(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性金属粉末の表面に金属酸化物粒子を固着させ、その外周に樹脂を被覆したことを特徴とする回路形成用荷電性粉末。
【請求項２】
前記導電性金属粉末表面への金属酸化物粒子の固着は、機械的手法によ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。
【請求項３】
前記導電性金属粉末と前記金属酸化物粒子との粒径比は、５０：１以下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。
【請求項４】
前記導電性金属粉末と前記金属酸化物粒子との配合比は、９９．９：０．１〜８８：１２の範囲であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の回路形成用荷電性粉末。
【請求項５】
前記金属酸化物粒子は、前記導電性金属粉末の表面に点在していることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の回路形成用荷電性粉末。
【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。図２は、従来の回路形成用荷電粉末の断面図を示す。回路形成用粉末２０は、導電性金属粉末２１と荷電制御剤２４とを熱溶融性樹脂２３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２０の製造方法は、導電性金属粉末２１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２４であるアゾ系金属染料および熱溶融性樹脂２３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２０を得るものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、電子写真法によってセラミックグリーンシート（絶縁基板）上に回路パターンを印刷する場合に、従来の回路形成用荷電性粉末を使用すると、焼成の際にセラミックグリーンシートが収縮するため、焼成されたセラミックグリーンシートから回路パターンが剥がれてしまうという問題があった。
【０００４】
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被印刷物上に回路パターンを印刷する際に使用しても、被印刷物から回路パターンが剥がれることのない優れた接合性を発揮する回路形成用荷電性粉末を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の回路形成用荷電性粉末は、導電性金属粉末の表面に金属酸化物粒子を固着させ、その外周に樹脂を被覆したことを特徴としている。
本発明の回路形成用荷電性粉末によれば、回路パターンとセラミック基板との接合強度を向上させることができる。
【０００６】
本発明においては、導電性金属粉末は、銅、ニッケル、銀、パラジウム等の公知の回路形成用金属材料の単体あるいはそれらの合金からなる平均粒子径が１〜２０μｍの粉末であることが好ましい。また、金属酸化物粒子としては、ケイ素、銅、アルミニウム、チタン、クロム、バナジウム、マンガン、ルテニウム、ジルコニア、ロジウム等の平均粒子径が０．０１〜０．４μｍの酸化物が好適に用いられる。これらの中でも、銅およびルテニウムの酸化物は、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Ｃｕ２Ｏのいずれのものでも好適に利用することができる。さらに、接合強度向上の観点から、この金属酸化物は、セラミック基板に含有される成分から選択されることがより望ましい。
【０００７】
また、導電性金属粉末表面への金属酸化物粒子の固着方法は、機械的手法であることが好ましく、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が挙げられる。
【０００８】
さらに、この導電性金属粉末表面への金属酸化物粒子の固着においては、導電性金属粉末と金属酸化物粒子との粒径比が５０：１以下であることが好ましく、この粒径比よりも金属酸化物粒子の粒径が大きい場合には、金属酸化物粒子が導電性金属粉末へ良好に固着せず、そのため均一な荷電性を有する複合粒子を作製することができない。
【０００９】
また、導電性金属粉末と金属酸化物粒子との配合比は、９９．９：０．１〜８８：１２の範囲であることが好ましい。一般に金属酸化物の添加によって接合強度は向上するが、これに反して、電気的特性（シート抵抗）は劣化してしまう。
【００１０】
導電性金属粉末の表面に金属酸化物粒子を固着させた複合粒子の外周に樹脂を被覆させる方法としては、該複合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、複合粒子の表面に樹脂粒子を付着させた後、前記機械的手法で複合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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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、前記複合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複合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。
【００１４】
【実施例】
以下、図面を参照して本発明の実施例について説明する。
図１は、本発明の回路形成用荷電性粉末の断面図である。回路形成用荷電性粉末１０は、導電性金属粉末１１の外周に金属酸化物粒子１２を固着させた後、樹脂１３を被覆した構造をなしている。
【００１５】
次に、回路形成用荷電性粉末の具体的な製造方法を説明する。
１．第１実施形態
＜試料１−１〜１−５＞
まず、平均粒径が３．０μｍの球状の銅粒子（導電性金属粉末）に対し、表１に示す平均粒径のシリカ（金属酸化物粒子）を９９：１の重量比で混合し、銅粒子の外周にシリカを静電気的に付着させた。この混合物をハイブリダイゼーションシステムに投入し、５分間、８０００ｒｐｍで処理して、銅粒子の外周にシリカが固着した試料１−１〜１−５の複合粒子を作製した。
【００１６】
この工程において、上記試料１−１〜１−５の複合粒子の作製状態を評価し、銅粒子の粒径に対するシリカの粒径の好適な範囲の判断を行った。これらの結果は、表１に示した。
【００１７】
【表１】
0004121236.tif 000002
【００１８】
＜試料１−６〜１−１２＞
次に、平均粒径が３．０μｍの球状の銅粒子と、平均粒径が５０ｎｍのシリカとを表２に示すそれぞれの重量比で混合し、銅粒子の外周にシリカを静電気的に付着させた。この混合物をハイブリダイゼーションシステムに投入し、５分間、８０００ｒｐｍで処理して、銅粒子の外周にシリカが固着した試料１−６〜１−１２の複合粒子を作製した。
【００１９】
得られた複合粒子の外周に、公知のカプセル法を用いてスチレンアクリル系樹脂およびアゾ系含金属錯体（帯電制御剤）を被覆し、その後、シリカ（外添剤）を樹脂被覆複合粒子表面に付着させ、試料１−６〜１−１２の回路形成用荷電性粉末を得た。この時の複合粒子、樹脂および帯電制御剤・外添剤の含有割合は、重量比で９０：９：１である。
【００２０】
次いで、これらの回路形成荷電性粉末に対し平均粒径６０μｍのフェライト系キャリアを８５：１５の重量比で混合して二成分現像剤とし、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、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、熱定着して回路形成用荷電性粉末層による回路パターンを形成した。次いで、このセラミックグリーンシートを還元雰囲気中で１０００℃に加熱し、回路形成用荷電粉末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するとともに、セラミックグリーンシートおよび回路パターンを焼結してセラミック基板上に導体回路を得た。
【００２１】
上記試料１−６〜１−１２の回路形成用荷電性粉末を用いた各導体回路について、引張試験機によるセラミック基板と回路パターンとの接合強度測定、およびシート抵抗測定を行い、その結果を表２に示した。
【００２２】
【表２】
0004121236.tif 000003
【００２３】
２．第２実施形態
＜試料２−１〜２−４＞
平均粒径が５．１μｍの銀粒子に対し、表３に示す平均粒径のアルミナを９４：６の重量比で混合し、銀粒子の外周にアルミナを静電気的に付着させた。この混合物をハイブリダイゼーションシステムに投入し、５分間、８０００ｒｐｍで処理して、銀粒子の外周にアルミナが固着した試料２−１〜２−４の複合粒子を作製した。
【００２４】
この工程において、上記試料２−１〜２−４の複合粒子の作製状態を評価し、銀粒子の粒径に対するアルミナの粒径の好適な範囲の判断を行った。これらの結果は、表３に示した。
【００２５】
【表３】
0004121236.tif 000004
【００２６】
＜試料２−５〜２−１１＞
第１実施形態の導電性金属粉末を平均粒径４．５μｍの銀粒子に、また金属酸化物粒子を平均粒径１２０ｎｍのアルミナに変更し、それぞれの混合比を表４に示す値とした他は、第１実施形態と同様の方法によって、試料２−５〜２−１１の回路形成用荷電性粉末を作製し、次いで、導体回路を得た。
【００２７】
上記試料２−５〜２−１１の回路形成用荷電性粉末を用いた各導体回路について、引張試験機によるセラミック基板と回路パターンとの接合強度測定、およびシート抵抗測定を行い、その結果を表４に示した。
【００２８】
【表４】
0004121236.tif 000005
【００２９】
３．第３実施形態
＜試料３−１〜３−６＞
平均粒径が９．９μｍの銅粒子に対し、表５に示す平均粒径の酸化銅を９０：１０の重量比で混合し、銅粒子の外周に酸化銅を静電気的に付着させた。この混合物をハイブリダイゼーションシステムに投入し、５分間、８０００ｒｐｍで処理して、銅粒子の外周に酸化銅が固着した試料３−１〜３−６の複合粒子を作製した。
【００３０】
この工程において、上記試料３−１〜３−６の複合粒子の作製状態を評価し、銅粒子の粒径に対する酸化銅の粒径の好適な範囲の判断を行った。これらの結果は、表５に示した。
【００３１】
【表５】
0004121236.tif 000006
【００３２】
＜試料３−７〜３−１３＞
第１実施形態の導電性金属粉末を平均粒径１９μｍの銅粒子に、また金属酸化物粒子を平均粒径３００ｎｍの酸化銅に変更し、それぞれの混合比を表６に示す値とした他は、第１実施形態と同様の方法によって、試料３−７〜３−１３の回路形成用荷電性粉末を作製し、次いで、導体回路を得た。
【００３３】
上記試料３−７〜３−１３の回路形成用荷電性粉末を用いた各導体回路について、引張試験機によるセラミック基板と回路パターンとの接合強度測定、およびシート抵抗測定を行い、その結果を表６に示した。
【００３４】
【表６】
0004121236.tif 000007
【００３５】
４．第４実施形態
＜試料４−１〜４−５＞
平均粒径が３．０μｍの銅粒子に対し、表７に示す平均粒径の二酸化チタンを９８：２の重量比で混合し、銅粒子の外周に二酸化チタンを静電気的に付着させた。この混合物をハイブリダイゼーションシステムに投入し、５分間、８０００ｒｐｍで処理して、銅粒子の外周に二酸化チタンが固着した試料４−１〜４−５の複合粒子を作製した。
【００３６】
この工程において、上記試料４−１〜４−５の複合粒子の作製状態を評価し、銅粒子の粒径に対する二酸化チタンの粒径の好適な範囲の判断を行った。これらの結果は、表７に示した。
【００３７】
【表７】
0004121236.tif 000008
【００３８】
＜試料４−６〜４−１２＞
第１実施形態の導電性金属粉末を平均粒径１０μｍの銅粒子に、また金属酸化物粒子を平均粒径２００ｎｍの二酸化チタンに変更し、それぞれの混合比を表８に示す値とした他は、第１実施形態と同様の方法によって、試料４−６〜４−１２の回路形成用荷電性粉末を作製し、次いで、導体回路を得た。
【００３９】
上記試料４−６〜４−１２の回路形成用荷電性粉末を用いた各導体回路について、引張試験機によるセラミック基板と回路パターンとの接合強度測定、およびシート抵抗測定を行い、その結果を表８に示した。
【００４０】
【表８】
0004121236.tif 000009
【００４１】
上記の評価および測定結果から、導電性金属粉末と金属酸化物粒子との粒径比は、５０：１以下である場合（試料１−３〜１−５，２−３〜２−４，３−５〜３−６，および４−２〜４−５）に、導電性金属粉末と金属酸化物粒子の複合粒子を良好に作製できることが示された。この粒径比よりも金属酸化物粒子の粒径が大きい場合（試料１−１〜１−２，２−１〜２−２，３−１〜３−４，および４−１）では、金属酸化物粒子が導電性金属粉末外周へ均一に固着せず、良好な複合粒子を作製することができなかった。
【００４２】
また、導電性金属粉末と金属酸化物粒子との配合比は、９９．９：０．１〜８８：１２の範囲である場合（試料１−７〜１−１１，２−６〜２−１０，３−８〜３−１２，および４−７〜４−１１）に、シート抵抗、接合強度ともに良好な数値が示された。金属酸化物粒子を含有しない場合（試料１−６，２−５，３−７，および４−６）では、シート抵抗は低く良好であるが、接合強度も低く回路基板として使用できなかった。一方、この配合比よりも金属酸化物粒子が多い場合（試料１−１２，２−１１，および４−１２）では、接合強度は増加するが、シート抵抗も増加し、回路基板として使用できなかった。
【００４３】
【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、導電性金属粉末の表面に金属酸化物粒子を固着させ、その外周に樹脂を被覆させることによって、セラミック基板と回路パターンとの接合強度を向上させることができ、電子写真法によって被印刷物上に回路パターンを印刷する際に使用しても、焼結後の被印刷物から導体回路が剥がれることのない優れた接合性を発揮する回路形成用荷電性粉末が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の回路形成用荷電性粉末の断面図である。
【図２】  従来の回路形成用荷電粉末の断面図である。
【符号の説明】
１０，２０…回路形成用荷電性粉末、１１，２１…導電性金属粉末、
１２…金属酸化物粒子、１３，２３…熱溶融樹脂、２４…荷電制御剤。
【図１】
0004121236.tif 000010
【図２】
0004121236.tif 000011