JP2006126690A - カラーフィルタ製造装置およびカラーフィルタ - Google Patents

Abstract

【課題】ガラス基板を容易かつ確実に支持しつつガラス基板上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方式のカラーフィルタ製造装置を提供する。
【解決手段】カラーフィルタ製造装置１のプロセスユニット４は、外周に感光体を有する感光ドラム４１、および、感光ドラム４１の下部に対向して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を有する。感光ドラム４１の下方には、下面から支持されるガラス基板９を感光ドラム４１の回転軸Ｊ１に垂直な水平方向に移動する基板移動機構２が設けられる。感光ドラム４１上のトナーは現像部よりも上方にて中間転写体３２に転写され、中間転写体３２により、下面から支持されつつ移動するガラス基板９の上面に転写される。これにより、カラーフィルタ製造装置１ではガラス基板９を容易かつ確実に支持しつつガラス基板９上にトナーを付与してカラーフィルタを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カラーフィルタ製造装置、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、感光ドラム上のトナーを感光ドラムの下方を移動するガラス基板に直接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。

なお、特許文献２では、直線状に配列された複数の感光ドラムのそれぞれに対して、湿式トナーを付与する現像部を設けるとともに感光ドラムの下部にて感光ドラム上のトナーが転写される中間転写体を設け、感光ドラムの下方にて中間転写体上のトナーを印刷用紙に転写して印刷を行う印刷装置が提案されている。また、特許文献３では、直線状に配列された複数の感光ドラムのそれぞれにおいて、湿式トナーを付与する現像部を感光ドラムの下部に対向して配置するとともに、感光ドラムの上部にて感光ドラム上のトナーが転写される中間転写体を設け、感光ドラムの上方にて中間転写体上のトナーを印刷用紙に転写して印刷を行う印刷装置が開示されている。
特表２００２−５２７７８３号公報 特許第３４１７１１１号公報 特開平５−３４１６６１号公報

ところで、電子写真法にてカラーフィルタを製造する際に、カラーフィルタにおける色材の厚さの要求精度を満たすには小粒径トナーを用いる必要があり、小粒径トナーは、通常、湿式トナーとして利用される。この場合に、現像部から湿式トナーが漏出して画像形成部等の他の構成に不具合が生じること等を防止するために、特許文献１の装置構造よりも現像部を感光ドラムの下部に対向して設けることが好ましい。一方、大型のガラス基板を確実に支持するためには、ガラス基板の下面のおよそ全体を支持しなければならないが、感光ドラムの下方にてトナーをガラス基板に直接転写しようとするとガラス基板と現像部とが干渉してしまう。

本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、ガラス基板を容易かつ確実に支持しつつガラス基板上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方式のカラーフィルタ製造装置を提供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装置であって、外周に感光体を有するとともに所定の回転軸を中心として回転する感光ドラムと、下面から支持されるガラス基板を前記所定の回転軸に垂直な移動方向に前記感光ドラムに対して相対的に移動する移動機構と、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、前記感光ドラムの下部に対向して設けられるとともに、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、前記現像部よりも上方にて前記感光体上の前記トナーが転写されるとともに、前記トナーを下面から支持される前記ガラス基板へと送り、前記ガラス基板の上面に転写する中間転写体とを備える。

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装置であって、前記感光ドラム上に少なくとも２種類の色のトナーにより画像が形成され、前記感光ドラム上の前記少なくとも２種類の色のトナーが前記中間転写体に一括して転写される。

請求項３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、前記感光ドラムから前記中間転写体上に少なくとも２種類の色のトナーが順次転写され、前記中間転写体上の前記少なくとも２種類の色のトナーが前記ガラス基板の上面に一括して転写される。

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装置であって、前記移動機構によりガラス基板が前記感光ドラムに対して繰り返し相対的に移動し、移動が繰り返される毎に前記ガラス基板の相対的な移動経路が前記所定の回転軸に平行な方向に移動される。

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装置であって、前記感光ドラム、前記画像形成部および前記現像部の一の組合せと同様の他の組合せをさらに備え、前記中間転写体上に前記他の組合せに係る感光ドラム上のトナーも転写される。

請求項６に記載の発明は、請求項５に記載のカラーフィルタ製造装置であって、前記一の組合せにより前記中間転写体上に一の色のトナーが転写され、前記他の組合せにより前記一の色のトナーが転写された状態で前記中間転写体上に他の色のトナーが転写され、前記中間転写体上の前記一の色のトナーおよび前記他の色のトナーが前記ガラス基板の上面に一括して転写される。

請求項７に記載の発明は、請求項５に記載のカラーフィルタ製造装置であって、前記他の組合せが、前記一の組合せに対して前記所定の回転軸に沿う方向に関してずれて配置される。

請求項８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装置であって、前記感光ドラム、前記画像形成部、前記現像部および前記中間転写体のもう１つの組合せをさらに備える。

請求項９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装置であって、ガラス基板の下面を支持する定盤をさらに備え、前記移動機構が、前記感光ドラム、前記画像形成部、前記現像部および前記中間転写体を前記定盤に対して移動する。

請求項１０に記載の発明は、請求項１ないし９のいずれかに記載のカラーフィルタ製造装置であって、前記ガラス基板にブラックマトリクスが形成されている。

請求項１１に記載の発明は、請求項１ないし１０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。

本発明によれば、ガラス基板を容易かつ確実に支持しつつ電子写真方式にてガラス基板上にトナーを付与してカラーフィルタを製造することができる。

また、請求項２の発明では、カラーフィルタを精度よく製造することができ、請求項３の発明では、簡単な構成にてカラーフィルタを製造することができる。

また、請求項４の発明では、簡単な構成で大型のガラス基板の全面にトナーを転写することができ、請求項５ないし８の発明では、カラーフィルタを短時間で製造することができる。

また、請求項１０の発明では、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。

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、ガラス基板９を図１中のＹ方向へと水平に移動する基板移動機構２、および、基板移動機構２により移動するガラス基板９に所定のカラーのパターンを印刷する印刷ユニット３を備える。基板移動機構２は、それぞれが図１中のＸ方向に水平に伸びる複数の搬送用ローラ２１をＹ方向に配列して有する。複数の搬送用ローラ２１の一部にはモータが接続され、複数の搬送用ローラ２１によりガラス基板９の下面（（−Ｚ）側の面）が支持されつつガラス基板９がＹ方向へと移動する。

印刷ユニット３は、基板移動機構２の上方において複数のローラ３１（図１では、３個のローラであり、そのうちの１つに符号３１ａを付している。）に外接して設けられる環状ベルトである中間転写体３２を有し、複数のローラ３１の一部に図示省略のモータが接続されて中間転写体３２が循環移動する。中間転写体３２には図示省略の蛇行補正機構が取り付けられる。印刷ユニット３には、電子写真方式にて感光ドラム上にＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）、Ｋ（黒）の色のトナー像をそれぞれ形成する４個のプロセスユニット４が中間転写体３２に対向して取り付けられる。中間転写体３２の内部において各プロセスユニット４に対向する位置には、転写ローラ３３１が設けられ、中間転写体３２上に各プロセスユニット４の感光ドラム上のトナーが転写される。また、印刷ユニット３は、中間転写体３２上のトナーをガラス基板９に転写する転写ローラ３３２をさらに有する。転写ローラ３３２は、複数のローラ３１のうち（−Ｚ）側に配置されたローラ３１ａに対向して設けられ、ローラ３１ａと転写ローラ３３２との間を中間転写体３２と共にガラス基板９が通過する。

図２は、１つのプロセスユニット４を拡大して示す図である。図１中の４個のプロセスユニット４はそれぞれが異なる色のトナー像を形成する点を除き、同じ構成とされる。各プロセスユニット４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４１を備え、感光ドラム４１は図２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４１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４１１を有し、円筒部材４１１は電気的に接地される。円筒部材４１１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４１２」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４１２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。

プロセスユニット４は、感光ドラム４１に対向して設けられる帯電器４２をさらに有し、帯電器４２はイオンを発生して感光体４１２を帯電させる。また、感光ドラム４１の周囲には帯電器４２から時計回りに、画像形成用の光を出射して感光体４１２に静電潜像を形成する画像形成部４３、感光体４１２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部４４、感光体４１２の表面をクリーニングするクリーナ４５、並びに、光を出射して感光体４１２を除電する除電器４６が配置される。現像部４４は感光ドラム４１の下部に対向して設けられ、これにより、現像部４４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４３や帯電器４２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、現像部４４には現像液である湿式トナーを供給するトナー供給部５が接続される。

図３は、各現像部４４に接続されたトナー供給部５の構成を示す図である。図３に示すように、トナー供給部５は、湿式トナーを貯溜する貯溜タンク５１、貯溜タンク５１内の湿式トナーを攪拌する攪拌部５２、貯溜タンク５１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５３、現像部４４に貯溜タンク５１内の湿式トナーを送り出す供給ポンプ５４、および、現像部４４から湿式トナーを回収する回収ポンプ５５を有する。貯溜タンク５１内には濃度センサ５１１が設けられ、濃度センサ５１１の出力に基づいて貯溜タンク５１内の湿式トナーが一定の濃度に維持され、供給ポンプ５４および回収ポンプ５５により現像部４４と貯溜タンク５１との間で循環される。なお、貯溜タンク５１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５１２が設けられる。

図４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。以下、図４中のステップＳ１２〜Ｓ１５の説明では、主に図２を参照して１つのプロセスユニット４に着目して説明を行うが、実際には、他のプロセスユニット４においてもステップＳ１２〜Ｓ１５がほぼ並行して行われる。

カラーフィルタ製造装置１では、まず、各プロセスユニット４において感光ドラム４１が回転軸Ｊ１を中心に時計回り（すなわち、図２中の矢印７１が示す回転方向）に回転を開始するとともに、中間転写体３２も図１および図２中の矢印７２が示す方向に（循環）移動を開始する（ステップＳ１１）。図２の各プロセスユニット４では感光ドラム４１の回転により、感光体４１２が周囲に配置された各周辺構成（すなわち、帯電器４２、画像形成部４３、現像部４４、クリーナ４５および除電器４６）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４１２に対する処理が開始される。

帯電器４２では、対向する位置へと到達する感光体４１２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４３の光の照射位置へと連続的に移動する。画像形成部４３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４３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、このプロセスユニット４のトナー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４１２に向けて出射される。感光体４１２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４１２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４１２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４３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。

静電潜像が形成された部分（対象部位）は現像部４４に対向する位置へと移動し、現像部４４の上流側の現像ローラ４４１により湿式トナー（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４４１には所定の電圧が付与され、トナーは感光体４１２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。すなわち、感光体４１２の対象部位にトナー像が形成される。なお、感光体４１２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４４の下流側のスキージローラ４４２により掻き取られて現像部４４へと戻される。トナー像が形成された対象部位は、現像部４４の下流側に設けられた半導電性スポンジローラ４４３へと移動する。半導電性スポンジローラ４４３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４１２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。

対象部位は現像部４４よりも上方の転写ローラ３３１に対向する位置へと移動し、転写ローラ３３１に所定の電圧が付与されて感光体４１２の対象部位上のトナーが中間転写体３２の表面へと転写される（ステップＳ１５）。対象部位は、クリーナ４５の位置へと続けて移動し、クリーナ４５により感光体４１２の対象部位に残留したトナー（すなわち、中間転写体３２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４１２の表面がクリーニングされ、感光体４１２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４６により光が照射されて感光体４１２が除電され、電気的に初期状態に戻される。

各プロセスユニット４では、ステップＳ１２〜Ｓ１５の処理が感光体４１２上の各部位に対してほぼ並行して行われ、中間転写体３２の表面にトナーが連続して転写される。また、図１の４個のプロセスユニット４のうち最も上流の（すなわち、（−Ｙ）側の）プロセスユニット４によりトナーが転写された中間転写体３２の部位に注目すると、カラーフィルタのパターンを示す画像において、この部位に形成されたある色のトナー像と同じ位置の他の色のトナー像が、下流側のプロセスユニット４により転写される。すなわち、一のプロセスユニット４により中間転写体３２上に一の色のトナーが転写され、他のプロセスユニット４により一の色のトナーが転写された状態で中間転写体３２上に他の色のトナーが転写される。これにより、４個のプロセスユニット４によりＲ、Ｇ、Ｂ、Ｋの色のトナー像が中間転写体３２上に重ねて形成される。ここで、Ｋの色のトナー像はブラックマトリクスのパターンとされる。

４個の感光ドラム４１上からトナー像が順次転写された中間転写体３２の部位は転写ローラ３３２に対向する位置へと移動し、これに合わせて、ガラス基板９が基板移動機構２により下面から支持されつつ感光ドラム４１の回転軸Ｊ１に垂直であってほぼ水平な方向に移動してローラ３１ａの位置における中間転写体３２と転写ローラ３３２との間を通過する。このとき、転写ローラ３３２に所定の電圧を付与することにより生じる転写ローラ３３２と中間転写体３２との間の電界により、中間転写体３２上の４色のトナーがガラス基板９に電気的に引き寄せられてガラス基板９の上面（（＋Ｚ）側の面）に一括して転写される（ステップＳ１６）。ガラス基板９は（＋Ｙ）側へと連続的に移動し、ガラス基板９の上面のトナーが加熱器３４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。また、トナーがガラス基板９へと転写された後の中間転写体３２の部位は、下流側に設けられたクリーナ３５によりクリーニングされ、最上流のプロセスユニット４へと移動して、トナーの転写が繰り返される。

カラーフィルタ製造装置１では、カラーフィルタのパターンを示す画像の全体がガラス基板９上に形成されるまで上記ステップＳ１２〜Ｓ１６の処理が継続される。そして、必要な枚数のガラス基板９への印刷が終了すると感光ドラム４１の回転が停止されるとともに、中間転写体３２の移動が停止され、カラーフィルタ製造装置１による印刷処理が終了する（ステップＳ１７）。なお、上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。

以上のように、カラーフィルタ製造装置１では、感光ドラム４１の下部に対向して現像部４４が設けられ、感光ドラム４１の下方にてガラス基板９が下面を支持されつつ回転軸Ｊ１に垂直な方向に移動する。そして、現像部４４によりカラーのトナーが付与されて形成された感光ドラム４１上のトナー像が、中間転写体３２に転写され、さらに、中間転写体３２により移動するガラス基板９へと送られ、ガラス基板９の上面に転写される。これにより、カラーフィルタ製造装置１では、感光ドラム４１や現像部４４よりも十分に下方にてこれらの構成要素との干渉を考慮することなくガラス基板９を容易かつ確実に支持しつつガラス基板９の上面にトナーを付与してカラーフィルタを製造することができる。

また、カラーフィルタ製造装置１では、それぞれが感光ドラム４１、帯電器４２、画像形成部４３および現像部４４の組合せである複数のプロセスユニット４が設けられ、１つの中間転写体３２上に複数のプロセスユニット４のそれぞれの感光ドラム４１上のトナーが重ねて転写され、中間転写体３２上のトナーがガラス基板９の上面に一括して転写される。これにより、ガラス基板９を用いたカラーフィルタを短時間で製造することができる。

次に、カラーフィルタ製造装置１の他の例について説明する。図５は、他の例に係るカラーフィルタ製造装置１を（＋Ｚ）側から（−Ｚ）方向を向いて見た場合の様子を示す図である。図５のカラーフィルタ製造装置１は、印刷ユニット３をＸ方向に移動する印刷ユニット移動機構６をさらに備える。印刷ユニット移動機構６は、モータ６１およびボールねじ機構６２を有し、モータ６１が回転することによりボールねじ機構６２の移動体に接続された印刷ユニット３がガラス基板９の移動方向に垂直な水平方向（すなわち、Ｘ方向）へと移動する。また、図５のカラーフィルタ製造装置１では、印刷ユニット３のＸ方向の幅がガラス基板９より小さくされ、１枚のガラス基板９上に複数のカラーフィルタのパターンが印刷される。

図５のカラーフィルタ製造装置１では、図４の処理と同様に、印刷ユニット３の下方をガラス基板９がＹ方向へと移動してガラス基板９上にカラーのトナーが付与される。このとき、ガラス基板９の一度の移動により、ガラス基板９上には、印刷ユニット３のＸ方向の幅より僅かに小さい幅の帯状の領域に複数のカラーフィルタのパターンが一直線状に並ぶようにして印刷される。続いて、ガラス基板９が印刷ユニット３の（−Ｙ）側へと戻されるとともに、印刷ユニット３のＸ方向の幅とほぼ同じ距離だけ印刷ユニット３がＸ方向に移動する。そして、Ｘ方向に関して直前の印刷処理とは異なるガラス基板９上の位置に、同様に複数のカラーフィルタのパターンが一直線状に並ぶようにして印刷される。カラーフィルタ製造装置１では、上記処理が繰り返されて１枚のガラス基板９上に多数のカラーフィルタのパターンが形成され、他の装置にてガラス基板９がカラーフィルタのパターン毎に切断されて複数の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１では、基板移動機構２によりガラス基板９が繰り返し感光ドラム４１に対してＹ方向に移動し（図１参照）、この移動が繰り返される毎にガラス基板９の感光ドラム４１に対する相対的な移動経路が感光ドラム４１の回転軸Ｊ１に平行な方向に移動される。これにより、カラーフィルタ製造装置１では、大型のガラス基板９を容易かつ確実に支持しつつ、簡単な構成で大型のガラス基板９の全面にトナーを転写することができる。

また、印刷ユニット３を小型化・軽量化する等して印刷ユニット移動機構６による高精度な移動が実現される場合には、例えば、Ｘ方向に関してガラス基板９の幅の１／ｎの幅の印刷が可能な印刷ユニット３を、基板移動機構２によるガラス基板９の移動が繰り返される毎にガラス基板９の幅の１／ｎだけずらすことにより、Ｘ方向の幅が印刷ユニット３の幅以上の（すなわち、Ｘ方向の幅がガラス基板９の幅の１／ｎ以上の）カラーフィルタが製造されてもよい。

図６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１ａの構成を示す図である。図６のカラーフィルタ製造装置１ａは、図１のカラーフィルタ製造装置１と比較して印刷ユニット３ａの構成が異なる。印刷ユニット３ａは、１つのプロセスユニット４ａを有し、プロセスユニット４ａには、それぞれが異なる色の湿式トナーを感光体４１２に付与する４個の現像部４４ａ，４４ｂ，４４ｃ，４４ｄが感光ドラム４１の下部に対向して設けられる。

図６のカラーフィルタ製造装置１ａにてカラーフィルタを製造する工程を図４に準じて説明すると、まず、第１の実施の形態と同様に感光ドラム４１の回転および中間転写体３２の移動が開始される（図４：ステップＳ１１）。続いて、プロセスユニット４ａの帯電器４２により感光体４１２を帯電させた後（ステップＳ１２）、Ｒの色成分の画像データに応じて画像形成部４３から光が出射され、感光体４１２上に静電潜像が形成される（ステップＳ１３）。静電潜像が形成されると、上流側の現像部４４ａからＲの色のトナーが感光体４１２上に付与され、Ｒの色成分の画像データに応じたトナー像が形成される（ステップＳ１４）。そして、感光体４１２上のＲの色のトナーが現像部４４ａよりも上方にて中間転写体３２上に連続して転写され（ステップＳ１５）、中間転写体３２の表面上に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、この段階ではガラス基板９は印刷ユニット３の下方には搬入されず、クリーナ３５は中間転写体３２から離れた状態とされる。

続いて、画像形成部４３によりＧの色成分の画像データに応じて帯電後の感光体４１２に静電潜像が形成され（ステップＳ１２，Ｓ１３）、現像部４４ａの下流側の現像部４４ｂからＧ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）。そして、中間転写体３２上の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（ステップＳ１５）。同様にして、Ｂの色成分の静電潜像が形成された後、現像部４４ｂの下流側の現像部４４ｃによりＢの色のトナー像が感光ドラム４１上に形成され、Ｒ、Ｇの色のトナー像に重ねて中間転写体３２上に転写され（ステップＳ１１〜Ｓ１５）、その後、現像部４４ｃの下流側の現像部４４ｄによりＫの色のトナー像が感光ドラム４１上に形成され、中間転写体３２上のＲ、Ｇ、Ｂの色のトナー像に重ねて転写される（ステップＳ１１〜Ｓ１５）。

感光ドラム４１から中間転写体３２上にＲ、Ｇ、Ｂ、Ｋの色のトナーが順次転写されると、中間転写体３２上のトナー画像が形成された部位の移動に合わせてガラス基板９が下面から支持されつつ搬入され、転写ローラ３３２により中間転写体３２上のＲ、Ｇ、Ｂ、Ｋの色のトナーがガラス基板９の上面に一括して転写される（ステップＳ１６）。ガラス基板９の上面のトナーは加熱器３４により定着されるとともに、ガラス基板９と当接後の中間転写体３２の部位がクリーナ３５によりクリーニングされる。そして、中間転写体３２上のトナー像の全体がガラス基板９に転写されると、感光ドラム４１の回転および中間転写体３２の移動が停止され、カラーフィルタ製造装置１ａによるカラーフィルタの製造が終了する（ステップＳ１７）。各色トナーの現像される順序は上述に限定されるものではない。

以上のように、図６のカラーフィルタ製造装置１ａでは、１つのプロセスユニット４ａのみが設けられ、１つの感光ドラム４１の下部に対向して４個の現像部４４ａ〜４４ｄが配置される。そして、現像部４４ａ〜４４ｄよりも上方にて感光ドラム４１から中間転写体３２上にＲ、Ｇ、Ｂ、Ｋの色のトナーが順次転写され、中間転写体３２上の４色のトナーが、下面から支持されつつ感光ドラム４１の回転軸Ｊ１に垂直かつほぼ水平な方向に移動するガラス基板９の上面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１ａでは、ガラス基板９を容易かつ確実に支持しつつ、図１のカラーフィルタ製造装置１に比べて簡単な構成にてガラス基板９上に４色のトナーを付与し、ブラックマトリクスを有するＲ、Ｇ、Ｂの３種類の色のカラーフィルタを容易に製造することができる。

図７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１ｂの構成を示す図である。図７のカラーフィルタ製造装置１ｂの印刷ユニット３ｂでは、図２の１つのプロセスユニット４と、プロセスユニット４とは構成が異なるもう１つのプロセスユニット４ｂが設けられる。印刷ユニット３ｂの下方には、導電性ゴムシート２２１を表面に有する定盤２２が設けられ、例えば、厚さ０．７ｍｍのガラス基板９が定盤２２上に載置されてガラス基板９の下面がおよそ全体的に支持される。また、図７のカラーフィルタ製造装置１ｂでは、図５の印刷ユニット移動機構６と同様の機構により（ただし、ボールねじの向きはＹ方向を向く。）、印刷ユニット３ｂがガラス基板９に対して平行であって感光ドラム４１の回転軸Ｊ１に垂直な方向（（−Ｙ）方向）に連続的に移動する。

図７に示すプロセスユニット４ｂでは、感光ドラム４１の下部に対向して３個の画像形成ユニット４０ａ，４０ｂ，４０ｃが時計方向に順に設けられ、各画像形成ユニット４０ａ〜４０ｃは、帯電器４２ａ，４２ｂ，４２ｃ、画像形成部４３ａ，４３ｂ，４３ｃ（例えば、感光ドラム４１上において１２００ｄｐｉに相当するドットを形成するＬＥＤアレイにより構成される。）、および、現像部４４ａ，４４ｂ，４４ｃ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４０ａ〜４０ｃはそれぞれＲ、Ｇ、Ｂ用とされ、現像部４４ａ〜４４ｃ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。この場合においても、現像部４４ａ〜４４ｃが感光ドラム４１の下部に対向して設けられるため、湿式トナーの漏出が容易に防止される。また、中間転写体３２の移動方向においてプロセスユニット４ｂの下流側のプロセスユニット４はＫ用とされる（すなわち、プロセスユニット４はブラックマトリクス形成用であり、現像部４４はＫの色のトナーを保持する。）。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０．７μｍ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７のカラーフィルタ製造装置１ｂでは、（−Ｚ）側のローラ３１ａがガラス基板９の（＋Ｙ）側に離間した状態で感光ドラム４１の回転および中間転写体３２の移動が開始される（図４：ステップＳ１１）。プロセスユニット４ｂでは画像形成ユニット４０ａの帯電器４２ａにより感光体４１２が帯電され、画像形成部４３ａ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）。このとき、帯電後の表面電位が、例えば６００Ｖとされ、光が照射された感光体４１２上の部位の表面電位は１５０Ｖとされる。そして、現像部４４ａにおいて、現像ローラ４４１（図２参照）に４００Ｖの電圧を付与しつつＲの色のトナーが感光体４１２上に付与されて感光体４１２上にＲの色のトナー像が形成される（ステップＳ１４）。

感光体４１２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４０ｂへと移動し、帯電器４２ｂにより帯電された後、画像形成部４３ｂ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４４ｂ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４１２の部位が、画像形成ユニット４０ｃの帯電器４２ｃ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）。そして、現像部４４ｃによりＲ、Ｇの色のトナーに重ねてＢの色のトナーが付与され、Ｒ、Ｇ、Ｂの色のトナー像が感光体４１２上に形成される（ステップＳ１４）。感光体４１２上のＲ、Ｇ、Ｂの色のトナーは現像部４４ａ〜４４ｃよりも上方にて中間転写体３２に一括して転写される（ステップＳ１５）。ここで、本実施の形態における中間転写体３２はポリイミド系材料により形成され、約１０^９オーム（Ω）の抵抗（絶縁性）を有し、感光体４１２上から中間転写体３２へのトナーの転写の際には転写ローラ３３１に９００Ｖの電圧が付与される。

下流側のＫ用のプロセスユニット４では、同様に、感光体４１２上にＫの色のトナー像が形成され、中間転写体３２上のＲ、Ｇ、Ｂの色のトナー像に重ねてＫの色のトナー像が転写される（ステップＳ１２〜Ｓ１５）。中間転写体３２上のＲ、Ｇ、Ｂ、Ｋの色のトナー像が形成された先頭の部位がローラ３１ａへと近づくと、印刷ユニット３ｂが（−Ｙ）方向へと移動を開始する。

図７のカラーフィルタ製造装置１ｂでは、ガラス基板９側のローラ３１ａが転写ローラとされ、ローラ３１ａに付与される１．５ｋＶの電圧により生じるローラ３１ａと導電性ゴムシート２２１との間の電界により中間転写体３２上のＲ、Ｇ、Ｂ、Ｋの色のトナーがガラス基板９の上面に転写される（ステップＳ１６）。ガラス基板９上のトナーは、ローラ３１ａの（＋Ｙ）側に設けられる加熱器３４により１００℃程度に加熱され、ガラス基板９上に定着される。

上記処理は、ガラス基板９上の全面に対して連続して行われ、厚さ０．７ｍｍのガラス基板９上に厚さ約１．２μｍの色材が形成されたカラーフィルタが完成する。定盤２２にはガラス基板９を突き上げるリフトピンが設けられており、定盤２２上からリフトアップされたガラス基板９が他の機構により下方から支持されて次の処理装置へと搬送される。

以上のように、図７のカラーフィルタ製造装置１ｂでは、プロセスユニット４ｂの感光ドラム４１の下部に対向して設けられた現像部４４ａ〜４４ｃにより、感光ドラム４１上にＲ、Ｇ、Ｂの色のトナーにより画像が形成され、感光体４１２上の３色のトナーが現像部４４ａ〜４４ｃよりも上方にて中間転写体３２に一括して転写される。そして、中間転写体３２にＫの色のトナーが転写された後、中間転写体３２によりトナーが、定盤２２により撓みが生じることなく下面から支持されるガラス基板９へと送られ、ガラス基板９の上面に転写される。これにより、Ｒ、Ｇ、Ｂの色成分のトナー像については感光体４１２上にて精度よく位置合わせすることができ、大型のガラス基板９を容易かつ確実に支持しつつ、ガラス基板９上にトナーを付与してカラーフィルタを精度よく製造することができる。また、カラーフィルタ製造装置１ｂにおいてＫ用のプロセスユニット４を省略し、予めブラックマトリクスが形成されたガラス基板９を用いた場合には、ブラックマトリクスの各セルにトナーを付与して高精度なカラーフィルタが容易に製造可能である。

図７のプロセスユニット４ｂのように、１つの感光体４１２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４１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４１２上に３色の適切なパターン（トナー像）が形成される。また、プロセスユニット４ｂにＫ用の画像形成ユニットが感光ドラム４１の下部に対向してさらに設けられ、Ｋ用のプロセスユニット４が省略されてもよく、この場合、プロセスユニット４ｂにおいてＫ用の画像形成ユニットを他の画像形成ユニット４０ａ〜４０ｃの上流側に設けることにより、Ｋの色のトナーが光を遮蔽してＫの色のトナー上に他の色のトナーが付着することが防止され、カラーフィルタの色材の厚さを高い信頼性にて均一にすることができる。

図８は本発明の第４の実施の形態に係るカラーフィルタ製造装置１ｃの構成を示す正面図であり、図９はカラーフィルタ製造装置１ｃを（＋Ｚ）側から（−Ｚ）方向を向いて見た様子を示す図である。図９中に破線の矩形に平行斜線を付して示すようにカラーフィルタ製造装置１ｃは、図７中のプロセスユニット４ｂと同様の４個のプロセスユニット４ｂを備える。図８および図９に示すように、４個のプロセスユニット４ｂはＹ方向およびＺ方向の双方に交互にずれつつ、Ｘ方向に並べられる。また、中間転写体３２のＸ方向の幅は、４個のプロセスユニット４ｂを並べた場合のＸ方向の幅とほぼ同じとされる。

カラーフィルタ製造装置１ｃでは、中間転写体３２上において４個のプロセスユニット４ｂによりそれぞれＸ方向にずれた位置にＲ，Ｇ，Ｂの色のトナー像が形成される。このとき、（−Ｙ）側のプロセスユニット４ｂにより形成されるトナー像と（＋Ｙ）側のプロセスユニット４ｂにより形成されるトナー像との間にずれが生じないように各プロセスユニット４ｂにおいて感光ドラム４１上にトナー像を形成するタイミングが調整される。また、カラーフィルタ製造装置１ｃに搬入されるガラス基板９の上面には、予めブラックマトリクスが形成されており（例えば、スパッタリングにより形成される。）、ブラックマトリクスの各セルにＲ，Ｇ，Ｂのいずれかの色のトナー像が転写されるように、ガラス基板９の搬入のタイミングが調整され、カラーフィルタが製造される。

以上のように、図８のカラーフィルタ製造装置１ｃでは、複数のプロセスユニット４ｂが感光ドラム４１の回転軸Ｊ１に沿うＸ方向に関して互いにずれて配置され、各プロセスユニット４ｂの感光ドラム４１上のトナーが、１つの中間転写体３２上にＸ方向にずれて転写される。これにより、大型のガラス基板９を容易かつ確実に支持しつつ１つの中間転写体３２を用いて大型のガラス基板９の広範囲に亘ってトナーを付与し、カラーフィルタを短時間で製造することができる。なお、本実施の形態におけるプロセスユニットが、図６のプロセスユニット４ａとされてもよい。

図１０は本発明の第５の実施の形態に係るカラーフィルタ製造装置１ｄの構成を示す図である。図１０のカラーフィルタ製造装置１ｄでは、それぞれが感光ドラム４１、帯電器４２、画像形成部４３、現像部４４および中間転写体３２の組合せであり、図２のプロセスユニット４と同様の構成（ただし、中間転写体３２も個別に設けられる。）の複数の印刷ユニット３が、Ｙ方向に交互にずれつつＸ方向に向かって並んでいる。例えば、Ｘ方向に関して１つの印刷ユニット３により印刷される幅がガラス基板９の幅の１／ｎである場合には、カラーフィルタ製造装置１ｄではガラス基板９の幅の１／ｎのピッチにてｎ個の印刷ユニット３が配列される。そして、各印刷ユニット３において、感光ドラム４１の下部に対向して配置された現像部４４により感光体４１２上に形成されたトナー像が、現像部４４より上方にて中間転写体３２に転写され（図２参照）、中間転写体３２から感光ドラム４１の下方を通過するガラス基板９の上面にトナーが転写され、ガラス基板９の全体に印刷が行われる。これにより、図１０のカラーフィルタ製造装置１ｄでは、大型のガラス基板９を容易かつ確実に支持しつつガラス基板９上にトナーを付与してカラーフィルタを短時間で製造することができる。なお、本実施の形態における印刷ユニットが、図６の印刷ユニット３ａや図７の印刷ユニット３ｂとされてもよい。

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４４は、必ずしも２つのローラ（現像ローラ４４１およびスキージローラ４４２）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。

上記第３の実施の形態では固定されたガラス基板９に対して印刷ユニット３ｂが感光ドラム４１の回転軸Ｊ１に垂直な方向（（−Ｙ）方向）に移動し、他の実施の形態ではＹ方向に関して固定された印刷ユニットに対してガラス基板９がＹ方向に移動するが、ガラス基板９の印刷ユニットに対するＹ方向への移動は相対的なものであればよい。例えば、第３の実施の形態において基板移動機構２が設けられ、固定された印刷ユニット３ｂに対してガラス基板９がＹ方向に移動してもよく、他の実施の形態において定盤によりガラス基板９が下面から支持され、感光ドラム、画像形成部、現像部および中間転写体が定盤に対して（−Ｙ）方向に移動してもよい。

上記第２ないし第５の実施の形態において、図５の印刷ユニット移動機構６が設けられ、印刷ユニットがＸ方向の幅が大きいガラス基板９に対してＸ方向に間欠移動してもよい。また、カラーフィルタ製造装置１の構成によっては、印刷ユニットに対してガラス基板９をＸ方向に間欠移動する機構が設けられてもよく、印刷ユニットとガラス基板９との間のＸ方向の移動は相対的なものであってよい。

また、上記第１、第２および第５の実施の形態において、予めブラックマトリクスが形成されたガラス基板９上にＲ、Ｇ、Ｂの色のトナーが付与されて高精度なカラーフィルタが容易に製造されてもよい。この場合、Ｋ用のプロセスユニット４またはＫ用の現像部４４ｄは省略される。

上記第１の実施の形態において４個のプロセスユニット４に代えて、Ｘ方向に関して同じ位置に図６のプロセスユニット４ａと同様の２つのプロセスユニット（ただし、１つのプロセスユニットには２つの現像部のみが設けられる。）を設けたり、図７のプロセスユニット４ｂと同様の２つのプロセスユニット（ただし、１つのプロセスユニットには２つの画像形成ユニットのみが設けられる。）を設けることにより、一のプロセスユニットにより中間転写体３２上に２色のトナーが転写され、他のプロセスユニットにより当該２色のトナーとは異なる２色のトナーが中間転写体３２上に重ねて転写され、中間転写体３２上の４色のトナーがガラス基板９上に一括して転写されてもよい。

上記第１ないし第５の実施の形態では、ガラス基板９上に３色または４色のトナーが転写されて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４色のカラーフィルタが製造されてもよい。すなわち、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転写される。

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。 プロセスユニットを拡大して示す図である。 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。 第４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。 カラーフィルタ製造装置を示す平面図である。 第５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〜１ｄ カラーフィルタ製造装置
２ 基板移動機構
９ ガラス基板
２２ 定盤
３２ 中間転写体
４１ 感光ドラム
４３，４３ａ〜４３ｃ 画像形成部
４４，４４ａ〜４４ｄ 現像部
４１２ 感光体
Ｊ１ 回転軸

Claims (11)

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、
   外周に感光体を有するとともに所定の回転軸を中心として回転する感光ドラムと、
   下面から支持されるガラス基板を前記所定の回転軸に垂直な移動方向に前記感光ドラムに対して相対的に移動する移動機構と、
   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、
   前記感光ドラムの下部に対向して設けられるとともに、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、
   前記現像部よりも上方にて前記感光体上の前記トナーが転写されるとともに、前記トナーを下面から支持される前記ガラス基板へと送り、前記ガラス基板の上面に転写する中間転写体と、
   を備えることを特徴とするカラーフィルタ製造装置。
2. 請求項１に記載のカラーフィルタ製造装置であって、
   前記感光ドラム上に少なくとも２種類の色のトナーにより画像が形成され、
   前記感光ドラム上の前記少なくとも２種類の色のトナーが前記中間転写体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装置。
3. 請求項１に記載のカラーフィルタ製造装置であって、
   前記感光ドラムから前記中間転写体上に少なくとも２種類の色のトナーが順次転写され、
   前記中間転写体上の前記少なくとも２種類の色のトナーが前記ガラス基板の上面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装置。
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装置であって、
   前記移動機構によりガラス基板が前記感光ドラムに対して繰り返し相対的に移動し、移動が繰り返される毎に前記ガラス基板の相対的な移動経路が前記所定の回転軸に平行な方向に移動されることを特徴とするカラーフィルタ製造装置。
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装置であって、
   前記感光ドラム、前記画像形成部および前記現像部の一の組合せと同様の他の組合せをさらに備え、
   前記中間転写体上に前記他の組合せに係る感光ドラム上のトナーも転写されることを特徴とするカラーフィルタ製造装置。
6. 請求項５に記載のカラーフィルタ製造装置であって、
   前記一の組合せにより前記中間転写体上に一の色のトナーが転写され、前記他の組合せにより前記一の色のトナーが転写された状態で前記中間転写体上に他の色のトナーが転写され、
   前記中間転写体上の前記一の色のトナーおよび前記他の色のトナーが前記ガラス基板の上面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装置。
7. 請求項５に記載のカラーフィルタ製造装置であって、
   前記他の組合せが、前記一の組合せに対して前記所定の回転軸に沿う方向に関してずれて配置されることを特徴とするカラーフィルタ製造装置。
8. 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装置であって、
   前記感光ドラム、前記画像形成部、前記現像部および前記中間転写体のもう１つの組合せ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。
9. 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装置であって、
   ガラス基板の下面を支持する定盤をさらに備え、
   前記移動機構が、前記感光ドラム、前記画像形成部、前記現像部および前記中間転写体を前記定盤に対して移動することを特徴とするカラーフィルタ製造装置。
10. 請求項１ないし９のいずれかに記載のカラーフィルタ製造装置であって、
    前記ガラス基板にブラックマトリクスが形成されていることを特徴とするカラーフィルタ製造装置。
11. 請求項１ないし１０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。

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