(57)【要約】【課題】安定な定着を行うことができる定着装置を提供し、定着後の画像品質の安定化が図れる画像形成装置を提供する。【解決手段】使用環境温度に対して変化する液状定着液の温度が泡化の最適な粘度となる所定の温度になるように温度調整手段１８によって調整される。この温度調整手段１８は、温度センサ１９によって液状定着液の温度を検出して、検出温度に基づいて液状定着液の温度が上記所定の温度になるように温調器２１は加熱用のヒータ２０への供給電力を調整する。また、液状定着液を発泡させるための空気の温度も同様に調整する。このように各温度調整が行われた後泡状定着液を生成することで、使用環境温度が変化しても所定の泡径や所定の嵩密度の泡状定着液の生成が可能となる。【選択図】図１
2012003220.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又は膨潤させることで樹脂を軟化させる軟化剤を少なくとも含有した液状定着液を供給する液供給手段と、気体を供給する気体供給手段と、上記液供給手段によって供給される上記液状定着液と上記気体供給手段によって供給される上記気体を混合して発泡させる泡生成手段とを有する定着装置において、
上記液状定着液及び上記気体の温度を検出する温度検出手段と、
該温度検出手段によって検出された温度結果に基づいて上記液状定着液及び上記気体の温度を所定の温度に調整する温度調整手段と
を有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、
上記温度調整手段は、上記液状定着液及び上記気体を加熱するヒータと、上記温度検出手段によって検出された温度結果に応じて上記ヒータへの供給電力を制御する温調器とを有することを特徴とする定着装置。
【請求項３】
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軟化させる軟化剤を少なくとも含む定着液の複数の成分液を混合または分散させて液状定着液を生成する液混合手段と、該液混合手段に各成分液を供給する複数の液供給手段と、気体を供給する気体供給手段と、上記液混合手段によって混合された上記液状定着液と上記気体供給手段によって供給される上記気体を混合して発泡させる泡生成手段とを有する定着装置において、
上記各成分液及び上記気体の各温度を検出する温度検出手段と、
該温度検出手段によって検出された各温度結果に基づいて上記各成分液及び上記気体の温度を所定の温度に調整する温度調整手段と
を有することを特徴とする定着装置。
【請求項４】
請求項３記載の定着装置において、
上記温度調整手段は、上記各成分液及び上記気体をそれぞれ加熱する複数のヒータと、上記温度検出手段によって検出された各温度結果に応じて上記各ヒータへの供給電力をそれぞれ制御する複数の温調器とを有することを特徴とする定着装置。
【請求項５】
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、広くオフィスで使用されている。このような電子写真方式の画像形成装置においては、記録媒体上のトナーを加熱して溶融させ、溶融したトナーを加圧することによって、トナーを記録媒体上に定着させる熱定着方式が広く用いられている。この熱定着方式は、高い定着速度及び高い定着画像品質等を提供することができるため、好適に用いられている。
【０００３】
しかし、このような電子写真方式の画像形成装置における消費電力の約半分以上は、熱定着方式においてトナーを加熱することに消費されている。一方、近年における環境問題対策の観点からは、低消費電力（省エネルギー）の定着装置が望まれている。即ち、トナーを定着するためにトナーを加熱する温度を今までよりも極端に低下させること、又はトナーを加熱することを必要としない定着方法が望まれている。特に、トナーを全く加熱することなくトナーを記録媒体に定着させる非加熱定着方法が低消費電力の点で理想的である。
【０００４】
このような非加熱定着方法としては、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では、トナーを溶解又は膨潤させることで樹脂を軟化させる軟化剤を少なくとも含有している液状定着液が用いられている。そして、特許文献１の非加熱定着方法では、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上記液状定着液を塗布し、上記液状定着液でトナーを溶解または膨潤させた後被定着物を乾燥させてトナーを被定着物に定着させている。
【０００５】
また、上記特許文献１の非加熱定着方法では、液状定着液を被定着物に微量付与するために塗布ローラ上の定着液層の厚みを未定着トナー層の厚みよりも薄くしている。この場合、塗布ローラが被定着物に近接してから分離していく位置で、塗布ローラの表面に残った液状定着液の液膜によって生じる表面張力で未定着トナー粒子が引っ張られてしまう。これにより、塗布ローラの表面にトナー粒子がオフセットし、被定着物上の画像が大幅に乱れてしまう。逆に、塗布ローラ上の液状定着液層の厚みを未定着トナー層の厚みよりも十分厚くした場合、塗布ローラが被定着物に近接してから分離していく位置で液量が多くなる。そのため塗布ローラの表面の液膜による表面張力が直接トナー粒子に作用しにくくなり、塗布ローラ側にトナーがオフセットしなくなる。
【０００６】
しかし、被定着物面に多量の液状定着液が塗布されるため、トナー粒子が過剰な定着液により被定着物上で流され画質劣化を生じる。また、液量が多いので乾燥時間が長くなり、定着応答性に問題が生じてしまう。更に、被定着物に著しい残液感（紙を手で触れたときの湿った感触）が発生する。また、液状定着液が水を含有する場合、紙等のセルロースを含有する被定着物への塗布量が多いと、紙等の被定着物が著しくカールし、画像形成装置などにおける装置内の紙等の被定着物の排紙搬送時に紙ジャム発生の恐れがある。このような液状定着液でローラ塗布を行う構成では、定着応答性向上、残液感低減やカール防止ための被定着物上のトナー層への液状定着液の微量塗布が望ましい反面、微量塗布であると塗布ローラへのトナーオフセットを防止できない。このように、液状定着液の液量の調整だけでは、定着応答性向上、残液感低減やカール防止と、トナーオフセット防止とを両立することが極めて難しいという課題があった。
【０００７】
このような液状定着液を用いた場合の上記課題を解消するために、液状定着液を泡状にした泡状定着液を用いて定着を行う定着方法が従来より提案され、この泡状定着液を用いた定着方法として特許文献２に記載のものが知られている。この特許文献２には、気泡を大量に含有した泡状定着液が極めて嵩密度が低いことに着目し、接触塗布手段である塗布ローラを介して泡状定着液を未定着トナー層に塗布する定着方法が記載されている。そして、この特許文献２では、液状定着液に多量の気泡を含有させて泡状定着液を生成している。その泡状定着液を生成する方法として、上記特許文献２には液状定着液にせん断力を加える手段として攪拌ローラを用いる例が示されている。この泡状定着液生成手段は、ローラ対の攪拌ローラ同士で形成されるニップ部に液状定着液を溜め、そして攪拌ローラをそれぞれ相反する方向に回転して液状定着液を攪拌することで泡状定着液を生成している。また、上記特許文献２には、液化ガスや圧縮ガスを液状定着液とともに密封容器に入れて、密封容器に取り付けられたアクチュエータ及びノズルから噴出する際に液化ガスや圧縮ガスの膨張により多量の気泡を液中に含有させて泡状定着液を作成する例も提案されている。更には、上記特許文献２には、密封容器内で液状定着液を攪拌羽で攪拌し泡状定着液を生成する例も提案されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記特許文献２に用いられる定着液の成分には、泡化するための起泡剤が含まれている。この起泡剤としては、一般にアニオン系界面活性剤が適している。このアニオン系界面活性剤は陰イオン性であるため、他のイオン性の部材と会合しやすく、使用環境温度の変化によって液状定着液が水に不溶な状態となる一部固形化が進行し、その結果起泡剤液中で水と分離する場合がある。この一部固形化の状態となった定着液に、せん断力を加えたり、あるいは当該定着液を攪拌しても、所定の泡径や所定の嵩密度の泡状定着液を生成することは難しい。そして、所定の泡径や所定の嵩密度でない泡状定着液を未定着のトナーに付与してもトナーを十分に溶解又は膨潤させることできず、トナーの定着が不十分となる。このように定着後のトナー画像の定着が不十分となるため、当該トナー画像に外力が加わると画像が乱れてしまうという課題があった。
【０００９】
本発明は、以上の背景に鑑みなされたものであり、その目的は十分な定着を行うことができ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】
【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又は膨潤させることで樹脂を軟化させる軟化剤を少なくとも含有した液状定着液を供給する液供給手段と、気体を供給する気体供給手段と、上記液供給手段によって供給される上記液状定着液と上記気体供給手段によって供給される上記気体を混合して発泡させる泡生成手段とを有する定着装置において、上記液状定着液及び上記気体の温度を検出する温度検出手段と、該温度検出手段によって検出された温度結果に基づいて上記液状定着液及び上記気体の温度を所定の温度に調整する温度調整手段とを有することを特徴とする定着装置である。
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、上記温度調整手段は、上記液状定着液及び上記気体を加熱するヒータと、上記温度検出手段によって検出された温度結果に応じて上記ヒータへの供給電力を制御する温調器とを有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、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軟化させる軟化剤を少なくとも含む定着液の複数の成分液を混合または分散させて液状定着液を生成する液混合手段と、該液混合手段に各成分液を供給する複数の液供給手段と、気体を供給する気体供給手段と、上記液混合手段によって混合された上記液状定着液と上記気体供給手段によって供給される上記気体を混合して発泡させる泡生成手段とを有する定着装置において、上記各成分液及び上記気体の各温度を検出する温度検出手段と、該温度検出手段によって検出された各温度結果に基づいて上記各成分液及び上記気体の温度を所定の温度に調整する温度調整手段とを有することを特徴とする定着装置である。
また、請求項４の発明は、請求項３記載の定着装置において、上記温度調整手段は、上記各成分液及び上記気体をそれぞれ加熱する複数のヒータと、上記温度検出手段によって検出された各温度結果に応じて上記各ヒータへの供給電力をそれぞれ制御する複数の温調器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１〜４のいずれか１項に記載の定着装置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である。
【００１１】
本発明においては、泡状定着液を生成するための液状定着液と空気の各温度を検出し、検出温度に基づいて液状定着液及び空気の温度が所定の温度になるように調整される。このため環境温度に対して泡化する際液状定着液の粘度を泡化における最適な粘度にすることができる。これにより、所定の泡径や嵩密度となる泡状定着液の生成ができる。よって、未定着トナー画像に対して十分な定着を行うことができ、外力が加わっても画像が乱れない。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、十分な定着を行うことができ、外力が加わっても画像が乱れることがないという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１の実施形態の定着装置の構成を示す概略構成図である。
【図２】定着液の粘度の温度特性の一例を示す特性図である。
【図３】第２の実施形態の定着装置の構成を示す概略構成図である。
【図４】起泡剤液の粘度の温度特性の一例を示す特性図である。
【図５】軟化剤液の粘度の温度特性の一例を示す特性図である。
【図６】使用環境温度１０℃時における加温の有無別の泡状定着液の泡径毎の面積割合を示す特性図である。
【図７】使用環境温度１０℃時における加温の有無別の泡状定着液の様子を示す図である。
【図８】使用環境温度３０℃時における加温の有無別の泡状定着液の泡径毎の面積割合を示す特性図である。
【図９】使用環境温度３０℃時における加温の有無別の泡状定着液の様子を示す図である。
【図１０】第１の実施形態又は第２の実施形態の定着装置を具備した画像形成装置の構成を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を適用した定着装置の実施形態について説明する。図１は第１の実施形態の定着装置の構成を示す概略構成図である。同図に示す本実施形態の定着装置１は、主に、泡状定着液生成装置１０と、泡状定着液塗布装置４０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を含有した液状定着液を収納する液状定着液容器１１と、液状定着液を後述する泡生成手段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液供給手段１３と、フィルタ１４を通した空気を取り込んで気体圧送用チューブ１５を介して圧送するためのポンプ等の気体供給手段１６と、圧送されて来た液状定着液と、気体供給手段１６によって圧送されてくる空気とを混合して泡状定着液を生成する泡生成手段１７と、泡生成手段１７に供給される液状定着液及び空気の温度を調整する温度調整手段１８とを含んで構成されている。
【００１５】
また、泡状定着液塗布装置４０は、所定の膜厚の泡状定着液を後述する加圧ローラ４２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４１と、搬送されてくる記録媒体を挟持して塗布ローラ４１と対向して設置され、塗布ローラ４１と共に記録媒体を加圧する加圧ローラ４２とを含んで構成されている。
【００１６】
更に、温度調整手段１８は、泡生成手段１７に供給され液状定着液と空気の温度を検出する温度センサ１９と、液状定着液と空気を加熱するヒータ２０と、温度センサ１９によって検出される検出温度に基づいてヒータ２０への電力を調整して泡生成手段１７における液状定着液と空気の温度を、液状定着液が最適な粘度を有するように所定の温度に調整する温調器２１とを含んで構成されている。なお、泡生成手段１７の構成例としては、液状定着液を流す微細な複数の流路と交差する気体の微細な複数の流路で瞬時に合流して混合させる構成、液状定着液にせん断力を付与しながら空気を巻き込んで泡状にする方法や液状定着を攪拌して空気を取り込んで泡状にする方法等がある。また、本実施形態では液状定着液に空気を混合させて泡化しているが、空気ではなく定着液の成分に影響しない気体であればよい。
【００１７】
ここで、定着液の温度変化に対する粘度特性の一例を図２に示す。なお、測定は回転粘度計を用いて行われ、回転数は回転粘度計の測定用コーンの回転数である。粘度範囲によって測定用コーンの回転数を変更して各回転数における温度変化に対する粘度変化をプロットした特性である。同図に示す粘度特性で例えば測定用コーンの回転数が１０ｒｐｍのときの粘度特性において、使用環境温度範囲１０℃〜３２℃で２．５倍から３倍程度の粘度変化があることがわかる。このように、定着液には温度変化に伴う粘度変化がみられる。そのため、本実施の形態の定着装置１は、液状定着液の液温、あるいは液状定着液に混合させる空気の温度を検出する。そして、その検出結果をもとにして泡状生成手段による泡生成に適するそれぞれの温度となるように温度調整を行っている。
【００１８】
以下、本実施形態の動作について概説すると、図示しない画像形成部によって未定着のトナー層が形成された記録媒体が定着装置１へ搬送されてくると、図１の液供給手段１３は液状定着液を液状定着液容器１１から泡生成手段１７へ液圧送用チューブ１２を介して圧送する。また、図１の気体供給手段１６は液状定着液を発泡させるためフィルタ１４を介して取り込んだ空気を泡生成手段１７へ気体圧送用チューブ１５を介して圧送する。そして、圧送されてくる液状定着液と空気の温度は温度調整手段１８の温度センサ１９によって検出される。液状定着液の温度と空気の温度の検出温度に基づいて液状定着液の温度と空気の温度が所定の温度になるように、温調器２１はヒータ２０への電力を調整しヒータ２０によって液状定着液及び空気を加温して温度を調整する。所定の温度に調整された状態の液状定着液及び空気が泡生成手段１７によって均一に混合されて発泡されて所定の泡径や所定の嵩密度の泡状定着液が生成される。生成された泡状定着液は泡生成手段１７の供給口から所定量だけ排出され塗布ローラ４１のローラ面に付与される。そして、塗布ローラ４１と加圧ローラ４２とのニップ部において塗布ローラ４１上の泡状定着液は記録媒体上の未定着トナー層に塗布される。未定着トナー層に塗布された泡状定着液は破泡して液状定着液となり未定着トナーの一部を溶解又は膨潤させることで未定着トナー層が記録媒体上に定着する。
【００１９】
なお、温度センサ１９は、液状定着液の温度と液状定着液を発泡させるための空気の温度とを直接に検出しても、液状定着液及び空気がそれぞれ流れる流路を形成する部材の温度を検出することで間接に液状定着液の温度と液状定着液を発泡させるための空気の温度としても良い。一定の温度に保つ温度としては、使用環境温度の上限温度である３２℃の時の機内温度範囲４０℃〜４５℃程度に温調するのが望ましい。これにより、使用環境温度範囲１０℃〜３２℃で使用環境が変化しても、一定の発泡条件で一定の泡径や泡密度の泡を生成することができる。また、本実施形態での温度調整手段１８において温度を調整する手段としては加温用のヒータ２０を有しているが、冷却用の冷媒での冷却手段を設けてもよく、別の温度調整方法としては所定の温度に温度調整された水等の媒体を泡生成手段１７、泡生成手段１７の流入口近傍に設けられた温調用流路を流すことで温調する方法でもよい。更には、加温用ヒータ等では消費電力を要するので、定着装置が搭載される画像形成装置内における熱を生じる部位、例えば記録媒体搬送用のモータから発する熱をダクトで送って泡生成手段１７へ供給する方法も考えられる。
【００２０】
図３は第２の実施形態の定着装置の構成を示す概略構成図である。同図において、図１と同じ参照符号は同じ構成要素を示す。同図に示す本実施形態の定着装置２は、泡生成手段１７の手前に設けられた液混合手段５０に液状定着液の複数の成分液、本実施形態では液状定着液容器２２、２５に収容された２つの成分液を液供給手段２４、２７で圧送し、液混合手段５０で液状定着液を混合生成する定着装置である。そして、本実施形態の定着装置２では、その各成分液の温度を所定の温度に調整している。図３に示す例は液状定着液の成分液が２つの場合の例で、例えば液状定着液成分１としての軟化剤を含んだ軟化液と、泡を生成するために必要な液状定着液成分２としての起泡剤を含んだ起泡剤液とに、定着液の成分をそれぞれ分けて収容しておき、液状定着液を使用する直前に各成分液を液混合手段５０において混合する。これにより、軟化剤に加水分解が起きるなどして経時的に液状定着液としての特性が劣化して、所望の定着性能が得られなくなることを防止することができる。なお、本実施形態の定着装置２でも、第１の実施の形態と同様に、主に、泡状定着液生成装置１０と、泡状定着液塗布装置４０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、フィルタ１４を通した空気を取り込んで気体圧送用チューブ１５を介して圧送するためのポンプ等の気体供給手段１６と、液状定着液成分１の軟化剤液を収納する液状定着液容器２２と、軟化剤液を液混合手段５０に液圧送用チューブ２３を介して圧送するためのポンプ等の液供給手段２４と、液状定着液成分２の起泡剤液を収納する液状定着液容器２５と、起泡剤液を液混合手段５０に液圧送用チューブ２６を介して圧送するためのポンプ等の液供給手段２７と、圧送されて来た２つの液状定着液成分を液混合手段５０によって混合されて生成された液状定着液と、気体供給手段１６によって圧送されてくる空気とを混合して泡状定着液を生成する泡生成手段１７と、空気の温度を調整する温度調整手段２８及び液混合手段５０に供給される液状定着液成分１の軟化剤液の温度を調整する温度調整手段３２並びに液状定着液成分２の起泡剤液の温度を調整する温度調整手段３６とを含んで構成されている。
【００２１】
更に、温度調整手段２８は、泡生成手段１７に供給され空気の温度を検出する温度センサ２９と、空気を加熱するヒータ３０と、温度センサ２９によって検出される検出温度に基づいてヒータ３０への電力を調整して泡生成手段１７における空気の温度を所定の温度に調整する温調器３１とを含んで構成されている。また、温度調整手段３２は、液混合手段５０に供給され液状定着液成分１の軟化剤液の温度を検出する温度センサ３３と、軟化剤液を加熱するヒータ３４と、温度センサ３３によって検出される検出温度に基づいてヒータ３４への電力を調整して液混合手段５０における軟化剤液が最適な粘度を有するように所定の温度に調整する温調器３５とを含んで構成されている。更に、温度調整手段３６は、液混合手段５０に供給され液状定着液成分２の起泡剤液の温度を検出する温度センサ３７と、起泡剤液を加熱するヒータ３８と、温度センサ３７によって検出される検出温度に基づいてヒータ３８への電力を調整して液混合手段５０における起泡剤液が最適な粘度を有するように所定の温度に調整する温調器３９とを含んで構成されている。
【００２２】
液混合手段５０としては、泡生成手段１７と同様、液状定着液の一つの液状定着液成分１、例えば軟化剤液を流す微細な複数の流路と、液状定着液のもう一つの液状定着液成分２、例えば起泡剤液を流す微細な複数の流路とを用い、これらの液状定着液の２つの成分液が混ざり合う液混合手段の混合部で瞬時に合流して混合させる。これにより、数立方ｍｍ程度の極めて微小な容積で、複数の定着液成分を混合することが可能なマイクロ流路を用いた液混合手段が考えられる。ここで、液状定着液の成分液としての起泡剤液と軟化剤液の各粘度の温度特性の一例を図４、図５に示す。なお、この測定でも回転粘度計を用いて行われ、回転数は回転粘度計の測定用コーンの回転数である。図４及び図５に示す特性は粘度範囲によって測定用コーンの回転数を変更して各回転数における温度変化に対する粘度変化をプロットした特性である。図４に示す起泡剤液の温度と粘度の特性と、図５に示す軟化剤液の温度と粘度の特性とから、起泡剤液及び軟化剤液にも温度変化に伴って粘度変化がみられることがわかる。
【００２３】
そして、本実施形態の定着装置２では、図４、図５に示すような粘度と温度との関係を考慮して液混合液５０に液状定着液の複数の成分液を圧送する過程で、図３の温度調整手段３２で定着液成分液の一つの液状定着液成分１の軟化剤液の温度を所定の温度に調整している。また、図３の温度調整手段３６で定着液成分液の一つの液状定着液成分２の起泡剤液の温度を所定の温度に調整している。なお、本実施形態でも、図３の温度調整手段２８で泡生成手段において液状定着液と混合される空気の温度を所定の温度に調整される。このように、温度調整された複数の定着液成分液は液混合手段５０で均一に混合されて温度調整された状態の液状定着液を生成し、泡生成手段１７に供給される。詳細には、温度調整手段３２の温調器３５は、液状定着液成分１の軟化剤液の温度を検出する温度センサ３３の検出温度結果を基に、液混合手段５０の流入口近傍に取り付けられたヒータ３４へ供給される電力を制御して、軟化剤液の液温を所定の温度に保っている。また、温度調整手段３６の温調器３９でも、液状定着液成分２の起泡剤液の温度を検出する温度センサ３７の検出温度結果を基に、液混合手段５０の流入口近傍に取り付けられたヒータ３８へ供給される電力を制御して、起泡剤液の液温を所定の温度に保っている。更に、温度調整手段２８の温調器３１でも、空気の温度を検出する温度センサ２９の検出温度結果を基に、泡生成手段１７の流入口近傍に取り付けられたヒータ３０へ供給される電力を制御して、空気の温度を所定の温度に保っている。
【００２４】
そして、各液状定着液成分の各温度が所定の温度にそれぞれ調整された状態で液混合手段５０にて混合された液状定着液と、温度が所定の温度に調整された空気とが、液混合手段１７に供給されて均一に混合される。これにより、使用環境温度の変化により変化する液温の影響で発生する液の粘度変化による混合比率の変化や、混合不良を防止することができ、使用環境温度の変化に影響されない定着液の直前混合をすることが可能となる。そして、液状定着液を発泡させる空気を気体供給手段１６で泡生成手段１７に圧送、液混合手段５０で生成された液状定着液を泡生成手段１７で均一に空気と混合し発泡させることができる。
【００２５】
以下、本実施形態の動作について概説すると、図示しない画像形成部によって未定着のトナー層が形成された記録媒体が定着装置２へ搬送されてくると、図３の液供給手段２４は液状定着液成分１の軟化剤液を液状定着液容器２２から液混合手段５０へ液体圧送用チューブ２３を介して圧送する。また、図３の液供給手段２７は液状定着液成分２の起泡剤液を液状定着液容器２５から液混合手段５０へ液体圧送用チューブ２６を介して圧送する。更に、図３の気体供給手段１６は液状定着液を発泡させるための空気をフィルタ１４を介して泡生成手段１７へ圧送する。そして、圧送されてくる空気の温度は温度調整手段２８の温度センサ２９によって検出される。また、圧送されてくる液状定着液成分１の軟化剤液の温度は温度調整手段３２の温度センサ３３によって検出される。更に、圧送されてくる液状定着液成分２の起泡剤液の温度は温度調整手段３６の温度センサ３７によって検出される。
【００２６】
そして、空気の温度の検出温度に基づいて空気の温度が所定の温度になるように、温調器３１はヒータ３０への電力を調整しヒータ３０によって空気が加温されて空気の温度を調整する。また、液状定着液成分１の軟化剤液の温度の検出温度に基づいて軟化剤液の温度が所定の温度になるように、温調器３５はヒータ３４への電力を調整しヒータ３４によって軟化剤液が加温されて軟化剤液の温度を調整する。更に、液状定着液成分２の起泡剤液の温度の検出温度に基づいて起泡剤液の温度が所定の温度になるように、温調器３９はヒータ３８への電力を調整しヒータ３８によって起泡剤液が加温されて起泡剤液の温度を調整する。次に、所定の温度に調整された状態の液状定着液成分１の軟化剤液及び液状定着液成分２の起泡剤液が液混合手段５０によって均一に混合されて液状定着液を生成する。そして、温度調整された空気及び液状定着液が供給された泡生成手段１７によって発泡されて所定の泡径や所定の嵩密度の泡状定着液が生成される。生成された泡状定着液は泡生成手段１７の供給口から所定量だけ排出され塗布ローラ４１のローラ面に付与される。そして、塗布ローラ４１と加圧ローラ４２とのニップ部において塗布ローラ４１上の泡状定着液は記録媒体上の未定着トナー層に塗布される。未定着トナー層に塗布された泡状定着液は破泡して液状定着液となり未定着トナーの一部を溶解又は膨潤させることで未定着トナー層が記録媒体上に定着する。
【００２７】
このように、図４、図５に示すような液状定着液の複数の成分液の粘度特性が個別に異なる。そのために、液状定着液の複数の成分液を個別に温度調整可能な複数の温度調整手段を設けて粘度が極端に違う成分液の粘度差を少なくするように設定温度の違いを付けて個別に温度調整する。このような個別の温度調整を行うことにより、液混合をし易くして最適な液状定着液を安定に生成し、あるいは高粘度の成分液の設定温度を上げることで粘度を下げて液圧送用のポンプの容量を小さくしたり消費電力を抑えることができる。なお、上記実施形態では気体及び液状定着液もしくは複数の成分液の温度を調整することで液状定着液の粘度を最適化することで所定の泡径や所定の嵩密度の泡状定着液を生成するものであるが、これに限らず気体や液状定着液もしく各成分液の温度を調整して泡の表面張力を最適化することで所定の泡径や所定の嵩密度の泡状定着液を生成するものにも適用できる。具体的には、温度を上げることで泡状定着液の表面張力が低下して泡立ち良くなる。
【００２８】
次に、本実施形態の定着装置における実施例について概説する。
はじめに、実施例に使用した定着液の処方は以下のとおりである。
軟化剤：コハク酸ジカルビトール（高級アルコール工業（株）、試薬）
３０．０ｗｔ％
希釈溶媒：イオン交換水                                          ６５．０ｗｔ％
増泡剤：ヤシ脂肪酸ジエタノールアミド（１：１）型（松本油脂  マーポンMM）
０．５ｗｔ％
起泡剤：パルミチン酸アミン                                        ２．５ｗｔ％
ミリスチン酸アミン                                        １．５ｗｔ％
ステアリン酸アミン                                        ０．５ｗｔ％
(脂肪酸アミンは、脂肪酸とジエタノールアミンにより脂肪酸アミンを合成した。)
【００２９】
そして、実施例では、図１に示す定着装置を使用し、泡生成手段１７のスリット間隔を７０［μｍ］、スリット幅を６［ｍｍ］、スリット深さを０．７［ｍｍ］、流路ピッチ間隔を１４０［μｍ］、流路幅を３０［μｍ］とそれぞれ設定した。また、液供給手段１３としてマイクロポンプ（ユニフローズ社製、型番uf-3010SZB2）を用いて泡生成手段１７に定着液を送液し、気体供給手段１６として圧縮空気（０．３［ＭＰａ］）をマスフローメータ（株式会社山武製、型番MQV0002）を通して泡生成手段１７に供給した。泡生成手段１７の温度調整手段としては、カートリッジヒータ（八光電機製作所製、型番 HLY1203）、温度センサ（ミスミ製、型番MSND1.0-30）、電子温度調節器（パナソニック電工製、型番KT4）を使用した。マイクロ流路を内部に持つ泡生成手段筐体にカートリッジヒータ、温度センサを挿入し、筐体温度が一定になるように温度調節することで、それぞれ別々に泡生成手段１７の筐体に供給されてくる定着液、空気の温度をマイクロ流路内で気液が混合する泡生成手段１７に到達するまでの間で間接的に温度調節することができる。泡密度の測定は、１０［ｃｃ］の容器に採取した泡状定着液の重量を測定し、容器体積で割って計算した。泡径分布は、生成した泡状定着液をプレパラート上に乗せ、光学顕微鏡を用いて、泡の付いたプレパラートを裏側から撮像し、撮像範囲３．６［ｍｍ］×２．７［ｍｍ］に入った泡状定着液の泡径、各泡径の泡が占める面積割合の分布を測定した。空気・液の圧送圧力については、泡生成手段１７の手前の空気圧送用チューブ、液圧送用チューブ設けた圧力計（キーエンス製、型番AP-13S、AP-V80）で、圧力を測定した。
【００３０】
次に、実施例の測定結果について概説する。図６は使用環境温度１０℃時における加温の有無別の泡状定着液の泡径毎の面積割合を示す特性図である。図７は使用環境温度１０℃時における加温の有無別の泡状定着液の様子を示す図である。図６に示すように、１０℃の使用環境温度下で０．０２の泡密度を生成しようとした際、加熱を行わなかった場合図６及び図７の（ａ）からわかるように広範囲に渡った泡径の泡状定着液が存在した。一方、加熱を行った場合図６及び図７の（ｂ）に示すように、泡径が１５０［μｍ］〜３００［μｍ］の範囲に、特に２００［μｍ］及び２５０［μｍ］の泡状定着液が多く存在し、ほぼ均一の泡径の泡状定着液を生成することができている。
【００３１】
図８は使用環境温度３０℃時における加温の有無別の泡状定着液の泡径毎の面積割合を示す特性図である。図９は使用環境温度３０℃時における加温の有無別の泡状定着液の様子を示す図である。図８に示すように、３０℃の使用環境温度下で０．０２の泡密度を生成しようとした際、加熱を行わなかった場合、そして加熱を行った場合でも泡径が１５０［μｍ］〜２５０［μｍ］の狭範囲に、特に１５０［μｍ］及び２００［μｍ］の泡状定着液が多く存在し、ほぼ均一の泡径の泡状定着液を生成することができている。また、図９からわかるように、加熱を行わなかった場合でも加熱を行った場合でもほぼ均一の泡径の泡状定着液となっている。
【００３２】
このように、泡密度について、１０℃の使用環境温度下では泡生成手段の温度調整をしなかった場合、液の圧送圧力の上昇となった時には液粘度の温度変化による圧損変化により、所定の液量を送液できず、泡密度がばらつく可能性がある。泡生成手段の温度調整し、泡生成手段に流入する空気、液の温度を一定にすることで一定の圧送圧力条件で泡生成できる。泡面積の分布については、特に１０℃の使用環境温度で泡生成手段の温度調整をしなかった場合、泡面積分布の重心位置が泡径の大きい方にずれ、泡径分布幅も広くなっている。それに対して泡生成手段の温度調整をすると、泡面積分布の重心位置が泡径の小さい方にずれ、泡径分布幅も狭なり分布が少ない泡状定着液が生成できている。３０℃の使用環境温度下では泡生成手段の温度調整をしなくても泡生成した場合とほぼ同じ状態の泡状定着液が生成できることが確認できた。
【００３３】
図１０は第１の実施形態又は第２の実施形態の定着装置を具備する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１０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１０の（ｂ）は図１０の（ａ）の本発明の画像形成装置の１つの画像形成ユニットの構成を示す概略構成図である。図１０の（ａ），（ｂ）に示す本発明の画像形成装置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。
【００３４】
また、図１０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Ｌ、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発明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。
【００３５】
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。
【００３６】
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、トナー像を記録紙１１４に転写する際に、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によって上述の第１の実施形態における定着装置１に搬送される。第１の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、かつ温度調整され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。なお、図１０の定着装置には第１の実施形態の定着装置１を適用しているが、第２の実施形態の定着装置２でもよい。
【００３７】
このように、温度調整手段を有する定着装置を搭載する画像形成装置によれば、使用環境温度の変化にかかわらず常に所定の泡径や所定の嵩密度の泡状定着液を生成することが可能となり、定着性能が向上して高い画像品質を確保することができる。
【００３８】
以上説明したように、第１の実施形態によれば、泡生成手段１７が液状定着液と空気を混合して発泡させて泡状定着液を生成するとき、上記泡生成手段１７に供給される液状定着液と空気の各温度を温度調整手段１８の温度センサ１９によって検出する。そして、温度調整手段１８の温調器２１は検出温度に基づいて温度調整手段１８のヒータ２０への供給電力を制御して液状定着液及び空気の温度を所定の温度に調整する。このような構成では、環境温度に対して泡化する際液状定着液の粘度が泡化における最適な粘度となり、所定の泡径や所定の嵩密度となる泡状定着液の生成が可能となる。
【００３９】
また、第２の実施形態によれば、液状定着液の複数の成分液毎の温度を温度センサ３３、３７によって各所定の温度にそれぞれ個別に検出する。また、空気の温度を温度センサ２９によって検出する。そして、温度センサ３３、３７によって検出された各検出温度に基づいて、温調器３５、３９はヒータ３４、３８への供給電力をそれぞれ制御する。よって、各定着液成分液の温度は各所定の温度にそれぞれ調整される。次に、個別に温度調整された各定着液成分液は液混合手段５０で混合され、液状定着液が生成される。そして、温度調整された状態の液状定着液と温度調整された空気とを泡生成手段１７で混合して発泡させて、所定の泡径や嵩密度となる泡状定着液の生成が可能となる。
【００４０】
更に、第１の実施形態又は第２の実施形態の定着装置を具備する画像形成装置によれば、検出した使用環境温度の変化に応じて空気や液状定着液、あるいは液状定着液成分の温度を所定の温度になるように調整する。これにより、使用環境温度の変化にかかわらず所定の泡径や所定の嵩密度の泡状定着液を生成することが可能となる。そして、所定の泡径や所定の嵩密度の泡状定着液による定着が行われ、十分な定着が行われる。よって、定着後の画像に外力が加わっても画像が乱れることがないという優れた効果がある。
【符号の説明】
【００４１】
１  定着装置
２  定着装置
１０  泡状定着液生成装置
１１  液状定着液容器
１２  液圧送用チューブ
１３  液供給手段
１４  フィルタ
１５  気体圧送用チューブ
１６  気体供給手段
１７  泡生成手段
１８  温度調整手段
１９  温度センサ
２０  ヒータ
２１  温調器
２２  液状定着液容器
２３  液圧送用チューブ
２４  液供給手段
２５  液状定着液容器
２６  液圧送用チューブ
２７  液供給手段
２８  温度調整手段
２９  温度センサ
３０  ヒータ
３１  温調器
３２  温度調整手段
３３  温度センサ
３４  ヒータ
３５  温調器
３６  温度調整手段
３７  温度センサ
３８  ヒータ
３９  温調器
４０  泡状定着液塗布装置
４１  塗布ローラ
４２  加圧ローラ
５０  液混合手段
１００  画像形成装置
【先行技術文献】
【特許文献】
【００４２】
【特許文献１】特開２００６−７８５７３号公報
【特許文献２】特開２００７−２１９１０５号公報
【図１】
2012003220.tif 000003
【図２】
2012003220.tif 000004
【図３】
2012003220.tif 000005
【図４】
2012003220.tif 000006
【図５】
2012003220.tif 000007
【図６】
2012003220.tif 000008
【図８】
2012003220.tif 000009
【図１０】
2012003220.tif 000010
【図７】
2012003220.tif 000011
【図９】
2012003220.tif 000012