JP4804929B2 - 画像形成装置および画像形成方法 - Google Patents

Description

本発明は、板状またはフィルム状の対象物上にトナー画像を形成する技術に関する。

従来より、電子写真方式にによりトナーを印刷媒体に転写する方法として、静的な帯電を利用してトナーを直接印刷媒体に転写する、コロナ転写やローラ転写等と呼ばれる方法が知られている。また、像担持体からトナーを中間転写体に転写した後に印刷媒体に転写する中間転写方式も実用化されている。中間転写方式は、ブラケットロールからインキを印刷媒体に印刷する印刷装置と同様に、様々な種類の被転写材にトナーを転写できる特徴を有し、一次転写および二次転写に静電界を利用する方法や、一次転写は静電界を利用し、二次転写は粘着や圧力と熱とを利用して転写を行う方法がある。

一方、プリント基板や液晶表示装置に用いられるカラーフィルタのガラス基板等は、ある程度剛性を有する板状の絶縁物であるため、直接転写を行うことは困難である。中間転写方式で圧力を利用してトナーを基板に密着させて転写を行う方法を用いても、転写が２回行われることや装置の機械的精度により、高精細なプリント基板やカラーフィルタに要求される精度および解像度を満足することが困難となる。

特許文献１では、感光ドラム上に形成された液体トナーの画像をガラス基板に直接転写する際に、ドラムとガラス基板との間に間隙を設け、この間隙を液体トナーのキャリア液で満たす印刷装置が開示されている。
特表２００２−５２７７８３号公報

ところで、カラーフィルタ用のガラス基板は平面の精度が高いとはいえ、僅かに厚さのばらつきがあり、基板全体においてもうねりを有している。特許文献１の装置では、実際には間隙に高い寸法精度が必要となることが確認されており、ドラムとガラス基板との間の間隙が小さいところで忠実な転写が行われるが、ガラス基板の厚さのばらつきやうねりにより少しでも間隙が大きくなるとトナーの転写精度が低下してしまう。また、ガラス基板の厚さのばらつきやドラムの軸の振れは、高精度な平面を有する剛性の高い吸着板にてガラス基板を保持しても防止することはできず、間隙には数十マイクロメートルのばらつきが必ず生じてしまう。

特許文献１の装置においてドラムとガラス基板との密着性を良くするために弾性体を用いてガラス基板をドラムに向けて付勢することが考えられるが、この場合、トナー画像のうち密着しすぎた部分のみが押しつぶされ、部分的に解像度が低下してしまう。

本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、外周面上に転写前のトナー画像が形成される環状部材から対象物上にトナー画像を高い精度にて転写することを目的としている。

請求項１に記載の発明は、板状またはフィルム状の対象物上にトナー画像を形成する画像形成装置であって、外周面上に転写前のトナー画像が形成される円筒ドラム状または平ベルト状の環状部材を前記外周面に沿って循環移動するトナー画像保持部と、導電性もしくは半導電性の対象物または基材の一の主面上に導電性もしくは半導電性の導電層を有する対象物を、前記環状部材に対向する搬送経路に沿って搬送し、前記外周面と前記対象物とが最も接近する転写位置における前記対象物の部位を、前記外周面に向かって撓むことが可能な状態で、前記外周面の前記転写位置の部位と同じ速度にて同じ進行方向に移動する搬送機構と、所定の電位を前記導電性もしくは半導電性の対象物または前記導電層に付与することにより、前記対象物の前記転写位置の前記部位と前記外周面の前記部位との間に所定の転写電圧を作用させ、かつ、前記転写電圧に起因する電気的吸引力により前記対象物の前記部位を前記環状部材に向かって撓ませつつ前記トナー画像を前記対象物に転写する電位付与部とを備える。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の画像形成装置であって、前記対象物が、板状またはフィルム状の絶縁性基材の一の主面に導電性または半導電性の導電層が貼り付けられたものであり、トナー画像の転写時に、前記絶縁性基材の前記環状部材とは反対側に前記導電層が位置する。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の画像形成装置であって、前記電位付与部が、前記トナー画像保持部の帯電極性と反対の極性を有する電位を前記導電層に付与する。

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画像形成装置であって、前記環状部材の前記外周面に静電潜像を形成する潜像形成部と、トナーにより前記静電潜像を現像してトナー画像を形成する現像部と、前記転写位置と前記現像部との間に配置され、前記トナー画像の上から前記環状部材を所定の電位まで帯電させる補助帯電器とをさらに備える。

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画像形成装置であって、前記対象物の前記転写位置の前記部位の撓み量が、３０μｍないし１００μｍに設定される。

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画像形成装置であって、前記搬送機構が、前記対象物が載置される保持面において前記対象物の搬送方向に配列された複数の吸着要素により、前記対象物を前記環状部材とは反対側から吸着保持する保持部と、前記保持部を前記搬送経路に沿って移動する移動機構と、前記複数の吸着要素のうち前記転写位置に位置するものによる吸着を解除する吸着制御部とを備える。

請求項７に記載の発明は、板状またはフィルム状の対象物上にトナー画像を形成する画像形成方法であって、ａ）外周面に沿って循環移動する円筒ドラム状または平ベルト状の環状部材の前記外周面上に転写前のトナー画像を形成する工程と、ｂ）導電性もしくは半導電性の対象物または基材の一の主面上に導電性もしくは半導電性の導電層を有する対象物を、前記環状部材に対向する搬送経路に沿って搬送し、前記外周面と前記対象物とが最も接近する転写位置における前記対象物の部位を、前記外周面に向かって撓むことが可能な状態で、前記外周面の前記転写位置の部位と同じ速度にて同じ進行方向に移動する工程と、ｃ）前記ｂ）工程と並行して、所定の電位を前記導電性もしくは半導電性の対象物または前記導電層に付与することにより、前記対象物の前記転写位置の前記部位と前記外周面の前記部位との間に所定の転写電圧を作用させ、かつ、前記転写電圧に起因する電気的吸引力により前記対象物の前記部位を前記環状部材に向かって撓ませつつ前記トナー画像を前記対象物に転写する工程とを備える。

請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の画像形成方法であって、前記ａ）工程の前に、板状またはフィルム状の絶縁性基材の一の主面に前記導電層を貼り付けて前記対象物を準備する工程と、前記ｃ）工程の後に、前記対象物から前記導電層を剥離する工程とをさらに備え、前記ｃ）工程において、前記絶縁性基材の前記環状部材とは反対側に前記導電層が位置する。

請求項９に記載の発明は、請求項７または８に記載の画像形成方法であって、前記ａ）工程と前記ｃ）工程との間に、前記トナー画像の上から前記環状部材を所定の電位まで帯電させる工程をさらに備える。

請求項１０に記載の発明は、請求項７ないし９のいずれかに記載の画像形成方法であって、前記ｂ）工程において、前記対象物が載置される保持面上において前記対象物の搬送方向に配列された複数の吸着要素により、前記対象物が前記環状部材とは反対側から吸着保持されつつ搬送され、前記ｃ）工程において、前記複数の吸着要素のうち前記転写位置に位置するものによる吸着が解除される。

本発明では、電気的吸引力でトナー画像と対象物とを（実質的に）接触させることにより、トナー画像に不必要に強い力が作用してしまうことを防止することができ、高い精度にてトナー画像を転写することができる。

請求項２、３および８の発明では、主面上に導電層を形成することができない絶縁物に対しても、電気的吸引力を利用した精度の高い転写を行うことができ、請求項４および９の発明では、転写前に環状部材が均一に帯電するため、転写位置で環状部材が対象物を吸引する力が均一となり、より精度よくトナー画像を転写することができる。

また、請求項５の発明では、対象物の位置ずれを防止するとともに、対象物が環状部材上のトナー画像に接する際の衝撃を緩和することができ、請求項６および１０の発明では、対象物の保持面上における位置精度を保ちつつ対象物の転写位置の部位のみを撓ませることができる。

図１は本発明の第１の実施の形態に係る画像形成装置１の構成を示す図である。画像形成装置１は電子写真法を用いて板状のガラス基板９上にトナーの画像を形成する印刷装置であり、印刷後のトナー画像は後述する加熱器２７によりガラス基板９上に定着されることにより液晶表示装置等の平面表示装置用のカラーフィルタが製造される。なお、実際には、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３色のトナーにそれぞれ対応する３つの画像形成装置１が一列に配列され、最後の画像形成装置１に定着器であるブロア２６および加熱器２７が設けられる。

画像形成装置１は、ガラス基板９を所定の搬送経路に沿って図１中の（＋Ｙ）方向に搬送する搬送機構２、電子写真法にて感光ドラム上にＲ、ＧまたはＢの色のカラーのトナー画像を形成するプロセスユニット３、および、ガラス基板９に接触する電位付与部４を備える。ガラス基板９は、絶縁性の基材（ガラス）の図１中の（＋Ｚ）側の主面（上面）上に透明かつ導電性または半導電性の導電層９１が一様に形成されたものであり、本実施の形態では導電層９１としてＩＴＯ（Indium Tin Oxide）膜が利用される。電位付与部４は導電層９１に所定の電位を付与し、プロセスユニット３はガラス基板９の導電層９１側に配置される。

ガラス基板９の厚さは、典型的には、０．３〜０．７ミリメートル（ｍｍ）であり、導電層９１の厚さは０．５〜１マイクロメートル（μｍ）であり、実際には、導電層９１上には格子状のブラックマトリクスがさらに形成されている。図１では基材上の導電層９１およびブラックマトリクスを１本の太線にて表している。

搬送機構２は、図１に示すように、ガラス基板９を吸着保持する保持部であるステージ２１、定盤１１上に設けられるとともにステージ２１を搬送経路に沿って移動する移動機構２２、および、ステージ２１によるガラス基板９の吸着保持を制御する吸着制御部２３（後述の図２参照）を備える。

図２は、ステージ２１および吸着制御部２３を示す平面図である。図２ではガラス基板９を二点鎖線にて示している。図１および図２に示すように、ステージ２１のガラス基板９が載置される保持面２１０は、精度の高い平面となっており、保持面２１０にはそれぞれがガラス基板９の搬送方向に垂直なＸ方向に伸びるとともに搬送方向に配列された複数の吸着要素である溝２１１が形成されている。ステージ２１の（＋Ｘ）側および（−Ｘ）側には、複数のチューブ２１２が取り付けられ、各溝２１１は対応する２つのチューブ２１２を介して吸着制御部２３に接続され、吸着制御部２３は図示省略の減圧ポンプに接続される。ステージ２１では、減圧ポンプにより複数の溝２１１から空気が吸引されてガラス基板９が保持面２１０上に吸着保持され、吸着制御部２３により、各溝２１１による吸着が個別にＯＮ／ＯＦＦ可能とされる。なお、実際には、チューブ２１２はステージ２１の移動の妨げにならないように十分に長く、束ねられて曲げられている。

図３は移動機構２２の構成を示す側面図であり、図１中の（−Ｙ）側から（＋Ｙ）方向を向いて見た様子を示している。移動機構２２は、定盤１１上において、それぞれがＹ方向に伸びる１対のガイドレール２３１を有し、ステージ２１には各ガイドレール２３１に対向する位置にスライダ２３２が設けられる。各スライダ２３２にはエア供給部２３３から高圧のエアが供給されてスライダ２３２がガイドレール２３１に非接触にて係合し、ステージ２１がＹ方向に移動可能に支持される。また、移動機構２２はリニアモータ２４をさらに有し、リニアモータ２４の固定体２４１は定盤１１上に固定され、移動体２４２はステージ２１に取り付けられる。そして、リニアモータ２４を駆動することにより、ステージ２１がＹ方向に滑らかに移動する。

プロセスユニット３は、図１に示すように、減速機を介してモータ（図示省略）に接続される直径２５０ｍｍの感光ドラム３１を備え、感光ドラム３１は図１中のＸ方向に平行な回転軸Ｊ１を中心に回転可能に支持される。感光ドラム３１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を中心とするドラム本体３１１を有し、ドラム本体３１１は電気的に接地される。ドラム本体３１１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３１２」という。）が一様に塗布される（または、蒸着される）。なお、感光ドラム３１の直径は２５０ｍｍには限定されないが、好ましくは２００ｍｍ以上４００ｍｍ以下とされる。また、感光体３１２はフタロシアニン顔料を有する単層型有機感光体以外に、例えば、アモルファスシリコン等の無機感光体により形成されてもよい。

プロセスユニット３は、感光ドラム３１に対向して設けられる主帯電器３２をさらに有し、主帯電器３２はイオンを発生して感光体３１２を帯電させる。感光ドラム３１の周囲には主帯電器３２から感光ドラム３１の回転方向７１に沿って、画像形成用の光を出射して感光体３１２の外周面に静電潜像を形成する潜像形成部３３、液体トナー（例えば、イソパラフィン系の絶縁性の溶媒（キャリア液）に分散している湿式トナー）により感光体３１２上の静電潜像を現像してトナー画像を形成する現像部３４、トナー画像の上から感光体３１２を所定の電位まで帯電させる補助帯電器３５、感光体３１２の表面をクリーニングするクリーナ３６、並びに、光を出射して感光体３１２を除電する除電器３７が配置される。なお、現像部３４は現像液である液体トナーを供給するトナー供給部（図示省略）に接続される。

また、感光ドラム３１に対向する搬送経路に沿って移動するガラス基板９の上面は、補助帯電器３５とクリーナ３６との間にて感光ドラム３１の外周面に最も接近する。後述するように、感光ドラム３１の外周面上のトナーは、感光ドラム３１とガラス基板９とが最も接近する位置にてガラス基板９上に転写されるため、以下の説明において、感光ドラム３１の外周面とガラス基板９（または、導電層９１）とが最も接近する位置を転写位置と呼ぶ。転写位置はプロセスユニット３に対して相対的に固定された位置となる。

電位付与部４は、転写位置の（＋Ｙ）側および（−Ｙ）側にそれぞれ配置される２つの接触子４１を有し、接触子４１は導電性材料にて形成されるブラシ（カーボンブラシや導電性毛ブラシ等）を有する。図２に示すように、（＋Ｙ）側および（−Ｙ）側の接触子４１はステージ２１の（−Ｘ）側に配置されており、各接触子４１は図示省略の支持部材により支持される。接触子４１はガラス基板９の上面の全体に形成されている導電層９１に直接当接する。実際には、ガラス基板９は図２中の（−Ｙ）側から（＋Ｙ）方向に向かって移動するため、ガラス基板９の（＋Ｙ）側の端部が転写位置に位置する間は（−Ｙ）側の接触子４１がガラス基板９の導電層９１に当接し、ガラス基板９の（−Ｙ）側の端部が転写位置に位置する間は（＋Ｙ）側の接触子４１がガラス基板９の導電層９１に当接し、トナーの転写時において（＋Ｙ）側および（−Ｙ）側の接触子４１の少なくとも一方が導電層９１に常時当接する。図１に示すように、各接触子４１の電極には転写電圧供給源４２が接続され、所定の電位が接触子４１を介してガラス基板９の導電層９１に付与される。

なお、画像形成装置１では、ガラス基板９の全体がステージ２１に吸着された場合に、転写位置における感光体３１２の外周面とガラス基板９の導電層９１との間に３０μｍないし１００μｍ（好ましくは、４０μｍ〜８０μｍ）の設計上の間隙が生じるように感光ドラム３１とステージ２１とが位置決めされている。そして、後述するように、トナー画像の転写時にステージ２１による吸着が部分的に解除されてガラス基板９が図１に示すように感光ドラム３１に電気的に引き寄せられ、ガラス基板９の転写位置の部位が３０μｍないし１００μｍ（好ましくは、４０μｍ〜８０μｍ）だけ撓む。なお、本実施の形態ではガラス基板９の撓み量は５０μｍに設定されており、図１では、ガラス基板９の撓み量を大きく図示している（後述する図６および図９において同様）。

図４は、画像形成装置１がガラス基板９上にトナー画像を形成する処理の流れを示す図である。なお、図４中のステップＳ１４〜Ｓ１８は感光体３１２の一部に注目した処理の流れを示しており、感光体３１２全体に対しては実際にはこれらのステップは時間的にほぼ並行して行われる。

図１の画像形成装置１では、まず、外部の装置にて基材上に導電層９１およびブラックマトリクスが予め形成されたガラス基板９がステージ２１に載置されて下面が吸着される（ステップＳ１１）。これにより、ガラス基板９が感光ドラム３１とは反対側から保持される。続いて、感光ドラム３１が回転軸Ｊ１を中心に所定の回転方向７１に一定の回転速度にて回転を開始するとともにガラス基板９もステージ２１と共に（＋Ｙ）方向へと一定の速度にて移動を開始する（ステップＳ１２，Ｓ１３）。プロセスユニット３では感光ドラム３１の回転により、回転軸Ｊ１を中心とする円筒ドラム状の環状部材である感光ドラム３１が、外周面に沿って、周囲に配置された各周辺構成（すなわち、主帯電器３２、潜像形成部３３、現像部３４、補助帯電器３５、クリーナ３６および除電器３７）に対して連続的に循環移動し、これらの周辺構成による感光体３１２に対する処理が開始される。

主帯電器３２では、対向する位置へと到達する感光体３１２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（＋７００）ボルト（Ｖ）にて一様に帯電させる（ステップＳ１４）。帯電後の対象部位は潜像形成部３３の光の照射位置へと連続的に移動する。潜像形成部３３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。潜像形成部３３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３のトナーの色に対応する画像データが入力され、画像データに応じて画像形成用の光が感光体３１２に向けて出射される。感光体３１２の対象部位において光が照射された部位は、表面の電荷が感光体３１２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３１２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Ｓ１５）。潜像形成部３３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。

感光ドラム３１において静電潜像が形成された部分（対象部位）は現像部３４に対向する位置へと移動し、現像部３４の現像ローラ３４１により液体トナー（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Ｓ１６）。このとき、感光体３１２の表面と同じ極性である正に帯電したトナーは感光体３１２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３１２の外周面上の対象部位に転写前のトナー画像が形成され、感光ドラム３１やドラム回転用のモータを含むプロセスユニット３は、トナー画像を保持するトナー画像保持部となっている。また、対象部位上の不要な液体トナーは現像部３４の下流側のスキージローラ３４２により掻き取られて現像部３４へと戻される。ここで、現像ローラ３４１およびスキージローラ３４２には、トナーを帯電させるために現像バイアス電源３４３によって、例えば、（＋５００）ボルト（Ｖ）の電位が付与されている。なお、感光体３１２上の帯電した部位に帯電したトナーが付着するように現像部３４や感光ドラム３１の電位が調整されてもよい。

次に、現像されたトナー画像の上から補助帯電器３５によって液体トナーの帯電極性と同極性の所定の電位、例えば、（＋７００）ボルト（Ｖ）まで感光体３１２が帯電する（ステップＳ１７）。補助帯電器３５は主体電器３２と同様の構造となっている。その後、対象部位は、感光ドラム３１の回転に同期して移動するガラス基板９の上面に最も接近する転写位置へと到達し、転写位置では対象部位は感光ドラム３１の回転速度に応じた速度（すなわち、感光ドラム３１の外周面の回転軸Ｊ１に垂直な断面における接線方向の速度）にて正確に（＋Ｙ）方向へと移動する。

図５．Ａおよび図５．Ｂは画像形成装置１におけるトナーの転写の様子を説明するための図である。なお、図５．Ａおよび図５．Ｂでは、内部に「＋」を付す丸にてトナーの粒子を示しており、ブラックマトリクスの存在を無視している。さらに、図１と同様、転写時のガラス基板９の撓みを大きく図示しており、感光ドラム３１とガラス基板９との間には実際にはキャリア液が充填されている（後述する図８．Ａおよび図８．Ｂにおいて同様）。

ガラス基板９は、ステージ２１に吸着保持された状態で、搬送機構２により転写位置における感光体３１２の対象部位と同じ速度にて、対象部位の進む方向と同じ（＋Ｙ）方向を進行方向として搬送される。これにより、転写位置の極近傍においてガラス基板９（の対象部位に対向する部位）の位置が対象部位に対して相対的に固定される。

このとき、ガラス基板９の移動と並行して、ガラス基板９の導電層９１には転写電圧供給源４２により所定の電位、例えば（−１００）ボルト（Ｖ）の電位が付与されており、転写位置におけるガラス基板９の導電層９１と感光体３１２の対象部位との間に転写電圧が作用する。すなわち、対象部位から導電層９１へと向かう電界が発生し、トナーに導電層９１へと向かう力が作用する。

画像形成装置１ではさらに、矢印７１にて示す感光体３１２の移動および矢印７２にて示すガラス基板９の移動に伴って吸着制御部２３（図２参照）が制御されることにより、ステージ２１の複数の溝２１１のうち転写位置に位置する溝２１１（正確には、転写位置から（±Ｙ）方向に一定の距離の範囲内に位置する複数の溝２１１）による吸着が順次解除され、ガラス基板９の転写位置の部位が、感光ドラム３１の外周面に向かって撓むことが可能な状態とされる。その結果、図５．Ａに示すように転写電圧に起因する電気的吸引力によりガラス基板９の転写位置の部位が感光ドラム３１に向かって撓み、ガラス基板９の導電層９１と感光体３１２とがトナーを挟んで密着する。吸着制御部２３では、吸着の部分的な解除を高速に行うために、吸着を解除する溝１１２に瞬間的にブローが行われてもよい。

そして、ガラス基板９の転写位置の部位が感光ドラム３１の外周面の転写位置の部位と同じ速度にて同じ進行方向に移動することにより、図５．Ｂに示すように、感光体３１２の対象部位上の正に帯電したトナー画像がガラス基板９の導電層９１に順次転写される（ステップＳ１８）。なお、ガラス基板９の転写位置を通り過ぎた部位は、ステージ２１の溝２１１により再び吸着保持される。これにより、ガラス基板９の保持面２１０上における位置精度を保ちつつガラス基板９の転写位置の部位のみを撓ませることができる。

トナーの転写後の感光体３１２の対象部位は、図１に示すクリーナ３６の位置へと続けて移動し、クリーナ３６により対象部位に残留したトナー（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３１２の表面がクリーニングされ、感光体３１２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３７により光が照射されて感光体３１２が除電され、電気的に初期状態に戻される。

ステップＳ１４〜Ｓ１８の処理は感光体３１２上の各部位に対してほぼ並行して行われ、転写位置へと順次到達する感光体３１２の各部位に対して連続的に処理が行われるため、最終的には感光体３１２の外周面上のトナー画像全体が転写位置においてガラス基板９上に転写されることとなる。そして、ガラス基板９の全体への転写が終了すると、ガラス基板９上の余分なキャリア液がブロア２６にて空気乾燥され（ステップＳ１９）、加熱器２７にて加熱溶融されてガラス基板９にトナーが定着する（ステップＳ２０）。最後に、感光ドラム３１の回転が停止するとともに、搬送機構２が停止し、画像形成装置１による印刷処理が終了する（ステップＳ２１，Ｓ２２）。これにより、ガラス基板９の全体に一の色のトナー画像が形成される。

実際には、感光ドラム３１が複数回回転して複数のガラス基板９に連続してトナー画像の転写が行われる。また、既述のように、Ｒ、Ｇ、Ｂの色にそれぞれ対応する３台の画像形成装置１が準備され、一の色のトナー画像がガラス基板９上に形成されると、定着が行われることなくガラス基板９が次の画像形成装置１へと搬送されて次の色のトナー画像が形成される。これにより、３台の画像形成装置１によりＲ、Ｇ、Ｂの色のトナー画像がガラス基板９上に形成され、最後の画像形成装置１において定着が行われてカラーフィルタが完成する。なお、定着処理は個々の画像形成装置１において個別に行われてもよい。

以上に説明したように、画像形成装置１では、ガラス基板９の搬送工程と並行して、ガラス基板９の転写位置の部位と感光体３１２の対象部位との間に所定の転写電圧を作用させ、かつ、転写電圧に起因する電気的吸引力によりガラス基板９を感光体３１２側へと撓ませつつトナー画像が転写される。これにより、メカニカルな圧力を与えることなく電気的吸引力でトナー画像とガラス基板９とを接触させる（または、ほぼ接触しているとみなすことができる程度に実質的に接触させる）ことにより、トナー画像に不必要に強い力が作用してしまうことを防止しつつ、ガラス基板９のうねりの影響を防止することができる力の大きさでトナー画像とガラス基板９とを接触させることができ、高い精度にてトナー画像を転写することができる。

画像形成装置１では、ガラス基板９に撓みが生じないと仮定した場合に転写位置における感光体３１２の外周面とガラス基板９の導電層９１との間に３０μｍないし１００μｍの間隙が生じるように設計が行われる。これにより、ガラス基板９の転写位置の部位の撓み量が３０μｍないし１００μｍに設定されることとなり、ガラス基板９の過剰な撓みを抑えてガラス基板９の位置ずれを防止するとともに、ガラス基板９が感光体３１２上のトナー画像に接する際の衝撃を緩和することができる。さらに、転写位置と現像部３４との間に補助帯電器３５が配置されることにより、転写前に補助帯電器３５によりトナーの付着の有無に関わらず感光体３１２が均一に帯電するため、転写位置で感光体３１２とガラス基板９とが引き合う力がガラス基板９の幅方向（Ｘ方向）に関して均一となり、より精度よくトナー画像を転写することができる。画像形成装置１の場合、感光体３１２がガラス基板９を引き寄せる力の大きさは、ガラス基板９の重量を除いて、Ｘ方向の１ｃｍの幅に対して数十ｇ重となっている。

図６は、本発明の第２の実施の形態に係る画像形成装置１ａを示す図である。画像形成装置１ａは、図１に示す画像形成装置１のステージ２１および電位付与部４とは構造が異なるステージ２１ａおよび電位付与部４ａを備え、他の構成要素は図１の画像形成装置１と同様であり、同符号を付している。画像形成装置１ａでは、図６中の（−Ｚ）側の主面（下面）上に導電ポリイミドシート（以下、「導電層」という。）９１ａが絶縁性基材であるガラス基板９（第１の実施の形態のガラス基板とは異なり、ＩＴＯ膜は形成されていない。）に貼り付けられた基板（以下、「対象基板」という。）９ａ上にトナー画像が形成される。すなわち、第１の実施の形態では導電層９１を有するガラス基板９がトナーの転写の対象物とされるが、第２の実施の形態では基材であるガラス基板９に導電層９１ａが貼り合わされたものが対象物とされ、導電層９１ａはガラス基板９の感光ドラム３１とは反対側に位置する。また、導電層９１ａとしては、具体的には、体積抵抗値が１００Ω・ｃｍであり、厚さが０．１ｍｍである導電ポリイミドシートが用いられるが、導電性または半導電性の導電層９１ａであれば、他の導電シートが用いられてもよい。

ステージ２１ａは保持面２１０上に対象基板９ａの搬送方向（Ｙ方向）に長い上側電極２１３を有し、下面にも搬送方向に長い下側電極２１４を有する。上側電極２１３と下側電極２１４とは電気的に接続されており、トナー画像の転写時に電位付与部４ａの接触子４１が下側電極２１４に接触して転写電圧供給源４２が下側電極２１４に所定の電位を付与すると、上側電極２１３を介して導電層９１ａに電位が付与され、感光ドラム３１と導電層９１ａとの間に転写電圧が与えられる。ステージ２１ａの他の構造は図２と同様であり、保持面２１０には対象基板９ａの搬送方向に沿って複数の溝２１１が配列して形成されている。

図７は、画像形成装置１ａが対象基板９ａ上にトナー画像を形成する処理の流れを示す図である。画像形成装置１ａが対象基板９ａ上にトナー画像を形成する際には、まず、ガラス基板９の下面に導電層９１ａが貼り付けられて対象基板９ａが準備される（ステップＳ３１）。導電層９１ａの貼り付けは粘着剤を用いて行われてもよく、水、アルコール、液体トナーのキャリア液等の液体を用いて、いわゆる水貼りされてもよい。なお、対象基板９ａ上に残存してもよい液体を用いることにより、後工程にて導電層９１ａを容易に剥がすことができる。

導電層９１ａがガラス基板９に貼り付けられると、図１の画像形成装置１と同様に、対象基板９ａがステージ２１ａに載置されて吸着保持される（図４：ステップＳ１１）。続いて、感光ドラム３１の回転および移動機構２２による対象基板９ａの移動を開始した後（ステップＳ１２，Ｓ１３）、主帯電器３２による感光体３１２の帯電（ステップＳ１４）、静電潜像の形成（ステップＳ１５）、静電潜像の現像（ステップＳ１６）が感光体３１２の対象部位に順次行われ、形成されたトナー画像の上から補助帯電器３５により対象部位が所定の電位まで一様に帯電される（ステップＳ１７）。その後、対象部位は転写位置へと移動する。

図８．Ａおよび図８．Ｂは画像形成装置１ａにおけるトナーの転写時の様子を示す図である。既述のように、対象基板９ａの導電層９１ａには転写電圧供給源４２により感光体３１２の帯電極性と反対の極性を有する所定の電位、例えば（−２０００）ボルト（Ｖ）の電位が付与されており、これにより、転写位置における対象基板９ａの導電層９１ａと感光体３１２の対象部位との間に転写電圧が作用する。すなわち、対象部位からガラス基板９へと向かう電界が発生し、トナーにガラス基板９へと向かう力が作用する。

画像形成装置１ａではさらに、図１の画像形成装置１と同様に、矢印７１にて示す感光ドラム３１の移動および矢印７２にて示す対象基板９ａの移動に伴って吸着制御部２３（図２参照）が制御されることにより、ステージ２１ａの複数の溝２１１のうち転写位置に位置する溝２１１による吸着が順次解除され、対象基板９ａの転写位置の部位が、感光ドラム３１の外周面に向かって撓むことが可能な状態とされる。その結果、図８．Ａに示すように転写電圧に起因する電気的吸引力により対象基板９ａの転写位置の部位が感光ドラム３１の外周面に向かって３０μｍないし１００μｍ（好ましくは、４０μｍ〜８０μｍ）だけ撓み、対象基板９ａ（ガラス基板９）と感光ドラム３１の外周面とがトナーを挟んで密着する。

そして、対象基板９ａの転写位置の部位が感光ドラム３１の外周面の転写位置の部位と同じ速度にて同じ進行方向に移動することにより、図８．Ｂに示すように、トナー画像が対象基板９ａ上に順次転写される（ステップＳ１８）。なお、転写位置以外では対象基板９ａはステージ２１に吸着保持されるため、対象基板９ａの保持面２１０上における位置精度を保ちつつ対象基板９ａの転写位置の部位のみを撓ませることができる。

その後、感光体３１２の対象部位は、クリーナ３６および除電器３７により機械的および電気的に初期状態に戻される。

感光体３１２上のトナー画像の全体が対象基板９ａ上に転写されると、ブロア２６によりトナーが空気乾燥され（ステップＳ１９）、加熱器２７によりトナーがガラス基板９に定着する（ステップＳ２０）。感光ドラム３１の回転および対象基板９ａの移動が停止すると（ステップＳ２１，Ｓ２２）、対象基板９ａが画像形成装置１ａから取り出されて対象基板９ａから導電層９１ａが剥離され（図７：ステップＳ３２）、トナーが定着した平面表示装置用のガラス基板９が取得される。導電層９１ａのガラス基板９への貼り合わせに粘着剤が用いられる場合は、粘着剤と共に導電層９１ａが剥離される。

画像形成装置１ａでは、ガラス基板９の下面に導電層９１ａが貼り付けられることにより、上面に導電層を形成することができないガラス基板等の絶縁物に対しても、画像形成装置１と同様に、電気的吸引力を利用して感光ドラム３１と対象基板９ａとを適切な力で当接させることにより、精度の高い転写を行うことができる。

図９は、第３の実施の形態に係る画像形成装置１ｂの構成を示す図である。画像形成装置１ｂでは、中間転写体２５１を有する中間転写部２５が設けられ、感光ドラム３１上のトナー画像は中間転写体２５１を介して間接的にガラス基板９上に転写される。中間転写体２５１は誘電材料にて形成される平ベルト状の環状部材とされ、２つのローラ２５２ａ，２５２ｂに外接して設けられる。一方のローラ２５２ａにはモータが接続され、モータが駆動されることにより、感光ドラム３１上のトナー画像に当接しつつ中間転写体２５１が外周面に沿って循環移動する。また、他方のローラ２５２ｂには直流電源２５３が接続される。ガラス基板９は図１の場合と同様に上面に導電層９１が形成されている。また、図１の画像形成装置１と比べて、補助帯電器３５が中間転写体の２５１の転写位置の直前に設けられ、中間転写体２５１に対向する搬送経路に沿うガラス基板９の移動方向が反対向き（（−Ｙ）方向）になるという点でさらに相違している。他の構成要素は図１と同様であり、同様の構成要素には同符号を付している。

画像形成装置１ｂでは、主帯電器３２、潜像形成部３３、現像部３４等により感光体３１２上に形成されたトナー画像が、ローラ２５２ｂを介して中間転写体２５１に付与される電位により、中間転写体２５１上に転写される。すなわち、中間転写体２５１や中間転写体２５１を循環移動する機構を含む中間転写部２５は、中間転写体２５１の外周面上に転写前のトナー画像を間接的に形成して保持するトナー画像保持部となっている。中間転写体２５１の外周面とガラス基板９とが最も近接する転写位置の直前において、中間転写体２５１には補助帯電器３５により所定の電位が均一に付与され、電位が付与された部位は導電層９１が形成されたガラス基板９に向かって送られる。

また、図１の画像形成装置１と同様に、ステージ２１による吸着を部分的に解除することにより、ガラス基板９の転写位置の部位が感光ドラム３１の外周面に向かって撓むことが可能な状態とされ、さらに、ガラス基板９の転写位置の部位が中間転写体２５１の転写位置の部位と同じ速度で同じ進行方向に移動する。このとき、電位付与部４によりガラス基板９の導電層９１には所定の電位が付与されることから、転写位置では、トナーにガラス基板９に向かう電気的力が作用するとともに、電気的吸引力によりガラス基板９が中間転写体２５１に向かって撓み、第１の実施の形態と同様に、中間転写体２５１とガラス基板９とを密着させつつ中間転写体２５１上のトナー画像がガラス基板９上に高い精度にて転写される。

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。

例えば、第１および第２の実施の形態において感光ドラム３１に代えて平ベルト状の感光ベルトが利用されてもよく、第３の実施の形態において中間転写体２５１がドラム状とされてもよい。

上記実施の形態では、感光ドラム３１や中間転写体２５１に与えられる電位の極性と導電層に与えられる極性とが異極性とされるが、十分な電位差が生じるのであれば同極性であってもよい。ただし、第２の実施の形態では導電層９１ａと感光ドラム３１の外周面とが離れているため、十分な吸引力を得るために異極性とされることが好ましい。補助帯電器３５を用いなくても感光ドラム３１や中間転写体２５１が十分に帯電している場合は、補助帯電器３５は省略されてもよい。

画像形成装置では、導電層９１，９１ａに電位を付与する電位付与部４，４ａの接触子はブラシ以外に例えば、バネ材や電位付与ローラ等を利用して導電層に電位を付与するものであってもよい。また、画像形成装置１では、転写位置において、感光ドラム３１や中間転写体２５１の外周面と導電層９１，９１ａとの間に転写電圧が作用するのであれば、導電層９１，９１ａに付与される電位は接地電位であってもよい。この場合、電源の個数を削減することができる。

ステージ２１の保持面２１０によるガラス基板９（または対象基板９ａ）の保持は真空吸着には限定されず、例えば、機械的に保持が行われてもよい。画像形成装置により使用されるトナーは液体トナーには限定されず、乾式トナーであってもよい。

第３の実施の形態において、第２の実施の形態の様に導電層９１ａが貼られた対象基板９ａにトナー画像が転写されてもよい。また、ガラス基板９に貼り付けられる導電層９１ａは、導電ポリイミドシート以外にアルミ箔等であってもよい。

画像形成装置では、トナー画像をガラス基板９上に効率よくかつ精度よく転写して、高精度なカラーフィルタを容易に製造することが実現されるが、フィルム状の透明な対象物上にトナー画像が転写されてカラーフィルタが製造されてもよい。また、画像形成装置はカラーフィルタの製造以外の用途に用いられてもよく、画像形成装置においてトナー画像が転写される板状またはフィルム状の対象物は、樹脂やセラミックス等のプリント配線基板といった他の絶縁基材の主面上に導電性または半導電性の導電層が形成されたものであってもよい。また、金属板や半導体基板のように、対象物自体が導電性または半導電性を有していてもよく、この場合、対象物に導電層が設けられる必要はなく、電位付与部４により対象物に直接電位が付与される。

第１の実施の形態に係る画像形成装置を示す図である。 ステージおよび吸着制御部を示す平面図である。 移動機構を示す図である。 ガラス基板上にトナー画像を形成する処理の流れを示す図である。 トナーの転写時の様子を示す図である。 トナーの転写時の様子を示す図である。 第２の実施の形態に係る画像形成装置を示す図である。 ガラス基板上にトナー画像を形成する処理の流れを示す図である。 トナーの転写時の様子を示す図である。 トナーの転写時の様子を示す図である。 第３の実施の形態に係る画像形成装置を示す図である。

符号の説明

１，１ａ，１ｂ 画像形成装置
２ 搬送機構
３ プロセスユニット
４，４ａ 電位付与部
９ ガラス基板
９ａ 対象基板
２１，２１ａ ステージ
２２ 移動機構
２３ 吸着制御部
２５ 中間転写部
３１ 感光ドラム
３３ 潜像形成部
３４ 現像部
３５ 補助帯電器
９１，９１ａ 導電層
２１０ 保持面
２１１ 溝
２５１ 中間転写体
３１２ 感光体
Ｓ１２〜Ｓ１８，Ｓ３１，Ｓ３２ ステップ

Claims (10)

1. 板状またはフィルム状の対象物上にトナー画像を形成する画像形成装置であって、
   外周面上に転写前のトナー画像が形成される円筒ドラム状または平ベルト状の環状部材を前記外周面に沿って循環移動するトナー画像保持部と、
   導電性もしくは半導電性の対象物または基材の一の主面上に導電性もしくは半導電性の導電層を有する対象物を、前記環状部材に対向する搬送経路に沿って搬送し、前記外周面と前記対象物とが最も接近する転写位置における前記対象物の部位を、前記外周面に向かって撓むことが可能な状態で、前記外周面の前記転写位置の部位と同じ速度にて同じ進行方向に移動する搬送機構と、
   所定の電位を前記導電性もしくは半導電性の対象物または前記導電層に付与することにより、前記対象物の前記転写位置の前記部位と前記外周面の前記部位との間に所定の転写電圧を作用させ、かつ、前記転写電圧に起因する電気的吸引力により前記対象物の前記部位を前記環状部材に向かって撓ませつつ前記トナー画像を前記対象物に転写する電位付与部と、
   を備えることを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１に記載の画像形成装置であって、
   前記対象物が、板状またはフィルム状の絶縁性基材の一の主面に導電性または半導電性の導電層が貼り付けられたものであり、
   トナー画像の転写時に、前記絶縁性基材の前記環状部材とは反対側に前記導電層が位置することを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項２に記載の画像形成装置であって、
   前記電位付与部が、前記トナー画像保持部の帯電極性と反対の極性を有する電位を前記導電層に付与することを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載の画像形成装置であって、
   前記環状部材の前記外周面に静電潜像を形成する潜像形成部と、
   トナーにより前記静電潜像を現像してトナー画像を形成する現像部と、
   前記転写位置と前記現像部との間に配置され、前記トナー画像の上から前記環状部材を所定の電位まで帯電させる補助帯電器と、
   をさらに備えることを特徴とする画像形成装置。
5. 請求項１ないし４のいずれかに記載の画像形成装置であって、
   前記対象物の前記転写位置の前記部位の撓み量が、３０μｍないし１００μｍに設定されることを特徴とする画像形成装置。
6. 請求項１ないし５のいずれかに記載の画像形成装置であって、
   前記搬送機構が、
   前記対象物が載置される保持面において前記対象物の搬送方向に配列された複数の吸着要素により、前記対象物を前記環状部材とは反対側から吸着保持する保持部と、
   前記保持部を前記搬送経路に沿って移動する移動機構と、
   前記複数の吸着要素のうち前記転写位置に位置するものによる吸着を解除する吸着制御部と、
   を備えることを特徴とする画像形成装置。
7. 板状またはフィルム状の対象物上にトナー画像を形成する画像形成方法であって、
   ａ）外周面に沿って循環移動する円筒ドラム状または平ベルト状の環状部材の前記外周面上に転写前のトナー画像を形成する工程と、
   ｂ）導電性もしくは半導電性の対象物または基材の一の主面上に導電性もしくは半導電性の導電層を有する対象物を、前記環状部材に対向する搬送経路に沿って搬送し、前記外周面と前記対象物とが最も接近する転写位置における前記対象物の部位を、前記外周面に向かって撓むことが可能な状態で、前記外周面の前記転写位置の部位と同じ速度にて同じ進行方向に移動する工程と、
   ｃ）前記ｂ）工程と並行して、所定の電位を前記導電性もしくは半導電性の対象物または前記導電層に付与することにより、前記対象物の前記転写位置の前記部位と前記外周面の前記部位との間に所定の転写電圧を作用させ、かつ、前記転写電圧に起因する電気的吸引力により前記対象物の前記部位を前記環状部材に向かって撓ませつつ前記トナー画像を前記対象物に転写する工程と、
   を備えることを特徴とする画像形成方法。
8. 請求項７に記載の画像形成方法であって、
   前記ａ）工程の前に、板状またはフィルム状の絶縁性基材の一の主面に前記導電層を貼り付けて前記対象物を準備する工程と、
   前記ｃ）工程の後に、前記対象物から前記導電層を剥離する工程と、
   をさらに備え、
   前記ｃ）工程において、前記絶縁性基材の前記環状部材とは反対側に前記導電層が位置することを特徴とする画像形成方法。
9. 請求項７または８に記載の画像形成方法であって、
   前記ａ）工程と前記ｃ）工程との間に、前記トナー画像の上から前記環状部材を所定の電位まで帯電させる工程をさらに備えることを特徴とする画像形成方法。
10. 請求項７ないし９のいずれかに記載の画像形成方法であって、
    前記ｂ）工程において、前記対象物が載置される保持面上において前記対象物の搬送方向に配列された複数の吸着要素により、前記対象物が前記環状部材とは反対側から吸着保持されつつ搬送され、
    前記ｃ）工程において、前記複数の吸着要素のうち前記転写位置に位置するものによる吸着が解除されることを特徴とする画像形成方法。

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