JP2007152935A - イメージドラムおよびイメージドラムの製造方法 - Google Patents

イメージドラムおよびイメージドラムの製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】印刷装置において、イメージ形成のためにトナーを選択的に吸着するイメージドラムが開示される。
【解決手段】イメージドラムは、ドラム本体および多数のリング電極が一体で形成された軟性基板を含み、リング電極が形成された軟性基板をドラム本体に巻き、環状導体が形成されたイメージドラムを容易に製作することができる。また、軟性基板上に制御チップをボンディングし、制御チップを用いてそれぞれのリング電極に独立的に電圧を印加することができるが、制御チップも軟性基板と共にドラム本体の外部に巻いて一体で形成することができる。環状導体を円筒外面に直接形成するのではなく、軟性基板を用いて間接的に形成することができ、従来技術に比べて高い品質を維持すると同時に、より容易に製造することができ、製造費用も著しく削減することができる。
【選択図】図4

Description

本発明は、印刷装置に用いられるイメージドラムに関し、より詳細には、環状導体を含むイメージドラムを容易に製作することができると同時に、製造費用を削減することができるイメージドラムおよびイメージドラムの製造方法を提供することに関する。
図1は、従来のイメージ形成要素を説明するための斜視図であり、図2は、従来のイメージ形成要素の外壁一部を説明するための部分拡大断面図である。参考までに、図1および図2のイメージ形成要素は、特許文献1に開示されている。
図1および図2を参照すると、従来のイメージ形成要素(10)は、シリンダ形状のドラム本体(12)を備え、ドラム本体(12)は、アルミニウムやアルミニウム合金のような金属で形成される。ドラム本体(12)の外面には、複数の電極(14)が円周方向に形成される。電極(14)は、ドラム本体(12)および異なる電極から電気的に絶縁された状態を維持し、その上には絶縁物質からなる薄い絶縁層が形成される。一般的に、電極(14)は、要求される解像度などによって多様に設計されるが、現在、600dpi程度の解像度を具現するため、リング状の電極は約40μmのピッチを有してドラム本体上に隙間なく形成されるのが好ましい。
ドラム本体(12)の内部にはコントロールユニット(16)が装着され、コントロールユニット(16)において、端子(18)はドラム本体(12)と接する長側面に形成される。コントロールユニット(16)は、端子(18)を介してそれぞれの電極(14)に高電圧を印加させることができるが、図2に示されたように、電極(14)は長い溝形状で形成されて周辺の突出部によって電気的に分離されており、溝の内部は導電性物質によって充填されている。また、導電性物質(32)が貫通ホール(24)内で小さい直径を有するホール(24)および大きい直径を有するホール(26)に満たされているため、電極(14)はゼブラストリップ(zebra−strip)(36)と電気的に連結されている。この時、貫通ホール(24)の内部は、絶縁のための酸化被膜(34)が形成されてドラム本体(12)と電極(14)などを絶縁させることができる。
イメージ形成要素(10)を製造するために円筒状のドラム本体(12)が提供され、その表面には溝がダイヤモンド切削工具を用いて約40μmの周期および約20μmの幅を有するように形成される。この他にも、ドラム本体(12)に約20μmの溝を円周方向に形成するため、レーザービームや電子ビームなどが用いられたりもする。
その後、レーザービームなどを用いてドラム本体(12)の内側から大きい直径を有するホール(26)が形成され、ドラム本体(12)の内側または外側から小さな直径を有するホール(24)が形成されて貫通ホール(22)が形成される。貫通ホール(22)を形成した後、ドラム本体(12)全体に酸化被膜を形成して絶縁層を形成することができ、電極(14)を形成するための溝および貫通ホール(22)内部に導電性物質を満たす。グラインディングなどを介してドラム本体(12)の外面および内面を所定の深さで除去して電極(14)および貫通ホール(22)内部の電気連結部を完成することができ、ドラム本体(12)の表面に絶縁層を形成し、コントロールユニット(16)を装着してイメージ形成要素を製造することができる。
上述したように、ドラム本体(12)の表面に電極(14)を形成するためには、精密な切削器具を用いて溝を隙間なく形成し、ドラム本体(12)の内部および外部に貫通ホールを間隔に合わせて形成しなければならず、酸化被膜を形成した後、溝およびホールに導電性物質を充填して所望する厚さだけの導電性物質を除去しなければならないなど、複雑な過程を経なければならない。特に、円筒状の表面に約20μmの溝を約40μmのピッチで均一に形成しなければならない過程と貫通ホールを製作する過程は非常に難しいため、イメージ形成要素を製造するための費用を大きく増加させると同時に、不良発生などの問題を有する。上述したように、現在では、上述したイメージ形成要素のように環状導体(ring conductor)を用いた直接誘導方式のイメージ形成方法および装置が開示されているが、その方法および装置を用いたプリンタは非常に高価であるため、大衆化が非常に困難であるという問題点を有する。
米国特許第6,014,157号明細書
本発明は、上述した問題点を解決するためのものであって、製造が容易であると同時に、優れた品質の印刷を遂行することができるイメージドラムおよびイメージドラムの製造方法を提供することを目的とする。
また、製造が迅速かつ容易なため大量生産に有利であると同時に、製造費用が低廉であるため、製品単価を削減することができるイメージドラムおよびイメージドラムの製造方法を提供することを他の目的とする。
また、ドラムから発生する熱を効果的に排出し、長時間の使用にも不便なく用いることができるイメージドラムを提供することを他の目的とする。
上述した本発明の目的を達成するために、本発明の好ましい実施例によると、イメージドラムは、ドラム本体および電極部材を含む。電極部材は、軟性基板(flexible PCB)、環状導体のためのリング電極および制御ユニットを含み、軟性基板に形成されたリング電極と制御ユニットを軟性基板に装着すると同時に、完成したイメージドラムがすぐに完成することができる。
前記において言及したように、従来のイメージドラムは、ダイヤモンド切削工具などを用いて曲面上に溝を形成し、その溝に導電性物質を満たし入れて環状導体を形成する方法を用いている。また、ドラム本体の内部および外部を電気的に連結するために、レーザービームなどを用いてホールを形成し、導電性物質を満たし入れて前記連結部を形成する。
しかし、本発明においては、軟性基板にリング電極を形成し、各リング電極に対応するように制御ユニットをボンディングして電極部材を製造することができる。一般的に、従来のFPCB(Flexible Printed Circuit Board)技術を用いることができ、最近ではFOCBでも約20μmの幅を有する銅ラインの形成が可能であるため、本発明の電極部材においても、軟性基板に約40μmのピッチおよび約20μmの幅を有する銅パターンを形成することができる。また、制御ユニットでは、特定化された特定用途向け集積回路(ASIC)チップが用いられ、必要な個数のASICチップを軟性基板にボンディングして装着することができる。このように、リング電極と制御ユニットを含む電極部材をドラム本体の周辺に付着することによって、イメージドラムを完成することができる。
本発明のイメージドラムは、FPCBを製作してチップをボンディングし、一体で形成されるFPCBをドラム本体に覆う過程を介して容易に製造することができる。このように、製造が容易であると同時に、不良の発生が少なく、相対的に良質の電極を形成することができるため、優れた印刷品質を期待することができる。
また、製造過程が複雑でないため製造が迅速であり、それぞれの過程が容易で大量生産に非常に有利である。何よりも、従来に大衆的に周知された加工技術を用いることができるため、製造費用が低廉であり、それだけ製品単価を削減することができる。
また、ギアモジュールにブレードを形成してチップから発生する熱を効果的に排出することができるため、長時間の使用にも故障や不便なく便利に用いることができる。
以下、添付された図面を参照して本発明の好ましい実施例を詳細に説明するが、本発明が実施例によって制限されたり限定されるものではない。
図3は、本発明の一実施例によるイメージドラムを用いたプリンタの内部構成を説明するための断面図であり、図4は、図3のイメージドラムを説明するための部分拡大斜視図である。
図3および図4を参照すると、イメージドラム(100)は、ドラム本体(110)および電極部材(120)を含み、イメージドラム(100)を中心としてトナー供給ローラ(210)、マグネチックカッター(220)およびイメージ伝達部(230)が設置される。トナー保存部(未図示)からトナー供給ローラ(210)にトナー(1)が供給され、供給されたトナー(1)は、イメージドラム(100)と隣接して通過しながらトナー供給ローラ(210)からイメージドラム(100)に移転する。この時、トナーは帯電された状態を維持し、イメージドラム(100)の最外郭にある絶縁層と接触した状態を維持しながらマグネチックカッター(220)に移送される。
マグネチックカッター(220)は、トナー(1)に引力を提供するマグネット(222)および回転スリーブ(224)を含む。マグネット(222)は、イメージドラム(100)に隣接して位置し、磁力を用いてイメージドラム(100)上に付着しているトナー(1)を引き寄せることができる。マグネット(222)は、電圧が印加されないイメージドラム(100)の電極からトナー(1)を回収することができる十分な磁力を有する。マグネット(222)によって回収されるトナー(1)は、回転スリーブ(224)を介して再びトナー保存部またはトナー供給ローラ(210)に回送される。
マグネチックカッター(220)によって回送されないトナー(1)は、イメージドラム(100)上からイメージ伝達部(230)に伝達され、イメージ伝達部(230)に伝達されたトナーは印刷用紙に再び移転され、印刷用紙は熱処されてトナーが用紙に固着される。このため、イメージドラム(100)は、映像信号に適合するように電極に印加される電圧を制御し、制御された電圧によってイメージドラム(100)はマグネット(222)に比べてさらに大きい磁力を形成し、トナー(1)がマグネチックカッター(220)に回収されることを妨害することができる。
このように、約5000個の電極がそれぞれ独立的に制御され、2次元映像をイメージドラム上に表現することができ、トナーを介してイメージドラム上に表現された映像は、イメージ伝達部(230)を中継手段として印刷用紙に伝達することができる。図示されていないが、トナーが印刷用紙に付着した後には印刷用紙が熱処理装置を通過するようになり、熱処理装置を通過すると同時に、トナーは印刷用紙に吸着されて印刷を完了することができる。
図3および図4に示されたように、ドラム本体(110)は、空洞の円筒状で形成されており、アルミニウムのように熱伝導および機械的強度が優れている材質から成される。また、ドラム本体(110)の外面に軟性基板(125)を中心として形成された電極部材(120)が付着する。
電極部材(120)は、軟性基板(125)、リング電極(130)および制御チップ(140)を含む。電極部材(120)は、従来のFPCB(Flexible PCB)と関連した技術を適用して製作することができる。従って、軟性基板(125)は、ポリイミド(polyimide)などの素材からなる薄い絶縁フィルムで形成され、軟性基板(125)の上面には円周方向に形成された導電性パターンが形成される。前記導電パターンは、リング電極(130)として約40μm以下のピッチ(pitch)および約20μmの幅を有して均一に形成されており、ドラム本体(110)の周辺を覆うリング状のリング電極(130)が印刷用紙の印刷幅に該当する長さで形成されている。例えば、A4サイズの印刷用紙を仮定する時、ドラム本体(110)は全体的に約20〜22cmで形成され、この時、リング電極(130)は約40μmのピッチで約5000ライン形成されることができる。リング電極(130)は相互平行であり、1つの閉まったリングまたは部分的に開かれたリング構造を形成することができる。すなわち、リング電極(130)の両端部が互いに電気的に連結されて閉まったリング構造を形成することができるが、場合によってはリング電極(130)の両端部が電気的に分離されることも可能である。
リング電極(130)は、平面の状態で銅またはその他の導電性薄膜をパターニングして形成されるため、本実施例においては、従来のイメージドラム製造において適用される溝切削過程や導電物質充填過程などを省略することができる。何よりも、平面の軟性基板(125)上でリング電極(130)を形成することが可能であるため、円筒の外面でリング電極を形成するより作業の難易度がはるかに低く、リング電極に対する不良発生率も著しく低下させることができる。
軟性基板(125)上にリング電極(130)を形成した後、軟性基板(125)に制御チップ(140)をすぐにボンディングすることができる。制御チップ(140)は各リング電極(130)と一対一で対応して連結されており、一種のスィッチ機能をしてリング電極(130)にそれぞれ独立的に必要な電圧を印加することができる。制御チップ(140)は様々な位置に装着されることができるが、本実施例において、制御チップ(140)は、軟性基板(125)の一角に沿って並んで装着される。このような部品の配置は、構造によって従来技術におけるさらに異なる問題点である円筒内部の制御ユニットと外部の環状導体の間の連結のための貫通ホールによる相互接続(interconnection)製作工程が省略され、製作に有利な構造となる。
図5は、図3のイメージドラムを説明するための部分拡大側面であり、図6は、図3のイメージドラムの製造過程を説明するための部分拡大斜視図である。
図4および図5を参照すると、ドラム本体(110)の外面には、長さ方向に形成されたリセス(112)が形成される。リセス(112)は、略制御チップ(140)および軟性基板(125)の高さ程の深さを有しており、制御チップ(140)を収容することができる幅で形成される。従って、制御チップ(140)が装着された電極部材(120)の一部がリセス(112)に収容され、制御チップ(140)に対向する軟性基板(125)の他の端部がリセス(112)の上面を覆う。従って、イメージドラム(100)の全面が軟性基板(125)によって覆われ、部分的に重なる領域があっても全体的に円筒状の外面を維持することができる。
図5に示されたように、制御チップ(140)が装着された軟性基板(125)の一端部がリセス(112)に接着された後、軟性基板(125)はドラム本体(110)の周辺を覆い、その他の端部がリセス(112)の上面を覆う。この時、制御チップ(140)および軟性基板(125)の間の空間を満たすためにACA(anisotropic conductive adhesive)などの物質が用いられたりする。
また、制御チップ(140)の厚さは薄いほど装着に有利であり、若干の湾曲を許容するのが好ましい。このため、最初から制御チップ(140)を薄く設計したりもするが、従来の一般的なASICチップから上部一部を除去して約20〜30μmのチップの厚さを有するようにしたりもする。
以下、イメージドラム(100)の製造方法を説明する。
まず、イメージドラム(100)を製造するため、多数のリング電極(130)が形成された軟性基板(125)を製造する。軟性基板(125)としてはポリイミドなどが用いられ、軟性基板(125)上では、従来の写真エッチング工程、スクリーンプリンティングなどの工程を介して銅パターンを形成することができる。軟性基板(125)をドラム本体(110)に付着させる前に、リング電極(130)は軟性基板(125)にて平行な直線形状で形成され、約20μmの幅を維持して規則的に配置される。
リング電極(130)が形成された軟性基板(125)を提供した後、軟性基板(125)の一角に沿ってASICチップである制御チップ(140)をボンディングする。制御チップ(140)は、リング電極(130)それぞれに電圧を独立的に印加するためのものであって、一般的なダイボンディングやはんだ付けなどを用いてリング電極(130)に電気的に連結される。
一般的に、軟性基板(125)およびリング電極(130)の上面に絶縁層が形成される。絶縁層は誘電物質を用いて形成され、例えば、AlN、Alなどが用いられる。絶縁層によって、リング電極(130)は、相互絶縁された状態を維持することができる。絶縁層は、制御チップ(140)を装着する前はもちろん、装着した後でも軟性基板(125)上に形成されることができる。
軟性基板(125)にリング電極(130)および制御チップ(140)を一体で形成した後、軟性基板(125)を中空の円筒状で形成されたドラム本体(110)の外面に付着する。この時、ドラム本体(110)にリセスを形成して制御チップ(140)を収容し、制御チップ(140)と軟性基板(125)が上下に重なっても、イメージドラムから突出する部分がないようにすることができる。
図7は、本発明の一実施例によるイメージドラムを説明するための斜視図であり、図8は、図7のイメージドラムを説明するための部分拡大斜視図である。
図7および図8を参照すると、ドラム本体(110)および軟性基板(125)を相互付着させた後、ドラム本体(110)の両端にギアモジュール(150)が装着される。ギアモジュール(150)は、イメージドラム(101)を回転させるためのものであって、外周面にはギア歯が形成されて外部のギア電動部と機能的に連結され、ドラムの回転に必要な動力の伝達を受けることができる。ギアモジュール(150)は、ドラム本体(110)の両側または片側に装着される。
ギアモジュール(150)は、中央に通孔(152)が形成されており、通孔(152)を介してドラム本体(110)の内部および外部と相互連結されることができる。本実施例によるイメージドラム(101)において、制御チップ(140)は軟性基板(125)によって覆われており、軟性基板(125)を形成するポリイミドは比較的熱伝導性が劣るため、イメージドラム内で熱が滞積する現象が発生することがある。もちろん、ドラム本体(110)を熱伝導性が優れているアルミニウムで形成するが、そうしても、ドラム本体(100)内部も両横だけが開放されているため、熱の排出が円滑に成されないことがある。
従って、通孔(152)の内側に複数のブレード(154)が形成され、空気が円滑に出入りするための補助をすることができる。イメージドラムを回転させるためにギアモジュール(150)も回転しなければならず、この時、回転力を用いてブレード(154)から空気の流れを起こすための力が発生する。ブレード(154)を一体で形成する構造的変更を用い、無動力で空気の強制流れを誘導することができると同時に、構造も簡単であり、かつ従来の連結構造をそのまま用いることができるため適用に問題がない。
図9は、図7のギアモジュールを用いた場合の効果を説明するためのグラフである。
図9を参照すると、ブレードを含むギアモジュールとブレードを含まないギアモジュールに対するそれぞれの場合が示されている。ブレードモジュールを用いない場合は、ほぼ空気流動がないと見なすことができる。この時には、時間が増加することによって制御チップの周辺温度が急激に増加することを知ることができる。反対に、ブレードモジュールを用いる場合は、約1m/sの空気流動があると見なすことができ、制御チップの周辺温度が比較的円満に増加することを知ることができる。これにより、別途の冷却ファンを用いなくても、ギアモジュールにブレードを形成することによってイメージドラムの発熱をある程度解決することができるという点を知ることができる。
上述したように、本発明の好ましい実施例を参照して説明したが、該当の技術分野において熟練された当業者にとっては、添付の請求範囲に記載された本発明の思想および領域から逸脱しない範囲内で、本発明の多様な修正および変更が可能であることを理解することができるであろう。
従来のイメージ形成要素を説明するための斜視図である。 従来のイメージ形成要素の外壁一部を説明するための部分拡大断面図である。 本発明の一実施例によるイメージドラムを用いたプリンタの内部構成を説明するための断面図である。 図3のイメージドラムを説明するための部分拡大斜視図である。 図3のイメージドラムを説明するための部分拡大側面図である。 図3のイメージドラムの製造過程を説明するための部分拡大斜視図である。 本発明の一実施例によるイメージドラムを説明するための斜視図である。 図7のイメージドラムを説明するための部分拡大斜視図である。 図7のギアモジュールを用いた場合の効果を説明するためのグラフである。
符号の説明
100:イメージドラム
110:ドラム本体
112:リセス
120:電極部材
125:軟性基板
130:リング電極
140:制御チップ

Claims (11)

  1. 印刷装置でイメージ形成のためにトナーを選択的に吸着するイメージドラムにおいて、
    中空の円筒状で形成されたドラム本体と、
    前記ドラム本体の外周面を覆う軟性基板、前記軟性基板上で円周方向に形成されて互いに電気的に絶縁された多数のリング電極、および前記軟性基板上に形成されてそれぞれの前記リング電極に独立的に電圧を印加する制御ユニットを含み、前記リング電極および前記制御ユニットは、前記軟性基板と共に前記ドラム本体の外部で一体で装着される電極部材とを備えるイメージドラム。
  2. 前記ドラム本体は、外面に形成されたリセスを含み、前記リセスは前記制御ユニットが装着された部分を収容し、前記制御ユニットに対して反対にある前記軟性基板の端部は、収容された前記制御ユニットの上部をカバーして円筒状の外面を維持することを特徴とする請求項1に記載のイメージドラム。
  3. 前記制御ユニットは、前記軟性基板の一端部に沿って一列に装着される複数の制御チップを含み、前記リセスは、前記ドラム本体の長さ方向に沿って形成されて前記制御チップを収容することを特徴とする請求項2に記載のイメージドラム。
  4. 前記ドラム本体の両端に装着されてギア歯が形成されたギアモジュールをさらに含み、前記ギアモジュールは、前記ドラム本体の内部を開放する通孔および前記通孔が形成された部分に向かって形成されたブレードを含み、前記ブレードによって回転する前記ドラム本体の内部に外部空気が流入することを特徴とする請求項1に記載のイメージドラム。
  5. 印刷装置でイメージ形成のためにトナーを選択的に吸着するイメージドラムにおいて、
    中空の円筒状で形成され、外面には長さ方向に形成されたリセスを含むドラム本体と、
    前記ドラム本体の外周面を覆う軟性基板、前記軟性基板上で円周方向に形成されて互いに電気的に絶縁された多数のリング電極、および前記軟性基板の一端部に沿って提供され、それぞれの前記リング電極に独立的に電圧を印加する複数の制御チップを含み、前記制御チップが形成された部分は、前記リセス内に収容され、前記リング電極が形成された前記軟性基板は、前記ドラム本体の外面および前記制御チップの上部をカバーして円筒状の外面を維持することを特徴とするイメージドラム。
  6. 前記制御チップは湾曲可能な程度の薄い厚さで提供され、前記リセスの外面に沿って密着することを特徴とする請求項5に記載のイメージドラム。
  7. 前記ドラム本体の両端に装着されてギア歯が形成されたギアモジュールをさらに含み、前記ギアモジュールは、前記ドラム本体の内部を開放する通孔および前記通孔が形成された部分に向かって形成されたブレードを含み、前記ブレードによって回転する前記ドラム本体の内部に外部空気が流入することを特徴とする請求項5に記載のイメージドラム。
  8. イメージ形成のためにトナーを選択的に吸着するイメージドラムの製造方法において、
    互いに電気的に絶縁され、相互並行して配置される多数のリング電極が形成された軟性基板を提供する段階と、
    それぞれの前記リング電極に独立的に電圧を印加するための制御ユニットを前記軟性基板上にボンディングする段階と、
    前記リング電極および前記制御ユニットが装着された前記軟性基板を中空の円筒状で形成されたドラム本体の外面に付着させる段階とを備えるイメージドラムの製造方法。
  9. 前記ドラム本体の外面に前記制御ユニットを収容するためのリセスを形成し、前記リセスに前記制御ユニットが対応するように位置させて前記軟性基板を前記ドラム本体の外面に付着させることを特徴とする請求項8に記載のイメージドラムの製造方法。
  10. 前記制御ユニットは、前記軟性基板の一端部に沿って一列に装着される複数の制御チップを含み、前記リセスを前記ドラム本体の長さ方向に沿って線形で形成し、前記制御チップが形成された前記軟性基板の一部分を前記リセスに位置させ、前記軟性基板を前記ドラム本体の外面に付着して前記制御チップに反対する前記軟性基板の他の端部で前記リセスをカバーすることを特徴とする請求項9に記載のイメージドラムの製造方法。
  11. 前記ドラム本体の両端に装着されてギア歯が形成されたギアモジュールを装着するものの、前記ギアモジュールは、前記ドラム本体の内部と通じる通孔および前記通孔が形成された部分に向かって形成されたブレードを含むようにし、前記ドラム本体が回転する時、前記ブレードによって前記ドラム本体の内部に外部空気が流入することを特徴とする請求項8に記載のイメージドラムの製造方法。
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