JP2012000675A - レーザーを用いたロールフィルム切断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ロールフィルムの切断精度を向上させたレーザ切断装置を提供する。
【解決手段】フレーム１１０に固定されたレーザービーム供給源１２２と、レーザービーム供給源と分離されて移動可能にフレームに設けられ、レーザービーム供給源から供給されるレーザービームを受光可能な受光部１２７、及びロールフィルムＦにレーザービームを照射可能なレーザーノズル１２９を備えるヘッドモジュール１２５と、レーザービーム供給源とヘッドモジュールの受光部との間に配置されるようにフレームに設けられたビーム視準部材１８０とを備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、レーザーを用いたロールフィルム切断装置に関するものであって、より詳しくは、偏光フィルムロールを切断するためのレーザーを用いたロールフィルム切断装置に関する。

本出願は、２０１０年０６月１５日出願の韓国特許出願第１０‐２０１０‐００５６６１１号及び２０１１年０５月１６日出願の韓国特許出願第１０‐２０１１‐００４５７９５号に基づく優先権を主張し、該当出願の明細書および図面に開示された内容は、すべて本出願に援用される。

一般に、液晶表示装置は、液晶層を挟んで互いに向かい合う面であってそれぞれ電界生成電極が形成された一対の透明絶縁基板からなった液晶パネルを必須に備え、電界生成電極間の電場変化を通じて液晶分子の配向を人為的に調節し、この過程で変化する光の透過率を利用して様々な画像を表示する。

液晶パネルの上下面にはそれぞれ液晶表示装置の液晶配向変化を可視化する偏光フィルムが配置される。偏光フィルムは、透過側と一致する偏光成分の光を透過させる。液晶表示装置は液晶パネルの上下面に配置された偏光フィルムの透過軸の配置と液晶の配列特性とによって光の透過程度を決定する。

業界に知られた多様な方式によって製造されたロール状の偏光フィルムは、機械式カッター（例えば、裁断プレスまたはスーパーカッター)によって対応する液晶表示装置のサイズごとに裁断（切断)されるべきである。

ところが、偏光フィルムロールを裁断プレスやスーパーカッターのような機械式カッターで切断する場合、切断された面は面取り工程を経なければならず、偏光フィルムロールの切断過程で多量の粉塵が発生するので、追加工程コスト及び環境処理コストが発生する。これは、生産コストの上昇及び生産性低下をもたらす。これを改善するために、最近にはレーザーを用いて偏光フィルムロールを切断する装置が開発されている。

一般に、レーザーを用いて偏光フィルムロールのようなロールフィルムを切断するレーザー切断装置は、ロールフィルムの位置が固定された状態で、レーザー切断装置のレーザー関連システムの全体がロールフィルムの長手方向及び／または幅方向に移動しながらロールフィルムを切断する構造である。

従来のこのようなレーザー切断装置は、レーザーシステムの全体を移動させる過程で切断精度及び高速加工性が低下する問題点があった。このような問題点を克服するため、特許文献１及び特許文献２に開示されたように、レーザービーム供給源の位置が固定された状態で、ヘッドモジュールだけ移動しながらロールフィルムを切断することができるレーザー切断装置が開発された。

しかし、レーザービーム供給源を固定させてヘッドモジュールを移動させながらロールフィルムを切断する従来のレーザー切断装置は、図１に示すように、レーザービーム供給源からヘッドモジュール間の間隔（Ｌ）が遠くなるにつれて、ロールフィルムの表面に到逹するレーザービームの発散角が変化しレーザービームのサイズが変わる。従って、従来のレーザー切断装置は、ロールフィルムの切断面の加工程度が互いに異なることから、加工信頼性が低下するだけでなく、切断されたフィルム（シート）が反る可能性が高いという問題点がある。

韓国公開特許第２０１０‐００３５４４８号 韓国公開特許第２０１０‐００３５４４９号

本発明は上述した問題点を解決するために創案されたものであって、レーザービーム供給源は固定され、ヘッドモジュールが移動可能なレーザーを用いたロールフィルム切断装置において、ヘッドモジュールとレーザービームとの間隔変化に関係なく、ヘッドモジュールから出射されるレーザービームの発散角を均一に維持することができるように構造が改善したレーザーを用いたロールフィルム切断装置を提供することにある。

上記のような課題を達成するための本発明の望ましい例示的実施例によるレーザーを用いたロールフィルム切断装置は、フレームに固定されたレーザービーム供給源と、上記レーザービーム供給源と分離されて移動可能に上記フレームに設けられ、上記レーザービーム供給源から供給されるレーザービームを受光可能な受光部、及び上記ロールフィルムにレーザービームを照射可能なレーザーノズルを備えるヘッドモジュールと、上記レーザービーム供給源と上記ヘッドモジュールの上記受光部との間に配置されるように上記フレームに設けられたビーム視準（ｃｏｌｌｉｍａｔｉｏｎ）部材とを備える。

望ましくは、切断装置は、上記レーザービーム供給源と上記受光部の間に配置された少なくとも一つの光反射部をさらに備え、上記ビーム視準部材は上記光反射部の間に配置される。

望ましくは、上記光反射部は、上記レーザービーム供給源から出力されるレーザービームの線形偏光成分の角度を変更する偏光調節部を含み、上記ビーム視準手段は、上記レーザービーム供給源と上記偏光調節部の間に配置される。

望ましくは、上記ビーム視準手段は、上記レーザービーム供給源から出力されるレーザービームを集積するための凸レンズ部と、上記凸レンズ部を通過したレーザービームを平行光にする凹レンズ部とを備える。

望ましくは、上記凸レンズ部は第１ハウジングに格納され、上記凹レンズ部は第２ハウジングに格納され、上記第１ハウジングと上記第２ハウジングとは互いにねじ結合される。

望ましくは、上記凸レンズ部は、平坦面が互いに向かい合う方向に互いに離隔して配置された一対の凸レンズ片を備える。

望ましくは、上記凹レンズ部は、平坦面が互いに向かい合う方向に互いに離隔して配置された一対の凹レンズ片を備える。

望ましくは、上記ロールフィルムは、偏光フィルムロールまたは立体映像ディスプレイ機器用のパターン化されたリターダ（ｐａｔｔｅｒｎｅｄ ｒｅｔａｒｄｅｒ）フィルムロールである。

本発明によるレーザーを用いたロールフィルム切断装置は、ロールフィルム（偏光フィルムロール）の切断面の加工程度を均一にして加工の信頼性を向上させ、切断されたフィルム（偏光フィルム）の品質を高めることができる。

上述の本発明の要約だけでなく、後述する本発明の望ましい実施例の詳細な説明は添付した図面を参照すればさらによく理解できるであろう。本出願の望ましい例示的実施例によるロールフィルム切断システムのロールフィルム切断装置を説明するために、望ましい実施例の図面が図示される。しかし、本出願はそのような図面に示された正確な装置及び手段にのみ限定されないと理解すべきである。
従来のレーザー切断装置の光反射部と受光部間のレーザービームの変形状態を示す概念図である。 本発明の望ましい例示的実施例によるロールフィルム切断システムを概略的に示す全体構成図である。 本発明の望ましい例示的実施例によるレーザーを用いたロールフィルム切断装置を概略的に示す斜視図である。 図３に示すビーム視準部材の一例を概略的に示す構成図である。 図４のビーム視準部材の具体的な構成を概略的に示す断面図である。 図４のビーム視準部材の他の具体的な構成を概略的に示す断面図である。 本発明の望ましい例示的実施例によるレーザーシステムの概略的配列を示す概念図である。 図７の第３光反射部と受光部間の平行光の生成状態を説明する概念図である。

以下の詳細な説明で使われた特定の用語は便宜を図るためのものであって制限的なものではない。「右」、「左」、「上面」及び「下面」との単語は参照した図面における方向を示す。「内側に」及び「外側に」との単語はそれぞれ指定された装置、システム及びその部材の幾何学的中心に向かうか、それから遠ざかる方向を示す。「前方」、「後方」、「上方」、「下方」及びその関連単語または語句は参照した図面における位置及び方位を示すものであって制限的なものではない。このような用語は前記で挙げられた単語、その派生語及び類似した意味の単語を含む。

本発明の特定の例示的実施例は、図面を参照しながら説明する。

図２は、本発明の望ましい例示的実施例によるロールフィルム切断システムを概略的に示す全体構成図である。

図２を参照すれば、ロールフィルム切断システム１は、ロール状に巻き取りされた偏光フィルムロールを回転可能に支持して供給する巻き出し（ｕｎｗｉｎｄｉｎｇ）装置１０と、巻き出し装置１０から供給されるロールフィルムＦを平らに伸ばす一方、ロールフィルムＦが停止または移動する場合、ロールの一定のテンションを制御することができるダンサー（ｄａｎｃｅｒ）装置２０と、ダンサー装置２０を介して伸びたロールフィルムを一定の速度で一定に移送させる一方、偏光フィルムロールの進行方向の寸法精度を決定するインフィード（ｉｎｆｅｅｄ）装置３０と、インフィード装置３０によって移送される偏光フィルムロールに、裁断する部分（例えば、幅方向の裁断線またはマーキングライン)をマーキングし検査するマーキング検査装置４０と、マーキング検査装置４０でマーキングされたマーキングラインに沿ってロールフィルムＦをレーザービームで切断するレーザーカッター５０と、レーザーカッター５０によってロールフィルムＦから切断されて形成された偏光フィルムを排出する排出装置６０と、排出装置６０から排出された偏光フィルムを移送して包装容器に入れて包装する包装装置７０とを備える。

巻き出し装置１０、ダンサー装置２０、インフィード装置３０、マーキング検査装置４０、排出装置６０及び包装装置７０は、ロールフィルム切断システムの一般的な構成であるので、本明細書ではその詳細な説明を省略する。

本実施例で説明されるロールフィルムＦは、ディスプレイ機器に使われる偏光フィルムロール、または立体映像ディスプレイ機器用のパターン化されたリターダフィルムロールである。しかし、ロールフィルムＦは、包装紙、産業材、ビニル紙、その他のシート状フィルムを含み得ることを当業者はよく理解できるであろう。

図３は、本発明の望ましい例示的実施例によるレーザーを用いたロールフィルム切断装置を概略的に示す斜視図である。図３は、図２のレーザーカッター５０の概念図でもあり得る。

図３を参照すれば、レーザーを用いたロールフィルム切断装置１００は、フレーム１１０に設けられたレーザービーム供給源１２２と、レーザービーム供給源から出力されるレーザービームの方向を変化させるためにフレーム１１０に設けられた光反射組立体１２４と、フレーム１１０に設けられたリニアモーター１１１によってロールフィルムＦの幅方向及び／または長手方向に往復移動可能に設けられた移動ブロック１１８に設けられ、光反射組立体１２４の端からレーザービームを受光する受光部１２７と、ロールフィルムＦの方にレーザービームを照射するレーザーノズル１２９を有するヘッドモジュール１２５とを備える。

レーザービーム供給源１２２は、切断対象ロールフィルムＦの厚さ範囲に適用性が高く、亀裂及び表示欠陥が発生しないようにするためにＣＯ_２レーザーを使用する。なお、レーザービーム供給源１２２は現在当業界に知られているか、これから開発されるすべてのレーザービーム発生装置を含むことを当業者は十分理解できるであろう。

光反射組立体１２４は、複数の反射鏡から構成され、レーザービーム供給源１２２から放射されるレーザービームの方向を変化させるためにレーザービーム供給源１２２の端に設けられた第１光反射部１２６と、第１光反射部１２６と直交するように配置された第２光反射部１２８と、ヘッドモジュール１２５の受光部１２７と対応するように設けられた第３光反射部１２１とを備える。これによって、ヘッドモジュール１２５の受光部１２７と第３光反射部１２１とは同一線上に位置するように設定される。従って、ヘッドモジュール１２５がリニアモーター１１１によってロールフィルムＦの幅方向に移動しても、第３光反射部１２１を介して出光されるレーザービームはヘッドモジュール１２５の受光部１２７に安定的に伝達できる。

第１光反射部１２６は、レーザービーム供給源１２２から出力されるレーザービームの線形偏光成分の角度を変更する偏光調節部の機能を持つ。このために、第１光反射部１２６はレーザービーム供給源１２２から出射されるレーザービームＢの線形偏光成分の角度を、垂直した状態で垂線に対して所定の偏光回転角だけ傾くようにする反射鏡を含む。

第２光反射部１２８は、第１光反射部１２６から出力されるレーザービームをレーザーノズル１２９まで伝達させるレーザービーム伝送部の機能を持つ。第２光反射部１２８は第１光反射部１２６から出力されるレーザービームＢを第３光反射部１２１に伝達する反射鏡を含む。

第３光反射部１２１は、レーザービーム供給源１２２から出力されたレーザービームを水平方向に反射させる水平方向反射鏡を含む。

ヘッドモジュール１２５に設けられた受光部１２７は、第３光反射部１２１から反射されたレーザービームを垂直方向に反射させてレーザーノズル１２９に投射する垂直方向反射鏡を含む。

本実施例によるレーザーを用いたロールフィルム切断装置１００は、レーザービーム供給源１２２から出力されたレーザービームを平行光にするために、レーザービーム供給源１２２と第３光反射部１２１の間に配置されたビーム視準部材１８０を備える。

ヘッドモジュール１２５は、レーザーノズル１２９がロールフィルムＦに向かうように、リニアモーター１１１に結合された移動ブロック１１８に垂直に配置される。ヘッドモジュール１２５は、必要に応じてロールフィルムＦの幅方向だけでなく、その長手方向に移動可能に構成できることは当業者は十分理解できるであろう。

フレーム１１０は、ベースフレーム１１２に複数の支持フレーム１１４が結合され、支持フレーム１１４に設けられたメインフレーム１１６を備える。メインフレーム１１６の内部空間には、ロールフィルムＦから切断された偏光フィルムを移送するための移送コンベヤー（図示せず)が設けられる。また、上述のレーザー切断装置の主要部品はメインフレーム１１６の上面に設けられる。

フレーム１１０にはロールフィルムを移送する図示しなかった移送装置、及び切断するロールフィルムを吸着して位置を固定する真空吸着装置が設けられる。また、フレーム１１０にはロールフィルムの切断によって発生する副産物を除去するために図示しなかった切断副産物除去装置が設けられる。

図４は、図３に示すビーム視準部材の一例を概略的に示す構成図である。

図４を参照すれば、ビーム視準部材１８０は、レーザービーム供給源１２２から出力されるレーザービームを集束する凸レンズ部１８２と、凸レンズ部１８２と所定間隔離隔して配置され、凸レンズ部１８２を通過したレーザービームを発散する方向に経路を変化させて平行光にすることが可能な凹レンズ部１８４とを備える。

図５は、図４のビーム視準部材の具体的な構成を概略的に示す断面図である。

図５を参照すれば、ビーム視準部材１８０は、互いにねじ結合され、それぞれ中空構造のパイプを有する第１ハウジング１８１と第２ハウジング１８３とを備える。

第１ハウジング１８１には、第２ハウジング１８３の第２結合部１８７とねじ結合するための第１結合部１８５が、何れか一端の外周面に設けられる。第１ハウジング１８１は凸レンズ部１８２の両面がふくらんでいる凸レンズを格納する。このために、第１ハウジング１８１は内側ボア（ｂｏｒｅ）に突出する凸レンズを格納する第１挿入部８１を備える。凸レンズの両側は第１ハウジング１８１の内側ボアに設けられた第１ねじ山８３と結合するように外側にねじ山がそれぞれ形成された一対の第１固定ナット１８６によって規制される。

第２ハウジング１８３には、前述のように、第１ハウジング１８１の第１結合部１８５とねじ結合するための第２結合部１８７が、一端の内周面に形成される。第２ハウジング１８３は凹レンズ部１８４の両面がへこんでいる凹レンズを格納する。このために、第２ハウジング１８３は内側ボアに突出する凹レンズを格納する第２挿入部８５を備える。凹レンズの両側は第２ハウジング１８３の内側ボアに設けられた第２ねじ山８７と結合するように外側にねじ山がそれぞれ形成された一対の第２固定ナット１８８によって規制される。

第１ハウジング１８１の第１結合部１８５は雄ねじ山を有し、第２ハウジング１８３の第２結合部１８７は雌ねじ山を有すると説明したが、逆に構成できることを当業者は十分理解できるであろう。

図６は図４のビーム視準部材の他の具体的な構成を概略的に示す断面図である。図５で説明した部材番号と同一の構成要素は同一の機能を持つ同一部材である。

図６を参照すれば、変形された実施例によるビーム視準部材２８０は、平坦面が互いに向かい合う方向に形成され、互いに離隔して配置された一対の凸レンズ片２８２・２８４を含む凸レンズ部２８５と、平坦面が互いに向かい合う方向に互いに離隔して配置された一対の凹レンズ片２８６・２８８を備える凹レンズ部２８７とを備える。

すなわち、本実施例によるビーム視準部材２８０において、第１ハウジング２８１の第１挿入部２０２と第２ハウジング２８３の第２挿入部２０４には、それぞれ凸レンズ片２８２・２８４及び凹レンズ片２８６・２８８の間に間隔を維持するための間隔維持突起２０６・２０８が設けられる。

レーザービーム供給源１２２から所定の発散角で出力されるレーザービームＢは、凸レンズ部１８２を通過しながら集束する方向に経路が変化され、次いで凹レンズ部１８４を通過しながら発散する方向に経路が変化されて平行光に変わることになる。

図７は本発明の望ましい例示的実施例によるレーザーシステムの概略的配列を示す概念図であり、図８は図７の第３光反射部と受光部間の平行光の生成状態を説明する概念図である。

図７及び図８に示すように、レーザービーム供給源１２２から出力されるレーザービームは、ビーム視準部材１８０を通過しながら平行光に変わり、このような平行光は第３光反射部１２１と受光部１２７とに同一のサイズで伝達されるので、ヘッドモジュール１２５に設けられた受光部１２７が第３光反射部１２１から遠くなる距離（Ｌ）に関係なく、同一のサイズを維持することができる。従って、ロールフィルムＦの切断面は均一な加工程度を得ることができ、切断品質を高めることができることから加工信頼性を確保できるようになる。

すなわち、図１に示すように、ビーム視準部材が採用されなかった従来のレーザーシステムは、水平方向反射鏡と垂直方向反射鏡間の距離（Ｌ）によってビームＢ１サイズが変わることから、ロールフィルムの加工面の程度が距離（Ｌ）によって異なるが、図８に示すように、本発明のビーム視準部材をレーザーシステムに採用すれば、第３光反射部１２１と受光部１２７間の距離（Ｌ）によるビームＢ２サイズの変化がないことから、ロールフィルムの切断面の加工程度を一定にすることができる。また、本発明の望ましい例示的実施例によるレーザーを用いたロールフィルム切断装置１００は、ロールフィルムの切断面の加工程度が均一であるので、切断されたフィルムまたはロールフィルムの端が反る現象が防止されて切断されたフィルムの品質を高める。

上述の詳細な説明及び図面は本発明の望ましい実施例を示す一方、添付した請求項で定義されたように、本発明の思想及び範囲を逸脱しない限り、多様な付加物、変形物、組み合わせ及び／または代替物があり得ることを理解すべきである。特に、本発明は他の要素、物質、成分を利用して本発明の必須特徴から逸脱しない範囲内で、他の特定の形態、構造、配列、比率として具現できることを当業者は理解できるであろう。本発明の原則を逸脱しない限り、特定の環境及び作動条件に特に適するようになった構造、配列、比率、物質、成分の多くの変形とともに、本発明が使用できることを当業者は理解できるであろう。また、本明細書で説明された特徴は単独で使うこともでき、他の特徴と組み合わせて使うこともできる。例えば、一つの実施例に関連して説明された特徴は、他の実施例で説明された特徴とともに、及び／または相互交換されて使われ得る。従って、現在開示された実施例はすべての面において制限的ものではなく説明的なものとして見なされるべきであり、発明の範囲は添付した請求範囲によって示されるが、上述の詳細な説明によって限定されてはいけない。

添付した請求範囲の広い範囲を逸脱しない限り本発明の多様な変形及び変更が可能なのは当業者は理解できるであろう。このようなもののうち何れかは既に上述されており、その他のものは当業者に明白であろう。

１…ロールフィルム切断システム
１０…巻き出し装置
２０…ダンサー装置
３０…インフィード装置
４０…マーキング検査装置
５０…レーザーカッター
６０…排出装置
７０…包装装置
１１０…フレーム
１１１…リニアモーター
１１２…ベースフレーム
１１４…支持フレーム
１１６…メインフレーム
１１８…移動ブロック
１２２…レーザービーム供給源
１２４…光反射組立体
１２５…ヘッドモジュール
１２７…受光部
１２９…レーザーノズル
１８０…ビーム視準部材

Claims (9)

1. フレームに固定されたレーザービーム供給源と、
   前記レーザービーム供給源と分離されて移動可能に前記フレームに設けられ、前記レーザービーム供給源から供給されるレーザービームを受光可能な受光部、及びロールフィルムにレーザービームを照射可能なレーザーノズルを備えるヘッドモジュールと、
   前記レーザービーム供給源と前記ヘッドモジュールの前記受光部との間に配置されるように前記フレームに設けられたビーム視準部材と
   を備えることを特徴とするレーザーを用いたロールフィルム切断装置。
2. 前記レーザービーム供給源と前記受光部の間に配置された少なくとも一つの光反射部をさらに備え、
   前記ビーム視準部材は、前記レーザービーム供給源と前記光反射部との間に配置されることを特徴とする請求項１に記載のレーザーを用いたロールフィルム切断装置。
3. 前記光反射部は、前記レーザービーム供給源から出力されるレーザービームの線形偏光成分の角度を変更する偏光調節部を含み、
   前記ビーム視準部材は、前記レーザービーム供給源と前記偏光調節部の間に配置されることを特徴とする請求項２に記載のレーザーを用いたロールフィルム切断装置。
4. 前記ビーム視準部材は、
   前記レーザービーム供給源から出力されるレーザービームを集積するための凸レンズ部と、
   前記凸レンズ部を通過したレーザービームを平行光にする凹レンズ部とを備えることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載のレーザーを用いたロールフィルム切断装置。
5. 前記凸レンズ部は第１ハウジングに格納され、前記凹レンズ部は第２ハウジングに格納され、
   前記第１ハウジングと前記第２ハウジングとは互いにねじ結合されることを特徴とする請求項４に記載のレーザーを用いたロールフィルム切断装置。
6. 前記凸レンズ部は、平坦面が互いに向かい合う方向に互いに離隔して配置された一対の凸レンズ片を備えることを特徴とする請求項４または５に記載のレーザーを用いたロールフィルム切断装置。
7. 前記凹レンズ部は、平坦面が互いに向かい合う方向に互いに離隔して配置された一対の凹レンズ片を備えることを特徴とする請求項４から６の何れか１項に記載のレーザーを用いたロールフィルム切断装置。
8. 前記ロールフィルムは、偏光フィルムロールであることを特徴とする請求項１から７の何れか１項に記載のレーザーを用いたロールフィルム切断装置。
9. 前記ロールフィルムは、立体映像ディスプレイ機器用のパターン化されたリターダフィルムロールであることを特徴とする請求項１から７の何れか１項に記載のレーザーを用いたロールフィルム切断装置。

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