KR100641837B1 - Method for forming a pattern using laser and workpiece structure for the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 피가공물에 대하여 다양한 칼라 패턴의 문양을 마킹할 수 있는 문양 형성방법과 피가공물 구조에 관한 것이다.The present invention relates to a pattern forming method and the structure of the workpiece to be able to mark the pattern of the various color patterns with respect to the workpiece.
본 발명에 따르면, 레이저빔에 의해 손상될 수 있는 적어도 한 층 이상의 도료층과, 상기 도료층의 일면에 형성되는 레이저 투과층을 갖는 피가공물을 구비하는 단계; 및 상기 도료층 혹은 레이저 투과층에 대하여 가공 문양에 상응하는 패턴으로 레이저빔을 주사하여 상기 도료층을 선택적으로 제거하는 단계;를 포함하는 문양 형성방법이 제공된다.According to the present invention, there is provided a workpiece having at least one coating layer which can be damaged by a laser beam, and a workpiece having a laser transmitting layer formed on one surface of the coating layer; And selectively removing the paint layer by scanning a laser beam in the pattern corresponding to the processing pattern with respect to the paint layer or the laser transmission layer.
또한, 본 발명에 따르면, 레이저빔에 의해 손상될 수 있는 적어도 한 층 이상의 도료층; 및 상기 도료층의 일면에 형성되는 레이저 투과층;을 구비하는 것을 특징으로 하는 피가공물 구조가 제공된다.In addition, according to the present invention, at least one paint layer that can be damaged by a laser beam; And a laser transmitting layer formed on one surface of the paint layer.
도료층, 레이저 투과층, 주사, 레이저 마킹장치Paint layer, laser transmission layer, scanning, laser marking device
Description
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.The following drawings attached to this specification are illustrative of preferred embodiments of the present invention, and together with the detailed description of the invention to serve to further understand the technical spirit of the present invention, the present invention is a matter described in such drawings It should not be construed as limited to
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 문양 형성방법을 수행하기 위한 시스템 구성도.1 is a system configuration for performing a pattern forming method according to a preferred embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 문양 형성방법이 수행되는 과정을 도시하는 공정도.2 is a process chart showing a process of performing a pattern forming method according to an embodiment of the present invention.
도 3은 도 2의 문양 형성방법을 통해 얻어질 수 있는 문양 패턴을 도시하는 평면도.3 is a plan view illustrating a pattern of patterns obtainable through the pattern forming method of FIG. 2;
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 문양 형성방법이 수행되는 과정을 도시하는 공정도.4 is a process chart showing a process of performing a pattern forming method according to another embodiment of the present invention.
도 5는 도 4의 문양 형성방법을 통해 얻어질 수 있는 문양 패턴을 도시하는 평면도.FIG. 5 is a plan view illustrating a pattern of patterns obtainable through the pattern forming method of FIG. 4; FIG.
<도면의 주요 참조부호에 대한 설명><Description of main reference numerals in the drawings>
10...컴퓨터 시스템 13,14...가동미러10
15...집속렌즈계 101,102,101',102'...피가공물Focusing
101a,102a,102b...도료층 101b,102c...레이저 투과층101a, 102a, 102b
본 발명은 레이저를 이용한 문양 형성방법 및 이를 위한 피가공물 구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 레이저를 이용한 스크래치(Scratch) 가공으로 다양한 칼라의 문양 패턴을 제공하게 되는 문양 형성방법과 이를 위한 피가공물 구조에 관한 것이다.The present invention relates to a method for forming a pattern using a laser and a structure for a workpiece, and more particularly, to a pattern forming method for providing a pattern of patterns of various colors by scratch processing using a laser and a structure for a workpiece It is about.
일반적으로 전자기기의 케이싱이나 광고물, 생활용품 등에는 특정 정보를 표시하거나 장식효과를 부여하도록 다양한 형태의 이미지나 문자(이하, '문양'으로 통칭) 패턴이 형성된다.In general, various forms of images or letters (hereinafter, referred to as 'patterns') patterns are formed in casings, advertisements, household goods, and the like to display specific information or to give decorative effects.
문양의 형성을 위해, 종래에는 피가공물을 단순히 도료액에 디핑(Dipping) 하거나 피가공물의 표면에 대하여 도료를 인쇄하는 방식이 널리 사용되었으며, 경우에 따라서는 피가공물의 표면을 문양 패턴대로 기계적으로 가공하여 홈을 낸 후 도료를 채워 넣는 방식도 사용되었다.In order to form a pattern, conventionally, a method of simply dipping the workpiece into the coating liquid or printing the coating on the surface of the workpiece has been widely used, and in some cases, the surface of the workpiece is mechanically patterned. It was also used to process the grooves and fill them with paint.
그러나, 상기와 같은 종래의 문양 형성방법은 피가공물이 복잡한 외형을 갖는 경우 가공작업이 곤란한 취약점이 있으며, 정교한 패턴이나 다색의 문양을 형성해야 하는 경우 불량발생율이 높고 공정비용이 많이 소요되는 단점이 있다.However, the conventional pattern formation method as described above has a disadvantage in that processing is difficult when the workpiece has a complicated appearance, and high defect incidence and high processing costs are required when a sophisticated pattern or multicolor pattern is to be formed. have.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 레이저를 이용한 정밀 스크래치 가공만으로 피가공물에 소정 칼라 패턴의 문양을 마킹할 수 있는 문양 형성방법과 이를 위한 피가공물 구조를 제공하는 데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, and to provide a pattern forming method that can mark the pattern of a predetermined color pattern on the workpiece only by precision scratch processing using a laser and its object to provide a structure for the workpiece There is this.
본 발명의 다른 목적은 레이저를 이용한 스크래치 깊이에 따라 문양의 칼라를 결정할 수 있는 문양 형성방법 및 이를 위한 피가공물 구조를 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a pattern forming method that can determine the color of the pattern according to the scratch depth using a laser and a workpiece structure therefor.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 실시예에 따른 문양 형성방법은, 레이저빔에 의해 손상될 수 있는 적어도 한 층 이상의 도료층과, 상기 도료층의 일면에 형성되는 레이저 투과층을 갖는 피가공물을 구비하는 단계; 및 상기 도료층에 대하여 가공 문양에 상응하는 패턴으로 레이저빔을 주사하여 상기 도료층을 선택적으로 제거하는 단계;를 포함한다.In order to achieve the above object, a pattern forming method according to an embodiment of the present invention includes at least one paint layer that can be damaged by a laser beam, and a laser transmitting layer formed on one surface of the paint layer. Providing a work piece; And selectively removing the paint layer by scanning a laser beam in a pattern corresponding to a processing pattern with respect to the paint layer.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 레이저빔에 의해 손상될 수 있는 적어도 한 층 이상의 도료층과, 상기 도료층의 일면에 형성되는 레이저 투과층을 갖는 피가공물을 구비하는 단계; 및 상기 레이저 투과층에 대하여 가공 문양에 상응하는 패턴으로 레이저빔을 주사하여 상기 도료층을 선택적으로 제거하는 단계;를 포함하는 문양 형성방법이 제공된다.In addition, according to another embodiment of the present invention, the method comprising the steps of having a workpiece having at least one paint layer that can be damaged by a laser beam and a laser transmitting layer formed on one surface of the paint layer; And selectively removing the paint layer by scanning a laser beam in a pattern corresponding to a processing pattern with respect to the laser transmission layer.
바람직하게, 상기 도료층은 서로 다른 칼라를 갖는 두 층 이상으로 이루어지고, 상기 레이저빔의 강도나 조사시간을 조절하여 특정 층을 선택적으로 제거할 수 있다.Preferably, the paint layer is composed of two or more layers having different colors, and can selectively remove a specific layer by adjusting the intensity or irradiation time of the laser beam.
상기 레이저 투과층은 반투명 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.The laser transmitting layer is preferably made of a translucent material.
상기 레이저빔의 주사는, 컴퓨터 시스템으로부터 제공되는, 가공될 문양에 대응하는 제어신호를 상기 피가공물의 표면에 대하여 X축 및 Y축 주사가 가능하게 설치된 빔스캐너에 인가함으로써 수행될 수 있다.The scanning of the laser beam may be performed by applying a control signal corresponding to a pattern to be processed, which is provided from a computer system, to a beam scanner provided with X- and Y-axis scanning capable of scanning the surface of the workpiece.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 문양의 형성을 위해 레이저빔이 주사되는 피가공물에 있어서, 레이저빔에 의해 손상될 수 있는 적어도 한 층 이상의 도료층; 및 상기 도료층의 일면에 형성되는 레이저 투과층;을 구비하는 것을 특징으로 하는 피가공물 구조가 제공된다.According to another aspect of the present invention, a workpiece to which a laser beam is scanned to form a pattern comprising: at least one paint layer that can be damaged by the laser beam; And a laser transmitting layer formed on one surface of the paint layer.
바람직하게, 상기 도료층은 서로 다른 칼라를 갖는 두 층 이상으로 이루어지고, 상기 레이저 투과층은 반투명 재질로 이루어질 수 있다.Preferably, the paint layer is made of two or more layers having different colors, and the laser transmission layer may be made of a translucent material.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, terms or words used in the specification and claims should not be construed as having a conventional or dictionary meaning, and the inventors should properly explain the concept of terms in order to best explain their own invention. Based on the principle that can be defined, it should be interpreted as meaning and concept corresponding to the technical idea of the present invention. Therefore, the embodiments described in the specification and the drawings shown in the drawings are only the most preferred embodiment of the present invention and do not represent all of the technical idea of the present invention, various modifications that can be replaced at the time of the present application It should be understood that there may be equivalents and variations.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 문양 형성방법을 수행하기 위한 시스템 구성도이다.1 is a system configuration for performing a pattern forming method according to a preferred embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명은 컴퓨터 시스템(10)에 의해 제어되는 레이저 발진기(11)와, 상기 레이저 발진기(11)에서 출력되는 레이저빔을 피가공물(100)의 표면에 주사(Scanning)하는 빔스캐너(12)를 구비한 마킹 시스템에 의해 피가공물(100)에 대한 스크래치 가공을 수행하게 된다.Referring to FIG. 1, the present invention scans a
상기 컴퓨터 시스템(10)에는 예컨대, 통상의 레이저 마킹기에 채용되는 소정의 레이저 주사 제어 소프트웨어가 탑재되어, 피가공물(100)에 형성될 문양 패턴에 대응되는 제어신호를 출력한다.The
레이저 발진기(11)와 빔스캐너(12)는 전원을 비롯한 상기 제어신호를 입력받아 문양 패턴에 상응하는 레이저빔을 피가공물(100)에 주사한다. 여기서, 레이저 발진기(11)로는 예컨대, CO2 레이저나 Nd:YAG 레이저가 채용될 수 있다. 또한, 빔스캐너(12)는 피가공물(100)의 가공표면에 대하여 X축 및 Y축 주사가 가능한 한 쌍의 가동미러(13,14)와, 피가공물(100)에 조사될 빔스폿(Beam spot) 사이즈를 결정하는 집속렌즈계(15)와, 상기 가동미러(13,14)를 구동하는, 예컨대 갈바노미터(Galvanometer)에 해당하는 구동수단(미도시)을 구비하는 것이 바람직하다.The
피가공물(100)은 각종 전자제품의 케이싱이나 광고물, 생활용품 등의 일부 혹은 전부가 해당될 수 있다. 여기서, 피가공물의 형태가 도면에 도시된 것에 한정되지 않음은 물론이다.The
도 2의 (a)에는 본 발명에 따라 제공되는 피가공물 구조가 보다 상세히 도시되어 있다. 도면에 나타난 바와 같이, 피가공물(101)은 레이저빔의 흡수시 손상, 즉 가공될 수 있는 단일의 도료층(101a)과, 상기 도료층(101a)의 일면에 형성되는 레이저 투과층(101b)을 구비한다.In Figure 2 (a) the work structure provided according to the invention is shown in more detail. As shown in the figure, the
상기 도료층(101a)은 다양한 칼라의 도료로 이루어지며, 레이저 투과층(101b)은 레이저빔을 그대로 투과시키는 투명 혹은 반투명 재질로 이루어진다.The
전술한 마킹 시스템을 이용해 상기 피가공물(101)의 표면에 대하여 레이저빔을 주사한 상태가 도 2의 (b)에 도시되어 있다. 여기서, 레이저빔은 도료층(101a)에 직접적으로 조사될 수 있으며, 대안으로 레이저 투과층(101b)을 투과하여 도료층(101a)에 조사될 수도 있다. 도면에 나타난 바와 같이, 도료층(101a)은 레이저빔의 주사 패턴, 즉 문양패턴에 상응하는 부분이 선택적으로 증기화되어 제거되며(101c 참조), 도료층(101a)이 제거된 부분에는 레이저 투과층(101b)이 노출됨으로써 해당 문양이 나타나게 된다.The state in which the laser beam is scanned on the surface of the
상기와 같은 방식의 문양 형성방법을 적용하여 피가공물(101') 상에 알파벳 'A'를 형성한 예가 도 3에 도시되어 있다. 도면을 참조하면, 문양 패턴에 상응하는 도료층이 레이저빔의 스크래치 가공으로 제거됨으로 인해 레이저 투과층이 노출되므로 'A'자가 표시됨을 알 수 있다. 여기서, 레이저 투과층은 투명 혹은 반투명체로 이루어지므로 피가공물의 배면에 소정의 광원을 배치할 경우 편리하게 'A'자에 칼라를 제공할 수 있다.An example of forming the letter 'A' on the
도 4의 (a)에는 본 발명에 따라 제공되는 피가공물의 다른 구조가 도시되어 있다. 도면을 참조하면, 피가공물(102)은 레이저빔의 흡수시 손상, 즉 가공될 수 있는 다층의 도료층(102a,102b)과, 어느 한 도료층(102b)의 일면에 형성되는 레이저 투과층(102c)을 구비한다. 비록, 도면에는 두 층의 도료층(102a,102b)이 구비된 예가 도시되어 있으나, 이에 한정되지 않고 더 많은 층이 구비될 수도 있음은 물론이다.Figure 4 (a) shows another structure of the workpiece provided in accordance with the present invention. Referring to the drawings, the
상기 도료층(102a,102b)은 다양한 칼라의 도료로 이루어지며, 레이저 투과층(102c)은 레이저빔을 그대로 투과시키는 투명 혹은 반투명 재질로 이루어진다. 특히, 도료층(102a,102b)은 각 층이 서로 다른 칼라의 도료로 형성되어 다채로운 문양 패턴을 제공하게 된다.The
전술한 마킹 시스템을 이용해 상기 피가공물(102)의 표면에 대하여 레이저빔을 주사한 상태가 도 4의 (b)에 도시되어 있다. 여기서, 레이저빔은 도료층(102a,102b)에 직접적으로 조사될 수 있으며, 대안으로 레이저 투과층(102c)을 투과하여 도료층(102a,102b)에 조사될 수도 있다. 도면에 나타난 바와 같이, 도료층(102a,102b)은 레이저빔의 주사 패턴, 즉 문양 패턴에 상응하는 부분이 선택적으로 증기화되어 제거되며(102d 참조), 도료층(102a,102b)이 제거된 부분에는 레이저 투과층(102c)이 노출됨으로써 해당 문양이 나타나게 된다.The state in which the laser beam is scanned on the surface of the
여기서, 도료층(102a,102b)들은 서로 다른 칼라를 갖도록 형성되므로 레이저빔의 강도(Intensity)나 조사시간을 조절하게 되면 특정 도료층(102a,102b)을 선택적으로 제거할 수 있다. 즉, 어느 지점에서는 최외곽의 도료층(102a)만을 제거하고, 다른 지점에서는 그 아래의 도료층(102b)까지도 제거할 수 있다.Here, the
상기와 같은 방식의 문양 형성방법을 적용하여 피가공물(102') 상에 알파벳 'A'를 형성한 예가 도 5에 도시되어 있다. 도면을 참조하면, 문양 패턴에 상응하는 도료층이 레이저빔의 스크래치 가공으로 제거됨으로 인해 레이저 투과층과 미제거 도료층이 노출되므로 다채로운 칼라 패턴의 'A'자가 표시됨을 알 수 있다. 여기서, 레이저 투과층은 투명 혹은 반투명체로 이루어지므로 피가공물의 배면에 소정의 광원을 배치할 경우 편리하게 'A'자에 칼라를 제공할 수 있다.5 shows an example in which the letter 'A' is formed on the workpiece 102 'by applying the pattern formation method as described above. Referring to the drawings, since the paint layer corresponding to the pattern is removed by the scratch processing of the laser beam, the laser transmission layer and the unremoved paint layer are exposed, so it can be seen that the 'A' of the colorful color pattern is displayed. Here, since the laser transmission layer is made of a transparent or semi-transparent body, when a predetermined light source is disposed on the rear surface of the workpiece, a color may be conveniently provided to the 'A' character.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.Although the present invention has been described above by means of limited embodiments and drawings, the present invention is not limited thereto and will be described below by the person skilled in the art to which the present invention pertains. Of course, various modifications and variations are possible within the scope of the claims.
본 발명에 의하면, 레이저빔을 이용한 스크래치 가공을 통해 정교하고도 다양한 칼라를 가진 문양이 형성되므로 피가공물의 외형이나 문양의 패턴에 관계없이 고품질의 마킹이 가능한 이점이 있다.According to the present invention, a pattern having a sophisticated and various color is formed through scratch processing using a laser beam, and thus there is an advantage that high-quality marking is possible regardless of the appearance or pattern of the workpiece.
특히, 본 발명에 의하면 유색 바탕에 투명 혹은 반투명의 문양을 형성할 수 있으므로, 예컨대 휴대폰의 키패드와 같이 그 배면에 조명이 구비되는 피가공물에 대한 마킹작업에 매우 유용하게 적용될 수 있다.Particularly, according to the present invention, a transparent or translucent pattern can be formed on a colored background, and thus, it can be very usefully applied to marking work to be illuminated on the back of the mobile phone.
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