JP2001276645A

JP2001276645A - 回路形成用荷電性粉末およびその選別方法

Info

Publication number: JP2001276645A
Application number: JP2000090819A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Hamanaka; 孝之浜中; Akihiko Kamata; 明彦鎌田
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd; Tomoegawa Paper Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd; Tomoegawa Co Ltd
Priority date: 2000-03-29
Filing date: 2000-03-29
Publication date: 2001-10-09

Abstract

(57)【要約】【課題】荷電性粉末中に混在する樹脂のみの粉末を、
導電性金属粉末に樹脂が結合している正常な荷電性粉末
から容易かつ確実に選別する。【解決手段】平均比重が少なくとも１ｇ／ｃｍ^３以上
の差を有する２種類以上の粉末が含有された荷電性粉末
に適用する。荷電性粉末を液体中に投入して撹拌し、比
重差によって異種の粉末を分離させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真法による
絶縁基板上への回路パターン形成に好適に用いられる回
路形成用荷電性粉末およびその選別方法に係るものであ
って、荷電性粉末中に含まれる不要な粉末を容易かつ確
実に選別する技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】絶縁基板上への回路パターンの形成方法
としては、金属粉末を含む印刷ペーストを使用したスク
リーン印刷法が従来よりあった。しかしながら同方法
は、回路パターンごとにスクリーンを製版せねばなら
ず、少量多品種生産になることの多い多層回路基板の場
合にはスクリーンの種類が増えて製造効率およびコスト
の面で不利になったり、回路パターンの部分的変更でも
スクリーンを再製版せねばならずフレキシブルな対応が
できなかったりする欠点があった。そこで近年では、荷
電性粉末を静電力によって絶縁基板上に印刷する電子写
真法が実用化されつつある。

【０００３】荷電性粉末は、導電性金属粉末と熱溶融性
樹脂とを主体材料としており、これらを所定の重量比で
混合し、これをニーダで熱溶融混練してから、カッター
ミルによる粗粉砕、ジェットミルによる微粉砕を経て例
えば平均粒径２０μｍ以下の荷電性粉末に調製し、この
後、分級する工程により製造されている。このようにし
て製造された荷電性粉末によって回路パターンを形成す
るには、グリーンシートと呼ばれるセラミック製の絶縁
基板上に電子写真法で回路パターンを印刷し、これを焼
成して荷電性粉末中の樹脂分を燃焼させて金属粉末どう
しを焼結させることにより、導通する金属製の回路パタ
ーンを得る。

【０００４】ところで、上記のように荷電性粉末を製造
した場合においては、材料をニーダによって熱溶融混練
しても金属粉末が均一に分散し難く、金属粉末が結合し
ていない樹脂のみの粉末が存在していた。このままで
は、低抵抗の回路パターンを形成することができないば
かりか、場合によっては導通しない回路パターンが形成
されてしまうので、樹脂のみの粉末を排除する必要があ
る。上記荷電性粉末の製造工程における分級工程は、所
定の粒度の荷電性粉末を選別するとともに、樹脂のみの
粉末を排除するものである。その分級方法は、粒子の質
量差を利用して粒子を選別する気流式が一般に用いられ
ている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】荷電性粉末と樹脂の比
重を比較すると、荷電性粉末の方が大きいので、両者の
体積が同程度か、あるいは荷電性粉末の粒子の体積が樹
脂よりも大きい場合には、荷電性粉末と樹脂とを確実に
選別することができる。ところが、樹脂の体積が大きく
て粒子の質量差が顕著にならない場合には、原理的に選
別が不可能である。例えば、荷電性粉末の比重が５ｇ／
ｃｍ^３程度、樹脂の比重が１ｇ／ｃｍ^３程度であって
も、樹脂の体積が荷電性粉末の体積の約５倍であれば、
粒子の質量は同等あるいはそれに近いものとなり、選別
が不可能となる。

【０００６】このように気流式の分級方法は実用的でな
い面もあり、これを解消し得る選別方法が、特開平４−
２３７０６５号公報に提案されている。その選別方法
は、荷電させた第１の金属ローラと、この第１の金属ロ
ーラと逆極性のバイアス電圧を印加した第２の金属ロー
ラを近接配置し、第１の金属ローラに荷電性粉末を供給
し、荷電性粉末のみを第２の金属ローラに移行させると
いったものである。しかしながらこの方法では、樹脂の
みの粉末が電荷を有していれば、その樹脂も荷電性粉末
に混じってしまい、確実に選別されないといった欠点を
備えている。したがって本発明は、荷電性粉末中に混在
する樹脂のみの粉末を、容易かつ確実に選別することが
できる回路形成用荷電性粉末の選別方法を提供すること
を目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の回路形成用荷電
性粉末は、平均比重が１ｇ／ｃｍ^３以上の差を有する２
種類以上の粉末が含有された回路形成用荷電性粉末を、
液体中に投入し、比重差によって各粉末を分離して得ら
れたことを特徴としている。

【０００８】また、本発明の回路形成用荷電性粉末の選
別方法は、平均比重が少なくとも１ｇ／ｃｍ^３以上の差
を有する２種類以上の粉末が含有された回路形成用荷電
性粉末の選別方法であって、液体中に荷電性粉末を投入
して比重差により両者を分離させることを特徴としてい
る。本発明によれば、液体中に投入された各粉末は比重
差により上下方向に互いに分離するので、これにより各
粉末を比重別に選別することができる。なお、粉末は液
体中に投入させるだけでなく、液体を撹拌して粉末を分
散させると粉末の凝集等が起こらず好ましい。

【０００９】本発明の粉末としては、荷電性粉末中にお
ける正常な荷電性粉末（熱溶融性樹脂が結合した導電性
金属粉末）と、荷電性粉末中における熱溶融性樹脂粉末
（導電性金属粉末に結合していない樹脂のみの粉末）と
の２種類に相当させることができる。両者の比重を比較
すると、荷電性粉末が樹脂粉末よりも大きく、本発明で
は、その比重差が１ｇ／ｃｍ^３以上あるものの選別を行
う場合に好適である。すなわち、正常な荷電性粉末中に
樹脂のみの粉末が混在する荷電性粉末を液体中に投入す
る。すると、樹脂のみの粉末は荷電性粉末よりも上方に
浮上し、両者が分離する。これにより、正常な荷電性粉
末と樹脂のみの粉末とを選別することができる。その結
果、粒子の質量が同等であったり、樹脂粉末が電荷を有
していたりしても、それらに何ら影響されることなく、
粉末を確実に選別することができる。

【００１０】本発明では、粉末を２種類とし、用いる液
体の比重が、比重が小さい方の粉末の比重よりも大きい
ものとすることを好ましい形態としている。例えば、正
常な荷電性粉末の比重が少なくとも３．４ｇ／ｃｍ^３、
樹脂のみの粉末の比重が大きくても１．３ｇ／ｃｍ^３で
ある場合には、比重が１．４ｇ／ｃｍ^３以上の液体を用
いる。すると、液体よりも比重が小さい樹脂粉末は液面
に浮上し、荷電性粉末は液体中に存在する。このように
両者は分離するので選別が容易となる。この形態におい
て、２種類の粉末の中間を示す比重の液体を用いれば、
比重が小さい粉末は液面に浮上し、大きい粉末は沈降す
るので、より選別が容易となるのでさらに好ましい。

【００１１】本発明に用いられる液体は、比重差により
各粉末が選別され得る比重を有しているものが適宜に選
択される。上記の荷電性粉末の選別に適用する場合にお
いては、一般に荷電性粉末の比重は５ｇ／ｃｍ^３程度、
樹脂粉末は１ｇ／ｃｍ^３であるから、２〜３ｇ／ｃｍ^３
程度の比重を有する液体が好適に用いられる。具体的に
は、ハロゲン化炭素水素、フッ素化合物等による液体を
用いることができるが、安全面からフッ素化合物による
液体の使用が望ましい。フッ素化合物としては、ドデカ
フルオロシクロヘキサン、パーフルオロアルカン、パー
フルオロトリアルキルアミン、パーフルオロポリエーテ
ル類、ペンタフルオロジクロロプロパン等が挙げられ
る。液体は、例えば樹脂が溶融しないといったように、
荷電性粉末を構成する成分を侵すことのないものが選択
される。また、液体の粘度は、選別する粉末の分離が速
く進むことから、低ければ低いほど良い。

【００１２】ここで、本発明の回路形成用荷電性粉末の
材料として好適に用いられる導電性金属粉末および熱溶
融性樹脂を列挙する。導電性金属粉末としては、銅、ニ
ッケル、銀、パラジウム等の公知の回路形成用金属材料
の単体あるいはそれらの合金からなるものが用いられ
る。導電性金属粉末の平均粒子径は、地カブリを防止す
るために１μｍ以上が望ましく、また、精密な回路パタ
ーンを形成するために２０μｍ以下であることが望まし
い。

【００１３】熱溶融性樹脂としては、ポリスチレン、ポ
リｐ−クロルスチレン、ポリビニルトルエン、スチレン
−ｐ−クロルスチレン共重合体、スチレン−ビニルトル
エン共重合体等のスチレンおよびその置換体の単独重合
体およびそれらの共重合体、スチレン−アクリル酸メチ
ル共重合体、スチレン−アクリル酸エチル共重合体、ス
チレン−アクリル酸ｎ−ブチル共重合体等のスチレンと
アクリル酸エステルとの共重合体、スチレン−メタクリ
ル酸メチル共重合体、スチレン−メタクリル酸エチル共
重合体、スチレン−メタクリル酸ｎ−ブチル共重合体等
のスチレンとメタクリル酸エステルとの共重合体、スチ
レンとアクリル酸エステルとメタクリル酸エステルとの
多元共重合体、その他スチレン−アクリロニトリル共重
合体、スチレン−ビニルメチルエーテル共重合体、スチ
レン−ブタジエン共重合体、スチレン−ビニルメチルケ
トン共重合体、スチレン−マレイン酸エステル共重合体
等のスチレンと他のビニル系モノマーとのスチレン系共
重合体、ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタク
リレート、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂等が単独、
または混合して用いられる。

【００１４】また、本発明の回路形成用荷電性粉末に
は、極性を付与するために帯電制御剤や流動性付与のた
めの外添剤等を含有させることができる。帯電制御剤と
しては、ニグロシン染料、第４級アンモニウム塩、ピリ
ジニウム塩、アジン、アゾ系含金属錯体やサリチル酸系
金属錯体等が挙げられる。また、外添剤としては、疎水
性シリカ等が挙げられる。

【００１５】本発明の回路形成用荷電性粉末は、前記熱
溶融性樹脂に前記導電性粉末、帯電制御剤や外添剤等を
内部に分散させて得たものである。また、導電性金属粉
末の表面に、帯電制御剤や外添剤等を分散させた熱溶融
性樹脂を被覆した後に外添剤を付着させたものでよい。
また、導電性金属粉末の表面に熱溶融性樹脂を被覆し、
さらに被覆された熱溶融性樹脂の表面に帯電制御剤、外
添剤等を付着または固着させたものでよい。

【００１６】導電性金属粉末の表面に熱溶融性樹脂を被
覆させる方法としては、該導電性金属粉末の表面に樹脂
のモノマーを重合して被覆するカプセル法や、導電性金
属粉末の表面に樹脂粒子を付着させた後、機械的手法で
導電性金属粉末の表面に樹脂粒子を固着させて被覆する
方法等を挙げることができる。

【００１７】上記機械的手法に用いられる具体的な機械
としては、奈良機械製作所製のハイブリダイゼーション
システム、細川ミクロン社製のメカノフュージョンシス
テム、細川ミクロン社製のオングミル等が挙げられる。
また、導電性金属粉末の表面に被覆された熱溶融性樹脂
の表面に帯電制御剤や外添剤等を付着または固着させる
方法としては、タービン型撹拌機、ヘンシェルミキサ
ー、スーパーミキサー等の一般的な撹拌機または前記機
械的手法を挙げることができる。

【００１８】

【実施例】次に、本発明を具体化した実施例を説明す
る。［実施例１］平均粒径が６．１μｍの球状の銅粉末とス
チレンアクリル系樹脂（比重：１．１ｇ／ｃｍ^３）と帯
電制御剤（アゾ系金属錯体）とを８０：２０：０．１の
重量比に配合し、これをスーパーミキサーで混合した
後、ニーダで熱溶融混練した。次いで、この混練物をカ
ッターミルで粗粉砕し、さらにジェットミルで微粉砕し
て平均粒子径が７．３μｍの荷電性粉末を得た。この荷
電性粉末の比重は、３．７ｇ／ｃｍ^３であった。また、
この荷電性粉末を調査したところ、荷電性粉末には結合
しなかった樹脂のみの粉末が混在していることが確認さ
れた。次に、この荷電性粉末を、比重が１．９４ｇ／ｃ
ｍ^３のパーフルオロトリペンチルアミン液中に投入して
撹拌した。その結果、樹脂が結合している正常な荷電性
粉末は沈降する一方、樹脂のみの粉末は液面に浮上し
た。このように、正常な荷電性粉末と樹脂のみの粉末を
選別することができた。

【００１９】次に、パーフルオロトリペンチルアミン液
中に沈降した正常な荷電性粉末を取り出して洗浄、乾燥
させ、この荷電性粉末と平均粒径６０μｍのフェライト
系キャリアとを８５：１５の重量比で混合し、二成分現
像剤（トナー）とした。次に、感光体上に形成された任
意の回路パターンの潜像を乾式二成分現像法により現像
し、Ｂａ−Ａｌ−Ｓｉ−Ｏ系セラミック粉末とバインダ
を溶剤中に分散させたスラリーによって形成された厚さ
１００μｍのセラミックグリーンシート上に静電転写
後、熱定着してトナー層による回路パターンを形成し
た。

【００２０】次いで、このセラミックグリーンシートを
還元雰囲気中で１０００℃に加熱し、トナー中の樹脂お
よびセラミックグリーンシート中のバインダーを分解
後、セラミック基板および回路パターンを焼結して導体
回路を得た。

【００２１】［実施例２］実施例１で用いた銅粉末とス
チレンアクリル系樹脂粒子（比重：１．１ｇ／ｃｍ^３）
と帯電制御剤（アゾ系金属錯体）とを、９０：１０：
０．１の重量比で、奈良機械製作所社製のハイブリダイ
ゼーションシステムを用いて混合撹拌し、荷電性粉末を
得た。この荷電性粉末の比重は、４．４ｇ／ｃｍ^３であ
った。また、この荷電性粉末を調査したところ、荷電性
粉末には結合しなかった樹脂のみの粉末が混在している
ことが確認された。次に、この荷電性粉末を、比重が
１．８８ｇ／ｃｍ^３のパーフルオロトリブチルアミン液
中に投入して撹拌した。その結果、樹脂が結合している
正常な荷電性粉末は沈降する一方、樹脂のみの粉末は液
面に浮上した。このように、正常な荷電性粉末と樹脂の
みの粉末を選別することができた。次に、この選別され
た正常な荷電性粉末を用いた以外は実施例１と同様にし
て導体回路を得た。

【００２２】［比較例１］実施例１で得た選別前の荷電
性粉末樹脂を用いた以外は実施例１と同様にして導体回
路を得た。［比較例２］実施例２で得た選別前の荷電性粉末樹脂を
用いた以外は実施例１と同様にして導体回路を得た。

【００２３】続いて、実施例１，２および比較例１，２
の導体回路の電気抵抗を測定した。その結果を、製造条
件と合わせて表１に示す。表１で明らかなように、比較
例１，２の荷電性粉末を用いた導体回路の電気抵抗は高
く、しかも導通しない場合もあった。一方、本発明の実
施例に係る選別工程を経た荷電性粉末によって得られた
導体回路の電気抵抗は比較的低く、本発明の効果が確認
された。

【００２４】

【表１】

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
液体中に回路形成用荷電性粉末を投入し、液体中におい
て異種の粉末を比重差により分離させた回路形成用荷電
性粉末であるため、電気抵抗が低くて導通性が良好な回
路を形成することができる。また、本発明の選別方法に
よれば、液体中に回路形成用荷電性粉末を投入し、液体
中において異種の粉末を比重差により分離させて選別す
るので、容易かつ確実に粉末を選別することができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０５Ｋ 1/09 Ｈ０１Ｌ 23/14 Ｚ (72)発明者鎌田明彦京都府長岡京市天神二丁目26番10号株式会社村田製作所内Ｆターム(参考） 2H005 AA29 AB03 CB06 EA10 4D071 AA44 AB04 AB15 AB23 BA05 BA13 BB13 DA20 4E351 AA07 BB01 BB29 CC16 CC22 CC31 DD04 DD05 DD19 DD20 DD21 DD52 EE02 EE03 GG06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】平均比重が１ｇ／ｃｍ^３以上の差を有す
る２種類以上の粉末が含有された回路形成用荷電性粉末
を、液体中に投入し、比重差によって各粉末を分離して
得られたことを特徴とする回路形成用荷電性粉末。
【請求項２】２種類以上の粉末が、正常な荷電性粉末
と熱溶融性樹脂粉末であることを特徴とする請求項１に
記載の回路形成用荷電性粉末。
【請求項３】平均比重が少なくとも１ｇ／ｃｍ^３以上
の差を有する２種類以上の粉末が含有された回路形成用
荷電性粉末の選別方法であって、液体中に荷電性粉末を
投入し、比重差によって各粉末を分離させることを特徴
とする回路形成用荷電性粉末の選別方法。
【請求項４】２種類以上の粉末が、正常な荷電性粉末
と熱溶融性樹脂粉末であることを特徴とする請求項３に
記載の回路形成用荷電性粉末の選別方法。
【請求項５】粉末は２種類であり、前記液体の比重
は、比重が小さい粉末の比重よりも大きいことを特徴と
する請求項３に記載の回路形成用荷電性粉末の選別方
法。