(57)【要約】【課題】  本発明は、記録媒体の種類に関係なく、画像抜けのない良好な定着を行うことができる。【解決手段】  本発明の定着方法によれば、樹脂の少なくとも一部を溶解又は膨潤させることで樹脂を含有する樹脂含有微粒子を軟化させる軟化剤を含有した定着液を用い、該定着液を泡化した泡状定着液を泡状定着液付与手段によって記録媒体上の樹脂含有微粒子に付与して該樹脂含有微粒子を記録媒体に定着する。そして、本発明の定着方法は、記録媒体の種類に応じて泡状定着液の液量を制御することに特徴がある。よって、多種な記録媒体へ定着を良好に行うことができる。【選択図】        図１０
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂の少なくとも一部を溶解又は膨潤させることで樹脂を含有する樹脂含有微粒子を軟化させる軟化剤を含有した定着液を用い、該定着液を泡化した泡状定着液を泡状定着液付与手段によって記録媒体上の樹脂含有微粒子に付与して該樹脂含有微粒子を記録媒体に定着する定着方法において、
前記記録媒体の種類に応じて前記泡状定着液の液量を制御することを特徴とする定着方法。
【請求項２】
前記泡状定着液の液量制御は、前記泡状定着液付与手段による前記泡状定着液の膜厚制御であることを特徴とする請求項１記載の定着方法。
【請求項３】
前記泡状定着液の液量制御は、前記泡状定着液付与手段による前記泡状定着液の密度制御であることを特徴とする請求項１記載の定着方法。
【請求項４】
前記記録媒体の種類は前記記録媒体の表面の平滑性に応じて規定されることを特徴とする請求項１記載の定着方法。
【請求項５】
樹脂の少なくとも一部を溶解又は膨潤させることで樹脂を含有する樹脂含有微粒子を軟化させる軟化剤を含有した定着液を用い、泡状定着液生成手段によって前記定着液を泡化した泡状定着液を記録媒体上の樹脂含有微粒子に付与して該樹脂含有微粒子を記録媒体に定着する定着装置において、
前記泡状定着液を前記記録媒体上の樹脂含有微粒子層に付与する泡状定着液付与手段と、
前記記録媒体の種類情報に応じて前記泡状定着液付与手段によって付与する前記泡状定着液の液量を制御する泡状定着液量制御手段と
を具備することを特徴とする定着装置。
【請求項６】
前記記録媒体の平滑性を検出して前記記録媒体の種類を特定する記録媒体種類検出手段を有し、前記泡状定着液量制御手段は前記記録媒体種類検出手段によって検出された前記記録媒体の種類情報に応じて前記泡状定着液付与手段によって付与する前記泡状定着液の液量を制御することを特徴とする請求項５記載の定着装置。
【請求項７】
前記記録媒体種類検出手段は、前記記録媒体に光を照射して前記記録媒体からの反射光の反射強度を測定し、測定した強度によって前記記録媒体の種類を特定することを特徴とする請求項６記載の定着装置。
【請求項８】
前記記録媒体の平滑性を入力する記録媒体種類入力手段を有し、前記泡状定着液量制御手段は前記記録媒体種類入力手段によって入力された前記記録媒体の種類情報に応じて前記泡状定着液付与手段によって付与する前記泡状定着液の液量を制御することを特徴とする請求項５記載の定着装置。
【請求項９】
前記泡状定着液付与手段の面上の前記泡状定着液の膜厚を制御する泡状定着液膜厚制御手段を有し、前記泡状定着液量制御手段は前記記録媒体の種類情報に応じて前記泡状定着液膜厚制御手段による前記泡状定着液の膜厚を制御して前記泡状定着液の液量を制御することを特徴とする請求項５〜８のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項１０】
前記泡状定着液量制御手段は前記記録媒体の種類情報に応じて前記泡状定着液生成手段による前記泡状定着液の密度を制御して前記泡状定着液の液量を制御することを特徴とする請求項５〜８のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項１１】
樹脂と色剤を含有する樹脂微粒子を含む現像剤で静電記録プロセスを行い記録媒体上に未定着トナー画像を形成する画像形成手段と、
請求項５〜１０のいずれか１項に記載の定着装置により前記未定着トナー画像を記録媒体に定着させる定着手段と
を具備することを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は定着方法、定着装置及び画像形成装置に関し、詳細には樹脂を含有した微粒子を記録媒体に定着させる定着液を用いて樹脂を含有した微粒子であるトナーを定着する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリンタ、ファクシミリ及び複写装置のような画像形成装置は、紙、布、及びＯＨＰ用シートのような記録媒体に、画像情報に基づいて文字や記号を含む画像を形成する装置である。特に、電子写真方式の画像形成装置は、普通紙に高精細な画像を高速で形成することができるため、広くオフィスで使用されている。このような電子写真方式の画像形成装置においては、記録媒体上のトナーを加熱して溶融させ、溶融したトナーを加圧することによって、トナーを記録媒体上に定着させる熱定着方式が広く用いられている。この熱定着方式は、高い定着速度及び高い定着画像品質等を提供することができるため、好適に用いられている。
【０００３】
しかし、このような電子写真方式の画像形成装置における消費電力の約半分以上は、熱定着方式においてトナーを加熱することに消費されている。一方、近年における環境問題対策の観点からは、低消費電力（省エネルギー）の定着装置が望まれている。即ち、トナーを定着するためにトナーを加熱する温度を今までよりも極端に低下させること、又はトナーを加熱することを必要としない定着方法が望まれている。特に、トナーを全く加熱することなくトナーを記録媒体に定着させる非加熱定着方法が低消費電力の点で理想的である。
【０００４】
このような非加熱定着方法としては、例えばトナーを溶解または膨潤可能で、水に不溶または難溶な有機化合物が水に分散混合された水中油滴型の定着剤を、未定着のトナーが所定位置に配設された被定着物の表面から噴霧または滴下してトナーを溶解または膨潤させた後、被定着物を乾燥させるトナーの湿式定着方法が、特許文献１に提案されている。
【０００５】
しかしながら、特許文献１の湿式定着方法においては、水に不溶又は難溶な有機化合物が、水に分散混合された水中油滴型の定着剤を用いているため、多量の定着剤を未定着トナーに付与した場合には、転写紙などの記録媒体（非定着物）が、定着剤の水分を吸収し、記録媒体にシワやカールが発生する。これにより、画像形成装置に必要とされる安定かつ高速な記録媒体の搬送を著しく損なうこととなる。そこで、乾燥装置を用いて、定着剤に含まれる多量の水を蒸発させることにより、記録媒体に付与された定着剤から水分を除去しようとすると、熱定着方式を用いる画像形成装置の消費電力に匹敵する電力を必要とすることとなる。また、撥水性処理された未定着トナーを弾かない定着液として、油性溶媒に、トナーを溶解又は膨潤させる材料を溶解させた油性の定着液が従来よりいくつか提案されている。その一つとして例えば、特許文献２には、トナーを構成する樹脂成分を溶解又は膨潤させる材料を成分としての脂肪族二塩基酸エステル等を希釈液（溶媒）として不揮発性のジメチルシリコーンで希釈した（溶解させた）定着液が提案されている。また、特許文献３には、静電気的方法で形成された未定着画像を、画像を乱すことなく鮮明にかつ容易に受像シート上に固着できる定着方法に用いることのできる定着用溶液として、トナーを溶解し、かつシリコーンオイルと相溶性を有する溶剤１００容量に対し、シリコーンオイル８〜１２０容量部を混合してなる相溶状態の未定着トナー画像の定着用溶液が提案されている。このような油性の定着液は、撥水性処理された未定着トナーとの高い親和性を有する油性溶媒を含むため、撥水性処理された未定着トナーを弾くことなく、トナーを溶解又は膨潤させ、トナーを記録媒体に定着させることができる。
【０００６】
しかし、上記特許文献１〜３も定着液を未定着トナー層に付与する構成であるが、図１３の（ａ），（ｂ）に示すように、接触付与手段として、塗布ローラ２０１を用いて、記録媒体２０２上の未定着トナー層２０３へ定着液を塗布する構成において、定着液を記録媒体２０２に微量付与するために塗布ローラ２０１上の定着液層２０４の厚みが未定着トナー層２０３よりも薄い場合、塗布ローラ２０１が記録媒体２０２から分離する位置で、塗布ローラ２０１の表面の定着液の液膜によって生じる表面張力で未定着トナー粒子が引っ張られてしまい塗布ローラ２０１の表面にトナー粒子がオフセットし、記録媒体２０２上の画像が大幅に乱れてしまう。
【０００７】
逆に、図１４に示すように、塗布ローラ２０１上の定着液層２０４の厚みが未定着トナー層２０３よりも十分厚い場合、塗布ローラ２０１が記録媒体２０２から分離する位置で、液量が多いため塗布ローラ２０１の表面の液膜による表面張力が直接トナー粒子に作用しにくくなり、ローラ側にトナーがオフセットしなくなるが、紙面に多量の定着液が塗布されるため、トナー粒子が過剰な定着液により記録媒体２０２上で流され画質劣化を生じたり、乾燥時間が長くなり定着応答性に問題が生じてしまう。また、紙に著しい残液感（紙を手で触れたときの湿った感触）が発生する。また、定着液が水を含有する場合、紙等のセルロースを含有する媒体への塗布量が多い場合、紙等の媒体が著しくカールし、画像形成装置などにおける装置内の紙等の媒体搬送時に紙ジャム発生の恐れがある。よって、このような定着液でローラ塗布を行う構成では、定着応答性向上や残液感低減やカール防止ための紙上のトナー層への定着液微量塗布と定着ローラへのトナーオフセット防止を両立することが極めて難しい。接触塗布手段として、ダイコート手段やブレード塗布手段やワイヤーバー塗布手段を用いた場合も、定着液が微量になると接触塗布手段に表面張力でトナーが付着してしまい、画像劣化が生じる。
【０００８】
以上のように、接触塗布手段にて、従来の定着液処方では、定着応答性を向上するための紙上のトナー層への定着液微量塗布とトナー画像を乱さず均一塗布することを両立することが極めて難しい。また、記録媒体上のトナーに限ったことではなく、媒体上の樹脂含有微粒子層に液状の定着液を付与する構成ではどの場合も生じる問題点である。
【０００９】
そこで、これらの問題点を解決するために提案された特許文献４によれば、泡状の定着液を紙等の媒体上のトナー等の樹脂を含有する微粒子に付与することにより、媒体上の微粒子層を乱すことなく、かつ当該樹脂含有微粒子を付着した媒体に定着液を塗布後は素早く樹脂含有微粒子の媒体への定着が行われるようになった。
【特許文献１】特許第３,２９０,５１３号明細書
【特許文献２】特開２００４−１０９７４９号公報
【特許文献３】特開昭５９−１１９３６４号公報
【特許文献４】特開２００７−２１９１０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、記録媒体の種類、例えばグロス紙やアート紙や光沢のある透明樹脂フィルムのごとく極めて平滑性のよい紙やフィルムに対し、単に泡状定着液を付与すると、塗布ローラにトナー画像が取られてしまい、画像抜けすることがわかった。逆に、エンボス紙のごとく極めて粗面を有する紙に対しても、同様に単に泡状定着液を付与すると、塗布ローラにトナー画像が取られてしまい、画像抜けすることがわかった。
【００１１】
本発明はこれらの問題点を解決するためのものであり、記録媒体の種類に関係なく、画像抜けのない良好な定着を行うことができる定着方法、定着装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記問題点を解決するために、本発明の定着方法によれば、樹脂の少なくとも一部を溶解又は膨潤させることで樹脂を含有する樹脂含有微粒子を軟化させる軟化剤を含有した定着液を用い、該定着液を泡化した泡状定着液を泡状定着液付与手段によって記録媒体上の樹脂含有微粒子に付与して該樹脂含有微粒子を記録媒体に定着する。そして、本発明の定着方法は、記録媒体の種類に応じて泡状定着液の液量を制御することに特徴がある。よって、多種な記録媒体へ定着を良好に行うことができる。
【００１３】
また、泡状定着液の液量制御は泡状定着液付与手段による泡状定着液の膜厚制御である。よって、画像抜けのない良好な定着を行うことができる。
【００１４】
更に、泡状定着液の液量制御は泡状定着液付与手段による泡状定着液の密度制御である。よって、画像抜けのない良好な定着を行うことができる。
【００１５】
また、記録媒体の種類は記録媒体の表面の平滑性に応じて規定されることにより、多種な記録媒体へ定着を良好に行うことができる。
【００１６】
更に、別の発明としての定着装置は、樹脂の少なくとも一部を溶解又は膨潤させることで樹脂を含有する樹脂含有微粒子を軟化させる軟化剤を含有した定着液を用い、泡状定着液生成手段によって定着液を泡化した泡状定着液を記録媒体上の樹脂含有微粒子に付与して該樹脂含有微粒子を記録媒体に定着する。そして、本発明の定着装置は、泡状定着液を記録媒体上の樹脂含有微粒子層に付与する泡状定着液付与手段と、記録媒体の種類情報に応じて泡状定着液付与手段によって付与する泡状定着液の液量を制御する泡状定着液量制御手段とを具備することに特徴がある。よって、簡単な構成で、多種な記録媒体へ定着を良好に行うことができる。
【００１７】
また、記録媒体の平滑性を検出して記録媒体の種類を特定する記録媒体種類検出手段を有し、泡状定着液量制御手段は記録媒体種類検出手段によって検出された記録媒体の種類情報に応じて泡状定着液付与手段によって付与する泡状定着液の液量を制御する。よって、多種な記録媒体へ定着を良好に行うことができる。
【００１８】
更に、記録媒体種類検出手段は、記録媒体に光を照射して記録媒体からの反射光の反射強度を測定し、測定した強度によって記録媒体の種類を特定する。よって、多種な記録媒体へ定着を良好に行うことができる。
【００１９】
また、記録媒体の平滑性を入力する記録媒体種類入力手段を有し、泡状定着液量制御手段は記録媒体種類入力手段によって入力された記録媒体の種類情報に応じて泡状定着液付与手段によって付与する泡状定着液の液量を制御する。よって、多種な記録媒体へ定着を良好に行うことができる。
【００２０】
更に、泡状定着液付与手段の面上の泡状定着液の膜厚を制御する泡状定着液膜厚制御手段を有し、泡状定着液量制御手段は記録媒体の種類情報に応じて泡状定着液膜厚制御手段による泡状定着液の膜厚を制御して泡状定着液の液量を制御する。よって、画像抜けのない良好な定着を行うことができる。
【００２１】
また、泡状定着液量制御手段は記録媒体の種類情報に応じて泡状定着液生成手段による泡状定着液の密度を制御して泡状定着液の液量を制御する。よって、画像抜けのない良好な定着を行うことができる。
【００２２】
更に、別の発明としての画像形成装置は、樹脂と色剤を含有する樹脂微粒子を含む現像剤で静電記録プロセスを行い記録媒体上に未定着トナー画像を形成する画像形成手段と、上記定着装置により未定着トナー画像を記録媒体に定着させる定着手段とを具備することに特徴がある。よって、記録媒体の種類に関係なく、定着不良のない画像形成が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
はじめに、上記特許文献４に記載され、かつ本発明における泡状定着液について概説すると、図１に示すように、後述する泡状定着液生成手段によって定着液を泡で構成された泡状定着液１４とすることで、定着液の密度を低くできると共に塗布ローラ１１上の定着液層を厚くすることができ、更には定着液の表面張力による影響が抑えられるため、塗布ローラ１１への樹脂含有微粒子のオフセットを防止できることがわかった。更に、樹脂含有微粒子の大きさが５μｍ〜１０μｍ程度の場合、記録媒体１２上の樹脂含有微粒子層１３を乱すことなく泡状定着液１４を樹脂含有微粒子層１３に付与するには、泡状定着液１４の泡径範囲が、５μｍ〜５０μｍ程度が必要であることがわかった。なお、図２に示すように、気泡２２で構成された泡状定着液２０は、気泡２２のそれぞれを区切る液膜境界（以下、プラトー境界と称す）２１から構成される。
【００２４】
ところで、一般的に０．５ｍｍ〜１ｍｍ程度の大きな泡の場合、単なる撹拌等により比較的容易に泡を生成可能であり、大きな泡の生成には数秒以下の時間（０．１秒もかからない）で生成することができる。そこで、この所望の泡径よりも大きな泡であって、目視で観察できる程度の大きさの泡の生成が容易で、かつすばやく得ることができる点に着目し、大きな泡から素早く５μｍ〜５０μｍ程度の微小な泡を生成する方法を鋭意検討した結果、大きな泡にせん断力を加えることで大きな泡を分泡すると、上記のような液状態から微小な泡を起泡させる方法に比べ、極めて素早く所望の大きさの微小な泡が生成できる。
【００２５】
そして、大きな泡を生成した後大きな泡を分泡し微小な処方の泡を生成する泡状定着液生成手段３０における大きな泡生成部としては、図３に示すように、定着液容器３１内の上述した液状定着液３２を搬送ポンプ３３及び液搬送パイプ３４等の液輸送手段を用いて気体・液体混合部３５へ供給する。気体・液体混合部３５は、搬送ポンプ３４より供給された液状定着液３２と空気口からの空気を羽根状攪拌子で攪拌しながら液状定着液３２に気泡を巻き込むことで、泡径の揃った大きな泡を生成させることができる。孔径は、３０μｍ〜１００μｍ程度が望ましい。また、別の大きな泡の生成方法としては、空気口が設けられて液状定着液の流れとともに当該空気口に負圧が発生し空気口からの気体と液体が混合し、更に微小孔シートを通過することで大きな泡を生成させる構成や、上記の搬送ポンプより供給された液状定着液に空気供給ポンプ等でバブリングを行い大きな泡を生成する構成も望ましい。
【００２６】
次に、大きな泡を分割して２つ以上に分泡化するために、大きな泡にせん断力を加えるための、図３に示すような泡状定着液生成手段３０における微小な泡生成部３６として、閉じた二重円筒で、内側円筒が回転可能な構成とし、外部円筒の一部より、大きな泡状定着液を供給し、内部の回転する円筒と外部円筒の隙間（ここが流路となる）を通過しながら、回転円筒によりせん断力を受ける。このせん断力により、大きな泡は微小な泡へと変化し、外側円筒に設けられた泡の出口より、所望の微小な泡径を有する泡状定着液を得ることができる。また、内側円筒にらせん状の溝を設けて、円筒内での液搬送能力を高くしてもよい。
【００２７】
このように、液状定着液を大きな泡径を有する液へと変化させる大きな泡生成部と、大きな泡にせん断力を加えて微小な泡を生成する微小な泡生成部を組み合わせることで、液状定着液を極めて短時間に５μｍ〜５０μｍ程度の微小な泡径を有する泡状定着液を生成させることができる。
【００２８】
図４は本発明の定着装置における定着液付与手段の一例を示す概略構成図である。ここで、樹脂含有微粒子はトナー粒子である。同図の（ａ）に示す本発明の定着装置における定着液付与手段４０は、上述した泡状定着液生成手段３０によって生成された所望の微小な泡の泡状定着液を樹脂含有微粒子層（トナー粒子層）へ付与するための塗布ローラ４１と、塗布ローラ面に所望の微小な泡の泡状定着液の膜厚を、記録媒体上の未定着のトナー層の厚さに応じて制御し、泡状定着液の最適な膜厚の制御を行う泡状定着液膜厚制御手段の膜厚制御ブレード４２と、塗布ローラ４１と対峙する位置に加圧ローラ４３とを具備している。同図の（ｂ）に示すように、塗布ローラ４１上には泡状定着液の層が記録媒体上の未定着のトナー層の厚さに応じて泡状定着液膜厚制御手段の膜厚制御ブレード４２を通して形成されており、この泡状定着液膜厚制御手段の膜厚制御ブレード４２によって泡状定着液の気泡の大きさ、泡粘度及び塗布加圧力並びに未定着トナーの層厚に応じた泡状定着液の未定着トナー層での浸透時間に対して最適化した定着液層の膜厚となる。所望の微小な泡の泡状定着液は、上記のように、大きな泡を生成する大きな泡生成部と大きな泡をせん断力で分泡して微小な泡を生成する微小な泡生成部とを含んで構成されている泡状定着液生成手段３０で生成され、液供給口より塗布ローラ４１と泡状定着液膜厚制御手段の膜厚制御ブレード４２との間に滴下される。
【００２９】
更に、定着液は、紙等の記録媒体上のトナー等の樹脂含有微粒子層への塗布時に泡状となっていればよく、保存容器内で泡状である必要はない。保存容器中では気泡を含有しない液体で、容器から液を供給する時点や、樹脂含有微粒子層へ付与するまでの液搬送経路で泡状にする手段を設ける構成が望ましい。これは、保存容器では液体で、容器から液を取り出した後に泡状とする構成のほうが、容器の小型化ができるという大きな利点を有するためである。
【００３０】
図５はトナー層の隙間に泡膜が進入する様子を示す断面図である。同図において、図１と同じ参照符号は同じ構成要素を示す。同図の（ａ），（ｂ）からわかるように、塗布ローラ１１上の泡状定着液１４がトナー層１３の各トナーの隙間に侵入し、紙やフィルムのごとき記録媒体１２の表面に到達した後に、同図の（ｃ）に示すように塗布ローラ１１がトナー層面から剥離するタイミングにすることで、トナー層内部を定着液で充填しつつ、塗布ローラ１１にトナーが付着することなく良好な定着がなされる。
【００３１】
図６は塗布ローラとトナー層との剥離部分で働く力を示す断面図である。同図において、Ｆ１は塗布ローラ１１とトナー層１３の各トナーとの液の表面張力による結合力、Ｆ２はトナー層１３の各トナー同士の液の表面張力による結合力、Ｆ３は紙やフィルムなどの記録媒体１２とトナー層１３の各トナーとの液の表面張力による結合力、Ｆ４は記録媒体１２の表面凹凸による凹部への機械的なアンカー力を示す。
【００３２】
そして、塗布ローラ１１と記録媒体１２との剥離部分での力の合計Ｆは、Ｆ＝Ｆ１−Ｆ２＋Ｆ２−Ｆ３―Ｆ４＝Ｆ１−（Ｆ３＋Ｆ４）となる。ここで、Ｆ２＞Ｆ１、かつＦ２＞（Ｆ３＋Ｆ４）の場合、トナー層１３の内部でトナー同士の剥離は生じない。この条件で、Ｆ１＞（Ｆ３＋Ｆ４）の場合、つまり上記条件も満足する条件Ｆ２＞Ｆ１＞（Ｆ３＋Ｆ４）の場合、記録媒体１２とトナー層１３の間で剥離し、トナー画像が全て塗布ローラ１１側へとられ、著しい画像抜けが発生する。一方、Ｆ１＜（Ｆ３＋Ｆ４）の場合、つまり上記条件も満足する条件Ｆ２＞（Ｆ３＋Ｆ４）＞Ｆ１の場合、塗布ローラ１１とトナー層１３の間で剥離し、トナー画像は全て記録媒体面に残り、良好な定着がなされる。
【００３３】
なお、Ｆ１及びＦ３は、トナーと固体面（塗布ローラまたは記録媒体）との液による表面張力であるため、トナー層１３の隙間が定着液で均一に充填されている場合、Ｆ１≒Ｆ３である。一般的な上質紙のごとく紙パルプ繊維目が表面にある記録用紙のようにトナー粒子に絡みつきやすい記録媒体１２の場合、Ｆ４は大きな値となり、必ずＦ１＜（Ｆ３＋Ｆ４）となり、トナー層１３の隙間が定着液で均一に充填されている場合は塗布ローラ１１の表面でトナー層１３が剥離し、画像抜けは発生しない。しかし、樹脂フィルムやグロスコート紙のごとく極めて平滑な表面を有する記録媒体１２の場合、Ｆ４は極めて小さな値（ほぼゼロ値）となる。このため、トナー層１３の隙間が定着液で均一に充填されている場合、Ｆ１≒Ｆ３であるため、Ｆ１≒（Ｆ３＋Ｆ４）となるため、力のバランスが不安定化し、トナー画像領域において、記録媒体面でトナーが剥離しトナー層全体が塗布ローラにとられて著しい画像抜けが発生する部分と塗布ローラ面でトナー層が剥離し良好な定着がなされる部分が混在し、部分的な画像抜けが発生する恐れがある。
【００３４】
更に、定着液中の軟化剤の作用により、最初に接する塗布ローラ１１近傍のトナー層１３は、記録媒体１２近傍のトナー層１３よりもトナーの軟化が速く発生するため、塗布ローラ１１とトナー層１３との接触時間が長い条件で定着する構成では、軟化して粘着性を帯びたトナーが塗布ローラに密着しやすくなり、この密着力をＦ５とすると、（Ｆ５＋Ｆ１）＞（Ｆ３＋Ｆ４）となり、トナー画像全面が、記録媒体１２の表面でトナーが剥離しトナー層１３全体が塗布ローラ１１にとられて著しい画像抜けが発生する恐れもある。
【００３５】
このように平滑性の高い記録媒体において発生する画像抜けがない安定した良好な定着を行うために、塗布ローラとトナー層の剥離する部分で、塗布ローラとトナー層の接触界面に泡膜を残した状態で剥離するとトナー層を塗布ローラに付着してとられることがなくなる。
【００３６】
図７は塗布ローラとトナー層との剥離部分で泡膜がトナー層と塗布ローラ界面に残存する条件にて働く力を示す断面図である。同図において、Ｆ１’は泡状定着液１４と塗布ローラ１１との液表面張力による結合力である。泡膜間の結合力＜Ｆ１’であり、泡膜間の結合力＜（Ｆ３＋Ｆ４）であると、Ｆ１’≒（Ｆ３＋Ｆ４）もしくは、（Ｆ５＋Ｆ１）＞（Ｆ３＋Ｆ４）であっても、泡膜間での剥離が発生する。このため、塗布ローラ１１とトナー層１３との剥離において、塗布ローラ１１にトナー層１３が付着することが絶対に起こらず、画像抜けのない良好な定着をすることができる。
【００３７】
そこで、塗布ローラ１１とトナー層１３との間に泡膜を残して剥離するためには、上質紙などのときに比べ、記録媒体１２への塗布量を増加させる。そうすると、トナー層１３の隙間を充填した泡状定着液１４の過剰の泡状定着液が塗布ローラ１１とトナー層１３の界面にあふれ、結果として、塗布ローラ１１とトナー層１３との界面に泡膜が形成される。このようにして、塗布ローラ１１とトナー層１３との間に泡膜を残して剥離を行うことができる。
【００３８】
なお、泡状定着液の塗布量を増加させる手段としては、塗布ローラ上の泡膜の厚みを厚くする手段や、泡の密度を高く手段が望ましい。
【００３９】
さて、逆に記録媒体が大きく凹凸を有している場合の不具合を図８に示す。塗布ローラ１１上の泡状定着液１４の泡膜の厚みは、トナー層１３の厚み以上必要であるが、図８の（ａ）に示すごとく、エンボス紙のごとく、著しい凹凸を有する記録媒体の場合、泡状定着液１４の泡膜が凹部の中まで届かないため、定着不良が生じてしまう。この不具合に対して、図８の（ｂ）に示すごとく、通常の上質紙の場合に比べて、著しい凹凸を有する記録媒体への塗布量を増加させることで、凹部へ泡状定着液が進入することができ、塗布不良が解決する。塗布量の増加手段としては、上記と同様に、塗布ローラ上の泡膜の厚みを厚くする手段や、泡の密度を高くする手段が望ましい。
【００４０】
泡状定着液の塗布ローラ上での膜厚制御は、塗布ローラとギャップを設けた制御ブレードを用い、膜厚を薄くするときは、ギャップを狭くし、膜厚を厚くするときはギャップを広くする。ギャップの制御はブレード端に駆動を有する回転軸を用い、トナー層厚さ、環境温度等により膜厚を制御する。
【００４１】
本発明の定着装置における泡状定着液は、ドライフォームと呼ばれ、泡膜中の気泡が５０μｍ以下で、通常のウエットフォーム（気泡が１００μｍ以上）とは挙動が異なり、泡膜の形が崩れず、あたかも硬いソフトクリームのような状態である。このため、液体では普通な現象である液面のレベリング作用が生じない。一般に、液体の場合、ブレードエッジ面に凹凸があって、エッジ近傍はスジ状の膜厚ムラが生じるが、液体のレベリング作用によりスジ目がならされて液膜は平滑になる。一方、泡膜では、レベリング作用が全くないため、ブレードをカウンター角やトレーリング角をつけて配置するとブレードエッジ面の凹凸の影響をまともに受けて、スジ状のムラのある膜となってしまう。これに対し、ブレード面のエッジに泡膜を接触しないように、接面に平行に対峙すると、泡膜を撫でるように上から押さえつけるような力が生じるため、泡膜表面が平滑になりスジ状のムラのない均一な膜が得られる。
【００４２】
なお、上記のごとく泡膜の厚みはトナー等の樹脂含有微粒子層の厚みよりも厚くする必要があるが、スジ状や周期的な泡膜ムラがあると、トナー等の樹脂含有微粒子層厚みよりも薄い部分が生じ、微粒子が接触付与部材に付着し定着不良を生じてしまう。このため、スジ状等のムラはなるべくなく、均一な膜厚が望まれる。
【００４３】
ところで、上記構成では、液膜厚制御ブレードに泡状定着液を供給する手段は、ブレード上流の定着液付与手段、例えば塗布ローラに泡状定着液を滴下する構成である。この構成では、泡膜溜り上部が開放しており、定着液中の水の蒸発により定着液中の成分比が変化する恐れがある。そこで、必要なときだけ泡状定着液を供給し、泡状定着液を塗布ローラ上に溜めないことを検討し、スロットダイコータヘッドの概念を利用した。図９はその具体例である。
【００４４】
図９の（ａ），（ｂ）に示すように、泡状定着液膜厚制御手段５０は、ブレード板内部に、泡状定着液パイプ５１とマニホールド部５２とスロット部５３を連通させて具備し、供給口は一箇所でもマニホールド部５２の流体抵抗Ｒｍとスロット部５３の流体抵抗Ｒｓとすると、Ｒｓ＞＞Ｒｍとすることで、供給口が１つであっても、スロット部５３の流体抵抗が大きいため、泡状定着液は、まずマニホールド部５２を満たし、その後、マニホールド部５２は均一な圧力となっているため、スロット部５３へ泡状定着液が均一に流れ出す。このため、スロット部５３の出口でスロット長手方向に均一な泡状定着液の供給をすることができる。なお、供給口は複数設け、複数の供給口に応じてスロット部を独立に分割してもかまわない。供給口を複数設けることで、画像余白部には液を補給しないようにすることが可能となり、定着液の塗布量削減となる。また、ブレード回転軸５４を回動させることで塗布ローラ４１とのニップ幅を調整することができる。
【００４５】
図１０は本発明の第１の実施の形態に係る定着装置の構成を示す概略構成図である。同図に示す本実施の形態の定着装置は、主として、定着液付与手段４０、泡状定着液膜厚制御手段５０及び泡状定着液生成手段６０を含んで構成されている。本実施の定着装置における泡状定着液生成手段６０は、図３に示す泡状定着液生成手段３０を構成する構成要素と、微小な泡生成部３６によって生成された泡状定着液の密度を検出する泡状定着液密度検出手段６１と、この泡状定着液密度検出手段６１によって検出された泡状定着液の密度が所望の値であれば当該泡状定着液を泡状定着液膜厚制御手段５０に供給し、一方所望の値でなければ気体・液体混合部３５に戻して循環するように泡状定着液の供給を切り替える泡状定着液供給切替手段６２とを含んで構成されている。また、本実施の形態の定着装置における泡状定着液膜厚制御手段５０は、記録媒体の表面に光を照射する発光部と、記録媒体の表面からの反射光を受光する受光部とを含み、記録媒体の表面からの反射光の強さによって記録媒体の紙種を検出する紙種検出手段７０と、紙種検出手段７０からの記録媒体の紙種検出信号に基づいて後述する膜厚制御ブレード制御回路７２を制御する制御部７１と、泡状定着液膜厚制御手段５０のブレード回転軸を駆動する駆動手段（図示せず）に駆動信号を供給する膜厚制御ブレード駆動回路７２とを含んで構成されている。
【００４６】
ところで、上質紙などのパルプ繊維目が目立つ紙における光の反射率に比べ、アート紙やグロス紙のごときコート紙やＯＨＰシートのごとき樹脂フィルムなどの平滑な記録媒体は、光の反射率が高くなる。逆に、エンボス紙のごとく、著しい凹凸を有する紙は、反射強度が低くなる。従って、図１０において、紙種検出手段７０で記録媒体の紙種を検出することで、記録媒体の平滑性がわかり、その平滑度合いに応じて泡状定着液膜厚制御手段５０によって塗布ローラ上の泡膜の厚みを変えたり、泡状定着液生成手段６０での泡状定着液の密度を変えることで、記録媒体への泡状定着液の液量を変える。具体的には、制御部７１は各種の記録媒体（上質紙、中質紙、更紙、微塗工上質紙、マットコート紙、グロスコート紙、アート紙、ＯＨＰシートなど）ごとに予め計測した光の反射強度と定着液の適切な泡状定着液の液量との対応を記憶したテーブルデータに基づき、紙種検出手段７０からの任意の記録媒体からの反射強度信号から記録媒体の種類を特定し、その記録媒体の平滑度合いに応じて、定着液の記録媒体への塗布量を制御する。
【００４７】
そして、図１０は接触付与手段として回転ローラ（塗布ローラ）を用い、図９の泡膜制御ブレードを用いた例である。なお、加圧ローラとして、加圧スポンジローラを用いた。上記のごとく、泡状定着液がトナー等の樹脂含有微粒子層を浸透して紙等の媒体まで到達した後に塗布ローラと樹脂含有微粒子層が剥離するようにニップ時間のタイミングを取る必要がある。このため、ニップ時間として５０ミリ秒から３００ミリ秒の範囲を確保するため、弱い加圧力で大きく変形可能なスポンジ部材を用いた。なお、ニップ時間は（ニップ幅）／（紙の搬送速度）により算出される。紙の搬送速度は、紙搬送駆動機構の設計データにより求めることができる。ニップ幅は、塗布ローラ全面に乾燥しない着色塗料を薄くつけて、紙を塗布ローラ及び対峙する加圧ローラに挟んで加圧（ローラは回転させない状態で）し、紙に着色塗料を付着させ、着色部（通常長方形の形に着色）における紙搬送方向の長さをニップ幅として測定することで求めることができる。
【００４８】
このように、紙の搬送速度に応じてニップ幅を調整することで、ニップ時間を泡状定着液のトナー層浸透時間と同じかそれ以上にする必要がある。図１０の例では加圧ローラを弾性多孔質体（以下、スポンジと記す）とすることで、紙の搬送速度に応じて、塗布ローラと加圧スポンジローラの軸間距離を変更しニップ幅を変えることが容易となる。スポンジの代わりに、弾性ゴムも適するが、スポンジは、弾性ゴムよりも弱い力で変形させることが可能であり、塗布ローラの加圧力を過剰に高くすることなく長いニップ幅を確保することができる。
【００４９】
なお、定着液中には樹脂軟化または膨潤剤が含有されており、加圧スポンジローラに定着液が万が一付着した場合、スポンジ素材が軟化等の不具合が発生する恐れがあるため、スポンジ素材の樹脂材は、該軟化または膨潤剤に対し軟化や膨潤を示さない素材が望ましい。また、スポンジローラは、可とう性フィルムで覆った構成であってもよい。スポンジ素材が該軟化または膨潤剤で劣化する素材であっても、該軟化または膨潤剤により軟化や膨潤を示さない可とう性フィルムで覆うことでスポンジローラの劣化を防止することができる。スポンジ素材としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミドなどの樹脂の多孔質体などが適する。また、スポンジを覆う可とう性フィルムとしては、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン、ポリプロピレン、四フッ化エチレン・バーフロロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）などが適する。
【００５０】
図１０において、塗布ローラと加圧スポンジローラが常時接触している構成の場合、紙が搬送されていない時に塗布ローラ上の泡状定着液が加圧スポンジローラに付着し汚す恐れがあり、その防止のため、紙先端検知手段を塗布ローラへ紙が搬送される手前に設け（図示はしていない）、先端検知信号に応じて、紙の先端から後方にのみ定着液が塗布されるようなタイミングで塗布ローラに泡状定着液を形成することが望ましい。
また、図１０において、待機時は塗布フローラと加圧スポンジローラは離れており、図示していない駆動機構により、塗布時のみ、紙の先端検知手段に応じて塗布ローラと加圧スポンジローラを接触させる構成も望ましい。この場合、紙の後端検知も行い、紙の後端検知信号に応じて塗布ローラと加圧スポンジローラを離すことが望ましい。
【００５１】
図１１は本発明の第２の実施の形態に係る定着装置の構成を示す概略構成図である。同図に示す本実施の形態の定着装置は、図１０に示す定着液付与手段４０の塗布ローラに代わりに、塗布ベルト４４を用いて記録媒体上の未定着トナーに塗布する。そして、泡状定着液生成手段６０で所望の泡径を有する泡状定着液を生成して泡状定着液膜厚制御手段５０の膜厚制御ブレードの供給口へチューブ等を用いて供給する。なお、図１１は、膜厚制御ブレードを塗布ベルト４４の搬送ローラの曲面部に、接面に対し平行に配置した例である。膜厚制御ブレードと塗布ベルト４４のギャップを調整し、塗布ベルト４４上の泡状定着液の膜厚を制御し、泡状定着液の最適な膜厚の制御を行っている。なお、塗布ベルトとしては、例えばシームレスニッケルベルトやシームレスＰＥＴファイルなどの基体にＰＦＡのような離型性フッ素樹脂をコートした部材を用いる。
【００５２】
また、図１１の膜厚制御ブレード駆動回路７２は紙種の検出をパーソナルコンピューター（ＰＣ）もしくはオペレーションパネルからの紙種入力信号により泡膜制御を行っている。画像形成装置として、複写機のごとき装置にオペレーションパネルを有する装置の場合、操作者がオペレーションパネルにて紙種情報を細かく入力するようにしておく。プリンタのごときパーソナルコンピューター（ＰＣ）により画像形成装置を制御する場合は、ＰＣの操作画面にて、操作者が紙種を指定するようにソフトウエアを作成して紙種設定情報の信号により塗布量を制御する。
【００５３】
以上説明した第２の実施の形態のように、塗布側をベルト構成とすることで容易にニップ幅を広くすることが可能となり、紙にしわが発生するような無理な力をかけることもなくなり、ニップ時間が同じだとすると紙の搬送速度を速くすることが可能となり、高速定着が可能となる。
【００５４】
次に、定着液の液処方について説明する。泡状の定着液は、上述したように、軟化剤を含有した液体中に気泡を含有した構成である。軟化剤を含有した液体は、気泡を安定に含有し、なるべく均一な気泡の大きさからなる気泡層を構成する泡状とするため、起泡剤及び増泡剤を有することが望ましい。また、ある程度粘度が高いほうが、気泡が安定して液体中に分散するため、増粘剤を含有することが望ましい。
【００５５】
起泡剤としては、陰イオン界面活性剤、特に、脂肪酸塩が望ましい。脂肪酸塩は界面活性を有するため、水を含有する定着液の表面張力を下げ、定着液を発泡しやすくするとともに、泡表面で脂肪酸塩が層状ラメラ構造をとるため泡壁（プラトー境界）が他の界面活性剤よりも強くなり、泡沫安定性が極めて高くなるまた、脂肪酸塩の起泡性を効果的にするため、定着液には水を含有することが望ましい。脂肪酸としては、大気中での長期安定性の観点から酸化に強い飽和脂肪酸が望ましい。但し、飽和脂肪酸塩を含有する定着液に若干の不飽和脂肪酸塩を含有することで脂肪酸塩の水に対する溶解・分散性を助け、５℃〜１５℃までの低気温において、優れた起泡性を有することができ、広い環境温度範囲において定着の安定を可能とし、また、定着液長期放置中の脂肪酸塩の定着液中分離を防止することができる。
【００５６】
また、飽和脂肪酸塩に用いる脂肪酸としては、炭素数１２、１４、１６及び１８の飽和脂肪酸、具体的にはラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸が適する。炭素数が１１以下の飽和脂肪酸塩は臭気が大きくなり、当該定着液を用いるオフィス・家庭で用いる画像形成機器に適さない。また、炭素数１９以上の飽和脂肪酸塩は、水に対する溶解性が低下し、定着液の放置安定性を著しく低下させてしまう。これらの飽和脂肪酸による飽和脂肪酸塩を単独もしくは混合して起泡剤として用いる。
【００５７】
更に、不飽和脂肪酸塩を用いてもよく、炭素数１８で２重結合数が１から３の不飽和脂肪酸が望ましい。具体的には、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸が適する。２重結合が４以上では反応性が強いため、定着液の放置安定性が劣ってしまう。これらの不飽和飽和脂肪酸による不飽和脂肪酸塩を単独もしくは混合して起泡剤として用いる。また、上記飽和脂肪酸塩と不飽和脂肪酸塩を混合して起泡剤として用いても構わない。
【００５８】
また、上記飽和脂肪酸塩又は不飽和脂肪酸塩において、当該定着液の起泡剤として用いる場合、ナトリウム塩、カリウム塩もしくはアミン塩であることが望ましい。定着装置に電源を投入後、素早く定着可能な状態にすることは定着装置の商品価値として重要な要素である。定着装置において定着可能な状態とするためには、定着液が適切な泡状となっていることが必須であるが、上記の脂肪酸塩は素早く起泡することで、電源投入後定着可能な状態を短時間で作ることができる。特に、アミン塩とすることで、定着液にせん断力を加えたときに最も短時間で起泡し、泡状定着液を容易に作製することが可能であり、定着装置への電源投入後の定着可能な状態を最も短時間でつくることができる。
【００５９】
樹脂を溶解又は膨潤することで軟化させる軟化剤は、脂肪族エステルを含む。この脂肪族エステルは、トナー等に含まれる樹脂の少なくとも一部を溶解又は膨潤させる溶解性又は膨潤性に優れている。
【００６０】
また、軟化剤については、人体に対する安全性の観点から、その急性経口毒性ＬＤ５０が３ｇ／ｋｇよりも大きい、更に好ましくは５ｇ／ｋｇであることが好ましい。脂肪族エステルは、化粧品原料として多用されているように、人体に対する安全性が高い。
【００６１】
更に、記録媒体に対するトナーの定着は、密封された環境において頻繁に使用される機器で行われ、軟化剤はトナーの記録媒体への定着後にもトナー中に残留するため、記録媒体に対するトナーの定着は揮発性有機化合物（ＶＯＣ）及び不快臭の発生を伴わないことが好ましい。すなわち、軟化剤は揮発性有機化合物（ＶＯＣ）及び不快臭の原因となる物質を含まないことが好ましい。脂肪族エステルは、一般に汎用される有機溶剤（トルエン、キシレン、メチルエチルケトン、酢酸エチルなど）と比較して、高い沸点及び低い揮発性を有し、刺激臭を持たない。
【００６２】
なお、オフィス環境等における臭気を高い精度で測定することができる実用的な臭気の測定尺度として、官能測定である三点比較式臭袋法による臭気指数（１０×ｌｏｇ（物質の臭気が感じられなくなるまでの物質の希釈倍率））を臭気の指標とすることができる。また、軟化剤に含まれる脂肪族エステルの臭気指数は、１０以下であることが好ましい。この場合には、通常のオフィス環境では、不快臭を感じなくなる。更に、軟化剤のみならず、定着液に含まれる他の液剤も同様に、不快臭及び刺激臭を有さないことが好ましい。
【００６３】
本発明における定着液において、好ましくは上記の脂肪族エステルは、飽和脂肪族エステルを含む。上記の脂肪族エステルが、飽和脂肪族エステルを含む場合には、軟化剤の保存安定性（酸化、加水分解などに対する耐性）を向上させることができる。また、飽和脂肪族エステルは、人体に対する安全性が高く、多くの飽和脂肪族エステルは、トナーに含まれる樹脂を１秒以内で溶解又は膨潤させることができる。更に、飽和脂肪族エステルは、記録媒体に提供されたトナーの粘着感を低下させることができる。これは、飽和脂肪族エステルが、溶解又は膨潤したトナーの表面に油膜を形成するためであると考えられる。
【００６４】
よって、本発明における定着液において、好ましくは、上記の飽和脂肪族エステルの一般式は、Ｒ１ＣＯＯＲ２で表される化合物を含み、Ｒ１は、炭素数が１１以上１４以下のアルキル基であり、Ｒ２は、炭素数が１以上６以下の直鎖型もしくは分岐型アルキル基である。Ｒ１及びＲ２の炭素数がそれぞれ所望の範囲よりも少ないと臭気が発生し、所望の範囲よりも多いと樹脂軟化能力が低下する。即ち、上記の飽和脂肪族エステルが、一般式Ｒ１ＣＯＯＲ２で表される化合物を含み、Ｒ１は、炭素数が１１以上１４以下のアルキル基であり、Ｒ２は、炭素数が１以上６以下の直鎖型もしくは分岐型のアルキル基である場合には、トナーに含まれる樹脂に対する溶解性又は膨潤性を向上させることができる。また、上記の化合物の臭気指数は、１０以下であり、上記の化合物は、不快臭及び刺激臭を有さない。
【００６５】
上記の化合物である脂肪族モノカルボン酸エステルとしては、例えば、ラウリン酸エチル、ラウリン酸ヘキシル、トリデシル酸エチル、トリデシル酸イソプロピル、ミリスチン酸エチル、ミリスチン酸イソプロピル等が挙げられる。上記の化合物であるこれらの脂肪族モノカルボン酸エステルの多くは、油性溶媒に溶解するが、水には溶解しない。よって、上記の化合物である脂肪族モノカルボン酸エステルの多くについては、水性溶媒では、グリコール類を溶解助剤として定着液に含有し、溶解又はマイクロエマルジョンの形態とする。
【００６６】
また、本発明における定着液において、好ましくは上記の脂肪族エステルは、脂肪族ジカルボン酸エステルを含む。上記の脂肪族エステルが、脂肪族ジカルボン酸エステルを含む場合には、より短い時間でトナーに含まれる樹脂を溶解又は膨潤させることができる。例えば、６０ｐｐｍ程度の高速印字では、記録媒体における未定着のトナーに定着液を付与し、トナーが記録媒体に定着するまでの時間は、１秒以内であることが望ましい。上記の脂肪族エステルが、脂肪族ジカルボン酸エステルを含む場合には、記録媒体における未定着のトナー等に定着液を付与し、トナーが記録媒体に定着するのに要する時間を、０．１秒以内にすることが可能となる。更に、より少量の、軟化剤の添加によって、トナーに含まれる樹脂を溶解又は膨潤させることができるため、定着液に含まれる、軟化剤の含有量を低減することができる。
【００６７】
よって、本発明における定着液において、好ましくは、上記の脂肪族ジカルボン酸エステルの一般式は、Ｒ３（ＣＯＯＲ４）２で表される化合物を含み、Ｒ３は、炭素数が３以上８以下のアルキレン基であり、Ｒ４は、炭素数が３以上５以下の直鎖型又は分岐型アルキル基である。Ｒ１及びＲ２の炭素数がそれぞれ所望の範囲よりも少ないと臭気が発生し、所望の範囲よりも多いと樹脂軟化能力が低下する。
【００６８】
即ち、上記の脂肪族ジカルボン酸エステルが、一般式Ｒ３（ＣＯＯＲ４）２で表される化合物を含み、Ｒ３は、炭素数が３以上８以下のアルキレン基であり、Ｒ４は、炭素数が３以上５以下の直鎖型又は分岐型アルキル基である場合には、トナーに含まれる樹脂に対する溶解性又は膨潤性を向上させることができる。また、上記の化合物の臭気指数は、１０以下であり、上記の化合物は、不快臭及び刺激臭を有さない。
【００６９】
上記の化合物である脂肪族ジカルボン酸エステルとしては、例えば、コハク酸２エチルヘキシル、アジピン酸ジブチル、アジピン酸ジイソブチル、アジピン酸ジイソプロピル、アジピン酸ジイソデシル、セバシン酸ジエチル、セバシン酸ジブチル等が挙げられる。上記の化合物であるこれらの脂肪族ジカルボン酸エステルの多くは、油性溶媒に溶解するが、水には溶解しない。よって、水性溶媒では、グリコール類を溶解助剤として定着液に含有し、溶解又はマイクロエマルジョンの形態とする。
【００７０】
更に、本発明における定着液において、好ましくは上記の脂肪族エステルは、脂肪族ジカルボン酸ジアルコキシアルキルを含む。上記の脂肪族エステルが、脂肪族ジカルボン酸ジアルコキシアルキルを含む場合には、記録媒体に対するトナーの定着性を向上させることができる。
【００７１】
本発明における定着液において、好ましくは、上記の脂肪族ジカルボン酸ジアルコキシアルキルの一般式は、Ｒ５（ＣＯＯＲ６−Ｏ−Ｒ７）２で表される化合物を含み、Ｒ５は、炭素数が２以上８以下のアルキレン基であり、Ｒ６は、炭素数が２以上４以下のアルキレン基であり、Ｒ７は、炭素数が１以上４以下のアルキル基である。Ｒ１及びＲ２の炭素数がそれぞれ所望の範囲よりも少ないと臭気が発生し、所望の範囲よりも多いと樹脂軟化能力が低下する。
【００７２】
即ち、上記の脂肪族ジカルボン酸ジアルコキシアルキルは、一般式Ｒ５（ＣＯＯＲ６−Ｏ−Ｒ７）２で表される化合物を含み、Ｒ５は、炭素数が２以上８以下のアルキレン基であり、Ｒ６は、炭素数が２以上４以下のアルキレン基であり、Ｒ７は、炭素数が１以上４以下のアルキル基である場合には、トナーに含まれる樹脂に対する溶解性又は膨潤性を向上させることができる。また、上記の化合物の臭気指数は、１０以下であり、上記の化合物は、不快臭及び刺激臭を有さない。
【００７３】
上記の化合物である脂肪族ジカルボン酸ジアルコキシアルキルとしては、例えばコハク酸ジエトキシエチル、コハク酸ジブトキシエチル、アジピン酸ジエトキシエチル、アジピン酸ジブトキシエチル、セバシン酸ジエトキシエチル等が挙げられる。これらの脂肪族ジカルボン酸ジアルコキシアルキルを水性溶媒では、グリコール類を溶解助剤として定着液に含有し、溶解又はマイクロエマルジョンの形態とする。また、脂肪酸エステルではないが、クエン酸エステルや炭酸エチレンや炭酸プロピレンも軟化もしくは膨潤剤として適する。
【００７４】
ところで、泡状定着液において塗布接触ニップ部にてトナー等の微粒子層に泡状定着液を押し込みながら浸透させる際に泡が破泡すると浸透阻害となる。そこで泡沫安定性に優れる泡が求められる。このため、定着液中に脂肪酸アルカノールアミド（１：１）型を含有することが望ましい。脂肪酸アルカノールアミドには脂肪酸とアミンの反応比率により（１：１）型と（１：２）型があるが、本発明における泡沫安定性には（１：１）型が適することがわかった。
【００７５】
なお、定着の対象となる樹脂を含有する微粒子は、トナーに限定されず、樹脂を含有する微粒子であれば何れでもよい。例えば、導電性部材を含有した樹脂含有微粒子でもよい。また、記録媒体は、記録紙に限定されず、金属、樹脂、セラミックス等何れでもよい。但し、媒体は定着液に対し浸透性を有することが望ましく、媒体基板が液浸透性を持たない場合は、基板上に液浸透層を有する媒体が望ましい。記録媒体の形態もシート状に限定されず、平面及び曲面を有する立体物でもよい。例えば、紙のごとき媒体に透明樹脂微粒子を均一に定着させ紙面を保護する（所謂、ニスコート）用途においても、本発明の定着装置には適用できる。
【００７６】
上記の樹脂を含有する微粒子のうち、電子写真プロセスで用いるトナーは、本発明の定着装置で用いる定着液との組合せにおいて最も定着への効果が高い。トナーは、色剤と帯電制御剤と結着樹脂や離型剤などのような樹脂を含む。トナーに含まれる樹脂は、特に限定されないが、好適な結着樹脂としては、ポリスチレン樹脂、スチレン−アクリル共重合体樹脂、ポリエステル樹脂などが挙げられ、離型剤としては、例えばカルバナウワックスやポリエチレンなどのワックス成分などが挙げられる。トナーは、結着樹脂の他に、公知の着色剤、電荷制御剤、流動性付与剤、外添剤などを含んでもよい。また、トナーは、メチル基を有する疎水性シリカ及び疎水性酸化チタンのような疎水性微粒子をトナーの粒子の表面に固着させることによって、撥水性処理されていることが好ましい。媒体のうち、記録媒体は、特に限定されず、例えば、紙、布、及び液体透過層を有するＯＨＰ用シートのようなプラスチックフィルムなどが挙げられる。本発明における油性とは、室温（２０℃）における水に対する溶解度が、０．１重量％以下である性質を意味する。
【００７７】
また、泡状定着液は、好ましくは、撥水性処理されたトナーの粒子に対して、十分な親和性を有することが望ましい。ここで、親和性とは、液体が固体に接触したときに、固体の表面に対する液体の拡張濡れの程度を意味する。すなわち、泡状定着液は、撥水性処理されたトナーに対して十分な濡れ性を示すことが好ましい。疎水性シリカ及び疎水性酸化チタンのような疎水性微粒子で撥水性処理されたトナーの表面は、疎水性シリカ及び疎水性酸化チタンの表面に存在するメチル基によって覆われており、おおよそ２０ｍＮ／ｍ程度の表面エネルギーを有する。現実には撥水性処理されたトナーの表面の全面が疎水性微粒子によって完全に覆われてはいないため、撥水性処理されたトナーの表面エネルギーは、おおよそ、２０〜３０ｍＮ／ｍであると推測される。よって、撥水性トナーに対して親和性を有する（十分な濡れ性を有する）ためには、泡状定着液の表面張力は、２０〜３０ｍＮ／ｍであることが好ましい。
【００７８】
水性溶媒を用いる場合、界面活性剤を添加することで、表面張力を２０〜３０ｍＮ／ｍとすることが好ましい。また、水性溶媒の場合、単価もしくは多価アルコールを含有していることが望ましい。これらの材料は、泡状定着液における気泡の安定性を高め、破泡しにくくする利点を有する。例えばセタノールなどの単価アルコールや、グリセンリン、プロピレングリコール、１，３ブチレングリコールなどの多価アルコールが望ましい。また、これらの単価又は多価のアルコール類を含有することで紙等の媒体のカール防止に効果を有する。
【００７９】
また、定着液中に浸透性改善や紙等媒体のカール防止のために油性成分を含有してＯ／ＷエマルジョンやＷ／Ｏエマルジョンを形成する構成も望ましく、その場合、具体的な分散剤としては、ソルビタンモノオレエートやソルビタンモノステレートやソルビタンセスキオレートなどのソルビタン脂肪酸エステルやショ糖ラウリン酸エステルやショ糖ステアリン酸エステルなどのショ糖エステルなどが望ましい。
【００８０】
なお、定着中での軟化剤を溶解もしくはマイクロエマルジョン分散させるため方法としては、例えば回転羽根によるホモミキサーやホモジナイザーのような機械的に攪拌する手段、及び超音波ホモジナイザーのような振動を与える手段が挙げられる。いずれにしても、強いせん断応力を定着液中の軟化剤に加えることで溶解もしくはマイクロエマルジョン分散させる。
【００８１】
また、本発明の定着装置は、泡状定着液をトナーに供給した後、トナーに含まれる樹脂の少なくとも一部を溶解又は膨潤させる部剤（軟化剤）によって溶解又は膨潤したトナーを加圧する、一対の平滑化ローラ（ハードローラ）を有してもよい。一対の平滑化ローラ（ハードローラ）によって、溶解又は膨潤したトナーを加圧することによって、溶解又は膨潤したトナーの層の表面を平滑化して、トナーに光沢を付与することが可能となる。更に、記録媒体内へ溶解又は膨潤したトナーを押し込むことによって、記録媒体に対するトナーの定着性を向上させることができる。
【００８２】
上述した本発明による画像形成方法を用いて、樹脂を含むトナーの画像を記録媒体に形成する。よって、この別の発明の一実施の形態例の画像形成装置によれば、それぞれ、上述したように、より効率的にトナーを記録媒体に定着させることが可能な画像形成方法及び画像形成装置を提供することができる。
【００８３】
図１２は別の発明の画像形成装置の構成を示す概略図である。同図に示す画像形成装置は複写機又はプリンタであってもよい。図１２の（ａ）はカラー電子写真のタンデム方式の画像形成装置全体の概略図であり、図１２の（ｂ）は図１２の（ａ）の画像形成装置の１つの画像形成ユニットの構成を示す図である。図１２の（ａ）,（ｂ）に示す画像形成装置８０はトナー像担持体として中間転写ベルト８１を有する。この中間転写ベルト８１は、３つの支持ローラ８２〜８４に張架されており、図中の矢印Ａの方向に回転する。この中間転写ベルト８１に対しては、ブラック、イエロー、マゼンタ及びシアンの各画像形成ユニット８５〜８８が配列されている。これら画像形成ユニットの上方には、図示していない露光装置が配置されている。例えば、画像形成装置が複写機である場合には、スキャナで原稿の画像情報を読み込み、この画像情報に応じて、各感光体ドラム上に静電潜像を書き込むための各露光Ｌ１〜Ｌ４が露光装置により照射される。中間転写ベルト８１を挟んで中間転写ベルト８１の支持ローラ８４に対向する位置には、二次転写装置８９が設けられている。二次転写装置８９は、２つの支持ローラ９０,９１の間に張架された二次転写ベルト９２で構成されている。なお、二次転写装置８９としては、転写ベルト以外に転写ローラを用いてもよい。また、中間転写ベルト８１を挟んで中間転写ベルト８１の支持ローラ８２に対向する位置には、ベルトクリーニング装置９３が配置されている。ベルトクリーニング装置９３は、中間転写ベルト８１上に残留するトナーを除去するために配置されている。
【００８４】
記録媒体としての記録紙９４は、一対の給紙ローラ９５で二次転写部へ導かれ、トナー像を記録紙９４に転写する際に、二次転写ベルト９２を中間転写ベルト８１に押し当てることによって、トナー像の転写を行う。トナー像が転写された記録紙９４は、二次転写ベルト９２によって搬送され、記録紙９４に転写された未定着のトナー像は、図示していない露光装置からの画像情報に基づいて泡状の定着液の膜厚を制御する本発明の定着装置によって定着される。すなわち、記録紙９４に転写された未定着のトナー像には、図示していない露光装置からの画像情報、例えばカラー画像又は黒ベタ画像に基づいて泡状の定着液層の膜厚が制御されたトナーの定着装置から供給される本発明における泡状の定着液が付与され、泡状の定着液に含まれる、トナーに含まれる樹脂の少なくとも一部を溶解又は膨潤させる部剤（軟化剤）によって、未定着のトナー像を、記録紙９４に定着させる。
【００８５】
次に、画像形成ユニットについて説明する。図１２の（ｂ）に示すように、画像形成ユニット８５〜８８には、感光体ドラム９６の周辺に、帯電装置９７、現像装置９８、クリーニング装置９９及び除電装置１００が配置されている。また、中間転写ベルト８１を介して、感光体ドラム９６に対向する位置に、一次転写装置１０１が設けられている。また、帯電装置９７は、帯電ローラを採用した接触帯電方式の帯電装置である。帯電装置９７は、帯電ローラを感光体ドラム９６に接触させて、感光体ドラム９６に電圧を印加することにより、感光体ドラム９６の表面を一様に帯電する。この帯電装置９７としては、非接触のスコロトロン等を採用した非接触帯電方式の帯電装置を採用することもできる。また、現像装置９８は、現像剤中のトナーを感光体ドラム９６上の静電潜像に付着させ、静電潜像を可視化させる。ここで、各色に対応するトナーは、それぞれの色に着色された樹脂材料からなり、これらの樹脂材料は、本発明における定着液により溶解又は膨潤する。なお、現像装置９８は、図示しない攪拌部及び現像部を有し、現像に使用されなかった現像剤は、攪拌部に戻され、再利用される。攪拌部におけるトナーの濃度は、トナー濃度センサによって検出され、トナーの濃度が、一定であるように制御されている。更に、一次転写装置１０１は、感光体ドラム９６上で可視化されたトナーを中間転写ベルト８１に転写する。ここでは、一次転写装置１０１としては、転写ローラを採用しており、転写ローラを、中間転写ベルト８１を挟んで感光体ドラム９６に押し当てている。一次転写装置１０１としては、導電性ブラシ、非接触のコロナチャージャー等を採用することもできる。また、クリーニング装置９９は、感光体ドラム９６上の不要なトナーを除去する。クリーニング装置９９としては、感光体ドラム９６に押し当てられる先端を備えたブレードを用いることができる。ここで、クリーニング装置９９によって回収されたトナーは、図示しない回収スクリュー及びトナーリサイクル装置によって、現像装置９８に回収され、再利用される。更に、除電装置１００は、ランプで構成されており、光を照射して感光体ドラム９６の表面電位を初期化する。
【００８６】
次に、本発明の定着装置で用いる定着液及び定着の具体例について説明する。
［具体例１］
＜定着液の処方＞
◇軟化剤を含有する液体
希釈溶媒：イオン交換水                            ４５ｗｔ％
軟化剤：炭酸プロピレン                            ４０ｗｔ％
増粘剤：プロピレングリコール                      １０ｗｔ％
増泡剤：ヤシ脂肪酸ジエタノールアミド（１：１）型（松本油脂  マーポンＭＭ）                                      ０．５ｗｔ％
起泡剤：パルミチン酸アミン                      ２．５ｗｔ％
ミリスチン酸アミン                      １．５ｗｔ％
ステアリン酸アミン                      ０．５ｗｔ％
脂肪酸アミンは、脂肪酸とトリエタノールアミンにより脂肪酸アミンを合成した。
上記成分比にて、先ずは液温１２０℃にて軟化剤を除いて混合攪拌し溶液を作製した。次に、軟化剤を混合し、超音波ホモジナイザーを用いて軟化剤が溶解した定着液（泡化する前の原液）を作製した。
【００８７】
＜塗布装置＞
◇大きな泡生成部
図３を基に作製した。
上記の液状定着液保存容器：ＰＥＴ樹脂からなるボトル
液搬送ポンプ：チューブポンプ（チューブ内径２ｍｍ、チューブ材質：シリコーンゴム）
搬送流路：内径２ｍｍのシリコーンゴムチューブ
大きな泡を作るための撹拌：容器として内径φ２０ｍｍ、高さ３０ｍｍのＳＵＳ製容器に、ＳＵＳ製板でできた板羽根を４枚均等につけた攪拌子にて攪拌する。回転数は１００ｒｐｍから５００ｒｐｍまで可変とした。
【００８８】
◇微小な泡生成部
図３を基に作製した。
２重円筒の内側円筒は、回転軸に固定され、図示していない回転駆動モーターにより回転する。２重円筒の材質は、ＰＥＴ樹脂とした。外側円筒内径：１０ｍｍ・長さ１２０ｍｍ、内側円筒外形：８ｍｍ・長さ１００ｍｍとした。回転数は、１０００ｒｐｍから２０００ｒｐｍの範囲で可変とした。
【００８９】
◇定着液付与手段
図１０を基に作製した。上記の微細な泡を生成する手段を用い、泡状定着液を作成し膜厚制御ブレードに供給する構成とした。
加圧ローラ：アルミ合金製ローラ（φ１０ｍｍ）を芯金とし、外径Φ５０ｍｍのポリウレタン泡材(イノアック社  商品名「カラー泡ＥＭＯ」)を形成したスポンジローラ
塗布ローラ：ＰＦＡ樹脂を焼付け塗装したＳＵＳ製ローラ（φ３０ｍｍ）
膜厚制御ブレード：アルミ合金製支持板に厚み１ｍｍの並板ガラスを接着。ガラス面を塗布ローラ側に向け、図１０のごとくブレードを回転する駆動機構（図示せず）に取り付け、１０μｍから１００μｍの範囲で塗布ローラとガラス面の隙間を制御できるようにした。塗布ローラ動径方向に対し直角な接面に対し平行になるようにブレードのガラス面を配置した。ブレード端部と動径線との位置関係を変えられるようにアルミ合金製支持板に厚み１ｍｍの並板ガラスを接着した。
紙搬送速度：３００ｍｍ／ｓ
記録媒体：上質紙（リコーＰＰＣ用紙Ｔ−６２００）、グロス紙（王子製紙ＰＯＤグロスコート１００）、ＰＥＴフィルイム（東レ  ルミラー）
紙種検出手段：発光部は波長６７０ｎｍの５ｍＷ半導体レーザで、受光部はフォトダイオードとし、入射角、反射角を６０度に設定する。フォトダイオードの出力信号を基にブレードを回転する駆動機構（図示せず）に信号を送り、膜厚制御ブレードと塗布ローラの間の距離を制御する。
【００９０】
＜結果＞
電子写真方式のプリンタ（リコー社製  ＩｐｓｉｏＣｏｌｏｒＣＸ２５００）を用い、各記録媒体に、未定着トナーのベタカラー画像（トナー付着量約０．５ｇ／Ａ４）を形成した。先ず、泡膜制御ブレードと塗布ローラとの間隔を手動で変えて、塗布量をパラメータとしたときのベタ画像抜けを評価した結果を、下記の表１に示す。泡密度は、０．０２１ｇ／ｃｍ３とした。
【００９１】
【表１】
2010032660.tif 000003
【００９２】
平滑性の良い（表面粗さの低い）記録媒体や極めて凹凸のある紙では、上質紙よりも塗布量を増やすことで画像抜けがないことを確認した。
そこで、この結果を基に、記録媒体の平滑性を検知する紙種検出手段からの信号に応じて、上記泡膜制御ブレードの開き量を制御し、平滑性のよい紙やフィルムでも画像抜けのない定着ができることを確認した。
【００９３】
［具体例２］
＜定着液の処方及び泡化と供給＞
具体例１と同じ
＜結果＞
電子写真方式のプリンタ（リコー社製  ＩｐｓｉｏＣｏｌｏｒＣＸ２５００）を用い、各記録媒体に、未定着トナーのベタカラー画像（トナー付着量約０．５ｇ／Ａ４）を形成した。先ずは、泡膜制御ブレードと塗布ローラとの間隔は一定とし（約３８μｍ）、泡膜の密度を０．０２５ｇ／ｃｍ３、０．０４ｇ／ｃｍ３として塗布量をパラメータとしたときのベタ画像抜けを評価した結果を、下記の表２に示す。
【００９４】
【表２】
2010032660.tif 000004
【００９５】
この表２に示すごとく、泡密度を変えて、塗布量を変えることで、平滑性のよい記録媒体や極めて凹凸のある紙では、上質紙よりも塗布量を増やすことで画像抜けがないことを確認した。
【００９６】
なお、本発明は上記各実施の形態例に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載であれば多種の変形や置換可能であることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】本発明の原理における定着液付与後の樹脂含有微粒子の定着の様子を示す概略断面図である。
【図２】泡状定着液の構成を示す概略断面図である。
【図３】本発明の定着装置における泡状定着液生成手段の構成を示す概略図である。
【図４】本発明の定着装置における定着液付与手段の一例を示す概略構成図である。
【図５】トナー層の隙間に泡膜が進入する様子を示す断面図である。
【図６】塗布ローラとトナー層との剥離部分で働く力を示す断面図である。
【図７】塗布ローラとトナー層との剥離部分で泡膜がトナー層と塗布ローラ界面に残存する条件にて働く力を示す断面図である。
【図８】記録媒体が大きく凹凸を有している場合の不具合を示す断面図である。
【図９】泡状定着液膜厚制御手段の構成を示す断面図である。
【図１０】本発明の第１の実施の形態に係る定着装置の構成を示す概略構成図である。
【図１１】本発明の第２の実施の形態に係る定着装置の構成を示す概略構成図である。
【図１２】別の発明の画像形成装置の構成を示す概略図である。
【図１３】従来の定着装置において生じたオフセットの様子を示す概略断面図である。
【図１４】従来の定着装置において塗布ローラ上の定着液層の厚みが未定着トナー層よりも十分厚い場合の定着の様子を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００９８】
１１；塗布ローラ、１２；記録媒体、１３；樹脂含有微粒子層、
１４；泡状定着液、３０；泡状定着液生成手段、
４０；定着液付与手段、５０；泡状定着液膜厚制御手段、
６０；泡状定着液生成手段、７０；紙種検出手段、
８０；画像形成装置。
【図１】
2010032660.tif 000005
【図２】
2010032660.tif 000006
【図３】
2010032660.tif 000007
【図４】
2010032660.tif 000008
【図５】
2010032660.tif 000009
【図６】
2010032660.tif 000010
【図７】
2010032660.tif 000011
【図８】
2010032660.tif 000012
【図９】
2010032660.tif 000013
【図１０】
2010032660.tif 000014
【図１１】
2010032660.tif 000015
【図１２】
2010032660.tif 000016
【図１３】
2010032660.tif 000017
【図１４】
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