LCD vs DLP 3Dプリント技術比較

現在、市場で人気のある樹脂3Dプリント技術は主にSLA、DLP、LCDに分かれています。この記事では主にDLPとLCDの違いについて説明します。DLP（デジタル光処理）技術は、画像信号をデジタル処理して光を投影します。LCD（液晶表示）技術は、液晶の光電効果を利用して異なるグレーレベルや色の画像を生成します。

• DLP光硬化技術

1. 動作原理

DLPは「Digital Light Procession」の略で、デジタル光処理を意味します。つまり、画像信号がデジタル処理された後に光として投影されるということです。これは、テキサス・インスツルメンツが開発したデジタルマイクロミラー素子（DMD）を基に、視覚的なデジタル情報表示技術を完成させたものです。DLP3Dプリント技術の基本原理は、デジタル光源が液体感光樹脂の表面に対して層ごとに表面光の形で投影を行い、各層を硬化・形成していくことにあります。

DLPプロジェクターは、レンズを通して光をDMD（数千のマイクロミラーで構成された装置）に照射し、レジンタンクの底部に光を導くことで層の画像を作成します。したがって、DLPプロジェクターからの光は、小さな光源から広がって大きな範囲をカバーする必要があります。基本的に、これは幅の広いモデルほど端のピクセル歪みが発生しやすいことを意味します。また、DLPプロジェクターのピクセル数は印刷サイズに関係なく同じです。つまり、同じDLPプリンターで印刷する場合、より小さく狭い印刷物の方が、より高精度で作成できるということです。この効果を視覚化するために、スマートフォンで撮影した写真を考えてみてください。写真をズームインすると、鮮明さが低下します。これは、大きな物体をDLPプリンターで印刷するときに起こる現象で、印刷物が「縮小」されるように見えるのです。とはいえ、歪みの補正は、より高品質な部品を備えたプロフェッショナルな機器で行うことが可能であることを覚えておくことが重要です。また、「縮小」問題は必ずしもDLPプリンターの印刷品質が劣ることを意味するわけではなく、その解像度がより小さな印刷物に焦点を当てているということに過ぎません。

ここで言及されているDLP光源は、テキサス・インスツルメンツの光学機器をカスタマイズしたもので、主に光路コーティングを除去し、UV LEDランプビーズに置き換え、光路を再調整するなどの改良が施されています。その特徴は、寿命が長く、消費電力が低い（一般的に数ワット程度）こと、光源利用率が95%以上に達することです。特別にカスタマイズされた光学部品は、均一な光強度と低歪みを実現しています。一部のメーカーが開発したマザーボードは、LEDの出力光強度を制御できるため、印刷の精度と速度を柔軟に調整でき、材料の選択も可能で、市場のさまざまな消耗品に対応できます。サイズが小さいため、機械自体も非常に小型化できます。

• LCD（選択領域光硬化技術）

LCDは3Dプリンティング技術における新興技術です。近年人気が高まっています。コストは大幅に削減され、参入のハードルも手の届く範囲になりました。精度はDLPに匹敵します。紫外線照射を用いて樹脂を硬化させる成形方法です。LCD 3Dプリンターの動作原理は、液晶画面のLCDイメージング原理を利用しています。コンピューターと表示回路によって駆動され、コンピュータープログラムが画像信号を提供し、液晶画面上に選択的な透明領域が現れます。紫外線は透明領域を通過して樹脂に照射されます。タンク内の感光性樹脂消耗品が露光され硬化します。各層の硬化時間が終了すると、プラットフォームパレットが硬化した部分を持ち上げ、樹脂液の補充と再流動を可能にします。プラットフォームは再び下降し、モデルと剥離フィルムの間の薄い層が再度紫外線に露光されます。その結果、層ごとに硬化され、美しい三次元モデルとして印刷されます。したがって、この原理でイメージングされたLCD 3Dプリンターは「LCD 3Dプリンター」とも呼ばれます。

それはまた、レジンタンクの全層を照射しますが、UVライトはプロジェクターのLEDアレイではなくLCDを通して照射されます。スクリーンはマスクとして機能し、現在の層に必要なピクセルのみを表示します。このようにして、光を導くためにSLAやDLPのような特殊な機器は必要ありません。

LCD 3Dプリンターは、一連のUV LCDを光源として使用します。フラットパネルLCDパネルからの光は、平行に直接ビルドエリアに当たります。この光は拡散しないため、LCD印刷においてピクセルの歪みはもはや問題ではありません。
これは、LCDプリンターの印刷品質がそのLCD密度に依存することを意味します。ピクセル数が多いほど、印刷品質は向上します。解像度の精度は0.05mmで、フォーマットは非常に大きくすることが可能です。また、コストは低く、主要な部品はLCDスクリーン、マザーボード、Z軸トラックです。

LCDスクリーン自体が紫外線を嫌うため、照射されると急速に劣化します。この技術自体は高出力の紫外線照射を必要としますが、硬化には非常に少量の紫外線を使用するため、DLPと比べて寿命は比較的短いです。購入時には主にサイズ、解像度、Z軸の安定性に依存し、最も重要な点は分解や交換が便利かどうかを考慮することです。

価格面では、DLPのハードウェアコストが本質的に高いため、価格はしばしばLCDの10倍になります。高い精細さと高速な印刷速度が必要なプロフェッショナルであれば、プロ用のDLPプリンターの使用を検討することをお勧めします。一方、レジン3Dプリントの初心者であれば、LCDが良い選択肢となるでしょう。