JPH11193402A

JPH11193402A - 絶縁化表面処理金属粒子

Info

Publication number: JPH11193402A
Application number: JP9367566A
Authority: JP
Inventors: Hisashi Koudaka; 寿向高; Yuji Kamiyama; 雄二神山; Masaki Ishii; 正記石井; Yoshio Ozawa; 義夫小沢
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1997-12-28
Filing date: 1997-12-28
Publication date: 1999-07-21

Abstract

(57)【要約】【課題】大きな金属粒比率と高い絶縁性の双方を実現
する。電子写真法によりグリーンシート上に導体パター
ンを形成するトナーとして利用した場合には、高い絶縁
性によって均一な帯電が可能となることにより大きな精
度で導体パターンを印刷、形成でき、焼成後には良好な
導通を有し信頼性の高い導体パターンを形成できる。【解決手段】金属粒の表面が熱可塑性絶縁物により被
覆されて絶縁化され、平均粒径が２〜２０μｍの範囲に
ある絶縁化表面処理金属粒子。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、金属粒を表面処理
して絶縁化した絶縁化表面処理金属粒子に関し、該粒子
はセラミックグリーンシート上の導体パターン形成など
に用いられる。

【０００２】

【従来の技術】従来、セラミック製の積層コンデンサ等
の電極等の導体パターンの形成においては、シリカ・ア
ルミナ等のセラミック粉末と有機結合剤とからなる薄い
グリーンシート上に、銅、タングステン等の金属粒のペ
ーストをスクリーン印刷によりパターン状に形成し、こ
れを焼成することにより電極パターンを形成していた。
しかしながら、この方式ではメッシュ状の網から構成さ
れるスクリーンを用いるため、耐久後のスクリーンだれ
による印刷精度の低下、各パターンごとにスクリーンを
作成するための材料ロス、また、メッシュに付着する材
料ロスを生じるという問題があった。

【０００３】上記欠点を解決するために、特開昭５９−
１８９６１７号公報、同５９−２０２６８２号公報、同
６０−１３７８８６号公報、同６０−１６０６９０号公
報等においては、電子写真法により導体粒子の電極パタ
ーンを形成し、これを焼成することが記載されている。
具体的には、例えばタングステン粉末とスチレンアクリ
ル樹脂とを混練して粉砕、分級し１０〜２０μｍの印刷
用粒子（トナー）を得、これをキャリアと混合した現像
剤を用いて、電子写真法により電極パターンを形成して
いる。しかしこれらの方式における印刷用粒子は抵抗が
低く電荷がリークしやすいため、電子写真装置において
高精度のパターンの再現、しいては確実な導通路の作成
が困難であった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の印刷用粒子
は、粒子の構成が高抵抗粒子を形成するには至っておら
ず、帯電が不均一となる。すなわち、焼成後に導通路を
形成するに十分な金属粉を粒子中に配合すると相対的に
樹脂量が減少して、粒子表面に露出する金属粉量が増加
して粒子が低抵抗化する。一方、樹脂量を増加して高抵
抗化を図ると、金属粒子が減少し本来の目的である導通
路の作成が困難となる。したがって、従来の印刷用粒子
を用いた方式では、帯電粒子として制御する電子写真法
では画像形成が困難である。そこで、本発明は、従来の
電子写真法を用いたシステムに比べより高精度・高信頼
性の導体パターンを形成することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の絶縁化表面処理
金属粒子は、金属粒の表面が熱可塑性絶縁物により被覆
されて絶縁化され、平均粒径が２〜２０μｍの範囲にあ
ることを特徴とする。本発明の絶縁化表面処理金属粒子
は、大量の金属粒を内包することができ、しかも表面が
しっかりと熱可塑性樹脂により被覆されているので粒子
としては絶縁体で、安定に均一帯電され電荷のリークも
ない。したがってこの特性が望まれる種々の用途に使用
可能であり、特に用途は限定されないが、電子写真法の
現像剤におけるトナーとして好適に利用でき、特にセラ
ミックグリーンシートに対する導体パターンの印刷に好
適である。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明の絶縁化表面処理金属粒子
は、金属粒の表面を熱可塑性絶縁物で被覆してなる。金
属粒としては、任意のものを使用しうるが、セラミック
グリーンシートへの導体パターン印刷を想定した場合
は、銅、タングステン、ニッケル、銀などが用いられ
る。金属の選択は、焼成温度等の条件から決定され、例
えばグリーンシートに用いる無機材料がシリカである場
合には導電金属として銅が適し、アルミナである場合は
タングステンが適する。熱可塑性絶縁物としては各種合
成樹脂が用いられる。セラミックグリーンシートへの導
体パターン印刷を想定した場合は、セラミックグリーン
シートの焼成時に消失することが必要であり、ポリエチ
レン等のポリオレフィン樹脂が好ましい。

【０００７】金属粒の表面を被覆する方法は特に限定さ
れないが、金属粒の表面が実質上露出することなく完全
に被覆することが望ましく、しかもこれを少量の熱可塑
性絶縁物で実現しうる方法が好ましい。この方法として
は例えば、金属粒の表面で直接モノマーを重合して熱可
塑性樹脂層を形成する方法がある。具体的には、例え
ば、金属粒の表面に触媒を吸着させ、エチレンガス等を
供給してこのモノマーガスを直接金属粒の表面で重合さ
せてポリエチレン樹脂被膜を形成する。この方法は、キ
ャリア粒子の製造方法としてではあるが、特開平２−１
８７７７０号公報、同２−１８７７７１号公報等に詳記
され、本発明の絶縁化表面処理金属粒子の製造にそのま
ま応用することができる。

【０００８】本発明の絶縁化表面処理金属粒子の平均粒
径は２〜２０μｍ、好ましくは３〜１０μｍである。こ
の平均粒径が大きすぎても小さすぎても、静電気的な制
御が困難となり、地カブリ等が発生して画像レベルが低
下する。また、平均粒径が大きい場合は、細かいパター
ン印字ができない。本発明の絶縁化表面処理金属粒子
は、トナーとしてキャリアと混合され電子写真現像剤と
して用いられる。電子写真法においてはトナーは主に静
電気力により制御されるため、安定して均一に帯電する
ことが要求される。そこで、本発明の絶縁化表面処理金
属粒子は、絶縁体であることが要求され粒子の抵抗値が
１０¹²Ω・ｃｍ以上であることが好ましく、さらに好ま
しくは１０¹³Ω・ｃｍ以上とする。粒子抵抗値が１０¹²
Ω・ｃｍ未満では地カブリの発生、転写不良が発生しや
すい。また、絶縁性を増すためには絶縁物の総量を増す
ことが考えられるが、増加させ過ぎると焼成後の導体物
量が減少して、導体パターンの導通が得られにくくな
る。一般にパターン上の導通路の厚みは１５μｍ以上必
要であり、金属と絶縁物の比重差、転写後のシート上の
粒子の充填率、電子写真技術でコントロールできる粒子
量等を考慮すると、本発明の絶縁化表面処理金属粒子中
に占める絶縁物の量は２０重量％以下が好ましく、より
好ましくは１５重量％以下である。

【０００９】本発明の絶縁化表面処理金属粒子を電子写
真法で現像する現像方式は問わないが、キャリアと混合
して現像剤とする二成分現像法が最も簡易で適する。こ
の場合、キャリアの粒子径は４０〜１２０μｍが好まし
く、より好ましくは４０〜１００μｍである。キャリア
の粒径が小さくなりすぎるとキャリアまで現像してしま
い、一方、大きくなりすぎると粒子の帯電が減少して地
カブリを発生する。キャリアとしては、鉄粉キャリア、
フェライト系キャリアなどが用いられる。現像剤中にお
ける本発明の絶縁化表面処理金属粒子の含有率は２〜２
０重量％が好ましく、より好ましくは３〜１０重量％で
ある。この含有率が２重量％未満ではキャリアまでが現
像され、一方、２０重量％を超えると地カブリが発生す
る。

【００１０】図１は、本発明で用いられる電子写真装置
を示し、一般的な装置と変わるところは無い。すなわ
ち、アモルファスシリコン系等のドラム状の感光体１１
の周辺には、帯電部材１３、画像信号露光部材１５、現
像部材１７、転写部材１９、クリーニングブレード２
１、全面露光部材２３が配設されている。耐刷性に優れ
るアモルファスシリコン系感光体を用いることにより、
メンテナンスが容易となり、材料ロスの少ない装置が提
供される。

【００１１】本発明では、現像部材１７中に、本発明の
絶縁化表面処理金属粒子をトナーとして含む現像剤が供
給される。帯電部材１３により暗下に全面均一帯電され
た感光体１１には、画像信号露光部材１５により導体パ
ターンの静電潜像が形成され、これが現像部材１７によ
り現像されて絶縁化表面処理金属粒子よりなるトナー像
が感光体１１に表面に形成される。ついで、感光体１１
と転写部材１９との間に、シリカ、アルミナ等のセラミ
ック粉末と有機性結合剤とからなる薄いシート（グリー
ンシート）が供給され、このセラミックグリーンシート
上にトナー像が転写される。本発明では、トナーとして
用いる絶縁化表面処理金属粒子が高抵抗で、安定に均一
帯電させることができるので、現像プロセス、転写プロ
セスでの制御が容易であり、高精度のパターンをグリー
ンシート上に印刷、形成することができる。なお図１の
感光体１１周辺の部材は、各種変更が可能であり、例え
ば帯電部材１３としてはコロナ帯電装置に替えて導電ブ
ラシや導電ローラなどを用いることができる。

【００１２】パターンが形成されたグリーンシートは、
適宜の温度、例えば８００℃以上に加熱して焼成し、絶
縁物を消失させて導体パターンを得る。本発明の絶縁化
表面処理金属粒子は、高抵抗値を有し均一帯電が可能で
あるにもかかわらず、金属粒が占める部分が多いので、
焼成後には導通が良好で信頼性の高い導体パターンを得
ることができる。なお、絶縁化表面処理金属粒子の絶縁
物が熱可塑性であることを利用して、グリーンシート上
にパターンを形成してから焼成するまでの間、適度な熱
（例えば２００℃以下）を加えて仮定着を行なうことも
でき、あるいは粘着剤をグリーンシート上のパターンの
上に噴霧して仮固定することもできる。

【００１３】

【発明の効果】本発明の絶縁化表面処理金属粒子によれ
ば、大きな金属粒比率と高い絶縁性の双方を実現するこ
とができる。したがって、電子写真法によりグリーンシ
ート上に導体パターンを形成するトナーとして利用した
場合には、高い絶縁性によって均一な帯電が可能となる
ことにより大きな精度で導体パターンを印刷、形成で
き、焼成後には良好な導通を有し信頼性の高い導体パタ
ーンを形成できる。

【００１４】

【実施例】図１に示した電子写真画像形成装置を用い、
セラミックグリーンシート上に導体パターンを印刷し
た。ここで感光体としては、感光層膜厚２５μｍのアモ
ルファスシリコン感光体を用いた。トナーとして用いる
絶縁化表面処理金属粒子としては、銅粉上でエチレンモ
ノマーを直接重合し、重量比が６重量％の量のポリエチ
レン系樹脂で銅粉を被覆した平均粒径６μｍの粒子にシ
リカを外添したトナー粒子（金属粒子）を用いた。平均
粒径７０μｍのフェライト粒子からなるキャリアに、上
記トナー粒子（金属粒子）を含有率８重量％で配合して
現像剤とし、導体パターンの画像形成を行なった。画像
形成条件は以下の通りに設定した。感光体帯電電位：３５０Ｖ露光後電位：１５Ｖ現像電位：１２０Ｖ感光体ドラム線速：６０ｍｍ／ｓｅｃ現像線速：１２０ｍｍ／ｓｅｃ

【００１５】電子写真法により、形成した導体パターン
をシリカを主成分とするグリーンシート上に形成した
後、これを９００℃、１時間、還元雰囲気で焼結してセ
ラミック基板上に銅からなる導体パターンを形成した。
以上の条件でベースとして以下の実験を行ない、各条件
パラメータの影響を確認した。（１）キャリア粒径キャリア粒径を３０〜１３０μｍの間で変化させて画像
形成を行ない画像特性を評価し、その結果を表１に示し
た。４０〜１２０μｍ、特に４０〜１００μｍで良好な
パターンが形成されることが判る。（２）現像剤中の金属粒子（トナー粒子）含有率現像剤中における金属粒子（トナー粒子）含有率を１〜
２３重量％の範囲で変化させて画像特性を評価し、その
結果を表２に示した。金属粒子含有率が２〜２０重量％
で良好なパターンが形成された。

【００１６】（３）金属粒子の抵抗値金属粒上に形成されるポリエチレン系樹脂層の厚さを調
整して絶縁化表面処理金属粒子（トナー粒子）の抵抗を
変化させて画像特性を評価し、その結果を表３に示し
た。１０¹²Ω以上の抵抗値とすることにより、優れたパ
ターン画像が形成されることが判る。（４）金属粒子中の絶縁物の含有率金属粒上に形成されるポリエチレン系樹脂量を調整した
絶縁化表面処理金属粒子（トナー粒子）に含まれる絶縁
物量を制御し、焼成後に形成される導体パターンの比抵
抗を測定し、その結果を表４に示した。絶縁物含有率を
２０重量％以下とすることにより、安定した焼成後の導
通が得られることが判る。

【００１７】

【表１】表１：キャリア粒径と画像特性との関係キャリア粒径（μｍ）画像特性３０キャリア現像発生４０ ○ ５０ ○ ７０ ○ １００ ○ １１０ ○〜△ １２０ ○〜△ １３０カブリ発生／かすれ（はき目）発生

【００１８】

【表２】表２：現像剤中における金属粒子の含有率と画像特性との関係金属粒子含有率（％）画像特性１キャリア現像発生２ ○ ３ ○ ６ ○ １５ ○ ２０ ○ ２３地カブリ発生

【００１９】

【表３】

【００２０】

【表４】表４：金属粒子中の絶縁物含有率絶縁物含有率（％）パターン比抵抗（Ω・ｃｍ）４３．０×１０^-6（導通あり）６２．４×１０^-6（導通あり）８１．７×１０^-6（導通あり）１５３．４×１０^-6（導通あり）２０１．７×１０^-4（導通あり）２５３．０×１０⁶（導通なし）

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明で用いられる電子写真画像形成装置を示
す構成図である。

【符号の説明】

１１感光体１３帯電部材１５画像信号露光部材１７現像部材１９転写部材２１クリーニングブレード２３全面露光部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者小沢義夫東京都世田谷区玉川台２丁目14番９号京セラ株式会社東京用賀事業所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】金属粒の表面が熱可塑性絶縁物により被
覆されて絶縁化され、平均粒径が２〜２０μｍの範囲に
あることを特徴とする絶縁化表面処理金属粒子。
【請求項２】粒子中に占める熱可塑性絶縁物の量が２
０重量％以下であり、粒子の抵抗値が１０¹²Ω・ｃｍ以
上である請求項１に記載の絶縁化表面処理金属粒子。
【請求項３】金属粒として、銅、タングステン、ニッ
ケルまたは銀を用いる請求項１または２に記載の絶縁化
表面処理金属粒子。
【請求項４】金属粒の表面で直接モノマーを重合し
て、熱可塑性絶縁物からなる被覆を金属粒の表面に形成
して被覆した請求項１〜３のいずれか一項に記載の絶縁
化表面処理金属粒子。
【請求項５】平均粒径４０〜１２０μｍのキャリア粒
子として、請求項１〜４のいずれか一項に記載の絶縁化
表面処理金属粒子とかが混合されてなり、該金属粒子の
含有量がキャリア粒子総量に対して２〜２０重量％であ
ることを特徴とする電子写真用現像剤。