KR20040100042A - 레이저를 이용한 스크라이빙 장치 - Google Patents

레이저를 이용한 스크라이빙 장치 Download PDF

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KR20040100042A
KR20040100042A KR1020030032243A KR20030032243A KR20040100042A KR 20040100042 A KR20040100042 A KR 20040100042A KR 1020030032243 A KR1020030032243 A KR 1020030032243A KR 20030032243 A KR20030032243 A KR 20030032243A KR 20040100042 A KR20040100042 A KR 20040100042A
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이상길
문덕규
박정래
권구철
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Abstract

레이저를 이용한 도광판 및 광고판의 스크라이빙 장치가 개시된다. 개시된 장치는 레이저 가공대상물이 배치되는 테이블과, 상기 테이블 상의 상기 가공대상물에 레이저 빔을 출사하는 레이저 발진기와, 상기 테이블의 상부에 설치되며, 상기 레이저 발진기로부터 전송된 레이저 빔을 상기 가공대상물에 조사하는 헤드와, 상기 레이저 발진기와 상기 헤드 사이에 연결되어 상기 레이저 발진기로부터 출사된 레이저 빔을 상기 헤드까지 전송하는 광섬유와, 상기 레이저 발진기와 상기 광섬유 사이에 배치되어 상기 레이저 발진기로부터 출사된 레이저 빔을 상기 광섬유 내부로 집속시키는 집속렌즈;를 구비하며, 상기 테이블 및 상기 헤드는 상대적으로 X-Y 방향으로 움직이도록 설치되는 것을 특징으로 한다. 레이저 헤드 및 테이블을 이동하면서 소형 도광판 뿐만 아니라 길이 2000 mm 정도의 대형 도광판에서 스크라이빙 장치의 레이저 빔이 가공면에 초점 거리에서 균일하게 맺히도록 조절되므로 도광판의 외관, 휘도 및 균일도 향상을 가져온다.

Description

레이저를 이용한 스크라이빙 장치{Scribing apparatus using laser beam}
본 발명은 레이저를 이용한 스크라이빙 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 광 반사율을 높이기 위해서 도광판의 일면을 CO2 레이저를 사용하여 스크라이빙하는 장치에 관한 것이다.
일반적으로 액정 디스플레이(liquid crystal display: LCD)의 백라이트 및 광고표시판에 사용되는 도광판은 광원으로부터의 광을 전면으로 고르게 반사하도록 그 배면에 v형 홈부를 구비한다.
도 1은 이러한 도광판을 사용하는 백라이트의 일 예를 개략적으로 도시한 단면도이다. 도 1을 참조하면, 소정 두께의 아크릴판으로 제조되는 도광판(10)의 배면에 광을 전면으로 반사하도록 형성된 다수의 V형 홈부(10a)가 형성되어 있다. 이 도광판(10)의 양측에는 광원(12)으로서 형광등이 설치되며 이 형광등의 주위에는반사판(14)이 배치된다. 상기 도광판(10)의 배면 상에는 반사판(16)이 배치되어서 광의 전면반사를 돕는다. 상기 도광판(10)의 전면 상에는 전면으로 반사되는 빛을 산란시켜서 광휘도를 균일화하는 디퓨저(diffuser: 18)가 배치되며, 상기 디퓨저(18) 상에는 빛을 분할 집광하여 휘도를 향상시키는 프리즘(20)이 배치된다.
상기 도광판(10)의 배면에 형성된 v형 홈부(10a)는 일반적으로 광원(12)으로부터 멀어질수록 촘촘히 형성되고 가까울수록 듬성듬성 형성된다. 도 1에서는 v형 홈부(10a)를 설명하기 위해서 일방향으로 표시하였지만 실제는 그리드(grid) 형태로 형성되는 것이 일반적이다.
도 2는 종래의 레이저 가공장치의 구성을 보여주는 도면이다. 도 2를 참조하면, 레이저 장치는, 레이저 발진장치(30)와, 상기 레이저 발진장치(30)로부터 발진된 레이저 빔을 소정 영역에 X-Y 방향으로 주사시키는 갈바노 스캐너(40)와, 입사된 레이저 빔이 가공 영역의 전체에 대해 동일한 크기의 초점을 형성시키는 f-세타렌즈(50)를 구비한다. 참조번호 41 및 42는 각각 x 및 y 미러로서 입사되는 레이저 빔을 반사시킨다. 참조번호 60은 레이저 가공물, 예컨대 도광판 등이 배치되는 테이블이다.
한편, 상기 f-세타렌즈(50)는 가공면적이 최대 길이 300 mm 정도로 제한되기 때문에 2000 mm 정도의 대형 도광판 및 가공판에는 적용하기 어려운 문제점이 있다.
또한, 상기 갈바노 스캐너는 두 개의 미러 및 이들 미러를 구동하는 모터를 구비하므로 장치가 복잡하고 정확한 제어가 어려운 문제가 있다.
본 발명은 상기의 문제점을 개선하기 위해 창출된 것으로서, 대형 도광판 및 가공판에서도 사용이 가능한 레이저를 이용한 도광판 스크라이빙 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명은 상기의 문제점을 개선하기 위해 창출된 것으로서, 구성요소가 많은 갈바노 스캐너 대신에 폴리곤 미러를 사용하여 부품수를 줄인 레이저를 이용한 스크라이빙 장치를 제공하는 것이다.
도 1은 도광판을 사용하는 백라이트의 일 예를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2는 종래의 레이저 가공장치의 구성을 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 레이저를 이용한 스크라이빙 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 레이저를 이용한 스크라이빙 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 레이저를 이용한 스크라이빙 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 6은 도 5의 초점이동모듈의 스캐닝 렌즈의 수평이동수단의 일 예를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 제4 실시예에 따른 레이저를 이용한 스크라이빙 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호설명*
110,210,310: 레이저 발진기 112: 집속렌즈
121,221:지지대 122,222: 아암
130: 광섬유 140,240: 헤드
141,241: 제1렌즈 142,242: 제2렌즈
160,260,360: 테이블 162,262,362: 가공대상물
230: 도파관 320: 빔 익스팬더
330: 초점이동모듈 332: 스캐닝 렌즈
340: 대물렌즈 350: 폴리곤 미러
380: f-세타 렌즈
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 레이저를 이용한 스크라이빙 장치는, 레이저 가공대상물이 배치되는 테이블;
상기 테이블 상의 상기 가공대상물에 레이저 빔을 출사하는 레이저 발진기;
상기 테이블의 상부에 설치되며, 상기 레이저 발진기로부터 전송된 레이저 빔을 상기 가공대상물에 조사하는 헤드;
상기 레이저 발진기와 상기 헤드 사이에 연결되어 상기 레이저 발진기로부터 출사된 레이저 빔을 상기 헤드까지 전송하는 광섬유; 및
상기 레이저 발진기와 상기 광섬유 사이에 배치되어 상기 레이저 발진기로부터 출사된 레이저 빔을 상기 광섬유 내부로 집속시키는 집속렌즈;를 구비하며,
상기 테이블 및 상기 헤드는 상대적으로 X-Y 방향으로 움직이도록 설치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제2 실시예에 따르면, 레이저를 이용한 스크라이빙 장치는,
레이저 가공대상물이 배치되는 테이블;
상기 테이블 상의 상기 가공대상물에 레이저 빔을 출사하는 레이저 발진기;
상기 테이블의 상부에 설치되며, 상기 레이저 발진기로부터 전송된 레이저 빔을 상기 가공대상물에 조사하는 헤드; 및
상기 레이저 발진기와 상기 헤드 사이에 배치되어 상기 레이저 발진기로부터 출사된 레이저 빔을 상기 헤드까지 전송하는 도파관;을 구비하며,
상기 테이블 및 상기 헤드는 상대적으로 X-Y 방향으로 움직이도록 설치되는 것을 특징으로 한다.
상기 테이블은 X 방향으로 이동가능하게 설치되고,
상기 헤드는 상기 테이블의 이동방향과 직교방향인 Y 방향으로 이동가능하게 설치되는 것이 바람직하다.
상기 헤드는 상기 광섬유로부터 출사된 레이저 빔을 평행광으로 만들어주는 제1 렌즈와, 상기 제1 렌즈를 통과한 레이저 빔의 평행광을 집속시키는 제2 렌즈를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 레이저는 CO2 레이저 빔을 출사하는 레이저인 것이 바람직하다.
본 발명의 제3 실시예에 따르면, 레이저를 이용한 스크라이빙 장치는,
레이저 가공대상물이 배치되는 테이블;
상기 테이블 상의 상기 가공대상물에 레이저 빔을 출사하는 레이저 발진기;
상기 레이저 발진장치로부터 발진된 레이저 빔을 확대하는 빔 익스팬더;
상기 빔 익스팬더로부터의 레이저 빔의 포커싱 위치를 수평이동시키는 초점이동모듈;
상기 초점이동모듈로부터의 다이버징되는 레이저빔을 집광하는 대물렌즈;
상기 대물렌즈로부터의 레이저빔을 상기 가공대상물에 X 방향으로 주사시키는 폴리곤 미러; 및
상기 테이블을 상기 X 방향과 직교방향인 Y방향으로 이동시키는 수단;을 구비한다.
상기 초점이동모듈은, 상기 폴리곤 미러로부터 상기 가공대상물에 조사되는 레이저빔의 초점거리를 결정하는 스캐닝 렌즈; 및
상기 스캐닝 렌즈를 수평방향으로 이동시키는 수단;을 구비하는 것이 바람직하다.
상기 수평이동수단은, 상기 스캐닝 렌즈를 수평방향으로 이동시키도록 상기 렌즈를 고정하는 고정부재;
상기 고정부재를 수평방향으로 안내하는 선형가이드; 및
상기 고정부재에 일단의 스트로크 파이프가 연결되어 상기 고정부재를 상기 선형가이드 상에서 수평으로 이동시키는 액츄에이터;를 구비하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 초점이동모듈은,
상기 렌즈가 상기 대물렌즈에 접근하는 방향으로 이동될수록 상기 폴리곤 미러로부터 가공면 사이의 초점거리가 길어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제4 실시예에 따르면, 레이저를 이용한 스크라이빙 장치는,
레이저 가공대상물이 배치되는 테이블;
상기 테이블 상의 상기 가공대상물에 레이저 빔을 출사하는 레이저 발진기;
상기 레이저 발진장치로부터 발진된 레이저 빔을 확대하는 빔 익스팬더;
상기 빔 익스팬더로부터의 레이저 빔을 집광하는 대물렌즈;
상기 대물렌즈로부터의 레이저빔을 상기 가공대상물에 X 방향으로 주사시키는 폴리곤 미러;
상기 폴리곤 미러로부터의 레이저 빔을 상기 가공대상물에서 동일한 초점거리를 형성하는 f-세타 렌즈; 및
상기 테이블을 상기 X 방향과 직교방향인 Y방향으로 이동시키는 수단;을 구를 구비한다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 레이저를 이용한 도광판 및 광고판의 스크라이빙 장치 및 그 보정방법을 상세히 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 층이나 영역들의 두께는 명세서의 명확성을 위해 과장되게 도시된 것이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 레이저를 이용한 스크라이빙 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 레이저 가공대상물(162)이 배치되는 테이블(160) 상에 후술하는 헤드(140)가 이동가능하게 배치된다. 레이저 빔을 출사하는 레이저 발진기(110)와, 테이블(160)의 상부에 설치되어 레이저 발진기(110)로부터 전송된 레이저 빔을 레이저 가공대상물(162), 예컨대 도광판에 조사하는 헤드(140)가 마련된다. 상기 레이저 발진기(110)로부터 헤드(140)까지의 레이저 빔의 전송은광섬유(130)를 통해 이루어진다. 상기 레이저 발진기(110)로부터 출사된 레이저 빔을 광섬유(130) 내부로 집속시키는 집속렌즈(112)가 레이저 발진기(110)와 광섬유(130) 사이에 배치된다.
상기 헤드(140) 내부에는 제1 렌즈(141)와 제2 렌즈(142)가 소정 간격을 두고 설치된다. 광섬유(130)를 통해 전송된 레이저 빔은 헤드(140) 내부에 설치된 제1 렌즈(141)에 의해 평행광으로 만들어지며, 다시 제2 렌즈(142)에 의해 소정 크기의 조사 면적을 가지도록 집속된다. 이때, 상기 제2 렌즈(142)는 초점 거리가 짧은 볼록렌즈인 것이 바람직하다.
상기 헤드(140)는 상기 테이블(160) 상에서 수평방향으로 움직이도록 설치된다. 헤드(140)의 이동은 상기 테이블(160)에 대해서 상대적으로 이동한다. 도 3에는 지지대(121)와 아암(122)을 구비한 헤드 이동 수단이 도시되어 있다. 상기 지지대(121)는 아암(122)을 지지하기 위한 것으로, 아암(122)의 일단부만 지지할 수 있으며, 또는 아암(122)의 양단부 모두를 지지할 수도 있다. 아암(122)은 지지대(121)에 지지된 상태로 소정의 구동 수단에 의해 제1 방향, 예컨대 X 방향으로 수평 이동할 수 있도록 설치된다. 이때, 지지대(121)가 테이블(160)의 가장자리에 인접하도록 마련된 가이드 레일(미도시)을 따라 이동 함으로써 아암(122)도 함께 수평 이동할 수 있도록 설치될 수 있으며, 또는 지지대(121)는 고정 설치되고 아암(122)만 지지대(121)의 상단부에 마련되는 가이드 레일(미도시)을 따라 X 방향으로 수평 이동할 수도 있다. 그리고, 상기 헤드(140)는 아암(122)에 상기 X 방향과 직교하는 Y 방향(도 3에 화살표로 표시되어 있다.)으로 수평 이동할 수 있도록설치된다. 상기한 바와 같은 구성을 가지는 헤드 이동 수단에 의해서 상기 헤드(140)는 서로 직교하는 X 방향과 Y 방향을 따라 수평 이동하며 레이저 가공을 할 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 의하면 레이저 발진기(110) 자체가 테이블(160)의 상부에 이동할 수 있도록 설치되어 테이블 상의 가공대상물의 표면에 직접 레이저 빔을 조사하는 것이 아니라, 보다 작은 크기와 보다 간단한 구성을 가지는 헤드(140)가 이동할 수 있게 설치되어 레이저 발진기(110)로부터 광섬유(130)를 통해 전송된 레이저 빔을 조사하도록 되어 있다. 따라서, 헤드(140)의 신속한 이동이 가능하며 떨림이 방지되어 보다 정밀한 위치 제어가 가능하게 된다. 또한, 그 구동에 필요한 장치도 소형화될 수 있으며, 구동 전력도 절감될 수 있다.
상기 제1 실시예에서는 상기 헤드가 X-Y 방향으로 이동되는 예를 설명하였으나, 이에 한정되는 것이 아니다. 예컨대, 상기 테이블이 X 방향으로 이동가능하게 설치되고, 상기 헤드는 상기 테이블의 이동방향과 직교하는 방향인 Y 방향으로 이동가능하게 설치될 수도 있다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 레이저를 이용한 스크라이빙 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 레이저 가공대상물(262)이 배치되는 테이블(260) 상에 헤드(240)가 이동가능하게 배치된다. 레이저 빔을 출사하는 레이저 발진기(210)와, 테이블(260)의 상부에 설치되어 레이저 발진기(210)로부터 전송된 레이저 빔을 레이저 가공대상물(262), 예컨대 도광판에 조사하는 헤드(240)가 마련된다. 상기 레이저 발진기(210)로부터 헤드(240)까지의 레이저 빔의 전송은 도파관(230)를 통해 이루어진다.
상기 헤드(240) 내부에는 제1 렌즈(241)와 제2 렌즈(242)가 소정 간격을 두고 설치된다. 도파관(230)를 통해 전송된 레이저 빔은 헤드(240) 내부에 설치된 제1 렌즈(241)에 의해 평행광으로 만들어지며, 다시 제2 렌즈(242)에 의해 소정 크기의 조사 면적을 가지도록 집속된다. 이때, 상기 제2 렌즈(242)는 초점 거리가 짧은 볼록렌즈인 것이 바람직하다.
상기 헤드(240)는 상기 테이블(260) 상에서 수평방향으로 움직이도록 설치된다. 헤드(240)의 이동은 상기 테이블(260)에 대해서 상대적으로 이동한다. 도 4에는 지지대(221)와 아암(222)을 구비한 헤드 이동 수단이 도시되어 있다. 상기 지지대(221)는 아암(222)을 지지하기 위한 것으로, 아암(222)의 일단부만 지지할 수 있으며, 또는 아암(222)의 양단부 모두를 지지할 수도 있다. 아암(222)은 지지대(221)에 지지된 상태로 소정의 구동 수단에 의해 제1 방향, 예컨대 X 방향으로 수평 이동할 수 있도록 설치된다. 이때, 지지대(221)가 테이블(260)의 가장자리에 인접하도록 마련된 가이드 레일(미도시)을 따라 이동 함으로써 아암(222)도 함께 수평 이동할 수 있도록 설치될 수 있으며, 또는 지지대(221)는 고정 설치되고 아암(222)만 지지대(221)의 상단부에 마련되는 가이드 레일(미도시)을 따라 X 방향으로 수평 이동할 수도 있다. 그리고, 상기 헤드(240)는 아암(222)에 상기 X 방향과 직교하는 Y 방향(도 4에 화살표로 표시되어 있다.)으로 수평 이동할 수 있도록 설치된다. 상기한 바와 같은 구성을 가지는 헤드 이동 수단에 의해서 상기헤드(240)는 서로 직교하는 X 방향과 Y 방향을 따라 수평 이동하며 레이저 가공을 할 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 의하면 레이저 발진기(210) 자체가 테이블(260)의 상부에 이동할 수 있도록 설치되어 테이블 상의 가공대상물의 표면에 직접 레이저 빔을 조사하는 것이 아니라, 보다 작은 크기와 보다 간단한 구성을 가지는 헤드(240)가 이동할 수 있게 설치되어 레이저 발진기(210)로부터 광섬유(230)를 통해 전송된 레이저 빔을 조사하도록 되어 있다. 따라서, 헤드(240)의 신속한 이동이 가능하며 떨림이 방지되어 보다 정밀한 위치 제어가 가능하게 된다. 또한, 그 구동에 필요한 장치도 소형화될 수 있으며, 구동 전력도 절감될 수 있다.
상기 제2 실시예에서는 상기 헤드가 X-Y 방향으로 이동되는 예를 설명하였으나, 이에 한정되는 것이 아니다. 예컨대, 상기 테이블이 X 방향으로 이동가능하게 설치되고, 상기 헤드는 상기 테이블의 이동방향과 직교하는 방향인 Y 방향으로 이동가능하게 설치될 수도 있다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 레이저를 이용한 스크라이빙 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이며, 도 6은 도 5의 초점이동모듈의 스캐닝 렌즈의 수평이동수단의 일 예를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 레이저를 이용한 스크라이빙 장치는 레이저 발진장치(310)와, 상기 레이저 발진장치(310)로부터 발진된 레이저 빔을 확대하는 빔 익스팬더(320)와, 상기 빔 익스팬더(320)로부터의 레이저 빔의 포커싱 위치를 수평이동시키는 초점이동모듈(330)과, 상기 초점이동모듈(330)로부터의 다이버징되는레이저빔을 집광하는 대물렌즈(340)와, 상기 대물렌즈(340)로부터의 레이저빔을 소정 영역의 가공대상물(362)에 제1 방향, 예컨대 X 방향으로 주사시키는 폴리곤 미러(350)를 구비한다.
상기 레이저 발진장치(310)는 도광판으로 사용하는 아크릴판의 가공이 가능한 CO2 레이저를 사용한다. 상기 레이저 발진장치(360)로부터 발진된 4 mm 직경의 출력광은 빔 익스팬더(320)를 통해서 8 mm 직경의 확대된 평행광이 된다. 이 직경 8 mm 의 확대광은 초점이동모듈(330)의 9 mm 직경의 스캐닝렌즈(332)에 입사된다. 이 스캐닝 렌즈(332)를 통과한 빔은 이 렌즈(332)를 통과한 후 초점을 맺은 다음 다시 발산한 레이저 광 상태로 대물렌즈(340)로 입사된다. 이 입사된 레이저 빔은 대물렌즈(340)에서 다시 수렴하면서 폴리곤 미러(350)에서 반사된 후 테이블(360) 상의 가공대상물(362)의 표면에 초점을 맺어서 소정의 패턴을 식각하게 된다.
본 실시예의 스크라이빙 장치는 상기 초점이동모듈(330)의 렌즈(332)를 수평으로 이동함으로써 가동대상물(362)인 아크릴판 상에 가공영역에 따라서 레이저 빔의 초점거리를 조정하여 레이저 빔의 초점이 가공대상물의 표면에 맺히게 하는 것이다.
상기 초점이동모듈(330)은, 도 6에 도시된 바와 같이, 가공대상물(362)에 조사되는 레이저빔의 초점거리를 결정하는 스캐닝 렌즈(332)와, 이 렌즈(332)를 수평방향으로 이동시키도록 고정하는 고정부재(333)와, 상기 고정부재(333)를 수평방향으로 안내하는 선형가이드(334)와, 상기 고정부재(333)에 일단의 스트로크 파이프(335a)가 연결되어 상기 고정부재(333)를 상기 선형가이드(334) 상에서 수평으로 이동시키는 액츄에이터(335)를 구비한다. 상기 렌즈(332)는 입사된 레이저 빔이 다음 단계의 대물렌즈에 다이버징되게 입사되게 하는 볼록렌즈 또는 오목렌즈가 사용될 수 있으며, 각 렌즈는 단일 렌즈 또는 복합렌즈 모두 가능하다.
그리고, 본 발명의 스크라이빙 장치에는 상기 폴리곤 미러(350)의 미도시된 구동모터 및 스캐닝 렌즈(332)의 이동을 제어하는 제어 유니트(370)가 마련된다. 상기 제어 유니트(370)는 소정의 소프트웨어에 저장된 데이터에 의해서 폴리곤 미러(350)의 회전 및 스캐닝 렌즈(332)의 수평방향이동을 제어한다.
상기 스캐닝 렌즈(332)가 도 5 및 도 6에서 오른쪽으로 이동하면 대물렌즈(340)를 통과한 레이저빔의 초점거리는 길어지며 따라서 가공대상물(362)의 가장자리 쪽에 초점을 맺힐 수 있게 되므로 가공대상물(362)의 가공포인트 및 폴리곤 미러(350) 사이의 수직길이를 조절하게 된다.
따라서, 상기 폴리곤 미러(350)의 회전에 따라서 입사되는 레이저 빔은 가공대상물(362)의 상부를 제1 방향, 예컨대 X 방향으로 주사하게 된다.
한편, 상기 테이블(360)은 상기 X 방향과 직교하는 방향, 즉, Y 방향으로 이동가능하게 설치되는 것이 바람직하다.
따라서, 상기 구조의 스크라이빙 장치는 레이저 빔을 가공대상물(362)에 X-Y 방향으로 가공하게 된다.
상기 스크라이빙 장치로 도광판인 아크릴판을 가공하고자 하는 경우에는 도광판의 외관, 휘도 및 휘도의 균일도 등을 향상시키기 위해서 가공면 전체에 대해서 레이저 출력이 안정적이어야 하며, 식각 위치가 정밀하여야 한다.
도 7은 본 발명의 제4 실시예에 따른 레이저를 이용한 스크라이빙 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이며, 제3 실시예의 구성요소와 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조번호를 사용하고 상세한 설명은 생략한다.
도 7을 참조하면, 레이저를 이용한 스크라이빙 장치는 레이저 발진장치(310)와, 상기 레이저 발진장치(310)로부터 발진된 레이저 빔을 확대하는 빔 익스팬더(320)와, 상기 빔 익스팬더(320)로부터의 레이저 빔을 집광하는 대물렌즈(340)와, 상기 대물렌즈(340)로부터의 레이저빔을 소정 영역의 가공대상물(362)에 제1 방향, 예컨대 X 방향으로 주사시키는 폴리곤 미러(350)와, 상기 폴리곤 미러(350)의 일면에서 반사된 레이저 빔이 상기 가공대상물(362)의 표면에서 초점이 맺히도록 하는 f-세타 렌즈(380)를 구비한다.
상기 레이저 발진장치(310)는 도광판으로 사용하는 아크릴판의 가공이 가능한 CO2 레이저를 사용한다. 상기 레이저 발진장치(360)로부터 발진된 4 mm 직경의 출력광은 빔 익스팬더(320)를 통해서 8 mm 직경의 확대된 평행광이 된다. 이 직경 8 mm 의 확대광은 대물렌즈(340)로 입사된다. 이 입사된 레이저 빔은 대물렌즈(340)에서 다시 수렴하면서 폴리곤 미러(350)에서 반사된 후 테이블(360) 상의 가공대상물(362)의 표면에 초점을 맺어서 소정의 패턴을 식각하게 된다.
본 실시예의 스크라이빙 장치는 상기 초점이동모듈(330) 대신에 f-세타 렌즈(380)을 사용하여 레이저 빔의 초점을 조절하게 된다.
그리고, 본 발명의 스크라이빙 장치에는 상기 폴리곤 미러(350)의 미도시된 구동모터를 제어하는 제어 유니트(370)가 마련된다. 상기 제어 유니트(370)는 소정의 소프트웨어에 저장된 데이터에 의해서 폴리곤 미러(350)의 회전을 제어한다.
폴리곤 미러(350)의 회전에 따라서 입사되는 레이저 빔은 가공대상물(362)의 상부를 제1 방향, 예컨대 X 방향으로 주사하게 된다.
한편, 상기 테이블(360)은 상기 X 방향과 직교하는 방향, 즉, Y 방향으로 이동가능하게 설치되는 것이 바람직하다.
따라서, 상기 구조의 스크라이빙 장치는 레이저 빔을 가공대상물(362)에 X-Y 방향으로 가공하게 된다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 레이저를 이용한 스크라이빙 장치에 따르면, 레이저 헤드 및 테이블을 이동하면서 소형 도광판 뿐만 아니라 길이 2000 mm 정도의 대형 도광판에서 스크라이빙 장치의 레이저 빔이 가공면에 초점 거리에서 균일하게 맺히도록 조절되므로 도광판의 외관, 휘도 및 균일도 향상을 가져온다.
또한, 본 발명에 따른 레이저를 이용한 스크라이빙 장치에 따르면, 다수의 구성요소를 포함하는 갈바노 스캐너 대신에 폴리곤 미러를 사용함으로써 일방향의 주사를 수행하고 테이블을 상기 폴리곤 미러의 주사방향과 직교하는 방향으로 구동하도록 구성하므로 스크라이빙 장치의 구성요소, 즉 부품수를 줄일 수 있는 이점이 있다.
본 발명은 도면을 참조하여 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 한해서 정해져야 할 것이다.

Claims (13)

  1. 레이저 가공대상물이 배치되는 테이블;
    상기 테이블 상의 상기 가공대상물에 레이저 빔을 출사하는 레이저 발진기;
    상기 테이블의 상부에 설치되며, 상기 레이저 발진기로부터 전송된 레이저 빔을 상기 가공대상물에 조사하는 헤드;
    상기 레이저 발진기와 상기 헤드 사이에 연결되어 상기 레이저 발진기로부터 출사된 레이저 빔을 상기 헤드까지 전송하는 광섬유; 및
    상기 레이저 발진기와 상기 광섬유 사이에 배치되어 상기 레이저 발진기로부터 출사된 레이저 빔을 상기 광섬유 내부로 집속시키는 집속렌즈;를 구비하며,
    상기 테이블 및 상기 헤드는 상대적으로 X-Y 방향으로 움직이도록 설치되는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 스크라이빙 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 테이블은 X 방향으로 이동가능하게 설치되고,
    상기 헤드는 상기 테이블의 이동방향과 직교방향인 Y 방향으로 이동가능하게 설치된 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 스크라이빙 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 헤드는 상기 광섬유로부터 출사된 레이저 빔을 평행광으로 만들어주는 제1 렌즈와, 상기 제1 렌즈를 통과한 레이저 빔의 평행광을 집속시키는 제2 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 스크라이빙 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 레이저는 CO2 레이저 빔을 출사하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
  5. 레이저 가공대상물이 배치되는 테이블;
    상기 테이블 상의 상기 가공대상물에 레이저 빔을 출사하는 레이저 발진기;
    상기 테이블의 상부에 설치되며, 상기 레이저 발진기로부터 전송된 레이저 빔을 상기 가공대상물에 조사하는 헤드; 및
    상기 레이저 발진기와 상기 헤드 사이에 배치되어 상기 레이저 발진기로부터 출사된 레이저 빔을 상기 헤드까지 전송하는 도파관;을 구비하며,
    상기 테이블 및 상기 헤드는 상대적으로 X-Y 방향으로 움직이도록 설치되는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 스크라이빙 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 테이블은 X 방향으로 이동가능하게 설치되고,
    상기 헤드는 상기 테이블의 이동방향과 직교방향인 Y 방향으로 이동가능하게 설치된 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 스크라이빙 장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 헤드는 상기 광섬유로부터 출사된 레이저 빔을 평행광으로 만들어주는 제1 렌즈와, 상기 제1 렌즈를 통과한 레이저 빔의 평행광을 집속시키는 제2 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 스크라이빙 장치.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 레이저는 CO2 레이저 빔을 출사하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
  9. 레이저 가공대상물이 배치되는 테이블;
    상기 테이블 상의 상기 가공대상물에 레이저 빔을 출사하는 레이저 발진기;
    상기 레이저 발진장치로부터 발진된 레이저 빔을 확대하는 빔 익스팬더;
    상기 빔 익스팬더로부터의 레이저 빔의 포커싱 위치를 수평이동시키는 초점이동모듈;
    상기 초점이동모듈로부터의 다이버징되는 레이저빔을 집광하는 대물렌즈;
    상기 대물렌즈로부터의 레이저빔을 상기 가공대상물에 X 방향으로 주사시키는 폴리곤 미러; 및
    상기 테이블을 상기 X 방향과 직교방향인 Y방향으로 이동시키는 수단;을 구비하는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 스크라이빙 장치.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 초점이동모듈은,
    상기 폴리곤 미러로부터 상기 가공대상물에 조사되는 레이저빔의 초점거리를 결정하는 스캐닝 렌즈; 및
    상기 스캐닝 렌즈를 수평방향으로 이동시키는 수단;을 구비하는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 스크라이빙 장치.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 수평이동수단은,
    상기 스캐닝 렌즈를 수평방향으로 이동시키도록 상기 렌즈를 고정하는 고정부재;
    상기 고정부재를 수평방향으로 안내하는 선형가이드; 및
    상기 고정부재에 일단의 스트로크 파이프가 연결되어 상기 고정부재를 상기 선형가이드 상에서 수평으로 이동시키는 액츄에이터;를 구비하는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 스크라이빙 장치.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 초점이동모듈은,
    상기 렌즈가 상기 대물렌즈에 접근하는 방향으로 이동될수록 상기 폴리곤 미러로부터 가공면 사이의 초점거리가 길어지는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한도광판 및 광고판의 스크라이빙 장치.
  13. 레이저 가공대상물이 배치되는 테이블;
    상기 테이블 상의 상기 가공대상물에 레이저 빔을 출사하는 레이저 발진기;
    상기 레이저 발진장치로부터 발진된 레이저 빔을 확대하는 빔 익스팬더;
    상기 빔 익스팬더로부터의 레이저 빔을 집광하는 대물렌즈;
    상기 대물렌즈로부터의 레이저빔을 상기 가공대상물에 X 방향으로 주사시키는 폴리곤 미러;
    상기 폴리곤 미러로부터의 레이저 빔을 상기 가공대상물에서 동일한 초점거리를 형성하는 f-세타 렌즈; 및
    상기 테이블을 상기 X 방향과 직교방향인 Y방향으로 이동시키는 수단;을 구를 구비하는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 스크라이빙 장치.
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