KR20100122509A - 정착액, 정착 방법, 정착 유니트, 화상 형성 방법 및 화상 형성 장치 - Google Patents

Abstract

수지의 적어도 일부를 용해 또는 팽창시킴으로써 수지를 함유하는 미립자를 연화시키는 연화제; C12-C18의 지방산; 및 C12-C18 지방산염을 함유하는 정착액이 개시된다. 상기 정착액은 희석 용매로서 물과 함께 혼합된다.

Description

정착액, 정착 방법, 정착 유니트, 화상 형성 방법 및 화상 형성 장치{FIXING LIQUID, FIXING METHOD, FIXING UNIT, IMAGE FORMING METHOD, AND IMAGE FORMING APPARATUS}

본 발명은 정착액, 정착 방법, 정착 유니트, 화상 형성방법 및 화상 형성 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 수지를 함유하는 미립자를 매체에 정착시키는 정착액, 및 수지를 함유하는 미립자로서 토너의 정착 방법 및 정착 유니트에 관한다.

프린터, 팩시밀리 및 복사 장치와 같은 화상 형성 장치는, 종이, 직물, 및 OHP용 시트와 같은 기록 매체에, 화상 정보에 근거한 문자 및 기호를 포함하는 화상을 형성하는 장치이다. 특히, 전자 사진 방식의 화상 형성 장치는, 보통지(plain sheets)에 고정밀 화상을 형성할 수 있기 때문에, 사무실에서 광범위하게 사용하고 있다. 이러한 전자 사진 방식의 화상 형성 장치는 일반적으로, 기록 매체상의 토너를 가열하고 용융하게 하고, 용융한 토너를 가압하여 토너를 기록 매체상에 정착시키는 열 정착 방식을 사용하고 있다. 이 열 정착 방식은, 높은 정착 속도 및 높은 정착 화상 품질 등을 제공할 수 있어 바람직하게 사용되고 있다.

그러나, 이와 같은 전자 사진 방식의 화상 형성 장치에 있어서 소비 전력의 약 반 이상은, 열 정착 방식에 있어서 토너를 가열할 때 소비하게 된다. 한편, 근래에 있어서 환경 문제 대책의 관점으로, 저소비 전력(에너지 절약)의 정착 장치가 요구되고 있다. 즉, 토너를 정착하기 위해서, 토너를 가열하는 온도를 지금까지보다도 현저히 낮게 하는 것, 또는 토너를 가열하는 것을 필요로 하지 않는 정착방법이 요구되고 있다. 특히, 토너를 완전히 가열하지 않고 토너를 기록 매체에 정착시키는 비가열 정착방법이 저소비 전력의 관점에서 이상적이다.

이와 같은 비가열 정착방법으로서, 습식 정착방법이 특허 문헌 1에 제시되어 있다. 구체적으로, 이 습식 정착방법에서 토너를 용해 또는 팽창 가능하고, 수용성이거나 난용성인 유기 화합물이 물에 분산 및 혼합하게 되는 수중 기름 방울 형의 정착제를, 미정착의 토너가 소정 위치에 설치하게 되는 피정착물의 앞 표면으로부터 분무 또는 적하하여 토너를 용해 또는 팽창하게 한 다음, 피정착물을 건조한다.

그러나, 특허 문헌 1의 습식 정착방법은 수용성이거나 난용성인 유기 화합물이 물에 분산 및 혼합하게 되는 수중 기름 방울 형의 정착제를 이용한다. 따라서, 다량의 정착제를 미정착 토너 입자에 부여하는 경우에는, 전사지와 같은 기록 매체(피정착물)가, 정착제의 수분을 흡수하고, 이에 따라 기록 매체에 주름이나 컬이 발생한다. 이것에 의해, 화상 형성 장치에 요구되는 안정이면서 고속의 기록 매체의 반송이 현저하게 손상된다. 이 때문에, 건조 장치를 이용하여 정착제에 포함된 다량의 물을 증발하게 하는 것에 의해, 기록 매체에 부여되는 정착제로부터 수분을 제거할 경우에, 열 정착 방식을 이용하는 화상 형성 장치의 소비 전력에 필적하는 전력을 필요로 한다. 또한, 발수성 처리하게 되는 미정착 토너 입자를 거부하지 않는 정착액으로서, 유성 용매에, 토너를 용해하거나 팽창하게 하는 재료를 용해하게 하는 일부 유성의 정착액이 종래에 제안된 바 있다. 예를 들어, 특허 문헌 2에는, 토너를 구성하는 수지 성분을 용해하거나 팽창하게 하는 재료를 성분으로서 갖는, 지방족 2 염기산 에스테르를 희석액(용매)으로서 제공되는 비휘발성 디메틸 실리콘으로 희석하는(용해하는) 정착액이 제안되어 있다. 또한, 특허 문헌 3에는, 정전기적 방법으로 형성하게 되는 미정착 화상을, 화상을 어지럽히는 것 없이 선명히하면서 용이하게 정착될 수 있는 정착방법에 사용되는 정착용 용액으로서, 토너를 용해하고, 실리콘 오일과 상용성을 갖는 용매 100 용량부에 대해, 실리콘 오일 8 내지 120 용량부를 혼합하는 상용성 미정착 토너 화상의 정착용 용액이 제안되어 있다. 이와 같은 유성의 정착액은, 발수성 토너용으로 높은 친화성을 갖는 유성 용매를 포함한다. 따라서, 발수성 토너를 거부하지 않고, 토너를 용해하거나 팽창하게 하고, 토너를 기록 매체에 정착하게 할 수 있다.

그러나, 상기 특허 문헌 1 내지 3은 정착액을 토너 층에 부여하도록 구성되는 발명을 개시하고 있다. 본 명세서에서, 도 1a 및 1b에 나타낸 바와 같이, 정착액은 접촉 부여 유니트로서 제공되는 코팅 롤러 81을 이용하고, 기록 매체 82상의 토너 층 83에 도포된다. 정착액을 기록 매체 82에 미량 부여하는 코팅 롤러 81상의 정착액층 84의 두께가 토너 층 83보다도 얇은 경우, 코팅 롤러 81이 기록 매체 82로부터 분리된 위치로, 코팅 롤러 81의 앞 표면상의 정착액의 액 막에 기인하여 생기는 표면 장력에 의해 미정착 토너 입자가 끌려가 버린다. 따라서, 코팅 롤러 81의 앞 표면에 토너 입자가 오프셋 하고, 이는 기록 매체상의 화상이 대폭적으로 흐트러져 버린다.

반대로, 코팅 롤러 81상의 정착액층 84의 두께가 토너 층 83보다도 충분히 두꺼운 경우, 코팅 롤러 81이 기록 매체 82로부터 분리된 위치로, 코팅 롤러 81의 앞 표면상의 액 막에 기인한 표면 장력이 직접 토너 입자에 작용하기 어려워지고, 이에 따라 코팅 롤러 81의 측면에 토너 입자의 오프셋이 억제된다. 그러나, 이 경우에, 기록 매체 82의 표면에 다량의 정착액이 도포되며, 이는 토너 입자가 과잉의 정착액에 의하여 기록 매체 82에 걸쳐 흐르게 되고, 화질 열화를 만들어 내거나, 건조시간이 길어지고 정착 응답성에 문제가 발생한다. 또한, 기록 매체 82상에 현저한 잔 액감(기록 매체를 손으로 접촉하였을때 젖은 느낌)이 발생한다. 더욱이, 물을 함유하는 다량의 정착액이 셀룰로오스를 함유하는 시트와 같은 기록 매체에 도포되는 경우, 기록 매체는 현저하게 컬링되고, 이는 예를 들어 화상 형성 장치에 있어서 매체 반송시에 종이 잼 발생의 우려가 있다. 따라서 정착액이 코팅 롤러 81로 기록 매체에 적용될 경우에, 정착 응답성 향상이나 잔 액감 감소나 기록 매체를 컬링되는 것으로부터 방지하기위해, 기록 매체상의 토너 층에 소량의 정착액을 적용하는 것 뿐만 아니라 정착 롤러에 토너 입자의 오프셋을 방지하는 것이 극히 어렵다. 접촉 도포 유니트로서, 다이-코트 유니트나 블레이드 코팅 유니트, 또는 와이어 바 코팅 수단을 이용하는 경우에도, 토너 입자는 소량의 정착액이 적용될 경우 표면 장력에 의해 정착 롤러상에 부착되어 화상 열화가 생긴다.

상기한 바와 같이, 정착액을 도포하는 종래의 방법으로는, 정착 응답성을 향상하기 위해 토너 층에 소량의 정착액을 도포하는 것 뿐만 아니라 접촉 도포 유니트로 토너 화상을 어지럽히지 않고 정착액을 균일 도포하는 것이 극히 어렵다. 이러한 문제는 기록 매체상의 토너로 제한되는 것이 아니며, 기록 매체상의 수지 함유 미립자층에 액상의 정착액을 부여하는 경우에도 발생할 수 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 제안된 특허 문헌 4에 의하면, 포밍된 정착액을 시트와 같은 매체상에 토너 등의 수지를 함유하는 미립자에 적용한다. 이에 따라, 수지 함유 미립자를 부착한 매체에 정착액을 도포한 후, 수지 함유 미립자가 신속히 매체에 정착된다.

특허 문헌 1: JP-B2-3290513

특허 문헌 2: JP-A-2004-109749

특허 문헌 3: JP-A-59-119364

특허 문헌 4: JP-A-2007-219105

비특허 문헌 1: 이시이 토시오 저, "Concepts in Basic Bubble and Foam Engineering"초판, 주식 회사 테크노 시스템, 2005년 3월 25일 발행, P.489

그러나, 정착액에 함유되는 연화제는 소포 작용이 강하고, 정착액중에서 연화제의 농도 상승과 함께, 정착액의 포밍 특성 및 포밍 안정성이 감퇴된다. 결과적으로, 포옴은 잘 생성되지 않는다. 또한, 포옴이 쉽게 사라지기 때문에 낮은 포옴 밀도를 갖는 포밍된 정착액을 얻을 수 없다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 수지 함유 미립자를 정착시키는 정착액을 제공한다. 상기 정착액은 고농도의 연화제를 함유하며, 극히 낮은 밀도가 되도록 포밍된다. 상기 정착액이 수지 함유 미립자를 부착한 매체에 도포될 경우, 상기 수지 함유 미립자는 시트와 같은 매체상에 토너의 수지 함유 미립자를 어지럽히지 않고 매체에 신속히 정착된다. 더욱이, 상기 정착액은 매체에 잔 액감이 발생하지 않을 정도로 소량으로 도포될 수 있다. 또한, 본 발명은 상기 정착액을 이용한 정착 방법, 정착 유니트, 화상 형성방법 및 화상 형성 장치를 제공한다.

본 발명의 제 1 견지에 의하면, 수지의 적어도 일부를 용해 또는 팽창시킴으로써 수지를 함유하는 미립자를 연화시키는 연화제; C12-C18의 지방산; 및 C12-C18 지방산염을 함유하는 정착액이 제공된다. 상기 정착액은 희석 용매로서 물과 함께 혼합된다.

본 발명의 제 2 견지에 의하면, 상기 정착액을 포밍하는 단계; 포밍된 정착액을 접촉 부여 면에 원하는 막두께로 형성하는 단계; 및 원하는 막두께의 포밍 정착액을 매체상의 수지 함유 미립자에 부여하는 단계를 포함하는, 수지 함유 미립자를 상기 매체에 정착시키는 정착방법이 제공된다.

본 발명의 제 3 견지에 의하면, 상기 정착액을 포밍하여 포밍된 정착액을 생성하는 포밍 정착액 생성 유니트; 상기 포밍 정착액을 매체상의 수지 함유 미립자층에 부여하고, 곡면부를 적어도 일부에 갖는 포밍 정착액 부여 유니트; 및 상기 포밍 정착액 부여 유니트의 표면상의 포밍 정착액의 막두께를 제어하는 막두께 제어 유니트를 포함하는 정착 유니트가 제공된다.

본 발명의 제 4 견지에 의하면, 수지와 착색제를 함유하는 수지 함유 미립자를 포함하는 현상제로 정전 기록 프로세스를 수행하여 매체상에 미정착 토너 화상을 형성하는 화상 형성 단계; 및 상기 정착방법에 따라 상기 미정착 토너 화상을 매체에 정착시키는 정착 단계를 포함하는 화상 형성방법이 제공된다.

본 발명의 제 5 견지에 의하면, 수지와 착색제를 함유하는 수지 함유 미립자를 포함하는 현상제로 정전 기록 프로세스를 수행하여 매체상에 미정착 토너 화상을 형성하는 화상 형성 유니트; 및 상기 정착 유니트에 의하여 상기 미정착 토너 화상을 매체에 정착시키는 정착 유니트를 포함하는 화상 형성 장치가 제공된다.

본 발명의 정착액에 의하면, 수지 함유 미립자층에 부여시 포밍 정착액 부여 수단에서 수지 함유 미립자 오프셋 방지나, 미량 부여화를 안정되게 실현할 수 있으며, 이는 종래방식에 비교하여 극히 저전력 정착을 가능하게 한다. 또한, 극히 단시간으로 원하는 도포 밀도의 포밍 정착액을 제조할 수 있으며, 정착 장치의 작동시간을 단축시키고, 포밍 안정성을 극히 향상시키고, 미량 도포에 있어서 신뢰성이 비약적으로 향상된다.

도 1a 및 1b는 통상적인 정착 유니트에서 발생되는 오프셋 상태를 나타내는 개략 단면도이며;
도 2는 본 발명의 원리에 따라 정착액을 부여한 후, 정착된 수지 함유 미립자를 나타내는 개략 단면도이며;
도 3은 포밍 정착액의 구성을 나타내는 개략 단면도이며;
도 4는 본 발명의 구현에 따른 정착 유니트에서 포밍 정착액 생성 유니트의 구성을 나타내는 개략도이며;
도 5는 본 발명의 구현에 따른 정착 유니트에서 정착액 부여 수단의 일례를 나타내는 개략 구성도이며;
도 6a 및 6b는 액 막두께 제어용 블레이드를 이용하여 코팅 롤러상에서 포밍 정착액의 막두께가 제어되는 모습을 나타내는 개략도이며;
도 7은 본 발명의 구현에 따른 정착 유니트의 구성을 나타내는 개략 구성도이며;
도 8은 본 발명의 구현에 따른 정착 유니트의 다른 구성을 나타내는 개략 구성도이며; 그리고
도 9a 및 9b는 다른 발명에 따른 화상 형성 장치의 구성을 나타내는 개략도이다.

발명을 수행하기 위한 최적 모드

우선, 상기 특허 문헌 4에 기재되고 본 발명의 구현과 관련된 포밍 정착액에 관해서 개설한다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 후술하는 포밍 정착액 생성 유니트에 의해서 형성되는 포옴을 갖는 포밍 정착액 14가 정착액으로 사용되어, 이에 따라 이는 정착액의 분말 밀도를 낮추며 코팅 롤러 11상의 정착액층을 두껍게 할 수 있다. 나아가서는, 정착액의 표면 장력에 의한 영향이 억제되어, 코팅 롤러 11에서의 수지 함유 미립자의 오프셋을 방지할 수 있다. 또한, 수지 함유 미립자의 크기가 5 내지 10 ㎛ 범위내인 경우, 기록 매체 12상의 수지 함유 미립자층 13을 어지럽히는 것 없이 포밍 정착액 14을 수지 함유 미립자층 13에 부여하도록, 포밍 정착액 14의 포옴 직경이 5 내지 50 ㎛ 범위내 이어야 한다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 기포 22로 구성되는 포밍 정착액 20은 각 기포 22를 분할하는 액막 경계(이하, plateau 경계라고 칭한다)에 의해 형성됨을 주시바란다.

한편, 음이온계 계면활성제는 높은 포밍 특성 및 포밍 안정성을 제공할 수 있으며 발포제로서 뛰어나다. 음이온계 계면활성제 가운데에서도, 지방산염은, 가장 우수한 포밍 안정성을 제공하며, 정착액의 발포제로서 가장 적합하다. 한편, 연화제는 소포 작용이 강하다. 따라서, 정착액중에서 연화제의 농도 상승과 함께, 정착액의 포밍 특성 및 포밍 안정성이 감퇴된다. 결과적으로, 포옴은 잘 생성되지 않는다. 또한, 포옴이 쉽게 사라지기 때문에, 낮은 포옴 밀도를 갖는 포밍 정착액을 얻을 수 없게 된다.

따라서, 상기 정착액중의 연화제 농도를 높일 경우에 포밍 특성 열화 문제를 해결하기 위해서, 음이온계 계면활성제의 종류 및 농도를 인자로서 다양한 실험을 행하였다. 또한, 상기 비특허 문헌 1에도 기재되어 있는 "수퍼팻(fat)"으로 칭하여지는 기술, 즉, 고형 세제(비누)에 함유된 유리 지방산에 착안하여 실험을 행하였다. 여기에서, "수퍼팻"으로 칭하여지는 기술에 관한 개설이 설명된다. 이는 과잉 유지 및 지방 함량을 늘리도록 잘 산화되지 않는 소량의 유리 지방산을 첨가하는 방법이다. 본 방법에 따라, 소량의 비누화되지 않은 오일 및 지방이 남겨지며, 이는 예를 들어 보습작용을 향상시킨다. 상기 비특허 문헌 1에 따르면, 비누 수성액에 소량의 지방산 첨가로 포밍 특성이 향상되고 포옴의 성질이 더욱 크림성이 되는 것이 발견되었으며, 이는 수퍼팻 비누라 칭하여진다. 소량의 지방산이 수퍼팻에서와 같이 포옴이 생성되도록 연화제를 갖는 정착액에 첨가되었음에도 불구하고, 포밍 특성 및 포밍 안정성 모두 저조하였다.

한편, 후술하는 바와 같이, 본 발명의 구현은 발포제로서 C12-C18 지방산염을 사용하며, 정착액에 C12-C18을 함유한다. 이에 의해, 연화제의 농도가 높아져도, 정착액의 포밍 특성이 떨어지지 않는 포밍 정착액을 제공할 수 있음이 발견되었다. 여기에서, 본 발명의 구현에 따른 포밍 정착액이 상세히 설명된다. 연화제를 함유하는 정착액에 있어서, 단지 물을 포밍하는 경우와 비교하여, C12-C18 지방산염이 포밍 특성이 뛰어나다. 구체적으로는, 라우르산염(탄소수 12), 미리스트산염(탄소수 14), 팔미트산염(탄소수 16), 스테아르산염(탄소수 18)이 적합하다. 또한, 펜타데실산(탄소수 15), 마르가르산(탄소수 17) 등도 적합하다. 한편, 지방산과 연화제의 반응에 관해서 설명된다. 연화제 및 지방산은 이들의 화학 구조에 각각 에스테르기 및 카르보닐기를 갖고 있다. 이 점으로부터, 연화제의 에스테르기와 지방산의 카르보닐기가 정착액의 시스템내에서 전기적인 작용을 나타내고, 또 이는 분자간의 결합 작용을 발생시키고, 정착액의 특성으로서 포밍 특성 및 포밍 안정성을 향상시킨다.

또한, C12-C18 지방산염의 범위에 있어서도, 탄소수가 적을 수록 포밍 특성은 뛰어나지만 포밍 안정성이 저조하다. 탄소수가 많을 수록 포밍 특성이 저조하지만 포밍 안정성은 뛰어나다. 따라서, 정착액중에서, 단독의 지방산염을 사용하기 보다는, C12-C18 지방산염을 혼합하는 것이 보다 바람직하다. 혼합비율로서, 정착액에 C14 미리스트산염을 가장 많이 포함하고, C12 라우르산염 및 C18 스테아르산염의 비율을 낮게 하는 것이 바람직하다. 보다 구체적인 지방산염의 비율로서, 라우르산염:미리스트산염:팔미트산염:스테아르산염의 중량비로, 예를 들어, 0:6:3:1, 1:5:3:1, 1:4:4:1이 바람직하다.

한편, 상기 정착액은 발포제로서 제공되는 지방산염과 동일한 탄소수를 갖는 지방산을 함유한다. 따라서, 연화제의 농도가 높아지더라도, 포밍 특성 및 포밍 안정성을 유지할 수 있다. 연화제의 농도로서, 10wt% 미만으로는, 지방산을 함유하지 않아도 포밍 특성에는 문제가 없다. 그러나, 연화제의 농도가 10wt%이상, 특히 연화제의 농도가 30wt%이상인 경우에는, 지방산염만으로는 포옴이 거의 생성되지 않고, 이에 따라 포밍 특성이 나빠진다. 그러나, 연화제 농도가 30wt%인 연화제를 갖는 정착액에 있어서, 지방산염과 동일한 탄소수의 지방산을 함유하게 될 경우, 포밍 특성을 유지할 수 있다.

그러나, 지방산이 정착액에 과도하게 함유될 경우, 발포제로 제공되는 지방산염의 비율이 상대적으로 감소하여, 이는 포밍 특성을 나쁘게 한다. 이에 따라, 후술하는 구체적인 예로 부터 알 수 있는 바와 같이, 지방산염의 몰수를 지방산의 몰수와 동일하게, 또는 크게 하는 것이 바람직하다. 또는, 지방산과 지방산염의 비율을 5:5 내지 1:9의 범위로 할 경우에 포밍 특성이 우수하다.

또한, 동일 탄소수의 지방산과 지방산염의 조합에 부가적으로, 예를 들면, 지방산염이 미리스트산 아민이며 지방산이 스테아르산인 조합이나, 지방산염이 팔미트산 칼륨이며 지방산이 스테아르산과 같은 탄소수가 12 내지 18의 범위내의 다른 조합도 사용될 수 있다. 요컨대, C12-C18 지방산이 정착액에 함유된다. 이에 의해, 정착액이 고농도의 연화제를 함유하더라도, 포밍 특성이 나빠지지 않는다. 따라서, 포밍 안정성이 우수하고 극히 낮은 밀도를 갖는 포옴을 생성하는 것이 가능하다.

또한, 다른 음이온계 계면활성제, 예를 들면 알킬 에테르 황산염(AES)을 발포제로서 사용하는 C12-C18 지방산을 함유하는 정착액일지라도, 연화제 농도 증가에 의한 포밍 특성이 나빠지는 것을 방지하는 효과가 있는 것이 밝혀졌다. 그러나, 가장 조합으로서 뛰어난 것은 지방산염과 지방산의 조합이다.

그러나, 지방산염으로서, 지방산 나트륨, 지방산 칼륨, 지방산 아민이 적합하다. 물론, 가장 바람직한 지방산 아민은, 구체적으로는, 물을 가열하고, 지방산을 첨가하고, 그 뒤 혼합물에 트리에탄올아민을 첨가하고, 그 혼합물을 일정 시간 교반하면서 가열하고 비누화 반응하게 하는 것으로 제작할 수 있다. 이 때, 지방산과 트리에탄올아민의 몰비를 1:0.5 내지 1:0.9의 범위로 설정하여 지방산 비율을 보다 높게 한다. 결과적으로, 비누화 반응 후, 미반응의 지방산이 잔류하고, 이에 따라 정착액중에 지방산과 지방산 아민이 혼합될 수 있다. 나트륨염이나 칼륨염이 사용될 경우에 동일하게 적용된다.

한편, 정착액중의 연화제 농도가 높아질 경우, 희석 용매인 물에 연화제가 용해하기 어려워진다. 다양한 연구를 수행한 결과, 다가의 알코올류, 구체적으로는 에틸렌 글리콜, 디에틸렌글리콜, 프로필렌 글리콜, 1,3 부틸렌 글리콜, 및 글리세린이 정착액에 함유될 경우에, 연화제가 고농도로 용해되고, 지방산염의 포밍 특성이 저하되지 않고, 오히려 향상되는 것이 발견되었다. 또한, 다가 알코올류의 함유량은 1wt%로부터 30wt%의 범위가 적당하다. 30wt% 보다 많은 함유량으로는, 포밍 특성이 오히려 떨어지기 때문에 바람직하지 않다.

그 다음, 본 발명의 구현에 따른 정착액을 포밍하는 매체 면 전체에 대한 수지 함유 미립자층의 두께에 따라, 후술하는 바와 같이 정착액 부여 유니트의 면에 있어서 포밍 정착액 층의 두께를 제어한다. 그러나, 예를 들면 수지 함유 미립자가 토너이고, 매체상에 컬러 화상이나 흑백 문자가 존재하는 상태에서, 매체 면 전체를 동일 두께의 포밍 정착액층으로 도포될 경우, 부분적 결함이 발생한다. 구체적으로, 컬러 사진 화상의 두꺼운 토너 층에서는 정착 불량이나 화상 누락이 생기거나, 흑백 문자부에 점착감이 생기고 인쇄물사이가 서로 달라붙는 이상이 생기는 경우가 있다. 이하에, 그 이상 원인에 관해서 상세히 설명한다.

일반적으로, 0.5 내지 1mm 범위의 큰 포옴의 경우, 단순한 교반 등에 의하여 비교적 용이하게 수분이하(0.1초) 또는 이보다 더 빠르게 생성가능하다. 여기서, 원하는 포옴 지름보다도 더 큰 지름을 갖는 육안으로 관찰할 수 있는 정도의 크기의 포옴의 생성이 용이하고, 신속하게 얻을 수 있는 점에 착안하고, 큰 포옴으로부터 5 내지 50㎛ 범위의 정도의 미소한 포옴을 생성하는 방법을 열심히 검토한 결과, 큰 포옴에 전단력을 가하여 큰 포옴을 분할시킬 경우, 상기와 같은 액 상태에서 미소한 거품이 발생되는 방법에 비해, 보다 신속히 원하는 크기의 미소한 포옴을 생성할 수 있음을 발견하였다.

도 4에 나타낸 바와 같이, 큰 포옴을 생성하고, 이를 미소한 포옴으로 분할하는 포밍 정착액 생성 유니트 30의 큰 포옴 생성 유니트에 있어서, 상기 본 발명의 구현에 따른 정착 액 용기 31내의 액상 정착액 32는 반송 펌프 33 및 액체 반송 파이프 34와 같은 액체 수송 유니트를 이용하여 기체 및 액체 혼합 유니트 35로 공급된다. 기체 및 액체 혼합 유니트 35는 에어 홀을 갖는다. 액체가 흐름에 따라, 에어 홀 36에 부압이 발생된다. 그 다음, 기체가 에어 홀 36을 통해 기체 및 액체 혼합 유니트 35내로 도입되어 액체와 기체가 혼합되고, 미소한 홀 시트 37을 통해 통과하여, 이에 따라 균일한 지름을 갖는 큰 포옴이 생성된다. 미소한 홀 시트 37의 홀 지름은 30-100㎛의 범위내인 것이 바람직하다. 상기 미소한 홀 시트 37에 한정되지 않고, 연속 포옴 구조를 갖는 다공성 부재가 사용될 수 있다. 다공성 부재의 예는 홀 지름 30-100㎛ 범위의 홀 지름을 갖는, 소결 세라믹 플래이트, 부직포 및 발포 수지 시트를 포함한다. 상기 방법에 부가적으로, 큰 포옴은 바람직하게 상기의 반송 펌프 33으로부터 공급되는 액상 정착액 92과 에어 홀 36의 기체를 날개 모양 교반바로 교반하면서, 상기 액상 정착액 92에 기포를 포함하게 하는 방식으로, 또는 상기 반송 펌프 33으로부터 공급되는 액상 정착액 92에 공기 공급 펌프 등으로 버블링을 행하는 방식으로 큰 거품을 생성하는 구성도 바람직하다.

그 다음, 도 4에 나타낸 바와 같이, 큰 포옴을 둘 이상의 미소한 포옴으로 분할하기 위해, 미소한 포옴 생성 유니트 38이 포밍된 정착액 생성 유니트 30에 제공되어 큰 포옴에 전단력을 적용한다. 미소한 포옴 생성 유니트 38은 내부 실린더가 회전가능한 폐쇄 이중 실린더 구조이다. 이러한 구조에서, 포밍된 정착액은 외부 실린더의 일부로부터 제공되며, 회전 내부 실린더와 외부 실린더 사이의 갭(흐름 경로를 제공하는)을 통해 통과하면서 회전 내부 실린더로 전단력을 받는다. 이 전단력에 의하여, 큰 거품은 미소한 포옴으로 분할된다. 따라서, 외부 실린더에 설치되는 포옴 출구에서, 원하는 지름을 갖는 미소한 포옴으로 구성된 포옴 정착액을 얻을 수 있다. 또한, 실린더내에서 액 반송 능력을 향상시키기 위해 내부 실린더에 나선모양의 홈을 설치할 수 있다.

상술한 바와 같이, 포옴 정착액 생성 유니트 30은 액상 정착액 92를 큰 지름의 포옴을 갖는 액체로 변환시키는 큰 포옴 생성 유니트와 상기 큰 포옴에 전단력을 가하여 미소한 포옴을 생성하는 미소한 포옴 생성 유니트 모두를 갖는다. 따라서, 상기 액상 정착액 92는 단 시간에 5-50㎛ 범위내의 지름을 갖는 미소한 포옴을 갖는 포밍 정착액으로 변환될 수 있다.

다음에, 정착 유니트에 있어서 정착액 부여 유니트에 관해서 설명한다.

도 5a 및 5b는 본 발명의 구현에 따른 정착액 부여 유니트의 일례를 나타내는 개략 구성도이다. 여기에서, 수지 함유 미립자는 토너 입자이다. 도 5a에 나타낸 본 발명의 구현에 따른 정착 유니트 40은 코팅 롤러 4, 필름 두께를 제어하는 블래이드 42, 및 가압 롤러 43을 갖는다. 필름 두께 제어 블래이드 42는 포밍 정착액 생성 유니트 30에 의해 생성되는 원하는 미소한 포옴을 갖는 포밍된 정착액을 수지 함유 미립자층(토너 입자층)에 적용한다. 상기 유니트의 필름 두께 제어 블래이드 42는 포밍 정착액의 최적 필름 두께를 얻도록 기록 매체상에 비정착 토너 입자층의 두께에 따라 코팅 롤러 41의 표면상에 원하는 미소한 포옴을 갖는 포밍된 정착액의 필름 두께를 제어하는 포밍 정착액의 최적 필름 두께를 제어한다. 가압 롤러 43은 코팅 롤러 41에 대면하도록 제공된다. 도 5B에 나타낸 바와 같이, 포밍된 정착액의 층은 기록 매체상의 비정착 토너 입자의 두께에 따라 필름 두께를 제어하는 블래이드 42를 통해 코팅 롤러 41상에 형성된다. 필름 제어 블래이드 42를 이용하면, 포밍 정착액의 기포의 크기, 이의 포옴 점도, 이의 가압력을 조절하는 것이 가능하며, 포밍된 정착액이 비정착 토너 입자층의 두께에 따라 비정착 토너 입자층내로 침투할 때까지 필요한 시간에 대하여 정착액층의 가장 적절한 필름 두께를 제공한다. 원하는 미소한 포옴을 갖는 포밍 정착액은 큰 포옴을 형성하는 큰 포옴 생성 유니트 및 전단력으로 큰 포옴을 미소한 포옴으로 분할하는 미소한 포옴 생성 유니트로 구성되는 포밍 정착액 생성 유니트 30에 의해 생성된다. 그 다음, 포밍된 정착액은 코팅 롤러 41과 필름 두께 제어 블래이드 42 사이에 적하된다.

포밍된 정착액의 분말 밀도는 바람직하게 0.01-0.1g/㎤ 범위내이다. 정착액 적용시 매체 표면상의 잔액감을 방지하기 위해, 포옴의 분말 밀도는 바람직하게 0.01-0.02g/㎤ 범위내, 특히 0.02g/㎤이하의 범위이다. 왜냐하면, 접촉 부여 유니트의 표면상의 정착액의 포옴 필름의 두께는 (미립자층사이의 갭이 포밍 정착액으로 채워지도록) 매체상의 미립자층의 두께보다 크거나 동일해야 하기 때문이다. 따라서, 포옴 필름의 두께는 바람직하게 50-80㎛ 범위내이다. 한편, 매체 표면상의 정착액의 부착에 기인하는 잔액감(젖은 느낌)을 방지하기 위해, 정착액의 부착량은 바람직하게 0.1mg/㎠이하이다. 이러한 이유로, 포옴의 밀도는 0.125-0.02g/㎤ 범위내, 적어도 0.02g/㎤이하이어야 한다.

더욱이, 정착액은 시트와 같은 기록 매체상의 토너 등의 수지 함유 미립자층에 도포되는 경우에만 포밍되는 것이 요구된다. 따라서, 정착액은 보존 용기내에서 포옴 형태일 필요는 없다. 대신에, 보존 용기로부터 액체를 제공하는 시점에 또는 정착액이 수지 함유 미립자층에 적용되는 액체 반송 경로로 액체를 포밍하는 유니트를 제공하는 것이 바람직하다. 즉, 액체형 정착액이 보존 용기내에 함유되며, 용기로부터 꺼내어진 후 포밍된다. 이러한 구성은 용기의 크기를 소형화할 수 있다.

도 6a 및 6b에 나타낸 바와 같이, 필름 두께 제어 블래이드 42와 코팅 롤러 41 사이의 갭을 갖는 필름 두께 제어 블래이드 42는 코팅 롤러 41상의 포밍 정착액의 필름 두께를 제어하는데 사용된다. 상기 갭은 도 6a에 나타낸 바와 같이 필름 두께를 감소시키기 위해서는 좁혀지며, 도 6에 나타낸 바와 같이 필름 두께를 증가시키기 위해서는 넓혀진다. 필름 두께 제어 블래이드 42는 갭을 제어하기 위해 이의 단부에 회전축을 갖는다. 이에 따라, 토너층의 두께, 환경 온도, 포밍 정착액의 기포의 크기, 이의 포옴 점도, 이의 가압력 및 미정착 토어 입자의 층 두께에 따라 포밍된 정착액이 미정착 토너 입자층내로 침투할 때 까지 필요한 시간을 조절하기 위한 가장 적절한 필름 두께를 제어하는 것이 가능하다.

정착액 용기 31로부터 정착액이 형성되는 기계장치로 액상 정착액을 반송하는 유니트로서, 반송 펌프 33이 도 4에 나타낸 바와 같이 사용된다. 반송 펌프 33의 예는 기어 펌프, 벨로우즈 펌프, 튜브 펌프 등을 포함한다. 이중에서, 튜브 펌프가 가장 적절하다. 기어 펌프는 진동 기구 및 회전 기구를 갖기 때문에, 정착액은 펌프내에 형성된다. 결과적으로, 압력이 정착액에서 유발되며, 이는 반송 능력을 감퇴시킨다. 또한, 기어 펌프의 부품들은 정착액을 오염시킬 수 있으며, 또는 반대로 정착액이 상기 부품들을 오염시킬 수 있다. 한편, 튜브 펌프는 튜브내의 정착액을 튜브를 변형시키면서 밀려 나가게 하도록 구성된다. 따라서, 튜브만이 정착액과 접촉한다. 만일 튜브 펌프가 정착액에 대한 내액성을 갖는 부재로 구성될 경우, 정착액의 오염을 방지하고 펌프 부품의 열화를 방지할 수 있다. 또한, 튜브 펌프의 튜브는 정착액이 압출될 경우에 단지 변형되기 때문에, 정착액은 포밍되지 않는다. 결과적으로, 반송 능력의 감소를 방지할 수 있다.

도 6a 및 6b에 나타낸 필름 두께 제어 블래이드 42 대신에, 와이어 바가 코팅 롤러 41상의 포밍 정착액의 두께를 제어하는데 사용된다. 상술한 바와 같이, 큰 포옴을 생성하는 큰 포옴 생성 유니트와 상기 큰 포옴을 전단력으로 미소한 포옴으로 분할하는 미소한 포옴 생성 유니트로 구성된 포옴 정착액 생성 유니트에 의해 포밍 정착액이 생성된다. 포밍 정착액은 액 공급구로부터 와이어 바와 코팅 롤러 41 사이에 놓여진다. 와이어 바가 필름 두께 제어 블래이드 42 대신에 필름 제어 유니트로 사용될 경우, 코팅 롤러 41의 표면상에 축방향으로 포밍 정착액의 필름 균일성이 더욱 향상된다.

도 7은 본 발명의 구현에 따른 정착 유니트트의 구성을 나타내는 개략 구성도이다. 도 7에 나타낸 본 구현에 따른 정착 유니트 40에서, 가압 롤러 43은 스펀지 소재로 구성된 탄성층을 갖는다. 여기에서, 포밍 정착액이 토너와 같은 수지 함유 미립자층을 침투하고 종이와 같은 매체까지 도달한 뒤에 코팅 롤러 41와 수지 함유 미립자층이 박리하도록 닙 시간의 타이밍을 취할 필요가 있다. 이 때문에, 닙 시간으로서 50밀리초부터 300밀리초의 범위를 확보하기 위해, 약한 가압력으로 크게 변형가능한 스펀지 부재를 이용한다.

또한, 닙 시간은, 닙 시간=닙 폭/시트 반송 속도에 의하여 산출하게 된다. 시트 반송 속도는 시트 반송 및 구동 기구의 설계 데이터에 의하여 구할 수 있다. 닙 시간은 다음과 같이 구할 수 있다. 즉, 코팅 롤러 41의 전면에 건조하지 않은 착색 도료를 소량 부착시킨다. 그 다음, 기록 매체를 코팅 롤러 41 및 상기 코팅 롤러 41에 대치하는 가압 롤러 43 사이에 끼우고, 가압한다(한편, 롤러는 회전되지 않음). 이에 따라, 기록 매체에 착색 도료가 부착된다. 착색부(통상 장방형의 형태에 착색부)의 시트 반송 방향의 길이를 닙 폭으로서 측정한다.

기록 매체의 반송 속도에 따라, 닙 폭을 조정하는 것으로 닙 시간을 포밍 정착액의 토너층 침투 시간과 동일하거나 그 이상으로 할 필요가 있다. 도 7에 나타내는 예에서, 가압 롤러 43을 탄성층으로서 탄성 다공질체(이하 스펀지라고 칭한다)로 구성한다. 따라서, 기록 매체의 반송 속도에 따라, 코팅 롤러 41과 가압 롤러 43의 축간 거리를 변경하고 닙 폭을 바꾸는 것이 보다 용이해진다. 가압 롤러 43을 스펀지 대신에 탄성 고무로 구성하여도 된다. 그러나, 스펀지는 탄성 고무보다도 약한 힘으로 변형하게 하는 것이 가능하고, 코팅 롤러 41의 가압력을 과도하게 높이지 않고 긴 닙 폭을 확보할 수 있다.

상기 정착액은 수지 연화 또는 팽창제를 함유하는 것을 주시바란다. 스펀지 소재로 형성되는 가압 롤러 43에 정착액이 부착하는 경우에, 스펀지 소재가 연화 등의 이상이 발생할 우려가 있다. 따라서, 스펀지 소재의 수지 재료는 연화 또는 팽창제에 대해 연화나 팽창을 나타내지 않는 소재가 바람직하다. 또한, 스펀지 소재를 이용한 가압 롤러 43은 가요성 필름으로 덮혀질 수 있다. 따라서, 스펀지 소재가 연화 또는 팽창제에 의해 감퇴되는 소재라도, 스펀지 소재를 상기 가요성 필름으로 덮는 것으로 가압 롤러 43의 열화를 방지할 수 있다. 스펀지 소재로서 예를 들면, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리아미드와 같은 수지 다공질체 등이 바람직하다. 또한, 스펀지를 덮는 가요성 필름으로서, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 및 테트라플루오로에틸렌/플루오로알킬 비닐 에테르 코폴리머(PFA)가 바람직하다.

도 7에서, 코팅 롤러 41과 스펀지 소재를 이용한 가압 롤러 43이 항상 접촉하고 있는 구성의 경우, 기록 매체가 반송되지 않을 때 코팅 롤러 41상의 포밍 정착액이 가압 롤러 43에 부착하고 더럽히는 우려가 있다. 이러한 문제를 해소하기 위해, 시트 선단 검지 유니트(도시하지 않음)를 기록 매체가 반송되는 지점의 앞에 설치한다. 선단 검지 신호에 따라, 단지 기록 매체의 선단으로부터 포밍 정착액이 도포되는 타이밍에 코팅 롤러 41에 포밍 정착액을 형성하는 것이 바람직하다.

또한, 도 7에서, 코팅 롤러 41은 대기상태중에 가압 롤러 43으로부터 분리된다. 코팅 롤러 41은 도시하지 않은 구동 기구에 의하여, 기록 매체의 선단 검지 수단에 따라 정착액을 적용하는 시점에만 가압 롤러 43과 접촉하게 하는 것이 바람직하다. 물론, 기록 매체의 후단 검지도 행하고, 기록 매체의 후단 검지 신호에 따라 코팅 롤러 41과 상기 가압 롤러 43을 분리하는 것이 바람직하다.

도 8은 본 발명의 구현에 따른 정착 유니트 40의 다른 구성을 나타내는 개략 구성도이다. 도 8에 나타낸 구현에 따른 정착 유니트 40은 도 7에 나타낸 가압 롤러 43 대신에 가압 벨트 44을 이용한 것이다. 큰 포옴을 생성하는 큰 포옴 생성 유니트와 큰 포옴을 전단력으로 분할하여 미소한 포옴을 생성하는 미소 포옴 생성 유니트를 포함하여 구성되는 포옴 정착액 생성 유니트 30에 의해 포옴 정착액이 생성된다. 그 다음, 원하는 포옴 지름을 갖는 포밍 정착액을 튜브 등을 통해 정착 공급구로부터 막 두께 제어 블래이드 42의 공급구에 공급한다. 막 두께 제어 블래이드 42와 코팅 롤러 41 간의 갭은 코팅 롤러 41상의 포밍 정착액의 층 막두께를 제어하도록 조정된다. 이에 따라, 포밍 정착액의 최적 막 두께가 확보된다. 또한, 가압 벨트 44로서, 예를 들면 솔기가 없는 니켈 벨트 및 솔기가 없는 PET 필름과 같은 베이스 기질상에 PFA로 표현되는 이형성 불소 수지를 코팅하여 얻어진 부재를 이용한다.

상술한 바와 같이, 정착 유니트 40에 벨트가 사용되는 경우, 닙 폭을 용이하게 증가시킬 수 있다. 따라서, 벨트를 이용하는 구성은 도 8에 제한하지 않고, 정착액 유니트는 코팅 롤러로서 벨트를 사용하고 가압 유니트로서 롤러를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 코팅 롤러 및 가압 유니트중 어느 것이 벨트로 구성될 경우, 용이하게 닙 폭을 넓게 하는 것이 가능해진다. 더욱이, 닙 시간이 동일한 경우 시트에 주름을 발생시키는 과도한 힘을 적용하지 않고 시트의 반송 속도가 가속화될 수 있다. 결과적으로, 고속 정착이 가능해진다.

또한, 정착액중에서, 불포화 지방산염이 사용될 수 있으며, 1-3개의 2중결합을 갖는 C18 불포화 지방산이 바람직하다. 구체적으로는, 올레산, 리놀레산, 리놀렌산이 적합하다. 2중결합이 4이상인 불포화 지방산은 반응성이 강하므로, 정착액의 보존 안정성이 저하된다. 이러한 불포화 포화 지방산과 함께 불포화 지방산염을 단독 혹은 혼합하여 포밍제로 이용한다. 또한, 상기 포화 지방산염과 불포화 지방산염을 혼합하여 포밍제로서 사용할 수 있다.

또한, 수지를 용해하거나 팽창시켜 연화하게 하는 연화제는 지방족 에스테르를 포함한다. 이 지방족 에스테르는 토너 등에 포함되는 수지의 일부를 용해하거나 팽창하게 하는 용해성 또는 팽창성이 뛰어나다.

더욱이, 인체에 대한 안전성의 관점으로부터, 연화제의 급성 경구 독성(LD50)은 바람직하게 3g/kg이상이며, 보다 바람직하게 5g/kg이상이다. 지방족 에스테르는 화장품 원료로서 일반적으로 사용되는 바와 같이, 인체에 대한 안전성이 높다.

또한, 기록 매체에 대한 토너의 정착은, 밀폐된 환경하에 빈번히 사용하게 되는 기기로 행해지고, 연화제는 토너의 기록 매체에의 정착 후에도 토너중에 잔류한다. 따라서, 기록 매체에 대한 토너의 정착시 휘발성 유기 화합물(VOC) 및 불쾌한 냄새의 발생을 수반하지 않은 것이 바람직하다. 즉, 연화제는 휘발성 유기 화합물(VOC) 및 불쾌한 냄새의 원인이 되는 물질을 포함하지 않은 것이 바람직하다. 지방족 에스테르는 일반적으로 범용하게 되는 유기 용매(톨루엔, 크실렌, 메틸에틸 케톤 및 초산에틸 등)와 비교하여 높은 비등점 및 낮은 휘발성을 가지고, 자극적 냄새를 유발하지 않는다.

또한, 사무실 환경 등에 있어서 냄새를 높은 정밀도로 측정할 수 있는 실용적인 냄새의 측정 척도로서, 관능 측정법으로서 3점 비교식 냄새 주머니법에 의한 냄새 지수(10×log(물질의 냄새가 느껴지지 않게 되기 까지의 물질의 희석 배율))을 냄새의 지표로 할 수 있다. 또한, 연화제에 포함되는 지방족 에스테르의 냄새 지수는 10 이하인 것이 바람직하다. 이 경우에 통상의 사무실 환경에서는 불쾌한 냄새를 느끼지 않게 된다. 물론, 연화제 뿐만 아니라, 정착액에 포함되는 다른 액제도 마찬가지로 불쾌한 냄새 및 자극적 냄새를 유발하지 않는 것이 바람직하다.

본 발명의 구현에 따른 정착액에서, 상기의 지방족 에스테르는 바람직하게 포화 지방족 에스테르를 포함한다. 상기의 지방족 에스테르가 포화 지방족 에스테르를 포함하는 경우에는, 연화제의 보존 안정성(산화, 가수분해 등에 대한 내성)을 향상시킬 수 있다. 또한, 포화 지방족 에스테르는 인체에 대한 안전성이 높고, 토너에 포함되는 수지를 1초이내에서 용해하거나 팽창시킬 수 있다. 더욱이, 포화 지방족 에스테르는 기록 매체상에 제공되는 토너의 점착감을 저하시킬 수 있다. 이는 포화 지방족 에스테르가 용해되거나 팽창된 토너의 표면에 유막을 형성하기 때문인 것으로 여겨진다.

따라서, 본 발명의 구현에 따른 정착액에 있어서, 상기 포화 지방족 에스테르의 일반식은 바람직하게 R1COOR2로 표현되는 화합물을 포함하고, 여기서 R1은 C11-C14 알킬기이고, R2는 C1-C6 직쇄형 혹은 분지형 알킬기이다. R1 및 R2의 탄소수가 원하는 수보다 적을 경우 냄새가 발생하고, 원하는 수보다도 많을 경우 수지 연화 능력이 저하된다.

즉, 상기 포화 지방족 에스테르가, 일반식 R1COOR2로 표현되는 화합물을 포함하고, 여기서 R1은 C11-C14 알킬기이고, R2은 C1-C6 직쇄형 혹은 분지형의 알킬기인 경우에는, 토너에 포함되는 수지에 대한 용해성 또는 팽창성을 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 화합물의 냄새 지수는 10 이하이고, 상기 화합물은 불쾌한 냄새 및 자극적 냄새를 갖지 않는다.

상기 화합물로서 지방족 모노카르복실산 에스테르의 예는 라우르산 에틸, 라우르산 헥실, 트리데실산 에틸, 트리데실산 이소프로필, 미리스트산 에틸 및 미리스트산 이소프로필을 포함한다. 이러한 지방족 모노카르복실산 에스테르의 대부분은 유성 용매에 용해되지만, 물에는 용해되지 않는다. 따라서, 정착액의 대부분의 지방족 모노카르복실산 에스테르는 수성 용매내에 용해 보조제로서 글리콜을 함유하며, 용해 또는 에멀젼 상태로 존재한다.

또한, 본 발명의 구현에 따른 정착액에 있어서, 상기 지방족 에스테르는 바람직하게 지방족 디카르복실산 에스테르를 포함한다. 상기 지방족 에스테르가 지방족 디카르복실산 에스테르를 포함하는 경우에는, 보다 짧은 시간으로 토너에 포함되는 수지를 용해 또는 팽창시킬 수 있다. 예를 들면, 약 60ppm의 고속 인쇄의 경우에, 정착액이 적용되는 미정착 토너 입자가 기록매체에 정착되기 까지 필요한 시간은 바람직하게 1분이내이다. 상기 지방족 에스테르가 지방족 디카르복실산 에스테르를 포함하는 경우에는, 정착액이 적용되는 미정착 토너 입자가 기록매체에 정착되기 까지 필요로 하는 시간을 0.1분이내로 하는 것이 가능해진다. 더욱이, 상기 토너에 함유되는 수지는 보다 적은 양의 연화제를 첨가한 것에 의해 용해되거나 팽창될 수 있다. 따라서, 정착액에 포함되는 연화제의 함유량을 감소시킬 수 있다.

따라서, 본 발명의 구현에 따른 정착액에 있어서, 상기 지방족 디카르복실산 에스테르의 일반식은 R3(COOR4)₂로 표현되는 화합물을 포함하고, 여기서 R3은, C3-C8의 알킬렌기이고, R4는 C3-C5 직쇄형 또는 분지형 알킬기이다. R3 및 R4의 탄소수가 원하는 수보다도 적을 경우 냄새가 발생한다. R3 및 R4의 탄소수가 원하는 수보다 많을 경우 수지 연화 능력이 저하된다.

즉, 상기 지방족 디카르복실산 에스테르가 일반식 R3(COOR4)₂로 표현되는 화합물을 포함하고, 여기서 R3은 C3-C8 알킬렌기이고, R4은 C3-C5의 직쇄형 또는 분지형 알킬기인 경우에는, 토너에 포함되는 수지에 대한 용해성 또는 팽창성을 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 화합물의 냄새 지수는 10이하이고, 상기 화합물은 불쾌한 냄새 및 자극적 냄새를 갖지 않는다.

상기 화합물로서 지방족 디카르복실산 에스테르의 예는 숙신산-2-에틸헥실, 디부틸 아디페이트, 디-이소부틸 아디페이트, 디-이소프로필 아디페이트, 디-이소부틸 아디페이트, 디-이소프로필 아디페이트, 디-이소데실 아디페이트, 디에틸 세바케이트, 및 디부틸 세바케이트를 포함한다. 이러한 지방족 디카르복실산 에스테르의 대부분은 유성 용매에 용해되지만, 물에는 용해되지 않는다. 따라서, 정착액의 대부분의 지방족 디카르복실산 에스테르는 수성 용매로는 글리콜을 용해 보조제로서 정착액에 함유하고, 용해 또는 마이크로 에멀젼의 형태로 존재한다.

더욱이, 본 발명의 구현에 따른 정착액에 있어서, 상기 지방족 에스테르는 바람직하게 지방족 디카르복실산 디알콕시알킬을 함유한다. 상기 지방족 에스테르가 지방족 디카르복실산 디알콕시알킬을 함유하는 경우에는, 기록 매체에 대한 토너의 정착성을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 구현에 따른 정착액에 있어서, 상기 지방족 디카르복실산 디알콕시알킬의 일반식은 R5(COOR6-O-R7)₂로 표현되는 화합물을 포함하고, 여기서 R5은 C2-C8 알킬렌기이고, R6은 C2-C4 알킬렌기이고, 그리고 R7은 C1-C4 알킬기이다. R5 및 R6의 탄소수가 원하는 수보다 적을 경우 냄새가 발생한다. R5 및 R6의 탄소수가 원하는 수보다 많을 경우 수지 연화 능력이 저하된다.

즉, 상기 지방족 디카르복실산 디알콕시알킬이 일반식 R5(COOR6-O-R7)₂로 표현되는 화합물을 포함하고, R5은 C2-C8 알킬렌기이고, R6은 C2-C4 알킬렌기이고, R7은 C1-C4 알킬기인 경우에는, 토너에 포함되는 수지에 대한 용해성 또는 팽창성을 향상시킬 있다. 또한, 상기 화합물의 냄새 지수는 10이하이고, 상기 화합물은 불쾌한 냄새 및 자극적 냄새를 갖지 않는다.

상기 화합물로서 지방족 디카르복실릭 디알콕시알킬의 예는 숙신산 디에톡시 에틸, 숙신산 디부톡시에틸, 디에톡시에틸 아디페이트, 디부톡시에틸 아디페이트, 및 세바신산 디에톡시에틸을 포함한다. 정착액의 대부분의 이러한 지방족 디카르복실산 알콕시알킬은 수성용매에 용해제로서 글리콜을 함유하며 용해 또는 마이크로에멀젼 상태로 존재한다.

또한, 지방산 에스테르 대신에 시트레이트 에스테르, 에틸 카보네이트, 및 프로필렌 카보네이트가 또한 연화 또는 팽창제로 적합하다.

한편, 포밍 정착액이 도포 접촉 닙부에 토너의 미립자층에 가압 및 침투될 경우 포옴이 사라진다면, 침투 저해가 유발된다. 이러한 이유로, 우수한 포밍 안정성을 갖는 포옴이 요구된다. 따라서, 정착액은 바람직하게 1:1 타입 지방족 알카놀아미드를 함유한다. 그렇지만, 1:1 타입 지방족 알카놀아미드 및 1:2 타입 지방족 알카놀아미드가 이용가능하며, 본 발명에 있어서 포밍 안정성에는 1:1 타입 지방족 알카놀아미드가 적절하다.

또한, 정착의 대상이 되는 수지를 함유하는 미립자는 토너로 한정되지 않고, 수지를 함유하는 미립자라면 어느 것도 사용될 수 있다. 예를 들면, 도전성 부재를 함유하는 수지 함유 미립자가 사용될 수 있다. 또한, 기록 매체는 기록지로 한정되지 않고, 금속, 수지, 세라믹 등 어느 것도 사용될 수 있다. 그러나, 기록 매체는 정착액에 대해 침투성을 갖는 것이 바람직하다. 기록 매체 기판이 액 침투성을 갖지 않는 경우에는 기판상에 액 침투층을 갖는 기록 매체가 바람직하다. 기록 매체의 형태도 시트로 한정되지 않고, 평면 및 곡면을 갖는 입체물일 수 있다. 예를 들면, 본 발명의 구현은 또한 시트와 같은 매체에 투명 수지-함유 미립자가 균일하게 정착된 소위 바니쉬 코팅에 적용되어 시트의 표면을 보호하도록 적용될 수 있다.

상기 수지를 함유하는 미립자중에서, 전자 사진 프로세스에 사용되는 토너는 본 발명의 구현에 따른 정착액과의 조합으로 가장 큰 정착 효과를 나타낸다. 토너는 색제, 대전 제어제 및 바인더 수지 및 이형제와 같은 수지를 함유한다. 토너에 함유되는 수지는 특별히 한정되지 않지만, 바람직한 바인더 수지의 예는 폴리스티렌 수지, 스치렌-아크릴 공중합체 수지, 및 폴리에스테르 수지를 포함하며, 이형제로서는, 예를 들면 카르바나 왁스 및 폴리에틸렌과 같은 왁스 성분을 포함한다. 바인더에 부가적으로, 토너는 공지의 착색제, 전하 제어제, 유동성 부여제, 외첨제 등을 함유할 수 있다. 또한, 토너는 바람직하게 소수성 실리카 및 소수성 산화티탄과 같은 메틸기를 갖는 소수성 미립자를 토너 입자의 표면에 정착하게 하는 것에 의해, 발수성 처리하는 것이 바람직하다. 상기 기록 매체는 특별히 한정되지 않으나, 시트, 직물 및 액체 투과층을 갖는 OHP용 시트와 같은 플라스틱 필름을 포함한다. 본 발명의 구현에 따르면, 유성은 20℃ 실온에서 물에 대한 용해도가 0.1중량%이하인 성질을 의미한다.

또한, 포밍 정착액은 발수성 처리되는 토너 입자에 대하여 충분한 친화성을 갖는 것이 바람직하다. 여기에서, 친화성은 액체가 고체와 접촉할 경우에, 고체의 표면에 대한 액체의 확장 습윤의 정도를 의미한다. 즉, 포밍 정착액은 발수성 처리되는 토너에 대하여 충분한 습윤 성질을 나타내는 것이 바람직하다. 소수성 실리카 및 소수성 산화 티탄과 같은 소수성 미립자로 발수성 처리되는 토너의 표면은 소수성 실리카 및 소수성 산화 티탄의 표면에 존재하는 메틸기로 덮이고, 약 20mN/m의 표면 에너지를 갖는다. 실제로, 발수성 처리되는 토너의 표면의 전면이 소수성 미립자로 완전히 덮이지 않기 때문에, 상기 토너의 표면 에너지는 약 20∼30mN/m의 범위내인 것으로 추정된다. 따라서 발수성 토너에 대하여 충분한 친화성(충분한 습윤성)을 갖도록 하기 위해, 포밍 정착액의 표면 장력은 20∼30mN/m 범위내인 것이 바람직하다.

수성 용매를 이용하는 경우, 계면활성제를 첨가하는 것으로 포밍 정착액의 표면 장력을 20∼30mN/m으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 수성 용매는 바람직하게 다가 알코올을 함유한다. 이러한 재료는 포밍 정착액에서 기포의 안정성을 높이고, 기포가 잘 사라지지 않게 한다. 예를 들면, 세타놀과 같은 단가 알코올이나, 글리세린, 프로필렌 글리콜, 1,3 부틸렌 글리콜과 같은 다가 알코올이 바람직하다. 또한, 상기 포밍 정착액이 단가 또는 다가의 알코올을 함유하는 경우, 시트와 같은 매체의 컬 방지에 효과를 갖는다.

더욱이, 상기 정착액은 바람직하게 침투성 개선 및 시트와 같은 매체의 컬 방지를 위해 유성 성분을 함유하여 O/W 에멀젼 및 W/O 에멀젼을 형성한다. 이 경우, 구체적인 분산제로서 소르비탄 모노올레이트, 소르비탄 모노스테아레이트, 및 소르비탄 세스퀴올레이트와 같은 소르비탄 지방산 에스테르 및 수크로즈 라우레이트 에스테르 및 수크로즈 스테아르산 에스테르와 같은 수크로즈 에스테르가 바람직하다.

또한, 정착액에 연화제를 용해 혹은 마이크로에멀젼 분산시키는 방법의 예는 회전 날개에 의한 호모 믹서나 호모게나이저와 같은 기계적으로 교반하는 수단 및 초음파 호모게나이저와 같은 진동을 주는 수단을 들 수 있다. 어느 수단으로 강한 전단 응력을 정착액중의 연화제에 적용할 경우, 연화제가 용해 혹은 마이크로에멀젼-분산된다.

또한, 토너의 정착 유니트(장치)는 본 발명의 구현에 따른 정착액을 토너에 공급한 후, 토너에 함유되는 수지의 적어도 일부를 용해 또는 팽창하게 하는 부제(연화제)로 용해 또는 팽창된 토너를 가압한다. 한 쌍의 평활화 롤러로 상기 용해 또는 팽창된 토너를 가압함으로써, 정착액이 용해 또는 팽창된 토너의 층의 표면을 평활화하고, 토너에 광택을 부여하는 것이 가능해진다. 물론, 기록 매체내에 용해 또는 팽창된 토너를 억지로 밀어 넣는 것에 의해, 기록 매체에 대한 토너의 정착성을 향상시킬 수 있다.

상술한 본 발명의 구현에 의한 화상 형성방법을 이용하여, 수지를 함유하는 토너의 화상을 기록 매체에 형성한다. 본 발명의 이러한 구현에 따르면, 보다 효율적으로 토너를 기록 매체에 정착시킬 수 있는 화상 형성방법 및 화상 형성 장치를 제공할 수 있다.

도 9a 및 9b는 다른 발명에 따른 화상 형성 장치의 구성을 나타내는 개략도 이다. 도 9a 및 9b에 나타낸 화상 형성 장치는 복사기 또는 프린터일 수 있다. 도 9a는 컬러 전자 사진 및 탠덤 방식의 화상 형성 장치 전체의 개략도이고, 도 9b는 도 9a에 나타낸 화상 형성 장치의 1개의 화상 형성 유니트의 구성을 나타내는 개략도이다. 도 9a 및 9b에 나타낸 화상 형성 장치 50은 토너 화상 담지체로서 중간 전사 벨트 51을 갖는다. 이 중간 전사 벨트 51은 3개의 지지 롤러 52-54에 스트레칭되고, 화살표 A로 나타낸 방향으로 회전한다. 이 중간 전사 벨트 51과 관련하여, 블랙, 옐로우, 마젠타 및 시안의 각 화상 형성 유니트 55-58이 배치된다. 상기 화상 형성 유니트의 상부에는, 도시하지 않은 노광 유니트가 배치된다. 예를 들면, 화상 형성 장치가 복사기인 경우에는, 스캐너로 원고의 화상 정보를 스캔한 다음, 이 화상 정보에 따라 각 감광체 드럼상에 정전 잠상을 기록하기 위한 각 노광 L1-L4가 노광 장치에 의하여 조사하게 된다. 중간 전사 벨트 51을 통해 중간 전사 벨트 51의 지지 롤러 54에 대향하는 위치에 2차 전사 유니트 59가 제공된다. 2차 전사 유니트 59는 2개의 지지 롤러 60 및 61의 사이에 스트레칭되는 2차 전사 벨트 62로 구성된다. 또한, 2차 전사 유니트 59로서 상기 전사 벨트 대신에 전사 롤러가 사용될 수 있다. 또한, 중간 전사 벨트 51을 통해 중간 전사 벨트 51의 지지 롤러 52에 대향하는 위치에 벨트 클리닝 장치 63이 제공된다. 벨트 클리닝 유니트 63은 중간 전사 벨트 51상에 잔류하는 토너를 제거하도록 배열된다.

기록 매체로서 기록 시트 64는 한 쌍의 급지 롤러 65에 의해 2차 전사 유니트에 인도된다. 토너 화상이 기록지 64상에 전사될 때에, 2차 전사 벨트 62를 중간 전사 벨트 51에 대해 프레싱한다. 토너 화상이 전사되는 기록 시트 64는 2차 전사 벨트 62에 따라서 반송하게 된다. 기록 시트 64상에 전사되는 미정착의 토너 화상은 도시하지 않은 노광 유니트로부터의 화상 정보에 근거한 포밍 정착액 층의 막두께를 제어하는 본 발명의 구현에 따른 정착 유니트에 의해 정착된다. 즉, 정착 유니트로부터 공급되며, 도시하지 않은 노광 유니트로부터 컬러 화상 또는 검은색의 속이 채워진 화상과 같은 화상 정보에 근거하여 막 두께를 제어하는 본 발명의 구현에 따른 포밍 정착액은 기록 시트 64상에 전사되는 미정착 토너 화상에 적용된다. 그 다음, 미정착 토너 화상은 포밍 정착액에 함유되며, 토너에 함유된 수지의 적어도 일부를 용해 또는 팽창시키는 부제(연화제)를 이용하여 기록 시트 64에 정착된다.

다음에, 화상 형성 유니트에 관해서 설명한다. 도 9b에 나타낸 바와 같이, 각각의 화상 형성 유니트 55-58은 감광체 드럼 66의 주변에, 대전 유니트 67, 현상 유니트 68, 클리닝 유니트 69 및 정전 제거 유니트 70을 갖는다. 또한, 중간 전사 벨트 51을 통해 감광체 드럼 66에 대향하는 위치에, 1차 전사 장치 71이 제공된다. 또한, 대전 유니트 67은 대전 롤러를 채용한 접촉 대전 방식의 대전 유니트이다. 대전 유니트 67은 대전 롤러를 감광체 드럼 66에 접촉하게 하고, 감광체 드럼 66에 전압을 인가하는 것에 의해, 감광체 드럼 66의 표면을 균일하게 대전한다. 이 대전 유니트 67로서, 비접촉의 스코로트론 등을 채용한 비접촉 대전 방식의 대전 유니트가 사용될 수 있다. 또한, 현상 유니트 68은 현상제의 토너를 감광체 드럼 66상의 정전 잠상에 부착하게 하여, 정전 잠상을 가시화하게 한다. 여기에서, 각 색에 대응하는 토너는 관련된 색으로 착색된 수지 재료로 형성되고, 이러한 수지 재료는 본 발명의 구현에 따른 정착액에 의해 용해되거나 팽창된다. 또한, 현상 유니트 68은 도시하지 않은 교반 유니트 및 현상 유니트를 갖는다. 현상 유니트 68에서, 현상에 사용되지 않은 현상제는 교반 유니트로 되돌아오고 재이용하게 된다. 교반 유니트에 있어서 토너의 농도는 토너 농도 센서에 따라서 검출되고, 토너의 농도가 일정하도록 제어된다. 물론, 1차 전사 유니트 71은 감광체 드럼 66상에서 가시화되는 토너를 중간 전사 벨트 51상에 전사한다. 여기서, 1차 전사 유니트 71로서, 전사 롤러가 채용되고, 전사 롤러를, 중간 전사 벨트 51을 통해 감광체 드럼 66에 프레싱한다. 1차 전사 유니트 71로서, 도전성 브러시, 비접촉의 코로나 충전기 등이 사용될 수 있다. 또한, 클리닝 유니트 69는, 감광체 드럼 66로부터 불필요한 토너를 제거한다. 클리닝 유니트 69로서, 감광체 드럼 66에 대해 프레싱되는 선단을 갖는 블레이드를 이용할 수 있다. 여기서, 클리닝 유니트 69에 의해 회수되는 토너는 도시하지 않은 회수 스크류 및 토너 리사이클 유니트에 의해 현상 유니트 68로 회수되고, 재이용하게 된다. 물론, 정전 제거 유니트 70은 램프로 구성되고, 빛을 조사하여 감광체 드럼 66의 표면 전위를 초기화한다.

다음에, 본 발명의 구현에 따른 정착액 및 정착액의 정착의 구체적인 실시예에 대해 설명한다.

[구체적인 실시예 1]

<정착액의 성분>

* 지방산염의 제조

미리스트산 포타슘(Wako Pure Chemical Industries, Ltd.): 2.0g

팔미트산 포타슘(KANTO CHEMICAL CO., INC.): 1.5g

스테아르산 포타슘(KANTO CHEMICAL CO., INC.): 0.5g

* 지방산의 제조

하기 표 1에 나타낸 바와 같이, 지방산은 지방산의 비율에 기초하여 각 탄소수에 대한 몰비에 따라 제조되었다.

지방산	지방산 대 지방산염의 몰비
	0:10	1:9	3:7	5:5	6:4
미리스트산 (KANTO CHEMICAL CO., INC.에 의한 시약)	0g	0.19g	0.73g	1.71g	2.57g
팔미트산 (KANTO CHEMICAL CO., INC.에 의한 시약)	0g	0.15g	0.56g	1.31g	1.96g
스테아르산 (KANTO CHEMICAL CO., INC.에 의한 시약)	0g	0.05g	0.19g	0.44g	0.66g

희석 용매: 이온 교환수 잔량 g

연화제: 디에톡시에틸 숙시네이트(Croda Corporation에 의한 Croda DES) 10g 및 프로필렌 카보네이트(ASAHI GLASS CO., LTD.에 의한 ASAHINATE) 30g

가용화제: 프로필렌 글리콜 10g

포옴 증진제: 코코넛 지방산 디에탄올 아미드(1:1)형(Matsumoto Yushi-Seiyaku Co., Ltd.에 의한 MAPON MM) 0.5g

상기 성분비하에, 이온 교환수를 먼저 80℃로 가열하고, 상기 비율로 제조된 지방산염을 이온 교환수에 연속적으로 첨가하였다. 그 후, 상기 비율로 제조된 지방산을 그 혼합물에 연속적으로 첨가한다. 교반기를 이용하여 100rpm으로 30분간 교반한 후, 프로필렌 글리콜을 그 혼합물에 첨가하였다. 그 다음, 상기 혼합물을 실온으로 자연 냉각하였다. 냉각 후, 연화제를 상기 혼합물에 연속적으로 첨가하였다. 최종적으로, 포옴 증진제를 상기 혼합물에 첨가하였다. 상기 혼합물을 교반기로 100rpm에서 5분 교반한 다음, 초음파 호모게나이저로 10분간 교반하였다. 이에 따라, 연화제가 완전히 용해된 정착액(비희석 용액)을 제조하였다.

* 큰 포옴 생성 유니트

포밍 정착액은 도 4에 나타낸 포밍 정착액 생성 유니트를 이용하여 제조되었다.

액상 정착액 보존 용기: PET 수지로 된 병

액 반송 펌프: 튜브 펌프(튜브 내부 직경: 2mm, 튜브 재질: 실리콘 고무)

반송 유로: 내부 직경 2mm를 갖는 실리콘 고무 튜브

큰 포옴을 생성하기 위한 미세 구멍 시트: #400 스테인리스강 메시 시트(약 40㎛의 개구부를 가짐)

* 미소한 포옴 생성 유니트

포옴 정착액은 도 4에 나타낸 포밍 정착액 생성 유니트를 이용하여 제조되었다.

2중 원통 구조의 내측 원통은 회전축에 고정되었으며, 도시하지 않은 회전 구동 모터에 의한 회전으로 회전된다. 2중 원통의 재질은 PET 수지이었다. 상기 2중 원통 구조는 외측 원통이 10mm의 내경 및 120mm의 길이를 가지며, 그리고 내측 원통은 8mm의 외경 및 100mm의 길이를 갖도록 배치되었다. 또한, 상기 2중 원통 구조는 300rpm에서 10분간 회전하도록 구성되었다.

표 2는 포옴이 정착액을 이용하여 생성된 경우의 결과를 보여준다.

지방산 대 지방산 포타슘의 몰비	포옴 밀도(g/㎤)	포옴 상태
0:10	0.040	×
1:9	0.018	○
3:7	0.013	○
5:5	0.019	○
6:4	0.030	×

상기 포옴 상태 "×"는 1분간 방치시 포옴이 사라지는 저조한 포밍 안정성을 나타낸다.

코팅 롤러의 경우에, 접촉 적용 유니트의 표면상의 정착액의 포옴막의 두께는 매체상의 미립자층의 두께보다 크거나 동등하여야 한다(미립자층간의 갭이 포밍 정착액으로 채워지도록). 따라서, 포옴막의 두께는 바람직하게 약 50-80㎛의 범위이다. 한편, 매체 표면에 대한 정착액의 부착에 기인한 잔액감(젖은 느낌)을 억제하기 위해, 정착액의 부착량은 바람직하게 0.1mg/㎠이하이다. 이러한 이유로, 포옴의 밀도는 0.125-0.02g/㎤의 범위, 적어도 0.02g/㎤이하이어야 한다.

표 2에 나타낸 바와 같이, 0.02g/㎤이하의 원하는 포옴 밀도를 확보하기 위해, 지방산 대 지방산 포타슘의 몰비는 5:5-1:9의 범위이었다. 또한, 포밍 시간(회전 시간)이 5분으로 설정된 경우라도, 상기 범위내로 0.02g/㎤이하의 포옴 밀도를 확보하여 이에 따라 우수한 포밍 시간을 제공하는 지방산 대 지방산 포타슘의 몰비는 5:5-1:9의 범위이었다. 더욱이, 포밍 안정성은 극히 우수하였다. 또한, 지방산 대 지방산 포타슘의 몰비가 1:9, 3:7, 및 5:5인 경우, 지방산 포타슘을 100몰이라고 하면 지방산은 각각 약 11, 43, 및 100몰의 양으로 함유된다. 한편, 비특허문헌 1에 기재된 수퍼팻에 의한 지방산의 첨가량에 관한 기재내용으로 pH 변화가 일어나는 정도의 극소량은 지방산 포타슘의 100몰에 기초한다. 이 경우에, 지방산은 많아도 약 수몰을 갖는다. 이와 대조적으로, 본 발명의 구현에 따른 정착액에 함유되는 지방산의 몰수는 상당히 크다. 이것은 상술한 바와 같이 지방산과 연화제가 함께 작용하기 때문인 것으로 생각된다.

또한, 상기 정착액의 성분에서 가용화제인 프로필렌 글리콜이 제외된 경우, 지방산 대 지방산 포타슘의 몰비가 5:5-1:9의 범위에서 포옴 밀도가 약 30% 증가하였다.

[구체적인 실시예 2]

<정착액의 성분>

지방산을 트리에탄올 아민과 감화 반응시켜 99%의 감화도를 갖도록 하였다. 그 다음, 지방산 아민 및 감화되지 않은 지방산을 정제되지 않고 지방산 대 트리에탄올 아민의 몰비에 따라 제조하였다. 이에 따라, 지방산염(지방산 아민) 및 지방산이 함께 혼합된 정착액이 제조되었다.

여기서, 지방산 대 트리에탄올 아민의 혼합비를 하기 표 3에 나타내었다. 또한, 표 3에서 지방산의 성분들은 하기 물질들로 제조되었다.

미리스트산: 2.0g

팔미트산: 1.5g

스테아르산: 0.5g

지방산 대 REA의 몰비	1:1	1:0.9	1:0.7	1:0.5	1:0.4
정착액내 TEA의 양	2.44g	2.20g	1.71g	1.22g	0.98g
지방산 대 지방산 아민의 몰비	0:10	1:9	3:7	5:5	6:4

희석 용매: 이온-교환수 잔량 g

연화제: 프로필렌 카보네이트(ASAHI GLASS CO., LTD.에 의한 ASAHINATE) 40g

가용화제: 1:1 타입 코코넛 지방산 디에탄올 아미드(Matsmoto Yushi-Seiyaku Co., Ltd.에 의한 MAPON MM) 0.5g

상기 성분비하에, 이온 교환수를 먼저 80℃로 가열하고, 상기 비율로 제조된 지방산염을 이온 교환수에 연속적으로 첨가하였다. 그 후, 상기 비율로 제조된 지방산을 그 혼합물에 연속적으로 첨가하였다. 교반기를 이용하여 100rpm으로 30분간 교반한 후, 프로필렌 글리콜을 그 혼합물에 첨가하였다. 그 다음, 상기 혼합물을 실온으로 자연 냉각하였다. 냉각 후, 연화제를 상기 혼합물에 연속적으로 첨가하였다. 최종적으로, 포옴 증진제를 상기 혼합물에 첨가하였다. 상기 혼합물을 교반기로 300rpm에서 5분 교반한 다음, 초음파 호모게나이저로 10분간 교반하였다. 이에 따라, 연화제가 완전히 용해된 정착액(비희석 용액)을 제조하였다. 완성된 정착액을 구체적인 실시예 1과 같이 포밍 정착액 생성 유니트에 적용하였다. 표 4는 포밍된 정착액의 포옴 밀도를 측정한 결과를 나타낸다.

지방산 대 포타슘 지방산의 몰비	포옴 밀도(g/㎤)	포옴 상태
0:10	0.050	×
1:9	0.018	○
3:7	0.015	○
5:5	0.019	○
6:4	0.060	×

상기 포옴 상태 "×"는 1분간 방치시 포옴이 사라지는 저조한 포밍 안정성을 나타낸다.

코팅 롤러의 경우에, 접촉 적용 유니트의 표면상의 정착액의 포옴막의 두께는 매체상의 미립자층의 두께보다 크거나 동등하여야 한다(미립자층간의 갭이 포밍 정착액으로 채워지도록). 따라서, 포옴막의 두께는 바람직하게 약 50-80㎛의 범위이다. 한편, 매체 표면에 대한 정착액의 부착에 기인한 잔액감(젖은 느낌)을 억제하기 위해, 정착액의 부착량은 바람직하게 0.1mg/㎠이하이다. 이러한 이유로, 포옴의 밀도는 0.125-0.02g/㎤의 범위, 적어도 0.02g/㎤이하이어야 한다.

표 4에 나타낸 바와 같이, 0.02g/㎤이하의 원하는 포옴 밀도를 확보하기 위해, 지방산 대 지방산염의 몰비는 5:5-1:9의 범위이었다. 또한, 포밍 시간(회전 시간)이 5분으로 설정된 경우라도, 상기 범위내에서 0.02g/㎤이하의 포옴 밀도를 확보하여 이에 따라 우수한 포밍 시간을 제공하는 지방산 대 지방산 포타슘의 몰비는 5:5-1:9의 범위이었다. 더욱이, 포밍 안정성은 극히 우수하였다.

[구체적인 실시예 3]

* 정착액의 성분 및 포밍 정착액의 제조는 구체적인 실시예 2와 동일하다.

* 정착액 적용 유니트

포밍된 정착액은 도 5a 및 5b에 나타낸 포밍 정착액 생성 유니트를 이용하여 제조되었다. 정착액 적용 유니트는 포밍 정착액을 생성하고 이를 블래이드로 공급하도록 구성되었다. 블래이드와 코팅 롤러 사이의 갭은 40㎛로 설정되었다.

가압 롤러: 알루미늄 합금제 롤러(φ10mm)를 코어 바로 하고, 외경 Φ50mm의 폴리우레탄 포옴 재료(INOAC CORPORATION에 의한 "컬러 포옴 EMO")로 형성된 스펀지 롤러

코팅 롤러: PFT 수지로 배이킹-마감된 SUS 롤러(φ30mm)

막두께 제어 블레이드: 알루미늄 합금제 지지판에 두께 1mm의 플래이트 유리를 접착하였다. 이의 유리 표면을 코팅 롤러측으로 향하게 하여, 10-100㎛의 범위로 코팅 롤러와 유리 표면 간의 틈을 제어할 수 있도록 하였다.

시트 반송 속도: 150mm/s

<결과>

전자 사전 방식의 프린터(Ricoh Company, Ltd.에 의한 Ipsio Color CX 8800)을 이용하여, 미정착 토너의 컬러 화상이 형성하게 되는 PPC 용지(리코 T-6200)을 정착 유니트에 삽입하였다. 토너 층의 두께는 30-40㎛의 범위이었다. 코팅 롤러상의 포밍 정착액의 두께는 약 70㎛이었다.

표 5는 정착액이 정착된 경우의 평가 결과를 나타낸다.

지방산 대 지방산 포타슘의 몰비	시트에 대한 정착액의 도포량(MG/A4 타입)	정착 후 화상 품질
0:10	350	×: 시트는 습윤되고 컬링되었다. 화상은 제거되었다. 시트는 겹쳐질 경우 서로 달라붙었다.
1:9	90	○: 우수한 화상. 시트는 습윤 및 컬링되지 않았다. 시트가 겹쳐질 경우 문제가 발생하지 않았다.
3:7	80	○: 우수한 화상. 시트는 습윤 및 컬링되지 않았다. 시트가 겹쳐질 경우 문제가 발생하지 않았다.
5:5	100	○: 우수한 화상. 시트는 습윤 및 컬링되지 않았다. 시트가 겹쳐질 경우 문제가 발생하지 않았다.
6:4	400	×: 시트는 습윤되고 컬링되었다. 화상은 제거되었다. 시트는 겹쳐질 경우 서로 달라붙었다.

표 5로 부터 알 수 있는 바와 같이, 지방산 대 지방산 포타슘의 어느 비율에서도 정착 그 자체는 수행되었다. 하지만, 구체적인 실시예 1에 나타낸 밀도에 따라, 0:10 및 4:6의 비율으로는 시트에 대한 정착액 도포량이 극단적으로 많았다. 정착액의 정착직후의 시트가 습윤되었기 때문에, 컬이 발생하였다. 또한, 과잉한 정착액이 시트에 부여되었기 때문에, 토너 화상은 현저히 연화되어 점착성을 띠었다. 따라서, 인쇄지가 겹쳐질 경우 서로 달라붙었다. 다른 한편, 1:9, 3:7, 및 5:5의 비율에서는, 시트가 전혀 습윤되거나 컬링되지 않았다. 따라서, 화상의 정착이 시트에 점착감을 일으키지 않고 양호하게 이루어졌다.

본 발명의 구현의 정착액에 따르면, 포밍 정착액이 수지-함유 미립자층에 도포될 경우 포밍 정착액 도포 유니트에 수지-함유 미립자의 오프셋을 방지하고, 안정한 방식으로 소량의 정착액 도포를 실현할 수 있으며, 그리고 통상적인 기술보다 극히 낮은 전력으로 정착액을 비열 정착하는 것이 가능하다. 더욱이, 발포제로서 지방산염에 부가적으로 정착액은 지방산을 함유하여, 이에 따라 상대적으로 짧은 시간내에 원하는 포옴 밀도를 갖는 포밍 정착액을 제조하는 것이 가능하다. 따라서, 정착 유니트의 시동 시간이 감소되고, 포밍 안정성이 극히 향상되며, 그리고 소량의 정착액의 도포시 신뢰도가 현저히 향상된다.

본 발명은 상기 특정된 구현에 한정되지 않으며, 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 변형 및 개조가 이루어질 수 있다.

본 발명은 일본 우선권 출원 제 2008-102005호(2008년 4월 10일 일본특허청에 제출됨)에 기초하며, 이의 전체 내용이 본 명세서에 참고문헌으로 편입된다.

Claims (10)

1. 정전 기록 프로세스에 의해 기록 매체상에 형성되는 수지-함유 미립자를 정착시키기 위한 정착액으로서, 상기 정착액은
   수지의 적어도 일부를 용해 또는 팽창시킴으로써 수지를 함유하는 미립자를 연화시키는 연화제;
   C12-C18 지방산;
   C12-C18 지방산염; 및
   희석 용매로 제공되는 물
   을 포함하며, 여기서 상기 C12-18 지방산은 정착액 포밍시 포옴 안정성을 향상시키는 정착액.
   
2. 제 1항에 있어서, 지방산염의 몰수는 지방산의 몰수이상인 것을 특징으로 하는 정착액.
   
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 지방산염은 지방산 소디움, 지방산 포타슘, 또는 지방산 아민인 것을 특징으로 하는 정착액.
   
4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 다가 알코올을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 정착액.
   
5. 제 1항에 있어서, 연화제는 지방산 알콕시알킬인 것을 특징으로 하는 정착액.
   
6. 제 1항에 있어서, 연화제는 에스테르 카보네이트인 것을 특징으로 하는 정착액.
   
7. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 따른 정착액을 포밍하는 단계;
   포밍된 정착액을 접촉 부여 면에 원하는 막두께로 형성하는 단계; 및
   원하는 막두께의 포밍 정착액을 매체상의 수지 함유 미립자에 부여하는 단계
   를 포함하는, 수지 함유 미립자를 매체에 정착시키는 정착방법.
   
8. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 따른 정착액을 포밍하여 포밍된 정착액을 생성하는 포밍 정착액 생성 유니트;
   상기 포밍 정착액을 매체상의 수지 함유 미립자층에 부여하고, 곡면부를 일부에 갖는 포밍 정착액 부여 유니트; 및
   상기 포밍 정착액 부여 유니트의 표면상의 포밍 정착액의 막두께를 제어하는 막두께 제어 유니트
   를 포함하는 정착 유니트.
   
9. 수지와 착색제를 함유하는 수지 함유 미립자를 포함하는 현상제로 정전 기록 프로세스를 수행하여 매체상에 미정착 토너 화상을 형성하는 화상 형성 단계; 및
   제 7항에 따른 정착방법에 따라 상기 미정착 토너 화상을 매체에 정착시키는 정착 단계
   를 포함하는 화상 형성방법.
   
10. 수지와 착색제를 함유하는 수지 함유 미립자를 포함하는 현상제로 정전 기록 프로세스를 수행하여 매체상에 미정착 토너 화상을 형성하는 화상 형성 유니트; 및
    제 8항에 따른 정착 유니트에 의하여 상기 미정착 토너 화상을 매체에 정착시키는 정착 유니트
    를 포함하는 화상 형성 장치.

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