JP2002151828A

JP2002151828A - 回路パターン形成方法

Info

Publication number: JP2002151828A
Application number: JP2000348651A
Authority: JP
Inventors: Shoichi Sakata; 昌一坂田; Shigeki Tsukahara; 茂樹塚原
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2000-11-15
Filing date: 2000-11-15
Publication date: 2002-05-24

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】細線再現性に優れた回路パターンを電子写真
現像方式により印刷することができる技術の提供。【解決手段】還元性銅粉の芯材を負帯電性アクリルで
被覆し、負に帯電させた粒径３μｍ以下のトナー粒子を
懸濁した現像液を用いて、湿式の電子写真現像方式によ
り、回路パターンの静電潜像が形成された感光体上にト
ナー顕像を現像し、トナー顕像を乾燥させ、セラミック
シート上に転写し、焼成して回路パターンを形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、湿式の電子写真現
像方式を用いて回路パターンを形成する技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の電子写真技術を用いた回路パター
ン形成技術が、特開平１−４５９９７号公報、特開平９
−８３１１０号公報及び特開平１１−３３０６７１号公
報に開示されている。これら公報に記載の技術によれ
ば、乾式の電子写真現像方式を用いて回路パターンを形
成している。これにより、スクリーン印刷法における露
光マスクやレジストパターンを形成することなく、容易
に回路パターンを形成することができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
乾式の電子写真現像方式を用いた回路パターンを形成し
た場合、感光体上のトナー顕像をセラミックシート等の
絶縁性基板へ転写する際に、トナー顕像が乱れる。その
結果、回路パターンのラインエッジのシャープさが低下
したり、トナーが飛散して画像特性が低下してしまう。
このため、従来の乾式の電子写真現像方式では、回路パ
ターンの最小ライン幅を狭くすることが困難であった。

【０００４】本発明は、上記の問題を解決すべくなされ
たものであり、細線再現性に優れた回路パターンを電子
写真現像方式により印刷することができる技術の提供を
目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この目的の達成を図るた
め、本発明の請求項１に係る回路パターン形成方法によ
れば、湿式の電子写真現像方式を用いた回路パターン形
成方法であって、絶縁性のキャリア液と当該キャリア液
に懸濁された帯電したトナー粒子とを含む現像液に、回
路パターンの静電潜像が形成された感光体を浸漬し、こ
の静電潜像にトナー粒子を付着させてこの感光体上にト
ナー顕像を形成する現像工程と、トナー顕像を乾燥させ
てキャリア液を除去する乾燥工程と、乾燥させたトナー
顕像を絶縁性基板に転写する転写工程と、転写されたト
ナー顕像を加熱して回路パターンを焼成する焼成工程と
を有することを特徴とする。

【０００６】従来の乾式の電子写真現像方式において
は、感光体の静電潜像へ、現像ロールからトナー粒子を
飛翔させて現像がおこなれていた。これに対して、湿式
の電子写真現像方式においては、感光体の静電潜像と現
像液とが接触して現像が行われる。このため、湿式の電
子写真現像方式で回路パターンを形成すれば、静電潜像
に忠実に、エッジのシャープで、かつ、画像濃度の高い
回路パターンの画像を形成することができる。その結
果、細線再現性に優れた回路パターンを電子写真現像方
式により印刷することができる。

【０００７】また、本発明において、トナー粒子の粒径
を０．０１〜３μｍの範囲内とすることが好ましい。従
来の乾式の電子写真現像方式においては、トナー粒子の
粒径を小さくすると、現像時のトナーの取り扱いが困難
となる。これに対して、湿式の電子写真現像方式におい
ては、トナー粒子をキャリア液に懸濁するので、乾式よ
りも粒径の小さなトナー粒子を使用することができる。

【０００８】そして、０．０１〜３μｍの小粒径のトナ
ー粒子を使用すれば、転写工程におけるトナー顕像の乱
れの発生を抑制し、ラインエッジのシャープさを維持す
るとともに、トナーの飛散を抑制することができる。そ
の結果、より細線再現性に優れた回路パターンを電子写
真現像方式により印刷することができる。

【０００９】さらに、トナー粒子径を３μｍ以下に小さ
くすれば、粒子どうしの隙間が狭くなるので、焼成され
た回路パターンにおける断線の発生を抑制することがで
きる。これに対して、例えば従来のスクリーン印刷法で
は、粒径５μｍ程度のトナー粒子を使用しているため、
粒子どうしの隙間が広く、焼成された回路パターンが断
線するおそれがあった。

【００１０】また、本発明において、トナー粒子を、導
電性の芯材と絶縁性の外殻とにより構成することが好ま
しい。トナー粒子に絶縁性の外殻を設ければ、トナー粒
子の帯電性を向上させることができる上、トナー粒子の
耐刷特性、焼成特性を向上させることができる。その結
果、現像液の繰返し使用による画像劣化を抑制すること
ができる。

【００１１】また、本発明において、芯材の粒径を０．
００５〜２．９９５μｍの範囲内とすることが好まし
い。このような小粒径の芯材を使用すれば、トナー粒子
の粒径を小さくすることができる。これにより、転写工
程におけるトナー顕像の乱れの発生を抑制し、ラインエ
ッジのシャープさを維持するとともに、トナーの飛散を
抑制することができる。その結果、より細線再現性に優
れた回路パターンを電子写真現像方式により印刷するこ
とができる。

【００１２】また、本発明において、芯材に、銅、銀、
タングステン、アルミニウム、ニッケル及び鉄からなる
群から選択される少なくとも一つの導電性粒子を使用す
ることが好ましい。これら材料は導電性が高く、低抵抗
の回路パターンを形成することができる。また、タング
ステンを除くこれら導電性粒子は、２０００℃以下の温
度で軟化するので、焼成工程において、容易に連続的に
溶融して相互に結合させることができる。その結果、抵
抗率の均一な回路パターンを容易に形成することができ
る。

【００１３】また、本発明において、芯材に、還元性銅
粉を使用することが好ましい。このように、芯材に還元
性銅粉（還元析出銅粉）を使用すれば、粉砕して芯材を
形成した場合に比べて、粒径を均一化することができ
る。さらに、芯材表面に突出部がないため、芯材が外殻
を突き抜けてトナー粒子の表面に露出することを防止す
ることができる。その結果、より細線再現性に優れた回
路パターンを電子写真現像方式により印刷することがで
きる。

【００１４】また、本発明において、外殻に、熱可塑性
樹脂、熱硬化性樹脂及び金属酸化物からなる群から選択
される少なくとも一つの絶縁物を使用することが好まし
い。これら材料を使用すれば、焼成工程により、トナー
粒子の外殻を容易に除去することができる。

【００１５】また、本発明において、現像液に対するト
ナー粒子の割合を０〜８０重量％（０を除く）の範囲内
とすることが好ましい。トナー粒子の割合を０〜８０重
量％（０を除く）の範囲内とすれば、キャリア液中にト
ナー粒子を容易に均一に分散させることができる。その
結果、現像むらの発生を抑制するとともに、画像濃度の
低下を防止することができる。

【００１６】また、本発明において、トナー粒子の比重
を１５以下とすることが好ましい。トナー粒子の比重を
１５以下とすれば、キャリア液中にトナー粒子を容易に
均一に分散させることができる。

【００１７】また、本発明において、キャリア液の比誘
電率を１〜３の範囲内とすることが好ましい。このよう
に、キャリア液の比誘電率を低くすれば、トナー粒子の
電荷安定性を容易に保つことができる。

【００１８】また、本発明において、キャリア液の室温
（２５℃）における粘度を１〜７．５ｍＰａ・ｓ（＝１
〜７．５ｃＰ）の範囲内とすることが好ましい。この粘
度範囲のキャリア液にトナー粒子を懸濁すれば、トナー
粒子を容易に均一に分散させることができる。

【００１９】また、本発明において、キャリア液は、脂
肪族炭化水素を主成分とすることが好ましい。このよう
に、無極性分子である脂肪族炭化水素を主成分とすれ
ば、帯電したトナー粒子を容易に均一に分散させること
ができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、適宜図面を参照して説明する。１．湿式現像装置まず、図１に、本発明において使用する湿式の電子写真
現像装置の一例を示す。なお、図１中では、支持部材等
の図示を一部省略している。図１に示すように、この電
子写真現像装置においては、現像工程において、感光体
である感光紙１を単に現像液１４に浸漬するだけではな
く、感光紙１に接近し樋状の現像電極５を設けてバイア
ス電圧を印加し、現像時間を短縮している。また、ポリ
アミド線４によって、感光紙１と現像電極５とが直接接
触することを防止している。

【００２１】さらに、現像濃度むらの発生を防ぐため、
感光紙１と現像電極５との間に、新鮮な現像液１４を強
制的に供給している。すなわち、ポンプ７で現像液タン
ク３から樋状の現像電極５内へ現像液１４を送り込んで
いる。現像液１４は、現像電極５から現像皿６へ流れ落
ち、さらに、現像皿６の中央部の開口部から現像液タン
クに戻る。

【００２２】現像液１４は、絶縁性のキャリア液とその
キャリア液に懸濁された帯電したトナー粒子とを含んで
いる。なお、現像液１４の組成については、後述する。
そして、コンベアベルト２により搬送されてきた、回路
パターンの静電潜像が形成された感光紙１は、現像皿６
内で現像される。この現像工程において、感光紙１上の
静電潜像に、現像液１４中のトナー粒子が付着し、トナ
ー顕像を形成する。

【００２３】乾燥工程では、感光紙１に、４０〜５０℃
の熱風を１分間吹き付ける。乾燥工程後、感光紙１は排
紙ローラ１３によって排出される。

【００２４】続いて、従来公知の乾式の電子写真現像方
式による回路パターン形成方法と同様に、乾燥させたト
ナー顕像を絶縁性基板に転写する転写工程と、転写され
たトナー顕像を加熱する焼成工程とを経て、回路パター
ンが形成される。絶縁性基板としては、例えば、セラミ
ック粉末と有機バインダーとを含むセラミックシートを
使用するとよい。

【００２５】２．現像液の組成次に、本実施形態で使用する現像液の組成について説明
する。現像液１４は、少なくとも絶縁性のキャリア液
と、帯電したトナー粒子と、電荷発生剤とを含む混合液
である。以下、（１）トナー粒子、（２）キャリア液及
び（３）電荷発生剤について説明する。

【００２６】（１）トナー粒子本実施形態では、現像液１４に対するトナー粒子の割合
を１０〜８０重量％の範囲内としている。また、トナー
粒子の比重を１５以下としている。これにより、キャリ
ア液１４中にトナー粒子を容易に均一に分散させること
ができる。また、本実施形態では、トナー粒子の粒径を
０．０１〜３μｍの範囲内とする。これにより、転写工
程におけるトナー顕像の乱れの発生を抑制し、ラインエ
ッジのシャープさを維持するとともに、トナーの飛散を
抑制することができる。また、トナー粒子の、体積固有
抵抗率が１０^１０Ω・ｃｍ以上に絶縁化されていること
が望ましい。その理由は、体積庫有定効率が１０^１０Ω
・ｃｍよりも低いと、トナー粒子の帯電能力が低下して
画像劣化を来たすためである。さらに、トナー粒子の比
表面積あたりの帯電量の絶対値が２０×１０^−４〜１０
０×１０^−４μＣ／ｃｍ^２の範囲内であることが望まし
い。その理由は、帯電量が２０×１０^−４μＣ／ｃｍ^２
よりも低いとカブリが発生し、帯電量が１００×１０
^−４μＣ／ｃｍ^２よりも高いと、濃度が低下するためで
ある。そして、本実施形態では、トナー粒子を、導電性
の芯材と絶縁性の外殻とにより構成している。以下、
芯材及び外殻について説明する。

【００２７】芯材本実施形態では、トナー粒子の芯材として、銅、銀、タ
ングステン、アルミニウム、ニッケル、鉄、又は、これ
らのうちの二以上を組み合せたものを使用する。例え
ば、還元性銅粉（還元析出銅粉）を使用する。これら芯
材の粒径は、０．０１〜３μｍの範囲内とする。なお、
これらの材料を芯材として使えば、コンデサや抵抗、半
導体も一緒に焼き込める可能性がある。

【００２８】外殻本実施形態では、トナー粒子の外殻として、熱可塑性樹
脂、熱硬化性樹脂、金属酸化物、又は、これらのうちの
二以上を組み合せたものを使用する。そのような外殻の
電気絶縁性樹脂としては、例えば、ポリエステル、ポリ
プロピレン、アクリル酸、メタクリル酸、アクリル酸エ
ステル、メタクリル酸エステル、ポリエチレン、ポリス
チレン、エチレン酢酸ビニル樹脂、塩化ビニル樹脂、ポ
リイミド又はエポキシ樹脂等が挙げられる。なお、外殻
は、焼成工程において極めて高温で処理されるため、二
酸化炭素と水と（ＣＯ_２＋Ｈ_２Ｏ）に分解される。

【００２９】（２）キャリア液の組成本実施形態では、トナー粒子の電荷安定性を保つため、
キャリア液の電気抵抗率を１０^１１〜１０^１５Ω・ｃｍ
と高くする一方、比誘電率を１〜３と低くする。さら
に、キャリア液を、無極性溶媒である脂肪族炭化水素を
主成分とする。また、キャリア液の粘度を１〜７．５ｍ
Ｐａ・ｓ（＝１〜７．５ｃＰ）（２５℃、ＡＳＴＭＤ
４４５）とする。そのようなキャリア液の組成として
は、例えば、エリクソン化学社製のアイソパーＧ（商品
名）やノルパー（商品名）、又は、イソパラフィンが挙
げられる。

【００３０】（３）電荷発生剤本実施形態では、キャリア液に、電荷発生剤を添加して
いる。電荷発生剤を添加すれば、トナー粒子の帯電性を
向上させることができる。キャリア液に対する電荷発生
剤の割合は、１０重量％以下とする。電荷発生剤の割合
を１０重量％よりも多くすると、トナー粒子の帯電安定
性が低下するためである。そのような電荷発生剤として
は、例えば、ポリ（エチレンオキシド−ｂ−プロピレン
オキシド）ブロックコポリマー（ＰＥＯ：ＰＰＯ）や、
リン酸エステル混合物（例えばレシチンを含む。）や、
アルキル化サリチル酸のアルミニウム塩等が挙げられ
る。

【００３１】

【実施例】次に、実施例について説明する。本実施例で
は、キャリア液として、電気抵抗１０^１３Ω・ｃｍ、比
誘電率２．４のアイソパーＧ（エリクソン化学社製）を
使用し、トナー粒子の芯材として、平均粒径３μｍ以下
の還元性銅粉（球状還元析出銅粉）を使用し、トナー粒
子の外殻として、キャリア液に実質的に不溶の負帯電性
樹脂（負帯電性アクリル）を使用した。

【００３２】詳しくは、ラウリルメタクリレートポリマ
ー１０００ｇを、アイソパーＧ５００ｇに加え、９０℃
でボールミルにより１時間攪拌する。さらに、還元性銅
粉９０００ｇとアイソパーＧ５００ｇとを加え、９０℃
で１時間攪拌する。続いて、３時間かけて室温まで冷却
し、アイソパーＧをさらに加えて、キャリア液に対し５
重量％の、ラウリルメタクリレートポリマーに被覆され
たトナー粒子を作成した。この懸濁液に、電荷発生剤と
してレシチンを０．５重量％添加し、負に帯電したトナ
ー粒子を含む現像液を調製した。

【００３３】この現像液を使用して、湿式の電子写真現
像方式でトナー顕像を形成し、このトナー顕像を乾燥、
転写、焼成して、セラミックシート上に回路パターンを
形成した。ここでは、回路パターンとして、ベタ画像
と、１００μｍピッチのストライプラインとを形成し
た。

【００３４】そして、トナー粒子の平均粒径別に、ベタ
画像の画像濃度（ｍｇ／ｃｍ^２）をマクベス濃度計で測
定するとともに、ストライプラインのラインエッジのシ
ャープさとライン間のトナー飛散のレベルとをマイクロ
スコープで１００倍、３００倍に拡大して撮影したもの
を目視して評価した。なお、ラインエッジのシャープさ
とトナー飛散のレベルは、Ｌ１〜Ｌ５の５等級で評価し
た。ただし、最も良好なものをＬ５とし、最も劣悪であ
るものをＬ１とした。

【００３５】下記の表１に、画像濃度の測定結果と、シ
ャープさ及びトナー飛散の評価結果を示す。

【００３６】

【表１】

【００３７】上記の表１に示すように、トナー平均粒径
が３．０μｍ以下の場合、画像濃度が４．５（ｍｇ／ｃ
ｍ^２）以上となり、かつ、シャープさ及びトナー飛散の
評価がＬ４以上となっている。したがって、高精細な回
路パターンを形成するには、トナー平均粒径を３．０μ
ｍ以下とすることが望ましいことが分かる。

【００３８】これに対して、トナー平均粒径が４μｍの
場合、画像濃度が２．１（ｍｇ／ｃｍ^２）に低下し、シ
ャープさ及びトナー飛散の評価もＬ３以下に低下してい
る。なお、回路パターンを形成するには、通常、４．０
（ｍｇ／ｃｍ^２）以上の画像濃度が必要とされる。ま
た、トナー平均粒径を大きくすると画像濃度が低下する
理由は、キャリア液中でのトナー粒子の分散状態が悪く
なるためと考えられる。

【００３９】上述した実施の形態においては、本発明を
特定の条件で構成した例について説明したが、本発明
は、種々の変更を行うことができる。例えば、上述した
実施の形態においては、使用する湿式の電子写真現像装
置として、現像皿に感光紙を浸漬して現像する装置例に
ついて説明したが、本発明では、使用する湿式の電子写
真現像装置の構成これに限定されない。例えば、ローラ
現像電極を設けた湿式の電子写真現像装置を使用しても
よい。その場合、感光体に対する現像線速は、１〜１．
２倍とするとよい。

【００４０】また、上述した実施形態においては、トナ
ー粒子の導電性の芯材を絶縁性の外殻で被覆した例につ
いて説明したが、本発明では、トナー粒子の構成はこれ
に限定されない。例えば、電気絶縁性樹脂をキャリア液
中に独立して存在させてもよい。その場合、電気絶縁性
樹脂のキャリア液に対する添加率を１０重量％〜３０重
量％の範囲内とすることが望ましい。添加率を１０重量
％よりも小さくすると、トナー粒子の芯材の電気絶縁性
を保つことが困難となり、一方、３０重量％よりも大き
くすると、トナーを均一に分散することが困難となるた
めである。

【００４１】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、感光体の静電潜像と現像液とが接触して現像が
行われる湿式の電子写真現像方式を採用するため、静電
潜像に忠実に、エッジのシャープで、かつ、画像濃度の
高い回路パターンの画像を形成することができる。その
結果、細線再現性に優れた回路パターンを電子写真現像
方式により印刷することができる。

【００４２】さらに、トナー粒子の粒径を、乾式よりも
小さな０．０１〜３μｍの範囲内とすれば、転写工程に
おけるトナー顕像の乱れの発生を抑制し、ラインエッジ
のシャープさを維持するとともに、トナーの飛散を抑制
することができる。その結果、より細線再現性に優れた
回路パターンを電子写真現像方式により印刷することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】湿式の電子写真現像装置の断面構成図である。

【符号の説明】

１感光紙２ベルトコンベア３現像液タンク４ポリアミド線５現像電極６現像皿７ポンプ８絞りローラ９オフセットクリーナ１０絞りローラ１１送風ダクト１２ブロッタローラ１３排紙ローラ１４現像液

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2H069 BA01 CA01 CB01 DA01 DA03 DA06 DA08 FA00 2H074 AA11 BB68 4E351 AA01 AA06 BB01 BB24 BB29 CC16 CC17 CC22 CC35 DD04 DD05 DD10 DD17 DD19 DD33 DD52 DD56 DD58 GG01 5E343 AA02 AA11 BB24 BB25 BB28 BB40 BB43 BB44 BB59 BB78 DD72 ER35 ER38 ER52 GG08

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】湿式の電子写真現像方式を用いた回路パ
ターン形成方法であって、絶縁性のキャリア液と当該キャリア液に懸濁された帯電
したトナー粒子とを含む現像液に、回路パターンの静電
潜像が形成された感光体を浸漬し、当該静電潜像に前記
トナー粒子を付着させて当該感光体上にトナー顕像を形
成する現像工程と、前記トナー顕像を乾燥させて前記キャリア液を除去する
乾燥工程と、乾燥させた前記トナー顕像を絶縁性基板に転写する転写
工程と、転写された前記トナー顕像を加熱して回路パターンを焼
成する焼成工程とを有することを特徴とする回路パター
ン形成方法。
【請求項２】前記トナー粒子の粒径を０．０１〜３μ
ｍの範囲内とすることを特徴とする請求項１記載の回路
パターン形成方法。
【請求項３】前記トナー粒子を、導電性の芯材と絶縁
性の外殻とにより構成することを特徴とする請求項１又
は２記載の回路パターン形成方法。
【請求項４】前記芯材の粒径を０．００５〜２．９９
５μｍの範囲内とすることを特徴とする請求項３記載の
回路パターン形成方法。
【請求項５】前記芯材に、銅、銀、タングステン、ア
ルミニウム、ニッケル及び鉄からなる群から選択される
少なくとも一つの導電性粒子を使用することを特徴とす
る請求項３又は４記載の回路パターンの形成方法。
【請求項６】前記芯材に、還元性銅粉を使用すること
を特徴とする請求項３、４又は５記載の回路パターン形
成方法。
【請求項７】前記外殻に、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹
脂及び金属酸化物からなる群から選択される少なくとも
一つの絶縁物を使用することを特徴とする請求項３〜６
のいずれかに記載の回路パターンの形成方法。
【請求項８】前記現像液に対する前記トナー粒子の割
合を０〜８０重量％（０を除く）の範囲内とすることを
特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の回路パター
ン形成方法。
【請求項９】前記トナー粒子の比重を１５以下とする
ことを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の回路
パターン形成方法。
【請求項１０】前記キャリア液の比誘電率を１〜３の
範囲内とすることを特徴とする請求項１〜９のいずれか
に記載の回路パターンの形成方法。
【請求項１１】前記キャリア液の室温における粘度を
１〜７．５ｍＰａ・ｓの範囲内とすることを特徴とする
請求項１〜１０のいずれかに記載の回路パターンの形成
方法。
【請求項１２】前記キャリア液は、脂肪族炭化水素を
主成分とすることを特徴とする請求項１〜１１のいずれ
かに記載の回路パターン形成方法。