(57)【要約】【課題】感光体から基板上にトナー画像を転写する際に、感光体と基板との間の間隙にて放電が生じることを防止し、感光体から基板上にトナー画像を精度よく転写する。【解決手段】画像形成装置１では、転写部４１によりガラス基板９の被転写面とは反対側の面に所定の転写電位が与えられ、感光体３１２からガラス基板９へのトナー画像の転写位置近傍において、感光体３１２の外周面との間の間隙に作用する電界がこの間隙の破壊電界以上となるガラス基板９上の被転写面の領域の少なくとも一部が、絶縁性を有する補助部材４２により感光体３１２およびガラス基板９と非接触状態にて覆われる。これにより、転写位置近傍において、感光体３１２とガラス基板９との間の間隙にて放電が生じることが防止され、ガラス基板９上にトナー画像を精度よく転写することができる。【選択図】図１
2007003881.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上にトナー画像または静電潜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または静電潜像である元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元画像保持部と、
所定の転写位置において基板の被転写面を前記外周面に最も接近させつつ、前記基板を前記転写位置における前記環状部材の部位と同じ速度にて前記環状部材の前記部位と同じ方向であって前記被転写面に沿う進行方向に移動する移動機構と、
前記外周面上の元画像を前記転写位置において基板上に転写する際に、所定の転写電位を前記基板の前記被転写面とは反対側の面に与える転写部と、
前記転写位置の前記進行方向側または前記進行方向とは反対側において、前記外周面との間の間隙に作用する電界が前記間隙の破壊電界以上となる前記被転写面上の領域の少なくとも一部を、前記環状部材および前記基板と非接触状態にて覆うとともに絶縁性を有する補助部材と、
を備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１に記載の画像形成装置であって、
前記補助部材の前記被転写面の法線方向の厚さが、前記進行方向に平行な方向に沿って前記転写位置から離れるに従って増大することを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の画像形成装置であって、
前記転写位置の前記補助部材とは反対側に配置されるとともに、前記補助部材と同様のもう１つの補助部材をさらに備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
基板上にトナー画像または静電潜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または静電潜像である元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元画像保持部と、
所定の転写位置において基板の被転写面を前記外周面に最も接近させつつ、前記基板を前記転写位置における前記環状部材の部位と同じ速度にて前記環状部材の前記部位と同じ方向であって前記被転写面に沿う進行方向に移動する移動機構と、
前記外周面上の元画像を前記転写位置において基板上に転写する際に、所定の転写電位を前記基板の前記被転写面とは反対側の面に与える転写部と、
前記転写位置の前記進行方向側または前記進行方向とは反対側において、前記外周面との間の間隙に作用する電界が前記間隙の破壊電界以上となる前記被転写面上の領域の少なくとも一部を、前記環状部材および前記基板と非接触状態にて覆うとともに導電性または半導電性を有する補助部材と、
前記補助部材に接続され、前記補助部材が前記転写位置の前記進行方向側に配置される場合に前記補助部材と前記基板との間の間隙に当該間隙の破壊電界より小さい電界を形成する電位を前記補助部材に付与し、前記転写位置の前記進行方向とは反対側に配置される場合に前記補助部材と前記環状部材との間の間隙に当該間隙の破壊電界より小さい電界を形成する電位を前記補助部材に付与する電位付与部と、
を備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項４に記載の画像形成装置であって、
前記電位付与部が、前記補助部材が前記転写位置の前記進行方向側に配置される場合に前記環状部材の表面電位よりも前記基板の前記被転写面の電位に近い電位を、また、前記転写位置の前記進行方向とは反対側に配置される場合に前記基板の前記被転写面の電位よりも前記環状部材の表面電位に近い電位を前記補助部材に付与することを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項４または５に記載の画像形成装置であって、
前記補助部材が、前記進行方向に垂直かつ前記被転写面に沿う方向に伸びる複数のワイヤの集合であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
請求項４ないし６のいずれかに記載の画像形成装置であって、
前記転写位置の前記補助部材とは反対側に配置されるとともに、前記補助部材と同様のもう１つの補助部材と、
前記もう１つの補助部材に接続されるとともに前記電位付与部と同様のもう１つの電位付与部と、
をさらに備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれかに記載の画像形成装置であって、
前記元画像が前記外周面上の静電潜像に液体トナーが付与されて形成されたトナー画像であることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板上にトナー画像または静電潜像を形成する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
帯電した感光体を有する感光ドラムに画像形成用の光を照射して静電潜像を形成し、静電潜像にトナーを付与することによりトナー画像として顕在化させ、その後、印刷用紙に転写して印刷用紙上にトナー画像を形成する電子写真方式の印刷装置が従来より利用されている。このような印刷装置においてトナー画像を印刷用紙に転写する際には、所定の転写位置にて印刷用紙を感光ドラムの外周面に当接させつつ印刷用紙の感光ドラムとは反対側に電位を付与して電界を形成することにより、帯電した粒子（あるいは、液体中にて帯電した粒子）であるトナーを感光体上から印刷用紙に移動させる、いわゆる電界転写法が用いられる。
【０００３】
ところで、トナー画像の転写の際に印刷用紙に付与される電位によっては、転写位置近傍において感光ドラムと印刷用紙との間の間隙にて電界が局所的に高くなることにより放電が生じ、トナー画像が乱れてしまうことが知られている。そこで、例えば非特許文献１および２では、転写位置の下流側にて印刷用紙の感光ドラムとは反対側にＡＣコロナ放電器を設け、転写時に他のＤＣコロナ放電器から印刷用紙に付与された電荷を下流側にて除去することにより、感光ドラムと感光ドラムから分離直後の印刷用紙との間の間隙における放電の発生を抑制する技術が開示されている。また、転写位置近傍にて印刷用紙を小さな曲率にて湾曲させてその表面に沿って移動することにより、転写位置における感光ドラムの接線方向に沿って転写位置から離れるに従って感光ドラムと印刷用紙との間の間隙の幅を急激に増大させることにより放電の発生を抑制する技術も知られている。
【０００４】
なお、電子写真方式の他に、複数のピン電極の集合であるマルチスタイラスを用いて誘電体層を有するドラムに静電潜像を形成する手法も知られている。
【非特許文献１】電子写真学会編，「電子写真技術の基礎と応用」，コロナ社，１９８８年，ｐ．１８６−１８９
【非特許文献２】高原寛，「最近の電子写真プロセス技術と装置の最適設計・応用開発」，経営開発センター，平成元年６月３０日，ｐ．６６５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、近年、絶縁性を有し、かつ、印刷用紙に比べて厚いガラス基板に対して感光ドラムからのトナー画像の転写を行う技術の開発が進められている。所定の転写電位が付与される場合において、画像が転写される対象物の転写位置における被転写面の実際の電位は対象物のキャパシタンス（静電容量）に依存するため、ガラス基板において効率良く転写を行うには大きな転写電位を付与する必要がある。しかしながら、大きな転写電位を付与すると、転写位置近傍において感光ドラムとガラス基板との間の間隙にて電界が局所的に高くなって放電が発生し易くなってしまう。また、非特許文献１および２の手法では、ＡＣコロナ放電器にて高電圧の交流電流が利用されるため、印刷装置内においてノイズが生じ易くなるという問題がある。ガラス基板ではその被転写面に沿って湾曲させることができないため、転写位置近傍にて対象物を小さな曲率にて湾曲させて移動する上記手法を利用することもできない。
【０００６】
さらに、キャパシタンスの大きい平ベルト状の環状部材を中間転写体として設け、感光ドラムの外周に沿って設けられる他の環状部材である感光体上のトナー画像を、比較的低い転写電圧にて中間転写体に一旦転写し、その後、中間転写体からガラス基板に転写することも考えられるが、この場合においても、ガラス基板に転写する際には、比較的大きな転写電位が必要となって放電が生じ易くなってしまう。
【０００７】
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、トナー画像または静電潜像として画像が外周面に形成される環状部材から基板上に画像を転写する際に、転写位置近傍において環状部材と基板との間の間隙にて放電が生じることを防止し、環状部材から基板上に画像を精度よく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】
【０００８】
請求項１に記載の発明は、基板上にトナー画像または静電潜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または静電潜像である元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元画像保持部と、所定の転写位置において基板の被転写面を前記外周面に最も接近させつつ、前記基板を前記転写位置における前記環状部材の部位と同じ速度にて前記環状部材の前記部位と同じ方向であって前記被転写面に沿う進行方向に移動する移動機構と、前記外周面上の元画像を前記転写位置において基板上に転写する際に、所定の転写電位を前記基板の前記被転写面とは反対側の面に与える転写部と、前記転写位置の前記進行方向側または前記進行方向とは反対側において、前記外周面との間の間隙に作用する電界が前記間隙の破壊電界以上となる前記被転写面上の領域の少なくとも一部を、前記環状部材および前記基板と非接触状態にて覆うとともに絶縁性を有する補助部材とを備える。
【０００９】
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、前記補助部材の前記被転写面の法線方向の厚さが、前記進行方向に平行な方向に沿って前記転写位置から離れるに従って増大する。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の画像形成装置であって、前記転写位置の前記補助部材とは反対側に配置されるとともに、前記補助部材と同様のもう１つの補助部材をさらに備える。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、基板上にトナー画像または静電潜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または静電潜像である元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元画像保持部と、所定の転写位置において基板の被転写面を前記外周面に最も接近させつつ、前記基板を前記転写位置における前記環状部材の部位と同じ速度にて前記環状部材の前記部位と同じ方向であって前記被転写面に沿う進行方向に移動する移動機構と、前記外周面上の元画像を前記転写位置において基板上に転写する際に、所定の転写電位を前記基板の前記被転写面とは反対側の面に与える転写部と、前記転写位置の前記進行方向側または前記進行方向とは反対側において、前記外周面との間の間隙に作用する電界が前記間隙の破壊電界以上となる前記被転写面上の領域の少なくとも一部を、前記環状部材および前記基板と非接触状態にて覆うとともに導電性または半導電性を有する補助部材と、前記補助部材に接続され、前記補助部材が前記転写位置の前記進行方向側に配置される場合に前記補助部材と前記基板との間の間隙に当該間隙の破壊電界より小さい電界を形成する電位を前記補助部材に付与し、前記転写位置の前記進行方向とは反対側に配置される場合に前記補助部材と前記環状部材との間の間隙に当該間隙の破壊電界より小さい電界を形成する電位を前記補助部材に付与する電位付与部とを備える。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の画像形成装置であって、前記電位付与部が、前記補助部材が前記転写位置の前記進行方向側に配置される場合に前記環状部材の表面電位よりも前記基板の前記被転写面の電位に近い電位を、また、前記転写位置の前記進行方向とは反対側に配置される場合に前記基板の前記被転写面の電位よりも前記環状部材の表面電位に近い電位を前記補助部材に付与する。
【００１３】
請求項６に記載の発明は、請求項４または５に記載の画像形成装置であって、前記補助部材が、前記進行方向に垂直かつ前記被転写面に沿う方向に伸びる複数のワイヤの集合である。
【００１４】
請求項７に記載の発明は、請求項４ないし６のいずれかに記載の画像形成装置であって、前記転写位置の前記補助部材とは反対側に配置されるとともに、前記補助部材と同様のもう１つの補助部材と、前記もう１つの補助部材に接続されるとともに前記電位付与部と同様のもう１つの電位付与部とをさらに備える。
【００１５】
請求項８に記載の発明は、請求項１ないし７のいずれかに記載の画像形成装置であって、前記元画像が前記外周面上の静電潜像に液体トナーが付与されて形成されたトナー画像である。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１ないし３並びに８の発明では、転写位置近傍において環状部材と基板との間の間隙に絶縁性を有する補助部材を配置することにより放電が生じることを防止（抑制を含む。）し、環状部材から基板上に元画像を精度よく転写することができる。
【００１７】
また、請求項２の発明では、転写位置近傍において放電が生じることをさらに防止することができ、請求項３の発明では、進行方向に平行な方向に関して転写位置の両側のそれぞれに補助部材を配置することにより、環状部材から基板上に元画像をより精度よく転写することができる。
【００１８】
請求項４ないし８の発明では、転写位置近傍において環状部材と基板との間の間隙に導電性または半導電性を有するとともに電位が付与される補助部材を配置することにより放電が生じることを防止し、環状部材から基板上に元画像を精度よく転写することができる。
【００１９】
また、請求項６の発明では、補助部材を容易に配置することができ、請求項７の発明では、進行方向に平行な方向に関して転写位置の両側のそれぞれに電位が付与される補助部材を配置することにより、環状部材から基板上に元画像をより精度よく転写することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
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。本実施の形態における画像形成装置１は電子写真法を用いてガラス基板上にトナーの画像を形成する印刷装置であり、トナー画像が下流の図示省略の定着装置を経由してガラス基板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と定着装置とが一列に設けられる。
【００２１】
画像形成装置１は、例えば、厚さ０．３〜０．７ミリメートル（ｍｍ）のガラス基板９の下面（（−Ｚ）側の主面）を平らな保持面にて吸引吸着にて保持するとともに金属等の導電性材料にて形成される保持部２１、定盤１１上に設けられるとともに図１中のＹ方向へと保持部２１を水平に移動する基板移動機構２２、保持部２１に所定の転写電位を付与する転写部４１、および、保持部２１上のガラス基板９に対向するとともに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を備える。
【００２２】
プロセスユニット３は、図示省略のモータに減速機を介して接続される直径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。
【００２３】
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帯電器３２をさらに有し、帯電器３２はイオンを発生して感光体３１２を帯電させる。また、感光ドラム３１の周囲には帯電器３２から時計回りに、画像形成用の光を出射して感光体３１２に静電潜像を形成する潜像形成部３３、感光体３１２上に形成された静電潜像に液体トナー（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）を付与して現像する現像部３４、感光体３１２の表面をクリーニングするクリーナ３５、並びに、光を出射して感光体３１２を除電する除電器３６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。
【００２４】
また、保持部２１上のガラス基板９は感光体３１２の部位の移動経路上において現像部３４とクリーナ３５との間にて感光体３１２の外周面に最も接近する。後述するように、感光体３１２の外周面上のトナーは感光体３１２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の上面に転写されるため、以下の説明において、感光体３１２とガラス基板９とが最も接近する位置を転写位置と呼び、ガラス基板９の上面を被転写面と呼ぶ。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。
【００２５】
転写位置の（＋Ｙ）側および（−Ｙ）側のそれぞれには、絶縁性材料にて形成される補助部材４２が設けられ、各補助部材４２は感光ドラム３１よりも（＋Ｘ）側および（−Ｘ）側の双方から図示省略の支持部材により、感光ドラム３１およびガラス基板９と電気的に接触することなく支持される。補助部材４２は、転写位置からＹ方向に沿って離れるに従ってＹ方向に垂直な矩形断面（各辺がＸ方向またはＺ方向に沿う矩形）のＺ方向の長さが漸次増大する、いわゆるくさび形となっており、補助部材４２の転写位置側の先端は転写位置の極近傍（例えば、転写位置からＹ方向に４〜８ｍｍ離れた位置）に位置する。
【００２６】
図２は基板移動機構２２の構成を示す図であり、図１中の（−Ｙ）側から（＋Ｙ）方向を向いて基板移動機構２２を見た場合の様子を示している。図２に示す基板移動機構２２は、定盤１１上において、Ｘ方向に並んで設けられるとともにそれぞれがＹ方向に伸びる２つのガイドレール２３１を有する。保持部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、各スライダ２３２にエア供給部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、保持部２１がＹ方向に移動可能に支持される。また、基板移動機構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は保持部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、保持部２１がＹ方向に滑らかに移動する。
【００２７】
図３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３中のステップＳ１２〜Ｓ１５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時間的にほぼ並行して行われる。
【００２８】
図１の画像形成装置１では、まず、感光ドラム３１が回転軸Ｊ１を中心に時計回り（図１中の矢印７１が示す回転方向）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（＋Ｙ）方向へと一定の速度にて移動を開始する（ステップＳ１１ａ，Ｓ１１ｂ）。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感光体３１２が、周囲に配置された各周辺構成（すなわち、帯電器３２、潜像形成部３３、現像部３４、クリーナ３５および除電器３６）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３１２に対する処理が開始される。なお、本実施の形態におけるガラス基板９では、被転写面（すなわち、プロセスユニット３に対向する面）に格子状のブラックマトリクスが他の装置により予め形成されている。
【００２９】
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Ｓ１２）。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、この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、表面に帯電した電荷が感光体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Ｓ１３）。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。
【００３０】
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Ｓ１４）。このとき、感光体３１２の表面と同じ極性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の対象部位にトナー画像が形成される。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されてもよい。
【００３１】
その後、対象部位はガラス基板９の被転写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。また、基板移動機構２２によりガラス基板９も転写位置における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被転写面に沿って移動しており、転写位置において感光体３１２の対象部位はガラス基板９の被転写面に当接する（必ずしも当接しなくてもよい。以下同様。）。このとき、ガラス基板９の被転写面とは反対側の主面（下面）に所定の転写電位（例えば、（−６００）〜（−１０００）Ｖ）が転写部４１により保持部２１を介して付与されており、これにより、ガラス基板９の被転写面はトナーとは反対の極性の電位となっている。その結果、感光体３１２の対象部位上のトナーがガラス基板９の被転写面へと移動する（ステップＳ１５）。なお、ガラス基板９へのトナーの転写の際における補助部材４２の役割については、画像形成装置１における全体動作の説明後に詳述する。
【００３２】
対象部位は、クリーナ３５の位置へと続けて移動し、クリーナ３５により感光体３１２の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３６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。
【００３３】
ステップＳ１２〜Ｓ１５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の各部位に対しても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の被転写面上に転写されることとなる。そして、ガラス基板９の全体への印刷が終了すると、感光ドラム３１の回転が停止されるとともに、基板移動機構２２が停止され、画像形成装置１による印刷処理が終了する（ステップＳ１６ａ，Ｓ１６ｂ）。これにより、ガラス基板９の被転写面の全体に一の色のトナー画像が形成される。
【００３４】
既述のように、実際には、Ｒ、Ｇ、Ｂの色にそれぞれ対応する３台の画像形成装置が準備され、一の色のトナー画像がガラス基板９上に形成されると、ガラス基板９が次の画像形成装置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、最後に、定着装置にて加熱溶融されてガラス基板９に定着されることにより、カラーフィルタが完成する。
【００３５】
次に、画像形成装置１において仮に補助部材４２が設けられない場合に、転写位置近傍における感光体３１２の外周面とガラス基板９の被転写面との間の間隙（以下、「エア層」という。）に作用する電圧について述べる。一般的に、真空の間隙の誘電率をε０、ある板状の部材の比誘電率をεＸ、この部材の厚さをｔＸとすると、この部材の単位面積当たりのキャパシタンスＣＸは、（ＣＸ＝ε０×εＸ／ｔＸ）にて表される。画像形成装置１において仮に補助部材４２が設けられない場合に、Ｙ方向に関して転写位置近傍のある位置（以下、「注目位置」という。）に注目すると、感光体３１２、エア層およびガラス基板９のそれぞれの注目位置に作用する電圧は、転写部４１により付与される転写電位とドラム本体３１１の接地電位との差を各部位のキャパシタンスの逆数の比にて分配した値となる。したがって、感光体３１２の比誘電率をεＰ、厚さをｔＰ、エア層の比誘電率をεＡｉｒ（ただし、εＡｉｒは１）、注目位置における厚さをｔＡｉｒ、ガラス基板９の比誘電率をεＧ、厚さをｔＧとすると、感光体３１２、エア層およびガラス基板９の注目位置に作用する電圧の分配比は、（ｔＰ／εＰ）：ｔＡｉｒ：（ｔＧ／εＧ）となる。実際には、感光体３１２の比誘電率εＰ、および、ガラス基板９の比誘電率εＧのそれぞれは１よりも大きく、感光体３１２の厚さｔＰ、および、ガラス基板９の厚さｔＧのそれぞれは一定であるのに対して、エア層の厚さｔＡｉｒは注目位置が転写位置からＹ方向に離れるに従って漸次増大する。よって、注目位置が転写位置からＹ方向に離れるに従ってエア層に作用する電圧も漸次増大することとなる。
【００３６】
ここで、エア層において放電が生じる条件はパッシェンの法則によることが知られている。図４はパッシェンカーブを示す図であり、図４中の縦軸はエア層に作用する電圧を示し、横軸はエア層の厚さを示している。パッシェンカーブは、エア層において放電が生じる際のエア層の厚さに対する電圧のしきい値を示すものであり、図４中では符号８１を付す二点鎖線にて示している。パッシェンの法則によれば、注目位置でのエア層に実際に作用する電圧およびエア層の厚さの組合せにより特定される図４のグラフ中の位置が、線８１よりも上側の領域に含まれる場合には、注目位置にてエア層に放電が発生する。
【００３７】
既述のように注目位置が転写位置からＹ方向に離れるに従ってエア層の厚さも漸次増大し、画像形成装置１において仮に補助部材４２が設けられない場合に、転写部４１により付与される転写電位が５００Ｖ、１０００Ｖ、１５００Ｖとされるときには、エア層の厚さに対するエア層に作用する電圧の変化はそれぞれ図４中の線８２，８３，８４に示すようになる。図４より、転写電位が５００Ｖの場合にはエア層にて放電が生じる位置はなく、転写電位が１０００Ｖの場合にはエア層の厚さがおよそ３０μｍから１４０μｍまでとなるＹ方向の範囲にて放電が発生し、転写電位が１５００Ｖの場合にはエア層の厚さがおよそ１０μｍから２３０μｍまでとなるＹ方向の範囲にて放電が発生する。以下の説明において、転写電位に依存してエア層にて放電が生じるＹ方向の範囲を、放電発生範囲と呼ぶ。なお、放電発生範囲は転写位置の（＋Ｙ）側および（−Ｙ）側のそれぞれにて転写位置から同じ距離の範囲となる。
【００３８】
本実施の形態における画像形成装置１では、Ｙ方向に関して理想的には放電発生範囲の全体と重なるように、補助部材４２が転写位置の（＋Ｙ）側および（−Ｙ）側のそれぞれに配置され、放電発生範囲においてエア層が感光体３１２の外周面と補助部材４２との間の間隙の部分、および、補助部材４２とガラス基板９の被転写面との間の間隙の部分に分離される。図４に示すパッシェンカーブよりエア層の厚さが小さいほどエア層の厚さに対する電圧のしきい値の比が大きくなるため、補助部材４２の存在により、分離後のエア層のそれぞれにおいて放電の発生が防止（抑制を含む。）されるといえる。実際には、転写位置からＹ方向に離れるに従ってエア層の厚さが漸次増大するのに対し、補助部材４２もガラス基板９の被転写面の法線方向（Ｚ方向）の厚さが大きくなるため、一定の厚さの補助部材を設ける場合に比べて、感光体３１２の外周面と補助部材４２との間の間隙、および、補助部材４２とガラス基板９の被転写面との間の間隙のそれぞれの幅をＹ方向の広い範囲で狭くすることができ、転写位置近傍における放電の発生がさらに防止される。
【００３９】
ところで、放電発生範囲は転写電位や感光ドラム３１の直径等に依存するため、画像形成装置１におけるこれらの条件によっては、放電発生範囲内において転写位置からの距離が短い部分ではエア層の厚さが微小となり、補助部材４２を配置することが困難となる。この場合、放電発生範囲内の転写位置から比較的離れた部分（例えば、エア層の厚さが８０μｍ以上となる部分）においてのみ、補助部材４２が感光体３１２の外周面とガラス基板９の被転写面との間に位置するように設けられる。この場合であっても、放電発生範囲内の補助部材４２が配置されない部分（すなわち、転写位置の極近傍の部分）では、液体トナーのキャリア液が満たされるようにすることにより、感光体３１２の外周面とガラス基板９の被転写面との間にて放電が発生することが防止される（後述する図５および図６の画像形成装置１ａにおいて同様。）。このような観点では、画像形成装置１にて形成されるトナー画像は、感光体３１２の外周面上の静電潜像に液体トナーを付与することにより形成されることが好ましいといえる。もちろん、転写電位や感光ドラム３１の直径等によっては、粉体のトナー（すなわち、キャリア液に分散することなく帯電したトナー）が用いられてもよい。
【００４０】
なお、図４のパッシェンカーブは、エア層において放電が生じる際のエア層の厚さに対する電圧のしきい値として表されるが、電圧のしきい値をエア層の厚さにて除することにより得られる電界のしきい値として表されてもよい。この場合、ある厚さのエア層に作用する電界が、線８１においてこの厚さの場合における電圧から当該厚さを除することにより得られる電界（すなわち、破壊電界）以上となる場合に、エア層のこの厚さの部位において放電が発生することとなる。
【００４１】
以上に説明したように、画像形成装置１では、転写位置の（＋Ｙ）側および（−Ｙ）側のそれぞれにおいて、感光体３１２の外周面との間のエア層に作用する電界がエア層の破壊電界以上となる被転写面の領域の少なくとも一部が、絶縁性を有する補助部材４２により感光体３１２およびガラス基板９と非接触状態にて覆われる。これにより、転写位置近傍において、感光体３１２とガラス基板９との間にて放電が生じて転写直前の感光体３１２の外周面上のトナー画像、または、転写直後のガラス基板９の被転写面上のトナー画像が乱されることを防止することができ、その結果、ガラス基板９上にトナー画像を精度よく転写することができる。
【００４２】
図５は、本発明の第２の実施の形態に係る画像形成装置１ａの転写位置近傍を示す図である。図５の画像形成装置１ａでは、図１の画像形成装置１におけるくさび形の補助部材４２に替えて、それぞれがＸ方向に伸びる複数のワイヤ４３１（例えば、直径５０〜６０μｍのワイヤ）が配列して設けられる。本実施の形態では、転写位置の（−Ｙ）側および（＋Ｙ）側のそれぞれにおいて、複数のワイヤ４３１の集合が補助部材（図５中では転写位置の（−Ｙ）側の補助部材および（＋Ｙ）側の補助部材にそれぞれ符号４３ａ，４３ｂを付している。）とされる。各ワイヤ４３１は金属にて形成される芯部の周囲に樹脂コートを施すことにより形成され、ワイヤ４３１の全体では半導電性としての性質を示す。もちろん、ワイヤ４３１は半導電性の材料にて形成されてもよい。（−Ｙ）側の補助部材４３ａに含まれる複数のワイヤ４３１には電位付与部４４ａが、（＋Ｙ）側の補助部材４３ｂに含まれる複数のワイヤ４３１には電位付与部４４ｂがそれぞれ電気的に接続され、各補助部材４３ａ，４３ｂに所定の電位が付与される。他の構成は図１の画像形成装置１と同様であり、同符号を付している。なお、各ワイヤ４３１としては、樹脂コートが省略された導電性を有するものが用いられてもよい。
【００４３】
各補助部材４３ａ，４３ｂに含まれる複数のワイヤ４３１は、感光体３１２の外周面との間のエア層に作用する電界がエア層の破壊電界以上となる被転写面上の領域の少なくとも一部を覆うように感光ドラム３１およびガラス基板９と非接触状態にておよそＹ方向に沿って並んでおり（正確には、転写位置からＹ方向に離れるに従ってガラス基板９から漸次離間するように（＋Ｚ）側に僅かに傾斜している。）、感光ドラム３１よりも（＋Ｘ）側および（−Ｘ）側の双方から図示省略の支持部材により支持される。なお、複数のワイヤ４３１は１本のワイヤを（＋Ｘ）側および（−Ｘ）側のそれぞれの支持部材にて順次折り返されてもよい。
【００４４】
画像形成装置１ａでは、例えば、画像形成時における感光体３１２の帯電電位が（＋７００）Ｖ、転写部４１（図１参照）により保持部２１に付与される転写電位が（−６００）〜（−１０００）Ｖとされ、この場合、ガラス基板９の被転写面における電位は（−５００）〜（−６００）Ｖとなる。また、（−Ｙ）側の補助部材４３ａに含まれる複数のワイヤ４３１には電位付与部４４ａより（＋４００）Ｖの電位が付与され、（＋Ｙ）側の補助部材４３ｂに含まれる複数のワイヤ４３１には電位付与部４４ｂより（−２００）Ｖの電位が付与される。すなわち、転写位置からガラス基板９の進行方向（（＋Ｙ）方向）とは反対側に配置される補助部材４３ａに対しては電位付与部４４ａによりガラス基板９の被転写面の電位よりも感光体３１２の表面電位に近い電位が付与され、転写位置からガラス基板９の進行方向側に配置される補助部材４３ｂに対しては電位付与部４４ｂにより感光体３１２の表面電位よりもガラス基板９の被転写面の電位に近い電位が付与される。
【００４５】
本実施の形態において、上記と同様に感光体３１２の外周面上にトナー画像が形成された後、転写位置においてトナー画像をガラス基板９の被転写面上に転写する際には、転写位置の（−Ｙ）側では、補助部材４３ａの各ワイヤ４３１には感光体３１２の表面電位と同極性（または、トナーと同極性）で僅かに小さい電位が付与されるため、各ワイヤ４３１と感光体３１２の外周面との間の間隙に転写部４１による転写電位に依存しない小さな電圧が作用するのみとなり、当該間隙における放電の発生が防止される。その結果、転写直前における感光体３１２上のトナー画像が乱れることが防止される。なお、Ｙ方向に関して互いに隣接する２つのワイヤ４３１の間のエア層の部分についても、ワイヤ４３１の存在により感光体３１２とガラス基板９との間で放電が発生することが防止される。
【００４６】
そして、転写位置においてガラス基板９が感光体３１２の外周面と当接しつつ、この部位と同じ速度にて同じ（＋Ｙ）方向に被転写面に沿って移動して、感光体３１２上のトナー画像がガラス基板９の被転写面に転写される。また、転写位置の（＋Ｙ）側では、補助部材４３ｂの各ワイヤ４３１にはガラス基板９の被転写面の電位と同極性で僅かに小さい電位が付与されるため、各ワイヤ４３１とガラス基板９の被転写面との間の間隙に感光体３１２の表面電位に依存しない小さな電圧が作用するのみとなり、当該間隙における放電の発生が防止され、転写直後のガラス基板９上のトナー画像が乱れることが防止される。
【００４７】
このようにして、画像形成装置１ａではガラス基板９の被転写面上に一の色のトナー画像が形成される。そして、他の色用の画像形成装置においても同様にガラス基板９上に当該色のトナー画像が形成され、定着装置を経由することにより、カラーフィルタが完成する。
【００４８】
以上に説明したように、図５の画像形成装置１ａでは転写位置の（−Ｙ）側に配置される補助部材４３ａに対しては、補助部材４３ａと感光体３１２の外周面との間の間隙に当該間隙の破壊電界より小さい電界を形成するような電位が付与され、転写位置の（＋Ｙ）側に配置される補助部材４３ｂに対しては、補助部材４３ｂとガラス基板９の被転写面との間の間隙に当該間隙の破壊電界より小さい電界を形成するような電位が付与される。これにより、転写位置近傍のエア層において放電の発生が抑えられ、ガラス基板９上にトナー画像を精度よく転写することができる。
【００４９】
また、画像形成装置１ａでは、複数のワイヤ４３１の集合として設けられる補助部材４３ａ，４３ｂに替えて、図６に示すように薄い板状であって、半導電性（または、導電性）を有する補助部材（図６中では転写位置の（−Ｙ）側の補助部材および（＋Ｙ）側の補助部材にそれぞれ符号４５ａ，４５ｂを付している。）が設けられてもよい。図６の補助部材４５ａ，４５ｂはそれぞれ電位付与部４４ａ，４４ｂにより上記の例と同様の電位が付与されることにより、（−Ｙ）側の補助部材４５ａと感光体３１２との間の間隙に当該間隙の破壊電界よりも小さい電界をＹ方向に亘って確実に形成して放電が生じることを防止し、（＋Ｙ）側の補助部材４５ｂとガラス基板９との間の間隙に当該間隙の破壊電界よりも小さい電界をＹ方向に亘って確実に形成して放電が生じることを防止することができる。
【００５０】
ところで、図６の薄板状の補助部材４５ａ，４５ｂを転写位置の極近傍に配置するには、補助部材４５ａ，４５ｂを高精度に製作し、かつ、精度よく配置する必要がある。これに対し、図５の画像形成装置１ａでは各補助部材４３ａ，４３ｂが、画像形成時におけるガラス基板９の進行方向（すなわち、（＋Ｙ）方向）に垂直かつガラス基板９の被転写面に沿う方向に伸びる複数のワイヤ４３１の集合とされるため、図６の薄板状の補助部材４３ａ，４３ｂに比べて容易に製作して転写位置の極近傍に配置することが可能となる。
【００５１】
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。
【００５２】
上記第１および第２の実施の形態では、感光体３１２上のトナー画像がガラス基板９に直接転写されるが、感光体３１２上のトナー画像は間接的にガラス基板９に転写されてもよい。図７は他の例に係る画像形成装置１ｂの構成を示す図である。図７の画像形成装置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を介してガラス基板９上に転写される。具体的には、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、モータが駆動することにより中間転写体２５１が感光ドラム３１のトナー画像が形成された部位に当接しつつ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。図７の画像形成装置１ｂでは、潜像形成部３３や現像部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を介して付与される電位により循環移動する中間転写体２５１上に転写される。そして、トナー画像が形成された中間転写体２５１の部位はガラス基板９へと送られ、転写部４１により中間転写体２５１とガラス基板９との間に電圧が付与され、補助部材４２により転写位置近傍における放電を防止しつつ中間転写体２５１上のトナー画像がガラス基板９上に転写される。なお、図７の画像形成装置１ｂでは画像形成時にガラス基板９は図７中の（−Ｙ）方向へと移動する。また、画像形成装置１，１ａ，１ｂでは現像部３４が省略され、転写部４１により静電潜像の電荷とは反対の極性の転写電位をガラス基板９に付与しつつ、感光体３１２上の静電潜像、または、感光体３１２から転写された中間転写体２５１上の静電潜像が、ガラス基板９上に転写されてもよい。
【００５３】
以上のように、画像形成装置では、感光ドラム３１または中間転写部２５が、外周面上にガラス基板９への転写前のトナー画像または静電潜像である元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外周面に沿って循環移動する元画像保持部としての動作を行うことにより、ガラス基板９への転写対象である元画像が転写位置へと送られてガラス基板９上に転写される。なお、複数のピン電極の集合であるマルチスタイラスを潜像形成部として設けるとともに、元画像保持部に誘電材料にて形成される環状部材を設け、環状部材の外周面と間隙を介して対向するピン電極に電圧を付与してピン電極の先端と環状部材との間にて放電を生じさせることにより、環状部材の外周面に電荷を付与して静電潜像が形成されてもよい。
【００５４】
上記第１および第２の実施の形態では、画像形成時のガラス基板９の進行方向に平行なＹ方向に関して転写位置の両側のそれぞれに補助部材が設けられるが、転写位置の（＋Ｙ）側または（−Ｙ）側のみに補助部材が設けられてもよい。ただし、感光体３１２からガラス基板９上にトナー画像をより精度よく転写するという観点では、転写位置に対して一方側の補助部材のみならず反対側にも同様のもう１つの補助部材を配置し、上記第１および第２の実施の形態のように、転写位置の（＋Ｙ）側および（−Ｙ）側のそれぞれにて感光体３１２とガラス基板９との間の間隙における放電の発生を防止することが好ましい。
【００５５】
また、基板移動機構２２は、ガラス基板９を保持するステージである保持部２１を移動するもの以外であってもよい。例えば、保持部２１に替えて複数のローラに外接する環状ベルトが設けられ、いずれかのローラにモータが接続されて環状ベルトがこれらのローラの周囲を経由して循環移動することにより、環状ベルト上のガラス基板を感光体３１２の外周面に最も接近する転写位置にて環状の感光体３１２（または、中間転写体２５１）の接線方向に移動する移動機構が設けられてもよい。なお、画像形成装置の設計によってはガラス基板９を固定し、補助部材を含むプロセスユニットをガラス基板９に対してＹ方向に移動させてガラス基板９上にトナー画像を形成することも可能である。
【００５６】
転写部４１は、導電性の保持部２１を介してガラス基板９の被転写面とは反対側の面のほぼ全体に転写電位を与える以外に、例えば、保持部を半導電性材料にて形成するとともに、保持部のガラス基板９とは反対側の面に接する導電性または半導電性のローラを転写位置に対応する位置に設け、このローラを介して保持部に電位を付与してガラス基板９に転写電位を与えるものであってもよい。すなわち、画像形成装置では、転写部４１によりガラス基板９の被転写面とは反対側の面において少なくとも転写位置に最も近接する位置に転写電位が付与されることによりトナー画像の転写が実現される。
【００５７】
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、画像形成装置における処理の対象物は、ガラス基板９以外に半導体基板やプリント配線基板等の他の基板であってもよい。画像形成装置では、転写位置の近傍における放電の発生が防止されるため、厚いまたは比誘電率が小さい材料にて形成されるキャパシタンスが小さい基板であっても、高い転写電位を付与してトナー画像または静電潜像を基板上に精度よく転写して形成することができ、様々な材料にて形成される基板を処理対象とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】第１の実施の形態に係る画像形成装置の構成を示す図である。
【図２】基板移動機構の構成を示す図である。
【図３】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。
【図４】パッシェンカーブを示す図である。
【図５】第２の実施の形態に係る画像形成装置の転写位置近傍を示す図である。
【図６】補助部材の他の例を示す図である。
【図７】画像形成装置の他の例を示す図である。
【符号の説明】
【００５９】
１，１ａ，１ｂ    画像形成装置
９    ガラス基板
２２    基板移動機構
２５    中間転写部
３１    感光ドラム
４１    転写部
４２，４３ａ，４３ｂ，４５ａ，４５ｂ    補助部材
４４ａ，４４ｂ    電位付与部
２５１    中間転写体
３１２    感光体
４３１    ワイヤ
【図１】
2007003881.tif 000003
【図２】
2007003881.tif 000004
【図３】
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【図４】
2007003881.tif 000006
【図５】
2007003881.tif 000007
【図６】
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【図７】
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