3-D 이미지화 시스템의 프로젝터 사이의 거리를 측정하는 단계;

d) 이미지화 조성물상에 3-D 이미지를 위치시키기 위해 알고리즘을 적용하는 단계; 및

e) 이미지화 조성물의 색 또는 색조를 변화시키는 에너지를 이미지화 조성물상의 3-D 이미지에 적용하여 이미지를 형성하는 단계를 포함하는,

이미지화 방법.
제 5 항에 있어서, 알고리즘이 좌표계 변환(coordinate system transform)인 것을 특징으로 하는 이미지화 방법.
제 5 항에 있어서, 워크 피스상의 적어도 하나의 기준 센서와 프로젝터 사이의 거리가 거리-측정 시스템(range-finding system)에 의해 측정되는 것을 특징으로 하는 이미지화 방법.
제 5 항에 있어서, 하나 이상의 증감제가 화학식 1을 가지는 것을 특징으로 하는 이미지화 방법:

[화학식 1]

상기 식에서,

p 및 q는 독립적으로 0 또는 1이고;

r은 2 또는 3이며;

R₁은 독립적으로 수소, 선형 또는 측쇄 (C₁-C₁₀)지방족, 또는 선형 또는 측쇄 (C₁-C₁₀)알콕시이고;

R₂는 독립적으로 수소, 선형 또는 측쇄 (C₁-C₁₀)지방족, (C₅-C₇)환, 알크아릴, 페닐, 선형 또는 측쇄 (C₁-C₁₀)하이드록시알킬, 선형 또는 측쇄 하이드록시 종결 에테르이거나,

각 R₂의 탄소는 함께,

질소와 5 내지 7 원환을 형성하거나,

산소, 황 및 제 2의 질소중에서 선택된 제 2 헤테로원자 및 질소와 5 내지 7 원환을 형성할 수 있다.
제 5 항에 있어서, 3-D 이미지화 시스템이 0 mW 초과 내지 5 mW 이하의 전력에서 3-D 이미지를 이미지화 조성물상에 투영하는 것을 특징으로 하는 이미지화 방법.
제 5 항에 있어서, 에너지의 양이 적어도 0.2 mJ/㎠인 것을 특징으로 하는 이미지화 방법.