JP4222708B2 - 回路形成用荷電性粉末 - Google Patents

Description

【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のフレーク形状の銀粉末、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、金属と樹脂の含有率が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】
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５〜１０μｍ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。
【０００５】
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。
【０００６】
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】
【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、かかる問題を解決するためになされたものであり、中空または複数の微小孔を有する導電性金属または金属酸化物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、前記導電性金属または金属酸化物は、見掛け比重がその材料の真比重の９０〜６０％の範囲であり、前記樹脂の層厚が１．３μｍ未満であることを特徴としている。また、本発明の回路形成用荷電性粉末においては、前記導電性金属または金属酸化物が一次粒子であることが好ましい。
【０００８】
本発明の回路形成用荷電性粉末によれば、粉末の核が中空または複数の微小孔を有する導電性金属または金属酸化物であるので、金属粒径を変えることなくトナー質量を低減することができ、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。この導電性金属または金属酸化物の比重の減少は、樹脂比率が増加するにもかかわらず、従来と同じ層厚の樹脂被覆層を有することができる。また、この比重の低減では、導電性金属または金属酸化物の粒径および被樹脂覆層厚が変化しないため、回路パターンを焼成する際に、電気的接続が低下することもない。
【０００９】
本発明の回路形成用荷電性粉末は、その体積平均粒子径が５〜１５μｍであって、導電性金属または金属酸化物は、見掛け比重がその材料の真比重の９０〜６０％の範囲であることが好ましい。見掛け比重が真比重の９０％を越えて大きい場合には、回路形成用荷電性粉末がキャリアに保持されず、飛散して画像乱れを引き起こす原因となる。一方、見掛け比重が真比重の６０％未満の場合には、得られた回路パターンにおける電気的接続が不安定になり、回路形成用としては好ましくない。
【００１０】
本発明における見掛け比重とは、水銀ポロシメータ（島津製作所社製）等の中空部分および微小孔を検出しない体積測定法による粒子の密度であり、真比重とは、その中空部分および微小孔を除外したその物質固有の値である。
【００１１】
また、本発明における導電性金属としては、体積平均粒子径が５〜１５μｍの粉体であって、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を用いることができる。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が好適に用いられる。これらの中でも、銅の酸化物は、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、銅の酸化物は、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】
本発明の回路形成用荷電性粉末を製造する方法としては、上記中空または複数の微小孔を有する導電性金属または金属酸化物の表面に樹脂のモノマーを重合して樹脂を被覆するカプセル法や、上記導電性金属または金属酸化物の表面に樹脂粒子を付着させた後、機械的手法で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。ここでいう機械的手法とは、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を挙げることができる。
【００１３】
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荷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。荷電制御剤としては、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】
荷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、前記導電性金属または金属酸化物の外周に被覆させた樹脂の内部に荷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、導電性金属または金属酸化物の外周に被覆させた樹脂の表面に荷電制御剤や外添剤等を付着または固着させてもよい。
【００１６】
【実施例】
以下、本発明の実施例について説明する。
＜試料１＞
真比重８．９６ｇ／ｃｍ^３、平均粒径５．５μｍの中空および微小孔を有しない従来の銅粒子と、比重１．１ｇ／ｃｍ^３のスチレンアクリル系樹脂とアゾ系含金属錯体（荷電制御剤）を９０：１０：０．１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。その後、シリカ（外添剤）を付着させて、０．７μｍの樹脂層厚を有する粒径６．９μｍの回路形成用荷電性粉末（回路形成用トナー）を作製した。
【００１７】
次に、平均粒径６０μｍのフェライト系キャリアと上記回路形成用トナーを８５：１５の重量比で混合し、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、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。
【００１８】
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、回路形成用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。
【００１９】
＜試料２〜９＞
表１に示すように、真比重は８．９６ｇ／ｃｍ^３であるが見掛け比重が異なる中空を有する銅粒子または複数の微小孔を有する酸化銅粒子を用い、試料２〜６の回路形成用トナーを試料１と同様の方法により作製した。また、試料１よりも粒径の大きな酸化銅粒子を用いた試料７、金属粒子は試料１と同様であるが樹脂含有量を増大させたトナー粒径の大きな試料８、および試料１よりも粒径の小さい銅粒子を用いて金属含有率を減少させたトナー粒径の同じ試料９についても、試料１と同様の方法により作製した。なお、得られた各回路形成用トナーの条件は、表１に示した。次いで、これらの回路形成用トナーを用いた各導体回路を、試料１と同様の方法により作製した。
【００２０】
【表１】

【００２１】
上記試料１〜９の回路形成用トナーについて、電子写真法による回路パターン印刷工程におけるトナーの飛散の有無を観察し、また、上記試料１〜９の回路形成用トナーを用いた導体回路について、シート抵抗測定を行い、その結果を表２に示した。
【００２２】
【表２】

【００２３】
上記の評価および測定結果から明らかなように、従来の回路形成用トナーである試料１は、トナー飛散を生じてしまうが、試料２〜５では、真比重は変わらないが見掛け比重を変化させた銅粒子または酸化銅粒子を用いることにより、電子写真法による印刷工程でのトナー飛散を無くすことができ、さらに、これらを用いた導電回路でのシート抵抗は良好なものであった。しかしながら、この見掛け比重を低減しすぎた場合、つまり、見掛け比重／真比重の値が６０％未満である試料６では、トナーの飛散が抑えられるものの、良好な導体回路を形成することはできなかった。
【００２４】
また、見掛け比重／真比重が１００％の酸化銅粒子を用いた試料７では、良好な導体回路を得ることができたがトナー飛散が生じた。さらに、試料１と同様の銅粒子を用いているが樹脂含有量を増大させた試料８および９では、回路パターンにおける金属粒子間の電気的接続不良により、試料６と同様の結果が示された。
【００２５】
【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、中空または複数の微小孔を有する導電性金属または金属酸化物を粉末の核とし、その外周に樹脂を被覆させることによって、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。

Claims (3)

1. 中空または複数の微小孔を有する導電性金属または金属酸化物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、
   前記導電性金属または金属酸化物は、見掛け比重がその材料の真比重の９０〜６０％の範囲であり、
   前記樹脂の層厚が１．３μｍ未満であることを特徴とする回路形成用荷電性粉末。
2. 前記導電性金属または金属酸化物は、一次粒子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。
3. 前記導電性金属および金属酸化物は、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合金、およびこれらの酸化物であることを特徴とする請求項１または２に記載の回路形成用荷電性粉末。