KR100847967B1 - 몰드 프레스 성형 몰드 및 광학소자의 제조방법 - Google Patents

Abstract

상부 몰드(10; 슬라이딩 몰드)의 대경부(11; 大徑部)의 축방향 길이를 L1로 하고, 상부 몰드(10)의 소경부(12; 小徑部)의 축방향 길이를 L2로 할 때, L1 〉L2가 성립되고, 동체(胴體) 몰드(30)의 제 2 내주 대경부(33)에 하부 몰드(20; 정지 몰드)의 대경부(21)가 수용되었을 때, 동체 몰드(30)가 하부 몰드(20)의 플랜지부(22)에 맞닿음으로써, 하부 몰드(20)와 동체 몰드(30)의 상호 위치가 규정되며, 상부 몰드(10)가 10㎛ 이하의 슬라이딩 틈새를 가지고 동체 몰드(30)로 슬라이딩 가이드되는 부분의 축방향의 길이를 L로 하고, 동체 몰드(30)의 축방향의 전체 길이를 S로 할 때, L ≥ 0.5S가 성립된다.

Description

몰드 프레스 성형 몰드 및 광학소자의 제조방법{MOLD PRESS FORMING MOLD AND METHOD FOR PRODUCING OPTICAL ELEMENT}

도 1은 본 발명의 제 1 실시형태에 관한 몰드 프레스 성형 몰드의 단면도이다.

도 2는 도 1의 몰드 프레스 성형 몰드의 동작을 설명하기 위한 도면으로서, 슬라이딩 가이드 길이, 틈새(clearance) 및 틸트(tilt)의 관계를 나타낸 도면이다.

도 3은 본 발명의 제 2 실시형태에 관한 몰드 프레스 성형 몰드의 단면도이다.

도 4는 본 발명의 실시형태에 관한 광학소자의 제조방법을 설명하기 위한 도면이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 상부 몰드(슬라이딩 몰드) 11 : 대경부(大徑部)

12 : 소경부(小徑部) 13 : 성형면

14 : 중간직경부 20 : 하부 몰드(정지 몰드)

21 : 대경부 22 : 플랜지부

23 : 소경부 24 : 성형면

30 : 동체(胴體) 몰드 31 : 제 1 내주 대경부

32 : 내주 소경부 33 : 제 2 내주 대경부

34 : 통기구멍 35 : 내주 중간직경부

40 : 성형소재 50 : 프레스하중 인가수단

본 발명은, 유리렌즈 등의 광학소자, 특히 편심 정밀도가 매우 높고, 광픽업, 소형촬상기기 등에 이용되는 정밀광학소자를 성형하기 위한 몰드 프레스 성형 몰드 및 광학소자의 제조방법에 관한 것이다.

유리 등의 성형소재를 가열에 의해 연화시켜 소정 형상으로 정밀가공된 상하 한 쌍의 성형 몰드로 프레스 성형함으로써, 렌즈 등의 광학소자를 제조하는 방법이 알려져 있다(예컨대, 일본 특허공개공보 제2002-29763호(특허문헌 1), 일본 실용신안공고공보 H4(1992)-14429호(특허문헌 2) 참조).

특허문헌 1에는, 코마(Coma) 수차가 매우 작은 마이크로 렌즈 등을 성형하는 성형 몰드가 기재되어 있다. 여기에서는, 상부 몰드 및 하부 몰드의 접근방향을 제 1 동체(胴體) 몰드에 의해 규제하면서, 제 1 동체 몰드의 외주에 배치된 제 2 동체 몰드에 상부 몰드와 하부 몰드가 맞닿을 때까지 가압하고, 제 2 동체 몰드의 상하방향의 열수축량이 유리 성형체의 열수축량 이상이 되는 조건하에서 성형체와 성형 몰드의 냉각을 실시함으로써, 유리 성형체를 더욱 가압한다.

특허문헌 2에는, 동체 몰드의 내부직경과 한 쌍의 금형의 외부직경의 안내부 를 2단으로 하여, 상기 동체 몰드의 단부에 가까운, 직경이 큰 제 1 부분의 금형과의 틈새를, 캐비티에 가까운, 직경이 작은 제 2 부분에 비해 작게 하고, 또한, 상기 동체 몰드의 직경이 큰 제 1 부분에 비해, 동체 몰드의 제 1 부분과 끼움결합되는 금형의 길이를 짧게 한 렌즈용 금형이 개시되어 있다. 이로써, 한 쌍의 금형의 중심축의 일치 정밀도가 향상된 상태에서 원활히 조립할 수 있도록 되어 있다.

휴대단말용 소형촬상기기나 광픽업 등에 이용되는 광학렌즈는, 매우 높은 광학성능이 요구되어 고도로 정밀한 비구면 렌즈로 할 필요가 있다. 또한, 렌즈 시스템의 소형화와 고성능화의 양립을 위해, 종래에 비해 곡률반경이 작고, 렌즈면 주변부의 렌즈면의 경사각도가 40도 이상, 경우에 따라서는 50도 이상이 된다. 이와 같은 비구면 렌즈는 종래의 비구면 렌즈에 비해, 편심 정밀도나 두께 정밀도에 대한 허용 오차가 매우 작아 정밀 몰드 프레스가 곤란해진다.

또, 광학소자의 편심 정밀도는, 일반적으로 광학소자의 광학기능면인 제 1 면의 축과 제 2 면의 축간의 거리(시프트, 성형시 상·하부 몰드의 수평방향의 편차에 대응함), 제 1 면의 축과 제 2 면의 축간의 기울기(틸트) 등에 의해 평가된다.

더욱이, 디지털 카메라나 휴대단말에 있어서 직경이 작은 고정밀 촬상렌즈나, 광픽업용 렌즈 중, NA 0.6 이상의 대물렌즈인 경우 등에는, 제 1 면과 제 2 면의 시프트를 10㎛ 이하로 하고, 틸트를 3min 이하, 바람직하게는 2min 이하의 범위로 해야만 한다. 이 때문에, 정밀 프레스 성형에 이용하는 성형 몰드에서는, 렌즈의 각 면을 성형하는 2개의 몰드와, 이들을 삽입 유지하는 동체 몰드와의 틈새를 작게 함으로써, 몰드간의 상대적인 위치 정밀도를 높이고 있다.

또한, 직경이 작은 촬상렌즈나 광픽업렌즈와 같은 렌즈의 외부직경은, 직경이 5mm 이하, 경우에 따라서는 3mm 이하로 작아진다. 이와 같은 직경이 작은 렌즈를, 심취(芯取) 등의 후가공공정 없이 얻기 위해서는, 프레스 몰드의 몰드 직경이나 동체 몰드의 내주 직경이 좁아지게 된다. 이와 같이, 틈새가 작으면서 직경이 좁은 성형 몰드로 프레스 성형할 필요가 있기 때문에, 성형 몰드를 조립하거나 분해, 프레스 성형 등을 할 때에, 성형 몰드를 원활하게 삽입하거나 슬라이딩시키기가 매우 어려워져, 성형 몰드가 깨지거나 구부러지는 등의 파손이 발생하기 쉬워진다.

특허문헌 1에 기재된 성형 몰드에 따르면, 가압성형시의 상·하부 몰드의 기울기(틸트)가 작은 양호한 정밀도의 렌즈를 얻을 수 있다고 기재되어 있다. 그러나, 직경이 작은 렌즈를 성형하고자 할 때, 상부 몰드 직경이 작아지기 때문에, 현저히 파손되기 쉬운 상부 몰드 형상이 된다. 특히, 상부 몰드를 제 1 동체 몰드에 삽입할 때 약간 기울거나 하면 상부 몰드가 깨지거나 구부러지기 쉽다.

또한, 몰드 소재는 세라믹이나 카바이드(超硬) 등, 고경도재(난삭재)이기 때문에, 동체 몰드의 내주면이 가령 직경 φ3mm 이하인 긴 구멍일 경우, 요구되는 치수 정밀도(구멍직경)나 형상 정밀도(구멍의 진원도, 원통도, 직각도 등)를 만족하도록, 수 미크론 이하의 가공 오차로 제작하는 것은 용이하지 않다.

특허문헌 2에 기재된 금형은, 캐비티에 가까운 부분의 금형의 외부직경을 다른 부분보다 작게 하여 2단으로 하고, 틈새를 적절히 설정함으로써, 캐비티로부터 먼 외부직경이 큰 부분에서 금형과 동체 몰드의 끼움결합의 안내를 수행하도록 구성되어 있다. 이로써, 한 쌍의 금형의 중심축의 일치 정밀도를 향상시킨 상태에서 금형을 동체 몰드에 원활히 조립할 수 있도록 되어 있다. 실제로, 이러한 구조를 이용하면, 동체 몰드의 소경부에서는, 한 쌍의 금형과의 접촉이 없는 상태에서 프레스 성형이 이루어질 수 있기 때문에, 한 쌍의 금형의 파손이 적어진다고 생각된다.

그러나, 여기에 개시된 금형에는 다음과 같은 문제가 있다. 즉, 한 쌍의 금형(상부 몰드, 하부 몰드라고 함)에는 플랜지가 형성되어 있으며, 상기 플랜지의 각각이 동체 몰드의 양단에 맞닿음으로써, 상·하부 몰드의 접근이 규제되어 프레스가 종료된다. 그 후, 금형과 성형소재는 냉각되어 성형소재가 고형화된 다음에 성형체를 꺼내게 되는데, 그 냉각과정에서 성형소재가 수축하면, 금형의 성형면과 성형체가 떨어지기 때문에 면형상이 망가진다. 이것은 상·하부 몰드의 플랜지가 동체 몰드 단부에 의해 규제되어 더 이상 접근할 수 없기 때문이다.

이러한 금형은, 성형체의 면 정밀도가 그다지 요구되지 않는 용도라면 이용할 수 있으나, 상술한 용도로 이용되는 고정밀도의 몰드 렌즈에는 도저히 채용할 수 없다.

따라서, 특허문헌 2에 개시된 상부 몰드의 플랜지부를 잘라내어 상부몰드가 성형체 냉각시의 수축을 추종할 수 있도록 하는 것이 고려된다. 그러나, 그렇게 하면, 상부 몰드 플랜지가 동체 몰드 상면에 맞닿는 일이 없어지기 때문에, 동체 몰드와 상부 몰드의 동축성(同軸性)을 유지하는 기능이 상실된다. 즉, 상부 몰드 는, 동체 몰드와의 슬라이딩 틈새에 의해 허용되는 범위내에서 동체 몰드내에서 쓰러지기 쉬워져, 성형되는 렌즈에서는 제 1 면과 제 2 면의 기울기(틸트)가 열화(劣化)된다. 이는, 요구 정밀도가 높은 상기 용도의 렌즈에 대해서는 문제가 되며, 슬라이딩 틈새를 작게 하는 것만으로는 회피할 수 없는 것이다.

본 발명은 상기의 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 그 목적은 몰드 파손을 방지하면서, 슬라이딩 몰드의 슬라이딩 틈새를 작게 하는 동시에, 슬라이딩 몰드가 쓰러지는 것을 억제하여, 편심 정밀도가 높은 광학소자를 성형할 수 있는 몰드 프레스 성형 몰드 및 광학소자의 제조방법을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 몰드 프레스 성형 몰드는, 서로 마주보는 성형면이 형성된 슬라이딩 몰드 및 정지 몰드와, 상기 슬라이딩 몰드 및 상기 정지 몰드를 각각 양단측으로부터 삽입할 수 있도록 하고, 프레스 성형시에 적어도 상기 슬라이딩 몰드를 슬라이딩 가이드하는 동체 몰드를 구비하는 몰드 프레스 성형 몰드에 있어서, 상기 슬라이딩 몰드는, 대경부(大徑部)와, 상기 대경부보다 직경이 작고, 선단에 상기 성형면을 갖는 소경부(小徑部)를 구비하며, 상기 슬라이딩 몰드에서의 대경부의 축방향의 길이를 L1로 하고, 상기 슬라이딩 몰드에서의 소경부의 축방향의 길이를 L2로 할 때, L1 〉L2가 성립되며, 상기 정지몰드는, 대경부와, 상기 대경부보다 직경이 작고, 선단에 상기 성형면이 형성된 소경부를 구비하며, 상기 동체 몰드는, 상기 슬라이딩 몰드의 대경부를 수용하여 슬라이딩 가이드하는 제 1 내주(內周) 대경부와, 상기 슬라이딩 몰드의 소경부를 수용하는 내주 소경부와, 상기 정지 몰드의 대경부를 수용하는 제 2 내주 대경부를 구비하고, 상기 슬라이딩 몰드가, 10㎛ 이하의 슬라이딩 틈새를 가지고 상기 동체 몰드로 슬라이딩 가이드되는 부분의 축방향의 길이를 L로 하고, 상기 동체 몰드의 축방향의 전체 길이를 S로 할 때, L ≥ 0.5S가 성립되는 구성으로 되어 있다.

이와 같이 구성하면, 몰드 파손을 방지하면서, 슬라이딩 몰드의 슬라이딩 틈새를 작게 하는 동시에, 슬라이딩 몰드가 작은 슬라이딩 틈새로 슬라이딩 가이드되는 범위를 길게 할 수 있다. 이로써, 슬라이딩 몰드가 쓰러지는 것을 억제하여, 편심 정밀도가 높은 광학소자를 성형할 수 있다.

또한, 본 발명의 몰드 프레스 성형 몰드는, L = L1이 성립되는 구성으로 해도 된다.

이와 같이 구성하면, 슬라이딩 몰드의 대경부에서의 슬라이딩 틈새(C1)와, 슬라이딩 몰드의 대경부에서의 축방향 길이(L1)의 관계에서, 슬라이딩 몰드의 최대 쓰러짐각을 규정하여, 원하는 편심 정밀도를 충족하는 광학소자를 얻을 수 있다. 즉, C1과 L1에 의해, 성형되는 광학소자의 틸트를 제어할 수 있다.

바람직하게는, 상기 정지 몰드는, 상기 대경부보다 직경이 큰 플랜지부를 구비하며, 상기 동체 몰드의 제 2 내주 대경부에 상기 정지 몰드의 대경부가 수용되었을 때, 상기 정지 몰드의 플랜지부가 상기 동체 몰드에 맞닿음으로써, 상기 정지 몰드와 상기 동체 몰드의 상호 위치가 규정되는 것으로 할 수 있다.

또한, 본 발명의 몰드 프레스 성형 몰드는, 상기 슬라이딩 몰드를 상기 동체 몰드에 대해 소정량 삽입하였을 때, 상기 슬라이딩 몰드의 일부가 상기 동체 몰드의 일부와 동일 평면이 되고, 상기 소정량을 초과하여 상기 슬라이딩 몰드가 동체 몰드내에 더욱 삽입될 수 있는 것으로 할 수가 있다.

이와 같이 함으로써, 동체 몰드내에 슬라이딩 몰드가 삽입되는 양을 일정하게 제어할 수 있으며, 더욱이 그 후의 성형체의 수축에 대해 슬라이딩 몰드가 추종할 수 있기 때문에, 성형체의 수축으로 인한 면 정밀도의 열화를 방지할 수 있다.

또한, 본 발명의 몰드 프레스 성형 몰드는, 상기 슬라이딩 몰드의 대경부와 상기 동체 몰드의 제 1 내주 대경부와의 틈새를 C1로 할 때, L1 ≥ C1/sinθ(단, θ ≤ 3min)가 성립되도록 구성하는 것이 바람직하다.

이와 같이 구성하면, 슬라이딩 몰드의 대경부에서의 슬라이딩 틈새(C1)와, 슬라이딩 몰드의 대경부에서의 축방향 길이(L1)를 선택함으로써, 틸트 3min 이내를 충족하는 광학소자를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명의 몰드 프레스 성형 몰드는, 상기 슬라이딩 몰드의 대경부와 상기 동체 몰드의 제 1 내주 대경부와의 틈새를 C1로 하고, 상기 슬라이딩 몰드의 소경부와 상기 동체 몰드의 내주 소경부와의 틈새를 C2로 할 때, C1〈 C2가 성립되도록 구성하는 것이 바람직하다.

이와 같이 구성하면, 슬라이딩 몰드의 소경부가 동체 몰드와의 접촉으로 인해 파손될 가능성을 보다 효과적으로 저하시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 몰드 프레스 성형 몰드는, 상기 슬라이딩 몰드를 상부 몰드, 상기 정지 몰드를 하부 몰드로 하고, 상기 상부 몰드를 상기 동체 몰드에 대해 소정량 삽입했을 때, 상기 상부 몰드의 상면이 상기 동체 몰드의 상면과 동일 평면이 되는 평면을 구비하도록 구성하는 것이 바람직하다.

이와 같이 구성하면, 프레스 성형시에 상부 몰드의 상면과 동체 몰드의 상면을 동일 평면으로 함으로써, 상부 몰드가 쓰러지는 것을 더욱 억제할 수 있다. 더욱이, 상부 몰드의 삽입량을 일정하게 규제할 수 있기 때문에, 성형체의 두께 정밀도를 높일 수 있다.

또한, 본 발명의 몰드 프레스 성형 몰드는, 상기 동체 몰드의 제 2 내주 대경부의 내부직경이, 상기 동체 몰드의 제 1 내주 대경부의 내부직경보다 작도록 구성하는 것이 바람직하다.

이와 같이 구성하면, 성형 몰드의 조립 및 분해 과정에서, 제 2 내주 대경부에서의 정지 몰드의 슬라이딩이 반복적으로 이루어지게 되어도, 그 슬라이딩시의 슬라이딩 마찰저항을 작게 할 수 있어, 동체 몰드와 정지 몰드간의 흠집이나 마모를 억제할 수 있다.

또한, 본 발명의 몰드 프레스 성형 몰드는, 상기 슬라이딩 몰드의 대경부의 직경을 D1로 하고, 상기 슬라이딩 몰드의 소경부의 직경을 D2로 하며, 상기 정지 몰드의 소경부의 직경을 D3으로 하고, 상기 정지 몰드의 대경부의 직경을 D4로 할 때, D1 ≥ 2·D2, D4≥ 2·D3이 성립하도록 구성하는 것이 바람직하다.

이와 같이 구성하면, 슬라이딩 몰드 및 정지 몰드 자체의 강성이 높아져, 프레스 성형시나 성형 몰드의 조립 및 분해 과정에서 몰드가 파손되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명에서의 광학소자의 제조방법은, 성형소재를 연화시킨 상태에서 프레스 성형하는 광학소자의 제조방법에 있어서, 상기의 어느 것에 기재된 몰드 프레스 성형 몰드를 이용하는 방법으로 되어 있다.

이러한 방법으로 하면, 몰드 파손을 방지하면서 슬라이딩 몰드가 쓰러지는 것을 억제하여, 편심 정밀도나 두께 정밀도가 높은 광학소자를 성형할 수 있다.

더욱이, 본 발명에서의 광학소자의 제조방법은, 성형소재를 성형 몰드내에 공급하고, 성형소재가 가열에 의해 연화된 상태에서 성형 몰드에 의해 프레스 성형하며, 얻어진 성형체를 냉각하는 광학소자의 제조방법에 있어서, 상기 성형체를 성형 몰드내에서 냉각하고, 또한 냉각중에 성형체의 수축에 따라 상기 슬라이딩 몰드가 상기 동체 몰드내에서 이동하는 것으로 할 수 있다.

더욱이, 본 발명에서의 광학소자의 제조방법은, 성형소재가 가열에 의해 연화된 상태에서, 상기 슬라이딩 몰드의 적어도 일부가, 상기 동체 몰드의 적어도 일부와 동일 평면이 되도록, 상기 슬라이딩 몰드를 상기 동체 몰드내에 소정의 압력으로 삽입하는 공정을 포함시킬 수 있다. 이로써, 편심 정밀도나 두께 정밀도에 더하여, 구면이나 비구면의 면 정밀도를 더욱 높게 유지할 수 있다.

더욱이, 본 발명에 의하면, 서로 마주보는 성형면이 형성된 슬라이딩 몰드 및 정지 몰드와, 상기 슬라이딩 몰드 및 상기 정지 몰드를 각각 양단측으로부터 삽입할 수 있도록 하고, 프레스 성형시에 적어도 상기 슬라이딩 몰드를 슬라이딩 가이드하는 동체 몰드를 구비하는 몰드 프레스 성형 몰드를 이용한 광학소자의 제조방법에 있어서, 상기 슬라이딩 몰드가 10㎛ 이하의 슬라이딩 틈새를 가지고 상기 동체 몰드로 슬라이딩 가이드되는 부분의 축방향의 길이를 L로 하고, 상기 슬라이딩 틈새를 C로 하며, 얻고자 하는 광학소자를 가진 2개의 광학기능면의 상호 기울기각의 허용값이 θ일 때,

L ≥ C/sinθ

를 만족하는 L과 C를 선택함으로써, 상기 슬라이딩 몰드 및 동체 몰드의 치수를 결정하는 것을 특징으로 하는 광학소자의 제조방법이 얻어진다.

이와 같이 성형 몰드의 치수를 결정하고 정밀도를 관리함으로써, 렌즈의 편심 정밀도나 렌즈의 광학성능의 품질관리를 간접적으로 실시할 수 있다.

이상과 같이, 본 발명에 따르면, 몰드 파손을 억제하면서, 슬라이딩 몰드의 슬라이딩 틈새를 작게 하는 동시에, 슬라이딩 몰드가 작은 슬라이딩 틈새로 슬라이딩 가이드되는 범위를 길게 할 수 있다. 그 결과, 슬라이딩 몰드가 쓰러지는 것을 억제하여, 편심 정밀도나 두께 정밀도가 높은 광학소자를 성형할 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시형태에 대해 도면을 참조하여 설명한다.

[몰드 프레스 성형 몰드(제 1 실시형태)]

도 1은 본 발명의 제 1 실시형태에 관한 몰드 프레스 성형 몰드의 단면도이며, 도 2는 슬라이딩 가이드 길이, 틈새 및 틸트의 관계를 나타낸 도면이다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 몰드 프레스 성형 몰드(이하, 간단히 ‘성형 몰드’라 함)는, 상부 몰드(10)와, 하부 몰드(20)와, 동체 몰드(30)를 구비하여 구성되어 있다.

상부 몰드(10) 및 하부 몰드(20)는, 상부 몰드(10)와 하부 몰드(20)의 사이 에서 성형소재(40; 예컨대, 유리 예비성형물)를 프레스 성형하기 위하여, 혹은 성형소재(40)를 공급하거나 성형품을 꺼낼 때에 성형 몰드를 분해하기 위하여, 동체 몰드(30)에 대해 상하이동이 가능하게 되어 있다.

또, 본 실시형태의 성형 몰드에서는, 성형소재를 상·하부 몰드 사이에서 가압하여 성형하는 프레스 성형시에, 상부 몰드(10)는 슬라이딩하고, 하부 몰드(20)는 정지되어 있어, 상부 몰드(10)를 슬라이딩 몰드, 하부 몰드(20)를 정지 몰드로 한다.

상부 몰드(10)는 직경이 가장 큰 대경부(11)와, 대경부(11)의 하단으로부터 하방으로 돌출되는 소경부(12)를 구비하고 있다. 상부 몰드(10)의 성형면(13)은 소경부(12)의 선단에 형성되어 있으며, 성형면 중심(비구면인 경우, 비구면 중심)과, 대경부(11) 및 소경부(12)의 외주면의 축심은 일치되어 있다. 여기서, 대경부(11)의 직경은 D1, 소경부(12)의 직경은 D2이다.

상부 몰드(10)의 형상에 대응하여 동체 몰드(30)의 상부에는, 상부 몰드(10)의 대경부(11)를 수용하여, 프레스 성형시에 슬라이딩 가이드하는 제 1 내주 대경부(31)와, 상부 몰드(10)의 소경부(12)를 수용하는 내주 소경부(32)가 형성되어 있다. 여기서, 동체 몰드(30)의 내주면의 축심은 모두 일치하도록 가공된다. 또, 제 1 내주 대경부(31)의 내부직경은 D1, 내주 소경부(32)의 내부직경은 D2이다(특별히 기재하지 않는 한, 직경값은 슬라이딩 틈새만큼을 포함하지 않고 표기한다).

여기서, 상부 몰드(10)의 대경부(11)의 축방향의 길이를 L1, 소경부(12)의 축방향의 길이를 L2로 할 때, L1 〉L2이다. 이와 같이 하면, 동체 몰드(30)의 상 단 개구로부터 상부 몰드(10)를 삽입했을 때, 우선 상부 몰드(10)의 대경부(11)가 동체 몰드(30)에 접촉하고, 동체 몰드(30)의 제 1 내주 대경부(31)에 의해 슬라이딩 가이드된 후에, 직경이 작은 상부 몰드(10)의 소경부(12)가 동체 몰드(30)의 내주 소경부(32)에(접촉하는 치수인 경우에는) 접촉할 수 있다. 이러한 조건이 확보됨에 따라, 상부 몰드(10)의 소경부(12)가 동체 몰드(30)내에 갑자기 접촉하여 손상시키는 것을 억제할 수 있다. 이것은, 상부 몰드(10)의 소경부(12)의 직경이 작을 경우(예컨대, 얻고자 하는 렌즈가 5mm 이하일 경우 등)에 특히 효과적이다.

이 때, L1/(L1+L2) ≥ 0.6, 나아가서는 L1/(L1+L2)≥ 0.7인 것이 보다 바람직하다.

또한, 소경부(12) 및 그 선단의 성형면(13)의 파손을 보다 확실히 방지하기 위해서는, D2/D1 ≥ 0.25인 것이 바람직하다. 단, 직경이 작은 렌즈를 성형할 때, 대경부(11)의 직경(D1)을 소경부(12)의 직경(D2)과 동일한 정도의 직경으로 하면, 상부 몰드(10)의 강성이나 강도가 약해져, 프레스 성형시나 성형 몰드의 조립 및 분해 과정에서, 흠집 등에 기인하여 몰드가 파손될 우려가 있기 때문에, 상부 몰드(10)의 강성이나 강도를 높이기 위해, 대경부(11)의 직경(D1)은, 소경부(12)의 직경(D2)의 2배 이상(D1 ≥ 2· D2)으로 하는 것이 바람직하다.

프레스 성형시에 상부 몰드(10)를 동체 몰드(30)의 상단 개구부로부터 삽입하면, 상부 몰드(10)의 대경부(11)가 동체 몰드(30)의 제 1 내주 대경부(31)에 의해 슬라이딩 가이드된다. 상부 몰드(10)의 대경부(11)와 동체 몰드(30)의 제 1 내주 대경부(31)의 사이에는, 10㎛ 이하, 바람직하게는 5㎛ 이하의 틈새(C1)가 확보 되어 있으며, 상기 틈새(C1)를 슬라이딩 가능한 범위에서 매우 작게 함으로써, 동체 몰드(30)내에서의 상부 몰드(10)의 시프트나, 동체 몰드(30)내에서의 상부 몰드(10)의 쓰러짐(틸트)을 제한할 수 있다.

또한, 상부 몰드(10)에서 대경부(11)의 프레스 축방향의 길이(L1)는, 성형 몰드의 치수로부터 허용되는 범위에서 크게 하는 것이 유리하다.

여기서, 상부 몰드(10)가 10㎛ 이내의 틈새를 가지고 동체 몰드(30)로 슬라이딩 가이드되는 부분의 축방향의 길이를 「슬라이딩 가이드 길이(L)」로 하면, L = L1인 경우, C1과 L1의 관계에서 상부 몰드(10)의 최대 쓰러짐각이 결정되게 되기 때문이다(도 2 참조).

한편, 동체 몰드(30)의 축방향의 길이를 S로 할 때, 상기 길이(S)는 동체 몰드(30)의 형상에 따라 상부 몰드(10)를 슬라이딩 가이드할 수 있는 이론적인 최대값이 되는데, 본 발명에서는 동체 몰드(30)의 축방향 길이(S)의 적어도 1/2 이상을, 상부 몰드(10; 슬라이딩 몰드)의 슬라이딩 가이드에 적용한다. 즉,

L ≥ 0.5S (1)

를 충족한다. L = L1이면, L1 ≥ 0.5S이다. 또한, L1 ≥ 0.6S인 것이 보다 바람직하다.

더욱이, 커다란 틸트 억제효과를 얻기 위해서는, S의 60% 이상을 슬라이딩 가이드 길이(L)로서 이용한다. 즉,

L ≥ 0.6S (2)

로 하는 것이 바람직하며, 이로써 슬라이딩 몰드가 쓰러지는 것을 더욱 억제 하여, 얻어지는 광학소자의 편심 정밀도를 향상시킬 수 있다.

나아가서는, 성형 몰드 전체의 높이(H)에 대해, L≥ 0.5H로 하는 것이 바람직하다. 즉, 성형 몰드의 설계에 있어서는 높이 성분의 절반 이상을 편심성능에 기여하는 L에 대하여 충당하는 것이 바람직하다.

또한, 상술한 바와 같이, 성형되는 렌즈에서 소형화와 고성능화의 양립을 실현하기 위해, 허용되는 틸트의 상한이 θ일 때, L1의 길이는 하기의 조건식을 충족하는 것이 바람직하다.

L1 ≥ C1/sinθ (3)

여기서, θ ≤ 3min인 것이 바람직하다. 즉, 도 2에서 허용되는 상부 몰드(10)의 쓰러짐각의 상한이 θ일 때, sinθ = C/L이므로, L ≥ C/sinθ를 만족하는 슬라이딩 가이드 길이(L)를 선택하면 된다.

다시 말해, 상기 슬라이딩 몰드가 10㎛ 이하의 슬라이딩 틈새를 가지고 상기 동체 몰드로 슬라이딩 가이드되는 부분의 축방향의 길이를 L로 하고, 상기 슬라이딩 틈새를 C로 하며, 얻고자 하는 광학소자가 갖는 2개의 광학기능면의 상호 기울기각의 허용값이 θ일 때,

L ≥ C/sinθ

을 만족하는 L과 C를 선택하면, 편심 정밀도가 일정 이상인 렌즈를 제조할 수 있게 되기 때문에, 이것을 렌즈의 광학성능의 품질관리에 대한 지표로서 적용할 수 있다.

특히, 비구면을 갖는 렌즈에서는, 렌즈가 갖는 2개의 렌즈면의 상호 기울기 가 렌즈의 광학성능에 미치는 영향이 크고, 더욱이 조합시켜 사용하는 렌즈에서는 각각의 렌즈의 측정이 용이하지 않기 때문에, 상기 렌즈의 제조에 이용되는 성형몰드의 정밀도나 치수에 의해 렌즈의 품질을 관리하는 것이 유리하다. 이 경우, 상기 성형 몰드의 L, C의 값은 렌즈의 편심 정밀도의 관리지표, 평가지표가 될 수 있다.

상부 몰드(10)의 소경부(12)는, 동체 몰드(30)의 내주 소경부(32)에 수용되고, 그 틈새(C2)는 10㎛ 이상, 예컨대 10~50㎛의 범위로 할 수 있다. 즉, C1 ≤ C2로 할 수 있다. 이와 같이 하면, 상부 몰드(10)의 소경부(12)가 동체 몰드(30)와의 접촉으로 파손될 가능성을 보다 효과적으로 억제할 수 있다.

한편, 틈새(C2)도 틈새(C1)와 마찬가지로 10㎛ 이하로 할 수도 있다. 이 경우, 동체 몰드(30)내에서의 상부 몰드(10)의 쓰러짐(틸트)을 규제하는 슬라이딩 가이드 길이(L)는, (L1 + L2)가 되어, L1만으로 상부 몰드(10)의 틸트를 규제하는 경우에 비해, 슬라이딩 가이드 길이를 길게 하여 틸트를 보다 작게 할 수 있다. 이 경우에서도 (L1 + L2)는 성형 몰드의 치수로부터 허용되는 범위내에서 크게 하는 것이 바람직하다. 즉, L = L1 + L2로 하여, 상기 (1)식 또는 (2)식을 적용할 수 있다. 단, 이 경우에는 상부 몰드(10)의 대경부(11), 소경부(12), 동체 몰드(30)의 제 1 내주 대경부(31), 내주 소경부(32) 등의 동축도(同軸度)를 높게 할 필요가 있다.

한편, 하부 몰드(20)는 동체 몰드(30)의 내주면과 접촉 또는 슬라이딩하는 부위 중 가장 직경이 큰 부위인 대경부(21)와, 상기 대경부(21) 보다 직경이 작고, 선단에 성형면(24)이 형성된 소경부(23)를 가지고 있다. 바람직하게는, 대경부(21)보다 직경이 큰 플랜지부(22)를 구비하고 있으며, 플랜지부(22)의 상면은 동체 몰드(30)의 하면과 맞닿고, 대경부(21)는 동체 몰드(30)에 수용된다. 도 1의 구성에서는, 대경부(21)의 상단으로부터 소경부(23)가 돌출되어 있으며, 그 선단에 성형면(24)이 형성되어 있다. 하부 몰드(20)는 성형면 중심(비구면인 경우, 비구면 중심)과 대경부(21)의 축심이 일치하도록 가공되어 있으며, 또한 플랜지부(22)의 상면은 성형면(24)의 중심축과 수직이면서 평활하게 평면가공되어 있다.

하부 몰드(20)의 형상에 대응하여, 동체 몰드(30)의 하부에는 하부 몰드(20)의 대경부(21)를 수용하는 제 2 내주 대경부(33)가 형성되어 있다. 하부 몰드(20)의 대경부(21)가 동체 몰드(30)에 수용되었을 때, 플랜지부(22)의 상면이 동체 몰드(30)의 하면과 맞닿는다. 동체 몰드(30)의 하면은 동체 몰드(30)의 축심과 수직이면서 평활하게 평면가공되어 있다.

동체 몰드(30)의 제 2 내주 대경부(33)는, 하부 몰드(20)의 대경부(21)와 좁은 틈새(C4; 10㎛ 이하, 바람직하게는 5㎛ 이하)로 끼움결합되는 것이 바람직하다. 따라서, 동체 몰드(30)의 하측 개구로부터 하부 몰드(20)를 삽입하고, 양자의 상기 평활면을 밀착시킴에 따라, 동체 몰드(30)와 하부 몰드(20)의 상호 위치가 고정밀도로 규정된다. 그리고, 프레스 성형시에는 하부 몰드(20)가 이러한 상태로 정지되어 있기 때문에, 동체 몰드(30)와 하부 몰드(20) 사이의 틸트는 실질적으로 제로가 된다.

하부 몰드(20)의 대경부(21)의 직경(D4)은, 상부 몰드(10)의 대경부(11)의 직경(D1)과 동일해도 되지만, 하부 몰드(20)의 대경부(21)의 직경(D4)은, 상부 몰드(10)의 대경부(11)의 직경(D1)보다 작게 하는 것이 바람직하다. 하부 몰드(20)의 대경부(21)의 직경(D4)을 상부 몰드(10)의 대경부(11)의 직경(D1)보다 작게 함으로써, 프레스 중에 동체 몰드(30)의 하면과 하부 몰드(20)의 플랜지부(22)의 상면이 가압접촉되는 영역이 커지기 때문에, 하부 몰드(20)가 쓰러지는 것을 보다 효과적으로 억제할 수 있다.

또, 본 실시예에서는 동체 몰드의 하면이 하부 몰드의 플랜지 상면에 맞닿음으로써, 양자가 일체가 되어 상호 위치가 획정되기 때문에 양자 사이의 틸트를 방지할 수 있다. 또, 이러한 맞닿음 관계 이외라도 정지 몰드와 동체 몰드가 일체로 유지됨으로써 틸트를 방지할 수 있는 구조라면 본 발명에 적용할 수 있다. 예컨대, 하부 몰드(20)의 대경부(21)의 하면과, 동체 몰드(30)의 하면을 양호한 정밀도로 평면 가공하고, 마찬가지로 가공한 재치대(載置臺) 위에 고정해도 된다.

여기서, 예컨대 후술하는 바와 같은 연속적으로 프레스 성형을 실시하여 광학소자를 제조하는 과정(도 4 참조)에서는, 상부 몰드(10)가 삽입되어 끼워진 동체 몰드(30)를 향해, 성형소재(40)가 성형면(24)에 배치된 하부 몰드(20)를 삽입하여 성형 몰드를 조립하고, 프레스 성형후의 몰드 분해 및 렌즈 추출은, 상부 몰드(10)가 동체 몰드(30)에 삽입되어 끼워진 상태에서 하부 몰드(20)를 꺼냄으로써 수행할 수 있다. 이 경우, 성형 몰드의 조립, 분해과정에서 하부 몰드(20)의 슬라이딩이 반복적으로 이루어지게 되어, 프레스 성형시의 상부 몰드(10)와 동체 몰드(30) 사이의 슬라이딩량보다도, 하부 몰드(20)와 동체 몰드(30) 사이의 슬라이딩량이 커진 다. 이 때문에, 동체 몰드(30)와 하부 몰드(20) 사이에 생기는 슬라이딩 마찰저항을 작게 하여, 동체 몰드(30)와 하부 몰드(20) 사이에서의 흠집이나 마모를 억제하는 것이 안정적인 생산에 있어서 중요하게 된다.

동체 몰드(30)와 하부 몰드(20)의 사이에 생기는 슬라이딩 마찰 저항은, 슬라이딩 직경이 작고 슬라이딩 길이가 짧을수록 작게 할 수 있어, 슬라이딩시의 상호간 흠집이나 마모를 억제할 수 있는데, 이를 위해서는 동체 몰드(30)의 제 2 내주 대경부(33)의 내부직경이, 제 1 내주 대경부(31)의 내부직경보다 작게 되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 이와 같이 하면, 하부 몰드(20)의 대경부(21)의 직경(D4)을, 상부 몰드(10)의 대경부(11)의 직경(D1)보다 작게 할 수 있어, 상술한 하부 몰드(20)의 쓰러짐을 억제하는데도 효과적이다.

동체 몰드(30)의 내주 소경부(32)는, 상부에 상부 몰드(10)의 소경부(12)가 수용되고, 하부에 하부 몰드(20)의 소경부(23)가 수용되는 구조로 되어 있다. 내주 소경부(32)에서는, 하부 몰드(20)의 성형면(24)을 포위하는 부분, 즉 렌즈의 측면을 형성하는 부분과의 틈새를 C3으로 하면, C3 ≥ C1, C3 ≥ C2로 할 수 있다. 이와 같이 하면, 하부 몰드(20)를 동체 몰드(30)에 조립할 때에, 성형면(24)의 둘레엣지의 접촉으로 인한 깨짐이나 흠집을 방지할 수 있다.

또, 하부 몰드(20)의 대경부(21)의 높이(L4)는, 동체 몰드(30)와의 수직 정밀도를 얻기 위해 필요한 높이이며, 하부 몰드(20)에서의 소경부(23)의 축방향의 길이를 L3으로 하면, L3 〈 L4가 바람직하다.

또한, 상부 몰드와 하부 몰드의 대경부의 높이 성분에 대한 배분을 고려했을 때, 슬라이딩 몰드인 상부 몰드를 정지 몰드인 하부 몰드보다 높게 하는 것이 바람직하며, L4〈 L1로 하는 것이 바람직하다. 나아가서는 L4〈 0.5L1인 것이 바람직하다.

또한, 하부 몰드(20)의 높이를 L5로 했을 때, L5는 대경부(21)의 높이(L4)와 소경부(23)의 높이(L3)와 플랜지부(22)의 높이의 총합이 되는데, 상기 L5는 플랜지부(22)의 직경(D5)보다 작은 것이 바람직하다. 이렇게 함으로써, 하부 몰드(20)의 중심을 비교적 낮은 위치로 할 수 있기 때문에, 하부 몰드(20)를 동체 몰드(30)에 삽입할 때 미세하게 기우는 것에 대한 하부 몰드(20)의 자세복원력을 크게 할 수 있어, 하부 몰드(20)와 동체 몰드(30)의 걸림이나 흠집을방지할 수 있다.

동체 몰드(30)의 내주 소경부(32)에서, 하부 몰드(20)의 소경부(23)가 수용되는 하부측의 직경(D3)은, 얻고자 하는 광학소자의 치수에 기초하여 결정된다. 본 발명의 성형 몰드에 따르면, 하부 몰드(20)의 소경부(23)가 수용되는 하부측의 내주 소경부(32)에서 광학소자의 측면을 성형함으로써, 성형후에 심취(芯取) 가공 등에 의해 둘레엣지부를 잘라내는 작업을 하지 않도록 할 수 있다. 이와 같이 하면, 프레스 성형만으로 최종 형상을 얻을 수 있기 때문에, 심취 가공이 곤란한 직경이 작은 렌즈에 매우 유용하며, 생산성을 비약적으로 향상시킬 수 있다.

또, 하부 몰드(20)의 대경부(21)의 직경(D4)은, 소경부(23)의 직경(D3)의 2배 이상으로 하는 것이 바람직하다. 이와 같이 하면, 하부 몰드(20)의 강성이나 강도가 높아져, 프레스 성형시나 성형 몰드의 조립 및 분해 과정에서 흠집 등에 기인하여 하부 몰드(20)가 파손되는 것을 미연에 방지할 수 있다.

동체 몰드(30)에서의 제 1 내주 대경부(31)의 높이(프레스 축방향의 길이(L0))는, 상부 몰드(10)의 대경부(11)의 높이(L1)에 비해 큰 것이 바람직하다. 즉, 동체 몰드(30)의 상면과 상부 몰드(10)의 상면을 동일 평면으로 했을 때, 상부 몰드(10)의 대경부(11)의 하단과, 동체 몰드(30)의 제 1 내주 대경부(31)의 하단과의 사이에는 축방향으로 틈새가 형성된다. 상기 틈새의 축방향의 길이를 G로 한다(L0 = L1 + G). G의 크기는, 성형후의 성형체(광학소자)의 냉각공정에서 높이 방향(상부 몰드(10)의 슬라이딩 방향)의 수축량을 초과하는 크기로 한다.

즉, 본 실시예의 성형 몰드는 성형체가 냉각공정에서 수축될 때에, 그에 따라서 상부 몰드가 동체 몰드에 의해 슬라이딩 가이드되면서 하강할 수 있도록 설계된다. 상부 몰드의 추종(追從)이동은, 성형체와의 밀착력 및 자중(自重)에 의한 것일 수 있다. 이로써, 성형체의 면형상 정밀도를 높게 유지할 수 있다. 또, 이와 같은 추종이동을 가능하게 하기 위하여 본 발명의 슬라이딩 몰드는, 성형체를 꺼내기 전까지의 과정에서 동체 몰드에 맞닿는 부위를 갖지 않는 것이 바람직하다.

또, G는 L1에 대해 충분히 작은 길이(예컨대, 1/10 이하)로 할 수 있다.

상부 몰드(10)의 상면에서는, 상부 몰드(10)를 동체 몰드(30)내에 수용했을 때, 적어도 동체 몰드(30)의 상면과 인접하는 외주엣지부분이 평활하게 평면가공되어 있다. 또한, 동체 몰드(30)의 상면도 마찬가지로, 적어도 상부 몰드(10)의 상면과 인접하는 부분이 평활하게 평면가공되어 있다. 따라서, 상부 몰드(10)를 상부 개구로부터 동체 몰드(30)에 삽입하여, 소정량 밀어넣은 상태에서 상부 몰드(10)의 상면(외부엣지부)과 동체 몰드(30)의 상면이 동일 평면을 형성한다.

프레스 성형시에 상부 몰드(10)의 상면과 동체 몰드(30)의 상면을 동일 평면상으로 함으로써, 상부 몰드(10)의 틸트를 억제할 수 있다. 이와 같이 하기 위해, 프레스하중 인가수단(50)의 하면(상부 몰드(10) 및 동체 몰드(30)의 맞닿음면)은, 정밀도가 높은 수평면으로 한다. 혹은, 프레스하중 인가수단(50)과 상부 몰드(10; 동체 몰드(30))의 사이에, 평활한 하면을 가진 부재를 위치시킨다.

또한, 가압에 의해 눌려서 잘릴 때까지 상부 몰드를 동체 몰드내에 삽입했을 때(상부 몰드와 하부 몰드의 접근이 정지하고, 성형체가 소정 두께가 되었을 때), 상부 몰드 상면과 동체 몰드 상면이 동일 평면이 됨으로써, 성형체의 두께 정밀도를 양호한 재현성으로 제어할 수 있다. 더욱이, 가압후의 냉각단계에서 성형체의 체적수축이 일어났을 때에는, 상부 몰드는 그에 따라 동체 몰드의 내부를 하강하여 성형체와의 밀착을 유지할 수 있다.

또, 동체 몰드(30)에는 상기 틈새(G) 부근 및 상·하 성형면(13, 24) 부근에 동체 몰드(30)를 두께 방향으로 관통하는 통기구멍(34)이 형성되어 있다.

[몰드 프레스 성형 몰드(제 2 실시형태)]

다음으로, 본 발명의 제 2 실시형태에 관한 몰드 프레스 성형 몰드에 대해, 도 3을 참조하여 설명한다. 단, 제 1 실시형태와 공통되는 구성에 대해서는, 제 1 실시형태와 동일한 부호를 부여하여 제 1 실시형태의 설명을 원용하기로 한다.

도 3은, 본 발명의 제 2 실시형태에 관한 몰드 프레스 성형 몰드의 단면도이다.

상기 도면에 나타낸 성형 몰드의 상부 몰드(10)는, 대경부(11)와 소경부(12) 의 사이에, 대경부(11)보다 직경이 작고, 소경부(12)보다 직경이 큰 중간직경부(14)를 가지며, 또한 동체 몰드(30)는 제 1 내주 대경부(31)와 내주 소경부(32)의 사이에, 중간직경부(14)를 수용할 수 있는 내주 중간직경부(35)를 갖는 다는 점이 제 1 실시형태의 성형 몰드와 다르다. 여기서, 중간직경부(14)와 내주 중간직경부(35) 사이의 틈새를 C11, 중간직경부(14)의 축방향의 길이를 L11, 중간직경부(14)의 직경을 D11로 한다. 또한, 틈새(G)도 G1과 G2의 2곳에 형성된다.

상기의 성형 몰드에서 틈새(C11)를 10㎛ 이하로 할 경우에는, 슬라이딩 가이드 길이(L)를 (L1 + L11), 또는 (L1 + L11 + L2)로 하여, 상기 (1)식이나 (2)식을 적용할 수 있다. 이와 같이 하면, 허용되는 범위에서 슬라이딩 길이(L)를 크게 확보하여 상부 몰드(10)가 쓰러지는 것을 억제할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 상기 실시형태에 관한 성형 몰드는, 상부 몰드(10; 슬라이딩 몰드)와, 하부 몰드(20; 정지 몰드)와, 동체 몰드(30)의 형상에 의해 몰드에 파손이 생기지 않으며, 더욱이 두께 정밀도, 면 정밀도가 높게 유지된 성형을 가능하게 하는 것이다. 특히, 직경이 작은 광학소자의 성형에 이용되는, 성형면이 작은 성형 몰드라 하더라도, 편심 정밀도에 영향을 미치는 슬라이딩 부분의 치수를 필요 정밀도에 따라 선택함으로써, 내구성과 정밀도를 모두 얻는 것이다.

즉, 상기 실시형태에서는 하부 몰드(20; 정지 몰드)와 동체 몰드(30)와의 틸트를 실질적으로 발생시키지 않는 구성으로 되어 있기 때문에, 성형시에 발생할 수 있는 틸트는, 상부 몰드(10; 슬라이딩 몰드)측에만 기인하는데, 상부 몰드(10)는 동체 몰드(30)와의 사이에서 슬라이딩이 필요하게 되어, 동체 몰드(30)와의 사이의 틸트를 완전히 없애는 것은 불가능하지만, 상기 실시형태는 그 슬라이딩 가이드 길이를, 허용되는 성형 몰드 치수의 범위에서 가장 유리하게 선택하여, 성형하는 광학소자의 필요성능을 확보하는 것이다.

[광학소자의 제조방법]

다음으로, 도 1의 성형 몰드를 이용한 광학소자의 제조방법에 대해 도 4를 참조하여 설명한다.

도 4는 본 발명의 실시형태에 관한 광학소자의 제조방법을 나타내는 설명도이다.

우선, 하부 몰드(20)를 동체 몰드(30)에서 꺼낸 상태에서, 하부 몰드(20)의 성형면(24) 위에 성형소재(40; 유리 예비성형물 등)를 공급한다(도 4의 (a)). 이것은 도시하지 않은 흡착패드가 부착된 자동공급장치에 의해 수행할 수 있다. 성형소재는 실온에서 공급해도 되고, 또한 소정 온도로 가열하고 나서 공급해도 된다.

하부 몰드(20)를 동체 몰드(30)의 하측으로부터 삽입하여(도 4의 (b)), 하부 몰드(20)의 플랜지부(22)의 상면을 동체 몰드(30)의 하면에 맞닿게 한다. 이러한 상태에서 성형 몰드 전체는, 수평한 재치대 위에 놓여 있다. 하부 몰드(20)를 동체 몰드(30)의 하측으로부터 삽입하면, 성형소재(40)의 두께에 의해, 상부 몰드(10)의 상면이 동체 몰드(30)의 상면으로부터 상방으로 돌출된 상태가 된다(도 4의 (c)).

성형소재(40)가 수용된 성형 몰드를 가열수단에 의해 가열하여 프레스 성형 에 적합한 온도영역으로 한다. 이것은 예컨대 유리소재가 점도 106~109dPa·s에 상당하는 온도이다. 이러한 상태에서 성형 몰드를 수평한 재치대에 올려놓은 채로 프레스하중 인가수단(50)의 하측에 배치시킨다. 즉, 상부 몰드(10) 위에서 프레스하중 인가수단(50)을 맞닿게 하여, 에어실린더 등의 가압에 의해 하중을 인가한다. 성형소재(40)가 충분히 연화되어 있기 때문에, 상부 몰드(10)가 밀려내려가고 프레스하중 인가수단(50)의 하면이 동체 몰드(30)의 상면에 맞닿았을 때, 상부 몰드(10)의 하강은 정지된다. 상부 몰드(10)의 슬라이딩 가이드 길이(L)는, 필요한 편심 정밀도가 확보되도록 설정된다. 즉, 동체 몰드(30)의 축방향 길이(S)의 절반을 넘는 길이로 한다. 여기서, 일단 프레스 성형 온도에서의 성형소재의 두께가 재현성 좋게 결정된다. 이때, 상부몰드(10)의 상면과 동체 몰드(30)의 상면이 동일 평면을 형성하기 때문에, 상부 몰드(10)가 동체 몰드(30)로 쓰러지는 것(틸트)이 억제된다(도 4의 (d)).

더욱이, 하중인가에 의해 동체 몰드(30)가 하부 몰드(20)의 플랜지부(22)에 압착되어, 하부 몰드(20)와 동체 몰드(30)의 상호 위치관계가 정확히 유지된다. 결과적으로는, 하중인가에 의한 몰드간의 압착에 의해, 하부 몰드(20)와 동체 몰드(30)의 상호 위치나, 동체 몰드(30)와 상부 몰드(10)의 상호 위치가 결정되어, 성형면(13, 24)간의 틸트가 억제된다. 또, 이 경우에는 하부 몰드(20)가 수평한 재치대에 대해서도 압착되어 있는 것을 전제로 한다.

그 후, 성형체(40)를 수용한 상태에서 성형 몰드를 냉각시킨다(도 4의 (e)). 냉각하는 과정에서는 성형 몰드내의 성형체(40)도 냉각되어 체적이 수축되는데, 성 형체(40)와 상·하부 몰드(10, 20)의 성형면(13, 24)과의 밀착이 해제되면 면 정밀도가 악화되기 때문에, 성형체(40)와 상·하의 성형면(13, 24)과의 밀착을 유지한 상태에서 냉각시킨다. 즉, 성형체(40)의 수축에 따라, 상부 몰드(10)가 그에 따라서 하강한다. 이로써, 냉각 도중에 유리 전이점 이상의 온도하에서 성형체(40)가 수축됨에 따른 면 정밀도의 열화를 방지할 수 있다.

이와 같이 하강할 수 있도록 하기 위해, 동체 몰드(30)와 상부 몰드(10)의 상면을 동일 평면으로 했을 때, 상부 몰드(10)의 대경부(11)와, 동체 몰드(30)의 제 1 내주 대경부(31)의 사이에는, 틈새(G)가 생기도록 치수가 설정되어 있다. 동체 몰드(30)의 틈새(G) 부근에는 통기구멍(34)이 형성되어(도 1 참조), 상부 몰드(10)의 하강과 함께 체적이 작아지는 틈새(G)의 분위기 가스를 유출시킬 수 있도록 되어 있다.

소정 온도, 예컨대 전이점 부근 또는 그 이하의 온도까지 온도를 낮춘 후에 하부 몰드(20)를 동체 몰드(30)로부터 제거하여(도 4의 (f)), 하부 몰드(20)의 성형면(24)위에서 성형체(40; 유리렌즈 등)를 추출한다(도 4의 (g)).

본 발명은, 유리렌즈 등의 광학소자를 성형하는 몰드 프레스 성형 몰드 및 광학소자의 제조방법에 적용된다. 특히, 편심 정밀도가 매우 높고, 광픽업, 소형 촬상기기 등에 이용되는 정밀 광학소자의 성형에 유용하다.

본 발명에 따르면, 유리렌즈 등의 광학소자, 특히 편심 정밀도가 매우 높고, 광픽업, 소형촬상기기 등에 이용되는 정밀광학소자를 성형하기 위한 몰드 프레스 성형 몰드 및 광학소자의 제조방법을 제공한다는 효과를 가진다.

Claims (17)

1. 서로 마주보는 성형면이 형성된 슬라이딩 몰드 및 정지 몰드와, 상기 슬라이딩 몰드 및 상기 정지 몰드를 각각 양단측으로부터 삽입할 수 있도록 하고, 프레스 성형시에 적어도 상기 슬라이딩 몰드를 슬라이딩 가이드하는 동체 몰드를 구비하는 몰드 프레스 성형 몰드에 있어서,

   상기 슬라이딩 몰드는, 대경부와, 상기 대경부보다 직경이 작고, 선단에 상기 성형면이 형성된 소경부를 구비하며,

   상기 슬라이딩 몰드에서의 대경부의 축방향의 길이를 L1로 하고, 상기 슬라이딩 몰드에서의 소경부의 축방향의 길이를 L2로 할 때,

   L1 〉 L2

   가 성립되고,

   상기 정지 몰드는, 대경부와, 상기 대경부보다 직경이 작고, 선단에 상기 성형면이 형성된 소경부를 구비하며,

   상기 동체 몰드는, 상기 슬라이딩 몰드의 대경부를 수용하여 슬라이딩 가이드하는 제 1 내주 대경부와, 상기 슬라이딩 몰드의 소경부를 수용하는 내주 소경부와, 상기 정지 몰드의 대경부를 수용하는 제 2 내주 대경부를 구비하고,

   상기 슬라이딩 몰드가 10㎛ 이하의 슬라이딩 틈새를 가지고 상기 동체 몰드로 슬라이딩 가이드되는 부분의 축방향의 길이를 L로 하고, 상기 동체 몰드의 축방향의 전체 길이를 S로 할 때,

   L ≥ 0.5S

   가 성립되는 것을 특징으로 하는 몰드 프레스 성형 몰드.
2. 제 1항에 있어서,

   L = L1

   이 성립하는 것을 특징으로 하는 몰드 프레스 성형 몰드.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 정지 몰드는, 상기 대경부보다 직경이 큰 플랜지부를 구비하며, 상기 동체 몰드의 제 2 내주 대경부에 상기 정지 몰드의 대경부가 수용되었을 때, 상기 정지 몰드의 플랜지부가 상기 동체 몰드에 맞닿음으로써, 상기 정지 몰드와 상기 동체 몰드의 상호 위치가 규정되는 것을 특징으로 하는 몰드 프레스 성형 몰드.
4. 제 2항에 있어서,

   상기 슬라이딩 몰드를 상기 동체 몰드에 대해 소정량 삽입했을 때, 상기 슬라이딩 몰드의 일부가 상기 동체 몰드의 일부와 동일 평면이 되고, 상기 소정량을 초과하여 상기 슬라이딩 몰드를 동체 몰드내에 더욱 삽입할 수 있는 것을 특징으로 하는 몰드 프레스 성형 몰드.
5. 제 3항에 있어서,

   상기 슬라이딩 몰드를 상기 동체 몰드에 대해 소정량 삽입했을 때, 상기 슬라이딩 몰드의 일부가 상기 동체 몰드의 일부와 동일 평면이 되고, 상기 소정량을 초과하여 상기 슬라이딩 몰드를 동체 몰드내에 더욱 삽입할 수 있는 것을 특징으로 하는 몰드 프레스 성형 몰드.
6. 제 2항에 있어서,

   상기 슬라이딩 몰드의 대경부와 상기 동체 몰드의 제 1 내주 대경부와의 틈새를 C1로 할 때,

   L1 ≥ C1/sinθ (단, θ ≤ 3min)

   가 성립하는 것을 특징으로 하는 몰드 프레스 성형 몰드.
7. 제 3항에 있어서,

   상기 슬라이딩 몰드의 대경부와 상기 동체 몰드의 제 1 내주 대경부와의 틈새를 C1로 할 때,

   L1 ≥ C1/sinθ (단, θ ≤ 3min)

   가 성립하는 것을 특징으로 하는 몰드 프레스 성형 몰드.
8. 제 4항에 있어서,

   상기 슬라이딩 몰드의 대경부와 상기 동체 몰드의 제 1 내주 대경부와의 틈새를 C1로 할 때,

   L1 ≥ C1/sinθ (단, θ ≤ 3min)

   가 성립하는 것을 특징으로 하는 몰드 프레스 성형 몰드.
9. 제 5항에 있어서,

   상기 슬라이딩 몰드의 대경부와 상기 동체 몰드의 제 1 내주 대경부와의 틈새를 C1로 할 때,

   L1 ≥ C1/sinθ (단, θ ≤ 3min)

   가 성립하는 것을 특징으로 하는 몰드 프레스 성형 몰드.
10. 제 1항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 슬라이딩 몰드의 대경부와 상기 동체 몰드의 제 1 내주 대경부와의 틈새를 C1로 하고, 상기 슬라이딩 몰드의 소경부와 상기 동체 몰드의 내주 소경부와의 틈새를 C2로 할 때,

    C1〈 C2

    가 성립하는 것을 특징으로 하는 몰드 프레스 성형 몰드.
11. 제 1항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 슬라이딩 몰드를 상부 몰드, 상기 정지몰드를 하부 몰드로 하고, 상기 상부 몰드를 상기 동체 몰드에 대해 소정량 삽입했을 때, 상기 상부 몰드의 상면이, 상기 동체 몰드의 상면과 동일 평면이 되는 평면을 구비하는 것을 특징으로 하 는 몰드 프레스 성형 몰드.
12. 제 1항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 동체 몰드의 제 2 내주 대경부의 내부직경이, 상기 동체 몰드의 제 1 내주 대경부의 내부직경보다 작은 것을 특징으로 하는 몰드 프레스 성형 몰드.
13. 제 1항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 슬라이딩 몰드의 대경부의 직경을 D1로 하고, 상기 슬라이딩 몰드의 소경부의 직경을 D2로 하며, 상기 정지 몰드의 소경부의 직경을 D3으로 하고, 상기 정지 몰드의 대경부의 직경을 D4로 할 때,

    D1 ≥ 2·D2

    D4 ≥ 2·D3

    이 성립하는 것을 특징으로 하는 몰드 프레스 성형 몰드.
14. 성형소재를 연화시킨 상태에서 프레스 성형하는 광학소자의 제조방법에 있어서, 제 1항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 기재된 몰드 프레스 성형 몰드를 이용하는 것을 특징으로 하는 광학소자의 제조방법.
15. 제 14항에 있어서,

    성형소재를 성형 몰드내에 공급하고,

    성형소재가 가열에 의해 연화된 상태에서 성형 몰드에 의해 프레스 성형하며,

    얻어진 성형체를 냉각하는 광학소자의 제조방법에 있어서,

    상기 성형체를 성형 몰드내에서 냉각하고, 또한 냉각중에 성형체의 수축에 따라, 상기 슬라이딩 몰드가 상기 동체 몰드내에서 이동하는 것을 특징으로 하는 광학소자의 제조방법.
16. 제 15항에 있어서,

    성형소재가 가열에 의해 연화된 상태에서, 상기 슬라이딩 몰드의 적어도 일부가, 상기 동체 몰드의 적어도 일부와 동일 평면이 되도록, 상기 슬라이딩 몰드를 상기 동체 몰드내에 소정의 압력으로 삽입하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학소자의 제조방법.
17. 서로 마주보는 성형면이 형성된 슬라이딩 몰드 및 정지 몰드와, 상기 슬라이딩 몰드 및 상기 정지 몰드를 각각 양단측으로부터 삽입할 수 있도록 하고, 프레스 성형시에 적어도 상기 슬라이딩 몰드를 슬라이딩 가이드하는 동체 몰드를 구비하는 몰드 프레스 성형 몰드를 이용한 광학소자의 제조방법에 있어서,

    상기 슬라이딩 몰드가 10㎛ 이하의 슬라이딩 틈새를 가지고 상기 동체 몰드로 슬라이딩 가이드되는 부분의 축방향의 길이를 L로 하고, 상기 슬라이딩 틈새를 C로 하며,

    얻고자 하는 광학소자가 가진 2개의 광학기능면의 상호 기울기각의 허용값이 θ일 때,

    L ≥ C/sinθ

    를 만족하는 L과 C를 선택함으로써, 상기 슬라이딩 몰드 및 동체 몰드의 치수를 결정하는 것을 특징으로 하는 광학소자의 제조방법.

Images