JP2001281921A - 回路形成用荷電性粉末 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電子写真法によって回路パターンを印刷する
際に使用しても、カブリのない高解像度で、かつ良好な
電気特性を示す回路パターンを作製することができる回
路形成用荷電性粉末を提供する。 【解決手段】 導電性金属または金属酸化物の１次粒子
あるいは２次粒子の外周に樹脂を被覆し、この粉末の形
状を（長径−短径）／長径で定義される扁平率で０．５
以上、１未満の範囲とした回路形成用荷電性粉末を作製
する。

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に関する。

【０００２】

【従来の技術】通常の電子写真法のように静電力を利用
して絶縁性基板上に所望の回路パターンを形成する回路
配線形成方法と、この回路配線形成方法に使用される回
路形成用荷電性粉末とが、特開平４−２３６４８４号公
報に提案されている。回路形成用粉末は、導電性金属粉
末と荷電制御剤とを熱溶融性樹脂中に均一分散させた構
造をなし、その平均粒径は１０〜１５μｍである。そし
て、具体的な回路形成用荷電性粉末の製造方法は、導電
性金属粉末である平均粒径が０．４μｍの銀粉末、荷電
制御剤であるアゾ系金属染料および熱溶融性樹脂である
スチレンアクリル共重合体をそれぞれ８０対１対１９の
重量比で混合し、これをニーダにより熱溶融混練する。
その後、カッターミルによる粗粉砕、ジェットミルによ
る微粉砕、および気流式分級を行い、回路形成用荷電性
粉末を得るものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】回路形成用荷電性粉末
（以下、単に回路形成用トナー）は、通常、導電性金属
粒子と樹脂の含有率が８０：２０〜９０：１０（ｗｔ
％）であるため、トナー比重が３〜５ｇ／ｃｍ^３にもな
り、通常のＯＡ用トナーの３倍以上の値となってしま
う。しかも、この回路形成用トナーは含有樹脂量が少な
いために、帯電量（比電荷）の制御（向上）が極めて困
難である。このため、回路形成用トナーとキャリア間の
静電引力のみでは、現像スリーブ回転時のキャリア表面
に回路形成用トナーを保持しきれず、回路形成用トナー
が飛散して画像乱れを引き起こす原因となっている。

【０００４】また、従来の回路形成用トナーでは、粉砕
法を用いて作製された場合、金属粒子表面が露出して帯
電制御が困難となるのを防ぐために、球形化処理が必須
である。この球形化処理は、特開平４−１０１１５６号
公報に開示されているように、例えば、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行われ
る。しかしながら、このような球形化処理された回路形
成用トナーでは、キャリアまたは現像スリーブへのトナ
ーの接触面積が小さいため、上記の現像スリーブ回転時
におけるキャリア表面でのトナー保持能力がさらに低下
して、トナー飛散による回路パターン形状の乱れの一因
となっている。

【０００５】この対策としては、回路形成用トナーの質
量を低減させることが挙げられる。トナー質量低減のた
めには回路形成用トナーを小粒径化すればよいが、通常
用いられる回路形成用トナーは、粒径が５〜７μｍ程度
であり、これ以上粒径を小さくすると、ファンデルワー
ルス力の寄与率が高くなり、静電気力でのコントロール
が困難となる。そのため、これ以上の小粒径化トナーで
は、カブリのない高解像度の回路パターンを形成するこ
とが困難である。

【０００６】また、他の方法としては、金属の含有率を
下げ、または樹脂の含有率を上げて回路形成用トナーの
質量を低減する方法も挙げれられる。同一トナー粒径の
まま、樹脂の含有率を上げると、トナー質量を低減でき
る上にトナー帯電量も向上でき、トナー飛散は防止でき
る。しかしながら、その回路形成用トナーでは金属粒径
が小さくなり、樹脂被膜の層厚が厚くなってしまう。つ
まり、セラミック基板焼成時に樹脂を分解した際の金属
粒子間距離が長くなってしまい、電気的接続が困難にな
る。一方、上記とは逆に、金属粒径を変化させずに樹脂
含有率を増加させた場合には、トナー帯電量は向上でき
るものの、トナー質量も増加してしまい、トナー飛散に
対する効果は薄れる。

【０００７】本発明は、このような問題点を解決するた
めになされたものであり、電子写真法によって回路パタ
ーンを印刷する際に使用しても、カブリのない高解像度
で、かつ良好な電気特性を示す回路パターンを作製する
ことができる回路形成用荷電性粉末を提供することを目
的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】よって、本発明の回路形
成用荷電性粉末は、導電性金属または金属酸化物の１次
粒子あるいは２次粒子の外周に樹脂を被覆した回路形成
用荷電性粉末であって、上記粉末の形状が（長径−短
径）／長径で定義される扁平率で０．５以上、１未満の
範囲にあることを特徴としている。

【０００９】本発明の回路形成用荷電性粉末（回路形成
用トナー）によれば、このトナーが扁平形状であるの
で、キャリアまたは現像スリーブへのトナーの接触面積
を増加させることができ、これにより、トナー飛散を抑
えカブリのない高解像度で、かつ良好な電気特性を示す
回路パターンを作製することができる。

【００１０】扁平率が０．５未満の回路形成用荷電性粉
末では、その形状が球状に近いためにカブリやトナー飛
散が発生しやすい。また、本発明の回路形成用荷電性粉
末の扁平率は、キャリアとの帯電性制御のため、０．５
〜０．７の範囲であることが好ましい。なお、本発明に
おける回路形成用荷電性粉末の扁平率は、以下のように
定義した。まず、スライドガラス上に回路形成用荷電性
粉末をのせてその上面から顕微鏡で観察し、次いで、任
意の回路形成用荷電性粉末１００個の長径および短径を
測定して個々の粉末の扁平率を計算し、それらの扁平率
の平均値を本発明における扁平率とした。

【００１１】本発明における導電性金属粒子としては、
公知の回路形成用金属材料、特に銅、ニッケル、銀、パ
ラジウム、タングステン、モリブデンの単体またはこれ
らの合金からなる平均粒子径が１〜２０μｍの粒子であ
ることが好ましい。また、金属酸化物粒子としては、こ
れらの導電性金属の酸化物からなる平均粒子径が１〜２
０μｍの粒子が好適に用いられる。これらの中でも、銅
酸化物は、セラミック基板の還元雰囲気焼成中に還元さ
れるため、焼成後の回路パターンにおけるシート抵抗の
悪化を防ぐことから特に好ましい。なお、銅酸化物は、
ＣｕＯおよびＣｕ_２Ｏのいずれのものでも好適に利用す
ることができる。

【００１２】導電性金属粒子または金属酸化物粒子の外
周に樹脂を被覆させる方法としては、金属粒子または金
属酸化物粒子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、金属粒子または金属酸化物粒子の表面
に樹脂粒子を付着させた後、機械的手法、具体的には、
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、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により、金属粒子また
は金属酸化物粒子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。

【００１３】上記樹脂としては、熱可塑性樹脂が使用さ
れ、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、または混合して使用できる。

【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てもよい。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
リカ等を挙げることができる。

【００１５】帯電制御剤や外添剤等を回路形成用荷電性
粉末に含有させる方法としては、前記金属粒子または金
属酸化物粒子の外周に被覆させた樹脂の内部に帯電制御
剤や外添剤等を分散させてもよいし、タービン型攪拌
機、ヘンシェルミキサー、スーパーミキサー等の一般的
な攪拌機または前記機械的手法により、樹脂を被覆また
は固着させた金属粒子または金属酸化物粒子と帯電制御
剤や外添剤等とを混合して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てもよい。

【００１６】本発明の回路形成用荷電性粉末によれば、
トナーの飛散防止効果が得られるだけではなく、回路形
成時のトナー層の積層過程において、トナー層の崩れを
防止することもできる。回路パターンでの電気的抵抗を
低減させるためには、現像トナーまたは転写トナーの量
を増加することが要求され、トナー層は最低２層、通
常、３〜４層積層される。従来の回路形成用荷電性粉末
は球状であるため、トナーを３〜４層積層する際、トナ
ー層が崩れて解像度性を損ない、ひいては回路の電気抵
抗を悪化させるものであった。しかしながら、本発明の
扁平形状の回路形成用荷電性粉末を用いた場合は、扁平
形状であるためにトナー層を３〜４層積層してもトナー
が崩れることはなく、セラミックシート上に転写でき、
極めて良好なライン幅精度を有する回路パターンを得る
ことができる。

【００１７】さらに、本発明の扁平形状の回路形成用荷
電性粉末では、良好なクリーニング性を発揮することが
できる。従来の回路形成用荷電性粉末は、球状であった
ため、一般的なブレードクリーニングによるクリーニン
グにおいて、球状トナーが感光体とクリーニングブレー
ドの隙間を転がりながらすり抜けてしまい、クリーニン
グ性能が優れなかった。ところが、本発明の回路形成用
荷電性粉末は扁平形状であるため、ブレードクリーニン
グ方式を用いてもトナーが感光体とクリーニングブレー
ドの隙間を転がりながら通り過ぎることはなく、良好に
クリーニングすることができる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。 ＜実施例１＞導電性金属粉末として、長径６．２μｍ、
短径３．０μｍの扁平形状の銅粒子を用い、この銅粒子
の表面上で、スチレンアクリル樹脂を重合させた後、そ
の表面に帯電制御剤および流動剤を固定して実施例１の
回路形成用荷電性粉末（トナー）を作製した。得られた
トナーの形状は、長径８．５μｍ、短径３．４μｍであ
った。

【００１９】＜実施例２＞実施例１で用いた銅粒子と、
アゾ系金属染料（帯電制御剤）を含有したスチレンアク
リル系樹脂とを８０：２０の重量比で混合し、ハイブリ
ダイゼーションシステムに投入し、４０００ｒｐｍで１
分間処理した。そして、その表面にシリカ微粒子を固定
して実施例２のトナーを作製した。得られたトナーの形
状は、長径７．８μｍ、短径３．８μｍであった。

【００２０】＜比較例１＞平均粒径が４．３μｍの球状
銅粒子と、アゾ系金属染料を含有したスチレンアクリル
系樹脂とを８０：２０の重量比で混合し、ハイブリダイ
ゼーションシステムに投入し、４０００ｒｐｍで１分間
処理した。そして、その表面にシリカ微粒子を固定して
比較例１のトナーを作製した。

【００２１】＜比較例２＞平均粒径が４．３μｍの球状
銅粒子を二枚の平行平板で挟んで圧力を加え、該球状銅
粒子を扁平形状にした。次に、該扁平形状の銅粒子と、
アゾ系金属染料を含有したスチレンアクリル系樹脂とを
８０：２０の重量比で混合し、ハイブリダイゼーション
システムに投入し、４０００ｒｐｍで１分間処理した。
そして、その表面にシリカ微粒子を固定して比較例２の
トナーを作製した。得られたトナーの形状は、長径８．
９μｍ、短径５．２μｍであった。

【００２２】次いで、上記実施例１，２および比較例
１，２の各トナーと、平均粒径６０μｍのフェライトキ
ャリアとを２０：８０の重量比で混合し、乾式二成分現
像剤を得た。これらの現像剤を用いて、感光体上に形成
された回路状の潜像を乾式二成分現像法により現像し
た。この際、現像スリーブ／感光体の周速比を上げてい
き、トナー飛散が生じたそれぞれ周速比を測定し、その
結果を表１に示した。

【００２３】

【表１】

【００２４】次に、上記の乾式二成分現像法において、
現像スリーブ／感光体周速比を３として現像し、これを
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。なお、セラミックグリーンシートは、Ｂａ−Ａｌ−
Ｓｉ−Ｏ系セラミック粉末とバインダーを溶剤中に分散
させたスラリーにより形成されたものである。

【００２５】次いで、このセラミックグリーンシートを
５枚積層し、圧着して積層体を形成した。これを還元雰
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実施例１，２
および比較例１，２のトナーを用いた導体回路を作製し
た。これらの導体回路において、シート抵抗測定を行
い、その結果を表１に示した。

【００２６】上記のトナー飛散の評価およびシート抵抗
の測定結果から明らかなように、従来のトナーである比
較例１および２では、現像スリーブ／感光体周速比が３
以下でトナー飛散を生じてしまうのに対し、実施例１の
トナーでは、この周速比が６．３まで、実施例２では、
周速比が４．５までトナー飛散の発生を抑えることがで
きた。また、これらのトナーを用いた導電回路における
シート抵抗は、実施例１で２．８ｍΩ／□、実施例２で
２．６ｍΩ／□と良好なものであった。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の回路形成
用荷電性粉末によれば、導電性金属または金属酸化物の
１次粒子あるいは２次粒子の外周に樹脂を被覆した回路
形成用荷電性粉末の形状を（長径−短径）／長径で定義
される扁平率で０．５以上、１未満の範囲とすることに
より、トナーのキャリアとの接触面を増加させてトナー
飛散を抑えることができ、電子写真法によって回路パタ
ーンを印刷する際に使用しても、カブリのない高解像度
で、かつ良好な電気特性を示す回路パターンを作製する
ことができる回路形成用荷電性粉末が得られる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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 AA06 AA29 CB01 EA10 5E343 AA02 BB24 BB25 BB39 BB40 BB44 BB48 BB52 BB78 DD72 GG13 GG20

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 導電性金属または金属酸化物の１次粒子
   あるいは２次粒子の外周に樹脂を被覆した回路形成用荷
   電性粉末であって、上記粉末の形状が（長径−短径）／
   長径で定義される扁平率で０．５以上、１未満の範囲に
   あることを特徴とする回路形成用荷電性粉末。
2. 【請求項２】 前記回路形成用荷電性粉末の形状が、こ
   の粉末の少なくとも１方向からの投影形状であることを
   特徴とする請求項１に記載の回路形成用荷電性粉末。