KR20100010838A

KR20100010838A - 이미지 드럼 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR20100010838A
Application number: KR1020080071898A
Authority: KR
Inventors: 윤응률; 백계동; 최진승
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2008-07-23
Filing date: 2008-07-23
Publication date: 2010-02-02
Also published as: US20100020153A1

Abstract

이미지 드럼 및 그 제조 방법이 개시되어 있다. 개시된 이미지 드럼은, 드럼 몸체의 외주면에 길이 방향으로 서로 이격되게 배열되는 복수의 링 전극 사이에 채워진 복수의 링 절연체 몰드를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이와 같은 이미지 드럼은 드럼 몸체에 링 전극용 시드층을 패터닝한 후 링 절연체 몰드를 형성하고, 링 절연체 몰드 사이로 금속을 충전함으로써 제조할 수 있다.

Description

이미지 드럼 및 그 제조 방법{Image drum and method for manufacturing the same}

본 발명은 직접적 방식의 화상형성장치에 채용되는 이미지 드럼 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

전자사진방식의 화상형성장치는, 드럼 표면에 정전잠상을 형상한 뒤, 형성된 정전잠상을 토너와 같은 현상제를 이용하여 현상함으로써 현상화상을 생성하고, 생성된 현상화상을 인쇄 매체 상에 전사하고, 전사된 현상화상을 그 인쇄 매체 상에 정착시킴으로써 화상을 형성한다.

이러한 전자사진방식의 화상형성장치에 있어서, 종래에는 드럼의 표면 전체를 고르게 일정 극성으로 대전시킨 후, 대전된 드럼 표면에 대해 형성하고자 하는 화상의 데이터에 따른 노광을 수행하여 드럼 표면상에 정전 잠상을 형성하였다. 이를 위해, 종래의 화상형성장치는, 드럼 표면에 정전잠상을 형성하기 위하여, 감광 드럼, 대전 장치 및 광주사 장치를 구비하였다. 이러한 종래의 화상형성장치에서는, 감광 드럼에 대해 대전 작업과 노광 작업을 수행하여야 하므로, 화상 형성에 소요되는 시간을 단축하는데 한계를 가질 수 밖에 없으며, 나아가 대전 장치나 광 주사 장치로 말미암아, 화상형성장치의 제품 크기를 작게 하는 데에도 한계를 가질 수 밖에 없어, 일반적으로 소형 제품이 시장에서 우위를 점하는 최근의 실정에 부응하기 어렵다는 문제점도 갖는다.

이에, 대전 장치 및 광주사 장치없이 드럼 자체적으로 정전잠상을 형성할 수 있는 방식이 제안되고 있다. 이러한 직접적 방식의 화상형성장치는, 실린더 형상의 드럼 몸통의 외면에 다수의 링 전극을 원주 방향으로 형성한 이미지 드럼을 채용하고 있다.

본 발명은 드럼 외주면에 마련된 링 전극의 구조가 향상된 이미지 드럼 및 그 제조 방법을 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 의한 이미지 드럼은 길이 방향을 따라 슬롯이 형성된 드럼 몸체; 상기 드럼 몸체의 외주면에 마련되는 것으로, 길이 방향으로 서로 이격되게 배열되는 복수의 링 전극과, 상기 복수의 링 전극 사이에 채워진 복수의 링 절연체 몰드를 포함하는 링 전극부; 및 상기 복수의 링 전극과 일대일 대응되게 전기적으로 연결되는 복수의 연결선로를 구비하며, 일단이 상기 슬롯에 수용되도록 상기 드럼 몸체의 내부에 배치되는 연결부재;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이와 같이 링 전극 사이에 링 절연체 몰드를 채움으로서, 이미지 드럼의 외주면에 형성된 링 전극들에 의해 발생되는 단차를 저감시킬 수 있다. 이와 같이 이미지 드럼의 외주면의 단차를 저감시킴으로써, 형성되는 화상에 줄무늬가 발생되는 것을 억제할 수 있으며, 내구성을 향상시킬 수 있다.

또한, 링 전극 사이에 링 절연체 몰드를 채움으로써 이미지 드럼의 외주면에 단차발생이 억제되므로, 링 전극을 충분히 두껍게 형성할 수 있어, 마모 등에 의한 수명단축을 경감시킬 수 있다.

상기 복수의 링 전극과 복수의 링 절연체 몰드가 실질적으로 동일한 높이의 외주면을 이루어, 링 전극부의 외주면에 단차를 거의 없앨 수 있다.

상기 드럼 몸체와 링 전극부 사이에는 절연막이 개재되어 있을 수 있다.

상기 절연막은 상기 연결부재의 외주면쪽 단부의 각 연결선로가 있는 영역만 이 제거된 형상을 가질 수 있다.

이와 같은 절연막 구조에 의해, 이미지 드럼의 외면에 형성된 링 전극들과 이미지 드럼의 내측에 배치되는 연결부재의 연결선로들간의 전기적 접속 구조가 효율적으로 구현될 수 있다.

상기 연결부재는 연성회로기판 또는 경성회로 기판일 수 있다.

상기 복수의 링 전극의 전기적 제어를 위해 상기 드럼 몸체의 내부에 설치되는 제어 소자를 더 포함할 수 있다.

상기 연결부재는 하나 내지 복수의 연결기판을 포함할 수 있다.

상기 하나 내지 복수의 연결기판은 하나의 슬롯에 수용될 수 있다. 물론 복수의 연결기판은 각각이 서로 다른 슬롯에 수용될 수도 있다. 복수의 연결기판이 하나의 슬롯에 수용될 경우, 링 전극과의 상호접속 구조를 형성하는 공정을 단축시킬 수 있다.

상기 링 전극부의 외주면에 마련되는 절연 보호막을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따르는 이미지 드럼의 제조방법은, 원통 형상의 드럼 몸체의 일측에 연결부재를 삽입하는 단계; 상기 드럼 몸체에 절연막을 코팅하는 단계; 상기 연결부재의 연결선로의 끝단이 노출되도록 상기 절연막의 일부 영역을 오픈하는 단계; 상기 절연막 위에 링 전극용 시드층을 패터닝하는 단계; 상기 링 전극용 시드층 사이로 링 절연체 몰드를 형성하는 단계; 및 상기 링 절연체 몰드 사이로 금속을 충전하여 링 전극을 형성하는 단계;를 포함할 수 있다.

상기 드럼 몸체의 일측에 연결부재를 삽입하는 단계는, 원통 형상의 드럼 몸 체에 슬릿을 형성하는 단계; 및 상기 슬릿에 연결부재를 삽입하고 고정하는 단계;를 포함할 수 있다.

상기 드럼 몸체의 일측에 연결부재를 삽입하는 단계 후에, 상기 연결부재가 삽입된 슬릿의 외주면을 절삭가공하는 단계;가 더 포함될 수 있다.

링 절연체 몰드를 형성하는 단계는, 상기 링 절연체 몰드를 포토 레지스터용 수지로 형성할 수 있다.

상기 링 전극을 형성하는 단계는 무전해 도금법을 이용할 수 있다.

상기 링 전극을 형성하는 단계는, 석출시간을 조절함으로써, 상기 링 절연체 몰드의 높이까지 금속을 충전할 수 있다. 이와 같이 무전해 도금법을 이용하여, 석출시간을 조절함으로써, 상기 링 전극의 높이를 링 절연체 몰드에 정밀하게 맞추어, 링 전극부의 외주면에 단차를 거의 없앨 수 있다.

상기 링 전극을 형성하는 단계는, 상기 링 전극용 시드층에 이온성 촉매를 부착시키는 단계; 및 상기 이온성 촉매를 핵으로 금속을 석출하는 단계;를 포함할 수 있다.

상기 상기 링 전극을 형성하는 단계는, 상기 링 전극용 시드층에 이온성 촉매를 부착시키기 전에, 링 전극용 시드층 표면의 오염물질을 제거하고 링 전극용 시드층의 표면을 활성화시키는 단계를 더 포함할 수 있다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나 아래에 예시되는 실시예는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니며, 본 발명을 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 충분히 설명하기 위해 제공되는 것이다. 이하의 도면들에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 도면상에서 각 구성요소의 크기는 설명의 명료성과 편의상 과장되어 있을 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 드럼이 채용된 화상형성장치의 개략적인 구성을 도시하는 구성도이다.

도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 화상형성장치(100)는 이미지 드럼(110), 토너 공급부(160), 토너 귀환부(170) 및 이미지 전달부(180)를 포함한다.

이미지 드럼(110)은 드럼 몸체(120), 드럼 몸체(120)의 외면에 마련된 링 전극부(130) 및 연결부재(140)를 포함하며, 이러한 이미지 드럼(110)을 중심으로, 토너 공급부(160), 토너 귀환부(170) 및 이미지 전달부(180)가 배치된다. 링 전극부(130)에는 개별적으로 전압이 인가될 수 있는 링 전극(도 2의 133 참조)이 마련되어 있다. 이미지 드럼(110)의 보다 상세한 구조에 대해서는 후술하기로 한다.

토너 공급부(160)는 토너공급롤러(161)를 이용하여 토너 저장부(미도시)로부터 토너(T)를 공급하며, 공급된 토너(T)는 토너공급롤러(161)와 이미지 드럼(110) 사이의 인접 영역(A)을 통과하면서 토너공급롤러(161)로부터 이미지 드럼(110)으로 이전된다. 참조번호 162는 토너공급롤러(161)의 표면에 부착되는 토너(T)의 양을 규제하는 규제수단이다. 본 실시예의 화상형성장치에서 사용되는 토너(T)는 대전성과 자성을 갖는다. 이미지 드럼(110)은, 링 전극(133)에 인가되는 전압에 의해 발생되는 정전인력을 이용하여, 토너를 끌어 당긴다. 토너(T)는 정전기력에 의해 이 미지 드럼(110)에 부착된 상태로 토너 귀환부(170) 쪽으로 이송된다.

토너 귀환부(170)는 자력을 제공하는 마그네트 커터(171) 및 회전 슬리브(171)를 포함한다. 마그네트 커터(171)는 토너 귀환부(170)과 이미지 드럼(110) 사이의 인접 영역(B)에 위치하며, 자력을 이용하여 이미지 드럼(110) 상에서 부착되어 있는 토너(T)를 끌어 당길 수 있다. 토너(T)는 이미지 드럼(110)의 정전인력과 마그네트 커터(171)의 자력에 모두 반응할 수 있으므로, 정전인력과 자력의 세기 관계에 따라 이미지 드럼(110)에 그대로 부착되어 있거나 마그네트 커터(110)에 끌여당겨 질 수 있다. 한편, 이미지 드럼(110)의 링 전극(133)에는 인가되는 전압의 크기에 따라 정전 인력의 세기가 달라진다. 따라서, 링 전극(133)에 인가되는 전압의 크기를 마그네트 커터(171)의 자력보다 큰 정전 인력이 발생되도록 설정하면, 토너(T)는, 전압이 인가된 이미지 드럼(110)의 링 전극(133)에 강한 정전 인력인력에 의하게 부착되며, 이미지 드럼(110)과 토너 귀환부(170)의 인접 영역(B)을 지나더라도 이미지 드럼(110)에 부착된 상태를 유지할 수 있다. 한편, 링 전극(133)에 인가되는 전압의 크기를 마그네트 커터(171)의 자력보다 작은 정전 인력이 발생되도록 설정하면, 토너(T)는, 전압이 인가된 이미지 드럼(110)의 링 전극(133)에 약한 정전 인력인력에 의하게 부착되며, 이미지 드럼(110)과 토너 귀환부(170)의 인접 영역(B)을 지날때, 마그네트 커터(171)의 자력에 의해 퇴너 귀환부(170)로 회수된다. 따라서, 화상형성장치(100)는 영상신호에 맞도록 링 전극(133)으로 인가되는 전압을 제어함으로써, 이미지 드럼(110)에 영상신호에 대응되는 화상을 현상할 수 있다.

이송된 토너(T)는 회전 슬리브(173)와 토너공급롤러(161) 사이의 인접 영역(C) 근방에서 자력에 의해 다시 토너 공급부(160) 또는 토너 저장부로 회송된다.

마그네틱 커터(171)에 의해서 회송되지 않는 토너(T)는 이미지 드럼(110) 에서 이미지 전달부(180)로 전달되며, 이미지 전달부(180)로 전달된 토너(T)는 인쇄 매체(190)로 다시 이전되고, 인쇄 매체(190)는 열처리되어 토너가 용지에 고착될 수가 있다.

전술한 화상형성장치는 이미지 드럼(110), 토너 공급부(16), 토너 귀환부(170)이 하나씩 있는 경우를 예로 들어 설명하고 있으나, 컬러 화상을 형성하고자 하는 경우에는 이미지 드럼(110), 토너 공급부(16), 토너 귀환부(170)이 복수개 채용될 수 있다. 예를 들어 Y(옐로우), M(마젠타), Cy(시안) 및 Bk(블랙)에 대응되는 복수의 이미지 드럼이 이미지 전달부(180)의 외주면을 따라 배치될 수 있을 것이다. 한편, 이미지 전달부(180)는 롤러 형상으로 도시되고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 가령, 이미지 전달부(180)는 벨트 타입으로 형성될 수 있다.

한편 단색의 화상을 형성하고자 하는 경우라면, 별도의 이미지 전달부(180)를 구비할 필요없이, 가령, 도 1에서 이미지 드럼(110)과 이미지 전달부(180) 사이로 인쇄 매체(190)가 지나감으로써, 이미지 드럼(110)에서 바로 인쇄 매체(190)로 화상을 이전시킬 수 있을 것이다.

도 2 내지 도 4를 참조하여, 도 1을 참조하여 예를 들어 설명한 화상형성장치에 채용될 수 있는 이미지 드럼의 구조에 대해 보다 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 드럼의 개략적인 구성을 도시한 사시도이다. 또한, 도 3은 본 실시예의 이미지 드럼에 사용되는 연결부재의 구조를 도시하는 사시도이고, 도 4는 본 실시예의 이미지 드럼의 링 전극과 연결부재의 연결구조를 보여주는 종단면도이다.

도 2를 참조하면, 본 실시예의 이미지 드럼(110)은 드럼 몸체(120)와, 상기 드럼 몸체(120)의 외주면에 형성된 링 전극부(130)와, 링 전극부(130)에 전기적 접속을 하는 연결부재(140)를 포함한다.

상기 드럼 몸체(120)는 중공을 가진 원통 형상으로 형성되며, 회전 가능하게 설치되고, 전술한 토너공급부(160)에 근접하게 배치된다. 드럼 몸체(120)는 알루미늄 등과 같은 금속 재질로 형성될 수 있으며, 경우에 따라서는 비금속 절연체로 형성될 수도 있다. 드럼 몸체(120)의 주벽 일측에는 소정 폭을 갖는 슬롯(120a)이 길이 방향 따라 관통 형성되어 있다. 상기 드럼 몸체(120)가 알루미늄과 같은 금속 재질로 형성되는 경우, 그 외주면을 산화시켜 절연피막을 형성할 수도 있다.

링 전극부(130)는 드럼 몸체(120)의 외주면에 길이 방향으로 등간격으로 배열된 복수의 링 전극(133)과 상기 링 전극(133)들 사이에 위치하는 복수의 링 절연체 몰드(135)를 포함한다. 복수의 링 전극(133)은 고해상도의 이미지를 현상해낼 수 있도록 미세한 간격을 두고 이격되게 형성된다. 예를 들어, A4사이즈의 인쇄 매체에 600dpi로 화상을 형성하는 경우, 링 전극(133)의 피치간격(P)은 42.3 μm 정도가 될 수 있다. 이러한 링 전극(133)의 피치간격(P)이나 링 전극(133) 각각의 폭은, 형성하고자 하는 화상의 해상도나 화상이 형성되는 인쇄 매체의 크기에 따라 달라질 수 있다. 본 실시예는 링 전극(133)이 등간격으로 배열된 경우를 한정하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고 경우에 따라서는 링 전극(133) 중 일부 내지 전부가 서로 다른 간격으로 배열될 수도 있다.

링 전극(133)은 구리와 같은 도전성 금속으로 형성할 수 있으며, 링 절연체 몰드(135)는 예를 들어, SU-8과 같은 에폭시 계열의 수지나 그밖의 통상적으로 채용될 수 있는 절연물질로 형성할 수 있다. 링 절연체 몰드(135)를 SU-8와 같은 포토 레지스터로도 쓰이는 물질로 형성하는 경우, 후술하는 바와 같이 포토 리소그래피 공정 중에 형성되는 몰드 구조물 자체를 링 절연체 몰드(135)로 사용할 수 있게 된다.

링 절연체 몰드(135)가 링 전극(133)들 사이를 채움으로써, 링 전극(133)으로 말미암은 이미지 드럼(110)의 외주면의 단차를 저감할 수 있다. 복수의 링 전극(133)과 복수의 링 절연체 몰드(135)는 동일 높이의 외주면을 이룰 수 있다. 이때 '동일 높이'라 함은 수학적 의미에서의 동일 높이가 아니고, 제조공차나 토너 입자의 크기등을 고려한 실질적인 의미에서 동일 높이를 뜻한다. 예를 들어, 링 전극(133)의 피치 간격(P)이나 토너 입자의 크기를 고려할 때, 1~2 μm의 높이차를 갖는 경우는 실질적인 의미에서 동일 높이라 해석될 수 있을 것이다. 이와 같이 이미지 드럼(110)의 외주면의 단차가 저감됨에 따라, 이미지 드럼(110)이 화상형성장치(도 1의 100) 내에서 동작시 발생되는 반복적인 마찰에 의한 링 전극(133) 구조의 마모 등을 억제하여 화상에 줄무늬가 발생되는 것을 억제할 수 있으며, 내구성을 향상시켜 수명을 증가시킬 수 있다. 또한, 링 전극(133) 사이에 링 절연체 몰드(135)가 채워짐으로써, 링 전극(133) 사이의 홈에 토너가 끼이게 되는 것을 방지 할 수 있다. 또한, 본 실시예의 이미지 드럼(110)은 링 전극(133) 사이에 링 절연체 몰드(135)를 채움으로써, 링 전극(133)의 두께를 두껍게 하더라도, 링 전극(133)으로 인한 단차의 발생이 억제되어, 링 전극(133)의 두께를 충분히 두껍게 할 수 있다. 이와 같이 링 전극(133)을 두껍게 하면, 링 전극(133)의 마모에도 불구하고 이미지 드럼(110)의 장시간의 수명을 확보할 수 있다.

상기 드럼 몸체(120)와 링 전극부(130) 사이에는 절연막(131)이 개재되어 있을 수 있다. 절연막(131)은 예를 들어, SU-8과 같은 에폭시 계열의 수지나 그밖의 통상적으로 채용될 수 있는 절연물질로 형성할 수 있다. 절연막(131)은, 연결선로(141)만이 노출되도록, 각 연결선로(141)가 있는 영역만이 제거된 형상을 가질 수 있다(도 9b 참조). 그러나, 본 실시예는 이에 한정되는 것은 아니고, 절연막(131)은 연결부재(140)가 삽입된 슬롯(120a) 부근이 모두 노출될 수 있도록 형성될 수도 있다. 나아가, 본 실시예에서는 드럼 몸체(120)가 알루미늄과 같은 도전성 재질로 형성되고, 드럼 몸체(120)의 외주면에 별도로 절연막(131)이 형성된 예를 들어 설명하고 있지만, 경우에 따라서는 별도의 절연막(131)을 배제하고 드럼 몸체 자체를 절연체로 형성할 수도 있다.

상기 절연막(131)은 절연효과가 있는 두께로 형성되면 충분하다. 예를 들어, 통상적인 절연재료는 대략 1~2 μm의 두께로 형성되더라도 충분한 절연효과를 기대할 수 있다. 절연막(131)은 연결부재(140)의 연결선로(141)와 링 전극부(130)의 링 전극(133)이 전기적으로 접속되도록 소정 영역이 제거되어야 하며, 이에 따라 절연막(131)의 제거된 영역의 경계는 단차를 지니게 되며, 절연막 위에 적층되는 링 전 극(133) 역시 약간의 단차를 가질 수 있다. 그러나, 이러한 절연막(131)의 두께(d)나 이에 따른 링 전극(133)의 단차는 전술한 바와 같이, 제조공정이나 토너 입자의 크기를 고려하여 볼 때, 실질적인 의미에서 무시할 수 있다. 나아가, 전술한 바와 같이 절연막(131)이 외주면쪽 연결선로(141)가 있는 영역만을 노출한 형상을 갖는 경우, 절연막(131)의 제거된 영역이 최소화됨에 따라, 미세하나마 단차가 발생되는 영역을 최소한도로 할 수 있다. 이와 같이 미세한 단차도 최소화시킴으로써, 링 전극 구조의 마모 등을 억제하여 화상에 줄무늬가 발생되는 것을 억제할 수 있으며, 내구성을 향상시켜 수명을 증가시킬 수 있다.

연결부재(140)는 통상의 연성회로기판이나 경성회로기판이 사용될 수 있다.

도 3은 연결부재(140)의 일례를 도시한다. 도 3을 참조하면, 연결부재(140)는 상기 링 전극(도 2의 133)에 일대일 대응되는 복수의 연결선로(141)와, 상기 복수의 연결선로(141)를 감싸는 절연시트(143)를 포함할 수 있다. 절연시트(143)는 통상의 절연물질로 이루어지며, 상기 슬롯(도 2의 120a)에 수용 가능하도록 얇은 폭을 갖는다. 일 예로 상기 절연시트(143)는 폴리이미드(polyimide)와 같이 전기 절연성이 뛰어난 통상의 폴리머로 형성될 수 있으며, 통상의 인쇄회로기판의 기판 자체가 될 수도 있다. 연결선로(141)는 미세한 간격을 두고 이격되게 미세 패턴 형태로 형성된다. 연결선로(141)의 피치간격(P)은 상기 링 전극(133)의 피치간격(P)과 같다. 절연 시트(143)는 서로 중첩되는 복수개의 절연시트층을 포함하여 구성될 수 있으며 각 연결선로(141)는 각 절연시트층의 사이에 배치될 수 있다. 즉, 상기 각 연결선로(141)는 어느 하나의 절연시트층 상에 형성된 후 다른 하나의 절연시트 층에 의해 덮혀질 수 있다. 본 실시예에서는 각 연결선로(141)가 절연시트(143)를 구성하는 각 절연시트층의 사이에 개재되며 절연시트(143)의 내부에 수용된 형태로 형성된 예를 들어 설명하고 있지만, 경우에 따라서는 각 연결선로(141)의 적어도 일측이 절연시트(143)의 측면 외부로 노출되도록 형성할 수 있다.

도 4를 참조하면, 상기 연결부재(140)의 외주면쪽 끝단은, 드럼 몸체(120)의 외주면과 일치할 수 있도록 배치되어 있으며, 연결선로(141)의 끝단이 링 전극(133)과 일대일 대응되며 직접 맞닿게 배치될 수 있다.

다시 도 2를 참조하면, 상기 연결부재(140)는 드럼 몸체(120)의 내부에 대략 직선상태로 배치될 수 있음은 물론 둥글게 말리며 권취(捲取)된 상태로 배치될 수 있으며, 다르게는 연결부재(140)가 소정 형태로 접히거나 절곡된 형태로도 배치 될 수 있다.

한편, 상기 연결부재(140) 및 슬롯(120a)의 사이에는 고정부재(129)가 구비될 수 있다. 상기 연결부재(140)는 슬롯(120a)에 수직으로 삽입될 수 있으며, 고정부재(129)를 통해 슬롯(120a)에 수용된 연결부재(140)는 그 수용상태가 고정될 수 있다. 이러한 고정부재(129)는 EMC(epoxy molding compound)와 같은 몰딩수지나 그밖의 통상의 접착제에 의해 형성될 수 있다. 경우에 따라서는 별도의 고정부재를 배제하고 연결부재(140)가 슬롯(129a)에 직접 압입 고정되도록 구성할 수도 있다.

또한 도시되지는 않았으나, 상기 링 전극부(130)의 외주면에는 절연 보호막(도 5나 도 6의 참조번호 139 참조)이 형성된다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이미지 드럼의 개략적인 구성을 도시 한 단면도이다.

도 5를 참조하면, 본 실시예의 이미지 드럼(210)은 원통형 드럼 몸체(120)와, 드럼 몸체(120)의 외주면에 형성되는 링 전극부(130)와, 상기 링 전극부(130)의 외주면을 덮는 절연 보호막(139)과, 링 전극부(130)의 링 전극(도 2의 133 참조)과 일대일 대응되게 전기적으로 연결되는 복수개의 연결선로(141)를 구비하는 연결부재(140)를 포함하며, 나아가 상기 연결부재(140)는 각 링 전극(133)의 전기적 제어를 위한 제어소자(241)를 포함한다. 참조부호 240은 제어소자(241)가 설치된 제어기판을 나타낸다. 도 2 내지 도 4를 참조하여 전술한 실시예에서의 실질적으로 동일한 구성요소는 동일 참조 부호를 붙이며, 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.

상기 절연 보호막(139)은 링 전극부(130)를 보호함과 함께, 링 전극(133)을 외부로부터 절연시켜 외부의 물질, 예를 들어 토너와 직접 맞닿게 하는 것을 방지한다.

한편, 전술한 실시예에서는 연결부재(140)가 단순히 드럼 몸체(120)의 외주면에 형성된 각 링 전극(133)과 드럼 몸체(120)의 내부를 연결하는 연결 매체의 역할을 수행하도록 구성된 예를 들어 설명하고 있지만, 본 실시예에 따르면 연결부재(140)가 각 링 전극(133)과 이미지드럼(110)의 내부의 제어기판(241)에 연결되어 링 전극(133)을 제어하기 위한 회로를 구성할 수 있다. 여기서 제어기판(241)에는 제어소자(241)가 실장되어 있다. 제어소자(241)는 각 링 전극(133)에 각각 독립적으로 전압이 인가될 수 있도록 하기 위한 제어칩(예를 들어 주문형반도체(ASIC) 등 이 사용될 수 있다)을 포함할 수 있다. 제어기판(240)은 통상적인 인쇄회로기판(Printed Circuits Board ; PCB)과 같은 경성회로기판인 예가 도시되고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

제어소자(241) 및 이를 실장한 제어기판(240)은 드럼 몸체(120)의 내부에 마련된 별도의 지지부재(미도시)로 고정될 수 있다. 이와 같이 제어소자(241)를 드럼 몸체(120) 안에 내장함으로써, 이미지 드럼의 외부로 인출되는 선로를 최소한으로 하여 이미지 드럼의 회전으로 인한 배선의 어려움을 경감시킬 수 있다. 본 실시예는 연결부재(140)와 제어기판(240)을 별도의 구성요소로 설명하고 있으나, 연결부재(140)와 제어기판(240)은 일체로 형성될 수도 있다.

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이미지 드럼의 개략적인 구성을 도시한 단면도이다.

도 6을 참조하면, 본 실시예의 이미지 드럼(310)은 원통형 드럼 몸체(120)와, 드럼 몸체(120)의 외주면에 형성되는 링 전극부(130)와, 상기 링 전극부(130)의 외주면을 덮는 절연 보호막(139)과, 링 전극부(130)의 링 전극(133)에 전기적으로 연결되는 제1 및 제2연결기판(341,345)을 구비하는 연결부재(340)를 포함한다. 상기 드럼 몸체(120)에는 하나의 슬롯(120a)가 형성되어 있고, 상기 슬롯(120a)에 제1 및 제2연결기판(341,345)의 일단이 겹쳐져 끼워진 구성을 가진다. 도 2 내지 도 5를 참조하여 전술한 실시예에서의 실질적으로 동일한 구성요소는 동일 참조 부호를 붙이며, 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.

제1 및 제2연결기판(341,345)은 링 전극부(130)의 링 전극(133)과 일대일 대 응되게 전기적으로 연결되는 제1 및 제2연결선로(342,346)을 각각 구비한다. 참조번호 343,347은 절연시트를 나타낸다. 제1 및 제2연결선로(342,346)는 서로 다른 링 전극(133)에 전기적으로 접속된다. 가령, 상기 제1 및 제2연결기판(341,345)은 제1 및 제2연결선로(342,346)가 서로 어긋나도록 겹쳐져 슬롯(120a)에 끼워지고, 제1 및 제2연결선로(342,346)는 드럼 몸체(120)의 길이 방향으로 배열된 링 전극(133)에 교대로 접속할 수 있다. 이와 같이 2개의 연결기판(341,345)으로 나누어 링 전극(133)에 접속함으로써, 제1 및 제2연결기판(341,345)에 형성되는 연결선로(342,346)의 피치간격에 여유가 생겨, 제조공정상의 마진이 확보되고, 제1 및 제2연결기판(341,345)와 링 전극(133)과의 접속 구조에 있어서 내구성이 향상될 수 있다.

아울러 제1 및 제2연결기판(341,345)의 타단에는 각 연결부재(130)와 전기적으로 연결되도록 제어기판(240)이 연결될 수 있다.

본 실시예는 연결부재(340)로 2개의 연결기판(341,345)을 갖는 경우를 예로 들어 설명하고 있으나, 연결부재(340)는 3개 내지 그 이상의 연결기판을 포함할 수 있다. 또한, 본 실시예는 제1 및 제2연결기판(341,345)가 동일 슬롯(120a)에 겹쳐져 끼워진 구성을 가진 경우를 예로 들어 설명하고 있으나, 드럼 몸체(120)에 2개의 슬롯이 마련되고, 각각의 슬롯에 1 및 제2연결기판(341,345)이 끼워질 수도 있다. 가령, 2개의 슬롯이 드럼 몸체(120)의 대각 방향에 형성될 수 있으며, 1개의 경성회로기판의 양 끝단이 상기 슬롯에 끼워질 수도 있을 것이다.

다음으로, 도 7a 내지 도 12d를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 이미 지 드럼의 제조 방법을 설명하기로 한다.

도 7a 내지 도 12d는 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 드럼의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 7a 및 도 7b를 참조하면, 먼저 중공을 가진 원통 형상의 드럼 몸체(120)를 마련한다. 상기 드럼 몸체(120)는 알루미늄으로 형성될 수 있으며, 이 경우 아노다이징 등의 기법으로 드럼 몸체(120)의 외주면을 산화시킬 수도 있다. 준비된 드럼 몸체(120)에 길이 방향으로 홈을 파서 슬롯(120a)을 형성한다. 상기 슬롯(120a)의 폭은 끼워야 할 연결부재(도 8의 140)의 두께와 같거나 그보다 커야 한다.

도 8를 참조하면, 연결부재(140)를 슬롯(120a)에 끼우고, EMC와 같은 몰딩 수지로 고정부재(129)를 형성하여 연결부재(140)를 고정시킨다. 다음으로, 슬롯(120a)에 끼워진 연결부재(140)의 끝단이 드럼 몸체(120)의 외주면과 일치하도록 절삭 가공(turning)을 수행한다.

도 9a를 참조하면, 연결부재(140)가 끼워진 드럼 몸체(120)의 외주면을 절연막(131)으로 코팅한다. 절연막(131)으로 SU-8 수지와 같은 포토 레지스트용 수지를 사용할 수 있다. 상기 절연막(131)의 두께(d)는 가령 1 μm 정도로 형성할 수 있다. 다음으로, 포토 마스크(231)를 이용하여, 노광공정을 수행한다. 이때의 노광공정은 드럼 몸체(120)를 정지시킨 상태에서 수행한다. 예를 들어 포지티브 포토 레지스트를 경우, 포토 마스크(231)는 연결부재(140)가 위치하는 영역(131a), 특히 연결부재(140) 중 각 연결선로(도 2의 141)의 끝단만이 노출될 수 있도록 패턴되어 있다. 노광공정 수행후 광에 조사된 영역, 즉 각 연결선로(141)가 위치하는 영역(131a)을 현상액으로 제거한다.

도 9b는 절연막(131)에서 각 연결선로(141)가 위치하는 영역(131a)만이 오픈된 모습을 도시한다.

도 10a 내지 도 10d는 절연막(131)이 코팅된 드럼 몸체(120)에 링 전극을 위한 시드층을 형성하는 공정을 도시한다. 먼저, 도 10a에 도시되듯이 절연막(131) 위에 시드층(133a)을 덮고, 도 10b에 도시되듯이 시드층(133a) 위에 링 전극용 시드층 패턴을 가지는 포토 레지스트(233)를 형성한다. 이때 포토 리소그래피 공정 중 이루어지는 노광 공정은 드럼 몸체(120)를 회전하는 회전 노광을 통해 이루어진다. 다음으로 도 10c에 도시되듯이, 포토 레지스트(233)을 제거함으로써, 절연막(131) 위에 링 전극용 시드층 패턴(133b)이 형성된다. 상기 링 전극용 시드층 패턴(133b)은 연결선로(도 9a의 141)의 끝단이 위치하는 영역(131a)을 덮도록 형성된다. 도 10d는 링 전극용 시드층 패턴(133b)이 형성된 드럼 몸체(120)를 도시한다.

다음으로, 도 11a에 도시되듯이 링 전극용 시드층 패턴(133b)이 형성된 드럼 몸체(120)에 링 절연체 몰드(135)를 포토 리소그래피 공정을 이용하여 형성한다. 링 절연체 몰드(135)는 링 전극용 시드층 패턴(133b)이 형성되지 않은 영역, 즉 절연막(131)이 노출된 영역 위에 형성한다. 링 절연체 몰드(135)의 높이는 후속하게 될 링 전극의 두께에 상응될 수 있도록 정해진다. 이와 같은 링 절연체 몰드(135)는 예를 들어 SU-8과 같은 포토 레지스트용 수지로 형성할 수 있으며, 링 절연체 몰드(135) 패턴을 노광하는 공정은 드럼 몸체(120)를 회전하는 회전 노광을 통해 이루어질 수 있다. 도 11b는 링 전극용 시드층 패턴(133b)이 형성된 드럼 몸체(120)에 링 절연체 몰드(135)가 형성된 모습을 도시한다.

도 12a 내지 도 12b는 링 전극이 형성되는 공정을 도시한다. 본 실시예에서 링 전극은 무전해 도금법(electroless plating)을 이용하여 형성한다. 도 12a에 도시된 바와 같이 링 전극용 시드층(133b)위에 촉매 물질(133c)을 부착시킨다. 이러한 촉매 물질(133c)로 이온타입의 촉매, 예를 들어 Pd⁺를 이용할 수 있다. 이러한 이온타입의 촉매는 금속에만 선택적으로 부착되므로, 일반 콜로이드 타입의 촉매와 달리 비전도성 물체에는 반응하지 않는다. 촉매 물질(133c)을 부착하기 전에 링 절연체 몰드(135)가 형성된 드럼 몸체(120)의 외주면의 오염물질을 제거하고, 링 전극용 시드층(133b) 표면을 음이온화, 즉 활성화시켜 촉매물질(133c)의 젖음성을 좋게 할 수 있다. 다음으로 도 12b에 도시되듯이, Pd를 핵으로 하여 전도성 금속(133d)을 석출시킨다. 이러한 전도성 금속(133d)로 Ni 또는 Cu 등을 사용할 수 있다. 이러한 석출공정은 무전해 도금법으로서 석출속도가 상당히 균일하다. 따라서, 석출시간을 적절하게 조정함으로써, 도 12c에 도시되듯이 석출되는 금속의 높이를 링 절연체 몰드(135)의 높이까지 맞출수 있게 된다. 도 12d는 링 전극(133)과 링 절연체 몰드(135)가 동일 높의 외주면을 이루는 모습을 도시한다. 이와 같이 먼저 링 절연체 몰드가 소정 높이로 형성하고, 이의 높이에 맞추어 금속을 도금 충전(filling)시킴으로써, 이미지 드럼의 외주면에 단차를 저감시킬 수가 있다.

본 실시예는 무전해 도금법(electroless plating)을 이용하여 링 전극을 형 성한 예를 설명하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 가령 링 전극용 시드층(133b)을 기초하여, 전해 도금법이나 증착 방법을 이용함으로써 링 전극을 형성할 수도 있을 것이다.

다음으로, 링 전극부(130)의 외주면에 절연 보호층(미도시)을 코팅할 수 있다.

이러한 본 발명인 이미지 드럼 및 그 제조 방법은 이해를 돕기 위하여 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 드럼의 개략적인 구성을 도시한 사시도이다.

도 3은 도 2의 이미지 드럼에 사용되는 연결부재의 구조를 도시하는 사시도이다.

도 4는 도 2의 이미지 드럼의 링 전극과 연결부재의 연결구조를 보여주는 종단면도이다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이미지 드럼의 개략적인 구성을 도시한 단면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100...화상형성장치 110, 210, 310...이미지 드럼

120...드럼 몸체 130...링 전극부

131...절연막 133...링 전극

135...링 절연체 140,340...연결부재

160...토너 공급부 170...마그네틱 커터

180...이미지 전달부 190...인쇄 매체

240...제어기판 241...제어소자

T...토너

Claims

길이 방향을 따라 슬롯이 형성된 드럼 몸체;

상기 드럼 몸체의 외주면에 마련되는 것으로, 길이 방향으로 서로 이격되게 배열되는 복수의 링 전극과, 상기 복수의 링 전극 사이에 채워진 복수의 링 절연체 몰드를 포함하는 링 전극부; 및

상기 복수의 링 전극과 일대일 대응되게 전기적으로 연결되는 복수의 연결선로를 구비하며, 일단이 상기 슬롯에 수용되도록 상기 드럼 몸체의 내부에 배치되는 연결부재;를 포함하는 이미지 드럼.
제1 항에 있어서,

상기 복수의 링 전극과 복수의 링 절연체 몰드가 동일 높이의 외주면을 이루는 것을 특징으로 하는 이미지 드럼.
제1 항 또는 제2 항에 있어서,

상기 드럼 몸체와 링 전극부 사이에는 절연막이 개재되어 있는 것을 특징으로 하는 이미지 드럼.
제3 항에 있어서,

상기 절연막은

상기 연결부재의 외주면쪽 단부의 연결선로가 있는 영역만이 오픈된 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 이미지 드럼.
제1 항 또는 제2 항에 있어서,

상기 연결부재는 연성회로기판 또는 경성회로기판인 것을 특징으로 하는 이미지 드럼.
제1 항 또는 제2 항에 있어서,

상기 복수의 링 전극의 전기적 제어를 위해 상기 드럼 몸체의 내부에 설치되는 제어 소자를 더 포함하는 이미지 드럼.
제1 항 또는 제2 항에 있어서,

상기 연결부재는 하나 내지 복수의 연결기판을 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 드럼.
제7 항에 있어서,

상기 하나 내지 복수의 연결기판은 하나의 슬롯에 수용되는 것을 특징으로 하는 이미지 드럼.
제1 항 또는 제2 항에 있어서,

상기 링 전극부의 외주면에 마련되는 절연 보호막을 더 포함하는 이미지 드럼.
원통 형상의 드럼 몸체의 일측에 연결부재를 삽입하는 단계;

상기 드럼 몸체의 외주면에 링 전극용 시드층을 패터닝하는 단계;

상기 링 전극용 시드층 사이로 링 절연체 몰드를 형성하는 단계; 및

상기 링 절연체 몰드 사이로 금속을 충전하여 링 전극을 형성하는 단계;를 포함하는 이미지 드럼의 제조 방법.
제10 항에 있어서,

상기 드럼 몸체의 일측에 연결부재를 삽입하는 단계는,

원통 형상의 드럼 몸체에 슬릿을 형성하는 단계; 및

상기 슬릿에 연결부재를 삽입하고 고정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 드럼의 제조 방법.
제10 항에 있어서,

상기 연결부재가 삽입된 슬릿의 외주면을 절삭 가공하는 단계;가 더 포함된 이미지 드럼의 제조 방법.
제10 항에 있어서,

상기 연결부재가 상비된 드럼 몸체의 외주면을 절연막으로 코팅하는 단계; 및

상기 연결부재의 연결선로만이 노출되도록 상기 절연막의 일부 영역을 오픈하는 단계;를 더 포함하는 이미지 드럼의 제조 방법.
제10 항에 있어서,

링 절연체 몰드를 형성하는 단계는,

상기 링 절연체 몰드를 포토 레지스터용 수지로 형성하는 것을 특징으로 하는 이미지 드럼의 제조 방법.
제10 항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 링 전극을 형성하는 단계는,

상기 링 절연체 몰드의 높이까지 금속을 충전하는 것을 특징으로 하는 이미지 드럼의 제조 방법.
제10 항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 링 전극을 형성하는 단계는 무전해 도금법을 이용하는 것을 특징으로 하는 이미지 드럼의 제조 방법.
제16 항에 있어서,

상기 링 전극을 형성하는 단계는,

석출시간을 조절함으로써, 상기 링 절연체 몰드의 높이까지 금속을 충전하는 것을 특징으로 하는 상기 이미지 드럼의 제조 방법.
제16 항에 있어서,

상기 링 전극을 형성하는 단계는

상기 링 전극용 시드층에 이온성 촉매를 부착시키는 단계; 및

상기 이온성 촉매를 핵으로 금속을 석출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 드럼의 제조 방법.
제16 항에 있어서,

상기 상기 링 전극을 형성하는 단계는,

상기 링 전극용 시드층에 이온성 촉매를 부착시키기 전에, 링 전극용 시드층 표면의 오염물질을 제거하고 링 전극용 시드층의 표면을 활성화시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 드럼의 제조 방법.
제10 항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 링 전극을 덮는 절연 보호층을 형성하는 단계를 더 포함하는 이미지 드럼의 제조 방법.