KR20080067908A - 마스크 구동 방식의 레이저 마킹 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 문양, 글자, 사진 등이 새겨진 마스크를 움직여, 움직이는 대상 물체에 고속 레이저 마킹을 하기 위한 장치에 관한 것이다.

이를 위해 본 발명은 레이저의 빔을 확대하는 빔 확대기로 빔을 확대한 후, 이를 다시 빔 조사장치를 사용하여 가늘고 긴 레이저 빔을 만들고, 이 빔을 다시 마스크에 조사하고, 마스크에 조사된 빔은 다시 렌즈장치를 통하여 대상물체에 마킹되는 장치이다.

마스크는 이를 움직일 수 있는 스테이지에 탈부착할 수 있도록 고정되어 있으며, 스테이지구동장치에 부착된 구동 모터는, 대상물체의 속도측정장치에서 오는 신호와 동기 되어 움직여서 고속으로 움직이는 대상물체에 인쇄 및 각인을 할 수 있는 특징을 가지고 있다.

본 발명에 따르면 고속으로 움직이는 물체에 레이저로 일정 문양, 그림, 문자 등을 인쇄 또는 각인할 수 있다.

마스크, 레이저 마킹, 마스크 구동, 마커

Description

마스크 구동 방식의 레이저 마킹 장치{Laser marking device of mask moving type}

도 1은 본 발명에 따른 마스크 구동 방식의 레이저 마킹 장치,

도 2는 본 발명에 따른 마스크 구동장치,

도 3은 본 발명에 따른 마스크 예,

도 4는 본 발명에 따른 마스크 제작도,

-도면의 주요부분에 대한 부호의 설명-

1 : 레이저, 2 : 레이저빔,

3 : 빔확대기, 4 : 빔조사장치,

5 : 마스크용 스테이지, 6 : 마스크,

7 : 마스크구동장치, 8 : 빔 통과구,

9 : 구동모터, 10 : 렌즈장치,

11a : 마킹대상물체, 11b : 속도측정장치,

12a : 메인제어장치,

12 : 코팅 면을 벗겨낸 마스크 표면,

13 : 마스크용 원판, 14 : 코팅면,

15 : 코팅 면을 벗겨낸 후에 레이저 파장에 대한 무반사 코팅한 면.

본 발명은 대상물체에 레이저로 문양, 글자, 사진 등과 같은 다양한 이미지를 각인하는 장치에 관한 것이다.

주지된 바와 같이 레이저 빔(Laser beam)을 이용하여 금속판, 나무판, 플라스틱, 석재 등에 문양, 글자 등을 각인하는 기술이 다양하게 제안되어 이용되고 있다.

통상 레이저빔을 확대하여 마스크를 거친 후 마킹하는 마스크 방식의 레이저 마킹장치와 X-Y 모터를 사용하여 레이저의 빔의 방향을 바꾸어서 마킹하는 스캐닝 방식의 레이저 마킹 장치가 있는데, 여기서 전자 방식의 레이저 마킹장치는 빔을 확대하여 마스크 전체를 통과한 후 대상 물체에 마킹을 하기 위해서 높은 파워의 레이저가 필요하고, 후자의 방식은 X-Y모터의 속도 한계로 인하여 저속으로 움직이는 물체에 마킹은 가능하나 고속으로 움직이는 물체에 마킹하기에는 부적합한 점이 있다.

이에 본 발명은 상기와 같은 종래 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 높은 파워의 레이저가 아니더라도 고속으로 움직이는 물체에 마킹을 가능하게 하는 장치를 구현하는 데에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 레이저(1)의 빔(2)을 빔확대기(3)를 통하여 확대하고, 빔조사장치(3)를 사용하여 가늘고 길게 만든 후에 그 빔을 마스 크(6)에 조사하게 하고, 렌즈장치(10)의 초점거리 위치에 대상물체가 놓이게 되며, 대상물체는 한쪽 방향(X축)으로만 움직이도록 한다. 마스크는 움직이는 대상물체의 속도와 동기 시키기 위해 구동 모터(9)가 장착된 스테이지(5)에 탈부착이 가능하도록 고정되어 있으며, 마스크(6)를 통과한 빔은 다시 렌즈장치(10)를 통하여 대상 물체(11a)에 마킹되는 것을 특징으로 한다. 이를 위해 스테이지구동장치에 장착된 구동모터는 대상물체(11a)의 속도측정장치(11b)에서 오는 신호와 동기 된다. 또한, 구동모터의 제어신호는 레이저 제어 신호와 동기 된다.

또한, 마스크(6)는 레이저 빔을 투과하는 재질(13) 위에 금속류와 같은 불 투과 물질을 입힌 후에(14), 마킹하고자하는 문양, 글자, 사진 등의 형상으로 불 투과 물질을 제거하여 만들고(12), 레이저 빔의 투과율을 높이기 위해 마스크의 단면 또는 양면에 특별한 코팅(15)을 할 수도 있는 특징을 가지고 있다.

이하, 본 발명의 구체적인 장치를 도면을 참조로 상세히 설명한다.

본 발명은 움직이는 물체에 레이저 마킹 및 조사를 하기 위해 다양하게 활용할 수 있으면서, 문양이나 글자, 형상 이미지 등이 사진과 같은 선명한 고해상도 이미지 마킹이 가능하고 고속의 움직이는 물체에 마킹하는 기술로서, 도 1은 본 발명이 적용된 마킹 장치이다.

본 발명은 레이저(1)에서 나오는 레이저 빔(2)을 빔확대기(3)를 통하여 확대한 후에 다시 빔조사장치(3)를 통하여 가늘고 긴 빔으로 변환 시키고, 이 빔을 마스크(6)에 조사하도록 하고, 다. 마스크(6)는 구동 모터(9)가 부착된 스테이지(5)에 탈부착할 수 있도록 고정되어 있으며 구동 모터(9)에 의해 대상 물체(11a)의 속도측정장치(11b)에서 오는 속도 신호와 동기 될 수 있도록 신호 체계를 구성하며, 속도측정장치(11b)는 로터리 인코더를 사용하여 움직임 량에 따른 주기적인 펄스를 생성하게 하고, 이 펄스는 메인제어장치에 입력되어 레이저 빔의 초점 크기 만큼 이동하였는지 분석한다. 메인제어장치(12a)에서 대상 물체가 레이저 빔의 초점만큼 이동하였으면, 레이저에 출력 신호를 보내고, 출력된 레이저는 마스크(6)를 통과하여 대상 물체(11a)에 마킹되며, 이러한 과정을 마스크의 길이만큼 반복한 후에, 다시 구동 모터를 역방향으로 움직여 마스크를 처음 위치로 놓이게 하여 마스크(6)의 내용이 다시 마킹 되도록 한다.

이와 같이 본 발명은 문양, 글자, 사진 등의 형상이 새겨진 마스크(6)를 구동 모터(9)가 부착된 스테이지(5)에 고정하여, 마스크(6)의 움직임을 고속으로 움직이는 대상 물체(11a)에 붙어 있는 속도측정장치(11b)와 레이저를 동기 시키는 것을 특징으로 하고 있으며, 기존의 마스크 고정타입의 경우, 가령 10cm X 10cm의 마스크를 사용하고 단위면적당 레이저 세기를 10 J/㎠ 만큼을 주어야 한다면, 마스크 전체를 조사하는데 필요한 레이저 세기는 10cm X 10cm X 10 J/㎠ = 1,000 J 이지만, 본 발명 장치의 경우 레이저 빔을 가늘게 만들기 때문에, 가령, 0.1mm X 10cm 의 크기로 빔을 만들면 필요한 총 레이저 세기는 0.1cm X 10cm X 10 J/㎠ = 10 J이 필요하기 때문에 가능한 것이며, 이 예의 경우는 100분의 1 만큼의 레이저 세기로도 같은 마킹을 할 수 있으며, 기존의 고정식에서는 움직이는 물체에는 마킹할 수 없는 단점을 보완할 수 있다.

본 발명에서 사용된 마스크(6)는 레이저 빔을 투과하는 재질(13) 위에 금속류와 같은 불 투과 물질(14)을 입힌 후에, 마킹하고자하는 문양, 글자, 사진 등의 형상으로 불 투과 물질을 제거하여 만들고(12), 레이저 빔의 투과율을 높이기 위해 마스크의 단면 또는 양면에 특별한 코팅(15)을 할 수도 있다. 구체적인 예는 유리판에 알루미늄을 코팅한 후에 1064nm의 파장을 가진 레이저로 문양, 글자, 그림 등의 모양으로 알루미늄 코팅 면을 벗겨내는 것이다. 이 후에 사용하고자 하는 레이저 파장의 투과율이 최대가 되도록 마스크 양면에 특수 코팅을 하는 것이다.

상기와 같이 본 발명에 따른 마스크 구동방식의 레이저 마킹 장치의 장점은 다음과 같다.

① 고속으로 움직이는 물체에 마킹을 할 수 있다.

② 기존 고정식 마스크 방식보다 적은 레이저 파워로 마킹을 할 수 있다.

③ 전체 시스템 가격을 획기적으로 낮출 수 있다.

④ 고속으로 마킹이 가능하므로 대량 생산에 적합하다.

⑤ 마스크를 손쉽게 제작할 수 있다.

⑥ 마스크를 손쉽게 교환할 수 있도록 제작되어 편리하다.

Claims (2)

1. 레이저와

   레이저에서 발생하는 빔을 확대시키는 빔 확대기와

   빔 확대기의 아래에 놓여져서 빔을 가늘고 길게 만들어 마스크에 조사시키는 빔 조사장치와

   빔 확대기의 아래에 놓여져서 빔의 모양을 마킹하기 위한 빔만을 통과하는 각종 글씨나 문양들이 새겨진 마스크와

   이를 고정하는 마스크용 스테이지와

   마스크용 스테이지를 움직이도록 벨트가 장착되고 마스크를 통과한 빔이 계속해서 아래 방향으로 진행할 수 있도록 빔 통과 구가 있고 벨트를 움직이도록 구동 모터가 장착된 마스크구동장치와

   마스크구동장치 아래에 마스크와 마스크용 스테이지를 통과한 빔이 다시 대상 물체에 조사될 수 있도록 하는 렌즈장치와

   대상물체 또는 대상 물체를 올려놓을 수 있는 구동 판과

   대상물체와 접촉하는 롤이 부착된 로터리 인코더로 구성된 속도측정장치와

   속도측정장치에서 발생한 신호를 레이저 출력신호와 마스크용 스테이지를 움직이는 구동모터와 연동시키는 메인제어장치와

   위의 구성장치를 차례로 고정하는 고정프레임으로 구성되는 것을 특징으로 하는 마스크구동 방식의 레이저 마킹 장치.
2. 제1항에 있어서,

   문자나 문양이 새겨진 마스크와

   마스크를 올려놓아 고정하는 마스크용 스테이지와

   마스크를 통과한 빔이 아래로 계속해서 지나갈 수 있도록 빔 통과 구가 있고, 마스크용 스테이지를 움직이도록 하는 벨트와 구동모터가 결합한 마스크구동장치로 외부의 신호와 연동하여 움직이는 것을 특징으로 하는 마스크구동방식의 레이저 마킹 장치.

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