JP2007038648A

JP2007038648A - 画像ドラムおよびその製造方法

Info

Publication number: JP2007038648A
Application number: JP2006170900A
Authority: JP
Inventors: Kyu-Ho Shin; 圭鎬辛; Won-Kyoung Choi; 源 ▲キョン▼ 崔; Jong-Kwang Kim; 鐘光金; Kae-Dong Back; 白　桂　東; Chang-Youl Moon; 彰烈文
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2005-07-29
Filing date: 2006-06-21
Publication date: 2007-02-15
Also published as: DE602006002202D1; KR20070014519A; EP1748324B1; EP1748324A1; US20070024691A1; KR100701295B1

Abstract

【課題】工程を単純化することによって製造コストの節減できる画像ドラムおよびその製造方法を開示する。
【解決手段】画像ドラムは、互いに向かい合って結合される１対の半円筒部材からなっているドラムボディと、ドラムボディのライン電極制御のための制御ユニットとを備え、ドラムボディには、その外周面にドラムボディと絶縁されると同時に隣接する同士も絶縁された多数のライン電極が形成され、制御ユニットは、その両側辺部が半円筒部材の結合面に挟んだ状態で半田などによりライン電極と電気的に接続されており、半円筒部材の結合面には、多数の電極が形成され、制御ユニットには電極と対応する導体部および導体部との間に位置する不導体部が設けられ、導体部および不導体部はアルミニウム基板を部分的に酸化させることによって形成される。
【選択図】図２

Description

本発明は、画像形成装置に関し、詳細にはダイレクトプリント方式の画像形成装置に使用される画像ドラムおよびその製造方法に関する。

ダイレクトプリント方式は、所定のドラムに直接画像信号を印加し潜像を形成した後、これを現像して可視画像を形成する方式である。従って、電子写真方式では必要とされる露光装置または帯電装置などが不要であり、プロセス的に安定した特性を有していることから開発されつつある。
前述したようなダイレクトプリント方式画像形成装置の作動原理は、例えば、特許文献１（EP0247699-A1）に開示されており、このような画像形成装置に使用される画像ドラムの構造および製造方法は特許文献２（EP0595388-A1）および特許文献３（USP.6014157）に開示されている。

図１は前述の特許文献３に開示された画像ドラムを概略的に示す図面である。同図に示すように、画像ドラムは円筒型ドラムボディ１、このドラムボディ１の外周面に形成された多数のライン電極２およびドラムボディ１の内部に設けられた制御ユニット３を備えている。
円筒型ドラムボディ１は、アルミニウムやアルミニウム合金から製造される。多数のライン電極２は互いに隣接する電極同士に絶縁され、またドラムボディ１とも絶縁される。また、各ライン電極２にはスルーホール（図示せず）が形成され、このスルーホールには導電物質が充填されている。

制御ユニット３はターミナルを有し、このターミナルとそれぞれのライン電極２がゼブラストリップ（ｚｅｂｒａ−ｓｔｒｉｐ）により電気的に接続される。制御ユニット３は、画像情報に応じてそれぞれのライン電極２に適切な高電圧を印加し、これにより画像ドラムには所定の潜像が形成される。
しかし、前述したような従来の画像ドラムは、精密な表面処理、レーザおよび電気ビームを用いた微細パターン加工と、ドリルリング、エキポシおよび誘電膜コーティング、導電性粒子の塗布工程などを行う必要があり、その製造工程がより複雑になると同時に製造コストもかかってしまう問題を抱えている。

また、従来の画像ドラムは、制御ユニットを構成している多層ＰＣＢとドラムボディとを、ドラムボディにスルーホールを形成しゼブラストリップで接続するが、これはボンディング力が落ち、また熱的なストレスを誘発することから信頼性の問題が提起されている。
欧州特許出願公開第０２４７６９９号明細書欧州特許出願公開第０５９５３８８号明細書米国特許第６０１４１５７号明細書

本発明は前述した問題点を解決するために案出されたもので、本発明の目的は、工程を単純化することによって製造コストを節減させることのできる画像ドラムおよびその製造方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、制御ユニットを構成する基板およびその基板とドラムボディとの連結構造および方法を改善することによって、信頼性を向上させることのできる画像ドラムおよびその製造方法を提供することにある。

前述した目的を達成するための本発明に係る画像ドラムは、互いに向かい合って結合される１対の半円筒部材からなり、前記半円筒部材の結合面には互いに絶縁された多数の電極が形成されると同時に、その外周面には前記電極と同一の間隔でライン電極が形成されたドラムボディと、前記ライン電極と対応する導体部および前記導体部との間に位置する不導体部を有する基板を備え、前記基板の両側辺部が前記半円筒部材の結合面に挟み込まれるよう前記ドラムボディの内部に設けられる制御ユニットと、前記制御ユニットの基板と前記ドラムボディの各ライン電極を電気的に接続する接続部材とを含む。

前記接続部材が、前記半円筒部材の電極と前記基板の導体部の対応部分にそれぞれ形成される半田バンプを備える構成とすることができる。
また、前記接続部材としては、前記半円筒部材の電極と前記基板の導体部の対応部分にそれぞれ取り付けられる異方性導電フィルムなどを用いることができる。
前記ドラムボディと制御ユニットの基板が、アルミニウムまたはアルミニウム合金で形成することができる。

ここで、アルミニウム基板を部分的に酸化させることにより前記導体部およびこの導体部との間に位置する不導体部を形成するように構成できる。
本発明の目的を達成するための画像ドラム製造方法は、ａ）アルミニウム円筒部材を２つの半円筒部材にカットするステップと、ｂ）前記２つの半円筒部材の表面を酸化させるステップと、ｃ）前記２つの半円筒部材のカット面に多数の電極を形成するステップと、ｄ）アルミニウム基板を部分的に酸化させて前記電極に対応する導体部および該導体部との間に位置する不導体部を有する制御ユニット基板を備えるステップと、ｅ）前記制御ユニット基板の両側に２つの前記半円筒部材を半円筒部材の電極と制御ユニット基板の導体部とが接続すべくボンディングするステップと、ｆ）前記半円筒部材の外周面に前記電極と同じ間隔で多数のライン電極を形成するステップとを含むことを特徴とする。

前記ｅ）ステップにおいて、前記電極と導体部にそれぞれ半田バンプを形成してボンディングするように構成でき、また異方性導電フィルタムを用いてボンディングするように構成できる。
また、前記電極および前記導体部にそれぞれ形成される半田バンプは、それぞれジグザグ形態で２列に配置することが好ましい。

また、前記ｆ）ステップにおいて、ｆ１）互いに結合された半円筒部材の外周面にフォトレジストをスプレーコーティングするステップと、ｆ２）マスクを用いて前記フォトレジストを露光し現像し、ライン電極パターンを形成するステップと、ｆ３）前記ライン電極パターンに導電体をメッキするステップとを含むように構成できる。
ここで、ｆ３）ステップの導電体は銅（Ｃｕ）であり、この銅（Ｃｕ）メッキ後に金（Ａｕ）による仕上げ処理を行うステップを更に含むことが好ましい。

本発明によると、画像ドラムは単純な工程を介して製造されるので安価な画像ドラムを提供することができる。さらに基板とドラムボディ間の電気的な接続が強化され、アルミニウムドラムボディとアルミニウム基板間の接続により熱的ストレスを最小化することができ、信頼性の高い画像ドラムを提供することができる。

以下、添付の図面に基づいて本発明の好適な実施形態を詳述する。

図２は本発明の一実施の形態に係る画像ドラムを概略的に示す斜視図であって、ドラムボディ１０、制御ユニット２０を備えている。
ドラムボディ１０は、対称構造である１対の半円筒部材１１，１２が向かい合って結合されている。図３Ａ〜図３Ｅで示すように、１対の半円筒部材１１，１２の結合面（後述するカット面と同じ意味である）には多数の電極１３が形成されている。電極１３については後述するが、表面が酸化処理された結合面により互いに絶縁されている。またドラムボディ１０の外周面には電極と同一間隔で多数のライン電極１４が形成されている。かかるドラムボディ１０はアルミニウムやアルミニウム合金により形成される。ここで、ドラムボディ１０の直径、長さ、およびライン電極１４のピッチなどは、適用される画像形成装置の構造や解像度によって適切に調節可能である。

制御ユニット２０は、図４Ａおよび図４Ｂに示すように、基板２１と基板２１にマウント（ｍｏｕｎｔ）されているチップ（例えばＡＳＩＣ）２２を備えている。基板２１は、半円筒部材１１，１２の電極１３と対応する多数の導体部２３と、この導体部２３の間に位置する不導体部２４とを備えている。導体部２３は、電極１３と電気的に接続され、これにより多数のライン電極１４に制御ユニット２０による所定電圧が印加される。

導体部２３と不導体部２４は、アルミニウム基板２１を部分的に酸化させることによって間単に形成できる。導体部２３および不導体部２４が形成された基板２１の両側辺部が半円筒部材１１，１２の結合面との間に挟まれた状態で半円筒部材１１，１２を結合することによって、ドラムボディ１０と制御ユニット２０とが組み付けられる。
図５Ａおよび図５Ｂは、基板２１とドラムボディ１０とを電気的に接続する一例を示している。同図に示すように、基板２１側にはＣｕバンプ３１とＳｎ層３２が積層され、ドラムボディ１０側にはＣｕメッキ層３３とＣｕバンプ３４が積層されている。このような積層構造物を互いに対向してＮＣＰ３５ボンディングすることにより両部材が電気的に接続される。

一方、同図ではＣｕバンプを用いて基板２１の導体部２３とドラムボディ１０の電極１３とを接続することについて図示したが、半田バンプを用いることもでき、また異方性導電フィルム（ＡｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃＣｏｎｄｕｃｔｉｖｅＦｉｌｍ）を用いることもでき、この他にも種々の変形例が可能である。このようなメタルバンプなどを用いるとボンディング力が強化されてその信頼性を向上させることができる。

図６は制御ユニット２０の導体部２３とドラムボディ１０に形成されるメタルバンプ３１，３４の配置例について図示している。同図に示すように、メタルバンプ３１，３４はそれぞれジグザグ状に２列で配置されている。ジグザグ状にメタルバンプ３１，３４を配置することにより、一列に配置することに比べてメタルバンプ３１，３４を適正ピッチ維持しながら大きく形成することができるので接続の信頼度を高めることができる。

図７Ａ〜図７Ｃは、ドラムボディ１０の外周面に多数のライン電極１４を形成する方法について概略的に示している。以下、図３および図４に基づいて本発明の画像ドラム製造方法について詳説する。
先ず、図３Ａに示すように、アルミニウム円筒部材１００を対称構造にカットし、図３Ｂに示すような１対の半円筒部材１１，１２を用意する。

次に、１対の半円筒部材１１，１２の表面を酸化処理して不導体化する。その後、半円筒部材１１，１２のカット面に、図３Ｃに示すように、多数の電極１３を形成する。
アルミニウム基板２１を部分的に酸化処理して多数の導体部２３および不導体部２４を形成した後、基板２１にチップ２２をマウント（ｍｏｕｎｔ）して、図４Ａに示すような制御ユニット２０を製造する。

それから、図３Ｄに示すように、制御ユニット２０を半円筒部材１１，１２の結合面に位置させた状態で、半円筒部材１１，１２を結合し円筒型のドラムボディ１０を組み付ける。この時、基板２１の導体部２３および半円筒部材１１，１２の電極１３にはそれぞれメタルバンプが形成されていて、半円筒部材１１，１２と制御ユニット２０の基板２１とは堅固に結合できる。

その次に、図７Ａ〜図７Ｃに基づいて説明すると、フォトリソグラフィ工程を介してドラムボディ１０の外周面に多数のライン電極１４を形成する。フォトリソグラフィ工程は半導体工程などで最も一般的に用いられる工程であって、本実施の形態では円筒型ドラムボディ１０を回転させながら工程を行なうことだけが相違し、一般のフォトリソグラフィ工程と同一である。

詳細に、ドラムボディ１０の外周面に多数のライン電極１４を形成するためには、先ず、図７Ａで示すように、ドラムボディ１０を回転させながら噴射機２００を用いてドラムボディ１０の表面にフォトレジストをコーティングする。それから、図７Ｂに示すように、フォトマスク２１０を当てて露光および現像を行なうことで希望のパターンを形成する。

それから、ライン電極パターンに導電体、即ち、銅（Ｃｕ）をメッキしライン電極１４を形成する。この時、銅（Ｃｕ）のメッキ後に金（Ａｕ）を用いて仕上げ処理してから、フォトレジストを取除いて画像ドラムを製造完了する。
以上のように、本発明は、従来のような複雑で精密な工程を行なわずに単純な工程を介して信頼性の優れた画像ドラムを製造することができる。

以上、図面に基づいて本発明の好適な実施形態を図示および説明してきたが本発明の保護範囲は、前述の実施形態に限定するものではなく、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物にまで及ぶものである。

一般的な画像ドラムの一例を概略的に示す斜視図である。本発明の一実施の形態に係る画像ドラムを概略的に示す斜視図である。本発明の一実施の形態に係る画像ドラムの製造工程図である。本発明の一実施の形態に係る画像ドラムの製造工程図である。本発明の一実施の形態に係る画像ドラムの製造工程図である。本発明の一実施の形態に係る画像ドラムの製造工程図である。本発明の一実施の形態に係る画像ドラムの製造工程図である。本発明における制御ユニットの斜視図である。本発明における制御ユニットがドラムボディに接続された状態を示す斜視図である。制御ユニットとドラムボディ間の電気的な接続方法の一例を示す図面である。制御ユニットとドラムボディ間の電気的な接続方法の一例を示す図面である。制御ユニットの導体部とドラムボディの電極に形成されるメタルバンプの配置例を示し図面である。ドラムボディの外周面にライン電極を形成する方法を説明するための工程図である。ドラムボディの外周面にライン電極を形成する方法を説明するための工程図である。ドラムボディの外周面にライン電極を形成する方法を説明するための工程図である。

符号の説明

１０ドラムボディ
１１，１２半円筒部材
１３電極
１４ライン電極
２０制御ユニット
２１基板
２２チップ
２３導体部
２４不導体部
３１，３４メタルバンプ

Claims

互いに向かい合って結合される１対の半円筒部材からなり、前記半円筒部材の結合面には互いに絶縁された多数の電極が形成されると同時に、その外周面には前記電極と同一の間隔でライン電極が形成されたドラムボディと、
前記ライン電極と対応する導体部および前記導体部との間に位置する不導体部を有する基板を備え、前記基板の両側辺部が前記半円筒部材の結合面に挟み込まれるように前記ドラムボディの内部に設けられる制御ユニットと、
前記制御ユニットの基板と前記ドラムボディの各ライン電極を電気的に接続する接続部材と、
を含むことを特徴とする画像ドラム。
前記接続部材が、前記半円筒部材の電極と前記基板の導体部の対応部分にそれぞれ形成される半田バンプを備えることを特徴とする請求項１に記載の画像ドラム。
前記接続部材が、前記半円筒部材の電極と前記基板の導体部の対応部分にそれぞれ取り付けられる異方性導電フィルムを含むことを特徴とする請求項１に記載の画像ドラム。
前記ドラムボディと制御ユニットの基板が、アルミニウムまたはアルミニウム合金から形成されたことを特徴とする請求項２または３に記載の画像ドラム。
前記導体部および不導体部が、アルミニウム基板を部分的に酸化させることにより形成されたことを特徴とする請求項４に記載の画像ドラム。
ａ）アルミニウム円筒部材を２つの半円筒部材にカットするステップと、
ｂ）前記２つの半円筒部材の表面を酸化させるステップと、
ｃ）前記２つの半円筒部材のカット面に多数の電極を形成するステップと、
ｄ）アルミニウム基板を部分的に酸化させて前記電極に対応する導体部および前記導体部との間に位置する不導体部を有する制御ユニット基板を備えるステップと、
ｅ）前記制御ユニット基板の両側に２つの前記半円筒部材を半円筒部材の電極と制御ユニット基板の導体部とが接続すべくボンディングするステップと、
ｆ）前記半円筒部材の外周面に前記電極と同じ間隔で多数のライン電極を形成するステップと、
を含むことを特徴とする画像ドラムの製造方法。
前記ｅ）ステップにおいて、前記電極と導体部にそれぞれ半田バンプを形成してボンディングすることを特徴とする請求項６に記載の画像ドラムの製造方法。
前記ｅ）ステップにおいて、前記電極と導体部にそれぞれ異方性導電フィルタムを取り付けてボンディングすることを特徴とする請求項６に記載の画像ドラムの製造方法。
前記電極および前記導体部にそれぞれ形成される半田バンプは、それぞれジグザグ形態で２列に配置されることを特徴とする請求項７に記載の画像ドラムの製造方法。
前記ｆ）ステップにおいて、
ｆ１）互いに結合された半円筒部材の外周面にフォトレジストをスプレーコーティングするステップと、
ｆ２）マスクを用いて前記フォトレジストを露光し現像し、ライン電極パターンを形成するステップと、
ｆ３）前記ライン電極パターンに導電体をメッキするステップと、
を含むことを特徴とする請求項６に記載の画像ドラムの製造方法。
前記導電体は銅（Ｃｕ）であり、前記銅メッキ後に金（Ａｕ）による仕上げ処理を行うステップを更に含むことを特徴とする請求項１０に記載の画像ドラムの製造方法。