KR20210034857A

KR20210034857A - 널링 가공 장치

Info

Publication number: KR20210034857A
Application number: KR1020190116717A
Authority: KR
Inventors: 배성호
Original assignee: (주)엔피에스
Priority date: 2019-09-23
Filing date: 2019-09-23
Publication date: 2021-03-31
Also published as: KR102280424B1

Abstract

본 발명은, 널링 가공 장치에 관한 것으로서, 레이저빔을 발진하는 레이저 발진기; 상기 레이저빔을 다수의 가공용 빔들로 분할하는 분할 유닛; 및 상기 가공용 빔들을 가공 대상물의 미리 정해진 널링 영역에 조사하여, 상기 가공용 빔들 중 어느 하나에 각각 대응하는 다수의 널링 패턴들을 형성하는 조사 유닛을 포함한다.

Description

널링 가공 장치{APPARATUS FOR KNURLING PROCESS}

본 발명은 널링 가공 장치에 관한 것이다.

통상적으로 액정, 엘이디, PDP모듈 등으로 이루어진 디스플레이 패널에는 패널의 픽셀에서 조사되는 조명광을 편광시켜서 영상을 현시하는 편광 필름이 부착된다.

또한, 통상적으로 편광 필름을 제조하기 위한 필름 원단은 와인딩 롤러에 롤 상태로 권취되어 보관 및 수송된다. 그런데, 필름 원단을 롤 상태로 권취하는 과정에서 필름 원단과 와인딩 롤러 사이 또는 필름 원단의 각 층들 사이에 슬립이 발생하면, 필름 원단이 미리 정해진 정위치로부터 어긋나거나 느슨한 상태로 와인딩 롤러에 권취됨으로써, 필름 원단 및 필름 원단으로부터 제조한 편광 필름의 품질 저하를 야기할 수 있다.

이를 해결하기 위하여, 종래에는 요철 형상의 돌기를 이용해 필름 원단의 좌우 양측 단부, 기타 널링 영역을 가압하여 널링 패턴을 형성함으로써, 필름 원단과 와인딩 롤러 사이 또는 필름 원단의 각 층들 사이에 작용하는 마찰력을 널링 패턴을 통해 증가시키고 있다.

그런데, 이처럼 요철 형상의 돌기를 이용해 널링 패턴을 형성하면, 압력 불균일, 응력 집중 등으로 인해 필름 원단의 균열, 찢어짐, 기타 파손이 빈번하게 발생하여, 필름 원단 및 필름 원단으로부터 제조한 편광 필름의 품질 저하의 또 다른 원인이 된다는 문제점이 있었다.

본 발명은, 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 널링 패턴의 형성으로 인해 가공 대상물이 파손되지 않도록 구조를 개선한 널링 가공 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

나아가, 본 발명은, 널링 패턴의 형성에 소요되는 시간을 줄일 수 있도록 구조를 개선한 널링 가공 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상술할 과제를 해결하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 널링 가공 장치는, 레이저빔을 발진하는 레이저 발진기; 상기 레이저빔을 다수의 가공용 빔들로 분할하는 분할 유닛; 및 상기 가공용 빔들을 가공 대상물의 미리 정해진 널링 영역에 조사하여, 상기 가공용 빔들 중 어느 하나에 각각 대응하는 다수의 널링 패턴들을 형성하는 조사 유닛을 포함한다.

바람직하게, 상기 조사 유닛은, 미리 정해진 면적을 갖는 스캔 영역에 상기 가공용 빔들을 조사 가능하도록 상기 가공용 빔들의 광경로를 조절하는 스캔 헤드를 구비하며, 상기 스캔 헤드는, 상기 널링 영역 상의 미리 정해진 가공점들 각각에 가공용 빔이 미리 정해진 기준 횟수만큼 반복적으로 조사되도록 상기 가공용 빔들의 광경로를 조절한다.

바람직하게, 상기 가공 대상물을 미리 정해진 이송 방향을 따라 이송하는 이송 유닛을 더 포함하며, 상기 레이저 발진기는, 상기 널링 영역 상의 미리 정해진 가공점들 각각에 가공용 빔이 미리 정해진 기준 횟수만큼 반복적으로 조사되도록, 상기 가공 대상물의 이송 양상에 맞춰 상기 레이저빔의 발진 주기를 조절한다.

바람직하게, 상기 이송 유닛은, 상기 가공 대상물의 이송 속도를 측정하는 속도 감지 센서를 구비하며, 상기 레이저 발진기는, 상기 속도 감지 센서에 의해 측정된 상기 이송 속도에 따라 상기 레이저빔의 발진 주기를 조절한다.

바람직하게, 상기 조사 유닛은, 상기 널링 영역 상의 미리 정해진 가공점들 각각에 상기 가공용 빔들 중 어느 하나를 조사하여 상기 널링 패턴들을 동시에 형성한다.

바람직하게, 상기 조사 유닛은, 상기 가공용 빔들로부터 상기 가공점들에 인가된 열을 이용해 상기 가공점들 각각으로부터 숄더를 돌출 형성시켜 상기 널링 패턴들을 각각 형성한다.

바람직하게, 상기 분할 유닛은, 상기 레이저빔의 광경로 상에 배치되며 상기 레이저빔을 상기 가공용 빔들로 분할하는 분할 렌즈를 구비하며, 상기 분할 렌즈는, 상기 분할 렌즈의 광학면에 미리 정해진 간격을 두고 형성되는 다수의 차광 패턴들과, 상기 레이저빔의 전체 광성분 중 어느 하나의 가공용 빔을 이루는 광성분을 선택적으로 통과시키도록 상기 차광 패턴들 사이에 각각 개방 형성되는 다수의 분할홀들을 갖는다.

바람직하게, 상기 분할 렌즈는 상기 차광 패턴들과 상기 분할홀들이 입사면과 출사면 중 어느 일면에 형성된 볼록 렌즈이다.

바람직하게, 상기 볼록 렌즈로부터 출사된 상기 가공용 빔들을 평행광으로 정형하여 상기 조사 유닛에 전달하는 콜리메이터를 더 포함한다.

바람직하게, 상기 콜리메이터는 적어도 하나의 오목 렌즈를 구비한다.

바람직하게, 상기 분할 유닛은, 상기 레이저빔의 전체 광성분 중 어느 하나의 가공용 빔을 이루는 광성분을 선택적으로 통과시키도록 각각 천공된 다수의 분할홀들을 갖고 상기 레이저빔의 광경로 상에 배치되는 마스킹 부재를 구비한다.

바람직하게, 상기 분할 유닛은, 상기 레이저빔의 전체 광성분 중 어느 하나의 가공용 빔을 이루는 광성분을 선택적으로 반사하도록 반사면에 각각 형성된 요철 패턴들을 갖고 상기 레이저빔의 광경로 상에 배치되는 분할 미러를 구비한다.

바람직하게, 상기 레이저빔의 전체 광성분 중 에너지 레벨이 상기 기준 레벨 미만인 광성분을 차광하여, 상기 레이저빔의 전체 광성분 중 상기 에너지 레벨이 상기 기준 레벨 이상인 광성분만 상기 분할 유닛에 선택적으로 전달하는 블레이드를 더 포함한다.

본 발명은, 널링 가공 장치에 관한 것으로서, 다음과 같은 효과를 갖는다.

첫째, 본 발명은, 출력 및 발진 주기를 정밀하게 조절 가능한 레이저빔을 이용해 가공 대상물에 널링 패턴을 형성하는 바, 널링 패턴의 형성 시 가공 대상물에 인가되는 에너지를 균일하게 조절할 수 있다. 이를 통해, 본 발명은, 널링 패턴의 형성으로 인해 가공 대상물이 파손되는 것을 방지하여, 가공 대상물 및 가공 대상물로부터 제조한 제품의 품질을 향상시킬 수 있다.

둘??, 본 발명은, 분할 유닛을 사용해 레이저빔으로부터 분할 형성한 다수의 가공용 빔들을 이용해 다수의 널링 패턴들을 가공 대상물에 동시에 형성 가능한 바, 널링 패턴의 형성에 소요되는 시간을 줄일 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 널링 가공 장치의 개략적인 구조를 나타내는 개념도.
도 2는 도 1에 도시된 분할 렌즈의 개략적인 구조를 나타내는 도면.
도 3은 도 1에 도시된 스캔 헤드의 갈바노미터를 나타내는 도면.
도 4는 널링 영역의 가공점들에 가공용 빔이 조사되는 상태를 나타내는 도면도.
도 5는 도 4에 도시된 가공점들에 널링 패턴이 형성된 상태를 나타내는 단면도.
도 6 및 도 7은 일 예에 따른 널링 패턴 형성 방법을 설명하기 위한 도면.
도 8 및 도 9는 다른 일 예에 따른 널링 패턴 형성 방법을 설명하기 위한 도면.
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 널링 가공 장치의 개략적인 구조를 나타내는 개념도.
도 11은 본 발명의 제3 실싱예에 따른 널링 가공 장치의 개략적인 구조를 나타내는 개념도.
도 12는 도 11에 도시된 분할 미러의 개략적인 구조를 나타낸 도면.

이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 널링 가공 장치의 개략적인 구조를 나타내는 개념도이다.

본 발명의 제1 실시예에 따른 널링 가공 장치(1)는, 레이저빔(LB)을 이용해 가공 대상물의 미리 정해진 널링 영역(An)에 다수의 널링 패턴들(N)을 동시에 형성 가능하게 마련된다. 이를 위하여, 도 1에 도시된 바와 같이, 널링 가공 장치(1)는, 제어기(미도시)와, 이송 유닛(10)과, 레이저 발진기(20)와, 블레이드(30)와, 분할 유닛(40)과, 콜리메이터(50)와, 조사 유닛(60) 등을 구비할 수 있다.

널링 가공 장치(1)를 이용해 널링 패턴들(N)을 형성 가능한 가공 대상물의 종류는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 가공 대상물은 편광 필름을 제조하기 위한 필름 원단(F)일 수 있다. 설명의 편의를 위해 이하에서는, 가공 대상물이 필름 원단(F)인 경우를 예로 들어 본 발명을 설명하기로 한다.

널링 패턴들(N)이 형성되는 널링 영역(An)의 위치는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 널링 영역(An)은 필름 원단(F)의 전체 영역 중 편광 필름의 일부를 구성하지 않고 스크랩으로서 회수되는 필름 원단(F)의 양측 단부에 각각 설정될 수 있다.

먼저, 제어기는 널링 가공 장치(1)에 구비된 이송 유닛(10), 레이저 발진기(20), 기타 각종의 구성 요소들의 구동을 제어하기 위한 장치이다.

다음으로, 이송 유닛(10)은 가공 대상물을 미리 정해진 이송 방향을 따라 이송하기 위한 장치이다.

이송 유닛(10)의 구조는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 이송 유닛(10)은, 공급 롤러(미도시)로부터 권출되어 공급된 필름 원단(F)을 미리 정해진 이송 방향을 따라 이송하는 이송 부재(12)와, 필름 원단(F)의 이송 속도를 측정하는 속도 측정 센서(14) 등을 구비할 수 있다.

이송 부재(12)로서 사용 가능한 부재의 종류는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 이송 부재(12)는, 립 롤, 컨베이어 벨트(16) 등을 가질 수 있다. 필름 원단(F)의 이송 방향은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 이송 방향은, 필름 원단(F)의 길이 방향일 수 있다.

속도 측정 센서(14)로서 사용 가능한 센서의 종류는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 이송 부재(12)는, 립 롤 또는 컨베이어 벨트(16)에 구비된 롤러의 회전축(16a)에 설치되어 회전축(16a)의 각속도를 측정하는 엔코더(18)일 수 있다. 제어기는, 이러한 엔코더(18)로부터 입력된 신호를 기준으로 필름 원단(F)의 이송 속도를 산출할 수 있다.

다음으로, 레이저 발진기(20)는, 널링 패턴(N)을 형성하기 위한 레이저빔(LB)을 생성하여 발진하는 장치이다. 레이저 발진기(20)에서 발진하는 레이저빔(LB)의 종류는 특별히 한정되지 않으며, 레이저 발진기(20)는 필름 원단(F)의 소재에 따라 소정의 파장 및 소스를 갖는 레이저빔(LB)을 생성하여 발진할 수 있다.

다음으로, 블레이드(30)는, 레이저 발진기(20)로부터 발진된 레이저빔(LB)을 후술할 가공용 빔들(LBp)을 분할 형성하기에 적합한 상태로 정형하기 위한 장치이다.

통상적으로, 레이저빔은 광축이 위치한 중심 영역에서 외곽 영역으로 갈수록 에너지 레벨이 낮아진다. 이에, 에너지 레벨이 낮은 레이저빔(LB)의 외곽 영역으로부터 분할 형성된 가공용 레이저빔(LB)을 이용해 널링 패턴(N)을 형성하면, 낮은 에너지 레벨로 인해 널링 패턴(N)을 용이하게 형성하기 어렵다.

이를 해결하기 위하여, 블레이드(30)는, 레이저빔(LB)의 전체 광성분 중 에너지 레벨이 미리 정해진 기준 레벨 미만인 광성분(예를 들어, 레이저빔(LB)의 외곽 영역)을 차광하여, 레이저빔(LB)의 전체 광성분 중 에너지 레벨이 기준 레벨 이상인 광성분(예를 들어, 레이저빔(LB)의 중심 영역)을 후술할 분할 유닛(40)에 선택적으로 전달하도록 마련될 수 있다.

이러한 블레이드(30)의 구조는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 블레이드(30)는, 레이저빔(LB)의 전체 광성분 중 에너지 레벨이 기준 레벨 이상인 광성분(예를 들어, 레이저빔(LB)의 중심 영역)의 직경에 대응하는 직경을 갖는 개방홀(34)이 천공된 차광 플레이트(32)를 가질 수 있다. 이러한 차광 플레이트(32)는, 개방홀(34)의 중심축과 레이저빔(LB)의 광축이 서로 일치하도록, 레이저 발진기(20)로부터 발진된 레이저빔(LB)의 광경로 상에 배치된다. 그러면, 레이저 발진기(20)로부터 발진된 레이저빔(LB)의 전체 광성분 중 에너지 레벨이 기준 레벨 미만인 광성분은 차광 플레이트(32)에 의해 차광되고, 에너지 레벨이 기준 레벨 이상인 광성분은 개방홀(34)을 통과하여 분할 유닛(40)에 선택적으로 전달될 수 있다.

한편, 이러한 블레이드(30)는 생략될 수도 있다. 이 경우에, 레이저 발진기(20)로부터 발진된 레이저빔(LB)은 블레이드(30)를 경유하지 않고 분할 유닛(40)에 바로 전달될 수 있다.

도 2는 도 1에 도시된 분할 렌즈의 개략적인 구조를 나타내는 도면이다.

다음으로, 분할 유닛(40)은, 블레이드(30)에서 고에너지 레벨인 광성분만 남도록 정형된 레이저빔(LB)을 널링 패턴들(N)을 형성하기 위한 다수의 가공용 빔들(LBp)로 분할하기 위한 장치이다.

분할 유닛(40)의 구조는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 분할 유닛(40)은, 레이저빔(LB)을 다수의 가공용 빔들(LBp)로 분할하도록 마련된 분할 렌즈(41)를 구비할 수 있다.

분할 렌즈(41)로서 사용 가능한 렌즈의 종류는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 분할 렌즈(41)는 적어도 하나의 볼록 렌즈(43)를 가질 수 있다. 특히, 도 2에 도시된 바와 같이, 볼록 렌즈(43)는 양볼록 렌즈로 구성되는 것이 바람직하다. 그러면, 볼록 렌즈(43)의 입사면(43a)과 곡률과 출사면(43b)의 곡률을 상이하게 조절하여, 가공용 빔들(LBp)을 평행광에 가깝도록 정형된 상태로 출사면(43b)으로부터 출사시킬 수 있다. 이에, 볼록 렌즈(43)의 구조에 따라, 후술할 콜리메이터(50)의 구성은 생략될 수도 있다.

레이저빔(LB)을 가공용 빔들(LBp)로 분할 가능하도록 볼록 렌즈(43)를 형성하는 방법은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 볼록 렌즈(43)는, 광학면에 미리 정해진 간격을 두고 형성되는 다수의 차광 패턴들(43c)과, 레이저빔(LB)의 전체 광성분 중 어느 하나의 가공용 빔(LBp)을 이루는 광성분을 선택적으로 통과시키도록 차광 패턴들(43c) 사이 간격에 각각 개방 형성되는 다수의 분할홀들(43d)을 가질 수 있다. 또한, 차광 패턴들(43c)은 볼록 렌즈(43)의 양광학면들 중 입사면(43a)에 형성되는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.

도 2에 도시된 바와 같이, 볼록 렌즈(43)는, 볼록 렌즈(43)의 중심축과 레이저빔(LB)의 광축이 서로 일치하도록, 블레이드(30)를 통과한 레이저빔(LB)의 광경로 상에 배치된다. 그러면, 블레이드(30)를 통과한 레이저빔(LB)의 전체 광성분 중 차광 패턴들(43c)에 입사된 광성분은 차광 패턴들(43c)에 흡수되어 차광되고, 각각의 분할홀(43d)을 통과하여 볼록 렌즈(43)의 입사면(43a)에 입사된 광성분은 가공용 빔(LBp)을 이루게 된다. 이를 통해, 볼록 렌즈(43)는 레이저빔(LB)을 다수의 가공용 빔(LBp)으로 분할할 수 있다.

다음으로, 콜리메이터(50)는, 분할 유닛(40)에서 분할 형성된 가공용 빔들(LBp)을 평행광으로 정형하기 위한 장치이다.

분할 유닛(40)에서 분할 형성된 가공용 빔들(LBp)이 비평행광 상태이면, 분할 유닛(40)과 필름 원단(F) 사이의 거리에 따라 필름 원단(F)에 입사된 가공용 빔들(LBp)의 빔 스팟의 직경이 달라지는바, 널링 패턴들(N)을 적정 수준의 크기로 일정하게 형성하기 어렵다. 이에, 가공용 빔들(LBp)을 평행광으로 정형하기 위한 콜리메이터(50)가 마련되는 것이다.

콜리메이터(50)의 구조는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 볼록 렌즈(43)로부터 가공용 빔들(LBp)이 수렴광 형태로 출사되는 경우에, 이에 대응하여 콜리메이터(50)는 적어도 하나의 오목 렌즈(52)를 가질 수 있다.

오목 렌즈(52)는 볼록 렌즈(43)에서 출사된 가공용 빔들(LBp)의 광경로 상에 배치된다. 그러면, 도 1에 도시된 바와 같이, 오목 렌즈(52)를 통과한 가공용 빔들(LBp)은 평행광으로 정형될 수 있다.

도 3은 도 1에 도시된 스캔 헤드의 갈바노미터를 나타내는 도면이다.

다음으로, 조사 유닛(60)은, 필름 원단(F)의 널링 영역(An)에 콜리메이터(50)에서 평행광으로 정형된 가공용 빔들(LBp)을 조사하여, 가공용 빔들(LBp) 중 어느 하나에 각각 대응하는 다수의 널링 패턴들(N)을 동시에 형성하기 위한 장치이다.

조사 유닛(60)은 콜리메이터(50)에서 평행광으로 정형된 가공용 빔들(LBp)을 집광하여 널링 영역(An)에 조사 가능하도록 콜리메이터(50)를 통과한 가공용 빔들(LBp)의 광경로 상에 설치된다. 이러한 조사 유닛(60)과 콜리메이터(50) 사이에는, 콜리메이터(50)에서 출사된 가공용 빔들(LBp)의 광경로를 변경하여 조사 유닛(60)에 전달하는 적어도 하나의 광학 부재(70)(예를 들어, 반사 미러(72))가 설치될 수 있다.

조사 유닛(60)의 설치 개수는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 도 1에도시된 바와 같이, 필름 원단(F)의 양측 단부에 각각 널링 영역(An)이 설정되는 경우에, 조사 유닛(60)은 각각의 널링 영역(An)마다 개별적으로 가공용 빔들(LBp)을 조사 가능하도록 한 쌍이 마련될 수 있다. 이 경우에, 광학 부재(70)는, 콜리메이터(50)에서 출사된 가공용 빔들(LBp)을 각각 2개의 광경로로 분기하여 각각의 조사 유닛(60)에 전달하는 빔 스플리터(74)를 가질 수 있다.

조사 유닛(60)의 구조는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 미리 정해진 면적을 갖는 스캔 영역(As)에 가공용 빔들(LBp)을 조사하는 스캔 헤드(62)와, 스캔 헤드(62)를 필름 원단(F)의 이송 방향(예를 들어, 필름 원단(F)의 길이 방향) 또는 이송 방향의 수직 방향(예를 들어, 필름 원단(F)의 폭 방향)으로 왕복 이송하는 헤드 드라이버(미도시) 등을 구비할 수 있다.

스캔 헤드(62)는 미리 정해진 면적을 갖는 스캔 영역(As)에 가공용 빔들(LBp)을 조사 가능하도록 가공용 빔들(LBp)의 광경로를 조절 가능하게 마련된다. 이를 위하여, 스캔 헤드(62)는, 광학 부재(70)로부터 전달된 가공용 빔들(LBp)의 광경로를 조절하는 갈바노미터(64)와, 갈바노미터(64)에 의해 광경로가 조절된 가공용 빔들(LBp)을 집광하여 널링 영역(An)에 조사하는 집광 렌즈(66) 등을 가질 수 있다.

갈바노미터(64)의 구성은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 갈바노미터(64)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 가공용 빔들(LBp)의 광경로를 X축 방향(예를 들어, 필름 원단(F)의 폭 방향)으로 이동시키는 X축 미러(64A)와, X축 미러(64A)와 연결되어 X축 미러(64A)를 구동하는 X축 서보 모터(64B)와, 가공용 빔들(LBp)의 광경로를 Y축 방향(예를 들어, 필름 원단(F)의 길이 방향)으로 이동시키는 Y축 미러(64C)와, Y축 미러(64C)와 연결되어 Y축 미러(64C)를 구동하는 Y축 서보 모터(64D) 등을 가질 수 있다.

집광 렌즈(66)는 갈바노미터(64)에서 광경로가 조절된 가공용 빔들(LBp)이 입사되도록 가공용 빔들(LBp)의 광경로 상에 설치된다. 집광 렌즈(66)로서 사용 가능한 렌즈의 종류는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 집광 렌즈(66)는, 에프-세타(f-θ) 렌즈로 구성될 수 있다.

도 4는 널링 영역의 가공점들에 가공용 빔이 조사되는 상태를 나타내는 도면도이고, 도 5는 도 4에 도시된 가공점들에 널링 패턴이 형성된 상태를 나타내는 단면도이다.

널링 패턴들(N)의 형성 공정은, 필름 원단(F)의 널링 영역(An)과 스캔 헤드(62)의 스캔 영역(As)이 중첩되도록 헤드 드라이버를 이용해 스캔 헤드(62)를 널링 영역(An)과 대응하는 위치에 배치함과 함께, 필름 원단(F)의 널링 영역(An)이 스캔 헤드(62)의 스캔 영역(As)을 소정의 이송 속도로 통과하도록 이송 유닛(10)을 이용해 필름 원단(F)을 이송 중인 상태에서 진행한다.

이러한 상태에서, 제어기는 갈바노미터(64)의 구동을 제어하여, 스캔 영역(As)을 통과하는 널링 영역(An) 상의 미리 정해진 가공점들(P) 각각에 가공용 빔(LBp)이 조사되도록 가공용 빔들(LBp)의 광경로를 조절할 수 있다. 그러면, 도 4에 도시된 바와 같이, 갈바노미터(64)에서 광경로가 조절된 상태로 집광 렌즈(66)에 의해 집광된 가공용 빔들(LBp)은 각각, 널링 영역(An) 상의 가공점들(P) 중 어느 하나에 조사된다. 이로 인해, 도 5에 도시된 바와 같이, 각각의 가공점(P)에서는 필름 원단(F)의 구성 물질이 당해 가공점(P)에 조사된 가공용 빔(LBp)으로부터 인가된 열에 의해 증발됨으로써, 요입홈(G)이 요입 형성된다. 또한, 도 5에 도시된 바와 같이, 각각의 가공점(P) 또는 그 인접 영역의 표면에서는 필름 원단(F)의 구성 물질이 열변형됨으로써, 숄더(S)가 돌출 형성된다. 이에, 가공용 빔들(LBp)은 각각, 이러한 요입홈(G)과 숄더(S)를 포함하는 널링 패턴(N)을 당해 가공용 빔(LBp)이 조사되는 가공점(P)에 형성할 수 있다.

이러한 구조를 갖는 널링 패턴들(N)을 널링 영역(An)에 형성하면, 필름 원단(F)을 와인딩 롤러에 권취할 때 필름 원단(F)과 와인딩 롤러 사이 또는 필름 원단(F)의 각 층들 사이에 작용하는 마찰력이 돌기 형상을 갖는 숄더(S)에 의해 증가됨으로써, 필름 원단(F)의 슬립을 방지할 수 있다.

도 6 및 도 7은 일 예에 따른 널링 패턴 형성 방법을 설명하기 위한 도면이고, 도 8 및 도 9는 다른 일 예에 따른 널링 패턴 형성 방법을 설명하기 위한 도면이다.

전술한 바와 같이, 널링 가공 장치(1)는 다수의 가공용 빔들(LBp)을 각각 널링 영역(An) 상의 가공점들(P) 중 어느 하나에 조사하여 널링 패턴들(N)을 형성할 수 있다. 이러한 널링 패턴들(N)의 마찰력은 숄더(S)의 높이 또는 표면적에 비례하고, 숄더(S)의 높이 또는 표면적은 가공용 빔들(LBp)의 에너지 레벨에 비례한다.

그런데, 널링 가공 장치(1)는 레이저빔(LB)을 분할하여 다수의 가공용 빔들(LBp)을 형성하는 바, 가공용 빔들(LBp) 각각은 상대적으로 낮은 에너지 레벨을 갖는다. 이에, 가공용 빔들(LBp)을 가공점들(P)에 단발적으로만 조사하여 널링 패턴들(N)을 형성하면, 숄더(S)의 높이 또는 표면적을 필름 원단(F)의 슬립 방지에 충분한 수준으로 확보하기 어렵다.

이를 해결하기 위하여, 조사 유닛(60)은, 널링 영역(An) 상의 가공점들(P) 각각에 가공용 빔(LBp)이 미리 정해진 기준 횟수만큼 반복적으로 조사되도록 구동될 수 있다.

예를 들어, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 제어기는, 널링 영역(An) 상의 가공점들(P) 각각에 가공용 빔(LBp)이 미리 정해진 기준 횟수만큼 반복적으로 조사되도록, 갈바노미터(64)를 이용해 가공용 빔들(LBp)의 광경로를 조절할 수 있다. 널링 패턴들(N)의 형성 공정은 필름 원단(F)이 이송 유닛(10)에 의해 미리 정해진 이송 방향을 따라 소정의 속도로 이송 중인 상태에서 진행된다. 이에, 제어기는, 가공용 빔들(LBp)의 광경로가 엔코더(18)를 이용해 산출한 필름 원단(F)의 이송 속도와 동일한 속도로 필름 원단(F)의 이송 방향으로 이동하도록, 갈바노미터(64)의 구동을 제어할 수 있다. 그러면, 스캔 헤드(62)는, 필름 원단(F)의 이송 양상에 맞춰 가공점들(P)을 추적하면서 가공점들(P)에 가공용 빔(LBp)을 기준 횟수만큼 반복적으로 조사할 수 있다.

예를 들어, 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 제어기는, 널링 영역(An) 상의 가공점들(P) 각각에 가공용 빔(LBp)이 미리 정해진 기준 횟수만큼 반복적으로 조사되도록, 필름 원단(F)의 이송 양상에 맞춰 레이저 발진기(20)의 레이저빔(LB) 발진 주기를 제어할 수 있다. 즉, 제어기는, 어느 발진 주기에서 가공용 빔들(LBp)이 조사되는 위치(즉, 가공점들(P))과 상기 어느 발진 주기의 다음 발진 주기에서 가공용 빔들(LBp)이 조사되는 위치(즉, 가공점들(P))이 일부 중첩되도록, 필름 원단(F)의 이송 속도에 따라 레이저빔(LB)의 발진 주기를 조절할 수 있다. 즉, 제어기는, 필름 원단(F)의 이송 속도와 레이저빔(LB)의 발진 주기를 동기화시키는 것이다. 그러면, 스캔 헤드(62)는, 필름 원단(F)의 이송 양상에 맞춰 가공점들(P)에 가공용 빔(LBp)을 기준 횟수만큼 반복적으로 조사함으로써, 널링 영역(An) 상에 다수의 널링 패턴들(N)을 동시에 형성할 수 있다.

위와 같이, 널링 가공 장치(1)는, 가공점들(P) 각각에 가공용 빔(LBp)을 반복적으로 조사 가능한바, 가공점들(P) 각각에 가공용 빔(LBp)을 조사하는 기준 횟수의 조절을 통해, 가공용 빔들(LBp)로부터 가공점들(P)에 인가되는 열 에너지를 조절할 수 있다. 이를 통해, 널링 가공 장치(1)는, 필름 원단(F)의 조성, 기타 공정 조건에 따라 가공용 빔들(LBp)로부터 가공점들(P)에 인가되는 열 에너지를 조절하여, 숄더(S)의 높이 또는 표면적을 필름 원단(F)의 슬립 방지에 충분한 수준으로 확보할 수 있다.

위와 같이, 널링 가공 장치(1)는, 레이저빔(LB)을 이용해 널링 패턴(N)을 필름 원단(F)에 형성할 수 있다. 일반적으로 레이저빔은 출력 및 발진 주기를 정밀하게 조절 가능한 바, 레이저빔(LB)을 이용해 널링 패턴(N)을 형성하면 요철 형상의 돌기로 필름 원단(F)을 가압하여 널링 패턴(N)을 형성하는 경우에 비해, 널링 패턴(N)의 형성 시 필름 원단(F)에 인가되는 에너지를 균일하게 조절할 수 있다. 따라서, 널링 가공 장치(1)는, 레이저빔(LB)을 이용해 널링 패턴(N)을 형성함으로써, 널링 패턴(N)의 형성으로 인해 균열, 찢어짐, 기타 파손이 필름 원단(F)에 발생하는 것을 방지할 수 있다.

또한, 널링 가공 장치(1)는, 분할 유닛(40)을 사용하여 레이저빔(LB)으로부터 분할 형성한 다수의 가공용 빔들(LBp)을 이용해, 필름 원단(F)에 다수의 널링 패턴들(N)을 동시에 형성할 수 있다. 이를 통해, 널링 가공 장치(1)는, 널링 패턴(N)의 형성에 소요되는 시간을 줄일 수 있다.

도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 널링 가공 장치의 개략적인 구조를 나타내는 개념도이다.

본 발명의 제2 실시예에 따른 널링 가공 장치(2)는, 분할 유닛(40)의 구조가 변경되었다는 점에서, 전술한 널링 가공 장치(1)와 차이점을 갖는다. 이에, 분할 유닛(40)의 변경된 구조를 중심으로 널링 가공 장치(2)에 대해서 설명하기로 한다. 널링 가공 장치(2)의 구성 요소들 중 전술한 널링 가공 장치(1)의 구성 요소들과 동일한 구성 요소들에 대해서는, 전술한 널링 가공 장치(1)의 설명 시 사용한 도면 부호와 동일한 도면 부호를 사용하기로 한다.

도 10에 도시된 바와 같이, 분할 유닛(40)은 전술한 분할 렌즈(41) 대신에 마스킹 부재(45)를 포함한다. 이 경우에, 콜리메이터(50)는 생략되는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.

마스킹 부재(45)의 형상은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 마스킹 부재(45)는 플레이트 형상을 가질 수 있다. 이러한 마스킹 부재(45)는, 블레이드(30)로부터 전달된 레이저빔(LB)이 입사되는 입사면(45a)에 형성된 차광층(미도시)과, 레이저빔(LB)의 전체 광성분 중 어느 하나의 가공용 빔(LBp)을 이루는 광성분을 선택적으로 통과시키도록 각각 천공된 다수의 분할홀들(45b)을 가질 수 있다. 이러한 마스킹 부재(45)는, 블레이드(30)로부터 출사된 레이저빔(LB)의 광경로 상에 배치될 수 있다. 그러면, 블레이드(30)를 통과한 레이저빔(LB)의 전체 광성분 중 차광층에 입사되는 광성분은 차광층에 흡수되어 차광되고, 각각의 분할홀(45b)을 통과한 광성분은 가공용 빔(LBp)을 이루게 된다. 이를 통해, 마스킹 부재(45)는 레이저빔(LB)을 다수의 가공용 빔들(LBp)로 분할할 수 있다.

도 11은 본 발명의 제3 실싱예에 따른 널링 가공 장치의 개략적인 구조를 나타내는 개념도이고, 도 12는 도 11에 도시된 분할 미러의 개략적인 구조를 나타낸 도면이다.

본 발명의 제3 실시예에 따른 널링 가공 장치(3)는, 분할 유닛(40)의 구조가 변경되었다는 점에서, 전술한 널링 가공 장치(1)와 차이점을 갖는다. 이에, 분할 유닛(40)의 변경된 구조를 중심으로 널링 가공 장치(3)에 대해서 설명하기로 한다. 널링 가공 장치(3)의 구성 요소들 중 전술한 널링 가공 장치(1)의 구성 요소들과 동일한 구성 요소들에 대해서는, 전술한 널링 가공 장치(1)의 설명 시 사용한 도면 부호와 동일한 도면 부호를 사용하기로 한다.

도 11에 도시된 바와 같이, 분할 유닛(40)은 전술한 분할 렌즈(41) 대신에 분할 미러(47)를 포함한다. 이 경우에, 콜리메이터(50)는 생략되는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.

분할 미러(47)의 형상은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 도 12에 도시된 바와 같이, 분할 미러(47)는, 블레이드(30)로부터 전달된 레이저빔(LB)의 전체 광성분 중 어느 하나의 가공용 빔(LBp)을 이루는 광성분을 선택적으로 반사하도록 반사면(47a)에 각각 형성된 다수의 요철 패턴들(47b)을 가질 수 있다. 요철 패턴들(47b)은 미리 정해진 간격을 두고 형성되는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.

요철 패턴(47b)의 형성 방법은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 요철 패턴(47b)은, 식각 가공에 의해 형성될 수 있다. 또한, 요철 패턴들(47b)이 형성된 부분을 제외한 반사면(47a)의 나머지 부분에는, 반사면(47a)에 입사된 레이저빔(LB)의 광성분을 흡수하여 차광하는 차광층(미도시)이 형성되는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.

이러한 분할 미러(47)는, 반사면(47a)이 레이저빔(LB)의 광경로와 소정의 각도(예를 들어, 45°)를 이루도록, 블레이드(30)를 통과한 레이저빔(LB)의 광경로 상에 배치된다. 그러면, 도 12에 도시된 바와 같이, 블레이드(30)로부터 전달된 레이저빔(LB)의 전체 광성분 중 차광층에 입사되는 광성분은 차광층에 의해 흡수되어 차광되고, 각각의 요철 패턴(47b)에 입사된 광성분은 가공용 빔(LBp)을 이루도록 반사된다. 이를 통해, 분할 미러(47)는 레이저빔(LB)을 다수의 가공용 빔들(LBp)로 분할할 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 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.

따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 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.

1, 2, 3 : 널링 가공 장치
10 : 이송 유닛
12 : 이송 부재
14 : 속도 측정 센서
16 : 컨베이어 벨트
16a : 회전축
18 : 엔코더
20 : 레이저 발진기
30 : 블레이드
32 : 차광 플레이트
34 : 개방홀
40 : 분할 유닛
41 : 분할 렌즈
43 : 볼록 렌즈
43a : 입사면
43b : 출사면
43c : 차광 패턴
43d : 분할홀
45 : 마스킹 부재
45a : 입사면
45b : 분할홀
47 : 분할 미러
47a : 반사면
47b : 요철 패턴
50 : 콜리메이터
52 : 오목 렌드
60 : 조사 유닛
62 : 스캔 헤드
64 : 갈바노미터
64a : X축 미러
64b : X축 서보 모터
64c : Y축 미러
64d : Y축 서보 모터
66 : 집광 렌즈
70 : 광학 부재
72 : 반사 미러
74 : 빔 스플리터
F : 필름 원단
LB : 레이저빔
LBp : 가공용 빔
As : 스캔 영역
An : 널링 영역
N : 널링 패턴
G : 요입홈
S : 숄더
P : 가공점

Claims

레이저빔을 발진하는 레이저 발진기;
상기 레이저빔을 다수의 가공용 빔들로 분할하는 분할 유닛; 및
상기 가공용 빔들을 가공 대상물의 미리 정해진 널링 영역에 조사하여, 상기 가공용 빔들 중 어느 하나에 각각 대응하는 다수의 널링 패턴들을 형성하는 조사 유닛을 포함하는, 널링 가공 장치.
제1항에 있어서,
상기 조사 유닛은, 미리 정해진 면적을 갖는 스캔 영역에 상기 가공용 빔들을 조사 가능하도록 상기 가공용 빔들의 광경로를 조절하는 스캔 헤드를 구비하며,
상기 스캔 헤드는, 상기 널링 영역 상의 미리 정해진 가공점들 각각에 가공용 빔이 미리 정해진 기준 횟수만큼 반복적으로 조사되도록 상기 가공용 빔들의 광경로를 조절하는, 널링 가공 장치.
제1항에 있어서,
상기 가공 대상물을 미리 정해진 이송 방향을 따라 이송하는 이송 유닛을 더 포함하며,
상기 레이저 발진기는, 상기 널링 영역 상의 미리 정해진 가공점들 각각에 가공용 빔이 미리 정해진 기준 횟수만큼 반복적으로 조사되도록, 상기 가공 대상물의 이송 양상에 맞춰 상기 레이저빔의 발진 주기를 조절하는, 널링 가공 장치.
제3항에 있어서,
상기 이송 유닛은, 상기 가공 대상물의 이송 속도를 측정하는 속도 감지 센서를 구비하며,
상기 레이저 발진기는, 상기 속도 감지 센서에 의해 측정된 상기 이송 속도에 따라 상기 레이저빔의 발진 주기를 조절하는, 널링 가공 장치.
제1항에 있어서,
상기 조사 유닛은, 상기 널링 영역 상의 미리 정해진 가공점들 각각에 상기 가공용 빔들 중 어느 하나를 조사하여 상기 널링 패턴들을 동시에 형성하는, 널링 가공 장치.
제5항에 있어서,
상기 조사 유닛은, 상기 가공용 빔들로부터 상기 가공점들에 인가된 열을 이용해 상기 가공점들 각각으로부터 숄더를 돌출 형성시켜 상기 널링 패턴들을 각각 형성하는, 널링 가공 장치.
제1항에 있어서,
상기 분할 유닛은, 상기 레이저빔의 광경로 상에 배치되며 상기 레이저빔을 상기 가공용 빔들로 분할하는 분할 렌즈를 구비하며,
상기 분할 렌즈는, 상기 분할 렌즈의 광학면에 미리 정해진 간격을 두고 형성되는 다수의 차광 패턴들과, 상기 레이저빔의 전체 광성분 중 어느 하나의 가공용 빔을 이루는 광성분을 선택적으로 통과시키도록 상기 차광 패턴들 사이에 각각 개방 형성되는 다수의 분할홀들을 갖는, 널링 가공 장치.
제7항에 있어서,
상기 분할 렌즈는 상기 차광 패턴들과 상기 분할홀들이 입사면과 출사면 중 어느 일면에 형성된 볼록 렌즈인, 널링 가공 장치.
제8항에 있어서,
상기 볼록 렌즈로부터 출사된 상기 가공용 빔들을 평행광으로 정형하여 상기 조사 유닛에 전달하는 콜리메이터를 더 포함하는, 널링 가공 장치.
제9항에 있어서,
상기 콜리메이터는 적어도 하나의 오목 렌즈를 구비하는, 널링 가공 장치.
제1항에 있어서,
상기 분할 유닛은, 상기 레이저빔의 전체 광성분 중 어느 하나의 가공용 빔을 이루는 광성분을 선택적으로 통과시키도록 각각 천공된 다수의 분할홀들을 갖고 상기 레이저빔의 광경로 상에 배치되는 마스킹 부재를 구비하는, 널링 가공 장치.
제1항에 있어서,
상기 분할 유닛은, 상기 레이저빔의 전체 광성분 중 어느 하나의 가공용 빔을 이루는 광성분을 선택적으로 반사하도록 반사면에 각각 형성된 요철 패턴들을 갖고 상기 레이저빔의 광경로 상에 배치되는 분할 미러를 구비하는, 널링 가공 장치.
제1항에 있어서,
상기 레이저빔의 전체 광성분 중 에너지 레벨이 상기 기준 레벨 미만인 광성분을 차광하여, 상기 레이저빔의 전체 광성분 중 상기 에너지 레벨이 상기 기준 레벨 이상인 광성분만 상기 분할 유닛에 선택적으로 전달하는 블레이드를 더 포함하는, 널링 가공 장치.