KR102388656B1

KR102388656B1 - 유리 렌즈의 성형을 위한 금형 어셈블리

Info

Publication number: KR102388656B1
Application number: KR1020200138210A
Authority: KR
Inventors: 김장균
Original assignee: 주식회사 이톰
Priority date: 2020-10-23
Filing date: 2020-10-23
Publication date: 2022-04-20

Abstract

본 발명은 렌즈를 성형하기 위한 금형 어셈블리에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 유리 렌즈를 프레스법을 통해 성형하기 위한 금형 어셈블리에 관한 것이다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 가열 프레스법에 의한 유리 렌즈를 성형하는 금형 어셈블리에 있어서, 상부 코어; 하부 코어; 및 내측에 유리 렌즈 성형 공간, 상기 성형 공간의 하부에 상기 하부 코어가 삽입되는 하부 코어 공간 및 상기 성형 공간의 상부에 상기 상부 코어가 삽입되는 상부 코어 공간을 갖는 슬리브를 포함하고, 상기 슬리브는, 상기 상부 코어의 삽입을 가이드하는 가이드 내주면; 그리고 프레스 시 상기 상부 코어의 삽입 깊이를 제한하고 반경 방향 내측에서 상기 유리 렌즈 성형 공간을 형성하도록, 상기 가이드 내주면에서 반경 방향 내측으로 돌출되는 단차부를 포함함을 특징으로 하는 금형 어셈블리 및 이를 이용한 성형방법을 제공할 수 있다.

Description

유리 렌즈의 성형을 위한 금형 어셈블리{mold assembly for making a glass lens}

본 발명은 렌즈를 성형하기 위한 금형 어셈블리에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 유리 렌즈를 프레스법을 통해 성형하기 위한 금형 어셈블리에 관한 것이다.

비구면 렌즈를 비롯한 광학 부품의 양산 기술은 디지털카메라, 스마트폰, 액정 디스플레이 등 민생용 기기의 시대의 요구에 대응하는 형태로 발전해 왔다. 양산 기술의 핵이 되는 금형 제작도 절삭이나 연삭 등 고전적인 기계가공법이 제품 요구에 대응해 고도화되고, 초정밀 절삭 또는 연삭이라고 불리는 기계가공 기술에 의해 진보해 왔다.

이미지 광학기기에서는 일안 리플렉스 카메라를 중심으로 유리 비구면 렌즈의 수요도 크다. 유리는 내환경성이나 굴절률 등 플라스틱에 비해 우수한 부분도 많아, 최근에는 차량용 광학기기나 스마트폰 탑재 카메라 모듈, 레이저나 중 적외선용 광학기기 등 새로운 산업 및 제품에 대한 수요가 확대되고 있다.

렌즈의 양산 방법으로서 플라스틱 렌즈는 사출성형법이 적용되고 있다. 사출성형에 사용되는 초정밀 렌즈 성형금형 가공에 사용되는 단결정 다이아몬드 공구는, 강재에 대한 적용에 대해서는 철과 다이아몬드의 친화성이라는 물성면이나 강재의 결정립 특성 등에 기인하는 기술 과제가 있기 때문에, 이를 회피하는 방법으로서 무전해 Ni-P 도금을 금형 표층에 실시해 선삭 다듬질하는 제작법이 주로 사용되고 있다.

유리 렌즈의 경우에는 가열 프레스법이 사용되고 있다. 가열 프레스 성형의 경우, 성형 온도가 대개 500~600℃ 사이이기 때문에 금형의 소재로는 텅스텐카바이드(WC)나 실리콘카바이드(SiC) 등 내열성이 우수한 세라믹 소재를 사용하는 것이 일반적이다.

최근에 매트릭스형 차량 헤드램프용 마이크로 렌즈, 홈 뷰티 중적외선 레이저 광기기용 마이크로 렌즈 등 고 굴절, 고 투과성, 내환경성이 필요한 조명광학용 유리 렌즈의 수요가 증가함에 따라 경제적인 양산 제조기술에 대한 관심도 함께 증가하고 있다. 특히, 지금까지는 금형 수명, 금형 가공비용 등 금형과 관련된 기술성, 경제성의 문제로 적용이 제한되어 온도 600도 이상 그리고 2,000도 미만의 성형온도를 갖는 고 굴절, 고 투과 유리 소재의 저 비용 생산이 가능한 광학 렌즈 가열 프레스법 제조기술이 요구되고 있다.

본 발명은 유리 렌즈 가열 프레스법을 이용하여 효과적으로 유리 렌즈를 성형할 수 있는 금형 어셈블리 및 이를 이용한 성형방법을 제공하고자 한다.

본 발명의 일실시예를 통하여, 코어의 이동을 안내하는 슬리브의 내부면 보다 반경 방향으로 더욱 내측에 위치하도록 렌즈 성형 공간을 구비하여, 효과적으로 유리 렌즈를 성형할 수 있는 금형 어셈블리를 제공하고자 한다.

본 발명의 일실시예를 통하여, 슬리브와 코어를 포함하는 금형 어셈블리의 재질이 갖는 열팽창률과 성형하고자 하는 유리 렌즈의 열팽창률을 고려하여, 유리 렌즈가 슬리브에 끼이는 현상을 효과적으로 방지할 수 있는 금형 어셈블리를 제공하고자 한다.

본 발명의 일실시예를 통하여, 금형 어셈블리의 열팽창률이 유리 렌즈의 열팽창률보다 일반적으로 작아야 한다는 상식의 전환을 통해서, 오히려 유리 렌즈가 슬리브에 끼이는 현상을 효과적으로 방지할 수 있는 금형 어셈블리를 제공하고자 한다.

본 발명의 일실시예를 통하여, 열 프레스 후 슬리브의 반경 방향 내측에 위치하는 유리 렌즈가 슬리브보다 반경 방향으로 더욱 팽창하는 것을 허용하여, 유리 렌즈가 슬리브에 끼이는 현상을 효과적으로 방지할 수 있는 금형 어셈블리를 제공하고자 한다.

본 발명의 일실시예를 통하여, 성형되는 유리 렌즈의 측면을 경사지게 형상하는 슬리브의 렌즈 취출부(경사부)를 통해서, 유리 렌즈가 슬리브에 대해서 반경 방향 외측으로 팽창할 때 상방(유리 렌즈의 취출 방향)으로 이동하려는 경향을 유도하여, 유리 렌즈의 끼임 방지 및 취출이 용이한 금형 어셈블리를 제공하고자 한다. 특히, 유리 렌즈의 측면이 슬리브의 내주면과 밀착되는 힘을 자동적으로 해소하여 성형된 유리 렌즈의 취출이 매우 용이하고 유리 렌즈의 파손을 미연에 방지할 수 있는 금형 어셈블리를 제공하고자 한다.

본 발명의 일실시예를 통하여, 성형되는 유리 렌즈의 측면과 슬리브의 밀착면적을 오히려 증가시킴에도 불구하고 유리 렌즈를 슬리브로부터 더욱 용이하게 분리할 수 있는 금형 어셈블리를 제공하고자 한다.

본 발명의 일실시예를 통하여, 유리 렌즈의 취출 방향을 따라 반경 방향으로 확장되는 렌즈 취출부를 통해서 유리 렌즈와 슬리브의 중심이 동일축으로 효과적으로 정렬될 수 있는 금형 어셈블리를 제공하고자 한다.

본 발명의 일실시예를 통하여, 상·하 코어와 슬리브가 글래시 카본 소재로 제작되고 렌즈로 성형하고자 하는 유리 소재의 열팽창률이 글래시 카본 금형보다 낮을 때, 열간 성형 후 냉각 과정에서 금형 소재와 유리 소재의 열팽창률 차이로 의해 유리 렌즈가 슬리브에 끼이는 현상을 해결하기 위하여, 성형된 렌즈의 취출이 용이하도록 하는 경사 구조를 슬리브와 일체형으로 제작하여, 냉각과정에서 성형된 렌즈가 슬리브로부터 자동 취출될 수 있는 금형 어셈블리를 제공하고자 한다.

본 발명의 일실시예를 통하여, 슬리브가 형성하는 유리 성형 공간의 반경 방향 외측으로부터 내측으로 접근 공간을 제공하여 용이하게 성형된 유리 렌즈를 홀드할 수 있는 금형 어셈블리를 제공하고자 한다. 또한, 상기 접근 공간을 통해서 상부 코어 또는 하부 코어를 홀드하여 상부 코어 또는 하부 코어를 슬리브에 대해서 용이하게 이동시킬 수 있는 금형 어셈블리를 제공하고자 한다.

본 발명의 일실시예를 통하여, 하나의 슬리브를 통해서 적어도 하나 이상의 유리 성형 공간을 형성할 있으며, 각각의 유리 성형 공간의 반경 방향 외측에서 내측으로 홀드를 위한 접근 공간을 갖는 금형 어셈블리를 제공하고자 한다.

본 발명의 일실시예를 통하여, 금형 어셈블리를 이용하여 가열 프레스 공정을 수행한 후 렌즈의 취출을 위해 상부 코어 및/또는 하부 코어를 이형시키기 전에, 상부 코어 또는 하부 코어를 부분적으로 이형시켜 열팽창률의 차이에 의해 슬리브에 대한 유리 렌즈의 상대적인 이동을 허용하는 부분 이형 공정을 수행하는 성형방법을 제공할 수 있다. 부분 이형 공정 과정에서 유리 렌즈는 렌즈 성형 공간에서 미세하게 취출 방향으로 이동하게 되며, 따라서 이를 통해서 유리 렌즈를 슬리브로부터 매우 용이하게 취출할 수 있다. 물론, 이를 통해서 유리 렌즈와 슬리브 사이의 반력을 최소화하여 유리 렌즈의 파손을 미연에 방지할 수 있는 성형방법을 제공할 수 있다.

전술한 목적을 이루기 위하여, 본 발명의 일실시예에 따르면, 가열 프레스법에 의한 유리 렌즈를 성형하는 금형 어셈블리에 있어서, 상부 코어; 하부 코어; 및 내측에 유리 렌즈 성형 공간, 상기 성형 공간의 하부에 상기 하부 코어가 삽입되는 하부 코어 공간 및 상기 성형 공간의 상부에 상기 상부 코어가 삽입되는 상부 코어 공간을 갖는 슬리브를 포함한다.

상기 슬리브는, 상기 상부 코어의 삽입을 가이드하는 가이드 내주면; 그리고 프레스 시 상기 상부 코어의 삽입 깊이를 제한하고 반경 방향 내측에서 상기 유리 렌즈 성형 공간을 형성하도록, 상기 가이드 내주면에서 반경 방향 내측으로 돌출되는 단차부를 포함할 수 있다.

상기 하부 코어는 프레스에 의해 상기 유리 렌즈의 하면을 형성하는 제1베이스 그리고 상기 상부 코어는 프레스에 의해 상기 유리 렌즈의 상면을 형성하는 제2베이스를 포함하며, 상기 제1베이스와 단차부는 상기 상부 코어의 삽입 방향에 대해서 수직인 것이 바람직하다.

상기 제2베이스는, 상기 유리 렌즈의 패턴을 형성하는 패턴부; 그리고 상기 패턴부에서 반경 방향으로 연장되며, 단차부와 평행하도록 형성된 수평부를 포함할 수 있다. 물론, 상기 제1베이스도 유리 렌즈의 패턴을 형성하는 패턴부를 포함할 수 있다.

상기 유리 렌즈 성형 공간은 상기 제1베이스, 상기 패턴부, 상기 수평부 그리고 상기 단차부의 반경 방향 내측에 형성되는 렌즈 취출부에 의해 정의되는 폐공간인 것이 바람직하다.

상기 금형 어셈블리의 소재는 상기 유리 렌즈의 소재보다 열팽창률이 큰 소재인 것이 바람직하다.

상기 금형 어셈블리의 소재는 글래시 카본이며, 상기 슬리브는 일체로 형성되는 것이 바람직하다.

상기 슬리브는, 상기 단차부의 반경 방향 내측에 형성되며 상기 유리 렌즈의 취출 방향을 따라 반경 방향으로 확장되는 렌즈 취출부를 포함할 수 있다.

상기 가이드 내주면의 내경은 상기 단차부의 반경 방향 내측 말단의 내경보다 크고, 상기 렌즈 취출부의 내경은 상기 단차부의 내경에서 상기 하부 코어를 향해 점차 작아지는 것이 바람직하다. 다시 말하면, 상기 렌즈 취출부는 상부 코어의 취출 방향으로 확장되는 경사부라 할 수 있다.

여기서, 상기 슬리브는 상부 코어와 하부 코어가 프레스시 이동을 안내하고 내부에 렌즈가 형성되는 공간을 갖는다. 구체적으로 슬리브는 원통형으로 형성될 수 있고, 특히 내주면이 원통형으로 형성될 수 있다.

슬리브의 내주면은 성형되는 유리 렌즈의 측면을 형성할 수 있다. 그러나, 전술한 바와 같이, 슬리브의 내주면 자체가 유리 렌즈의 측면을 형성하는 경우, 슬리브와 유리 렌즈의 열팽창률의 차이로 인해 유리 렌즈의 상대적인 팽창으로 인해 유리 렌즈의 손상이 우려될 수 있다.

따라서, 슬리브의 내주면보다 반경 방향 내측에 형성되는 단차부가 구비되고, 상기 단차부의 반경 반향 내측에서 유리 렌즈의 측면을 형성하는 경우, 단차부의 내주면과 슬리브의 내주면의 차이로 인해 유리 렌즈의 상대적인 팽창이 허용될 수 있다.

또한, 상기 단차부에 의해서 유리 렌즈의 중심축에 대해서 유리 렌즈가 신뢰성이 있는 대칭성을 갖도록 형성할 수 있다. 특히, 상방으로 경사진 렌즈 취출부를 통해서 가열 프레스되는 유리 소재는 반경 방향 내측뿐만 아니라 하부에서 상부로 이동될 수 있다. 즉, 유리 렌즈의 기준이 되는 하면의 면적보다 상면으로 갈수록 그 단면적이 커지게 된다. 그러므로 유리 렌즈의 중심축에 대해서 신뢰성이 있는 대칭성 확보가 더욱 용이하게 된다. 왜냐하면, 가열 프레스되는 유리 소재는 유리 렌즈 성형 공간에서 상부 및 반경 방향 외측으로 이동하려는 경향을 갖기 때문에, 중심축 부분에서 유리 소재가 충분한 압축에 의해 채워지기 때문이다. 즉, 패턴 부분에서 신뢰성이 있는 설계 형상을 기대할 수 있게 된다.

상기 슬리브는, 슬리브 베이스; 내측에 유리 렌즈 성형 공간을 형성하고, 상기 하부 코어와 상부 코어가 순차적으로 동일 방향으로 삽입되어 프레스가 수행되도록, 상기 슬리브 베이스에서 상부로 돌출되는 복수 개의 슬리브 측벽; 그리고 상기 슬리브 측벽의 반경 방향 외측에서 내측으로 상기 유리 렌즈 성형 공간에 접근 가능하도록, 상기 슬리브 측벽과 슬리브 측벽 사이에 형성된 측벽 개구부를 포함할 수 있다.

상기 단차부는 상기 슬리브 측벽의 내주면에서 반경 방향 내측으로 돌출되어 형성되는 것이 바람직하다.

상기 복수 개의 슬리브 측벽에 의해 적어도 하나 이상의 유리 렌즈 성형 공간이 정의될 수 있다.

상기 유리 렌즈 성형 공간은 상기 슬리브의 중심에 형성되는 것이 바람직하다.

상기 슬리브의 중심에서 반경 방향 외측에서 원주 방향을 따라 복수 개의 유리 렌즈 성형 공간이 형성될 수 있다.

상기 중심구에 대해서 상기 복수 개의 주변구는 원주 방향으로 대칭되도록 형성될 수 있다.

따라서, 본 실시예에 따르면 슬리브의 상부와 하부를 통해서 각각 상부 코어와 하부 코어가 삽입될 수 있으며, 상부 또는 하부 중 어느 하나의 동일 방향으로 상부 코어와 하부 코어가 삽입될 수도 있다. 후자의 경우에는 상부 코어와 하부 코어의 삽입 방향과 삽입 시작 위치는 동일할 수 있다.

본 발명은 유리 렌즈 가열 프레스법을 이용하여 효과적으로 유리 렌즈를 성형할 수 있는 금형 어셈블리 및 이를 이용한 성형방법을 제공할 수 있다.

본 발명의 일실시예를 통하여, 코어의 이동을 안내하는 슬리브의 내부면 보다 반경 방향으로 더욱 내측에 위치하도록 렌즈 성형 공간을 구비하여, 효과적으로 유리 렌즈를 성형할 수 있는 금형 어셈블리를 제공할 수 있다.

본 발명의 일실시예를 통하여, 슬리브와 코어를 포함하는 금형 어셈블리의 재질이 갖는 열팽창률과 성형하고자 하는 유리 렌즈의 열팽창률을 고려하여, 유리 렌즈가 슬리브에 끼이는 현상을 효과적으로 방지할 수 있는 금형 어셈블리를 제공할 수 있다.

본 발명의 일실시예를 통하여, 금형 어셈블리의 열팽창률이 유리 렌즈의 열팽창률보다 일반적으로 작아야 한다는 상식의 전환을 통해서, 오히려 유리 렌즈가 슬리브에 끼이는 현상을 끼이는 현상을 효과적으로 방지할 수 있는 금형 어셈블리를 제공할 수 있다.

본 발명의 일실시예를 통하여, 열 프레스 후 슬리브의 반경 방향 내측에 위치하는 유리 렌즈가 슬리브 보다 반경 방향으로 더욱 팽창하는 것을 허용하여, 유리 렌즈가 슬리브에 끼이는 현상을 끼이는 현상을 효과적으로 방지할 수 있는 금형 어셈블리를 제공할 수 있다.

본 발명의 일실시예를 통하여, 성형되는 유리 렌즈의 측면을 경사지게 형상하는 슬리브의 렌즈 취출부(경사부)를 통해서, 유리 렌즈가 슬리브에 대해서 반경 방향 외측으로 팽창할 때 상방(유리 렌즈의 취출 방향)으로 이동하려는 경향을 유도하여, 유리 렌즈의 끼임 방지 및 취출이 용이한 금형 어셈블리를 제공할 수 있다. 특히, 유리 렌즈의 측면이 슬리브의 내주면과 밀착되는 힘을 자동적으로 해소하여 성형된 유리 렌즈의 취출이 매우 용이하고 유리 렌즈의 파손을 미연에 방지할 수 있는 금형 어셈블리를 제공할 수 있다.

본 발명의 일실시예를 통하여, 유리 렌즈의 취출 방향을 따라 반경 방향으로 확장되는 렌즈 취출부를 통해서 유리 렌즈와 슬리브의 중심이 동일축으로 효과적으로 정렬될 수 있는 금형 어셈블리를 제공할 수 있다.

본 발명의 일실시예를 통하여, 상·하 코어와 슬리브가 글래시 카본 소재로 제작되고 렌즈로 성형하고자 하는 유리 소재의 열팽창률이 글래시 카본 금형보다 낮을 때, 열간 성형 후 냉각 과정에서 금형 소재와 유리 소재의 열팽창률 차이로 의해 유리 렌즈가 슬리브에 끼이는 현상을 해결하기 위하여, 성형된 렌즈의 취출이 용이하도록 하는 경사 구조를 슬리브와 일체형으로 제작하여, 냉각과정에서 성형된 렌즈가 슬리브로부터 자동 취출될 수 있는 금형 어셈블리를 제공할 수 있다.

본 발명의 일실시예를 통하여, 슬리브가 형성하는 유리 성형 공간의 반경 방향 외측으로부터 내측으로 접근 공간을 제공하여 용이하게 성형된 유리 렌즈를 홀드할 수 있는 금형 어셈블리를 제공할 수 있다. 또한, 상기 접근 공간을 통해서 상부 코어 또는 하부 코어를 홀드하여 상부 코어 또는 하부 코어를 슬리브에 대해서 용이하게 이동시킬 수 있는 금형 어셈블리를 제공할 수 있다.

본 발명의 일실시예를 통하여, 하나의 슬리브를 통해서 적어도 하나 이상의 유리 성형 공간을 형성할 있으며, 각각의 유리 성형 공간의 반경 방향 외측에서 내측으로 홀드를 위한 접근 공간을 갖는 금형 어셈블리를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 금형 어셈블리의 결합된 모습을 도시하고,
도 2는 도 1에 도시된 금형 어셈블리의 분리된 모습을 도시하고,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 금형 어셈블리의 결합된 단면을 도시하고,
도 4는 도 3에 도시된 금형 어셈블리의 분리된 단면을 도시하고,
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 금형 어셈블리의 결합된 단면을 도시하고,
도 6은 도 5에 도시된 금형 어셈블리의 분리된 단면을 도시하고,
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 금형 어셈블리의 결합된 단면을 도시하고,
도 8은 도 7에 도시된 금형 어셈블리의 분리된 단면을 도시하고,
도 9는 단차부의 형태가 다른 본 발명의 일실시예에 따른 금형 어셈블리의 분리된 단면을 도시하고,
도 10은 단차부의 형태가 또 다른 본 발명의 일실시예에 따른 금형 어셈블리의 분리된 단면을 도시하고,
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 금형 어셈블리의 결합된 모습을 도시하고,
도 12는 도 11에 도시된 금형 어셈블리의 분리된 모습을 도시하고,
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 금형 어셈블리 중 슬리브의 모습을 도시하고,
도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 금형 어셈블리 중 슬리브의 모습을 도시하고,
도 15는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 금형 어셈블리 중 슬리브의 모습을 도시하고 있다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 일실시예에 따른 유리 렌즈의 성형을 위한 금형 어셈블리에 대해서 설명한다.

본 실시예에 따른 금형 어셈블리는 초정밀 유리 렌즈 가열 프레스 용일 수 있다. 이하에서는 금형 어셈블리를 금형이라 할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 금형의 구성들이 서로 결합된 형태를 도시하고, 도 2는 금형의 구성들이 서로 분리된 형태를 도시하고 있다. 도 1에 도시된 금형 형태는 프레스 직후의 모습일 수 있으며, 도 2에 도시된 금형 형태는 프레스 전의 모습일 수 있다.

금형(10)은 슬리브(20)와 최소 1쌍의 코어 즉 상부 코어(30)와 하부 코어(40)를 포함할 수 있다. 여기서, 슬리브(20)를 절구라 할 수도 있으며, 코어(core)를 다이(die) 또는 펀치(punch)라 할 수도 있다. 또한, 슬리브(20)를 슬리브 금형이라 할 수 있고, 상부 코어와 하부 코어를 코어 금형이라 할 수 있다.

상부 코어(30)와 하부 코어(40) 중 어느 하나의 일측 또는 양측 표면에 사전에 사전 준비된 렌즈 형상을 피 성형체(유리 소재) 표면에 가압, 전사하는 용도로 사용되고, 슬리브(20)는 상·하 코어가 각각 아래, 위에서 삽입되는 관(Tube) 형태로 상·하 코어 각 중심축이 동일 축에 정렬되도록 하는 역할과 상·하 코어에 의해 가압된 유리 렌즈의 외관 치수를 형성하는 역할을 동시에 한다.

슬리브(20)의 내측면(21)은 상부 코어(30) 및/또는 하부 코어(40)의 이동을 안내하는 역할을 수행하며, 특히 프레스 시 상부 코어(30)에 슬리브의 내측면(21)을 따라 이동하여 유리 소재를 가압하게 된다.

슬리브(20)의 내부 즉 내측면(21)의 반경 방향 내측에는 공간(22)이 형성되는 이러한 공간은 상부 코어와 하부 코어의 삽입 공간 즉 상부 코어 공간과 하부 코어 공간을 포함한다. 또한, 상기 내부 공간(22)는 상부 코어 공간과 하부 코어 공간 사이에 정의되는 유리 렌즈 성형 공간을 포함하게 된다.

슬리브(20)에는 상기 내부 공간(22)을 외부와 연통시키는 연통구(21)가 구비될 수 있으며, 이러한 연통구는(21)는 슬리브(20)의 길이 방향(코어의 삽입 방향)과는 수직되도록 슬리브의 측면에 형성될 수 있다. 코어들의 이동 시 내부 공간(22)의 공기 압축을 해제하여 코어들이 원활히 슬리브 내부로 삽입되도록 이러한 연통구가 형성될 수 있다. 상기 연통구(21)는 서로 대칭되도록 2 개 이상 형성될 수 있다.

상기 상부 코어(30)는 상기 슬리브(20) 내부에 삽입되는 삽입부(33)와 몸체부(32)를 포함할 수 있다. 상기 몸체부를 가압하여 삽입부(33)가 코어 내부로 삽입되도록 할 수 있다. 마찬가지로, 상기 하부 코어(30)는 상기 슬리브(20) 내부에 삽입되는 삽입부(43)와 몸체부(42)를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 몸체부(42)는 생략될 수 있다. 왜냐하면, 상기 하부 코어(30)는 전체가 슬리브(20) 내부에 삽입되어 슬리브(20)와 함께 금형 어셈블리를 기준면(금형 바닥면)을 형성하여 프레스 시 수직 하중을 지지하도록 할 수 있기 때문이다. 다시 말하면, 프레스 시 하부 코어(30)를 이동시키기 위한 몸체부(42)가 생략될 수 있다. 도 1 및 도 2에는 하부 코어(40)의 몸체부(42)가 포함된 형태가 도시되어 있다.

초정밀 렌즈 제조에 사용되는 가열 프레스 용 유리 소재는 대부분 600도 이하의 성형온도를 가지며, 유리 소재의 열 팽창률이 금형 소재인 텅스텐카바이드(WC)나 실리콘카바이드(SiC) 보다 커서, 열간 성형 후 냉각 시 열팽창률(수축율) 차이에 의해서 유리 렌즈와 금형이 자동으로 분리(이형)되어 금형으로부터 성형된 렌즈의 취출이 용이하다. 다시 말하면, 유리 렌즈 성형 및 냉각 후 유리 렌즈를 둘러싸는 테두리보다 유리 렌즈가 더욱 수축하여 테두리와 유리 렌즈가 자연스럽게 분리될 수 있기 때문이다.

유리 렌즈 가열 프레스 금형의 주요 소재로 사용되는 텅스텐카바이드(WC)나 실리콘카바이드(SiC)는, 높은 고온 경도와 낮은 열팽창 계수를 갖고 있어 고온의 성형환경을 필요로 하는 유리 렌즈 금형 소재로 적합하지만, 경도가 높아 초정밀 연마(grinding, polishing) 등 높은 난이도의 가공이 필요하고, 두 소재 모두 고온 성형환경에서 유리와 직접 접촉 시 표면이 유리와 융착되는 특성이 있다. 따라서, 이러한 융착을 방지하기 위한 별도의 이형막 코팅이 필요하다.

가장 널리 사용되고 있는 이형막 코팅은, 기상 증착방식으로 금형 소재 표면에 박막의 탄소층을 형성하는 DLC(Diamond-Like Carbon)코팅이다. 탄소는 이종물질과 반응성이 매우 낮은 특성을 갖고 있기 때문에, 이러한 특성을 이용한 것이라 할 수 있다. 하지만, 금형 모재에 이형막 코팅을 하는 카본 또한 금형 모재와 이종물질이기 때문에, 성형온도가 올라갈 수록 양자 사이의 열 팽창률 차이가 심화되어, 크랙(Crack) 등의 코팅층 파손으로 인한 성형 불량을 유발한다.

따라서, 상용 유리 렌즈 가열 프레스법은 600도 이하에서 성형이 가능한 소재 개발을 통해 고온 성형의 문제점을 회피하고 있으며, 600도 이상의 성형온도를 필요로 하는 유리 렌즈는 연삭 및 연마가공, 레이저 절삭이나 반도체 식각방식을 사용하여 유리를 직접 가공하는 방식을 사용하고 있다. 따라서, 유리를 직접 가공하는 방식은 저 비용 대량 제조에 근본적인 문제를 갖고 있다.

최근에 매트릭스형 차량 헤드램프용 마이크로 렌즈, 홈 뷰티 중적외선 레이저 광기기용 마이크로 렌즈 등 고 굴절, 고 투과성, 내환경성이 필요한 유리 렌즈의 대량수요의 발생으로 유리 광학렌즈의 대량 제조도 함께 증가하고 있다. 특히, 스마트폰용 곡면 커버유리로 사용되는 붕규산 유리(Borosilicate Glass)를 성형온도 700도 이상의 고 융점 유리 성형함에 있어서 그라파이트(Graphite) 탄소 소재를 금형으로 사용하는 가열 프레스법이 시도된 바가 있다.

탄소 소재는 600도 이상의 성형온도에서도 기계적 강도가 유지되고 유리 소재와 융착되는 특성이 없어 이형막 코팅 자체가 필요하지 않는 것이 주요 특징이다. 하지만, 그라파이트는 반데르발스 결합에 의한 분자 간 종방향 결합력이 낮아 외력에 의해 표면입자가 쉽게 이탈되어 금형의 마모를 유발하고, 경면 가공이 불가능하고, 이탈된 탄소입자가 피 성형체인 글라스에 이물(Particle)로 부착되는 등 초정밀 광학 유리 렌즈용 금형 소재로 사용하는데 한계가 있다.

이에 같은 탄소 소재인 글래시 카본이 주목받고 있는데, 글래시 카본은 그라파이트와 상이한 독특한 비정질 형태의 분자 결합구조 덕분에 표면입자 이탈 문제가 없고, 동시에 경면 가공이 가능한 쿼츠(Quartz) 수준의 표면경도 특성이 있어, 600도 이상의 고 융점 유리 소재의 광학 렌즈 제조용 금형 소재로 사용이 가능하다. 특히, 소재의 제조온도에 따라 2,000도 이상의 환경에서도 사용할 수 있어 지금까지는 금형 수명, 금형 제조비용 등 금형과 관련된 기술성, 경제성의 문제로 적용이 제한되어 온 쿼츠(Quartz)와 같은 고 굴절, 고 투과성 소재의 가열 프레스 용 금형으로도 일부 사용되고 있다.

글래시 카본은 액상의 열 경화성 수지를 섭씨 100도 이하의 중합반응, 100~250도 사이의 경화반응을 거쳐 제조된 경화체(Precursor)를 사용목적에 따라 900~2000도 사이의 온도에서 열 분해하여 제작하는 최대 순도 약 98~99%의 탄소 소재이다.

하지만, 지금까지 기술성, 경제성의 문제로 적용이 제한되어 온 쿼츠(Quartz)와 같은 고 굴절, 고 투과성 소재의 유리 렌즈를 글래시 카본 금형을 기반으로 하는 가열 프레스법으로 제조할 때, 글래시 카본의 열팽창률이 약 3.5*10^―6m/℃로, 주요 고온 성형용 렌즈 소재인 붕규산 유리나 쿼츠 유리 등의 유리 소재보다 열팽창률이 커서, 열간 성형 후 냉간 시 유리 렌즈가 금형(슬리브)에 끼어 분리가 어려운 문제가 있다. 일반적으로 고 굴절 특성의 유리 소재는 밀도가 높아 열 팽창률이 낮은 특성이 있으므로, 글래시 카본 금형을 기반으로 하는 가열 프레스법을 다양한 고 굴절 유리 소재로 확대하는 것이 용이하지 않다.

즉, 이형 코팅층의 필요성을 제거할 수 있고 고온 환경에서 성형을 할 수 있다는 측면에서 글래시 카본을 금형 소재로 적용하는 것이 고려되었다. 그러나, 글래시 카본 소재의 열팽창률 특성은 주요 고온 성형용 렌즈 소재에 있어 일반적으로 금형 소재에서 기대되는 열팽창률 특성과 상반되기 때문에 주요 고온 성형용 유리 소재의 금형에 적용하는 것은 용이하지 않다. 왜냐하면, 유리 소재가 성형 후 냉각되는 과정에서 유리 소재보다 금형이 더욱 축소되어 유리 소재의 파손이나 끼임이 더욱 문제가 될 수밖에 없기 때문이다.

도 3은 슬리브(20)의 내주면(21) 또는 가이드 내주면과 유리 렌즈(50)의 측면이 서로 밀착된 형태의 금형 단면을 도시하고 있다. 도 4는 금형 구성이 분리된 단면을 도시하고 있다.

슬리브(20)의 내측면이 유리 렌즈의 측면과 대응되므로, 유리 렌즈를 성형한 후 유리 렌즈를 슬리브(20)의 상부 또는 하부로 취출하는 것이 용이하지 않음을 알 수 있다. 즉, 기계적인 억지끼움된 형태의 유리 렌즈를 슬리브(20)로부터 취출하는 것이라 할 수 있다. 특히, 유리 렌즈와 슬리브의 열팽창률을 고려하면, 유리 렌즈와 슬리브 사이의 밀착력이 더욱 커질 수 있어, 유리 렌즈의 취출이 더욱 어렵다는 것을 쉽게 이해할 수 있다. 결국, 도 3 및 도 4에 도시된 금형의 경우는, 유리 렌즈의 성형 시 결함 발생 우려가 높고 아울러 유리 렌즈의 취출 시 결함 발생 우려가 높을 수밖에 없다. 특히, 슬리브 소재의 열팽창률이 유리 소재의 열팽창률보다 큰 경우, 이러한 문제는 더욱 두드러질 수밖에 없을 것이다.

한편, 주요 고온 성형용 렌즈 소재의 일반적인 열팽창률은 다음과 같다.

- 붕규산 유리(Borosilicate glass): 3.3*10^―6m/℃

- 쿼츠 유리(Quartz glass): 0.5*10^―6m/℃

구체적으로, 유리 소재는 플라스틱 소재와 비교할 때 각 소재의 성형 온도에서 흐름성이 매우 낮아 성형성이 저하되므로, 가열 프레스법에서는 최초 투입되는 유리 소재 형태와 최종 성형된 유리 렌즈의 형태 또는 치수를 최대한 유사하게 하여야 한다. 유리 렌즈와 유사한 형태의 유리 소재를 프리폼(Freeform) 또는 유리곱(Glass Gob)이라고 한다. 또한, 유리 소재를 최초 투입 시 별도의 정렬기구를 사용하여 상·하 코어와 슬리브의 중심에 정렬하게 하여 유리 소재의 낮은 흐름성으로 인해 성형 후 렌즈의 중심과 상·하 코어와 슬리브의 중심이 어긋나는 것을 사전에 방지하는 것이 매우 중요하다.

이와 같이 가열 프레스법에서는 유리 렌즈와 금형의 중심을 일치시키기 위해, 유리 소재를 최초 투입 시 금형의 중심과 사전 일치시키고 이후 가압과정에서 상·하 코어(30, 40)와 슬리브(20)가 유리 소재의 부피변화를 제한하는 방법을 사용하는 것이 일반적이다. 그러나, 고온 성형용 렌즈 소재인 붕규산 유리나 쿼츠 유리 등 글래시 카본 소재보다 열팽창률이 낮은 소재는, 가압과정에서 상·하 코어와 슬리브가 유리 소재의 부피변화를 제한하는 방법을 적용 시 냉각과정에서 유리 렌즈가 슬리브에 끼이는 현상이 발생한다.

결국, 프레스 성형 시 슬리브에 유리 렌즈가 융착하는 문제 해결, 그리고 유리 렌즈 성형 시 및 취출 시 유리 렌즈가 슬리브에 끼이는 것 현상을 방지해야 하는 문제 해결은 양립 불가한 것으로 여겨질 수밖에 없었다.

본 발명의 일실시예를 통해서 종래 통념 및 상식 상 서로 상반되는 문제들을 해결하고자 한다.

이하에서는 도 5와 도 6을 통해서, 본 발명의 일실시예를 상세히 설명한다. 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 금형(10)의 수직 단면을 도시하고 있으며, 도 6은 금형(10) 구성들이 분리된 수직 단면을 도시하고 있다.

도시된 바와 같이, 슬리브(20) 내부의 내부 공간은 렌즈 성형 공간(22a)을 포함한다.

상기 슬리브(20)는 내측에 유리 렌즈 성형 공간, 상기 성형 공간의 하부에 상기 하부 코어가 삽입되는 하부 코어 공간 및 상기 성형 공간의 상부에 상기 상부 코어가 삽입되는 상부 코어 공간을 갖는다.

구체적으로 상기 슬리브(20)는, 상기 상부 코어의 삽입을 가이드하는 가이드 내주면(21) 그리고 단차부(23)를 포함할 수 있다. 상기 단차부(23)는 프레스 시 상기 상부 코어의 삽입 깊이를 제한하고 반경 방향 내측에서 상기 유리 렌즈 성형 공간을 형성하도록, 상기 가이드 내주면에서 반경 방향 내측으로 돌출되는 단차부(23)포함할 수 있다.

단차부(23)가 없는 경우에 비하여, 단차부(23)에 의해서, 렌즈 성형 공간(22a)은 슬리브의 내주면(21)보다 반경 반향으로 더욱 내측에 위치하게 된다. 다시 말하면, 슬리브의 내주면 내경에 비해서 유리 렌즈의 외주면 외경이 더욱 작게 형성된다. 따라서, 유리 렌즈(50)가 반경 방향으로 상대적으로 팽창할 수 있는 마진을 확보하는 것이 가능하게 된다.

즉, 유리 렌즈(50)가 렌즈 성형 공간(22a)에서 성형되고 난 후 상대적으로 팽창할 수 있는 마진을 확보하는 것이 가능하게 된다. 그리고, 유리 렌즈를 단차부(23)에서 취출하면, 유리 렌즈의 외경은 여전히 슬리브의 내주면 내경보다 작게 된다. 따라서, 유리 렌즈(50)을 슬리브(20)로부터 완전히 취출할 때, 슬리브의 내주면이 간섭되지 않게 된다.

하부 코어(40)는 프레스에 의해 유리 렌즈의 하면을 형성하는 제1베이스(45)를 포함할 수 있다. 그리고, 상부 코어(30)는 프레스에 의해 유리 렌즈의 상면을 형성하는 제2베이스(35)를 포함할 수 있다. 하부의 제1베이스(45)와 상부의 제2베이스(35) 사이에서 정의되는 공간이 렌즈 성형 공간(22a)이라 할 수 있다.

상기 제1베이스(45)와 단차부(23)는 상기 상부 코어(30)의 삽입 방향에 대해서 수직인 것이 바람직하다. 그리고 제2베이스(35)와 단차부(23)도 상기 상부 코어(30)의 삽입 방향에 대해서 수직인 것이 바람직하다.

여기서, 제2베이스(35)는 상부 코어의 하면을 형성하며, 중심에 유리 렌즈의 패턴을 형성하는 패턴부(35a)와 패턴부의 반경 방향 외측에 수평으로 형성되는 수평부(35b)를 포함할 수 있다. 제1베이스(45)에도 동일한 형태로 패턴부(45a)와 수평부(45b)를 포함할 수 있다.

여기서, 수평부(35b, 45b)는 단차부(23)와 대응되는 부분이며, 프레스 시 서로 밀착되는 부분일 수 있다. 즉, 이러한 수평부는 상부 코어와 하부 코어의 삽입 이격을 제한하는 기능을 수행하며, 렌즈 성형 공간의 측방을 밀폐하는 기능을 수행하게 된다.

전술한 바와 같이, 단차부(23)는 슬리브의 내측면보다 반경 방향으로 더욱 내측으로 돌출되어 있으므로, 단차부(23)의 반경 방향 내측에 유리 소재의 프리폼을 삽입시켜 중심축에 얼라인하는 것이 더욱 용이하게 가능하다. 따라서, 이러한 단차부(23)를 통해서 성형되는 유리 렌즈의 중심도가 정밀해질 수 있다. 또한, 유리 렌즈가 슬리브의 내주면과의 사이에 팽창 마진이 허용될 수 있으므로, 유리 렌즈의 끼임을 미연에 효과적으로 방지함과 동시에 슬리브로부터 용이하게 취출할 수 있다.

상기 유리 렌즈 성형 공간(22a)은 상기 제1베이스(45), 상기 패턴부(45a, 35a), 상기 수평부(35b,45b) 그리고 상기 단차부(23)의 반경 방향 내측에 형성되는 렌즈 취출부(24)에 의해 정의되는 폐공간이라 할 수 있다. 그리고, 단차부의 렌즈 취출부(24)에 의해서 프리폼의 반경 방향 확장 폭이 프레스 시 작게 되므로(렌즈 취출부가 없는 경우 보다) 정밀한 중심도 형성이 가능하게 된다.

특히, 금형 어셈블리의 소재는 상기 유리 렌즈의 소재보다 열팽창률이 큰 소재를 사용할 수 있다. 구체적으로는 상기 금형 어셈블리의 소재는 글래시 카본이며, 상기 슬리브는 일체로 형성될 수 있다. 따라서, 종래 해결하기 어려웠던 문제를 본 실시예를 통해서 해결하는 것이 가능하게 된다.

한편, 단차부(23)만을 적용한 실시예에서는 유리 렌즈(50)가 상대적으로 단차부(23)의 내측면(24) 즉 렌즈 취출부보다 반경 방향 외측으로 팽창하려는 경향을 해소하는 것이 어렵다. 다시 말하면 유리 렌즈 성형 시 렌즈 끼임 현상을 매우 효과적으로 해소하는데는 한계가 있다. 또한, 유리 렌즈의 중심도 확보도 다소 미흡할 수 있다.

이러한 문제를 해결하기 위하여, 유리 소재를 최초 투입 시 별도의 정렬기구를 사용하여 상·하 코어와 슬리브의 중심에 정교하게 정렬되도록 한 뒤, 가압 완료 시 유리 소재가 슬리브와 적정한 이격된 상태를 유지하여, 냉간 수축 이후에도 슬리브와 유리 렌지의 접촉이 없거나 최소화 하는 방법이 있을 수 있는데, 최초 정렬상태 관리, 공정 조건 관리 등 재현성 유지에 어려움이 예상되므로 해결이 필요하다.

이를 위하여, 본 실시예에서는 경사지도록 형성된 렌즈 취출부(27)를 포함할 수 있다. 도 7 및 도 8을 참조하여 상세히 설명한다. 도 7은 프레시 시 금형의 단면을 도시하고, 도 8은 금형 구성이 분리된 단면을 도시하고 있다.

본 실시예는 도 5 및 도 6을 통해 설명한 전술한 실시예와 유사할 수 있으며, 특히 수직 형태의 렌즈 취출부(24)를 경사진 렌즈 취출부(27)로 변경한 형태라 할 수 있다.

즉, 전술한 실시예에서는 렌즈 취출부는 수직 내주면을 형성하지만, 본 실시예에서는 유리 렌즈의 취출 방향을 따라 반경 방향으로 확장되는 경사 내주면 형태의 렌즈 취출부를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 가이드 내주면(22)의 내경은 상기 단차부(23)의 반경 방향 내측 말단의 내경보다 크고, 상기 렌즈 취출부(24)의 내경은 상기 단차부의 내경에서 상기 하부 코어(40)를 향해 점차 작아질 수 있다. 다시 말하면, 렌즈 취출부(24)의 내경은 상부 코어를 향해(렌즈 취출 방향을 향해) 점차 증가하도록 형성될 수 있다.

성형된 유리 렌즈(50)가 슬리브 내부에서 냉각될 때, 상대적으로 유리 렌즈(50)의 수축 정도가 렌즈 취출부(24)의 수축 정도보다 작게 된다. 즉, 유리 렌즈가 렌즈 취출부를 반경 방향 외측으로 압박하게 된다. 이때, 유리 렌즈는 상부를 향해 확장 경사진 면을 타고 상부로 이동하려는 경향을 갖게 된다. 즉, 유리 렌즈의 측면이 렌즈 취출부에 대해서 슬라이딩하면서 상부로 이동하려는 경향을 갖게 된다.

유리 렌즈의 측면이 렌즈 취출부(24)를 반경 방향으로 압박하는 힘이 유리 렌즈를 상부로 이동시키는 힘으로 전환된다고 할 수 있다. 따라서, 슬리브와 유리 렌즈 사이의 분리 즉 취출이 자동적으로 이루어지게 된다. 이후, 유리 렌즈의 외경이 가이드 내주면(22)보다 작기 때문에 슬리브로부터 유리 렌즈를 완전히 취출하는 것 또한 용이하게 된다.

본 실시예에 따르면, 유리 렌즈(50)는 렌즈 성형 공간(22a) 내에 형성되며, 유리 렌즈(50)의 측면은 상부에서 하부로 갈수록 좁아지는 반경이 좁아지는 형태를 갖는다.

또한, 유리 렌즈(50)의 측면 외경이 슬리브 내부면의 내경보다 작기 때문에, 유리 렌즈(50)를 슬리브로부터 용이하게 취출하는 것이 가능하게 된다.

한편, 경사면 형태의 단차부를 가진 슬리브(20)는 다양한 형태로 변형될 수 있다. 이를 도 9 및 도 10을 통해서 설명한다. 편의 상 프레스 시 금형 내부에서 성형되는 유리 렌즈의 도시를 생략하였다.

도 9에 도시된 실시예에서는, 하부 코어의 제1베이스(45) 중 수평부(45b)가 단차부의 하면과 접하는 형태이다. 도 7에 도시된 실시예에서는 하부 코어의 제1베이스(45) 전체가 렌즈 성형 공간을 정의하지만, 본 실시예에서는 제1베이스(45)의 중앙 일부분만 렌즈 성형 공간을 정의한다고 할 수 있다.

도 10에 도시된 실시예에서는, 하부 코어(40) 전체가 슬리브(20)에 삽입된 형태이다. 이 경우, 슬리브(20)에 하부 코어와 상부 코어가 동일 방향으로 순차적 삽입이 수행되므로, 슬리브의 하부는 막혀있는 형태라 할 수 있다.

한편, 전술한 실시예들에서 하부 코어(40)의 패턴부(45a)와 상부 코어(30)의 패턴부(35a)를 통해서 성형하고자 하는 렌즈의 패턴이 기결정된다. 즉, 패턴이 다른 렌즈를 성형하는 경우, 하부 코어와 상부 코어만 변경하면 된다. 즉, 렌즈의 크기가 동일한 경우, 슬리브(20)는 공용으로 사용될 수 있다. 이를 위해서, 모든 실시예들에서 슬리브(20)에 대해서 하부 코어(40)와 상부 코어(30)는 분리 및 형합이 가능하게 구비되는 것이 바람직할 것이다.

이하에서는 도 11 내지 15를 통해서 본 발명의 다른 실시예에 대해서 상세히 설명한다. 슬리브(20)의 단차부와 렌즈 취출부 그리고 경사진 렌즈 취출부의 특징은 공통적으로 적용될 수 있다. 슬리브(20), 하부 코어(40) 그리고 상부 코어(30)의 형합 및 분리 형태는 도 10에 도시된 형태와 동일 또는 유사할 수 있다.

먼저, 도 11 및 도 12에 도시된 실시예를 설명한다.

도시된 바와 같이, 슬리브(20)는 슬리브 베이스(25)와 복수 개의 슬리브 측벽(26)을 포함하여 이루어질 수 있다.

슬리브 측벽(26)들에 의해서 정의되는 내측 공간에 유리 렌즈 성형 공간(22a)이 형성될 수 있다.

상기 슬리브 측벽(26)은 상기 슬리브 베이스(25)에서 상부로 돌출되어 형성될 수 있다. 따라서, 슬리브 측벽들로 둘러싸인 내측 공간은 하부가 막혀 있고, 상부가 개방된 형태이다.

개방된 상부를 통해서, 하부 코어(40)와 상부 코어(30)가 순차적으로 동일 방향으로 삽입되어 프레스가 수행될 수 있다. 먼저, 하부 코어(40)가 삽입되고, 프리폼이 삽입된 후 상부 코어(30)가 삽입되면서 프레스가 수행될 수 있다.

본 실시예에서는 슬리브 측벽의 반경 방향 외측에서 내측으로 유리 렌즈 성형 공간(22a)로 접근할 수 있는 측벽 개구부(27)이 형성될 수 있다. 즉, 상기 측벽 개구부(27)를 통해서, 상기 측벽 개구부(27)의 반경 방향 외측에서 내측으로 상기 유리 렌즈 성형 공간에 접근 가능하도록 할 수 있다. 물론, 측벽 개구부(27)는 상부로 연장되어 있고 상부 또한 개방된 형태임이 바람직하다. 다시 말하면, 측벽 개구부(27)는 이웃하는 측벽과 측벽이 서로 연결되지 않은 부분이라 할 수 있다.

도시된 바와 같이, 1구에 대해서 한쌍의 상부/하부 코어가 사용되어 총 3구의 렌즈 성형 공간을 갖는 슬리브가 제공될 수 있다. 이 경우, 슬리브의 중심에 대해서 총 3구의 렌즈 성형 공간이 원주 방향을 따라서 동일 간격으로 구비될 수 있다. 즉, 원주 방향으로 대칭되도록 형성될 수 있다.

도 13에는 1구에 대해서 한쌍의 상부/하부 코어가 사용되어 총 1구의 렌즈 성형 공간을 갖는 슬리브에 대한 실시예가 도시되어 있다.

도 14에는 1구에 대해서 한쌍의 상부/하부 코어가 사용되어 총 5구의 렌즈 성형 공간을 갖는 슬리브에 대한 실시예가 도시되어 있다.

슬리브의 둘레를 따라 형성된 5 개의 렌즈 성형 공간을 갖는 슬리브가 제공될 수 있다.

도 15에는 1구에 대해서 한쌍의 상부/하부 코어가 사용되어 총 7구의 렌즈 성형 공간을 갖는 슬리브에 대한 실시예가 도시되어 있다. 슬리브의 둘레를 따라 형성된 7개의 렌즈 성형 공간을 갖는 슬리브가 제공될 수 있다.

하나의 슬리브에 복수 개의 렌즈 성형 공간이 구비되는 경우, 각각의 렌즈 성형 공간의 크기는 동일하거나 달라질 수 있다. 따라서, 하나의 슬리브를 통해서 다양한 사이즈 또는 패턴을 갖는 유리 렌즈를 제작할 수 있게 된다.

전술한 실시예들에서의 특징들은 모순되거나 배타적이지 않는 한 다른 실시예들에서 복합적으로 적용되는 것이 가능할 것이다.

10 : 금형 어셈블리 20 : 슬리브
21 : 슬리브 내주면(가이드 내주면) 23 : 단차부
24 : (수직) 렌즈 취출부 27 : (경사) 렌즈 취출부
30 : 상부 코어 40 : 하부 코어
50 : 유리 렌즈

Claims

가열 프레스법에 의한 유리 렌즈를 성형하는 금형 어셈블리에 있어서,
상부 코어;
하부 코어; 및
내측에 유리 렌즈 성형 공간, 상기 성형 공간의 하부에 상기 하부 코어가 삽입되는 하부 코어 공간 및 상기 성형 공간의 상부에 상기 상부 코어가 삽입되는 상부 코어 공간을 갖는 슬리브를 포함하고,
상기 슬리브는,
상기 상부 코어의 삽입을 가이드하는 가이드 내주면; 그리고
프레스 시 상기 상부 코어의 삽입 깊이를 제한하도록 상기 가이드 내주면에서 반경 방향 내측으로 돌출되는 단차부를 포함하며,
상기 금형 어셈블리의 소재는 상기 유리 렌즈의 소재보다 열팽창률이 큰 소재이며,
상기 유리 렌즈가 상기 슬리브를 통해 취출 시, 상기 유리 렌즈와 상기 슬리브의 가이드 내주면과의 사이에 상기 유리 렌즈의 팽창 마진이 허용될 수 있도록, 상기 유리 렌즈 성형 공간의 측면을 형성하는 렌즈 취출부가 상기 단차부의 반경 방향 내측에 형성되는 것을 특징으로 하는 금형 어셈블리.
제1항에 있어서,
상기 하부 코어는 프레스에 의해 상기 유리 렌즈의 하면을 형성하는 제1베이스 그리고 상기 상부 코어는 프레스에 의해 상기 유리 렌즈의 상면을 형성하는 제2베이스를 포함하며,
상기 제1베이스와 단차부는 상기 상부 코어의 삽입 방향에 대해서 수직인 것을 특징으로 하는 금형 어셈블리.
제2항에 있어서,
상기 제2베이스는,
상기 유리 렌즈의 패턴을 형성하는 패턴부; 그리고
상기 패턴부에서 반경 방향으로 연장되며, 단차부와 평행하도록 형성된 수평부를 포함함을 특징으로 하는 금형 어셈블리.
제3항에 있어서,
상기 유리 렌즈 성형 공간은 상기 제1베이스, 상기 패턴부, 상기 수평부 그리고 상기 렌즈 취출부에 의해 정의되는 폐공간인 것을 특징으로 하는 금형 어셈블리.
삭제
제1항에 있어서,
상기 금형 어셈블리의 소재는 글래시 카본이며, 상기 슬리브는 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 금형 어셈블리.
제1항에 있어서,
상기 렌즈 취출부는 상기 유리 렌즈의 취출 방향을 따라 반경 방향으로 확장되는 것을 특징으로 하는 금형 어셈블리.
삭제
제1항에 있어서,
상기 슬리브는,
슬리브 베이스;
내측에 유리 렌즈 성형 공간을 형성하고, 상기 하부 코어와 상부 코어가 순차적으로 동일 방향으로 삽입되어 프레스가 수행되도록, 상기 슬리브 베이스에서 상부로 돌출되는 복수 개의 슬리브 측벽; 그리고
상기 슬리브 측벽의 반경 방향 외측에서 내측으로 상기 유리 렌즈 성형 공간에 접근 가능하도록, 상기 슬리브 측벽과 슬리브 측벽 사이에 형성된 측벽 개구부를 포함함을 특징으로 하는 금형 어셈블리.
제9항에 있어서,
상기 단차부는 상기 슬리브 측벽의 내주면에서 반경 방향 내측으로 돌출되어 형성되는 것을 특징으로 하는 금형 어셈블리.
제9항에 있어서,
상기 복수 개의 슬리브 측벽에 의해 적어도 하나 이상의 유리 렌즈 성형 공간이 정의되는 것을 특징으로 하는 금형 어셈블리.
제9항에 있어서,
상기 유리 렌즈 성형 공간은 상기 슬리브의 중심을 기준으로 원주방향으로 대칭되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 금형 어셈블리.