KR20070014519A - 화상 드럼 및 그 제작방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 의한 화상 드럼은 서로 맞대어 결합되는 한 쌍의 반원통부재로 이루어지는 드럼바디와 이 드럼바디의 라인전극 제어를 위한 제어유닛을 구비한다. 드럼바디에는 그 외주면에 드럼바디와 절연됨과 아울러 이웃하는 것끼리도 절연된 다수의 라인전극이 형성된다. 제어유닛은 그 양측변부가 반원통부재의 결합면에 끼워진 상태로 솔더링 등에 의해 상기 라인전극과 전기적으로 접속된다. 상기 반원통부재의 결합면에는 다수의 전극이 형성되고, 제어유닛에는 전극과 대응되는 도체부 및 이 도체부 사이에 위치되는 부도체부가 마련된다. 도체부 및 부도체부는 알루미늄 기판을 부분적으로 산화시키는 것에 의해 형성된다. 또한, 라인전극은 포토 리소그래피 공정에 의해 간단히 형성된다.

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Description

화상 드럼 및 그 제작방법{IMAGE DRUM AND METHOD FOR MANUFACTURING THEREOF}

도 1은 일반적인 화상 드럼의 한 예를 개략적으로 나타낸 사시도,

도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 화상 드럼을 개략적으로 나타낸 사시도,

도 3a 내지 도 3e는 본 발명의 일 실시예에 의한 화상 드럼의 제작 공정도,

도 4a 및 도 4b는 본 발명 제어유닛의 사시도 및 상기 제어유닛이 드럼바디에 연결된 상태의 사시도,

도 5a 및 도 5b는 제어유닛과 드럼바디간의 전기적 접속방법의 한 예를 나타낸 도면,

도 6은 제어유닛의 도체부와 드럼바디의 전극에 형성되는 메탈 범프의 배치예를 보인 도면, 그리고,

도 7a 내지 7c는 드럼바디의 외주면에 라인전극을 형성하는 방법을 설명하기 위한 공정도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

10;드럼 바디 11,12;반원통부재

13;전극 14;라인전극

20;제어유닛 21;기판

22;칩 23;도체부

24;부도체부 31,34;메탈범프

본 발명은 화상형성장치에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 다이렉트 프린팅 방식 화상형성장치에 사용되는 화상 드럼 및 그 제작방법에 관한 것이다.

다이렉트 프린팅 방식은 소정의 드럼에 직접 화상 신호를 인가하여 잠상을 만든 후 이를 현상하여 가시화상을 형성하는 방식이다. 따라서, 전자사진방식에서는 필요한 노광장치나 대전장치 등이 불필요하며, 프로세스적으로 안정된 특성을 가지고 있어 꾸준히 개발되고 있다.

상기와 같은 다이렉트 프린팅 방식 화상형성장치의 작동원리는 예를 들면, EP 0 247 699 A1에 개시되어 있으며, 이 화상형성장치에 사용되는 화상 드럼의 구조 및 제작방법은 EP 0 595 388 A1 및 US 6,014,157에 개시되어 있다.

도 1은 상기 US 6,014,157에 개시된 화상 드럼(Image Forming Element)을 개략적으로 나타낸 도면이다. 상기 도면에 의하면, 화상 드럼은 원통형 드럼바디(1), 이 드럼바디(1)의 외주면에 형성된 다수의 라인전극(2) 및 상기 드럼바디(1)의 내부에 설치된 제어유닛(3)을 구비한다.

상기 원통형 드럼바디(1)는 알루미늄 이나 알루미늄 합금으로 제작된다. 다수의 라인전극(2)은 이웃하는 전극끼리 절연되며, 또한 드럼바디(1)와도 절연된다. 또한, 각 라인전극(2)에는 스루홀이 형성되며, 이 스루홀에는 도전물질이 충진된다.

상기 제어유닛(3)은 터미널을 가지며, 상기 터미널과 상기 각각의 라인전극(2)이 제브라 스트립(zebra-strip)에 의해 전기적으로 연결된다. 상기 제어유닛(3)은 화상 정보에 따라서 상기 각각의 라인 전극(2)에 적절한 고전압을 인가하며, 이에 의해 화상 드럼에는 소정의 잠상이 형성된다.

그러나, 상기한 바와 같은 종래의 화상 드럼은 정밀한 표면 처리(Surface Treatment), 레이저(Laser) 및 전기빔(E-Beam)을 이용한 미세패턴 가공과 드릴링, 에폭시(Epoxy) 및 유전막(Dielectric Layer) 코팅, 도전성 입자 도포 공정 등을 필요로 함으로써 제작 공정이 복잡할 뿐만 아니란 제작 비용이 많이 드는 단점이 있다.

또한, 종래의 화상 드럼은 제어유닛을 구성하는 다층 PCB와 드럼바디를 드럼바디에 스루홀을 형성하여 제브라 스트립으로 연결하고 있는데, 이는 본딩력이 낮을 뿐만 아니라 열적 스트레스를 유발함으로써 신뢰성 문제가 제기되고 있다.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로, 공정을 단순화함으로써 제작 비용을 절감할 수 있는 화상 드럼 및 그 제작방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은, 제어유닛을 구성하는 기판 및 이 기판과 드럼바디와의 연결 구조 및 방법을 개선함으로써 신뢰성을 향상시킬 수 있는 화상 드럼 및 그 제작방법을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 화상 드럼은, 서로 맞대어 결합되는 한 쌍의 반원형 부재로 이루어지며, 상기 반원통 부재의 결합면에는 서로 절연된 다수의 전극이 형성됨과 아울러 그 외주면에는 상기 전극과 동일한 간격으로 라인전극이 형성된 드럼바디; 상기 라인전극과 대응되는 도체부 및 이 도체부 사이에 위치되는 부도체부를 가지는 기판을 구비하며, 상기 드럼바디의 내부에 설치되는 제어유닛; 및 상기 제어유닛의 기판과 상기 드럼바디의 각 라인전극을 전기적으로 연결하는 접속부재;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 접속부재는 상기 반원통 부재의 전극과 상기 기판의 도체부 대응부위에 각각 형성되는 금속 범프, 바람직하게는 솔더 범프를 포함한다.

또한, 상기 접속부재로는 상기 반원통 부재의 전극과 상기 기판의 도체부 대응부위에 각각 부착되는 이방성 도전 필름 등이 이용될 수 있다.

상기 드럼바디 및 기판은 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 제작된다. 여기서, 상기 알루미늄 기판을 부분적으로 산화시키는 것에 의해 상기한 도체부 및 이 도체부 사이에 위치되는 부도체부가 형성된다.

본 발명의 목적을 달성하기 위한 화상 드럼 제작방법은, a) 알루미늄 원통부재를 2개의 반원통 부재로 커팅하는 단계; b) 상기 2개의 반원통 부재의 표면을 산화시켜 부도체화하는 단계; c) 상기 2개의 반원통 부재의 컷팅면에 다수의 전극을 형성하는 단계; d) 알루미늄 기판을 부분적으로 산화시켜 상기 전극에 대응하는 도 체부 및 이 도체부 사이에 위치되는 부도체부를 가지는 제어유닛기판을 준비하는 단계; e) 상기 제어유닛기판을 사이에 두고 양측에서 2개의 상기 반원통 부재를 반원통 부재의 전극과 제어유닛기판의 도체부가 접속하도록 본딩하는 단계; 및 f) 상기 반원통 부재의 외주면에 상기 전극과 같은 간격으로 다수의 라인전극을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 e) 단계는 상기 전극과 도체부에 각각 솔더와 같은 금속 범프를 형성하여 본딩하거나, 또는 이방성 도전 필름을 이용하여 본딩할 수 있다.

또한, 상기 전극 및 상기 도체부에 형성되는 금속 범프는 각각 지그재그 형태로 2열 배치되는 것이 좋다.

또한, 상기 f) 단계는, f1) 서로 결합된 반원통 부재의 외주면에 포토 레지스트를 스프레이 코팅하는 단계; f2) 마스크를 이용하여 상기 포토 레지스트를 노광하고 현상하여 라인전극 패턴을 형성하는 단계; 및 f3) 상기 라인전극 패턴에 도전체를 도금하는 단계;를 포함한다.

여기서, 상기 f3) 단계의 도전체는 Cu 이며, Cu 도금 후 골드 처리하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명의 상기와 같은 목적 및 다른 특징들은 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명함으로써 더욱 명백해질 것이다. 참고로 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 화상 드럼을 개략적으로 나타낸 사시도 로서, 도면에서 참조부호 10은 드럼 바디, 그리고, 20은 제어유닛이다.

상기 드럼 바디(10)는 대칭구조인 한 쌍의 반원통부재(11)(12)가 서로 마주보고 결합되어 구성된다. 도 3a 내지 3e에서 보는 바와 같이, 상기 한 쌍의 반원통부재(11)(12)의 결합면(후에 언급되는 '컷팅면'과 같은 의미이다)에는 다수의 전극(13)이 형성된다. 이들 전극(13)은 자세히 후술되겠지만, 표면이 산화처리된 상기 결합면에 의해 서로 절연되어 있다. 또한, 드럼 바디(10)의 외주면에는 상기 전극(13)과 동일한 간격으로 다수의 라인전극(14)이 형성된다. 이러한 드럼 바디(10)는 알루미늄 이나 알루미늄 합금으로 형성된다. 여기서, 드럼 바디(10)의 직경, 길이 및 상기 라인전극(14)의 피치 등은 적용되는 화상형성장치의 구조나 해상도 등에 따라 적절히 조절 가능하다.

상기 제어유닛(20)은 도 4a 및 4b에 도시된 바와 같이, 기판(21)과 이 기판(21)에 실장된 칩(예를 들면 ASIC)(22)을 구비한다. 상기 기판(21)에는 상기 반원통부재(11)(12)의 전극(13)과 대응되는 다수의 도체부(23)와 이들 도체부(23) 사이에 위치되는 부도체부(24)가 마련된다. 상기 도체부(23)는 상기 전극(13)과 전기적으로 접속되며, 이에 의해 다수의 라인전극(14)에 제어유닛(20)에 의한 소정의 전압이 인가될 수 있다.

상기 도체부(23)와 부도체부(24)는 알루미늄 기판(21)을 부분적으로 산화시키는 것에 의해 간단히 형성 가능하다. 상기와 같은 도체부(23) 및 부도체부(24)가 형성된 기판(21)의 양측변부를 상기 반원통부재(11)(12)의 결합면 사이에 끼운 상태로 상기 반원통부재(11)(12)가 결합됨으로써 드럼 바디(10)와 제어유닛(20)이 조 립된다.

도 5a 및 5b는 상기 기판(21)과 드럼바디(10)를 전기적으로 접속하는 한 예를 보인 것이다. 도시된 바와 같이, 기판(21) 측에는 Cu 범프(31)과 Sn층(32)이 적층되고, 드럼바디(10) 측에는 Cu 도금층(33)과 Cu 범프(34)가 적층되어 있다. 이러한 적층 구조물을 서로 맞대고 NCP(35) 본딩하는 것에 의해 두 부재가 전기적으로 연결된다.

한편, 위 도면에서는 Cu 범프를 이용하여 기판(21)의 도체부(23)와 드럼 바디(10)의 전극(13)을 접속하는 것에 대하여 도시하였으나, 솔더 범프를 이용할 수도 있고, 이방성 도전 필름(Anisotropic Conductive Flim)을 이용할 수도 있는 등 다른 변형예가 가능하다. 이러한 메탈 범프 등을 이용하면 본딩력이 강해짐으로써 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

도 6은 제어유닛(20)의 도체부(23)와 드럼 바디(10)에 형성되는 메탈범프(31)(34)의 배치예를 보인 것으로, 도시된 바와 같이, 상기 상기 메탈범프(31)(34)들은 각각 지그재그 형태로 2열 배치되어 있다. 상기와 같이 메탈범프(31)(34)를 배치하면, 일렬로 배치하는 것에 비하여 메탈범프(31)(34)를 적정 피치를 유지하면서 크게 형성할 수 있어 접속 신뢰도를 높일 수 있다.

도 7a 내지 7c는 드럼 바디(10)의 외주면에 다수의 라인전극(14)을 형성하는 방법을 개략적으로 보인 도면이다. 이 도면과 도 3 및 도 4를 참조하여 본 발명의 화상 드럼 제작방법에 대하여 이하에서 구체적으로 설명한다.

우선, 도 3a에 나타낸 바와 같은 알루미늄 원통부재(100)를 대칭 구조로 커 팅하여 도 3b에 나타낸 바와 같은 한 쌍의 반원통부재(11)(12)를 준비한다.

그런 다음, 상기와 같이 준비된 한 쌍의 반원통부재(11)(12)의 표면을 산화처리하여 부도체화한다. 이 후, 상기 반원통부재(11)(12)의 커팅면에 도 3c에서 보는 바와 같이, 다수의 전극(13)을 형성한다.

알루미늄 기판(21)을 부분적으로 산화처리하여 다수의 도체부(23) 및 부도체부(24)를 형성한 후 기판(21)에 칩(22)을 실장하여 도 4a에 도시한 바와 같은 제어유닛(20)을 제작한다.

이후, 도 3d에서 보는 바와 같이, 상기 제어유닛(20)을 반원통부재(11)(12)의 결합면에 위치시킨 상태에서 반원통부재(11)(12)를 결합하여 원통형 드럼 바디(10)를 조립한다. 이때, 상기 기판(21)의 도체부(23) 및 상기 반원통부재(11)(12)의 전극(13)에는 각각 메탈범프가 형성되어 있어, 반원통부재(11)(12)와 제어유닛(20)의 기판(21)은 견고하게 결합될 수 있다.

그런 다음, 도 7a 내지 7c에 나타낸 바와 같은 포토 리소그래피 공정을 통하여 드럼 바디(10)의 외주면에 다수의 라인전극(14)을 형성한다. 상기 포토 리소그래프 공정은 반도체 공정 등에서 일반적으로 많이 이용되는 것으로서, 여기서는 원통형 드럼 바디(10)를 회전시키면서 공정을 진행한다는 것을 제외하고는 일반적인 공정과 큰 차이는 없다.

구체적으로, 드럼 바디(10)의 외주면에 다수의 라인전극(14)을 형성하기 위하여 우선, 도 7a에서와 같이, 드럼 바디(10)를 회전시키면서 분사기(200)를 이용하여 드럼 바디(10)의 표면에 포토 레지스트를 코팅한다.

그런 다음, 도 7b에 도시된 바와 같이, 포토 마스크(210)를 대고 노광 및 현상을 진행하여 원하는 라인전극 패턴을 형성한다.

이후, 상기 라인전극 패턴에 도전체, 즉 Cu를 도금하여 라인전극(14)을 형성한다. 이 때 상기 Cu 도금 후 골드(Au)를 이용하여 마감 처리한 후 포토 레지스트를 제거하여 화상 드럼을 제작 완료한다.

이상과 같이, 본 발명은 종래와 같은 복잡하고 정밀한 공정없이 단순한 공정을 통하여 신뢰성이 우수한 화상 드럼을 제작할 수 있다.

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

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 의하면, 단순한 공정을 통하여 제작가능하므로 저가의 화상 드럼을 제공할 수 있으며, 또한, 기판과 드럼 바디간의 전기적인 접속이 강화되고 알루미늄 드럼바디와 알루미늄 기판간의 접속으로 열적 스트레스가 최소화되어 고신뢰성의 화상 드럼을 제공할 수 있다.

Claims (11)

1. 서로 맞대어 결합되는 한 쌍의 반원통부재로 이루어지며, 상기 반원통부재의 결합면에는 서로 절연된 다수의 전극이 형성됨과 아울러 그 외주면에는 상기 전극과 동일한 간격으로 라인전극이 형성된 드럼바디;

   상기 라인전극과 대응되는 도체부 및 이 도체부 사이에 위치되는 부도체부를 가지는 기판을 구비하며, 이 기판의 양측변부가 상기 반원통부재의 결합면에 끼워지도록 상기 드럼바디의 내부에 설치되는 제어유닛; 및

   상기 제어유닛의 기판과 상기 드럼바디의 각 라인전극을 전기적으로 연결하는 접속부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 화상 드럼.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 접속부재는 상기 반원통부재의 전극과 상기 기판의 도체부 대응부위에 각각 형성되는 솔더 범프를 포함하는 것을 특징으로 하는 화상 드럼.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 접속부재는 상기 반원통부재의 전극과 상기 기판의 도체부 대응부위에 각각 부착되는 이방성 도전 필름을 포함하는 것을 특징으로 하는 화상 드럼.
4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,

   상기 드럼바디 및 제어유닛의 기판은 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 형성된 것을 특징으로 하는 화상 드럼.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 도체부 및 부도체부는 알루미늄 기판을 부분적으로 산화시키는 것에 의해 형성된 것을 특징으로 하는 화상 드럼.
6. a) 알루미늄 원통부재를 2개의 반원통부재로 커팅하는 단계;

   b) 상기 2개의 반원통부재의 표면을 산화시키는 단계;

   c) 상기 2개의 반원통부재의 컷팅면에 다수의 전극을 형성하는 단계;

   d) 알루미늄 기판을 부분적으로 산화시켜 상기 전극에 대응하는 도체부 및 이 도체부 사이에 위치되는 부도체부를 가지는 제어유닛기판을 준비하는 단계;

   e) 상기 제어유닛기판을 사이에 두고 양측에서 2개의 상기 반원통부재를 반원통부재의 전극과 제어유닛기판의 도체부가 접속하는 단계; 및

   f) 상기 반원통부재의 외주면에 상기 전극과 같은 간격으로 다수의 라인전극을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 화상 드럼 제작방법.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 e) 단계는 상기 전극과 도체부에 각각 솔더 범프를 형성하여 본딩하는 것을 특징으로 하는 화상 드럼 제작방법.
8. 제 6 항에 있어서,

   상기 e) 단계는 상기 전극과 도체부에 각각 이방성 도전 필름을 부착하여 본딩하는 것을 특징으로 하는 화상 드럼 제작방법.
9. 제 7 항에 있어서,

   상기 전극 및 상기 도체부에 각각 형성되는 솔더 범프는 각각 지그재그 형태로 2열 배치되는 것을 특징으로 하는 화상 드럼 제작방법.
10. 제 6 항에 있어서, 상기 f) 단계는,

    f1) 서로 결합된 반원통 부재의 외주면에 포토 레지스트를 스프레이 코팅하는 단계;

    f2) 마스크를 이용하여 상기 포토 레지스트를 노광하고 현상하여 라인전극 패턴을 형성하는 단계; 및

    f3) 상기 라인전극 패턴에 도전체를 도금하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 화상 드럼 제작방법.
11. 제 10 항에 있어서,

    상기 도전체는 Cu 이며, Cu 도금 후 골드 처리하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화상 드럼 제작방법.

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