3D 프린터로 보는 혁신과 특허(3)

3D 프린터로 보는 혁신과 특허 (3)

 

나고야 대학의 연구자부터 시작한 코다마 히데오 씨

1989 년 처음 광 조형 장치 (현재는 3D 프린터라고 부른다)를보고 충격을받은 야마다 眞次郎 씨에서 소개 된이 3D 프린터를 세계 최초로 발명 한 코다마 히데오 씨와 만난 것은, 1997 년말이었다.

코다마 히데오 씨

코다마 씨는 나고야 대학 공학부를 졸업 한 후 학부 대학원에 가서 대기 수권 과학 연구소에서 남극과 히말라야, 알래스카 등에 대량으로 적층하고있는 빙하 연구를하고 있었다. 대학원을 수료 한 후, 연구자로서 계속 남아 있었지만, 빙하를 분석하고 200 년 후, 300 년 후 예측을하면서 자연 현상으로 무엇이 발생 하는가하는 같은 것을 연구하고있다 중 의문을 느끼게되었다.

"200 년 후 · 300 년 후까지 살아있을 수 없기 때문에, 자신의 연구의 진위를 모른 채 죽어 간다. 그런 생각을하고있는 사이, 자신은 학부의 연구자 방향이 아니라고 생각하게 실험을하는 같은 일을 찾게됐다 "

곧 나고야 공업 연구소에 취직하고 기본 컨셉으로 더듬 입고 곰에서는 기획과에 있었지만, 그 다음은 전자 부에 가서 실험하고 논문을 작성하게된다.

기획과에 있던 시절이다. 전시회를 기획하는 기획과 직 원으로 전시회를 보러 갈 기회가 종종 있었다.

있을 때 코다마 씨는 3 차원 CAD의 데모를하고있는 곳에 부딪 하였다. 1978 년의 일이다. 3 차원 CAD 등 거의 알려지지 않은 시절이지만, 가격을 물어 보면 2 억 수천만 엔도한다.

코다마 씨는 운영자에서 작업을 배우고 실제로 CAD를 사용하여 간단한 입체 모델을 만들어 보았다. 만든 입체 모양은 화면에서 원하는대로 돌릴 수있다. 시립 체형을 빙글 빙글 돌리면 입체 모양의 그늘이 될 반대편도 바닥 부분도 자유 자재로 볼 수있다. 설계를 할 때도 자유 자재로 화면에서 입체 모양을 회전 시키거나 움직이거나하여 디자인을 첨가하거나 삭제할 수있다. 이것은 재미있다.

반면 코다마 씨는 복잡한 모양을 디자인 할 수 있지만 설계자가 다른 사람에게 설명 할 때, 어떻게 입체 모양을 설명하면 좋을까 생각했다. 말은 좀처럼 표현할 수 없다. 2 차원의 것이라면 프린터로 인쇄하면 좋지만, 3 차원되면 입체 모양이되기 때문에 디자인은 할 수 있지만 실물을 손에 넣을 수 없다. 그 후에도 코다마 씨의 머릿속이 과제가 사라지지 않았다.

획기적인 아이디어에 도달 할 때까지

나고야 공업 연구소는 반도체의 개선 및 집적 회로의 연구도하고있다. 코다마 씨는 반도체 센서 개발 그룹의 방에 출입하고있는 가운데, 반도체 회로를 제조 할 때 포토 레지스트 (감광성 수지)를 사용하여 여러 번 반복하는 현장을 본다.

반도체 단결정 실리콘의 얇은 판 "실리콘 웨이퍼」의 표면에 회로를 만드는 것이지만, 다만 사진 인화, 현상과 유사한 과정이다. 사진 말해서 인화지에 해당하는 웨이퍼 먼저 포토 레지스트를 바른다. 다음 마스크 (네거티브 필름)에서 ​​웨이퍼에 패턴을 점화. 사진의 경우 소부 현상은 1 회에 종료하지만, 반도체의 경우 소부 현상을 동일한 웨이퍼 조치에 여러 번 반복한다.

코다마 씨는이 작품을 보면서 포토 레지스트를 사용하여 가공하는 기술을 안다. 그 당시 전시회에서 인쇄 기술을 시연하고있는 것을 보았다. 신문을 인쇄 할 때 밑 글씨를 어떻게 만드는지 그 제조 기술을 본 것이다.

투명 유리판 위에 투명 비닐 랩 같은 얇은 막을 펼쳐 놓는다. 그 위에 감광성 수지를 얇게 편다. 그리고 또 랩 님의 얇은 막을 씌워 또한 신문지면 흑백 마스크 필름을 씌워 위에서와 아래로부터의 양쪽에서 빛을 던지다.

아래에서 빛 아래에서 절반이 굳게 위에서 빛에 마스크 필름 흰색 패턴 곳만이 굳어진다.완성 된 수지 판의 표면은 지문 모양으로 문자 나 사진이 떠올라있다. 이에 인 나무를 얹어 판화와 같은 원리로 인쇄하면 신문이 완성된다.

"이것을 볼 때는 ははあ, 이렇게 신문은 수 까봐 멍하니있었습니다 만, 돌아 오는 버스 안에서 갑자기 아이디어가 떠오른 것입니다."

그 얇은 밑 글씨를 거듭 두껍게 가면 시립 체형이있는 것은 아닐까. 코다마 씨의 머리 속에서 3 차원 CAD, 반도체 제조 기술, 인쇄의 밑글 씨 제조 기술의 세 가지가 융합되어있는 아이디어가 떠 올랐 위에 싶어했다.

"포토 레지스트 (감광성 수지)에 빛을 쬐면 두께의 것을 만들어 갈 수 있다는 기술 및 반도체 제조에서 일을하는 포토 레지스트를 몇번이나 몇번이고 とかえ ひかえ 가공 가는 것이 이어진 것입니다. "

이 기술을 사용하면, 이차원 동작 반복해서하는 것만으로 3 차원 입체 모양을 만들 수있다.이것이 3 차원 CAD의 출력이 아닌가. 이것을 제어하는​​ 것은 XY 축 이차원를 조작 할 뿐이다.이차원의 평면 처리를 반복 해 가면 입체 모양을 만들 수있다. 3 차원 CAD 만든 데이터를 이차원의 XY 평면에 점 좌표로 표시 해당 그림을 반복 가면 위에 겹쳐 입체 모양으로되어 간다. 즉 입체 모양을 둥글게하고 둥글게 단면을 기층에 거듭 가면 좋다.

아이디어를 정리하고 특허 출원을하는

이것은 갈 때 코다마 씨는 확신했다. 그 원리를 정리하고 코다마 씨는 바로 특허로 출원한다. 발명자는 물론 코다마 씨 출원인도 코다마 씨로했다. 이 역사적인 특허 출원 서류는 「입체 도형 만들기 장치 "라는 발명 명칭을 단 198 0 년 4 월 12 일에 특허청에 출원 된 ( 특 개소 56-144478 ).

나고야 공업 연구소의 소원 이었기 때문에 출원인은 연구소의 이름도 있어요 않았으나 그러면 출원 비용도 연구소에 지불 받게된다. 코다마 씨는 그 때 아직 기획과 직원이며, 전시 및 연수 등을 기획하는 일이었다. 직무에 "발명하는 것"은 포함되어 있지 않았다.

지금은 공공 연구 기관에 소속 된 연구원의 특허 발명과 출원에 대해 일정한 규칙이 있는데, 그 당시 연구자의 특허 출원 등의 의식도 현상도 거의 없었다. 코다마 씨는 " '나고야시의 예산을 사용하여 출원하는 것 같은 생각도없는 것 같다"고 생각한다.

특허 출원하려고 생각 해낸 코다마 씨이지만, 변리사에게 의뢰한다는 발상이 떠오르지 않고 자기의 출원 서류를 만들었다. 명세서 작성에 대한 어떤 지식도 경험도 없다. 다른 출원을 읽고 말하자면 눈동냥으로 작성했다고한다.

여 이야기이지만 지금에 와서 그 출원 내용이 어때 이렇다라고하는 변리사가있는 것 같지만, 당시는 변리사 나오지 않았고 "완전한 아마추어가 쓴 것이었다"고 코다마 씨는 말했다 있다.

입체 출력을 보여 주었다 코다마 씨

코다마 씨는 자신의 생각이 맞는지 실험 해 보자 생각했다. 당시 CAD 마침내 실용화 된 뿐이고 판매 가격은 2 억 수천만 엔도한다. CAD에서 설계하는 것은 무리이다. 코다마 씨는 어머니가 설계 한 집의 모형을 만들기로했다.

가정의 집을 토대 부분에서 지붕 꼭대기까지 스물 몇 층에 둥글게했다. 그 둥글게 단면의 형상을 한 마스크 필름을 만들고 거기에 빛을 浴びせれ하면 빛이 맞은 부분의 수지가 굳어지는 것이다. 1 회에 빛을 발산 노출 시간을 10 분 정도했다. 대충 끝난 후 수조에서 기판을 슬슬 올려 보았다.

"야, 감격했습니다. 쑥쑥하게 액체 중에서 입체물이 나온 때는 정말 할 수있는 것이어서 놀랐습니다. 정말, 수 한 수는 생각이었습니다."

외부에서 보이지 않았던 것은 굴절률이 거의 변화하지 않기 때문에 적층하여 물체 수있어라고해도 외부에서 보이지 어려웠던 것이다. 이 모형은 "통나무 집 바람의 것이었지만 내부에는 계단이나 椅 자, 가구까지 보이게되고있다"것이었다.

이것이 세계 최초로 만들어진 광 조형이다. 이 역사적인 입체 조형은 일곱 센치 × 다섯 센치, 높이 오 센티 남짓의 작은 것이다. 사진 찍어 논문에 게재했지만 실물은 버려지고 만다.역사에 길이 남을 1 호 광 조형이없는 것은 참으로 유감이다.

이 후 코다마 씨는 마스크 필름이 아닌 XY 플로터에 빛을내는 얇은 빔을 움직이면, 1 님의 두께의 딱딱한 층 나오지 있은 것은 아닐까 생각했다. 실험하면 이것도 의도대로 잘했습니다.

실용화 될 지 그 때는 아직 확신이 없었다. 그래도, 유행하는 기분을 억제하고 상사에게보고했지만, 상사는 전혀 존경하는 기색이 없다. 학문적으로 더 가치있는 것이라면, 상사의 낮은 평가에 저항하고 힘내라했지만, 코다마 씨도 그만큼 뛰어난 연구 성과는 생각하지 않았다.

그러나 코다마 씨는이 결과를 1981 년 4 월에 열린 전자 통신 학회 (현 전자 정보 학회)에서 발표 즉시 학회지에 논문을 썼다. 그 직후, 일본을 대표하는 대기업 전자 통신 기업 코다마 씨의 연구실 견학 온다. 무엇을 목적으로 왔는지 확실하지 않았지만,이 회사는 3 년 후에 광 조형 관련 기술을 다수 특허 출원을하고 있음을 알았다.

코다마 씨는 그 당시를 기억 "견학시에는 전혀 감동 한 바람도없는 포커 페이스에 계시고 역시 관심을 가져주지 않는다고 낙담했습니다. 이것도 자신감 상실의 원인이었다"고 술회 하고있다.

하지만이 기업이 특허 출원의 심사 청구를하지 않은 듯, 특허 수는 없었다.

영문으로 논문을 발표하는

코다마 씨는 세계 최초의 광 조형의 성과를 영문 논문 해 아메리카의 물리 학회지에 투고했다. 동 학회지 1981 년 11 월호의 "Review of Scientific Instruments"에서 "포토 레지스트를 이용하여 3 차원 플라스틱 모델을 자동으로 만드는 방법 '이라는 제목으로 게재되었다.

코다마 씨의 논문은 'Review of Scientific Instruments」에 게재되었다.

이 논문은 광 조형 장치와 3D 프린터의 역사를 말하는데있어서 필수 자료이다. 광 조형있는 원리를 학문적으로 설명하고 쑥쑥하게 통나무 집 바람에 완성 된 집의 모형 사진도 붙어있다. 이 논문은 컴퓨터의 출력으로 입체 조형을 만드는 방법을 연구하고 있던 전 세계 연구자의 주목을받은 것이 틀림 없다.

논문이 게재 된 직후 인 1982 년 8 월 미국 쓰리엠 (3M) 사의 연구원 앨런 허버트가 코다마 씨와 거의 같은 원리로 광 조형 수 있다고 연구 결과를 발표했다. 이어 오사카 부립 산업 기술 종합 연구소의 마루 야 우지 씨도 거의 동일한 기술을 개발하고 코다마 씨에서 지연 4 년째의 1984 년 5 월에 특허 출원했으며 실용화를 목표로 연구위원회까지 만들어 기업 로 작용했지만 결국 실용화는 못했다.