(57)【要約】【課題】軟化した状態のトナー等の樹脂微粒子を担持する記録媒体を搬送する搬送部材に樹脂微粒子が付着することに起因する異常画像の発生を抑制できる定着装置、及び、この定着装置を備えた画像形成装置を提供する。【解決手段】未定着トナーＴを軟化させる軟化剤を含有する液状定着液ＴＬを泡状定着液Ｂｕとする泡状定着液供給部１３０と、未定着トナーＴからなるトナー層を担持する転写紙Ｐの表面に泡状定着液Ｂｕを塗布する塗布ローラ４１を備える泡状定着液塗布部１４０とを有する定着装置３０において、泡状定着液Ｂｕを塗布された転写紙Ｐを搬送する搬送ローラ４５の表面に、転写紙Ｐに接触する針状の凸部を有し、凸部とトナー層とが直接接触することを防止する介在物質である水を、凸部の表面に供給する介在物質供給手段である水供給パット４６を備える。【選択図】図１
2012155205.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微粒子を軟化させる軟化剤を含有する定着液を、該樹脂含有微粒子からなる樹脂含有微粒子層を担持する定着液付与対象の表面に付与する定着液付与手段を有し、
該定着液を該定着液付与対象に付与することで軟化した該樹脂含有微粒子層を記録媒体に定着させる定着装置において、
表面が無端移動することにより、上記定着液によって軟化した該樹脂含有微粒子層を担持する上記記録媒体に搬送力を付与する搬送部材の表面に該記録媒体に接触する針状の凸部を有し、
該凸部と該樹脂含有微粒子層とが直接接触することを防止する介在物質を該凸部の表面に供給する介在物質供給手段を備えることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
請求項１の定着装置において、
上記介在物質が水を含有することを特徴とする定着装置。
【請求項３】
請求項２の定着装置において、
上記介在物質が界面活性剤を含有することを特徴とする定着装置。
【請求項４】
請求項２または３の定着装置において、
上記介在物質が水に溶融し、且つ水よりも沸点の高い材料を含有することを特徴とする定着装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の定着装置において、
上記凸部の表面の付着物を除去する凸部表面クリーニング手段を備えることを特徴とする定着装置。
【請求項６】
請求項５の定着装置において、
上記凸部表面クリーニング手段は、面ファスナーのループ面側に用いられるループを上記凸部に接触させる構成であることを特徴とする定着装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の定着装置において、
液状の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を備え、
上記定着液付与手段は、該泡状定着液を上記定着液付与対象に付与することを特徴とする定着装置。
【請求項８】
樹脂と色剤と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画像情報に基づいてトナー像を形成するトナー像形成手段と、
トナー像を担持する記録媒体の表面に泡状定着液を付与し、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１乃至７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、及び、画像形成装置に用いられる定着装置に関するものである。詳しくは、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て記録媒体上に定着させる定着液を記録媒体上またトナー像担持体上のトナー像に付与する定着装置、及びこれを備えた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が普通紙に高精細な画像を高速で形成することができる点から広くオフィスで使用されている。この電子写真方式の画像形成装置では、定着速度、定着画像品質等の点から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。この熱定着方式は、高い定着速度及び高い定着画像品質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、このような熱定着方式を採用した定着装置を備え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、定着装置でトナーを加熱する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。そこで、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。
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４に記載の定着装置で用いる定着方式）。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。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
湿式定着方式の定着装置では、定着液によって軟化したトナーが記録媒体上で硬化することで定着が成されるが、トナーが硬化して定着が成されるまでには時間を要する。このため、軟化した後の定着が成されるまでのトナーは一時的に粘着性が高い状態となる。このように粘着性が高い状態のトナーが搬送ローラ等の搬送部材に接触すると、記録媒体上のトナーの一部が搬送部材に付着し、と画像抜け等の異常画像となることがある。
【０００５】
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、軟化した状態のトナー等の樹脂微粒子を担持する記録媒体を搬送する搬送部材に樹脂微粒子が付着することに起因する異常画像の発生を抑制できる定着装置、及び、この定着装置を備えた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】
【０００６】
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微粒子を軟化させる軟化剤を含有する定着液を、該樹脂含有微粒子からなる樹脂含有微粒子層を担持する定着液付与対象の表面に付与する定着液付与手段を有し、該定着液を該定着液付与対象に付与することで軟化した該樹脂含有微粒子層を記録媒体に定着させる定着装置において、表面が無端移動することにより、上記定着液によって軟化した該樹脂含有微粒子層を担持する上記記録媒体に搬送力を付与する搬送部材の表面に該記録媒体に接触する針状の凸部を有し、該凸部と該樹脂含有微粒子層とが直接接触することを防止する介在物質を該凸部の表面に供給する介在物質供給手段を備え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の定着装置において、上記介在物質が水を含有す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２の定着装置において、上記介在物質が界面活性剤を含有することを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、請求項２または３の定着装置において、上記介在物質が水に溶融し、且つ水よりも沸点の高い材料を含有す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１乃至４のいずれか１項に記載の定着装置において、上記凸部の表面の付着物を除去する凸部表面クリーニング手段を備えることを特徴とするものである。
また、請求項６の発明は、請求項５の定着装置において、上記凸部表面クリーニング手段は、面ファスナーに用いられるループ面を上記凸部に接触させる構成であることを特徴とするものである。
また、請求項７の発明は、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の定着装置において、液状の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を備え、上記定着液付与手段は、該泡状定着液を上記定着液付与対象に付与することを特徴とするものである。
また、請求項８の発明は、樹脂と色剤と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画像情報に基づいてトナー像を形成するトナー像形成手段と、トナー像を担持する記録媒体の表面に泡状定着液を付与し、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１乃至７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。
【０００７】
本発明においては、搬送部材の表面に該記録媒体に接触する針状の凸部を有するため、記録媒体上の軟化した該樹脂含有微粒子と搬送部材とが接触し得る面積を小さくすることができ、搬送部材に樹脂微粒子が付着することを抑制できる。また、介在物質供給手段が供給する介在物質によって樹脂含有微粒子層と凸部とが直接接触することを防止でき、より効果的に、搬送部材に樹脂微粒子が付着することを抑制できる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、搬送部材に樹脂微粒子が付着することを抑制できるため、搬送部材に樹脂微粒子が付着することに起因する異常画像の発生を抑制できるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態に係る定着装置の概略構成図。
【図２】本実施形態に係るプリンタの要部を示す概略構成図。
【図３】同プリンタのプロセスユニットを示す拡大構成図。
【図４】本実施形態の定着装置の泡状定着液供給部の構成図。
【図５】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６】搬送ローラの説明図、（ａ）は、搬送ローラの上部を拡大した説明図、（ｂ）は、搬送ローラの表面をさらに拡大した説明図。
【図７】凸部表面クリーニングローラの説明図。
【図８】介在物質供給手段の構成が異なる定着装置の説明図。
【図９】加圧ベルトを備える定着装置の概略構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明を適用した画像形成装置として、電子写真方式のタンデム方式のカラープリンタ（以下、単にプリンタ１００という）の実施形態について説明する。本発明を適用した画像形成装置としては、プリンタに限るものではなく、複写機、ファクシミリ等、定着装置を備えた画像形成装置であれば適用可能である。
まず、実施形態に係るプリンタ１００の基本的な構成について説明する。図２は、プリンタ１００の要部を示す概略構成図である。同図において、プリンタ１００は、イエロー（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ），黒（Ｋ）のトナー像を形成する四つのプロセスユニット３（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）、転写ユニット２０、紙搬送ユニット２８、レジストローラ対１５、定着装置３０、図示しない光書込装置などを備えている。
転写ユニット２０は、トナー像担持体としての中間転写ベルト２５を備えており、この中間転写ベルト２５の上部の張架面に沿って、ブラック、イエロー、マゼンタ及びシアンの各色の画像形成ユニットである四つのプロセスユニット３（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）が配列されている。
【００１１】
四つのプロセスユニット３（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）の上方には、図示しない光書込装置が配置されている。例えば、プリンタ１００が複写機である場合には、不図示の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、光書込装置のレーザーダイオードやＬＥＤ等の光源を駆動して、プロセスユニット３（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）におけるドラム状の感光体４（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）に向けて各レーザー光Ｌ１〜Ｌ４を照射する。この照射により、感光体４（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）の表面には静電潜像が形成され、この静電潜像は所定の現像プロセスを経由してトナー像になる。なお、符号の後に付されたＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋという添字は、イエロー，マゼンタ，シアン，黒用の仕様であることを示している。
【００１２】
プロセスユニット３（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）はそれぞれ、潜像担持体たる感光体４と、その周囲に配設される各種機器とを１つのユニットとして共通の支持体に支持するものであり、プリンタ本体に対して着脱可能になっている。プロセスユニット３（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）は現像に使用するトナーの色が異なる点以外は同様の構成である。
【００１３】
図３は、四つのプロセスユニット３（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）のうちの一つのプロセスユニット３の拡大説明図である。図３に示すように、四つのプロセスユニット３はそれぞれ、潜像担持体である感光体４の周囲に、帯電装置の帯電ローラ７、現像装置６、ドラムクリーニング装置９、及び除電装置の除電ランプ８等が配置されている。また、中間転写ベルト２５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２６が設けられている。
本実施形態の一次転写装置は、ローラ状の一次転写ローラ２６を備え、中間転写ベルト２５を挟んで一次転写ローラ２６が感光体４に当接することで、感光体４の表面上に形成されたトナー像を中間転写ベルト２５に転写する一次転写ニップを形成する。一次転写装置としては、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。
【００１４】
感光体４としては、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。無端ベルト状のものを用いても良い。
本実施形態の帯電装置は、帯電バイアスが印加される帯電ローラ７を感光体４に接触させる接触型帯電方式である。帯電装置は、感光体４に当接させた帯電ローラ７に帯電バイアス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。帯電装置としては、接触型帯電方式に限るものではなく、感光体４に対して非接触で帯電処理を行う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用いてもよい。
【００１５】
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用いて感光体４上の静電潜像にトナーを付着させてトナー像を得ることで、静電潜像を現像して可視化する二成分現象方式のものである。二成分現像剤の代わりに、磁性キャリアを含まない一成分現像剤によって現像を行うタイプのものを使用してもよい。感光体４の表面上で現像されたトナー像は、一次転写ニップで中間転写ベルト２５に一次転写される。
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微粒子からなり、これらの樹脂微粒子は、後述する定着液により溶解または膨潤するものである。現像装置６は、二成分現像剤を収容し撹拌する攪拌部と、現像ローラが配置された現像部とを有し、現像ローラの表面に供給され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。攪拌部における二成分現像剤のトナー濃度は、トナー濃度センサによって検出され、トナー濃度が、一定であるように制御されている。
【００１６】
一次転写ニップを通過した後の感光体４表面に付着している転写残トナーは、ドラムクリーニング装置９によって感光体４表面から除去される。ドラムクリーニング装置９によって感光体４表面から除去されたトナーは、不図示の回収スクリュ及びトナーリサイクル装置によって現像装置６に搬送され、再利用される。本実施形態では、ドラムクリーニング装置９として、ポリウレタンゴム製のクリーニングブレードの先端を感光体４の表面に押し当てることによって転写残トナーを掻き取る方式のものを示している。ドラムクリーニング装置９としては、感光体４の表面に当接するブラシ、または、当接した状態で回転するブラシローラ等、他の方式によって転写残トナーを除去するものを用いてもよい。
除電ランプ８は、光照射によって感光体４を除電する。除電された感光体４の表面は初期化され、帯電ローラ７による一様帯電から始まる次の画像形成に備える。
【００１７】
先に示した図２において、四つのプロセスユニット３（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）の感光体４（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）には、これまで説明してきたプロセスによってＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋトナー像が形成される。四つのプロセスユニット３（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）の下方には、転写ユニット２０が配設されている。この転写ユニット２０は、複数の張架ローラ（２１、２２、２３）によって張架している中間転写ベルト２５を、感光体４（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）に当接させてＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の一次転写ニップを形成している。そして、中間転写ベルト２５は駆動ローラ２１の回転駆動によって図中時計回り方向（図中の矢印Ａ方向）に無端移動する。
【００１８】
Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の一次転写ニップの近傍では、中間転写ベルト２５のベルトループ内側に配設された一次転写ローラ２６（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）によって中間転写ベルト２５を感光体４（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）に向けて押圧している。これら一次転写ローラ２６（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）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、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の一次転写ニップには、感光体４（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）上のトナー像を中間転写ベルト２５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Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ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２５のおもて面には、各一次転写ニップで各色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２５のおもて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。
【００１９】
転写ユニット２０の図中下方の中間転写ベルト２５を挟んで、転写バックアップローラ２３に対向する位置には、二次転写装置として機能する紙搬送ユニット２８が設けられている。紙搬送ユニット２８は、駆動ローラ２９ｂと二次転写ローラ２９ａとの二つの支持ローラの間に、無端状の紙搬送ベルト２９を掛け渡して無端移動させる構成である。この紙搬送ユニット２８は、自らの二次転写ローラ２９ａと、転写ユニット２０の中間転写ベルト２５との間に、紙搬送ベルト２９を挟み込んでいる。このような構成により、中間転写ベルト２５のおもて面と、紙搬送ベルト２９のおもて面とが当接する二次転写ニップが形成されている。二次転写装置としては、ベルト状の部材を中間転写ベルト２５に対向させる構成に限らず、ローラ状の二次転写部材を中間転写ベルト２５に対向させる構成であってもよい。
【００２０】
紙搬送ユニット２８の二次転写ローラ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２０の中間転写ベルト２５のループ内で、中間転写ベルト２５が掛け回されている転写バックアップローラ２３は、接地されている。これにより、二次転写ニップに二次転写電界が形成されている。
【００２１】
二次転写ニップでは、不図示の給紙装置から供給された記録媒体である転写紙Ｐに中間転写ベルト２５上トナー像が転写される。
この二次転写ニップの図中右側方には、レジストローラ対１５が配設されており、ローラ間に挟み込んだ転写紙Ｐを中間転写ベルト２５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２５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。未定着トナー像が転写され、二次転写ニップを通過した転写紙Ｐは、中間転写ベルト２５から離間して、紙搬送ベルト２９のおもて面に保持されながら、その無端移動に伴って定着装置３０へと搬送される。定着装置３０へと搬送された転写紙Ｐは、定着装置３０で表面に担持したトナー像の定着が成され、その後、プリンタ１００の装置外に排出される。
【００２２】
中間転写ベルト２５の複数の張架ローラ（２１、２２、２３）のうちのクリーニング対向ローラ２２に対して中間転写ベルト２５を挟んで対向する位置には、ベルトクリーニング装置２４が配置されている。二次転写ニップを通過した中間転写ベルト２５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おり、この転写残トナーは、中間転写ベルト２５に当接するベルトクリーニング装置２４によって掻き取り除去される。
【００２３】
次に、定着装置３０について説明する。図１は、実施形態に係る定着装置３０の概略構成図である。定着装置３０では、定着液を泡状としてトナー像に付与する構成であるが、本発明の特徴部は、泡状ではない、通常の液状の定着液をトナー像に付与する構成であっても適用可能である。
以下では、便宜上、泡を含まない定着液を「液状定着液ＴＬ」といい、気泡を含有し泡状となった定着液を「泡状定着液Ｂｕ」という。また、泡状定着液Ｂｕのうち、液状定着液ＴＬの状態から起泡されて泡径が所望の泡径よりも大きい状態の泡状定着液Ｂｕを「初期泡状定着液Ｂｕ１」といい、初期泡状定着液Ｂｕ１の状態から分泡して所望の泡径となった泡状定着液Ｂｕを「小径泡状定着液Ｂｕ２」という。さらに、後述する塗布ローラ４１の表面上で泡状定着液膜厚制御手段によって規制され所望の膜厚の状態の小径泡状定着液Ｂｕ２を泡状定着液膜Ｂｕ３という。また、何れの状態にも限定しない定着液を定着液Ｆという。
【００２４】
図１に示す定着装置３０は、転写紙Ｐに定着液Ｆを塗布する定着液付与手段である泡状定着液塗布部１４０と、泡状定着液生成手段である泡状定着液供給部１３０とを備える。定着装置３０、泡状定着液供給部１３０で生成した泡状定着液Ｂｕを泡状定着液塗布部１４０で転写紙Ｐ上の未定着トナーＴに塗布することによって、未定着トナーＴに定着液Ｆを付与する構成である。
泡状定着液塗布部１４０は、塗布ローラ４１及び加圧ローラ４３などを備える。
泡状定着液供給部１３０では、液状定着液ＴＬを構成する二つの定着用液として、軟化剤を含有する液（以下、軟化剤液３１０ａと称す）と起泡剤を含有する液（以下、起泡剤液３１０ｂと称す）とを独立して保管している。そして、泡状定着液Ｂｕを生成するときに軟化剤液３１０ａと起泡剤液３１０ｂとを液混合部４００で混合し、この混合によって得られた液状定着液ＴＬを泡状定着液供給部１３０の泡生成部に供給して、泡状定着液Ｂｕを生成する構成である。
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軟化剤は、水と反応して加水分解してしまう傾向を持つ。このため、水を含む起泡剤液３１０ｂと軟化剤液３１０ａとは、本実施形態の定着装置３０のように、別々に保管し、使用時に混合して使用することが望ましい。
【００２５】
図４は、定着装置３０の泡状定着液供給部１３０を示す拡大構成図である。
泡状定着液供給部１３０は、定着用液収容器３１（軟化剤液収容器３１ａ、起泡剤液収容器３１ｂ）及び液搬送ポンプ３３（軟化剤液搬送ポンプ３３ａ、起泡剤液搬送ポンプ３３ｂ）からなる液供給部と、液混合部４００と、初期発泡部３５及び泡微細化部３８からなる泡生成部とを備える。
泡状定着液供給部１３０は、軟化剤液収容器３１ａ内に収容されている軟化剤液３１０ａと起泡剤液収容器３１ｂ内に収容されている起泡剤液３１０ｂとを混合して得られる液状定着液ＴＬを泡化させ、得られた泡状定着液Ｂｕを塗布ローラ４１に供給するものである。
【００２６】
軟化剤液収容器３１ａ内の軟化剤液３１０ａは、軟化剤液搬送ポンプ３３ａを駆動することで軟化剤液搬送パイプ３４ａを通って液混合部４００に供給される。また、起泡剤液収容器３１ｂ内の起泡剤液３１０ｂは起泡剤液搬送ポンプ３３ｂを駆動することで起泡剤液搬送パイプ３４ｂによって液混合部４００に供給される。このとき、軟化剤液搬送ポンプ３３ａと起泡剤液搬送ポンプ３３ｂとの駆動を制御して、軟化剤液３１０ａの搬送量と起泡剤液３１０ｂの搬送量との比を調節することにより、二つの液を混合して成る液状定着液ＴＬにおける軟化剤液３１０ａと起泡剤液３１０ｂとの混合比を調節することが出来る。所定の混合比で供給された軟化剤液３１０ａと起泡剤液３１０ｂとを液混合部４００で混合し、この混合によって得られた液状定着液ＴＬを、液状定着液搬送パイプ３４０を介して微小孔シート３７を備える初期発泡部３５に搬送する。
【００２７】
液搬送ポンプ３３（３３ａ及び３３ｂ）としては、特に限定されず、ギヤポンプ、ベローズポンプ、チューブポンプ等を用いることが可能であるが、中でもチューブポンプを用いることが望ましい。ギヤポンプ等のように、振動機構や回転機構といった定着用液中で駆動する機構があると、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おそれがある。また、前述の駆動する機構の部品を構成する材料によって定着用液を汚染したり、逆に駆動する機構の部品を定着用液で劣化させたりするおそれもある。これに対し、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り、定着用液内で駆動する機構がない。このため、定着用液と接する部材はチューブだけであり、チューブとして搬送する定着用液に対して耐液性を有する部材を用いることで、定着用液の汚染や液搬送ポンプ３３を構成する部品の劣化を防止することが出来る。また、チューブを変形させるだけであるため、定着用液が起泡せず、搬送能力の低下を防止できる。なお、液搬送ポンプ３３が搬送する液体が軟化剤液３１０ａや起泡剤液３１０ｂである場合に限らず、液状定着液ＴＬそのものを定着用液として収容する定着用液収容器から搬送する場合の液搬送ポンプ３３としてもチューブポンプを用いることが望ましい。この場合、チューブとして定着液Ｆに対して耐液性を有する部材を用いることで液の汚染や液搬送ポンプ３３を構成する部品の劣化を防止することが出来る。
【００２８】
初期発泡部３５には、空気口３６が設けられており、軟化剤液搬送ポンプ３３ａ及び起泡剤液搬送ポンプ３３ｂを駆動することによって初期発泡部３５に流入する液状定着液ＴＬの流れが発生するとともに、空気口３６に負圧が発生する。これにより、空気口３６から空気が初期発泡部３５に導入され、液状定着液ＴＬと空気とが混合し、さらに微小孔シート３７を通過することで、泡径のそろった大きな泡からなる初期泡状定着液Ｂｕ１を生成することができる。微小孔シート３７の孔径は、例えば３０〜１００［μｍ］程度である。
液状定着液ＴＬを発泡させる構成としては、図４に示す微小孔シート３７を備える構成に限るものではなく、連泡構造の多孔質部材であればよい。例えば、孔径３０［μｍ］〜１００［μｍ］程度の連通孔を有する焼結セラミックス板や不織布、発泡樹脂シート等を用いてもよい。
【００２９】
液状定着液ＴＬから大きな泡からなる初期泡状定着液Ｂｕ１を生成する別の生成方法としては、液搬送ポンプ３３の駆動により供給される液状定着液ＴＬと空気口３６からの空気とを羽根状攪拌子で攪拌しながら、液状定着液ＴＬに気泡を巻き込みながら初期泡状定着液Ｂｕ１を生成する方法を用いることができる。また、液搬送ポンプ３３の駆動によって供給された液状定着液ＴＬに空気供給ポンプ等でバブリングを行い、初期泡状定着液Ｂｕ１を生成する方法を採用してもよい。
【００３０】
初期発泡部３５としては何れの構成であっても、例えば０．５〜１［ｍｍ］程度の比較的大きな泡径の泡からなる初期泡状定着液Ｂｕ１をごく短時間で生成することができる。ただし、泡状定着液Ｂｕを定着に用いるときの泡としては、できるだけ細かくする方が望ましい。このため、定着装置３０では、初期発泡部３５で得られた初期泡状定着液Ｂｕ１を、泡微細化部３８で微細な泡径の泡からなる小径泡状定着液Ｂｕ２とする構成である。
【００３１】
初期発泡部３５で生成された初期泡状定着液Ｂｕ１は、泡搬送パイプ３８ｃを通って泡微細化部３８に供給される。
泡微細化部３８は、初期泡状定着液Ｂｕ１にせん断力を付与することによって径の大きな一つの泡を二つ以上に分割して泡の微細化を行う。泡微細化部３８は、外側円筒３８ａの中に内側円筒３８ｂを内包する二重円筒構造になっており、固定された外側円筒３８ａに対して内側円筒３８ｂが回転可能な構成となっている。外側円筒３８ａの泡搬送パイプ３８ｃが接続された箇所から外側円筒３８ａと内側円筒３８ｂとの隙間に初期泡状定着液Ｂｕ１を供給し、この隙間を通過させることで内側円筒３８ｂの回転により泡状定着液Ｂｕに対してせん断力を付与する。このせん断力の付与により、一つの大きな泡を二つ以上の微小な泡に分割しながら、外側円筒３８ａに設けられた泡の出口３８ｄから泡供給ノズル３９へ、所望の微小な泡径を有する小径泡状定着液Ｂｕ２を排出する。また、内側円筒３８ｂにらせん状の溝を設けて、外側円筒３８ａ内での搬送性を向上させてもよい。
【００３２】
一般的に、初期泡状定着液Ｂｕ１のように泡径が０．５［ｍｍ］〜１［ｍｍ］程度の大きな泡からなる泡状定着液の場合、単なる撹拌等により比較的容易に泡を生成可能であり、大きな泡からなる泡状定着液の生成には数秒以下の時間（０．１［秒］もかからない）で生成することができる。そこで、このように所望の泡径よりも大きな泡であって、目視で観察できる程度の大きさの泡からなる泡状定着液の生成が容易で、すばやく生成できることができる点に着目した。大きな泡からなる状態から素早く５［μｍ］〜５０［μｍ］程度の微小な泡からなる泡状定着液を生成する方法を鋭意検討した結果、大きな泡からなる泡状定着液にせん断力を加えることで大きな泡を分泡すると、液状態から起泡させて微小な泡径の泡状定着液を生成する方法に比べて、極めて素早く所望の大きさの微小な泡径の泡状定着液が生成できることがわかった。
定着装置３０では、液状定着液ＴＬを大きな泡径の泡からなる初期泡状定着液Ｂｕ１へと泡化させる大きな泡生成部である初期発泡部３５と、初期泡状定着液Ｂｕ１の大きな泡にせん断力を加えて微小な泡に分割する泡微細化部３８とを組み合わせることで、液状定着液ＴＬを極めて短時間に５〜５０［μｍ］程度の微小な泡径の泡からなる小径泡状定着液Ｂｕ２に変化させることができる。
【００３３】
図１に示すように、泡供給ノズル３９から排出される小径泡状定着液Ｂｕ２は、泡状定着液塗布部１４０の塗布ローラ４１の表面に供給される。泡状定着液塗布部１４０は、小径泡状定着液Ｂｕ２を転写紙Ｐ上の樹脂微粒子である未定着トナーＴに付与する塗布ローラ４１を備える。また、泡状定着液塗布部１４０は、塗布ローラ４１の表面上に供給された小径泡状定着液Ｂｕ２の膜厚を転写紙Ｐ上の未定着トナーＴのトナー層の厚さに応じて制御し、小径泡状定着液Ｂｕ２の膜厚を最適な膜厚に制御する泡状定着液膜厚制御手段である膜厚調整ブレード４２を備える。さらに、泡状定着液塗布部１４０は、膜厚調整ブレード４２が対向する位置に対して塗布ローラ４１の表面移動方向下流側で、塗布ローラ４１と対峙する位置に加圧ローラ４３を備える。
【００３４】
図１に示すように、泡状定着液供給部１３０で生成された所望の泡径の小径泡状定着液Ｂｕ２は、泡状定着液供給口を備えた泡供給ノズル３９より塗布ローラ４１と膜厚調整ブレード４２との間に滴下される。
塗布ローラ４１上の小径泡状定着液Ｂｕ２は、膜厚調整ブレード４２との対向部を通過することにより、小径泡状定着液Ｂｕ２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Ｔの層厚に応じて、泡状定着液Ｂｕの未定着トナーＴのトナー層への浸透時間に対して最適化した膜厚の泡状定着液膜Ｂｕ３となる。
【００３５】
泡状定着液Ｂｕの嵩密度としては、０．０１〜０．１［ｇ／ｃｍ３］の範囲が望ましい。更に、定着液Ｆを付与した後に媒体面に残液感を生じないようにするためには、泡の嵩密度として、０．０１〜０．０５［ｇ／ｃｍ３］が好ましく、０．０２５［ｇ／ｃｍ３］〜０．０５［ｇ／ｃｍ３］が、特に好適である。嵩密度が０．０１［ｇ／ｃｍ３］未満であると、定着液の付与が不十分となることがあり、０．１［ｇ／ｃｍ３］を超えると、定着液を付与した時に記録媒体に残液感が生じることがある。
【００３６】
また、定着液Ｆは、転写紙Ｐ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、定着用液として定着用液収容器３１（３１ａ及び３１ｂ）内で泡状である必要はない。定着用液収容器３１中では気泡を含有しない液体の状態にしておき、容器から定着用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搬送経路で泡状にする、すなわち、定着用液として定着用液収容器から定着用液を取り出した後に泡状とする構成により、定着用液の輸送体積や保存体積の減容を図って、輸送コストや保存コストを低減することができる。
【００３７】
泡微細化部３８で得られた小径泡状定着液Ｂｕ２は、図１に示したように、泡供給ノズル３９から、塗布ローラ４１表面に供給される。供給された泡状定着液Ｂｕは、塗布ローラ４１表面に対して自らの先端を所定の間隙を介して対向させている膜厚調整ブレード４２により、塗布ローラ４１表面上での膜厚が調整される。
【００３８】
図５は、膜厚調整ブレード４２の位置を制御することにより、塗布ローラ４１表面上の泡状定着液Ｂｕの膜厚を調節する様子を示す概略図である。
図５（ａ）は、塗布ローラ４１と膜厚調整ブレード４２とのギャップ幅を狭くしたときの説明図であり、図５（ｂ）は、塗布ローラ４１と膜厚調整ブレード４２とのギャップ幅を広くしたときの説明図である。
図５に示すように、膜厚調整ブレード４２は片持ち支持された状態で固定端側のブレード回動軸４２ａを中心にして回動することで、自らの先端と、塗布ローラ４１との間隙を変化させる。図示しない制御部は、モータ駆動によってブレード回動軸４２ａを回転させることで膜厚調整ブレード４２を回転させて前述の間隙を調整する。膜厚調整ブレード４２の先端と塗布ローラ４１との間隙は、１０〜１００［μｍ］の範囲で調整可能となっている。泡状定着液膜Ｂｕ３の膜厚を薄くするときには、図５（ａ）に示すように膜厚調整ブレード４２と塗布ローラ４１表面との間の間隙を狭くし、泡状定着液膜Ｂｕ３の膜厚を厚くするときには、図５（ｂ）に示すように膜厚調整ブレード４２と塗布ローラ４１表面との間の間隙を広くする。このように膜厚調整ブレード４２の先端と塗布ローラ４１表面との間の間隙を調整することにより、未定着トナーＴのトナー層厚や環境温度等、更には泡状定着液Ｂｕの気泡の大きさ、泡粘度及び塗布加圧力に応じた定着液Ｆの未定着トナー層での浸透時間を調製するために最適な泡状定着液膜Ｂｕ３の膜厚を調整することができる。
【００３９】
また、定着装置３０では、図示していない光書込装置で用いる画像情報に基づいて、膜厚調整ブレード４２の回転を制御し、泡状定着液膜Ｂｕ３の膜厚を調整する。すなわち、転写紙Ｐに転写されたトナー像を形成する未定着トナーＴには、図示していない光書込装置で用いる画像情報（例えば、カラー画像または黒ベタ画像）に基づいて泡状定着液膜Ｂｕ３の膜厚が調整された泡状定着液Ｂｕが塗布される。これにより、各トナー像を形成する未定着トナーＴのトナー層の層厚に応じた泡状定着液Ｂｕの塗布を行うことができ、適切な定着条件でトナー像を転写紙Ｐに定着させることができる。
【００４０】
膜厚調整の構成としては、膜厚調整ブレード４２の代わりに、ワイヤーバーによって膜厚を調整してもよい。ワイヤーバーによって膜厚を調整する場合、上述した泡状定着液供給部１３０で生成される所望の泡径の小径泡状定着液Ｂｕ２は、泡状定着液供給口を備えた泡供給ノズル３９より塗布ローラ４１とワイヤーバーとの間に滴下される。このように、ワイヤーバーを泡状定着液膜厚調整手段として用いた場合、膜厚調整ブレード４２に比べ、塗布ローラ４１表面上における軸線方向の膜厚を均一にすることが可能になる。
【００４１】
トナー像が形成された転写紙Ｐに泡状定着液Ｂｕを塗布するための塗布ローラ４１には、弾性ローラ部を具備する加圧ローラ４３が当接して塗布ニップＣを形成している。上述した紙搬送ベルト２９によって二次転写ニップから定着装置３０に向けて搬送される転写紙Ｐは、画像面を塗布ローラ４１に向けた状態でこの塗布ニップＣ内に挟み込まれる。そして、塗布ニップＣ内において、塗布ローラ４１上の泡状定着液Ｂｕが画像面に塗布される。
【００４２】
次に本発明に係る定着装置３０の定着の原理について概説する。
本発明は、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Ｂｕを、記録媒体等の定着液付与対象の表面上の樹脂微粒子に付与する。これにより、定着液付与対象の表面上の樹脂微粒子を軟化させ、樹脂微粒子を記録媒体に定着する定着方法を取っている。言うまでもないことだが、ここで、表記している樹脂微粒子とは、特に何であるかを限定はしないが、画像形成装置に適用した場合だと、トナーのことを指す。
【００４３】
ここで、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。
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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を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、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。これにより、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。
【００４６】
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上のトナー像に付与していた。このため、記録媒体上のトナー像に定着液を付与する構成として、塗布ローラ等の接触型の定着液付与部材を用いて定着液を塗布する構成の場合、記録媒体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とを両立す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。
【００４７】
塗布ローラを用いて記録媒体上の未定着トナー像へ定着液を塗布する構成において、定着液を記録媒体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が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記録媒体と接触した後、塗布ローラの表面が記録媒体から剥離する位置で、記録媒体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記録媒体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記録媒体上のトナー像が大幅に乱れてしまう。
【００４８】
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、塗布ローラが記録媒体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記録媒体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、記録媒体の表面に多量の定着液が塗布されるため、記録媒体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塗布量が多い場合、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の恐れがある。
このように、塗布ローラを用いて定着液を塗布する構成では、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記録媒体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。
【００４９】
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４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嵩密度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、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、特許文献４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。
そして、本実施形態の定着装置３０も上記特許文献４と同様に定着液を泡状にして記録媒体上のトナー層に塗布する構成である。
【００５０】
また、上記特許文献４に記載の定着装置は、塗布部材である塗布ローラ上の泡状定着液の膜厚を制御する泡状定着液膜厚制御手段を備えている。そして、塗布ローラが記録媒体に接して泡状定着液を記録媒体上の樹脂微粒子に付与している時間が、塗布ローラによって塗布される泡状定着液が記録媒体上の樹脂微粒子層を浸透して記録媒体に到達する浸透時間より同じ又は長くなるように膜厚を制御する。これにより、樹脂微粒子の塗布ローラへのオフセット付着を防止でき、樹脂微粒子を乱すことなく、かつ樹脂微粒子を担持した記録媒体に定着液を塗布した後は素早く樹脂微粒子の記録媒体への定着が可能となる。このため、定着応答性に優れた定着を行うことができる。
【００５１】
未定着トナーＴのトナー粒子の平均粒径が５〜１０［μｍ］程度である場合、未定着トナーＴのトナー層を乱すことなく泡状定着液Ｂｕを未定着トナーＴに付与するには、泡状定着液Ｂｕの泡径範囲を５〜５０［μｍ］程度にすることが望ましい。プリンタ１００では、泡微細化部３８での泡微細化により、このような微細な径の泡をつくり出している。
【００５２】
定着装置３０の加圧ローラ４３は、弾性層としてスポンジ素材を用いている。ここで、塗布ニップＣでは、泡状定着液Ｂｕが樹脂微粒子である未定着トナーＴのトナー層に浸透して、記録媒体である転写紙Ｐまで到達した後に、塗布ローラ４１とトナー層とが分離するように、転写紙Ｐの塗布ニップ通過時間のタイミングを設定するする必要がある。
定着装置３０では、転写紙Ｐの塗布ニップ通過時間（例えば先端が塗布ニップＣの入口に進入してから先端が塗布ニップＣの出口から排出される間での時間）を、５０［ｍｓ］（ミリ秒）〜３００［ｍｓ］の範囲に設定している。これにより、転写紙Ｐの塗布ニップ通過時間を、泡状定着液Ｂｕの浸透時間と同じかそれ以上にしている。そして、この範囲の転写紙Ｐの塗布ニップ通過時間を確保するために、定着装置３０は、小さな加圧力の変化で比較的大きく変形可能なスポンジ素材からなる弾性層を備えた加圧ローラ４３を用いている。加圧ローラ４３は、塗布ローラ４１の押圧により撓む（塗布ローラ４１に沿って変形する）材質であればよく、例えば、ゴム、合成樹脂等からなるものを用いることができ、特に限定されない。
【００５３】
塗布ニップ通過時間（以下、ニップ時間という）については、「ニップ時間＝（ニップ幅）／（紙の搬送速度）」という数式によって算出することが可能である。転写紙Ｐの搬送速度は、紙搬送駆動機構の設計データにより求めることができる。ニップ幅は、塗布ローラ全面に乾燥しない着色塗料を薄く付けて、転写紙Ｐを塗布ローラ４１及び対峙する加圧ローラ４３に挟んで加圧（ローラは回転させない状態で）して転写紙Ｐに着色塗料を付着させ、着色部（通常長方形の形に着色）における紙搬送方向の長さをニップ幅として測定することで求めることができる。転写紙Ｐの搬送速度に応じて、ニップ幅を調整することでニップ時間を定着液Ｆのトナー層浸透時間と同じかそれ以上にする必要がある。
【００５４】
図１に示す定着装置３０では、加圧ローラ４３を弾性多孔質体（以下、スポンジと記す）とすることで、転写紙Ｐの搬送速度に応じて、塗布ローラ４１とスポンジの加圧ローラ４３の軸間距離を変更し、ニップ幅を変えることが容易になる。加圧ローラ４３の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、塗布ローラ４１の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できる。
【００５５】
定着液Ｆ中には樹脂を軟化または膨潤する軟化剤が含有されており、スポンジ素材で形成された加圧ローラ４３に定着液Ｆが万が一付着した場合、スポンジ素材が軟化する等の不具合が発生する恐れがある。このため、加圧ローラ４３を構成するスポンジ素材の樹脂材は、軟化剤に対して軟化や膨潤を示さない素材が望ましい。また、ローラ部がスポンジ素材からなる加圧ローラ４３については、ローラ表面を可撓性フィルムで覆った構成であってもよい。このような構成であれば、スポンジ素材が軟化剤で劣化する素材であっても、軟化剤により軟化や膨潤を示さない可撓性フィルムで覆うことでスポンジローラの劣化を防止することができる。スポンジ素材としては、特に限定されないが、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、スポンジを覆う可撓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）、金属材料などが適する。
【００５６】
図１に示す定着装置３０において、塗布ローラ４１とローラ部がスポンジからなる加圧ローラ４３とが常時接触している場合、転写紙Ｐが搬送されていない時に塗布ローラ４１上の泡状定着液Ｂｕがスポンジの加圧ローラ４３に付着し汚す恐れがある。この付着を防止する狙いから、紙先端検知手段（図示せず）を塗布ニップＣに転写紙Ｐが搬送される手前に設け、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泡状定着液Ｂｕが塗布されるようなタイミングで塗布ローラ４１に泡状定着液Ｂｕを供給することが望ましい。これにより、塗布ローラ４１と加圧ローラ４３とが常時接触している構成であっても、転写紙Ｐが搬送されていない待機時に、塗布ローラ４１上の泡状定着液Ｂｕが加圧ローラ４３に付着することを抑制することができる。
【００５７】
また、定着装置３０においては、不図示の接離機構により、待機時には塗布ローラ４１と加圧ローラ４３とを互いに離間させ、塗布時のみ、塗布ローラ４１と加圧ローラ４３とを当接させる構成とすることが望ましい。このような構成では、塗布ローラ４１と加圧ローラ４３とを互いに離間させた待機時の状態から上記紙先端検知手段による転写紙Ｐの先端検知の検知結果に基づいて、接離機構を駆動し、塗布ローラ４１と加圧ローラ４３とを当接させる。そして、紙先端検知手段による転写紙Ｐの後端検知、または、別に設けた不図示の紙後端検知手段による転写紙Ｐの後端検知の検知結果に基づいて、接離機構を駆動し、塗布ローラ４１と加圧ローラ４３とを離間させる。
【００５８】
また、定着装置３０としては、塗布ニップＣで泡状定着液Ｂｕをトナーに供給した後の転写紙Ｐを加圧し、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、転写紙Ｐに対するトナーの定着性を向上させることができる。
【００５９】
次に、本実施形態の定着装置３０の特徴部について説明する。
定着装置３０は、図１に示すように塗布ニップＣに対して転写紙Ｐの搬送方向下流側に、定着液塗布後転写紙搬送部５０を備える。
図１に示す定着液塗布後転写紙搬送部５０は、搬送ローラ４５と搬送加圧ローラ４７とを備え、この二つのローラ部材に転写紙Ｐは挟持され、搬送される。図６は、搬送ローラ４５の説明図である。図６（ａ）は、搬送ローラ４５の上部を拡大した説明図であり、図６（ｂ）は、搬送ローラ４５の表面をさらに拡大した説明図である。
【００６０】
塗布ニップＣで未定着トナーＴに泡状定着液Ｂｕが塗布された転写紙Ｐの表面上では、トナーの軟化が始まっており、トナーは一時的に粘着性が高い状態となる。このように粘着性が高い状態のトナーが搬送ローラ等の搬送部材に接触すると、記録媒体上のトナーの一部が搬送部材に付着する。ここで一度に多くのトナーが搬送部材に付着すると画像抜けとなる。また、一度に付着するトナーが僅かであっても、このトナーが付着した部分の表面は搬送部材の表面よりも粘着性のトナーが付着し易いため、搬送部材の表面上にしたトナーが少しずつ成長する。この成長によって一度に付着するトナーの量も多くなり、視認できる画像抜けの異常画像となる。
【００６１】
このような問題に対して、定着液塗布後転写紙搬送部５０の搬送ローラ４５は、その表面に転写紙Ｐと接触する針状の凸部を有する。このため、転写紙Ｐ上の軟化したトナーと搬送ローラ４５とが接触し得る面積を小さくすることができる。このような搬送ローラ４５で搬送する際、トナー像が当接する搬送ローラ４５の凸部には微量ではあるがトナーが付着する。そこで、搬送ローラ４５の凸部は先端部が５０［μｍ］以下、好ましくは２０［μｍ］以下とする。これは、凸部の先端部が５０［μｍ］以下であると一度凸部に付着したトナーが転写紙Ｐの余白（トナー層の無い部分）に再付着しても肉眼では目立たないためである。
そして、繰り返し通紙することで、凸部に付着したトナーが転写紙Ｐに付着してセルフクリーニングすることになる。
【００６２】
搬送対象である転写紙Ｐとの接触面積を小さくするために、ローラ部材の表面に凹凸を設ける構成としては、ローラ部材にローレット加工を施すことが考えられる（例えば、特許文献５）。しかし、ローレット加工は２０〜５０［μｍ］以下の加工は困難である。そこでサンドペーパー（エメリーペーパー）の＃８０が先端部の幅が２０〜５０［μｍ］の凸部を作り出すことが確認された。
以下、サンドペーパーを用いた凸部を形成する方法について、図６（ｂ）を用いて説明する。
サンドペーパーのベース４５ａの布に接着剤４５ｃ（フェノール樹脂）を塗布した後にベース４５ａに電界を付与してアルミナ４５ｂを電着させる。これにより、図６（ｂ）に示すように、アルミナ４５ｂの先端形状の鋭利な部分が立つ様に接着され、次いでもう一度、フェノール樹脂等によってオーバーコート４５ｄを施して仕上げている。これを搬送ローラ４５の基体となるローラ部材に巻きつけて、搬送ローラ４５を作成した。
サンドペーパーのベース４５ａとしては、布に限るものではなく、樹脂フィルムからなるものでも良い。
【００６３】
本実施形態の定着装置３０が備える定着液塗布後転写紙搬送部５０では、より信頼性を向上・維持するために、搬送ローラ４５の凸部の表面の付着物を除去する凸部表面クリーニングローラ４８を備える。
図７は、凸部表面クリーニングローラ４８の拡大説明図である。
凸部表面クリーニングローラ４８の表面は、クリーニングローラ本体４８ａの表面上に面ファスナーのループ面側に用いられるループ部４８ｂを設けた構成である。ループ部４８ｂはナイロンからなり、搬送ローラ４５に付着したトナー汚れを掻き取る働きがある。凸部表面クリーニングローラ４８に付着したトナー汚れは対向している搬送ローラ４５の凸部に押し込められて、ループ部４８ｂの最下層側へと押されて集められる。凸部表面クリーニングローラ４８は、クリーニングローラ本体４８ａの表面上に面ファスナーのループ面側を巻きつけて作成した。
【００６４】
また、図１に示すように、定着装置３０の定着液塗布後転写紙搬送部５０は、搬送ローラ４５の凸部とトナー像とが直接接触することを防止する介在物質として、水を凸部の表面に供給する水供給パット４６を備える。水供給パット４６が搬送ローラ４５の凸部に当接することで、粘着性が高い状態のトナーが搬送ローラ４５に付着することを抑制している。
水供給パット４６は、不織布やコットンなどによって水がホールドされており、搬送ローラ４５に水が少量ずつ供給されるようになっている。また、水供給パット４６には不図示の水供給パイプが接続されており、必要に応じて水供給パット４６に水が供給されるように構成されている。また、水供給パット４６としては、ナイロンなどの繊維状のものも可能である。
【００６５】
搬送ローラ４５の凸部に供給する介在物質としては、水だけでも十分効果は得られるが、水に界面活性剤を０．１［ｗｔ％］以下添加するだけで、針状の凸部を含む搬送ローラ４５の表面の凹凸形状の隅々まで均一に濡らすことが可能となる。界面活性剤としては、ノニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤、アニオン界面活性剤、いずれも効果が認められた。また、介在物質としては、他に低表面エネルギーのシリコーンオイルも用いることができる。
【００６６】
また、介在物質が水を含有するものを用いる場合、水に溶融し、且つ水よりも沸点の高い材料を含有することが望ましい。
このような材料としては、以下の表１に記載のものを挙げることができる。
【００６７】
【表１】
2012155205.tif 000003
【００６８】
表１に示す「水」以外の各材料と水とを１：１の割合で混合することで、水を含有する介在物質が蒸発することを低減することができる。ここで水と各材料とを混合する割合は、任意に設定することができるが、コストを考慮すると水の比率を多くすることが望ましい。
【００６９】
本実施形態の搬送ローラ４５の代わりに、上記特許文献５に記載されたローレットコロ（凸部形状が４００［μｍ］の台形状）を用いたところ、転写紙Ｐからローレットコロに付着し、ローレットコロから転写紙Ｐに再付着したトナー汚れは、異常画像の許容範囲を超えていた。
【００７０】
図８は、介在物質供給手段の構成が図１とは異なる定着装置３０の説明図である。
図８に示す定着装置３０では、搬送ローラ４５に介在物質である水を供給する方式がスプレー方式となっている。不図示の水タンクより供給された水（界面活性剤添加）をスプレーヘッド４９によりミスト状にして搬送ローラ４５に均一に供給する構成である。
【００７１】
図９は、本発明を適用した定着装置３０の他の例の概略構成図である。
図９に示す定着装置３０では、図１に示す定着装置３０が備える加圧ローラ４３の代わりに、加圧ベルト４３０を備えている。加圧ベルト４３０としては、例えばシームレスニッケルベルト、シームレスＰＥＴファイルなどの基体に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。
【００７２】
図１を用いて説明した定着装置３０と同様に、図９に示す定着装置３０は、初期泡状定着液Ｂｕ１を生成する、初期発泡部３５と、初期泡状定着液Ｂｕ１をせん断力で分泡して小径泡状定着液Ｂｕ２を生成する泡微細化部３８とを備える泡状定着液供給部１３０で生成した泡状定着液Ｂｕを泡供給ノズル３９から塗布ローラ４１の表面に供給する。一方、不図示の制御部は不図示のモータの駆動を制御することによって、膜厚調整ブレード４２と塗布ローラ４１表面との間の間隙を調整する。そして、塗布ローラ４１の表面に供給された泡状定着液Ｂｕは、この間隙を通過することで最適な膜厚の泡状定着液膜Ｂｕ３となって塗布ニップＣに供給される。
【００７３】
図９に示す定着装置３０のように、塗布ニップＣを形成する部材にベルトを用いる構成では、ニップ幅を容易に広くすることが可能となる。従って、塗布ニップＣを形成する部材にベルトを用いる構成としては、図９に示すように加圧部材にベルト部材を用いる構成に限らず、塗布ローラ４１の代わりにベルト状の塗布部材を用い、加圧部材をローラ状の部材を用いる構成であっても良い。
このように、塗布部材または加圧部材の少なくとも一方をベルト状の部材とする構成にすることで、ニップ幅を容易に広くすることが可能となり、紙にしわが発生するような無理な力をかけることもなく、ニップ時間が同じだとすると紙の搬送速度を速くすることが可能となり、高速定着が可能となる。
【００７４】
本実施形態の定着装置３０では、液状定着液ＴＬを構成する軟化剤液３１０ａと起泡剤液３１０ｂとを独立して保管しているが、これに限るものではない。軟化剤と起泡剤とを含有した液状定着液ＴＬを定着用液収容器３１内で保管し、この液状定着液ＴＬから泡状定着液生成手段によって泡状定着液Ｂｕを生成する構成としてもよい。液状定着液ＴＬの状態で保管する構成では、複数の定着液成分液を混合して定着液を作製する定着液作製手段が不要であるため、装置の構成を簡略化できる。
【００７５】
次に、定着液Ｆの液処方について説明する。
泡状定着液Ｂｕ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。
【００７６】
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）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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
本実施形態の定着装置３０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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
本実施形態の定着装置３０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秒以内で溶解又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。
【００８４】
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。
【００８５】
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。
【００８６】
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又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。
【００８７】
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。
【００８８】
「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。
【００８９】
さらに、本実施形態の定着装置３０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。
【００９０】
本実施形態の定着装置３０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。
【００９１】
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。
【００９２】
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。
【００９３】
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。
【００９４】
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。
【００９５】
定着液は軟化剤を含有しており、この軟化剤は、一般的に消泡作用が強い。このため、本実施形態の定着装置のように、液状の定着液を泡状定着液として用いる場合、定着液中の軟化剤の濃度が高いほど、定着液の起泡性及び泡沫安定性が悪くなり、起泡し難くなったり、泡状定着液が破泡し易くなったりするおそれがある。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。
【００９６】
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。
【００９７】
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。
【００９８】
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。
【００９９】
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。
【０１００】
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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
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。
【０１０７】
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３０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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
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。
【０１１０】
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。
【０１１１】
以上、本実施形態の定着装置３０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であるトナーを軟化させる軟化剤を含有する定着液Ｆを、トナーからなるトナー層を担持する定着液付与対象である転写しＰの表面に付与する定着液付与手段である塗布ローラ４１を有し、定着液Ｆを転写紙Ｐに付与することで軟化したトナー層を記録媒体である転写紙Ｐに定着させる定着装置である。このような定着装置３０において、表面が無端移動することにより、定着液Ｆによって軟化したトナー層を担持する転写紙Ｐに搬送力を付与する搬送部材である搬送ローラ４５の表面に転写紙Ｐに接触する針状の凸部を有し、凸部とトナー層とが直接接触することを防止する介在物質である水を凸部の表面に供給する介在物質供給手段である水供給パット４６を備える。このような定着装置３０では、搬送ローラ４５の表面に転写紙Ｐに接触する針状の凸部を有するため、転写紙Ｐ上の軟化したトナーと搬送ローラ４５とが接触し得る面積を小さくすることができ、搬送ローラ４５にトナーが付着することを抑制できる。また、水供給パット４６が供給する介在物質としての水によってトナー層と凸部とが直接接触することを防止でき、より効果的に、搬送ローラ４５にトナーが付着することを抑制できる。これにより、搬送ローラ４５にトナーが付着することを抑制できるため、搬送ローラ４５にトナーが付着することに起因する異常画像の発生を抑制できる。
【０１１２】
また、定着装置３０は、介在物質が水であることにより、ランニングコストの低減を図ることができる。
【０１１３】
また、定着装置３０は、水を含有する介在物質に界面活性剤を含有させることにより、水の表面エネルギーを抑制することできる。これにより、搬送ローラ４５の凸部に供給された介在物質が濡れ拡がり、針状の凸部を含む搬送ローラ４５の表面の凹凸形状の隅々まで均一に濡らすことが可能となる。
【０１１４】
また、定着装置３０は、水を含有する介在物質に、水に溶融し、且つ水よりも沸点の高い材料を含有させることにより、水を含有する介在物質が蒸発することを低減することができる。
【０１１５】
また、定着装置３０は、搬送ローラ４５の凸部の表面の付着物を除去する凸部表面クリーニング手段である凸部表面クリーニングローラ４８を備える。これにより、定着液塗布後転写紙搬送部５０による搬送に対する信頼性を向上・維持することができる。
【０１１６】
また、定着装置３０は、凸部表面クリーニングローラ４８は、面ファスナーのループ面側に用いられるループ部４８ｂを搬送ローラ４５の凸部に接触させる構成である。これにより、簡易な構成で、搬送ローラ４５の凸部を栗にングすることができる。
【０１１７】
また、定着装置３０は、液状定着液ＴＬを液中に気泡が分散した泡状定着液Ｂｕとする定着液泡状化手段である泡状定着液供給部１３０を備え、定着液付与手段である塗布ローラ４１は、泡状定着液Ｂｕを定着液付与対象である転写紙Ｐに付与する。これにより、塗布ローラ４１による定着液Ｆの塗布であっても、転写紙Ｐ上のトナー像への定着液Ｆの微量塗布と塗布ローラ４１へのトナーオフセット防止とを両立することができる。
【０１１８】
また、本実施形態の画像形成装置としてのプリンタ１００は、樹脂と色剤を含有する樹脂微粒子であるトナーを用いて記録媒体である転写紙Ｐ上に未定着トナーＴを形成するトナー像形成手段であるプロセスユニット３等と、トナー像を担持する転写紙Ｐの表面に定着液Ｆを付与し、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。そして、定着手段として、図１等に示す本実施形態の定着装置３０を用いることにより、搬送ローラ４５にトナーが付着することに起因する異常画像の発生を抑制できるため、良好な画像形成を実現できる。
【符号の説明】
【０１１９】
３  プロセスユニット
２０  転写ユニット
２５  中間転写ベルト
２８  紙搬送ユニット
３０  定着装置
３１  定着用液収容器
３３  液搬送ポンプ
３５  初期発泡部
３８  泡微細化部
４１  塗布ローラ
４２  膜厚調整ブレード
４３  加圧ローラ
４５  搬送ローラ
４６  水供給パット
４７  搬送加圧ローラ
４８  凸部表面クリーニングローラ
４９  スプレーヘッド
５０  定着液塗布後転写紙搬送部
１００  プリンタ
１３０  泡状定着液供給部
１４０  泡状定着液塗布部
４００  液混合部
４３０  加圧ベルト
Ｂｕ  泡状定着液
Ｂｕ１  初期泡状定着液
Ｂｕ２  小径泡状定着液
Ｂｕ３  泡状定着液膜
Ｃ  塗布ニップ
Ｆ  定着液
Ｐ  転写紙
Ｔ  未定着トナー
ＴＬ  液状定着液
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１２０】
【特許文献１】特許第３２９０５１３号
【特許文献２】特許第４１８５７４２号
【特許文献３】特開昭５９−１１９３６４号公報
【特許文献４】特開２００７−２１９１０５号公報
【特許文献５】特開昭０１−０５７７９１号公報
【非特許文献】
【０１２１】
【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】
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【図９】
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