KR100446914B1 - Method and device of producing DOE Lens - Google Patents
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Abstract
본 발명은 핫 엠보싱을 이용한 회절광학소자 렌즈의 제조방법에 대한 것으로서, 발명의 주된 목적은 열 압착에 의한 핫 엠보싱을 통해 작은 피치의 렌즈도 제작이 용이하며, 온도차이 및 압력차이에 따른 성능의 변화가 없으면서 대량생산할 수 있는 제조방법과, 그 제조방법에 적합한 제조장치를 제공하고자 하는데 있다.The present invention relates to a method for manufacturing a diffractive optical element lens using hot embossing. The main object of the present invention is to easily manufacture a lens having a small pitch through hot embossing by thermal compression, and to improve the performance according to a temperature difference and a pressure difference. An object of the present invention is to provide a manufacturing method capable of mass production without change and a manufacturing apparatus suitable for the manufacturing method.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징적인 제조 방법은 제조하고자 하는 렌즈를 감안하여 임의의 피치와 임의의 깊이로 패턴부(101)가 형성되도록 미리 제작된 스탬프(100)를 중앙에 부착하고, 그 주변에 진공확보용 챔버부재(12)를 마련하며, 상, 하 승강 가능한 상측패널(10), 이 상측패널의 직하방에 마련하되, 모재(200)를 얹을 수 있는 모재받침판(23)를 중앙 상면에 고정한 하측패널(20)을 준비한 상태에서 상기 준비공정에서 마련된 모재받침판(23)의 상면에 모재(200)를 얹어 고정하는 모재투입공정과, 상기 상측패널(10)을 하강시킨 상태에서 챔버부재(12)의 안쪽을 진공상태로 만드는 진공유지공정과, 상기 진공유지공정 하에서 상측패널(10)의 스탬프(100)와 모재(200)를 그 모재의 연화점(약 160℃∼230℃의 범위)이상으로 가열하는 가열공정과, 상기 진공유지공정과 가열공정을 유지하면서 임의의 압력으로 상측패널(10)을 눌러 스탬프(100)의 패턴부(101)가 모재(200)를 눌러 요철을 형성되도록 하는 엠보싱공정과, 상기 진공유지공정과 가열공정과, 엠보싱공정을 끝내면서 상기의 상측패널(10)의 스탬프(100)와, 모재(200)를 상온으로 냉각시키는 냉각공정과, 그리고 상기 냉각공정을 끝낸 후,성형된 모재를 인출하는 이형공정을 거쳐 제조하는 것을 특징으로 하며, 이를 위한 제조장치는 받침대(50)위에 고정된 채, 히터플레이트(22)를 지지하는 하측지지판(21)과 히터(60)와 냉각수로(70)가 내설된 히터플레이트(22)와, 그 위에 조립된 모재받침판(23)으로 이루어진 하측패널(20); 상기 하측패널(20)의 상측에서 수직으로 상, 하 승강시킬수 있도록 하되, 저면에 패턴부(101)를 가진 스탬프(100)를 부착할 수 있고, 내부에 히터(60)와, 냉각수로(70)가 내설된 히터플레이트(22)와 히터플레이트(22)가 지지되는 상측지지판(11)을 가지는 상측패널(10); 상기 상측패널(10)의 둘레에 설치되며, 저면과 상측 내주면에 실(12a)을 가지는 원통형의 챔버부재(12)와, 상기 챔버부재(12)를 매달아 설치한 견인볼트(14)와, 상기 견인볼트에 끼워져 완충기능을 발휘하는 압축스프링(13)으로 이루어진 밀폐공간확보수단(15); 상기 상측패널(10)의 상면 중앙에 고정된 볼너트(31)와, 상기 볼너트(31)에 조립된 리드스크류(32)와, 상기 리드스크류의 상단에 구비된 커플러(33)와 사방에 입설된 가이드기둥(34)들로 이루어진 정밀승강작동수단(30); 상기 정밀승강작동수단(30)의 커플러(33)에 연결되는 감속축(41)과, 상기 감속축을 보유하는 감속기(42)와, 상기 감속기를 구동시키기 위한 서보모터(43)로 이루어진 동력제공수단(40)으로 구성하는데 특징이 있는 것이다.Characteristic manufacturing method of the present invention for achieving the above object is to attach the pre-fabricated stamp 100 to the center to form the pattern portion 101 in any pitch and any depth in consideration of the lens to be manufactured, A vacuum securing chamber member 12 is provided in the periphery thereof, and an upper panel 10 capable of raising and lowering up and down, and provided directly under the upper panel, and a base support plate 23 on which the base material 200 can be placed. In the state of preparing the lower panel 20 fixed to the upper surface of the center and the base material input step of fixing the base material 200 on the upper surface of the base support plate 23 prepared in the preparation process, and in the state in which the upper panel 10 is lowered The vacuum holding step of making the inside of the chamber member 12 in a vacuum state, and under the vacuum holding step, the stamp 100 and the base material 200 of the upper panel 10 have a softening point (about 160 ° C. to 230 ° C.) of the base material. Heating step and the vacuum The embossing process of pressing the upper panel 10 at an arbitrary pressure while maintaining the paper process and the heating process so that the pattern portion 101 of the stamp 100 presses the base material 200 to form irregularities. After finishing the heating step and the embossing step, the stamp 100 of the upper panel 10, the cooling step of cooling the base material 200 to room temperature, and after the cooling step is finished, the molded base material is drawn out. It characterized in that the manufacturing process through the release process, the manufacturing apparatus for this is fixed on the pedestal 50, the lower support plate 21 for supporting the heater plate 22, the heater 60 and the cooling water passage 70 A lower panel 20 composed of an internal heater plate 22 and a base support plate 23 assembled thereon; The upper and lower sides of the lower panel 20 can be vertically raised and lowered, but a stamp 100 having a pattern portion 101 can be attached to the bottom, and the heater 60 and the cooling water passage 70 therein. An upper panel 10 having a heater plate 22 having an inner side thereof and an upper support plate 11 on which the heater plate 22 is supported; A cylindrical chamber member 12 installed around the upper panel 10 and having a seal 12a on a bottom surface and an upper inner circumferential surface; a traction bolt 14 suspended from the chamber member 12; A sealed space securing means (15) made of a compression spring (13) inserted into the traction bolt to exhibit a buffer function; The ball nut 31 fixed to the center of the upper surface of the upper panel 10, the lead screw 32 assembled to the ball nut 31, and the coupler 33 provided on the upper end of the lead screw, Precision lifting operation means (30) consisting of the guide pillars (34) installed; Power supply means consisting of a reduction shaft 41 connected to the coupler 33 of the precision lifting operation means 30, a reduction gear 42 holding the reduction shaft, and a servomotor 43 for driving the reduction gear. It is characterized by the configuration as (40).
Description
본 발명은 핫 엠보싱을 이용한 회절광학소자 렌즈의 제조방법에 대한 것으로서, 더 상세하게는 회절광학소자 렌즈를 제조하되, 진공하에 열로 가열한 상태에서 스탬프로 압착하여 모재료를 렌즈로 제조하는데 특징이 있는 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a diffractive optical element lens using hot embossing, and more particularly, to produce a diffraction optical element lens, which is characterized in that the mother material is manufactured as a lens by pressing with a stamp in a heated state under vacuum. It is.
회절광학소자 렌즈(Diffractive Optical Element Lens)라 하면, 도 1에서 보는 바와 같이 모재의 표면에 임의의 피치와 임의의 깊이로 형성된 요철면을 형성하여 비구면화 하므로써 빛을 회절시킬 수 있는 렌즈를 말한다.A diffractive optical element lens refers to a lens capable of diffracting light by forming an aspheric surface formed at an arbitrary pitch and an arbitrary depth on the surface of a base material as shown in FIG. 1.
이러한 회절광학소자 렌즈(이하 "DOE 렌즈"라 함)는 LD, LSU(Laser Scanning Unit), CD, DVD 등의 콜리메이트렌즈(레이저에서 분산 또는 집중해 있는 광선을 시준화(視準化)된 또는 평행한 광선으로 변환해 주는 렌즈)로, 프로젝트 TV 등의 디스플레이용 광학 렌즈로, 광통신용 커넥터 렌즈 등으로 매우 널리 사용하고 있으며, 크기는 대부분 직경이 약 1mm내외, 두께가 몇 ㎛에 지나지 않는 마이크로렌즈이다.Such diffractive optical element lenses (hereinafter referred to as "DOE lenses") are collimated lenses (LD, LSU (Laser Scanning Unit), CD, DVD, etc. (a collimated beam dispersed or concentrated in the laser) Or lenses converting into parallel rays), optical lenses for displays such as project TVs, optical connector connectors, etc., and most of them are about 1 mm in diameter and only a few μm thick. Microlens.
이와 같은 DOE 렌즈를 제조하는 방법으로는 기계가공방법, 에폭시 성형(Epoxy molding) 또는 사출성형(Injection molding) 방법이 있다.As a method of manufacturing such a DOE lens, there is a machining method, an epoxy molding or an injection molding method.
기계가공 방식은 완성된 렌즈의 성능이 기대치 이하로 떨어지지는 않으나, 워낙 작은 마이크로 렌즈이기 때문에 피치가 10㎛ 이상일 때만 가능하고, 회전대칭형상에 국한되기 때문에 제조하기가 매우 어려워 생산성이 떨어지며, 또한 에폭시성형 및 사출성형 방식은 고분자 소재를 고온의 용융상태에서 몰드에 주입되어 성형되므로 액체상태의 고분자가 고체화 되는 과정에서 경화 및 고화되어 렌즈의 성능에 좋지 않은 영향을 미친다.The machining method does not fall below the expected performance of the finished lens, but because it is a very small micro lens, it is possible only when the pitch is 10 μm or more. In the molding and injection molding method, the polymer material is injected into the mold in a molten state at high temperature, and thus the polymer is cured and solidified in the process of solidifying the liquid polymer, which adversely affects the performance of the lens.
특히, 상기의 방법들은 모두 양산에 불리할 뿐만 아니라 양산할 수 있는 설비를 갖추기 어렵다.In particular, all of the above methods are disadvantageous for mass production, and it is difficult to equip them with mass production facilities.
따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 감안하여 이를 해결 보완하고자 하는 것으로, 발명의 주된 목적은 열 압착에 의한 핫 엠보싱(Hot embossing)을 통해 작은 피치의 렌즈도 제작이 용이하며, 온도 차이 및 압력 차이에 따른 성능의 변화가 없으면서 대량생산할 수 있는 제조방법과, 그 제조방법에 적합한 제조장치를 제공하고자 하는데 있다.Therefore, the present invention is to solve and compensate for the conventional problems as described above, the main object of the invention is easy to manufacture a lens of a small pitch through hot embossing (hot embossing) by thermal compression, temperature difference and An object of the present invention is to provide a manufacturing method capable of mass production without a change in performance due to pressure difference and a manufacturing apparatus suitable for the manufacturing method.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징적인 제조방법은 제조하고자 하는 렌즈를 감안하여 임의의 피치와 임의의 깊이로 패턴부가 형성되도록 미리 제작된 스탬프를 중앙에 부착하고, 그 주변에 진공확보용 챔버부재를 마련하며, 상, 하 승강 가능한 상측패널, 이 상측패널의 직하방에 마련하되, 모재를 얹을 수 있는 모재받침판를 중앙 상면에 고정한 하측패널을 준비한 상태에서 상기 준비공정에서 마련된 모재받침판의 상면에 모재를 얹어 고정하는 모재투입공정과, 상기 상측패널을 하강시킨 상태에서 챔버부재의 안쪽을 진공상태로 만드는 진공유지공정과, 상기 진공유지공정 하에서 상측패널의 스탬프와 모재를 그 모재의 연화점(약 160℃∼230℃의 범위)이상으로 가열하는 가열공정과, 상기 진공유지공정과 가열공정을 유지하면서 임의의 압력으로 상측패널을 눌러 스탬프의 패턴부가 모재를 눌러 요철을 형성되도록 하는 엠보싱공정과, 상기 진공유지공정과 가열공정과 엠보싱공정을 끝내면서 상기의 상측패널의 스탬프와 모재를 상온으로 냉각시키는 냉각공정과, 상기 냉각공정을 끝낸 후 성형된 모재를 인출하는 이형공정을 거쳐 제조하는 것이다.The characteristic manufacturing method of the present invention for achieving the above object is to attach a pre-made stamp in the center to form a pattern portion at any pitch and any depth in consideration of the lens to be manufactured in the center, the vacuum chamber around the On the upper surface of the base support plate provided in the preparation process, a member is provided, and the upper panel capable of lifting up and down, and the lower panel directly below the upper panel, and the lower panel is fixed to the center upper surface of the base support plate on which the base material can be placed. A base material feeding step of placing and fixing a base material, a vacuum holding step of vacuuming the inside of the chamber member in a state where the upper panel is lowered, and a softening point of the base material using the stamp and base material of the upper panel under the vacuum holding step (about Arbitrary temperature while maintaining the heating step and the vacuum holding step and the heating step An embossing process for pressing the upper panel to press the base material to form irregularities, a cooling process for cooling the stamp and the base material of the upper panel to room temperature while finishing the vacuum holding process, the heating process and the embossing process; After the cooling process, the molded base material is drawn out through a mold release process.
또한, 본 발명의 제조공정을 실현하기 위한 제조장치의 특징적인 구성은 받침대위에 고정된 채, 히터플레이트를 지지하는 하측지지판과 히터와 냉각수로가 내설된 히터플레이트와, 그 위에 조립된 모재받침판으로 이루어진 하측패널; 상기 하측패널의 상측에서 수직으로 상, 하 승강시킬수 있도록 하되, 저면에 패턴부를 가진 스탬프를 부착할 수 있고, 내부에 히터와, 냉각수로가 내설된 히터플레이트와 히터플레이트(22)가 지지되는 상측지지판을 가지는 상측패널; 상기 상측패널의 둘레에 설치되며, 저면과 상측 내주면에 실을 가지는 원통형의 챔버부재와, 상기 챔버부재를 매달아 설치한 견인볼트와, 상기 견인볼트에 끼워져 완충기능을 발휘하는 압축스프링으로 이루어진 밀폐공간확보수단; 상기 상측패널의 상면 중앙에 고정된 볼너트와, 상기 볼너트에 조립된 리드스크류와, 상기 리드스크류의 상단에 구비된 커플러와 사방에 입설된 가이드기둥들로 이루어진 정밀승강작동수단; 상기 정밀승강작동수단의 커플러에 연결되는 감속축과, 상기 감속축을 보유하는 감속기와, 상기 감속기를 구동시키기 위한 서보모터로 이루어진 동력제공수단으로 구성하는데 있다.In addition, the characteristic configuration of the manufacturing apparatus for realizing the manufacturing process of the present invention is fixed to the pedestal, the lower support plate for supporting the heater plate, the heater plate with the heater and the cooling water passage is built, and the base support plate assembled thereon A lower panel made up of; It is possible to raise and lower vertically from the upper side of the lower panel, can be attached with a stamp having a pattern on the bottom, the heater plate and the heater plate and the heater plate 22 in which the heater and the cooling water path is built in the upper side An upper panel having a support plate; It is installed around the upper panel, the chamber consisting of a cylindrical chamber member having a seal on the bottom and upper inner circumferential surface, a traction bolt is installed by hanging the chamber member, and a compression spring fitted to the traction bolt to exert a cushioning function Securing means; Precision elevating operation means comprising a ball nut fixed at the center of the upper surface of the upper panel, a lead screw assembled to the ball nut, a coupler provided at an upper end of the lead screw, and guide pillars installed in all directions; And a power reduction means comprising a reduction shaft connected to the coupler of the precision lifting operation means, a reduction gear having the reduction shaft, and a servo motor for driving the reduction gear.
도 1은 회절광학소자 렌즈의 구성을 보인 단면도1 is a cross-sectional view showing the configuration of a diffractive optical element lens
도 2는 본 발명의 회절광학소자 렌즈의 제조방법을 보인 공정도2 is a process chart showing a method for manufacturing a diffractive optical element lens of the present invention
도 3은 본 발명의 회절광학소자 렌즈의 제조장치를 보인 측면도Figure 3 is a side view showing a device for manufacturing a diffraction optical element lens of the present invention
도 4는 도 3의 진공을 유지하기 위한 작동상태도Figure 4 is an operating state for maintaining the vacuum of Figure 3
도 5는 도 4의 요부 평단면도5 is a cross-sectional view of main parts of FIG.
도 6은 렌즈 제작을 위한 스탬프와 모재의 예시도6 is an exemplary view of a stamp and a base material for manufacturing the lens
<도면의 주요 부분에 대한 부호설명><Code Description of Main Parts of Drawing>
10 : 상측패널 20 : 하측패널10: upper panel 20: lower panel
30 : 정밀승강작동수단 40 : 동력제공수단30: precision lifting operation means 40: power supply means
60 : 히터 70 : 냉각수로60: heater 70: coolant
이하 본 발명의 제조방법 및 제조장치를 첨부 도면에 따라 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, a manufacturing method and a manufacturing apparatus of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명의 제조방법은 크게 나누어 모재투입공정을 시작으로 진공유지공정과, 가열공정과, 엠보싱공정과, 냉각공정과, 이형공정을 거치면서 완료되는데, 이러한 공정을 효과적을 진행하기 위한 본 발명의 제조장치는 하측패널(20)과, 상측패널(10)과, 밀폐공간확보수단(15)과, 정밀승강작동수단(30)과, 동력제공수단(40)으로 이루어 진다.The manufacturing method of the present invention is largely divided into a base material input process, a vacuum holding process, a heating process, an embossing process, a cooling process, and a releasing process, and are completed. The manufacturing apparatus includes a lower panel 20, an upper panel 10, a sealed space securing means 15, a precision lifting operation means 30, and a power providing means 40.
먼저, 본 발명의 제조장치를 설명한다.First, the manufacturing apparatus of this invention is demonstrated.
하측패널(20)은 받침대(50)위에 고정된 채, 히터플레이트(22)를 지지하는 하측지지판(21)과 속에 히터(60)와 냉각수로(70)가 내설된 히터플레이트(22)와, 그 위에 조립된 모재받침판(23)으로 이루어 진다.The lower panel 20 is fixed on the pedestal 50, the lower support plate 21 for supporting the heater plate 22, and the heater plate 22 in which the heater 60 and the cooling water passage 70 are embedded therein, It is made of a base plate supporting plate 23 assembled thereon.
이때, 하측패널(20)의 일측에는 공기흡입구멍(24)이 형성되어 있으며, 이 공기흡입구멍(24)은 진공펌프(80)로 연결되어 있다.In this case, an air suction hole 24 is formed at one side of the lower panel 20, and the air suction hole 24 is connected to the vacuum pump 80.
또, 상측패널(10)은 상기한 하측패널(20)의 상측에서 수직으로 상, 하 승강시킬수 있도록 하되, 저면에 패턴부(101)를 가진 스탬프(100)를 부착할 수 있고, 내부에 히터(60)와 냉각수로(70)가 내설된 히터플레이트(22)와 히트플레이트(21)가 지지되는 상측지지판(11)을 가진다.In addition, the upper panel 10 is to be able to move up and down vertically from the upper side of the lower panel 20, it can be attached to the stamp 100 having a pattern portion 101 on the bottom, the heater inside The heater plate 22 in which the 60 and the cooling water path 70 are built, and the upper support plate 11 on which the heat plate 21 is supported are provided.
밀폐공간확보수단(15)은 상기 히터플레이트(22)의 둘레에 설치되며, 저면과 상측 내주면에 실(12a)을 가지는 원통형의 챔버부재(12)와, 상기 챔버부재(12)를 매달아 설치한 견인볼트(14)와, 상기 견인볼트에 끼워져서 완충기능을 발휘하는 압축스프링(13)으로 이루어 진다.The enclosed space securing means 15 is installed around the heater plate 22, and is provided with a cylindrical chamber member 12 having a seal 12a on a bottom surface and an upper inner circumferential surface, and suspended by the chamber member 12. Traction bolt 14 and the compression spring 13 is fitted to the traction bolt to exhibit a buffer function.
정밀승강작동수단(30)은 상측패널이 가능한 수직의 상태로 승강할 수 있도록하는데 주안점을 두는 것이며, 상기 상측패널(10)의 상면 중앙에 고정된 볼너트(31)와, 상기 볼너트(31)에 조립된 리드스크류(32)와, 상기 리드스크류의 상단에 구비된 커플러(33)와 사방에 입설된 가이드기둥(34)들로 이루어 진다.The precision lifting operation means 30 is to focus on allowing the upper panel to be elevated in the vertical state as possible, the ball nut 31 fixed to the center of the upper surface of the upper panel 10 and the ball nut 31 ) Is composed of a lead screw 32, a coupler 33 provided at the upper end of the lead screw and guide pillars 34 placed in all directions.
또, 동력제공수단(40)은 상기 정밀승강작동수단(30)의 커플러(33)에 연결되는 감속축(41)과, 상기 감속축을 보유하는 감속기(42)와, 상기 감속기를 구동시키기 위한 서보모터(43)를 포함하는 것이다.Further, the power supply means 40 includes a reduction shaft 41 connected to the coupler 33 of the precision lifting operation means 30, a reduction gear 42 holding the reduction shaft, and a servo for driving the reduction gear. It includes a motor 43.
이때, 진공펌프, 냉각수펌프, 공압컴프레셔 등이 콘트롤러부(300)로 연결되어 그 지시에 따라 작동된다.At this time, the vacuum pump, the coolant pump, the pneumatic compressor, etc. are connected to the controller 300 and operated according to the instructions.
다음은 상기와 같은 본 발명 제조장치의 작동상태와 제조 방법을 같이 설명한다.The following describes the operating state and the manufacturing method of the present invention manufacturing apparatus as described above.
모재투입공정에서는 상기 모재받침판(23)의 상면에 모재(200)를 얹어 고정하되, 모재는 PMMA(Polymethyl Methacrylate)로서 광학적으로 널리 이용되고 있는 소재를 사용하며, 그 두께는 약 0.8mm가 적당하다.In the base material input process, the base material 200 is fixed to the upper surface of the base support plate 23, and the base material is a material widely used optically as PMMA (Polymethyl Methacrylate), and its thickness is about 0.8 mm. .
모재투입이 끝나면 콘트롤부(300)를 조작하여 상측패널(10)을 하강시킨다.When the base material input is finished, the control unit 300 is operated to lower the upper panel 10.
상측패널(10)은 동력제공수단(40)의 서보모터(43)가 구동되었을 때, 그 동력으로 승강할 수 있게 되는데, 감속기(42)에 의해 적당한 속도로 감속된 회전력이 커플러(33)를 거쳐 리드스크류(32)에 전달되고, 리드스크류(32)가 회전하면 상측패널(10) 위에 장착고정된 볼너트(31)가 승강하므로 그에 따라 승강할 수 있게 된다.The upper panel 10 is able to move up and down by the power when the servo motor 43 of the power providing means 40 is driven, the rotational force decelerated at an appropriate speed by the reducer 42 is coupled to the coupler 33. Passed through the lead screw 32, and when the lead screw 32 is rotated because the ball nut 31 mounted on the upper panel 10 is elevated, it can be elevated accordingly.
상측패널(10)이 정확한 수평상태를 유지하지 못하면 그 저면의 스탬프(100)가 모재를 균일하게 가압할 수 없으므로 수평을 유지하기 위해서 가이드기둥(34)이 필요하며, 또 정밀제어를 하기 위해 볼너트(31)와 리드스크류(32)를 사용하는 것이다.If the upper panel 10 does not maintain an accurate level, the stamp 100 on its bottom cannot press the base material evenly, so a guide pillar 34 is required to maintain the level, and a ball for precise control The nut 31 and the lead screw 32 are used.
진공유지공정에서는 상기한 상측패널(10)을 하강시키게 되면 도 3에서와 같이 상승해 있던 밀폐공간확보수단(15)의 원통형의 챔버부재(12)가 상측패널(10)의 둘레를 감싸고 있으면서 내측면의 실(12a)이 상측패널(10)의 둘레에 밀착되어 있고, 도 4에서와 같이 하강한 상태에서는 하단면의 실(12a)가 하측패널(20)의 상면에 밀착되어 있기 때문에 상측패널(10)과 하측패널(20)이 대면되는 공간이 밀폐공간으로 확보된다.In the vacuum holding process, when the upper panel 10 is lowered, the cylindrical chamber member 12 of the sealed space securing means 15, which has risen as shown in FIG. 3, is wrapped around the upper panel 10 while the inner panel 10 is lowered. The upper side panel 12a is in close contact with the circumference of the upper panel 10. In the lowered state as shown in FIG. 4, the lower panel 12a is in close contact with the upper surface of the lower panel 20. The space where the 10 and the lower panel 20 face each other is secured as a sealed space.
이 상태에서 진공펌프(80)를 구동시키면 하측패널(20)의 일측에 형성된 공기흡입구멍(24)을 통해 공기가 빠져 나가기 때문에 진공상태가 유지되는 것이다.In this state, when the vacuum pump 80 is driven, the air is drawn out through the air suction hole 24 formed at one side of the lower panel 20, so that the vacuum state is maintained.
진공상태에서 엠보싱을 실시하는 이유는 외부공기와 차단하므로써 열효율을 증대시킬 수 있고, 무엇보다도 모재에 기포가 발생되는 것을 예방하기 위한 것이다.The reason for embossing in a vacuum state is that the thermal efficiency can be increased by blocking external air, and above all, to prevent bubbles from being generated in the base material.
가열공정은 사실상 진공유지공정과 거의 병행할 수 있으며, 도 5에서 보는 바와 같이 전기히터(60)로써 상측패널(10)의 스탬프(100)와 하측패널(20)의 모재(200)를 그 모재의 연화점(약 160℃∼230℃의 범위)이상으로 가열하는 것이다.The heating process may be substantially parallel to the vacuum holding process, and as shown in FIG. 5, the base material 200 of the stamp 100 of the upper panel 10 and the base material 200 of the lower panel 20 may be used as the electric heater 60. Is heated to a softening point of about 160 ° C to 230 ° C.
이때 상측과 하측의 히터온도는 별도로 제어되므로 각각의 온도로 제어할 수 있다.At this time, since the heater temperature of the upper side and the lower side is controlled separately, each temperature can be controlled.
가열시 모재(200)는 열변형으로 인해 평면을 유지하지 못하고 뒤틀리게 되지만 온도를 180℃정도까지 상승시키게 되면 연화점을 뛰어 넘는 온도이므로 열변형에 의한 왜곡을 최소화 할 수 있다.When heating, the base material 200 is not kept flat due to heat deformation, but is warped, but when the temperature is raised to about 180 ° C., the temperature exceeds the softening point, thereby minimizing distortion due to heat deformation.
엠보싱공정은 상기의 가열공정을 통해 충분히 가열한 후, 열변형이 해소되면 다시 온도를 160℃정도(성형온도)로 낮춘 다음, 상기 진공유지공정을 유지하면서 임의의 압력으로 상측패널(10)을 눌러 스탬프(100)의 패턴부(101)가 모재(200)를 눌러 요철을 형성하도록 하는 것이다.The embossing process is sufficiently heated through the above heating process, and when the heat deformation is resolved, the temperature is lowered to about 160 ° C. (molding temperature), and then the upper panel 10 is maintained at an arbitrary pressure while maintaining the vacuum holding process. Press the pattern portion 101 of the stamp 100 to press the base material 200 to form the unevenness.
이때 엠보싱 작업 요령은 스탬프(100)를 모재에 접촉시킨 상태에서 곧 바로 압착하는 것이 아니라 약 1분 정도를 기다렸다가 가압하되, 가압하는 시간은 약 1~2분 내외로 지속시킨다.At this time, the embossing work is not pressed immediately in the state in which the stamp 100 is in contact with the base material but wait for about 1 minute and pressurized, but the time to press the pressure lasts about 1 to 2 minutes.
냉각공정은 상기 진공유지공정과 가열공정과, 엠보싱공정을 끝내면서 상기의 상측패널(10)의 스탬프(100)와, 모재(200)를 약 80℃의 온도로 냉각시키는 것이고, 냉각방법은 도 5에서 보는 바와 같이 상측패널(10) 및 하측패널(20)에 형성된 냉각수로(70) 속으로 물을 통과시켜 냉각시킨다.The cooling step is to cool the stamp 100 of the upper panel 10 and the base material 200 to a temperature of about 80 ° C. after completing the vacuum holding step, the heating step, and the embossing step. As shown in 5, water is cooled by passing water into the cooling water path 70 formed in the upper panel 10 and the lower panel 20.
이때, 냉각이 끝난 시점에서 상기 냉각수로(70)속으로 공압을 쏘아 잔류한 물을 모두 배출시키는 것이 중요하다.At this time, it is important to discharge all the remaining water by shooting a pneumatic pressure into the cooling water passage 70 at the end of cooling.
그 이유는 물이 냉각수로(70)의 속에 균일하게 잔류할 수 없고, 균일하지 않게 잔류되어 있으면 다음 차례의 가열공정 때, 각 부분의 가열속도 및 온도가 달라지기 때문이며, 이와 같이 부분 부분 온도가 다르면 모재의 가열상태가 달라지므로 불량이 발생할 수 있기 때문이다.The reason for this is that if the water cannot remain uniformly in the cooling water passage 70 and remains unevenly, the heating rate and temperature of the respective portions will be changed during the next heating step. If different, because the heating state of the base material is different because the defect may occur.
이형공정은 냉각이 이루어진 상태에서 성형이 완료된 모재를 꺼내는 것이며,이와 같이 하면 한 번의 싸이클이 끝나는 것이다.The demolding process is to take out the base material after the molding is completed in the cooling state, and this is the end of one cycle.
위에서 상세히 설명한 바와 같은 본 발명의 제조방법 및 제조장치는 DOE 렌즈를 제조하되, 임의의 패턴이 형성된 스탬프를 준비한 후, 엠보싱 성형에서 가장 중요한 가압력과, 상부 및 하부 패널의 온도와, 성형시간을 맞추어 제작할 수 있기 때문에 작은 피치의 렌즈도 제작이 용이하며, 온도차이 및 압력차이에 따른 성능의 변화가 없는 양질의 제품을 대량생산할 수 있는 장점을 가지는 것이다.The manufacturing method and manufacturing apparatus of the present invention as described in detail above, while manufacturing a DOE lens, after preparing a stamp formed with an arbitrary pattern, the most important pressing force in embossing molding, the temperature of the upper and lower panels, the molding time Because it can be manufactured, even a small pitch lens is easy to manufacture, and it has the advantage of mass production of high quality products without change in performance due to temperature and pressure differences.
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