KR20230033860A - 렌즈 성형용 사출 금형의 제조방법 및 그에 의해 제조된 금형 - Google Patents
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Abstract
본 발명과 관련된 렌즈 성형용 사출 금형의 제조방법은, 봉상의 소재에 기초 가공을 실시하는 단계; 상기 소재에 니켈 도금을 실시하는 단계; 도금된 상기 소재에 적용될 주문 형상을 수신하는 단계; 및 도금된 상기 소재에 대하여 주문 형상에 맞추어 정삭 가공을 실시하는 단계를 포함한다.
Description
본 발명은 카메라 렌즈의 성형용 사출 금형의 제조방법 및 그에 의해 제조된 금형에 관한 것이다.
휴대폰이나 스마트폰을 포함하는 모바일 기기 또는 영상 촬영을 위한 각종 장치에 적용되는 카메라 모듈은 렌즈를 통해 들어온 이미지를 디지털신호로 변환시키는 부품이다. 이러한 카메라 모듈은 이미지 센서 및 기판과 함께 빛을 센서에 전달하는 렌즈가 일체형으로 제조되는 경우가 많다.
렌즈 모듈은 투명한 구면이나 비구면으로 만들어서 사물의 빛을 모으거나 발산시키면서 광학적인 상을 맺도록 한다. 카메라 모듈의 고사양화에 따라, 적용되는 렌즈도 여러 장으로 구성되기도 한다. 렌즈는 투광성을 갖는 유리나 액체 등도 있으나, 양산성이 우수하면서도 가격경쟁력을 확보할 수 있는 플라스틱의 사출에 의하여 제조되고 있다.
일반적으로 카메라 모듈용 렌즈를 사출 성형하기 위해 사용되는 금형은 렌즈면 형상을 갖는 상하 각 코어핀(core pin)을 사용한다. 이러한 코어핀은 렌즈의 품질을 좌우하는 핵심요소이면서도 양산성의 유지를 위하여 충분한 내구성을 보유할 필요가 있다. 렌즈의 형태에 따라 구면 또는 비구면 형상을 가지고 있으므로, 코어핀도 그러한 형상을 가질 수 있도록 정밀하게 가공되어야 한다.
크롬 합금 스테인리스 금형강(예: STAVAX)을 이용하여 렌즈를 성형하기 위한 구면 또는 비구면 캐비티의 가공을 하는 경우, 공구와 금형강 사이의 반응에 의하여 공구의 마모 및 가공면을 손상시켜 원하는 경면을 얻기 어렵다. 따라서, 코어핀에는 니켈 도금을 일정 두께로 형성한 후 정삭 가공을 하여 비구면 렌즈 형상의 금형면을 얻고 있다.
구면 또는 비구면 렌즈 형상을 얻기 위한 기존의 방법은 성형할 렌즈의 형상에 대한 주문이 있으면 코어핀 소재(도 4의 (a))에 대하여 먼저 황삭 및 옵셋 가공을 한 후(도 4의 (b)), 도금을 실시하고(도 4의 (c)), 도금이 완료된 소재에 대하여 정삭 가공을 하여 최종 형상을 완성(도 4의 (d))하였다. 그러나 이 방법에 의하면 나머지 공정을 아무리 신속하게 하여도 도금에 걸리는 시간이 하루 이상이 소요되어 전체 제조시간을 단축시키는데는 한계가 있다.
* 관련 선행문헌
일본 등록특허 제5267253호(2013.05.17 등록)
일본 공개특허 제2009-241297호 (2009.10.22 공개)
일본 공개특허 제2006-051702호 (2006.02.23 공개)
본 발명의 목적은 가공 시간을 대폭 단축하면서도 도금에 의한 불량 가능성을 최소화시킬 수 있고 면조도의 품질을 향상시킬 수 있는 렌즈 성형용 사출 금형의 제조방법 및 그에 의해 제조된 금형을 제시하는데 있다.
본 발명과 관련된 렌즈 성형용 사출 금형의 제조방법은, 봉상의 소재에 기초 가공을 실시하는 단계; 상기 소재에 니켈 도금을 실시하는 단계; 도금된 상기 소재에 적용될 주문 형상을 수신하는 단계; 및 도금된 상기 소재에 대하여 주문 형상에 맞추어 렌즈 형상 정삭 가공을 실시하는 단계를 포함한다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 봉상의 소재의 기초 가공을 실시하는 단계는, 상기 봉상의 소재의 단부의 측면에 도금층의 결합력을 증대시킬 수 있도록 원주방향의 그루브를 형성하는 과정을 포함할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 소재에 니켈 도금을 실시하는 단계는, 상기 소재에 무전해 전기 도금을 실시하는 것일 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 렌즈 성형용 사출 금형의 제조방법은, 상기 소재에 니켈 도금을 실시하는 단계 이후에, 도금된 상기 소재에 대하여 열처리를 실시하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 열처리는 적어도 뜨임(tempering), 풀림(annealing), 및 불림(normalizing) 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 소재에 니켈 도금을 실시하는 단계에서, 상기 니켈 도금의 두께는 30 ~ 700 ㎛로 형성하는 것일 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 소재에 니켈 도금을 실시하는 단계에서, 상기 도금을 실시하는 영역은 소재의 몸통 전체일 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 소재에 니켈 도금을 실시하는 단계에서, 상기 도금을 실시하는 영역은 렌즈가 성형되는 비구면 부위일 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 소재에 니켈 도금을 실시하는 단계에서, 렌즈에 대응하는 형상면이 위치할 상기 소재의 단부에 적용되는 도금층의 두께가 상기 소재의 측면에 적용될 도금층의 두께보다 두껍게 형성시킬 수 있다.
본 발명은 또한, 위와 같은 방법에 의하여 제조된 렌즈 성형용 금형을 제안한다.
본 발명과 관련된 렌즈 성형용 사출 금형의 제조방법에 의하면, 도금을 완료한 소재를 준비한 상태에서 주문 형상을 수신하면 곧바로 정삭가공을 통하여 정밀한 형상을 얻는 방식으로서, 주문 이후 황삭, 도금 및 정삭 가공을 거치는 기존의 방법에 비해 가공시간을 1/3 정도로 획기적으로 단축시킬 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예에 의하면, 도금 이후 열처리를 실시함으로써 도금 조직의 응력을 제거할 수 있게 되어 도금 불량에 의한 문제를 최소화시킬 수 있으며, 도금층 가공면의 면조도 및 렌즈면의 표면 품질을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명과 관련된 렌즈 성형용 사출 금형의 제조 방법을 개념적으로 보인 순서도이다.
도 2는 본 발명과 관련된 렌즈 성형용 사출 금형의 제조 방법의 각 단계별 소재의 상태를 예시적으로 보인 그림이다.
도 3은 본 발명과 관련된 제조 방법에 의해 제조된 렌즈 성형용 사출 금형의 일 예를 보인 도면이다.
도 4는 본 발명과 대비되는 종래의 방법에 따른 렌즈 성형용 사출 금형의 제조 방법의 각 단계별 소재의 상태를 보인 그림이다.
도 2는 본 발명과 관련된 렌즈 성형용 사출 금형의 제조 방법의 각 단계별 소재의 상태를 예시적으로 보인 그림이다.
도 3은 본 발명과 관련된 제조 방법에 의해 제조된 렌즈 성형용 사출 금형의 일 예를 보인 도면이다.
도 4는 본 발명과 대비되는 종래의 방법에 따른 렌즈 성형용 사출 금형의 제조 방법의 각 단계별 소재의 상태를 보인 그림이다.
이하, 본 발명과 관련된 렌즈 성형용 사출 금형의 제조방법 및 그에 의해 제조된 금형을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명과 관련된 렌즈 성형용 사출 금형의 제조 방법을 순차적으로 보인 것이다.
먼저 봉상의 소재에 대하여 기초 가공을 실시한다(S10). 소재는 투명한 렌즈의 사출 성형에 적합한 크롬 합금 스테인리스 금형강(예: STAVAX)에 의하여 봉상으로 마련된 형태일 수 있다. 기초 가공에는 소재를 고정 또는 체결하기 위한 자리나 형상, 기준면 등이 포함될 수 있다. 또한, 기초 가공에는 후술하는 도금 단계에서의 니켈 도금층이 소재에 대한 강한 결합력을 확보할 수 있도록 소재의 단부 측면(도금영역)에 그루브와 같은 형상을 마련하는 것도 포함될 수 있다.
준비된 소재에 대하여 다음으로 도금을 실시한다(S20). 소재에 대하여 황삭가공을 실시하는 종래의 방법과 달리, 본 발명의 구별되는 특징으로서, 소재에 대하여 곧바로 니켈 도금 공정을 거치도록 한 것이다. 본 공정에서는 아직 렌즈 형상이 특정되기 전이기는 하나 렌즈 형태에 따라 유형화된 그룹 별로 전체 도금 또는 부분 도금을 실시할 수 있다. 도금은 니켈의 무전해 전기 도금으로서 상대적으로 시간의 소요가 많은 공정을 미리 수행하는 것이다. 도금의 두께는 부위에 따라 다를 수 있으며, 구체적으로 30 ~ 700 ㎛ 정도일 수 있다.
도금이 완료된 소재에 대하여는 도금 조직에 남아 있는 응력을 제거하기 위한 열처리를 수행할 수 있다(S30). 이러한 열처리는 적어도 뜨임(tempering), 풀림(annealing), 및 불림(normalizing) 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 열처리를 거친 소재는 도금층의 조직을 균질화시키고 절삭 가공시의 표면품질이 저하되는 것을 최소화한다. 열처리는 필요에 따라 다양한 온도 조건에서 이루어질 수 있다.
본 발명에서는 이렇게 도금이 완료된 소재를 준비하는 과정을 선행시키는 것에 특징이 있으며, 이 상태에서 소재에 적용될 주문 형상을 수신한다(S40). 이 단계에서 렌즈의 종류나 구면 또는 비구면 형상 등이 특정된다.
이렇게 주문에 의하여 특정된 형상에 따라 도금되어 있는 소재에 대하여 렌즈 형상 정삭 가공을 실시한다(S50). 본 정삭 가공에서 렌즈가 형성될 캐비티 및 경면이 형성된다. 정삭은 정밀도를 보장할 수 있도록 항온이 유지될 수 있는 환경에서 이루어질 수 있다. 정삭을 마친 소재에 대하여는 검사 등을 거쳐 고객에게 납품된다.
도 2는 본 발명과 관련된 렌즈 성형용 사출 금형의 제조 방법의 각 단계별 소재의 상태를 예시적으로 보인 그림이고, 도 3은 본 발명과 관련된 제조 방법에 의해 제조된 렌즈 성형용 사출 금형의 일 예를 보인 도면이다.
도 2의 (a)와 같이, 봉상의 소재(10)에 도금층의 결합성을 높이기 위한 그루브(11) 등을 형성하여 재료를 준비한다.
기초 형상이 마련된 소재에 대하여 도 2의 (b)와 같이, 니켈 도금층(20)을 형성한다. 니켈 도금층(20)은 렌즈가 성형되는 비구면 부위 또는 핀코어 몸통 전체에 대하여 할 수 있다. 도금층(20)은 렌즈에 대응하는 형상면이 위치할 소재(11)의 단부에 적용되는 도금층(21)의 두께가 소재의 측면에 적용될 도금층(22)의 두께보다 두껍게 형성시킬 수도 있다.
도 2의 (c)와 같이, 열처리를 실시하여 내부 조직의 응력을 제거한 도금층(30)으로 만든다. 이 상태에서 주문에 따라 렌즈에 대응하는 캐비티 형상이 특정된다.
주문에 따라 대상 형상이 결정되면, 도 2의 (d) 및 도 3과 같이, 정삭가공을 통하여 특정된 렌즈 형상면(40)을 형성한다.
이와 같은 방법에 의하면, 주문수신 후 하루 내에도 생산 완료가 가능하게 되어 도 4와 같은 방법에 따라 4~5일이 소요되는 종래의 경우(이 방법에서는 선삭의 기초가공, 열처리 가공, 연삭 가공이 되어 있는 소재를 준비한 상태에서 주문 형상이 수신되면 그때 이후로 주문형상에 맞는 오프셋 가공, 니켈 도금 가공을 하고 나서야 렌즈 형상 정삭 가공이 이루어진다)에 비해 획기적으로 소요시간을 단축할 수 있다. 또한, 정삭 가공전에 다소 시간이 소요되는 도금 및 열처리도 충분히 이루어질 수 있으므로 그만큼 도금 불량을 줄일 수 있으며, 그에 따라 도금층의 가공면의 면조도가 양호해지고 우수한 렌즈면을 얻을 수 있다.
상기와 같이 설명된 렌즈 성형용 사출 금형의 제조방법 및 그에 의해 제조된 금형은 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용되지 않는다. 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
10: 봉상 소재
11: 그루브
20: 도금층 21: 제1도금층
22: 제2도금층 30: 열처리된 도금층
40: 렌즈 형상면
20: 도금층 21: 제1도금층
22: 제2도금층 30: 열처리된 도금층
40: 렌즈 형상면
Claims (10)
- 봉상의 소재에 기초 가공을 실시하는 단계;
상기 소재에 니켈 도금을 실시하는 단계;
도금된 상기 소재에 적용될 주문 형상을 수신하는 단계; 및
도금된 상기 소재에 대하여 주문 형상에 맞추어 렌즈 형상 정삭 가공을 실시하는 단계를 포함하는, 렌즈 성형용 사출 금형의 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 봉상의 소재의 기초 가공을 실시하는 단계는,
상기 봉상의 소재의 단부의 측면에 도금층의 결합력을 증대시킬 수 있도록 원주방향의 그루브를 형성하는 과정을 포함하는, 렌즈 성형용 사출 금형의 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 소재에 니켈 도금을 실시하는 단계는,
상기 소재에 무전해 전기 도금을 실시하는 것인, 렌즈 성형용 사출 금형의 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 소재에 니켈 도금을 실시하는 단계 이후에,
도금된 상기 소재에 대하여 열처리를 실시하는 단계를 더 포함하는, 렌즈 성형용 사출 금형의 제조방법.
- 제4항에 있어서,
상기 열처리는 적어도 뜨임(tempering), 풀림(annealing), 및 불림(normalizing) 중 어느 하나를 포함하는, 렌즈 성형용 사출 금형의 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 소재에 니켈 도금을 실시하는 단계에서,
상기 니켈 도금의 두께는 30 ~ 700 ㎛로 형성하는, 렌즈 성형용 사출 금형의 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 소재에 니켈 도금을 실시하는 단계에서,
상기 도금을 실시하는 영역은 소재의 몸통 전체인, 렌즈 성형용 사출 금형의 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 소재에 니켈 도금을 실시하는 단계에서,
상기 도금을 실시하는 영역은 렌즈가 성형되는 비구면 부위인, 렌즈 성형용 사출 금형의 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 소재에 니켈 도금을 실시하는 단계에서,
렌즈에 대응하는 형상면이 위치할 상기 소재의 단부에 적용되는 도금층의 두께가 상기 소재의 측면에 적용될 도금층의 두께보다 두껍게 형성시키는, 렌즈 성형용 사출 금형의 제조방법.
- 제1항 내지 제9항 중 어느 하나의 항에 의해 제조된, 렌즈 성형용 금형.
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| KR1020210116781A KR102634309B1 (ko) | 2021-09-02 | 2021-09-02 | 렌즈 성형용 사출 금형의 제조방법 및 그에 의해 제조된 금형 |
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|---|---|
| KR (1) | KR102634309B1 (ko) |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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-
2021
- 2021-09-02 KR KR1020210116781A patent/KR102634309B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (9)
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| Publication number | Publication date |
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