KR101434856B1 - 마이크로렌즈 금형장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 마이크로렌즈 금형장치에 관한 것으로, 가열판과; 상기 가열판의 상부에 설치되는 가열접촉판과 금형을 지지하는 금형지지판으로 구성된 베이스와; 상기 베이스의 상부에 위치하며, 상면이 평평하게 설치된 하부금형과; 상기 하부금형의 상부에 설치되는 상부금형과; 상기 하부금형과 상부금형 사이에 설치되어 그 중심에 슬리브관통홀이 형성된 슬리브와; 상기 상부금형의 상부에 위치하여 상기 상부금형을 가압하는 프레스; 상기 베이스의 상부에 구비되되, 상기 베이스, 하부금형, 상부금형 및 슬리브의 외경과 동일한 내경을 가지는 금형가이드를 더 포함하여 구성되며, 상기 하부금형 또는 상부금형 중 적어도 하나에는 오목부가 형성된 것을 기술적 특징으로 한다.
또한, 상기 프레스가 하강할 때, 프레스의 하강위치를 제한하여 상부금형의 가압위치를 제한하는 스토퍼를 추가적으로 포함하는 것을 기술적 특징으로 한다.
이에 따라, 장치구조가 단순하며 장치의 조립이 용이하고 마이크로렌즈의 정밀한 제작이 가능하도록 하여 제품의 불량률을 줄이고 작업 및 생산의 효율을 높일 수 있고, 렌즈의 형상을 성형하는 금형만 교체하여 다양한 사이즈와 형상을 가진 마이크로렌즈를 제작할 수 있다.

Description

마이크로렌즈 금형장치{Microlens Mold Device}

본 발명은 마이크로렌즈 금형장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 개별적인 단위 조립체로 구성되어 금형의 교체 및 조립이 용이하여 다양한 크기와 형상을 가진 마이크로렌즈를 제작할 수 있는 마이크로렌즈 금형장치에 관한 것이다.

일반적으로, 렌즈는 유리와 같이 투명한 물질의 면을 구면으로 곱게 갈아 물체로부터 오는 빛을 모으거나 분산시키는 도구를 말하는 것으로, 렌즈 형상에 따라 양면이 모두 볼록곡면이 바이 컨벡스 렌즈, 한면는 평면이고 다른면는 곡면인 플래너 컨벡스 렌즈, 양면이 곡면이기는 하지만 한면은 블록곡면이며, 다른 면은 오목 곡면인 메니스커스 렌즈 등이 있다.

렌즈를 제작하는 방법으로는 레이저 펄스를 이용한 에칭방법, 폴리머 계열의 물질을 사용한 리플로우방법, 건식에칭방법, 정밀금형을 이용한 방법 및 정밀한 연마방법 등 매우 다양하다.

그 중 정밀금형을 이용한 방법은 정밀한 금형을 만든 후 압축 성형, 사출 성형 등의 방법을 적용하여 이루어지는 것으로, 비구면렌즈, 마이크로렌즈 등과 같은 원하는 형상의 구면과 크기를 가지는 렌즈를 제작하기에 적합한 방법이다.

마이크로 렌즈는 마이크로미터의 크기를 가지는 미세렌즈로, 통신, 의료기기, 멀티미디어기기, 전자기기분야 등의 부품에 다양하게 응용되고 있다.

특히 내시경과 같은 의료기기에 사용되는 마이크로렌즈는 그 크기가 수 ㎛~㎜까지 다양하고 매우 작기 때문에 정밀한 금형제작과 렌즈의 정밀하고 정확한 가공성을 필요로 한다.

정밀금형을 이용하여 렌즈를 제작하는 방법에 대한 종래기술로서 본 출원인이 등록한 대한민국 등록특허공보 제10-1134666호에 캔 타입 포토다이오드가 작용된 광수신 모듈용 렌즈 제조장치가 기재되어 있다.

위 기술을 개략적으로 살펴보면, 단순하고 조립이 용이하며 제조시간이 단축되고, 각 부풉들 간에 서로 밀착하여 구성됨과 동시에 렌즈를 고정하는 홀더를 고정하는 별도의 고정장치가 불필요하여 렌즈가 성형되는 과정에서의 불량률을 최소화 할 수 있는 렌즈 제조장치에 관한 것이다.

위에 개시된 종래기술은 광수신 모듈용 렌즈 제조장치에 관한 것으로 형성된 렌즈의 취출이 용이하지 않아 마이크로미터의 크기를 가지는 미세렌즈를 제조하는 장치로 적용하기에는 적합하지 않다.

따라서 장치구조가 단순하면서 마이크로렌즈의 취출이 용이하고 간편하게 다양한 렌즈를 제작할 수 있는 마이크로렌즈 금형장치의 개발이 요구된다.

본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하여 의료기기에 사용되는 마이크로 렌즈를 제작하는 금형장치에 관한 것으로 장치 구조가 단순하고 장치의 조립 및 렌즈의 취출이 용이하며 렌즈의 형상을 결정하는 하,상부금형을 교체하여 다양한 사이즈와 형상을 가진 마이크로렌즈를 정확하게 제작할 수 있는 마이크로렌즈 금형장치를 제공하는 데 있다.

위와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 따른 마이크로렌즈 금형장치는 가열판(100)과; 가열판(100)의 상부에 설치되는 베이스(200)와; 베이스(200)의 상부에 위치하며, 상면이 평평하게 설치된 하부금형(300)과; 하부금형(300)의 상부에 설치되는 상부금형(400)과; 하부금형(300)과 상부금형(400) 사이에 설치되어 그 중심에 슬리브관통홀(510)이 형성된 슬리브(500)와; 상부금형(400)의 상부에 위치하여 상부금형(400)을 가압하는 프레스(600)와; 베이스(200)의 상부에 구비되되, 베이스(200), 하부금형(300), 상부금형(400) 및 슬리브(500)의 외경과 동일한 내경을 가지는 금형가이드(700)를 더 포함하여 구성되며, 하부금형(300) 또는 상부금형(400) 중 적어도 하나에는 오목부가 형성된 것을 기술적 특징으로 한다.

위에 기재된 베이스(200)는 가열판(100)과 접촉하는 가열접촉판(220)과 하부금형을 지지하는 금형지지판(230)을 포함하여 구성되는 것을 기술적 특징으로 한다.

또한, 오목부가 구비된 금형(300, 400)에 슬리브관통홀(510)에 삽입되는 렌즈가압부(20)가 구비된 것을 기술적 특징으로 한다.

아울러, 프레스(600)가 하강할 때, 프레스(600)의 하강위치를 제한하여 상부금형(400)의 가압위치를 제한하는 스토퍼(800)를 포함하는 것을 기술적 특징으로 한다.

본 발명에 따른 마이크로렌즈 금형장치는 장치구조가 단순하며 장치의 조립이 용이하고 마이크로렌즈의 정밀한 제작이 가능하도록 하여 제품의 불량률을 줄이고 작업 및 생산의 효율을 높일 수 있다.

또한, 렌즈의 형상을 성형하는 금형만 교체하여 다양한 사이즈와 형상을 가진 마이크로렌즈를 제작할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 마이크로렌즈 금형장치의 분해사시도,
도 2는 본 발명에 따른 마이크로렌즈 금형장치의 제1실시예에 따른 단면도,
도 3은 본 발명에 따른 마이크로렌즈 금형장치의 제2실시예에 따른 단면도,
도 4a 내지 도 4c는 본 발명에 따른 마이크로렌즈 금형장치의 제3실시예에 따른 과정을 순차적으로 도시한 도면이다.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시 예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이하, 도면을 참조하여 설명하기에 앞서, 본 발명의 요지를 드러내기 위해서 필요하지 않은 사항 즉 통상의 지식을 가진 당업자가 자명하게 부가할 수 있는 공지 구성에 대해서는 도시하지 않거나, 구체적으로 기술하지 않았음을 밝혀둔다.

도 1은 본 발명에 따른 마이크로렌즈 금형장치의 분해사시도로, 가열판(100)과; 가열판(100)의 상부에 설치되는 베이스(200)와; 베이스(200)의 상부에 위치하며, 상면이 평평하게 설치된 하부금형(300)과; 하부금형(300)의 상부에 설치되는 상부금형(400)과; 하부금형(300)과 상부금형(400) 사이에 설치되어 그 중심에 슬리브관통홀(510)이 형성된 슬리브(500)와; 상부금형(400)의 상부에 위치하여 장치를 가압하는 프레스(600)를 포함하여 구성된다.

이에 따라, 베이스(200), 하부금형(300), 상부금형(400), 슬리브(500)가 금형가이드(700)에 의해서 축 중심에 정렬되므로 조립이 용이한 장점이 있다.

또한, 위에 기재된 베이스(200)의 양측에 베이스(200), 하부금형(300), 상부금형(400) 및 슬리브(500)가 동일한 축상에 위치할 수 있도록 하는 금형가이드(700)가 구비된다. 즉, 금형가이드(700)는 베이스(200), 하부금형(300), 상부금형(400) 및 슬리브(500)의 외경과 동일한 내경을 갖는다.

아울러, 금형가이드(700)의 측면에 가이드배출구(710)가 형성되는데, 이 가이드배출구(710)는 다수 개로 이루어지고, 가이드배출구(710)를 통해 용융고브(10)가 가열되어 성형되는 과정에서 발생하는 연소가스를 외부로 배출 할 수 있다. 이때, 가이드배출구(710)는 동일한 크기로 이루어질 수 있다.

금형가이드(700)의 외측으로 프레스(600)가 하강할 때, 프레스(600)의 하강위치를 제한하여 상부금형(400)의 가압위치를 제한하는 스토퍼(800)가 형성된다.

아울러, 스토퍼(800)는 측면으로 다수 개로 이루어진 스토퍼배출구(810)가 형성되는데, 가이드배출구(710)와 적어도 하나 이상 연통되어 연소가스를 배출한다. 이때, 스토퍼배출구(810)는 동일한 크기로 이루어질 수 있다.

이러한 금형장치는 끼워 맞춤 방식으로 조립되며, 마이크로렌즈를 정밀하게 형성하기 위해 모든 부품에 미세공차를 적용한다.

또한, 마이크로렌즈 금형장치의 재질은 인가되는 압력 및 온도에 따른 팽창계수를 고려한 초경합금으로 이루어질 수 있다.

하부금형(300)은 가열판(100)의 고온의 열을 용융고브(10)에 전달하여 용융될 수 있도록 한다.

아울러, 하부금형(300) 또는 상부금형(400) 중 적어도 하나에는, 용융고브(10)를 안착시킬 수 있고, 렌즈의 볼록 형상의 틀을 잡아주는 오목부가 형성된다.

또한, 오목부가 구비된 금형(300, 400)에 상기 슬리브관통홀(510)에 삽입되는, 마이크로렌즈의 외형사이즈와 같은 치수를 가지고 일정한 길이를 갖는 렌즈가압부(20)가 구비된다.

슬리브(500)는 마이크로렌즈의 외경을 결정한다.

아울러, 금형가이드(700)와 베이스(200), 하부금형(300), 상부금형(400), 슬리브(500)는 매우 정교한 공차를 가지고 끼워 맞춤 조립된다.

이때, 금형가이드(700)는 금형가이드(700)의 내경이 베이스(200), 하부금형(300), 상부금형(400), 슬리브(500)의 외경과 동일하게 이루어져 끼워 맞춤 조립시, 베이스(200), 하부금형(300), 상부금형(400) 및 슬리브(500)의 축이 동축에 위치하도록 안내한다.

오목부는 하부금형(300)에 형성될 수도 있고, 상부금형(400)에 형성될 수도 있으며, 하,상부금형(300, 400) 둘 다에 형성될 수도 있다.

제시된 바와 같이 금형(300, 400) 중 한쪽에만 오목부가 형성되고, 다른 한쪽은 평평한 경우, 한면은 평평하고 다른 한면은 볼록한 플래너 컨벡스 렌즈가 제작되고, 하,상부금형(300, 400)에 오목부가 형성되는 경우, 양면이 모두 볼록 곡면을 갖는 바이 컨벡스 렌즈가 제작될 수 있다.

또한, 오목부가 구비된 금형(300, 400)에 슬리브관통홀(510)로 삽입되는 렌즈가압부(20)가 구비된다. 즉, 렌즈가압부(20)는 하부금형(300) 또는 상부금형(400)중 선택된 하나에 구비될 수 있다.

이에 따라, 금형장치의 구조가 달라지지만, 다른 실시방법일 뿐 동일한 기능을 한다.

이를 근거로 도 2와 도 3을 첨부하여 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 마이크로렌즈 금형장치의 제1실시예에 따른 단면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 마이크로렌즈 금형장치의 제2실시예에 따른 단면도이다.

도 2에 도시된 바와 같이 상부금형(400)에 렌즈가압부(20)가 구비되는 경우, 슬리브(500)의 슬리브관통홀(510)을 렌즈가압부(20)가 관통하며 가압한다.

또한 도 3에 도시된 바와 같이 하부금형(300)에 렌즈가압부(20)가 구비되는경우, 렌즈가압부(20)가 슬리브관통홀(510)을 관통해 조립되며, 상부금형(400)이 프레스(600)와 하강하면서 용융고브(10)를 가압한다.

이에 따라, 구조와 상관없이 동일한 기능을 함으로써, 위에 제시한 바와 같이 조립 및 분해가 용이한 금형장치에 있어서, 본 발명의 청구범위에 한정되지 않는다.

다양한 형상의 마이크로렌즈 제작은 금형(300, 400)의 교체로 이루어지는데, 이는 금형가이드(700)를 이용하여 베이스(200), 하부금형(300), 상부금형(400) 및 슬리브(500)의 조립과 분리를 용이하게 할 수 있다.

아울러 관통홀(210)은 가열판(100)의 고온의 열을 빠르게 하부금형(300)에 전달한다.

한편, 오목부를 하,상부금형(300, 400) 둘 다에 형성함으로써, 양면이 볼록렌즈인 바이 컥벡스 렌즈를 제작할 수 있는데, 이를 도 4a 내지 도 4c를 첨부하여 설명한다.

도 4a 내지 도 4c는 본 발명에 따른 마이크로렌즈 금형장치의 제3실시예에 따른 과정을 순차적으로 도시한 도면이다.

위에 제시된 기술과 같이 프레스(600)와 상부금형(400)이 하부금형(300) 방향으로 하강하여 렌즈가압부(20)가 슬리브관통홀(510)을 관통하여 용융고브(10)를 가압하는 방식에 있어서, 하부금형(300)의 상면 혹은 상부금형(400)의 하면 둘 중 하나에 구비된 렌즈가압부(20)와 나머지 하나의 다른 면, 둘 다에 오목부를 형성 함으로써, 용융고브(10)가 오목부 형상을 따라 용융되어 바이 컨벡스 렌즈를 제작할 수 있다.

또한, 구조의 변화와 관계없이 동일한 기능을 하는데, 렌즈가압부(20)가 하부금형(300)의 상면에 구비되고, 상부금형의 하면에 오목부만 구비되어 있어도 결과적으로 동일한 바이 컨벡스 렌즈를 제작할 수 있음은 당연하다.

이와 같은 마이크로렌즈 금형장치를 제공함으로써, 장치구조가 단순하며 장치의 조립이 용이하고 마이크로렌즈의 정밀한 제작이 가능하도록 하여 제품의 불량률을 줄이고 작업 및 생산의 효율을 높일 수 있다.

또한, 렌즈의 형상을 성형하는 금형만 교체하여 다양한 사이즈와 형상을 가진 마이크로렌즈를 제작할 수 있다.

한편, 상기에서 도 1 내지 도 5를 이용하여 서술한 것은, 본 발명의 주요 사항만을 서술한 것으로, 그 기술적 범위 내에서 다양한 설계가 가능한 만큼, 본 발명이 도 1 내지 도 5의 구성에 한정되는 것이 아님은 자명하다.

10 : 용융고브 20 : 렌즈가압부
100 : 가열판 200 : 베이스
210 : 관통홀 220 : 가열접촉판
230 : 금형지지판 300 : 하부금형
400 : 상부금형 500 : 슬리브
510 : 슬리브관통홀 600 : 프레스
700 : 금형가이드 710: 가이드배출구
800 : 스토퍼 810 : 스토퍼배출구

Claims (9)

1. 가열판(100)과;
   상기 가열판(100)의 상부에 설치되며, 상기 가열판(100)과 접촉하는 가열접촉판(220)과 하부금형(300)을 지지하는 금형지지판(230)을 포함하여 구성되는 베이스(200)와;
   상기 베이스(200)의 상부에 위치하며, 상면이 평평하게 설치된 하부금형(300)과;
   상기 하부금형(300)의 상부에 설치되는 상부금형(400)과;
   상기 하부금형(300)과 상부금형(400) 사이에 설치되어 그 중심에 슬리브관통홀(510)이 형성된 슬리브(500)와;
   상기 상부금형(400)의 상부에 위치하여 상기 상부금형(400)을 가압하는 프레스(600)와;
   상기 베이스(200)의 상부에 구비되되, 상기 베이스(200), 하부금형(300), 상부금형(400) 및 슬리브(500)의 외경과 동일한 내경을 가지는 금형가이드(700)를 더 포함하여 구성되며,
   상기 하부금형(300) 또는 상부금형(400) 중 적어도 하나에는 오목부가 형성되고, 상기 오목부가 형성된 금형(300, 400)에 상기 슬리브관통홀(510)에 삽입되는 렌즈가압부(20)가 구비된 것을 특징으로 하는 마이크로렌즈 금형장치.
   
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 베이스(200)는 관통홀(210)이 형성된 것을 특징으로 하는 마이크로렌즈 금형장치.
   
4. 삭제
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 금형가이드(700)에 가이드배출구(710)가 형성된 것을 특징으로 하는 마이크로렌즈 금형장치.
   
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 가이드배출구(710)는 복수 개로 이루어진 것을 특징으로 하는 마이크로렌즈 금형장치.
   
7. 청구항 1에 있어서,
   상기 프레스(600)가 하강할 때, 프레스(600)의 하강위치를 제한하여 상부금형(400)의 가압위치를 제한하는 스토퍼(800)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로렌즈 금형장치.
   
8. 청구항 5 내지 청구항 7 중 선택되는 한 항에 있어서,
   상기 스토퍼(800)의 측면으로 가이드배출구(710)와 적어도 하나 이상 연통되는 스토퍼배출구(810)가 형성된 것을 특징으로 하는 마이크로렌즈 금형장치.
   
9. 청구항 8에 있어서,
   상기 스토퍼배출구(810)는 복수 개로 이루어진 것을 특징으로 하는 마이크로 렌즈 금형장치.

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