JP2009291779A - 画像形成装置、泡塗布装置 - Google Patents

Abstract

【課題】大きな泡から小さな泡を安定して生成することが難しい。
【解決手段】泡にすることが可能な液体又はゲル若しくは液体及びゲルの両者である処理液２０１から大泡２０９を生成する大泡生成部２０５と、大泡生成部２０５で生成された大泡２０９から塗布に適した小泡２１０を生成する小泡生成部２１１と、被記録媒体１００に小泡２１０を塗布する塗布ローラ２１２とを備え、小泡生成部２１１は大泡２０５が通過することで小泡２１０を生成する複数の管路３１１を有する管路部材３０３を有し、管路部材３０３の複数の管路３１１の出口側は隣り合う管路３１１の径よりも広い隔壁３１２で隔てられている。
【選択図】図３

Description

本発明は画像形成装置及び泡塗布装置に関する。

プリンタ、ファクシミリ、複写装置、プロッタ、これらの複合機等の画像形成装置として、例えばインク液滴を吐出する記録ヘッドを用いた液体吐出記録方式の画像形成装置としてインクジェット記録装置などが知られている。この液体吐出記録方式の画像形成装置は、記録ヘッドからインク滴を、搬送される用紙（紙に限定するものではなく、ＯＨＰなどを含み、インク滴、その他の液体などが付着可能なものの意味であり、被記録媒体あるいは記録媒体、記録紙、記録用紙などとも称される。）に対して吐出して、画像形成（記録、印字、印写、印刷も同義語で使用する。）を行なうものであり、記録ヘッドが主走査方向に移動しながら液滴を吐出して画像を形成するシリアル型画像形成装置と、記録ヘッドが移動しない状態で液滴を吐出して画像を形成するライン型ヘッドを用いるライン型画像形成装置がある。

なお、本願において、「画像形成装置」は、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックス等の媒体に液体を吐出して画像形成を行う装置を意味し、また、「画像形成」とは、文字や図形等の意味を持つ画像を媒体に対して付与することだけでなく、パターン等の意味を持たない画像を媒体に付与すること（単に液滴を媒体に着弾させること）をも意味する。また、「インク」とは、インクと称されるものに限るものではなく、吐出されるときに液体となるものであれば特に限定されるものではなく、例えば、ＤＮＡ試料、レジスト、パターン材料なども含まれる。

このような液体吐出方式の画像形成装置においては、色材を含むインクを液滴化して画像形成を行うために、液滴で形成されるドットがひげ状に乱れるフェザリング、異なる色のインク滴が隣接して用紙に打たれた場合に、各色が相互に混ざり合って色境界が不鮮明になるカラーブリード等の不具合が生じることがあり、更に印字後の紙上の液滴が乾くまでに時間がかかるという問題がある。

そこで、従来から特許文献１に記載されているように印字前又は印字後に加熱手段を用いて滲み防止、印字後のインク乾燥を促進することが行われる。

また、特許文献２に記載されているようにインクと反応して滲み防止を促す前処理液を塗布ローラで塗布したり、特許文献３に記載されているように前処理液を液体吐出ヘッドからミスト状に吐出させて塗布したりすることが行われる。

特開平８−３２３９７７号公報 特開２００２−１３７３７８号公報 特開２００５−１３８５０２号公報

しかしながら、上述した特許文献１に記載のように加熱装置を備えるのでは、装置の電力消費が大きくなるという課題がある。また、特許文献２、３に記載のように塗布ローラや液体吐出ヘッドで前処理液を塗布するのでは、塗布ムラが発生するとともに、液体を用紙上に大量に塗布するためにインクと反応後の用紙の速乾性に問題があり、特に用紙がカールしたり、撓んだりし易くなることから、ジャム等が起こりやすいという課題がある。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、液体又はゲル若しくは液体及びゲルを泡にして均一な厚みで薄く塗布できるようにするとともに、塗布する泡の品質を保てるようにすることを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明に係る画像形成装置は、
被記録媒体に画像を形成する画像形成手段と、
前記被記録媒体又は被記録媒体に塗布するための中間部材に対して液体及びゲルの少なくともいずれかを泡にして塗布する泡塗布手段とを備え、
前記泡塗布手段は、
相対的に大きな第１状態の泡を生成する第１泡生成手段と、
前記第１泡生成手段で生成された第１状態の泡から相対的に小さな第２状態の泡を生成する第２泡生成手段と、
前記第２泡生成手段で生成された第２状態の泡を前記被記録媒体又は中間部材に塗布する塗布手段と、を有し、
前記第２泡生成手段は、前記第１状態の泡が通過することで前記第２状態の泡を生成する複数の管状経路を有し、前記複数の管状経路の内の入口側が隣接する前記管状経路の出口側は、入口側より互いに離間して設けられている
構成とした。

ここで、前記入口側が隣接する前記管状経路の出口側は前記管路の長さ方向で離間している構成とできる。

また、前記入口側が隣接する前記管状経路の出口側は前記管路の長さ方向と直交する方向で離間している構成とできる。

本発明に係る画像形成装置は、
被記録媒体に画像を形成する画像形成手段と、
前記被記録媒体又は被記録媒体に塗布するための中間部材に対して液体及びゲルの少なくともいずれかを泡にして塗布する泡塗布手段とを備え、
前記泡塗布手段は、
相対的に大きな第１状態の泡を生成する第１泡生成手段と、
前記第１泡生成手段で生成された第１状態の泡から相対的に小さな第２状態の泡を生成する第２泡生成手段と、
前記第２泡生成手段で生成された第２状態の泡を前記被記録媒体又は中間部材に塗布する塗布手段と、を有し、
前記第２泡生成手段は、前記第１状態の泡が通過することで前記第２状態の泡を生成する複数の管状経路を有し、前記複数の管状経路の出口側は隣り合う前記管状経路の径よりも広い隔壁で隔てられている
構成とした。

本発明に係る泡塗布装置は、
被塗布部材に液体及びゲルの少なくともいずれかを泡にして塗布する泡塗布装置において、
相対的に大きな第１状態の泡を生成する第１泡生成手段と、
前記第１泡生成手段で生成された第１状態の泡から相対的に小さな第２状態の泡を生成する第２泡生成手段と、
前記第２泡生成手段で生成された第２状態の泡を前記被塗布部材に塗布する塗布手段と、を有し、
前記第２泡生成手段は、前記第１状態の泡が通過することで前記第２状態の泡を生成する複数の管状経路を有し、前記複数の管状経路の内の入口側が隣接する前記管状経路の出口側は、入口側よりも互いに離間して設けられている
構成とした。

本発明に係る泡塗布装置は、
被塗布部材に液体及びゲルの少なくともいずれかを泡にして塗布する泡塗布装置において、
相対的に大きな第１状態の泡を生成する第１泡生成手段と、
前記第１泡生成手段で生成された第１状態の泡から相対的に小さな第２状態の泡を生成する第２泡生成手段と、
前記第２泡生成手段で生成された第２状態の泡を前記被塗布部材に塗布する塗布手段と、を有し、
前記第２泡生成手段は、前記第１状態の泡が通過することで前記第２状態の泡を生成する複数の管状経路を有し、前記複数の管状経路の出口側は隣り合う前記管状経路の径よりも広い隔壁で隔てられている
構成とした。

なお、本発明における「泡」とは、液体がその中に空気などの気体を含んで丸くなったものであり、気体を包む液体の表面張力により形作られ、ある時間立体的形状を保持できるものをいう。このような形状保持性を有する泡としては、かさ密度０．０５ｇ/ｃｍ^３以下であり、泡径の分布範囲が１０μｍ〜１ｍｍ、平均泡径が１００μｍ以下であることが好ましい。なお、泡は単体では丸く形成されるが、複数結合すると表面張力により個々の泡の形状は多面体形状をとる。また、「ゲル」とは、分散媒に分散しているコロイド溶液や高分子化合物が相互作用の為に独立した運動性を失い、粒子が互いにつながりあい、網状又は蜂の巣の様な構造をとるようになり、固化した半固体物質を意味する。また、「延展」とは延ばして展開することという意味、「導入」とは供給手段に外部から泡を供給することという意味である。

本発明に係る画像形成装置及び本発明に係る泡塗布装置によれば、相対的に大きな第１状態の泡から相対的に小さな第２状態の泡を生成するとき、第１状態の泡が通過することで第２状態の泡を生成する複数の管状径路を有し、複数の管状径路の内の入口側が隣接する管状経路の出口側が入口側よりも互いに離間して設けられている手段によって泡生成を行うので、液体又はゲル若しくは液体及びゲルを泡にして均一な厚みで薄く塗布できるようになるとともに、第２状態の小さな泡を泡径のばらつきを小さく形成することができるために塗布する泡の品質を保てるようになる。

本発明に係る画像形成装置及び本発明に係る泡塗布装置によれば、相対的に大きな第１状態の泡から相対的に小さな第２状態の泡を生成するとき、第１状態の泡が通過することで第２状態の泡を生成する複数の管状径路を有し、複数の管状径路の出口側は隣り合う管状径路の径よりも広い隔壁で隔てられている手段をよって泡生成を行うので、液体又はゲル若しくは液体及びゲルを泡にして均一な厚みで薄く塗布できるようになるとともに、第２状態の小さな泡を泡径のばらつきを小さく形成することができるために塗布する泡の品質を保てるようになる。

本発明に係る泡塗布装置を備える画像形成装置の第１実施形態の全体構成図である。 同泡塗布装置の大泡生成部の一例を示す模式的説明図である。 同泡塗布装置の小泡生成部の第１例を示す模式的説明図である。 同小泡生成部において泡が元の大きさに戻る現象が発生しないことの説明に供する模式的説明図である。 同じく同現象が発生しないことの説明に供する模式的説明図である。 比較例の小泡生成部の説明に供する模式的説明図である。 同比較例の小泡生成部における泡が元の大きさに戻る現象の発生の説明に供する模式的説明図である。 同じく同現象の発生の説明に供する模式的説明図である。 小泡生成部の第１例において泡が元の大きさに戻る現象が発生しないことを他の観点から説明する模式的説明図である。 同泡塗布装置の小泡生成部の第２例を示す模式的説明図である。 同泡塗布装置の小泡生成部の第３例を示す模式的説明図である。 同小泡生成部の作用説明に供する模式的説明図である。 同じく作用説明に供する模式的説明図である。 同泡塗布装置の小泡生成部の第４例を示す模式的説明図である。 同泡塗布装置の小泡生成部の第５例を示す模式的説明図である。 管路部材の流路長と管路径の関係の説明に供する模式的斜視説明図である。 管路部材の流路長と管路径の関係の説明に供する模式的説明図である。 同じく管路部材の流路長と管路径の関係の説明に供する模式的説明図である。 同泡塗布装置の塗布量／塗布領域調整手段の一例を示す斜視説明図である。 同じく塗布量／塗布領域調整手段の他の例の説明に供する斜視説明図である。 同画像形成装置の制御部の概要を説明するブロック説明図である。 同制御部による印刷処理の一例の説明に供するフロー図である。 同じく図２２に続く処理の説明に供するフロー図である。 同じく図２２に続く処理の説明に供するフロー図である。 電子写真方式の画像形成装置に適用した場合の塗布ローラと記録媒体との接触面での加圧が相対的に高い状態でのローラ塗布面と未定着樹脂微粒子が接する部分の拡大説明図である。 同じく塗布ローラと記録媒体との接触面での加圧が相対的に低い状態でのローラ塗布面と未定着樹脂微粒子が接する部分の拡大説明図である。

以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。まず、本発明に係る泡塗布装置の第１実施形態を含む本発明に係る画像形成装置の一例について図１を参照して説明する。なお、図１は同画像形成装置の全体構成図である。
この画像形成装置は、被記録媒体である用紙１００に液滴を吐出して画像を形成する画像形成手段としての記録ヘッドユニット１０１と、用紙１００を搬送する搬送ベルト１０２と、用紙１００を収容する給紙トレイ１０３と、記録ヘッドユニット１０１よりも用紙搬送方向上流側で被塗布部材である用紙１００に泡を塗布する本発明に係る泡塗布装置（被塗布部材に泡を塗布する装置）２００とを備えている。

記録ヘッドユニット１０１は、液滴を吐出する複数のノズルを用紙幅相当分の長さに配列したノズル列を有するライン型液体吐出ヘッドから構成され、それぞれイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のインク滴を記録ヘッド１０１ｙ、１０１ｍ、１０１ｃ、１０１ｋを備えている。なお、シリアル型画像形成装置として記録ヘッドをキャリッジに搭載する構成ともできる。

搬送ベルト１０２は、無端状ベルトであり、搬送ローラ１２１とテンションローラ１２２との間に掛け渡されて周回するように構成している。この搬送ベルト１０２に対する用紙１００の保持は、例えば静電吸着、空気の吸引による吸着などを行う構成とすることやその他の公知の搬送手段を用いることができる。

給紙トレイ１０３に収容された用紙１００はピックアップローラ１３１で１枚ずつ分離給紙されて給紙ローラ対１３２及び図示しない搬送ローラ対によって搬送路１３５を介して搬送ベルト１０２上に送り込まれて保持される。

そして、搬送ベルト１０２で搬送される被塗布部材としての被記録媒体１００に対して、泡塗布装置２００で泡２１０が塗布され、用紙１００に塗布された泡２１０は速乾して、ヘッドユニット１０１から各色の液滴が吐出されて画像が形成され、その後図示しない排紙トレイに排出される。

一方、泡塗布装置２００は、泡にすることが可能な液体又はゲル若しくは液体及びゲル（以下、これらを「処理液」又は「セット剤」と総称する。）２０１を収容した容器２０２と、この容器２０２から処理液２０１を圧送するポンプ２０３と、ポンプ２０３で供給路２０４を介して供給された処理液２０１から相対的に大径の塗布には適しない状態の泡（これを「第１状態の泡」という。）を生成する第１の泡生成手段である大泡生成部２０５と、大泡生成部２０５から供給路２０６を介して供給される第１状態の泡から相対的に小径の塗布に適した状態の泡（これを「第２状態の泡」という。）を生成する第２の泡生成手段である小泡生成部２１１と、この小泡生成部２１１の供給口２３２から第２状態の泡２１０が供給され、泡２１０を周面に担持して、被記録媒体１００に泡２１０を塗布する塗布手段としての塗布ローラ２１２とを備えている。

また、小泡生成部２１１は、供給口２３２での泡２１０の流体抵抗を可変することにより塗布ローラ２１２に対して供給する泡２１０の量（塗布ローラ２１２への塗布量）を調整可能で、かつ、塗布ローラ２１２への泡２１０の供給領域（塗布ローラ２１２による塗布領域）を開閉量で規制する塗布量／塗布領域調整手段２３３を備えている。

また、塗布ローラ２１２に担持された泡２１０の膜厚（塗布膜厚）を規制する厚さ規制手段２１４と、塗布後に塗布ローラ２１２周面に残っている泡２１０を除去するクリーニング部材２１５とを備えている。

ここで、泡になり得る処理液２０１は、用紙１００の表面に塗布することで用紙１００の表面を改質する改質材である。例えば、処理液２０１は、予め用紙１００（前述したように材質としての紙に限定されない。）にムラなく塗布しておくことで、インクの水分を速やかに用紙１００に浸透させると共に色成分を増粘させ、更には乾燥も早めることによって滲み（フェザリング、ブリーディング等）や裏抜けを防止し、生産性(単位時間当たりの画像出力枚数)をあげることを可能にする定着剤（セット剤）である。

この処理液２０１は、組成的には、例えば界面活性剤（アニオン系、カチオン系、ノニオン系のいずれか、若しくはこれらを２種類以上混合させたもの）に対して、水分の浸透を促進するセルロース類（ヒドロキシプロピルセルロース等)とタルク微粉体の様な基剤を加えた溶液等を挙げることができる。更に微粒子を含有することもできる。

また、泡２１０としては、気泡含有量が、かさ密度として概ね０．０１ｇ／ｃｍ^３〜０．１ｇ／ｃｍ^３程度の範囲内であるものが好ましい。

ここで、「泡」は液体ではなく半固体となり、流動性等において固体に近い物性を示すものである。つまり、泡２１０は処理液２０１から生成されるものであるが、生成された「泡」自体は「液体」や「ゲル」ではない。

このように、用紙１００の表面に泡２１０を塗布することによって、空気を大量に含むことで微量塗布が可能となって、塗布の均一化を図れ、速乾性が向上し、滲み、裏写り、濃度ムラ等のない良質な画像を出力することができる。

つまり、処理液を泡にして塗布することで、液体やミスト状の処理液と比べて、次のような利点（効果）がある。
（１）泡は空気を大量に含む為、微量塗布が可能である。
（２）泡は固体に近いため、塗布してから削りとる等で塗布膜厚を容易に調整することができ、又、塗布手段から紙への塗布時に塗布手段からの剥離性が良いため、均一塗布が可能である。
（３）泡は紙の繊維に水分が浸透しにくいため、紙にシワやカールが発生しにくい。

さらに、このように被記録媒体の処理剤として「泡」のものを用いることは、液体の処理剤に比べて特に高速での記録、処理時に格別の効果を有する。例えば、連帳機のように、連続紙に高速で印刷を行う場合、処理剤の塗布も記録動作に追いつくためにローラ等を高速に回転させて塗布を行う必要がある。

このような記録が毎分１００ｍ程度を超えるスピードになると、ローラの高速回転により発生する遠心力もきわめて大きくなり、液体の処理剤では、処理剤がローラ表面から引き離され飛散してしまい、被記録媒体に塗布される量が著しく低下してしまうという不具合がある。液体の処理剤を使用してこのような不具合を解決するためには、液体の粘度を上げてローラ表面から飛散しにくくすることも考えられるが、このような高粘度液体は薄膜で塗布することが困難になり、しかも給液、排液動作の負荷が大きくなって搬送用のポンプの大型化や装置の複雑化を招くことになる。

これに対して、処理液から生成した「泡」は、搬送時は通常の低粘度液体であり、搬送負荷が少ない上に、ローラ上では発泡させた状態で半固体の性質を示すため、ローラの高速回転にも追随して飛散することがない。また、被記録媒体への薄膜塗布に有利であることは前述のとおりである。さらに、塗布後の残泡はヒータの加熱等で消泡することで容易に低粘度液体として再回収でき、液体の処理剤塗布の高速塗布における問題点をすべて解決することができる。

このような泡塗布の長所は、処理液の種類に依存せず、同様な効果が得られる。なお、処理液は紙粉を抑える効果を持つことが好ましく、また、用紙の地肌色を変える効果があっても良い。

ところで、被記録媒体又は被記録媒体に塗布するための中間部材などの被塗布部材に対し、泡を均一量塗布するためには、泡を安定して生成する必要がある。また、処理液を微量塗布するためには、泡の小径化（小泡）が必要である。泡の生成方法としては、泡になり得る液体にせん断力を加える方法、ガス膨張を利用する方法等が知られており、また、一般的な泡生成方法としては、多孔質部材を通すことが知られている。

しかしながら、せん断力を加えて、かさ密度が低くて泡径が小さい泡を生成するには、たくさんの(撹拌)時間がかかり、撹拌手段のコスト・品質維持や制御の複雑化という課題が生じる。また、液化ガスや圧縮ガスを溶解又は分散させてガス膨張させることで比較的細かい気泡を生成できるものの、上記（１）ないし（３）の泡塗布の長所を生かすには不充分であって泡径のバラツキが大きいという課題がある。さらに、大きい泡径の泡を多孔質部材を通過させただけでは、かさ密度が低く、小さい泡径の泡を短時間で生成することができないことが確認された。

そこで、本発明では、相対的に大きな第１状態の泡を生成し、この第１状態の泡から相対的に小さな第２状態の泡を生成するときに、第１状態の泡が通過することで第２状態の泡を生成する複数の管状経路を有し、複数の管状経路の内の入口側が隣接する管状経路の出口側は、入口側よりも互いに離間して設けられている手段、あるいは、複数の管状経路の出口側は隣り合う管状経路の径よりも広い隔壁で隔てられている手段によって泡生成を行うことで、小さな泡を安定して短時間で生成できるようにしている。

なお、本発明においては、「大泡」、「小泡」は、次のように定義している。
大泡：「第１状態の泡」を指す。泡になる液体(若しくはゲル又は両方であっても良い)を用いて、泡生成手段（第１の泡生成手段）により生成される泡を指す。該泡の状態では、前述した「泡」を塗布することによる効果が発揮できない状態を指す。
小泡：「第２状態の泡」を指す。大泡（第１状態の泡）を用いて、搬送手段（第２の泡生成手段）により生成される泡を指す。大泡（第１状態の泡）よりも泡径は小さい。該泡の状態であれば、前述した「泡」を塗布することによる効果を発揮できる状態を指す。

先ず、泡塗布装置２００における大泡生成部２０５の一例について図２を参照して説明する。
この泡生成部２０５は、ポンプ２０３で容器２０２から供給される処理液２０１を収容する容器２２１と、容器２２１内に配置された円筒状の多孔部材２２２と、この多孔部材２２２内部に気体を供給する気体供給手段２２３とを備えている。気体供給手段２２３は例えばファンとダクトで空気を送り込む構成とできる。また、生成される泡２１０が容器２２１内で無秩序に広がらない様に多孔部材２２２を囲むとともに泡になる処理液２０１を充分に多孔部材２２２に供給するために、供給路２０６の一端部側が多孔部材２２２を囲む形状に形成され、この供給路２０６の入口部分（多孔部材２２２を配置する部分）に第１のスリット２２４、第２のスリット２２５が設けられている。

この大泡生成部２０５においては、多孔部材２２２に気体が供給されることで処理液２０１から大泡２０９が生成され、気体を供給して大泡２０９を生成しているときには大泡２０９が自身の堆積力で供給路２０６内を移動して（搬送されて）貯留部２１１に供給され、気体の供給を停止することで、大泡２０９が堆積しなくなって搬送されなくなる。このように、特別な搬送手段を用いることなく泡自身の堆積力で生成された泡が搬送供給されるので、構成が簡単になる。なお、大泡生成部の構成は上記実施形態に限るものではない。

次に、小泡生成部２１１の第１例について図３を参照して説明する。
この小泡生成部２１１は、大泡２０９が導入される泡導入部３０１と、小泡２１０を導出する泡導出部３０２との間に、複数の管状経路である管路３１１が形成された部材（以下、「管路部材」という。）３０３を介在させて構成されている。

ここで、管路部材３０３としては、隣り合う管路３１１、３１１を隔てる隔壁３１２の断面積（泡の流れ方向と直交する方向の断面積）を管路３１１の断面積よりも広く形成した部材を用いている。具体的には、管路３１１は円柱形状として泡の流れ方向と直交する方向の直径をＤとし、隔壁３１２の幅（管路３１１の間隔）をＷとしたとき、Ｗ＞Ｄとしている。

この小泡生成部２１１においては、泡導入部３０１から導入された大泡２０９が複数の管路３１１を通過するときに隔壁３１２で分断されて小泡化され小泡２１０が形成されながら導出部３０２側に送り出される。

さらに、この小泡生成部２１１では管路３１１の直径Ｄ（泡の流れ方向と直交する方向における開口断面積）よりも隔壁３１２の幅Ｗ（泡の流れ方向と直交する方向における断面積）を広く形成している。これにより、泡導入部３０１側に大泡２０９よりも更に大きい泡（これを「超大泡」という。）が導入された場合に、一旦分断された超大泡が管路３１１の出口側で再び１つの超大泡に戻ることを低減することができる。

この大泡生成部２０５で生成された第１状態の泡（大泡）２０９を複数の管路を有する部材（管路部材）を通過させて第２状態の泡２１０を生成するとき、当該管路部材の構成によって小泡が形成されなくなる現象について図６ないし図８に示す比較例との対比において説明する。

先ず、比較例では、図６に示すように、複数の管路４１１が形成された管路部材４０３として、管路４１１の径（開口断面積）が隔壁４１２の幅（断面積）よりも狭い部材を使用している。このような構成であっても、図６に示すように、前記例と同様、泡導入部３０１から導入された大泡２０９が複数の管路４１１を通過するときに隔壁４１２で分断されて小泡化され小泡２１０が形成されながら導出部３０２側に送り出される。

ところが、大きな泡は小さな泡に比べて相対的に一体化し易いことから、図７に示すように、大泡生成部２０５で生成されて導入される大泡２０９が一体化して大泡２０９よりも更に大きな泡（超大泡）４０４となって泡導入部３０１に導入されることがある。この超大泡４０４は、管路部材４０３の管路４１１を通過するときに分断されて中泡４０５となるが、この中泡４０５は、液体に対する空気の量が多いため泡の膜厚が比較的薄いため、図８に示すように、管路部材４０３の管路４１１の出口側で触れ合うことではじけて、再度１つの大きな泡４０６になるという現象が発生する。

これに対して、本発明における上記小泡生成部２１１では管路部材の管路を通過した泡が出口側ではじけて元の大きさの泡に戻ることが低減ないし防止される。

つまり、図４に示すように、管路部材３０３として、隣り合う管路３１１、３１１を隔てる隔壁３１２の断面積（泡の流れ方向と直交する方向の断面積）を管路３１１の断面積よりも広く形成した部材を用いた場合、管路３１１を前述した超大泡４０４が通過するとき、図４に示すように、超大泡４０４は分断されて中泡４０５となって管路３１１の出口側に至る。

このとき、隣り合う管路３１１、３１１の隔壁３１２が管路３１１よりも断面積が広いため、図５に示すように、超大泡４０４が管路部材３０３で分断されてできた中泡４０５同士の間に小泡２１０が入り込み、中泡４０５がはじけて超大泡４０６に戻ることが防止される。これにより、中泡４０５程度の泡は残るものの超大泡４０６が下流側に流れることが防止されるのである。

また、上記小泡生成部２１１において管路部材の管路を通過した泡が出口側ではじけて元の大きさの泡に戻ることが低減ないし防止されることについては、次の観点からも説明される。
この観点は、小泡生成部２１１による小泡化がシャボン玉と同じ原理で行われるというものである。つまり、図３で説明した構成において、図９に示すように、管路部材３０３に泡が供給されているとき、管路部材３０３の隔壁３１２を跨いで管路３１１の出口側には薄膜３１３が形成される。この膜３１３を空気が流れることにより、管路部材３０３の管路３１１の出口側の大きさの泡（小泡２１０）がシャボン玉のようにして生成される。

ここで、超大泡４０４が分断された中泡４０５が管路３１１の出口側に来たとき、膜３１３の液量不足があると、中泡４０５がはじけて大きな泡４０６に戻ってしまうことになる。このとき、管路３１１の出口側の膜３１３は、管路３１１出口側近くの泡から余分な液体を供給されて作られるので、管路３１１の出口側の泡が通過する管路３１１自体の断面積よりも、液体が付着している（濡れている）隔壁３１２の端面３１２ａの断面積を広くすることによって、管路３１１の出口側の膜３１３に十分な量の液が安定して供給され、中泡４０５がはじけることが防止される。

上記小泡生成部２１１は、このように管路部材の入口側で泡を分断して小泡にして、出口側で再度はじけて大泡になるのを防止すること、管路部材出口側で膜を作りその膜を空気が通過することでシャボン玉のように泡を生成し、このとき膜に液体を供給する泡がなくなると空気がそのまま通過して管路の出口径に応じた泡が生成できなくなることから、管路の出口側を他の管路の出口と離して配置し、一つあたりの管路の出口に供給される液体の量を増やすことで、管路部材の入口側で泡を分断し、管路部材の出口側で分断された泡をシャボン玉効果でさらに細かくすることによって（実際には両者が相俟っていると推測される。）、小泡化を図ることができる。

このように、相対的に大きな第１状態の泡から相対的に小さな第２状態の泡を生成するとき、第１状態の泡が通過することで第２状態の泡を生成する複数の管路を有し、複数の管路の出口側は隣り合う管路の径よりも広い隔壁で隔てられている手段をよって泡生成を行うので、泡を均一な厚みで薄く塗布できるようになるとともに、第２状態の小さな泡を泡径のばらつきを小さくして形成することができるために塗布する泡の品質を保てるようになる。

次に、小泡生成部２１１の第２例について図１０を参照して説明する。
ここでは、管路部材３０３として、複数の管路３１１を入口側から出口側に向かって広がるように（放射状に）形成している。つまり、複数の管路３１１の内の隣り合う管路３１１、３１１は入口側よりも出口側の間隔を広く形成している。

このようにしても上記小泡生成部２１１の第１例で説明したと同様に、超大泡４０４が分断されて生じる中泡４０５が出口側ではじけて超大泡４０６に戻ることが防止される。それとともに、上記小泡生成部２１１の第１例の場合には、複数の管路３１１の入口側が離れるために入口側で泡が分断され難いのに対して、ここでは複数の管路３１１の入口側が相対的に近くなるので、超大泡４０４が分断され易くなる。

次に、小泡生成部２１１の第３例について図１２を参照して説明する。
ここでは、隣り合う管路３１１ａ、３１１ｂの一方の管路３１１ａを長く、他方の管路３１１ｂを短く形成することで、隣り合う管路３１１ａ、３１１ｂが泡の流れ方向で離間している管路部材３０３を用いている。

この場合、図１２に示すように大泡２０９に圧力がかけられて、管路３１１を通過する場合、図１３（ａ）で示すように管路３１１ａ、３１１ｂの入口で細径化された泡は管路３１１ａ、３１１ｂを通り、更に同図（ｂ）で示すように短い管路３１１ｂを通る泡は管路出口で管路から分断されて小泡２１０となるが、同図（ｃ）に示すように長い管路３１１ａを通る泡は分断されないのでそのまま管路３１１ａを移動する。

これにより、短い管路３１１ｂで形成された泡２１０は後に管路から分断される長い管路３１１ａを通る泡と合体して大きな泡に戻ることが低減ないし防止される。

次に、小泡生成部２１１の第４例について図１４を参照して説明する。
ここでは、入口側で隣り合う管路３１１ｃ、３１１ｄを出口側で離間させて形成した管路部材３０３を用いている。つまり、隣接した管路を管路の長さ方向と直交する方向に離間させている。

これにより、隣接した管路３１１ｃ、３１１ｄの各入口から入った泡が離間している各出口から出るので、再度、出口側で泡がはじけて一つの大きな泡になることが確実に防止される。

次に、小泡生成部２１１の第５例について図１５を参照して説明する。
ここでは、入口側で隣り合う管路３１１ｃ、３１１ｄを出口側で離間させて形成するとともに、一方の管路３１１ｃの長さを長く、他方の管路３１１ｄの長さを短く形成した管路部材３０３を用いている。つまり、隣接した管路を管路の長さ方向及び長さ方向と直交する方向に離間させている。

これにより、隣接した管路３１１ｃ、３１１ｄの各入口から入った泡が離間している各出口から出るので、再度、出口側で泡がはじけて一つの大きな泡になることが確実に防止される。

なお、上記の小泡生成部の各実施形態の説明では円筒形の管路を用いて説明したが、管路の断面形状はこれらに限られるものではなく、四角形、ひし形、多角形、楕円等いずれの断面形状においても同様な効果が得られる。また、説明では分かり易くするため、管路を直線上に並べて配置したが、管路の並べ方を限定するものではなく、例えば複数の管路を長さ方向に直交する断面上で円筒上に束ねて配置してもよく、入口が隣接する管路の出口側が互いに離れていれば同様な効果を得られる。

次に、管路部材３０３の管路長Ｌｋと流入する側の大泡の半径ｒＡとの関係について図１６を参照して説明する。
図１６において、泡に対して圧力をかけることで管路部材３０３の管路３１１の孔径よりも大きな径の泡４０７は、管路部材３０３を通過したときに、管路３１１の管路長Ｌｋが短い場合、管路部材３０３の入口側で一度管路３１１毎に分断されるものの、入口側でまだおおきな泡４０７がつながった状態で出口側に泡が達してしまう。このような分断が完了していない泡の端部同士が再度接すると、泡は一つの泡に戻ろうとするために端部同士はくっつき、再度一つの大きな径の泡４０８に戻ってしまう。この場合、出口側で再び泡がつながらないためには、管路部材３０３内の管路総容積は入口側で分断される前の泡４０７の容積より大きくし、泡が出口側に達する前に泡４０７が完全に分断されていることが必要である。

ここで、図１７に示すように、管路部材３０３を管路長Ｌｋ、断面積Ｓｋの管路３１１の集まりと考えると、管路部材３０３に流入する泡４０７の半径をｒＡとしたときに、図１８に示す状態となり、次の（１）式を満足するとき、出口側で再びつながらないようになる。なお、ここでは、管路間の隔壁の厚さは無視して算出している。

つまり、想定される大泡の半径の４／３倍より管路長を長くすることで、大泡が管路の出口側ではじけて大きな泡に戻ることが低減され、小泡の品質を保つことができるようになる。

次に、上記画像形成装置における塗布量／塗布領域調整手段２３３の異なる例について図１９及び図２０を参照して説明する。
この塗布量／塗布領域調整手段２３３は、図１９に示すように上下に昇降することで供給口２３２を開閉する調整板２３３ａを備える構成、或いは、図２０に示すように、上下方向の調整板２３３ａとともに、横方向（用紙の幅方向に相当する。）に移動することで供給口２３２を開閉する調整板２３３ｂを備える構成とできる。

この場合、図１９に示す調整板２３３ａを備える構成では、供給口２３２の大きさを上下方向に可変させることで流体抵抗を可変させることができ、塗布ローラ２１２の周方向への塗布領域を調整することができ、これにより用紙１００に対する搬送方向の塗布領域を制御することができる。また、図２０に示す調整板２３３ａ、２３３ｂを備える構成では、開閉によって塗付ローラ２１２の周方向への塗付領域を調整することができるとともに、塗布ローラ２１２の軸方向への塗布領域を調整することができ、これにより用紙１００に対する幅方向（搬送方向と直交する方向）の塗布領域も制御することができる。この図２０に示す構成では、調整板２３３ｂは片方向に配置しているが、両側に配置することで用紙の幅方向の中央を基準とした中央基準の用紙搬送にも対応することができる。

また、厚さ規制部材２１４は、図２０に示すように、塗布ローラ２１２との間の距離を制御することにより塗布膜厚を任意に調整でき、例えば、画像形成装置の操作表示部から所定の操作を行うことで、厚さ規制部材２１４が塗布ローラ２１２の周面に対して接線方向又は法線方向に図示しない駆動手段により移動して、調整できるようにしている。これにより、泡の塗布膜厚を任意の値に設定することができる。

次に、上記画像形成装置の制御部の概要について図２１のブロック説明図を参照して説明する。
この制御部は、本画像形成装置のシステム制御を行うＣＰＵ８０１と、ＣＰＵ８０１が実行するプログラムなどの情報を格納するＲＯＭ８０２と、ワーキングエリアとして使用するＲＡＭ８０３と、オペレータが各種設定等を行うため操作表示部８０４と、紙サイズ検知やジャム検知等を行う各種センサ８０５と、各種モータ等８０６と、各種センサ８０５及び各種モータ等８０６への出力制御信号を行うＩ／Ｏ８０７と、画像読取り装置（スキャナ）８０８を制御する読取り制御部８０９と、プロッタ部（印字機構部）８１０を制御する印字制御部８１１と、電話回線とのＩ／Ｆ制御を行う網制御装置８１２の制御も含めて、各種ファクシミリ通信制御を行う通信制御部８１３と、泡塗布装置２００の制御を行う泡塗布制御部８１４等を備えている。

ここで、各種センサ８０５には、処理液２０１が容器２０２内にあるか否か検知する液体エンド検知手段を含み、また、各種モータ８０６には、ポンプ２０３、塗布ローラ２１２、供給量／供給領域調整手段２３３、厚み規制手段２１４、搬送ローラ１２１、給紙ローラ１３２及びピックアップローラ１３１などを回転させるモータを含む。

次に、この画像形成装置における印刷処理の一例について図２２ないし図２４に示すフロー図を参照して説明する。
図２２を参照して、画像出力要求を受信したら、処理液（セット剤）塗布機能が有効に設定されているか否かを判別する。そして、処理液塗布機能が有効設定であるときには、大泡生成部２０５の容器２２１内に所定量以上の処理液２０１が入っているか否かを判別する。このとき、大泡生成部２０５の容器２２１内に所定量以上の処理液２０１が入っていなければ、ポンプ２０３を駆動して容器２０２から処理液２０１を泡生成部２０５の容器２２１内に補給した後、また、所定量以上の処理液２０１が入っていれば、そのまま、泡生成部２０５に対して気体を送り込んで大泡２０９の生成を開始する。これにより、小泡生成部２１１に大泡２０９が前述したように供給され、小泡生成部２１１において小泡化して泡２１０が生成され、さらに延展されて塗布ローラ２１２に供給される。このとき、余剰の泡２１０は図示しない排出口から排出される。

その後、図２３に示すように、塗布ローラ２１２、搬送ベルト１０２の駆動を開始し、所定のタイミングで塗布量／塗布領域調整手段２３３を開き、塗布ローラ２１２の表面に泡２１０の供給を開始する。これにより、塗布ローラ２１２の表面には泡２１０が担持されて厚み規制部材２１４によって所定の厚みに規制され、搬送ベルト１０２側に移送される。

そこで、給紙部（給紙カセット１０３）からの被記録媒体（用紙）１００の給紙を行って搬送ベルト１０２に被記録媒体１００を送り込み、塗布ローラ２１２によって被記録媒体１００上の泡２１０を塗布し、当該被記録媒体１００の先端がヘッドユニット１０１による印字位置に到達したときから印字動作を開始する。一方、用紙１００への印字領域分に相当する塗布ローラ２１２への泡２１０の供給が終了したときに、泡貯留部２１１の塗布量／塗布領域調整手段２１３を閉じて塗布ローラ２１２への泡２１０の供給を停止する。

そして、印字が終了した被記録媒体１００を排紙した後、印字枚数分の印字が終了するまで上記給紙からの処理を繰り返し、印字枚数に達したときには、泡生成部２０５に対する気体の送り込みを停止して泡生成を停止する。その後、ピックアップローラ１３１、給紙ローラ対１３２の動作を停止し、所定時間経過後、つまり、塗布ローラ２１２のクリーニングが確実に終了する所定時間経過後に、搬送ベルト１０２、塗布ローラ２１２の駆動動作を停止する。

一方、図２３において、例えば特別な被記録媒体を使用することで処理液の泡２１０を塗布する必要がない場合などには処理液塗布機能が無効に設定されるので、処理液塗布機能が有効設定でなければ、図２４に示す処理に移行して、塗布ローラ２１２、搬送ベルト１０２の駆動を行い、給紙部からの被記録媒体１００の給紙を行って、被記録媒体１００に対するヘッドユニット１０１による印字を行った後排紙を行い、更に印字枚数に達したときには、ピックアップローラ１３１、給紙ローラ対１３２の動作を停止し、所定時間経過後、搬送ベルト１０２、塗布ローラ２１２の動作を停止する。

ここで、塗布ローラ２１２をも回転させるのは、塗布ローラ２１２と紙搬送ベルト１０２のギャップは最大で紙厚＋泡２１０の膜厚以下であり、特に押圧塗布を行う場合には紙厚以下であるので、塗布ローラ２１２を駆動して被記録媒体１００の搬送が阻害されないようにするためである。

なお、上記実施形態では泡塗布装置が画像形成前の用紙に対して泡を塗布する構成で説明しているが、記録ヘッドユニットの下流側に泡塗布装置を配置し、画像形成が行われた用紙上に泡を塗布する構成とすることもできる。また、上記実施形態では、泡にすることが可能な液体から泡を生成して塗布する例で説明しているが、本発明を、泡にすることが可能なゲルから泡を生成して被塗布部材に塗布する装置、この装置を備える画像形成装置にも適用することができる。

また、本発明に係る泡塗布装置は、例えば電子写真方式の画像形成装置にも適用することができる。例えば、紙等の媒体上のトナー等の樹脂を含有する微粒子を乱すことなく、かつ当該樹脂微粒子を付着した媒体に定着液を泡化（以下「定着泡」という）して塗布することにより、塗布後には素早く樹脂微粒子の媒体への定着が行われ、更に媒体に残油感が発生しない定着方法及び定着装置、並びに画像形成方法及び画像形成装置にも適用できる。

そこで、電子写真方式の画像形成装置に適用した場合の例について図２５及び図２６を参照して説明する。なお、図２５及び図２６はローラ塗布手段においてローラ塗布面と未定着樹脂微粒子が接する部分の拡大説明図であり、図２５は塗布ローラと記録媒体との接触面での加圧が相対的に高い場合、図２６は同加圧が相対的に低い場合である。また、塗布ローラ１０１１の回転方向及び被塗布部材としての記録媒体１０１０の移動方向はいずれも図中の矢印方向とする。

まず、塗布ローラ１０１１と記録媒体１０１０との接触面での加圧が高い場合、図２５（ａ）に示す例では、塗布ローラ１０１１の塗布面で定着泡１０１２は気泡１０１３の単層構造となっていることから、気泡自身が表面張力により塗布ローラ１０１１の塗布面に付着しやすく、記録媒体１０１０上の樹脂微粒子（未定着トナー）１０１５の層へ定着泡１０１２が不均一にしか塗布されず、樹脂微粒子１０１５が気泡１０１３に吸着して塗布ローラ１０１１の塗布面にオフセットしてしまう。

一方、図２５（ｂ）に示すように、塗布ローラ１０１１の塗布面で定着泡１０１２が複数層の気泡層構造である場合、凹凸を有する未定着トナー１０１５の面への気泡の埋め込みが可能となり、定着泡１０１２は気泡１０１３の層間で分離しやすくなり、トナー層に均一に塗布可能となり、トナーオフセットを極めて生じにくくすることができる。

したがって、塗布ローラ１０１１と記録媒体１０１０との接触面での加圧が高い場合、塗布ローラ１０１１に未定着トナー１０１５がオフセットしないようにするためには、予め生成する気泡の平均的な大きさを測定しておき、気泡層が複数層となるように、塗布ローラ１０１１上の定着泡層の膜厚を気泡層の複数層分の厚みになるように制御すれば、塗布ローラ１０１１上には必ず複数層の気泡層からなる定着泡層が形成され、トナーオフセットの防止が可能となる。

また、塗布ローラ１０１１と記録媒体１０１０との接触面での加圧が低い場合、図２６（ａ）に示すように、塗布ローラ１０１１の塗布面で定着泡１０１２は気泡１０１３の単層構造となっているため、凹凸を有する未定着トナー１０１５の面への気泡が付着しやすくなり、塗布ローラ１０１１の面から気泡層が剥離し、定着泡１０１２は未定着トナー１０１５に塗布される。

一方、図２６（ｂ）に示すように、塗布ローラ１０１１の塗布面で定着泡１０１２が複数層の気泡層構造である場合、気泡１０１３どうしの結合が強いため、気泡１０１３は塗布ローラ１０１１側に残りやすく、逆に未定着トナー１０１５が気泡１０１３に付着して、結果として塗布ローラ１０１１の面に未定着トナー１０１５がオフセットする。

したがって、塗布ローラ１０１１と記録媒体１０１０との接触面での加圧が低い場合、予め気泡の平均的な大きさを測定しておき、塗布ローラ面で単層の気泡層構造の定着泡となるように定着泡層厚みを制御すれば、塗布ローラ上には単層の気泡層構造の定着泡膜が形成され、高加圧力条件でトナーオフセットを防止できる。また、塗布ローラ１０１１に未定着トナー１０１５がオフセットしないようにするためには、塗布ローラ１０１１上の気泡層が厚すぎると塗布ローラ１０１１と記録媒体１０１０との接触部に気泡層の流動が生じ、トナー粒子がその流れに沿って移動してしまし、画像が流れる不具合が発生するので、流動性が生じない範囲に定着泡層の膜厚を制御することが好ましい。

このように、定着泡に含有される気泡の大きさ、加圧力に応じて、定着泡層の膜厚を制御することで、塗布ローラのような接触塗布手段へのトナーオフセットや画像流れを防止し、極めて微小の塗布による定着を可能とすることができる。

すなわち、樹脂微粒子の少なくとも一部を溶解又は膨潤させて樹脂微粒子を軟化させる軟化剤を用い、接触塗布手段にて媒体上の当該樹脂微粒子に定着液を塗布することで当該樹脂微粒子を媒体に定着する方法であり、当該定着液を該媒体上の当該樹脂微粒子表面に付与するときに、当該微粒子に定着液が接する塗布で、当該定着液が気泡を含有した泡状形態とし、更に当該定着泡層の膜厚を加圧力に応じて制御することにより、塗布ローラのような接触塗布手段へのトナーオフセットや画像流れを防止し、極めて微小の塗布による定着を可能とすることができる。また、樹脂微粒子として、電子写真技術に用いるトナー微粒子に対する効果が高く、この樹脂微粒子の層厚に応じて定着泡層の膜厚を制御することでオフセットや画像流れを防止できる。

１００…被記録媒体（用紙）
１０１…記録ヘッドユニット
１０２…搬送ベルト
１０３…給紙トレイ
２００…泡塗布装置
２０１…処理液（泡になる液体又はゲル若しくは液体及びゲル）
２０９…大泡
２１０…小泡
２０５…大泡生成部
２１１…小泡生成部
２１２…塗布ローラ
３０３…管路部材
３１１…管路
３１２…隔壁

Claims (6)

1. 被記録媒体に画像を形成する画像形成手段と、
   前記被記録媒体又は被記録媒体に塗布するための中間部材に対して液体及びゲルの少なくともいずれかを泡にして塗布する泡塗布手段とを備え、
   前記泡塗布手段は、
   相対的に大きな第１状態の泡を生成する第１泡生成手段と、
   前記第１泡生成手段で生成された第１状態の泡から相対的に小さな第２状態の泡を生成する第２泡生成手段と、
   前記第２泡生成手段で生成された第２状態の泡を前記被記録媒体又は中間部材に塗布する塗布手段と、を有し、
   前記第２泡生成手段は、前記第１状態の泡が通過することで前記第２状態の泡を生成する複数の管状経路を有し、前記複数の管状経路の内の入口側が隣接する前記管状経路の出口側は、入口側より互いに離間して設けられている
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１に記載の画像形成装置において、前記入口側が隣接する前記管状経路の出口側は前記管路の長さ方向で離間していることを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項１又は２に記載の画像形成装置において、前記入口側が隣接する前記管状経路の出口側は前記管路の長さ方向と直交する方向で離間していることを特徴とする画像形成装置。
4. 被記録媒体に画像を形成する画像形成手段と、
   前記被記録媒体又は被記録媒体に塗布するための中間部材に対して液体及びゲルの少なくともいずれかを泡にして塗布する泡塗布手段とを備え、
   前記泡塗布手段は、
   相対的に大きな第１状態の泡を生成する第１泡生成手段と、
   前記第１泡生成手段で生成された第１状態の泡から相対的に小さな第２状態の泡を生成する第２泡生成手段と、
   前記第２泡生成手段で生成された第２状態の泡を前記被記録媒体又は中間部材に塗布する塗布手段と、を有し、
   前記第２泡生成手段は、前記第１状態の泡が通過することで前記第２状態の泡を生成する複数の管状経路を有し、前記複数の管状経路の出口側は隣り合う前記管状経路の径よりも広い隔壁で隔てられている
   ことを特徴とする画像形成装置。
5. 被塗布部材に液体及びゲルの少なくともいずれかを泡にして塗布する泡塗布装置において、
   相対的に大きな第１状態の泡を生成する第１泡生成手段と、
   前記第１泡生成手段で生成された第１状態の泡から相対的に小さな第２状態の泡を生成する第２泡生成手段と、
   前記第２泡生成手段で生成された第２状態の泡を前記被塗布部材に塗布する塗布手段と、を有し、
   前記第２泡生成手段は、前記第１状態の泡が通過することで前記第２状態の泡を生成する複数の管状経路を有し、前記複数の管状経路の内の入口側が隣接する前記管状経路の出口側は、入口側よりも互いに離間して設けられている
   ことを特徴とする泡塗布装置。
6. 被塗布部材に液体及びゲルの少なくともいずれかを泡にして塗布する泡塗布装置において、
   相対的に大きな第１状態の泡を生成する第１泡生成手段と、
   前記第１泡生成手段で生成された第１状態の泡から相対的に小さな第２状態の泡を生成する第２泡生成手段と、
   前記第２泡生成手段で生成された第２状態の泡を前記被塗布部材に塗布する塗布手段と、を有し、
   前記第２泡生成手段は、前記第１状態の泡が通過することで前記第２状態の泡を生成する複数の管状経路を有し、前記複数の管状経路の出口側は隣り合う前記管状経路の径よりも広い隔壁で隔てられている
   ことを特徴とする泡塗布装置。

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