JP4735591B2 - 導電パターン形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、機能材料のパターニングを行う装置に係り、特に電子写真プロセスを利用した導電パターン形成装置に関する。

近年、高価なマスクと多段工程を有するフォトリソグラフ方式の代替技術として、凹版印刷法，凸版印刷法，スクリーン印刷法，ディスペンサ，インクジェット印刷，電子写真印刷などの工程簡便な印刷プロセスによる導電パターン形成方式が注目されている。いずれのプロセスも導電性粒子を溶媒中に分散した導電性粒子分散溶液や、樹脂中に導電性粒子を内添したトナー利用し、版やスクリーンを使った間接塗布，ノズル走査による直接塗布、または任意の静電潜像への静電吸着によりパターニングを行う。そしてこれを、加熱焼成することで微粒子同士を融着させて導体化し配線を得る。

上記の各種印刷プロセスの中でも特に、静電気力を利用して絶縁基板上に所望の導電パターンを形成する電子写真方式は、ロールによる連続生産可能であるため大量生産や大面積パターン形成に対応可能である。さらに、多品種少量生産に有利な導電パターンの変更も容易であるため、他のプロセスと比較して有利な点が多い。電子写真方式を用いた導電パターン形成方法としては、樹脂中に導電粒子を内添した乾式トナーをセラミックグリーンシートなどの耐熱性の高い基板上にパターニングした後に、高温加熱し樹脂成分を除去および金属成分の融着をする方法（例えば特許文献１）や、パターニング後のトナー中の金属粒子を核としたメッキを行うことにより導体パターンを形成する方法（例えば特許文献２）が知られている。しかしながら、上記のような乾式トナーを用いる場合、粉塵防止の観点から空気中で扱うことのできるトナーの最小粒径限度は５μｍ以上であり、例えば１０μｍ以下の導電パターンを形成することは物理的に不可能であった。

上記課題に対して、導電材料の微粉体を液中に分散させた導電微粒子分散液状態で扱うパターニング手法、すなわち液体現像による導電パターン形成手法がいくつか提案されている（例えば特許文献３，４）。液体中で粒子をハンドリングすることにより環境や人体に影響をおよぼす粉塵飛散の課題を解決できるため、粒径がナノスケールの導電粒子も扱うことができるようになり、より高精細なパターン形成を実現できるだけでなく、液中におけるイオン吸着帯電となるため高抵抗化の原因となる樹脂成分を極力使わず導体粒子の直接ハンドリングが実現できる（たとえば特許文献３）。

特開平１１−２５１７１８号公報 特開２００４−４８０３０号公報 特開２００６−２７８８０１号公報 特表２００２−５２７７８３号公報

しかしながら、上記手法を用いた場合、液体をハンドリングする工程が必須となるため、液体ハンドリングプロセス時に液ダレ，逆流、および液漏れによるパターン破壊，装置汚染が発生する課題があった。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、液体中に分散した粒子、特に導電微粒子を電子写真方式により直接パターニングする導電パターン形成装置において、現像剤，洗浄液、または転写液などの液体材料の液ダレ，逆流、および液漏れによるパターンまたは装置内の汚染を最小限に低減するプロセス配置およびそれによる導電パターン形成装置の構成を提供することを目的とする。

上記目的を解決するために、電子写真方式による導電パターン形成装置における現像／洗浄装置を感光体中心に対し下部に配置，溶媒除去手段を感光体が上昇方向に回転する領域に配置、および転写液塗布／静電転写手段を感光体中心よりも上部かつ感光体が下降方向に回転する領域に設置することを特徴とした導電パターン形成装置とする。

本発明で提案するプロセス配置およびそれによる装置構成を実現することで、現像液、洗浄液、あるいは転写液などの液体が他のプロセスへ液ダレを起こしたり逆流をしたり、あるいは装置内で漏れた場合に、形成されるパターンの破壊や装置内汚染を低減することができる。

以下、本発明にかかる電子写真方式による導電パターン形成方法について図面を用いて説明する。

図１は、本発明において提案する電子写真方式による導電パターン形成方法を適用した装置を模式的に示したものである。本装置は主に、帯電装置１，感光体１１，誘電性薄膜体１０，露光装置３，現像装置５，導電性粒子分散溶液６，洗浄装置８，洗浄液９，溶媒除去手段１２，転写液塗布手段１３，静電気的に転写する転写手段１５，基板１６，残存転写液除去手段２０により構成される。

本実施例では、帯電領域２の形成手段として、感光性を有する誘電性薄膜体１０を表面に設けたドラム状またはベルト状の感光体１１と帯電装置１を使用している。この感光体１１の周囲に設けた帯電装置１（コロトロン＋スコロトロン帯電器または、ローラ接触帯電器または、ブラシ接触帯電器のいずれかで構成されている）により、その表面を一様に帯電する。帯電装置１で一様に帯電された帯電領域２に、パソコンなどの画像情報処理装置からの画像信号に応じて露光装置３がレーザ光を走査するか、または複数のアレイ状に配列した光源のそれぞれを前記画像信号に応じてＯＮ／ＯＦＦ制御することで、任意の位置に光を照射して目的の静電潜像パターン４を形成する。また他の方法として、予め目的のパターン形状（凸部）を表面に加工した静電潜像転写体の凸部分に静電荷を付与する。この静電潜像転写体を一様帯電された誘電性薄膜体１０の表面に接触させることで目的の静電潜像パターン４を形成する。いわゆるスタンプ帯電方法を用いても良い。しかし、静電潜像パターン４の容易な変更を実現するには、前者の一様に帯電した帯電領域２に光を照射することで静電潜像パターン４を形成する方法を用いることが好ましい。ここで、いずれの方法においても、付与される帯電領域２は、正電荷および負電荷のどちらによるものでも構わない。露光装置３は、感光体１１の回転方向に対し、後述する現像装置５の直前に設けられるものである。その理由は、現像装置５から導電性粒子分散溶液６が逆流方向に流れた場合、汚染されてしまい静電潜像パターン４が形成できなくなるためである。従って、露光装置３は感光体１１の回転方向が下降方向である領域で、現像装置５の設置位置よりも上部に設置されることが望ましい。

現像装置５は、感光体１１上に形成された静電潜像パターン４に導電性粒子分散溶液６を供給することで、導電パターン前駆体７を現像形成するものである。この現像装置５には、図示していない導電性粒子分散溶液６を貯蔵するタンクと、誘電性薄膜体１０上の静電潜像パターン４に導電性粒子分散溶液６を供給する供給手段とを具備している。導電性粒子分散溶液６を静電潜像パターン４に供給する手段としては、次の３つの方式がある。まず１つ目の方式は、供給ロールと呼ばれるロール上に導電性粒子分散溶液６の層を形成し、これを静電潜像パターン４に接触させて現像するロール現像方式である。２つ目の方式は、スリット状の供給口２８より導電性粒子分散溶液６を静電潜像パターン４に供給するスリット現像方式である（図４参照）。３つ目の方式は、導電性粒子分散溶液６を貯めた液槽中に静電潜像パターン４を形成した誘電性薄膜体１０を浸す浸漬現像方式である。

導電パターン前駆体７の現像時に静電的な助力を付与するために、ロール現像方式における供給ロール、およびスリット現像方式におけるスリット状の供給口２８のうち、少なくとも感光体１１に最も近接する部位の表面は導電性の部材からなり、電圧が印加できる構成であることが好ましい。上述した各現像装置５の中でも、特にスリット現像方式は、構成が簡素であり必要体積が少なく、他の手法に比べ単位時間当りの導電性粒子分散溶液６の供給量が多い。このため、導電パターン１７において大電流を流すために必要となる高い膜厚形成をするためには有利であり、好ましい方式である。

図４にスリット現像に用いるスリット液体供給装置の概略図を示す。図４のように、スリット状の供給口２８周りに導電粒子を失った溶媒成分や余剰の導電性粒子分散溶液６を負圧により回収する回収口２９を設置した構成をとることが好ましい。このように回収口２９を設けることで、導電性粒子分散溶液６の液ダレや逆流、および液漏れ低減することができる。上記構成とすることにより、導電性粒子分散溶液６の供給口２８を感光体１１に対し下向きに設置することも可能である。このため、導電形装置における配置の自由度が高い点からも、スリット方式が好ましい。現像装置５は電子写真方式において、前述した露光装置３と後述する洗浄装置８の間に配置している。

ここで、導電性粒子分散溶液６が液ダレや逆流、および液漏れを起こした場合、後プロセスの洗浄装置８では洗浄液９と共に流れてきた導電性粒子分散溶液６を回収できる。しかし、前プロセスの露光装置３は導電性粒子分散溶液６による汚染が発生すると、復旧が著しく困難となる。このため、露光装置３側への導電性粒子分散溶液６の液ダレや逆流、および液漏れは発生しない構成とすることが必要である。

また、現像装置５としてスリット現像方式を採用した場合、感光体１１に対しスリット状の供給口２８が下を向いた構成、すなわち感光体１１の中心よりも上部への現像装置５の配置が可能ではある。しかし、導電性粒子分散溶液６が液漏れを起こした場合、全てのプロセスへの汚染が発生する。このため、現像装置５は感光体１１の中心より下方側に配置することが好ましい。特に、洗浄装置８を除く全てのプロセスに対して最も下の位置に設置されることが好ましい。以上を考慮すると、現像装置５の設置位置は感光体１１の中心よりも下部領域であり、かつ、感光体１１の回転方向の下降領域または露光装置３よりも下側に配置されることが好ましい。

現像装置５の貯蔵タンク内には、導電性粒子分散溶液６中の導電粒子濃度を一定に保つために、導電粒子濃度を検出する濃度検出手段を設けることが好ましい。この濃度検出手段により得られた濃度情報に基づいて貯蔵タンク内に無極性溶媒２２の添加、または導電性粒子２４を添加することにより、濃度を調整する濃度調整手段を設けてある。また、貯蔵タンクには、沈降防止，全領域濃度均一化のために攪拌手段を具備している。攪拌手段としては、超音波照射手段，液中内を機械的に攪拌するための攪拌羽根等を使用する攪拌手段，貯蔵タンク自体を加振することで攪拌する加振手段などを用いることができる。スリット現像方式の場合、材料の使用量を低減するために、回収口２９から負圧により回収された導電性粒子分散溶液６は、導電粒子濃度検知結果に基づき濃度を調整後、再び貯蔵タンク内に戻り導電性粒子分散溶液６として用いられる循環構成であることが好ましい。

導電性粒子分散溶液６の詳細を図２に示す。導電性粒子分散溶液６は、表面にイオン性有機分子２３が吸着した粒径１００ｎｍ以下の導電性粒子２４を無極性溶媒２２中に分散させたものである。

イオン性有機分子２３としては、高分子の場合は、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，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等のメタクリル酸エステル樹脂，ポリアクリル酸メチル，ポリアクリル酸エチル，ポリアクリル酸ブチル等のアクリル酸エステル樹脂，ポリエステル樹脂，エポキシ樹脂，シクロオレフィン共重合体など、以上に挙げた高分子樹脂単独または混合した高分子樹脂に、カルボン酸基やアミノ酸基などのイオン性を付与できる官能基がついたものが挙げられる。

低分子量の有機分子の場合は、シュウ酸，マロン酸，コハク酸，アジピン酸，グルタル酸、２，４−ジエチルグルタル酸、２，４−ジエチルグルタル酸，ピメリン酸，アゼライン酸，セバシン酸，シクロヘキサンジカルボン酸，マレイン酸，フマル酸，ジグリコール酸などのジカルボン酸や、カプリル酸，ラウリル酸，ミリスチン酸，パルミチン酸，ステアリン酸，アラキン酸，ベヘニン酸，リノール酸，オレイン酸，リノレン酸などの脂肪酸や、乳酸，ヒドロキシピバリン酸，ジメチロールプロピオン酸，クエン酸，リンゴ酸，グリセリン酸などのヒドロキシカルボン酸、などの脂肪族カルボン酸による脂肪族カルボン酸イオン１９と、Ａｇ，Ｃｕ，Ａｕ，Ｐｄ，Ｐｔ，Ｎｉ，Ｗ，Ｍｏ，Ｃｒなどの無機イオン１８、からなる脂肪族カルボン酸無機塩などが挙げられる。

導電パターン前駆体７を導体化するには、導電性粒子２４周りの有機成分であるイオン性有機分子２３を加熱して焼き飛ばす必要がある。なお、高分子成分よりも低分子成分の方が焼成に必要な熱エネルギーが低い。従って、導電パターン１７形成用の対象の基板
１６として、耐熱温度が低いポリイミドなどの樹脂性の基板を用いる場合は、焼成温度が低い低分子有機分子を用いた方が良い。また、低分子有機分子を用いると、導体パターン１７の高抵抗化を招くパターン中の残存有機分子比率が高分子有機分子を用いた場合に比べ低くなる。以上の観点から、導電性粒子２４周りのイオン性有機分子２３成分は、低分子量の有機分子であることが好ましい。

導電性粒子２４の粒径は、低温融着を可能にし、導電パターン１７が高解像度となるように、１００ｎｍ以下とする必要がある。但し、２００度以下の温度で加熱して導電性粒子２４を融着し導電パターン前駆体７を導体化するためには、導電性粒子２４の粒径を
１０ｎｍ以下とすることが好ましい。１００ｎｍ以下の線幅の導電パターン１７が必要な時は、導電性粒子２４の粒径を５ｎｍ以下にすることが好ましい。

導電性粒子２４には、ＡｇまたはＣｕ，Ａｕ，Ｐｄ，Ｐｔ，Ｎｉ，Ｗ，Ｍｏ，Ｃｒ等の単体金属、またはこれらの金属の酸化物、これらの金属の合金を用いる。導電体が必要なときは、体積抵抗率の低いＡｇまたはＣｕを用いる。なお、上記金属か、またはその酸化物、またはその合金を複数混合して用いることもできる。

無極性溶媒２２には、脂肪族炭化水素系溶媒を用いる。脂肪族炭化水素系溶媒としては、イソパラフィン系または石油ナフサ系，アイソパー（エクソンケミカル社），ＩＰソルベント（出光石油社）酸，ソルトール（フィリップス石油社）、その他の炭化水素がある。

洗浄装置８は、感光体１１上に現像直後の導電パターン前駆体７上または残存する無極性溶媒２２中に現像されずに浮遊する余剰な導電粒子を除去するものである。この洗浄装置８は、導電粒子を含まない溶媒を洗浄液９として供給し、吸引することにより余剰導電粒子を除去する構成としてある。また、この洗浄装置８は、図示していない洗浄液９を貯蔵するタンクと、誘電性薄膜体１０上の導電パターン前駆体７に洗浄液９を供給する供給手段を具備している。洗浄液９の供給手段としては、現像装置５と同様、スリット状の供給口より洗浄液９を供給し感光体１１上の導電パターン前駆体７と洗浄装置８の供給口との間のギャップに洗浄液９を供給するスリット洗浄方式、洗浄液９を貯めた液槽中に導電パターン前駆体７を形成した誘電性薄膜体１０を浸す浸漬洗浄方式などが挙げられる。

しかし、現像装置５で記述したように、構成が簡単で、少体積，設置自由度が高いといった観点からスリット洗浄方式が好ましい。スリット洗浄方式におけるスリット状の洗浄液９の供給口のうち、少なくとも感光体１１に最も近接する部位の表面は導電性の部材で形成することが好ましい。この理由は、導電パターン前駆体７上に浮遊したり、非パターン形成領域に付着した、余剰の導電粒子を静電的に引き付けて除去できるように電圧が印加できる構成とするためである。スリット方式ではスリット状供給口の周りに負圧により洗浄後溶液を回収する回収口を設置した構成であることが好ましい。回収口から負圧により回収された使用後洗浄液は、ろ過，吸着などの手段により精製され再び洗浄液９として貯蔵タンク内に戻る循環構成とすることが好ましい。洗浄液９としては、導電性粒子分散溶液６における溶媒と混和する溶媒であれば特に限定されない。しかし、導電パターン前駆体７を破壊しない状態を保持するといった観点から、導電性粒子分散溶液６における溶媒と同一のものであることが好ましい。

洗浄装置８は電子写真方式において、前述した現像装置５と後述する溶媒除去手段１２の間に配置される。ここで、洗浄液９が漏れた場合、前プロセスの現像装置５では、特にスリット方式の場合、負圧による回収口２９から余剰の導電性粒子分散溶液６と共に回収できることから、現像装置５側に洗浄液９が逆流や液垂れしても構わない。しかしながら、後プロセスの溶媒除去手段１２の方向に洗浄液９が流れると、溶媒除去手段１２における溶媒除去能力を超えてしまい、後述する転写液塗布手段１３に至るまでに、導電パターン前駆体７上から十分に残存する洗浄液９を除去できないという課題が懸念される。そのため、溶媒除去手段１２側への液流れ発生しない構成であることが必要である。また、スリット洗浄方式の場合、感光体１１に対し供給口を下向に配置した構成、すなわち感光体１１の中心よりも上部への洗浄装置８の配置が可能となる。しかし、現像装置５の場合と同様に、洗浄液９が漏れた場合、全てのプロセスへの汚染リスクが高まるため、洗浄装置８は感光体１１の中心よりも下側、または、現像装置５を除くすべてのプロセスに対して最も下位に設置されることが望ましい。以上を考慮すると、洗浄装置８の設置位置は感光体１１の中心よりも下部領域であり、かつ、感光体１１の回転方向の上昇領域、または溶媒除去手段１２よりも下部に配置されることが好ましい。なお、現像装置５における現像時に余剰粒子の発生が十分低減できる場合は、上記に記述した洗浄装置８は、本発明の導電パターン形成装置において設置されなくても構わない。

本発明における電子写真方式による導電パターン１７形成手段では、誘電性薄膜体１０上の現像された導電パターン前駆体７を破壊せずに高効率で転写する必要がある。このために、対象となる基板１６上に転写する前に、現像装置５および洗浄装置８を通過直後から導電パターン前駆体７上に残存する溶媒成分を一度除去した後、再び転写液１４を導電パターン前駆体７上に再塗布し、さらに、基板１６などに電圧を印加して電気泳動により導電パターン前駆体７を転写する乾燥凝集静電転写方式の採用が好ましい。

上記のように、本発明における導電パターン形成装置には、溶媒除去手段１２が具備されている。この溶媒除去手段１２により、現像直後の導電パターン前駆体７上から残存する溶媒成分を一度除去することにより、導電パターン前駆体７を構成する導電性粒子２４が凝集し、粒子間力が増加する。このため、パターン保持性が向上し、転写時のパターン破壊を防止できる。また、残存する溶媒成分を除去することにより、誘電性薄膜体１０上に残存する静電潜像パターン４が消去され、導電パターン前駆体７は誘電性薄膜体１０上より剥離し易くなり、転写効率が向上する。現像装置５および洗浄装置８直後の導電パターン前駆体７上から残存する溶媒成分を一度除去する溶媒除去手段１２としては、加熱や熱風吹き付けにより溶媒を蒸発乾燥させる加熱手段による加熱方式や、気体流を液膜に吹き付け液膜を吹き流して導電パターン前駆体７上から残存する溶媒成分を吹き流す送風手段および吹き流された溶媒を回収する手段を有した気体流方式が挙げられる。

なお、加熱方式では溶媒が蒸発するためにかかる時間が長いことや、熱により誘電性薄膜体１０の劣化促進が懸念される。このため、感光体１１へのダメージが少なくかつ、迅速に溶媒を除去することが可能な気体流方式を用いることが好ましい。気体流を吹き付ける向きは、吹き流された残存溶媒成分が転写する方向（既に除去された導電パターン前駆体７方向）や、現像方向（残存する溶媒成分を有した現像直後の導電パターン前駆体７方向）流れていくことは好ましくない。従って、中央から誘電性薄膜体１０端部方向（幅方向）に液膜を吹き流すか、あるいは同じく幅方向に一方の誘電性薄膜体１０端部からもう一方の誘電性薄膜体１０端部に液膜を吹き流し、誘電性薄膜体１０端部に設置された溶媒除去手段１２により回収される方法が好ましい。

溶媒除去手段１２としては、誘電性薄膜体１０端部に溝を形成し、この溝に残存する溶媒を回収する方法や、残存する溶媒を吸収できるスポンジ部材を備える方法が考えられる。さらに、液体除去時間を短縮するために誘電性薄膜体１０の端部に負圧により流れてきた残存溶媒を吸引回収する構成であっても良い。溶媒除去手段１２の他の構成としては、現像装置５および洗浄装置８で記述した図４に示すようなスリット型構成の部材を誘電性薄膜体１０上の導電パターン前駆体７に近接させ、感光体１１と同幅またはそれ以上の幅を持つスリット型供給口２８より気流を噴出し、スリット口に隣接した位置に設置した回収口２９より負圧により残存する溶媒を回収する構成であっても良い。また、１個のスリット型の溶媒除去手段１２により全ての残存する溶媒を除去するために使用すると、強力な気流吹き付け力および負圧力が必要になり、導電パターン前駆体７は破壊されてしまう可能性が高い。このため、導電パターン前駆体７を破壊しない程度の気流吹き付け力および負圧力を有したスリット型の溶媒除去手段１２を感光体１１回転方向に複数個並列させた構成であっても良い。なお、回収された溶媒は現像装置５や洗浄装置８に運ばれ、リサイクルされる構成とすることが好ましい。

溶媒除去手段１２は電子写真において、前述した現像装置５および洗浄装置８と、後述する転写液塗布手段１３の間に位置するプロセスである。ここで、溶媒除去手段１２の領域において、溶媒除去手段１２前端部は残存する溶媒を保持した状態であり、溶媒除去手段１２後端部では残存する溶媒が除去された状態である。このため、溶媒除去手段１２前端部から残存する溶媒が装置後端部に流れないように、溶媒除去手段１２後端部は前端部より上側の位置に配置されることが好ましい。さらに、溶媒除去手段１２は感光体１１回転方向が上昇領域に設置される必要がある。また、前プロセスである現像装置５および洗浄装置８からの導電性粒子分散溶液６または洗浄液９の液流れや漏れよる汚染から回避するために、溶媒除去手段１２は現像装置５および洗浄装置８よりも上方に配置する必要がある。また、後プロセスである転写液塗布手段１３からの液漏れ・逆流によるパターン汚染を回避するために、溶媒除去手段１２後端部は転写液塗布手段１３よりも上方に配置する必要がある。また、溶媒除去手段１２における溶媒除去工程では、現像されたパターンを破壊しないよう、注意深くかつ十分に導電パターン前駆体７から溶媒を除去するために、図１のように他のプロセスに比べ広範囲の領域を必要とする。

本発明における導電パターン前駆体７を形成する導電性粒子２４は、溶媒中でのみ帯電する。このため、静電転写を行うときには、誘電性薄膜体１０と基板１６との間のギャップには溶媒の介在が必須となる。このため、残存した溶媒を除去した導電パターン前駆体７上に再び転写液１４を再添加し液膜を形成する必要がある。転写液塗布手段１３としては、転写液１４を満たした受け皿状の部材に導電パターン前駆体７を保持した誘電性薄膜体１０を浸しながら通過させる方法や、スプレーにより転写液１４を噴霧し液膜を再形成する方法，スリット状や複数のノズルを並列したディスペンサにより転写液１４を塗布する方法などが考えられる。

ここで、転写液１４を塗布した後の導電パターン前駆体７は、溶媒除去時の残存潜像消去に伴い、誘電性薄膜体１０表面との相互作用が低下しているため、物理的外力により剥離し易くなっている。このため、スプレー噴霧による転写液１４の塗布方法では、気流の吹き付けに伴い物理的な力がパターンに作用するため、パターンの破壊が懸念される。また、転写液１４を満たした受け皿に導電パターン前駆体７を浸しながら通過させる方法の場合、転写液塗布手段の配置が感光体１１の下降方向から上昇方向に切り替わる位置に限定される。このため、プロセス配置の尤度が著しく低下する。よって、スリット状や複数のノズルを並列したディスペンサにより転写液１４を塗布する方法を用いることが好ましい。また、ディスペンサの他に、インクジェットによる転写液１４の塗布でも良い。転写液塗布手段１３は、前述した溶媒除去手段１２と後述する転写手段１５の間に位置するプロセスである。ここで、転写液１４が転写手段１５側に流れた場合、転写手段１５では、もともと静電転写時に溶媒の介在が必要であること、また、その後のプロセスであるクリーニング手段１８において過剰の転写液１４は回収されるために転写液１４が流れても問題はない。しかしながら、前プロセスの溶媒除去手段１２側への転写液１４の逆流は、溶媒除去中の導電パターン前駆体７上に過剰の転写液１４が流れることになる。そのため、正常な溶媒除去ができなくなる可能性があり、溶媒除去手段１２側への転写液１４の流れは発生しない構成であることが必要である。また、スリット状や複数のノズルを並列したディスペンサにより転写液１４を塗布する方法を採用した場合、感光体１１に対し下方から転写液１４を塗布することも可能である。しかし、正常に転写液１４を塗布し液膜を得るには、感光体１１に対し上方から転写液１４を塗布する構成とし、塗布後の転写液１４による液膜は感光体１１の中心よりも上部側において形成されることが好ましい。

以上を考慮し、転写液塗布手段１３の配置は、感光体１１中心よりも上部側に位置し、感光体１１回転方向において下降する領域に配置するか、または、転写手段１５よりも上方であり溶媒除去手段１２後端部よりも下方に配置するか、または、洗浄装置８の配置位置に対し感光体１１を挟んで対角の位置に配置することが好ましい。ここで、転写液１４としては、導電パターン前駆体７を破壊せず、かつ転写液１４中で電気泳動が可能である溶媒であれば特に限定されないが、導電性粒子分散溶液６における無極性溶媒２２成分と同様のものであることが好ましい。

本発明の導電パターン形成装置では、感光体１１に現像された導電パターン前駆体７を静電転写する方式を用いている。そのため、転写直前に転写液１４を塗布することにより液中で再帯電した導電性粒子２４からなる導電パターン前駆体７に静電気力を作用させることが可能となる。そして、誘電性薄膜体１０上から印刷対象物となる基板１６上に、静電気力によりパターンを保持したまま移動させるための転写手段１５を備えている。転写手段１５としては、図５に示すように、導電パターン前駆体７が、誘電性薄膜体１０面と基板１６表面に挟まれた状態となる。誘電性薄膜体１０と基板１６表面との間のギャップは、転写液塗布手段１３によって付与された転写液１４により満たされた状態となる。この状態で印刷対象の基板１６の背面側から電圧を印加する。これにより、導電パターン前駆体７が誘電性薄膜体１０側から基板１６側に電気泳動により転写する。転写手段１５に印加する電圧の符号は、導電パターン前駆体７を構成する導電性粒子２４が転写液１４で負帯電させた場合は正バイアス，正帯電させた場合は負バイアスとなる。

本実施例における転写手段１５は、電圧を印加する部材として、導電性の弾性体を表面に設けたロール構造としている。このロールは、転写時に感光体１１の回転方向に従動回転方向に回転する構成としている。この時、ギャップ間に入り込む空気層を押し出すために感光体１１に対し１００ｇ重／cm以上の加圧力を付与できる構成であることが好ましい。転写手段１５は、前述した転写液塗布手段１３と後述するクリーニング手段１８の間に位置するプロセスである。ここで、前プロセスの転写液塗布手段１３から過剰の転写液が流れた場合、転写手段１５側に導かれるように、転写手段１５は転写液塗布手段１３の下方に位置することが必要である。また、転写後に誘電性薄膜体１０上に残存する転写液
１４がプロセスを逆流せずに、全てが後プロセスであるクリーニング手段１８側に導かれるよう、転写手段１５はクリーニング手段１８の上方に配置する構成とする必要がある。以上より、転写手段１５は、感光体１１の中心より上部側に配置され、かつ感光体１１の回転方向において下降領域に配置する。または、クリーニング手段１８よりも上方側で、かつ転写液塗布手段１３よりも下方側に配置する。または、洗浄装置８を配置した位置に対し、感光体１１を挟んで対角となる位置に配置されることが好ましい。

本発明における転写の対象としては、導電パターン１７が形成される基板１６上に直接転写する方法、あるいは１次的に導電パターン前駆体７を導電パターン保持基板（中間転写体）に保持し、その後、転写された導電パターン前駆体７をさらに対象の基板１６上に転写する方法がある。直接目的の基板１６上に転写する方法の場合、基板１６は１５０〜２５０℃の加熱に対し耐性を有し、さらに基板１６背面からの転写バイアス印加に対応するために、厚さ１mm以下のシート状の部材であることが好ましい。基板１６を構成する部材の例としては、ポリイミドからなる樹脂シートやセラミックグリーンシートなどが挙げられる。

本発明における導電パターン形成装置において基板１６に転写された導電パターン前駆体７を、基板１６に定着し、かつ、導電性粒子２４同士を融着して導体化し導電パターン１７とするための焼成手段２１を具備している。焼成手段２１は、導電性粒子２４を融着させるだけでなく、導電性粒子２４表面に付与した分散剤層を焼成する。このとき、加熱と同時に導電パターン１７を基板１６上に加圧できる機構を備えていても良い。このときの加熱温度は、導電性粒子２４を十分に融着し、イオン性有機分子２３を焼成させ、かつ基板１６の変形や変性を防ぐために３００℃以下であることが好ましい。このとき、焼成された有機物成分を排気する排気手段を設置しても良い。また、加熱前の基板上の導電パターン前駆体７は、転写時の転写液１４による液膜が残存しているので、焼成前に液膜を除去する残存転写液除去手段２０を具備していることが好ましい。

本発明における導電パターン形成装置において、誘電性薄膜体１０は導電パターン前駆体７を転写後、クリーニング手段１８を通過することで、初期の誘電性薄膜体１０表面状態に戻し、再び潜像が形成され導電性粒子分散溶液６を現像される構成である。感光体
１１の形状としてはベルト状またはドラム状であることが好ましい。感光体１１の材料は、溶剤に対し耐性があり、かつ環境汚染しない材料によるものであれば特に限定されないが、例えばアモルファスシリコンのような無機材料によるものであることが好ましい。また、このとき、転写後の誘電性薄膜体１０の残留した導電性粒子２４を除去・回収する残留導電性粒子のクリーニング手段１８、および残留静電潜像を消去する残留潜像消去手段１９を備えている。

尚、クリーニング手段に残留潜像消去機能を持たせて残留潜像消去手段１９を設けない構成としても良い。残留導電性粒子のクリーニング手段１８としては、誘電性薄膜体１０にブレードを接触させ掻きとる方法や、溶媒により洗い流す方法が挙げられる。このとき、掻きとられた導電粒子や残存溶媒、あるいは洗い流しに使用した洗浄溶媒の受け皿となる部材は、その受け面を上方にした構成であることが好ましい。従って、クリーニング手段１８は感光体１１回転方向において下降する領域に配置されることが好ましい。このとき、除去・回収された導電性粒子２４や溶媒は、精製分離後、現像装置５や洗浄装置８、および転写液塗布手段１３に戻されて、リサイクルされても良い。

本発明の導電性粒子分散溶液６により形成された導電パターン１７は、たとえばパーソナルコンピュータ，大型電子計算機，ノート型パソコン，ペン入力パソコン，ノート型ワープロ，携帯電話，携帯カード，腕時計，カメラ，電気シェーバ，コードレス電話，ファックス，ビデオ，ビデオカメラ，電子手帳，電卓，通信機能付き電子手帳，携帯コピー機，液晶テレビ，電動工具，掃除機，バーチャルリアリティ等の機能を有するゲーム機器，玩具，電動式自転車，医療介護用歩行補助機，医療介護用車椅子，医療介護用移動式ベッド，エスカレータ，エレベータ，フォークリフト，ゴルフカート，非常用電源，ロードコンディショナ，電力貯蔵システムなどの基板の配線として使用することができる。また、民生用の他、軍需用，宇宙用としても用いることができる。

本発明における電子写真法による導電パターン形成方法の構成図である。 本発明における導電性粒子分散溶液の概略図である。 低分子量のイオン性有機分子を有する導電性粒子の概略図である。 本発明におけるスリット型液体／気体供給および回収装置の概略図である。 本発明における電気泳動による転写手段の概略図である。

符号の説明

１ 帯電装置
２ 帯電領域
３ 露光装置
４ 静電潜像パターン
５ 現像装置
６ 導電性粒子分散溶液
７ 導電パターン前駆体
８ 洗浄装置
９ 洗浄液
１０ 誘電性薄膜体
１１ 感光体
１２ 溶媒除去手段
１３ 転写液塗布手段
１４ 転写液
１５ 転写手段
１６ 基板
１７ 導電パターン
１８ クリーニング手段
１９ 残留潜像消去手段
２０ 残存転写液除去手段
２１ 焼成手段
２２ 無極性溶媒
２３ イオン性有機分子
２４ 導電性粒子
２５ 無機イオン
２６ 有機物イオン
２７ スリット液体供給装置
２８ 供給口
２９ 回収口

Claims (20)

1. 誘電性薄膜体を表面に備えた感光体と、前記感光体上に静電潜像パターンを形成し、前記静電潜像パターンを導電性粒子分散溶液にて現像する現像装置と、前記感光体上に現像された導電性パターン前駆体から液膜を除去する溶媒除去手段と、前記液膜を除去された導電パターン前駆体に再び転写液膜を形成する転写液塗布手段と、前記液膜を再付与された導電パターン前駆体を対象の基板に転写する転写手段とからなる導電パターン形成装置において、
   前記現像装置を前記感光体中心よりも下側に配置し、前記溶媒除去手段を前記感光体の回転の上昇方向の領域に配置し、前記転写液塗布手段および転写手段を前記感光体中心よりも上側であって、かつ前記感光体の回転が下降方向の領域に配置することを特徴とした導電パターン形成装置。
2. 請求項１記載の導電パターン形成装置において、前記現像装置が、前記感光体中心よりも下側であって、かつ前記感光体の回転が下降方向の領域に配置することを特徴とする導電パターン形成装置。
3. 請求項１または２記載の導電パターン形成装置において、前記現像装置が、露光装置よりも下側に位置するように配置することを特徴とする導電パターン形成装置。
4. 請求項１から３の何れか１項に記載の導電パターン形成装置において、前記現像装置が、導電粒子分散液を供給する供給口と、負圧により余剰の導電粒子分散液を回収する回収口を感光体に対向する面に供えたスリット型の構成であることを特徴とする導電パターン形成装置。
5. 請求項１記載の導電パターン形成装置において、現像直後の導電パターン前駆体を導電粒子が含まれない溶媒により洗浄する洗浄装置が現像装置と溶媒除去手段の間に設けられた構成であることを特徴とする導電パターン形成装置。
6. 請求項５記載の導電パターン形成装置において、前記洗浄装置が、感光体中心に対し下部に位置し、かつ感光体の回転が上昇方向の領域に位置することを特徴とする導電パターン形成装置。
7. 請求項５または６記載の導電パターン形成装置において、前記洗浄装置が溶媒除去手段の下方に位置することを特徴とする導電パターン形成装置。
8. 請求項５から７の何れか１項に記載の導電パターン形成装置において、前記洗浄装置が、感光体を挟んで、前記転写液塗布手段と対角の位置に設置されていることを特徴とする導電パターン形成装置。
9. 請求項５から８の何れか１項に記載の導電パターン形成装置において、前記洗浄装置が、洗浄液を供給する供給口と負圧により洗浄後の洗浄液を回収する回収口を感光体に対する面に供えたスリット型の構成であることを特徴とする導電パターン形成装置。
10. 請求項１記載の導電パターン形成装置において、前記溶媒除去手段と送風手段が、前記現像装置と前記転写手段との間に設けられ、その気流吹き付け方向が、感光体の幅方向の一方の端部側からもう一方の端部側方向、あるいは感光体の幅方向の中央から両端部側方向であることを特徴とする導電パターン形成装置。
11. 請求項１０記載の導電パターン形成装置において、前記溶媒除去手段が、感光体端部には吹き流された液膜を負圧により回収する回収手段を設けたことを特徴とする導電パターン形成装置。
12. 請求項１記載の導電パターン形成装置において、前記溶媒除去手段が、気流を供給する供給口と気流により吹き流された液膜を負圧により回収する回収口を、感光体に対する面に供えたスリット型の構成であることを特徴とする導電パターン形成装置。
13. 請求項１２記載の導電パターン形成装置において、スリット型の溶媒除去手段が、感光体回転方向に複数並んでいる構成であることを特徴とする導電パターン形成装置。
14. 請求項１記載の導電パターン形成装置において、前記転写液塗布手段が、前記溶媒除去手段と転写手段との間に設けられ、感光体中心に対し上部に位置し、かつ感光体の回転が下降方向の領域に位置することを特徴とする導電パターン形成装置。
15. 請求項５記載の導電パターン形成装置において、前記転写液塗布手段が、感光体を挟んで、前記洗浄装置と対角の位置に設置されていることを特徴とする導電パターン形成装置。
16. 請求項１記載の導電パターン形成装置において、前記転写液塗布手段が、前記溶媒除去手段の後端部よりも下方、かつ転写手段よりも上方に位置することを特徴とする導電パターン形成装置。
17. 請求項１記載の導電パターン形成装置において、前記転写手段が、転写液塗布手段とクリーニング手段との間に設けられ、感光体中心に対し上部に位置し、かつ感光体の回転が下降方向の領域に位置することを特徴とする導電パターン形成装置。
18. 請求項１記載の導電パターン形成装置において、前記導電性粒子分散溶液は、加熱または加圧により導体化する導電性粒子を液中に分散させた溶液であることを特徴とする導電パターン形成装置。
19. 請求項１８記載の導電パターン形成装置において、前記導電性粒子分散溶液は、該液中に分散させる導電性粒子の粒径が１００ｎｍ以下としたことを特徴とする導電パターン形成装置。
20. 請求項１８記載の導電パターン形成装置において、前記導電性粒子分散溶液は、該液中の導電性粒子は表面にイオン性有機分子を有しており、無極性溶媒中に分散させていることを特徴とする導電パターン形成装置。

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