KR101373202B1

KR101373202B1 - 렌즈 제조용 금형 장치 및 이를 이용한 렌즈 제조 방법

Info

Publication number: KR101373202B1
Application number: KR1020120055381A
Authority: KR
Inventors: 최진연; 김현익; 성창엽; 이민수; 심용식
Original assignee: 주식회사 엘엠에스
Priority date: 2012-05-24
Filing date: 2012-05-24
Publication date: 2014-03-13
Also published as: KR20130131664A

Abstract

본 발명에서는 레진 손실을 최소화하면서도, 제조 시 형성되는 렌즈들이 균일한 정밀도를 가질 수 있도록 하며, 렌즈 제조 공정에 있어서 경화 단계에서의 레진 수축에 대응할 수 있고, 정교한 렌즈를 생산할 수 있는 렌즈 제조용 금형 장치 및 이를 이용한 렌즈 제조 방법이 개시된다.
상기 렌즈 제조용 금형 장치는 광 조사를 통해 성형물을 제조하는 렌즈 제조용 금형 장치에 있어서, 상기 성형물 형성용 레진이 주입되는 주입 코어, 및 상기 주입 코어를 둘러싸고 배치되며 상부에 상기 성형물 형성을 위한 복수의 캐비티가 형성된 캐비티부로 구성되는 하부 금형; 상기 하부 금형을 수용하는 상하 관통 구조의 가이드 금형; 상기 가이드 금형의 상부에 배치되어 상기 캐비티의 상부를 차폐하는 광 투과성 재질의 상부 금형; 및 상기 캐비티에서 광 경화되어 취출된 상기 성형물이 삽입되어, 상기 성형물을 개별 렌즈로 분리하는 커팅 금형을 포함한다.

Description

렌즈 제조용 금형 장치 및 이를 이용한 렌즈 제조 방법{MOLDING APPARATUS FOR MANUFACTURING LENS AND METHOD FOR MANUFACTURING LENS USING THEM}

본 발명은 금형 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 광 경화성 레진을 이용하여 렌즈를 제조하기 위한 렌즈 제조용 금형 장치 및 이를 이용한 렌즈 제조 방법에 관한 것이다.

렌즈 제조 방법으로는, 레이저 빔 등을 통한 직접 제작, 포토리소그래피 방식의 에칭 공정에 의한 제작 또는 리플로우(Reflow)법에 의한 방법 등이 있다. 일반적으로, 다이아몬드 터닝 머신(DTM) 등의 가공 장비를 이용하여 렌즈용 몰드를 제작하고 무전해 니켈 도금(Electro-plating)법을 통해 니켈 마스터 몰드를 제작한 다음, 제작된 렌즈용 몰드를 어레이로 확장하고, 레진을 주입하여 사출하는 방식으로 렌즈가 제조된다.

그러나, 사출 금형 방식에서는 렌즈 사출물의 개수가 증가할수록 사출기의 크기가 커져야 한다. 또한, 원료가 되는 레진을 용융시켜서 주입하는 과정에서 러너와 게이트 등에 의한 레진의 소모가 많으며, 캐비티 증가에 한계가 있다는 것이 단점으로 작용한다. 또한 렌즈 제조 시 코어와 금형의 몸체가 고온으로 가열되면, 코어와 금형 몸체 사이에 갭(Gap)이 증가한다. 이로 인해 코어의 기울어짐(Tilting) 및 디-센터링(De-centering)의 현상이 발생하고, 이로 인하여 렌즈의 형상 및 곡률이 변형되므로 렌즈의 정밀도가 떨어질 수밖에 없다.

공개 특허 10-2011-0092138에서는 광 경화 공정을 수행하기 위한 렌즈용 금형을 개시하고 있다. 구체적으로는 일정 간격 이격된 다수의 캐비티를 바둑판 형태로 배치하고 레진을 주입하여 일괄적으로 성형한 후 이를 커팅하여 각각의 렌즈를 형성한다.

따라서, 캐비티 간격 등을 비롯하여 렌즈 형상을 제외한 나머지 영역의 마진(Margin)으로 인해 레진의 손실이 발생할 수밖에 없다. 또한, 레진 주입 방식이 상하부 금형을 결합한 후 측단의 주입구를 통해 금형 내에 레진을 주입하는 방식이기 때문에, 주입구로부터의 거리에 따라 레진 주입 압력이 일정하지 않아 금형 내 모든 렌즈가 균일한 정밀도를 가질 수 없는 문제가 있다.

아울러, 금형 결합 이후 상하부 금형이 고정되기 때문에, 캐비티가 고정적일 수밖에 없고, 이렇게 고정된 캐비티에 레진을 주입하는 것만으로 렌즈 형상을 제조해야 하므로, 광 경화 시 레진의 수축에 대응하지 못해 렌즈에 오차가 발생하는 문제점이 있다.

뿐만 아니라, 레진이 광 경화된 이후 렌즈를 최종 생산하기 위해, 커터(Cutter)를 이용하여 경화된 성형물을 개별 렌즈로 단순 절단하는 방식을 사용하기 때문에, 렌즈가 정교하게 절단되지 않아 비효율적이다. 또한, 각 캐비티들이 일정 간격 이격되어 있기 때문에, 커팅 시 캐비티 사이의 통로를 절단하는 방식이다. 따라서, 절단된 통로 영역으로 인해 렌즈의 외곽부가 정밀하지 않아 생산된 렌즈가 정교할 수 없는 문제점이 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 레진 손실을 최소화하면서도, 제조 시 형성되는 렌즈들이 균일한 정밀도를 가질 수 있도록 하며, 렌즈 제조 공정에 있어서 경화 단계에서의 레진 수축에 대응할 수 있는 렌즈 제조용 금형 장치로 제공하는 데 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 광 조사를 통해 성형물을 제조하는 렌즈 제조용 금형 장치에 있어서, 상기 성형물 형성용 레진이 주입되는 주입 코어, 및 상기 주입 코어를 둘러싸고 배치되며 상부에 상기 성형물 형성을 위한 복수의 캐비티가 형성된 캐비티부로 구성되는 하부 금형; 상기 하부 금형을 수용하는 상하 관통 구조의 가이드 금형; 상기 가이드 금형의 상부에 배치되어 상기 캐비티의 상부를 차폐하는 광 투과성 재질의 상부 금형; 및 상기 캐비티에서 광 경화되어 취출된 상기 성형물이 삽입되어, 상기 성형물을 개별 렌즈로 분리하는 커팅 금형을 포함하는 렌즈 제조용 금형 장치가 제공된다.

상기 주입 코어 및 상기 캐비티부는 상기 가이드 금형 내에서 수직 방향으로 각각 슬라이딩 동작한다.

상기 캐비티는 상부 횡단면이 다각형으로 형성되어 각 캐비티들이 벌집 형태를 이루도록 배치되며, 상기 캐비티부는 상기 캐비티들의 상부 횡단면 형상에 대응하는 다각기둥으로 형성된다.

상기 커팅 금형은 상기 성형물이 내부에 삽입되도록 적어도 일측이 개방된 커팅 가이드; 및 상기 커팅 가이드의 타측 내에 배치되어 수직 방향으로 슬라이딩 되며, 상기 각 캐비티 사이에 대응되도록 배치되는 블레이드를 포함하는 커터를 포함한다.

상기 커팅 금형은 상기 성형물이 삽입된 이후 개방된 상기 커팅 가이드의 일측을 차폐하는 캡을 더 포함한다.

상기 커터는 상기 캡 방향으로 슬라이딩하여, 상기 렌즈 성형물을 상기 개별 렌즈로 분리한다.

상기 주입 코어는 하부로부터 상기 레진이 주입될 수 있도록 내부에 하부로 관통된 주입 공간; 및 상기 주입 공간과 연결되어 상기 레진이 상기 캐비티에 주입되도록 상기 주입 코어의 상부 측면에 형성된 적어도 하나의 주입구를 포함한다.

상기 주입 코어는 상부면이 상기 상부 금형의 하부면에 맞닿도록 상승 슬라이딩 되고, 상승 슬라이딩이 완료된 이후 상기 주입 공간 및 상기 주입구를 경유하여 상기 캐비티로 상기 레진이 주입된다.

상기 가이드 금형은 상기 캐비티로 주입된 상기 레진을 외부로 배출할 수 있는 배출 경로를 포함한다.

상기 캐비티부는 상기 레진의 주입이 완료된 이후 상승 슬라이딩 되어 상기 주입구를 차단한다.

상기 캐비티부는 상기 레진의 주입이 완료된 이후 상승 슬라이딩 되어 상기 배출 경로를 차단한다.

복수의 상기 캐비티 사이에는 레진 유입 통로가 형성된다.

본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 상기와 같은 렌즈 제조용 금형 장치를 이용한 렌즈 제조 방법에 있어서, 상기 주입 코어의 상부면이 상기 상부 금형의 하부면에 맞닿도록 상기 주입 코어가 상승 슬라이딩 되는 제1 단계; 상기 주입 코어를 통해 외부로부터 상기 캐비티로 상기 레진이 주입되는 제2 단계; 상기 캐비티로의 상기 레진 주입을 차단하는 제3 단계; 상기 레진을 경화시켜 상기 성형물을 형성하는 제4 단계; 및 상기 성형물을 상기 개별 렌즈로 분리하는 제5 단계를 포함하는 렌즈 제조용 금형 장치를 이용한 렌즈 제조 방법을 제공한다.

상기 제5 단계는 상기 상부 금형을 탈거하는 단계; 상기 캐비티로부터 상기 성형물을 취출하는 단계; 취출된 상기 성형물을 상기 커팅 가이드에 삽입하는 단계; 상기 커팅 가이드에 삽입된 상기 성형물을 캡핑하는 단계; 및 상기 성형물 측으로 상기 커터를 슬라이딩하여, 상기 성형물을 상기 개별 렌즈로 분리하는 단계를 포함한다.

상기 제5 단계는 상기 커터의 슬라이딩 전에 상기 블레이드를 가열하는 단계를 더 포함한다.

상기 가이드 금형은 상기 캐비티로 주입된 상기 레진을 외부로 배출할 수 있는 배출 경로를 포함하고, 상기 제2 단계는 상기 레진을 상기 캐비티로 주입하는 단계, 및 상기 캐비티로 주입된 상기 레진 중 잔여물을 상기 배출 경로를 통해 외부로 배출하는 단계를 소정 시간 반복한다.

상기 주입 코어는 하부로부터 상기 레진이 주입될 수 있도록 내부에 형성된 하부로 관통된 주입 공간, 및 상기 주입 공간과 연결되어 상기 레진이 상기 캐비티에 주입되도록 상기 주입 코어의 상부 측면에 형성된 적어도 하나의 주입구를 포함하고, 상기 제3 단계는 상기 캐비티부가 상기 주입구를 차단하도록 상승 슬라이딩 되는 단계를 포함한다.

상기 제3 단계는 상기 캐비티부가 상기 배출 경로를 차단하도록 상승 슬라이딩 되는 단계를 포함한다.

본 발명에 따르면, 금형의 중심부에서 레진을 주입하는 방식이므로 종래의 측단 주입 방식에 비해 전체적으로 균일한 정밀도의 렌즈를 제조할 수 있다. 또한, 캐비티들을 벌집 형태로 배치하여 금형 공간 활용도를 높임으로써 레진의 손실을 최소화할 수 있다. 뿐만 아니라, 레진 주입 후 하부 금형을 상부 금형 방향으로 가압하기 때문에 렌즈 제조 시 경화 단계에서의 레진 수축에 대응하여 렌즈 오차를 최소화할 수 있는 장점이 있다. 아울러, 렌즈 성형물을 커팅 금형에 삽입하며 분리하는 방식을 적용하여, 성형물의 분리가 용이하면서도 개별 렌즈로의 정교한 분리가 가능하다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 렌즈 제조용 금형 장치의 상부 평면도,
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 렌즈 제조용 금형 장치의 내부 단면도,
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 렌즈 제조용 금형 장치의 외부 사시도,
도 4는 본 발명의 실시 예에 렌즈 제조용 금형 장치를 이용한 렌즈 제조 방법을 나타내는 흐름도,
도 5a 내지 도 5e는 본 발명의 실시 예에 따른 렌즈 제조 방법을 설명하기 위한 도면,
도 6a 및 도 6b는 레진 유입 통로를 설명하기 위한 도면,
도 7은 본 발명의 실시 예에 따라 금형 장치에서 취출되는 렌즈 성형물을 나타내는 도면,
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 커팅 금형의 외부 사시도,
도 9는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 커팅 금형의 커터를 도시한 도면,
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 렌즈 커팅 과정을 나타내는 흐름도, 및
도 11a 내지 도 11d는 본 발명의 실시 예에 따른 렌즈 커팅 과정을 설명하기 위한 도면이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제2, 제1 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다. "및/또는" 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

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 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 렌즈 제조용 금형 장치의 상부 평면도이고, 도 2와 도 3은 각각 내부 단면도 및 외부 사시도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 렌즈 제조용 금형 장치는 상부 금형(100), 하부 금형(200), 및 가이드 금형(300)을 포함한다.

상부 금형(100), 하부 금형(200), 및 가이드 금형(300)은 단량체(Monomer) 또는 소(小) 중합체(oligomer)를 렌즈로 중합하기 위한 제조 금형으로, 결합을 통해 렌즈 중합 공간인 캐비티(Cavity)(221)를 완성할 수 있다.

도 1 내지 도 3의 실시 예에서는 하부 금형(200)의 상부에 캐비티(221)가 형성되어 있으나, 상부 금형(100)에 캐비티(221)가 형성되거나, 양 금형 모두에 형성될 수 있다.

이때, 캐비티(221)의 부피는 금형의 탄성 변형에 의한 물리적 수축률을 고려하여 목적하는 렌즈 성형물의 부피보다 더 크게 형성될 수 있다.

하부 금형(200)은 중심부의 주입 코어(210)와 주입 코어(210)를 둘러싸고 배치되는 캐비티부(220)를 포함한다.

주입 코어(210)와 캐비티부(220)는 기둥 형태로 구성되어, 도 5a 및 도 5c에 도시된 바와 같이 수직 방향으로 상호 슬라이딩 동작이 가능하도록 서로 분리된 구조를 가진다. 또한, 캐비티부(220)는 상부에 다각형의 캐비티(Cavity)(221)들이 벌집 형태를 이루도록 배치될 수 있다.

이에 따라, 캐비티부(220)는 상부의 캐비티(221)들을 수용할 수 있도록 캐비티(221)들의 상부 횡단면 형상에 대응하는 다각기둥으로 형성되며, 중심부에 주입 코어(210)의 형상에 대응하도록 관통된 간극을 가질 수 있다.

본 발명에서는 이와 같이 캐비티(221)가 다각형으로 구성되어 벌집 형태로 배치되기 때문에 공간의 활용도가 매우 높아, 동일한 공간 조건에서 종래의 기술에 비해 많은 개수의 렌즈를 성형할 수 있다. 뿐만 아니라, 불필요한 마진 발생이 최소화되어 레진의 손실이 감소하는 효과가 있다.

도 1 내지 도 3의 실시 예에서 캐비티(221)는 횡단면이 육각형이고, 내경이 상부로 갈수록 커지는 컵 형태를 가지며, 캐비티(221)의 하부에는 팁부(222)가 형성되어 있다. 하지만, 캐비티(221)의 구조는 이에 한정되지 않고, 렌즈 성형물의 형상에 따라 다양한 패턴으로 형성될 수 있다. 일 실시 예에서, 캐비티(221)의 상부 횡단면은 다각형으로 형성되어 벌집 구성을 가지고, 캐비티(221)의 하부 횡단면은 원형으로 형성될 수도 있다.

또한, 도 1 내지 도 3의 실시 예에서는 주입 코어(210)를 둘러싸고 6개의 캐비티(221)가 배치되는 것으로 도시되어 있다. 하지만, 주입 코어(210)를 중심으로 캐비티(221)가 벌집 형태로 배치되는 구조라면, 캐비티(221)의 개수는 필요에 따라 다양하게 확장 및 조절 가능하다.

가이드 금형(300)은 이러한 하부 금형(200)을 둘러싸도록 형성된다. 상부 금형(100)은 상기 가이드 금형(300)의 상부에 삽입되어 가이드 금형(300) 내에서 캐비티(221)의 상부를 차폐한다. 또는, 가이드 금형(300)의 상부에 삽입되지 않더라도 캐비티(221)의 상부를 차폐할 수 있는 구조라면, 상부 금형(100)의 다양한 변형이 가능하다.

상세히 하면, 가이드 금형(300)은 내부에 하부 금형(200)을 수용할 수 있도록 상하가 관통되는 통 구조로서, 관통 단면의 형태가 하부 금형(200)의 횡단면과 일치한다. 이때 하부 금형(200)이 가이드 금형(300) 내에서 용이하게 슬라이딩 될 수 있도록 하부 금형(200)의 외측면과 가이드 금형(300)의 내측면이 약간 이격될 수는 있다.

즉, 상부의 상부 금형(100), 하부의 하부 금형(200), 및 측면의 가이드 금형(300)으로 인해, 렌즈가 성형될 캐비티(221) 공간이 완성될 수 있다.

상부 금형(100)은 광 투과가 가능함은 물론 광 투과율이 우수한 재질로 형성될 수 있다. 예를 들어 상부 금형(100)은 아크릴 수지, 폴리카보네이트 등의 투명 폴리머 소재 또는 유리, 석영 등의 글래스 소재로 형성 가능하다. 이때, 상부 금형(100)은 전면이 광 투과성 재질로 형성될 수도 있고, 각 캐비티(221)에 대응되는 부분만이 광 투과성 재질로 형성될 수도 있다.

한편, 상부 금형(100)의 하부면 또한 하부 금형 내 팁부(222)와 마찬가지로 렌즈 성형물의 일면에 대응되는 형상을 가질 수 있다.

주입 코어(210)는 하부로부터 레진이 주입될 수 있도록 내부에 하부로 관통된 주입 공간(211)을 가지며, 주입 코어(210)의 상부 측면에는 주입 공간(211)과 연결된 적어도 하나의 주입구(212)가 형성될 수 있다.

이와 같은 구조로 인해, 도 5b에 도시된 바와 같이 주입 코어(210)의 주입 공간(211)을 통해 주입된 레진이 주입구(212)를 통해 배출됨으로써, 캐비티(221) 공간 내로 주입될 수 있게 된다.

본 발명에서 가이드 금형(300)은 하부 금형(200)이 가이드 금형(300) 내부에서 슬라이딩 될 수 있는 공간만 확보된다면, 하부 금형(200)의 높이보다 높거나 낮게 형성되어도 무관하다.

한편, 하부 금형(200) 및 가이드 금형(300)은 스타박스(Stavax) 등의 일반적인 금형소재로 형성될 수 있다.

이하에서는, 도 4를 통해 본 발명의 실시 예에 따른 금형 장치를 이용한 렌즈 제조 방법을 설명함과 아울러, 금형 장치의 구성에 대해서도 보다 상세히 설명하도록 한다.

도 4를 참조하면, 먼저 상부 금형(100), 하부 금형(200), 및 가이드 금형(300)을 결합하여 도 2에 도시된 바와 같이 렌즈를 성형할 수 있는 금형을 완성한다(S1).

다음으로, 도 5a에 도시된 바와 같이 하부 금형(200) 내 주입 코어(210)를 상승시킨다(S2). 주입 코어(210)는 캐비티부(220)와 분리 형성되어 있기 때문에, 캐비티부(220)와 별도로 주입 코어(210)만 상승시키는 것이 가능하다. 이때, 주입 코어(210)는 그 상부면이 상부 금형(100)의 하부면에 맞닿도록 상승 슬라이딩 됨으로써, 레진이 상부 금형(100)과 주입 코어(210) 사이로 유출되어 낭비되는 것을 방지할 수 있다.

주입 코어(210)를 최종 높이까지 상승시킨 이후, 렌즈 성형물의 원료가 되는 레진을 주입한다(S3). 상세히 하면, 도 5b에 도시된 바와 같이 외부로부터 주입 코어(210)의 하부를 통해 레진(400)을 주입하여, 주입 공간(211) 및 주입구(212)를 거쳐 캐비티(221) 공간 내부로 레진(400)이 주입되도록 한다. 이를 위해, S1 단계에서 금형 결합 시, 상부 금형(100)의 하부면을 기준으로 캐비티부(220)의 상부면 높이(h1)는 주입 코어(210)가 상승되었을 때 주입구(212)의 높이(h2)보다 낮게 형성될 수 있다.

레진(400)은 외부의 레진 주입 장치(미도시)를 통해 주입되며, 일반적인 레진 주입 장치를 이용하므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략하도록 한다.

한편, 레진(400) 주입 시, 캐비티(221)의 위치에 따라 레진(400) 주입이 불균일해지는 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에서는 캐비티(221)에 레진(400)이 1차 주입된 상태에서 레진(400) 주입을 중단하는 것이 아니라, 캐비티(221)로의 레진(400) 주입을 소정 시간 동안 반복할 수 있다. 이때, 단순히 주입만을 진행하지 않고, 주입과 배출을 함께 진행하면서 전체 캐비티(221)에 레진(400)이 균일하게 분포되도록 한다. 여기서, 배출이란 캐비티(221)로 주입된 모든 레진(400)의 배출이 아니라, 정상적으로 캐비티(221)에 주입되지 않은 잔여물이 배출되는 것을 의미한다.

이를 위하여, 가이드 금형(300)에는 레진(400)의 배출 경로가 마련된다. 구체적으로, 가이드 금형(300)은 캐비티(221) 공간으로부터 레진(400)을 배출하기 위한 배출 통로(301) 및 배출된 레진(400)이 레진 공급 장치(미도시)로 재공급되어 불필요한 낭비 없이 활용될 수 있도록 하는 적어도 하나의 배출구(302)를 포함한다. 아울러 가이드 금형(300)은 배출 과정에서 레진(400)을 임시 수용하여 배출이 용이하도록 하는 배출 공간(303)을 더 포함할 수 있다.

배출 통로(301)는 도 3에 도시된 바와 같이 가이드 금형(300)의 내측면에 연속적으로 형성될 수도 있고, 가이드 금형(300)의 내측면을 따라 간헐적으로 형성될 수도 있다.

상기와 같은 주입/배출 반복 수행에 따라, 본 발명에서는 레진 주입 위치에 대한 캐비티(221)의 위치에 관계없이 전체적으로 균일한 정밀도의 렌즈를 제조할 수 있다.

도 6a 및 도 6b는 본 발명에서 적용할 수 있는 레진 유입 통로(223)에 대한 도면이다.

본 발명의 다른 실시 예에서, 각 캐비티(221)로의 레진(400) 유입을 보다 활성화하기 위하여, 도 6a에 도시된 바와 같이 각 캐비티(221) 사이에 레진 유입 통로(223)를 마련할 수 있다. 캐비티(221)가 오목한 형태를 가지는 경우, 도 6b에 도시된 바와 같이 캐비티(221) 사이의 단턱으로 인해 캐비티(221) 간 레진 유입이 차단되는 문제가 발생할 수 있다. 하지만, 도 6a와 같이 레진 유입 통로(223)를 형성하는 경우 레진 유입이 원활하게 이루어지는 효과가 있다. 뿐만 아니라, 도 6b와 같은 경우, 캐비티(221)가 각진 구조여서 단턱이 존재하므로, 레진 내에 발생한 기포 또는 외부로부터 캐비티(221) 내로 유입된 공기를 배출하는 것 또한 용이하지 않아 렌즈 성형물의 균일도 및 정밀도를 저하시킨다. 하지만, 도 6a와 같이 레진 유입 통로(223)를 형성하면 기포나 공기도 레진(400)과 마찬가지로 용이하게 이동 및 배출되어 렌즈 균일도 및 정밀도가 향상된다.

이때, 레진 유입 통로(223)는 캐비티(221) 간 단턱 상부를 균일하게 절단하여 형성할 수도 있고, 단턱 상부를 부분 절단하여 복수개의 통로를 형성할 수도 있다.

레진(400) 주입이 완료되면, 도 5c에 도시된 바와 같이 하부 금형(200)의 캐비티부(220)를 상승시킨다(S4). 이때, 캐비티부(220)는 광 경화 시 레진(400)의 수축률을 고려하여 상승 높이가 결정되며, 사용되는 레진(400)의 종류 및 렌즈 성형 환경 등에 따라 상승 높이를 다양하게 변경할 수 있다. 아울러, 캐비티부(220)는 상승 슬라이딩을 통해 주입구(212)와 배출 통로(301)를 차단함으로써, 주입구(212)를 통한 레진(400) 주입과, 배출 통로(301)를 통한 레진(400) 배출을 차단하는 밸브의 역할을 수행하게 된다. 즉, 캐비티부(220)는 레진(400)의 수축률을 고려하여 레진(400)이 수축되더라도 레진(400) 수축에 대응하여 캐비티(221)에 주입된 레진(400)을 상부 금형(100) 방향으로 가압하기 때문에, 렌즈 제조 시 발생할 수 있는 렌즈 오차를 원천적으로 해소할 수 있다. 아울러, 캐비티부(220)는 상승 슬라이딩만으로도 주입구(212)와 배출 통로(301)를 차단하는 기능까지 동시 수행할 수 있다.

캐비티부(220)가 설정 높이까지 상승된 이후에는, 상부 금형(100) 상부의 광 조사기(미도시)를 이용하여, UV 등의 광을 조사함으로써, 레진(400)이 광 경화되도록 한다(S5).

다음으로, 도 5d에 도시된 바와 같이 광 경화를 통해 형성된 렌즈 성형물(410)을 취출하기 위하여, 상부 금형(100)을 탈거한(S6) 후, 도 5e에 도시된 바와 같이 흡착 패드(P)를 이용하여 렌즈 성형물(410)을 취출한다(S7). 이때, 취출된 렌즈 성형물(410)은 도 7에 도시된 바와 같이 주입 코어(210) 부분을 제외하고 일체 형성되어 있기 때문에, 개별 렌즈로 분리하기 위한 렌즈 커팅 과정이 진행된다(S8).

이를 위해, 본 발명의 실시 예에 따른 렌즈 제조용 금형 장치는 커팅 금형을 더 포함한다.

도 8은 커팅 금형(500)의 일 실시 예로서, 커팅 가이드(510), 커터(520) 및 캡(530)를 포함한다.

커팅 가이드(510)는 캐비티(221)에서 광 경화된 후 취출된 렌즈 성형물(410)이 삽입되어 수용될 수 있도록 적어도 일측이 개방된 구조로 형성될 수 있다. 즉, 커팅 가이드(510)의 내측면은 렌즈 성형물(410)의 외측면과 형합되는 구조를 가질 수 있다.

커터(Cutter)(520)는 커팅 가이드(510)의 타측에 배치되어, 커팅 가이드(510) 내에서 수직 방향으로 슬라이딩 될 수 있다. 커터(520)는 렌즈 성형물(410)의 커팅 위치에 대응되는 위치, 즉 캐비티(221) 사이에 대응되도록 배치된 블레이드(Blade)를 포함한다. 따라서 커터(520)는 캐비티들(221)과 마찬가지로 벌집 형태로 배치된 블레이드 구조를 가질 수 있다. 이러한 커터(520)는 슬라이딩 동작을 통해 렌즈 성형물(410)을 개별 렌즈로 커팅할 수 있다.

도 9는 커팅 금형(500)의 다른 실시 예를 도시한 도면으로서, 커터(520)는 도 8에 도시된 바와 같이 벌집 형태의 블레이드만으로 구성될 수도 있고, 도 9에 도시된 바와 같이 벌집 형태의 블레이드(521)과 블레이드(521)를 하부에서 지지하는 지지판(522)으로 구성될 수도 있다. 도 9와 같이 구성되는 경우, 커터(520)의 슬라이딩 동작 시 하부에서 커터(520)를 상승시키는 것이 용이할 수 있다. 이때, 지지판(522)은 커터(520)가 커팅 가이드(510) 내부에서 용이하게 슬라이딩 될 수 있도록 커팅 가이드(510) 내부에 삽입되는 규격으로 형성될 수 있다.

캡(530)은 렌즈 성형물(410)이 커팅 가이드(510) 내에 삽입되면, 개방된 커팅 가이드(510)를 차폐하는 역할을 한다. 즉, 캡(530)은 커팅 가이드(510) 내에서 노출된 렌즈 성형물(410)을 캡핑할 수 있다. 렌즈 성형물(410), 커터(520), 캡(530)의 배치를 보다 상세히 설명하면, 렌즈 성형물(410)이 삽입된 이후 렌즈 성형물(410)의 일측에는 커터(520)가, 타측에는 캡(530)이 배치되는 것이다. 따라서, 커터(520)는 렌즈 성형물(410)의 일측에서 캡(530) 방향으로 수직 슬라이딩하는 동작을 통해 렌즈 성형물(410)을 커팅할 수 있다.

도 10은 이러한 커팅 금형(500)을 이용한 렌즈 커팅 과정을 나타내는 흐름도이고, 도 11a 내지 도 11d는 렌즈 커팅 과정을 설명하기 위한 도면이다. 여기서, 도 11b 내지 도 11d는 용이한 설명을 위해 커팅 금형(500)의 동작을 단면도 형태로 도식화한 도면이다.

도 10을 참조하면, 먼저 도 11a에 도시된 바와 같이 커팅 가이드(510) 내부로 렌즈 성형물(410)이 삽입된다(S11).

삽입이 완료되면, 도 11b에 도시된 바와 같이 캡(530)을 통해 커팅 가이드(510)의 상부가 차폐되어(S12), 렌즈 성형물(410)을 캡핑한다.

상부 차폐가 완료되면, 도 11c에 도시된 바와 같이 커터(520)가 상승된다(S13). 이때, 커터(520)는 렌즈 성형물(410)을 완전히 커팅할 수 있도록 캡(530)의 하부면에 맞닿도록 상승 슬라이딩 될 수 있다. 일 실시 예에서, 캡(530)은 커터(520)의 상승 시 렌즈 성형물(410)의 유동을 방지하기 위하여 커팅 가이드(510)에 고정되기 위한 고정구를 포함하거나, 커터(520)의 상승 슬라이딩 시 별도의 가압 장치를 통해 상부에서 하부로 가압될 수 있다.

렌즈 성형물(410)은 이와 같은 커터(520)의 상승 슬라이딩 동작을 통해 개별 렌즈(411)로 분리되며, 도 11d에 도시된 바와 같이 캡(530)이 탈거된 이후(S14) 외부로 취출된다(S15). 일 실시 예에서, 렌즈(411)는 렌즈 성형물(410)의 취출 시와 마찬가지로 흡착 패드를 이용하여 취출될 수 있으나, 취출 방법은 이에 한정되지 않고 다양한 방법을 적용할 수 있다.

한편, 커터(520)의 상승 슬라이딩을 통해 렌즈 성형물(410)을 커팅함에 있어서, 커팅을 용이하게 하기 위해 커터(520)의 블레이드를 가열하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

100 : 상부 금형 200 : 하부 금형
210 : 주입 코어 211 : 주입 공간
212 : 주입구 220 : 캐비티부
221 : 캐비티 222 : 팁부
223 : 레진 유입 통로 300 : 가이드 금형
301 : 배출 통로 302 : 배출구
303 : 배출 공간 400 : 레진
410 : 렌즈 성형물 411 : 렌즈
500 : 커팅 금형 510 : 커팅 가이드
520 : 커터 521 : 블레이드
522 : 지지판 530 : 캡

Claims

광 조사를 통해 성형물을 제조하는 렌즈 제조용 금형 장치에 있어서,
상기 성형물 형성용 레진이 주입되는 주입 코어, 및 상기 주입 코어를 둘러싸고 배치되며 상부에 상기 성형물 형성을 위한 복수의 캐비티가 형성된 캐비티부로 구성되는 하부 금형;
상기 하부 금형을 수용하는 상하 관통 구조의 가이드 금형;
상기 가이드 금형의 상부에 배치되어 상기 캐비티의 상부를 차폐하는 광 투과성 재질의 상부 금형; 및
상기 캐비티에서 광 경화되어 취출된 상기 성형물이 삽입되어, 상기 성형물을 개별 렌즈로 분리하는 커팅 금형
상기 주입 코어 및 상기 캐비티부는 상기 가이드 금형 내에서 수직 방향으로 각각 슬라이딩 동작하는 것을 특징으로 하는 렌즈 제조용 금형 장치.
삭제
제1항에 있어서,
상기 캐비티는 상부 횡단면이 다각형으로 형성되어 각 캐비티들이 벌집 형태를 이루도록 배치되며,
상기 캐비티부는 상기 캐비티들의 상부 횡단면 형상에 대응하는 다각기둥으로 형성되는 것을 특징으로 하는 렌즈 제조용 금형 장치.
제1항에 있어서,
상기 커팅 금형은,
상기 성형물이 내부에 삽입되도록 적어도 일측이 개방된 커팅 가이드; 및
상기 커팅 가이드의 타측 내에 배치되어 수직 방향으로 슬라이딩 되며, 상기 각 캐비티 사이에 대응되도록 배치되는 블레이드를 포함하는 커터
를 포함하는 것을 특징으로 하는 렌즈 제조용 금형 장치.
제4항에 있어서,
상기 커팅 금형은 상기 성형물이 삽입된 이후 개방된 상기 커팅 가이드의 일측을 차폐하는 캡을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 렌즈 제조용 금형 장치.
제5항에 있어서,
상기 커터는 상기 캡 방향으로 슬라이딩하여, 상기 렌즈 성형물을 상기 개별 렌즈로 분리하는 것을 특징으로 하는 렌즈 제조용 금형 장치.
제1항에 있어서,
상기 주입 코어는,
하부로부터 상기 레진이 주입될 수 있도록 내부에 하부로 관통된 주입 공간; 및
상기 주입 공간과 연결되어 상기 레진이 상기 캐비티에 주입되도록 상기 주입 코어의 상부 측면에 형성된 적어도 하나의 주입구
를 포함하는 것을 특징으로 하는 렌즈 제조용 금형 장치.
제7항에 있어서,
상기 주입 코어는 상부면이 상기 상부 금형의 하부면에 맞닿도록 상승 슬라이딩 되고,
상승 슬라이딩이 완료된 이후 상기 주입 공간 및 상기 주입구를 경유하여 상기 캐비티로 상기 레진이 주입되는 것을 특징으로 하는 렌즈 제조용 금형 장치.
제8항에 있어서,
상기 가이드 금형은 상기 캐비티로 주입된 상기 레진을 외부로 배출할 수 있는 배출 경로를 포함하는 것을 특징으로 하는 렌즈 제조용 금형 장치.
제8항에 있어서,
상기 캐비티부는 상기 레진의 주입이 완료된 이후 상승 슬라이딩 되어 상기 주입구를 차단하는 것을 특징으로 하는 렌즈 제조용 금형 장치.
제9항에 있어서,
상기 캐비티부는 상기 레진의 주입이 완료된 이후 상승 슬라이딩 되어 상기 배출 경로를 차단하는 것을 특징으로 하는 렌즈 제조용 금형 장치.
제1항에 있어서,
복수의 상기 캐비티 사이에는 레진 유입 통로가 형성되는 것을 특징으로 하는 렌즈 제조용 금형 장치.
상기 제4항의 렌즈 제조용 금형 장치를 이용한 렌즈 제조 방법에 있어서,
상기 주입 코어의 상부면이 상기 상부 금형의 하부면에 맞닿도록 상기 주입 코어가 상승 슬라이딩 되는 제1 단계;
상기 주입 코어를 통해 외부로부터 상기 캐비티로 상기 레진이 주입되는 제2 단계;
상기 캐비티로의 상기 레진 주입을 차단하는 제3 단계;
상기 레진을 경화시켜 상기 성형물을 형성하는 제4 단계; 및
상기 성형물을 상기 개별 렌즈로 분리하는 제5 단계
를 포함하는 렌즈 제조용 금형 장치를 이용한 렌즈 제조 방법.
제13항에 있어서,
상기 제5 단계는,
상기 상부 금형을 탈거하는 단계;
상기 캐비티로부터 상기 성형물을 취출하는 단계;
취출된 상기 성형물을 상기 커팅 가이드에 삽입하는 단계;
상기 커팅 가이드에 삽입된 상기 성형물을 캡핑하는 단계; 및
상기 성형물 측으로 상기 커터를 슬라이딩하여, 상기 성형물을 상기 개별 렌즈로 분리하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 렌즈 제조용 금형 장치를 이용한 렌즈 제조 방법.
제14항에 있어서,
상기 제5 단계는,
상기 커터의 슬라이딩 전에 상기 블레이드를 가열하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 렌즈 제조용 금형 장치를 이용한 렌즈 제조 방법.
제13항에 있어서,
상기 가이드 금형은 상기 캐비티로 주입된 상기 레진을 외부로 배출할 수 있는 배출 경로를 포함하고,
상기 제2 단계는 상기 레진을 상기 캐비티로 주입하는 단계, 및 상기 캐비티로 주입된 상기 레진 중 잔여물을 상기 배출 경로를 통해 외부로 배출하는 단계를 소정 시간 반복하는 것을 특징으로 하는 렌즈 제조용 금형 장치를 이용한 렌즈 제조 방법.
제13항에 있어서,
상기 주입 코어는 하부로부터 상기 레진이 주입될 수 있도록 내부에 형성된 하부로 관통된 주입 공간, 및 상기 주입 공간과 연결되어 상기 레진이 상기 캐비티에 주입되도록 상기 주입 코어의 상부 측면에 형성된 적어도 하나의 주입구를 포함하고,
상기 제3 단계는 상기 캐비티부가 상기 주입구를 차단하도록 상승 슬라이딩 되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 렌즈 제조용 금형 장치를 이용한 렌즈 제조 방법.
제16항에 있어서,
상기 제3 단계는 상기 캐비티부가 상기 배출 경로를 차단하도록 상승 슬라이딩 되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 렌즈 제조용 금형 장치를 이용한 렌즈 제조 방법.