JP2006126688A - カラーフィルタ製造方法、カラーフィルタおよびカラーフィルタ製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ブラックマトリクスを有する高精度なカラーフィルタを容易に製造する。
【解決手段】カラーフィルタ製造装置１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２３、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２４１ａ〜２４１ｃ、並びに、感光体２１２上のトナーをガラス基板９に転写する転写部３１が設けられる。ガラス基板９には予めブラックマトリクスが形成されており、位置検出部３２によりブラックマトリクスの位置が検出され、位置検出部３２の出力に基づいて感光体２１２上のトナー像に対してガラス基板９の位置が合わせられ、ガラス基板９に感光体２１２上のトナーが転写される。これにより、予め形成されたブラックマトリクスを利用して高精度なカラーフィルタを容易に製造することができる。
【選択図】図１

Description

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。

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。

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。

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かつ容易に短時間で製造することができる。

なお、特許文献２では、ブラックマトリクスが予め形成されたガラス基板上に有機光導電膜を形成し、帯電後の有機光導電膜に光を照射して静電潜像を形成し、有機光導電膜上の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技術が開示されている。
特表２００２−５２７７８３号公報 特開昭６３−２３４２０３号公報

ところで、近年、カラーフィルタのパターンに要求される精度が厳しくなってきている。特許文献１の手法を用いてカラーフィルタを製造する場合であっても、各種条件によってはガラス基板に転写されたトナーが広がってしまい、カラーフィルタの要求精度を満たすことができない場合がある。また、ブラックマトリクスのパターンのさらなる細線化が要求される場合に、電子写真法における現状の手法を用いてガラス基板上にブラックマトリクスを形成することが困難となることが想定される。

本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、ブラックマトリクスを有する高精度なカラーフィルタを容易に製造することを目的としている。

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、ブラックマトリクスが形成されたフィルタ部材に前記感光体上の前記トナーを転写する工程とを備える。

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方法であって、前記フィルタ部材が、前記ブラックマトリクスを覆う透明の絶縁膜を有する。

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方法であって、前記トナーを転写する工程の前に、前記絶縁膜を前記トナーの帯電極性とは逆の極性に帯電させる工程をさらに備える。

請求項４に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載のカラーフィルタ製造方法であって、前記感光体上に少なくとも２種類の色のトナーにより画像が形成され、前記トナーを転写する工程において、前記感光体上の前記少なくとも２種類の色のトナーが前記フィルタ部材に一括して転写される。

請求項５に記載の発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載のカラーフィルタ製造方法であって、前記トナーの中心粒径が０．１マイクロメートル以上１マイクロメートル以下である。

請求項６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方法であって、前記トナーの形状が略球形であり、前記トナーを付与する工程において前記感光体上に付与されるトナーの粒径が、中心粒径の０．６倍以上１．４倍以下の範囲に含まれる。

請求項７に記載の発明は、請求項１ないし６のいずれかに記載のカラーフィルタ製造方法にて製造されたものである。

請求項８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、フィルタ部材に形成されたブラックマトリクスの位置を検出する位置検出部と、前記位置検出部からの出力に基づいて前記感光体上のトナー像と前記フィルタ部材との位置が相対的に合わせられた上で、前記フィルタ部材に前記感光体上の前記トナーを直接的または間接的に転写する転写部とを備える。

請求項９に記載の発明は、請求項８に記載のカラーフィルタ製造装置であって、フィルタ部材に形成されるとともにブラックマトリクスを覆う透明の絶縁膜を前記トナーの帯電極性とは逆の極性に帯電させるフィルタ部材帯電部をさらに備える。

本発明によれば、予めフィルタ部材に形成されたブラックマトリクスを利用して高精度なカラーフィルタを容易に製造することができる。

また、請求項２の発明では、トナーをフィルタ部材に安定して転写することができ、請求項３および９の発明では、トナーをフィルタ部材により安定して転写することができる。

また、請求項４ないし６の発明では、カラーフィルタをより精度よく製造することができる。

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（例えば、サーボモータ）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分散型の有機感光体（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が、好ましくは、無機感光体あるいは単層型有機感光体とされる。

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（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３１、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）の色のトナーをそれぞれ保持する現像部２４１ａ，２４１ｂ，２４１ｃを有し、各現像部２４１ａ〜２４１ｃ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。カラーフィルタ製造装置１では、現像部２４１ａ〜２４１ｃは感光ドラム２１の下部に対向して設けられ、これにより、現像部２４１ａ〜２４１ｃから湿式トナーが漏出することが簡単な構造で防止され、画像形成部２３や帯電器２２等の他の構成において湿式トナーの漏出に起因する不具合が生じることが容易に防がれる。また、各現像部２４１ａ〜２４１ｃには現像液である湿式トナーを供給するトナー供給部（図１において図示省略）が接続される。なお、本実施の形態において利用される湿式トナーは、粒径０．７マイクロメートル（μｍ）の球形トナーをイソパラフィン系溶剤（アイソパーＨ（商品名）：エクソンモービル社製）に重量比３％の濃度にて分散したものである。

図２は、各現像部２４１ａ〜２４１ｃに接続されたトナー供給部４の構成を示す図であり、図２では１つの現像部を符号２４１を付して示している。図２に示すように、トナー供給部４は、湿式トナーを貯溜する貯溜タンク４１、貯溜タンク４１内の湿式トナーを攪拌する攪拌部４２、貯溜タンク４１内に濃縮された湿式トナーを供給する濃縮トナータンク４３、現像部２４１に貯溜タンク４１内の湿式トナーを送り出す供給ポンプ４４、および、現像部２４１から湿式トナーを回収する回収ポンプ４５を有する。貯溜タンク４１内には濃度センサ４１１が設けられ、濃度センサ４１１の出力に基づいて貯溜タンク４１内の湿式トナーが一定の濃度に維持され、供給ポンプ４４および回収ポンプ４５により現像部２４１と貯溜タンク４１との間で循環される。なお、貯溜タンク４１の排出口には湿式トナーから不要物を除去するフィルタ４１２が設けられる。

図１の転写部３１は、芯金に半導体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ローラとされ、転写部３１により（−Ｙ）側から（＋Ｙ）方向に向かって水平に移動するガラス基板９の表面（感光ドラム２１側の面）に感光体２１２上のトナーが転写される。転写部３１の（−Ｙ）側には、ガラス基板９の表面を撮像する位置検出部３２、および、ガラス基板９の表面に向けてイオンを付与する基板帯電部３３が設けられる。また、ガラス基板９の表面には、外部の装置によりブラックマトリクス、および、ブラックマトリクスを覆う透明の絶縁膜が予め形成されている。絶縁膜は、例えばアクリル樹脂を約０．５μｍの厚さにて塗布し、乾燥することにより形成される。

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３１、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３１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。

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、例えば６００Ｖに一様に帯電させる（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、例えば、光出力１ｍＷ、波長６５０ｎｍの半導体レーザを光源として有し、感光体２１２上において２５００ｄｐｉに相当するドットを形成するものである。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、表面電位が１５０Ｖとなる。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（すなわち、表面電位が６００Ｖのままとされる）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、必ずしも半導体レーザである必要はなく、例えば、複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）が配列されたもの（ＬＥＤアレイ）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。

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（例えば、４００Ｖ）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。

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，２４１ｃは感光体２１２の表面から離れており、現像部２４１ｂ，２４１ｃ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５００Ｖ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。

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、感光体２１２上に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）。

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。

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順次形成され（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）。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〜２４１ｃ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の色のトナー像が形成される。もちろん、感光体２１２上に形成されるトナー像の色の順序は、Ｒ、Ｇ、Ｂ以外であってもよい。

ここで、感光体２１２上に複数色のトナー像を重ねて形成する場合（いわゆる、Ｉｍａｇｅ Ｏｎ Ｉｍａｇｅの手法を用いる場合）、一の色のトナーが付着した感光ドラム２１に対して他の色成分の画像形成用の光が照射されることとなるが、カラーフィルタのパターンでは基本的にＲ、Ｇ、Ｂが重なることはないため、感光体２１２上に３色の適切なパターン（トナー像）が形成される。したがって、画像形成部２３では、トナーの透過率等を考慮することなく、所望の波長の光を出射する光源を用いることができ、本実施の形態では、高精細な画像形成を容易に実現するため、短い波長（４０５ｎｍ）の光を出射する半導体レーザを用いることもできる。

Ｒ、Ｇ、Ｂの色のトナー像の全体が形成されると、転写部３１が感光ドラム２１へと近接するとともに、ガラス基板９が（−Ｙ）側から水平に転写部３１に向かって移動する。このとき、位置検出部３２ではガラス基板９の表面の認識マークの画像を取得することにより（または、ブラックマトリクスを直接撮像することにより）、ガラス基板９上のブラックマトリクスの位置が検出される（ステップＳ１５）。

そして、感光体２１２上のトナー像の先頭の部位が転写部３１に近づくと、転写部３１に対向する位置へと到達する感光体２１２上のトナー像に対してガラス基板９上のブラックマトリクスの位置が合うように（すなわち、ガラス基板９上のブラックマトリクスの各セルと感光体２１２上の対応するＲ、ＧまたはＢの色のトナーのパターンとが重なるように）、位置検出部３２の出力および感光ドラム２１の回転角に基づいて、図示省略の移動機構がガラス基板９を（＋Ｙ）方向に水平に一定速度にて移動し、ガラス基板９が転写部３１と感光ドラム２１との間に進入する。基板帯電部３３により、移動するガラス基板９の表面に向けてイオンが付与され、ガラス基板９上の絶縁膜が感光体２１２上のトナーの帯電極性とは逆の極性に帯電し、絶縁膜の表面電位が２００Ｖにされる（ステップＳ１６）。

転写部３１には、例えば６キロボルト（ｋＶ）の電圧が付与されており、感光体２１２上のトナーがガラス基板９の表面（感光体２１２側の面）へと引き寄せられて転写される（ステップＳ１７）。このとき、一定の厚さのガラス基板９を挟んで転写に必要な電界を感光体２１２上のトナーに作用させるため、転写部３１には比較的高い電圧が付与されるが、ガラス基板９にはブラックマトリクスを覆うようにして絶縁膜が全面に形成されていることにより、ブラックマトリクスの抵抗が低い場合（例えば、ブラックマトリクスがスパッタリングにより金属にて形成される場合）であっても、放電の発生が抑制され、ガラス基板９に感光体２１２上のトナーを安定して転写することができる。ガラス基板９上のトナーはブラックマトリクスのパターンにより広がることなく各セル内に保持される。

ガラス基板９は転写部３１の（＋Ｙ）側へと連続的に移動し、ガラス基板９上の粒状のトナーは加熱器３４により１００℃程度に加熱されて溶融される。これにより、ガラス基板９上のトナー層の表面が滑らかとなり、トナーがブラックマトリクスのパターンにより広がることなく各セルに保持されてガラス基板９上に定着する。なお、表面に転写されたトナーのガラス基板９への定着処理は、別途設けられる乾燥炉等にて行われてもよい。

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。

カラーフィルタ製造装置１では、感光体２１２上のＲ、Ｇ、Ｂ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３１から離れると感光ドラム２１の回転が停止する（ステップＳ１８）。これにより、厚さ０．７ｍｍのガラス基板９上に厚さ１．２μｍの色材が形成されたカラーフィルタが完成する。

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〜２４１ｃ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、位置検出部３２からの出力に基づいて感光体２１２上のトナー像とブラックマトリクスが形成されたガラス基板９との位置が相対的に合わせられた上で、転写部３１により感光体２１２上のトナーがガラス基板９に直接転写される。これにより、カラーフィルタ製造装置１では予めガラス基板９に形成されたブラックマトリクスを利用してガラス基板９上におけるトナーの広がりが抑制され、高精度なカラーフィルタを容易に製造することができる。また、感光体２１２上にＲ、Ｇ、Ｂの色のトナーにより画像が重ねて形成され、感光体２１２上の３色のトナーがガラス基板９に一括して転写されるため、Ｒ、Ｇ、Ｂの色成分のトナー像を感光体２１２上にて精度よく位置合わせしてカラーフィルタをより精度よく製造することができる。なお、無機感光体であるアモルファスシリコン（a-Si）を感光体２１２として用いた場合でも、高精度なカラーフィルタが製造可能である。

カラーフィルタ製造装置１において、ブラックマトリクスのみが形成されたガラス基板９を用いた場合にも（すなわち、絶縁膜が形成されていないガラス基板９が用いられ、この場合、基板帯電部３３による処理は行われない。）、高精度なカラーフィルタが製造可能であり、この場合、転写部３１では９ｋＶの電圧が付与される。一方で、上述のように、ガラス基板９上に絶縁膜を設けてこの絶縁膜を帯電させる場合には、転写部３１に６ｋＶの電圧を付与するのみで足りるため、絶縁膜をトナーの帯電極性とは逆の極性に帯電させることにより転写部３１に付与する電圧を低減して、効率のよいトナーの転写をより安定して行うことが可能であるといえる。また、ガラス基板９上に絶縁膜を設けつつ、絶縁膜を帯電させない場合でも、高精度なカラーフィルタが製造可能である。

ここで、カラーフィルタ製造装置１にて利用されるトナーについて説明する。様々な粒径のトナーを用いた実験により、現像後のパターンの端部における広がりやギザの程度とトナーの粒径との間に相関関係があることが判っており、カラーフィルタにおけるパターンの要求精度からトナーの粒径（すなわち、トナーの粒径の分布における最頻値である中心粒径）は１μｍ以下とされることが好ましい。また、カラーフィルタでは透過濃度の均一性も要求されるが、トナーの透明度はトナーを構成する樹脂と顔料との比率に関係し、カラーフィルタの透過濃度はこのトナーが積層される厚さに関係する。したがって、想定される厚さ（例えば、１〜１．５μｍ）のトナー層を均一に形成するためには、トナーがある程度の帯電量を有し、外部からの電界により現像量や転写量がコントロール可能である（すなわち、現像濃度や転写効率がコントロール可能である）必要があり、このような観点からトナーの粒径（中心粒径）は０．１μｍ以上とされることが好ましい。このように、トナーの中心粒径を０．１μｍ以上１μｍ以下とすることにより、透明性や色彩の良いカラーフィルタをより精度よく製造することができる。

また、トナーの現像量や転写量をより精度よくコントロールするには、感光体上に付与される（ほぼ全ての）トナーの形状が略球形（いわゆる、ジャガイモ状のものを含む。）であって、粒径が中心粒径の０．６倍以上１．４倍以下の範囲に含まれることが好ましく、これにより、より高精度なカラーフィルタの製造が実現される。なお、このような条件を満足するトナーは、重合法と呼ばれる手法を用いて製造可能である。

上記カラーフィルタ製造装置１では、感光体２１２上のトナーがガラス基板９に直接的に転写されるが、カラーフィルタ製造装置では感光体２１２上のトナーが間接的にガラス基板９に転写されてもよい。図４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。

図４の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３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。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、ブラックマトリクスが形成されたガラス基板９へと送られる。このとき、転写部３１に対向する位置において感光体２１２から転写された中間転写体５１上のトナー像に対して、ガラス基板９上のブラックマトリクスの位置が合うように、位置検出部３２からの出力に基づいてガラス基板９が（＋Ｙ）方向に水平に移動し、転写部３１によりガラス基板９に中間転写体５１上のトナーが転写される。すなわち、位置検出部３２からの出力に基づいて、感光体２１２上のトナー像とガラス基板９との相対的な位置が中間転写体５１を介して実質的に合わせられた上で、感光体２１２上のトナーがガラス基板９に間接的に転写される。これにより、高精度なカラーフィルタを容易に製造することができる。なお、カラーフィルタ製造装置１ａにおいて、基板帯電部３３が設けられてもよい。

図５は本発明の第２の実施の形態に係るカラーフィルタ製造装置１ｂの構成を示す図である。図５のカラーフィルタ製造装置１ｂでは、感光ドラム２１の下部に対向して３個の画像形成ユニット２０ａ，２０ｂ，２０ｃが時計方向に順に設けられ、各画像形成ユニット２０ａ〜２０ｃは、帯電器２２ａ，２２ｂ，２２ｃ、画像形成部２３ａ，２３ｂ，２３ｃ、および、現像部２４１ａ，２４１ｂ，２４１ｃをそれぞれ時計方向に順に有する。３個の画像形成ユニット２０ａ〜２０ｃはそれぞれＲ、Ｇ、Ｂ用とされ、現像部２４１ａ〜２４１ｃにはそれぞれＲ、Ｇ、Ｂの色の湿式トナーが保持されている。

図５のカラーフィルタ製造装置１ｂにおけるカラーフィルタ製造処理を図３に準じて説明すると、まず、感光体２１２の回転が開始され（ステップＳ１１）、画像形成ユニット２０ａの帯電器２２ａにより感光体２１２が帯電されて、画像形成部２３ａによりＲの色成分の画像データに応じて静電潜像が形成される（ステップＳ１２，Ｓ１３）。続いて、現像部２４１ａにおいて、Ｒの色のトナーが感光体２１２上に付与されて感光体２１２上にＲの色のトナー像が形成される（ステップＳ１４）。

感光体２１２上のＲの色のトナーが付与された部位は画像形成ユニット２０ｂへと移動し、帯電器２２ｂにより帯電された後、画像形成部２３ｂによりＧの色成分の画像データに応じて静電潜像が形成され、現像部２４１ｂによりＲの色のトナーに重ねてＧの色のトナーが付与される（ステップＳ１２〜Ｓ１４）。続いて、Ｒ、Ｇの色のトナーが付与された感光体２１２の部位が、画像形成ユニット２０ｃの帯電器２２ｃにより帯電され、Ｂの色成分の画像データに応じて静電潜像が形成される（ステップＳ１２，Ｓ１３）。現像部２４１ｃはＲ、Ｇの色のトナーに重ねてＢの色のトナーを付与し、Ｒ、Ｇ、Ｂの色のトナー像が感光体２１２上に形成される（ステップＳ１４）。

位置検出部３２では、ガラス基板９に形成されたブラックマトリクスの位置が検出される（ステップＳ１５）。そして、感光体２１２上のＲ、Ｇ、Ｂの色のトナー像の先頭の部位が転写部３１へと近づくと、転写部３１に対向する位置においてガラス基板９のブラックマトリクスの位置が感光体２１２上のＲ、Ｇ、Ｂの色のトナー像に対して合わせられるようにして、位置検出部３２の出力および感光ドラム２１の回転角に基づいてガラス基板９が（＋Ｙ）方向に水平に移動する。このとき、基板帯電部３３はガラス基板９上のブラックマトリクスを覆う透明の絶縁膜を帯電させる（ステップＳ１６）。そして、感光体２１２上のＲ、Ｇ、Ｂの色のトナーが転写部３１にてガラス基板９に一括して転写される（ステップＳ１７）。ガラス基板９は加熱器３４へと送られてトナーの定着が行われ、転写後の感光体２１２の部位はクリーナ２５および除電器２６により機械的および電気的に初期状態に戻される。

上記ステップＳ１２〜Ｓ１４の処理は感光体２１２上のいずれかの部位に対して並行して連続的に行われ、ステップＳ１６，Ｓ１７の処理もガラス基板９上の全面に対して連続して行われる。そして、ガラス基板９上に色材が形成されたカラーフィルタが完成する。

以上のように、図５のカラーフィルタ製造装置１ｂでは、感光ドラム２１上に現像部２４１ａ〜２４１ｃによりそれぞれＲ、Ｇ、Ｂの色のトナー像が並行して形成され、感光体２１２上の３色のトナーがブラックマトリクスが形成されたガラス基板９に連続的に一括して転写される。これにより、カラーフィルタ製造装置１ｂでは、予めガラス基板９に形成されたブラックマトリクスを利用して長尺のガラス基板に対しても高精度なカラーフィルタを容易に、かつ、図１のカラーフィルタ製造装置１よりも短時間に製造することができる。なお、図５のカラーフィルタ製造装置１ｂ（および、後述するカラーフィルタ製造装置１ｃ）においても、図４のカラーフィルタ製造装置１ａと同様に、中間転写体が設けられ、中間転写体を介して感光体２１２上のトナーがガラス基板９に転写されてもよい。

図６は本発明の第３の実施の形態に係るカラーフィルタ製造装置１ｃの構成を示す図である。図６のカラーフィルタ製造装置１ｃでは、底辺が水平となる三角形の頂点に相当する位置に３個のローラ２７１（ただし、１つのローラに符号２７１ａを付している。）がそれぞれ設けられる。３個のローラ２７１には環状ベルト２７が外接して設けられ、環状ベルト２７の外側の面には感光体が塗布（または、蒸着）される。複数のローラ２７１の一部には図示省略のモータが接続され、滑りが生じることなく環状ベルト２７が循環移動する。なお、環状ベルト２７には図示省略の蛇行補正機構が取り付けられる。

環状ベルト２７の下側（すなわち、頂点にローラ２７１が配置される三角形の底辺の下側）には、図５のカラーフィルタ製造装置１ｂと同様の３個の画像形成ユニット２０ａ〜２０ｃが設けられるとともに、転写部３１が上側のローラ２７１ａに環状ベルト２７を挟んで対向して配置される。環状ベルト２７は、図６中の符号７２を付す矢印の方向に循環移動し、画像形成ユニット２０ａ〜２０ｃの上流側にはクリーナ２５および除電器２６が配置され、下流側には半導電性スポンジローラ２４４が設けられる。また、図１のカラーフィルタ製造装置１と同様に、位置検出部３２、基板帯電部３３および加熱器３４がガラス基板９の移動経路に沿って配置される。

図６のカラーフィルタ製造装置１ｃでは、図５のカラーフィルタ製造装置１ｂと同様に、環状ベルト２７の感光体上に画像形成ユニット２０ａ〜２０ｃによりそれぞれＲ、Ｇ、Ｂの色のトナー像が並行して連続的に形成され、感光体上の３色のトナーがブラックマトリクスが形成されたガラス基板９に一括して連続的に転写される。これにより、予めガラス基板９に形成されたブラックマトリクスを利用して高精度なカラーフィルタを容易に製造することができる。また、図６のカラーフィルタ製造装置１ｃでは、３個の現像部２４１ａ〜２４１ｃが水平に設けられるため、湿式トナーが漏出することが簡単な、かつ、共通の構造で防止される。なお、カラーフィルタ製造装置１ｃでは、ローラ２７１の配置や環状ベルト２７に対する各周辺構成の配置を変更して、様々な態様の装置構成を容易に実現できる。なお、環状ベルト２７の全体が感光体の材料にて形成されてもよい。

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。

現像部は、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。

また、カラーフィルタ製造装置１，１ａ〜１ｃでは、ガラス基板９は移動する感光体に対して位置が合わせられるが（または、中間転写体を介して実質的に位置が合わせられるが）、ガラス基板９および感光体（または、中間転写体）のいずれか一方が固定され、他方が位置検出部３２の出力に基づいて移動して、感光体上のトナー像に対して相対的にガラス基板９の位置が合わせられてよい。

カラーフィルタ製造装置１，１ａ〜１ｃでは、転写部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が設けられてもよい。補助液供給部は、ガラス基板９が転写部３１と感光体（または、中間転写体）との間に進入する際に、ガラス基板９の感光体に対向する面に補助液を供給し、転写部３１による転写位置の近傍において感光体とガラス基板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。補助液は感光体の各部位の移動経路における転写部３１の上流側において感光体上に供給されてもよく、また、ガラス基板９および感光体の双方に供給されてもよい。

上記実施の形態では、ガラス基板９上に３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３色のトナーが順次転写されてもよい。また、それぞれが感光ドラム、帯電器、画像形成部および現像部の組合せである複数の印刷ユニットを直線状に配置し、各印刷ユニットの感光ドラムから異なる種類の色のトナーがガラス基板９に順次転写されてもよい（いわゆる、タンデム方式）。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。また、カラーフィルタ製造装置１，１ａ〜１ｃにおいてガラス基板９上に転写されるトナーの色が２種類とされて、このような装置を２台並べて３色のカラーフィルタが製造されてもよい。カラーフィルタ製造装置では、ガラス基板９に少なくとも２種類の色のトナーが一括転写されることにより、これらの色のトナーを精度よく転写することができる。

カラーフィルタ製造装置１，１ａ〜１ｃ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。一般的に、透明の絶縁フィルムの厚さは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１，１ａ〜１ｃでは、予め絶縁フィルムに形成されたブラックマトリクスを利用して高精度なカラーフィルタを容易に製造することができる。

第１の実施の形態に係るカラーフィルタ製造装置の構成を示す図である。 トナー供給部の構成を示す図である。 カラーフィルタを製造する処理の流れを示す図である。 カラーフィルタ製造装置の他の例を示す図である。 第２の実施の形態に係るカラーフィルタ製造装置の構成を示す図である。 第３の実施の形態に係るカラーフィルタ製造装置の構成を示す図である。

符号の説明

１，１ａ〜１ｃ カラーフィルタ製造装置
９ ガラス基板
２３，２３ａ〜２３ｃ 画像形成部
３１ 転写部
３２ 位置検出部
３３ 基板帯電部
２１２ 感光体
２４１，２４１ａ〜２４１ｃ 現像部
Ｓ１３，Ｓ１４，Ｓ１６，Ｓ１７ ステップ

Claims (9)

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、
   ブラックマトリクスが形成されたフィルタ部材に前記感光体上の前記トナーを転写する工程と、
   を備えることを特徴とするカラーフィルタ製造方法。
2. 請求項１に記載のカラーフィルタ製造方法であって、
   前記フィルタ部材が、前記ブラックマトリクスを覆う透明の絶縁膜を有することを特徴とするカラーフィルタ製造方法。
3. 請求項２に記載のカラーフィルタ製造方法であって、
   前記トナーを転写する工程の前に、前記絶縁膜を前記トナーの帯電極性とは逆の極性に帯電させる工程をさらに備えることを特徴とするカラーフィルタ製造方法。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載のカラーフィルタ製造方法であって、
   前記感光体上に少なくとも２種類の色のトナーにより画像が形成され、
   前記トナーを転写する工程において、前記感光体上の前記少なくとも２種類の色のトナーが前記フィルタ部材に一括して転写されることを特徴とするカラーフィルタ製造方法。
5. 請求項１ないし４のいずれかに記載のカラーフィルタ製造方法であって、
   前記トナーの中心粒径が０．１マイクロメートル以上１マイクロメートル以下であることを特徴とするカラーフィルタ製造方法。
6. 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方法であって、
   前記トナーの形状が略球形であり、前記トナーを付与する工程において前記感光体上に付与されるトナーの粒径が、中心粒径の０．６倍以上１．４倍以下の範囲に含まれることを特徴とするカラーフィルタ製造方法。
7. 請求項１ないし６のいずれかに記載のカラーフィルタ製造方法にて製造されたことを特徴とするカラーフィルタ。
8. 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、
   フィルタ部材に形成されたブラックマトリクスの位置を検出する位置検出部と、
   前記位置検出部からの出力に基づいて前記感光体上のトナー像と前記フィルタ部材との位置が相対的に合わせられた上で、前記フィルタ部材に前記感光体上の前記トナーを直接的または間接的に転写する転写部と、
   を備えることを特徴とするカラーフィルタ製造装置。
9. 請求項８に記載のカラーフィルタ製造装置であって、
   フィルタ部材に形成されるとともにブラックマトリクスを覆う透明の絶縁膜を前記トナーの帯電極性とは逆の極性に帯電させるフィルタ部材帯電部をさらに備えることを特徴とするカラーフィルタ製造装置。

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