KR20140114469A - 자외선 경화 장치 - Google Patents

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KR20140114469A
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박병우
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에프엔에스테크 주식회사
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Abstract

본 발명은 자외선 경화 장치에 관한 것으로, 각각 적어도 하나의 자외선 발광 소자를 포함하여 서로 다른 파장의 자외선을 조사하는 적어도 둘 이상의 자외선 조사부를 포함하고, 자외선 조사부는 긴 파장으로부터 짧은 파장의 순으로 경화 대상에 자외선을 조사하는 자외선 경화 장치가 제시된다.

Description

자외선 경화 장치{Curing apparatus using ultraviolet}
본 발명은 자외선 경화 장치에 관한 것으로, 특히 자외선을 방출하는 발광 소자(Light Emitting Device; LED)를 이용한 자외선 경화 장치에 관한 것이다.
자외선 경화 장치는 경화 대상, 예를 들어 소정 제품의 표면에 도포된 도료에 자외선(Ultraviolet; UV)을 조사하면 도료가 순간적으로 경화되는 화학 반응을 이용하여 제품의 표면 경도를 향상시키는 장치이다. 자외선 경화 과정이 제품 생산에 필수적으로 요구됨에 따라 자외선 경화 장치는 반도체, 전자, 의료, 통신 등 여러 기술분야에서 다양하게 활용되고 있다.
종래의 자외선 경화 장치는 자외선 방출원으로 할로겐 램프를 이용하였다. 그런데, 할로겐 램프는 약 80% 이상이 가시광선으로 방출되고 자외선은 약 20% 미만으로 방출된다. 따라서, 자외선 경화에 필요한 많은 자외선을 확보하기 위하여 1,500∼30,000W의 대용량이면서 고가의 램프를 사용하게 되고, 그에 따라 전기 공급을 위한 별도의 시설 설치 비용과 과다한 전력 비용이 발생하게 된다. 또한, 할로겐 램프에서는 고온의 열이 발생하는데, 고온의 열에 의해 제품의 형상을 변형시키거나 심지어 연소시키는 문제가 발생된다. 뿐만 아니라, 할로겐 램프는 폐기 시 수은에 의한 환경 오염을 유발시키게 된다.
이러한 할로겐 램프의 문제점을 개선하기 위해 자외선을 방출하는 발광 소자(UV LED)를 이용한 경화 장치가 제시되었다. 발광 소자를 이용한 자외선 경화 장치는 단일 파장의 자외선을 방출하는 발광 소자를 이용하여 경화 대상을 경화시킨다. 그런데, 단일 파장의 자외선 발광 소자는 여러 파장의 자외선이 방출되는 할로겐 램프의 효율성을 대체하지 못하고, 특별히 하나의 파장대에서 반응하는 특수한 도료를 개발해야 한다. 이는 고비용의 재료를 이용해야 하는 문제를 발생시킨다. 또한, 특수 도료를 이용하지 않고 단일 파장의 자외선 발광 소자를 이용하는 경우 경화 대상을 완전히 경화시키지 못하는 문제가 발생된다. 즉, 짧은 파장의 자외선 발광 소자를 이용하는 경우 경화 대상의 표면은 경화되지만 내부는 경화되지 않을 수 있고, 이와 반대로 긴 파장의 자외선 발광 소자를 이용하는 경우 경화 대상의 내부는 경화되지만 표면은 경화되지 않을 수 있다.
본 발명은 자외선 발광 소자를 이용하여 경화 대상을 완전히 경화시킬 수 있는 자외선 경화 장치를 제공한다.
본 발명은 여러 가지 파장의 자외선을 순차적으로 방출하여 경화 대상을 완전히 경화시킬 수 있는 자외선 경화 장치를 제공한다.
본 발명의 일 예에 따른 자외선 경화 장치는 각각 적어도 하나의 자외선 발광 소자를 포함하여 서로 다른 파장의 자외선을 조사하는 적어도 둘 이상의 자외선 조사부를 포함하고, 상기 자외선 조사부는 긴 파장으로부터 짧은 파장의 순으로 경화 대상에 자외선을 조사한다.
상기 경화 대상은 일 방향으로 이동하고 상기 적어도 둘 이상의 자외선 조사부는 고정될 수도 있고, 상기 경화 대상은 고정되고, 상기 적어도 둘 이상의 자외선 조사부는 적어도 일 방향으로 이동할 수도 있다.
상기 적어도 둘 이상의 자외선 조사부는 소정 간격 이격되어 동일 모듈 내에 구성되거나, 서로 다른 모듈에 구성될 수 있다.
동일 파장의 자외선을 방출하는 상기 발광 소자는 상기 경화 대상에 자외선 조사 영역이 중첩되지 않고 자외선 미조사 영역이 발생되지 않도록 배치된다.
상기 둘 이상의 자외선 조사부가 일 방향 및 타 방향으로 이동하고, 일 방향 및 타 방향 각각의 최외곽에 서로 다른 파장의 자외선을 조사하는 두 자외선 조사부가 인접 배치된다.
상기 경화 대상 및 상기 적어도 둘 이상의 자외선 조사부는 고정될 수 있으며, 서로 다른 파장의 자외선을 방출하는 적어도 둘 이상의 발광 소자가 인접 배치되어 적어도 둘 이상의 발광 블록을 구성하고, 상기 발광 블록들은 인접한 발광 블록과 동일 파장의 발광 소자가 상기 경화 대상의 자외선 조사 영역이 중첩되지 않도록 배치될 수 있다.
상기 적어도 둘 이상의 자외선 조사부는 상기 경화 대상과 동일 형상으로 마련된다.
상기 발광 소자는 히트싱크, 팬 및 냉각재의 적어도 어느 하나에 의해 냉각될 수 있다.
상기 발광 소자로부터 방출되는 상기 자외선을 통과시키고 가시광선 및 적외선을 차단하는 필터가 더 마련될 수 있다.
본 발명의 자외선 경화 장치는 경화 대상에 파장이 긴 파장으로부터 짧은 파장으로 자외선을 순서적으로 조사하여 경화 대상을 경화시킨다. 즉, 경화 대상의 동일 영역에 긴 파장으로부터 짧은 파장의 자외선이 순서적으로 조사되어 경화 대상이 경화된다. 따라서, 경화 대상이 깊은 영역으로부터 표면 영역 쪽으로 순차적으로 경화되어 경화 대상을 두께 방향으로 완전히 경화시킬 수 있다. 결국, 본 발명에 따른 자외선 경화 장치는 종래의 단일 파장의 발광 소자를 이용하는 자외선 경화 장치가 경화 대상을 완전하게 경화시키지 못하는 문제점을 해결하여 경화 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 자외선 경화 장치는 이동하는 경화 대상, 고정된 경화 대상에 적용될 수 있으며, 경화 대상의 형상과 동일 형상으로 마련될 수 있어 반도체 공정, 잉크젯 공정, 자동차 공정 등 다양한 분야에 폭넓게 이용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 자외선 경화 장치의 개략도.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 자외선 경화 장치의 단면도.
도 3 내지 도 8은 본 발명의 다른 실시 예들에 따른 자외선 경화 장치의 개략도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 자외선 경화 장치의 개략도로서, 일 방향에서 타 방향으로 수평 이동하는 대상을 경화시키는 자외선 경화 장치의 개략도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 자외선 경화 장치는 서로 다른 파장의 자외선을 방출하는 적어도 둘 이상의 자외선 조사부(100, 200, 300)를 포함한다. 또한, 자외선 조사부(100, 200, 300)는 각각 동일 파장의 자외선을 방출하는 적어도 하나의 발광 소자(10, 20, 30)를 구비한다. 예를 들어, 경화 대상(1000)이 이동하는 방향(화살표 방향)으로 제 1 파장의 자외선을 조사하는 제 1 자외선 조사부(100)와, 제 2 파장의 자외선을 조사하는 제 2 자외선 조사부(200)와, 제 3 파장의 자외선을 조사하는 제 3 자외선 조사부(300)를 포함한다. 여기서, 제 1 파장은 제 2 파장보다 긴 파장일 수 있고, 제 2 파장은 제 3 파장보다 긴 파장일 수 있다. 예를 들어, 제 1 파장은 405㎚일 수 있고, 제 2 파장은 385㎚일 수 있으며, 제 3 파장은 365㎚일 수 있다. 그러나, 이는 하나의 실시 예로서 경화 대상(1000), 즉 도료의 재질 및 두께 등에 따라 서로 다른 파장의 자외선을 조사하는 자외선 조사부(100, 200, 300)의 수가 조절될 수 있다. 예를 들어, 280㎚∼405㎚ 파장에서 선택된 적어도 둘 이상의 자외선을 조사하는 자외선 조사부(100, 200, 300)이 마련될 수 있다. 더욱 구체적으로, 280㎚, 305㎚, 320㎚, 338㎚, 365㎚, 375㎚, 385㎚, 395㎚ 및 405㎚ 파장의 자외선을 각각 조사하는 복수의 자외선 조사부가 마련될 수 있한, 자외선 조사부(100, 200, 300)는 경화 대상(1000)이 이동하는 방향과 직교하는 방향으로 동일 파장의 자외선을 조사하는 적어도 하나의 발광 소자(10, 20, 30)가 배치된다. 즉, 자외선 조사부(100, 200, 300)는 각 발광 소자(10, 20, 30)의 자외선 조사 범위 및 경화 대상(1000)의 폭 등에 따라 발광 소자(10, 20, 30)의 수가 결정될 수 있다.
이렇게 경화 대상(1000)의 이동 방향을 따라 제 1, 제 2 및 제 3 자외선 조사부(100, 200, 300)가 소정 간격 이격되어 마련됨으로써 경화 대상(1000)은 제 1, 제 2 및 제 3 파장의 자외선을 순차적으로 조사받는다. 즉, 경화 대상(1000)은 동일 영역이 긴 파장으로부터 짧은 파장의 순으로 자외선을 조사받는다. 이는 자외선의 파장이 길수록 경화 대상(1000)의 하부측으로 경화시키고 자외선의 파장이 짧을수록 경화 대상(1000)의 상부측으로 경화시키는 특성을 이용한 것이다. 즉, 짧은 파장의 자외선은 에너지 준위가 높지만 침투력이 낮고, 긴 파장의 자외선은 에너지 준위가 낮지만 침투력이 높기 때문에 파장이 길수록 경화 대상(1000)의 하부측으로 경화시키고 자외선의 파장이 짧을수록 경화 대상(1000)의 상부측으로 경화시킬 수 있다. 그런데, 긴 파장의 자외선이 조사되기 이전에 짧은 파장의 자외선이 먼저 조사되면 경화 대상(1000)의 표면이 먼저 경화되어 소정의 막이 형성되고 이후 조사되는 긴 파장의 자외선이 표면의 막에 의해 반사되어 경화 대상(1000)의 내부를 경화시킬 수 없게 된다. 따라서, 긴 파장의 자외선으로부터 짧은 파장의 자외선을 순차적으로 조사하여 경화 대상(1000)의 깊은 부분으로부터 표면 부분으로 순차적으로 경화시키기 위해 본 발명의 일 실시 예에 따른 자외선 경화 장치는 경화 대상(1000)이 이동하는 방향으로 파장이 짧아지는 복수의 자외선 조사부(100, 200, 300)가 마련될 수 있다.
또한, 자외선 조사부(100, 200, 300) 사이의 간격, 즉 서로 다른 파장의 자외선을 조사하는 발광 소자(10, 20, 30) 사이의 간격은 경화 대상(1000)의 이동 속도, 발광 소자(10, 20, 30)의 자외선 조사 범위, 발광 소자(10, 20, 30)와 경화 대상(1000) 사이의 간격 등에 따라 달라질 수 있는데, 예를 들어 10㎜∼40㎜의 간격을 유지할 수 있다. 즉, 서로 다른 파장의 자외선이 서로 중첩되지 않도록 조사되는 범위가 상기 간격을 유지할 수 있다. 또한, 자외선 조사부(100, 200, 300), 즉 발광 소자(10, 20, 30)와 경화 대상(1000) 사이의 간격은 경화 대상(1000)의 이동 속도, 발광 소자(10, 20, 30)의 자외선 조사 범위, 발광 소자(10, 20, 30)의 자외선 조사 세기 등에 따라 달라질 수 있는데, 예를 들어 5㎜∼20㎜의 간격을 유지할 수 있다. 그리고, 자외선 조사부(100, 200, 300), 즉 발광 소자(10, 20, 30) 각각의 자외선 조사 범위는 발광 소자(10, 20, 30)와 경화 대상(1000) 사이의 간격, 경화 대상(1000)의 이동 속도, 발광 소자(10, 20, 30)의 자외선 조사 세기 등에 따라 달라질 수 있는데, 30㎜ 이상의 조사 폭을 유지하는 것이 바람직하다. 조사 폭이 30㎜ 이상을 유지함으로써 동일 파장의 자외선을 조사하는 적어도 하나의 발광 소자(10, 20, 30) 사이의 간격도 자외선 조사 영역이 중첩되거나 조사되지 않는 영역이 발생되지 않도록 하면서 30㎜ 이상을 유지할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 자외선 경화 장치의 단면도가 도 2에 도시되어 있는데, 제 1 자외선 조사부(100)의 일 영역의 단면도를 도시하였다. 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시 예에 따른 자외선 경화 장치는 외장 커버(110)와, 외장 커버(110) 내에 마련되어 자외선을 조사하는 발광 소자(120)와, 발광 소자(120)가 실장된 회로 기판(130)과, 회로 기판(130)의 상측에 마련된 히트싱크(140)를 포함한다. 또한, 히트싱크(140) 상측에 마련된 팬(150)을 더 포함할 수 있다.
외장 커버(110)는 상측 커버(111)와, 상측 커버(111)의 가장자리로부터 수직 방향으로 연장된 측면 커버(112)를 포함하여 내부에 소정의 수용 공간이 마련된 형상을 갖는다. 외장 커버(110)의 수용 공간 내에 발광 소자(120), 회로 기판(130), 히트싱크(140), 팬(150) 등이 수용된다. 상측 커버(111)는 예를 들어 직사각형의 판 형상을 가지고, 측면 커버(112)는 상측 커버(111)의 네 가장자리로부터 수직 방향으로 연장 형성된다. 이러한 외장 커버(110)는 발광 소자(120)의 방열 특성을 향상시키기 위해 열 전도성 물질로 제작할 수 있다. 또한, 측면 커버(112)의 하부 내측에는 소정의 체결 홈(미도시)이 형성되고, 체결 홈에 하측 커버(113)가 체결될 수 있다. 하측 커버(113)가 체결됨으로써 외장 커버(110) 내부의 수용 공간에 이물질 등이 유입되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 하측 커버(113)는 아크릴, 유리 등의 투명 물질로 제작되어 발광 소자(120)로부터 방출되는 자외선을 외부로 투과시킬 수 있다. 여기서, 하측 커버(113)는 발광 소자(120)로부터 방출된 자외선을 확산시키는 확산판의 기능도 수행할 수 있다. 또한, 하측 커버(113)는 특정 파장의 자외선을 통과시키고 그 이외의 가시광선, 적외선 등을 반사시킬 수 있다. 이를 위해 하측 커버(113)의 적어도 일면에 필터가 형성될 수 있다. 필터는 서로 다른 굴절율을 갖는 적어도 두 층을 교번 적층하여 형성할 수 있다. 예를 들어, SiO2 및 TiO2를 교번 적층하여 필터를 형성할 수 있다.
발광 소자(120)는 소정 파장의 자외선을 방출할 수 있다. 예를 들어, 제 1 자외선 조사부(100)의 발광 소자(120)는 405㎚ 파장의 자외선을 방출하고, 제 2 자외선 조사부(200)의 발광 소자는 385㎚ 파장의 자외선을 방출하며, 제 3 자외선 조사부(300)의 발광 소자는 365㎚ 파장의 자외선을 방출할 수 있다. 이러한 발광 소자(120)는 하우징과, 하우징 상에 형성된 리드 프레임과, 리드 프레임과 연결되도록 실장된 발광 칩과, 발광 칩을 봉지하는 몰딩부와, 몰딩부 내에 분산된 형광체와, 몰딩부 상에 장착된 렌즈부를 포함할 수 있다. 여기서, 발광 칩은 n형 및 p형 반도체층과 활성층을 포함할 수 있고, 활성층의 조성에 따라 소정 파장의 자외선을 방출할 수 있다. 예를 들어, 활성층은 AlxGa1 - xN(0≤x≤1) 장벽층와 AlyGa1 - yN(0≤y≤1)(x≠y) 우물층이 교대로 적층된 다층 구조로 형성하고, 장벽층의 Al 함량을 우물층의 Al 함량보다 높게 하여 365㎚ 이하의 자외선을 방출할 수 있다. 또한, 발광 소자(120)는 활성층과 형광체의 구성에 따라 원하는 파장의 자외선을 생성할 수도 있다. 한편, 렌즈부는 발광 칩으로부터 방출된 자외선을 원하는 지향각으로 조사될 수 있도록 한다. 즉, 렌즈부에 따라 발광 소자(120)로부터 방출되는 자외선의 조사 각도가 조절될 수 있다. 이러한 렌즈부는 그 표면이 볼록한 곡면 형상의 볼록 렌즈를 이용할 수 있고, 원하는 지향각에 따라 타원형상 일 수도 있다. 또한, 렌즈부로 프레넬 렌즈를 장착할 수도 있는데, 프레넬 렌즈는 복수의 동심원으로 형성된 홈에 의하여 굴절율을 조절하여 광의 지향각을 다양하게 조절할 수 있는 프레넬 패턴을 포함할 수 있다. 프레넬 패턴은 그 단면의 일부가 톱니 형상으로 되어 있을 수 있며, 톱니 형상이 기울기를 조절하여 굴절율을 조절할 수 있다.
회로 기판(130)는 적어도 하나의 발광 소자(120)가 실장되며, 발광 소자(120)를 구동하기 위한 전원을 외부로부터 공급한다. 이러한 회로 기판(130)은 인쇄회로기판(Printed Circuit Board; PCB)를 이용할 수 있다.
히트싱크(140)는 발광 소자(120)에서 발생되는 열을 방출하기 위해 마련된다. 히트싱크(140)는 회로 기판(130)과 접촉하는 실장판(141)과, 실장판(141)의 일면에 마련되어 외부와의 열교환을 위한 열교환 돌기(142)를 포함할 수 있다. 실장판(141)은 소정 두께를 가지고 적어도 일면, 즉 회로 기판(130)과 접촉되는 면이 평탄할 수 있다. 열교환 돌기(142)는 회로 기판(130)과 접촉되는 실장판(141)의 일면과 대향되는 실장판(141)의 타면에 마련될 수 있다. 여기서, 열교환 돌기(142)는 공기를 통한 열 교환을 극대화하기 위한 형태로 마련될 수 있다. 예를 들어, 복수의 기둥이 소정 간격 이격되어 배열됨으로써 공기의 출입이 쉽게 이루어질 수 있도록 한다. 한편, 실장판(141)과 열교환 돌기(142)는 동일한 재질을 이용하거나 서로 다른 재질을 이용할 수 있다. 즉, 히트싱크(140)는 소정의 금형 공정을 통해 실장판(141)과 열교환 돌기(142)를 일체로 제작하거나, 실장판(141)과 열교환 돌기(142)를 각각 제작한 후 결합하여 제작할 수 있다.
팬(150)은 적어도 하나 마련되어 발광 소자(120)로부터 발생된 열을 외부로 배출한다. 즉, 팬(150)은 자외선 경화 장치에 하나 마련될 수 있고, 자외선 조사부(100, 200, 300)마다 하나 마련될 수도 있다. 그러나, 팬(150)은 발광 소자(120)로부터 발생되는 열, 히트싱크(140)의 열 방출 효율 등에 따라 그 수가 조절될 수 있다. 또한, 팬(150)은 외장 커버(110)의 적어도 일 영역에 마련될 수 있는데, 예를 들어 상측 커버(111)의 적어도 일 영역이 제거되고, 그 영역에 팬(150)이 마련될 수 있다. 물론, 측면 커버(112)가 적어도 일부 제거되고, 그 영역에 팬(150)이 마련될 수도 있다. 이러한 팬(150)은 발광 소자(120)로부터 발생된 열에 의한 외장 커버(110) 내측 공간의 온도 상승을 억제한다. 즉, 팬(150)이 구동됨에 따라 발광 소자(120)로부터 발생되어 히트싱크(140)로 전달된 열을 외부로 방출된다. 따라서, 팬(150)이 마련됨으로써 방열 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.
한편, 도시되지 않았지만, 본 발명에 따른 자외선 경화 장치는 냉매를 이용하여 외장 커버(110) 내부를 냉각시킬 수 있다. 즉, 외장 커버(110)의 내측, 예를 들어 히트싱크(140)와 팬(150) 사이의 영역, 팬(150)과 상측 커버(111) 사이 또는 팬(150)과 측면 커버(111) 사이에 냉매 유로가 마련되고, 외부로부터 냉매가 공급되어 외장 커버(110) 내부를 냉각시킬 수 있다. 이때, 냉매 유로가 마련됨에 따라 팬(150)이 제거될 수도 있고, 히트싱크(140)가 제거될 수 있다. 즉, 히트싱크(140), 팬(150) 및 냉매 유로는 모두 발광 소자(120)에서 발생되는 열을 방출하기 위한 것으로, 발광 소자(120)에서 발생되는 열의 양, 외장 커버(110) 내부의 공간 등에 따라 히트싱크(140), 팬(150) 및 냉매 유로 중 적어도 하나가 선택적으로 마련될 수 있다.
한편, 자외선 조사부(100, 200, 300) 각각은 서로 다른 높이에서 자외선을 조사하도록 마련될 수 있다. 즉, 도 3에 도시된 바와 같이 자외선 조사부(100, 200, 300) 각각으로부터 경화 대상(1000)으로의 자외선 조사 거리가 다를 수 있다. 예를 들어, 긴 파장의 자외선을 조사하는 자외선 조사부일수록 짧은 파장의 자외선을 조사하는 자외선 조사부보다 경화 대상(1000)의 조사 거리가 짧을 수 있다. 즉, 제 1 자외선 조사부(100)의 발광 소자(10)와 경화 대상(1000) 사이의 거리가 제 2 자외선 조사부(200)의 발광 소자(20)와 경화 대상(1000) 사이의 거리보다 짧을 수 있다. 물론, 이와는 반대로 짧은 파장의 자외선을 조사하는 자외선 조사부일수록 긴 파장의 자외선을 조사하는 자외선 조사부보다 경화 대상(1000)의 조사 거리가 짧을 수도 있다.
또한, 적어도 둘 이상의 자외선 조사부(100, 200, 300)는 도 1에 도시된 바와 같이 동일 모듈 내에 마련될 수 있고, 도 4에 도시된 바와 같이 서로 다른 모듈 내에 마련될 수도 있다. 즉, 외장 커버(110) 내에 적어도 둘 이상의 자외선 조사부(100, 200, 300)이 모두 구성될 수 있고, 자외선 조사부(100, 200, 300)가 별도의 외장 커버(100) 내에 마련되어 서로 이격될 수 있다.
상기한 바와 같이 본 발명의 일 실시 예에 따른 자외선 경화 장치는 일 방향으로 이동하는 경화 대상에 파장이 긴 자외선으로부터 파장이 짧은 자외선의 순으로 조사하여 경화 대상을 경화시킨다. 따라서, 경화 대상이 깊은 영역으로부터 표면 영역으로 순차적으로 경화되어 경화 대상을 완전히 경화시킬 수 있다. 이러한 본 발명은 종래의 단일 파장의 발광 소자를 이용하는 자외선 경화 장치가 경화 대상을 완전하게 경화시키지 못하는 문제점을 해결하여 경화 효율을 향상시킬 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시 예는 자외선 경화 장치가 고정되고 경화 대상이 일 방향으로 이동하는 경우에 대하여 설명하였다. 그러나, 본 발명은 경화 대상이 고정되고 자외선 경화 장치가 이동될 수도 있다. 이 경우 자외선 경화 장치가 일 방향에서 타 방향으로 이동하면서 파장이 긴 자외선으로부터 파장이 짧은 자외선의 순으로 조사할 수 있다. 즉, 도 5에 도시된 바와 같이 제 1 자외선 조사부(100)가 경화 대상(1000)의 일 영역을 지나면서 제 1 파장의 자외선을 조사한 후 제 1 자외선 조사부(100)가 지나간 영역을 제 2 및 제 3 자외선 조사부(200, 300)가 지나면서 제 2 및 제 3 파장의 자외선을 순차적으로 조사할 수 있다. 이러한 자외선 경화 장치는 일 방향으로 이동된 후 다시 원위치로 돌아와 다음 경화 대상(1000)을 경화시킬 수 있다. 그러나, 자외선 경화 장치가 타 방향으로 이동할 때에도 경화 대상(1000)을 경화시킬 수도 있다. 이를 위해 예를 들어 도 6에 도시된 바와 같이 일측으로 제 1 자외선 조사부(100A)에 인접하여 제 3 자외선 경화부(300B)가 마련되고, 타측으로 제 3 자외선 조사부(300A)에 인접하여 제 1 자외선 경화부(100B)가 마련될 수 있다. 이러한 자외선 경화 장치는 일 방향(A)으로 이동할 때 경화 대상(1000)의 동일 영역에 제 1 자외선 조사부(100A)로부터 제 2 및 제 3 자외선 조사부(200, 300A)의 순으로 자외선을 조사하며, 타 방향(B)으로 이동할 때 경화 대상(1000)의 동일 영역에 제 1 자외선 조사부(100B)로부터 제 2 및 제 3 자외선 조사부(200, 300B)의 순으로 자외선을 조사할 수 있다.
또한, 본 발명은 자외선 경화 장치가 이동하거나 경화 대상이 이동하는 경우 뿐만 아니라 자외선 경화 장치 및 경화 대상이 고정된 경우에도 긴 파장으로부터 짧은 파장의 순으로 자외선이 조사될 수 있다. 도 7은 고정 상태에서 경화 대상에 자외선을 조사하는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 자외선 경화 장치의 개략도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 자외선 경화 장치는 서로 다른 파장의 자외선을 방출하는 적어도 둘 이상의 자외선 조사부(100, 200, 300)를 포함한다. 또한, 자외선 조사부(100, 200, 300)는 각각 동일 파장의 자외선을 방출하는 복수의 발광 소자(10, 20, 30)를 구비한다. 예를 들어, 제 1 파장의 자외선을 조사하는 복수의 발광 소자(11, 12, 13, 14; 10)를 포함하는 제 1 자외선 조사부(100)와, 제 2 파장의 자외선을 조사하는 복수의 발광 소자(21, 22, 23, 24; 20)를 포함하는 제 2 자외선 조사부(200)와, 제 3 파장의 자외선을 조사하는 복수의 발광 소자(31, 32, 33, 34; 30)를 포함하는 제 3 자외선 조사부(300)를 포함한다. 여기서, 제 1 파장은 제 2 파장보다 긴 파장일 수 있고, 제 2 파장은 제 3 파장보다 긴 파장일 수 있다. 예를 들어, 제 1 파장은 405㎚일 수 있고, 제 2 파장은 385㎚일 수 있으며, 제 3 파장은 365㎚일 수 있다. 그러나, 이는 하나의 실시 예로서 경화 대상(1000), 즉 도료의 재질 및 두께 등에 따라 서로 다른 파장의 자외선을 조사하는 자외선 조사부의 수가 조절될 수 있다.
여기서, 자외선 조사부(100, 200, 300) 각각의 복수의 발광 소자(10, 20, 30)는 서로 중첩되지도 않고 조사되지 않는 영역이 발생되지 않도록 소정 영역에 각각의 자외선을 조사한다. 예를 들어, 제 1 자외선 조사부(100)의 복수의 발광 소자(10)는 서로 중첩되지 않고 자외선이 조사되지 않는 영역이 발생되지 않도록 제 1 파장의 자외선을 조사한다. 또한, 서로 다른 파장의 자외선을 조사하는 발광 소자(10, 20, 30)는 인접 배치될 수 있다. 예를 들어, 서로 다른 파장의 자외선을 조사하는 세 개의 발광 소자(11, 21, 31)가 인접 배치되어 일 발광 블럭(500)을 구성하고, 일 발광 블럭(500)과 소정 간격 이격되어 서로 다른 파장의 자외선을 조사하는 세 개의 발광 소자(12, 22, 32)가 인접 배치되어 타 발광 블럭(600)을 구성할 수 있다. 여기서, 일 발광 블럭(500)과 타 발광 블럭(600)의 동일 파장의 자외선을 조사하는 두 발광 소자(11, 12)는 서로 중첩되지도 않고 조사되지 않는 영역이 발생되지 않도록 자외선을 조사한다. 또한, 서로 다른 파장의 자외선을 각각 조사하는 복수의 발광 소자(10, 20, 30)은 시간 차를 두고 구동되어 긴 파장으로부터 짧은 파장의 순으로 자외선의 조사한다.
한편, 고정된 경화 대상을 경화시키는 자외선 경화 장치는 경화 대상의 형상을 따라 그 형상이 조절될 수 있다. 즉, 상기 실시 예들은 평판 형상의 경화 대상을 예로 들어 설명하였으나, 경화 대상은 경화될 면이 소정의 굴곡을 가질 수도 있다. 예를 들어, 자동차의 외장과 같이 소정의 굴곡을 가질 수 있다. 이러한 경화 대상을 경화시키기 위해 본 발명의 자외선 경화 장치는 경화 대상의 외관 형상을 가질 수 있다. 즉, 소정의 굴곡을 갖는 경화 대상과 자외선 경화 장치가 동일 형상으로 구현됨으로써 경화 대상과 발광 소자의 간격이 모든영역에서 동일하게 할 수 있다. 또한, 소정의 굴곡을 갖는 경화 대상이 일 방향을 이동하거나 소정의 굴곡을 갖는 경화 대상이 고정되어 자외선 경화 장치가 적어도 일 방향으로 이동하는 경우에도 본 발명이 적용될 수 있다. 예를 들어, 도 8에 도시된 바와 같이 소정의 굴곡을 갖는 경화 대상(1000)이 고정되고 자외선 경화 장치가 일 방향(A)으로 이동하는 경우 자외선 경화 장치는 각 자외선 조사부(100, 200, 300) 사이에 상하 굽힘이 가능한 굽힘 부재(170)가 마련되어 각 자외선 조사부(100, 200, 300)와 경화 대상(1000)의 모든 영역이 동일 간격을 유지할 수 있도록 한다. 물론, 이 경우 각 자외선 조사부(100, 200, 300)에 거리 센서(미도시) 등이 마련되어 경화 대상(1000)의 각 영역과 자외선 조사부(100, 200, 300)의 거리를 측정한 후 자외선 조사부(100, 200, 300)와 경화 대상(1000)의 거리를 조절할 수 있다. 물론, 자외선 조사부(100, 200, 300)가 별도의 모듈로 구성되는 경우 굽힘 부재(170)는 필요하지 않다. 또한, 각 자외선 조사부(100, 200, 300)의 적어도 하나의 발광 소자(10, 20, 30)를 상하 이동시켜 각 발광 소자(10, 20, 30)와 경화 대상(1000)의 간격을 동일하게 유지할 수도 있다. 이 경우 복수의 발광 소자(10, 20, 30) 각각에 거리 센서가 마련되고, 상측에 이동 수단이 마련되어 거리 센서에 의해 측정된 간격에 따라 발광 소자(10, 20, 30) 각각이 상하 이동될 수 있다.
상기한 본 발명의 실시 예들에 따른 자외선 경화 장치는 소정 제품에 도료를 도포한 후 자외선을 이용하여 경화하는 기술분야에 모두 적용될 수 있다. 예를 들어, 잉크젯 프린터와 연결되어 잉크젯 프린팅 후 도포된 도료를 자외선을 이용하여 경화시킬 수 있다.
한편, 본 발명의 기술적 사상은 상기 실시 예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기 실시 예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주지해야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야에서 당업자는 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시 예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
100 : 제 1 자외선 조사부 200 : 제 2 자외선 조사부
300 : 제 3 자외선 조사부 10 : 제 1 자외선 발광 소자
20 : 제 2 자외선 발광 소자 30 : 제 3 자외선 발광 소자

Claims (12)

  1. 각각 적어도 하나의 자외선 발광 소자를 포함하여 서로 다른 파장의 자외선을 조사하는 적어도 둘 이상의 자외선 조사부를 포함하고,
    상기 자외선 조사부는 긴 파장으로부터 짧은 파장의 순으로 경화 대상에 자외선을 조사하는 자외선 경화 장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 경화 대상은 일 방향으로 이동하고, 상기 적어도 둘 이상의 자외선 조사부는 고정된 자외선 경화 장치.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 경화 대상은 고정되고, 상기 적어도 둘 이상의 자외선 조사부는 적어도 일 방향으로 이동하는 자외선 경화 장치.
  4. 청구항 2 또는 청구항 3에 있어서, 상기 적어도 둘 이상의 자외선 조사부는 소정 간격 이격되어 동일 모듈 내에 구성되거나, 서로 다른 모듈에 구성되는 자외선 경화 장치.
  5. 청구항 4에 있어서, 서로 다른 파장의 자외선을 방출하는 상기 발광 소자는 상기 경화 대상에 자외선 조사 영역이 중첩되지 않도록 배치되는 자외선 경화 장치.
  6. 청구항 3에 있어서, 상기 둘 이상의 자외선 조사부가 일 방향 및 타 방향으로 이동하고, 일 방향 및 타 방향 각각의 최외곽에 서로 다른 파장의 자외선을 조사하는 두 자외선 조사부가 인접 배치되는 자외선 경화 장치.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 경화 대상 및 상기 적어도 둘 이상의 자외선 조사부는 고정된 자외선 경화 장치.
  8. 청구항 7에 있어서, 서로 다른 파장의 자외선을 방출하는 적어도 둘 이상의 발광 소자가 인접 배치되어 적어도 둘 이상의 발광 블록을 구성하고, 상기 발광 블록들은 인접한 발광 블록과 동일 파장의 발광 소자가 상기 경화 대상의 자외선 조사 영역이 중첩되지 않도록 배치되는 자외선 경화 장치.
  9. 청구항 8에 있어서, 상기 서로 다른 파장의 자외선을 방출하는 적어도 둘 이상의 발광 소자는 시간 차를 두고 구동되는 자외선 경화 장치.
  10. 청구항 8에 있어서, 상기 적어도 둘 이상의 자외선 조사부는 상기 경화 대상과 동일 형상으로 마련된 자외선 경화 장치.
  11. 청구항 1에 있어서, 상기 발광 소자는 히트싱크, 팬 및 냉각재의 적어도 어느 하나에 의해 냉각되는 자외선 경화 장치.
  12. 청구항 12에 있어서, 상기 발광 소자로부터 방출되는 상기 자외선을 통과시키고 가시광선 및 적외선을 차단하는 필터가 더 마련된 자외선 경화 장치.
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