(57)【要約】【課題】泡状定着液の泡径やかさ密度のばらつきを低減することができる定着装置を提供する。【解決手段】  泡生成装置は、ベース部材、流路板、吐出部材を有している。ベース部材は、Ｚ軸方向を高さ（深さ）とする三角柱状の液室１５１及び気室１５５を有している。液室１５１には泡状化前の定着液が一時的に蓄えられ、気室１５５には泡状化前の気体が一時的に蓄えられる。そして、液室１５１の深さＬ１は、気室１５５の深さＬ２よりも大きくなるように設定されている。流路板は、流路部及び気液混合部を有し、流路部は、液室１５１からの定着液及び気室１５５からの空気を気液混合部に導く。そして、気液混合部は、定着液と空気とを混合し、泡状定着液にして吐出部材に供給する。【選択図】図４
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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あるいは膨潤させる定着液が泡状化された泡状定着液を生成する泡生成手段を備え、該泡生成手段で生成された泡状定着液を用いて、媒体に付着している樹脂含有微粒子を前記媒体に定着させる定着装置において、
前記泡生成手段は、泡状化前の定着液が一時的に蓄えられる液室と、泡状化前の気体が一時的に蓄えられる気室と、前記液室からの定着液と前記気室からの気体とを混合し泡状定着液とする気液混合部とを有し、
前記液室からの定着液が前記気液混合部に向かう方向に関する前記液室の長さは、前記気室からの気体が前記気液混合部に向かう方向に関する前記気室の長さよりも長いことを特徴とする定着装置。
【請求項２】
起泡剤を含む第１の液体と軟化剤を含む第２の液体とを混合して定着液を作成し前記液室に供給する定着液作成手段を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
前記定着液作成手段は、前記第１の液体が一時的に蓄えられる第１液室と、前記第２の液体が一時的に蓄えられる第２液室と、前記第１液室からの第１の液体と前記第２液室からの第２の液体とを混合し定着液とする液体混合部とを有し、
前記第１液室からの前記第１の液体が前記液体混合部に向かう方向に関する前記第１液室の長さは、前記第２液室からの前記第２の液体が前記液体混合部に向かう方向に関する前記第２液室の長さよりも長いことを特徴とする請求項２に記載の定着装置。
【請求項４】
媒体上に付着している未定着のトナー画像を定着液で定着する定着装置を有する画像形成装置において、
前記定着装置は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の定着装置であ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、定着装置及び画像形成装置に係り、更に詳しくは、トナーを溶解又は膨潤させる定着液を用いた定着装置及び該定着装置を備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリンタ、ファクシミリ及び複写装置などのような画像形成装置は、紙、布、及びプラスチック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、広く使用されている。この電子写真方式の画像形成装置では、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の定着装置が広く用いられている。この場合、画像形成装置における消費電力の約半分以上は、トナーを加熱することに消費されている。
【０００３】
ところで、近年、環境問題対策の観点から、画像形成装置に対する低消費電力（省エネルギー）化への要求が高まってきた。そこで、定着装置において、トナーを加熱する温度を今までよりも極端に低下させたり、あるいはトナーの加熱を必要としない定着方法が考えられた。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有利である。
【０００４】
例えば、特許文献１には、水に不溶なハイドロフルオロエーテルと、該ハイドロフルオロエーテルに分散混合可能でありかつトナーを膨潤および／または軟化させ得る有機化合物とを含有し、該ハイドロフルオロエーテルに該有機化合物を混合分散したトナー定着液、該トナー定着液を用いて、記録紙上にトナーを定着させる定着装置が開示されている。
【０００５】
また、特許文献２には、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微粒子を軟化させる軟化剤を含有した定着液を、形成する画像の画像情報に基づいて記録媒体上に形成された樹脂微粒子に塗布して該樹脂微粒子を記録媒体に定着する定着装置が開示されている。この定着装置は、フォーム状の定着液を生成するフォーム状定着液生成手段と、画像情報に基づいてフォーム状定着液生成手段によって生成されたフォーム状の定着液の膜厚を制御する膜厚制御手段と、該膜厚制御手段によって膜厚が制御されたフォーム状の定着液を記録媒体上の樹脂微粒子に塗布する塗布手段とを具備している。
【０００６】
また、特許文献３には、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微粒子を軟化させる軟化剤を含有した定着液を泡状にして媒体上の樹脂微粒子に付与して該樹脂微粒子を媒体に定着する定着装置が開示されている。この定着装置は、定着液に気体を巻き込んで攪拌して所望の泡径より大きい泡径の泡状定着液を生成する第１の泡生成手段と、該第１の泡生成手段により生成された所望の泡径より大きい泡径の泡状定着液にせん断力を加えて所望の泡径の泡状定着液を生成する第２の泡生成手段とを具備する泡状定着液生成手段と、該泡状定着液生成手段により生成された所望の泡径の泡状定着液を媒体上の樹脂微粒子に付与する泡状定着液付与手段とを有している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に開示されている定着装置では、液体を記録媒体に塗布するため、記録媒体上のトナー粒子が定着液によって流れて画質劣化を生じたり、定着後のトナーが乾燥するまでに時間かかるという不都合があった。また、記録媒体が紙の場合、定着液の塗布によってカールが発生し、画像形成装置内での媒体搬送時に紙ジャムが発生するなどの不都合があった。
【０００８】
また、特許文献２及び特許文献３に開示されている定着装置では、泡状定着液の泡径やかさ密度がばらつく場合があった。
【０００９】
本発明は、かかる事情の下になされたもので、その第１の目的は、泡状定着液の泡径やかさ密度のばらつきを低減することができる定着装置を提供することにある。
【００１０】
また、本発明の第２の目的は、画像品質を低下させることなく、消費電力を低減させることができる画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、第１の観点からすると、樹脂の少なくとも一部を溶解あるいは膨潤させる定着液が泡状化された泡状定着液を生成する泡生成手段を備え、該泡生成手段で生成された泡状定着液を用いて、媒体に付着している樹脂含有微粒子を前記媒体に定着させる定着装置において、前記泡生成手段は、泡状化前の定着液が一時的に蓄えられる液室と、泡状化前の気体が一時的に蓄えられる気室と、前記液室からの定着液と前記気室からの気体とを混合し泡状定着液とする気液混合部とを有し、前記液室からの定着液が前記気液混合部に向かう方向に関する前記液室の長さは、前記気室からの気体が前記気液混合部に向かう方向に関する前記気室の長さよりも長いことを特徴とする定着装置である。
【００１２】
これによれば、泡状定着液の泡径やかさ密度のばらつきを低減することができる。
【００１３】
本発明は、第２の観点からすると、媒体上に付着している未定着のトナー画像を定着液で定着する定着装置を有する画像形成装置において、前記定着装置は、本発明の定着装置であることを特徴とする画像形成装置である。
【００１４】
これによれば、本発明の定着装置を備えているため、結果として、画像品質を低下させることなく、消費電力を低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態に係るカラープリンタの概略構成を説明するための図である。
【図２】定着装置を説明するための図である。
【図３】泡生成装置を説明するための図である。
【図４】図４（Ａ）及び図４（Ｂ）は、それぞれ泡生成装置のベース部材を説明するための図である。
【図５】図５（Ａ）及び図５（Ｂ）は、それぞれ泡生成装置の流路板を説明するための図である。
【図６】図６（Ａ）及び図６（Ｂ）は、それぞれ泡生成装置の吐出部材を説明するための図である。
【図７】泡生成装置の作用を説明するための図である。
【図８】定着装置の作用を説明するための図（その１）である。
【図９】定着装置の作用を説明するための図（その２）である。
【図１０】計算機シミュレーションに用いたモデルのヘッドを説明するための図である。
【図１１】定着液の流量分布のシミュレーション結果を説明するための図である。
【図１２】空気の流量分布のシミュレーション結果を説明するための図である。
【図１３】液室深さＬ１及び気室深さＬ２と流量ばらつきとの関係を説明するための図である。
【図１４】定着装置の変形例を説明するための図である。
【図１５】図１４の定着装置における泡生成装置に含まれる液混合装置を説明するための図である。
【図１６】図１６（Ａ）及び図１６（Ｂ）は、それぞれ液混合装置のベース部材を説明するための図である。
【図１７】図１７（Ａ）及び図１７（Ｂ）は、それぞれ液混合装置の流路板を説明するための図である。
【図１８】図１８（Ａ）及び図１８（Ｂ）は、それぞれ液混合装置の吐出部材を説明するための図である。
【図１９】液混合装置の作用を説明するための図である。
【図２０】液混合装置における液の粘度と流量ばらつきとの関係のシミュレーション結果を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の一実施形態を図１〜図１３に基づいて説明する。図１には、一実施形態に係る画像形成装置としてのカラープリンタ２０００の概略構成が示されている。
【００１７】
このカラープリンタ２０００は、４色（ブラック、シアン、マゼンタ、イエロー）を重ね合わせてフルカラーの画像を形成するタンデム方式の多色カラープリンタであり、光走査装置２０１０、４つの感光体ドラム（２０３０ａ、２０３０ｂ、２０３０ｃ、２０３０ｄ）、４つのクリーニングユニット（２０３１ａ、２０３１ｂ、２０３１ｃ、２０３１ｄ）、４つの帯電装置（２０３２ａ、２０３２ｂ、２０３２ｃ、２０３２ｄ）、４つの現像ローラ（２０３３ａ、２０３３ｂ、２０３３ｃ、２０３３ｄ）、４つのトナーカートリッジ（２０３４ａ、２０３４ｂ、２０３４ｃ、２０３４ｄ）、転写ベルト２０４０、転写ローラ２０４２、定着装置２０５０、給紙コロ２０５４、レジストローラ対２０５６、排紙ローラ２０５８、給紙トレイ２０６０、排紙トレイ２０７０、通信制御装置２０８０及び上記各部を統括的に制御するプリンタ制御装置２０９０などを備えている。
【００１８】
なお、ここでは、ＸＹＺ３次元直交座標系において、各感光体ドラムの長手方向に沿った方向をＹ軸方向、４つの感光体ドラムの配列方向に沿った方向をＸ軸方向として説明する。
【００１９】
通信制御装置２０８０は、ネットワークなどを介した上位装置（例えばパソコン）との双方向の通信を制御する。
【００２０】
各感光体ドラムはいずれも、その表面に感光層が形成されている。すなわち、各感光体ドラムの表面がそれぞれ被走査面である。なお、各感光体ドラムは、不図示の回転機構により、図１における面内で矢印方向に回転するものとする。
【００２１】
感光体ドラム２０３０ａの表面近傍には、感光体ドラム２０３０ａの回転方向に沿って、帯電装置２０３２ａ、現像ローラ２０３３ａ、クリーニングユニット２０３１ａが配置されている。
【００２２】
感光体ドラム２０３０ａ、帯電装置２０３２ａ、現像ローラ２０３３ａ、トナーカートリッジ２０３４ａ、及びクリーニングユニット２０３１ａは、組として使用され、ブラックの画像を形成する画像形成ステーション（以下では、便宜上「Ｋステーション」ともいう）を構成する。
【００２３】
感光体ドラム２０３０ｂの表面近傍には、感光体ドラム２０３０ｂの回転方向に沿って、帯電装置２０３２ｂ、現像ローラ２０３３ｂ、クリーニングユニット２０３１ｂが配置されている。
【００２４】
感光体ドラム２０３０ｂ、帯電装置２０３２ｂ、現像ローラ２０３３ｂ、トナーカートリッジ２０３４ｂ、及びクリーニングユニット２０３１ｂは、組として使用され、シアンの画像を形成する画像形成ステーション（以下では、便宜上「Ｃステーション」ともいう）を構成する。
【００２５】
感光体ドラム２０３０ｃの表面近傍には、感光体ドラム２０３０ｃの回転方向に沿って、帯電装置２０３２ｃ、現像ローラ２０３３ｃ、クリーニングユニット２０３１ｃが配置されている。
【００２６】
感光体ドラム２０３０ｃ、帯電装置２０３２ｃ、現像ローラ２０３３ｃ、トナーカートリッジ２０３４ｃ、及びクリーニングユニット２０３１ｃは、組として使用され、マゼンタの画像を形成する画像形成ステーション（以下では、便宜上「Ｍステーション」ともいう）を構成する。
【００２７】
感光体ドラム２０３０ｄの表面近傍には、感光体ドラム２０３０ｄの回転方向に沿って、帯電装置２０３２ｄ、現像ローラ２０３３ｄ、クリーニングユニット２０３１ｄが配置されている。
【００２８】
感光体ドラム２０３０ｄ、帯電装置２０３２ｄ、現像ローラ２０３３ｄ、トナーカートリッジ２０３４ｄ、及びクリーニングユニット２０３１ｄは、組として使用され、イエローの画像を形成する画像形成ステーション（以下では、便宜上「Ｙステーション」ともいう）を構成する。
【００２９】
各帯電装置は、対応する感光体ドラムの表面をそれぞれ均一に帯電させる。
【００３０】
光走査装置２０１０は、上位装置からの多色の画像情報（ブラック画像情報、シアン画像情報、マゼンタ画像情報、イエロー画像情報）に基づいて、各色毎に変調された光束を、対応する帯電された感光体ドラムの表面にそれぞれ照射する。これにより、各感光体ドラムの表面では、光が照射された部分だけ電荷が消失し、画像情報に対応した潜像が各感光体ドラムの表面にそれぞれ形成される。ここで形成された潜像は、感光体ドラムの回転に伴って対応する現像ローラの方向に移動する。
【００３１】
トナーカートリッジ２０３４ａにはブラックトナーが格納されており、該トナーは現像ローラ２０３３ａに供給される。トナーカートリッジ２０３４ｂにはシアントナーが格納されており、該トナーは現像ローラ２０３３ｂに供給される。トナーカートリッジ２０３４ｃにはマゼンタトナーが格納されており、該トナーは現像ローラ２０３３ｃに供給される。トナーカートリッジ２０３４ｄにはイエロートナーが格納されており、該トナーは現像ローラ２０３３ｄに供給される。
【００３２】
なお、各トナーは、色剤、帯電制御剤、結着樹脂や離型剤などの樹脂を含んでいる。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。
【００３３】
トナーは、更に、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良い。
【００３４】
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の微粒子をトナー粒子の表面に固着させることによって、撥水処理されていることが好ましい。
【００３５】
各現像ローラは、回転に伴って、対応するトナーカートリッジからのトナーが、その表面に薄く均一に塗布される。そして、各現像ローラの表面のトナーは、対応する感光体ドラムの表面に接すると、該表面における光が照射された部分にだけ移行し、そこに付着する。すなわち、各現像ローラは、対応する感光体ドラムの表面に形成された潜像にトナーを付着させて顕像化させる。ここでトナーが付着した像（トナー画像）は、感光体ドラムの回転に伴って転写ベルト２０４０の方向に移動する。
【００３６】
各クリーニングユニットは、対応する感光体ドラムの表面に残ったトナー（残留トナー）を除去する。残留トナーが除去された感光体ドラムの表面は、再度対応する帯電装置に対向する位置に戻る。
【００３７】
イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各トナー画像は、所定のタイミングで転写ベルト２０４０上に順次転写され、重ね合わされる。
【００３８】
給紙トレイ２０６０には記録紙が格納されている。この給紙トレイ２０６０の近傍には給紙コロ２０５４が配置されており、該給紙コロ２０５４は、記録紙を給紙トレイ２０６０から１枚づつ取り出し、レジストローラ対２０５６に搬送する。該レジストローラ対２０５６は、所定のタイミングで記録紙を転写ベルト２０４０と転写ローラ２０４２との間隙に向けて送り出す。これにより、転写ベルト２０４０上のトナー画像が記録紙に転写される。すなわち、記録紙上に画像に対応したトナー層が形成される。ここで転写された記録紙は、定着装置２０５０に送られる。
【００３９】
なお、記録紙以外に、例えば、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を用いることができる。
【００４０】
定着装置２０５０は、定着液によって記録紙上のトナーに含まれる樹脂を軟化させるとともに、圧力を加えてトナー層を記録紙に定着させる。
【００４１】
ここでは、この定着装置２０５０は、一例として図２に示されるように、泡生成装置５１、塗布ローラ５２ａ、加圧ローラ５２ｂ、液状定着液供給ポンプ５６ａ、空気供給ポンプ５６ｂ、液状定着液収容タンク５７、フィルタ５８、クリーニング装置６２などを有している。ここでは、記録紙は、＋Ｚ側の面にトナー画像が転写されており、＋Ｘ方向に進行している。なお、以下では、記録紙における＋Ｚ側の面を「表面」、−Ｚ側の面を「裏面」ともいう。
【００４２】
塗布ローラ５２ａは、Ｙ軸方向を長手方向とし、Ｙ軸に平行な軸回りに反時計方向に回転する。加圧ローラ５２ｂは、Ｙ軸方向を長手方向とし、Ｙ軸に平行な軸回りに時計方向に回転する。
【００４３】
塗布ローラ５２ａと加圧ローラ５２ｂは、Ｚ軸方向に関して互いに接しており、それらの間を記録紙が通過するように配置されている。ここでは、塗布ローラ５２ａの−Ｚ側に加圧ローラ５２ｂが配置されている。なお、塗布ローラ５２ａと記録紙の接触開始点から分離開始点までの間の部分は、「ニップ部」と呼ばれている。
【００４４】
液状定着液供給ポンプ５６ａは、液状定着液収容タンク５７内の液状定着液を、液体圧送用チューブ６５を介して泡生成装置５１に供給する。
【００４５】
定着液（液状定着液）としては、公知の材料（例えば、特開２００９−８９６７参照）を用いることができる。
【００４６】
また、液状定着液供給ポンプ５６ａとしては、ギヤポンプ、ベローズポンプ等が考えられるが、チューブポンプが好ましい。例えば、ギヤポンプのように定着液中に振動機構や回転機構があると、ポンプ内で定着液が起泡し、定着液に圧縮性が出てしまうため、搬送能力が低下する恐れがある。また、上記機構の部品等が定着液を汚染したり、逆に該部品等を劣化させる恐れがある。
【００４７】
一方、チューブポンプは、チューブを変形させながらチューブ内の液体を押し出す機構であるため、定着液と接する部材はチューブだけである。そこで、定着液に対し耐液性を有する部材を用いることで、液の汚染やポンプ系部品の劣化を容易に防止することができる。また、チューブを変形させるだけなので、定着液が起泡せず、搬送能力の低下を防止することができる。
【００４８】
ここでは、液状定着液供給ポンプ５６ａとして、流量制御可能なマイクロ送液ポンプ（電装工業社製：型番ｕｆ−３０００）を用いた。そして、液体圧送用チューブとして、フッ素系樹脂のチューブを用いた。
【００４９】
空気供給ポンプ５６ｂは、フィルタ５８を通過した空気を、気体圧送用チューブ６６を介して泡生成装置５１に供給する。
【００５０】
ここでは、空気供給ポンプ５６ｂとして、電磁式エアポンプ（榎本マイクロポンプ製作所製：型番ＭＶ−１０Ｈ）を用いた。そして、この空気供給ポンプ５６ｂには、空気の流量制御用のマスフローメータ（株式会社山武製：型番ＭＱＶ０００２）が取付けられている。また、気体圧送用チューブとして、ポリウレタンチューブを用いている。
【００５１】
この場合は、所望の体積の液状定着液及び空気を、いずれも定量的に泡生成装置５１に供給することができる。
【００５２】
泡生成装置５１は、塗布ローラ５２ａの＋Ｚ側に配置され、液体圧送用チューブ６５を介して供給された液状定着液に、気体圧送用チューブ６６を介して供給された空気を巻き込み、泡状定着液を生成する。
【００５３】
ここでは、泡生成装置５１は、一例として図３に示されるように、ベース部材５１Ａ、流路板５１Ｂ、吐出部材５１Ｃを有している。流路板５１Ｂは、ベース部材５１Ａの−Ｚ側に配置され、吐出部材５１Ｃは、流路板５１Ｂの−Ｚ側に配置されている。
【００５４】
ベース部材５１Ａは、一例として図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示されるように、外形がブロック状の部材であり、Ｚ軸方向を高さ（深さ）とする三角柱状の液室１５１及び気室１５５を有している。なお、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）のＡ−Ａ断面図である。また、液室１５１及び気室１５５のＸＹ断面形状は同じである。
【００５５】
ここでは、液室１５１はベース部材５１Ａにおける−Ｘ側に設けられ、気室１５５はベース部材５１Ａにおける＋Ｘ側に設けられている。
【００５６】
ベース部材５１Ａは、Ｚ軸方向に延びる２つの貫通孔を有している。−Ｘ側の貫通孔は、液室１５１の底面に達し、＋Ｘ側の貫通孔は、気室１５５の底面に達している。なお、以下では、便宜上、−Ｘ側の貫通孔を「第１貫通孔」ともいい、＋Ｘ側の貫通孔を「第２貫通孔」ともいう。
【００５７】
そして、第１貫通孔の＋Ｚ側端部は定着液供給口１５２である。すなわち、液体圧送用チューブ６５を介して供給された液状定着液は、定着液供給口１５２から液室１５１内に一時的に蓄えられた後、流路板５１Ｂに送られる。
【００５８】
また、第２貫通孔の＋Ｚ側端部は空気供給口１５６である。すなわち、気体圧送用チューブ６６を介して供給された空気は、空気供給口１５６から気室１５５内に一時的に蓄えられた後、流路板５１Ｂに送られる。
【００５９】
図４（Ｂ）におけるＬ１は液室深さであり、Ｌ２は気室深さである。Ｌ１＞Ｌ２となるように設定されている。
【００６０】
流路板５１Ｂは、一例として図５（Ａ）に示されるように、流路部１６１及び気液混合部１６２を有している。
【００６１】
流路部１６１は、一例として図５（Ｂ）に示されるように、ベース部材５１Ａからの定着液を気液混合部１６２に導くための定着液流路１６１ａと、ベース部材５１Ａからの空気を気液混合部１６２に導くための空気流路１６１ｂとを有している。各流路は、一定の幅（ここでは、Ｙ軸方向の長さ）を持ち、一定のピッチ（ここでは、Ｙ軸方向の配列ピッチ）で設けられている。
【００６２】
気液混合部１６２では、定着液流路１６１ａを通ってきた定着液と空気流路１６１ｂを通ってきた空気とが混合され、泡状定着液になる。この泡状定着液が吐出部材５１Ｃに供給される。
【００６３】
吐出部材５１Ｃは、一例として図６（Ａ）及び図６（Ｂ）に示されるように、Ｙ軸方向を長手方向とするスリット１６５を有している。吐出部材５１Ｃは、流路部１６１の気液混合部１６２から供給された泡状定着液を、スリット１６５から塗布ローラ５２ａに向けて吐出する。これにより、スリット１６５の長さＤＹ（Ｙ軸方向の長さ）及び幅ＤＸ（Ｘ軸方向の長さ）に応じた膜状の泡状定着液が塗布ローラ５２ａの表面に供給される（図７参照）。なお、図６（Ｂ）は、図６（Ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【００６４】
塗布ローラ５２ａに供給された泡状定着液は、記録紙上の未定着トナーにニップ部分で接触し、加圧ローラ５２ｂで加えられた圧力により、トナー層に浸透していく（図８及び図９参照）。トナー層に浸透した定着液は、トナーの少なくとも一部を溶解又は膨潤させて記録紙上にトナーを定着させる。
【００６５】
この場合には、塗布ローラ５２ａに供給する直前で定着液が泡状となるので、泡状定着液の圧送距離を短くすることができ、大容量のポンプが不要となる。また、極めてわずかな容積での泡状定着液の生成が可能になるので、一度生成したのち経時劣化した泡状定着液を系外に排出する際に、定着液の廃棄量がわずかで済むという利点がある。
【００６６】
次に、泡生成装置５１におけるベース部材５１Ａから流路板５１Ｂに送られる定着液及び空気の流量分布を計算機シミュレーションした結果について説明する。なお、ここでは、計算用のモデルとして、一例として図１０に示されるように、一列に配列されている１０個の吐出ノズル（吐出ノズル１〜吐出ノズル１０）を有するヘッドを用いた。このヘッドは、上記ベース部材５１Ａにおける液室及び気室と同様な溜まり部を有しており、液状定着液又は空気を、各吐出ノズルの吐出口から吐出する。なお、便宜上、ヘッドに定着液が供給されるときには、前記溜まり部を液室といい、ヘッドに空気が供給されるときには、前記溜まり部を気室という。
【００６７】
また、定着液の粘度を１３ｍＰａ・ｓ、定着液の密度を０．９９７ｇ／ｃｍ３、空気の粘度を１８．２×１０−３ｍＰａ・ｓ、空気の密度を１．１８×１０−３ｇ／ｃｍ３、液状定着液の供給量を８０ｍｌ／ｈｒ、空気の供給流量を２０００ｍｌ／ｈｒ、ヘッドの幅Ｄｈを３０ｍｍ、流路部１６１における流路ピッチを３４０μｍ、流路幅を１００μｍとした。そして、定着液に対しては液室深さＬ１を、空気に対しては気室深さＬ２を、それぞれ変化させたときの各吐出ノズルから吐出される定着液及び空気の流量について計算機シミュレーションを行なった。なお、流量は、吐出量を時間で割ったものである。
【００６８】
ヘッドに定着液を供給したときに、各吐出ノズルから吐出される定着液の流量が図１１に示されている。図１１では、横軸は吐出ノズル番号であり、縦軸はヘッドの中央に位置する吐出ノズル５の流量で規格化された流量である。
【００６９】
この図１１からわかるように、液室深さＬ１が１００μｍと浅いヘッドの場合、ヘッド端部での定着液の流量が小さくなり、吐出ノズル間の流量のばらつきが大きい。そして、液室深さＬ１が深いほど、吐出ノズル間の流量差が小さくなる傾向を示している。
【００７０】
また、ヘッドに空気を供給したときに、各吐出ノズルから吐出される空気の流量が図１２に示されている。図１２では、横軸は吐出ノズル番号であり、縦軸はヘッドの中央に位置する吐出ノズル５の流量で規格化された流量である。
【００７１】
この図１２からわかるように、気室深さＬ２が１００μｍと浅いヘッドの場合、ヘッド端部での空気の流量が小さくなり、吐出ノズル間の流量のばらつきが大きい。そして、気室深さＬ２が深いほど、吐出ノズル間の流量差が小さくなる傾向を示している。
【００７２】
図１３には、液室深さＬ１及び気室深さＬ２と流量のばらつきとの関係が示されている。図１３における縦軸は、１０個の吐出ノズルにおける最大流量Ｑｍａｘと最小流量Ｑｍｉｎとの差を流量の平均値Ｑａｖｅで割った値である。これによると、液室深さＬ１と気室深さＬ２とが等しい場合、粘度が異なる定着液と空気とでは、それらの流量のばらつきは異なっている。
【００７３】
そこで、液室深さＬ１を気室深さＬ２より深くすることによって、両者の流量ばらつきを同程度にすることが可能となる。例えば、液室深さＬ１を５００μｍ、気室深さＬ２を２５０μｍにすれば、それぞれの流量のばらつきを約０．０１にすることができる。
【００７４】
すなわち、流路毎に長さ、幅あるいは深さを設定したり、スリット幅に形状変化をもたせるような微細加工をすることなく、定着液及び空気の流量を均一化することができる。
【００７５】
実際に、液室深さＬ１だけが異なる２つの泡生成装置Ａ，Ｂを作製し、各泡生成装置について、長さ方向におけるスリットの中心部及び端部から吐出された泡状定着液を採取し、泡の平均直径及びかさ密度を測定した。なお、各泡生成装置では、気室深さＬ２が２５０μｍ、スリットの長さＤＹが３０ｍｍ、流路ピッチが３４０μｍ、流路幅が１００μｍと共通であり、液室深さＬ１が泡生成装置Ａで５００μｍ、泡生成装置Ｂで２５０μｍである。
【００７６】
これらの泡生成装置に液状定着液を８０ｍｌ／ｈｒ、空気を２０００ｍｌ／ｈｒで供給したところ、泡生成装置Ａにおける泡径（約６００個の平均値）は、中心部で５０μｍ、端部で５５μｍであった。また、スリットの中心部から採取した泡のかさ密度は、０．３５ｇ／ｃｍ３であり、スリットの端部から採取した泡のかさ密度は、０．３３ｇ／ｃｍ３であった。
【００７７】
そして、泡生成装置Ｂにおける泡径（約６００個の平均値）は、中心部で５０μｍ、端部で７０μｍであった。また、スリットの中心部から採取した泡のかさ密度は、０．３５ｇ／ｃｍ３であり、スリットの端部から採取した泡のかさ密度は、０．２５ｇ／ｃｍ３であった。
【００７８】
図２に戻り、クリーニング装置６２は、塗布ローラ５２ａの＋Ｘ側に配置され、塗布ローラ５２ａの表面に付着しているオフセットされたトナー、記録紙に供給しきれなかった泡状定着液及び液状定着液を、塗布ローラ５２ａの表面から除去し、塗布ローラ５２ａの表面をクリーンな状態に戻す。ここで除去された泡状定着液及び液状定着液は回収される。
【００７９】
図１に戻り、定着装置２０５０でトナー画像が定着された記録紙は、排紙ローラ２０５８を介して排紙トレイ２０７０に送られ、排紙トレイ２０７０上に順次スタックされる。
【００８０】
以上の説明から明らかなように、本実施形態に係るカラープリンタ２０００では、定着装置２０５０によって本発明の定着装置が構成されている。そして、泡生成装置５１によって泡生成手段が構成されている。
【００８１】
以上説明したように、本実施形態に係る定着装置２０５０によると、泡生成装置５１、塗布ローラ５２ａ、加圧ローラ５２ｂ、液状定着液供給ポンプ５６ａ、空気供給ポンプ５６ｂ、液状定着液収容タンク５７、フィルタ５８、クリーニング装置６２などを有している。
【００８２】
そして、泡生成装置５１は、ベース部材５１Ａ、流路板５１Ｂ、吐出部材５１Ｃを有している。
【００８３】
ベース部材５１Ａは、Ｚ軸方向を高さ（深さ）とする三角柱状の液室１５１及び気室１５５を有している。液室１５１には泡状化前の定着液が一時的に蓄えられ、気室１５５には泡状化前の気体が一時的に蓄えられる。そして、液室１５１の深さＬ１は、気室１５５の深さＬ２よりも大きくなるように設定されている。
【００８４】
流路板５１Ｂは、流路部１６１及び気液混合部１６２を有し、流路部１６１は、液室１５１からの定着液を気液混合部１６２に導くための定着液流路１６１ａと、気室１５５からの空気を気液混合部１６２に導くための空気流路１６１ｂとを有している。そして、気液混合部１６２は、定着液流路１６１ａを通ってきた定着液と空気流路１６１ｂを通ってきた空気とを混合し、泡状定着液にして吐出部材５１Ｃに供給する。
【００８５】
吐出部材５１Ｃは、スリット１６５を有し、流路板５１Ｂからの泡状定着液を所望の膜状にして塗布ローラ５２ａに供給する。
【００８６】
この場合は、ベース部材５１Ａから流路板５１Ｂに送られる定着液及び空気の流量分布を一様な分布とすることができ、そのため、吐出部材５１Ｃから吐出される泡状定着液の泡径やかさ密度のばらつきを従来よりも低減することができる。
【００８７】
そして、本実施形態に係るカラープリンタ２０００によると、定着装置２０５０を備えているため、結果として、画像品質を低下させることなく、消費電力を低減させることができる。
【００８８】
なお、上記実施形態では、液室１５１及び気室１５５が三角柱状の場合について説明したが、これに限定されるものではない。
【００８９】
ところで、定着液は水、軟化剤、起泡剤、増泡剤などの成分が混合されているが、それらを全て混ぜてしまうと、軟化剤に加水分解が起きるなどして、経時的に定着液としての特性が劣化し、所望の定着性能が得られなくなる場合がある。
【００９０】
そこで、その場合には、混合させると経時劣化を起こす成分を互いに分離して保管しておき、泡生成装置５１に圧送する直前にそれらを混合して定着液（液状定着液）とすると良い。具体的には，起泡剤及び増泡剤等を含む起泡剤液（第１の液体）と、軟化剤及び水等を含む軟化剤液（第２の液体）とに分けると良い。
【００９１】
一例として図１４には、上記起泡剤液と上記軟化剤液とを混合して液状定着液を作成する定着液作成装置３００を備えた定着装置が示されている。
【００９２】
この定着液作成装置３００は、起泡剤液収容タンク５７ａ、軟化剤液収容タンク５７ｂ、起泡剤液供給ポンプ５６ｃ、軟化剤液供給ポンプ５６ｄ、及び液体混合装置６１などを有している。
【００９３】
起泡剤液供給ポンプ５６ｃは、起泡剤液収容タンク５７ａ内の起泡剤液を、液体圧送用チューブ６５ａを介して液体混合装置６１に供給する。
【００９４】
軟化剤液供給ポンプ５６ｄは、軟化剤液収容タンク５７ｂ内の軟化剤液を、液体圧送用チューブ６５ｂを介して液体混合装置６１に供給する。
【００９５】
液体混合装置６１は、一例として図１５に示されるように、ベース部材６１Ａ、流路板６１Ｂ、吐出部材６１Ｃを有している。流路板６１Ｂは、ベース部材６１Ａの＋Ｚ側に配置され、吐出部材６１Ｃは、流路板６１Ｂの＋Ｚ側に配置されている。
【００９６】
ベース部材６１Ａは、一例として図１６（Ａ）及び図１６（Ｂ）に示されるように、外形がブロック状の部材であり、Ｚ軸方向を高さ（深さ）とする三角柱状の第１液室２５１及び第２液室２５５を有している。なお、図１６（Ｂ）は、図１６（Ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【００９７】
ここでは、第１液室２５１はベース部材６１Ａにおける−Ｘ側に設けられ、第２液室２５５はベース部材６１Ａにおける＋Ｘ側に設けられている。
【００９８】
ベース部材６１Ａは、Ｚ軸方向に延びる２つの貫通孔を有している。−Ｘ側の貫通孔は、第１液室２５１の底面に達し、＋Ｘ側の貫通孔は、第２液室２５５の底面に達している。なお、以下では、便宜上、−Ｘ側の貫通孔を「第３貫通孔」ともいい、＋Ｘ側の貫通孔を「第４貫通孔」ともいう。
【００９９】
そして、第３貫通孔の−Ｚ側端部は起泡剤液供給口２５２である。すなわち、液体圧送用チューブ６５ａを介して供給された起泡剤液は、起泡剤液供給口２５２から第１液室２５１内に一時的に蓄えられた後、流路板６１Ｂに送られる。
【０１００】
また、第４貫通孔の−Ｚ側端部は軟化剤液供給口２５６である。すなわち、液体圧送用チューブ６５ｂを介して供給された軟化剤液は、軟化剤液供給口１５６から第２液室２５５内に一時的に蓄えられた後、流路板６１Ｂに送られる。
【０１０１】
図１６（Ｂ）におけるＬ３は第１液室の深さであり、Ｌ４は第２液室の深さである。Ｌ３＞Ｌ４となるように設定されている。
【０１０２】
流路板６１Ｂは、一例として図１７（Ａ）に示されるように、流路部２６１及び混合部２６２を有している。
【０１０３】
流路部２６１は、一例として図１７（Ｂ）に示されるように、ベース部材６１Ａからの起泡剤液を混合部２６２に導くための起泡剤液流路２６１ａと、ベース部材６１Ａからの軟化剤液を混合部２６２に導くための軟化剤液流路２６１ｂとを有している。各流路は、一定の幅（ここでは、Ｙ軸方向の長さ）を持ち、一定のピッチ（ここでは、Ｙ軸方向の配列ピッチ）で設けられている。
【０１０４】
混合部２６２では、起泡剤液流路２６１ａを通ってきた起泡剤液と軟化剤液流路２６１ｂを通ってきた軟化剤液とが混合される。この混合液、すなわち、液状定着液が吐出部材６１Ｃに供給される。
【０１０５】
吐出部材６１Ｃは、一例として図１８（Ａ）及び図１８（Ｂ）に示されるように、Ｙ軸方向を長手方向とするスリット２６５、Ｚ軸方向に延びるノズル２６５を有している。流路板６１Ｂからの液状定着液は、スリット２６５の内部を通り、ノズル２６５から吐出される（図１９参照）。この液状定着液は、液状定着液供給ポンプ５６ａによって、泡生成装置５１に供給される。
【０１０６】
ところで、起泡剤液の粘度は約２０ｍＰａ・ｓであり、軟化剤液の粘度は約３ｍＰａ・ｓである。液体混合装置６１は、これら粘度の異なる液体を所望の重量比で混合する必要がある。
【０１０７】
次に、液体混合装置６１におけるベース部材６１Ａから流路板６１Ｂに送られる軟化剤液及び起泡剤液の流量分布を計算機シミュレーションした結果について説明する。なお、計算用のモデルとして、前記ヘッドを用いた。
【０１０８】
液体の供給量を４０ｍｌ／ｈｒ、液室の深さを５００μｍ、流路ピッチを３４０μｍ、流路幅１００μｍとして、液の粘度と流量のばらつきについて計算した結果が図２０に示されている。
【０１０９】
これによると、液体の粘度が高くなると流量のばらつきが大きくなることがわかる。そして、上記実施形態で説明した液室深さＬ１と流量のばらつきとの関係（図１３参照）から、液室が深いほど流量のばらつきが小さくなると推定できる。
【０１１０】
そこで、起泡剤液とそれより粘度が低い軟化剤をマイクロミキサを用いて均一に混合するには、軟化剤液が蓄えられる第２液室２５５よりも、起泡剤液が蓄えられる第１液室２５１の深さを粘度の差に応じて深く設定すると良い。
【０１１１】
これにより、流路の幅あるいは長さに変化をもたせたり、スリットの開口幅に形状変化をもたせる等、コスト高になる微細加工を行なうことなく、第１液室２５１を第２液室２５５よりも深く加工することだけで、起泡剤液及び軟化剤液の流量を均一化することができる。
【０１１２】
実際に、第１液室２５１の深さだけが異なる２つの液体混合装置Ｃ，Ｄを作製し、起泡剤液と軟化剤液を混合してできた定着液を上記実施形態の泡生成装置５１に供給して泡状定着液を生成し、上記実施形態と同様に、泡生成装置５１におけるスリットの中心部及び端部から吐出された泡状定着液を採取し、平均直径及びかさ密度を測定した。なお、各液体混合装置Ｃ，Ｄでは、第２液室２５５の深さが２５０μｍ、スリットの長さＤＹが３０ｍｍ、流路ピッチが３４０μｍ、流路幅が１００μｍと共通であり、第１液室２５１の深さが液体混合装置Ｃで５００μｍ、液体混合装置Ｄで２５０μｍである。
【０１１３】
液体混合装置Ｄを用いたときの泡の平均泡径は８０μｍで、頻度分布で見ると２つのピークが存在し、平均泡径以下のグループと平均泡径以上のグループとに分かれており、泡径のばらつきが大きかった。これは、粘度の高い起泡剤の量が不十分なため、所望の泡径が得られなかったと考えられる。
【０１１４】
そして、液体混合装置Ｃを用いたときの泡の平均泡径は５０μｍであり、頻度分布で見ると平均泡径付近に１つのピークをもつ分布であり、ホモジナイザで混合した場合の泡径及び頻度分布とほぼ同等であった。
【０１１５】
この場合は、起泡剤液と軟化剤液のそれぞれの液室を異なる深さにすることによって、混合部に供給されるそれらの流量分布をほぼ等しくすることができるので、起泡剤液と軟化剤液を所望の重量比で安定して混合することができる。そして、泡生成の直前に定着液を作成しているため、定着液の経時劣化を防ぐことができ、良好な定着性能を維持することができる。
【０１１６】
なお、定着の対象となる樹脂を含有する微粒子は、トナーに限定されるものではなく、樹脂を含有する微粒子であれば良い。例えば、導電性材料を含む樹脂含有微粒子でも良い。
【０１１７】
また、画像が形成される媒体は、紙に限定されず、布、金属、樹脂、セラミックスであっても良い。但し、媒体は定着液に対する浸透性を有することが好ましく、浸透性を持たない媒体の場合は、その表面に浸透層を設けると良い。
【０１１８】
また、媒体の形状は、シート状に限定されるものではなく、平面及び曲面を有する立体状であっても良い。
【０１１９】
また、紙の表面に透明な樹脂微粒子を均一に定着させ紙面を保護する、いわゆる、ニスコートの用途においても、本発明の定着装置を適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１２０】
以上説明したように、本発明の定着装置によれば、泡状定着液の泡径やかさ密度のばらつきを低減するのに適している。また、本発明の画像形成装置によれば、画像品質を低下させることなく、消費電力を低減させるのに適している。
【符号の説明】
【０１２１】
５１…泡生成装置（泡生成手段）、１５１…液室、１５５…気室、１６２…気液混合部、２５１…第１液室、２５５…第２液室、２６２…混合部（液体混合部）、２０００…カラープリンタ（画像形成装置）、２０５０…定着装置。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１２２】
【特許文献１】特開２００６−７８５３７号公報
【特許文献２】特許第４３０２７００号公報
【特許文献３】特許第４２７６２６９号公報
【図１】
2011164498.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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