(57)【要約】【課題】この発明は、現像したパターンを安定して良好な状態で転写できるパターン形成装置、およびパターン形成方法を提供することを課題とする。【解決手段】パターン形成装置１０は、ドラム状の原版１の周面に沿って帯電した現像剤粒子によるパターン７を現像する現像装置２、現像したパターン７の現像剤粒子の帯電量を調整する帯除電装置８、および帯電量を調整したパターン７を被転写媒体Ｍへ転写する転写装置３を有する。【選択図】      図１
2008209629.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
帯電した現像剤粒子によるパターンを像保持体に形成する現像装置と、
現像したパターンの現像剤粒子に電界を作用させて上記像保持体に対向せしめた被転写媒体へ転写する転写装置と、
上記パターンを被転写媒体へ転写する前に、当該パターンの現像剤粒子の帯電量を減少または増加させる帯電量調整装置と、
を有することを特徴とするパターン形成装置。
【請求項２】
上記帯電量調整装置は、上記転写装置にて上記パターンを安定して転写可能な適正範囲に上記帯電量を調整することを特徴とする請求項１に記載のパターン形成装置。
【請求項３】
上記現像剤粒子によるパターンの膜厚、当該現像剤粒子の帯電量、および当該現像剤粒子に作用せしめる電界の強度をパラメータとした場合における当該現像剤粒子に作用する静電力の特性データを予め記憶した記憶部をさらに有し、
上記帯電量調整装置は、上記現像装置で現像するパターンの膜厚、当該パターンの現像剤粒子の調整前の帯電量、および上記転写装置で当該パターンの現像剤粒子に作用させる電界の強度を、上記記憶部に記憶している特性データに照会し、上記適正範囲に収まるように、上記帯電量を調整することを特徴とする請求項２に記載のパターン形成装置。
【請求項４】
帯電した第１の現像剤粒子による第１のパターン、および帯電した第２の現像剤粒子による第２のパターンを像保持体に形成する現像装置と、
現像した第１のパターンの第１の現像剤粒子および第２のパターンの第２の現像剤粒子に電界を作用させて上記像保持体に対向せしめた被転写媒体へ転写する転写装置と、
上記第１および第２のパターンを被転写媒体へ転写する前に、上記第１のパターンの第１の現像剤粒子および上記第２のパターンの第２の現像剤粒子の帯電量を減少または増加させる帯電量調整装置と、
を有することを特徴とするパターン形成装置。
【請求項５】
上記帯電量調整装置は、上記転写装置にて上記第１および第２のパターンを安定して転写可能な適正範囲に上記帯電量を調整することを特徴とする請求項４に記載のパターン形成装置。
【請求項６】
上記帯電量調整装置は、放電ワイヤの単位長さ当たりの放電電流量、およびグリッド電極へ印加するグリッド電圧を制御パラメータとしたスコロトロン帯電器を有することを特徴とする請求項１に記載のパターン形成装置。
【請求項７】
帯電した現像剤粒子によるパターンを像保持体に形成する現像工程と、
現像したパターンの現像剤粒子の帯電量を減少または増加させる帯電量調整工程と、
帯電量を調整した現像剤粒子に電界を作用させて上記像保持体に対向せしめた被転写媒体へ転写する転写工程と、
を有することを特徴とするパターン形成方法。
【請求項８】
上記帯電量調整工程では、上記転写工程で上記パターンを安定して転写可能な適正範囲に上記帯電量を調整することを特徴とする請求項７に記載のパターン形成方法。
【請求項９】
上記現像剤粒子によるパターンの膜厚、当該現像剤粒子の帯電量、および当該現像剤粒子に作用せしめる電界の強度をパラメータとした場合における当該現像剤粒子に作用する静電力の特性データを予め用意する工程をさらに有する、
上記帯電量調整工程では、上記現像工程で現像するパターンの膜厚、当該パターンの現像剤粒子の調整前の帯電量、および上記転写工程で当該パターンの現像剤粒子に作用させる電界の強度を、上記予め用意した特性データに照会し、上記適正範囲に収まるように、上記帯電量を調整することを特徴とする請求項８に記載のパターン形成方法。
【請求項１０】
帯電した第１の現像剤粒子による第１のパターン、および帯電した第２の現像剤粒子による第２のパターンを像保持体に形成する現像工程と、
現像した上記第１のパターンの第１の現像剤粒子および上記第２のパターンの第２の現像剤粒子の帯電量を減少または増加させる帯電量調整工程と、
帯電量を調整した上記第１および第２の現像剤粒子に電界を作用させて上記像保持体に対向せしめた被転写媒体へ転写する転写工程と、
を有することを特徴とするパターン形成方法。
【請求項１１】
上記帯電量調整工程では、上記転写工程で上記第１および第２のパターンを安定して転写可能な適正範囲に上記帯電量を調整することを特徴とする請求項１０に記載のパターン形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば、平面型画像表示装置、配線基板、ＩＣタグなどの製造に用いるパターン形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、基材の表面に微細なパターンを形成する技術として、フォトリソグラフィー技術が中心的な役割を果たしている。しかし、フォトリソグラフィー技術は、その解像度やパフォーマンスをますます高めつつある反面、巨大で高額な製造設備を必要とし、製造コストも解像度に応じて高くなりつつある。
【０００３】
一方、半導体デバイスはもとより、画像表示装置などの製造分野においては、性能の改良とともに低価格化の要求が高まりつつあり、上記のフォトリソグラフィー技術ではこのような要求を十分に満足できなくなってきている。このような状況下で、デジタル印刷技術を用いたパターン形成技術が注目されつつある。
【０００４】
これに対し、例えば、インクジェット技術は、装置の簡便さや非接触パターニングといった特徴を生かしたパターニング技術として実用化され始めているが、高解像度化や高生産性には限界があると言わざるを得ない。つまり、この点において、電子写真技術、とりわけ液体トナーを用いた電子写真技術は、優れた可能性を有している。
【０００５】
例えば、このような電子写真技術を用いて、フラットパネルディスプレイ用の前面基板の蛍光体層やブラックマトリックス、カラーフィルタなどを形成する方法が提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００６】
しかし、フラットパネルディスプレイの分野においては、高解像度化の要求は益々高まりつつあり、より高い位置精度で高解像度のパターンを形成することが要請されている。しかし、上述した電子写真方式では、この課題に答えることは困難である。何故ならば、書き込み光学系の解像度は高々１２００［ｄｐｉ］程度であり、解像度や位置合せにおいて不十分であるからである。また、近年の大画面化に対応できる広幅の書き込み光学系を実現できていないという課題もある。
【０００７】
これに対し、感光体の代わりに表面に予め電気抵抗の異なるパターンを形成した静電印刷プレートを用いて、このプレートに液体トナーを作用させてパターンを現像し、このパターン像に電界を作用させてガラス板に転写することで、ディスプレイ用フロントガラスに蛍光体などのパターンを形成する方法が提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【０００８】
しかし、本願発明者らが鋭意実験検討を行った結果、この特許文献３に開示された方法においても、以下に記すような問題点が見出された。
【０００９】
一般的に、ディスプレイ装置のフロントガラスに蛍光体やカラーフィルタなどを形成する場合、ディスプレイ装置の仕様に応じて、厚膜（１０〜３０μｍ）のパターンを形成したり、薄膜（０．５〜１０μｍ）のパターンを形成したりする必要がある。
【００１０】
すなわち、特許文献３の装置でガラス板に薄膜（０．５〜１０μｍ）のパターンを形成する場合、静電印刷プレートに現像した薄膜パターンには、静電印刷プレートに向かう方向の静電力（鏡像力）が比較的大きく作用するため、この鏡像力の影響によってガラス板へのパターン像の転写が困難となる。そこで、パターン像の転写効率を上げるため、転写電圧を上げる方法が考えられるが、転写電圧を上げ過ぎると、静電印刷プレートとガラス板との間で異常放電が発生し、パターン像が乱れたり、却って転写効率が低下したりするなどという問題が発生する。また、パターンを構成するトナーの帯電量を大きくすることで、上記の鏡像力を小さくして転写効率を上げることも可能であるが、液体トナーの製造段階でトナーの帯電量を大きくし過ぎると、分散安定性や現像特性が低下するなど、別の問題が発生することも分かっている。
【００１１】
一方、厚膜（１０〜３０μｍ）のパターンを形成する場合、薄膜のパターンを形成する場合より上述した鏡像力の影響を受け難くなる傾向はあるが、液体トナーの帯電量が小さい場合には、上述した薄膜の場合と同様の問題が発生することが分かっている。また、厚膜の場合、液体トナーの帯電量が大きくなり過ぎると、静電印刷プレートをドラム形状としたときに、静電印刷プレートとガラス板との間の最近接位置よりも前段階で転写が起こり（以下、このような現象を“プリ転写”と称する）、パターン像が所望の形成位置から外れてしまう。
【特許文献１】特開２００４−３０９８０号公報
【特許文献２】特開平６−２６５７１２号公報
【特許文献３】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】
【００１２】
この発明の目的は、現像したパターンを安定して良好な状態で転写できるパターン形成装置、およびパターン形成方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するため、この発明のパターン形成装置は、帯電した現像剤粒子によるパターンを像保持体に形成する現像装置と、現像したパターンの現像剤粒子に電界を作用させて上記像保持体に対向せしめた被転写媒体へ転写する転写装置と、上記パターンを被転写媒体へ転写する前に、当該パターンの現像剤粒子の帯電量を減少または増加させる帯電量調整装置と、を有する。
【００１４】
また、この発明のパターン形成方法は、帯電した現像剤粒子によるパターンを像保持体に形成する現像工程と、現像したパターンの現像剤粒子の帯電量を減少または増加させる帯電量調整工程と、帯電量を調整した現像剤粒子に電界を作用させて上記像保持体に対向せしめた被転写媒体へ転写する転写工程と、を有する。
【００１５】
上記発明によると、転写前のパターンの帯電量を所望する大きさに調整できるため、転写装置でパターンを被転写媒体へ転写する際に、安定した良好な転写が可能となる。また、転写のときの現像剤粒子の帯電量を気にする必要がないため、現像時における現像剤粒子の帯電量を所望する値に設定でき、現像プロセスをも安定させることができる。
【００１６】
また、この発明のパターン形成装置は、帯電した第１の現像剤粒子による第１のパターン、および帯電した第２の現像剤粒子による第２のパターンを像保持体に形成する現像装置と、現像した第１のパターンの第１の現像剤粒子および第２のパターンの第２の現像剤粒子に電界を作用させて上記像保持体に対向せしめた被転写媒体へ転写する転写装置と、上記第１および第２のパターンを被転写媒体へ転写する前に、上記第１のパターンの第１の現像剤粒子および上記第２のパターンの第２の現像剤粒子の帯電量を減少または増加させる帯電量調整装置と、を有する。
【００１７】
更に、この発明のパターン形成方法は、帯電した第１の現像剤粒子による第１のパターン、および帯電した第２の現像剤粒子による第２のパターンを像保持体に形成する現像工程と、現像した上記第１のパターンの第１の現像剤粒子および上記第２のパターンの第２の現像剤粒子の帯電量を減少または増加させる帯電量調整工程と、帯電量を調整した上記第１および第２の現像剤粒子に電界を作用させて上記像保持体に対向せしめた被転写媒体へ転写する転写工程と、を有する。
【発明の効果】
【００１８】
この発明のパターン形成装置は、上記のような構成および作用を有しているので、現像したパターンを安定して良好な状態で転写できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面を参照しながら、この発明の実施の形態について詳細に説明する。  
まず、この発明の実施の形態に係るパターン形成装置１０について、図１を用いて説明する。
【００２０】
図１に示すように、パターン形成装置１０は、図中の矢印方向に回転するドラム状のパターン形成用原版１（以下、単に原版１と称する）、この原版１の図中下方に対向して配置され、原版１に各色（ｒ：赤、ｇ：緑、ｂ：青）の液体現像剤を供給して各色の現像剤粒子によるパターン７を現像する複数の現像装置２ｒ、２ｇ、２ｂ（以下、総称して現像装置２と称する場合もある）、および原版１に保持せしめた現像剤粒子によるパターン７を平板状の被転写媒体Ｍに転写する転写装置３を有する。なお、原版１は、この発明の像保持体として機能する。また、本実施の形態では、被転写媒体Ｍとして透明なガラス板を用いた。
【００２１】
また、このパターン形成装置１０は、原版１の後述する絶縁層１３の表面を除電する除電器４、絶縁層１３の表面を例えば＋４００［Ｖ］に帯電させる帯電器５、パターン７を被転写媒体Ｍへ転写した後の原版１をクリーニングするクリーナ６、および現像後のパターン７の現像剤粒子を転写前に所望する帯電量に帯電あるいは除電する転写前帯除電装置８（以下、単に帯除電装置８と称する）を有する。なお、この帯除電装置８は、パターン７の現像剤粒子の帯電量を減少または増加させる本発明の帯電量調整装置として機能する。
【００２２】
図２には原版１を切断した部分拡大断面図を示してある。原版１は、ステンレス鋼やアルミなどの導電性基材１２の表面に、絶縁層１３をパターニングして構成されている。絶縁層１３は、例えば、ポリイミド、アクリル、ポリエステル、ウレタン、エポキシ、テフロン（登録商標）、ナイロンなどの体積抵抗率が１０１０［Ωｃｍ］以上の材料により形成され、その膜厚は５［μｍ］〜５０［μｍ］に形成されている。この原版１の表面には、図３に平面図として示すような、矩形の凹部を多数整列配置したパターン１４が形成されている。
【００２３】
図４には、現像装置２の概略構造を拡大して示してある。上述した各色の現像装置２ｒ、２ｇ、２ｂは、使用する液体現像剤が異なる以外、同じ構造を有するため、ここでは、現像装置２として説明する。
【００２４】
現像装置２は、原版１の回転方向に沿って並んだ２つの筐体２１、２２を有する。原版１は、凹部によるパターン１４を図中下方に向けた状態で、現像装置２に対向する姿勢で図中矢印方向に移動する。原版１の移動方向上流側の筐体２１内には、現像ローラ２３（供給部材）が設けられている。現像ローラ２３は、回転移動する原版１の絶縁層１３の表面に対して１５０±５０［μｍ］程度のギャップを介してその周面が対向する位置に配置され、原版１の移動方向と同じ方向に１．２倍ないし４倍、より好ましくは１．５倍ないし２．５倍の速度で回転する。
【００２５】
現像ローラ２３の原版１から離間した下方には、現像ローラ２３と逆方向に回転するスポンジローラ２４が接触配置されている。このスポンジローラ２４は、原版１との対向位置を通過した現像ローラ２３の周面に付着している液体現像剤をクリーニングする。また、筐体２１の内側面には、現像ローラ２３の周面に液体現像剤を供給するためのノズル２５が設けられている。
【００２６】
液体現像剤は、図示しない現像剤タンクに収容されており、図示しないポンプ等によりノズル２５を介して筐体２１内に供給され、スポンジローラ２４によって回収された余剰の液体現像剤が筐体２１の下端底部に設けられた排出口２６を介して現像剤タンクへ回収される。液体現像剤は、絶縁性液体中に帯電した各色の蛍光体粒子（現像剤粒子）を分散させて構成されている。各色の蛍光体粒子は、正に帯電するように金属石鹸などが添加されている。
【００２７】
原版１の移動方向に沿って下流側の筐体２２内には、スクイズローラ２７が設けられている。スクイズローラ２７は、その周面が現像ローラ２３より原版１に近接して対向する位置、すなわち、本実施の形態では、絶縁層１３の表面から２５ないし７５［μｍ］、より好ましくは３０ないし５０［μｍ］離間した距離に配置され、原版１の移動方向と逆方向に回転する。スクイズローラ２７は、現像ローラ２３によって原版１に供給された液体現像剤を部分的に除去し、原版１に残留する液体現像剤の膜厚が１〜３０［μｍ］程度になるようにコントロールする。
【００２８】
スクイズローラ２７の周面には、ゴム片により形成されたクリーニングブレード２８が接触配置されている。クリーニングブレード２８によってスクイズローラ２７の周面から回収された余剰の液体現像剤は、筐体２２の底部に設けられた排出口２９を介して図示しない現像剤タンクへ回収される。
【００２９】
帯除電装置８は、上述した除電器４や帯電器５と同様に、図５に示すようなスコロトロン帯電器３０を有する。スコロトロン帯電器３０は、原版１に向けて開口した開口部を有するケース３１、ケース３１内に配置され原版１の軸方向に延びた放電ワイヤ３２、およびケース３１の開口部に配置されたグリッド電極３３を有する。このスコロトロン帯電器３０は、放電ワイヤ３２に正極性の高電圧（例えば５［ｋＶ］）を印加すると正コロナイオンを発生し、負極性の高電圧（例えば−５［ｋＶ］）を印加すると負コロナイオンを発生し、それぞれ被帯電物（本実施の形態では現像したパターン７の現像剤粒子）を正極性または負極性に帯電することができる。
【００３０】
帯除電装置８のサイズによって印加電圧は大きく変わるため、スコロトロン帯電器３０の制御パラメータとしては、放電ワイヤ３２への高電圧の印加電圧ではなく、放電ワイヤ３２の単位長さ当たりの放電電流量を用いる。また、被帯電物の帯電量はグリッド電極３３へ印加するグリッド電圧によっても制御できる。理想的なスコロトロン帯電器は、被帯電物の帯電位をグリッド電圧と同じ値に制御できる。
【００３１】
ここで、上述したパターン形成装置１０の動作について説明する。尚、ここでは平面型画像表示装置の前面基板の内面に各色の蛍光体層を形成する場合を例にとって説明する。
【００３２】
まず、原版１は、図１に示す矢印方向に一定速度で回転移動される。このとき、除電器４が、図示しない放電ワイヤに交流の高電圧を印加し、原版１の絶縁層１３の表面を除電する。また、その直後に帯電器５の放電ワイヤに正極性の高電圧を印加して正コロナを発生し、原版１の絶縁層１３の表面を例えば＋４００［Ｖ］に帯電する。
【００３３】
次に、１色目の赤色現像を実行する現像装置２ｒを動作位置（図１に図示した位置）へ配置する。そして、現像装置２ｒを介して赤色の蛍光体粒子を含む液体現像剤を原版１の絶縁層１３の表面へ供給する。このとき、液体現像剤は、図４で反時計回り方向に回転する現像ローラ２３の周面によって厚さ数百［μｍ］程度の液膜として搬送され、この液膜が原版１の絶縁層１３の表面に接触して供給される。なお、この際、絶縁層１３の表面に形成されたパターン１４の凹部内にも液体現像剤が供給される。
【００３４】
この時、図示しない電源装置を介して、現像ローラ２３に＋３００［Ｖ］の電圧を印加する。すると、現像ローラ２３と原版１との間に接触して介在された液体現像剤中の正帯電された赤色の蛍光体粒子は、＋４００［Ｖ］に帯電された絶縁層１３の表面から反発される一方で、接地された原版１の導電性基材１２には引き付けられる。つまり、このような電界によって、赤色の蛍光体粒子が液体現像剤中を泳動してパターン1４の凹部内に集められ、多数の凹部によるパターン１４が赤色の蛍光体粒子によって現像される。
【００３５】
このように、赤色の蛍光体粒子によるパターン１４の現像が終了すると、現像ローラ２３の周面がスポンジローラ２４によってクリーニングされて、原版１に供給されなかった液体現像剤が排出口２６を介して図示しないタンクへ回収される。
【００３６】
上述した赤色の蛍光体粒子による現像直後には、原版１の絶縁層１３の表面に厚さ１００［μｍ］程度の液膜が付着しており、その内部にはパターン１４の凹部に現像されなかった蛍光体粒子が浮遊している。この蛍光体粒子が浮遊しているとカブリの原因になるため、スクイズローラ２７によってこの液膜を絞ると同時に、浮遊している蛍光体粒子をスクイズローラ２７の表面に付着させて回収する必要がある。
【００３７】
このとき、スクイズローラ２７には、図示しない電源装置を介して２００［Ｖ］程度の電圧が印加され、この電圧により、液膜内に浮遊している蛍光体粒子がスクイズローラ２７に引き付けられる。スクイズローラ２７による絞り工程を通過した原版１の絶縁層１３の表面には、この時点で、厚さ１〜３０［μｍ］程度の液膜が残留している。言い換えると、この程度の液膜が原版１の表面に残留するようにスクイズローラ２７による液膜の除去量がコントロールされる。すなわち、１色目の現像が終了した原版１は、濡れた状態を維持している。
【００３８】
この後、原版１に現像された赤色の蛍光体粒子によるパターン７は、原版１の回転によって帯除電装置８を通過され、パターン７を構成している赤色の蛍光体粒子の帯電量が必要に応じて減少または増加される。つまり、ここでは、被転写媒体Ｍに転写する前のパターン７の蛍光体粒子を、転写に好適な帯電量に調整する。この帯除電装置８の作用およびパターン７の蛍光体粒子の帯電量調整方法については、後に詳述する。
【００３９】
パターン７の帯電量が調整された後、さらに原版１は回転されて、帯電量を調整された蛍光体粒子によるパターン７が転写工程に搬送される。このとき、原版１と被転写媒体Ｍは、図示しない位置決め機構によって相対的に位置合わせされる。この位置決め機構は、原版１と被転写媒体Ｍの双方に予め刻印した位置合わせマークを光学的な手段を用いて読み取って、両者間のズレを検出して、このズレを補正するように原版１と被転写媒体Ｍを相対的に移動させる。
【００４０】
原版１と被転写媒体Ｍが高精度に位置合わせされた後、転写工程では、被転写媒体Ｍの原版１から離間した背面側（図中上面側）に配置した転写装置３を介して、負の高電圧（例えば、−７［ｋＶ］）を印加する。すると、原版１に現像されて帯電量が調整された正帯電の蛍光体粒子に対し、被転写媒体Ｍへ向かう方向の静電力が作用し、赤色の蛍光体粒子によるパターン７が被転写媒体Ｍへ転写される。このとき、帯除電装置８によってパターン７の現像剤粒子が転写プロセスに好適な適性範囲に帯電量を予め調整されているため、安定した転写ができ被転写媒体Ｍに高精細なパターンを形成できる。
【００４１】
このようにして転写工程を終えた原版１は、図１に示すクリーナ６によってクリーニングされる。原版１の凹部には僅かに蛍光体粒子が残存するため、クリーニング工程は必須である。
【００４２】
以上の動作を、順次、２色目の緑色現像を実行する現像装置２ｇ、３色目の青色現像を実行する現像装置２ｂについて、同様に行うことにより、被転写媒体Ｍ上に３色の蛍光体粒子によるパターンが形成される。なお、異なる色のパターンを被転写媒体Ｍに転写する際には、原版１と被転写媒体Ｍの位置合わせを１色分ずらすことは言うまでも無い。
【００４３】
本実施の形態のように、電界転写方式で被転写媒体Ｍの表面に高精細なパターンを形成する場合、絶縁性の溶媒中に帯電した現像剤粒子を分散させた液体現像剤を使用する必要があるが、現像装置２に収容する液体現像剤の現像剤粒子の帯電量は、少なくとも現像プロセスを良好に実行可能な値に調整されている。このため、本実施の形態のように、現像後のパターン７の現像剤粒子の帯電量を調整可能とすることで、現像プロセスにおける現像剤粒子の帯電量に関わらず転写プロセスに合った帯電量に調整できる。
【００４４】
以下、上述した帯除電装置８の作用についてより詳細に説明する。  
図６には、転写位置を通過する現像剤粒子（トナー粒子）の帯電量と、転写位置を通過するときに当該現像剤粒子に作用するクーロン力（およびその向き）と、の関係をグラフにした特性データの一例を示してある。ここで言う転写位置とは、現像剤粒子によるパターン７が原版１の回転によって移動されて転写装置３に最も近付く位置を指し、本実施の形態のように円弧状に湾曲した原版１を用いた場合、被転写媒体Ｍの搬送経路が概ね原版１の接線をなす最近接位置となる。また、クーロン力は、転写位置を通過する現像剤粒子に作用するクーロン力の大きさを指し、図６のグラフでクーロン力がプラスの領域では、正帯電した現像剤粒子に対して原版１に向かう方向の静電力（鏡像力）が作用し、クーロン力がマイナスの領域では、現像剤粒子を被転写媒体Ｍに転写する方向の静電力が作用する。
【００４５】
具体的には、図６のグラフは、原版１の絶縁層１３の厚さを３０［μｍ］とし、比誘電率８の赤色蛍光体粒子を用いて厚さ２０［μｍ］のパターン７を形成したとき、原版１の絶縁層１３の表面と被転写媒体Ｍとが最も近接する転写位置（本実施の形態では３［μｍ］のギャップがある）を通過するパターン７の現像剤粒子に作用する単位面積当たりの静電力（クーロン力）と、当該現像剤粒子の単位重量当たりの帯電量と、の関係を求めたトナー静電力の特性データである。このグラフでは、現像剤粒子に作用するクーロン力がゼロになる現像剤粒子の帯電量は約２３［μＣ／ｇ］となっている。
【００４６】
つまり、この特性データによると、現像剤粒子の帯電量が２３［μＣ／ｇ］よりも小さい場合には、帯除電装置８を用いて現像剤粒子を帯電して、被転写媒体Ｍへ転写できる方向へ静電力を作用させる。一方、現像剤粒子の帯電量が２３［μＣ／ｇ］よりも過剰に大きい場合は、被転写媒体Ｍへ転写できる方向へ静電力が過度に大きくなるため、原版１と被転写媒体Ｍの最近接位置よりも前段階で転写が起こり（以下、このような現象をプリ転写と称する）、パターン７の転写位置が所望の位置から外れてしまう。従って、この場合は帯除電装置８を用いてパターン７の現像剤粒子を除電し、被転写媒体Ｍへ転写できる方向への静電力を抑制する。具体的には、この例では、帯電量が２３［μＣ／ｇ］〜２９［μＣ／ｇ］（適正範囲）になるように、帯除電装置８を動作させるようにしている。
【００４７】
このような特性データは、現像剤粒子によるパターン７の膜厚、当該現像剤粒子の帯電量、および当該現像剤粒子に作用せしめる電界の強度（すなわち原版１の導電性基材１２と転写装置３との間の電位差）をパラメータとして、予め多数用意されて図示しないメモリ（記憶部）に記憶されている。そして、現像後のパターン７の帯電量を調整する場合、当該パターン７の膜厚、当該パターン７の現像剤粒子の調整前の帯電量、および転写装置３において当該パターンの現像剤粒子に作用させる電界の強度（すなわち、電位差）を上記メモリに記憶されている多数の特性データに紹介し、当該パターンの現像剤粒子の帯電量が上述した適正範囲に収まるように、後述する制御部が帯除電装置８を制御して帯電量を減少或いは増加させる。
【００４８】
ここで、図７を参照して、転写前のパターン７の現像剤粒子を帯除電するプロセスについて、より分かり易く説明する。すなわち、図７に示すように、予め、現像剤粒子の現像膜厚と帯電量、及び、転写装置３における被転写媒体Ｍと原版１の導電性基材１２との間の電位差とをパラメータとした場合における現像剤粒子に作用する静電力の特性データをメモリ４１（記憶手段）に記憶させておく。そして、実際に現像装置２によって現像するパターン７の膜厚、当該パターン７の現像剤粒子の帯電量、及び、転写装置３における被転写媒体Ｍと導電性基材１２の間の電位差を設定する設定値４２と、メモリ４１に記憶された静電力の特性データと、を制御部４０で照合し、現像後のパターン７の現像剤粒子を帯電するか、あるいは除電するかを選択する。そして最後に、現像後のパターン７の現像剤粒子を帯電あるいは除電する転写前帯除電の条件を決定し、帯除電装置８の電源電圧を制御する。
【００４９】
以上のように、本実施の形態によると、転写プロセスにおける最適な転写条件を選択するための特性データをメモリ４１に予め記憶しておき、パターン形成装置１０で設定する各種設定条件、すなわちパターン７の膜厚、帯電量、および転写バイアスに基づいてメモリ４１に記憶した特性データに照会し、照会によりメモリ４１から抽出した特性データに従って、現像したパターン７の現像剤粒子を帯除電装置８によって転写前に適正な帯電量にコントロールするようにしたため、当該パターン７を被転写媒体Ｍに転写するときには、現像剤粒子の帯電量を適正範囲に調整することができる。これにより、転写プロセスを良好に実施できるとともに、転写プロセスを気にすることなく現像プロセスにおける現像剤粒子の帯電量を所望する値に調整でき、パターン形成プロセス全体として現像剤粒子に作用させるクーロン力を安定させることができる。
【００５０】
以下、現像剤粒子の帯電量を調整する実施例について、いくつか説明する。  
【実施例１】
【００５１】
実施例１では、上述した実施の形態と同条件で、下記の手順で製造した赤色現像剤を用いて、厚さ２０［μｍ］のパターン形成実験を行った。
【００５２】
５００［ｍＬ］のセパラブルフラスコに、エクソン化学社製絶縁性炭化水素溶媒（アイソパーＬ）を１８０［ｇ］を注ぎ、Ｙ２０２Ｓ：Ｅｕ系赤色蛍光体粒子（平均粒子径［５μｍ］、比誘電率８）を１８［ｇ］を投入し、温度コントローラを１５０［℃］にセットして加熱攪拌を行った。溶液温度が１５０［℃］に到達してからも２時間一定温度で攪拌を続け、その後１．５時間かけて室温（２５［℃］）まで冷却しながら攪拌を続けた。このようにして得られた固形分濃度１０［ｗｔ％］の蛍光体粒子分散体に対し、大日本インキ化学工業社製ナフテン酸ジルコニウム（ナフテネートＺｒ）を２［ｇ］添加し、赤色蛍光体を含有する液体現像剤（赤色現像剤）を得た。
【００５３】
このようにして得られた赤色現像剤を、開口半径１２．５［ｍｍ］、膜厚３００［μｍ］のテフロン（登録商標）製スペーサを用いてＩＴＯ電極で挟み込んで作製したサンドイッチセルに注入し、３００［Ｖ］の直流電圧を５秒間印加して電着を行い、電着電流を測定した。この電着電流の測定データから赤色現像剤の帯電量は１１［μＣ／ｇ］であることが分かった。
【００５４】
図５の特性データに照会して判断すると、この帯電量（１１［μＣ／ｇ］）では転写が困難であることが予想される。実際にこの条件で現像剤粒子を転写したところ、転写不良を生じた。そこで、帯除電装置８を用いて、放電電流１０［μＡ／ｃｍ］、グリッド電圧２００［Ｖ］の帯電条件で転写前帯電を行ったところ、良好な転写が実現でき、所望のパターン形成が行えることが確認された。
【実施例２】
【００５５】
本実施例２では、上述した実施の形態と同条件で、下記の手順で製造した赤色現像剤を用いて、厚さ２０［μｍ］のパターン形成実験を行った。
【００５６】
５００［ｍＬ］のセパラブルフラスコに、エクソン化学社製絶縁性炭化水素溶媒（アイソパーＬ）を１８０［ｇ］を注ぎ、Ｙ２０２Ｓ：Ｅｕ系赤色蛍光体粒子（平均粒子径５［μｍ］、比誘電率８）を１８［ｇ］を投入し、温度コントローラを１５０［℃］にセットして加熱攪拌を行った。溶液温度が１５０［℃］に到達してからも２時間一定温度で攪拌を続け、その後１．５時間かけて室温（２５［℃］）まで冷却しながら攪拌を続けた。このようにして得られた固形分濃度１０［ｗｔ％］の蛍光体粒子分散体に対し、大日本インキ化学工業社製ナフテン酸ジルコニウム（ナフテネートＺｒ）を４［ｇ］添加し、赤色蛍光体を含有した液体現像剤（赤色現像剤）を得た。
【００５７】
このようにして得られた赤色現像剤を、開口半径１２．５［ｍｍ］、膜厚３００［μｍ］のテフロン（登録商標）製スペーサを用いてＩＴＯ電極で挟み込んで作製したサンドイッチセルに注入し、３００［Ｖ］の直流電圧を５秒間印加して電着を行い、電着電流を測定した。この電着電流の測定データから赤色現像剤の帯電量は３３［μＣ／ｇ］であることが分かった。
【００５８】
図５の特性データに照会して判断すると、この帯電量（３３［μＣ／ｇ］）では被転写媒体Ｍへ転写する方向への静電力が過度に大きくなるため、原版１と被転写媒体Ｍの最近接位置よりも前段階でプリ転写が生じることが予想された。実際にこの帯電量の現像剤粒子によるパターン７を被転写媒体Ｍへ転写したところ、パターン７の転写位置が所望する位置から外れてしまうことが確認された。そこで、帯除電装置８を用いて、放電電流−１０［μＡ／ｃｍ］、グリッド電圧５０［Ｖ］の除電条件で転写前除電を行ったところ、良好な転写が実現でき、所望の位置にパターン形成を行えることが確認された。
【実施例３】
【００５９】
実施例３では、上述した実施の形態と同条件で、下記の手順で製造した赤色現像剤を用いて、厚さ５［μｍ］のパターン形成実験を行った。
【００６０】
５００［ｍＬ］のセパラブルフラスコに、エクソン化学社製絶縁性炭化水素溶媒（アイソパーＬ）を１８０［ｇ］を注ぎ、Ｙ２０２Ｓ：Ｅｕ系赤色蛍光体粒子（平均粒子径５［μｍ］、比誘電率８）を１８［ｇ］を投入し、温度コントローラを１５０［℃］にセットして加熱攪拌を行った。溶液温度が１５０［℃］に到達してからも２時間一定温度で攪拌を続け、その後１．５時間かけて室温（２５［℃］）まで冷却しながら攪拌を続けた。このようにして得られた固形分濃度１０［ｗｔ％］の蛍光体粒子分散体に対し、大日本インキ化学工業社製ナフテン酸ジルコニウム（ナフテネートＺｒ）を３［ｇ］添加し、赤色蛍光体含有液体現像剤（赤色現像剤）を得た。
【００６１】
このようにして得られた赤色現像剤を、開口半径１２．５［ｍｍ］、膜厚３００［μｍ］のテフロン（登録商標）製スペーサを用いてＩＴＯ電極で挟み込んで作製したサンドイッチセルに注入し、３００［Ｖ］の直流電圧を５秒間印加して電着を行い、電着電流を測定した。この電着電流の測定データから赤色現像剤の帯電量は２０［μＣ／ｇ］であることが分かった。
【００６２】
ところで、厚さ５［μｍ］のパターン７を形成した場合の特性データを予め作成したところ、図８に示すデータが得られた。この特性データを見ると、比較的膜厚が薄いパターン７を形成した場合、現像剤粒子の帯電量をかなり大きくしないと良好な転写を行うことができないことが予測される。実際にこのパターン７を被転写媒体Ｍへ転写したとことろ転写効率は非常に悪かった。そこで、帯除電装置８を用いて、放電電流１５［μＡ／ｃｍ］、グリッド電圧３００［Ｖ］の帯電条件で転写前帯電を行ったところ、良好な転写が実現でき、所望の位置にパターン形成を行えることが確認された。
【００６３】
以上のように、本実施の形態のパターン形成方法を採用すると、薄膜と厚膜のいずれのパターンを形成する場合にも、高品質かつ高精度にパターン形成を行うことができることが分かる。
【００６４】
なお、この発明は、上述した実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上述した実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。例えば、上述した実施の形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除しても良い。
【００６５】
例えば、上述した実施の形態では、ドラム状の原版１を用いて被転写媒体Ｍにパターニングする場合について説明したが、これに限らず、図９に示すように平板状のパターン形成用原版１’（以下、単に原版１’と称する）を用いることもできる。この場合、原版１’が湾曲していないため、上述したプレ転写を生じる問題はない。つまり、原板１’に現像したパターンに過剰なクーロン力を作用させたとしても、転写装置３の位置で原版１’と被転写媒体Ｍとの間のギャップが変動しないため、パターンの転写位置がずれる心配は無い。
【００６６】
また、上述した実施の形態では、原版１に１色分のパターン７を現像した後に被転写媒体Ｍに転写するプロセスを複数回実行することで、多色パターンを形成する場合について説明したが、これに限らず、原版１に各色の現像剤粒子によるパターンを現像した後、全ての色のパターンを被転写媒体Ｍへ一括して転写するようにしても良い。
【００６７】
また、上述した実施の形態では、蛍光体粒子を正に帯電させてパターン形成装置を動作させる場合について説明したが、これに限らず、全ての構成を逆極性に帯電させて動作させても良い。
【００６８】
更に、上述した実施の形態では、平面型画像表示装置の前面基板に蛍光体層やカラーフィルタを形成する装置に本発明を適用した場合についてのみ説明したが、本発明は、他の技術分野における製造装置として広く利用できる。
【００６９】
例えば、液体現像剤の組成を変更すれば回路基板やＩＣタグなどにおける導電パターンを形成する装置に本発明を適用することも可能である。この場合には、液体現像剤を、例えば、平均粒径０．３［μｍ］の樹脂粒子と、その表面に付着している平均粒径０．０２［μｍ］の金属微粒子（例えば銅、パラジウム、銀など）と、金属石鹸のような電荷制御剤から構成すれば、上述した実施の形態と同様の手法により、例えばシリコンウェハー上に現像剤による配線パターンを形成することもできる。一般に、このような現像剤のみで十分な導電性を有する回路パターンを形成することは容易ではないので、パターン形成後に上記の金属微粒子を核としてメッキを施すことが望ましい。このようにして、導電性回路や、コンデンサー、抵抗などのパターニングを行うことも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明の実施の形態に係るパターン形成装置を示す概略図。
【図２】図１のパターン形成装置で使用する原版を部分的に拡大して示す部分拡大断面図。
【図３】図２の原版の平面図。
【図４】図１のパターン形成装置に組み込まれた現像装置を示す概略図。
【図５】図１のパターン形成装置に組み込まれた帯除電装置の概略図。
【図６】膜厚２０［μｍ］のパターンの現像剤粒子に作用する静電力の特性データを示すグラフ。
【図７】図５の帯除電装置を用いた帯電量の調整方法を説明するための図。
【図８】膜厚５［μｍ］のパターンの現像剤粒子に作用する静電力の特性データを示すグラフ。
【図９】本発明の他の実施の形態に係るパターン形成装置を示す概略図。
【符号の説明】
【００７１】
１…原版、２、２ｒ、２ｇ、２ｂ…現像装置、３…転写装置、４・・・除電器、５・・・帯電器、６・・・クリーナ、７…パターン、８・・・帯除電装置、１０…パターン形成装置、１２・・・導電性基材、１３・・・絶縁層、２１、２２・・・筐体、２３…現像ローラ、２４・・・スポンジローラ、２５・・・ノズル、２６、２９・・・排出口、２７…スクイズローラ、２８・・・クリーニングブレード、Ｍ…被転写媒体（ガラス基板）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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