KR101959276B1 - 레이저 인쇄를 이용한 컬러 데코레이션 형성방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 레이저 인쇄를 이용한 컬러 데코레이션 형성방법에 관한 것으로, (a) 스킨층을 형성하는 단계; (b) 상기 스킨층의 하측에 폼층을 형성하는 단계; 및 (c) 레이저를 소정출력으로 조사하여 상기 스킨층이 용융온도 이하에서 가열되어 변색되는 단계;를 포함한다.
Description
본 발명은 레이저 인쇄를 이용한 컬러 데코레이션 형성방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 레이저를 차량 내장재의 스킨층에 레이저를 주사하여 변색 및/또는 부풀려지도록 하는 레이저 인쇄를 이용한 컬러 데코레이션 형성방법에 관한 것이다.
최근의 정보 처리 기술이나 통신기술의 발달에 의해 복사 장치나 워드 프로세서, 컴퓨터 등의 정보처리 기기와, 팩스와 같은 통신 기기가 널리 보급되고 있다.
이에 따라, 이들 기기의 정보 출력 장치의 하나로서 잉크젯 방식에 의한 프린트 헤드를 이용해 디지털 화상을 형성하는 프린트 장치가 급속히 보급되어 있다.
이러한 프린트 장치에 있어서는 잉크를 토출하기 위한 토출구를 복수 집적한 잉크젯 프린트 헤드를 이용한 것, 혹은 복수개의 잉크젯 헤드를 이용한 것을 많이 볼 수 있다. 또한, 이러한 장치에 있어서는 기술의 진보에 의해 토출구의 집적도나 컬러 프린트 시의 색재현성이 향상되어, 인쇄나 은염사진의 고화질 요구가 늘어나고, 보다 저가격화도 진행되고 있다.
잉크젯 헤드로 원하는 이미지를 토출시켜 데코레이션을 구현할 수 있으나 사면이나 곡면 또는 요철을 포함한 다양한 형태로 형성된 입체물의 표면에는 인쇄하기가 어렵고, 제품 표면의 쿠션감을 상승시키는 가죽이나 인조가죽, TPO, PVC 시트 등에는 적용하기 어려운 문제점이 있다.
또한, 각인이나 금형(사출금형, 진공금형)을 이용한 전사 방식과 스탬핑 방식을 사용하여 데코레이션을 구현할 수 있으나, 원하는 색상을 구현하기 어려운 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 특히 입체물의 표면과 다른 색의 데코레이션을 형성되도록 하는 레이저 인쇄를 이용한 컬러 데코레이션 형성방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 입체물의 표면에서 돌출되는 데코레이션이 형성되도록 하는 레이저 인쇄를 이용한 컬러 데코레이션 형성방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 안출된 본 발명의 일실시에 따른 레이저 인쇄를 이용한 컬러 데코레이션 형성방법은, (a) 스킨층을 형성하는 단계; (b) 상기 스킨층의 하측에 폼층을 형성하는 단계; 및 (c) 레이저를 소정출력으로 조사하여 상기 스킨층이 용융온도 이하에서 가열되어 변색되는 단계;를 포함한다.
여기서, 상기 레이저는, 출력 또는 주파수를 변경하여 주사되어 변색 결과를 다르게 할 수 있다.
또한, 상기 레이저는, 소정시간 간격으로 반복하여 주사될 수도 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 스킨층은, 제1안료성분 및 제2안료성분을 포함하고, 상기 제1안료성분 및 제2안료성분은 내광성이 서로 다르게 구성될 수 있다.
여기서, 상기 스킨층은, 상지와 하지로 구성되는 2개의 층으로 구성될 수 있다.
또한, 상기 스킨층은, 올레핀(TPO) 계열로 형성될 수 있다.
한편, 상기 폼층은, 폴리프로필렌(PP) 계열로 형성될 수 있다.
본 발명에 의하면 폼층을 포함하여 제품 표면에 쿠션감을 상승시키는 효과가 있다.
또한, 레이저를 사용하여 스킨층이 선택적으로 변탈색 및/또는 부품림(포밍)되도록 형성하여 다양한 형상과 컬러의 데코레이션을 형성하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 인쇄를 이용한 컬러 데코레이션 형성방법에 사용되는 데코레이션 형성장치의 구성도이고,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 인쇄를 이용한 컬러 데코레이션 형성방법을 도시한 순서도이고,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 인쇄를 이용한 컬러 데코레이션 형성방법에 따른 제조공정도이고,
도 4 및 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 인쇄를 이용한 컬러 데코레이션 형성방법에 사용되는 레이저 출력을 도시한 것이고,
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 인쇄를 이용한 컬러 데코레이션 형성방법에서 레이저 조사에 따른 탈색과정을 도시한 것이고,
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 인쇄를 이용한 컬러 데코레이션 형성방법에서 레이저 조사에 따른 탈색 결과물을 도시한 것이고,
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 인쇄를 이용한 컬러 데코레이션 형성방법을 적용한 차량의 도어트림을 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 인쇄를 이용한 컬러 데코레이션 형성방법을 도시한 순서도이고,
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도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 인쇄를 이용한 컬러 데코레이션 형성방법을 적용한 차량의 도어트림을 도시한 것이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 인쇄를 이용한 컬러 데코레이션 형성방법에 사용되는 입체물 형성장치의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 데코레이션 형성장치(100)는, 데코레이션이 형성되는 입체물(200)이 지지되는 지지대(101)과, 입체물(200)에 단파장의 빛을 주사하는 레이저(111)를 포함한다.
입체물(200)은 적어도 일부가 곡면으로 구성되고, 곡면상에는 데코레이션(210)이 형성되어 있다. 본 발명이 적용될 수 있는 곡면상의 데코레이션(210)은 다양한 제품의 일부분이 될 수 있는데, 일례로 자동차의 내장재 스킨에 레이저(111)를 주사하여 돌출 및/또는 변색된 데코레이션(210)을 형성할 수 있다.
레이저(111)는, 곡면을 포함한 입체물(200)의 스킨층에 단파장 고출력의 빛을 주사하여 스킨층이 용융온도 이하로 가열시키는 기능을 수행하는 것이다.
제어부(120)는, 원하는 형태의 데코레이션(210)이 형성되도록 제어신호를 생성한다. 즉, 제어부(120)는, XY방향 구동부(108) 및 Z방향 구동부(106)가 XY축 방향 또는 Z축 방향으로 적절한 위치에 배치되도록 제어신호를 생성하고, 레이저(111)를 제어하는 제어신호를 생성하여 원하는 출력 및 주사시간 등으로 레이저(111)가 주사되도록 한다.
본 발명의 일실시예로서, 제어부(120)는, 레코레이션(210)의 형상을 미리 저장하고, 저장된 데코레이션(210)의 형상정보를 근거로 레이저(111) 및/또는 XY방향 구동부(108) 및 Z방향 구동부(106)를 제어할 수도 있다.
여기서, XY방향 구동부(108) 및 Z방향 구동부(106)는 각각 XY방향 안내부(107)과 Z방향 안내부(105)를 따라 이동되도록 XY방향 안내부(107)과 Z방향 안내부(105) 상에 설치된다.
본 발명의 일실시예에서는, XY방향 구동부(108) 및 Z방향 구동부(106)와 XY방향 안내부(107)과 Z방향 안내부(105)에 의해 위치이동되도록 구성되어 있는데, 구체적인 구성은 공지의 XYZ방향 구동부 및 XYZ방향 안내부를 참조하여 구현할 수 있다.
또한, 본 발명은 도 1에 도시된 바와 같이 Z방향 안내부(105)상에 설치된 Z방향 구동부(106)에 의해 레이저(111)를 이동시키도록 구현할 수도 있지만, Z방향 구동부(106)가 지지대(101)의 하측에 설치되어 지지대(101)가 상하로 이동되도록 구현함으로써 레이저(111)와 입체물(200)간의 간격을 조절할 수도 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 데코레이션 형성장치(100)는, 데코레이션(210)의 형성상태를 모니터링하여 제어부(120)로 상태정보를 송신하는 상태 모니터링부(미도시)를 더 포함할 수도 있다.
이때, 제어부(120)는, 수신한 상태정보를 근거로 레이저(111)의 위치를 보정하도록 제어할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 데코레이션 형성장치(100)는 곡면과 레이저(111)간의 간격을 일정하게 유지하는 것이 데코레이션(210) 품질에 영향을 끼치는 중요한 사항이다.
이를 위해 본 발명은 일실시예로서, 입체물(200)과 레이저(111)사이의 간격을 측정하는 간격측정수단(미도시)이 포함될 수 있다. 제어부(120)는, 간격측정수단(미도시)에 의한 측정값을 근거로 입체물(200)과 레이저(111)가 일정한 간격을 유지하도록 Z방향 구동부(106)를 이동시키도록 구성할 수 있다.
다른 실시예로서, 제어부(120)는, 입체물(200)의 기저장된 곡면 형상 정보를 근거로 입체물(200)과 레이저(111)가 일정 간격을 유지하도록 Z방향 구동부(106)를 이동시키도록 구성할 수도 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 인쇄를 이용한 컬러 데코레이션 형성방법을 도시한 순서도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 인쇄를 이용한 컬러 데코레이션 형성방법에 따른 제조공정도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 인쇄를 이용한 컬러 데코레이션 형성방법은, 스킨층을 형성하는 단계(S110)와, 폼층을 형성하는 단계(S120) 및 레이저를 주사하여 스킨층을 변색시키는 단계(S130)을 포함한다.
스킨층(201,203)은, 연성이 높고 가공성이 우수한 열가소성 수지인 올레핀(TPO) 계열로 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 스킨층(201,203)은, 하나의 층으로 형성될 수도 있으나, 도 3에 도시된 바와 같이 동일한 색상을 갖는 상지(201)와 하지(203)로 구성된 2개층으로 형성될 수도 있다. 이와 같이 복수개의 층을 적층하여 스킨층을 형성함으로써 원하는 두께의 스킨층을 형성할 수 있게 된다.
폼층(205)은, 스킨층(201,203)의 하측에 형성되며, 발포수지 재료를 사용하여 형성할 수 있는데, 가공성 및 내구성이 우수한 폴리프로필렌(PP) 계열, TPO(Thermoplastic Elastomer, 올레핀계 수지)계열로 제조될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 레이저 인쇄를 이용한 컬러 데코레이션 형성방법은, 단파장 레이저를 고출력으로 스킨층 상지(201)에 조사하여 스킨층 상지(201)가 용융온도 이하에서 가열되어 변색 및/또는 부풀려짐으로써 데코레이션(210)이 형성된다.
레이저(111)는, 도 1에 도시된 제어부(120)의 제어에 따라 데코레이션(210)을 형성하는데, 본 발명의 실시예에서는 변탈색 및/또는 부풀림된 데코레이션(210)이 형성되도록 도 4 및 도 5의 레이저 출력에 의해 제어될 수 있다.
도 4의 실시예를 참조하면, 본 발명의 레이저 인쇄를 이용한 컬러 데코레이션 형성방법에서 사용되는 레이저는, 소정 출력(예를 들면, 100kW)으로 4ns이내의 단시간동안 주사되어 용융온도 이하에서 스킨층을 가열할 수 있다.
본 발명의 일실시예에서는 고출력의 레이저를 단시간 사용하여 주사되는 부위가 탈색되고 부풀려지도록 형성할 수 있지만, 필요에 따라서는 금속 마킹이나 컷팅에 사용되는 저출력의 레이저를 장시간 사용하여 용융온도 이하로 스킨층을 가열함으로써 변탈색 및/또는 부풀림된 데코레이션(210)을 형성할 수도 있다.
즉, 본 발명은 다양한 출력의 레이저를 사용하여 주사시간을 조절하며 스킨층의 용융온도 이하로 가열함으로써 스킨층을 변색시키거나 부풀릴 수 있게 된다.
또한, 본 발명은, 레이저 주파수를 변경하여 스킨층의 변색정도 또는 부풀림 정도를 조절할 수도 있다.
한편, 도 5를 참조하면, 본 발명의 레이저 인쇄를 이용한 컬러 데코레이션 형성방법에서 사용되는 레이저는, 용융온도이하에서 스킨층을 가열하며 변색/탈색시키는데, 이 때 레이저는, 소정시간 간격으로 반복하여 주사될 수도 있다.
이와 같이, 본 발명의 레이저 인쇄를 이용한 컬러 데코레이션 형성방법은 레이저를 사용하여 데코레이션(210)을 형성하는데, 변색/탈색의 정도나 부품림의 정도는 레이저의 출력값과 주사시간, 주사 반복주기, 반복횟수, 사용 주파수, 스캔 속도 등으로 조절할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 인쇄를 이용한 컬러 데코레이션 형성방법에서 레이저 조사에 따른 탈색과정을 도시한 것이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에서 레이저가 조사되는 스킨층의 기본 안료는 제1안료성분(빨간색 성분) 및 제2안료성분(노란색 성분 또는 파란색 성분)이며, 베이스성분(회색 성분)을 더 포함한다.
여기서, 제1안료성분 및 제2안료성분은 내광성이 서로 다르게 구성된다. 예를 들어 제1안료성분의 내광성은 레이저의 출력을 이겨낼 수 있지만 제2안료성분은 레이저 출력에 견디지 못할 경우, 레이저가 조사되면 제2안료성분의 색소가 파괴되어 제2안료성분이 탈색되고 제1안료성분만 남겨져서 빨간색으로 탈색/변색된다.
다른 실시예로서, 레이저는, 상기 제1 및 제2안료성분의 색소가 파괴되도록 조사될 경우, 제1안료성분 및 제2안료성분이 탈색되고 베이스성분만 남겨져서 회색으로 탈색/변색될 수 있다.
전술된 바와 같이, 본 발명의 레이저 인쇄를 이용한 컬러 데코레이션 형성방법은, 레이저의 조사 강도를 제어하며 스킨층을 용융온도 이하에서 조사하고, 내광성이 다른 적어도 2개의 안료성분이 혼합된 스킨층은 내광성이 레이저 출력보다 낮은 안료성분은 탈색되고, 레이저 출력보다 높은 안료성분은 잔류하여 잔류된 안료성분으로 색상이 표현되게 된다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 인쇄를 이용한 컬러 데코레이션 형성방법에서 레이저 조사에 따른 탈색 결과물을 도시한 것이다.
도 7에 사용된 레이저 장비는, 20W급 Pulsed laser marker이며, 스캔 속도는 1200mm/s이고, 마크 사이즈(Mark size)는 50mm*14mm이다.
본 실시예에서는 레이저 출력값과 주파수를 각각 4단계로 구분하였다. 즉, 레이저 출력값은 20W의 20%, 40%, 60%, 80%로 하였고, 주파수는 20Hz, 30Hz, 40Hz, 50Hz로 하여 레이저 출력값과 주파수값을 변경하며 변색결과를 확인하였다.
변색결과를 검토해보면, 주파수 변경에 의한 변색보다는 레이저 출력값 변경에 의한 변색 차이가 더 커서 레이저 출력값이 변색에 있어 주요한 변수임을 알 수 있다.
한편, 도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 인쇄를 이용한 컬러 데코레이션 형성방법을 적용한 차량의 도어트림을 도시한 것이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 자동차의 도어트림(200)에 적용되는 컬러 데코레이션(210)은, 컬러 스티치 형상으로 소정 길이만큼 돌출되고 이러한 돌출 형상이 반복되며 곡면부(210)상에 연장 형성된다.
컬러 데코레이션(210)은, 실제 바느질된 형상을 모방하여 도어트림(200)의 곡면부상에 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 인쇄를 이용한 컬러 데코레이션 형성방법을 사용하여 형성된다.
즉, 도 3의 스킨층(201,203)이 도어트림(200)에 설치된 다음, 레이저(111)에 의해 스킨층 상지(201)이 변색되어 스티치 형상의 컬러 데코레이션(210)이 형성된 것으로, 제조 단가를 낮추면서도 고급감을 느낄 수 있도록 하는 효과가 있다.
스티치 형상의 컬러 데코레이션(210)은 돌출 형상을 미리 형성한 다음 돌출 형상부분을 탈색/변색시킬 수도 있지만, 레이저 출력 및 주사 시간, 주사 간격, 주사 주파수 등을 조절하여 스킨층 상지(201)가 부풀려지도록 형성하는 동시에 탈변색시킴으로써 보다 간단하게 이미테이션 스티치 형상을 구현할 수도 있다.
도 8에서는 본 발명의 레이저 인쇄를 이용한 컬러 데코레이션 형성방법을 적용하여 도어트림(200)의 스티치 형상의 컬러 데코레이션(210)을 형성하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고 차량의 크래쉬 패드(crash pad), 센터페시아 등에 형성되는 스티치 형상의 컬러 데코레이션에도 적용할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 인쇄를 이용한 컬러 데코레이션 형성방법은, 차량뿐만 아니라 다양한 분야의 컬러 데코레이션에도 적용될 수 있으며, 전술된 이미테이션 스티치 뿐만 아니라, 스킨층에 로고를 각인할 때에도 레이저를 이용한 변탈색을 통해 간단하게 적용할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 데코레이션 형성장치
111: 레이저
200: 입체물
201: 상지
203: 하지
205: 폼층
210: 데코레이션
111: 레이저
200: 입체물
201: 상지
203: 하지
205: 폼층
210: 데코레이션
Claims (9)
- (a) 스킨층을 형성하는 단계;
(b) 상기 스킨층의 하측에 폼층을 형성하는 단계; 및
(c) 레이저를 소정출력으로 조사하여 상기 스킨층이 용융온도 이하에서 가열되어 변색되는 단계;를 포함하고,
상기 스킨층은,
제1안료성분 및 제2안료성분을 포함하고,
상기 제1안료성분 및 제2안료성분은 내광성이 서로 다른, 레이저 인쇄를 이용한 컬러 데코레이션 형성방법.
- 청구항 1에 있어서,
상기 레이저는,
출력 또는 주파수를 변경하여 주사되는, 레이저 인쇄를 이용한 컬러 데코레이션 형성방법.
- 청구항 1에 있어서,
상기 레이저는,
소정시간 간격으로 반복하여 주사되는, 레이저 인쇄를 이용한 컬러 데코레이션 형성방법.
- 삭제
- 청구항 1에 있어서,
상기 제1안료성분의 내광성이 상기 제2안료성분의 내광성보다 크고,
상기 레이저는, 상기 제2안료성분의 색소가 파괴되도록 조사되어
상기 스킨층을 상기 제1안료성분의 색상으로 변색시키는, 레이저 인쇄를 이용한 컬러 데코레이션 형성방법.
- 청구항 1에 있어서,
상기 스킨층은,
베이스성분을 포함하고,
상기 레이저는, 상기 제1 및 제2안료성분의 색소가 파괴되도록 조사되어
상기 스킨층을 상기 베이스성분의 색상으로 변색시키는, 레이저 인쇄를 이용한 컬러 데코레이션 형성방법.
- 청구항 1에 있어서,
상기 스킨층은,
상지와 하지로 구성되는 2개의 층으로 구성되는, 레이저 인쇄를 이용한 컬러 데코레이션 형성방법.
- 청구항 1에 있어서,
상기 스킨층은,
올레핀(TPO) 계열로 형성되는, 레이저 인쇄를 이용한 컬러 데코레이션 형성방법.
- 청구항 8에 있어서,
상기 폼층은,
폴리프로필렌(PP) 계열 또는 올레핀(TPO) 계열로 형성되는, 레이저 인쇄를 이용한 컬러 데코레이션 형성방법.
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