(57)【要約】【課題】泡状定着液を塗布部材により記録媒体上のトナー像に付与して定着する定着装置において、塗布部材上に残り廃棄される無駄な定着液の量を減し、且つ、装置の大型化、高コスト化を抑制する。【解決手段】泡塗布ローラ４１上の上層に定着用の泡状定着液４５ｂ、下層に低密度の泡状定着液の泡膜を形成する。二種類の泡状定着液生成手段として、定着液収容部３１、液体搬送ポンプ３３、気体搬送ポンプ３９、気体・液体混合部３５を各一つ備えて共通に使用する。気体・液体混合部で生成された大径の泡状定着液から微少な泡状定着液を生成する第１の微小泡生成部３８−１と第２の微小泡生成部３８−２とを設ける。流路切替手段４６による、気体・液体混合部から各微少泡生成部へ大径の泡状定着液を供給する流路の切替えに基づき、定着液の搬送量と空気の搬送量とを制御する。【選択図】図９
2012003191.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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を含有する微粒子を軟化させる軟化剤を含有した泡状定着液を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において、
定着液を収容する定着液収容部と、該定着液収容部に収容された定着液を搬送する液体搬送手段と、空気を吸引して搬送する気体搬送手段と、該液体搬送手段により搬送された定着液と該気体搬送手段により搬送された空気とを混合して大径の泡状定着液を生成する気体・液体混合部と、該気体・液体混合部で生成された大径の泡状定着液から微小な泡状定着液を生成する第１の微小泡生成部と、該気体・液体混合部で生成された大径の泡状定着液から、該第１の微少泡生成部にて生成された泡状定着液より低い密度の微小な泡状定着液を生成する第２の微小泡生成部と、該大径の泡状定着液を該気体・液体混合部から該第１の微少泡生成部または該第２の微少泡生成部へそれぞれ供給するための流路を排他的に選択する流路切替手段と、該流路切替手段により選択された流路に基づき、該液体搬送手段が搬送する定着液の搬送量と、該気体搬送手段が搬送する空気の搬送量とを制御する制御部と、該第１の微少泡生成部にて生成された泡状定着液の泡膜を上層に、該第２の微少泡生成部にて生成された泡状定着液の泡膜を下層に形成される表面移動可能な泡状定着液塗布部材とを備えたことを特徴とする定着装置。
【請求項２】
請求項１の発明において、上記制御部は、上記泡状定着液塗布部材の駆動周期に同期して上記流路切替手段による流路の切替えを行うことを特徴とする定着装置。
【請求項３】
記録媒体上に未転写トナー像を形成するトナー像形成手段と、該記録媒体上の未転写にトナー像を定着する定着手段とを備えた画像形成装置において、上記定着手段として請求項１または２の定着装置を採用した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、泡状定着液を用いる定着装置、および、この定着装置を採用する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、複写装置、あるいはこれらの機能を有する複合機などの画像形成装置は、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、グラフィック、写真等の種々の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。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、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泡状にして、ローラなどの上に膜を形成し、未定着のトナーが所定位置に配設された被定着物（記録媒体）の表面に付与させ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ことでトナーを定着させる定着方法が提案され既に知られている。
【０００５】
例えば、特許文献１に、記録媒体上の未定着トナー像を乱すことなく、かつ、応答性に優れた定着性能を得るため、塗布ローラ等の塗布部材により泡状にした定着液を記録媒体上の未定着トナーに接触・塗布することで定着液を付与する構成で、塗布ローラ上の泡状定着液の膜厚を制御する定着装置が記載されている。
また、特許文献２に、未定着トナーに付与する泡状定着液の密度を所望の値にする制御手段を備えた定着装置が記載されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記、泡状定着液を塗布ローラにより記録媒体上の未定着トナーに接触・塗布する際、その全ては塗布されずに、幾らかは塗布ローラ上に残るという問題があった。定着後に塗布ローラ上に残った泡状定着液は、記録媒体上の未定着トナーが混入している可能性があるため、塗布ローラ上から回収され廃棄される。このため、定着後に塗布ローラ上に残ってしまう定着液の量を少なくして、廃棄される無駄な定着液の量を減らすことが望まれる。
【０００７】
本発明者は、特願２０１０−０５４０６０で、「定着液から泡で構成された泡状定着液を生成する第１の泡状定着液生成手段と、第１の泡状定着液生成手段にて生成された泡より低い密度の泡で構成された泡状定着液を生成する第２の泡状定着液生成手段と、第１の泡状定着液生成手段にて生成された泡状定着液の泡膜と第２の泡状定着液生成手段にて生成された泡状定着液の泡膜とが形成される塗布部材とを備えた定着装置」を提案している。この定着装置では、第２の泡状定着液生成手段にて生成した低密度の泡状定着液を、塗布部材としての塗布ローラ上に塗布し、次いで第１の泡状定着液生成手段にて生成した定着用の泡状定着液を塗布する。これにより、塗布ローラ上に、低密度の泡状定着液膜層の上に定着用の泡状定着液膜が形成された二層構成の泡膜を形成し、この泡膜を記録媒体上の未定着トナー画像に付与して定着工程を行う。その際、未定着トナーに付与される泡状定着液は、主として上側に形成された定着用の泡状定着液であるので、塗布ローラ上には密度の低い泡状定着液が多く残る。よって、塗布ローラに残る泡状定着液は体積が同じでもその重量は少なくなり、破棄される定着液の量は少なくなる。
【０００８】
上記特願の定着装置では、密度の異なる二種類の泡状定着液を生成するために、二つの泡状定着液生成手段を設けている。具体的には、各泡状定着液生成手段は、定着液を収容する定着液収容部、定着液収容部から定着液を搬送する液体搬送ポンプ、空気を吸引して搬送する気体搬送ポンプ、液体搬送ポンプにより搬送された定着液と気体搬送ポンプにより搬送された空気とを混合して大径の泡を形成する気体・液体混合部、大径の泡から微少の泡を形成する微少泡生成部をそれぞれ備えている。このため、大きなスペースが必要となり、また、高コスト化してしまうという問題があった。
【０００９】
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、泡状定着液を塗布部材により記録媒体上のトナー像に付与してトナー像を定着させる定着装置において、塗布部材上に残り廃棄される無駄な定着液の量を減らし、且つ、装置の大型化、高コスト化を抑制できる定着装置およ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】
【００１０】
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また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泡状定着液を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において、定着液を収容する定着液収容部と、該定着液収容部に収容された定着液を搬送する液体搬送手段と、空気を吸引して搬送する気体搬送手段と、該液体搬送手段により搬送された定着液と該気体搬送手段により搬送された空気とを混合して大径の泡状定着液を生成する気体・液体混合部と、該気体・液体混合部で生成された大径の泡状定着液から微小な泡状定着液を生成する第１の微小泡生成部と、該気体・液体混合部で生成された大径の泡状定着液から、該第１の微少泡生成部にて生成された泡状定着液より低い密度の微小な泡状定着液を生成する第２の微小泡生成部と、該大径の泡状定着液を該気体・液体混合部から該第１の微少泡生成部または該第２の微少泡生成部へそれぞれ供給するための流路を排他的に選択する流路切替手段と、該流路切替手段により選択された流路に基づき、該液体搬送手段が搬送する定着液の搬送量と、該気体搬送手段が搬送する空気の搬送量とを制御する制御部と、該第１の微少泡生成部にて生成された泡状定着液の泡膜を上層に、該第２の微少泡生成部にて生成された泡状定着液の泡膜を下層に形成される表面移動可能な泡状定着液塗布部材とを備えた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の発明において、上記制御部は、上記泡状定着液塗布部材の駆動周期に同期して上記流路切替手段による流路の切替えを行うことを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、記録媒体上に未転写トナー像を形成するトナー像形成手段と、該記録媒体上の未転写にトナー像を定着する定着手段とを備えた画像形成装置において、上記定着手段として請求項１または２の定着装置を採用したことを特徴とするものである。
本発明においては、密度の異なる二種類の泡状定着液を生成するために、定着液収容部、液体搬送手段、気体搬送手段、気体・液体混合部を各一つと、第１の微小泡生成部と第２の微小泡生成部とを備えた泡状定着生成手段を用いる。この泡状定着生成手段では、密度の異なる二種類の泡状定着液を生成する際に、液体搬送手段により搬送された定着液と気体搬送手段により搬送された空気とを混合して大径の泡状定着液を生成する気体・液体混合部までを共通に使用する。そして、気体・液体混合部から第１の微小泡生成部または第２の微小泡生成部に大径の泡状定着液を供給する流路を、流路切替手段により切替える。この流路切替手段による流路の切替えに基づき、液体搬送手段が搬送する定着液の搬送量と気体搬送手段が搬送する空気の搬送量とを制御して、定着液／空気の混合比を変化させることで生成される泡状定着液の密度が変化させる。これにより、第１の微小泡生成部と第２の微小泡生成部とで、それぞれ密度の異なる微少な泡状定着液を形成することができる。
この泡状定着生成手段により生成した密度の異なる泡状定着液を用いて泡状定着液塗布部材上に二層構成の泡膜を形成することで、媒体上の樹脂微粒子に泡状定着液を付与する際、泡状定着液塗布部材上に残る定着液の量を少なくすることができる。詳しくは、泡状定着液塗布部材の下層に、定着に用いる泡状定着液よりも密度の低い泡状定着液による泡膜を形成することで、泡状定着液塗布部材上に残る泡状定着液は密度が低いものとなり、体積が同じでも重量を少なくすることができる。よって、泡状定着液塗布部材上に残る定着液の量を少なくできる。本発明の構成は、密度の異なる二種類の泡状定着液を生成するための泡状定着生成手段として、定着液収容部、液体搬送手段、気体搬送手段、気体・液体混合部、微少泡生成部をそれぞれ有する二つの泡状定着生成手段を設ける従来の構成に比べて、装置の大型化やコストアップを抑制することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、泡状定着液を塗布部材により記録媒体上のトナー像に付与してトナー像を定着させる定着装置において、塗布部材上に残り廃棄される無駄な定着液の量を減らし、且つ、装置の大型化、高コスト化を抑制できるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施形態に係る画像形成装置の全体概略構成図。
【図２】図１に示す画像形成部の主要部を拡大して示した概略構成図。
【図３】泡状定着液による定着原理についての説明図。
【図４】基本的な泡状定着液生成手段の構成についての説明図。
【図５】図４に示した泡状定着液生成手段を有する定着装置の概略構成図。
【図６】従来の２つの泡状定着液生成手段を有する定着装置の概略構成図。
【図７】本実施形態の定着装置における塗布ローラ上の泡状定着液についての説明図。
【図８】２層の泡状定着液膜による定着原理についての説明図。
【図９】本実施形態の泡状定着液生成手段を有する定着装置の概略構成図。
【図１０】本実施形態の泡状定着液生成手段の制御動作の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明を適用したの画像形成装置の一実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本実施形態に係る画像形成装置の全体概略構成図である。
図１に示した画像形成装置は、ほぼ中央に画像形成手段である画像形成部１、その画像形成部１の下部に給紙部２、画像形成部１の上方に画像読み取り部３、そして画像形成部１と画像読み取り部３の間に胴内排紙部４の構成を有するカラー画像形成装置であり、プリンタ、複写装置、ファクシミリ、スキャナの機能を有している。なお、図示を省略しているが、画像読み取り部３の上方には、原稿自動搬送装置（ＡＤＦ）が設けられる。
【００１４】
図１において、画像読み取り部３は、コンタクトガラス３ａ、読み取り走行体に搭載された原稿照明用光源３ｂと第１ミラー３ｃ、第２ミラー３ｄ、第３ミラー３ｅ、結像レンズ３ｆ、撮像素子３ｇを備え、ＡＤＦや手差しによりコンタクトガラス３ａ上に載置された原稿の画像を撮像素子３ｇで読み取り、図示省略の画像処理部で書き込み用の画像情報（例えばイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｂｋ）の各色に対応した画像信号）に変換処理して画像形成部１に送信する。
【００１５】
画像形成部１には、ドラム状の感光体により構成された複数の像担持体５Ｙ、５Ｃ、５Ｍ、５Ｂｋを有し、その各像担持体には、互いに異なった色のトナー像がそれぞれ形成される。図示した例では、３つの像担持体５Ｙ、５Ｃ、５Ｍの表面に、イエロートナー像、シアントナー像、及びマゼンタトナー像の各有彩色トナー像がそれぞれ形成され、像担持体５Ｂｋにはブラックトナー像が形成される。各像担持体５Ｙ乃至５Ｂｋは、所定の間隔をあけて互いに平行に配置されている。かかる像担持体５Ｙ乃至５Ｂｋに対向して中間転写体６が対向配置されており、この中間転写体６としてはドラムを用いることもできるが、図示した例では、複数の支持ローラ７、８、９に巻き掛けられて矢印Ａ方向に駆動される無端ベルトが用いられている。
【００１６】
図２は、図１に示す画像形成部１の主要部（各色の画像形成ユニット）を拡大して示した概略構成図である。図１に示したイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｂｋ）の４つの画像形成ユニット２０は同じ構成であるので、図２では一つの画像形成ユニット２０に着目し、色を表す記号は省略している。
【００１７】
図２の画像形成ユニット２０において、像担持体５の周囲には、像担持体５の表面に帯電処理を行う帯電装置１０、画像情報を感光体表面にレーザ光Ｌで照射する露光装置１１（図１に示す）、露光により像担持体５の表面に形成された静電潜像を可視像化する現像装置１２、中間転写体６を介して像担持体５と対向配置された転写装置１３、中間転写体６に転写後の像担持体表面に残留するトナーを除去回収するクリーニング装置１４、像担持体５表面の摩擦係数を下げるための潤滑剤塗布装置２５が設けられている。
【００１８】
帯電装置１０は、帯電部材としての帯電ローラ１０ａと、それを像担持体５に所定の圧力で加圧する付勢部材としてのスプリング１０ｂとを有する。帯電ローラ１０ａは、図示していないが、導電性のシャフトの周りに導電性弾性層を有し、電圧印加装置（不図示）により導電性シャフトを介して導電性弾性層と像担持体５との空隙に所定の電圧を印加して像担持体表面に電荷を付与する。また、上記現像装置１２は撹拌スクリュ１２ａにより現像剤を十分撹拌し、現像ローラ１２ｂに磁気的に付着させる。付着した現像剤は現像ドクタ１２ｃにより現像ローラ１２ｂ上に薄層化され、現像剤により像担持体５上の静電潜像が可視像化される。転写装置１３は転写バイアスローラを有し、該ローラにより電気的に中間転写体６上に像担持体５上のトナー像を付着させる。クリーニング装置１４はウレタンゴム等よりなるクリーニングシートを有し、該シートにより像担持体５上の残留トナーを掻き取るようにして除去する。
【００１９】
なお、本実施形態では、各色の画像形成ユニット２０は、像担持体５、帯電装置１０、現像装置１２、クリーニング装置１４及び潤滑剤塗布装置２５がユニット化されたプロセスカートリッジ（ＰＣ）として構成されている。プロセスカートリッジ（ＰＣ）の形態は任意であるが、本発明のプロセスカートリッジ（ＰＣ）は潤滑剤塗布装置２５と、像担持体５、帯電装置１０、現像装置１２及びクリーニング装置１４の少なくとも一構成部材を組み合わせたものである。
【００２０】
かかる画像形成装置において画像形成が開始されると、各色の画像形成ユニットでは、像担持体５が図２における時計回り方向に回転駆動され、このとき帯電装置１０によって像担持体５の表面が所定の極性に帯電される。次いで、その帯電面に、図１に示す露光装置１１から画像情報に基づくレーザ光Ｌが照射され、これによって像担持体５に静電潜像が形成される。なお、画像情報は、前述の画像読み取り部３で読み取った画像データや、外部のコンピュータからＬＡＮ等を介して送られてくるデータや、ファクシミリで受信したデータ等である。画像読み取り部３が用いられた場合は、コンタクトガラス３ａ上に載置された原稿（図示せず）が原稿照明用光源３ｂと第１ミラー３ｃよりなる読み取り走行体が往復移動し、その際、読み取り走行体により走査された画像情報が第２ミラー３ｄ、第３ミラー３ｅ、結像レンズ３ｆを介して、結像レンズ３ｆの後方に設置されている撮像素子（例えばＣＣＤ）３ｇに画像信号として読み込まれる。この読み込まれた画像信号は、デジタル化され画像処理されて露光装置１１のレーザダイオード（不図示）の発光により像担持体５の表面に書き込まれる。そして、像担持体５の表面に形成された静電潜像は、現像装置１２の現像ローラ８に担持された乾式現像剤（樹脂と色材を含有する樹脂微粒子（トナーと言う）を含む現像剤）によって、トナー像として可視像化される。
【００２１】
上記した画像形成動作は、図１に示す全ての像担持体５Ｙ乃至５Ｂｋで行われ、これによって各像担持体５Ｙ乃至５ＢＫにそれぞれ形成されたイエロートナー像、シアントナー像、マゼンタトナー像及びブラックトナー像が中間転写体６上に順次重ねて転写される。また、図１に示した画像形成装置においては、中間転写体６を挟んで、支持ローラ７に対向して二次転写装置（例えば二次転写ローラ）１６が配置されている。
【００２２】
一方、画像形成部１の下部に配置された給紙部２から、転写紙（定形の普通紙、連続紙、レター用紙、葉書、厚紙等）又は樹脂フィルム（ＯＨＰシート等）などから成る記録媒体Ｐが給紙ローラ２ａにより矢印Ｂで示すように送り出され、その記録媒体Ｐは、レジストローラ対２ｂの回転によって所定のタイミングで、二次転写装置１６と中間転写体６との間に送り込まれる。このようにして、記録媒体Ｐが二次写装置１６を通過するとき、この二次転写装置１６の作用によって中間転写体６上の重ねトナー像が記録媒体Ｐ上に一括して転写される。そして、定着装置１８によってトナー像が記録媒体Ｐに定着された後、排紙ローラ１９により胴内排紙部４に排紙される。また、トナー像転写後の中間転写体６の表面に付着する転写残トナーは、ベルト用のクリーニング装置１５によって除去される。また、二次転写装置１６のローラ表面に付着するトナーや紙粉等は、ローラ用のクリーニング装置によって除去される。なお、ベルト用のクリーニング装置１５やローラ用のクリーニング装置にも、必要に応じて潤滑剤塗布装置が設けられる。
【００２３】
次に、泡状定着液を用いた基本的な定着装置および定着方法について詳細に説明する。
図３は、泡状定着液による定着原理についての説明図である。本実施形態に係る定着装置および定着方法では、図３に示すように、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を含有する微粒子を軟化させる軟化剤を含有した泡状定着液４５を記録媒体Ｐ上の樹脂微粒子（未定着トナーＴ）に付与して該樹脂微粒子を記録媒体Ｐに定着する。
具体的には、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４５とすることで、定着液のカサ密度を低くできると共に、図３（ａ）に示すように、泡状定着液塗布部材である泡塗布ローラ４１上の定着液層（泡状定着液膜）４５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、泡塗布ローラ４１への樹脂微粒子のオフセットを防止できる。
【００２４】
泡状定着液４５は、記録媒体Ｐの搬送過程で、泡塗布ローラ４１と記録媒体Ｐとを接触させることで、記録媒体Ｐおよび記録媒体Ｐ上の未定着トナーＴに塗布される。
その際、泡状定着液４５の全てが記録媒体Ｐ上に塗布されるのではなく、図３（ｂ）に示すように、幾らかは泡塗布ローラ４１上に残ることがわかっており、種々の実験の結果、その比率は体積比で、記録媒体上定着液：泡塗布ローラ上定着液＝７：３となる知見を得ている。
【００２５】
次に、泡状定着液生成手段の基本的構成について説明する。図４は、泡状定着液生成手段の概略構成図である。図４に示す泡状定着液生成手段３０は、液状定着液から大きな泡の泡状定着液を生成した後、大きな泡を分泡し、微小な処方の泡の泡状定着液を生成するものである。この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４に示すように、定着液容器３１内の液状定着液３２を液体搬送ポンプ３３及び液体搬送パイプ３４等の液体輸送手段を用いて気体・液体混合部３５へ供給する。また、空気口４０から気体搬送ポンプ３９及び気体搬送パイプ３６等の気体輸送手段を用いて空気を気体・液体混合部３５へ供給する。なお、空気は圧縮空気を用いる方法も考えられる。
【００２６】
気体・液体混合部３５では、上記のように搬送された液体と気体が混合し、更に微小孔シート３７を通過することで、泡径の揃った大きな泡を生成させることができる。微小孔シート３７の孔径は、３０μｍ〜１００μｍ程度が望ましい。また、図４の微小孔シート３７に限らず、連泡構造の多孔質部材であればよく、孔径３０μｍ〜１００μｍ程度を有する焼結セラミックス板や不織布や発泡樹脂シートであってもよい。また、別の大きな泡の生成方法としては、上記の液体搬送ポンプ３３と気体搬送ポンプ３９より供給された液状定着液と空気を羽根状攪拌子で攪拌しながら、液に気泡を巻き込みながら大きな泡を生成させる構成や、上記の液体搬送ポンプ３３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。
【００２７】
次に、図４に示す泡状定着液生成手段３０では、気体・液体混合部３５で生成された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、微小泡生成部３８が設けられている。この微小泡生成部３８は、図４に示すように閉じた二重円筒で構成されており、内側円筒３８ａが回転可能な構成としている。そして、外側円筒３８ｂの一部より、気体・液体混合部３５で生成された大きな泡状定着液を供給し、内部の回転する内側円筒３８ａと外側円筒３８ｂの隙間（ここが流路となる）を通過させることにより、大きな泡の泡状定着液は回転する内側円筒３８ａ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３８ｂ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。
【００２８】
また、回転する内側円筒３８ａの回転数と、内側円筒３８ａの長手方向の長さにより液搬送速度は決定される。外側円筒３８ｂの内径をｄ１（ｍｍ）、円筒長さをＬ（ｍｍ）とし、内側円筒３８ａの外径をｄ２（ｍｍ）とし、回転数をＲ（ｒｐｍ）とすると、微小な泡を生成するための液搬送速度Ｖ（ｍｍ３／秒）は、  Ｖ＝Ｌ×π×（ｄ１２−ｄ２２）／４／（１０００／Ｒ）の式で決まることがわかった。
例えば、ｄ１が１０ｍｍ、ｄ２が８ｍｍ、Ｌが５０ｍｍ、回転数Ｒが１０００ｒｐｍとすると、液搬送速度は約１４００ｍｍ３／秒（１．４ｃｃ／秒）となる。記録媒体ＰとしてＡ４の転写紙を定着するために必要な泡状定着液が３ｃｃであるとすると、液状定着液から必要量の泡状定着液を生成するのに立上がり時間は約２秒ですみ、極めて素早く、所望の泡径を有する泡状定着液を生成可能となる。また、内側円筒３８ａにらせん状の溝を設けて、円筒内での液搬送性を良くしてもよい。
【００２９】
このように、図４に示す泡状定着液生成手段３０では、液状定着液３２を大きな泡径を有する液へと変化させる大径泡生成部（気体・液体混合部３５）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泡生成部３８を組み合わせることで、液状定着液３２から、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。
【００３０】
なお、泡状の定着液の嵩密度としては、０．０１ｇ／ｃｍ３〜０．１ｇ／ｃｍ３程度の範囲が望ましい。嵩密度は、液体搬送ポンプ３３と気体搬送ポンプ３９の出力を変えることで単位時間当たりの液体・気体流量比を変え、制御することができる。
【００３１】
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の層への塗布時に泡状となっていればよく、保存用容器や、泡状定着液生成手段３０の定着液容器３１内で泡状である必要はない。即ち、保存用容器や定着液容器３１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、樹脂含有微粒子の層へ付与するまでの液体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、定着液容器３１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。
【００３２】
図５は、図４に示した泡状定着液生成手段３０を有する定着装置１８の概略構成の説明図である。
図５（ａ）の制御部５０は、図２に示した構成の画像形成部の主要部（各色の画像形成ユニット、中間転写体、二次転写装置等）と、図４に示した構成の泡状定着液生成手段３０を備えた定着装置１８を制御する。
前述したように、図２に示した画像形成部の主要部の各色の画像形成ユニット２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋで各色の画像が像担持体５Ｙ、５Ｃ、５Ｍ、５Ｂｋ上に形成されて中間転写体６上に転写され、中間転写体６上に形成された未定着トナー画像は二次転写部にて二次転写装置１６により記録媒体Ｐに転写される。
【００３３】
制御部５０は、画像形成部の主要部を制御して、記録媒体Ｐ上に形成する未定着トナー画像に応じて、泡状定着液生成手段３０で生成する泡状定着液の供給量、嵩密度が適切な値になるように制御し、同時に定着装置１８の泡塗布ローラ４１上の泡状定着液の膜厚が供給量に応じた最適値になるように膜厚制御用ブレード４２を制御する。
例えば、未定着トナー画像量が少ない場合は供給量を少なくし、同時に膜厚を薄くする制御が考えられる。
【００３４】
上記のように泡状定着液生成手段３０で生成された泡状定着液は、微小泡生成部３８の外側円筒に設けられた泡の出口に接続された泡搬送パイプにより泡吐出ヘッド４３に送られ、泡吐出ヘッド４３により泡塗布ローラ４１上に泡を吐出した後、膜厚制御用ブレード４２を介して所望の膜厚に整形され、泡塗布ローラ４１上に泡状定着液膜４５として形成される。
この泡状定着液膜が、泡塗布ローラ４１と加圧ローラ４４との接触箇所で、記録媒体Ｐ上の未定着トナー画像に接触・塗布されることで定着工程が行われる。
【００３５】
泡状定着液の泡塗布ローラ４１上での膜厚制御は、図５（ｂ）に示すように、泡塗布ローラ４１とギャップを設けた回転可能な膜厚制御用ブレード４２を用い、膜厚を薄くするときは図５（ｂ）の左図に示すように泡塗布ローラ４１と膜厚制御用ブレード４２のギャップを狭くし、膜厚を厚くするときは図５（ｂ）の右図に示すように泡塗布ローラ４１と膜厚制御用ブレード４２のギャップを広くする。
また、ギャップの制御例としては、膜厚制御用ブレード４２の端部に回転駆動手段（ステッピングモータ、ソレノイド等）を有する回転軸４２ａを設け、この回転軸４２ａの駆動を制御部５０で制御し、トナー層の厚さや環境温度等、更には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等に応じて、ギャップ量を制御し、泡状定着液の未定着トナー層での浸透時間を調整するための最適な膜厚を制御する。
【００３６】
以上、泡状定着液を用いた基本的な定着装置について説明した。一方、本実施形態では、ローラ等の泡塗布ローラ４１に泡状定着液を塗布する処理に際して、密度の異なる二種類の泡状定着液を泡塗布ローラ４１上に塗布して二種類の泡膜を形成するという特徴を有している。しかし、密度の異なる二種類の泡状定着液生成手段として、上記図４に示す、基本的な泡状定着液生成手段３０を二つ設けてしまうと、装置の大型化、コストアップを招いてしまう。そこで、密度の異なる二種類の泡状定着液生成手段として、装置の大型化、コストアップを抑制できる構成のものを採用する。以下、詳しく説明する。
【００３７】
まず、比較例として、図４で示した基本的な泡状定着液生成手段を二つ設けた定着装置について説明する。図６は、密度の異なる二種類の泡状定着液生成するために、図４に示す基本的な泡状定着液生成手段を二つ設けた定着装置の概略構成図である。すなわち、図６に示す構成では、図５の構成に加えて、泡状定着液生成手段をもう１つ設けたものである。
具体的には、定着装置１８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から泡で構成された定着用の泡状定着液を生成する第１の泡状定着液生成手段３０−１と、第１の泡状定着液生成手段３０−１にて生成された泡より低い密度の泡で構成された泡状定着液を生成する第２の泡状定着液生成手段３０−２とを備えている。この第１の泡状定着液生成手段３０−１の基本的な構成は図４で示したように、定着液容器３１−１、液体輸送手段としての液体搬送ポンプ３３−１と液体搬送パイプ３４−１、気体搬送手段としての気体搬送ポンプ３９−１と気体搬送パイプ３６−１、気体・液体混合部３５−１、及び、微小泡生成部３８−１をそれぞれ備えている。また、泡状定着液生成手段３０−２の基本的な構成は、同様に、定着液容器３１−２、液体搬送ポンプ３３−２、液体搬送パイプ３４−２、気体搬送ポンプ３９−２、気体搬送パイプ３６−２、気体・液体混合部３５−２、及び、微小泡生成部３８−２を備えている。
【００３８】
第２の泡状定着液生成手段３０−２にて低密度の泡の泡状定着液を生成して、泡吐出ヘッド４３−２で泡塗布ローラ４１に塗布し、次いで第１の泡状定着液生成手段３０−１にて定着用の泡の泡状定着液を生成して、泡吐出ヘッド４３−１で泡塗布ローラ４１に塗布し、泡塗布ローラ４１上に密度の異なる二種類の泡の層で構成される二層の泡膜を形成する。そして、上記のように泡塗布ローラ４１に二層の泡状定着液膜を形成した後、泡塗布ローラ４１で記録媒体Ｐ上の未定着トナー画像に接触・塗布させることで定着工程を行う。
【００３９】
次に、本実施形態の密度の異なる二種類の泡状定着液を生成する泡状定着液生成手段を採用した定着装置について説明する。図９は、本実施形態に採用される泡状定着液生成手段を採用した定着装置の概略構成図である。図９の泡状定着液生成手段は、定着液容器３１、液体輸送手段としての液体搬送ポンプ３３と液体搬送パイプ３４、気体搬送手段としての気体搬送ポンプ３９と気体搬送パイプ３６、気体・液体混合部３５までは、共通に使用する一つのみを設ける。一方、気体・液体混合部３５で生成された大径の泡状定着液から微少径の泡状定着液を生成するための微少泡生成部は、第１の微小泡生成部３８−１と第２の微小泡生成部３８−２との二つを設ける。また、第１の微小泡生成部３８−１または第２の微小泡生成部３８−２に、気体・液体混合部３５で生成した大径の泡を供給する流路４７−１、４７−２を排他的に切替える流路切替手段４６を設ける。
【００４０】
制御部は、流路切替手段４６により気体・液体混合部３５で生成された大径の泡状定着液の流路４７−１、４７−２を切替えると共に、この切替えに基づき液体搬送ポンプ３３が搬送する定着液の搬送量と気体搬送ポンプ３９が搬送する空気の搬送量とを制御して、定着液／空気の混合比を変化させて、生成される泡状定着液の嵩密度が変化させる。これにより、第１の微小泡生成部３８−１と第２の微小泡生成部３８−２とで、それぞれ密度の異なる微少な泡を形成することができる。
【００４１】
第２の微少泡生成部３８−２にて低密度の泡の泡状定着液を生成して、泡吐出ヘッド４３−２で泡塗布ローラ４１に塗布し、次いで第１の微少泡生成手段３８−１にて定着用の泡の泡状定着液を生成して、泡吐出ヘッド４３−１で泡塗布ローラ４１に塗布し、泡塗布ローラ４１上に密度の異なる二種類の泡の層で構成される二層の泡膜を形成する。そして本実施例では、上記のように泡塗布ローラ４１に二層の泡状定着液膜を形成した後、泡塗布ローラ４１で記録媒体Ｐ上の未定着トナー画像に接触・塗布させることで定着工程を行う。
【００４２】
図７は、本実施形態における泡塗布ローラ上の泡状定着液について説明する図である。
図７に示す泡塗布ローラ４１上の泡状定着液膜は、図９に示した泡状定着液生成手段の第２の微少泡生成手段３８−２により生成された低密度の泡状定着液膜４５ａの層の上に、第１の微少泡生成部３８−１により生成された定着用の泡状定着液膜４５ｂの層が形成された構成になっている。
【００４３】
図８は、二層の泡状定着液膜による定着原理について説明する図である。
図３と同様、二層の泡状定着液４５ａ，４５ｂは、記録媒体Ｐの搬送過程で塗布ローラ４１と記録媒体Ｐとを接触させることで、記録媒体Ｐおよび記録媒体Ｐ上の未定着トナーＴに塗布される。
その際、記録媒体Ｐおよび記録媒体Ｐ上の未定着トナーＴに塗布される泡状定着液は、図８に示すように、主として定着用の泡状定着液４５ｂであるので、泡塗布ローラ４１上には密度の低い泡状定着液４５ａが多く残るため、記録媒体上定着液と泡塗布ローラ上定着液の体積比が７：３でも、重量比が向上する。
例えば、定着用の泡の密度０．０５ｇ／ｃｍ３に対して、低密度の泡の密度を０．０１ｇ／ｃｍ３として泡膜を形成することを考えたとき、泡塗布ローラ４１上に残る泡の９０％が低密度の泡だとすると、記録媒体上定着液と泡塗布ローラ上定着液の体積比が７：３の場合、その重量比は約９：１になる。
【００４４】
このように、本実施形態では、泡塗布ローラ４１上に、二種類の泡状定着液（密度の低い泡状定着液４５ａと定着用の泡状定着液４５ｂ）で二層の泡膜を形成して、記録媒体Ｐ上の未定着トナー（樹脂微粒子）Ｔに塗布するので、定着動作後、最終的に泡塗布ローラ４１上に残る泡の密度を下げることができ、泡塗布ローラ４１上に残る泡状定着液を少なくすることができる。
【００４５】
図１０は、本実施形態の泡状定着液生成手段の制御動作についての説明図である。制御部５０では、泡塗布ローラ４１の駆動用モータ（不図示）の駆動信号に同期して、流路切替手段４６により流路４７−１、４７−２を切替える。流路切替手段４６の制御周期に同期して、液体搬送ポンプ３３により搬送される液体流量（定着液搬送量）及び気体搬送ポンプ３９に気体流量（空気搬送量）とを制御する。具体的には、低密度の第２の微少泡生成手段３８−２への流路４７−２が開き、第１の微少泡生成手段３８−１への流路４７−１が閉じている場合は、定着液／空気の混合比が低くなるように、液体搬送ポンプ３３、気体搬送ポンプ３９への出力電圧を調整して、液体搬送ポンプ３３による液体流量（定着液搬送量）及び気体搬送ポンプ３９による気体流量（空気搬送量）を制御する。これにより、気体・液体混合部３５から供給される大径の泡状定着液の密度が低くなり、第２の微少泡生成手段３８−２では低密度の微少な泡が生成される。また、第１の微少泡生成手段３８−１への流路４７−１が開き、低密度の第２の微少泡生成手段３８−２への流路４７−２が閉じている場合は、定着液／空気の混合比が流路４７−２が選択された場合よりも高く、且つ、所望の定着に適した泡密度となるように、液体搬送ポンプ３３、気体搬送ポンプ３９への出力電圧を調整して、液体搬送ポンプ３３による液体流量（定着液搬送量）及び気体搬送ポンプ３９に気体流量（空気搬送量）を制御する。これにより、気体・液体混合部３５から供給される大径の泡状定着液の密度が高くなり、第１の微少泡生成手段３８−１では高密度の定着に適した微少な泡が生成される。
【００４６】
上述のように流路切替手段４６の切替えに基づき液体搬送ポンプ３３による液体流量（定着液搬送量）及び気体搬送ポンプ３９に気体流量（空気搬送量）を制御すると、図１０に示すように、流路４７−１、４７−２を流れる大径の泡状定着液の流量が変化する。具体的には、第１の微小泡生成部３８−１への流路４７−１が開いていて、第２の微小泡生成部３８−２への流路４７−２が閉じている場合、第１の微小な泡生成部３８−１への大径の泡状定着液流量は徐々に増加し、その後ある値で飽和する。第２の微少泡生成部３８−２への大径の泡状定着液流量は徐々に減少し、その後ある値で飽和する。一方、第２の微小な泡生成部３８−２への流路４７−２が開いていて、第１の微小泡生成部３８−２１の流路４７−１が閉じている場合、第２の微小な泡生成部３８−２への大径の泡状定着液流量は徐々に増加し、その後ある値で飽和する。第１の微少泡生成部３８−２への大径の泡状定着液流量は徐々に減少し、その後０になる。このように、本実施形態では、閉じている方の流路の大径の泡状定着液流量が０になる前に流路を切替える。その際、同時に液体搬送ポンプ３５、気体搬送ポンプ３９への出力電圧を調整して、上記第１の微小泡生成部３８−１に供給される定着液／空気の混合比、または、第２の微小泡生成部３８−２に供給される定着液／空気の混合比になるよう制御する。これにより、第１の微小泡生成部３８−１には定着に適した密度の定着液／空気の混合比で生成された大径の泡状定着液が、第２の微小泡生成部３８−２には低密度の定着液／空気の混合比で生成された大径の泡状定着液が搬送される。
【００４７】
また、図１０に示すように、本実施形態では、泡塗布ローラ４１の駆動用モータ（不図示）の駆動信号に同期して、流路切替手段４６により流路４７−１、４７−２を切替えている。上述のように、本実施形態の制御動作では、流路４７−１、４７−２を流れる大径の泡状定着液の流量が変動するので、第１の微小泡生成部３８−１、第２の微小泡生成部３８−２からの泡状定着液の吐出流量が変動する。このため、泡塗布ローラ４１上で膜厚ムラが発生する恐れがあり、この膜厚ムラが画像特性に影響を与えることが予想される。そこで、１枚の記録媒体Ｐの中で膜厚ムラの周期（≒流路切替のスイッチング周期）を、例えば１０周期にするという制御をおこない、出力画像品質への影響を抑制する。泡塗布ローラ４１の駆動用モータとしてステッピングモータを用いた場合、モータ駆動信号のパルス数とモータ回転量は一致する。ここで、モータ駆動信号１０００パルスで記録媒体Ｐ１枚が定着部を通過するとしたとき，モータ駆動信号５０パルスごとに流路を切替えると設定すれば、どのような紙搬送速度の場合でも、記録媒体１枚の中の膜厚ムラは１０周期になる。このため、記録媒体Ｐの搬送速度が変わった場合でも、流路切替のスイッチング動作設定を変更する必要がない。
【００４８】
次に、上記定着装置１８で用いられる定着液組成について説明する。この定着装置２８は、少なくとも軟化剤と起泡剤とを含有する液状定着液を、液状から液中に気泡を分散させて泡を多く含んだ泡状定着液を用いて、上述のように定着をおこなっている。
【００４９】
先ず、軟化剤について説明する。
軟化剤は、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ことで樹脂微粒子を軟化させる機能を有する。
軟化剤としては、エステル化合物であることが好ましい。エステル化合物は、トナー等の樹脂微粒子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。上記エステル化合物の中でも、脂肪族エステル、炭酸エステルが、樹脂の軟化能力が優れている点で特に好ましい。また、後述する起泡剤としてのアニオン系界面活性剤による起泡性を阻害しない点からも好ましい。
【００５０】
また、記録媒体に対する樹脂微粒子としてのトナーの定着は、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。
【００５１】
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、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。
【００５２】
上記脂肪族エステルは、飽和脂肪族エステルを含む。上記脂肪族エステルが、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、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。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。
【００５３】
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。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。
【００５４】
上記化合物を含む上記飽和脂肪族エステル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、などが挙げられる。上記化合物を含む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、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、溶解またはマイクロエマルジョンの形態とする。
【００５５】
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］以内であることが好ましい。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。更に、より少量の軟化剤を添加することによって、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。
【００５６】
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以下の直鎖型又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、上記一般式「Ｒ３（ＣＯＯＲ４）２」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。
【００５７】
上記化合物を含む上記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。上記化合物を含む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、溶解またはマイクロエマルジョンの形態とする。
【００５８】
更に、本実施形態における定着液において、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。
【００５９】
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。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、上記一般式「Ｒ５（ＣＯＯＲ６−Ｏ−Ｒ７）２」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。
【００６０】
上記化合物を含む上記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、コハク酸ジカルビトール、アジピン酸ジメトキシエチル、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。上記化合物を含む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、必要に応じてグリコール類を溶解助剤として定着液に含有させ、溶解またはマイクロエマルジョンの形態とする。
【００６１】
上記炭酸エステルとしては、例えば炭酸エチレン、炭酸プロピレン（プロピレンカーボネート）、グリセロール１，２−カルボナート、４−メトキシメチル−１，３−ジオキソラン−２−オンなどが挙げられる。
【００６２】
また、上記以外のエステル化合物としては、例えばクエン酸トリエチル、アセチルクエン酸トリエチル、クエン酸トリブチル、アセチルクエン酸トリブチル等のクエン酸エステル；エチレングリコールジアセタート、ジエチレングリコールジアセタート、トリエチレングリコールジアセタート等のグリコールをエステル化した化合物；モノアセチン、ジアセチン、トリアセチン等のグリセリンをエステル化した化合物などが挙げられる。
【００６３】
次に、起泡剤について説明する。
上述のように定着液は軟化剤を含有するが、一般的に軟化剤は消泡作用が強い。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。
ここで、泡沫安定性とは、泡状となった定着液が液状となり難い性質をいう。本実施形態の定着装置で未定着トナーに付与する泡状定着液としては、泡の状態で１分間放置しても消泡せず、泡の状態を保てる程度の泡沫安定性を有することが望ましい。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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、最も組合せとして優れているのは脂肪酸塩との組合せである。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
以上、本実施形態では、泡状定着液塗布部材として泡塗布ローラ４１を用いた例で説明したが、泡塗布部材としては複数のローラに張架された泡塗布ベルトでもよい。また、泡状定着液塗布部材に対向して配置される加圧部材は、加圧ローラ４４に限るものではなく、複数のローラに張架された加圧ベルトであってもよい。
【００７５】
以上、本実施形態によれば、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を含有する微粒子であるトナーを軟化させる軟化剤を含有した泡状定着液を記録媒体Ｐ上のトナーに付与して定着する定着装置１８において、二種類の密度の異なる泡状定着液の泡膜が形成された泡状定着液塗布部材としての泡塗布ローラ４１を用いて定着液を記録媒体Ｐ上のトナーに付与する。二種類の密度の異なる泡状定着液生成手段としては、定着液を収容する定着液収容部３１と、定着液収容部３１に収容された定着液３２を搬送する液体搬送手段としての液体搬送ポンプ３３と液体搬送パイプ３４、空気を吸引して搬送する気体搬送手段としての気体搬送ポンプ３９と気体搬送パイプ３６、液体搬送手段により搬送された定着液と気体搬送手段により搬送された空気とを混合して大径の泡状定着液を生成する気体・液体混合部３５と、気体・液体混合部３５で生成された大径の泡状定着液から微小な泡状定着液を生成する第１の微小泡生成部３８−１と、気体・液体混合部３５で生成された大径の泡状定着液から第１の微少泡生成部３８−１にて生成された泡状定着液より低い密度の微少な泡状定着液を生成する第２の微小泡生成部３８−２と、大径の泡状定着液を気体・液体混合部３５から第１の微少泡生成部３８−１または第２の微少泡生成部３８−２へそれぞれ供給するための流路４７−１，４７−２を排他的に選択する流路切替手段４６とを設ける。流路切替手段４６により選択された流路４７−１、４７−２に基づき、液体搬送手段が搬送する定着液の搬送量と、気体搬送手段が搬送する空気の搬送量とを制御する。
この泡状定着生成手段では、密度の異なる二種類の泡状定着液を生成する際に、液体搬送手段により搬送された定着液と気体搬送手段により搬送された空気とを混合して大径の泡状定着液を生成する気体・液体混合部３５までを共通に使用する。そして、流路切替手段４６による気体・液体混合部３５から第１の微小泡生成部３８−１または第２の微小泡生成部３８−２への流路４７−１，４７−２の切替えに基づき、液体搬送手段が搬送する定着液の搬送量と気体搬送手段が搬送する空気の搬送量とを制御して、定着液／空気の混合比を変化させることで生成される泡状定着液の密度が変化させる。これにより、第１の微小泡生成部３８−１と第２の微小泡生成部３８−２とで、それぞれ密度の異なる微少な泡状定着液を形成することができる。この泡状定着生成手段により生成した密度の異なる泡状定着液を用いて泡塗布ローラ４１上に二層構成の泡膜を形成することで、記録媒体Ｐ上のトナーＴに泡状定着液を付与する際、泡塗布ローラ４１上に残る定着液の量を少なくすることができる。詳しくは、泡塗布ローラ４１の上層に第２の微小泡生成部３８−２で生成された定着用の泡状定着液による泡膜を形成し、下層に定着に用いる泡状定着液よりも密度の低い第２の微小泡生成部３８−２で生成された泡状定着液による泡膜を形成する。これにより、泡塗布ローラ４１上に残る泡状定着液は密度が低いものとなり、体積が同じでも重量を少なくすることができる。よって、泡塗ローラ４１上に残る定着液の量を少なくできる。本発明の構成は、密度の異なる二種類の泡状定着液を生成するための泡状定着生成手段として、液体搬送手段、気体搬送手段、気体・液体混合部、微少泡生成部をそれぞれ有する二つの泡状定着生成手段を設ける従来の構成に比べて、装置の大型化やコストアップを抑制することができる。
また、本実施形態によれば、泡塗布ローラ４１の駆動用モータ（不図示）の駆動信号に同期して、流路切替手段４６により流路４７−１、４７−２を切替える。流路４７−１、４７−２を流れる大径の泡状定着液の流量が変動するので、第１の微小泡生成部３８−１、第２の微小泡生成部３８−２からの泡状定着液の吐出流量が変動する。このため、泡塗布ローラ４１上で膜厚ムラが発生する恐れがあり、この膜厚ムラが画像特性に影響を与えることが予想される。そこで、１枚の記録媒体Ｐの中で膜厚ムラの周期（≒流路切替のスイッチング周期）を、例えば１０周期にするという制御をおこない、出力画像品質への影響を抑制する。
【符号の説明】
【００７６】
１：画像形成部
２：給紙部
３：画像読み取り部
４：胴内排紙部
５（５Ｙ，５Ｃ，５Ｍ，５Ｂｋ）：像担持体
６：中間転写体
１０：帯電装置
１１：露光装置
１２：現像装置
１３：転写装置
１８：定着装置
２０（２０Ｙ，２０Ｃ，２０Ｍ，２０Ｂｋ）：画像形成ユニット
２５：潤滑剤塗布装置
３０：泡状定着液生成手段
３０−１：第１の泡状定着液生成手段
３０−２：第２の泡状定着液生成手段
３１、３１−１、３１−２：定着液容器
３２：液状定着液
３３：液体搬送ポンプ
３４：液体搬送パイプ
３５：気体・液体混合部
３６：気体搬送パイプ
３７：微小孔シート
３８：微小泡生成部
３８−１：第１の微小泡生成部
３８−１：第２の微小泡生成部
３９：気体搬送ポンプ
４０：空気口
４１：泡塗布ローラ（泡塗布部材）
４２、４２−１、４２−２：膜厚制御用ブレード
４３、４３−１、４３−２：泡吐出ヘッド
４４：加圧ローラ
４５：泡状定着液膜
４５ａ：低密度の泡状定着液膜
４５ｂ：定着用の泡状定着液膜
４６：流路切替手段
４７−１:第１の大径泡状定着液の流路
４７−２:第２の大径泡状定着液の流路
５０：制御部
Ｐ：記録媒体
Ｔ：未定着トナー（樹脂含有微粒子）
【先行技術文献】
【特許文献】
【００７７】
【特許文献１】特開２００９−００８９６７号公報
【特許文献２】特開２００９−１０３７７８号公報
【非特許文献】
【００７８】
【非特許文献１】「泡のエンジニアリング」初版（石井淑夫著，株式会社テクノシステム，２００５年３月２５日発行，Ｐ．４８９）
【図１】
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【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】
2012003191.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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