カラーフィルタ製造装置、カラーフィルタ製造方法およびカラーフィルタ
【課題】感光体上のトナーを効率よくかつ適切にガラス基板に転写する。
【解決手段】カラーフィルタ製造装置は、外周に感光体２１２を有する感光ドラム２１を備え、感光ドラム２１の周囲には、感光体２１２に静電潜像を形成する画像形成部、感光体２１２上の静電潜像に湿式のカラーのトナーを付与する現像部、および、感光体２１２上のトナー９１をガラス基板９に転写する転写部３を有する。転写部３の転写ローラ３１には、正弦波電圧を生成する交流電源３３、および、直流電圧を生成する直流電源３４が直列に接続され、感光体２１２上のトナー９１をガラス基板９に転写する際に、感光体２１２とガラス基板９との間に、直流電圧と振幅がこの直流電圧の値より小さい正弦波電圧とを重畳した電圧が付与される。これにより、カラーフィルタ製造装置では感光体２１２上のトナー９１を効率よくかつ適切にガラス基板９に転写することができる。
【解決手段】カラーフィルタ製造装置は、外周に感光体２１２を有する感光ドラム２１を備え、感光ドラム２１の周囲には、感光体２１２に静電潜像を形成する画像形成部、感光体２１２上の静電潜像に湿式のカラーのトナーを付与する現像部、および、感光体２１２上のトナー９１をガラス基板９に転写する転写部３を有する。転写部３の転写ローラ３１には、正弦波電圧を生成する交流電源３３、および、直流電圧を生成する直流電源３４が直列に接続され、感光体２１２上のトナー９１をガラス基板９に転写する際に、感光体２１２とガラス基板９との間に、直流電圧と振幅がこの直流電圧の値より小さい正弦波電圧とを重畳した電圧が付与される。これにより、カラーフィルタ製造装置では感光体２１２上のトナー９１を効率よくかつ適切にガラス基板９に転写することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真法にてカラーフィルタを製造する技術、および、カラーフィルタに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＴＶ装置やコンピュータの表示部に用いられる液晶表示装置等には、従来よりカラーフィルタが利用されている。カラーフィルタを製造する手法として、例えば、透明な基板上にフォトリソグラフィ技術を用いて感光性樹脂から形成されたパターンを染色する染色法や、顔料等の色素を分散した感光性樹脂を利用する顔料分散法、基板上に透明導電層（例えば、ITO（Indium-Tin-Oxide：酸化インジウムスズ））のパターンを形成して電着により着色パターンを形成する電着法、あるいは、凹版法、凸版法、シルクスクリーン法等によりインクを基板上に直接印刷する印刷法が知られている。
【０００３】
しかしながら、これらの手法は、煩雑なフォトリソグラフィプロセスを伴うことによりカラーフィルタの製造に長時間を要したり、カラーフィルタのセルの形状や配列に大きな制約が生じたり、あるいは、カラーフィルタの要求精度を満たすために高精度かつ高価なパターン原板や極めて特殊な技術が必要となる等のいずれかの問題を少なくとも有している。特に、近年、カラーフィルタの製造に用いられるガラス基板の大型化（いわゆる、第７世代や第８世代）に伴い、フォトリソグラフィ工程における液状の感光性樹脂の塗布に利用される一般的なスピンコート法では、感光性樹脂を均一に塗布することが困難となりつつある。
【０００４】
一方、ガラス基板に設けられた透明光導電層上に静電潜像を形成し、静電潜像にトナーを付与してカラーフィルタを製造する電子写真法も知られている。電子写真法では、感光性材料の塗布等の煩雑な工程を経ることがないため短時間で、また、廃材がほとんど生じないため低コストで所望のセル形状や配列のカラーフィルタを製造することが可能となる。また、特許文献１では、感光ドラムの周囲に配置された帯電器、画像形成部および現像部により感光ドラムの外周面にトナー像を形成し、感光ドラムとガラス基板との間にギャップを設けつつ感光ドラム上のトナーをガラス基板に転写する印刷装置が開示されている。このような印刷装置では、高価なパターン原板を必要とせず、カラーフィルタのパターンを示すデジタルの画像データからカラーフィルタを直接製造することができる。
【特許文献１】特表２００２−５２７７８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、感光ドラムを有する印刷装置では、一般的に、感光ドラムの感光体と印刷用紙との間に直流電圧を付与して感光体上のトナーが印刷用紙に転写される。しかしながら、カラーフィルタを製造する際に用いられるガラス基板や透明の絶縁フィルム等（以下、「フィルタ部材」という。）はある程度の厚さを有しているため、印刷用紙の場合と同様の値の直流電圧を感光体とフィルタ部材との間に付与したのでは、感光体上のトナーに転写に必要な電界を作用させることができず、トナーをフィルタ部材に適切に転写することができない（例えば、トナーの転写効率が低くなってしまう。）。また、トナーの転写の際に付与する直流電圧の値が高すぎると、転写位置の近傍で感光体とフィルタ部材との間に放電が発生し、トナー像が破壊されてしまう。
【０００６】
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、感光体上のトナーを効率よくかつ適切にフィルタ部材に転写することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の発明は、電子写真法にてカラーフィルタを製造するカラーフィルタ製造装置であって、感光体と、帯電後の前記感光体に光を照射して静電潜像を形成する画像形成部と、前記感光体上の静電潜像に湿式のカラーのトナーを付与する現像部と、前記感光体上の前記トナー、または、前記感光体上から転写された中間転写体上の前記トナーをフィルタ部材に転写する際に、前記感光体または前記中間転写体と前記フィルタ部材との間に直流電圧と振幅が前記直流電圧の値よりも小さい交流電圧とを重畳した電圧を付与する転写部とを備える。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のカラーフィルタ製造装置であって、前記交流電圧が正弦波電圧である。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のカラーフィルタ製造装置であって、トナーの転写時にフィルム部材上の同一箇所に作用する前記正弦波電圧のサイクル数が５サイクル以上１００サイクル以下である。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、請求項１に記載のカラーフィルタ製造装置であって、前記交流電圧が矩形波電圧である。
【００１１】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載のカラーフィルタ製造装置であって、トナーの転写時にフィルム部材上の同一箇所に作用する前記矩形波電圧のサイクル数が５サイクル以上１００サイクル以下であり、デューティ比が４０パーセント以下である。
【００１２】
請求項６に記載の発明は、電子写真法にてカラーフィルタを製造するカラーフィルタ製造方法であって、帯電後の感光体に光を照射して静電潜像を形成する工程と、前記感光体上の静電潜像に湿式のカラーのトナーを付与する工程と、フィルタ部材に前記感光体上の前記トナー、または、前記感光体上から転写された中間転写体上の前記トナーを転写する工程とを備え、前記トナーを転写する工程において、前記感光体または前記中間転写体と前記フィルタ部材との間に直流電圧と振幅が前記直流電圧の値よりも小さい交流電圧とを重畳した電圧を付与する。
【００１３】
請求項７に記載の発明は、請求項１ないし５のいずれかに記載のカラーフィルタ製造装置にて製造されたものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、感光体または中間転写体上のトナーを効率よくかつ適切にフィルタ部材に転写することができる。
【００１５】
また、請求項２の発明では、転写に利用される電圧を容易に生成することができ、請求項４の発明では、効率のよいトナーの転写を容易に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１は本発明の第１の実施の形態に係るカラーフィルタ製造装置１の構成を示す図であり、カラーフィルタ製造装置１は電子写真法を用いてカラーフィルタを製造する装置である。カラーフィルタ製造装置１は、図示省略のモータに減速機を介して接続された感光ドラム２１を備え、感光ドラム２１は図１中の回転軸Ｊ１を中心に回転可能に支持される。感光ドラム２１は、アルミニウム等の金属により形成されるとともに回転軸Ｊ１を中心とする円筒部材２１１を有し、円筒部材２１１は電気的に接地される。円筒部材２１１の外周面には、例えば、フタロシアニン顔料を有する単層型有機感光体（以下、単に「感光体２１２」という。）が一様に塗布される（または、蒸着される）。なお、感光体２１２はフタロシアニン顔料を有する単層型有機感光体以外であってもよい。
【００１７】
カラーフィルタ製造装置１は、感光ドラム２１に対向して設けられる帯電器２２をさらに備え、帯電器２２はイオンを発生して感光体２１２を帯電させる。また、感光ドラム２１の周囲には帯電器２２から時計回りに、画像形成用の光を出射して感光体２１２に静電潜像を形成する画像形成部２３、感光体２１２上に形成された静電潜像に湿式トナー（例えば、イソパラフィン系の溶媒に分散しているトナー）を付与して現像する現像ユニット２４、感光体２１２上のトナーをガラス基板９（例えば、厚さ０．７ｍｍのガラス基板）に転写する転写部３、感光体２１２の表面をクリーニングするクリーナ２５、並びに、光を出射して感光体２１２を除電する除電器２６が配置される。現像ユニット２４は、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）、Ｋ（黒）の色のトナーをそれぞれ保持する現像部２４１ａ，２４１ｂ，２４１ｃ，２４１ｄを有し、各現像部２４１ａ〜２４１ｄは感光体２１２の表面に対してそれぞれ独立して進退可能とされる。
【００１８】
図２は転写部３の構成を示す図である。転写部３は、芯金に半導電性のスポンジゴムが巻き付けられることにより形成される転写ローラ３１、および、転写ローラ３１の（＋Ｙ）側に設けられる除電ローラ３２を有する。転写ローラ３１の芯金には、正弦波の交流電圧（以下、「正弦波電圧」という。）を生成する交流電源３３、および、直流電圧を生成する直流電源３４が直列に接続され、直流電圧と正弦波電圧とを重畳した電圧が転写ローラ３１に付与される。除電ローラ３２は半導電性のゴムにより形成され、電気的に接地される。
【００１９】
図３は、カラーフィルタ製造装置１がカラーフィルタを製造する処理の流れを示す図である。ただし、図示を省略しているが実際にはステップＳ１２〜Ｓ１４は繰り返される。カラーフィルタ製造装置１では、まず、感光ドラム２１が回転軸Ｊ１を中心に時計回り（すなわち、図１中の矢印７１が示す回転方向）に回転を開始する（ステップＳ１１）。カラーフィルタ製造装置１では感光ドラム２１の回転により、感光体２１２が周囲に配置された各周辺構成（すなわち、帯電器２２、画像形成部２３、現像ユニット２４、転写部３、クリーナ２５および除電器２６）に対して連続的に移動し、これらの周辺構成による感光体２１２に対する処理が開始される。ただし、カラーフィルタ製造処理の初期段階（ステップＳ１１〜Ｓ１４）において転写部３およびクリーナ２５は、図示省略の進退機構によりそれぞれ感光ドラム２１の近傍から離れている。
【００２０】
帯電器２２では、対向する位置へと到達する感光体２１２の一部（以下、「対象部位」と呼ぶ。）に電荷が順次付与され、対象部位の表面を一様に帯電させる（ステップＳ１２）。帯電後の対象部位は画像形成部２３の光の照射位置へと連続的に移動する。画像形成部２３は、所定の波長の光を出射する複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）が配列されたもの（ＬＥＤアレイ）を光源として有する。画像形成部２３には、カラーフィルタのパターンを示す画像から生成された各色成分の画像データのうち、例えばＲの色に対応する画像データが入力され、この画像データに応じて画像形成用の光が感光体２１２に向けて出射される。感光体２１２の対象部位において光が照射された部位は、表面に帯電した電荷が感光体２１２内に移動して除去される。また、光が照射されない部位は帯電状態がそのまま維持されるため、感光体２１２の表面には電荷の分布による画像（すなわち、静電潜像）が形成される（ステップＳ１３）。画像形成部２３の光源は、必ずしもＬＥＤである必要はなく、例えば、半導体レーザや、ランプと液晶シャッタとを組み合わせたもの等であってもよい。
【００２１】
静電潜像が形成された部分（対象部位）は現像部２４１ａに対向する位置へと移動し、現像部２４１ａの上流側の現像ローラ２４２によりＲの色の湿式トナー（溶媒中に分散されるとともに帯電しているトナー）が静電潜像に付与される（ステップＳ１４）。このとき、現像ローラ２４２には所定の電圧が付与され、トナーは感光体２１２上の対象部位において電荷が除去された部位にのみ付着して静電潜像が現像される。これにより、感光体２１２の対象部位にトナー像が形成される。なお、感光体２１２上の帯電した部位にトナーが付着するようにされてもよい。
【００２２】
また、対象部位上の不要な湿式トナーは現像部２４１ａの下流側のスキージローラ２４３により掻き取られて現像部２４１ａ内へと戻される。トナー像が形成された対象部位は、現像ユニット２４の下流側に設けられた半導電性スポンジローラ２４４へと移動する。このとき、他の現像部２４１ｂ〜２４１ｄは感光体２１２の表面から離れており、現像部２４１ｂ〜２４１ｄがＲの色のトナー像に干渉することはない。半導電性スポンジローラ２４４の中心にはトナーと同じ極性の電圧が付与され、対象部位上の不要な溶媒を除去しつつ、対象部位のトナーが電気的な反発力により感光体２１２に押し付けられる。なお、対象部位上の不要な溶媒はコロナ放電器等を用いて、いわゆる、コロナスクイーズ法により除去されてもよい。
【００２３】
以上に説明したステップＳ１２〜Ｓ１４は感光体２１２の各部位に対して行われることから、実際には、ステップＳ１２〜Ｓ１４は感光体２１２に対してほぼ並行して行われる。やがて、感光体２１２上のＲの色のトナー像が最初に形成された部位が帯電器２２に対向する位置へと戻り、電荷が再度付与されて帯電し、画像形成部２３の位置へと移動する（ステップＳ１２）。一方、Ｒの色のトナー像の最も後ろの部位が現像部２４１ａを通過した段階で、カラーフィルタ製造装置１では、感光ドラム２１の外周面にカラーフィルタのＲの色成分の画像データの全体に対応するトナー像が形成される。なお、ガラス基板９上に印刷されるカラーフィルタのパターンのＸ方向の長さは感光ドラム２１の幅（Ｘ方向の幅）よりも短く、パターンのＹ方向の長さも感光ドラム２１の外周の長さよりも十分に短くされる。そして、Ｒの色のトナー像の先頭が画像形成部２３の位置へと再度到達する際には、画像形成部２３に入力される画像データはＲからＧの色成分のものに切り替えられており、Ｇの色成分の画像データに応じた静電潜像が形成される（ステップＳ１３）。
【００２４】
また、現像ユニット２４において現像部２４１ａがＲの色成分に対応する静電潜像の最後尾の部位へ湿式トナーを付与した後、Ｇの色成分に対応する静電潜像の先頭の部位が対向する位置へと到達するまでに（すなわち、感光ドラム２１の外周面上において静電潜像（または、トナー像）が形成されない予備の部位が現像ユニット２４の位置を通過する間に）、現像部２４１ａが感光体２１２の表面から離れるとともに現像部２４１ａの下流側の現像部２４１ｂが感光ドラム２１に当接する。これにより、現像ユニット２４へと到達する対象部位には、現像部２４１ｂからＧの色のトナーが付与されて静電潜像が現像され（ステップＳ１４）、感光体２１２上にＲの色のトナー像に重ねてＧの色のトナー像が形成される。
【００２５】
トナー像の先頭がさらに１周すると、画像形成部２３によりＢの色成分の画像データに応じて帯電後の対象部位に静電潜像が形成され（ステップＳ１２，Ｓ１３）、現像部２４１ｂの下流側の現像部２４１ｃからＲ、Ｇの色のトナーに重ねてＢの色のトナーが付与され、静電潜像が現像される（ステップＳ１４）。さらに１周後、感光体２１２にＫの色成分の静電潜像が順次形成され、現像部２４１ｃの下流側の現像部２４１ｄによりＫの色のトナー像がＲ、Ｇ、Ｂの色のトナー像に重ねて感光ドラム２１上に形成される（ステップＳ１２〜Ｓ１４）。このように、カラーフィルタ製造装置１では、ステップＳ１２〜Ｓ１４の処理が各現像部２４１ａ〜２４１ｄを利用して繰り返され、感光ドラム２１の外周上に、カラーフィルタのパターンに対応するＲ、Ｇ、Ｂ、Ｋの色のトナー像が形成される。なお、Ｋの色のトナー像は、ブラックマトリクスに対応する。
【００２６】
Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｋの色のトナー像の全体が形成されると、転写部３が感光ドラム２１へと近接する。そして、感光体２１２上のＲ、Ｇ、Ｂ、Ｋの色のトナー像の先頭の部位が転写部３に対向する位置へと到達するのに合わせて、ガラス基板９が（＋Ｙ）方向に水平に一定速度にて移動し、図２に示すように転写ローラ３１と感光ドラム２１との間に進入する。そして、交流電源３３および直流電源３４から転写ローラ３１に付与される電圧により感光体２１２上のトナー９１がガラス基板９の表面（感光体２１２側の面）へと転写される（ステップＳ１５）。
【００２７】
図４は、交流電源３３および直流電源３４により転写ローラ３１に付与される電圧を示す図であり、縦軸が電圧を示し、横軸が時間を示している。図４中の符号６１を付す線が交流電源３３が発生する電圧を示し、符号６２を付す線が直流電源３４が発生する電圧を示している。
【００２８】
転写部３では、直流電源３４による値Ｖ１の直流電圧と、振幅Ｖ２が直流電圧の値Ｖ１よりも小さい交流電源３３による正弦波電圧とが重畳され、図４中の符号６３を付す線にて示す電圧が転写ローラ３１に付与される。また、前述のように感光体２１２は円筒部材２１１を介して電気的に接地されており、これにより、重畳された電圧（すなわち、直流電圧によりバイアスされた正弦波電圧）が感光体２１２とガラス基板９との間に付与されることとなる。そして、感光体２１２とガラス基板９との間には、大きさが周期的に変動する一定の向きの電界が作用することにより、トナー９１が感光体２１２上からガラス基板９上に効率よく受け渡されることとなる。本実施の形態では、交流電源３３により周波数５００Ｈｚ、振幅２キロボルト（ｋＶ）（ＶＰ−Ｐ（ピークトゥピーク電圧）では、４ｋＶ）の正弦波電圧が付与されるとともに、直流電源３４により６ｋＶの直流電圧が付与されることにより、８０％以上のトナーの転写効率を得ることができる。
【００２９】
ガラス基板９は転写ローラ３１の（＋Ｙ）側に水平に移動し、除電ローラ３２により裏面（感光体２１２とは反対側の面）に帯電した不要な電荷が除去される。また、ガラス基板９上のトナーは、図１に示す加熱器４１により加熱されて溶融され、トナーがガラス基板９上に定着する。
【００３０】
転写後の感光体２１２上の部位は、感光ドラム２１の表面へと当接したクリーナ２５の位置へと続けて移動し、クリーナ２５により感光体２１２上に残留したトナー（すなわち、ガラス基板９に転写されなかったトナー）等の不要物が除去されて感光体２１２の表面がクリーニングされ、感光体２１２が機械的に初期状態に戻される。そして、ランプとフィルタとの組合せ、あるいは、ＬＥＤ等を有する除電器２６により光が照射されて感光体２１２が除電され、電気的に初期状態に戻される。
【００３１】
カラーフィルタ製造装置１では、感光体２１２上のＲ、Ｇ、Ｂ、Ｋの色のトナー像の全体がガラス基板９に一括して転写される。そして、ガラス基板９が転写部３から離れると感光ドラム２１の回転が停止し（ステップＳ１６）、カラーフィルタ製造装置１によるカラーフィルタ１枚分の製造処理が終了する。
【００３２】
ここで、転写ローラ３１に直流電圧のみを付与した場合の比較例について述べる。カラーフィルタ製造装置１において、転写ローラ３１に９ｋＶの直流電圧のみを付与した場合にはガラス基板９上のトナーのパターンに乱れが生じ（いわゆる、転写崩れが生じ）、７ｋＶの直流電圧のみを付与した場合にはガラス基板９上のトナーのパターンに目立った乱れは生じなかったが、転写効率が５０％以下となった。これに対して、上述のように、６ｋＶの直流電圧と振幅２ｋＶの正弦波電圧とを重畳させた電圧を転写ローラ３１に付与した場合には、比較的低い電圧にてガラス基板９上にトナーが適切にかつ（８０％以上の転写効率にて）効率よく転写される。
【００３３】
本実施の形態におけるカラーフィルタ製造装置１では、ガラス基板９と感光体２１２との間で転写が行われる領域（すなわち、付与される電圧が実質的に作用する領域）のＹ方向の幅は約２ｍｍとなる。なお、この幅（転写幅）は実験により得られるものであり、感光ドラム２１の外径等に依存すると考えられ、２ｍｍに限定されない。このカラーフィルタ製造装置１において、ガラス基板９の転写部３に対する相対速度を毎秒２０ｍｍとし（この場合、ガラス基板９のある箇所が転写が行われる領域に含まれる時間は０．１秒となる。）、交流電源３３からの正弦波電圧の周波数を５０Ｈｚから１ｋＨｚまで変更した場合に、正弦波電圧の振幅や直流電源３４からの直流電圧の値、感光体２１２の帯電電位や露光後の表面電位、あるいは、トナーの帯電量等を調整することによりトナーが適切にかつ効率よく転写される。したがって、トナーの転写時にガラス基板９の同一箇所に作用する正弦波電圧のサイクル数に着目すると、５サイクル以上１００サイクル以下となる場合が好ましいといえる。
【００３４】
また、カラーフィルタ製造装置１では、ガラス基板９の転写部３に対する相対速度が毎秒２００ｍｍであり、正弦波電圧の周波数が１ｋＨｚである場合に（この場合、サイクル数が１０サイクルとなる。）、より好ましい転写結果が取得される。ガラス基板９の転写部３に対する相対速度については毎秒３００ｍｍ以下の範囲内が実用的であると考えられる。なお、正弦波電圧の周波数を１ｋＨｚより大きくすることも可能であるが、転写ローラ３１と他の構成との間での電気的なリークやノイズ等の対策が必要となる。
【００３５】
以上のように、図１のカラーフィルタ製造装置１では、感光体２１２上に形成された静電潜像に現像部２４１ａ〜２４１ｄにより湿式のカラーのトナーが付与されて感光体２１２上にトナー像が形成され、感光体２１２とガラス基板９との間に、転写部３により正弦波の波形に倣って振動する一定方向の電圧が付与される。これにより、カラーフィルタ製造装置１では、空気放電が発生しない程度の低い電圧にて感光体２１２上のトナーを効率よくかつ適切にガラス基板９に転写して、高精度なカラーフィルタを製造することができる。また、正弦波電圧を発生する交流電源３３を利用することにより、転写に利用される電圧を容易に生成することができる。
【００３６】
次に、転写部の他の例について説明する。図５は他の例に係る転写部３ａの構成を示す図である。図５の転写部３ａは図２の転写部３と比較して、交流電源３３ａが矩形波の電圧（以下、「矩形波電圧」という。）を生成する点で相違する。他の構成は転写部３と同様であり、同符号を付している。
【００３７】
図５の転写部３ａを有するカラーフィルタ製造装置１がカラーフィルタを製造する際には、図１のカラーフィルタ製造装置１と同様に、感光ドラム２１の回転を開始した後（図３：ステップＳ１１）、帯電後の感光体２１２に光を照射して静電潜像が形成され（ステップＳ１２，Ｓ１３）、感光体２１２上の静電潜像に湿式のカラーのトナーが付与される（ステップＳ１４）。そして、残りの３色分についてもステップＳ１２〜Ｓ１４が繰り返された後、転写部３ａによりガラス基板９に感光体２１２上のトナーが転写される（ステップＳ１５）。感光体２１２上のトナー像の全体がガラス基板９上に転写されると、感光ドラム２１の回転が停止され、カラーフィルタ製造処理が終了する（ステップＳ１６）。
【００３８】
図６は、感光体２１２上のトナーをガラス基板９に転写する際に、交流電源３３ａおよび直流電源３４により転写ローラ３１に付与される電圧を示す図であり、縦軸が電圧を示し、横軸が時間を示している。図６中の符号６４を付す線が交流電源３３ａが発生する電圧を示し、符号６５を付す線が直流電源３４が発生する電圧を示している。なお、直流電源３４による直流電圧の値をＶ３として示している。
【００３９】
ここで、交流電源３３ａにより付与される矩形波電圧の値は、図６に示すように０またはＶ４とされるため、一般的には交流電圧とはいえないが、交流電源３３ａからの矩形波電圧を振幅がＶ４／２で値０を中心として振動する交流電圧と捉え、その代わりに直流電源３４からの直流電圧の値を（Ｖ３＋Ｖ４／２）とみなすことができるため、本実施の形態では、一定の振幅にて振動する電圧を交流電圧と同等であると捉えるものとする。したがって、転写部３では、値（Ｖ３＋Ｖ４／２）の直流電圧と、振幅Ｖ４／２が直流電圧の値（Ｖ３＋Ｖ４／２）よりも小さい矩形波電圧とが重畳されて、図６中に符号６６を付す線にて示す電圧が転写ローラ３１に付与されているとみなすことができる。図６中の線６６にて示す電圧では、図４中の線６３にて示す電圧に比べて、電圧の大きさがより急激に変動するため、この電圧が感光体２１２とガラス基板９との間に付与されることにより、感光体２１２上のトナーがガラス基板９にさらに効率よく受け渡される。
【００４０】
転写部３ａを利用した本処理例では、交流電源３３ａにより周波数５００Ｈｚ、振幅１．５ｋＶ（Ｖ０−Ｐでは、３ｋＶ）、デューティ比３０％の矩形波電圧が付与され、直流電源３４により６ｋＶの電圧が付与されることにより、およそ９０％のトナーの転写効率を得ることができる。また、矩形波電圧の周波数、デューティ比または振幅を変化させた場合であっても、他のパラメータを調整することにより、トナーの適切な転写が可能であることが確認されている。しかしながら、矩形波電圧のデューティ比を５０％以上とした場合には、良好なトナーの転写結果を得るための他のパラメータの調整範囲が狭くなるため、デューティ比３０％における余裕度を考慮すれば、デューティ比は４０％以下であることが好ましいといえる。また、矩形波電圧でも正弦波電圧の場合と同様に、トナーの転写時にガラス基板９の同一箇所に作用するサイクル数が５サイクル以上１００サイクル以下であることが好ましいと考えられる。
【００４１】
以上のように、図５の転写部３ａを有するカラーフィルタ製造装置１では、矩形波電圧を生成する交流電源３３ａ（いわゆる、パルス電源）を用いることにより、感光体２１２とガラス基板９との間に矩形波の波形に倣って振動する一定方向の電圧が付与される。これにより、感光体２１２とガラス基板９との間に強さが周期的にかつ急激に変動する一定の向きの電界を作用させて効率のよいトナーの転写を容易かつ適切に実現することができ、カラーフィルタを精度よく製造することができる。
【００４２】
次に、カラーフィルタ製造装置の他の例について説明する。図７は他の例に係るカラーフィルタ製造装置１ａの構成を示す図である。カラーフィルタ製造装置１ａでは感光体２１２上のトナーが転写される中間転写体５１が設けられ、中間転写体５１を介してガラス基板９上にトナーが転写される。具体的には、中間転写体５１は環状のベルトとされ、感光ドラム２１に４色のトナー像が形成された後、感光ドラム２１と中間転写体５１とが当接する。そして、感光体２１２上のトナーは循環移動する中間転写体５１に転写されてガラス基板９へと送られ、転写部３により中間転写体５１とガラス基板９との間に、直流電圧と振幅が直流電圧の値よりも小さい交流電圧とを重畳した電圧が付与されて、中間転写体５１上のトナーが効率よくかつ適切にガラス基板９に転写される。
【００４３】
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。
【００４４】
上記実施の形態では、交流電源３３，３３ａにより正弦波電圧または矩形波電圧が付与される場合について説明を行ったが、直流電源３４からの直流電圧に重畳される交流電圧は、直流電圧の値よりも小さい振幅を有するものであるならば、例えば、のこぎり波や三角波等であってもよい。
【００４５】
また、カラーフィルタ製造装置では必ずしも外周に感光体２１２が付与された感光ドラム２１が設けられる必要はなく、例えば、表面に感光体が形成された環状ベルトの周囲に帯電器、画像形成部、現像部および転写部が配置され、感光体上にトナー像が形成されてガラス基板９に転写されてもよい。
【００４６】
現像部２４１ａ〜２４１ｄは、必ずしも２つのローラ（現像ローラ２４２およびスキージローラ２４３）を有するものである必要はなく、他の方式により湿式トナーの付与および不要な湿式トナーの回収を行うものでもよい。
【００４７】
また、カラーフィルタ製造装置１では、転写ローラ３１の（−Ｙ）側にてガラス基板９に湿式トナー中の溶媒と同じ液体（以下、「補助液」という。）を供給する補助液供給部（図２および図５中にて符号３５を付して破線にて示す。）が設けられてもよい。補助液供給部３５は、ガラス基板９が転写ローラ３１と感光体２１２との間に進入する際に、ガラス基板９の感光ドラム２１側の面に補助液を供給し、転写ローラ３１による転写位置の近傍において感光体２１２とガラス基板９との間の間隙が補助液により満たされることにより、空気放電が発生することがより確実に防止される。なお、当該間隙が補助液により満たされない場合に（すなわち、空気が介在する場合に）、放電が生じる条件はパッシェンの法則に則ることが知られている。補助液は感光ドラム２１の回転方向における転写部３の上流側において感光体２１２上に供給されてもよく、また、ガラス基板９および感光体２１２の双方に供給されてもよい。図７のカラーフィルタ製造装置１ａに補助液供給部３５が設けられてもよい。
【００４８】
上記実施の形態では、ガラス基板９上に４色のトナーが一括して転写されてＲ、Ｇ、Ｂのカラーフィルタが製造されるが、ガラス基板９上に４色のトナーが順次転写されてもよい。また、それぞれが帯電器２２、画像形成部２３および１つの現像部２４１ａ〜２４１ｄの組合せである複数の画像形成ユニットを１つの感光ドラム２１の周囲に配置し、感光ドラム２１が１回転する間に、複数種類の色のトナーが感光体２１２上に付与されてガラス基板９に転写されてもよい。このように、カラーフィルタ製造装置の構成は、様々なものとすることができる。
【００４９】
カラーフィルタ製造装置においてトナーが転写されてカラーフィルタとなるフィルタ部材はガラス基板９以外に、例えば、透明の絶縁フィルムであってもよい。カラーフィルタの製造に用いられる透明の絶縁フィルムの厚さは、一般的に２００μｍ以上とされるが、この場合にも、カラーフィルタ製造装置では、感光体２１２上のトナーを効率よくかつ適切に絶縁フィルム上に転写することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】カラーフィルタ製造装置の構成を示す図である。
【図２】転写部の構成を示す図である。
【図３】カラーフィルタを製造する処理の流れを示す図である。
【図４】転写ローラに付与される電圧を示す図である。
【図５】転写部の他の例を示す図である。
【図６】転写ローラに付与される電圧を示す図である。
【図７】カラーフィルタ製造装置の他の例を示す図である。
【符号の説明】
【００５１】
１，１ａ カラーフィルタ製造装置
３，３ａ 転写部
９ ガラス基板
２３ 画像形成部
５１ 中間転写体
９１ トナー
２１２ 感光体
２４１ａ〜２４１ｄ 現像部
Ｓ１３〜Ｓ１５ ステップ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真法にてカラーフィルタを製造する技術、および、カラーフィルタに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＴＶ装置やコンピュータの表示部に用いられる液晶表示装置等には、従来よりカラーフィルタが利用されている。カラーフィルタを製造する手法として、例えば、透明な基板上にフォトリソグラフィ技術を用いて感光性樹脂から形成されたパターンを染色する染色法や、顔料等の色素を分散した感光性樹脂を利用する顔料分散法、基板上に透明導電層（例えば、ITO（Indium-Tin-Oxide：酸化インジウムスズ））のパターンを形成して電着により着色パターンを形成する電着法、あるいは、凹版法、凸版法、シルクスクリーン法等によりインクを基板上に直接印刷する印刷法が知られている。
【０００３】
しかしながら、これらの手法は、煩雑なフォトリソグラフィプロセスを伴うことによりカラーフィルタの製造に長時間を要したり、カラーフィルタのセルの形状や配列に大きな制約が生じたり、あるいは、カラーフィルタの要求精度を満たすために高精度かつ高価なパターン原板や極めて特殊な技術が必要となる等のいずれかの問題を少なくとも有している。特に、近年、カラーフィルタの製造に用いられるガラス基板の大型化（いわゆる、第７世代や第８世代）に伴い、フォトリソグラフィ工程における液状の感光性樹脂の塗布に利用される一般的なスピンコート法では、感光性樹脂を均一に塗布することが困難となりつつある。
【０００４】
一方、ガラス基板に設けられた透明光導電層上に静電潜像を形成し、静電潜像にトナーを付与してカラーフィルタを製造する電子写真法も知られている。電子写真法では、感光性材料の塗布等の煩雑な工程を経ることがないため短時間で、また、廃材がほとんど生じないため低コストで所望のセル形状や配列のカラーフィルタを製造することが可能となる。また、特許文献１では、感光ドラムの周囲に配置された帯電器、画像形成部および現像部により感光ドラムの外周面にトナー像を形成し、感光ドラムとガラス基板との間にギャップを設けつつ感光ドラム上のトナーをガラス基板に転写する印刷装置が開示されている。このような印刷装置では、高価なパターン原板を必要とせず、カラーフィルタのパターンを示すデジタルの画像データからカラーフィルタを直接製造することができる。
【特許文献１】特表２００２−５２７７８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、感光ドラムを有する印刷装置では、一般的に、感光ドラムの感光体と印刷用紙との間に直流電圧を付与して感光体上のトナーが印刷用紙に転写される。しかしながら、カラーフィルタを製造する際に用いられるガラス基板や透明の絶縁フィルム等（以下、「フィルタ部材」という。）はある程度の厚さを有しているため、印刷用紙の場合と同様の値の直流電圧を感光体とフィルタ部材との間に付与したのでは、感光体上のトナーに転写に必要な電界を作用させることができず、トナーをフィルタ部材に適切に転写することができない（例えば、トナーの転写効率が低くなってしまう。）。また、トナーの転写の際に付与する直流電圧の値が高すぎると、転写位置の近傍で感光体とフィルタ部材との間に放電が発生し、トナー像が破壊されてしまう。
【０００６】
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、感光体上のトナーを効率よくかつ適切にフィルタ部材に転写することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の発明は、電子写真法にてカラーフィルタを製造するカラーフィルタ製造装置であって、感光体と、帯電後の前記感光体に光を照射して静電潜像を形成する画像形成部と、前記感光体上の静電潜像に湿式のカラーのトナーを付与する現像部と、前記感光体上の前記トナー、または、前記感光体上から転写された中間転写体上の前記トナーをフィルタ部材に転写する際に、前記感光体または前記中間転写体と前記フィルタ部材との間に直流電圧と振幅が前記直流電圧の値よりも小さい交流電圧とを重畳した電圧を付与する転写部とを備える。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のカラーフィルタ製造装置であって、前記交流電圧が正弦波電圧である。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のカラーフィルタ製造装置であって、トナーの転写時にフィルム部材上の同一箇所に作用する前記正弦波電圧のサイクル数が５サイクル以上１００サイクル以下である。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、請求項１に記載のカラーフィルタ製造装置であって、前記交流電圧が矩形波電圧である。
【００１１】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載のカラーフィルタ製造装置であって、トナーの転写時にフィルム部材上の同一箇所に作用する前記矩形波電圧のサイクル数が５サイクル以上１００サイクル以下であり、デューティ比が４０パーセント以下である。
【００１２】
請求項６に記載の発明は、電子写真法にてカラーフィルタを製造するカラーフィルタ製造方法であって、帯電後の感光体に光を照射して静電潜像を形成する工程と、前記感光体上の静電潜像に湿式のカラーのトナーを付与する工程と、フィルタ部材に前記感光体上の前記トナー、または、前記感光体上から転写された中間転写体上の前記トナーを転写する工程とを備え、前記トナーを転写する工程において、前記感光体または前記中間転写体と前記フィルタ部材との間に直流電圧と振幅が前記直流電圧の値よりも小さい交流電圧とを重畳した電圧を付与する。
【００１３】
請求項７に記載の発明は、請求項１ないし５のいずれかに記載のカラーフィルタ製造装置にて製造されたものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、感光体または中間転写体上のトナーを効率よくかつ適切にフィルタ部材に転写することができる。
【００１５】
また、請求項２の発明では、転写に利用される電圧を容易に生成することができ、請求項４の発明では、効率のよいトナーの転写を容易に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１は本発明の第１の実施の形態に係るカラーフィルタ製造装置１の構成を示す図であり、カラーフィルタ製造装置１は電子写真法を用いてカラーフィルタを製造する装置である。カラーフィルタ製造装置１は、図示省略のモータに減速機を介して接続された感光ドラム２１を備え、感光ドラム２１は図１中の回転軸Ｊ１を中心に回転可能に支持される。感光ドラム２１は、アルミニウム等の金属により形成されるとともに回転軸Ｊ１を中心とする円筒部材２１１を有し、円筒部材２１１は電気的に接地される。円筒部材２１１の外周面には、例えば、フタロシアニン顔料を有する単層型有機感光体（以下、単に「感光体２１２」という。）が一様に塗布される（または、蒸着される）。なお、感光体２１２はフタロシアニン顔料を有する単層型有機感光体以外であってもよい。
【００１７】
カラーフィルタ製造装置１は、感光ドラム２１に対向して設けられる帯電器２２をさらに備え、帯電器２２はイオンを発生して感光体２１２を帯電させる。また、感光ドラム２１の周囲には帯電器２２から時計回りに、画像形成用の光を出射して感光体２１２に静電潜像を形成する画像形成部２３、感光体２１２上に形成された静電潜像に湿式トナー（例えば、イソパラフィン系の溶媒に分散しているトナー）を付与して現像する現像ユニット２４、感光体２１２上のトナーをガラス基板９（例えば、厚さ０．７ｍｍのガラス基板）に転写する転写部３、感光体２１２の表面をクリーニングするクリーナ２５、並びに、光を出射して感光体２１２を除電する除電器２６が配置される。現像ユニット２４は、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）、Ｋ（黒）の色のトナーをそれぞれ保持する現像部２４１ａ，２４１ｂ，２４１ｃ，２４１ｄを有し、各現像部２４１ａ〜２４１ｄは感光体２１２の表面に対してそれぞれ独立して進退可能とされる。
【００１８】
図２は転写部３の構成を示す図である。転写部３は、芯金に半導電性のスポンジゴムが巻き付けられることにより形成される転写ローラ３１、および、転写ローラ３１の（＋Ｙ）側に設けられる除電ローラ３２を有する。転写ローラ３１の芯金には、正弦波の交流電圧（以下、「正弦波電圧」という。）を生成する交流電源３３、および、直流電圧を生成する直流電源３４が直列に接続され、直流電圧と正弦波電圧とを重畳した電圧が転写ローラ３１に付与される。除電ローラ３２は半導電性のゴムにより形成され、電気的に接地される。
【００１９】
図３は、カラーフィルタ製造装置１がカラーフィルタを製造する処理の流れを示す図である。ただし、図示を省略しているが実際にはステップＳ１２〜Ｓ１４は繰り返される。カラーフィルタ製造装置１では、まず、感光ドラム２１が回転軸Ｊ１を中心に時計回り（すなわち、図１中の矢印７１が示す回転方向）に回転を開始する（ステップＳ１１）。カラーフィルタ製造装置１では感光ドラム２１の回転により、感光体２１２が周囲に配置された各周辺構成（すなわち、帯電器２２、画像形成部２３、現像ユニット２４、転写部３、クリーナ２５および除電器２６）に対して連続的に移動し、これらの周辺構成による感光体２１２に対する処理が開始される。ただし、カラーフィルタ製造処理の初期段階（ステップＳ１１〜Ｓ１４）において転写部３およびクリーナ２５は、図示省略の進退機構によりそれぞれ感光ドラム２１の近傍から離れている。
【００２０】
帯電器２２では、対向する位置へと到達する感光体２１２の一部（以下、「対象部位」と呼ぶ。）に電荷が順次付与され、対象部位の表面を一様に帯電させる（ステップＳ１２）。帯電後の対象部位は画像形成部２３の光の照射位置へと連続的に移動する。画像形成部２３は、所定の波長の光を出射する複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）が配列されたもの（ＬＥＤアレイ）を光源として有する。画像形成部２３には、カラーフィルタのパターンを示す画像から生成された各色成分の画像データのうち、例えばＲの色に対応する画像データが入力され、この画像データに応じて画像形成用の光が感光体２１２に向けて出射される。感光体２１２の対象部位において光が照射された部位は、表面に帯電した電荷が感光体２１２内に移動して除去される。また、光が照射されない部位は帯電状態がそのまま維持されるため、感光体２１２の表面には電荷の分布による画像（すなわち、静電潜像）が形成される（ステップＳ１３）。画像形成部２３の光源は、必ずしもＬＥＤである必要はなく、例えば、半導体レーザや、ランプと液晶シャッタとを組み合わせたもの等であってもよい。
【００２１】
静電潜像が形成された部分（対象部位）は現像部２４１ａに対向する位置へと移動し、現像部２４１ａの上流側の現像ローラ２４２によりＲの色の湿式トナー（溶媒中に分散されるとともに帯電しているトナー）が静電潜像に付与される（ステップＳ１４）。このとき、現像ローラ２４２には所定の電圧が付与され、トナーは感光体２１２上の対象部位において電荷が除去された部位にのみ付着して静電潜像が現像される。これにより、感光体２１２の対象部位にトナー像が形成される。なお、感光体２１２上の帯電した部位にトナーが付着するようにされてもよい。
【００２２】
また、対象部位上の不要な湿式トナーは現像部２４１ａの下流側のスキージローラ２４３により掻き取られて現像部２４１ａ内へと戻される。トナー像が形成された対象部位は、現像ユニット２４の下流側に設けられた半導電性スポンジローラ２４４へと移動する。このとき、他の現像部２４１ｂ〜２４１ｄは感光体２１２の表面から離れており、現像部２４１ｂ〜２４１ｄがＲの色のトナー像に干渉することはない。半導電性スポンジローラ２４４の中心にはトナーと同じ極性の電圧が付与され、対象部位上の不要な溶媒を除去しつつ、対象部位のトナーが電気的な反発力により感光体２１２に押し付けられる。なお、対象部位上の不要な溶媒はコロナ放電器等を用いて、いわゆる、コロナスクイーズ法により除去されてもよい。
【００２３】
以上に説明したステップＳ１２〜Ｓ１４は感光体２１２の各部位に対して行われることから、実際には、ステップＳ１２〜Ｓ１４は感光体２１２に対してほぼ並行して行われる。やがて、感光体２１２上のＲの色のトナー像が最初に形成された部位が帯電器２２に対向する位置へと戻り、電荷が再度付与されて帯電し、画像形成部２３の位置へと移動する（ステップＳ１２）。一方、Ｒの色のトナー像の最も後ろの部位が現像部２４１ａを通過した段階で、カラーフィルタ製造装置１では、感光ドラム２１の外周面にカラーフィルタのＲの色成分の画像データの全体に対応するトナー像が形成される。なお、ガラス基板９上に印刷されるカラーフィルタのパターンのＸ方向の長さは感光ドラム２１の幅（Ｘ方向の幅）よりも短く、パターンのＹ方向の長さも感光ドラム２１の外周の長さよりも十分に短くされる。そして、Ｒの色のトナー像の先頭が画像形成部２３の位置へと再度到達する際には、画像形成部２３に入力される画像データはＲからＧの色成分のものに切り替えられており、Ｇの色成分の画像データに応じた静電潜像が形成される（ステップＳ１３）。
【００２４】
また、現像ユニット２４において現像部２４１ａがＲの色成分に対応する静電潜像の最後尾の部位へ湿式トナーを付与した後、Ｇの色成分に対応する静電潜像の先頭の部位が対向する位置へと到達するまでに（すなわち、感光ドラム２１の外周面上において静電潜像（または、トナー像）が形成されない予備の部位が現像ユニット２４の位置を通過する間に）、現像部２４１ａが感光体２１２の表面から離れるとともに現像部２４１ａの下流側の現像部２４１ｂが感光ドラム２１に当接する。これにより、現像ユニット２４へと到達する対象部位には、現像部２４１ｂからＧの色のトナーが付与されて静電潜像が現像され（ステップＳ１４）、感光体２１２上にＲの色のトナー像に重ねてＧの色のトナー像が形成される。
【００２５】
トナー像の先頭がさらに１周すると、画像形成部２３によりＢの色成分の画像データに応じて帯電後の対象部位に静電潜像が形成され（ステップＳ１２，Ｓ１３）、現像部２４１ｂの下流側の現像部２４１ｃからＲ、Ｇの色のトナーに重ねてＢの色のトナーが付与され、静電潜像が現像される（ステップＳ１４）。さらに１周後、感光体２１２にＫの色成分の静電潜像が順次形成され、現像部２４１ｃの下流側の現像部２４１ｄによりＫの色のトナー像がＲ、Ｇ、Ｂの色のトナー像に重ねて感光ドラム２１上に形成される（ステップＳ１２〜Ｓ１４）。このように、カラーフィルタ製造装置１では、ステップＳ１２〜Ｓ１４の処理が各現像部２４１ａ〜２４１ｄを利用して繰り返され、感光ドラム２１の外周上に、カラーフィルタのパターンに対応するＲ、Ｇ、Ｂ、Ｋの色のトナー像が形成される。なお、Ｋの色のトナー像は、ブラックマトリクスに対応する。
【００２６】
Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｋの色のトナー像の全体が形成されると、転写部３が感光ドラム２１へと近接する。そして、感光体２１２上のＲ、Ｇ、Ｂ、Ｋの色のトナー像の先頭の部位が転写部３に対向する位置へと到達するのに合わせて、ガラス基板９が（＋Ｙ）方向に水平に一定速度にて移動し、図２に示すように転写ローラ３１と感光ドラム２１との間に進入する。そして、交流電源３３および直流電源３４から転写ローラ３１に付与される電圧により感光体２１２上のトナー９１がガラス基板９の表面（感光体２１２側の面）へと転写される（ステップＳ１５）。
【００２７】
図４は、交流電源３３および直流電源３４により転写ローラ３１に付与される電圧を示す図であり、縦軸が電圧を示し、横軸が時間を示している。図４中の符号６１を付す線が交流電源３３が発生する電圧を示し、符号６２を付す線が直流電源３４が発生する電圧を示している。
【００２８】
転写部３では、直流電源３４による値Ｖ１の直流電圧と、振幅Ｖ２が直流電圧の値Ｖ１よりも小さい交流電源３３による正弦波電圧とが重畳され、図４中の符号６３を付す線にて示す電圧が転写ローラ３１に付与される。また、前述のように感光体２１２は円筒部材２１１を介して電気的に接地されており、これにより、重畳された電圧（すなわち、直流電圧によりバイアスされた正弦波電圧）が感光体２１２とガラス基板９との間に付与されることとなる。そして、感光体２１２とガラス基板９との間には、大きさが周期的に変動する一定の向きの電界が作用することにより、トナー９１が感光体２１２上からガラス基板９上に効率よく受け渡されることとなる。本実施の形態では、交流電源３３により周波数５００Ｈｚ、振幅２キロボルト（ｋＶ）（ＶＰ−Ｐ（ピークトゥピーク電圧）では、４ｋＶ）の正弦波電圧が付与されるとともに、直流電源３４により６ｋＶの直流電圧が付与されることにより、８０％以上のトナーの転写効率を得ることができる。
【００２９】
ガラス基板９は転写ローラ３１の（＋Ｙ）側に水平に移動し、除電ローラ３２により裏面（感光体２１２とは反対側の面）に帯電した不要な電荷が除去される。また、ガラス基板９上のトナーは、図１に示す加熱器４１により加熱されて溶融され、トナーがガラス基板９上に定着する。
【００３０】
転写後の感光体２１２上の部位は、感光ドラム２１の表面へと当接したクリーナ２５の位置へと続けて移動し、クリーナ２５により感光体２１２上に残留したトナー（すなわち、ガラス基板９に転写されなかったトナー）等の不要物が除去されて感光体２１２の表面がクリーニングされ、感光体２１２が機械的に初期状態に戻される。そして、ランプとフィルタとの組合せ、あるいは、ＬＥＤ等を有する除電器２６により光が照射されて感光体２１２が除電され、電気的に初期状態に戻される。
【００３１】
カラーフィルタ製造装置１では、感光体２１２上のＲ、Ｇ、Ｂ、Ｋの色のトナー像の全体がガラス基板９に一括して転写される。そして、ガラス基板９が転写部３から離れると感光ドラム２１の回転が停止し（ステップＳ１６）、カラーフィルタ製造装置１によるカラーフィルタ１枚分の製造処理が終了する。
【００３２】
ここで、転写ローラ３１に直流電圧のみを付与した場合の比較例について述べる。カラーフィルタ製造装置１において、転写ローラ３１に９ｋＶの直流電圧のみを付与した場合にはガラス基板９上のトナーのパターンに乱れが生じ（いわゆる、転写崩れが生じ）、７ｋＶの直流電圧のみを付与した場合にはガラス基板９上のトナーのパターンに目立った乱れは生じなかったが、転写効率が５０％以下となった。これに対して、上述のように、６ｋＶの直流電圧と振幅２ｋＶの正弦波電圧とを重畳させた電圧を転写ローラ３１に付与した場合には、比較的低い電圧にてガラス基板９上にトナーが適切にかつ（８０％以上の転写効率にて）効率よく転写される。
【００３３】
本実施の形態におけるカラーフィルタ製造装置１では、ガラス基板９と感光体２１２との間で転写が行われる領域（すなわち、付与される電圧が実質的に作用する領域）のＹ方向の幅は約２ｍｍとなる。なお、この幅（転写幅）は実験により得られるものであり、感光ドラム２１の外径等に依存すると考えられ、２ｍｍに限定されない。このカラーフィルタ製造装置１において、ガラス基板９の転写部３に対する相対速度を毎秒２０ｍｍとし（この場合、ガラス基板９のある箇所が転写が行われる領域に含まれる時間は０．１秒となる。）、交流電源３３からの正弦波電圧の周波数を５０Ｈｚから１ｋＨｚまで変更した場合に、正弦波電圧の振幅や直流電源３４からの直流電圧の値、感光体２１２の帯電電位や露光後の表面電位、あるいは、トナーの帯電量等を調整することによりトナーが適切にかつ効率よく転写される。したがって、トナーの転写時にガラス基板９の同一箇所に作用する正弦波電圧のサイクル数に着目すると、５サイクル以上１００サイクル以下となる場合が好ましいといえる。
【００３４】
また、カラーフィルタ製造装置１では、ガラス基板９の転写部３に対する相対速度が毎秒２００ｍｍであり、正弦波電圧の周波数が１ｋＨｚである場合に（この場合、サイクル数が１０サイクルとなる。）、より好ましい転写結果が取得される。ガラス基板９の転写部３に対する相対速度については毎秒３００ｍｍ以下の範囲内が実用的であると考えられる。なお、正弦波電圧の周波数を１ｋＨｚより大きくすることも可能であるが、転写ローラ３１と他の構成との間での電気的なリークやノイズ等の対策が必要となる。
【００３５】
以上のように、図１のカラーフィルタ製造装置１では、感光体２１２上に形成された静電潜像に現像部２４１ａ〜２４１ｄにより湿式のカラーのトナーが付与されて感光体２１２上にトナー像が形成され、感光体２１２とガラス基板９との間に、転写部３により正弦波の波形に倣って振動する一定方向の電圧が付与される。これにより、カラーフィルタ製造装置１では、空気放電が発生しない程度の低い電圧にて感光体２１２上のトナーを効率よくかつ適切にガラス基板９に転写して、高精度なカラーフィルタを製造することができる。また、正弦波電圧を発生する交流電源３３を利用することにより、転写に利用される電圧を容易に生成することができる。
【００３６】
次に、転写部の他の例について説明する。図５は他の例に係る転写部３ａの構成を示す図である。図５の転写部３ａは図２の転写部３と比較して、交流電源３３ａが矩形波の電圧（以下、「矩形波電圧」という。）を生成する点で相違する。他の構成は転写部３と同様であり、同符号を付している。
【００３７】
図５の転写部３ａを有するカラーフィルタ製造装置１がカラーフィルタを製造する際には、図１のカラーフィルタ製造装置１と同様に、感光ドラム２１の回転を開始した後（図３：ステップＳ１１）、帯電後の感光体２１２に光を照射して静電潜像が形成され（ステップＳ１２，Ｓ１３）、感光体２１２上の静電潜像に湿式のカラーのトナーが付与される（ステップＳ１４）。そして、残りの３色分についてもステップＳ１２〜Ｓ１４が繰り返された後、転写部３ａによりガラス基板９に感光体２１２上のトナーが転写される（ステップＳ１５）。感光体２１２上のトナー像の全体がガラス基板９上に転写されると、感光ドラム２１の回転が停止され、カラーフィルタ製造処理が終了する（ステップＳ１６）。
【００３８】
図６は、感光体２１２上のトナーをガラス基板９に転写する際に、交流電源３３ａおよび直流電源３４により転写ローラ３１に付与される電圧を示す図であり、縦軸が電圧を示し、横軸が時間を示している。図６中の符号６４を付す線が交流電源３３ａが発生する電圧を示し、符号６５を付す線が直流電源３４が発生する電圧を示している。なお、直流電源３４による直流電圧の値をＶ３として示している。
【００３９】
ここで、交流電源３３ａにより付与される矩形波電圧の値は、図６に示すように０またはＶ４とされるため、一般的には交流電圧とはいえないが、交流電源３３ａからの矩形波電圧を振幅がＶ４／２で値０を中心として振動する交流電圧と捉え、その代わりに直流電源３４からの直流電圧の値を（Ｖ３＋Ｖ４／２）とみなすことができるため、本実施の形態では、一定の振幅にて振動する電圧を交流電圧と同等であると捉えるものとする。したがって、転写部３では、値（Ｖ３＋Ｖ４／２）の直流電圧と、振幅Ｖ４／２が直流電圧の値（Ｖ３＋Ｖ４／２）よりも小さい矩形波電圧とが重畳されて、図６中に符号６６を付す線にて示す電圧が転写ローラ３１に付与されているとみなすことができる。図６中の線６６にて示す電圧では、図４中の線６３にて示す電圧に比べて、電圧の大きさがより急激に変動するため、この電圧が感光体２１２とガラス基板９との間に付与されることにより、感光体２１２上のトナーがガラス基板９にさらに効率よく受け渡される。
【００４０】
転写部３ａを利用した本処理例では、交流電源３３ａにより周波数５００Ｈｚ、振幅１．５ｋＶ（Ｖ０−Ｐでは、３ｋＶ）、デューティ比３０％の矩形波電圧が付与され、直流電源３４により６ｋＶの電圧が付与されることにより、およそ９０％のトナーの転写効率を得ることができる。また、矩形波電圧の周波数、デューティ比または振幅を変化させた場合であっても、他のパラメータを調整することにより、トナーの適切な転写が可能であることが確認されている。しかしながら、矩形波電圧のデューティ比を５０％以上とした場合には、良好なトナーの転写結果を得るための他のパラメータの調整範囲が狭くなるため、デューティ比３０％における余裕度を考慮すれば、デューティ比は４０％以下であることが好ましいといえる。また、矩形波電圧でも正弦波電圧の場合と同様に、トナーの転写時にガラス基板９の同一箇所に作用するサイクル数が５サイクル以上１００サイクル以下であることが好ましいと考えられる。
【００４１】
以上のように、図５の転写部３ａを有するカラーフィルタ製造装置１では、矩形波電圧を生成する交流電源３３ａ（いわゆる、パルス電源）を用いることにより、感光体２１２とガラス基板９との間に矩形波の波形に倣って振動する一定方向の電圧が付与される。これにより、感光体２１２とガラス基板９との間に強さが周期的にかつ急激に変動する一定の向きの電界を作用させて効率のよいトナーの転写を容易かつ適切に実現することができ、カラーフィルタを精度よく製造することができる。
【００４２】
次に、カラーフィルタ製造装置の他の例について説明する。図７は他の例に係るカラーフィルタ製造装置１ａの構成を示す図である。カラーフィルタ製造装置１ａでは感光体２１２上のトナーが転写される中間転写体５１が設けられ、中間転写体５１を介してガラス基板９上にトナーが転写される。具体的には、中間転写体５１は環状のベルトとされ、感光ドラム２１に４色のトナー像が形成された後、感光ドラム２１と中間転写体５１とが当接する。そして、感光体２１２上のトナーは循環移動する中間転写体５１に転写されてガラス基板９へと送られ、転写部３により中間転写体５１とガラス基板９との間に、直流電圧と振幅が直流電圧の値よりも小さい交流電圧とを重畳した電圧が付与されて、中間転写体５１上のトナーが効率よくかつ適切にガラス基板９に転写される。
【００４３】
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。
【００４４】
上記実施の形態では、交流電源３３，３３ａにより正弦波電圧または矩形波電圧が付与される場合について説明を行ったが、直流電源３４からの直流電圧に重畳される交流電圧は、直流電圧の値よりも小さい振幅を有するものであるならば、例えば、のこぎり波や三角波等であってもよい。
【００４５】
また、カラーフィルタ製造装置では必ずしも外周に感光体２１２が付与された感光ドラム２１が設けられる必要はなく、例えば、表面に感光体が形成された環状ベルトの周囲に帯電器、画像形成部、現像部および転写部が配置され、感光体上にトナー像が形成されてガラス基板９に転写されてもよい。
【００４６】
現像部２４１ａ〜２４１ｄは、必ずしも２つのローラ（現像ローラ２４２およびスキージローラ２４３）を有するものである必要はなく、他の方式により湿式トナーの付与および不要な湿式トナーの回収を行うものでもよい。
【００４７】
また、カラーフィルタ製造装置１では、転写ローラ３１の（−Ｙ）側にてガラス基板９に湿式トナー中の溶媒と同じ液体（以下、「補助液」という。）を供給する補助液供給部（図２および図５中にて符号３５を付して破線にて示す。）が設けられてもよい。補助液供給部３５は、ガラス基板９が転写ローラ３１と感光体２１２との間に進入する際に、ガラス基板９の感光ドラム２１側の面に補助液を供給し、転写ローラ３１による転写位置の近傍において感光体２１２とガラス基板９との間の間隙が補助液により満たされることにより、空気放電が発生することがより確実に防止される。なお、当該間隙が補助液により満たされない場合に（すなわち、空気が介在する場合に）、放電が生じる条件はパッシェンの法則に則ることが知られている。補助液は感光ドラム２１の回転方向における転写部３の上流側において感光体２１２上に供給されてもよく、また、ガラス基板９および感光体２１２の双方に供給されてもよい。図７のカラーフィルタ製造装置１ａに補助液供給部３５が設けられてもよい。
【００４８】
上記実施の形態では、ガラス基板９上に４色のトナーが一括して転写されてＲ、Ｇ、Ｂのカラーフィルタが製造されるが、ガラス基板９上に４色のトナーが順次転写されてもよい。また、それぞれが帯電器２２、画像形成部２３および１つの現像部２４１ａ〜２４１ｄの組合せである複数の画像形成ユニットを１つの感光ドラム２１の周囲に配置し、感光ドラム２１が１回転する間に、複数種類の色のトナーが感光体２１２上に付与されてガラス基板９に転写されてもよい。このように、カラーフィルタ製造装置の構成は、様々なものとすることができる。
【００４９】
カラーフィルタ製造装置においてトナーが転写されてカラーフィルタとなるフィルタ部材はガラス基板９以外に、例えば、透明の絶縁フィルムであってもよい。カラーフィルタの製造に用いられる透明の絶縁フィルムの厚さは、一般的に２００μｍ以上とされるが、この場合にも、カラーフィルタ製造装置では、感光体２１２上のトナーを効率よくかつ適切に絶縁フィルム上に転写することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】カラーフィルタ製造装置の構成を示す図である。
【図２】転写部の構成を示す図である。
【図３】カラーフィルタを製造する処理の流れを示す図である。
【図４】転写ローラに付与される電圧を示す図である。
【図５】転写部の他の例を示す図である。
【図６】転写ローラに付与される電圧を示す図である。
【図７】カラーフィルタ製造装置の他の例を示す図である。
【符号の説明】
【００５１】
１，１ａ カラーフィルタ製造装置
３，３ａ 転写部
９ ガラス基板
２３ 画像形成部
５１ 中間転写体
９１ トナー
２１２ 感光体
２４１ａ〜２４１ｄ 現像部
Ｓ１３〜Ｓ１５ ステップ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子写真法にてカラーフィルタを製造するカラーフィルタ製造装置であって、
感光体と、
帯電後の前記感光体に光を照射して静電潜像を形成する画像形成部と、
前記感光体上の静電潜像に湿式のカラーのトナーを付与する現像部と、
前記感光体上の前記トナー、または、前記感光体上から転写された中間転写体上の前記トナーをフィルタ部材に転写する際に、前記感光体または前記中間転写体と前記フィルタ部材との間に直流電圧と振幅が前記直流電圧の値よりも小さい交流電圧とを重畳した電圧を付与する転写部と、
を備えることを特徴とするカラーフィルタ製造装置。
【請求項２】
請求項１に記載のカラーフィルタ製造装置であって、
前記交流電圧が正弦波電圧であることを特徴とするカラーフィルタ製造装置。
【請求項３】
請求項２に記載のカラーフィルタ製造装置であって、
トナーの転写時にフィルム部材上の同一箇所に作用する前記正弦波電圧のサイクル数が５サイクル以上１００サイクル以下であることを特徴とするカラーフィルタ製造装置。
【請求項４】
請求項１に記載のカラーフィルタ製造装置であって、
前記交流電圧が矩形波電圧であることを特徴とするカラーフィルタ製造装置。
【請求項５】
請求項４に記載のカラーフィルタ製造装置であって、
トナーの転写時にフィルム部材上の同一箇所に作用する前記矩形波電圧のサイクル数が５サイクル以上１００サイクル以下であり、デューティ比が４０パーセント以下であることを特徴とするカラーフィルタ製造装置。
【請求項６】
電子写真法にてカラーフィルタを製造するカラーフィルタ製造方法であって、
帯電後の感光体に光を照射して静電潜像を形成する工程と、
前記感光体上の静電潜像に湿式のカラーのトナーを付与する工程と、
フィルタ部材に前記感光体上の前記トナー、または、前記感光体上から転写された中間転写体上の前記トナーを転写する工程と、
を備え、
前記トナーを転写する工程において、前記感光体または前記中間転写体と前記フィルタ部材との間に直流電圧と振幅が前記直流電圧の値よりも小さい交流電圧とを重畳した電圧を付与することを特徴とするカラーフィルタ製造方法。
【請求項７】
請求項１ないし５のいずれかに記載のカラーフィルタ製造装置にて製造されたことを特徴とするカラーフィルタ。
【請求項１】
電子写真法にてカラーフィルタを製造するカラーフィルタ製造装置であって、
感光体と、
帯電後の前記感光体に光を照射して静電潜像を形成する画像形成部と、
前記感光体上の静電潜像に湿式のカラーのトナーを付与する現像部と、
前記感光体上の前記トナー、または、前記感光体上から転写された中間転写体上の前記トナーをフィルタ部材に転写する際に、前記感光体または前記中間転写体と前記フィルタ部材との間に直流電圧と振幅が前記直流電圧の値よりも小さい交流電圧とを重畳した電圧を付与する転写部と、
を備えることを特徴とするカラーフィルタ製造装置。
【請求項２】
請求項１に記載のカラーフィルタ製造装置であって、
前記交流電圧が正弦波電圧であることを特徴とするカラーフィルタ製造装置。
【請求項３】
請求項２に記載のカラーフィルタ製造装置であって、
トナーの転写時にフィルム部材上の同一箇所に作用する前記正弦波電圧のサイクル数が５サイクル以上１００サイクル以下であることを特徴とするカラーフィルタ製造装置。
【請求項４】
請求項１に記載のカラーフィルタ製造装置であって、
前記交流電圧が矩形波電圧であることを特徴とするカラーフィルタ製造装置。
【請求項５】
請求項４に記載のカラーフィルタ製造装置であって、
トナーの転写時にフィルム部材上の同一箇所に作用する前記矩形波電圧のサイクル数が５サイクル以上１００サイクル以下であり、デューティ比が４０パーセント以下であることを特徴とするカラーフィルタ製造装置。
【請求項６】
電子写真法にてカラーフィルタを製造するカラーフィルタ製造方法であって、
帯電後の感光体に光を照射して静電潜像を形成する工程と、
前記感光体上の静電潜像に湿式のカラーのトナーを付与する工程と、
フィルタ部材に前記感光体上の前記トナー、または、前記感光体上から転写された中間転写体上の前記トナーを転写する工程と、
を備え、
前記トナーを転写する工程において、前記感光体または前記中間転写体と前記フィルタ部材との間に直流電圧と振幅が前記直流電圧の値よりも小さい交流電圧とを重畳した電圧を付与することを特徴とするカラーフィルタ製造方法。
【請求項７】
請求項１ないし５のいずれかに記載のカラーフィルタ製造装置にて製造されたことを特徴とするカラーフィルタ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００６−１２６６８９（Ｐ２００６−１２６６８９Ａ）
【公開日】平成１８年５月１８日（２００６．５．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３１７５４０（Ｐ２００４−３１７５４０）
【出願日】平成１６年１１月１日（２００４．１１．１）
【出願人】（０００２０７５５１）大日本スクリーン製造株式会社 (2,640)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年５月１８日（２００６．５．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１１月１日（２００４．１１．１）
【出願人】（０００２０７５５１）大日本スクリーン製造株式会社 (2,640)
【Ｆターム（参考）】
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