(57)【要約】【課題】泡生成部で生成された泡状液中に含まれる液状成分が泡搬送路を形成する壁面に濡れ拡がることに起因する不具合の発生を抑制することができる泡生成装置、並びに、この泡生成装置を有する定着装置及び画像形成装置を提供する。【解決手段】定着液泡状化装置５００において、泡生成部５０２から泡状定着液排出口５０１までの間で泡状定着液Ｆが通過する泡搬送路（泡生成スリット、泡導出管５０５、泡マニホールド５０３及び吐出スリット５０４）を形成する壁面が液状定着液２１０に対して撥液性を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液供給手段から供給される液体と、気体供給手段から供給される気体とを混合して泡状液を生成する泡生成部と、
該泡生成部で生成された該泡状液を装置外に排出する泡排出口とを有する泡生成装置において、
上記泡生成部から上記泡排出口までの間で上記泡状液が通過する泡搬送路を形成する壁面の少なくとも一部が上記液体に対して撥液性を有することを特徴とする泡生成装置。
【請求項２】
請求項１の泡生成装置において、
上記液体に対して撥液性を有する上記泡搬送路の壁面に撥液加工が成されていることを特徴とする泡生成装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の泡生成装置において、
上記液体に対して撥液性を有する上記泡搬送路の壁面に対する該液体の接触角は６０［°］以上であることを特徴とする泡生成装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の泡生成装置において、
上記泡生成部における液体と気体との混合部は、対向し近接する二つの対向壁面の隙間を側壁面によって囲んで形成される薄層状の空間であり、
上記気体供給手段から上記泡生成部に向かって供給される上記気体が通過する気体供給路を、該泡生成部に接続する気体供給口は、複数の微小貫通孔からなることを特徴とする泡生成装置。
【請求項５】
請求項４の泡生成装置において、
上記気体供給口は、二つの対向壁面の隙間の厚み方向に直交する方向に上記複数の微小貫通孔が並ぶように上記側壁面に形成され、
上記液供給手段から該泡生成部に向かって供給される該液体が通過する液体供給路を、該泡生成部に接続する液体供給口は、隣り合う該気体供給口同士の間に形成された複数の微小貫通孔であることを特徴とする泡生成装置。
【請求項６】
樹脂の少なくとも一部を溶解または膨潤させることで樹脂微粒子を軟化させる軟化剤を含有する液状定着液を液中に気泡が分散した泡状定着液とする定着液泡状化手段と、
該定着液泡状化手段に該液状定着液を供給する定着液供給手段と、
該定着液泡状化手段に該気体を供給する気体供給手段と、
該樹脂微粒子を担持する定着液付与対象の表面に該泡状定着液を付与する定着液付与手段とを有し、
該泡状定着液を付与することで軟化した該樹脂微粒子を記録媒体に定着する定着装置において、
上記定着液泡状化手段として、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の泡生成装置を用いることを特徴とする定着装置。
【請求項７】
樹脂と色剤を含有する樹脂微粒子を含むトナーを用いて記録媒体上にトナー像を形成するトナー像形成手段と、
記録媒体に転写するトナー像を担持するトナー像担持体の表面、または、トナー像を担持する記録媒体の表面を上記定着液付与対象の表面として定着液を付与し、
該記録媒体上に該トナー像を定着せしめる定着手段とを備える画像形成装置であって、
該定着手段として、請求項６に記載の定着装置を用い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、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に用いられる定着装置に適用可能な泡生成装置に関するものである。詳しくは、トナー等の樹脂微粒子を溶解または膨潤させて記録媒体上に定着させる定着液を定着液泡状化手段によって泡状定着液にして樹脂微粒子に付与する定着装置の定着液泡状化手段として適用可能な泡生成装置、並びにこれを備えた定着装置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。画像形成装置には種々の方式があるが、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としては、定着速度、定着画像品質等の点から、被定着媒体である記録媒体上のトナーを加熱して軟化あるいは溶融させ、軟化等させ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普及している。
【０００３】
このような熱定着方式を採用した電子写真方式の画像形成装置における消費電力の半分以上は、熱定着方式の定着装置においてトナーを加熱処理のために消費されている。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）の画像形成装置が望まれている。このため、従来の画像形成装置における消費電力の半分以上を消費する定着装置での省エネルギー化が求められている。従来の熱定着方式の定着装置では加熱処理に多くの電力を消費していたため、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定着方式、または、トナーを加熱することを必要としない定着方式が望まれている。特に、トナーを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式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式としては、トナーの樹脂成分の少なくとも一部を溶解または膨潤させることでトナーを軟化させる軟化剤を含有する定着液を記録媒体表面上のトナー像に付与してトナー像を定着させる湿式定着方式が知られている（例えば、特許文献１〜特許文献６に記載の定着装置で用いる定着方式）。湿式定着方式では、未定着のトナー像に対して定着液を塗布、噴霧または滴下してトナー像を形成するトナーを軟化させた後、軟化したトナーを記録媒体上で乾燥させることにより、トナー像を記録媒体に定着させる。このように、湿式定着方式の定着装置ではトナーを軟化させるために加熱処理を行う必要がないため、熱定着方式に比べて省エネルギー化を実現することができる。
【０００５】
特許文献１〜特許文献４の何れの特許文献に記載の定着装置も、接触型の定着液付与手段である塗布ローラを用いて定着液を液状のまま記録媒体または中間転写体といった定着液付与対象に塗布することで、定着液を定着液付与対象上の未定着トナー像に付与する構成である。このような液状の定着液をトナー像に塗布して定着を行う構成では、定着液付与対象上のトナー像への定着液の微量塗布と塗布ローラへのトナーオフセット防止を両立させることが極めて難しいという問題があった。以下、この問題について説明する。
【０００６】
塗布ローラを用いて定着液付与対象上の未定着トナー像へ定着液を塗布する構成において、定着液を定着液付与対象に微量付与するために、塗布ローラ上の定着液の層の厚みを未定着トナー像の層よりも薄くした場合、次のような問題が生じることがあった。塗布ローラの表面が定着液付与対象と接触した後、塗布ローラの表面が定着液付与対象から剥離する位置で、定着液付与対象に付与されず塗布ローラ表面に残った定着液の液膜によって生じる表面張力で定着液付与対象上のトナー層のトナー粒子が引っ張られてしまう。これにより、塗布ローラの表面にオフセットしたトナー粒子が付着し、塗布ローラと剥離した後の定着液付与対象上のトナー像が大幅に乱れてしまう。
【０００７】
逆に、塗布ローラ上の定着液の層の厚みを未定着トナー層よりも十分厚くすると、塗布ローラが定着液付与対象から剥離する位置では、液量が多いため塗布ローラの表面の液膜による表面張力が定着液付与対象上のトナー層のトナー粒子に作用しにくくなる。これにより、塗布ローラ側にトナーが付着しにくくなるが、定着液付与対象の表面に多量の定着液が塗布される。このため、定着液付与対象上で過剰な定着液により定着液の拡散にともないトナー粒子が流れ画質劣化を生じたり、定着液の乾燥時間が長くなり定着応答性に問題が生じたりしてしまう。また、記録媒体に著しい残液感（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ものであると、紙等のセルロースを含有する記録媒体への定着液の付与量が多い場合、紙等の記録媒体が著しくカールし、画像形成装置などの装置内における記録媒体搬送時に紙詰まりが発生する恐れがある。
このように、塗布ローラを用いて定着液を付与する構成では、定着液の塗布量が多すぎると、トナー粒子が流されることによる画質劣化、定着液の乾燥時間が長くなることによる定着応答性の低下、記録媒体によっては紙詰まりが発生しやすくなる、といった問題が生じる。一方、これらの問題を防止するために定着液を微量塗布する構成とすると、上述したように塗布ローラの表面にトナー粒子がオフセットしてしまう。
よって、塗布ローラで定着液を塗布する構成では、定着応答性向上や残液感低減やカール防止のために定着液付与対象上のトナー層に定着液を微量塗布することと塗布ローラへのトナーオフセットを防止することとを両立することが極めて難しい。
【０００８】
定着液の微量塗布とトナーオフセットの防止とを両立することができる定着方式として、特許文献５乃至７には、泡生成装置で定着液を液中に気泡が分散した泡状定着液とし、この泡状定着液を定着液付与対象である記録媒体上のトナー像に塗布する構成が記載されている。このように、定着液を泡状とすることにより定着液の密度（定着液の重量をその体積で割った値、以下、嵩密度とよぶ）を下げることが出来る。このため、従来よりも少量の定着液で塗布ローラ表面上の定着液の膜厚を厚くすることが出来、液体の表面張力の定着液付与対象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出来る。さらに、泡状の定着液は通常の液体状の定着液よりも流れ難いため、定着液によって定着液付与対象上の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。よって、特許文献５乃至７に記載の定着装置のように泡状定着液を用いて定着を行うことにより、従来よりも少量の定着液塗布量でトナー画像を乱すことなく定着することができる。
特許文献５乃至７に記載の定着装置では、生成した泡状定着液を塗布ローラ等の塗布部材の表面上に付与する際に、付与する領域を塗布部材の表面移動方向に直交する幅方向に広げるようにして付与する。表面移動する塗布部材に対して泡状定着液を幅方向に広がりを持って付与することにより、塗布部材の表面上に泡状定着液の層を形成することができる。
【０００９】
また、特許文献５乃至７に記載の定着装置のように、泡状定着液をトナー画像に塗布する構成で良好な定着性を得るためには、泡状定着液の気泡の径がある程度小径であることが求められる。微小な気泡を含んだ泡状定着液を定着液付与対象上のトナー像に塗布することで、良好な定着性を得ることができる。そして、特許文献６及び特許文献７に記載の定着装置では、素早く所望の大きさの微小な気泡を含有した泡状定着液を生成できる構成を備えている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献６及び特許文献７に記載の定着装置のように、微小な気泡を含有した泡状定着液を生成しても、塗布部材の表面上に付与した泡状定着液に幅方向で泡径の分布や嵩密度の分布にムラが生じることがあった。これは以下の理由によるものと考えられる。
すなわち、泡生成装置では、定着液と空気とを混合して泡状定着液とする泡生成部で生成された泡状定着液は泡搬送路を通過して、塗布部材の表面と対向する位置に配置された泡排出口から塗布部材の表面に付与される。このとき、泡搬送路を形成する壁面に接触する泡状定着液は、泡を形成する液状成分（液状定着液）が泡搬送路の壁面との濡れ性によって濡れ拡がり、壁面上に定着液の膜を形成する。このとき、泡搬送路の壁面に濡れ広がった分、泡状定着液中の定着液の量は減少し、泡状定着液の気泡と気泡との間を仕切る定着液の壁の厚みが薄くなる。これにより、破泡が生じやすくなり、破泡が生じることで隣り合う気泡同士が繋がって、泡径が大きくなる。また、泡状定着液中の定着液の量が減少することで嵩密度が低下する。このように、泡生成部で生成された泡状定着液の泡径が大きくなったり、嵩密度が低下したりする現象は、泡生成部から泡排出口までの泡搬送路の距離が長いほど、また、特に、泡搬送路の流路断面積が狭いほど顕著となると考えられる。これは、泡搬送路の距離が長いほど泡状定着液が泡搬送路の壁面に接触する機会が増え、泡搬送路の流路断面積が狭いほど通過する泡状定着液における泡搬送路の壁面に接触する泡状定着液の割合が増えるためである。
そして、泡生成装置で生成した泡状定着液を塗布部材の幅方向に広げるようにして付与する構成では、泡排出口における幅方向の位置によって、排出された泡状定着液が通過した泡搬送路の距離や流路断面積が異なる。このため、塗布部材の表面上に付与した泡状定着液に幅方向で泡径の分布や嵩密度の分布にムラが生じるものと考えられる。
そして、泡径の分布のムラは定着性のムラにつながり、最終的な画像のムラとなるおそれがある。
【００１１】
上述の課題では、液状の定着液を泡状定着液とする泡生成装置の問題について説明したが、通常の液体から泡状とする対象となる液体が定着液である場合に限らず、小径の泡状液を生成する泡生成装置であれば同様の問題は生じ得る。
【００１２】
本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、泡生成部で生成された泡状液中に含まれる液状成分が泡搬送路を形成する壁面に濡れ拡がることに起因する不具合の発生を抑制することができる泡生成装置、並びに、この泡生成装置を有する定着装置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】
【００１３】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、液供給手段から供給される液体と、気体供給手段から供給される気体とを混合して泡状液を生成する泡生成部と、該泡生成部で生成された該泡状液を装置外に排出する泡排出口とを有する泡生成装置において、上記泡生成部から上記泡排出口までの間で上記泡状液が通過する泡搬送路を形成する壁面の少なくとも一部が上記液体に対して撥液性を有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の泡生成装置において、上記液体に対して撥液性を有する上記泡搬送路の壁面に撥液加工が成されていることを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、請求項１または２に記載の泡生成装置において、上記液体に対して撥液性を有する上記泡搬送路の壁面に対する該液体の接触角は６０［°］以上であることを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の泡生成装置において、上記泡生成部における液体と気体との混合部は、対向し近接する二つの対向壁面の隙間を側壁面によって囲んで形成される薄層状の空間であり、上記気体供給手段から上記泡生成部に向かって供給される上記気体が通過する気体供給路を、該泡生成部に接続する気体供給口は、複数の微小貫通孔からなることを特徴とするものである。
また、請求項５の発明は、請求項４の泡生成装置において、上記気体供給口は、二つの対向壁面の隙間の厚み方向に直交する方向に上記複数の微小貫通孔が並ぶように上記側壁面に形成され、上記液供給手段から該泡生成部に向かって供給される該液体が通過する液体供給路を、該泡生成部に接続する液体供給口は、隣り合う該気体供給口同士の間に形成された複数の微小貫通孔であることを特徴とするものである。
また、請求項６の発明は、樹脂の少なくとも一部を溶解または膨潤させることで樹脂微粒子を軟化させる軟化剤を含有する液状定着液を液中に気泡が分散した泡状定着液とする定着液泡状化手段と、該定着液泡状化手段に該液状定着液を供給する定着液供給手段と、該定着液泡状化手段に該気体を供給する気体供給手段と、該樹脂微粒子を担持する定着液付与対象の表面に該泡状定着液を付与する定着液付与手段とを有し、該泡状定着液を付与することで軟化した該樹脂微粒子を記録媒体に定着する定着装置において、上記定着液泡状化手段として、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の泡生成装置を用いることを特徴とするものである。
また、請求項７の発明は、樹脂と色剤を含有する樹脂微粒子を含むトナーを用いて記録媒体上にトナー像を形成するトナー像形成手段と、記録媒体に転写するトナー像を担持するトナー像担持体の表面、または、トナー像を担持する記録媒体の表面を上記定着液付与対象の表面として定着液を付与し、該記録媒体上に該トナー像を定着せしめる定着手段とを備える画像形成装置であって、該定着手段として、請求項６に記載の定着装置を用いることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、泡搬送路を形成する壁面の少なくとも一部が液体に対して撥液性を有するため、その壁面に接触した泡状液の液状成分が濡れ拡がることを抑制できる。よって、泡状液中に含まれる液状成分が泡搬送路を形成する壁面に濡れ拡がることに起因する不具合の発生を抑制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】
【００１５】
【図１】実施形態に係る定着装置を模式的に示す説明図。
【図２】実施形態に係る複写機を示す概略構成図。
【図３】同複写機におけるプリンタ部の内部構成の一部を拡大して示す部分拡大構成図。
【図４】同複写機における四つの作像ユニットのうちの一つを示す部分拡大図。
【図５】実施形態に係る定着装置の塗布ローラが転写紙と接触する部分の拡大説明図。
【図６】泡状定着液の拡大模式図。
【図７】泡生成部の拡大正面図。
【図８】泡生成部の拡大上面図。
【図９】泡生成部の拡大側面図。
【図１０】定着液泡状化装置の下端部と塗布ローラの上端部とが対向する位置近傍の拡大正面図。
【図１１】泡マニホールド及び吐出スリットを形成する空間の拡大斜視図。
【図１２】定着液泡状化装置の下端部と塗布ローラの上端部とが対向する位置近傍の拡大側面図。
【図１３】泡生成スリット近傍の拡大説明図、（ａ）は、壁面に撥水加工を施した場合の説明図、（ａ）は、壁面に撥水加工を施していない場合の説明図。
【図１４】泡マニホールド及び吐出スリットの一部の拡大説明図、（ａ）は、壁面に撥水加工を施した場合の説明図、（ａ）は、壁面に撥水加工を施していない場合の説明図。
【図１５】膜厚規制ブレードによる泡状定着液の膜厚制御の概略図、（ａ）は、ギャップ幅を狭くしたときの説明図、（ｂ）は、ギャップ幅を広くしたときの説明図。
【図１６】変形例の定着装置の説明図。
【図１７】二つ目の変形例の定着装置の説明図。
【図１８】三つ目の変形例の定着装置の説明図。
【図１９】液状定着液を用いる定着装置で定着液の膜厚が薄いときの説明図、（ａ）は、定着装置の概略説明図、（ｂ）は、転写紙に接触して定着液を塗布する塗布ローラと転写紙とが接触する塗布位置の拡大説明図。
【図２０】液状定着液を用いる定着装置で定着液の膜厚が十分に厚いときの説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明を、電子写真方式によって画像を形成する画像形成装置である複写機（以下、複写機１００と呼ぶ）に適用した実施形態について説明する。なお、本実施形態では本発明の泡生成装置を備える定着装置を有する画像形成装置が複写機である構成に付いて説明するが、プリンタ、ファクシミリ等の他の画像形成装置であってもよい。
まず、実施形態に係る複写機１００の基本的な構成について説明する。図２は、実施形態に係る複写機１００を示す概略構成図である。この複写機１００は、プリンタ部１と、給紙装置４０と、原稿搬送読取ユニット５０とを備えている。原稿搬送読取ユニット５０は、プリンタ部１の上に固定された原稿読取装置であるスキャナ部１５０と、これに支持される原稿搬送装置であるＡＤＦ５１とを有している。
【００１７】
給紙装置４０は、ペーパーバンク４１内に多段に配設された二つの給紙カセット４２、給紙カセット４２から転写紙Ｐを送り出す送出ローラ４３、送り出された転写紙Ｐを分離して給紙路４４に供給する分離ローラ４５等を有している。また、プリンタ部１の紙搬送路３７に転写紙Ｐを搬送する複数の搬送ローラ４６等も有している。そして、給紙カセット４２内の転写紙Ｐをプリンタ部１内の紙搬送路３７内に給紙する。
【００１８】
プリンタ部１の上に固定されたスキャナ部１５０は、原稿ＭＳの画像を読み取るための読取手段として、固定読取部１５１と、移動読取部１５２とを有している。光源、反射ミラー、ＣＣＤ等の画像読取センサなどを有する固定読取部１５１は、原稿ＭＳに接触するようにスキャナ部１５０のケーシング上壁に固定された図示しない第一コンタクトガラスの直下に配設されている。そして、ＡＤＦ５１によって搬送される原稿ＭＳが第一コンタクトガラス上を通過する際に、光源から発した光を原稿面で順次反射させながら、複数の反射ミラーを経由させて画像読取センサ１５３で受光する。これにより、光源や反射ミラー等からなる光学系を移動させることなく、原稿ＭＳを走査する。
【００１９】
一方、移動読取部１５２は、原稿ＭＳに接触するようにスキャナ部１５０のケーシング上壁に固定された図示しない第二コンタクトガラスの直下であって、固定読取部１５１の図中右側方に配設されており、光源や、反射ミラーなどからなる光学系を図中左右方向に移動させることができる。そして、光学系を図中左側から右側に移動させていく過程で、光源から発した光を第二コンタクトガラス上に載置された図示しない原稿で反射させた後、複数の反射ミラーを経由させて、スキャナ本体に固定された画像読取センサ１５３で受光する。これにより、光学系を移動させながら、原稿ＭＳを走査する。
このように、スキャナ部１５０において原稿ＭＳを走査し、画像読取センサ１５３で得られた画像情報に基づいて、後述するように光書込装置２では光源を駆動してドラム状の四つの感光体４（Ｋ，Ｙ，Ｍ，Ｃ）に向けてレーザー光Ｌを照射する。
【００２０】
図３は、プリンタ部１の内部構成の一部を拡大して示す部分拡大構成図である。プリンタ部１は、光書込装置２、Ｋ，Ｙ，Ｍ，Ｃの各色のトナー像を形成する四つの作像ユニット３（Ｋ，Ｙ，Ｍ，Ｃ）、転写ユニット９０、紙搬送ユニット２８、レジストローラ対３３、定着装置６０等を備えている。光書込装置２は、四つの作像ユニット３（Ｋ，Ｙ，Ｍ，Ｃ）の上方に配置されており、光書込装置２内に配設された図示しないレーザーダイオードやＬＥＤ等の光源を駆動して、ドラム状の四つの感光体４（Ｋ，Ｙ，Ｍ，Ｃ）に向けてレーザー光Ｌを照射する。この照射により、潜像担持体である感光体４（Ｋ，Ｙ，Ｍ，Ｃ）の表面には静電潜像が形成され、この潜像は所定の現像プロセスを経由してトナー像に現像される。なお、符号の後に付されたＫ，Ｙ，Ｍ，Ｃという添字は、ブラック，イエロー，マゼンタ，シアン用の仕様であることを示している。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、これらの樹脂材料の少なくとも一部は、後述する定着装置６０の定着液により溶解または膨潤し、トナーが軟化する。
【００２１】
作像ユニット３（Ｋ，Ｙ，Ｍ，Ｃ）は、それぞれ、潜像担持体である感光体４と、その周囲に配設される各種装置とを１つのユニットとして共通の支持体によって支持するものであり、複写機１００本体に対して着脱可能になっている。ブラック用の作像ユニット３Ｋを例にすると、これは、感光体４Ｋの他、これの表面に形成された静電潜像をブラックトナー像に現像するための現像装置６Ｋを有している。また、後述するＫ用の一次転写ニップを通過した後の感光体４Ｋの表面に付着している転写残トナーをクリーニングするドラムクリーニング装置１５Ｋなども有している。複写機１００では、四つの作像ユニット３（Ｋ，Ｙ，Ｍ，Ｃ）を、後述する中間転写ベルト９１に対してその無端移動方向に沿って並べるように対向配設した、いわゆるタンデム型の構成になっている。
【００２２】
図４は、四つの作像ユニット３（Ｋ，Ｙ，Ｍ，Ｃ）のうちの一つ作像ユニット３の拡大図である。なお、四つの作像ユニット３（Ｋ，Ｙ，Ｍ，Ｃ）は、それぞれ使用するトナーの色が異なる他はほぼ同様の構成になっているので、図４においては各符号に付すＫ，Ｙ，Ｍ，Ｃという添字を省略している。図４に示すように、作像ユニット３は、感光体４の周りに、帯電装置の帯電ローラ５、現像装置６、ドラムクリーニング装置１５、除電装置の除電ランプ２２等を有している。
また、中間転写ベルト９１を挟んで感光体４と対向する位置には一次転写装置の一次転写ローラ９５が配置されている。
【００２３】
感光体４としては、複写機１００では、アルミニウム等の素管に、感光性を有する有機感光材の塗布による感光層を形成したドラム状のものを用いている。但し、感光体としては無端ベルト状のものを用いても良い。
【００２４】
現像装置６は、図示しない磁性キャリアと非磁性トナーとを含有する二成分現像剤を現像剤担持体である現像ローラ１２に担持する。そして、現像ローラ１２と感光体４との対向部である現像領域で感光体４上の静電潜像にトナーを供給して、静電想像を可視像化させる。また、現像装置６は、現像ローラ１２が配置された現像部と、現像ローラ１２の表面に供給する二成分現像剤を収容する現像剤収容部とを備える。現像剤収容部は収容する二成分現像剤を攪拌する不図示の攪拌部材が設けられている。
現像ローラ１２は回転可能に配置された非磁性の筒状の現像スリーブと、これの内部に回転不能に設けられたマグネットローラとから構成される。マグネットローラは、現像スリーブの回転方向に向けて順次並ぶ複数の磁極を有している。これらの磁極は、それぞれ現像スリーブ上の二成分現像剤に対して回転方向の所定位置で磁力を作用させる。これにより、現像剤収容部内の二成分現像剤を現像スリーブ表面に引き寄せて担持させるとともに、現像スリーブ表面上で磁力線に沿った磁気ブラシを形成する。
磁気ブラシは、現像スリーブの回転に伴って不図示の現像剤規制部材との対向位置を通過する際に適正な層厚に規制されてから、現像領域に搬送される。そして、現像スリーブに印加される現像バイアスと感光体４の静電潜像との電位差によってトナーを静電潜像上に転移させて現像を行う。更に、現像領域を通過した後、現像スリーブの回転に伴って再び現像装置６内に戻った磁気ブラシを構成する二成分現像剤は、マグネットローラの磁極間に形成される反発磁界の影響によって現像スリーブ表面から離脱した後、現像剤収容部内に戻される。現像剤収容部内には、不図示のトナー濃度センサが配置されており、このトナー濃度センサによる検知結果に基づいて、現像剤収容器内の二成分現像剤のトナー濃度が所定の範囲内となるように、不図示のトナー補給装置が制御され、二成分現像剤に適量のトナーが補給される。
【００２５】
図３に示すように、四つの作像ユニット３（Ｋ，Ｙ，Ｍ，Ｃ）の下方には、転写ユニット９０が配設されている。この転写ユニット９０は、複数の張架ローラ（９２、９３、９４）によって張架されたトナー像担持体としての中間転写ベルト９１を備え、中間転写ベルト９１を挟んで第一張架ローラ９２に対向する位置には、ベルトクリーニング装置３２が配置されている。ベルトクリーニング装置３２は、後述する二次転写ニップを通過した後の中間転写ベルト９１上に残留するトナーを除去するために配置されている。
【００２６】
転写ユニット９０では中間転写ベルト９１を感光体４（Ｋ，Ｙ，Ｍ，Ｃ）に当接させながら図中時計回り方向（図３中の矢印Ａ方向）に無端移動させる。これにより、感光体４（Ｋ，Ｙ，Ｍ，Ｃ）と中間転写ベルト９１とが当接するＫ，Ｙ，Ｍ，Ｃ用の一次転写ニップが形成されている。Ｋ，Ｙ，Ｍ，Ｃ用の一次転写ニップの近傍では、ベルトループ内側に配設された一次転写装置の一次転写ローラ９５（Ｋ，Ｙ，Ｍ，Ｃ）によって中間転写ベルト９１が感光体４（Ｋ，Ｙ，Ｍ，Ｃ）に向けて押圧されている。四つの一次転写ローラ９５（Ｋ，Ｙ，Ｍ，Ｃ）には、それぞれ図示しない電源によって一次転写バイアスが印加されている。これにより、Ｋ，Ｙ，Ｍ，Ｃ用の一次転写ニップでは、感光体４（Ｋ，Ｙ，Ｍ，Ｃ）上のトナー像を転写体である中間転写ベルト９１に向けて静電移動させる一次転写電界が形成されている。図中時計回り方向の無端移動に伴ってＫ，Ｙ，Ｍ，Ｃ用の一次転写ニップを順次通過していく中間転写ベルト９１の表面には、各一次転写ニップでトナー像が順次重ね合わせて一次転写される。この重ね合わせの一次転写により、中間転写ベルト９１の表面には四色重ね合わせトナー像（以下、四色トナー像という）が形成される。
本実施形態の一次転写装置は、一次転写部材として一次転写ローラ９５を備えた構成を採用しているが、一次転写部材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。
【００２７】
図４において、一次転写ニップを通過した後の感光体４の表面には、中間転写ベルト９１に一次転写されなかった転写残トナーが付着している。この転写残トナーは、作像ユニット３のドラムクリーニング装置１５により、感光体４の表面から除去される。
【００２８】
ドラムクリーニング装置１５としては、感光体４に当接しているポリウレタンゴム製のクリーニングブレード１６により、転写残トナーを一次転写ニップ通過後の感光体４表面から掻き取って除去するものが用いられている。クリーニングブレード１６は、作像ユニット３のケーシングに固定された金属製の支持部材に接着（ホットメルト）されており、感光体４に対してカウンタ方向に当接するようになっている。カウンタ方向とは、支持部材によって片持ち支持されるクリーニングブレード１６の先端側を、後端側（自由端側）よりも感光体４の回転方向の上流側に位置させるようなブレードの向きである。
ここで、ドラムクリーニング装置１５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６に回収され、再利用される。
【００２９】
本実施形態の作像ユニット３が備える除電装置は除電ランプ２２を備えた構成であり、光を照射して感光体４の表面電位を初期化する。除電ランプ２２によって除電された感光体４の表面は、帯電バイアスの印加によって感光体４との間に放電を発生させる帯電ローラ５によって一様に帯電せしめられた後、光書込装置２による光書込処理がなされる。
【００３０】
作像ユニット３が備える帯電装置は帯電ローラ５を採用した接触帯電方式の帯電装置である。この帯電装置は帯電ローラ５を感光体４の表面に接触させて、帯電ローラ５に電圧を印加することにより感光体４の表面を一様に帯電する。なお、感光体４を一様に帯電させる帯電装置としては、帯電ローラ方式のものに代えてスコロトロンチャージャ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。
【００３１】
プリンタ部１では図３に示すように、転写ユニット９０の図中下方には、駆動ローラ３０と二次転写ローラ３１との間に、二次転写ベルトである無端状の紙搬送ベルト２９を掛け渡して無端移動させる二次転写ユニットとしての紙搬送ユニット２８が設けられている。複写機１００では紙搬送ユニット２８の二次転写ローラ３１と、転写ユニット９０の下部張架ローラ９４との間に、中間転写ベルト９１及び紙搬送ベルト２９を挟み込んでいる。これにより、中間転写ベルト９１の表面と、紙搬送ベルト２９の表面とが当接する二次転写ニップが形成されている。二次転写ローラ３１には図示しない電源によって二次転写バイアスが印加されている。一方、転写ユニット９０の下部張架ローラ９４は接地され、二次転写ニップに二次転写電界が形成されている。中間転写ベルト９１と接触して二次転写ニップを形成する部材としては、紙搬送ベルト２９のようなベルト状の部材に限らず、ローラ状の転写ローラを用いてもよい。
【００３２】
二次転写ニップの図中右側には、レジストローラ対３３が配設されている。給紙カセット４２からプリンタ部１内の紙搬送路３７内に給紙された転写紙Ｐは、レジストローラ対３３のローラ間に挟み込まれて停止する。
レジストローラ対３３はローラ間に挟み込んだ転写紙Ｐを中間転写ベルト９１上の四色トナー像に同期させ得るタイミングで二次転写ニップに送り出す。二次転写ニップ内では、中間転写ベルト９１上の四色トナー像が二次転写電界やニップ圧の影響によって転写紙Ｐに一括二次転写され、転写紙Ｐの白色と相まってフルカラー画像となる。二次転写ニップを通過し、表面にトナー像が転写された転写紙Ｐは、中間転写ベルト９１から離間して、紙搬送ベルト２９の表面に保持され、その無端移動に伴って定着装置６０へと搬送される。
【００３３】
二次転写ニップを通過した中間転写ベルト９１の表面には、二次転写ニップで転写紙Ｐに転写されなかった転写残トナーが付着している。この転写残トナーは、クリーニング部材が中間転写ベルト９１に当接するように配置されたベルトクリーニング装置３２によって掻き取り除去される。
【００３４】
定着装置６０に搬送された転写紙Ｐは、詳細は後述するが定着装置６０内で定着液が塗布されることによってフルカラー画像が定着させしめられた後、定着装置６０から送り出され、排紙トレイ１０上に排紙される。
【００３５】
図２に示すように複写機１００は、紙搬送ユニット２８と定着装置６０との下方には、転写紙反転装置であるスイッチバック装置３６が配設されている。両面に画像形成を行う場合には、定着装置６０を通過し、片面に対する画像定着処理を終えた転写紙Ｐの進路を、切換爪３４を制御することによってスイッチバック装置３６側に切り換える。そこで転写紙Ｐを反転させて再び二次転写転写ニップに向けて搬送する。そして、もう片面にも画像の二次転写処理と定着処理とが施された転写紙Ｐは、排紙トレイ１０上に排紙される。
【００３６】
次に、定着装置６０について説明する。
図１は本実施形態の定着装置６０を模式的に示す説明図である。なお、本実施形態における樹脂微粒子はトナー粒子である。
定着装置６０は、樹脂材料からなるトナーの少なくとも一部を溶解または膨潤させることで樹脂微粒子であるトナー粒子を軟化させる軟化剤を含有する液状定着液２１０を収容する定着液ボトル２２０を備える。また、定着装置６０は、液状定着液２１０を液中に気泡が分散した泡状定着液Ｆとする定着液泡状化手段である定着液泡状化装置５００を備える。さらに、定着装置６０は、定着液供給ポンプ２００とエアポンプ３００とを備える。定着液供給ポンプ２００は定着液泡状化装置５００に液状定着液を供給する定着液供給手段であり、エアポンプ３００は定着液泡状化装置５００に気体として空気を供給する気体供給手段である。また、定着装置６０は、トナー粒子からなる未定着トナー像Ｔを担持する定着液付与対象である転写紙Ｐの表面に泡状定着液Ｆを付与する定着液付与手段としての塗布ローラ６１を備える。さらに、定着装置６０は、転写紙Ｐを挟んで塗布ローラ６１と対向する位置に加圧ローラ６２を備える。
【００３７】
定着液供給ポンプ２００は、定着液ボトル２２０内の液状定着液２１０を吸引し、定着液搬送管２３０に対して圧送することで液状定着液２１０を定着液泡状化装置５００に供給する。また、エアポンプ３００は、エアフィルタ３１０を介して外気の空気を吸引し、空気搬送管３３０に対して圧送することで空気を定着液泡状化装置５００に供給する。そして、液状定着液２１０及び空気が供給された定着液泡状化装置５００は、詳細は後述する構成によって泡状定着液Ｆを生成し、泡状定着液排出口５０１から泡状定着液Ｆを排出することで、塗布ローラ６１の表面に泡状定着液Ｆを供給する。
【００３８】
塗布ローラ６１の表面上に供給された泡状定着液Ｆは、図１中の矢印Ｂ方向に回転する塗布ローラ６１の表面移動によって膜厚規制ブレード６３と対向する位置を通過し、塗布ローラ６１と加圧ローラ６２とが対向する塗布位置Ｃに到達する。そして、塗布位置Ｃで塗布ローラ６１表面上の泡状定着液Ｆが転写紙Ｐ上の未定着トナー像Ｔに塗布される。塗布位置Ｃで泡状定着液Ｆを未定着トナー像Ｔに塗布することで、軟化したトナー粒子を転写紙Ｐに定着する。
このように、定着装置６０では、未定着トナー像Ｔを担持する転写紙Ｐは、塗布ローラ６１と加圧ローラ６２とによってニップが形成される塗布位置Ｃで塗布ローラ６１表面上の泡状定着液Ｆと接触する。そして、加圧ローラ６２で加えられた圧力によって泡状定着液Ｆが未定着トナー像Ｔのトナー層に浸透していく。浸透した定着液は、トナーの少なくとも一部を溶解または膨潤させることで軟化せしめ、軟化したトナーが再硬化することで転写紙Ｐに対してトナーを定着させる。
【００３９】
ここで、本実施形態の定着装置６０のように通常の液状ではなく、泡状の定着液を未定着トナー像Ｔに付与して転写紙Ｐに定着する定着方法の利点について説明する。
まず、本実施形態の定着装置６０とは異なり通常の液状の定着液を塗布する従来の湿式定着方式を用いた定着装置について説明する。
【００４０】
上記特許文献１には、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液を用いる湿式定着方式の定着装置が記載されている。この定着装置では、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に対して定着液を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構成である。
【００４１】
しかし、上記特許文献１の定着装置では、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液を用いている。このため、多量の定着液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（被定着物）が、定着液の水分を吸収し、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、定着液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液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。
【００４２】
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、トナーを溶解また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、例えば上記特許文献２には、トナーを構成する樹脂成分を溶解または膨潤させる材料の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、上記特許文献３には、未定着トナー画像の定着液として、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の１００の容量に対し、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定着液が提案されている。このような定着液を用いることにより、静電気的方式で形成された未定着トナー像を、画像を乱すことなく鮮明にかつ容易に記録媒体上に固着できる。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、トナーを溶解または膨潤させ、トナーを記録媒体に定着させることができる。
【００４３】
このような従来の湿式定着方式では定着液を通常の液体状のまま記録媒体状のトナー像に付与していたため、記録媒体上のトナー像への定着液の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という問題があった。この問題について図１９及び図２０を用いて説明する。
【００４４】
図１９は、従来の湿式定着方式の液状定着液を用いる定着装置６００の説明図である。図１９（ａ）は液状定着液を用いる定着装置６００の概略説明図である。また、図１９（ｂ）は、液状定着液を用いる定着装置６００における記録媒体である転写紙Ｐと転写紙Ｐに接触して液状定着液２１０を塗布する塗布部材である塗布ローラ６１との近接部の拡大説明図である。
図１９（ａ）に示すように、塗布ローラ６１を用いて転写紙Ｐ上の未定着トナー像Ｔへ液状定着液２１０を塗布する構成において、液状定着液２１０を転写紙Ｐに微量付与するために、塗布ローラ６１表面上の液状定着液２１０の膜厚が未定着トナー像Ｔのトナー層の厚みよりも薄くなる場合、図１９（ｂ）のようになる。塗布ローラ６１表面上の液状定着液２１０には、塗布ローラ６１の表面が転写紙Ｐと接触する塗布位置で塗布ローラ６１から転写紙Ｐに付与されるものの他に、図１９（ｂ）中の矢印Ｆ１で示すように塗布位置を通過した後も塗布ローラ６１の表面に残留するものがある。そして、塗布ローラ６１の表面が転写紙Ｐから分離する位置で、塗布ローラ６１表面に残留する液状定着液２１０の液膜によって生じる表面張力（図１９中の矢印Ｆ２方向に働く）で未定着トナー像Ｔのトナー粒子が引っ張られてしまう。これにより、塗布ローラ６１の表面にオフセットしたトナー粒子Ｔｂが付着し、塗布ローラ６１と剥離した後の転写紙Ｐ上の定着トナー像Ｔａの画像が大幅に乱れてしまう。
【００４５】
逆に、塗布ローラ６１表面上の液状定着液２１０の膜厚を未定着トナー像Ｔの層厚よりも十分厚くすると、図２０のようになる。塗布ローラ６１の表面が転写紙Ｐから分離する位置では、液状定着液２１０の液量が多いため塗布ローラ６１表面の液膜による表面張力が未定着トナー像Ｔのトナー粒子に作用しにくくなる。これにより、塗布ローラ６１側にオフセットしたトナーが付着しにくくなる。しかし、転写紙Ｐの紙面に多量の液状定着液２１０が塗布されるため、過剰な液状定着液２１０により転写紙Ｐ上のトナー粒子が流され画質劣化を生じたり、転写紙Ｐに付与した液状定着液２１０の乾燥時間が長くなり定着応答性に問題が生じたりしてしまう。また、転写紙Ｐ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。さらに、液状定着液２１０が水を含有するものであると、記録媒体として紙等のセルロースを含有する転写紙Ｐへの液状定着液２１０の塗布量が多い場合、紙等の転写紙Ｐが著しくカールし、画像形成装置などの装置内における記録媒体搬送時に紙詰まりが発生する恐れがある。
【００４６】
このように、塗布ローラ６１を用いて液状定着液２１０を塗布する構成では、液状定着液２１０の塗布量が多すぎると、トナー粒子が流されることによる画質劣化、液状定着液２１０の乾燥時間が長くなることによる定着応答性の低下という問題が生じる。さらに、記録媒体の材質によっては紙詰まりが発生しやすくなるという問題が生じる。一方、これらの問題を防止するために液状定着液２１０を微量塗布する構成とすると、図１９を用いて述べたように塗布ローラ６１の表面にオフセットしたトナー粒子Ｔｂが付着し、画像が乱れてしまう。よって、定着応答性向上や残液感低減やカール防止のために転写紙Ｐ上のトナー層に定着液を微量塗布することと塗布ローラ６１へのトナーオフセットを防止することとを両立することが極めて難しい。
【００４７】
定着液の微量塗布とトナーオフセットの防止とを両立することができる定着方式として、上記特許文献５乃至７には、定着液を液中に気泡が分散した泡状定着液とし、この泡状定着液を塗布ローラによって記録媒体上のトナー像に塗布する構成が記載されている。このように、定着液を泡状とすることにより定着液の密度（定着液の重量をその体積で割った値、以下、「嵩密度」とよぶ）を下げることが出来るため、従来よりも少量の定着液で塗布ローラ表面上の定着液の膜厚を厚くすることが出来る。さらに、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出来、泡状の定着液は通常の液体状の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。よって、上記特許文献５乃至７のように泡状定着液を用いて定着を行うことにより、従来よりも少量の定着液塗布量でトナー画像を乱すことなく定着することができる。
【００４８】
特許文献５乃至７に記載の定着装置のように、泡状定着液をトナー画像に塗布する構成で良好な定着性を得るためには、泡状定着液の気泡の径がある程度小径であることが求められる。微小な気泡を含んだ泡状定着液を定着液付与対象上のトナー像に塗布することで、良好な定着性を得ることができる。しかし、通常の液状の液体から微小な気泡を含んだ泡状液を生成する場合、気泡の小径化が困難であり、通常の液状の定着液を起泡させて発泡させる工程（以下、初期発泡と呼ぶ）で、最初から微小な気泡を生成するためには時間がかかる。このため、特許文献５に記載の定着装置のように、初期発泡で生成された泡状定着液をそのまま塗布ローラに供給して定着に用いる構成では、定着に適した微小な気泡を含んだ泡状定着液を生成するために時間がかかるという問題があった。
【００４９】
このような問題に対して、特許文献６に記載の定着装置が備える定着液泡状化装置は、初期発泡によって大きな泡径の泡状定着液を生成する大径泡生成部と、大径泡生成部で生成された泡状定着液を分泡して微小な泡径の泡状定着液を生成する小径泡生成部とを有する。詳しくは、大径泡生成部で通常の液状の定着液（以下、液状定着液と呼ぶ）と空気とを微小孔シートを通過させることで、液状定着液を発泡させて初期発泡を行い、所望の泡径よりも大きい泡径の泡状定着液を生成する。その後、初期発泡で得られた泡状定着液を小径泡生成部に搬送し、小径泡生成部では内部に回転体を備える装置内で大きな泡径の泡状定着液にせん断力を付与することで泡の小径化を行う。すなわち、特許文献６の定着液泡状化装置では、初期発泡を行う装置（大径泡生成部）と小径化を行う装置（小径泡生成部）とを別々に設けている。このように、大きな気泡を含む泡状定着液を生成した後に、この泡状定着液にせん断力を加えることで大きな泡を分泡して微小な泡径の泡状定着液を得ると、通常の液状の液体から起泡させていきなり微小な気泡を含有する泡状液を生成する方法に比べ、素早く所望の大きさの微小な気泡を含有した泡状定着液を生成できる。
【００５０】
しかしながら、特許文献６の定着装置が備える定着液泡状化装置では、装置が大型になるという問題があった。これは以下の理由による。
特許文献６の定着液泡状化装置は、初期発泡を行う装置と小径化を行う装置とを別々に設けており、初期発泡を行う装置から小径化を行う装置まで大きな泡径の泡状定着液を配管（チューブ）を通して搬送する。このとき、泡状の液体は通常の液体と比べて流体抵抗が大きく、ポンプで圧力を掛けて泡状定着液を圧送しようとすると大きな圧力が必要となる。そして、泡状定着液を搬送する搬送経路を形成する配管が長くなるほど泡状定着液を圧送するときに要する圧力が大きくなる。このため、定着液泡状化装置内で定着液を搬送するために出力の大きなポンプが必要となり、ポンプは出力が大きいものほど大型化する傾向があるため、出力の大きなポンプを要する定着液泡状化装置は大型になる。
また、特許文献６の定着装置が備える定着液泡状化装置では、大きな泡径の泡状定着液に回転体によってせん断力を付与して小径化を行うため、回転体を備える機構と回転体に駆動を伝達する駆動源とが必要となり、装置の大型に繋がる。
そして、定着液泡状化装置が大型になると、それを備える定着装置や画像形成装置の大型化に繋がるため、泡状定着装置としては、所望の小径な泡を生成でき、小型であることが望まれる。
【００５１】
初期発泡を行う装置の構成としては、上述のように、定着液と空気とを微小孔シートに通過させるものに限るものではない。例えば、貯留された定着液に差し込まれた空気吐出口より定着液内に空気を送り込んでバブリングによって発泡させる構成であっても初期発泡を行うことができる。また、微小孔シートの代わりに回転する攪拌羽を備えた搬送路内に液状定着液と空気とを通過させる構成であっても、撹拌によって液状定着液に空気を巻き込んで初期発泡を行うことができる。これらの構成は、微小孔シートを用いた初期発泡で得られる泡状定着液と比べて、泡径が同等以上の大きさとなり、上述の定着液泡状化装置と同様に初期発泡を行う装置とは別に小径化を行う装置が必要であり、装置が大型になるという問題が生じる。
【００５２】
本出願人は、特許文献７において、一般的に二種類の液体の混合や反応に使用されるマイクロミキサ（マイクロリアクタともいう）と同様の構成を備えた装置を、液状の定着液を泡状とする泡生成装置として用いる定着装置を提案している。
一般に、マイクロミキサは、二種類の液体をそれぞれ供給する二つの液体供給路と二つの液体供給路が接続された混合部とを備え、それぞれの液体供給路に二種類の液体を供給することにより混合部で液体の混合や反応を行い、結果物を排出口から得る構成である。特許文献７の発明者らは、このマイクロミキサの液体供給路の一方を空気供給路として空気を送るエアポンプを接続し、他方の液体供給路に液状の定着液を供給する定着液供給ポンプを接続して空気と定着液とを送り込むと結果物として泡状定着液が得られることを見出した。
【００５３】
また、特許文献７に記載の泡生成装置で得られた泡状定着液は、特許文献６に記載の微小孔シートを通過させて初期発泡を行う装置で得られる泡状定着液よりも泡径が十分に小さい泡状定着液であり、このとき得られた泡状定着液では、泡状定着液をトナー画像に塗布する構成で良好な定着性を得ることが出来得る程度に微小な気泡を含んだ泡状定着液であることが確認された。
さらに、特許文献７に記載の泡生成装置では、特許文献６の定着装置が備える定着液泡状化装置と同等以上に素早く微小な気泡を含有した泡状定着液を生成できることが確認された。
また、特許文献７に記載の泡生成装置で用いるエアポンプや定着液供給ポンプとして用いたポンプの出力は、特許文献６に記載の定着液泡状化装置が備えるポンプの出力よりも十分に小さいものであることが確認された。
出力の小さいポンプを用いることができるため、ポンプの小型化を図ることができる。さらに、回転体によって泡状定着液にせん断力を付与して小径化を行う装置が不要であるため、せん断力を付与する回転体を備える機構や回転体に駆動を伝達する駆動源も不要となる。
このように、初期発泡を行う装置と小径化を行う装置とをそれぞれ設ける必要がなく、従来よりもポンプの小型化を図ることができ、せん断力を付与する回転体を備える機構や回転体に駆動を伝達する駆動源も不要となるため、従来の定着装置が備える泡生成装置よりも小型化を図ることができる。
そして、本実施形態の定着装置６０も上記特許文献７と同様に、マイクロミキサ（マイクロリアクタともいう）と同様の構成を備えた泡生成装置としての定着液泡状化装置５００を用いて定着液を泡状にして液状定着液２１０に比べて嵩密度の低い泡状定着液Ｆを記録媒体である転写紙Ｐ上の未定着トナー像Ｔに塗布する構成である。
【００５４】
図５は、本実施形態の定着装置６０において塗布ローラ６１が転写紙Ｐと接触する部分（塗布位置Ｃ）の拡大説明図である。
図５に示すように、定着液泡状化装置５００によって液状定着液２１０を液中に気泡が分散した泡状定着液Ｆとすることで、定着液の嵩密度を低くでき、少量の定着液で塗布ローラ６１表面上の定着液の膜厚を厚くすることができる。更には定着液の表面張力による影響が抑えられるため、定着液の量が少量であっても塗布ローラ６１への樹脂微粒子のオフセットを防止できることが分かった。
【００５５】
また、本発明者らが鋭意検討を重ねたところ、樹脂微粒子の大きさが５［μｍ］〜１０［μｍ］程度の場合、微粒子層を乱すことなく泡状定着液Ｆを樹脂微粒子である未定着トナー像Ｔのトナー粒子に付与するには、泡状定着液Ｆの泡径範囲が、５［μｍ］〜５０［μｍ］程度が適していることがわかった。
図６は、泡状定着液Ｆの拡大模式図であり、図６に示すように、液中に多くの気泡Ｆｂが分散されて泡状となった泡状定着液Ｆは、気泡Ｆｂと気泡のそれぞれを区切る液膜境界（以下、プラトー境界Ｆａと称す）とから構成される。
なお、塗布ローラ６１に供給される泡状定着液Ｆの嵩密度としては、０．０１［ｇ／ｃｍ３］〜０．１［ｇ／ｃｍ３］程度の範囲となるものが望ましい。
【００５６】
次に、泡生成装置である定着液泡状化装置５００について説明する。
図１に示す定着液泡状化装置５００は、泡生成部５０２、泡導出管５０５、泡マニホールド５０３及び吐出スリット５０４を備える。泡生成部５０２には、定着液搬送管２３０及び空気搬送管３３０から供給される液状定着液２１０及び空気を混合することで、泡状定着液Ｆを生成する。生成された泡状定着液Ｆは泡導出管５０５を通って泡マニホールド５０３に受け渡され、泡マニホールド５０３で塗布ローラ６１の幅方向（図１の紙面に直交する方向）に広げられ、吐出スリット５０４を通過し、泡状定着液排出口５０１から塗布ローラ６１の表面に供給される。
【００５７】
図７乃至９は、定着液泡状化装置５００の泡生成部５０２近傍の流体（定着液及び空気）が通過する空間の拡大説明図である。図７は、図１と同じ方向から見た泡生成部５０２の拡大正面図であり、図８は、泡生成部５０２を上方からみた図７中のＤ−Ｄ断面における拡大上面図であり、図９は、図７及び図８中のＥ−Ｅ断面の断面図としての拡大側面図である。また、図７は、図８及び図９中のＧ−Ｇ断面の断面図となる。
図７乃至９において、液状定着液２１０が通過する空間は斜線部としており、図中の矢印Ｌｃは液状定着液２１０の流れを示し、図中の矢印Ａｃは空気の流れを示す。さらに、図中の矢印Ｆｃは、泡状定着液Ｆの流れを示す。
【００５８】
定着液搬送管２３０から供給される液状定着液２１０は、泡生成部５０２の液マニホールド２４０に流入し、幅方向に拡がり、幅方向に複数本配置された液流路２５０を通過して泡生成スリット５０６に流入する。一方、空気搬送管３３０から供給される空気は、泡生成部５０２の気体マニホールド３４０に流入し、幅方向に拡がり、幅方向に複数本配置された気体流路３５０を通過して泡生成スリット５０６に流入する。
図８及び図９に示すように、液流路２５０と気体流路３５０とは、幅方向について交互に泡生成スリット５０６と連通している。図８に示す泡生成部５０２は、一例として、流路ピッチＰ３が２２０［μｍ］、流路幅Ｋは７０［μｍ］である。また、この例では、液流路２５０が２３本、気体流路３５０は２２本形成されている。
また、泡生成スリット５０６のスリット幅Ｗｓは、５０［μｍ］〜２００［μｍ］が望ましく、本実施形態では１００［μｍ］である。幅方向スリット長さＷａは、３．０［ｍｍ］〜５．０［ｍｍ］である。さらに、断面が円形の泡導出管５０５の径Ｗｄは、約２．０［ｍｍ］である。
【００５９】
泡生成部５０２では、泡生成スリット５０６と液流路２５０とが連通する部分が定着液供給口（液体供給口）となり、泡生成スリット５０６と気体流路３５０とが連通する部分が空気供給口（気体供給口）となる。そして、泡生成スリット５０６の上端部で、泡生成スリット５０６内に液状定着液２１０を供給する定着液供給口と空気を供給する空気供給口とが、泡生成スリット５０６の断面の長尺方向に沿って交互に配置された状態となる。
このような構造の泡生成部５０２で、液状定着液２１０を供給することにより、交互に配置された定着液供給口と空気供給口とから液状定着液２１０と空気が流入することで、泡生成スリット５０６内で液状定着液２１０と空気とが混合し、泡状定着液Ｆが生成され、生成された泡状定着液Ｆは泡導出管５０５へと流入する。
【００６０】
図１０乃至１２は、定着液泡状化装置５００の泡導出管５０５よりも下流側の泡マニホールド５０３及び吐出スリット５０４近傍の流体が通過する空間の拡大説明図である。図１０は、図１と同じ方向から見た定着液泡状化装置５００の下端部と塗布ローラ６１の上端部とが対向する位置近傍の拡大正面図である。また、図１１は、泡マニホールド５０３及び吐出スリット５０４を形成する空間の拡大斜視図である。図１２は、定着液泡状化装置５００の下端部と塗布ローラ６１の上端部とが対向する位置近傍を塗布ローラ６１の幅方向が左右方向となる側面から見た拡大側面図である。図１２では、塗布ローラ６１の断面を斜線部で示している。
【００６１】
泡生成スリット５０６から泡導出管５０５へと流入した泡状定着液Ｆは、泡導出管５０５を通過して泡マニホールド５０３に流入する。泡マニホールド５０３では幅方向全域で吐出スリット５０４と連通しているが、吐出スリット５０４は吐出幅Ｗｐが５００［μｍ］以下で流路が泡マニホールド５０３（深さは１．５［ｍｍ］〜２．０［ｍｍ］程度）に比して通過する泡状定着液Ｆに対する流体抵抗が大きくなる。このため、泡導出管５０５から泡マニホールド５０３に流入した泡状定着液Ｆはすぐには吐出スリット５０４に流入せず、吐出スリット５０４に比べて流体抵抗が小さい、泡マニホールド５０３内に充填される。泡状定着液Ｆが泡マニホールド５０３内に充填された後に、泡導出管５０５からさらに泡状定着液Ｆが泡マニホールド５０３内に流入することで、泡マニホールド５０３内の泡状定着液Ｆが押し出されるようにして吐出スリット５０４内に流入する。その後、吐出スリット５０４を通過した泡状定着液Ｆが泡状定着液排出口５０１から吐出されることで、塗布ローラ６１の表面に泡状定着液Ｆを供給することができる。
また、幅方向に延在する泡マニホールド５０３内に充填された泡状定着液Ｆが吐出スリット５０４を通って泡状定着液排出口５０１から排出されることで、表面移動する塗布ローラ６１に対して泡状定着液を幅方向に広がりを持って付与することできる。
【００６２】
本実施形態の定着液泡状化装置５００の幅方向吐出スリット長さＷｔは２０［ｍｍ］である。このため、定着液泡状化装置５００は、図１２に示すように、複数個の吐出スリット５０４が幅方向に連続して配置されるように、泡生成部５０２、泡導出管５０５、泡マニホールド５０３及び吐出スリット５０４を幅方向に沿って複数個配置した構成である。本実施形態の定着液泡状化装置５００では、１５個配置している。
【００６３】
次に、本実施形態の定着液泡状化装置５００の特徴部について説明する。
本実施形態の定着液泡状化装置５００は、泡生成スリット５０６、泡導出管５０５、泡マニホールド５０３及び吐出スリット５０４を形成する壁面に撥液加工を施している。
定着液泡状化装置５００は、泡生成スリット５０６、泡導出管５０５、泡マニホールド５０３及び吐出スリット５０４によって泡生成部５０２から泡状定着液排出口５０１までの間で泡状定着液Ｆが通過する泡搬送路を構成している。泡搬送路の壁面に撥液加工を施すことで、泡搬送路の壁面が定着液に対して撥液性を有する。ここで、定着液に対して撥液性を有する壁面とは、壁面に対する定着液の接触角が６０［°］以上であることをいう。このように、泡搬送路の壁面が定着液に対して撥液性を有することで、その壁面に接触した泡状定着液Ｆの液状成分が濡れ拡がることを抑制できる。
以下、図１３及び図１４を用いて、泡搬送路に撥液加工を施した本実施形態の構成と、搬送路に撥液加工を施していない構成とを比較して説明する。
【００６４】
図１３は、図７中の領域αで示す泡生成スリット５０６近傍の拡大説明図である。図１３（ａ）は、本実施形態の説明図であり、壁面に撥液加工を施した泡生成スリット５０６に泡状定着液Ｆを通過させた状態の説明図である。また、図１３（ｂ）は、比較例の説明図であり、壁面に撥液加工を施していない泡生成スリット５０６に泡状定着液Ｆを通過させた状態の説明図である。
図１３中の破線矢印Ｆｃは泡状定着液Ｆの流れを示し、矢印Ｌｃは、泡状定着液Ｆのプラトー境界Ｆａから流れ出る液状成分（定着液）の流れを示す。
【００６５】
図１３（ｂ）に示すように、壁面に撥液加工を施していない泡生成スリット５０６に泡状定着液Ｆを通過させた場合、矢印Ｌｃで示すように、プラトー境界Ｆａから泡生成スリット５０６の壁面に濡れ拡がる定着液の量が多くなる。泡生成スリット５０６の壁面への定着液の付着量が多いため、泡生成スリット５０６の下流側ではプラトー境界Ｆａの膜厚が薄くなり、破泡し易い状態となる。破泡が生じるとプラトー境界Ｆａを挟んで隣り合っていた気泡Ｆｂが連通し、泡径が大きくなる。このように、泡生成スリット５０６内で破泡が生じると、破泡が生じた部分と破泡が生じなかった部分とで泡径の分布にムラが生じることになる。
【００６６】
一方、図１３（ａ）に示すように、壁面に撥液加工を施した泡生成スリット５０６に泡状定着液Ｆを通過させた場合、矢印Ｌｃで示すように、プラトー境界Ｆａから泡生成スリット５０６の壁面に濡れ拡がる定着液の量が少なくなる。泡生成スリット５０６の壁面への定着液の付着量が少ないため、泡生成スリット５０６内でプラトー境界Ｆａの膜厚が薄くなり難く、破泡が生じ難い。破泡が生じ難いとプラトー境界Ｆａを挟んで隣り合っていた気泡Ｆｂが連通し難く、破泡に起因して泡径が大きくなることを抑制できる。このため、本実施形態の定着液泡状化装置５００では、泡生成スリット５０６内で破泡が生じることに起因する泡径の分布にムラが生じることを抑制することができる。
【００６７】
図１４は、図１２中の領域βで示す泡マニホールド５０３及び吐出スリット５０４の一部の拡大説明図である。図１４（ａ）は、本実施形態の説明図であり、壁面に撥液加工を施した泡マニホールド５０３及び吐出スリット５０４に泡状定着液Ｆを通過させた状態の説明図である。また、図１３（ｂ）は、比較例の説明図であり、壁面に撥液加工を施していない泡マニホールド５０３及び吐出スリット５０４に泡状定着液Ｆを通過させた状態の説明図である。
図１４中では、図中の破線矢印が泡状定着液Ｆの流れを示し、実線矢印が泡状定着液Ｆのプラトー境界Ｆａから流れ出た液状成分（定着液）の流れを示す。また、実線の矢印が太いほど、流れる液量が多いことを示す。
【００６８】
図１４（ｂ）に示すように、壁面に撥液加工を施していない泡マニホールド５０３に泡状定着液Ｆを通過させた場合、実線矢印で示すように、プラトー境界Ｆａから泡マニホールド５０３の壁面に濡れ拡がる定着液の量が多くなる。壁面に濡れ拡がった定着液は泡マニホールド５０３の壁面に沿って幅方向端部側へ流れる。このため、泡マニホールド５０３内の幅方向端部側（図１４中の左側）ほど定着液の液量が多くなる。泡マニホールド５０３の壁面に沿って幅方向端部側へ流れた定着液は、吐出スリット５０４に流入する泡状定着液Ｆと共に、吐出スリット５０４に流入する。このとき、壁面に沿って流れた定着液が、泡マニホールド５０３内または吐出スリット５０４内で泡状定着液Ｆと混合する。これにより、図１４（ｂ）に示すように、幅方向外側ほど、泡状定着液Ｆに含まれる定着液の量が多くなり、嵩密度が高く、泡径の小さい泡状定着液Ｆが、泡状定着液排出口５０１から吐出される。また、泡マニホールド５０３の幅方向中央近傍（図１４中の右側）から吐出スリット５０４内に流入した泡状定着液Ｆは、吐出スリット５０４に到達するまでの泡搬送路の壁面に定着液を取られたままで、幅方向端部側と異なり、液量の少ないままの状態である。さらに、吐出スリット５０４は、中央部側ほど泡状定着液Ｆが通過する経路が長くなっており、流路幅が狭く壁面の影響を受け易い吐出スリット５０４の経路が長いことで、吐出スリット５０４内では中央部側ほどプラトー境界Ｆａから吐出スリット５０４の壁面に濡れ拡がる定着液の量が多くなる。このため、泡状定着液Ｆの定着液の液量が少なくなり、嵩密度が低く、泡径の大きい泡状定着液Ｆが、泡状定着液排出口５０１から吐出される。このように、幅方向端部側ほど嵩密度が高く、泡径の小さい泡状定着液Ｆとなり、幅方向中央部側ほど嵩密度が低く、泡径の大きな泡状定着液Ｆとなるため、泡状定着液排出口５０１から吐出される泡状定着液Ｆには、幅方向の位置によって泡径の分布や嵩密度の分布にムラが生じる。
【００６９】
また、中央部で吐出される泡状定着液Ｆのように、泡径が大きくプラトー境界Ｆａの膜厚が薄い泡状定着液Ｆは吐出時に破泡し易い。ここで、泡搬送路内のような閉空間内で破泡すると泡状定着液Ｆの泡径が大きくなるだけだが、吐出時のように開放空間で破泡すると、泡状定着液Ｆの泡径が大きくなるだけではなく、空気が抜けて一部が液状定着液２１０となる。液状定着液２１０となって定着液はロスとなるため、その分、多くの泡状定着液Ｆを生成する必要が生じる。
【００７０】
一方、図１４（ａ）に示すように、壁面に撥液加工を施した泡マニホールド５０３に泡状定着液Ｆを通過させた場合、実線矢印で示すように、プラトー境界Ｆａから泡マニホールド５０３の壁面に濡れ拡がる定着液の量が図１４（ｂ）の構成に比べて少なくなる。壁面に濡れ拡がった定着液は泡マニホールド５０３の壁面に沿って幅方向端部側へ流れるが、壁面に沿って流れる定着液の量が少ないため、吐出スリット５０４に流入する泡状定着液Ｆと共に、泡マニホールド５０３から吐出スリット５０４に流入する定着液の量が少なくなる。泡マニホールド５０３の壁面を流れた定着液の移動が少ないため、図１４（ａ）に示すように、幅方向外側ほど泡状定着液Ｆに含まれる定着液の量が多くなることを抑制し、嵩密度が高くなることを抑制できる。また、泡マニホールド５０３の幅方向中央近傍から吐出スリット５０４内に流入した泡状定着液Ｆは、吐出スリット５０４に到達するまでの泡搬送路の壁面に定着液を取られたままであるが、それまでの泡搬送経路の壁面にも撥液加工が成されているため、液量の減少は抑制された状態である。また、吐出スリット５０４は、中央部側ほど泡状定着液Ｆが通過する経路が長くなっているが、吐出スリット５０４の壁面も撥液加工がなされているため、吐出スリット５０４の中央部側でプラトー境界Ｆａから吐出スリット５０４の壁面に濡れ拡がることを抑制できる。このため、吐出スリット５０４の中央部であっても、泡状定着液Ｆの定着液の液量が少なくなることを抑制でき、嵩密度が低くなることや、泡径が大きくなることを抑制できる。このように、幅方向端部側で嵩密度が高く、泡径の小さい泡状定着液Ｆとなることを抑制し、幅方向中央側で嵩密度が低く、泡径の大きい泡状定着液Ｆとなることを抑制することができるので、泡状定着液排出口５０１から吐出される泡状定着液Ｆに、幅方向の位置によって泡径の分布や嵩密度の分布にムラが生じることを抑制できる。
【００７１】
また、中央部で吐出される泡状定着液Ｆのプラトー境界Ｆａの膜厚が薄くなることを抑制できるため、泡状定着液Ｆは吐出時に破泡し難くなり、吐出時に破泡して泡状定着液Ｆの一部が液状定着液２１０となることを抑制できる。これにより、吐出時の破泡に起因する定着液はロスを低減できる。
【００７２】
このように、本実施形態の定着液泡状化装置５００は、その内部の泡状定着液Ｆが接触する壁面（泡搬送路の壁面）を撥液性にすることで、泡状定着液Ｆが移動する際に壁面に奪われる液量、壁面を伝わって流れる液量を低減することができる。これにより、壁面に沿って流れた定着液が泡状定着液Ｆに混入することによる嵩密度の上昇、搬送中に破泡することによる泡の大径化を抑制することができ、塗布ローラ６１に供給する泡状定着液Ｆの嵩密度の分布や泡径の分布にムラが生じることを低減できる。
また、泡状定着液排出口５０１の幅方向中央部から吐出される泡状定着液Ｆの破泡を抑制することで、泡状定着液Ｆから空気が抜けるガス抜けを防止できる。これにより、ロスになる定着液の量を少なくすることができ、泡状定着液Ｆの生成の効率が向上する。
【００７３】
本実施形態の定着液泡状化装置５００は、ステンレス鋼からなり、泡搬送路を形成する壁面に、フッ素樹脂加工を施して撥液処理を行っている。
フッ素樹脂加工を施したステンレス鋼の表面と、撥液処理を行っていないステンレス鋼の表面との定着液に対する接触角を比較したものを表１に示す。
【００７４】
【表１】
2012150352.tif 000003
【００７５】
表１に示すように、ステンレス鋼の表面に対してフッ素樹脂加工を施すことによって、接触角が６０［°］以上となる撥液性を得ることがわかる。
表１に示す実験ではステンレスで製作しており、ステンレスで作った部品で効果確認をしているが、最終的には泡生成部の流路以外ほとんどの部分を樹脂で製作する。使用する樹脂は、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）やＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）等、軟化剤の影響を受けない樹脂であり、これらの樹脂はステンレス同様に撥水効果を持つ撥水処理は可能である。
【００７６】
ここで、個体表面の液体に対する撥液性について説明する。
基板を形成する固体の表面自由エネルギーが、液体の表面エネルギーよりも小さいことが基板の撥液性の向上に有効である。具体的には、基板の表面をフッ素樹脂（ＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰなど）でコーティングし、表面層を形成させることが有利である。また、表面に微細な凹凸構造を設けることで、撥液性ならびに親液性が向上することが知られている。言い換えると、撥液表面に微細な凹凸構造を設けることでより撥液性が向上し、親液表面は親液性が向上する。微細な凹凸構造を設ける技術として、例えば、特開２００６−８３２４４号公報や特開２００５−１１３１１０号公報等に記載された技術が知られている。
【００７７】
また、泡搬送路の壁面が撥液性を有する構成としては、ステンレス鋼のように、その表面に対する定着液の接触角が６０［°］未満の発液性の低い材料の表面に撥液加工を施す構成に限るものではない。撥液性を発揮させる壁面を形成する部材の材料を定着液に対して撥液性の高い材料を用いることで、その表面に対する定着液の接触角が６０［°］以上となるようにしてもよい。
【００７８】
また、図１に示すように、本実施形態の定着装置６０では泡状定着液排出口５０１と塗布ローラ６１の表面が対向するように各部材を配置している。このため、泡状定着液排出口５０１から排出された泡状定着液Ｆはすぐに塗布ローラ６１に塗布される。
このように塗布ローラ６１に供給する直前で泡状定着液Ｆを生成するため、泡状定着液Ｆを圧送する距離が短くなり、従来の定着液泡状化装置に比べて大容量のポンプが必要なくなる。
また、一度生成した泡状定着液Ｆは経時劣化するため、生成してから一定時間以上経過した泡状定着液Ｆは泡生成の系外に排出しなければならない。よって、泡状定着液Ｆを圧送する距離が長いと、初期発泡を行う位置から定着液供給位置までの搬送経路の容積が大きくなり、一定時間以上経過すると、大量の泡状定着液Ｆを排出しなければならなくなる。
これに対して本実施形態の定着液泡状化装置５００では、泡搬送路（泡生成スリット５０６、泡導出管５０５、泡マニホールド５０３及び吐出スリット５０４）の内部空間内に残った少量の泡状定着液Ｆを排出するだけで済み、液状定着液２１０の浪費を抑制することができる。さらに、泡状定着液Ｆを回収する回収機構の負荷が非常に大きくなることを抑制することができる。
【００７９】
このように、本実施形態の定着液泡状化装置５００であれば、省スペースの定着液泡状化装置によって泡状定着液Ｆのロスを軽減しつつ、低密度ならびに小粒径の泡状定着液Ｆを生成することができる。
【００８０】
定着装置６０の液状定着液２１０は発泡させて泡状定着液Ｆとして用いるものであり、軟化剤、起泡剤、増泡剤及び、希釈液等を含有する。このような液状定着液２１０を定着液として使用し得る状態のまま長時間保管していると、加水分解が生じるなどにより定着液が経時で変質し、所望の定着性や所望の発泡性を得ることができなくなる場合がある。
このような定着液を用いる場合、定着液を構成する成分のうち、混合させると経時で変質するおそれがある成分同士を、それぞれ異なる複数の定着液構成液に含有させて個別に収容し、定着液として使用するときに混合することが望ましい。
【００８１】
次に、定着装置６０が備える定着液付与手段である塗布ローラ６１について説明する。
図１に示すように、塗布ローラ６１の上方には定着液泡状化装置５００が配置されており、塗布ローラ６１は、定着液泡状化装置５００によって生成された所望の微小泡径の泡状定着液Ｆを転写紙Ｐ上の未定着トナー像を形成するトナー粒子層へ付与する定着液付与手段である。
定着装置６０は、塗布ローラ６１と対向する位置に加圧ローラ６２を備え、塗布ローラ６１と加圧ローラ６２とが対向する塗布位置Ｃに対して塗布ローラ６１の表面移動方向上流側の塗布ローラ６１の表面に近接または圧接する膜厚規制ブレード６３を備える。
本実施形態の定着装置６０の膜厚規制ブレード６３は塗布ローラ６１の表面に対して近接して配置され、詳細は後述するが塗布ローラ６１とのギャップ幅を制御可能となっている。このように、膜厚規制ブレード６３の塗布ローラ６１とのギャップ幅を制御することにより、塗布ローラ６１の表面上の泡状定着液Ｆの膜厚を制御することができる。
【００８２】
転写紙Ｐと対向する塗布位置Ｃの塗布ローラ６１表面上には膜厚規制ブレード６３との対向部を通過して形成された泡状定着液Ｆの膜がある。
定着液を未定着トナー像Ｔに塗布する構成の場合、転写紙Ｐ等の記録媒体上のトナー層の厚み、記録媒体の種類及び環境温度等、定着環境によって未定着トナー像に対する定着液の浸透し易さが異なる。
一方、塗布ローラ６１に対して加圧ローラ６２が圧接することで形成される定着ニップの幅と記録媒体の搬送速度とが一定である場合、記録媒体が転写ニップを通過する時間は一定である。定着ニップを通過する間に記録媒体上のトナー像を形成するトナー粒子が軟化され、加圧されることで記録媒体に定着するため、定着ニップを通過する間にトナー粒子が十分に軟化される必要がある。
【００８３】
このとき、記録媒体上のトナー像に塗布する定着液の膜厚を厚くすることによって、定着液がトナー粒子に浸透する時間の短縮を図ることができるが、過剰に定着液を塗布することは定着液の不要な消費となる。さらに、泡状で嵩密度が低くなった定着液であっても過剰に塗布すると、過剰な定着液によりトナー粒子が流されて画質劣化を生じたり、定着液の乾燥時間が長くなり定着応答性に問題が生じたりするおそれがある。このため、トナー粒子に定着液が浸透し易い定着条件であれば、塗布ローラ６１表面上の泡状定着液Ｆの膜厚が薄くなるように制御し、定着液が浸透し難い定着条件であれば、塗布ローラ６１表面上の泡状定着液Ｆの膜厚が厚くなるように制御することが望ましい。
本実施形態の定着装置６０では、膜厚規制ブレード６３と塗布ローラ６１とのギャップ幅を制御し、塗布ローラ６１表面上の泡状定着液Ｆの膜厚を制御することができるので、定着条件に適した泡状定着液Ｆの膜厚にすることができる。よって、膜厚規制ブレード６３によって転写紙Ｐ上の未定着トナーの層厚の定着液の浸透時間に対して最適化した定着液量となるような膜厚の泡状定着液Ｆの膜となる。
【００８４】
本実施形態の定着装置６０のように、泡状定着液Ｆを塗布ローラ６１によって転写紙Ｐ上のトナー層に塗布することによって、トナー粒子が塗布ローラ６１表面上にオフセットすることを防止できる。仮に、泡状定着液Ｆの膜厚が、樹脂微粒子の層よりも厚い状態で転写紙Ｐに付与されたとしても、泡状定着液Ｆの嵩密度が極めて低いため、所定の泡沫時間経過後に含有している気泡が破泡することで、軟化剤を含有した定着液の樹脂微粒子の層への微量付与とすることができる。定着液泡状化装置５００によって生成された所望の微小な泡を含有する泡状定着液Ｆは、泡状定着液排出口５０１から膜厚規制ブレード６３と塗布ローラ６１との間に、または膜厚規制ブレード６３と対向する位置よりも塗布ローラ６１の表面移動方向上流側の塗布ローラ６１の表面上に滴下される。
【００８５】
定着装置６０の加圧ローラ６２は弾性層を備え、弾性層としては、弾性多孔質体（以下、スポンジと記す）を用いることで、加圧力を変化させることによって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、加圧ローラ６２の弾性層としてスポンジを用いることで、塗布ローラ６１に対する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出来る。
【００８６】
定着液中にはトナーの樹脂成分を軟化または膨潤させる軟化剤が含有されている。このため、万が一、加圧ローラ６２のスポンジ部分に定着液が付着した場合、スポンジ素材の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、軟化剤によって軟化や膨潤を示さない素材であることが望ましい。
また、スポンジ素材の軟化等の不具合を防止するために、加圧ローラ６２をスポンジのローラ表面を可とう性フィルムで覆った構成としてもよい。スポンジ素材が軟化剤で劣化する素材であっても、軟化剤によって軟化や膨潤を示さない可とう性フィルムでスポンジ素材を覆うことでスポンジ素材からなる加圧ローラ６２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。
【００８７】
図１に示す定着装置６０の塗布ローラ６１と加圧ローラ６２とが常時接触している構成の場合、転写紙Ｐが搬送されていないときに塗布ローラ６１表面上の泡状定着液Ｆが加圧ローラ６２に付着し汚す恐れがある。このような不具合をその防止のため、定着装置６０に向かって搬送される転写紙Ｐの先端を検知する紙先端検知手段（図示せず）を、定着装置６０に対して転写紙Ｐの搬送方向上流側に設け、紙先端検知手段が発する紙先端検知信号に応じて、転写紙Ｐ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となるように塗布ローラ６１表面上に泡状定着液Ｆを形成することが望ましい。
【００８８】
更に、図１に示す定着装置６０において、不図示の駆動機構により、待機時は塗布ローラ６１とスポンジの加圧ローラ６２とを離間させ、塗布時のみ紙先端検知手段の紙先端検知信号に応じて塗布ローラ６１と加圧ローラ６２とを接触させる構成としても良い。塗布ローラ６１と加圧ローラ６２とを接離させる構成の場合、紙先端検知手段によって転写紙Ｐの後端検知も行い、紙後端検知信号に応じて塗布ローラ６１と加圧ローラ６２とを離間させる制御を行うことが望ましい。
【００８９】
定着装置６０では、塗布ローラ６１表面とギャップを形成するように配置された膜厚規制ブレード６３と塗布ローラ６１表面とのギャップ幅を調節することにより、塗布ローラ６１表面上での泡状定着液Ｆの膜厚を制御する。
図１５は、膜厚規制ブレード６３の位置を制御することにより、塗布ローラ６１表面上の泡状定着液Ｆの膜厚を制御する様子を示す概略図である。
図１５（ａ）は、塗布ローラ６１と膜厚規制ブレード６３とのギャップ幅を狭くしたときの説明図であり、図１５（ｂ）は、塗布ローラ６１と膜厚規制ブレード６３とのギャップ幅を広くしたときの説明図である。
【００９０】
定着装置６０では、膜厚規制ブレード６３の塗布ローラ６１に近接する側とは反対側の端部がブレード回転軸６３ａに固定されている。ブレード回転軸６３ａは、不図示の駆動源から駆動を伝達されることにより回動する部材であり、この駆動源の駆動制御することによってブレード回転軸６３ａと共に回動する膜厚規制ブレード６３の回動方向の位置を制御する。このように、膜厚規制ブレード６３の回動方向の位置を制御することにより、膜厚規制ブレード６３の塗布ローラ６１に近接する側の端部と塗布ローラ６１とのギャップ幅を調節することができる。
塗布ローラ６１の表面上に供給され、膜厚規制ブレード６３との対向部を通過した後の泡状定着液膜Ｆｄを薄くするときは、図１５（ａ）に示すように、ギャップ幅を狭くする。一方、泡状定着液膜Ｆｄを厚くするときは、図１５（ｂ）に示すように、ギャップ幅を広くする。
このように、泡状定着液膜Ｆｄの膜厚を制御することにより、転写紙Ｐ上の未定着トナー像のトナー層の層厚に最適な膜厚の泡状定着液膜Ｆｄを未定着トナー像に塗布することができる。
【００９１】
定着装置６０のように、塗布位置Ｃでの泡状定着液Ｆの膜厚が未定着トナー像Ｔのトナー層の層厚に適した膜厚となるように、膜厚規制ブレード６３を制御する構成では、光書込装置２で用いる画像情報に基づいて膜厚規制ブレード６３のギャップ幅を制御する。
例えば、いまから泡状定着液Ｆの塗布を行う転写紙Ｐ上のトナー像がフルカラー画像である場合は、未定着トナー像Ｔのトナー層の層厚が厚くなるため、膜厚規制ブレード６３のギャップ幅を広げるように制御する。一方、黒単色の画像であれば、未定着トナー像Ｔのトナー層の層厚が薄くなるため、膜厚規制ブレード６３のギャップ幅を狭めるように制御する。
【００９２】
本実施形態の定着装置６０が備える定着液供給ポンプ２００としては、ギヤポンプ、ベローズポンプ等が適用可能であるが、チューブポンプが望ましい。
ギヤポンプ等のように、定着液が通過する経路中で振動機構や回転機構を構成する部品があると、ポンプ内で液が起泡し、液に圧縮性が出て、搬送能力が低下する恐れがある。また、定着液の経路中に機構を構成する部品があると、その部品等が定着液を汚染したり、逆にその部品を劣化させたりする恐れがある。
【００９３】
一方、チューブポンプは、チューブ内の液を、チューブを変形させながら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り、チューブとして耐液性を有する部材を用いることで、定着液の汚染やポンプ系部品の劣化がない。また、チューブを変形させるだけで内部を通過する液に搬送力を付与する構成なので、定着液が起泡せず、起泡に起因する搬送能力の低下を防止できる。
なお、定着液供給ポンプ２００としては、上述した各種ポンプに限らず、定着液を搬送するために必要な圧力を付与することができる出力を有するものであればどのようなものでもよい。また、圧縮による内圧ならびに流量の脈動を防ぐために、圧力センサ、パルスダンパ等を具備した脈流の少ないポンプが好適である。
【００９４】
本実施形態の定着装置６０は、泡状定着液膜厚規制部材としてブレード状の膜厚規制ブレード６３を用いる。泡状定着液膜厚規制部材としてはブレード状の部材に限るものではなく、ワイヤーバーによって塗布ローラ６１表面上の泡状定着液Ｆの厚みを制御する構成であってもよい。
ワイヤーバーを用いた構成でも、図１５を用いて説明した膜厚規制ブレード６３を用いる構成と同様に、ワイヤーバーによって塗布ローラ６１表面上の泡状定着液Ｆの厚みを制御して、所望の厚みに泡状定着液膜Ｆｄとする。
定着装置６０の泡状定着液Ｆは、上述した定着液泡状化装置５００で生成され、泡状定着液排出口５０１より、膜制御用のワイヤーバーと塗布ローラ６１との間に滴下する。ワイヤーバーを泡状定着液膜厚規制部材として用いることで、ブレードを用いる構成に比べ、塗布ローラ６１表面の軸方向の泡状定着液膜Ｆｄの均一性が向上する。
【００９５】
〔変形例〕
次に、転写紙Ｐに泡状定着液Ｆを塗布する構成が、図１を用いて説明した実施形態の定着装置６０とは異なる変形例について説明する。
図１６は、変形例の定着装置６０の概略説明図である。
変形例の定着装置６０は上述した実施形態の定着装置６０の塗布ローラ６１に代わりに、定着液塗布部材として塗布ベルト６５を用いて、転写紙Ｐ上の未定着トナー像Ｔに泡状定着液Ｆを塗布する構成である。さらに、変形例の定着装置６０は図１６に示すように、実施形態の定着装置６０の加圧ローラ６２に代えて加圧ベルト６６を備える。
【００９６】
変形例の定着装置６０においても、上述した実施形態と同様の定着液泡状化装置５００の泡状定着液排出口５０１より、所望の泡径を有する泡状定着液Ｆが塗布ベルト６５上に供給される。塗布ベルト６５上に供給された泡状定着液Ｆは、膜厚規制ブレード６３と塗布ベルト６５との間を通過する。このとき、膜厚規制ブレード６３と塗布ベルト６５とのギャップ幅を調節しておくことで、塗布ベルト６５上の泡状定着液Ｆの膜厚を最適な状態に制御することができる。
塗布ベルト６５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フィルムなどの基体に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ことができる。
図１６に示す塗布ベルト６５のように、ローラ状の塗布部材の代わりにベルト状の塗布部材を用いる構成では、ニップ幅を容易に広くすることが可能となる。
【００９７】
転写紙Ｐに泡状定着液Ｆを塗布する定着ニップを形成する部材にベルト部材を用いる構成としては、図１６に示す構成に限るものではない。
図１７に示す定着装置６０ように加圧側をベルト状ではなくローラ状の加圧ローラ６２とし、塗布ベルト６５と加圧ローラ６２とによって定着ニップを形成する構成であっても良い。
さらに、図１８に示す定着装置６０ように、塗布側を塗布ローラ６１として、加圧側を加圧ベルト６６として、塗布ローラ６１と加圧ベルト６６とによって定着ニップを形成する構成であっても良い。
【００９８】
図１６、図１７及び図１８を用いて説明した構成のように、塗布側もしくは加圧側の少なくとも一方の無端移動体をベルト構成とすることで、定着ニップ幅を容易に広くすることが可能となる。これにより、定着ニップを形成する部材間に紙にしわが発生するような無理な力をかけることがなくなる。さらに、定着ニップで定着液を浸透させるために要する時間、すなわち、転写紙Ｐがニップを通過する時間が同じだとすると、同じ時間で長い距離を移動させることができるため、転写紙Ｐの搬送速度を速くすることが可能となり、定着の高速化を図ることが可能となる。
【００９９】
次に、定着液の液処方について説明する。
泡状定着液Ｆは、上述したように、軟化剤を含有した定着液中に気泡を含有した構造である。定着液は、泡状としたときに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。
【０１００】
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Ｆａ）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く、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。
ただし、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・分散性を助けることができる。これにより、５［℃］〜１５［℃］の低温環境下においても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安定した定着が可能となる。また、定着液に若干の不飽和脂肪酸塩を含有することで、定着液長期放置中の脂肪酸塩の定着液中での分離を防止することができる。
【０１０１】
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の飽和脂肪酸が適しており、具体的にはラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸等がある。
炭素数が１１以下の飽和脂肪酸塩は臭気が大きくなり、オフィス・家庭で用いる画像形成機器で用いる定着液には適さない。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ため適さない。
上述した使用に適した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。
【０１０２】
また、起泡剤に用いる脂肪酸塩としては、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。不飽和脂肪酸の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低下してしまう。
これらの使用に適した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、上述した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よい。
【０１０３】
本実施形態の定着装置６０で用いる定着液の起泡剤として、上述した飽和脂肪酸塩または上述した不飽和脂肪酸塩を用いる場合、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。
ここで、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、上述した脂肪酸塩は素早く起泡することで、電源投入後に定着可能な状態を短時間でつくることができる。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他の起泡剤に比べて短時間で起泡し、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短時間でつくることができる。
【０１０４】
樹脂を溶解また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または膨潤させる溶解性または膨潤性に優れている。
【０１０５】
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、トナーを記録媒体に定着した後にも軟化剤はトナー中に残留する。このため、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、定着液に含まれる軟化剤は、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。
軟化剤として使用することができる脂肪族エステルは、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。
【０１０６】
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｝）を用いることができる。そして、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。臭気指数が１０以下であれば、通常のオフィス環境では不快臭を感じなくなる。
また、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。
【０１０７】
本実施形態の定着装置６０で用いる定着液において、上述した脂肪族エステルは、飽和脂肪族エステルを含むことが好ましい。これは、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ためである。また、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秒以内で溶解または膨潤させることができる。さらに、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、溶解また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。
【０１０８】
よって、定着液としては、上記飽和脂肪族エステルが「Ｒ１ＣＯＯＲ２」の一般式で表される化合物を含むものを用いることが望ましい。
この化合物の一般式におけるＲ１は、炭素数が１１以上１４以下のアルキル基を示しており、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を示している。
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。
このため、定着液として、上記飽和脂肪族エステルが「Ｒ１ＣＯＯＲ２」の一般式で表される化合物を含むものを用いることにより、トナーに含まれる樹脂に対する溶解性または膨潤性を向上させることができる。また、上記一般式「Ｒ１ＣＯＯＲ２」で表される化合物の臭気指数は、１０以下であり、不快臭及び刺激臭を有さない。
【０１０９】
上記一般式「Ｒ１ＣＯＯＲ２」で表される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。上記一般式「Ｒ１ＣＯＯＲ２」で表される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、上記一般式「Ｒ１ＣＯＯＲ２」で表される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、水性溶媒を用いる場合には、グリコール類を溶解助剤として定着液に含有し、溶解またはマイクロエマルジョンの形態とする。
【０１１０】
また、定着液としては、上記脂肪族エステルが脂肪族ジカルボン酸エステルを含むものを用いることが望ましい。上記脂肪族エステルが、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または膨潤させることができる。
例えば、６０［ｐｐｍ］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。さらに、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また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。
【０１１１】
よって、定着液としては、上記脂肪族ジカルボン酸エステルが「Ｒ３（ＣＯＯＲ４）２」の一般式で表される化合物を含むものを用いることが望ましい。この化合物の一般式におけるＲ３は、炭素数が３以上８以下のアルキレン基を示しており、Ｒ４は、炭素数が３以上５以下の直鎖型または分岐型アルキル基を示している。Ｒ３及びＲ４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。
定着液としては、上記脂肪族ジカルボン酸エステルが「Ｒ３（ＣＯＯＲ４）２」の一般式で表される化合物を含むものを用いることにより、トナーに含まれる樹脂に対する溶解性または膨潤性を向上させることができる。また、「Ｒ３（ＣＯＯＲ４）２」の一般式で表される化合物の臭気指数は、１０以下であり、不快臭及び刺激臭を有さない。
【０１１２】
「Ｒ３（ＣＯＯＲ４）２」の一般式で表される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。「Ｒ３（ＣＯＯＲ４）２」の一般式で表される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、水性溶媒を用いる場合には、グリコール類を溶解助剤として定着液に含有し、溶解またはマイクロエマルジョンの形態とする。
【０１１３】
さらに、本実施形態の定着装置６０で用いる定着液において、上記脂肪族エステルは、脂肪族ジカルボン酸ジアルコキシアルキルを含むものであることが好ましい。上記脂肪族エステルが、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。
【０１１４】
本実施形態の定着装置６０で用いる定着液としては、上記脂肪族ジカルボン酸ジアルコキシアルキルが「Ｒ５（ＣＯＯＲ６−Ｏ−Ｒ７）２」の一般式で表される化合物を含むものを用いることが望ましい。この化合物の一般式におけるＲ５は、炭素数が２以上８以下のアルキレン基を示しており、Ｒ６は、炭素数が２以上４以下のアルキレン基を示し、Ｒ７は、炭素数が１以上４以下のアルキル基を示している。Ｒ５、Ｒ６及びＲ７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。
【０１１５】
定着液としては、上記脂肪族ジカルボン酸ジアルコキシアルキルが「Ｒ５（ＣＯＯＲ６−Ｏ−Ｒ７）２」の一般式で表される化合物を含むものを用いることにより、トナーに含まれる樹脂に対する溶解性または膨潤性を向上させることができる。また、Ｒ５（ＣＯＯＲ６−Ｏ−Ｒ７）２」の一般式で表される化合物の臭気指数は１０以下であり、不快臭及び刺激臭を有さない。
【０１１６】
Ｒ５（ＣＯＯＲ６−Ｏ−Ｒ７）２」の一般式で表される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用いる場合には、グリコール類を溶解助剤として定着液に含有し、溶解またはマイクロエマルジョンの形態とする。
【０１１７】
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用いることができる。
【０１１８】
ところで、泡状定着液において、塗布位置に到達する前に泡状定着液が破泡すると液状定着液を塗布する構成と同様の問題が生じる。そこで生成した泡状定着液が泡の状態で塗布位置まで到達できるような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（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。
【０１１９】
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６０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おそれがある。起泡し難いと嵩密度の低いの泡状定着液を得ることが出来ず、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と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。
【０１２０】
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。
【０１２１】
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。
【０１２２】
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。
【０１２３】
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。
【０１２４】
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。
【０１２５】
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。
【０１２６】
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。
【０１２７】
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。
【０１２８】
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。
【０１２９】
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。
【０１３０】
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、転写紙に限定されず、金属、樹脂、セラミックス等何れでもよい。但し、定着液塗布対象は定着液に対し浸透性を有することが望ましく、定着液塗布対象の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定着液塗布対象が望ましい。定着液塗布対象が記録媒体である場合の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。
また、紙のごとき定着液塗布対象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、本発明は適用できる。
【０１３１】
上記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、本実施形態の定着装置６０の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る。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。定着液塗布対象のうち、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。
【０１３２】
また、泡状となった定着液は、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、泡状となった定着液は、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、疎水性シリカや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２０［ｍＮ／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、２０〜３０［ｍＮ／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、泡状となった定着液の表面張力は、２０〜３０［ｍＮ／ｍ］であることが好ましい。
【０１３３】
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２０〜３０［ｍＮ／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、泡状の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、これらの単価または多価のアルコール類を含有することで紙等の吸水性のある記録媒体のカール防止に効果を有する。
また、定着液中に浸透性改善や紙等の記録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、ソルビタンモノステレート、及び、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、及び、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。
【０１３４】
なお、定着液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。
【０１３５】
また、定着装置６０としては、塗布位置Ｃで泡状定着液Ｆ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または膨潤させる成分（軟化剤）によって溶解また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）を設けてもよい。
一対の平滑化ローラ（ハードローラ）を用いて、溶解または膨潤したトナーを加圧することによって、トナーの層の表面を平滑化して、定着後のトナー層の表面に光沢を付与することが可能となる。さらに、記録媒体内へ溶解また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。
【０１３６】
以上、本実施形態の定着装置６０が備える定着液泡状化装置５００は、液供給手段である定着液供給ポンプ２００から供給される液状定着液２１０と、気体供給手段であるエアポンプ３００から供給される空気とを混合して泡状定着液Ｆを生成する泡生成部５０２と、泡生成部５０２で生成された泡状定着液Ｆを装置外に排出する泡状定着液排出口５０１とを有する泡生成装置である。このような定着液泡状化装置５００において、泡生成部５０２から泡状定着液排出口５０１までの間で泡状定着液Ｆが通過する泡搬送路（泡生成スリット５０６、泡導出管５０５、泡マニホールド５０３及び吐出スリット５０４）を形成する壁面が液状定着液２１０に対して撥液性を有する構成となっている。このような構成により、泡搬送路を形成する壁面に接触した泡状定着液Ｆの液状成分が濡れ拡がることを抑制できる。よって、泡状定着液Ｆ中に含まれる液状成分が泡搬送路を形成する壁面に濡れ拡がることに起因する不具合の発生を抑制することができる。
【０１３７】
また、定着液泡状化装置５００は、液状定着液２１０に対して撥液性を有する泡搬送路の壁面にフッ素樹脂加工による撥液加工が成されている。このように、撥液加工を施すことによって、気体供給路を形成する材料そのものの撥液性が不十分であっても、所望の撥液性を得ることができる。
【０１３８】
また、定着液泡状化装置５００では、液状定着液２１０に対して撥液性を有する泡搬送路の壁面に対する液状定着液２１０の接触角は６０［°］以上となっている。これにより、泡状定着液Ｆ中の液成分が泡搬送路の壁面に取られることを抑制できる撥液性を得ることができる。
【０１３９】
また、定着液泡状化装置５００では、泡生成部５０２における空気と液状定着液２１０との混合部である泡生成スリット５０６は、対向し近接する二つの対向壁面の隙間を側壁面によって囲んで形成されるスリット幅Ｗｓが１００［μｍ］の薄層状の空間である。また、エアポンプ３００から泡生成部５０２に向かって供給される空気が通過する気体流路３５０を泡生成スリット５０６に接続する空気供給口は、複数の微小貫通孔からなる。薄層状の空間に定着液供給口から液状定着液２１０を供給しつつ、複数の微小貫通孔からなる空気供給口から空気を供給することで、簡易な構成で泡径の小さい泡状定着液Ｆを生成することが可能となる。
【０１４０】
また、定着液泡状化装置５００では、空気供給口は、泡生成スリット５０６を形成する二つの対向壁面の隙間の厚み方向（スリット幅方向）に直交する方向（長尺方向）に複数の微小貫通孔が並ぶように側壁面に形成された形状である。さらに、定着液供給ポンプ２００から泡生成部５０２に向かって供給される液状定着液２１０が通過する定着液供給路である液流路２５０を泡生成スリット５０６に接続する定着液供給口は、長尺方向で隣り合う空気供給口同士の間に形成された複数の微小貫通孔である。このように泡生成スリット５０６の一端に、泡生成スリット５０６の断面の長尺方向に沿って定着液供給口及び空気供給口を交互に配置することによって、泡径の小さい泡状定着液Ｆを生成することが可能となる。
【０１４１】
本実施形態の定着装置６０は、樹脂微粒子からなるトナーの樹脂の少なくとも一部を溶解または膨潤させることでトナーを軟化させる軟化剤を含有した液状定着液２１０を液中に気泡が分散した泡状定着液Ｆとする定着液泡状化手段である定着液泡状化装置５００と、定着液泡状化装置５００に液状定着液２１０を供給する定着液供給手段である定着液供給ポンプ２００と、定着液泡状化装置５００に空気を供給する気体供給手段であるエアポンプ３００と、未定着トナー像Ｔを担持する定着液付与対象である転写紙Ｐの表面に泡状定着液Ｆを付与する定着液付与手段としての塗布ローラ６１を有する。そして、泡状定着液Ｆを付与することで軟化した未定着トナー像Ｔを形成するトナー層を転写紙Ｐに定着する。この定着装置６０が備える定着液泡状化装置５００は、キメ細やかな小さな泡径の泡状定着液Ｆを生成し、且つ、従来よりも小型化することができる泡生成装置であるため、定着装置６０は、未定着トナー像Ｔに対して定着液の適正な微量塗布の実現と、装置の小型化を図ることができる。また、本実施形態の定着液泡状化装置５００は、初期発泡の位置から泡状定着液排出口５０１までの泡状定着液Ｆの移動距離が短い。このため、長期放置後に破棄する泡状定着液Ｆの量を少なくすることができ、定着液の無駄を抑制することができる。さらに、通常の液状に比べて流体抵抗が大きくなる泡状定着液Ｆの搬送に要する圧力を軽減した上で、低密度で、且つ、小さな泡径の泡状定着液Ｆを未定着トナー像Ｔに付与することができる。さらに、本実施形態の定着液泡状化装置５００は、泡搬送路の壁面に泡状定着液Ｆの液状成分が取られることを抑制できるため、泡搬送路の壁面に泡状定着液Ｆの液状成分が取られることに起因する泡状定着液Ｆの嵩密度や泡径のムラの発生を抑制できる。これにより、転写紙Ｐ上の未定着トナー像Ｔに付与される泡状定着液Ｆの嵩密度や泡径のムラに起因する定着性のムラを抑制することができる。
【０１４２】
また、本実施形態の複写機１００は、樹脂と色剤を含有する樹脂微粒子を含むトナーを用いて記録媒体である転写紙Ｐ上にトナー像を形成するトナー像形成手段である作像ユニット３と、転写紙Ｐ上にトナー像を定着せしめる定着手段とを備える画像形成装置であって、定着手段として、本発明の特徴部を備えた泡生成装置である定着液泡状化装置５００を有する定着装置６０を用いる。定着装置６０が、泡状定着液を用いることで、トナー層への接触付与時の接触付与手段である塗布ローラ６１へのトナーのオフセット防止や、微量付与化を安定して実現でき、かつ、非加熱にて従来に比べ極めて低電力定着を可能とする。また、また、小型の定着液泡状化装置５００を用いることで、それを備えた定着装置６０及び複写機１００の小型化を図ることができる。さらに、泡状となった定着液が通過する管状の搬送路の距離を短くすることができ、ポンプに要する出力を抑制することができる。さらに、長期放置後に破棄する泡状定着液Ｆの量を少なくすることができ、定着液の無駄を抑制することができる。また、定着性のムラを抑制することができるので、最終的な画像のムラを抑制し、画像品質の向上を図ることができる。
【符号の説明】
【０１４３】
１  プリンタ部
３  作像ユニット
２８  紙搬送ユニット
４０  給紙装置
５０  原稿搬送読取ユニット
６０  定着装置
６１  塗布ローラ
６２  加圧ローラ
９０  転写ユニット
１００  複写機
１５０  スキャナ部
２００  定着液供給ポンプ
２１０  液状定着液
２２０  定着液ボトル
２３０  定着液搬送管
２４０  液マニホールド
２５０  液流路
３００  エアポンプ
３１０  エアフィルタ
３３０  空気搬送管
３４０  気体マニホールド
３５０  気体流路
５００  定着液泡状化装置
５０１  泡状定着液排出口
５０２  泡生成部
５０３  泡マニホールド
５０４  吐出スリット
５０５  泡導出管
５０６  泡生成スリット
Ｆ  泡状定着液
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１４４】
【特許文献１】特許第３２９０５１３号
【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２００４−１０９７４７号公報
【特許文献５】特開２００７−２１９１０５号公報
【特許文献６】特開２００８−１９７１８８号公報
【特許文献７】特開２０１０−２８６８１６号公報
【非特許文献】
【０１４５】
【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】
2012150352.tif 000004
【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】
2012150352.tif 000013
【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】
2012150352.tif 000021
【図１９】
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【図２０】
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