(57)【要約】【課題】既存の構成に簡易な構成を追加することだけで残留泡状定着液を排除して目詰まりを回避し、所望の泡径や密度の泡状定着液を生成することができる。【解決手段】クリーニング動作判断手段によって泡状定着液生成手段２２を構成する液状定着液流路や気液混合部内に残留したゲル化又は個体化の泡状定着液を検出してクリーング動作を実行するか否かと判断する。その判断結果クリーニング動作を実行すると判断した場合、温度調整手段２６の温度センサ２６−１によって検出する泡状定着液生成手段の温度が所定の温度になるようにヒータ２６−２によって泡状定着液生成手段を加熱する。これにより、上記泡状定着液生成手段の流路に残留して個体化した残留定着液は溶解し、簡単に排除しやすくなる。【選択図】図２
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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軟化剤を少なくとも含む軟化剤液と泡化するための起泡剤液とを混合して液状定着液を生成する液混合手段と、該液状定着液の液中に気泡を分散させて泡状定着液を生成する泡状定着液生成手段と、を備える定着装置において、
上記泡状定着液生成手段の流路に、該流路を浄化するための浄化処理液を圧送して上記流路を浄化する浄化手段と、
上記泡状定着液生成手段の温度を検出する温度検出手段と、
上記泡状定着液生成手段の温度を制御する温度制御手段と、
を備え、
上記温度検出手段によって検出する上記泡状定着液生成手段の温度が所定の温度になるように上記温度制御手段によって上記泡状定着液生成手段の温度を制御し、上記泡状定着液生成手段の流路に残留して固体化した残留泡状定着液を溶解した後に、上記浄化手段によって上記泡状定着液生成手段の流路を浄化することを特徴とする定着装置。
【請求項２】
請求項１記載の定着装置において、
上記浄化手段による浄化処理を実行するか否かを判断する判断手段を備えることを特徴とする定着装置。
【請求項３】
請求項１記載の定着装置において、
浄化処理終了後経過時間を計時する計時手段と、所定の経過時間を記憶する経過時間記憶手段と、上記計時手段によって計時される経過時間と上記経過時間記憶手段に記憶された所定の経過時間とを比較する時間比較手段とを備え、上記判断手段は、上記時間比較手段による比較結果、浄化処理終了後経過時間が所定の経過時間を超過した場合に、上記泡状定着液生成手段の浄化処理を実行すると判断することを特徴とする定着装置。
【請求項４】
請求項１記載の定着装置において、
上記泡状定着液生成手段の内圧を検出する圧力検出手段と、所定の圧力値を記憶する圧力値記憶手段と、上記圧力検出手段によって検出される内圧値と上記圧力値記憶手段に記憶された所定の圧力値とを比較する圧力値比較手段とを備え、上記判断手段は、上記圧力値比較手段による比較結果、上記泡状定着液生成手段の内圧が所定の圧力値を超過した場合に、上記泡状定着液生成手段の浄化処理を実行すると判断することを特徴とする定着装置。
【請求項５】
樹脂の少なくとも一部を溶解又は膨潤させる軟化剤を少なくとも含む軟化剤液と泡化するための起泡剤液とを混合して液状定着液を生成し、該液状定着液の液中に気泡を分散させて泡状定着液を生成する泡状定着液生成手段によって生成した上記泡状定着液を媒体上に担持された樹脂微粒子層に塗布することで軟化した当該樹脂微粒子層を媒体上に定着させる定着方法において、
上記泡状定着液生成手段の温度を検出する温度検出工程と、
検出した上記泡状定着液生成手段の温度が所定の温度になるように制御して上記泡状定着液生成手段の流路に残留して固体化した残留泡状定着液を溶解する残留定着液溶解工程と、
上記泡状定着液生成手段の流路に、該流路を浄化するための浄化処理液を圧送して溶解した残留泡状定着液を排除して上記流路を浄化する浄化工程と、
を有することを特徴とする定着方法。
【請求項６】
樹脂含有微粒子が色剤を含有したトナーで静電記録プロセスを行い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１〜４のいずれか１項に記載の定着装置又は請求項５記載の定着方法により上記未定着トナー画像を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、定着装置、定着方法及び画像形成装置に関するものである。
【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。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。
【０００３】
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、特許文献１に記載のものが知られている。この特許文献１の定着方法は、泡状定着液生成手段によって樹脂の少なくとも一部を溶解又は膨潤させる軟化剤を少なくとも含んだ液状定着液に気泡を大量に含有して生成した泡状定着液が極めて嵩密度が低いことに着目した定着方法である。この定着方法によれば、上記泡状定着液を定着液供給口から塗布手段である塗布ローラのローラ面上に付与する。そして、この塗布ローラを記録媒体に当接させて塗布ローラ面上の泡状定着液を記録媒体上の樹脂微粒子層に塗布することで、樹脂微粒子を記録媒体に定着している。このように、定着液を泡状とすることにより定着液の嵩密度を下げることができるため、従来よりも少量の定着液で塗布ローラのローラ面上の定着液の膜厚を厚くすることができ、液体の表面張力の記録媒体上のトナー粒子に対する影響を軽減することができる。また、少量の定着液であるため、記録媒体上の残液感を抑制することができ、泡状定着液は液状定着液よりも流れ難いため、定着液によってトナー粒子が流されることによる画像劣化も防止することができる。
【０００５】
この非加熱定着方法における上記泡状定着液生成手段として、液状定着液に気泡を取り込むために液状定着液を攪拌羽根で攪拌する攪拌方法、液状定着液にせん断力を加えるせん断力付加方法、液状定着液と気体とを狭い流路を通して互いを混合させる、一般にマイクロミキサと呼称される気液混合方法等が提案されている。これらの中で気液混合方法を用いた泡状定着液生成手段では、液状定着液が流入してくる液状定着液流路と、空気が流入してくる空気流路とが気液混合部で合流することで液状定着液と空気とが混合され、瞬時に発泡して泡状定着液が生成できる。
【０００６】
上記泡状定着液を生成するための上記液状定着液は、軟化剤を含む軟化剤液と起泡剤を含む起泡剤液との混合液である。そして、軟化剤はトナー等に含まれる樹脂の少なくとも一部を溶解または膨潤することで軟化させるもので、主として脂肪族エステルを含有している。一方、起泡剤としては界面活性剤として知られる脂肪酸塩を用い、この脂肪酸塩を水で希釈したものを起泡剤液としている。この起泡剤液と軟化剤液とを所定の混合比で液混合手段を用いて混合することにより上記液状定着液を生成している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記泡状定着液生成手段を用いて生成した泡状定着液を媒体に塗布する定着処理が一旦終了し、その後に定着処理を行おうとしたとき、上記液状定着液流路及び上記気液混合部内に目詰まりが発生している場合がある。この目詰まりの原因としては次の２つが考えられる。第１の原因は、定着処理終了後上記液状定着液流路及び上記気液混合部内に残留した泡状定着液の、上記起泡剤液に含まれる上記脂肪酸塩と上記軟化剤液に含まれる上記脂肪族エステルとを混合することによって起こるゲル化である。ゲル化した泡状定着液が上記気液混合部の数１０μｍの流路内に堆積し、これが目詰まりとなる。第２の原因は、上記液状定着液流路及び上記気液混合部内に残留した泡状定着液の乾燥による固体化である。上記液状定着液流路及び上記気液混合部内の流路で泡状定着液が固体化することによって目詰まりとなる。
【０００８】
これらの原因による上記液状定着液流路及び上記気液混合部内の流路での目詰まりを解消するために、本発明者らは、特願２０１０−０５９３８７（以下先願と称す）で、ゲル化又は個体化した泡状定着液を流路内から排除するクリーニング処理を行う構成の一例として、浄化処理剤としての例えば水を気液混合部の流路にポンプで水を高圧で圧送してゲル化又は個体化した残留泡状定着液を排除する装置を提案している。
【０００９】
しかしながら、個体化して流路の壁面に強固に付着した上記残留泡状定着液を流路内から排除するためには、上記先願の構成で浄化処理剤としての水をより一層高い圧力で大量に流路内に圧送しなければならない。そのため、大容量のポンプと大量の水を貯蔵するタンクを備える必要がある。これらの大容量のポンプやタンクを設置するスペースには装置全体の小型化やコストダウンの関係から限界があり、大容量のポンプや大容量のタンクを使用できない。このため、ゲル化した泡状定着液の排除に使用した程度の水圧と水量を用いた上記クリーニング処理の構成を用いて、固体化して流路の壁面に強固に付着した上記残留泡状定着液を流路内から排除できる方法が望まれる。
【００１０】
本発明は以上の課題を解決するためのものであり、その目的は装置の大型化やコストアップとなることなく、既存の構成に簡易な構成を追加することだけで固体化した残留泡状定着液を排除して目詰まりを回避し、所望の泡径や密度の泡状定着液を生成することができる定着装置、定着方法及び画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、樹脂の少なくとも一部を溶解又は膨潤させる軟化剤を少なくとも含む軟化剤液と泡化するための起泡剤液とを混合して液状定着液を生成する液混合手段と、該液状定着液の液中に気泡を分散させて泡状定着液を生成する泡状定着液生成手段と、媒体上に担持された樹脂微粒子層に上記泡状定着液を塗布することによる定着処理を行った後上記泡状定着液生成手段の流路に、該流路を浄化するための浄化処理液を圧送して上記流路を浄化する浄化手段と、を備える定着装置において、上記泡状定着液生成手段の温度を検出する温度検出手段と、上記泡状定着液生成手段の温度を制御する温度制御手段と、上記浄化手段による浄化処理を実行するか否かを判断する判断手段と、を有し、上記判断手段による判断結果浄化処理を実行する場合、上記温度検出手段によって検出する上記泡状定着液生成手段の温度が所定の温度になるように上記温度制御手段によって上記泡状定着液生成手段の温度を制御し、上記泡状定着液生成手段の流路に残留して固体化した残留泡状定着液を溶解した後に、上記浄化手段によって上記泡状定着液生成手段の流路を浄化することを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、請求項１記載の定着装置において、浄化処理終了後経過時間を計時する計時手段と、所定の経過時間を記憶する経過時間記憶手段と、上記計時手段によって計時される経過時間と上記経過時間記憶手段に記憶された所定の経過時間とを比較する時間比較手段とを備え、上記判断手段は、上記時間比較手段による比較結果、浄化処理終了後経過時間が所定の経過時間を超過した場合に、上記泡状定着液生成手段の浄化処理を実行すると判断することを特徴とするものである。
更に、請求項３の発明は、請求項１記載の定着装置において、上記泡状定着液生成手段の内圧を検出する圧力検出手段と、所定の圧力値を記憶する圧力値記憶手段と、上記圧力検出手段によって検出される内圧値と上記圧力値記憶手段に記憶された所定の圧力値とを比較する圧力値比較手段とを備え、上記判断手段は、上記圧力値比較手段による比較結果、浄化処理終了後経過時間が所定の経過時間を超過した場合に、上記泡状定着液生成手段の内圧が所定の圧力値を超過した場合に、上記泡状定着液生成手段の浄化処理を実行すると判断することを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、樹脂の少なくとも一部を溶解又は膨潤させる軟化剤を少なくとも含む軟化剤液と泡化するための起泡剤液とを混合して液状定着液を生成し、該液状定着液の液中に気泡を分散させて泡状定着液を生成する泡状定着液生成手段によって生成した上記泡状定着液を媒体上に担持された樹脂微粒子層に塗布することで軟化した当該樹脂微粒子層を媒体上に定着させる後上記泡状定着液生成手段の流路に、該流路を浄化するための浄化処理液を圧送して上記流路を浄化する定着方法において、上記浄化処理を実行するか否かを判断する判断工程と、該判断工程によって上記浄化処理を実行する場合上記泡状定着液生成手段の温度を検出する温度検出工程と、検出した上記泡状定着液生成手段の温度が所定の温度になるように制御して上記泡状定着液生成手段の流路に残留して固体化した残留定着液を溶解する残留定着液溶解工程と、を有することを特徴とするものである。
更に、請求項５の発明は、樹脂含有微粒子が色剤を含有したトナーで静電記録プロセスを行い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１〜３のいずれか１項に記載の定着装置又は請求項４記載の定着方法により上記未定着トナー画像を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ものである。
【００１２】
本発明においては、上記温度検出手段によって上記泡状定着液生成手段の温度をモニタしながら上記泡状定着液生成手段の温度が所定の温度になるように上記温度制御手段によって上記泡状定着液生成手段の温度を制御する。これにより、上記泡状定着液生成手段の流路に残留して固体化していた残留泡状定着液は溶解し、ゲル状又は液状となる。そして、上記浄化手段によって上記泡状定着液生成手段の流路内に浄化処理液を圧送して溶解した残留泡状定着液を排除して上記泡状定着液生成手段の流路を浄化する。これにより、上記泡状定着液生成手段の流路の目詰まりを回避でき、上記泡状定着液生成手段の流路における流速分布が変わらないことで所望の泡径や密度の泡状定着液の生成が可能となる。
【発明の効果】
【００１３】
以上、本発明によれば、装置の大型化やコストアップとなることなく、既存の構成に簡易な構成を追加することだけで固体化した残留泡状定着液を排除して目詰まりを回避し、所望の泡径や密度の泡状定着液を生成することができるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施形態の定着装置を備えた画像形成装置の構成を示す概略構成図である。
【図２】本実施形態の定着装置の構成を示す概略構成図である。
【図３】泡状定着液生成手段における温度変化と液圧変化の関係を示す特性図である。
【図４】泡状定着液生成手段における温度変化と液圧変化の関係を示す特性図である。
【図５】泡状定着液生成後経過時間に対するゲル生成量の変化を示す特性図である。
【図６】制御部の構成を示すブロック図である。
【図７】クリーニング動作を示すフローチャートである。
【図８】別のクリーニング動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明を適用した画像形成装置の実施形態について説明する。
図１は本実施形態の定着装置を備えた画像形成装置の構成を示す概略構成図である。同図に示す画像形成装置は複写機又はプリンタ、それらの機能の複合機であってもよい。図１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構成図であり、図１の（ｂ）は図１の（ａ）の本実施形態の定着装置を備えた画像形成装置の１つの画像形成ユニットの構成を示す概略構成図である。図１の（ａ），（ｂ）に示す画像形成装置１００はトナー像担持体として中間転写ベルト１０１を有する。この中間転写ベルト１０１は、３つの支持ローラ１０２〜１０４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１０１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１０５〜１０８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１０１を挟んで中間転写ベルト１０１の支持ローラ１０４に対向する位置には、二次転写装置１０９が設けられている。二次転写装置１０９は、２つの支持ローラ１１０，１１１の間に張架された二次転写ベルト１１２で構成されている。なお、二次転写装置１０９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１０１を挟んで中間転写ベルト１０１の支持ローラ１０２に対向する位置には、ベルトクリーニング装置１１３が配置されている。ベルトクリーニング装置１１３は、中間転写ベルト１０１上に残留するトナーを除去するために配置されている。
【００１６】
また、図１の（ｂ）に示す画像形成ユニットについて説明すると、画像形成ユニット１０５〜１０８には、感光体ドラム１１６の周辺に、帯電装置１１７、露光装置（図示せず）から照射された画像信号に応じたレーザ光Ｌ１〜Ｌ４、現像装置１１８、クリーニング装置１１９及び除電装置１２０が配置されている。また、中間転写ベルト１０１を介して、感光体ドラム１１６に対向する位置に、一次転写装置１２１が設けられている。また、帯電装置１１７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１１７は、帯電ローラを感光体ドラム１１６に接触させて、感光体ドラム１１６に電圧を印加することにより、感光体ドラム１１６の表面を一様に帯電する。この帯電装置１１７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１１８は、現像剤中のトナーを感光体ドラム１１６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実施形態における泡状定着液により溶解又は膨潤する材料である。
【００１７】
更に、現像装置１１８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１２１は、感光体ドラム１１６上で可視化されたトナーを中間転写ベルト１０１に転写する。ここでは、一次転写装置１２１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１０１を挟んで感光体ドラム１１６に押し当てている。一次転写装置１２１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１１９は、感光体ドラム１１６上の不要なトナーを除去する。クリーニング装置１１９としては、感光体ドラム１１６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１１９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１１８に回収され、再利用される。更に、除電装置１２０は、ランプで構成されており、光を照射して感光体ドラム１１６の表面電位を初期化する。
【００１８】
そして、記録媒体としての記録紙１１４は、一対の給紙ローラ１１５で二次転写部へ導かれ、トナー像が記録紙１１４に転写される。その際に、二次転写ベルト１１２を中間転写ベルト１０１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１１４は、二次転写ベルト１１２によって本実施形態における定着装置１に搬送される。本実施形態の定着装置１において、記録紙１１４に転写された未定着のトナー像は、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軟化剤を含有した液状定着液から生成された泡状定着液によって記録紙１０４に定着される。
【００１９】
図２は本実施形態の定着装置の構成を示す概略構成図である。同図に示す定着装置１は、主に、泡状定着液生成装置１０と、泡状定着液塗布装置３０とを含んで構成されている。そして、泡状定着液生成装置１０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液を収納する軟化剤液容器１１と、軟化剤液を後述する液混合手段１７に液圧送用チューブ１２を介して圧送するためのポンプ等の軟化剤液供給手段１３と、液状定着液を泡立たせる起泡剤液を収納する起泡剤液容器１４と、起泡剤液を後述する液混合手段１７に液圧送用チューブ１５を介して圧送するためのポンプ等の起泡剤液供給手段１６と、軟化剤液と起泡剤液を混合して液状定着液を生成する液混合手段１７と、フィルタ１８を通した空気を取り込んで気体圧送用チューブ１９を介して圧送するためのポンプ等の気体供給手段２０と、液状定着液圧送用チューブ２１を介して圧送されて来た液状定着液Ｌを、気体供給手段２０によって圧送されてくる空気と混合して泡状定着液を生成する泡状定着液生成手段２２と、液状定着液圧送用チューブ２１内の圧力を測定する圧力センサ２３と、気体圧送用チューブ１９内の圧力を測定する圧力センサ２４と、液混合手段１７の温度を測定する温度センサ２５−１、液混合手段１７を加温するヒータ２５−２、及び温度センサ２５−１によって検出された温度に応じて所定の温度に調整するためにヒータ２５−２に電流を供給する温調器２５−３を含む温度調整手段２５と、泡状定着液生成手段２２の温度を測定する温度センサ２６−１、泡状定着液生成手段２２を加温するヒータ２６−２、及び温度センサ２６−１によって検出された温度に応じて所定の温度に調整するためにヒータ２６−２に電流を供給する温調器２６−３を含む温度調整手段２６と、軟化剤液供給手段１３、起泡剤液供給手段１６、気体供給手段２０及び温調器２５−３、２６−３を制御する制御部２７とを含んで構成されている。
【００２０】
なお、液混合手段１７への液供給制御は軟化剤液供給手段１３及び起泡剤液供給手段１６の供給駆動を制御することで行うが、液混合手段１７に連通接続される液圧送用チューブ１２、１５には電磁弁等を取り付けて液混合手段１７への液供給をそれぞれ制御してもよい。この電磁弁を設けることは例えば液混合手段１７に軟化剤液のみ供給したとき起泡剤液側の電磁弁を閉じておけば軟化剤液が起泡剤液流路に流入することを防止できるためにも望ましい。
【００２１】
そして、泡状定着液塗布装置３０は、所定の膜厚の泡状定着液を後述する加圧ローラ３２とのニップ部領域において記録媒体上の未定着トナーに塗布する塗布ローラ３１と、搬送されてくる記録媒体を挟持して塗布ローラ３１と対向して設置され、塗布ローラ３１と共に記録媒体を加圧する加圧ローラ３２とを含んで構成されている。
【００２２】
このような構成を有する定着装置１によれば、泡状定着液生成装置１０における軟化剤液供給手段１３によって軟化剤液容器１１に収容されている軟化剤液を液圧送用チューブ１２を介して液混合手段１７に圧送される。また、起泡剤液供給手段１６によって起泡剤液容器１４に収容されている起泡剤液を液圧送用チューブ１５を介して液混合手段１７に圧送する。そして、液混合手段１７によって軟化剤液と起泡剤液とを混合して液状定着液Ｌを生成する。次に、泡状定着液生成手段２２によって、液混合手段１７から液状定着液圧送用チューブ２１を介して圧送されてくる液状定着液Ｌと、気体圧送用チューブ１９を介して圧送されてくる気体とを混合して泡状定着液Ｌ’を生成する。このように泡状定着液生成手段２２によって生成された泡状定着液Ｌ’は回動する塗布ローラ３１のローラ面上に付与される。回動する塗布ローラ３１上に付与された泡状定着液Ｌ’は、塗布ローラ３１と加圧ローラ３２との間に搬送された記録媒体（例えば記録紙）Ｐ上に形成された未定着トナーＴに塗布される。そして、未定着トナーＴは溶解又は膨潤されて定着トナーＴ’となって定着される。定着完了された記録媒体Ｐは排紙される。
【００２３】
本実施形態の定着装置１において、上述したように、泡状定着液を塗布手段を介して媒体に塗布する定着処理を行った後、泡状定着液生成手段２２における液状定着液流路及び気液混合部に、液状定着液及び泡状定着液が残留する。この残留した液状定着液及び泡状定着液が上記液状定着液流路及び上記気液混合部内で経時によって固体化して目詰まりが発生する原因となる。そこで、本実施形態では、固体化した残留泡状定着液が残留している泡状定着液生成手段２２を加熱することで、固体化した定着液を十分に溶解した後クリーニング処理を行い、目詰まりを解消するものである。
【００２４】
ここで、泡状定着液生成手段２２内の定着液を乾燥させ意図的に目詰まりを発生させ、その後加温して行き泡状定着液生成手段２２の液圧変化を測定した結果を図３に示す。同図からわかるように、室温時目詰まりのために液圧が２５０［ｋＰａ］と高くなっているが、ヒータ２６−２によって加温され、温度センサ２６−１による検出結果泡状定着液生成手段２２の温度が４０℃を超えるあたりから液圧が減少し始め、４５℃ではほぼ定常状態の液圧まで下がった。液圧の変化に対応して泡状定着液生成手段の吐出口から泡が出てくるようになる。このようにゲル化した定着液による目詰まりは、温度調整手段２６の温調器２６−３で制御されるヒータ２６−２によって泡状定着液生成手段２２を約４５℃に加熱されることによって解消できる。液温が約４０℃になるとゲル化した定着液は溶解し始めるため、４５℃で数十秒から１分程度加熱すれば泡状定着液生成手段２２内のゲル化した定着液を十分に溶解することができる。
【００２５】
次に、泡状定着液生成手段内の定着液を乾燥させ意図的に目詰まりを発生させ、その後泡状定着液生成手段２２を加熱したときの泡状定着液生成手段２２の液圧変化を測定した結果を図４に示す。同図からわかるように、ヒータ２６−２によって加温され、温度センサ２６−１による検出結果泡状定着液生成手段２２の温度が４５℃を超えるあたりから液圧は減少し始め、５０℃ではほぼ定常状態の液圧まで下がった。液圧の変化に対応して泡状定着液生成手段２２の吐出口から泡が出てくるようになる。乾燥した定着液による目詰まりは、温度調整手段２６の温調器２６−３で制御されるヒータ２６−２によって泡状定着液生成手段２２を約５０℃に加熱することによって解消できる。液温が約４５℃になると固体化した定着液は溶解し始めるため、５０℃で数十秒から１分加熱すれば泡状定着液生成手段２２内の固体化した定着液を十分に液化することができる。
【００２６】
これらの結果から、泡状定着液生成手段２２を５０℃程度に加熱すれば、定着液のゲル化および固体化による目詰まりはいずれについても解消することができることがわかる。低温かつ短時間の加熱で目詰まりを解消できるので、消費電力への影響も少ない。また、定着液を送液しながら加熱すると、目詰まり箇所が定着液に押されるため目詰まりが解消しやすい。更に、本来であれば目詰まりが発生するのは泡状定着生成手段内だけであるが、定着液が液混合手段１７内に逆流することも想定される。液混合手段１７にも温度調整手段２５を備えることにより、液混合手段１７内で目詰まりが発生した場合についても解消できるようになる。
【００２７】
また、図５に起泡剤液と軟化剤液とを混合してからの経過時間に対するゲル生成量の変化を測定した結果を示す。経過時間毎の定着液を孔径約２５［μｍ］のフィルタでろ過し、ろ過前後の重量変化分をゲル生成量としてプロットしている。同図からわかるように、定着液生成後から約１０時間を経過するあたりから目詰まりの原因となるゲル成分が増加し、約１００時間以降は飽和する。この結果から、経過時間１００時間以内にクリーニングを実行すれば、ゲル化が進行する前に、すなわち目詰まりがひどくなる前に解消することができる。本実施形態においてのクリーニング実行するか否かの判断基準は、定着液生成からの経過時間が１００時間以内の時間を設定すればよいことになる。本実施形態では５０時間に設定した。判断基準は定着液の特性（ゲル生成量の時間変化）に応じて設定すればよい。
【００２８】
次に、本実施形態の定着装置におけるクリーニング動作を制御する図２の制御部について概説する。図６は実施形態の定着装置における制御部の構成を示すブロック図である。同図に示す制御部２７は、泡状定着液生成制御手段２７−１、クリーニング動作制御手段２７−２、データ記憶手段２７−３、計時手段２７−４、クリーニング動作判断手段２７−５、温度検出手段２７−６、温度制御手段２７−７、圧力検出手段２７−８を含んで内部バス２７−９を介して構成されている。そして、泡状定着液生成制御手段２７−１は、定着動作において、図２の軟化剤液供給手段１３、起泡剤液供給手段１６、気体供給手段２０の各駆動を制御する。クリーニング動作制御手段２７−２は、クリーニング動作において、図２の軟化剤液供給手段１３、起泡剤液供給手段１６、気体供給手段２０の各駆動、そして温度調整手段２５、２６の温調器２５−３、２６−３をそれぞれ制御する。データ記憶手段２７−３は、クリーニング動作の判断基準となるクリーニング動作時の適正温度や適正時間の各データが記憶されている。計時手段２７−４はクリーニング動作の実行時間、つまりヒータ２５−２、２６−２による加熱時間、また実行経過後の時間を計時する。クリーニング動作判断手段２７−５は、室温等の温度情報、圧力センサ２３、２４による各チューブ内の液圧情報に基づいて目詰まり発生の有無を判別してクリーニング動作を行うか否かを判断する。温度検出手段２７−６は、温度センサ２５−１、２６−１によって検出された温度データを温調器２５−３、２６−３を介して取得する。温度制御手段２７−７は、温度検出手段２７−６によって検出された温度がクリーング動作時データ記憶手段２７−６に記憶されたクリーニング適正温度データに基づく適正温度となるように、ヒータ２５−２、２６−２への電流供給を制御する。圧力検出手段２７−８は、図２の圧力センサ２３によって検出した液状定着液圧送用チューブ２１内の圧力値、また図２の圧力センサ２４によって検出した気体圧送用チューブ１９内の圧力値をそれぞれ取得することで、各チューブが連通している図２の泡状定着液生成手段２２の内圧を検出する。
【００２９】
次に、本実施形態の定着装置におけるクリーニング動作について当該動作フローを示す図７に従って概説する。
先ず、図６の計時手段２７−４によってクリーニング動作終了後からの経過時間ｔを計時する（ステップＳ１０１）。そして、計時した経過時間ｔと、データ記憶手段２７−３に記憶された予め設定された時間ｔ１とを比較し（ステップＳ１０２）、ｔ＞ｔ１の場合はクリーニング動作を開始する（ステップＳ１０２；ＹＥＳ、ステップＳ１０３）。図２の温調器２６−３を介してヒータ２６−２によって泡状定着液生成手段２２の加熱を開始する（ステップＳ１０４）。そして、温度検出手段２７−６によって図２の温度センサ２６−１で検出された温度Ｔを温調器２６−３を介してモニタする。そして、モニタした温度Ｔと、データ記憶手段２７−３に記憶された予め設定された設定温度Ｔ１とを比較し（ステップＳ１０５）、Ｔ＞Ｔ１となった時からの加熱時間ｓを計時する（ステップＳ１０５；ＹＥＳ、ステップＳ１０６、Ｓ１０７）。計時した加熱時間ｓと、データ記憶手段２７−３に記憶された予め設定された設定時間ｓ１とを比較し（ステップＳ１０８）、ｓ＞ｓ１となった時点でクリーニング動作の加熱を終了する（ステップＳ１０８；ＹＥＳ、ステップＳ１０９）。そして、クリーニング終了経過時間ｔ、加熱時間ｓをリセットする（ステップＳ１１０、Ｓ１１１）。クリーニング実行経過時間の測定を開始する（ステップＳ１１２）。なお、上述した例であれば、設定温度Ｔ１は５０℃、設定時間ｓ１は１分となる。クリーニング実行後から所定の時間が経過した後、泡状定着液生成手段のクリーニング動作を自動的に実行することにより、目詰まりの程度が進行する前に解消することができる。タイマで管理しているため、ユーザがクリーニング動作を意識することなく、常に所望の泡状定着液を生成できるので良好な定着画像が得られる。
【００３０】
次に、本実施形態の定着装置における別のクリーニング動作について当該動作フローを示す図８に従って概説する。
先ず、図６の圧力検出手段２７−８によって図２の泡状定着液生成手段２２の内圧Ｐを測定する（ステップＳ２０１）。そして、測定した内圧Ｐと、データ記憶手段２７−３に記憶された予め設定された圧力Ｐ１とを比較し（ステップＳ２０２）、Ｐ＞Ｐ１の場合はクリーニング動作を開始する（ステップＳ２０２；ＹＥＳ、ステップＳ２０３）。図２の温調器２６−３を介してヒータ２６−２によって泡状定着液生成手段２２の加熱を開始する（ステップＳ２０４）。そして、温度検出手段２７−６によって図２の温度センサ２６−１で検出された温度Ｔを温調器２６−３を介してモニタする。そして、モニタした温度Ｔと、データ記憶手段２７−３に記憶された予め設定された設定温度Ｔ１とを比較し（ステップＳ２０５）、Ｔ＞Ｔ１となった時からの加熱時間ｓを計時する（ステップＳ２０５；ＹＥＳ、ステップＳ２０６、Ｓ２０７）。計時した加熱時間ｓと、データ記憶手段２７−３に記憶された予め設定された設定時間ｓ１とを比較し（ステップＳ２０８）、ｓ＞ｓ１となった時点でクリーニング動作の加熱を終了する（ステップＳ２０８；ＹＥＳ、ステップＳ２０９）。そして、加熱時間ｓをリセットする（ステップＳ２１０）。泡状定着液生成手段の内圧をモニタし、当該内圧が所定の圧力値を超過した場合に泡状定着液生成手段のクリーニング動作を自動的に実行することにより、目詰まりの程度が進行する前に解消することができる。所定の時間間隔で泡状定着液生成手段の内圧をモニタしているため、ユーザがクリーニング動作を意識することなく、常に所望の泡状定着液を生成できるので良好な定着画像が得られる。
【００３１】
ここで、定着液は軟化剤を含有しており、この軟化剤は、一般的に消泡作用が強い。このため、本実施形態の定着装置のように、液状の定着液を泡状定着液として用いる場合、定着液中の軟化剤の濃度が高いほど、定着液の起泡性及び泡沫安定性が悪くなり、起泡し難くなったり、泡状定着液が破泡し易くなったりする虞がある。起泡し難いと嵩密度の低いの泡状定着液を得ることができず、所望の嵩密度の泡状定着液を得たとしても、泡状定着液が破泡し易いと定着ニップで完全に破泡してしまい液状定着液を塗布する構成と同様の問題が生じる。また、起泡剤としては、アニオン系界面活性剤が優れた起泡性と泡沫安定性を実現することができ、起泡剤として優れている。アニオン系界面活性剤のなかでも、脂肪酸塩は、最も泡沫安定性に優れ、定着液の起泡剤として最も適する。
【００３２】
本発明者らは、定着液中の軟化剤濃度を高めたときの起泡性及び泡沫安定性の劣化問題を解決するため、アニオン系界面活性剤の種類や濃度を因子として多種の試作を行った。また、非特許文献１にも記載されている「スーパーファット」と呼称される技術、つまり固形洗浄剤（石鹸）に含有されている遊離脂肪酸に着目して試作を行った。ここで、スーパーファットと呼称される技術について概説すると、酸化されにくい遊離脂肪酸を少量加え、過剰油脂分を増やす方法であり、ケン化されない油脂を少量分残すことによって、例えば保湿作用を高めるなどの効果があるとされている。上記非特許文献１には、石鹸水溶系に極少量の脂肪酸を添加すると、起泡性能が向上する上、泡質が一層クリーミィになることが知られており、スーパーファットソープと呼ばれていると記載されている。このスーパーファットと同様に軟化剤を有する定着液に極少量の脂肪酸を添加して泡化しようとしたが起泡性及び泡沫安定性のいずれも悪かった。
【００３３】
これに対して、本発明者らは、起泡剤として炭素数１２から１８の脂肪酸塩を用い、更に炭素数１２から１８の脂肪酸を定着液中に含有することにより、軟化剤の濃度が高くなっても、定着液の起泡性が劣化しない泡状定着液を提供できることを見出した。軟化剤を含有した定着液において、単に水を起泡する場合に比較して、脂肪酸塩の炭素数としては、１２から１８が起泡性に優れている。具体的には、ラウリン酸塩（炭素数１２）、ミリスチン酸塩（炭素数１４）、パルミチン酸塩（炭素数１６、）、ステアリン酸塩（炭素数１８）が適する。また、ペンタデシル酸（炭素数１５）、マルガリン酸（炭素数１７）なども適する。
【００３４】
ここで、脂肪酸と軟化剤との作用について説明すると、軟化剤はエステル基を化学構造中に有しており、脂肪酸はカルボニル基を化学構造中に有している。この点から、軟化剤のエステル基と脂肪酸のカルボニル基が定着液の系内で、電気的な作用を示し、またそれが分子間の結合作用を生じさせ、定着液の特性として起泡性及び泡沫安定性を向上させている。
【００３５】
また、炭素数１２から１８の範囲においても、炭素数が少ないほうが起泡性に優れているが泡沫安定性が悪く、炭素数が多いほうが起泡性にあまりよくないが泡沫安定性に極めて優れている。このため、定着液中には、単独の脂肪酸塩を含有させても良いが、炭素数１２から１８の脂肪酸塩を混合して含有させる方がさらに優れている。混合比率としては、ミリスチン酸塩（炭素数１４）を最も多く含み、ラウリン酸塩（炭素数１２）、ステアリン酸塩の割合を低くすることが望ましい。より具体的な脂肪酸塩の比率としては、ラウリン酸塩：ミリスチン酸塩：パルミチン酸塩：ステアリン酸塩の重量比で、０：６：３：１、１：５：３：１、１：４：４：１などが適する。
【００３６】
ところで、定着液中に起泡剤である脂肪酸塩と同じ炭素数の脂肪酸を含有することで軟化剤の濃度が高くなっても起泡性及び泡沫安定性を維持することができる。軟化剤の濃度として、１０［ｗｔ％］未満では、脂肪酸を含有しなくても起泡性は問題ない。しかし、軟化剤の濃度が１０［ｗｔ％］以上、特に軟化剤の濃度が３０［ｗｔ％］以上になると、脂肪酸塩だけでは、ほとんど起泡しなくなり起泡性が悪くなる。このような軟化剤の濃度が３０［ｗｔ％］となる定着液において、脂肪酸塩と同じ炭素数の脂肪酸を含有させると、起泡性を維持できる。
【００３７】
但し、脂肪酸の含有量が多くなりすぎると、起泡剤である脂肪酸塩の比率が下がり、起泡性が再び悪くなる。そこで、脂肪酸塩のモル数を、脂肪酸のモル数と同じに、またはは大きくするほうがよい。あるいは、脂肪酸と脂肪酸塩の比率を、５：５から１：９の範囲とした場合起泡性が優れている。
【００３８】
なお、同じ炭素数の脂肪酸と脂肪酸塩の組合せだけでなく、例えば、脂肪酸塩がミリスチン酸アミンで、脂肪酸がステアリン酸の組合せや脂肪酸塩がパルミチン酸カリウムで脂肪酸がステアリン酸のような炭素数が１２から１８の範囲で異なる組合せであってもよい。要は、炭素数１２から１８の範囲の脂肪酸を定着液に含有することで、高濃度の軟化剤を含有しても、起泡性が悪くならず、泡沫安定性に優れ、嵩密度の極めて低い泡化を可能とする。
【００３９】
また、他のアニオン系界面活性剤、例えばアルキルエーテル硫酸塩（ＡＥＳ）を起泡剤として、炭素数１２から１８の脂肪酸を含有した定着液であっても、軟化剤濃度増加による起泡性が悪くなるのを防止する効果があることがわかった。但し、最も組み合わせとして優れているのは脂肪酸塩との組合せである。
【００４０】
更に、脂肪酸塩としては、脂肪酸ナトリウム、脂肪酸カリウム、脂肪酸アミンが適している。更に、最も適している脂肪酸アミンは、具体的には、水を加熱し、脂肪酸を添加し、その後トリエタノールアミンを添加して、一定時間撹拌しながら加熱してケン化反応させることで作製することができる。このとき、脂肪酸とトリエタノールアミンとのモル比を、１：０．５から１：０．９の範囲と脂肪酸比率を高くすることで、ケン化後、未反応の脂肪酸が残留し、定着液中に脂肪酸と脂肪酸アミンを混合させることができる。同じことは、ナトリウム塩やカリウム塩でも可能である。
【００４１】
ところで、定着液中の軟化剤濃度が高くなると希釈溶媒である水に軟化剤が溶解しにくくなる。そこで、検討した結果、多価のアルコール類、具体的にはエチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、１，３ブチレングリコール、グリセリンなどを定着液中に含有させることで、軟化剤が高濃度でも溶解し、かつ脂肪酸塩による起泡性を劣化させず、むしろ起泡性が向上することがわかった。また、多価のアルコール類の含有量は、１［ｗｔ％］から３０［ｗｔ％］の範囲が適当である。３０［ｗｔ％］より多い含有量では、起泡性がむしろ劣化するため適さない。
【００４２】
次に、本実施形態で用いた軟化剤液及び起泡剤液の処方は、下記の通りである。
軟化剤液
コハク酸ジエトキシル                                    ４０ｗｔ％
トリプロピレングルコール                                ２０ｗｔ％
イオン交換水                                            ４０ｗｔ％
起泡剤液
パルミチン酸ナトリウム                                    ５ｗｔ％
ミリスチン酸ナトリウム                                    ３ｗｔ％
ステアリン酸ナトリウム                                    ２ｗｔ％
ヤシ脂肪酸ジエタノールアミド                              ２ｗｔ％
ポリエチレングリコール                                  １０ｗｔ％
イオン交換水                                            ７８ｗｔ％
【００４３】
このように、印刷終了後あるいは前回のクリーニング動作終了後所定の時間が経過した後にクリーニング動作を自動的に実行することにより、ユーザに管理の面での負担を軽減しながら、泡状定着液生成手段の流路内等の目詰まりを抑え、定着動作時所望の性状の泡状定着液を生成することができる。
【００４４】
以上説明したように、本実施形態によれば、図６のクリーニング動作判断手段２７−５によって、計時手段２７−４によって定着処理終了後の時間を計時し、その時間が所定の時間となれば、クリーニング動作を実行すると判断する。そして、図２の温度調整手段２６の温度センサ２６−１によって検出する泡状定着液生成手段２２の温度が所定の温度になるようにヒータ２６−２によって泡状定着液生成手段２２を加熱する。これにより、泡状定着液生成手段２２の流路内に残留する、特に個体化した残留定着液を溶解して泡状定着液生成手段２２の液状定着液流路や気液混合部内をクリーニングする。よって、装置の大型化やコストアップを回避しながら、泡状定着液生成手段の流路の目詰まりを抑えることができる。また、ユーザに対して管理の面での負担を軽減しながら、泡状定着液生成手段の流路内等の目詰まりを抑え、定着動作時所望の性状の泡状定着液を生成することができる。
【００４５】
また、本実施形態によれば、圧力検出手段２７−８によって図２の泡状定着液生成手段２２の内圧を検出する。そして、その内圧が所定の圧力となれば、図６のクリーニング動作判断手段２７−５は泡状定着液生成手段２２の液状定着液流路や気液混合部内にゲル化又は個体化した残留定着液による詰まりが発生したと判断し、クリーニング動作を実行すると判断する。そして、図２の温度調整手段２６の温度センサ２６−１によって検出する泡状定着液生成手段２２の温度が所定の温度になるようにヒータ２６−２によって泡状定着液生成手段２２を加熱する。これにより、泡状定着液生成手段２２に残留する、特に個体化の残留定着液を溶解して泡状定着液生成手段２２の液状定着液流路や気液混合部内をクリーニングする。よって、泡状定着液生成手段内の流路の詰まりを自動的に検出してクリーニング動作を行うことで、ユーザに対して管理の面での負担を軽減しながら、泡状定着液生成手段の流路内等の目詰まりを抑え、定着動作時所望の性状の泡状定着液を生成することができる。
【００４６】
更に、本実施形態によれば、上記クリーニング動作を行うことで、泡状定着液生成手段の流路内等の目詰まりを抑え、定着動作時所望の性状の泡状定着液を生成することができることにより、良好な定着が行われ、高画質な画像を形成することができる。
【符号の説明】
【００４７】
１  定着装置
１０  泡状定着液生成装置
１１  軟化剤液容器
１２  液圧送用チューブ
１３  軟化剤液供給手段
１４  起泡剤液容器
１５  液圧送用チューブ
１６  起泡剤液供給手段
１７  液混合手段
１８  フィルタ
１９  気体圧送用チューブ
２０  気体供給手段
２１  液状定着液圧送用チューブ
２２  泡状定着液生成手段
２３  圧力センサ
２４  圧力センサ
２５  温度調整手段
２５−１  ヒータ
２５−２  温度センサ
２５−３  温調器
２６  温度調整手段
２６−１  ヒータ
２６−２  温度センサ
２６−３  温調器
２７  制御部
２７−１  泡状定着液生成制御手段
２７−２  クリーニング動作制御手段
２７−３  データ記憶手段
２７−４  計時手段
２７−５  クリーニング動作判断手段
２７−６  温度検出手段
２７−７  温度制御手段
２７−８  圧力検出手段
２７−９  内部バス
３０  泡状定着液塗布装置
３１  塗布ローラ
３２  加圧ローラ
１００  画像形成装置
【先行技術文献】
【特許文献】
【００４８】
【特許文献１】特開２００７−２１９１０５号公報
【非特許文献】
【００４９】
【非特許文献１】石井淑夫著，「泡のエンジニアリング」初版，株式会社テクノシステム，２００５年３月２５日発行，Ｐ．４８９
【図１】
2012098571.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】
2012098571.tif 000009
【図８】
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