KR100850717B1 - 이미지형성체와 그 제조장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

제작공정을 간소화하여 원가를 절감하고 생산성을 향상 시킬 수 있는 이미지형성체와 그 제조장치 및 방법이 개시된다. 이미지형성체는 몰드 및 이미지드럼을 각각 제공하는 단계, 몰드 상에 라인 형상의 도전성 페이스트 패턴을 형성하는 단계, 도전성 페이스트 패턴을 몰드에서 이미지드럼으로 전사하는 단계에 의해 제조될 수 있다.
Figure R1020060123341
이미지드럼, 링 전극, 도전성 페이스트, 몰드, 전사, 임프린트

Description

이미지형성체와 그 제조장치 및 방법{IMAGE FORMING ELEMENT AND ITS MANUFACTURING APPARATUS AND METHOD}
도 1은 종래 이미지형성장치의 구조를 도시한 측면도이다.
도 2는 종래 이미지형성체의 구조를 도시한 사시도이다.
도 3은 도 2의 이미지형성체의 외벽 일부를 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 이미지형성체의 제조방법을 설명하기 위한 블록도이다.
도 5 내지 도 8은 본 발명에 따른 이미지형성체의 제조공정을 설명하기 위한 도면이다.
도 9 및 도 10은 본 발명에 따른 제조방법에 의해 제조된 이미지형성체의 구조를 도시한 사시도 및 단면도이다.
도 11은 본 발명에 따른 제조방법에 의해 제조된 이미지형성체로서, 기판의 구조를 도시한 사시도이다.
도 12는 본 발명에 따른 제조방법에 의해 제조된 이미지형성체가 적용된 이미지형성장치의 구조를 도시한 측면도이다.
도 13 내지 도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이미지형성체의 제조방법을 설명하기 위한 도면이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
11 : 토너 100 : 이미지형성장치
110 : 이미지형성체 120 : 이미지드럼
121 : 절연층 122 : 링 전극
122' : 도전성 페이스트 123 : 절연막
130 : 기판 132 : 연결패턴
140 : 토너공급부 150 : 마그네틱 커터
160 : 토너귀환부 170 : 이미지 전달부
200 : 몰드 210 : 네거티브 패턴
본 발명은 이미지 형성을 위해 토너를 선택적으로 흡착하는 이미지형성체에 관한 것으로서, [보다 자세하게는] 제작공정을 간소화하여 원가를 절감하고 생산성을 향상 시킬 수 있는 이미지형성체와 그 제조장치 및 방법에 관한 것이다.
도 1은 종래 링 컨덕터를 이용한 이미지형성장치의 구조를 도시한 측면도이고, 도 2는 종래 이미지형성장치의 구조를 도시한 사시도이며, 도 3은 도 2의 이미지형성체의 외벽 일부를 도시한 단면도이다. 도 2 및 도 3의 이미지형성체는 미국특허 제6,014,157호에 개시되어 있다.
도 1 내지 도 3에서 도시한 바와 같이, 종래 이미지형성장치는 토너공급 부(40), 상기 토너공급부(40)로부터 정전력에 의해 토너(1)가 흡착되는 이미지형성체(10), 상기 이미지형성체(10)에 흡착된 토너(1) 중 일부를 분리시키는 마그네틱 커터(50), 상기 마그네틱 커터(50)에 의해 분리된 토너(1)를 상기 토너공급부(40)로 귀환시키는 토너귀환부(60)를 포함한다.
토너공급부(40)는 토너공급롤러(42)를 이용하여 토너저장부(41)로부터 토너(1)를 공급하며, 이미지형성체(10)는 이미지드럼(12) 및 그 표면에 형성된 복수개의 링 전극(14)을 포함한다. 또한, 상기 이미지드럼(12)의 내주면에는 각 링 전극(14)에 독립적으로 전압을 인가하기 위한 제어유닛(16)이 설치되고, 이미지드럼(12)의 외부로는 이미지형성체(10)에 흡착된 토너(1)를 분리시킬 수 있는 마그네틱 커터(50)가 제공된다.
이러한 구성에 의해 토너공급부(40)로부터 이미지형성체(10)로 전달된 토너 중 일부는 마그네틱 커터(50)를 통해 이미지형성체(10)로부터 분리될 수 있고, 이미지형성체(10) 상에 잔류된 토너는 이미지 전달부(70)를 거쳐 최종적으로 인쇄 용지로 전달될 수 있으며, 인쇄 용지가 열처리됨으로써 인쇄 용지에 고착될 수 있다.
그런데, 종래 이미지형성장치에 있어서는 이미지형성체(10)의 제조 및 보수가 용이하지 못하고 막대한 비용이 발생되는 문제점이 있다. 특히, 이미지형성체(10)의 링 전극(14)은 요구되는 해상도 등에 따라 다양하게 설계될 수 있지만, 600dpi정도의 해상도 또는 그 이상의 해상도를 구현하기 위한 링 전극을 형성하기 위해서는 정밀한 절삭기구를 이용하여 이미지드럼(12)의 표면에 대략 20㎛의 폭을 갖는 홈을 42.3㎛의 주기 또는 그 이하의 주기로 균일하게 형성하여야 한다. 하지 만, 원통형 이미지드럼(12)의 표면에 미세 간격의 홈을 균일하게 형성하는 과정이 매우 어렵기 때문에 이미지형성체(10)를 제조하기 위한 비용이 증가하게 되며, 불량 발생률이 높아지는 문제점이 있다. 또한, 각 링 전극(14)과 내부의 제어유닛(16)을 전기적으로 연결하기 위해서는 이미지드럼(12)의 내부 및 외부에 서로 연통되는 홀을 각각 형성하고, 그 안에 일일이 도전성 물질을 충진하는 등 관련된 제조 공정이 매우 복잡하고 어려운 문제점이 있다. 이에 따른 제작공수의 증가로 많은 비용과 시간이 소모되는 문제점이 있고, 그 결과 이미지형성장치가 적용된 프린터는 너무 고가이어서 대중화되기 어려운 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서 안출한 것으로서, 제작공정을 간소화하여 원가를 절감하고 생산성을 향상 시킬 수 있는 이미지형성체와 그 제조장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
특히, 본 발명은 임프린트 공정에 의해 링 전극이 형성될 수 있게 함으로써, 마이크로미터 크기 단위의 링 전극을 용이하게 형성할 수 있는 이미지형성체와 그 제조장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 제조원가를 낮출 수 있고, 대량생산이 가능하며 공정 수율을 향상 시킬 수 있는 이미지형성체와 그 제조장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 링 전극의 정밀도를 향상 시킬 수 있으며, 불량 발생률을 저감시킬 수 있는 이미지형성체와 그 제조장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있 다.
또한, 본 발명은 링 전극과 각 링 전극을 전기적으로 제어하기 위한 소자간의 전기적 연결 구조를 단순화할 수 있는 이미지형성체와 그 제조장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상술한 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 이미지형성체는 몰드 및 이미지드럼을 각각 제공하는 단계, 몰드 상에 라인 형상의 도전성 페이스트 패턴을 형성하는 단계, 도전성 페이스트 패턴을 몰드에서 이미지드럼으로 전사하는 단계에 의해 제조될 수 있다.
몰드는 라인 형상의 라인패턴을 포함하여 제공될 수 있으며, 도전성 페이스트 패턴은 라인패턴을 따라 형성될 수 있다. 라인패턴으로서는 음각, 양각 및 평면 형태 중 어느 하나의 형태로 이루어진 기계적 패턴 또는 화학적 패턴이 제공될 수 있다. 즉, 라인패턴은 요철부와 같이 기계가공에 의해 제공될 수 있음은 물론 다른 물성을 갖도록 표면처리를 하거나 국부적으로 재질을 변경함으로써 제공될 수 있다.
본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따르면, 이미지형성체는 네거티브 패턴이 형성된 몰드 및 이미지드럼을 각각 제공하는 단계, 네거티브 패턴상에 임프린트 가능한 도전성 페이스트를 채우는 단계, 도전성 페이스트가 이미지드럼의 외주면으로 전사(transfer)되도록 임프린트하는 단계를 포함하는 공정에 의해 제조될 수 있다.
앞서 언급한 바와 같이, 종래 이미지드럼의 표면에 링 전극들을 형성하기 위 해서는, 정밀한 절삭기구를 이용하여 홈을 촘촘히 형성하고, 이미지드럼의 내부 및 외부에서 관통 홀을 형성하여야 하며, 산화 피막을 형성한 뒤 홈 및 홀에 도전성 물질을 충진하여야 하는 등 복잡한 과정들을 거쳐야 한다. 특히, 원통형의 표면에 대략 20㎛의 홈을 대략 42.3㎛의 피치로 균일하게 형성하여야 하는 과정은 매우 어렵기 때문에, 이미지형성체의 제조 비용이 크게 증가되고, 불량 발생율이 높아지는 등의 문제가 있다.
그러나, 본 발명에 따른 이미지형성체의 제조방법은 별도의 절삭가공을 배제하고 임프린트 공정을 통해 이미지드럼의 외주면에 도전성 페이스트가 전사되게 함으로써 마이크로미터 크기 단위의 링 전극들을 용이하게 형성할 수 있다.
몰드는 단단한 경성 재질로 형성될 수 있으며, 경우에 따라서는 변형 가능한 연성 재질로도 형성될 수 있다. 일 예로 몰드는 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane; PDMS)으로 형성되거나, 폴리에틸린수지(polyethylene terephthalate; PET)로 형성될 수 있다.
네거티브 패턴은 라인 형태를 이루도록 몰드의 표면에 음각지게 형성되며, 서로 일정간격을 두고 이격되도록 평행하게 배치된다. 이러한 네거티브 패턴은 링 전극이 고해상도의 이미지를 현상 가능하게 형성될 수 있도록 미세 패턴 형태로 형성된다.
이미지드럼의 외주면에는 절연층이 형성될 수 있으며, 절연층은 요구되는 조건에 따라 서로 다른 표면에너지(surface energy)를 갖는 다양한 재질로 형성될 수 있다. 일 예로 절연층은 파릴렌(parylene)으로 형성될 수 있으며, 그외 전기 절연 성이 뛰어난 통상의 폴리머로도 형성될 수 있다. 경우에 따라서는 절연층이 아노다이징(Anodizing) 공정에 의한 산화피막층에 의해 형성되도록 구성할 수 있다. 다르게는 별도의 절연층을 배제하고 이미지드럼 자체를 절연체로 형성할 수 있다.
이미지드럼은 연결패턴이 형성된 기판을 포함하여 제공될 수 있으며, 기판은 연결패턴의 일단이 이미지드럼의 외부로 노출되도록 이미지드럼 상에 설치된다. 기판은 플렉시블(flexible)한 재질로 형성될 수 있으며, 연결패턴은 미세한 간격을 두고 이격되게 미세 패턴 형태로 형성된다. 이러한 기판으로서는 통상의 연성회로기판(Flexible Printed Circuits Board ; FPCB)이 사용될 수 있으며, 경우에 따라서는 미세 패턴 형태의 연결패턴을 형성 가능한 경성 재질로도 기판을 형성할 수 있다. 또한, 기판 상에는 링 전극의 전기적 제어를 위한 제어소자가 제공될 수 있다.
네거티브 패턴 상에 도전성 페이스트를 채우기 위한 방법으로서는 다양한 방법이 채택될 수 있다. 일 예로, 네거티브 패턴이 형성된 몰드의 상면에 전면적으로 도전성 페이스트를 도포한 후, 스퀴즈 플레이트(squeeze plate)를 사용하여 몰드의 상면을 밀어내어 최종적으로 네거티브 패턴 상에 각각 독립적으로 도전성 페이스트가 채워지도록 할 수 있다. 경우에 따라서는 별도의 배분장치 등을 통해 네거티브 패턴 상에 각각 독립적으로 도전성 페이스트가 채워지도록 구성할 수도 있다.
네거티브 패턴 상에 채워진 도전성 페이스트를 이미지드럼으로 전사시키기 위한 방법으로서는 다양한 방법이 채택될 수 있다. 일 예로 네거티브 패턴 상에 각각 독립적으로 도전성 페이스트가 채워진 몰드를 고정시킨 후, 몰드의 상부에서 이 미지드럼을 회전시켜 네거티브 패턴 상에 채워진 도전성 페이스트가 이미지드럼의 외주면으로 전사되도록 할 수 있다. 경우에 따라서는 이미지드럼을 고정시킨 후 이미지드럼의 외주면을 따라 몰드가 둥글게 말리며 이미지드럼의 외주면에 몰드가 권취(捲取)되게 함으로써, 몰드의 상의 도전성 페이스트를 이미지드럼으로 전사시킬 수 있다.
참고로 몰드 및 이미지드럼에 대한 도전성 페이스트의 점착(adhesion), 전사(transfer) 및 분해능(resolusion)은 도전성 페이스트, 몰드 및 이미지드럼의 물성에 따른 상관관계에 의해 변경될 수 있다. 일 예로, 이미지드럼의 표면에너지가 몰드의 표면에너지보다 크면 클수록 도전성 페이스트의 전사는 양호해 진다. 반면, 도전성 페이스트의 표면에너지가 이미지드럼의 표면장력보다 크면 도전성 페이스트의 분해능은 좋아지나 점착과 전사가 나빠지게 된다.
그리고, 몰드 상의 도전성 페이스트는 이미지드럼의 외주면으로 전사됨과 동시에 이미지드럼의 외부로 노출되는 연결패턴에 전기적으로 연결된다. 이때, 연결패턴은 이미지드럼의 외주면으로 전사된 도전성 페이스트와 동일한 폭을 가지며 동일한 주기로 이격되게 형성되어 각 도전성 페이스트와 일대일 대응되게 전기적으로 연결될 수 있다.
본 발명의 따른 제조방법에 의해 제조된 이미지형성체는 토너공급부, 마그네틱 커터, 토너귀환부를 포함하는 이미지형성장치에 적용될 수 있으며, 경우에 따라서는 토너공급부, 마그네틱 커터, 토너귀환부 중 어느 하나가 배제되거나 다른 수단이 추가로 적용된 이미지형성장치에 본 발명에 따른 이미지형성체가 적용될 수 있다.
그리고, 본 발명에 따른 이미지형성체 제조장치는 라인 형상의 라인패턴이 형성된 몰드, 몰드에 인접하게 배치되어 이미지드럼을 회전 가능하게 지지하며 라인패턴 상에 제공된 도전성 페이스트가 이미지드럼으로 전사될 수 있도록 이미지드럼을 회전시키는 드럼구동부를 포함한다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 참고로, 본 설명에서 동일한 번호는 실질적으로 동일한 요소를 지칭하며, 상기 규칙 하에서 다른 도면에 기재된 내용을 인용하여 설명할 수 있고, 당업자에게 자명하다고 판단되거나 반복되는 내용은 생략될 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 이미지형성체의 제조방법을 설명하기 위한 블록도이고, 도 5 내지 도 8은 본 발명에 따른 이미지형성체의 제조공정을 설명하기 위한 도면이다.
또한, 도 9 및 도 10은 본 발명에 따른 제조방법에 의해 제조된 이미지형성체의 구조를 도시한 사시도 및 단면도이고, 도 11은 본 발명에 따른 제조방법에 의해 제조된 이미지형성체로서, 기판의 구조를 도시한 사시도이다.
도 4에서 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 이미지형성체는 네거티브 패턴(nagative pattern)이 형성된 몰드(mold) 및 이미지드럼을 각각 제공하는 단계(S100), 상기 네거티브 패턴상에 임프린트 가능한(imprintable) 도전성 페이스트(paste)를 채우는 단계(S110), 상기 도전성 페이스트가 이미지드럼의 외주면으로 전사(transfer)되도록 임프린트(imprint)하는 단계(S120)를 포함하는 공정에 의해 제조될 수 있다.
몰드 및 이미지드럼을 제공하는 단계(S100)에서는 먼저 도 5와 같이, 네거티브 패턴(210)이 형성된 몰드(200)를 마련한다. 상기 몰드(200)는 단단한 경성 재질로 형성될 수 있으며, 경우에 따라서는 변형 가능한 연성 재질로도 형성될 수 있다. 일 예로 상기 몰드(200)는 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane; PDMS)으로 형성되거나, 폴리에틸린수지(polyethylene terephthalate; PET)로 형성될 수 있다.
PDMS 또는 PET으로 이루어진 몰드의 장점은 플렉시블(Flexible)하고 표면에너지가 낮아 도전성 페이스트가 잘 빠져나올 수 있다. 즉, 임프린트시 도전성 페이스트가 이미지드럼의 표면쪽으로 잘 전사될 수 있다. 그리고 네거티브 패턴 상에 도전성 페이스트를 채울 시 네거티브 패턴의 깊이가 3㎛ 이상이 되면, 이 곳의 삼투압력(capillary force)에 도전성 페이스트가 끌어당겨지며 용이하게 채워질 수 있다. 또한, PDMS 또는 PET으로 이루어진 몰드는 가격이 저렴하고 복제가 용이한 장점이 있다.
상기 네거티브 패턴(210)은 라인 형태를 이루도록 몰드(200)의 상면에 음각지게 형성되며, 서로 일정간격을 두고 이격되도록 평행하게 배치된다. 이러한 네거티브 패턴(210)은 후술할 링 전극(도 9의 122 참조)이 고해상도의 이미지를 현상 가능하게 형성될 수 있도록 미세 패턴 형태로 형성된다. 일 예로 상기 네거티브 패턴(210)은 5 ~ 30㎛의 폭을 가지며, 10 ~ 50㎛의 주기로 이격되며 평행하게 제공될 수 있다. 아울러 상기 네거티브 패턴(210)은 통상의 에칭(etching) 또는 기계가공 등의 통상의 가공방법에 의해 형성될 수 있다.
다음 도 6과 같이, 이미지드럼(120)을 마련한다. 상기 이미지드럼(120)은 최초 알루미늄으로 이루어진 중공의 원통 형상으로 제공되며, 이미지드럼(120)의 외주면에는 절연층(121)이 형성될 수 있다. 상기 절연층(121)은 요구되는 조건에 따라 서로 다른 표면에너지(surface energy)를 갖는 다양한 재질로 형성될 수 있다. 일 예로 상기 절연층(121)은 파릴렌(parylene)으로 형성될 수 있으며, 그외 전기 절연성이 뛰어난 통상의 폴리머로도 형성될 수 있다. 경우에 따라서는 상기 절연층(121)이 아노다이징(Anodizing) 공정에 의한 산화피막층에 의해 형성되도록 구성할 수 있다. 본 발명의 실시예에서는 이미지드럼(120)의 외주면에 별도로 절연층(121)이 제공된 예를 들어 설명하고 있지만, 경우에 따라서는 이미지드럼 자체가 절연물질로 이루어질 수 있으며, 이 경우에는 별도의 절연층(121)이 배제될 수 있다.
절연층의 표면에너지가 몰드의 표면에너지보다 커야 도전성 페이스트가 잘 전사될 수 있다. 즉, 파릴렌으로 이루어진 절연층의 표면에너지는 PDMS 또는 PET으로 이루어진 몰드의 표면에너지보다 크기 때문에 도전성 페이스트가 용이하게 전사될 수 있다. 또한, 파릴렌으로 이루어진 절연층은 간단한 코팅 공정에 의해 용이하게 제작될 수 있으며, 내구성 및 내마모성이 우수한 장점이 있다.
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다음, 도 7과 같이, 몰드(200)의 네거티브 패턴(210) 상에 임프린트 가능한 도전성 페이스트(122')를 채운다. 상기 도전성 페이스트(122')는 은(Ag)과 같은 도전성 금속 물질이 주성분을 이루며, 그외 각종 용제 등이 첨가될 수 있다. 아울러 상기 도전성 페이스트(122')의 점도는 요구되는 조건에 따라 다양하게 변경될 수 있다.
상기 네거티브 패턴(210) 상에 도전성 페이스트(122')를 채우기 위한 방법으로서는 다양한 방법이 채택될 수 있다. 일 예로, 네거티브 패턴(210)이 형성된 몰드(200)의 상면에 전면적으로 도전성 페이스트(122')를 도포한 후, 스퀴즈 플레이트(squeeze plate)(300)를 사용하여 몰드(200)의 상면을 밀어내어 최종적으로 네거티브 패턴(210) 상에 각각 독립적으로 도전성 페이스트(122')가 채워지도록 할 수 있다. 물론 경우에 따라서는 별도의 배분장치 등을 통해 네거티브 패턴(210) 상에 각각 독립적으로 도전성 페이스트(122')가 채워지도록 구성할 수도 있다.
다음, 도 8과 같이, 네거티브 패턴(210) 상에 채워진 도전성 페이스트(122')가 이미지드럼(120)의 외주면으로 전사되도록 임프린트 한다.
네거티브 패턴(210) 상에 채워진 도전성 페이스트(122')를 이미지드럼(120)으로 전사시키기 위한 방법으로서는 다양한 방법이 채택될 수 있다. 일 예로 네거 티브 패턴(210) 상에 각각 독립적으로 도전성 페이스트(122')가 채워진 몰드(200)를 고정시킨 후, 몰드(200)의 상부에서 이미지드럼(120)을 회전시켜 네거티브 패턴(210) 상에 채워진 도전성 페이스트(122')가 이미지드럼(120)의 외주면으로 전사되도록 할 수 있다. 이때, 상기 이미지드럼(120)은 몰드(200)의 상면으로부터 소정 간격을 두고 이격되게 배치된 상태로 회전될 수 있으며, 경우에 따라서는 이미지드럼(120)이 몰드(200)의 상면에 접촉된 상태로 회전될 수 있다.
본 발명에 따른 실시예에서는 상기 이미지드럼(120)이 네거티브 패턴(210)의 길이 방향을 향해 회전되며 몰드(200) 상의 도전성 페이스트(122')가 이미지드럼(120)으로 전사되도록 구성된 예를 들어 설명하고 있지만, 다르게는 이미지드럼(120)이 네거티브 패턴(210)의 길이 방향과 직교되는 방향을 회전되며 몰드(200) 상의 도전성 페이스트(122')가 이미지드럼(120)으로 전사되도록 구성할 수도 있다.
또한, 네거티브 패턴(210) 상에 채워진 도전성 페이스트(122')를 이미지드럼(120)으로 전사시키기 위한 다른 방법으로서, 이미지드럼(120)을 고정시킨 후 이미지드럼(120)의 외주면을 따라 몰드(200)가 둥글게 말리며 이미지드럼(120)의 외주면에 몰드(200)가 권취(捲取)되게 함으로써, 몰드(200)의 상의 도전성 페이스트(122')를 이미지드럼(120)으로 전사시킬 수 있다.
상기 몰드(200) 및 이미지드럼(120)에 대한 도전성 페이스트(122')의 점착(adhesion), 전사(transfer) 및 분해능(resolusion)은 도전성 페이스트(122'), 몰드(200) 및 이미지드럼(120)의 물성에 따른 상관관계에 의해 변경될 수 있다. 일 예로, 이미지드럼(120)의 표면에너지가 몰드(200)의 표면에너지보다 크면 클수록 도전성 페이스트(122')의 전사는 양호해 진다. 반면, 도전성 페이스트(122')의 표면에너지가 이미지드럼(120)의 표면장력(surface tension)보다 크면 도전성 페이스트(122')의 분해능은 좋아지나 점착과 전사가 나빠지게 된다.
한편, 상기와 같이 몰드(200) 상의 도전성 페이스트(122')는 이미지드럼(120)의 외주면으로 전사됨과 동시에 이미지드럼(120)의 외부로 노출되는 후술할 기판(130)의 연결패턴(도 10 및 도 11의 132 참조)에 전기적으로 연결된다. 이때, 상기 연결패턴(132)은 이미지드럼(120)의 외주면으로 전사된 도전성 페이스트(122')와 동일한 폭을 가지며 동일한 주기로 이격되게 형성되어 각 도전성 페이스트(122')와 일대일 대응되게 전기적으로 연결될 수 있다.
그 후, 이미지드럼(120)의 외주면에 전사된 도전성 페이스트(122')가 경화될 수 있도록 열처리(S130)함으로써 이미지드럼(120)의 외주면에 복수개의 링 전극(도 9의 122 참조)이 형성될 수 있다. 여기서 열처리란 통상의 큐어링(curing) 공정을 의미하며, 이 큐어링 공정에 의해 도전성 페이스트(122')에 포함된 용제가 휘발되며 도전성 페이스트(122')가 경화될 수 있다.
또한, 그 다음에는 각 링 전극(122)의 외주면에 통상의 유전 물질로 이루어진 절연막(도 10의 123 참조)이 형성될 수 있다.
한편, 도 9 내지 도 11에서 도시한 바와 같이, 상기 이미지드럼(120)은 연결패턴(도 10 및 도 11의 132 참조)이 형성된 기판(130)을 포함하여 제공될 수 있으며, 상기 기판(130)은 연결패턴(132)의 일단이 이미지드럼(120)의 외부로 노출되도록 이미지드럼(120) 상에 설치된다.
상기 연결패턴(132)은 일직선을 이루며 동일평면(coplanar) 상에 배치되도록 기판(130) 상에 서로 이격되게 형성된다. 본 발명에 따른 실시예에서는 연결패턴(132)이 절연성 재질로 이루어진 기판(130)의 내부에 수용된 형태로 형성된 예를 들어 설명하고 있지만, 경우에 따라서는 연결패턴(132)의 적어도 일측이 기판(130)의 측면 외부로 노출되도록 형성할 수 있다.
상기 기판(130)은 플렉시블(flexible)한 재질로 형성될 수 있으며, 연결패턴(132)은 미세한 간격을 두고 이격되게 미세 패턴 형태로 형성된다. 일 예로 상기 연결패턴(132)은 10 ~ 50㎛의 주기(P)로 이격되게 형성될 수 있다. 상기와 같은 기판(130)으로서는 통상의 연성회로기판(Flexible Printed Circuits Board ; FPCB)이 사용될 수 있으며, 경우에 따라서는 미세 패턴 형태의 연결패턴을 형성 가능한 경성(rigid) 재질로도 기판을 형성할 수 있다.
그리고, 상기 기판(130)은 이미지드럼(120)의 내부에 대략 직선상태로 배치될 수 있음은 물론 둥글게 말리며 권취(捲取)된 상태로 배치될 수 있으며, 다르게는 기판(130)이 소정 형태로 접히거나 절곡된 형태로도 배치될 수 있다.
이와 같이 기판(130)은 이미지드럼(120)의 외주면에 형성되는 링 전극(122)과 이미지드럼(120)의 내부를 연결하는 연결매체의 역할을 수행할 수 있으며, 경우에 따라서는 기판(130) 상에 일체로 링 전극(122)의 전기적 제어를 위한 제어소자(도시하지 않음)가 제공될 수 있다. 제어소자가 일체로 구비된 기판(130)은 링 전극(122)과 이미지드럼(120)의 내부를 연결하는 연결매체의 역할을 수행함과 동시에 제어소자와 함께 링 전극(122)을 제어하기 위한 회로를 구성할 수 있다. 여기서 상기 제어소자는 각 링 전극(122)에 각각 독립적으로 전압이 인가될 수 있도록 하기 위한 복수개의 제어칩(예를 들어 주문형반도체(ASIC) 등이 사용될 수 있다)을 포함할 수 있다.
한편, 전술한 제조방법은 몰드 및 드럼구동부를 포함하는 이미지형성체 제조장치를 통해 구현될 수 있다. 즉, 도 8과 같이, 이미지형성체 제조장치는 라인 형상의 라인패턴(도 8의 210 참조)이 형성된 몰드(200), 상기 몰드(200)에 인접하게 배치되어 이미지드럼(120)을 회전 가능하게 지지하며 라인패턴 상에 제공된 도전성 페이스트(122')가 이미지드럼(120)으로 전사될 수 있도록 이미지드럼(120)을 회전시키는 드럼구동부(400)를 포함한다.
몰드(200)는 단단한 경성 재질로 형성될 수 있으며, 경우에 따라서는 변형 가능한 연성 재질로도 형성될 수 있다. 일 예로 상기 몰드(200)는 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane; PDMS)으로 형성되거나, 폴리에틸린수지(polyethylene terephthalate; PET)로 형성될 수 있다.
상기 라인패턴은 라인 형상을 갖도록 몰드(200)의 상면에 형성되며, 이러한 라인패턴으로서는 음각, 양각 및 평면 형태 중 어느 하나의 형태로 이루어진 기계적 패턴 또는 화학적 패턴이 채용될 수 있다. 다시 말해서 상기 라인패턴은 일종의 요철부와 같이 기계가공에 의해 형성될 수 있음은 물론 다른 물성을 갖도록 표면처리를 하거나 국부적으로 재질을 변경함으로써 형성될 수 있다.
상기 드럼구동부(400)는 통상의 회전축, 구동력을 발생시키는 구동모터 및 구동모터를 제어하기 위한 제어유닛을 포함할 수 있다. 상기 드럼구동부(400)에 의해 이미지드럼(120)이 몰드(200)의 대해 회전되며 라인패턴 상에 제공된 도전성 페이스트(122')가 이미지드럼(120)으로 전사될 수 있다.
이와 같은 제조방법 및 제조장치에 의해 제조된 이미지형성체(110)는 도 9 및 도 10에서 확인할 수 있으며, 이와 같이 형성된 이미지형성체(110)는 이미지형성장치에서 토너를 선택적으로 흡착하기 위한 수단으로 사용될 수 있다.
한편, 도 12는 본 발명에 따른 제조방법에 의해 제조된 이미지형성체가 적용된 이미지형성장치의 구조를 도시한 측면도이다.
도 12에서 도시한 바와 같이, 이하에서는 전술한 제조방법에 의해 제조된 이미지형성체(110)가 토너공급부(140), 마그네틱 커터(150), 토너귀환부(160)를 포함하는 이미지형성장치(100)에 적용된 예를 들어 설명하기로 한다. 물론 경우에 따라서는 토너공급부, 마그네틱 커터, 토너귀환부 중 어느 하나가 배제되거나 다른 수단이 추가로 적용된 이미지형성장치에 본 발명에 따른 이미지형성체가 적용될 수 있다.
상기 토너공급부(140)는 토너공급롤러(142)를 이용하여 토너저장부(141)로부터 토너(11)를 공급하며, 상기 이미지형성체(110)에는 토너공급부(140)로부터 정전력에 의해 토너(11)가 흡착될 수 있다. 토너공급부(140)로부터 이미지형성체(110)로 전달된 토너 중 일부는 마그네틱 커터(150)를 통해 이미지형성체(110)로부터 분리될 수 있고, 이미지형성체(110) 상에 잔류된 토너는 이미지 전달부(170)를 거쳐 최종적으로 인쇄 용지로 전달될 수 있으며, 그 후 인쇄 용지가 열처리됨으로써 인쇄 용지에 고착될 수 있다. 그리고, 마그네틱 커터(150)에 의해 분리된 토너는 토너귀환부(160)를 통해 다시 토너공급부(140)로 귀환될 수 있다.
한편, 도 13 내지 도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이미지형성체의 제조방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 13 내지 도 15에서 도시한 바와 같이, 전술한 몰드(200) 상의 도전성 페이스트(122')가 이미지드럼(120)으로 전사되기 전에 즉, 임프린트 단계(S120) 전에 도전성 페이스트(122')가 이미지드럼(120) 상에 안정적으로 견고하게 전사될 수 있도록 이미지드럼(120)의 외주면을 표면처리할 수 있다. 아울러 도 13 내지 도 15에 서는 이미지드럼(120)의 외주면이 표면처리되어 몰드(200)와 대향되게 배치된 상태, 이미지드럼(120)의 외주면에 도전성 페이스트(122')가 전사된 상태 및 열처리된 상태 각각 순차적으로 도시되어 있다.
일 예로 도 13에서 도시한 바와 같이, 이미지드럼(120)의 외주면에는 절연층(121)이 형성될 수 있으며, 이 절연층(121)의 외주면은 표면처리될 수 있다. 일 예로 상기 절연층(121)은 파릴렌(parylene)으로 형성될 수 있으며, 표면처리라 함은 절연층(121)의 외주면에 통상의 프라이머(primer)를 도포함으로써 절연층(121)의 외주면에 일종의 프라이머 요철면(221)을 형성할 수 있다. 경우에 따라서는 상기 절연층(121)이 파릴렌 이외에 전기 절연성이 뛰어난 통상의 폴리머로 형성되거나, 아노다이징(Anodizing) 공정에 의한 산화피막층에 의해 형성되도록 구성할 수 있다.
다른 일 예로 도 14에서 도시한 바와 같이, 이미지드럼(120)의 외주면에는 절연층(121)이 형성될 수 있으며, 이 절연층(121)의 외주면은 통상의 애싱(ashing) 공정에 의해 표면처리될 수 있다. 일 예로 상기 절연층(121)은 파릴렌(parylene)으로 형성될 수 있으며, 절연층(121)의 외주면에는 애싱 공정에 의해 요철면(222)이 형성될 수 있다. 이 경우 역시 상기 절연층(121)은 요구되는 조건에 따라 다른 특성을 갖는 다양한 재질로 형성될 수 있다.
또 다른 일 예로 도 15에서 도시한 바와 같이, 이미지드럼(120)은 그 외주면에 다공성표면(223)이 형성되도록 표면처리될 수 있다. 이러한 다공성표면(223)은 알루미늄으로 이루어진 이미지드럼(120)의 외주면을 아노다이징(Anodizing)처리 함 으로써 형성될 수 있다. 아울러 표면처리 공정에 의해 형성된 다공성표면(223)에 도전성 페이스트(122')가 전사될 경우 인접한 각 도전성 페이스트(122')가 전기적으로 연결되며 쇼트가 발생됨을 미연에 방지할 수 있도록 다공성표면(223)의 기공 유효직경(D1)은 도전성 페이스트(122')의 입자 유효직경(D2)보다 작은 직경을 갖도록 형성됨이 바람직하다. 일 예로 도전성 페이스트(122')의 입자 유효직경(D2)은 수백㎚ ~ 1㎛의 크기로 형성될 수 있으며, 다공성표면의 기공 유효직경(D1)은 수㎚ ~ 수십㎚의 크기로 형성될 수 있다.
이상에서 본 바와 같이, 본 발명에 따른 이미지형성장치 및 그 제조방법에 의하면 구조 및 제작공정을 간소화하여 원가를 절감하고 생산성을 향상 시킬 수 있는 효과가 있다.
특히, 본 발명은 임프린트 공정에 의해 링 전극이 형성될 수 있게 함으로써, 마이크로미터 크기 단위의 링 전극을 용이하게 형성할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 제조원가를 낮출 수 있고, 대량생산이 가능하며 공정 수율을 향상 시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 링 전극의 정밀도를 향상 시킬 수 있으며, 불량 발생률을 저감시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 링 전극과 각 링 전극을 전기적으로 제어하기 위한 소자간의 전기적 연결 구조를 단순화할 수 있는 효과가 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해 당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (26)

  1. 이미지드럼 및 상기 이미지드럼의 외주면에 형성되는 링 전극을 포함하는 이미지형성제의 제조방법에 있어서,
    상기 이미지드럼, 및 상기 이미지드럼의 외주면에 상기 링 전극을 형성하기 위한 몰드를 각각 제공하는 단계;
    상기 몰드 상에 라인 형상의 도전성 페이스트 패턴을 형성하는 단계; 및
    상기 도전성 페이스트 패턴을 상기 몰드에서 상기 이미지드럼으로 전사하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지형성체의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 몰드는 라인 형상의 라인패턴을 포함하여 제공되고, 상기 도전성 페이스트 패턴은 상기 라인패턴을 따라 형성되는 것을 특징으로 하는 이미지형성체의 제조방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 라인패턴은 기계적 패턴 및 화학적 패턴 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 이미지형성체의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 도전성 페이스트 패턴을 상기 이미지드럼으로 전사하기 전에 상기 이미지드럼의 외주면을 표면처리하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지형성체의 제조방법.
  5. 이미지드럼 및 상기 이미지드럼의 외주면에 형성되는 링 전극을 포함하는 이미지형성제의 제조방법에 있어서,
    상기 이미지드럼, 및 상기 이미지드럼의 외주면에 상기 링 전극을 형성하기 위한 네거티브 패턴을 갖는 몰드를 각각 제공하는 단계;
    상기 네거티브 패턴 상에 임프린트 가능한 도전성 페이스트를 채우는 단계; 및
    상기 도전성 페이스트가 상기 이미지드럼의 외주면으로 전사(transfer)되도록 임프린트하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지형성체의 제조방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 네거티브 패턴은 5 ~ 30㎛의 폭을 가지며, 10 ~ 50㎛의 주기로 이격되며 평행하게 제공되는 것을 특징으로 하는 이미지형성체의 제조방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 몰드는 경성 또는 연성 재질로 제공되는 것을 특징으로 하는 이미지형성체의 제조방법.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 몰드는 폴리디메틸실록산(PDMS) 또는 폴리에틸린수지(PET)로 이루어진 것을 특징으로 하는 이미지형성체의 제조방법.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 임프린트 단계 전에 상기 이미지드럼은 외주면에 형성되는 절연층을 포 함하여 제공되는 것을 특징으로 하는 이미지형성체의 제조방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 절연층은 파릴렌(parylene)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 이미지형성체의 제조방법.
  11. 제5항에 있어서,
    상기 몰드는 폴리디메틸실록산(PDMS) 또는 폴리에틸린수지(PET)로 이루어지고, 상기 임프린트 단계 전에 상기 이미지드럼은 외주면에 파릴렌(parylene)으로 이루어진 절연층을 포함하여 제공되는 것을 특징으로 하는 이미지형성체의 제조방법.
  12. 제5항에 있어서,
    상기 임프린트 단계 전에 상기 이미지드럼의 외주면을 표면처리하는 단계를 더 포함하는 이미지형성체의 제조방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 이미지드럼의 외주면을 표면처리하는 단계에서는 상기 이미지드럼의 외주면에 프라이머(primer)가 도포되는 것을 특징으로 하는 이미지형성체의 제조방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 이미지드럼의 외주면을 표면처리하는 단계에서는 애싱(ashing) 공정에 의해 상기 이미지드럼의 외주면에 요철면이 형성되는 것을 특징으로 하는 이미지형성체의 제조방법.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 이미지드럼의 외주면을 표면처리하는 단계에서는 상기 이미지드럼의 외주면에 다공성표면이 형성되는 것을 특징으로 하는 이미지형성체의 제조방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 다공성표면의 기공 유효직경은 상기 도전성 페이스트의 입자 유효직경보다 작은 직경을 갖도록 제공되는 것을 특징으로 하는 이미지형성체의 제조방법.
  17. 제5항에 있어서,
    상기 임프린트 단계에서는 상기 이미지드럼이 상기 몰드에 대해 회전되며 상기 도전성 페이스트가 상기 이미지드럼의 외주면으로 전사되는 것을 특징으로 하는 이미지형성체의 제조방법.
  18. 제5항에 있어서,
    상기 이미지드럼의 외주면에 전사된 도전성 페이스트를 열처리하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지형성체의 제조방법.
  19. 제5항에 있어서,
    상기 이미지드럼은 연결패턴이 형성된 기판을 포함하여 제공되며, 상기 임프린트 단계에서 상기 도전성 페이스트는 상기 연결패턴에 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 이미지형성체의 제조방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 연결패턴은 동일선 상에서 상기 도전성 페이스트와 일대일 대응되게 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 이미지형성체의 제조방법.
  21. 제19항에 있어서,
    상기 기판은 연성회로기판(FPCB)인 것을 특징으로 하는 이미지형성체의 제조방법.
  22. 삭제
  23. 라인 형상의 라인패턴이 형성된 몰드; 및
    상기 몰드에 인접하게 배치되어 이미지드럼을 회전 가능하게 지지하며, 상기 라인패턴 상에 제공된 도전성 페이스트가 상기 이미지드럼으로 전사될 수 있도록 상기 이미지드럼을 회전시키는 드럼구동부;를 포함하는 이미지형성체 제조장치.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 라인패턴은 기계적 패턴 및 화학적 패턴 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 이미지형성체 제조장치.
  25. 제23항에 있어서,
    상기 몰드는 경성 또는 연성 재질로 형성된 것을 특징으로 하는 이미지형성체 제조장치.
  26. 제23항에 있어서,
    임프린트를 위해 파릴렌으로 코팅된 이미지 드럼에 대응하여, 상기 몰드는 폴리디메틸실록산(PDMS) 또는 폴리에틸린수지(PET)로 이루어진 것을 특징으로 하는 이미지형성체 제조장치.
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