KR20080003379A

KR20080003379A - 광 조형 방법

Info

Publication number: KR20080003379A
Application number: KR1020077024922A
Authority: KR
Inventors: 기미따까 모로호시; 도시오 데라모또
Original assignee: 제이에스알 가부시끼가이샤
Priority date: 2005-03-30
Filing date: 2006-03-17
Publication date: 2008-01-07
Also published as: JP2006272916A; EP1864785A4; EP1864785A1; KR100895566B1; JP4525424B2; US20090133800A1; TW200642830A; CN101151141A; WO2006109425A1

Abstract

본 발명은 원하는 형상의 입체 모델을 양호한 정밀도로 형성하는 것이 가능한 광 조형 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명에 따른 광 조형 방법은 광 경화성 수지액에 선택적으로 광을 조사하여 경화 수지층을 형성하고, 상기 경화 수지층을 순차적으로 적층하여 입체 모델을 형성하는 것이다. 여기서, 광의 조사는, 예를 들면 100 mm² 이하의 임의의 넓이의 투영 영역 (A1, A2, A3, A4)을 위치를 변경하면서 실행한다. 그리고, 투영 영역은 인접하는 투영 영역의 경계 부분에 중첩 영역 (B1, B2, B3)을 갖고 있다.

광 조형 방법, 경화 수지층, 투영 영역, 중첩 영역

Description

광 조형 방법 {STEREOLITHOGRAPHY METHOD}

본 발명은 광 경화성 수지액에 선택적으로 광을 조사하여 경화 수지층을 형성하고, 상기 경화 수지층을 순차적으로 적층하여 입체상을 형성하는 광 조형 방법에 관한 것이다.

광 경화 조형 방법(이하, "광 조형 방법"이라 함)에서는 조형하고자 하는 입체 모델을 복수개의 층으로 슬라이스하여 얻어지는 단면군의 데이터에 기초하여 조형한다. 통상, 처음에 최하단의 단면에 상당하는 영역에 있어서, 광 경화성 수지액의 액면에 광선을 조사한다. 이렇게 하면, 광 조사된 액면 부분의 광 경화성 수지액은 광 경화되고, 입체 모델의 일 단면의 경화 수지층이 조형된다. 이어서, 이 경화 수지층의 표면에 미경화 상태의 광 경화성 수지액을 소정의 두께로 코팅한다. 이 때, 경화 수지층을 소정의 두께분만큼, 수지조에 채워진 광 경화성 수지액에 담그어 코팅하는 것이 일반적이다. 또한, 비교적 소량의 광 경화성 수지를 1층의 경화 수지층을 형성할 때마다 리코터에 의해 전체 면에 도포하는 것도 행해진다. 그리고, 이 표면에 소정 패턴을 따라서 레이저 광선 주사를 행하고, 광 조사한 코팅층 부분을 경화시킨다. 경화된 부분은 하부의 경화 수지층에 적층 일체화된다. 이후, 광 조사 공정에서 취급하는 단면을 인접하는 단면으로 전환하면서, 광 조사 와 광 경화성 수지액의 코팅을 반복함으로써, 원하는 입체 모델을 조형한다(하기 특허 문헌 1 및 특허 문헌 2 참조).

특허 문헌 1: 일본 특허 공개 (소)56-144478호 공보

특허 문헌 2: 일본 특허 공개 (소)62-35966호 공보

<발명의 개시>

<발명이 해결하고자 하는 과제>

원하는 형상의 입체 모델을 광 조형 방법에 의해 형성하고자 하는 경우, 광선을 주사하여, 경화시킬 필요가 있는 부분에만 광선을 조사하는 수법 외에, 일정한 영역마다(이하, "투영 영역"이라 함) 일괄 노광을 반복 실행하는 수법이 있다. 후자의 수법에서는, 예를 들면 디지털 미러 디바이스(DMD)가 이용된다.

도 4A에 도시된 바와 같은 조형 영역 (A) 중에 화살표 형상 (91)의 조형을 행하는 경우에 대하여 설명한다. 이 경우, 도 4B에 도시된 바와 같이, 조형 영역 (A)를 광선 조사 영역에 상당하는 투영 영역 (A1, A2, A3)으로 나누어, 각각의 투영 영역마다 노광 데이터를 작성한다.

광 조형 장치는 이와 같이 하여 작성된 노광 데이터에 따라서, 투영 영역이 간극없이 정확히 접하도록 하여 노광한다. 이론적으로는, 이와 같이 노광함으로써 일체화된 입체 모델을 조형하는 것이 가능하지만, 실제로는 투영 영역 간의 경계 부분에 있어서 박리나 균열이 생기거나, 노광면이나 적층 방향에 요철이 발생하여, 표면 조도의 열화, 강도의 열화로 이어지는 문제가 있었다.

본 발명은 이러한 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 원하는 형상의 입체 모델을 양호한 정밀도로 형성할 수 있는 광 조형 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

<과제를 해결하기 위한 수단>

본 발명에 따른 광 조형 방법은 광 경화성 수지액에 선택적으로 광을 조사하여 경화 수지층을 형성하고, 상기 경화 수지층을 순차적으로 적층하여 입체 모델을 형성하는 광 조형 방법이며, 상기 광의 조사는 투영 영역을 단위로 하여 일괄 노광을 반복함으로써 실행하고, 상기 투영 영역은 인접하는 투영 영역의 경계 부분에 중첩 영역을 설치한 것이다.

여기서, 상기 투영 영역의 면적이 100 mm² 이하인 경우에, 본 발명에 따른 광 조형 방법을 이용하면, 보다 양호한 정밀도로 입체 모델을 형성할 수 있다.

마찬가지로, 상기 경화 수지층의 1층의 두께가 10 ㎛ 이하인 경우에, 본 발명에 따른 광 조형 방법을 이용하면, 보다 양호한 정밀도로 입체 모델을 형성할 수 있다.

또한, 상기 중첩 영역에서의 노광량을 상기 중첩 영역 이외의 노광량과 동등하게 조정하는 것이 바람직하다.

또한, 제1의 투영 영역과 제2의 투영 영역에서의 중첩 영역과 관련하여, 상기 제1의 투영 영역에서의 중첩 영역의 노광량은 상기 제2의 투영 영역에 근접함에 따라서 감소하고, 상기 제2의 투영 영역에서의 중첩 영역의 노광량은 상기 제1의 투영 영역에 근접함에 따라서 감소하고 있는 것이 바람직하다.

또는, 제1의 투영 영역과 제2의 투영 영역에서의 중첩 영역과 관련하여, 상기 제1의 투영 영역에서의 중첩 영역의 노광량은 상기 중첩 영역 이외의 노광량의 대략 절반이고, 상기 제2의 투영 영역에서의 중첩 영역의 노광량은 상기 중첩 영역 이외의 노광량의 대략 절반인 것이 바람직하다.

또한, 인접하는 경화 수지층 사이에서 상기 중첩 영역의 위치를 변경하거나, 상기 중첩 영역의 형상을 바꾸는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 광 조형 방법은 상기 광 경화성 수지액을, 디지털 미러 디바이스에 의해 반사된 광에 의해 경화시키는 경우에 바람직하게 이용된다.

<발명의 효과>

본 발명의 광 조형 방법에 의해, 원하는 형상의 입체 모델을 양호한 정밀도로 형성하는 것이 가능한 광 조형 방법을 제공할 수 있다.

도 1은 발명의 실시 형태 1에 따른 광 조형 장치의 개략적인 구성을 나타내는 도면이다.

도 2A는 발명의 실시 형태 1에 따른 광 조형 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 2B는 발명의 실시 형태 1에 따른 광 조형 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 2C는 발명의 실시 형태 1에 따른 광 조형 방법을 설명하기 위한 도면이 다.

도 3A는 발명의 실시 형태 2에 따른 광 조형 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 3B는 발명의 실시 형태 2에 따른 광 조형 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 3C는 발명의 실시 형태 2에 따른 광 조형 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 4A는 종래의 광 조형 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 4B는 종래의 광 조형 방법을 설명하기 위한 도면이다.

부호의 설명

1: 광원

2: DMD

3: 집광 렌즈

4: 조형 테이블

5: 디스펜서

6: 리코터

7: 제어부

8: 기억부

9: 광 경화성 수지

10: 광 경화성 수지

100: 광 조형 장치

<발명을 실시하기 위한 최선의 형태>

이하에, 본 발명을 적용할 수 있는 실시 형태를 설명한다. 이하의 설명은 본 발명의 실시 형태를 설명하는 것으로서, 본 발명이 이하의 실시 형태에 한정되는 것은 아니다. 설명의 명확화를 위해, 이하의 기재는 적절히 생략 및 간략화가 이루어져 있다. 또한, 당업자라면, 이하의 실시 형태의 각 요소를 본 발명의 범위에서 용이하게 변경, 추가, 변환시키는 것이 가능하다.

발명의 실시 형태 1.

도 1을 이용하여, 본 발명에 따른 광 조형 방법에 사용되는 광 경화 조형 장치(이하, "광 조형 장치"라 함)의 일례에 대하여 설명한다. 광 조형 장치 (100)은 광원 (1), 디지털 미러 디바이스(DMD)(2), 렌즈 (3), 조형 테이블 (4), 디스펜서 (5), 리코터 (6), 제어부 (7), 기억부 (8)을 구비하고 있다.

광원 (1)은 레이저 광선을 발생시킨다. 광원 (1)에는, 예를 들면 405 nm의 레이저 광을 발생시키는 레이저 다이오드(LD)나 자외선(UV) 램프가 이용된다.

디지털 미러 디바이스(DMD)(2)는 텍사스 인스트루먼츠사에 의해 개발된 디바이스로서, CMOS 반도체 상에 독립적으로 움직이는 마이크로미러가 수십만 내지 수백만개, 예를 들면, 48만 내지 131만개가 배치되어 있다. 이러한 마이크로미러는, 정전계 작용에 의해 대각선을 축으로 약 ±10도, 예를 들면, ±12도 정도 기울이는 것이 가능하다. 마이크로미러는 각 마이크로미러 피치의 1변의 길이가 약 10 ㎛, 예를 들면, 13.68 ㎛인 사각형 형상을 가지고 있다. 인접하는 마이크로미러의 간격은, 예를 들면 1 ㎛이다. 본 실시 형태 1에서 사용한 DMD(2)의 전체는 40.8×31.8 mm의 사각 형상을 갖고(그 중, 미러부는 14.0×10.5 mm의 사각 형상을 가짐), 1변의 길이가 13.68 ㎛인 마이크로미러 786,432개에 의해 구성되어 있다. 상기 DMD(2)는 광원 (1)로부터 출사된 레이저 광선을 각각의 마이크로미러에 의해 반사시키고, 제어부 (7)에 의해 소정 각도로 제어된 마이크로미러에 의해 반사된 레이저 광만을 집광 렌즈 (3)을 통해 조형 테이블 (4) 상의 광 경화성 수지 (9)에 조사한다.

렌즈 (3)은 DMD(2)에 의해 반사된 레이저 광선을 광 경화성 수지 (9) 상에 유도하여, 투영 영역을 형성한다. 렌즈 (3)은 볼록 렌즈를 이용한 집광 렌즈일 수도 있고, 오목 렌즈를 이용할 수도 있다. 오목 렌즈를 이용하면, DSM의 실제 크기보다 큰 투영 영역을 얻을 수 있다. 본 실시 형태 1에 따른 렌즈 (3)은 집광 렌즈로서, 입사광을 약 15배 축소하여, 광 경화성 수지 (9) 상에 집광하고 있다.

조형 테이블 (4)는 경화시킨 수지를 순차적으로 퇴적시키고 탑재하는 평판형의 지지대이다. 이 조형 테이블 (4)는 도시하지 않는 구동 기구, 즉 이동 기구에 의해 수평 이동 및 수직 이동이 가능하다. 이 구동 기구에 의해, 원하는 범위에 걸쳐 광 조형을 행할 수 있다.

디스펜서 (5)는 광 경화성 수지 (10)을 수용하고, 미리 정해진 양의 광 경화성 수지 (10)을 소정 위치에 공급한다.

리코터 (6)은, 예를 들면 블레이드 기구와 이동 기구를 구비하고, 광 경화성 수지 (10)을 균일하게 도포한다.

제어부 (7)은 노광 데이터를 포함하는 제어 데이터에 따라서 광원 (1), DMD(2), 조형 테이블 (4), 디스펜서 (5), 리코터 (6)을 제어한다. 제어부 (7)은 전형적으로는 컴퓨터에 소정의 프로그램을 인스톨함으로써 구성할 수 있다. 전형적인 컴퓨터의 구성은 중앙 처리 장치(CPU)와 메모리를 포함하고 있다. CPU와 메모리는 버스를 통해 보조 기억 장치로서의 하드 디스크 장치 등의 외부 기억 장치에 접속된다. 이 외부 기억 장치가 제어부 (7)의 기억부 (8)로서 기능한다. 플렉시블 디스크 장치, 하드 디스크 장치, CD-ROM 드라이브 등의 기억 매체 구동 장치는 각종 컨트롤러를 통해 버스에 접속된다. 플렉시블 디스크 장치 등의 기억 매체 구동 장치에는 플렉시블 디스크 등의 가반형(可搬型) 기억 매체가 삽입된다. 기억 매체는 오퍼레이팅 시스템과 협동하여 CPU 등에 명령을 주고, 본 실시 형태를 실시하기 위한 소정의 컴퓨터 프로그램을 기억할 수 있다.

기억부 (8)에는 조형하고자 하는 입체 모델을 복수개의 층으로 슬라이스하여 얻어지는 단면군의 노광 데이터를 포함하는 제어 데이터가 저장되어 있다. 제어부 (7)은 기억부 (8)에 저장된 노광 데이터에 기초하여, 주로 DMD(2)에서의 각 마이크로미러의 각도 제어, 조형 테이블 (4)의 이동(즉, 입체 모델에 대한 레이저 광의 조사 범위의 위치)을 제어하고, 입체 모델의 조형을 실행한다.

컴퓨터 프로그램은 메모리에 로딩됨으로써 실행된다. 컴퓨터 프로그램은 압축하고, 또한 복수개로 분할하여 기억 매체에 기억할 수 있다. 또한, 유저 인터페이스 하드웨어를 구비할 수 있다. 유저 인터페이스 하드웨어로서는, 예를 들면 마 우스 등의 입력을 위한 포인팅 디바이스, 키보드, 또는 시각 데이터를 사용자에게 제시하기 위한 디스플레이 등이 있다.

광 경화성 수지 (10)으로는 가시광 및 가시광 영역 외의 광에 의해 경화되는 수지를 사용할 수 있다. 예를 들면, 15 ㎛ 이상(500 mJ/cm²)의 경화 심도를 갖고, 점도가 1500 내지 2500 Pa·s(25 ℃)인 405 nm 대응의 아크릴계 수지를 사용할 수 있다.

다음으로, 본 실시 형태 1에 따른 광 조형 장치 (100)의 광 조형 동작에 대하여 설명한다. 우선, 디스펜서 (5)에 미경화 상태의 광 경화성 수지 (10)을 수용한다. 조형 테이블 (4)는 초기 위치에 있다. 디스펜서 (5)는, 수용된 광 경화성 수지 (10)을 소정량 만큼 조형 테이블 (4) 상에 공급한다. 리코터 (6)은 광 경화성 수지 (10)을 신장시키듯이 소인(掃引)하고, 경화시키는 1층분의 코팅층을 형성한다.

광원 (1)으로부터 출사된 레이저 광선은 DMD(2)에 입사된다. DMD(2)는 기억부 (8)에 저장된 노광 데이터에 따라서 제어부 (7)에 의해 제어되고, 레이저 광선을 광 경화성 수지 (10)에 조사하는 부분에 대응한 마이크로미러의 각도를 조정한다. 이에 따라, 그 마이크로미러에 의해 반사된 레이저 광선이 집광 렌즈 (3)을 통해 광 경화성 수지 (10)에 조사되고, 그 밖의 마이크로미러에 의해 반사된 레이저 광선은 광 경화성 수지 (10)에 조사되지 않는다. 광 경화성 수지 (10)으로의 레이저 광선의 조사는, 예를 들면 0.4초간 행해진다. 이 때, 광 경화성 수지 (10) 으로의 투영 영역은, 예를 들면 1.3×1.8 mm 정도이고, 0.6×0.9 mm 정도까지 축소할 수도 있다. 투영 영역의 면적은 통상 100 mm² 이하인 것이 바람직하다.

렌즈 (3)에, 오목 렌즈를 이용함으로써, 투영 영역을 6×9 cm 정도까지 확대할 수도 있다. 투영 영역을 이 크기를 초과하여 확대하면, 투영 영역에 조사되는 레이저 광선의 에너지 밀도가 낮아지기 때문에, 광 경화성 수지 (10)의 경화가 불충분해질 수 있다. 레이저 광선의 투영 영역의 크기보다 큰 입체 모델을 형성하는 경우에는, 예를 들면 조형 테이블 (4)를 이동 기구에 의해 수평 이동시킴으로써, 레이저 광선의 조사 위치를 이동시켜서 전체 조형 영역을 조사할 필요가 있다. 투영 영역마다 1 샷(shot)씩 레이저 광선의 조사를 실행해 간다. 각 투영 영역에 대한 레이저 광선의 조사 제어에 대해서는 나중에 상술한다.

이와 같이 하여, 투영 영역을 이동시켜서, 각 투영 영역을 단위로 하여 레이저 광선의 조사, 즉 노광을 실행함으로써, 광 경화성 수지 (10)이 경화되고, 제1층째의 경화 수지층이 형성된다. 1층분의 적층 피치, 즉, 경화 수지층 1층의 두께는, 예를 들면 1 내지 50 ㎛, 바람직하게는 2 내지 10 ㎛, 더욱 바람직하게는 5 내지 10 ㎛이다.

계속해서, 동일한 공정으로 원하는 형상의 입체 모델의 2층째를 동시 형성한다. 구체적으로는, 1층째로서 형성된 경화 수지층의 외측에 디스펜서 (5)로부터 공급된 광 경화성 수지 (10)을 리코터 (6)에 의해 입체 모델을 넘어 신장되도록 균일 두께로 도포한다. 그리고, 레이저 광선을 조사함으로써, 제2층째의 경화 수지 층을 제1층째의 경화 수지층 상에 형성한다. 이하 동일하게 하여 제3층째 이후의 경화 수지층을 순차적으로 퇴적시킨다. 그리고, 최종층의 퇴적이 종료되면, 조형 테이블 (4) 상에 형성된 조형물을 취출한다. 조형물은 표면에 부착된 광 경화성 수지액을 세정 또는 그 밖의 방법으로 제거하고, 필요에 따라 자외선 램프 등에 의해 조사하거나 또는 가열함으로써, 경화를 더욱 진행시킬 수 있다.

계속해서, 도 2A 내지 2C를 이용하여 본 실시 형태 1에 따른 광 조형 방법에 대하여 상세히 설명한다. 도 2A는 조형하고자 하는 입체 모델의 형상을 나타내는 상면도이고, 도 2B는 복수개의 투영 영역과 입체 모델의 위치 관계를 나타낸 도면이고, 도 2C는 도 2B의 X-X' 상의 각 위치에서의 노광량을 나타내는 그래프이다. 한편, 도 2B의 하측으로 연장되는 점선은 도 2C의 상측으로 연장되는 점선과 각각 연결되어 있다.

도 2A에 도시된 바와 같이, 본 예에서는 상면에서 보아 화살표 형상의 입체 모델을 조형하는 경우에 대하여 설명한다. 도면 중 A는 해당 입체 모델을 포함하는 조형 영역이다. 종래에는 이러한 조형 영역 (A)를 단순히 레이저 광선의 조사 가능 범위에 상당하는 투영 영역으로 분할하였다. 본 예에서는 투영 영역은 조형 영역 (A)의 1/3 크기이고, 종래의 광 조형 방법에서는 각 투영 영역이 중복되는 일이 없도록 3 분할했었지만, 본 실시 형태에서는 4개의 투영 영역에 의해 노광하도록 하였다.

구체적으로는, 도 2B에 도시된 바와 같이, 4개의 투영 영역 (A1, A2, A3, A4)에 의해 노광한다. 투영 영역 (A1)은 조형 영역 (A)의 좌측 끝으로부터 조사 가능한 범위를 이루는 영역이다. 투영 영역 (A2)는 그 좌측 끝이 투영 영역 (A1)과 중첩되도록 하여 배치된 영역이다. 즉, 투영 영역 (A1)과 투영 영역 (A2)는 그 경계 부분에 있어서 중첩 영역 (B1)이 형성되어 있다. 동일하게 하여, 투영 영역 (A3)은 그 좌측 끝이 투영 영역 (A2)와 중첩되도록 하여 배치되어 있다. 즉, 투영 영역 (A2)와 투영 영역 (A3)은 그 경계 부분에 있어서 중첩 영역 (B2)가 형성되어 있다. 또한, 투영 영역 (A4)는 그 좌측 끝이 투영 영역 (A3)과 중첩되도록 하여 배치되어 있다. 즉, 투영 영역 (A3)과 투영 영역 (A4)는 그 경계 부분에 있어서 중첩 영역 (B3)이 형성되어 있다.

중첩 부분(B1, B2, B3)의 폭은, 예를 들면 수 ㎛ 내지 수백 ㎛이다.

이와 같이 레이저 광선을 투영하기 위해서는, 하나 하나의 투영 영역에서의 노광 형상이 도 2B에 도시된 바와 같은 형상이 되도록 노광 데이터를 작성할 필요가 있다. 또한, 중첩 영역 (B1, B2, B3)이 생기도록 입체 모델에 대한 레이저 광선의 조사 위치가 이동하도록 노광 데이터를 작성할 필요가 있다. 즉, 조형 테이블을 이동시키는 이동 수단에 대하여, 중첩 영역 (B1, B2, B3)이 생기도록 이동시키는 노광 데이터를 작성할 필요가 있다.

도 2B와 같이 광 경화성 수지에 대하여 레이저 광선을 조사한 경우, 노광량은 도 2C와 같이, 중첩 영역 (B1, B2, B3)에 있어서 이들 이외의 영역보다 높은 노광량이 된다. 본 예에서는 중첩 영역 (B1, B2, B3)의 노광량은 이들 이외의 영역의 약 2배이다.

본 실시 형태 1에 따른 광 조형 방법에 따르면, 이와 같이 하여 작성된 노광 데이터에 따라서, 투영 영역의 경계 부분에서 겹침이 생기도록 노광하기 때문에, 투영 영역 간의 경계 부분에 있어서 박리나 균열이 생기거나, 노광면이나 적층 방향으로 요철이 발생하는 것을 방지할 수 있고, 표면 조도 및 강도의 향상을 도모할 수 있어, 원하는 형상의 입체 모델을 양호한 정밀도로 형성할 수 있다.

발명의 실시 형태 2.

발명의 실시 형태 1에서는 각 투영 영역에서의 1회의 노광량을 투영 영역 내에서 대략 균일하게 했기 때문에, 투영 영역의 경계 부분에서의 중첩 영역에서의 노광량은 그 이외의 영역보다 높은 노광량으로 되어 있었다. 이 때문에, 중첩 영역에 있어서, 수지 경화 범위가 확대되어, 여분의 수지 경화 부분을 발생시킬 가능성이 있다. 이러한 여분의 수지 경화 부분은 경시적으로 보면 휨 변형(warpage deformation) 요인의 하나가 된다. 특히, 일괄적으로 조사하는 노광 면적이 250 mm² 이하인 마이크로 광 조형에 있어서는 노광량이 불균일함에 따른 악영향이 크다.

따라서, 본 실시 형태 2에서는 중첩 부분의 노광량(중복하여 노광되는 총 노광량)을 조정하여, 중첩 부분 이외의 영역의 노광량, 즉 노광 에너지량 밀도와 동등해지도록 하였다. 구체적으로는, 화면 표시 상에 농담(濃淡)을 가하는 제어와 동일한 제어, 즉, 노광 영역으로의 1회의 노광 시간 내에, DMD(2)의 마이크로미러의 각도를 일정 진동수로 반복 변동시킴으로써 각 마이크로미러로부터의 레이저 광의 조사 시간을 조정함으로써 노광량을 제어할 수 있다. 이와 같이, 본 발명의 실시 형태에서는 DMD(2)에 있어서 화면 표시 상에 농담을 가하는 제어와 동일한 제어 에 의해 노광량을 제어할 수 있기 때문에, 이와 동일한 데이터 포맷을 공유할 수 있고, 예를 들면, 일반적인 화면 표시용 포맷인 비트맵 형식 등을 사용할 수 있다.

도 3A는 도 2B와 동일한 도면으로, 도 3B, 도 3C에서의 노광 위치를 나타내기 위해 참조한다. 한편, 도 3A의 하측으로 연장되는 점선은 도 3B의 상측으로 연장되는 점선과 각각 연결되어 있다. 도 3B에 도시된 바와 같이, 투영 영역 (A1)에 있어서 중첩 영역 (B1)에서의 노광량이 투영 영역 (A2)측으로 근접함에 따라서 단계적으로 감소하도록 하고 있다. 즉, 투영 영역 (A1)에 있어서 중첩 영역 (B1)의 노광량은 투영 영역 (A2)측의 단부에 근접함에 따라서 정비례하여 감소하고 있다. 한편, 투영 영역 (A2)에 있어서 중첩 영역 (B1)에서의 노광량은 투영 영역 (A1)측으로 근접함에 따라서 단계적으로 감소하도록 하고 있다. 즉, 투영 영역 (A2)에 있어서 중첩 영역 (B1)의 노광량은 투영 영역 (A1)측의 단부에 근접함에 따라서 정비례하여 감소하고 있다. 보다 상세히 설명하면, 화면 표시 상에 농담을 가하는 제어와 동일한 제어에 의해 노광량을 제어할 수 있는 것은, 각 마이크로미러로부터의 레이저 광에 의해 조사되는 영역을 단위로 하는 것이기 때문에, 엄밀하게는 도 3B에 나타내는 중첩 영역 (B1)의 노광량은 노광 위치에 대하여 연속적으로 변화하는 것이 아니라, 중첩 영역 (B1)이 노광 위치에 대한 마이크로미러의 개수에 따라서 단계적으로 변화한다. 중첩 영역 (B1)에서의 노광량은, 기본적으로 투영 영역 (A1)에 의한 노광량과 투영 영역 (A2)에 의한 노광량의 합이 되지만, 다른 영역의 노광량을 1로 했을 때, 상기 다른 영역의 노광량과 동일한 1이 된다. 단, 중첩 영 역과 그 밖의 영역의 노광량이 반드시 엄밀하게 같을 필요는 없고, 사용되는 광 경화성 수지, 노광하는 광원에 따라 적당히 적절한 노광량으로 조정하는 것이 바람직하다.

중첩 영역 (B1)과 마찬가지로, 중첩 영역 (B2, B3)에 있어서도, 다른 영역의 노광량과 동일한 1이 되도록 노광량이 제어되어 있다. 따라서, 중첩 영역 (B1, B2, B3)을 포함하는, 레이저 광선의 조사 영역의 노광량은 균일하고, 한결같이 유지된다.

따라서, 본 실시 형태 2에 따른 광 조형 방법에 따르면, 여분의 수지 경화 부분의 발생을 억제할 수 있고, 원하는 형상의 입체 모델을 양호한 정밀도로 형성할 수 있다.

특히, 도 3B에 도시된 바와 같이 노광량을 조정하면, 노광량의 변화가 완만하기 때문에, 노광량의 극단적인 변화가 없고, 가령 투영 영역에 오차가 생겼다 하더라도, 경화 정도의 불균일이 생기기 어렵다는 이점이 있다.

한편, 중첩 영역에서의 노광량의 감소 또는 증가의 변화는 1차식으로 표시되는 것일 수도 있고, 2차 이후의 고차 식으로 표시되는 것일 수도 있다.

노광량의 조정은 도 3C에 도시된 바와 같이 할 수도 있다. 즉, 투영 영역 (A1)에 있어서 중첩 영역 (B1)에서의 노광량을 다른 영역의 절반인 0.5로 하고, 투영 영역 (A2)에 있어서 중첩 영역 (B1)에서의 노광량도 0.5로 한다. 따라서, 중첩 영역 (B1)에서의 노광량은 기본적으로 투영 영역 (A1)에 의한 노광량과 투영 영역 (A2)에 의한 노광량의 합이 되지만, 다른 영역의 노광량과 동일한 1이 된다. 중첩 영역 (B1)과 마찬가지로, 중첩 영역 (B2, B3)에 있어서도, 다른 영역의 노광량과 동일한 1이 되도록 노광량이 제어되어 있다. 따라서, 중첩 영역 (B1, B2, B3)을 포함하는, 입체 모델이 존재하는 부분의 노광량은 균일하고, 한결같이 유지된다. 따라서, 이 경우에 있어서도, 여분의 수지 경화 부분의 발생을 억제할 수 있고, 원하는 형상의 입체 모델을 양호한 정밀도로 형성할 수 있다.

그 밖의 실시 형태.

상술한 예에서는, 인접하는 투영 영역의 경계 부분에 중첩 영역을 설치하도록 했지만, 중첩 영역을 설치하는 모드와 중첩 영역을 설치하지 않는 모드를 전환하는 기능을 광 조형 장치에 구비하도록 할 수도 있다.

상술한 예에서는, 가로 일렬로 투영 영역이 배열된 예에 대하여 설명했지만, 종횡 2차원 방향으로 배열되어 있는 경우에도 마찬가지로 인접하는 투영 영역 사이에서 중첩 영역을 설치하도록 하면 좋다. 이 경우, 상하 좌우 4 방향으로 투영 영역이 인접되어 있기 때문에, 주위의 4개소에 중첩 영역이 생긴다.

또한, 상술한 예에서는, 광원으로부터 출사되는 광의 변조를 가하는 장치로서 DMD를 채용했지만, 여기에 한정되지 않고, 광의 투과량을 미소 영역별로, 즉 화소별로 조정 가능한 액정 장치를 이용할 수도 있다. 단, 콘트라스트 면에서는, 액정 장치보다 DMD 쪽이 바람직하다.

또한, 상술한 예에서는 1층분만을 설명했지만, 입체 모델을 조형하기 위해 행해지는 복수층의 각각에 있어서, 중첩 영역을 설치하는 것이 바람직하다. 이 때, 중첩 영역의 위치는 인접하는 층 사이에서 변화하도록 할 수도 있다. 또한, 중첩 영역의 형상 자체를 인접하는 층 사이에서 달리하도록 할 수도 있다.

본 발명에 따른 광 조형 방법은, 예를 들면 마이크로 리액터, 마이크로 기계 부품, 마이크로 광 장치, 마이크로 센서, 광학 부품 등의 제조에 사용할 수 있다.

Claims

광 경화성 수지액에 선택적으로 광을 조사하여 경화 수지층을 형성하고, 상기 경화 수지층을 순차적으로 적층하여 입체 모델을 형성하는 광 조형 방법이며,

상기 광의 조사는 투영 영역을 단위로 하여 일괄 노광을 반복함으로써 실행하고,

상기 투영 영역은 인접하는 투영 영역의 경계 부분에 중첩 영역을 설치한 광 조형 방법.
제1항에 있어서, 상기 투영 영역의 면적은 100 mm² 이하인 것을 특징으로 하는 광 조형 방법.
제1항에 있어서, 상기 경화 수지층의 1층의 두께는 10 ㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 광 조형 방법.
제1항에 있어서, 상기 중첩 영역에서의 노광량을 상기 중첩 영역 이외의 노광량과 동등하게 조정한 것을 특징으로 하는 광 조형 방법.
제1항에 있어서, 제1의 투영 영역과 제2의 투영 영역에서의 중첩 영역과 관 련하여, 상기 제1의 투영 영역에서의 중첩 영역의 노광량은 상기 제2의 투영 영역의 중앙부에 근접함에 따라서 감소하고, 상기 제2의 투영 영역에서의 중첩 영역의 노광량은 상기 제1의 투영 영역의 중앙부에 근접함에 따라 감소하고 있는 것을 특징으로 하는 광 조형 방법.
제1항에 있어서, 제1의 투영 영역과 제2의 투영 영역에서의 중첩 영역과 관련하여, 상기 제1의 투영 영역에서의 중첩 영역의 노광량은 상기 중첩 영역 이외의 노광량의 대략 절반이고, 상기 제2의 투영 영역에서의 중첩 영역의 노광량은 상기 중첩 영역 이외의 노광량의 대략 절반인 것을 특징으로 하는 광 조형 방법.
제1항에 있어서, 인접하는 경화 수지층 사이에서 상기 중첩 영역의 위치를 변경한 것을 특징으로 하는 광 조형 방법.
제1항에 있어서, 인접하는 경화 수지층 사이에서 상기 중첩 영역의 형상을 바꾼 것을 특징으로 하는 광 조형 방법.
제1항에 있어서, 상기 광 경화성 수지액은 디지털 미러 디바이스에 의해 반사된 광에 의해 경화시키는 것을 특징으로 하는 광 조형 방법.