KR101465155B1

KR101465155B1 - 임프린팅 공정을 이용한 이미지형성체 제조방법 및 이방법에 의해 제조된 이미지형성체와, 임프린팅 시스템

Info

Publication number: KR101465155B1
Application number: KR1020070126643A
Authority: KR
Inventors: 신규호; 윤응률; 최진승; 서갑양; 곽문규
Original assignee: 삼성전자주식회사; 재단법인서울대학교산학협력재단
Priority date: 2007-12-07
Filing date: 2007-12-07
Publication date: 2014-11-26
Also published as: EP2071415A2; US20090145317A1; EP2071415A3; KR20090059666A

Abstract

제조공정을 간소화하여 원가를 절감하고 생산성을 향상 시킬 수 있는 이미지형성체 제조방법을 개시한다. 개시된 본 발명은 이미지드럼을 제공하는 단계; 이미지드럼의 외주면에 임프린팅 공정을 이용하여 다수의 링전극용 도전성 잉크를 전사하는 단계; 이미지드럼의 외주면에 전사된 도전성 잉크를 경화하여 링전극을 형성하는 단계; 및 링전극이 형성된 이미지드럼의 외주면에 외곽절연층을 형성하는 단계;를 포함한다. 상기 임프린팅 공정은 다수의 링전극 피치와 대응되는 피치의 양각패턴이 형성된 원통몰드를 제공하는 단계; 원통몰드의 양각패턴에 도전성 잉크를 코팅하는 단계; 및 원통몰드와 이미지드럼을 평행하도록 근접시켜 상대 회전시키는 단계;를 포함할 수 있다.

다이렉트 프린팅, 이미지형성체, 이미지드럼, 링전극, 도전성, 잉크, 프린팅

Description

임프린팅 공정을 이용한 이미지형성체 제조방법 및 이 방법에 의해 제조된 이미지형성체와, 임프린팅 시스템{IMAGE FORMING ELEMENT MANUFACTURING METHOD USING IMPRINTING PROCESS AND IMAGE FORMING ELEMENT, AND IMPRINTING SYSTEM}

본 발명은 다이렉트 프린팅 방식 이미지형성장치에 사용되는 이미지형성체에 관한 것으로, 보다 자세하게는 임프린팅 공정을 이용한 이미지형성체 제조방법 및 이 방법에 의해 제조된 이미지형성체와, 상기 임프린팅 공정을 수행하기 위한 임프린팅 시스템에 관한 것이다.

다이렉트 프린팅 방식 화상형성장치는, 이미지형성체에 직접 이미지 신호를 인가하여 잠상을 형성한 후, 이를 현상하여 이미지를 형성한다. 따라서, 전자사진방식의 화상형성장치에서 필요한 노광장치나 대전장치 등이 불필요하며, 프로세스적으로 안정된 특성을 가지고 있어 꾸준히 연구되고 있다.

다이렉트 프린팅 방식 화상형성장치에 사용되는 일반적인 이미지형성체는 원통 형상의 이미지드럼, 이 이미지드럼의 외주면에 형성된 다수개의 링전극 및 상기 이미지드럼의 내부에 상기 링전극들과 연결되도록 설치된 제어회로기판 등을 구비한다.

상기 이미지드럼은 알루미늄이나 알루미늄 합금 등으로 형성된다. 다수의 링전극은 이미지드럼의 외주면에 형성된 절연층에 의해 이웃하는 전극끼리 절연되며, 또한 이미지드럼과도 절연된다. 상기 각각의 링전극은 이미지드럼에 형성된 관통홀을 통하여 상기 제어회로기판에 마련된 단자와 전기적으로 연결된다.

구체적으로, 상기 이미지드럼에는 그 길이방향으로 슬롯이 형성되고, 상기 슬롯에 제어회로기판이 삽입되어 비전도성 접착제로 고정된다. 제어회로기판의 단자는 상기 슬롯을 통하여 외부로 노출되며, 이 외부로 노출된 제어회로기판의 단자와 이미지드럼의 외주면에 형성되는 링전극이 접속되어 전기적으로 연결된다. 상기 제어회로기판은 화상 정보에 따라서 상기 각각의 링전극에 적절한 전압을 인가하며, 이에 의해 이미지형성체에는 소정의 잠상이 형성된다.

그러나, 상기한 바와 같은 일반적인 이미지형성체를 제조함에 있어서는, 이미지드럼의 정밀한 표면처리공정, 레이저 빔, 전자 빔 또는 다이아몬드 절삭기구를 이용한 이미지드럼의 미세 패턴 가공공정, 에폭시와 유전막 코팅공정 및 도전성 입자 도포 공정 등을 필요로 함으로써 이미지형성체의 제조 공정이 복잡할 뿐만 아니라 제조비용이 많이 드는 단점이 있다.

본 발명의 목적은, 이미지드럼에 도전성 잉크를 프린팅하는 임프린팅 공정을 이용하여 다수의 링전극을 형성함으로써 제조공정을 간소화하여 원가를 절감하고 생산성을 향상시킬 수 있는 이미지형성체 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 상기 제조방법에 의해 제조된 이미지형성체를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 상기 임프린팅 공정을 수행하기 위한 임프린팅 시스템을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 이미지형성체 제조방법은, 이미지드럼을 제공하는 단계; 상기 이미지드럼의 외주면에 임프린팅 공정을 이용하여 다수의 링전극용 도전성 잉크를 전사하는 단계; 상기 이미지드럼의 외주면에 전사된 상기 도전성 잉크를 경화하여 링전극을 형성하는 단계; 및 상기 링전극이 형성된 상기 이미지드럼의 외주면에 외곽절연층을 형성하는 단계;를 포함한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 이미지드럼에 도전성 잉크를 전사하는 단계는, 다수의 링전극 피치와 대응되는 피치의 양각패턴이 형성된 원통몰드를 제공하는 단계; 상기 원통몰드의 양각패턴에 도전성 잉크를 코팅하는 단계; 및 상기 원통몰드와 상기 이미지드럼을 평행하도록 근접시켜 상대 회전시키는 단계;를 포함할 수 있다.

또한, 상기 원통몰드에 도전성 잉크를 코팅하는 단계는, 도전성 잉크가 채워진 잉크통에 일분이 잠긴 상태로 회전하는 잉크롤러에 상기 원통몰드의 양각패턴을 접촉한 상태로 상대 회전시켜 잉크롤러의 외주면에 묻은 도전성 잉크가 양각패턴으로 이동하도록 할 수 있다.

또한, 상기 원통몰드에 도전성 잉크를 코팅하는 단계는, 상기 잉크롤러에 코팅되는 도전성 잉크의 두께를 균일하게 규제하기 위한 블레이딩단계를 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 잉크 롤러, 상기 원통몰드 및 상기 이미지드럼 사이의 표면에너지가 잉크롤러 < 원통몰드 < 이미지드럼을 만족하도록 형성하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 원통몰드는 PDMS로 제조하는 것이 바람직하며, 상기 도전성 잉크는 은(Ag)을 주성분으로 하는 잉크를 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 원통몰드의 상기 양각패턴의 높이(h)는 30t(t;잉크롤러에 묻은 도전성 잉크의 두께)보다 크게 설정하는 것이 좋다.

본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 이미지드럼에 도전성 잉크를 전사하는 단계는, 다수의 링전극 피치와 대응되는 피치의 양각패턴이 형성된 판형몰드를 제공하는 단계; 상기 판형몰드의 양각패턴에 도전성 잉크를 코팅하는 단계; 및 상기 판형몰드와 상기 이미지드럼을 근접시킨 상태로 상대 이동시켜 상기 판형몰드의 양각패턴에 코팅된 도전성 잉크가 두 부재(상기 판형몰드와 상기 이미지드럼) 사이의 표면에너지 차에 의해 상기 이미지드럼으로 이동되게 하는 단계;를 포함할 수 있다.

한편, 본 발명의 도전성 잉크 경화단계에서는 히팅램프의 복사열 또는 자외선 광을 이용할 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따르면, 이미지형성체 제 조방법은, 제 1 표면에너지를 갖는 이미지드럼을 제공하는 단계; 상기 이미지드럼의 외주면 전체에 도전성 잉크를 코팅하는 단계; 이미지드럼에 형성될 다수의 링전극 피치에 대응하는 피치로 형성된 다수의 양각패턴을 가지며, 상기 이미지드럼의 제 1 표면에너지보다 큰 제 2 표면에너지를 갖는 원통몰드와 상기 이미지드럼을 근접시킨 상태로 상대 회전시켜 상기 이미지드럼에 코팅된 도전성 잉크를 부분적으로 제거하는 단계; 상기 이미지드럼에서 제거되지 않고 남아 있는 도전성 잉크를 경화시켜 링전극으로 형성하는 단계; 및 링전극이 형성된 상기 이미지드럼의 외주면에 외곽절연층을 코팅하는 단계;를 포함한다.

본 발명의 다른 목적을 달성하기 위하여, 상술한 바와 같은 방법에 따라 제조된 이미지형성체가 제공된다.

본 발명의 또 다른 목적을 달성하기 위한 임프린팅 시스템은, 이미지드럼을 회전 가능하게 지지하는 드럼홀더; 도전성 잉크가 채워진 잉크통에 일부분이 잠긴 상태로 회전 가능한 잉크롤러; 상기 잉크롤러와 상기 이미지드럼 사이에서 상대 회전 가능하고, 상기 이미지드럼에 형성될 다수의 링전극 피치와 대응하는 피치로 형성된 다수의 양각패턴을 구비하여 상기 잉크롤러의 표면에 묻은 도전성 잉크를 상기 양각패턴을 통하여 상기 이미지드럼에 전사하는 원통몰드;를 포함한다.

상기 본 발명의 임프린팅 시스템에서 상기 원통몰드의 표면에너지는 상기 이미지드럼의 표면에너지보다 작고, 상기 잉크롤러의 표면에너지는 상기 원통몰드의 표면에너지보다 작게 설정되는 것이 좋다.

또한, 본 발명의 임프린팅 시스템은 상기 잉크롤러의 외주면에 묻은 도전성 잉크의 두께를 일정하게 규제하기 위하여 상기 잉크롤러와 일정간극을 유지하여 설치된 블레이드를 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 임프린팅 시스템은, 상기 이미지드럼의 외주면에 전사된 도전성 잉크를 경화시키기 위한 수단을 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 임프린팅 시스템은 상기 이미지드럼과 상기 원통몰드를 정렬하기 위한 비젼 시스템을 갖춘 정렬 스테이지를 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 임프린팅 시스템에서 상기 원통몰드의 양각패턴의 높이(h)는 30t(t:잉크롤러에 묻은 도전성 잉크의 두께)보다 크게 형성되는 것이 좋다. 그리고, 상기 원통몰드의 재질은 PDMS일 수 있다.

본 발명의 또 다른 목적을 달성하기 위한 다른 측면에 따르면, 임프린팅 시스템은, 이미지드럼을 회전 가능하게 지지하는 드럼홀더; 상기 이미지드럼과 상대 이동 가능하고, 상기 이미지드럼에 형성될 다수의 링전극 피치와 대응하는 피치로 형성된 다수의 양각패턴을 구비한 판형몰드; 및 상기 판형몰드의 양각패턴에 도전성 잉크를 공급하여 묻히는 잉크롤러;를 구비하여, 상기 판형몰드의 양각패턴에 묻은 도전성 잉크가 상기 이미지드럼으로 이동하여 전사되게 하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 그러나, 아래에 예시되는 실시예들은 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니며, 본 발명을 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 충분히 설명하기 위해 제공되는 것 이다.

도 1a 내지 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지형성체 제조방법을 설명하기 위한 도면들이다.

도 1a 및 도 1b는 양각패턴(210)이 형성된 원통몰드(200)를 제공하는 단계를 나타낸다. 도 1a는 원통몰드(200)의 사시도이며, 도 1b는 도 1a의 단면도이다.

원통몰드(200)를 제공하는 단계에서는, 먼저 도 1a와 같이, 양각패턴(210)이 형성된 원통몰드(200)를 마련한다. 상기 원통몰드(200)는 다수의 링 형태의 양각패턴(210)이 원통몰드(200)의 축방향을 따라 외주면에 일정간격으로 배치된 형상을 갖는다. 이러한 양각패턴(210)은 후술할 링전극(122)을 임프린팅하기 위한 패턴이다.

고해상도의 이미지를 형성하기 위한 링전극(122)을 만들기 위해서, 상기 양각패턴(210)은 미세 패턴 형태로 형성된다. 일 예로 상기 양각패턴(210)은 대략 20㎛의 폭을 가지며, 42.3㎛의 주기로 이격되도록 제공될 수 있다. 아울러 상기 양각패턴(210)은 통상의 에칭(etching) 또는 기계가공에 의해 형성될 수 있다.

상기 원통몰드(200)는 강성 재질로 형성될 수 있으며, 경우에 따라서는 변형 가능한 연성 재질로도 형성될 수 있다. 일 예로 상기 원통몰드(200)는 PDMS(Poly Dimethyl Siloxane)으로 형성될 수 있다.

도 2a 내지 도 2d는 원통몰드(200)의 양각패턴(210)에 도전성 잉크(122')를 코팅하는 단계를 나타낸다. 도 2a는 도전성 잉크(122')가 코팅된 원통몰드(200)의 사시도이며, 도 2b는 도 2a의 단면도이다. 그리고, 도 2c는 원통몰드(200)에 도전 성 잉크(122')를 균일하게 코팅하기 위한 한가지 예를 보여주는 사시도이며, 도 2d는 도 2c의 단면도이다.

도 2c 및 도 2d에서 도시한 바와 같이, 원통몰드(200)에 도전성 잉크(122')를 균일하게 코팅하기 위해서는, 먼저 잉크롤러(300)를 도전성 잉크(122')가 채워진 잉크통(320)에 부분적으로 담그고 잉크롤러(300)를 회전시켜 도전성 잉크(122')를 잉크롤러(300)에 코팅한다. 이때, 잉크롤러(300) 측면에는, 잉크롤러(300)에 코팅되는 도전성 잉크(122')의 두께를 균일하게 유지시키기 위해 잉크롤러(300)와 일정한 간극을 두고 블레이드(310)가 배치될 수 있다. 잉크롤러(300)에 도전성 잉크(122')를 일정한 두께로 코팅한 후, 원통몰드(200)를 도전성 잉크(122')가 코팅된 잉크롤러(300)에 접촉한 상태로 회전시켜, 잉크롤러(300)에 코팅된 도전성 잉크(122')가 원통몰드(200)의 양각패턴(210)에 전사되도록 한다.

도전성 잉크(122')는 은(Ag)과 같은 도전성 금속 물질이 주성분을 이루며, 그외 각종 용제 등이 첨가될 수 있다. 아울러 상기 도전성 잉크(122')의 점도는 요구되는 조건에 따라 다양하게 변경될 수 있다.

도 3a 내지 도 3c는 이미지드럼(120)을 제공하는 단계를 나타낸다.

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 SU-8으로 형성될 수 있으며, 그외 전기 절연성이 뛰어난 통상의 폴리머로도 형성될 수 있다. 경우에 따라 서는 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.

한편, 상기 이미지드럼(120)은 연결패턴(132)이 형성된 기판(130)을 포함하여 제공될 수 있으며, 상기 기판(130)은 연결패턴(132)의 일단이 이미지드럼(120)의 외부로 노출되도록 이미지드럼(120)에 설치된다.

도 3c에 도시된 바와 같이, 상기 연결패턴(132)은 일직선을 이루며 동일평면(coplanar) 상에 배치되도록 기판(130)에 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 후 형성되는 링전극(122)의 형성 주기와 동일한 42.3㎛의 주기(Pitch)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 강성(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 수도 있으며, 다르게는 기판(130)이 소정 형태로 접히거나 절곡된 형태로도 배치될 수도 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)에 일체로 링전극(122)의 전기적 제어를 위한 제어소자(도시하지 않음)가 제공될 수 있다. 제어소자가 일체로 구비된 기판(130)은 링전극(122)과 이미지드럼(120)의 내부를 연결하는 연결매체의 역할을 수행함과 동시에 제어소자와 함께 링전극(122)을 제어하기 위한 회로를 구성할 수 있다. 여기서 상기 제어소자는 각 링전극(122)에 각각 독립적으로 전압이 인가될 수 있도록 하기 위한 복수개의 제어칩(예를 들어 주문형반도체(ASIC) 등이 사용될 수 있다)을 포함할 수 있다.

도 4a 및 도 4b는 원통몰드(200)의 양각패턴(210)에 코팅된 도전성 잉크(122')를 이미지드럼(120)의 외주면에 전사하고 경화하여 링전극(122)을 형성하는 단계를 나타낸다.

원통몰드(200)의 양각패턴(210)에 코팅된 도전성 잉크(122')를 이미지드럼(120)으로 전사시키기 위한 방법으로서는, 도전성 잉크(122')가 코팅된 원통몰드(200)와 이미지드럼(120)을 서로 평행하도록 근접 배치하고 상대 회전시켜, 원통몰드(200)의 양각패턴(210)에 코팅된 도전성 잉크(122')를 이미지드럼(120)의 외주면에 임프린팅하여 전사되도록 한다. 이때, 이미지드럼(120)은 드럼홀더(500)에 의 해 원통몰드(200)의 외주면으로부터 소정 간격을 두고 이격되게 배치된 상태로 회전될 수 있으며, 경우에 따라서는 이미지드럼(120)이 원통몰드(200)의 외주면에 접촉된 상태로 회전될 수도 있다. 이 때, 도시하지는 않았으나, 위와 같은 도전성 잉크의 임프린팅을 위한 시스템은 상기 원통몰드(200)와 이미지드럼(120)의 정렬(alignment)을 위한 비젼(vision) 시스템을 구비한 정렬 스테이지(stage)를 구비할 수 있다.

상기 원통몰드(200) 및 이미지드럼(120)에 대한 도전성 잉크(122')의 점착 및 전사 특성은 원통몰드(200) 및 이미지드럼(120) 사이의 표면에너지 크기에 의해 변경될 수 있다. 이미지드럼(120)의 표면에너지가 원통몰드(200)의 양각패턴(210)의 표면에너지보다 크면 클수록 도전성 잉크(122')의 전사는 양호해 진다. 일 예로, 본 발명의 실시예에서 제공하는 바와 같이, 이미지드럼(120)의 외주면 절연층(121)의 표면에너지 값이 30 mj/m²인 SU-8 물질인 경우, 원통몰드(200)의 양각패턴(210)의 표면에너지를 30 mj/m²보다 낮게 형성하기 위해, PETE(Poly Ethylene Terephthalate, 표면에너지 19 mj/m²), PEDOT (Poly Ethylene Dioxythiophene, 표면에너지 28 mj/m²), PDMS(Poly Dimethyl Siloxane, 표면에너지 20 mj/m²) 등으로 원통몰드(200)의 양각패턴(210)을 형성하는 것이 바람직하며, 몰드의 성형성을 고려할 때 PDMS가 가장 바람직하다.

한편, 원통몰드(200)의 도전성 잉크(122')는 이미지드럼(120)의 외주면으로 전사됨과 동시에 이미지드럼(120)의 외부로 노출된 연결패턴(132)에 전기적으로 연결된다. 이때, 연결패턴(132)은 이미지드럼(120)의 외주면으로 전사된 도전성 잉크(122')와 동일한 폭을 가지며 동일한 주기로 이격되게 형성되어 각 도전성 잉크(122')와 일대일 대응되게 전기적으로 연결될 수 있다.

도전성 잉크(122')를 이미지드럼(120)에 전사한 후, 이미지드럼(120)의 외주면에 전사된 도전성 잉크(122')가 경화될 수 있도록 열처리함으로써 이미지드럼(120)의 외주면에 복수개의 링전극(122)이 형성된다. 여기서 열처리란 통상의 큐어링(curing) 공정을 의미하며, 본 발명의 실시예에서는, 히팅램프(350)를 이용하여 이미지드럼(120)의 외주면에 전사된 도전성 잉크(122')에 열을 가해서 도전성 잉크(122')에 포함된 용제를 휘발시켜 제거함으로써, 링 전극(122)을 형성한다. 상기 경화과정은 히팅램프(350)의 복사열을 이용하는 것 이외에도 자외선 광을 이용할 수도 있다.

도 5a 및 도 5b는 링 전극(122)이 형성된 이미지드럼(120)의 외주면에 외곽절연층(123)을 형성하여 이미지형성체(110)를 완성하는 단계를 나타낸다. 외곽절연층(123)은 통상의 유전 물질이며, 링 전극(122)을 덮도록 형성되는 것이 바람직하다.

한편, 이상에서는 다수의 양각패턴(210)을 구비한 원통몰드(200)를 이용하여 이미지드럼(120)에 도전성 잉크(122')를 전사하여 링전극(122)을 형성하는 이미지형성체 제조방법에 대하여 도시하고 설명하였다. 그러나, 본 발명에 의한 이미지형성체 제조방법은, 도 6a 내지 6e에 나타낸 바와 같이, 판형몰드(200')를 이용하여 이미지드럼(120)에 도전성 잉크(122')를 전사하는 방법도 가능하며, 이하, 본 발명의 다른 실시예에 의한 임프린팅 공정을 도 6a 내지 6e를 참조하여 설명한다.

도 6a는 플레이트에 다수의 양각패턴(210')이 형성된 판형몰드(200')를 나타낸다. 도 6b는 상기 판형몰드(200')의 양각패턴(210')에 앞서 설명한 바와 같은 잉크롤러(300)와 같은 잉크공급수단을 이용하여 도전성 잉크(122')를 코팅한 상태를 나타낸다. 상기와 같이 도전성 잉크(122')가 양각패턴(210')에 일정 두께로 코팅된 판형몰드(200')에 도 6c에 나타낸 바와 같이, 이미지드럼(120)을 접촉시킨 상태에서 이미지드럼(120)을 회전시키면, 도 6d에 나타낸 바와 같이, 판형몰드(200')에 코팅되어 있던 도전성 잉크(122')가 이미지드럼(120)으로 전사되게 된다. 도 6e는 이미지드럼(120)이 판형몰드(200')와 접촉한 상태로 1회전함으로써 판형몰드(200')의 양각패턴(210')에 코팅된 도전성 잉크(122')가 모두 이미지드럼(120)으로 전사된 상태를 나타낸 것이다.

상기와 같이, 이미지드럼(120)에 전사된 도전성 잉크(122')는 앞서 설명한 바와 같이, 히팅램프(350) 등과 같은 경화수단에 의해 경화되어 원하는 링전극(122)으로 형성된다.

또한, 이상에서는 도 7a 내지 도 7c에 나타낸 바와 같은, 어태치먼트(attachment) 방법을 이용한 임프린팅 공정, 즉 원통몰드(200)나 판형몰드(200')의 양각패턴(210,210')에 먼저 도전성 잉크(122')를 코팅하고, 상기 도전성 잉크(122')를 이미지드럼(120)에 전사하는 어태치먼트 방법을 이용한 임프린팅 공정을 사용하여 이미지형성체를 제조하는 방법에 대하여 설명하였다. 그러나, 본 발명 은 도 8a 내지 도 8c에 나타낸 바와 같이, 먼저 이미지드럼(120)의 외주면 전체에 도전성 잉크(122')를 코팅하고, 이미지드럼(120)에 코팅된 도전성 잉크(122')를 부분적으로 제거하는 디태치먼트(detachment) 방법을 이용한 임프린팅 공정을 사용할 수도 있다.

첨부한 도 7a 내지 도 7c는 어태치먼트 방법을 이용한 임프린팅 공정도이고, 도 8a 내지 도 8c는 디태치먼트 방법을 이용한 임프린팅 공정도이다. 도 7a 내지 도 8c에서 참조부호 350은 잉크 롤러와 같은 잉크공급수단이며, 참조부호 400은 몰드(200 또는 200')에 부착되어 있는 이미지드럼(120)으로부터 제거된 도전성 잉크(122')를 클리닝하기 위한 클리닝롤러이다. 디태치먼트 방법을 이용한 임프린팅 공정에서는 이미지드럼(120)에 먼저 도전성 잉크(122')를 코팅하여 두고 이 이미지드럼에 코팅된 도전성 잉크를 몰드를 이용하여 부분적으로 제거하는 방법이므로, 이 때는 상기 이미지드럼의 표면에너지를 상기 몰드의 표면에너지보다 작게 설정한다.

도 9는 어태치먼트 방법을 이용한 임프린팅 공정에서, 잉크롤러(350)의 도전성 잉크(122')가 원통몰드(200)로 이동하는 원리 및 원통몰드(200)의 양각패턴(210) 부분에만 도전성 잉크(122')를 묻히기 위한 원통몰드(200)의 치수 관계를 설명하기 위한 도면이다. 상기 원통몰드(200)의 치수는 몰드의 양각패턴 부분에만 도전성 잉크를 묻히기 위하여 도전성 잉크의 표면에너지와 도전성 잉크의 코팅 두께 및 몰드의 재질을 고려하여 결정하여야 한다.

도 9에서, 몰드(200)의 양각패턴(210)의 높이(h)는 도전성 잉크(122')의 디 웨팅(dewetting)을 고려하여 a가 4보다 커야 됨을 실험을 통하여 확인하였다. 여기서, 디웨팅이란, 도 9의 A 부분이 몰드의 음각(220) 및 1/10h 부분으로 옮겨가는 현상으로, 이 디웨팅이 발생하지 않으면 도전성 잉크가 양각패턴에 묻은 후 몰드를 뗄 때 도전성 잉크가 다시 잉크롤러(350)에 뭉치는 현상이 발생하여 몰드의 양각패턴(210)에만 도전성 잉크를 묻힐 수 없게 된다.

또한, 도전성 잉크의 두께(t)와 몰드의 양각패턴 높이(h)는 h≥30t인 관계를 가질 때, 몰드에 별도의 표면개질공정(예컨대, 플라즈마 처리 등)을 하지 않아도 도전성 잉크가 몰드의 양각패턴 부분에만 묻는다는 것을 확인하였다.

또한, 모세관 파장 이론(capillary wave theory)으로부터

이 되고, 파장 길이(wave length)는

가 된다. 여기서, 몰드의 양각패턴의 피치는 42.3um로 고정되어 있으므로 파장 길이는 84.6um가 되며, 이를 식으로 표현하면,

로 표현할 수 있다. 상기 식들에서 t는 도전성 잉크의 두께이며, γ는 도전성 잉크의 표면 에너지, 그리고, Aeff는 effective Hamaker constant 이다.

상기 식에 따르면, 도전성 잉크의 표면 에너지를 고정하면 도전성 잉크의 두께의 상한 값을 알 수 있고, 도전성 잉크의 코팅 두께를 고정하면 도전성 잉크의 표면 에너지 값의 상한선을 구할 수 있게 된다.

본 실시예에서는 몰드의 재질을 PDMS로 하고, 몰드의 양각패턴의 높이(h)를 15um로 하였으며, 이 때 사용된 도전성 잉크의 두께는 약 0.5um로 하였다. 상기와 같은 스펙을 이용하여 실험한 결과, 몰드의 양각패턴 부분에만 도전성 잉크가 약 0.3um 묻은 것을 확인하였다. 또한, 몰드에 묻은 도전성 잉크를 이미지드럼으로 전사한 결과 양호한 잉크 전사가 이루어짐을 확인하였다.

이상, 본 발명은 예시적인 방법으로 설명되었다. 여기서 사용된 용어들은 설명을 위한 것일 뿐 한정의 의미로 이해되어서는 안될 것이다. 상기 내용에 따라 본 발명의 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 따로 부가 언급하지 않는 한 본 발명은 청구범위의 범주 내에서 자유로이 실행될 수 있을 것이다.

도 1a 및 도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지형성체 제조방법에 사용되는 원통몰드의 사시도 및 단면도,

도 2a 및 도 2b는 도전성 잉크가 코팅된 도 1a 및 도 1b에 나타낸 원통몰드의 사시도 및 단면도,

도 2c 및 도 2d는 도 2a 및 도 2b에 나타낸 원통몰드에 도전성 잉크를 균일하게 코팅하기 위한 한 예를 보여주는 사시도 및 단면도,

도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지형성체 제조방법에 사용되는 이미지드럼의 사시도 및 단면도,

도 3c는 상기 도 3a에 나타낸 이미지드럼의 내부에 설치되는 기판의 사시도,

도 4a 및 도 4b는 원통몰드의 양각패턴에 코팅된 도전성 잉크를 이미지드럼의 외주면에 전사하고 경화하여 링전극을 형성하는 단계를 나타내는 사시도 및 단 면도,

도 5a 및 도 5b는 링전극이 형성된 이미지드럼의 외주면에 외곽절연층을 형성하는 단계를 나타내는 사시도 및 단면도,

도 6a 내지 도 6e는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이미지형성체 제조방법에 대한 공정도,

도 7a 내지 도 7c는 어태치먼트 방법에 따른 임프린팅 공정을 개략적으로 나타낸 단면도들,

도 8a 내지 도 8c는 디태치먼트 방법에 따른 임프린팅 공정을 개략적으로 나타낸 단면도들, 그리고,

도 9는 본 발명의 임프린팅 공정을 위한 원통몰드와 도전성 잉크의 치수(dimension) 관계를 설명하기 위하여 나타낸 단면도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

120 : 이미지드럼 121 : 절연층

122 : 링전극 122' : 도전성 잉크

123 : 외곽절연층 130 : 기판

132 : 연결패턴 200, 200' : 몰드

210, 210' : 양각패턴 300 : 잉크롤러

310 : 블레이드 320 : 잉크통

350 : 히팅 램프 400 : 크리닝롤러

500 : 드럼홀더

Claims

a)이미지드럼을 제공하는 단계;

b)상기 이미지드럼의 외주면에 임프린팅 공정을 이용하여 다수의 링전극용 도전성 잉크를 전사하는 단계;

c)상기 이미지드럼의 외주면에 전사된 상기 도전성 잉크를 경화하여 다수의 링전극을 형성하는 단계; 및

d)상기 다수의 링전극이 형성된 상기 이미지드럼의 외주면에 외곽절연층을 형성하는 단계;를 포함하는 이미지형성체 제조방법.
제 1 항에 있어서, 상기 b)단계는,

b1)다수의 링전극 피치와 대응되는 피치의 양각패턴이 형성된 원통몰드를 제공하는 단계;

b2)상기 원통몰드의 양각패턴에 도전성 잉크를 코팅하는 단계; 및

b3)상기 원통몰드와 상기 이미지드럼을 평행하도록 근접시켜 상대 회전시키는 단계;를 포함하는 이미지형성체 제조방법.
제 2 항에 있어서, 상기 b2)단계는,

도전성 잉크가 채워진 잉크통에 일부분이 잠긴 상태로 회전하는 잉크롤러에 상기 원통몰드의 양각패턴을 접촉한 상태로 상대 회전시켜 잉크롤러의 외주면에 묻은 도전성 잉크가 양각패턴으로 이동하도록 하는 이미지형성체 제조방법.
제 3 항에 있어서, 상기 b2)단계는,

상기 잉크롤러에 코팅되는 도전성 잉크의 두께를 균일하게 규제하기 위한 블레이딩단계를 더 포함하는 이미지형성체 제조방법.
제 3 항에 있어서,

상기 잉크롤러, 상기 원통몰드 및 상기 이미지드럼의 표면에너지는 다음 식(1)의 조건을 만족하도록 설정하는 이미지형성체 제조방법.

잉크롤러 < 원통몰드 < 이미지드럼---------식 (1)
제 5 항에 있어서,

PDMS로 제조한 상기 원통몰드를 사용하는 이미지형성체 제조방법.
제 5 항에 있어서,

상기 도전성 잉크는 은(Ag)을 주성분으로 하는 잉크를 사용하는 이미지형성체 제조방법.
제 3 항에 있어서,

상기 원통몰드의 상기 양각패턴의 높이(h)가 30t(t;잉크 롤러에 묻은 도전성 잉크의 두께)보다 크게 설정한 원통몰드를 사용하는 이미지형성체 제조방법.
제 1 항에 있어서, 상기 b)단계는,

b1)다수의 링전극 피치와 대응되는 피치의 양각패턴이 형성된 판형몰드를 제공하는 단계;

b2)상기 판형몰드의 양각패턴에 도전성 잉크를 코팅하는 단계; 및

b3)상기 판형몰드와 상기 이미지드럼을 근접시킨 상태로 상대 이동시켜 상기 판형몰드의 양각패턴에 코팅된 도전성 잉크가 두 부재(상기 판형몰드와 상기 이미지드럼) 사이의 표면에너지 차에 의해 상기 이미지드럼으로 이동되게 하는 단계;를 포함하는 이미지형성체 제조방법.
제 1 항에 있어서,

상기 c)단계는 히팅램프의 복사열 또는 자외선 광을 이용하는 이미지형성체 제조방법.
제 1 표면에너지를 갖는 이미지드럼을 제공하는 단계;

상기 이미지드럼의 외주면 전체에 도전성 잉크를 코팅하는 단계;

이미지드럼에 형성될 다수의 링전극 피치에 대응하는 피치로 형성된 다수의 양각패턴을 가지며, 상기 이미지드럼의 제 1 표면에너지보다 큰 제 2 표면에너지를 갖는 원통몰드와 상기 이미지드럼을 근접시킨 상태로 상대 회전시켜 상기 이미지드 럼에 코팅된 도전성 잉크를 부분적으로 제거하는 단계;

상기 이미지드럼에서 제거되지 않고 남아 있는 도전성 잉크를 경화시켜 링전극으로 형성하는 단계; 및

링전극이 형성된 상기 이미지드럼의 외주면에 외곽절연층을 코팅하는 단계;를 포함하는 이미지형성체 제조방법.
제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 기재된 제조방법에 따라 제조된 이미지형성체.
이미지드럼을 회전 가능하게 지지하는 드럼홀더;

도전성 잉크가 채워진 잉크통에 일부분이 잠긴 상태로 회전 가능한 잉크롤러;

상기 잉크롤러와 상기 이미지드럼 사이에서 상대 회전 가능하고, 상기 이미지드럼에 형성될 다수의 링전극 피치와 대응하는 피치로 형성된 다수의 양각패턴을 구비하여 상기 잉크롤러의 표면에 묻은 도전성 잉크를 상기 양각패턴을 통하여 상기 이미지드럼에 전사하는 원통몰드;를 포함하는 임프린팅 시스템.
제 13 항에 있어서,

상기 원통몰드의 표면에너지는 상기 이미지드럼의 표면에너지보다 작고, 상기 잉크롤러의 표면에너지는 상기 원통몰드의 표면에너지보다 작게 설정된 임프린 팅 시스템.
제 13 항에 있어서,

상기 잉크롤러의 외주면에 묻은 도전성 잉크의 두께를 일정하게 규제하기 위하여 상기 잉크롤러와 일정간극을 유지하여 설치된 블레이드를 더 포함하는 임프린팅 시스템.
제 13 항에 있어서,

상기 이미지드럼의 외주면에 전사된 도전성 잉크를 경화시키기 위한 수단을 더 포함하는 임프린팅 시스템.
제 13 항에 있어서,

상기 이미지드럼과 상기 원통몰드를 정렬하기 위한 비젼 시스템을 갖춘 정렬 스테이지를 더 포함하는 임프린팅 시스템.
제 13 항에 있어서,

상기 원통몰드의 양각패턴의 높이(h)는 30t(t:잉크롤러에 묻은 도전성 잉크의 두께)보다 크게 형성된 임프린팅 시스템.
제 18 항에 있어서,

상기 원통몰드의 재질은 PDMS인 임프린팅 시스템.
이미지드럼을 회전 가능하게 지지하는 드럼홀더;

상기 이미지드럼과 상대 이동 가능하고, 상기 이미지드럼에 형성될 다수의 링전극 피치와 대응하는 피치로 형성된 다수의 양각패턴을 구비한 판형몰드; 및

상기 판형몰드의 양각패턴에 도전성 잉크를 공급하여 묻히는 잉크롤러;를 구비하여, 상기 판형몰드의 양각패턴에 묻은 도전성 잉크가 상기 이미지드럼으로 이동하여 전사되게 하는 임프린팅 시스템.