KR102100821B1 - 두 개의 빔을 이용하는 레이저 가공 방법 및 이를 수행하는 레이저빔 조사 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시 예에 따른 레이저 가공 방법은, 두 개의 빔을 이용하는 레이저 가공 장치의 레이저 가공 방법으로서, 서로 평행한 제1, 제2 레이저 빔을 출사하는 단계, 출사된 제1, 제2 레이저 빔을 레이저 스캐너 헤드 내부에 배치된 메인 스캐너 유닛의 미러 중심점으로 편향시키는 단계, 편향된 제1, 제2 레이저 빔을 가공 대상물에 집광시키는 단계 및 상기 레이저 스캐너 헤드 내부에 배치된 메인 스캐너 유닛과 상기 레이저 스캐너 헤드 외부에 배치된 서브 스캐너 유닛을 제어하여 상기 가공 대상물 상에서 상기 제1, 제2 레이저 빔의 가공 위치를 조정하는 단계를 포함한다.

Description

두 개의 빔을 이용하는 레이저 가공 방법 및 이를 수행하는 레이저빔 조사 장치{LASER PROCESSING METHOD USING TWO BEAMS AND LASER BEAM IRRADIATION APPARATUS FOR PERFORMING THE SAME}

본 발명은 두 개의 빔을 이용하는 레이저 가공 방법 및 이를 수행하는 레이저빔 조사 장치에 관한 것이다. 보다 자세하게는 하나의 갈바노미터 스캐너 헤드(이하, 스캐너 헤드) 및 스캐너 헤드 외부에 장착되는 적어도 한 쌍의 스캐너를 제어하여, 두 개의 빔 혹은 그 이상의 빔을 동시에 이용할 수 있는 방법에 관한 것이다.

레이저를 이용한 가공 장치는 비접촉 방식으로서, 매우 국부적인 곳에 레이저 빔을 가공 대상물에 조사하여 주변 손상 없이 원하는 목표 지점에 마킹(Marking), 커팅(cutting), 드릴링(Drilling), 웰딩(Welding)등의 표면 처리 및 가공을 할 수 있다.

이러한 가공 장치는 일반적으로 빔을 전송하는 수단(예. 각종 미러, 광학 기구) 및 집광 렌즈(예. F-theta, Telecentric 렌즈)(이하, F-theta 렌즈)와 스캐너 헤드를 포함하며, 일반적으로 가공 대상물 위에 하나의 레이저 빔을 조사하는 방식으로 구동된다.

그에 따라, 가공 장치에 두 개 이상의 레이저 빔을 사용하는 경우, F-theta 렌즈 위에 최소 네 개(두 쌍) 또는 여덟 개(네 쌍)의 스캐너가 장착 되어야 하는데, 사양에 따라서 사용되는 F-theta 렌즈의 넓이는 매우 작기 때문에, F-theta 렌즈를 이용하여 두 개 이상의 빔을 사용하기에는 설계 상 제약이 따를 뿐만 아니라, 스캐너 간의 상호 간의 간섭이 발생하게 된다.

특히, 각각의 경로를 따라 F-theta 렌즈 위에 장착된 두 쌍의 스캐너 미러 표면에 두 개의 레이저 빔이 입사하여 동시에 방출되는 경우, 각각의 레이저 빔이 F-theta 렌즈의 정중앙에 도달하여 방출되지 못하고, 최소 스캐너 미러의 크기만큼의 간격이 발생한다. 즉, 각각의 빔이 하나로 집중되지 않고 소정 간격을 가지고 방출됨에 따라 빔 모드의 변형에 의한 비대칭형 가우시안 분포를 초래한다.

뿐만 아니라, 마킹 또는 커팅과 같은 표면 처리 및 가공 과정에서 최소 가공 선 폭을 구현하기 위해서는 스캐너 미러의 크기가 커져야 하지만, 미러의 크기가 커짐에 따라 스캐너 상호 간의 간섭은 피할 수 없으며, 두 빔 사이의 거리가 멀어지게 되는 문제점이 발생하게 된다.

또한, 장착된 스캐너 사이의 거리가 멀어지게 되면, F-theta 렌즈 상단의 적합한 초점 거리를 더욱 벗어나게 만들며, 이는 곧 레이저 빔의 변형에 따른 비대칭형 가우시안 분포를 더욱 가중시킬 수 있다. 특히 가공 영역의 외곽에서 품질 이상을 만들어 가공에 대한 신뢰도를 떨어트리며, 대상물의 가공 영역 또한 감소하게 만든다.

그에 따라, 두 개의 레이저 빔을 이용하는 가공 장치는 다양한 종류의 재료 가공(예. 스트립, 웨이퍼, PCB, 디스플레이 패널 등 빔 모드의 모양이 커팅 단면의 품질에 영향을 미치는 가공 대상)에 범용으로 사용이 불가능하고, 가공 품질에 영향이 매우 적은 일부 마킹 장비에서만 제한적으로 사용이 가능하다.

상기와 같은 문제들을 해결하기 위해, 두 개 혹은 그 이상의 레이저 빔을 이용하여 다양한 종류의 재료 가공에 범용으로 사용할 수 있는 레이저 가공 장치 및 이를 제어하는 새로운 레이저 가공 방법의 개발이 요구되며, 본 발명은 이에 관한 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 하나의 스캐너 헤드와 외부에 장착되는 최소 개수의 스캐너를 이용하여 두 개 또는 네 개의 레이저 빔을 제어하고, 다수의 레이저 빔을 F-theta 렌즈의 중앙에서 방출하는 레이저 가공 방법을 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는 두 개의 레이저 빔이 방출되는 레이저 가공 장치에서 어느 하나의 레이저 빔 궤적을 다른 하나의 레이저 빔이 즉시 따라갈 수 있는 레이저 가공 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 레이저 가공 방법은, 두 개의 빔을 이용하는 레이저 가공 장치의 레이저 가공 방법으로서, 서로 평행한 제1, 제2 레이저 빔을 출사하는 단계, 출사된 제1, 제2 레이저 빔을 레이저 스캐너 헤드 내부에 배치된 메인 스캐너 유닛의 미러 중심점으로 편향시키는 단계, 편향된 제1, 제2 레이저 빔을 가공 대상물에 집광시키는 단계 및 상기 레이저 스캐너 헤드 내부에 배치된 메인 스캐너 유닛과 상기 레이저 스캐너 헤드 외부에 배치된 서브 스캐너 유닛을 제어하여 상기 가공 대상물 상에서 상기 제1, 제2 레이저 빔의 가공 위치를 조정하는 단계를 포함한다.

일 실시 예에 따르면, 상기 서브 스캐너 유닛은, 상기 메인 스캐너 유닛의 미러 중심점을 기준으로 대칭을 이루며 배치되는 제1-1, 제1-2 서브 스캐너 유닛과 제2-1, 제2-2 서브 스캐너 유닛을 포함하고, 상기 편향시키는 단계는, 상기 제1-1, 제1-2 서브 스캐너 유닛과 제2-1, 제2-2 서브 스캐너 유닛을 제어하여 상기 제1, 제2 레이저 빔을 각각 상기 메인 스캐너 유닛의 미러 중심점으로 편향시키는 단계일 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 가공 위치를 조정하는 단계는, 상기 제1-2, 제2-2 서브 스캐너 유닛의 미러 각도를 조절하여, 상기 가공 대상물 상에서 상기 제1, 제2 레이저 빔을 통해 가공하는 X축 방향 가공 간격을 조정하는 단계일 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 가공 위치를 조정하는 단계는, 상기 메인 스캐너 유닛의 미러 중심점과 상기 서브 스캐너 유닛이 배치된 중심점 사이의 간격을 조절하여, 상기 제1, 제2 레이저 빔을 통해 가공하는 X축 방향 가공 간격을 조정하는 단계일 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 레이저 가공 장치는, 상기 제1-2 서브 스캐너 유닛 및 상기 제2-2 서브 스캐너 유닛 각각의 모터 축과 수직 방향으로 연결되며, Y축 방향으로 평행한 스캐너 이동 샤프트를 더 포함하고, 상기 가공 위치를 조정하는 단계는, 상기 스캐너 이동 샤프트를 따라 구동하는 각각의 모터 축을 제어하여, 상기 제1, 제2 레이저 빔의 X축 방향 가공 간격을 조정하는 단계일 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 가공 위치를 조정하는 단계는, 상기 제1-1 서브 스캐너 유닛의 미러 각도를 조절하여, 상기 가공 대상물 상에서 제2 레이저 빔을 통해 가공하는 Y축 방향 위치를 조정하거나 또는 상기 제2-1 서브 스캐너 유닛의 미러 각도를 조절하여, 상기 가공 대상물 상에서 제1 레이저 빔을 통해 가공하는 Y축 방향 위치를 조정하는 단계일 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 레이저 가공 방법은, 두 개의 빔을 이용하는 레이저 가공 장치의 레이저 가공 방법으로서, 레이저 빔을 출사하는 단계, 출사된 레이저 빔을 빔 분할기를 통해 서로 수직한 제1, 2 레이저 빔으로 분할하는 단계, 분할된 제1, 2 레이저 빔을 빔 결합기를 통해 레이저 스캐너 헤드 내부에 배치된 메인 스캐너 유닛의 중심점으로 편향시키는 단계, 편향된 제1, 제2 레이저 빔을 가공 대상물에 집광시키는 단계 및 상기 레이저 스캐너 헤드 내부에 배치된 메인 스캐너 유닛과 상기 레이저 스캐너 헤드 외부에 배치된 서브 스캐너 유닛을 제어하여 상기 가공 대상물 상에서 상기 제1, 제2 레이저 빔의 가공 위치를 조정하는 단계를 포함한다.

일 실시 예에 따르면, 상기 서브 스캐너 유닛은, 상기 빔 결합기의 중심점을 기준으로 대칭을 이루며 배치되는 제1-1, 제1-2 서브 스캐너 유닛을 포함하고, 상기 편향시키는 단계는, 상기 제1-1, 제1-2 서브 스캐너 유닛을 제어하여 상기 제1 레이저 빔을 상기 메인 스캐너 유닛의 중심점으로 편향시키는 단계일 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 가공 위치를 조정하는 단계는, 상기 제2 레이저 빔의 궤적에 따라 선택적으로 상기 제1-1, 제1-2 서브 스캐너 유닛의 미러 각도를 조절하여, 상기 가공 대상물 상에서 상기 제1 레이저 빔의 가공 위치가 상기 제2 레이저 빔의 가공 위치를 따라가도록 조정하는 단계일 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 제1, 제2 메인 스캐너 유닛에 의한 제1 레이저 빔의 궤적과 상기 제1-1, 제1-2 서브 스캐너 유닛에 의해 조정된 제2 레이저 빔의 궤적은, 동일한 궤적일 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 레이저 가공 장치는 서로 평행한 제1, 제2 레이저 빔을 출사하는 제1 및 제2 레이저 발진기, 상기 제1, 제2 레이저 빔을 가공 대상물에 조사하는 제1, 제2 메인 스캐너 유닛과 집광 렌즈를 포함하는 레이저 스캐너 헤드, 상기 제1 레이저 빔을 상기 제1 메인 스캐너 유닛의 미러로 편향시키는 제1-1, 제1-2 서브 스캐너 유닛, 상기 제2 레이저 빔을 상기 제1 메인 스캐너 유닛의 미러로 편향시키는 제2-1, 제2-2 서브 스캐너 유닛 및 상기 제1, 제2 메인 스캐너 유닛과 상기 제1-1, 제1-2, 제2-1, 제2-2 서브 스캐너 유닛을 제어하는 제어부를 포함하되, 상기 제1-1, 제1-2 서브 스캐너 유닛과 상기 제2-1, 제2-2 서브 스캐너 유닛은, 상기 제1 메인 스캐너 유닛의 미러 중심점을 기준으로 대칭을 이루며 배치되고, 상기 제1 및 제2 레이저 빔은, 상기 집광 렌즈의 중심부에서 동시에 방출된다.

일 실시 예에 따르면, 상기 제1-2 서브 스캐너 유닛 및 상기 제2-2 서브 스캐너 유닛 각각의 모터 축과 수직 방향으로 연결되는 스캐너 이동 샤프트를 더 포함하고, 상기 제1-2 서브 스캐너 유닛 및 상기 제2-2 서브 스캐너 유닛은, 상기 스캐너 이동 샤프트를 따라 구동하는 각각의 모터 축에 의해 상기 제1, 제2 레이저 빔 간의 이격 거리가 조정될 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 레이저 가공 장치는 레이저 빔을 출사하는 레이저 발진기, 상기 레이저 빔을 투과 또는 반사시켜 제1, 제2 레이저 빔으로 분할하는 빔 분할기, 분할된 제1 레이저 빔을 편향시키는 제1-1 및 제1-2 서브 스캐너 유닛, 분할된 제2 레이저 빔을 반사시키는 반사 미러, 편향된 제1 레이저 빔과 반사된 제2 레이저 빔을 결합시키는 빔 결합기, 상기 빔 결합기를 통해 결합된 제1, 제2 레이저 빔을 가공 대상물에 조사하는 제1, 제2 메인 스캐너 유닛과 집광 렌즈를 포함하는 레이저 스캐너 헤드 및 상기 제1, 제2 메인 스캐너 유닛과 상기 제1-1, 제1-2, 제2-1, 제2-2 서브 스캐너 유닛을 제어하는 제어부를 포함하되, 상기 제1 및 제2 레이저 빔은, 상기 집광 렌즈의 중심에서 동시에 방출된다.

일 실시 예에 따르면, 상기 제1-1 및 제1-2 서브 스캐너 유닛 각각의 모터 축과 수직 방향으로 연결되는 스캐너 이동 샤프트를 더 포함하고, 상기 제1-1 및 제1-2 서브 스캐너 유닛은, 상기 스캐너 이동 샤프트를 따라 구동하는 각각의 모터 축에 의해 상기 제1, 제2 레이저 빔 간의 이격 거리가 조정될 수 있다.

본 발명에 의하면, 레이저 스캐너 헤드 내에 한 쌍의 스캐너를 사용하고, 사용되어야 하는 레이저 빔의 개수에 따라 헤드 외부에 스캐너를 추가로 장착하여, 다수의 레이저 빔이 가공 대상물 영역에서 항상 대칭형의 가우시안 분포를 이룰 수 있다.

또한, 기본적으로 두 개 또는 네 개 이상의 레이저 빔이 스캐너 헤드 내 F-theta 렌즈 중앙에서 방출될 수 있어, 스캐너 미러의 상호 간섭이나 스캐너 미러 및 F-theta 렌즈의 크기에 제한 없이 사용이 가능하다. 그에 따라, 마킹, 커팅, 드릴링, 웰딩등에서 사용되는 모든 가공 대상물의 레이저 장치 및 장비(예. 스트립, 웨이퍼, PCB, 디스플레이 패널의 이송 장치) 등에 장착하여 사용할 수 있으며, 가공 시간을 단축시키고 생산성을 향상시킬 수 있다.

또한, 하나의 레이저 빔의 궤적을 나머지 하나의 레이저 빔이 즉각 따라갈 수 있도록 제어하여, micro-SD 카드의 굴곡 커팅과 휴대 단말 글래스의 외형 및 원형 버튼의 가공 등에서 다양한 커팅 장치의 구성으로 본 방법을 활용할 수 있다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해 될 수 있을 것이다.

도1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 레이저 가공 장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 레이저 가공 장치를 이용한 레이저 빔의 가공 위치를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 레이저 가공 장치가 두 개의 레이저 빔을 이용하여 가공 대상물을 가공하는 방법의 흐름을 나타낸 순서도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 레이저 가공 장치를 제어하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 레이저 가공 장치를 이용하여 가공 대상물 상에서 두 개의 레이저 빔의 가공 위치를 조정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 레이저 가공 장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 레이저 가공 장치가 두 개의 레이저 빔을 이용하여 가공 대상물을 가공하는 방법의 흐름을 나타낸 순서도이다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 레이저 가공 장치를 이용하여 가공 대상물 상에서 두 개의 레이저 빔의 가공 위치를 조정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다. 본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다.

본 명세서에서 사용되는 "포함한다 (comprises)" 및/또는 "포함하는 (comprising)"은 언급된 구성 요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성 요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

도1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 레이저 가공 장치(1000)의 구성을 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하면, 레이저 가공 장치(1000)는 제1, 제2 메인 스캐너 유닛(30-1)(30-2)과 집광 렌즈(40)가 구비된 레이저 스캐너 헤드(100), 레이저 스캐너 헤드(100) 외부에 배치되는 서브 스캐너 블록(100') 및 이를 제어하는 제어부(200)를 포함할 수 있다. 여기서, 서브 스캐너 블록(100')은 레이저 가공 장치(1000)가 두 개의 레이저를 이용하기 위한 두 쌍의 서브 스캐너 유닛을 포함할 수 있으며, 레이저 가공 장치(1000)는 네 개의 레이저를 이용하기 위한 두 쌍의 서브 스캐너 유닛을 포함하는 추가 서브 스캐너 블록(100")을 구비할 수 있다. 즉, 레이저 가공 장치(1000)가 이용하고자 하는 레이저의 개수에 따라 스캐너 블록의 개수를 추가 배치할 수 있다.

여기서, 서브 스캐너 블록(100')의 영역에서 제1, 제2 레이저 발진기(10-1)(10-2)가 배치되어 제1, 제2 레이저 빔(15-1)(15-2)이 출사되는 것으로 설명하였으나, 빔 분할기를 배치하여 하나의 레이저 발진기에서 출사된 레이저 빔이 두 개의 레이저 빔으로 분할될 수도 있다. 또한, 추가 서브 스캐너 블록(100")의 영역에서 하나의 레이저 발진기 및 빔 분할기가 배치될 수 있다.

레이저 스캐너 헤드(100)는 내부로 입사되는 레이저 빔을 미러를 이용하여 원하는 각도로 조절하고, F-theta 렌즈를 통하여 방출한 후 대상물을 가공하는 장치로서, 본 발명에서는 하나의 레이저 스캐너 헤드(100)를 이용하여 두 개 이상의 레이저 빔을 동시에 제어할 수 있다.

레이저 스캐너 헤드(100) 내에 배치된 제1, 제2 메인 스캐너 유닛(30-1)(30-2)은 각각 제1, 제2 메인 미러(31-1)(33-1)와 제1, 제2 메인 모터(33-1)(33-2)로 구성되어 있으며, 제1, 제2 메인 미러(31-1)(33-1)가 서로 수직한 제1, 제2 메인 모터(33-1)(33-2) 축에 의해 그 각도가 제어되고, 그에 따라 두 개 이상의 레이저 빔의 방출 위치가 조정되어, 마킹, 커팅, 드릴링, 웰딩 등의 가공 작업을 수행할 수 있다.

아울러, 레이저 스캐너 헤드(100) 내에는 제1, 제2 메인 스캐너 유닛(30-1)(30-2)을 통해 반사된 두 개 이상의 레이저 빔을 집속시키는 집광 렌즈(40)가 구비된다. 예를 들어, 집광 렌즈(40)는 F-theta 렌즈(F-세타 렌즈), Telecentric 렌즈일 수 있으며, 본 발명에서 사용되는 집광 렌즈(40)는 F-theta 렌즈일 수 있다.

서브 스캐너 블록(100')에는 서로 평행한 제1, 제2 레이저 빔(15-1)(15-2)을 출사하는 제1 및 제2 레이저 발진기(10-1)(10-2) 그리고 제1, 제2 레이저 빔(15-1)(15-2)을 레이저 스캐너 헤드(100) 내부로 편향시키는 제1-1, 제1-2, 제2-1, 제2-2 서브 스캐너 유닛(20-1)(20-2)(20'-1)(20'-2)이 배치될 수 있다. 여기서, 레이저 스캐너 헤드(100) 내부란 제1, 제2 메인 스캐너 유닛(30-1)(30-2) 중 어느 하나의 미러 중심점을 의미하며, 본 발명에서는 제1, 제2 레이저 빔(15-1)(15-2)이 제1 메인 미러(31-1)의 중심점으로 편향될 수 있다.

여기서, 제1-1, 제1-2 서브 스캐너 유닛(20-1)(20-2)과 제2-1, 제2-2 서브 스캐너 유닛(20'-1)(20'-2)은 각각 제1-1, 제1-2 서브 미러(21-1)(21-2)와 제2-1, 제2-2 서브 미러(21'-1)(21'-2) 그리고 제1-1, 제1-2 서브 모터(23-1)(23-2)와 제2-2, 제2-2 서브 모터(23'-1)(23'-2)로 구성될 수 있다.

이와 같이, 제1, 제2 레이저 빔(15-1)(15-2)이 제1 메인 미러(31-1)의 중심점으로 편향되기 위해서, 제1-1, 제1-2 서브 스캐너 유닛(20-1)(20-2)과 제2-1, 제2-2 서브 스캐너 유닛(20'-1)(20'-2)은 제1 메인 미러(31-1)의 중심점을 기준으로 대칭을 이루며 배치될 수 있다.

구체적으로, 제1 메인 미러(31-1)의 중심점을 지나는 가상의 중심선(L1)을 기준으로 제1, 제2 레이저 발진기(10-1)(10-2)에서 출사된 제1, 제2 레이저 빔(15-1)(15-2)은 제1-1, 제2-1 서브 스캐너 유닛(20-1)(20'-1)에 의해 가상의 중심선(L1)과 수직한 방향으로 편향되고, 편향된 제1, 제2 레이저 빔(15-1)(15-2)은 다시 제1-2, 제2-2 서브 스캐너 유닛(20-2)(20'-2)에 의해 편향되어 제1 메인 미러(31-1)의 중심점으로 입사될 수 있다.

즉, 제1 메인 미러(31-1)의 중심점을 지나는 가상의 중심선(L1)을 기준으로 제1-1 서브 미러(21-1)와 제2-1 서브 미러(21'-1)의 각도가 동일하게, 제1-2 서브 미러(21-2)와 제2-2 서브 미러(21'-2)의 각도가 동일하게 제어됨으로써, 제1, 제2 레이저 빔(15-1)(15-2)이 동일한 각도를 가지고 제1 메인 미러(31-1)의 중심점에 입사될 수 있다.

이와 같이, 제1 메인 미러(31-1)의 중심점에 입사된 제1, 제2 레이저 빔(15-1)(15-2)은 제1, 제2 메인 스캐너 유닛(30-1)(30-2)에 의해 집광 렌즈(40)의 중심부에서 동시에 방출되어, 가공 대상물(50)을 가공할 수 있다. 여기서, 집광 렌즈(40)의 중심부는 제1 레이저 빔 입사 지점(45)과 제2 레이저 빔 입사 지점(46)이 중첩될 수 있으며, 종래에 비해 두 개의 레이저 빔 간의 거리가 매우 가깝게 형성될 수 있다.

한편, 제1-2 서브 스캐너 유닛(20-2)과 제2-2 서브 스캐너 유닛(20'-2)은 각각의 모터 축과 수직 방향으로 연결되는 스캐너 이동 샤프트(35)에 결합될 수 있다. 여기서, 스캐너 이동 샤프트(35)는 모터 축을 이동시키는 장치로서, 제1 메인 미러(31-1)의 중심점을 지나는 가상의 선(L1)과 수직하게 배치될 수 있으며, 제1-2 서브 모터(21-2)와 제2-2 서브 모터(21'-2)의 축이 스캐너 이동 샤프트(35)를 따라 이동할 수 있다.

이와 같이, 제1-2 서브 모터(23-2)와 제2-2 서브 모터(23'-2)의 축이 스캐너 이동 샤프트(35) 가상의 선을 따라 이동함에 따라, 제1-2 서브 스캐너 유닛(20-2)과 제2-2 서브 스캐너 유닛(20'-2)은 서로 멀어지거나 가까워질 수 있으며, 그에 따라 가공 대상물(50)에 가공되는 제1, 제2 레이저 빔(15-1)(15-2)의 X축 방향 이격 거리가 멀어지거나 좁아질 수 있다.

아울러, 서브 스캐너 블록(100')은 제1, 제2 레이저 빔(15-1)(15-2)의 경로에서 광학 부재(K)를 배치시킬 수 있다. 예를 들어, 광학 부재(K)는 대표적으로 beam expander telescope(BET)가 사용될 수 있으며, 이를 이용하여 가공단에서 레이저 빔의 크기를 조절할 수 있다. 구체적으로, BET 배율을 높이게 되면, 광학 부재(K)를 통과하는 레이저 빔의 크기가 커지게 되어 가공단에서의 레이저 빔의 최소 선폭 조정이 가능하고, 반대로 BET 배율을 낮추게 되면, 광학 부재(K)를 통과하는 레이저 빔의 크기가 작아지게 되어 가공단에서의 레이저 빔의 최대 선폭 조정이 가능할 수 있다. 즉, 광학 부재(K)를 배치시킴으로써 제1 또는 제2 레이저 빔(15-1)(15-2)의 선폭 조절이 동시에 가능할 수 있다. 또한, 광학 부재(K)는 서브 스캐너 블록(100')뿐만 아니라, 추가 서브 스캐너 블록(100")에 배치될 수도 있으며, 이를 통해 가공단에서 네 개 이상의 레이저 빔의 크기를 조절할 수 있다.

제어부(200)는 제1, 제2 메인 스캐너 유닛(30-1)(30-2)을 제어하는 메인 스캐너 제어부(210), 제1-1, 제1-2, 제2-1, 제2-2 서브 스캐너 유닛(20-1)(20-2)(20'-1)(20'-2)을 제어하는 서브 스캐너 제어부(220), 제1-2, 제2-2 서브 모터(23-2)(23'-2)의 축의 이동 방향을 제어하는 서브 모터 제어부(230)를 포함할 수 있다.

구체적으로, 메인 스캐너 제어부(210)는 제1, 제2 메인 스캐너 유닛(30-1)(30-2)의 제1, 제2 메인 미러(31-1)(31-2)의 각도를 제어하여 가공 대상물(50) 상에서 제1, 제2 레이저 빔(15-1)(15-2)의 X-Y방향 가공 위치를 조정할 수 있으며, 서브 스캐너 제어부(220)는 제1-1, 제1-2, 제2-1, 제2-2 서브 미러(21-1)(21-2)(21'-1)(21'-2)의 각도를 제어하여 가공 대상물(50) 상에서 제1, 제2 레이저 빔(15-1)(15-2)의 Y축 방향 가공 위치, X축 방향 가공 간격을 조정할 수 있고, 서브 모터 제어부(230)는 제1-2, 제2-2 서브 모터(23-1)(23'-2) 축 간의 이격 거리를 제어하여 가공 대상물(50) 상에서 X축 방향 가공 간격을 조정할 수 있다.

도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 레이저 가공 장치(1000)를 이용한 레이저 빔의 가공 위치를 설명하기 위한 도면으로서, 도 2를 참조하면, 스캐너 헤드(100)와 스캐너 헤드(100) 외부에 배치되는 서브 스캐너 블록(100')을 이용하여 집광 렌즈(40)에서 동시에 방출된 두 개의 레이저 빔이 가공 대상물(50)에 가공될 수 있다. 여기서, 두 개의 레이저 빔은 (a)와 같이 집광 렌즈(40)의 중심점을 기준으로 소정 간격 이격되어 방출되거나, (b)와 같이 집광 렌즈(40)의 중심점에서 결합되어 하나의 레이저 빔으로 방출될 수 있다.

뿐만 아니라, 가공 대상물(50)의 어느 위치에서도 두 개의 레이저 빔이 대칭형 가우시안 분포를 이루어, 레이저 가공 장치(1000)를 이용하여 균일한 크기로 빠르게 가공을 수행할 수 있다.

다시 도 1을 참조하면, 레이저 가공 장치(1000)에는 점선으로 도시된 바와 같이, 제1-1, 제1-2, 제2-1, 제2-2 서브 스캐너 유닛(20-1)(20-2)(20'-1)(20'-2)을 포함하는 서브 스캐너 블록(100')에 더하여 제1, 제2 서브 레이저 발진기(10'-1)(10'-2)와 제3-1, 제3-2, 제4-1, 제4-2 서브 스캐너 유닛(20"-1)(20"-2)(20"-3)(20"-4)을 포함하는 추가 서브 스캐너 블록(100")이 마련될 수 있다.

그에 따라, 제1, 제2 서브 레이저 발진기(10'-1)(10'-2)에서 방출된 제1, 제2 서브 레이저 빔(15'-1)(15'-2)이 각각 제3-1, 제3-2, 제4-1, 제4-2 서브 스캐너 유닛(20"-1)(20"-2)(20"-3)(20"-4)을 통해 편향되어 제1 메인 미러(31-1)의 중심점으로 입사될 수 있다.

즉, 추가 서브 스캐너 블록(100")을 통해 레이저 가공 장치(1000)가 네 개의 레이저 빔을 조정할 수 있다. 뿐만 아니라, 도 1은 평면에서 바라본 모습인 바, 3차원 구조에 적용한다면, 레이저 가공 장치(1000)는 네 개 이상의 레이저 빔을 조정할 수도 있다.

지금까지 본 발명의 제1 실시 예에 따른 레이저 가공 장치(1000)에 대하여 설명하였다. 본 발명에 따르면, 기존의 레이저 스캐너 헤드(100)에서 추가로 스캐너를 상술한 구조로 배치시키고 제어함으로써, 두 개의 레이저 빔 간의 간격이 매우 가깝게 형성되고, 두 개의 레이저 빔 각각의 가공 위치를 제어할 수 있어, 필요에 따라 다양한 가공 장치에 본 발명의 레이저 가공 장치(1000)를 적용시킬 수 있다. 또한, 레이저 가공 장치(1000)가 제어할 수 있는 레이저 빔의 개수가 두 개 이상도 가능한 바, 레이저 가공 장치(1000)의 확장 사용도 가능할 수 있다.

이하에서는, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 레이저 가공 장치(1000)를 이용하여 가공 대상물(50) 표면에 가공을 하는 방법에 대하여 설명하도록 한다.

도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 레이저 가공 장치(1000)가 두 개의 레이저 빔을 이용하여 가공 대상물(50)을 가공하는 방법의 흐름을 나타낸 순서도이고, 도 4는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 레이저 가공 장치를 제어하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 3에 도시된 순서도는 본 발명의 목적을 달성하기 위해 가장 바람직한 실시 예일 뿐이며, 필요에 따라 일부 단계가 추가되거나 삭제될 수 있다.

도 3을 참조하면, 레이저 가공 장치(1000)의 제1, 제2 레이저 발진기(10-1)(10-2)는 서로 평행한 제1, 제2 레이저 빔을 출사하고(S110), 출사된 제1, 제2 레이저 빔(15-1)(15-2)을 레이저 스캐너 헤드(100) 내부에 배치된 메인 스캐너 유닛 의 중심점으로 편향시킨다(S120).

구체적으로, 제1, 제2 레이저 빔(15-1)(15-2)을 편향시키기 위해 제1-1, 제1-2 서브 스캐너 유닛(20-1)(20-2)과 제2-1, 제2-2 서브 스캐너 유닛(20'-1)(20'-2)이 이용될 수 있으며, 도 4와 같이, 제1-1, 제1-2 서브 스캐너 유닛(20-1)(20-2)과 제2-1, 제2-2 서브 스캐너 유닛(20'-1)(20'-2)은 제1 메인 미러(31-1)의 중심선(L1)을 기준으로 대칭을 이루며 배치될 수 있다.

그에 따라, 제1 레이저 빔(15-1)은 제1-1, 제1-2 서브 스캐너 유닛(20-1)(20-2)에 의해, 제2 레이저 빔(15-2)는 제2-1, 제2-2 서브 스캐너 유닛(20'-1)(20'-2)에 의해 제1 메인 미러(31-1)의 중심점으로 편향될 수 있다.

S120 단계 이후, 편향된 제1, 제2 레이저 빔(15-1)(15-2)을 가공 대상물(50)에 집광시킨다(S130). 구체적으로, 제1 메인 미러(31-1)를 포함하는 제1 메인 스캐너 유닛(30-1)과 이와 대응되는 제2 메인 스캐너 유닛(30-2)을 제어하여, 그리고 집광렌즈(40)의 중심부를 관통하는 두 개의 레이저 빔을 동시에 가공 대상물(50)에 집광시킬 수 있다.

S130 단계 이후, 레이저 가공 장치(1000)는 레이저 스캐너 헤드(100) 내부에 배치된 메인 스캐너 유닛과 레이저 스캐너 헤드(100) 외부에 배치된 서브 스캐너 블록(100'), 즉 서브 스캐너 유닛을 제어하여 가공 대상물(50) 상에서 제1, 제2 레이저 빔(15-1)(15-2)의 가공 위치를 조정한다(S140).

가공 위치를 조정하는 S140 단계와 관련하여, 도 4를 참조하면, 가공 대상물(50) 상에서 제1, 제2 레이저 빔(15-1)(15-2)은 제1 메인 미러(31-1)의 중심점과 제1-2, 제2-2 서브 스캐너 유닛(20-2)(20'-2)이 배치된 중심점 사이의 간격(d1)을 조절하여, X축 방향의 가공 간격(a1)을 조정할 수 있다.

여기서, d1 값이 조절된다는 것은 제1-2, 제2-2 서브 스캐너 유닛(20-2)(20'-2)을 통해 제1 메인 미러(31-1)의 중심점으로 입사되는 제1, 제2 레이저 빔의 각도(θ1)(θ2)가 변화된다는 것을 의미한다. 이는 각도와 거리 간의 관계가 초기 가공 위치를 결정하는 함수의 변수인 것에서 기인된다. 아울러, X축 방향이란 후술하게 될 도 5 및 6에서 확인할 수 있다.

한편, 레이저 가공 장치(1000)는 제1-2 서브 모터(23-2) 및 제2-2 서브 모터(23'-2) 축과 수직 방향으로 연결되며, 제1, 제2 레이저 빔(15-1)(15-2)의 출사 방향과 수직하게 배치되는 스캐너 이동 샤프트(35)를 포함할 수 있는데, 스캐너 이동 샤프트(35)를 따르는 각각의 모터 축을 제어하여, 제1, 제2 레이저 빔(15-1)(15-2) 사이의 X축 방향 가공 간격(a1)을 조정할 수 있다.

즉, 제1-2 서브 모터(23-2) 축과 제2-2 서브 모터(23'-2) 축 사이의 거리(d2)가 작아지거나 커짐으로써, 제1, 제2 레이저 빔(15-1)(15-2) 사이의 X축 방향 가공 간격(a1)이 좁아지거나 넓어질 수 있다.

다만 여기서, 제1-2, 제2-2 서브 모터(23-2)(23'-2)의 축이 이동하여 제1-2, 제2-2 서브 스캐너 유닛(20-2)(20'-2)이 이동하는 과정에서 제1-2, 제2-2 서브 미러(21-2)(21'-2)의 각도는 제1, 제2 레이저 빔(15-1)(15-2)이 항상 제1 메인 미러(31-1)의 중심점을 향할 수 있도록 조절될 수 있다.

또한, 제1, 제2 레이저 빔(15-1)(15-2)의 X축 방향 가공 간격을 조정하기 위해서, 보다 큰 면적의 제1, 제2 메인 미러(31-1)(31-2)를 배치시키고, 제1-2, 제2-2 서브 미러(21-2)(21'-2)의 각도를 조절할 수도 있으며, 이는 앞서 언급한 d1 값을 조절하는 이유와 동일하다.

아울러, S140 단계와 관련하여, 도 5 및 도 6은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 레이저 가공 장치(1000)를 이용하여 가공 대상물 상에서 두 개의 레이저 빔의 가공 위치를 조정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 5를 참조하면, 가공 대상물(50)의 가공 영역(60) 내에서 제1, 제2 레이저 빔(15-1)(15-2)이 다음과 같이 이동할 수 있다. 구체적으로, 제1, 제2 레이저 빔(15-1)(15-2)은 도 5의 좌측에 도시된 바와 같이 소정의 가공 간격(a1)과 스캐너 유닛 간의 간격(d1)(d2)을 가지고 각각 A, B 영역을 가공할 수 있으며, 제1, 제2 메인 미러(31-1)(31-2)의 각도를 조절함으로써 우측에 도시된 바와 같이 가공 간격(a2)을 조정할 수 있다. 여기서, A영역과 B 영역 간의 간격이 X축 방향인 것으로 도시되었으나, 가공 기본 위치에서의 Y축 방향의 간격도 동일한 방법으로 조정될 수 있다.

즉, 도 5와 같이 제1, 제2 레이저 빔(15-1)(15-2) 사이의 X축 방향 가공 간격(a1)을 일정하게 유지하더라도 제1, 제2 메인 미러(31-1)(31-2)를 이용하여 두 빔의 위치를 동시에 조절함으로써, 가공 영역(60) 내 어떠한 부분도 제한 없이 제1, 제2 레이저 빔(15-1)(15-2)을 통해 가공할 수 있다.

다음으로, 도 6을 참조하면, 가공 대상물(50)의 가공 영역(60) 내에서 제1 레이저 빔(15-1)이 가공하는 영역과 제2 레이저 빔(15-2)이 가공하는 영역 간의 Y축 방향 편차(d3)는 제1-2, 제2-2 서브 미러(21-2)(21'-2)의 각도를 선택적으로 조절함으로써 조정될 수 있다.

구체적으로, 제1 레이저 빔(15-1)이 가공하는 영역의 Y축 방향 위치(a)는 제1-2 서브 미러(21-2)는 그대로 유지하고, 제2-2 서브 미러(21'-2)의 각도를 조절함으로써 그 위치가 조정될 수 있다.

반대로 제2 레이저 빔(15-2)이 가공하는 영역의 Y축 방향 위치(b)는 제2-2 서브 미러(21'-2)를 그대로 유지하고, 제1-2 서브 미러(21-2)의 각도를 조절함으로써 그 위치가 조정될 수 있다. 즉, 두 개의 레이저 빔이 서로 간의 위치를 확인하고, 상호 대응되는 위치에 맞게 Y축 방향의 위치를 조정할 수 있다.

지금까지 본 발명의 제1 실시 예에 따른 레이저 가공 장치(1000)를 이하여 두 개의 레이저 빔을 제어하고, 효율적인 가공 처리를 진행하는 방법에 대하여 설명하였다.

이하에서는 두 개의 레이저 빔 상호 간의 궤적을 동일하게 제어, 구체적으로 하나의 레이저 빔이 다른 하나의 레이저 빔의 궤적을 따라갈 수 있는 제어를 수행하는 레이저 가공 장치(2000)에 대하여 설명하도록 한다.

도 7은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 레이저 가공 장치(2000)의 구성을 나타낸 도면이다.

도 7을 참조하면, 레이저 가공 장치(2000)는 제1, 제2 메인 스캐너 유닛(30-1)(30-2)과 집광 렌즈(40)가 구비된 레이저 스캐너 헤드(100), 레이저 스캐너 헤드(100) 외부에 배치되는 서브 스캐너 블록(100') 및 이를 제어하는 제어부(200)를 포함할 수 있다. 여기서, 서브 스캐너 블록(100')은 레이저 가공 장치(2000)가 두 개의 레이저를 이용하기 위한 두 쌍의 서브 스캐너 유닛을 포함할 수 있으며, 레이저 가공 장치(2000)는 네 개의 레이저를 이용하기 위해 두 쌍의 서브 스캐너 유닛을 포함하는 추가 서브 스캐너 블록(100")을 추가로 구비할 수 있다. 즉, 레이저 가공 장치(2000)가 이용하고자 하는 레이저의 개수에 따라 일부 광학 장치 구성을 변경하여 스캐너 블록의 개수를 추가 배치할 수 있다.

레이저 스캐너 헤드(100)는 내부로 입사되는 레이저 빔을, 미러를 이용하여 원하는 각도로 조절하고, 렌즈를 통하여 방출한 후 대상물을 가공하는 장치로서, 본 발명에서는 하나의 레이저 스캐너 헤드(100)를 이용하여 두 개 이상의 레이저 빔을 동시에 제어할 수 있다.

레이저 스캐너 헤드(100) 내에 배치된 제1, 제2 메인 스캐너 유닛(30-1)(30-2)은 각각 제1, 제2 메인 미러(31-1)(33-2)와 제1, 제2 메인 모터(33-1)(33-2)로 구성되어 있으며, 제1, 제2 메인 미러(31-1)(31-2)가 서로 수직한 제1, 제2 메인 모터(33-1)(33-2) 축에 의해 그 각도가 제어되고, 그에 따라 두 개 이상의 레이저 빔의 방출 위치가 조정되어, 마킹, 커팅, 드릴링, 웰딩 등의 가공 작업을 수행할 수 있다.

아울러, 레이저 스캐너 헤드(100) 내에는 제1, 제2 메인 스캐너 유닛(30-1)(30-2)을 통해 반사된 두 개 이상의 레이저 빔을 집속시키는 집광 렌즈(40)가 구비된다. 예를 들어, 집광 렌즈(40)는 F-theta 렌즈(F-세타 렌즈), Telecentric 렌즈일 수 있으며, 본 발명에서 사용되는 집광 렌즈(40)는 F-theta 렌즈일 수 있다.

서브 스캐너 블록(100')에는 하나의 레이저 빔(15)을 출사하는 레이저 발진기(10), 빔 분할기(80-1), 빔 결합기(80-2), 제1-1 및 제1-2 서브 스캐너 유닛(20-1)(20-2)과 반사 미러(90)가 배치될 수 있다.

빔 분할기(80-1)는 레이저 빔을 선택적으로 투과시키거나 반사시키는 장치로서, 하나의 레이저 빔(15)을 투과시켜 제1 레이저 빔(15-1)으로, 하나의 레이저 빔(15)을 반사시켜 제2 레이저 빔(15-2)으로 분할할 수 있다.

제1-1 및 제1-2 서브 스캐너 유닛(20-1)(20-2)은 제1-1, 제1-2 서브 미러(21-1)(21-2)와 제1-1, 제1-2 서브 모터(23-1)(23-2)로 구성되며, 투과된 제1 레이저 빔(15-1)을 레이저 스캐너 헤드(100) 내부로 편향시킬 수 있다.

이와 관련하여, 제1 레이저 빔(15-1)은 제1-1 및 제1-2 서브 미러(21-1)(21-2)의 각도가 조절됨에 따라 제1, 제2 메인 미러(31-1)(31-2)의 표면에서 미세하게 움직일 수 있으며, 이러한 움직임을 통해 두 개의 레이저 빔이 서로 중첩되거나 분리될 수 있다.

즉, 제1, 제2 레이저 빔(15-1)(15-2) 간의 간격은 제1-1, 제1-2 서브 미러(21-1)(21-2)의 각도에 따라 결정되며, 제1, 제2 메인 미러(31-1)(31-2)는 두 개의 레이저 빔을 동시에 이동시켜 가공 대상물(50) 상에서의 가공 위치를 결정할 수 있다.

그에 따라, 종래의 레이저 가공 장치와 달리 레이저 스캐너 헤드(100) 안에 두 개의 스캐너 유닛만을 장착하여, 스캐너 유닛 간 간섭이 발생되지 않고, 두 개의 레이저 빔 사이의 간격을 조정하기 위해 보다 큰 미러를 배치시킬 수 있다.

뿐만 아니라, 제1, 제2 메인 미러(31-1)(31-2)의 각도 변화에 따라 제1-1, 제1-2 서브 미러(21-1)(21-2)의 각도를 선택적으로 조정하여, 제2 레이저 빔(15-2)의 궤적을 제1 레이저 빔(15-1)이 따라갈 수 있으며, 두 개의 빔이 동일한 가공 경로를 이동하기 때문에 가공 시간을 단축시키고 가공 효율을 증대시킬 수 있다.

아울러, 반사 미러(90)는 빔 분할기(80-1)와 평행한 각도로 배치되어, 빔 분할기(80-1)에서 반사된 제2 레이저 빔(15-2)을 다시 반사시켜, 빔 분할기(80-1)에서 투과된 제1 레이저 빔(15-1)과 평행하게 방출될 수 있다.

한편, 반사 미러(90)가 배치된 위치에서 반사 미러(90)가 아닌 두 개의 서브 스캐너 유닛이 배치될 수 있으며, 서브 스캐너 유닛을 배치시킴에 따라 가공 대상물(50) 상에서 제1, 제2 레이저 빔(15-1)(15-2)의 가공 위치를 조정할 수 있다.

또 다른 한편, 레이저 스캐너 헤드(100) 외부에 하나의 레이저 발진기(10)와 빔 분할기(80-1)를 배치시키지 않고, 반사 미러(90)와 제1-1 서브 스캐너 유닛(20-1)으로 레이저 빔을 방출하는 평행한 두 개의 레이저 발진기를 구비할 수도 있다. 이러한 경우, 반사 미러(90)를 통해 반사되는 레이저 빔의 경로와 제1-1 서브 스캐너 유닛(20-1)으로 출사되는 레이저 빔의 경로에서 광학 부재(K)를 배치하여, 두 개의 레이저 빔이 서로 다른 크기로 결합될 수 있으며, 두 개의 레이저 빔이 동일한 궤적을 따라 이동하는 것이 가능할 수 있다. 즉, 광학 부재(K)를 배치시킴으로써 레이저 빔의 특성이 변화되더라도 용이하게 제어할 수 있다.

아울러, 광학 부재(K)는 대표적으로 beam expander telescope(BET)가 사용될 수 있으며, 이를 이용하여 가공단에서 레이저 빔의 크기를 조절할 수 있다. 예를 들어, 제2 레이저 빔(15-2)을 통과시키는 광학 부재(K)의 BET 배율을 높이게 되면, 제2 레이저 빔(15-2)의 크기가 기존보다 작아지게 되며, 반대로 광학 부재(K)의 BET 배율을 낮추게 되면, 집광 렌즈(40)를 통과하는 제2 레이저 빔(15-2)의 크기가 기존보다 넓어질 수 있다. 즉, 광학 부재(K)의 BET 배율을 높이게 되면 제1, 제2 레이저 빔(15-1)(15-2)의 중첩이 보다 용이할 수 있다.

빔 결합기(80-2)는 편향된 제1 레이저 빔(15-1)과 반사된 제2 레이저 빔(15-2)을 스캐너 헤드(100) 내부로 입사 시킬 수 있다. 이를 위해, 빔 결합기(80-2)는 반사된 제2 레이저 빔(15-2)의 이동 방향에 배치될 수 있으며, 제1-1, 제1-2 서브 스캐너 유닛(20-1)(20-2)도 투과된 제1 레이저 빔(15-1)을 빔 결합기(80-2)를 향하도록 제1-1, 제1-2 서브 미러(21-1)(21-2)를 조정할 수 있다.

아울러, 레이저 스캐너 헤드(100) 내부란 제1, 제2 메인 스캐너 유닛(30-1)(30-2) 중 어느 하나의 미러 중심점을 의미하며, 본 발명에서는 제1, 제2 레이저 빔(15-1)(15-2)이 제1 메인 미러(31-1)의 중심점으로 편향될 수 있다.

제1 메인 미러(31-1)의 중심점에 도달한 제1, 제2 레이저 빔(15-1)(15-2)은 제1, 제2 메인 스캐너 유닛(30-1)(30-2)에 의해 집광 렌즈(40)의 중심부에서 동시에 방출되어, 가공 대상물(50)을 가공할 수 있다. 여기서, 집광 렌즈(40)의 중심부는 제1 레이저 빔 입사 지점(45)과 제2 레이저 빔 입사 지점(46)이 중첩될 수 있으며, 종래의 기술로는 불가능하였던 두 개의 레이저 빔 간의 거리를 완전히 일치시킬 수 있다.

한편, 제1-1 서브 스캐너 유닛(20-1)과 제1-2 서브 스캐너 유닛(20-2)은 각각의 모터 축과 수직 방향으로 연결되는 스캐너 이동 샤프트(95)에 결합될 수 있다. 여기서, 스캐너 이동 샤프트(95)는 모터 축을 이동시키는 장치로서, 제1 메인 미러(31-1)의 중심점을 지나는 가상의 선(L2)과 수직하게 배치될 수 있으며, 제1-1 서브 모터(23-2)와 제1-2 서브 모터(23-2)의 축이 스캐너 이동 샤프트(95)를 따라 이동할 수 있다.

이와 같이, 제1-1 서브 모터(23-1)와 제1-2 서브 모터(23-2)의 축이 스캐너 이동 샤프트(95)의 중심을 지나는 가상의 선을 따라 이동함에 따라, 제1-1 서브 스캐너 유닛(20-1)과 제1-2 서브 스캐너 유닛(20-2)은 서로 멀어지거나 가까워질 수 있으며, 그에 따라 가공 대상물(50)에 가공되는 제1, 제2 레이저 빔(15-1)(15-2)의 X축 방향 이격 거리가 멀어지거나 좁아질 수 있다.

제어부(200)는 제1, 제2 메인 스캐너 유닛(30-1)(30-2)을 제어하는 메인 스캐너 제어부(210), 제1-1, 제1-2 서브 스캐너 유닛(20-1)(20-2)을 제어하는 서브 스캐너 제어부(220), 제1-1, 제1-2 서브 모터(23-1)(23-2) 축의 이동 방향을 제어하는 서브 모터 제어부(230)를 포함할 수 있다.

구체적으로, 메인 스캐너 제어부(210)는 제1, 제2 메인 스캐너 유닛(30-1)(30-2)의 제1, 제2 메인 미러(31-1)(31-2)의 각도를 제어하여 가공 대상물(50) 상에서 제1, 제2 레이저 빔(15-1)(15-2)의 X-Y방향 가공 위치를 조정할 수 있으며, 서브 스캐너 제어부(220)는 제1-1, 제1-2 서브 미러(21-1)(21-2)의 각도를 제어하여 가공 대상물(50) 상에서 제1 레이저 빔(15-1)의 X-Y축 방향 가공 위치를 조정할 수 있고, 서브 모터 제어부(230)는 제1-1, 제1-2 서브 모터(23-1)(23-2) 축 간의 이격 거리를 조정하여 가공 대상물(50) 상에서 제1, 제2 레이저 빔(15-1)(15-2)의 X-Y축 방향 가공 간격을 조정할 수 있다.

한편, 레이저 가공 장치(2000)에는 점선으로 도시된 바와 같이, 서브 스캐너 유닛(100')과 동일한 구성의 추가 서브 스캐너 유닛(100")이 마련될 수 있다. 그에 따라, 서브 레이저 발진기(10')에서 방출된 서브 레이저 빔(15')이 서브 빔 분할기(80'-1)에 의해 제1, 제2 서브 레이저 빔(15'-1)(15'-2)으로 분할되고, 각각 서브 반사 미러(90') 및 제2-1, 제2-2 서브 스캐너 유닛(20'-1)(20'-2)에 의해 편향되어 제1 메인 미러(31-1)의 중심점으로 입사될 수 있다.

즉, 추가 서브 스캐너 블록(100")을 통해 레이저 가공 장치(2000)가 네 개의 레이저 빔을 조정할 수 있다. 뿐만 아니라, 도 7은 평면에서 바라본 모습인 바, 3차원 구조에 적용한다면, 레이저 가공 장치(2000)는 네 개 이상의 레이저 빔을 조정할 수도 있다.

지금까지 본 발명의 제2 실시 예에 따른 레이저 가공 장치(2000)에 대하여 설명하였다. 본 발명에 따르면, 하나의 레이저 빔이 서브 스캐너 블록(100')에 의해 두 개의 레이저 빔으로 분할되고, 각각의 레이저 빔의 가공 위치가 제어될 뿐만 아니라, 가공 대상물(50) 상에 동시에 방출되어 하나의 레이저 스캐너 헤드(100)를 구비하는 것으로도 보다 빠른 가공을 수행할 수 있다. 또한, 두 개의 레이저 빔을 이용하면서도 스캐너 유닛 간의 간섭이 발생하지 않아 사이즈가 보다 큰 미러를 사용할 수 있으며, 사용자의 요청에 따라 두 개, 네 개 이상의 레이저 빔을 동시에 제어할 수 있다.

이하에서는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 레이저 가공 장치(2000)를 이용하여 가공 대상물(50) 표면에 가공을 하는 방법에 대하여 설명하도록 한다.

도 8은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 레이저 가공 장치(2000)가 두 개의 레이저 빔을 이용하여 가공 대상물(50)을 가공하는 방법의 흐름을 나타낸 순서도이다.

도 8에 도시된 순서도는 본 발명의 목적을 달성하기 위해 가장 바람직한 실시 예일 뿐이며, 필요에 따라 일부 단계가 추가되거나 삭제될 수 있다.

도 8을 참조하면, 레이저 가공 장치(2000)의 레이저 발진기(10)는 레이저 빔(15)을 출사하고(S210), 빔 분할기(80-1)를 통해 레이저 빔(15)을 서로 수직한 제1, 제2 레이저 빔(15-1)(15-2)으로 분할한다(S220).

S220 단계 이후, 분할된 제1, 2 레이저 빔(15-1)(15-2)을 빔 결합기(80-2)를 통해 레이저 스캐너 헤드(100) 내부에 배치된 메인 스캐너 유닛의 중심점으로 편향시킨다(S230). 구체적으로, 빔 분할기(80-1)를 통해 투과된 제1 레이저 빔(15-1)은 제1-1 서브 미러(21-1)로 입사되며, 제1-1, 제1-2 서브 스캐너 유닛(20-1)(20-2)에 의해 빔 결합기(80-2)가 배치된 방향으로 편향될 수 있다.

아울러, 빔 분할기(80-1)를 통해 반사된 제2 레이저 빔(15-2)은 반사 미러(90)에 의해 이동 방향이 90°각도로 틀어져, 빔 결합기(80-2)가 배치된 방향으로 이동할 수 있다.

S230 단계 이후, 편향된 제1, 제2 레이저 빔(15-1)(15-2)을 가공 대상물(50)에 집광시킨다(S240). 구체적으로, 빔 결합기(80-2)로 도달한 제1, 제2 레이저 빔(15-1)(15-2)이 제1 메인 미러(31-1)의 중심점으로 이동하게 되며, 제1, 제2 메인 스캐너 유닛(30-1)(30-2)을 제어하여, 집광 렌즈(40)의 중심부를 관통하는 두 개의 레이저 빔을 동시에 가공 대상물(50)에 집광시킬 수 있다.

S240 단계 이후, 레이저 가공 장치(2000)는 레이저 스캐너 헤드(100) 내부에 배치된 메인 스캐너 유닛과 레이저 스캐너 헤드(100) 외부에 배치된 서브 스캐너 블록(100'), 즉 서브 스캐너 유닛을 제어하여 가공 대상물(50) 상에서 제1, 제2 레이저 빔(15-1)(15-2)의 가공 위치를 조정한다(S250)

구체적으로, 레이저 가공 장치(2000)에서 두 개의 레이저 빔의 가공 위치를 조정할 수 있는 구성 요소는 제1, 제2 메인 스캐너 유닛(30-1)(30-2)과 제1-1, 제1-2 서브 스캐너 유닛(20-1)(20-2)이며, 제1, 제2 메인 미러(31-1)(31-2)의 각도를 조정하여 가공 대상물(50) 상에서 제1, 제2 레이저 빔(15-1)(15-2)의 X-Y 방향 위치를 조정할 수 있고, 제1-1, 제1-2 서브 미러(21-1)(21-2)의 각도를 조절하여 가공 대상물(50) 상에서 제1 레이저 빔이 제2 레이저 빔의 가공 위치를 따라가도록 조정할 수 있다.

이와 관련하여, 도 9 및 도 10은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 레이저 가공 장치(2000)를 이용하여 가공 대상물(50) 상에서 두 개의 레이저 빔의 가공 위치를 조정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.

구성을 바꾸거나 추가하여 제1 레이저 빔과 제2 레이저 빔이 따라가지 않고 서로 다르게 이동할 수도 있다.

도 9를 참조하면, 레이저 가공 장치(2000)가 가공 대상물(50) 상에서 사각형의 가공을 형성한다고 가정하였을 때, 제1, 제2 레이저 빔(15-1)(15-2)이 가공되는 이동 경로는 큰 사각형 형상을 따를 수 있다.

여기서, 도 9에 도시된 큰 사각형의 가공 궤적은 제1, 제2 메인 스캐너 유닛(30-1)(30-2)에 의해 형성되며, 큰 사각형의 (0.0) 꼭지점을 기준으로 반시계 방향의 가, 나, 다, 라, 마 방향을 이루며, 작은 사각형의 가공 궤적은 제1-1, 제1-2 서브 스캐너 유닛(20-1)(20-2)에 의해 형성되며, 작은 사각형의 (0.0) 꼭지점을 기준으로 반시계 방향의 다', 라', 가', 나' 방향을 이룰 수 있다.

또한, 큰 사각형의 (0.0) 꼭지점은 작은 사각형의 (0.1) 꼭지점과 대응되고, 큰 사각형의 (라) 위치는 작은 사각형의 (1.1) 꼭지점과 대응될 수 있다.

레이저 가공 장치(2000) 내 스캐너 유닛의 각도를 제어하지 않은 초기 상태에서, 제1 레이저 빔(15-1)은 (나) 위치에, 제2 레이저 빔(15-2)은 (가) 위치에 가공될 수 있다. 여기서, 제1 레이저 빔(15-1)과 제2 레이저 빔(15-2)은 (가) 위치와 (나) 위치의 간격을 유지하면서 이동할 수 있다.

제1 레이저 빔(15-1)의 위치를 조정하는 제1-1, 제1-2 서브 미러(21-1)(21-2)는 정지한 상태에서 제1, 제2 메인 미러(31-1)(31-2)의 각도를 조절하게 되면, 제1 레이저 빔(15-1)은 라 방향을 따라 (나) 위치에서 (라) 위치로, 제2 레이저 빔(15-2)은 (가) 위치에서 (다) 위치로 이동할 수 있다.

제2 레이저 빔(15-2)이 큰 사각형의 (0.0) 꼭지점, 즉 (다) 위치에 도달하였을 때, 제1 레이저 빔(15-1)의 각도를 조절하는 제1-1, 제1-2 서브 미러(21-1)(21-2)의 각도가 조절되며, 그에 따라, 제1 레이저 빔(15-1)이 작은 사각형의 가' 방향을 따라 (1.1) 꼭지점에서 (1.0) 꼭지점으로 이동할 수 있다.

그에 따라, 제1 레이저 빔(15-1)은 가 방향으로 이동하는 제1, 제2 메인 미러(31-1)(31-2) 그리고 가 방향과 180° 반대인 가' 방향으로 이동하는 제1-1, 제1-2 서브 미러(21-1)(21-2)에 의해 가 또는 가' 방향 이동이 상쇄되어, 마 방향을 따라 이동하지 않고, 라 방향을 따라 수평 이동하여 (다) 위치로 이동하게 된다.

여기서, 점선으로 도시된 마 방향은 제1 레이저 빔(15-1)의 이동 경로를 조정하는 제1-1, 제1-2 스캐너 유닛(20-1)(20-2)이 제어되지 않는 경우를 가정한 것으로 이해될 수 있다.

한편 이와 동시에, 제2 레이저 빔(15-2)은 제1, 제2 메인 미러(31-1)(31-2)의 각도가 조절됨에 따라, 가 방향을 따라 (바) 위치로 이동할 수 있다.

이 후, 제1, 제2 메인 스캐너 유닛(30-1)(30-2)의 연속된 제어 동작에 따라, 제1, 제2 레이저 빔(15-1)(15-2)은 일정한 간격을 가지고 이동할 수 있다. 즉, 제2 레이저 빔(15-2)이 가 방향을 따라 (마) 위치로 이동하게 되면, 제1 레이저 빔(15-1)은 제2 레이저 빔(15-2)과 동일하게 가 방향을 따라 (바) 위치로 이동할 수 있다.

다시 말하자면, 제2 레이저 빔(15-2)이 큰 사각형의 (0.0) 꼭지점으로 이동한 후, (바) 위치로 이동하는 과정에서, (라) 위치에 존재하는 제1 레이저 빔(15-1)이 작은 사각형의 (1.1) 꼭지점에서 (1.0) 꼭지점으로 동시에 이동할 수 있도록 제어할 수 있다.

즉, 제1, 제2 메인 미러(31-1)(31-2)는 제1, 제2 메인 스캐너 유닛(30-1)(30-2)으로 입사되는 레이저 빔을 순차적으로 큰 사각형의 (0.0), (0.1), (1.1), (1.0) 꼭지점으로 이동시키기 위해 그 각도가 조절되고, 제1-1, 제1-2 서브 미러(21-1)(21-2)는 제1-1, 제1-2 스캐너 유닛(20-1)(20-2)으로 입사되는 레이저 빔을 순차적으로 작은 사각형의 (1.1), (1.0), (0.0), (0.1) 꼭지점으로 이동시키기 위해 그 각도가 조절될 수 있으며, 이때 제1-1, 제1-2 서브 미러(21-1)(21-2)는 각도 조절과 멈춤을 반복할 수 있다.

여기서, 제1-1, 제1-2 서브 미러(21-1)(21-2)의 각도 조절이 정지되는 구간은 큰 사각형을 기준으로 제1, 제2 메인 미러(31-1)(31-2)가 제1, 제2 메인 스캐너 유닛(30-1)(30-2)으로 입사되는 레이저 빔을 각 꼭지점에서 사각형 변을 따라 이동시키는 네 개의 구간일 수 있다. 예를 들어, 큰 사각형의 (1.0) 꼭지점에서 라 방향을 따라 (라) 위치로 이동시키는 구간, 큰 사각형의 (0.0) 꼭지점에서 가 방향을 따라 (0.0)과 (0.1)으로 이루어진 변의 어느 한 위치로 이동시키는 구간일 수 있다.

결론적으로, 제1, 제2 메인 스캐너 유닛(30-1)(30-2)을 제어하여 제1, 제2 레이저 빔(15-1)(15-2)이 큰 사각형의 궤적을 따라 이동하게 되고, 여기서 제1-1, 제1-2 서브 스캐너 유닛(20-1)(20-2)을 선택적으로 제어하여 제1 레이저 빔(15-1)이 제2 레이저 빔(15-2)이 앞서 이동한 경로를 동일하게 따라갈 수 있다.

이와 같이, 레이저 가공 장치(2000)는 두 개의 레이저 빔을 상호간에 동기화시켜 제어할 수 있으며, 그에 따라 모든 가공 재료, 가공 대상물(50)에서 레이저 가공 시간을 단축하고 제작 효율을 증대시킬 수 있다.

도 10을 참조하면, 레이저 가공 장치(2000)가 가공 대상물(50) 상에서 원형의 가공을 형성한다고 가정하였을 때, 제1, 제2 레이저 빔(15-1)(15-2)이 가공되는 이동 경로는 원형을 따를 수 있다.

여기서, 도 10에 도시된 큰 원형의 가공 궤적은 제1, 제2 메인 스캐너 유닛(30-1)(30-2)에 의해 형성되며, 작은 원형의 가공 궤적은 제1-1, 제1-2 서브 스캐너 유닛(20-1)(20-2)에 의해 형성될 수 있다. 아울러, 두 개의 가공 궤적 모두 반시계 방향으로 형성될 수 있다.

레이저 가공 장치(2000) 내 스캐너 유닛의 각도를 제어하지 않은 초기 상태에서, 제1 레이저 빔(15-1)은 (나) 위치에, 제2 레이저 빔(15-2)은 (가) 위치에서 가공을 시작할 수 있다.

여기서 제1 레이저 빔(15-1)의 위치를 조정하는 제1-1, 제1-2 서브 미러(21-1)(21-2)의 각도가 조절되지 않고 제1, 제2 메인 미러(31-1)(31-2) 만을 사용하여 제1, 제2 레이저 빔(15-1)(15-2)의 가공 궤적을 조정한다면, 제2 레이저 빔(15-2)이 실선을 따라 (가) 위치에서 (다) 위치로 45° 이동하는 동시에, 제1 레이저 빔(15-1)은 점선을 따라(나) 위치에서 (라) 위치로 이동하여, 두 개의 레이저 빔의 궤적이 일치하지 않는 상황이 발생한다.

그러나 본 발명에서는 제2 레이저 빔(15-2)이 제1, 제2 메인 미러(31-1)(31-2)의 각도 조절에 의해 큰 원형의 (다) 위치로 이동하는 동시에, 제1 레이저 빔(15-1)은 제1-1, 제1-2 서브 미러(21-1)(21-2)의 각도 조절에 의해 작은 원형의 0도 지점에서 반시계 방향으로 45° 이동하여 (라) 위치가 아닌 (다) 위치로 동일한 가공 궤적을 따라 일정한 거리를 두고 이동할 수 있다.

즉, 제1, 제2 메인 미러(31-1)(31-2) 그리고 제1-1, 제1-2 서브 미러(21-1)(21-2)의 각도를 동시에 조절함으로써, 제2 레이저 빔(15-2)이 큰 원형의 가공 궤적을 따라서 0° 지점에서 반시계 방향으로 360° 이동함과 동시에, 제1 레이저 빔(15-1) 또한 작은 원형의 0° 지점에서 반시계 방향으로 360°로 이동하게 되어, 최종적으로 두 개의 레이저 빔이 일정한 간격을 두고 큰 원형의 가공 궤적에서 동일하게 이동할 수 있다.

한편, 사각형 궤적과 다르게 원형의 궤적에서는 제1-1, 제1-2 서브 미러(21-1)(21-2)의 각도 조절이 정지되는 구간이 존재하지 않고, 항상 동시에 각도가 조정될 수 있다.

아울러, 도 9와 도 10에서 사각형과 원형의 궤적을 따르는 것으로 도시하였으나 타원이나 곡선, 곡선과 직선을 포함하는 다각형의 궤적도 가능하며, 이 때도 역시 원형과 동일하게 제1, 제2 메인 미러(31-1)(31-2) 그리고 제1-1, 제1-2 서브 미러(21-1)(21-2)가 동시에 각도를 조절할 수 있다.

한편, 도 9와 도 10에 도시된 바와 같이 큰 사각형, 작은 사각형, 큰 원형, 작은 원형의 궤적은 특정 값의 닮음 비를 가지는 닮은 꼴 도형으로 이루어지며, 가공 대상물(50)에 가공되는 제1 레이저 빔(15-1)과 제2 레이저 빔(15-2)의 초기 간격 값에 의해 닮음 비가 결정될 수 있다.

지금까지 본 발명의 제2 실시 예에 따른 레이저 가공 장치(2000)를 이용하여 두 개의 레이저 빔의 가공 경로를 동일하게 제어하는 방법에 대하여 설명하였다. 본 발명에 따르면, 첫 번째의 레이저 빔의 궤적을 두 번째의 레이저 빔이 즉각 따라갈 수 있어, micro-SD 카드의 굴곡 커팅과 휴대 단말 글래스의 외형 및 원형 버튼의 가공 등 정교함이 필요한 다양한 커팅 및 가공 장치에서 본 방법을 활용할 수 있다

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

1000, 2000: 레이저 가공 장치.
100: 레이저 스캐너 헤드
100': 서브 스캐너 블록
100": 추가 서브 스캐너 블록
200: 제어부
210: 메인 스캐너 제어부
220: 서브 스캐너 제어부
230: 서브 모터 제어부
10: 레이저 발진기
10': 서브 레이저 발진기
15: 레이저 빔
15': 서브 레이저 빔
10-1, 10-2: 제1, 제2 레이저 발진기
10'-1, 10'-2: 제1, 제2 서브 레이저 발진기
15-1, 15-2: 제1, 제2 레이저 빔
15'-1, 15'-2: 제1, 제2 서브 레이저 빔
20-1, 20-2: 제1-1, 제1-2 서브 스캐너 유닛
21-1, 21-2: 제1-1, 제1-2 서브 미러
23-1, 23-2: 제1-1, 제1-2 서브 모터
20'-1, 20'-2: 제2-1, 제2-2 서브 스캐너 유닛
21'-1, 21'-2: 제2-1, 제2-2 서브 미러
23'-1, 23'-2: 제2-1, 제2-2 서브 모터
20"-1, 20"-2: 제3-1, 제3-2 서브 스캐너 유닛
20"-3, 20"-4: 제4-1, 제4-2 서브 스캐너 유닛
30-1, 30-2: 제1, 제2 메인 스캐너 유닛
31-1, 31-2: 제1, 제2 메인 미러
33-1, 33-2: 제1, 제2 메인 모터
35, 95: 스캐너 이동 샤프트
40: 집광 렌즈
45: 제1 레이저 빔 입사 영역
46: 제2 레이저 빔 입사 영역
50: 가공 대상물
60: 가공 영역
80-1: 빔 분할기
80'-1: 서브 빔 분할기
80-2: 빔 결합기
80'-2: 서브 빔 결합기
90: 반사 미러
90': 서브 반사 미러
K: 광학 부재

Claims (14)

1. 두 개의 빔을 이용하는 레이저 가공 장치의 레이저 가공 방법으로서,
   상기 레이저 가공 장치는, 레이저 스캐너 헤드와, 레이저 스캐너 헤드 외부에 배치된 복수개의 서브 스캐너 유닛을 포함하고,
   상기 레이저 가공 방법은,
   제1, 제2 레이저 빔을 출사하는 단계;
   출사된 제1, 제2 레이저 빔을 레이저 스캐너 헤드 내부에 배치된 메인 스캐너 유닛의 미러 중심점으로 편향시키는 단계;
   편향된 제1, 제2 레이저 빔을 가공 대상물에 집광시키는 단계; 및
   상기 레이저 스캐너 헤드 내부에 배치된 메인 스캐너 유닛과 상기 레이저 스캐너 헤드 외부에 배치된 서브 스캐너 유닛을 제어하여 상기 가공 대상물 상에서 상기 제1, 제2 레이저 빔의 가공 위치를 조정하는 단계; 를 포함하되,
   상기 레이저 가공 장치는, 상기 복수개의 서브 스캐너 유닛 각각의 모터 축과 수직 방향으로 연결되는 스캐너 이동 샤프트를 더 포함하고,
   상기 복수개의 서브 스캐너 유닛은,
   상기 메인 스캐너 유닛의 미러 중심점을 기준으로 대칭을 이루며 배치되는 제1-1, 제1-2 서브 스캐너 유닛과 제2-1, 제2-2 서브 스캐너 유닛을 포함하며,
   상기 편향시키는 단계는,
   상기 제1-1, 제1-2 서브 스캐너 유닛과 제2-1, 제2-2 서브 스캐너 유닛을 제어하여 상기 제1, 제2 레이저 빔을 각각 상기 메인 스캐너 유닛의 미러 중심점으로 편향시키고,
   상기 가공 위치를 조정하는 단계는,
   상기 스캐너 이동 샤프트를 따라 구동하는 각각의 모터 축을 제어하여, 상기 제1, 제2 레이저 빔을 통해 가공하는 X축 방향 가공 간격을 조정하는 레이저 가공 방법.
   
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 가공 위치를 조정하는 단계는,
   상기 제1-2, 제2-2 서브 스캐너 유닛의 미러 각도를 조절하여, 상기 가공 대상물 상에서 상기 제1, 제2 레이저 빔을 통해 가공하는 X축 방향 가공 간격을 조정하는 것을 더 포함하는 레이저 가공 방법.
4. 제1항에 있어서,
   상기 가공 위치를 조정하는 단계는,
   상기 메인 스캐너 유닛의 미러 중심점과 상기 복수개의 서브 스캐너 유닛 사이의 수평 간격을 조절하여, 상기 제1, 제2 레이저 빔을 통해 가공하는 X축 방향 가공 간격을 조정하는 것을 더 포함하는 레이저 가공 방법.
   
5. 삭제
6. 제1항에 있어서,
   상기 가공 위치를 조정하는 단계는,
   상기 제1-1 서브 스캐너 유닛의 미러 각도를 조절하여, 상기 가공 대상물 상에서 제2 레이저 빔을 통해 가공하는 Y축 방향 위치를 조정하거나 또는 상기 제2-1 서브 스캐너 유닛의 미러 각도를 조절하여, 상기 가공 대상물 상에서 제1 레이저 빔을 통해 가공하는 Y축 방향 위치를 조정하는 것을 더 포함하는 레이저 가공 방법.
7. 두 개의 빔을 이용하는 레이저 가공 장치의 레이저 가공 방법으로서,
   상기 레이저 가공 장치는, 레이저 스캐너 헤드와, 레이저 스캐너 헤드 외부에 배치된 복수개의 서브 스캐너 유닛을 포함하고,
   상기 레이저 가공 방법은,
   레이저 빔을 출사하는 단계;
   출사된 레이저 빔을 빔 분할기를 통해 서로 수직한 제1, 2 레이저 빔으로 분할하는 단계;
   분할된 제1, 2 레이저 빔을 빔 결합기를 통해 레이저 스캐너 헤드 내부에 배치된 메인 스캐너 유닛의 중심점으로 편향시키는 단계;
   편향된 제1, 제2 레이저 빔을 가공 대상물에 집광시키는 단계; 및
   상기 레이저 스캐너 헤드 내부에 배치된 메인 스캐너 유닛과 상기 레이저 스캐너 헤드 외부에 배치된 서브 스캐너 유닛을 제어하여 상기 가공 대상물 상에서 상기 제1, 제2 레이저 빔의 가공 위치를 조정하는 단계; 를 포함하되,
   상기 레이저 가공 장치는, 상기 복수개의 서브 스캐너 유닛 각각의 모터 축과 수직 방향으로 연결되는 스캐너 이동 샤프트를 더 포함하고,
   상기 복수개의 서브 스캐너 유닛은,
   상기 빔 결합기의 중심점을 기준으로 대칭을 이루며 배치되는 제1-1, 제1-2 서브 스캐너 유닛을 포함하며,
   상기 제1-1 및 제1-2 서브 스캐너 유닛은,
   상기 스캐너 이동 샤프트를 따라 구동하는 각각의 모터 축에 의해 상기 제1, 제2 레이저 빔 간의 이격 거리가 조정되고
   상기 편향시키는 단계는,
   상기 제1-1, 제1-2 서브 스캐너 유닛을 제어하여 상기 제1 레이저 빔을 상기 메인 스캐너 유닛의 중심점으로 편향시키는 레이저 가공 방법.
   
8. 삭제
9. 제7항에 있어서,
   상기 가공 위치를 조정하는 단계는,
   상기 제2 레이저 빔의 궤적에 따라 선택적으로 상기 제1-1, 제1-2 서브 스캐너 유닛의 미러 각도를 조절하여, 상기 가공 대상물 상에서 상기 제1 레이저 빔의 가공 위치가 상기 제2 레이저 빔의 가공 위치를 따라가도록 조정하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 방법.
10. 제9항에 있어서,
    상기 메인 스캐너 유닛에 의한 제2 레이저 빔의 궤적과 상기 제1-1, 제1-2 서브 스캐너 유닛에 의해 조정된 제1레이저 빔의 궤적은, 동일한 궤적인 것을 특징으로 하는 레이저 가공 방법.
11. 제1, 제2 레이저 빔을 출사하는 제1 및 제2 레이저 발진기;
    상기 제1, 제2 레이저 빔을 가공 대상물에 조사하는 제1, 제2 메인 스캐너 유닛과 집광 렌즈를 포함하는 레이저 스캐너 헤드;
    상기 제1 레이저 빔을 상기 제1 메인 스캐너 유닛의 미러로 편향시키는 제1-1, 제1-2 서브 스캐너 유닛;
    상기 제2 레이저 빔을 상기 제1 메인 스캐너 유닛의 미러로 편향시키는 제2-1, 제2-2 서브 스캐너 유닛;
    상기 제1, 제2 메인 스캐너 유닛과 상기 제1-1, 제1-2, 제2-1, 제2-2 서브 스캐너 유닛을 제어하는 제어부; 및
    상기 제1-2 서브 스캐너 유닛 및 상기 제2-2 서브 스캐너 유닛 각각의 모터 축과 수직 방향으로 연결되는 스캐너 이동 샤프트;
    를 포함하며,
    상기 제1-1, 제1-2 서브 스캐너 유닛과 상기 제2-1, 제2-2 서브 스캐너 유닛은, 상기 제1 메인 스캐너 유닛의 미러 중심점을 기준으로 대칭을 이루며 배치되고,
    상기 제1-2 서브 스캐너 유닛 및 상기 제2-2 서브 스캐너 유닛은,
    상기 스캐너 이동 샤프트를 따라 구동하는 각각의 모터 축에 의해 상기 제1, 제2 레이저 빔 간의 이격 거리가 조정되며,
    상기 제1 및 제2 레이저 빔은, 상기 집광 렌즈의 중심부에서 동시에 방출되는 레이저 가공 장치.
    
12. 삭제
13. 레이저 빔을 출사하는 레이저 발진기;
    상기 레이저 빔을 투과 또는 반사시켜 제1, 제2 레이저 빔으로 분할하는 빔 분할기;
    분할된 제1 레이저 빔을 편향시키는 제1-1 및 제1-2 서브 스캐너 유닛;
    분할된 제2 레이저 빔을 반사시키는 반사 미러;
    편향된 제1 레이저 빔과 반사된 제2 레이저 빔을 결합시키는 빔 결합기;
    상기 빔 결합기를 통해 결합된 제1, 제2 레이저 빔을 가공 대상물에 조사하는 제1, 제2 메인 스캐너 유닛과 집광 렌즈를 포함하는 레이저 스캐너 헤드;
    상기 제1, 제2 메인 스캐너 유닛과 상기 제1-1, 제1-2 서브 스캐너 유닛을 제어하는 제어부; 및
    상기 제1-1 및 제1-2 서브 스캐너 유닛 각각의 모터 축과 수직 방향으로 연결되는 스캐너 이동 샤프트;
    를 포함하며,
    상기 제1-1 및 제1-2 서브 스캐너 유닛은,
    상기 스캐너 이동 샤프트를 따라 구동하는 각각의 모터 축에 의해 상기 제1, 제2 레이저 빔 간의 이격 거리가 조정되고,
    상기 제1 및 제2 레이저 빔은, 상기 집광 렌즈의 중심에서 동시에 방출되는 레이저 가공 장치.
    
14. 삭제

Images