JP5470971B2 - 画像形成装置、泡塗布装置 - Google Patents

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、液体吐出記録方式の「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付与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、
前記泡を生成する泡生成手段と、
前記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、
前記泡生成手段で生成された前記泡のかさ密度を測定する測定手段と、
を有している
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、
前記泡を生成する泡生成手段と、
前記泡を被記録媒体に塗布する塗布手段と、
前記泡生成手段で生成された前記泡のかさ密度を測定する測定手段と、
を有している
構成とした。

なお、本発明における「泡」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である。

本発明によれば、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塗布できるようになるとともに、常に所定範囲内のかさ密度の泡に管理できるため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一実施形態の全体構成図である。 同泡塗布装置の泡塗布部の一例を示す斜視説明図である。 泡のかさ密度と質量の関係の説明に供する説明図である。 同泡塗布装置のかさ密度測定部の第１実施例を示す斜視説明図である。 同かさ密度測定部の測定方法の説明に供する説明図である。 同泡塗布装置のかさ密度測定部の第２実施例を示す斜視説明図である。 同泡塗布装置のかさ密度測定部の第３実施例を示す模式的説明図である。 同かさ密度測定部の測定方法の説明に供する模式的説明図である。 本発明に係る泡塗布装置を備える画像形成装置の他の実施形態の全体構成図である。 同実施形態の大泡生成部の一例を示す模式的説明図である。 同じく小泡生成部の一例を示す模式的説明図である。 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１３に続く処理の説明に供するフロー図である。 同じく図１３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枚ずつ分離されて給紙ローラ１３２で給紙され、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、その後排紙トレイ１０４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から泡２１０を生成する泡生成手段である泡生成部２０５と、泡生成部２０５から泡を送る経路である供給路２０６を介して供給される泡２１０を延展しながら塗布手段としての塗布ローラ２１２の周面に供給する泡供給部２０７と、供給された泡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、塗布ローラ２１２に担持された泡２１０の膜厚（塗布膜厚）を所要の厚さに規制する厚さ規制手段２１４と、被記録媒体１００に泡２１０を塗布し、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、液体２１０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。

泡生成部２０５は、泡生成容器２２０内の処理液２０１に対し、高圧空気供給部２２１から高圧空気２２２を高圧空気供給路２２３を介して供給することによって泡２１０を生成する。この泡生成容器２２０内で泡２１０が生成されて充満することにより、その圧力によって供給路２０６を介して泡供給部２０７に向けて供給される。

泡供給部２０７は、供給路２０６を介して供給された泡２１０を、用紙幅方向に延展させながら、用紙に対して泡塗布を行なう泡塗布ローラ２１２に供給し、所定の塗布領域に応じたタイミングで開閉制御される開閉手段２３１を備えている。泡供給部２０７による用紙幅方向への泡２１０の延展は、例えば図２に示すような公知のダイヘッドを用いることもできる。

なお、泡塗布ローラ２１２に塗布する泡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。

また、「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

ここで、この泡塗布装置２００は、泡生成部２０５で生成されて供給路２０６を介して泡供給部２０７に送られる泡２１０のかさ密度を測定するかさ密度測定部２４０と、かさ密度測定部２４０の下流側で供給路２０６を開閉する開閉弁２４１と、かさ密度測定部２４０の下流側で供給路２０６から泡生成容器２２０に泡２１０を戻す戻し経路２４２及びこの戻し経路２４２を開閉する開閉弁２４３とを備えている。

かさ密度測定部２４０は、供給路２０６から並列に分岐されたバイパス経路である測定経路（分岐経路）２５１と、この測定経路２５１の重さを量る測定器２５２とで構成される。測定経路２５１を並列に設けずに、供給路２０６と直列に配置した測定経路の重さを計測することもできる、測定経路２５１を並列に分岐させることによって、塗布のために必要な泡の供給量と測定に必要な泡の供給量を独立に適宜選定することができる。つまり、並列の分岐経路を用いることにより泡の塗布に必要な供給量に関わらず、小型の測定器を配置することができる。

ここで、上述したように泡のかさ密度は泡の比重がかさ密度として０．０１ｇ／ｃｍ^３〜０．１ｇ／ｃｍ^３程度の範囲が好ましく、重さからのかさ密度の求め方は所定の経路の重さを量ることで、重さをかさ密度に換算できるし、流路の重さを測定しているため実験による実測値とデータテーブルにして求めることもできる。そこで、かさ密度測定部２４０は測定経路２５１の重さを測定器２５２で測定するようにしている（以下、かさ密度測定部２４０での重さの測定と、かさ密度の測定は同一な意味で用いる。）

つまり、かさ密度と重さの関係は、図３に示すように比例関係にあり、単位体積当たりの質量を測ることで測定することができる。また、かさ密度が小さい程小泡に（泡の径が小さく）なる。これは、表面張力の関係で、径の大きな泡に対して径の小さな泡の方が内圧が高くなり、泡の表面の液体がより伸ばされて液膜が薄くなるためである。

ただし、一定以上に質量が小さければかさ密度が所定の範囲内に入っている（これを「ＯＫ」とする。）と判断すると、測定部位が空気又はほとんどが空気の場合にもＯＫと検知してしまうことになる。そこで、本実施形態では、図３に示すように、質量がある範囲（ＯＫ領域）に入った場合にのみ、かさ密度をＯＫとし、空気又はほとんどが空気の場合にＮＧ（かさ密度が所定の範囲外である）と判断するようにしている。

開閉弁２４１、２４３は、かさ密度測定部２４０による測定の結果、供給される泡のかさ密度が所定の範囲（所定の重さの範囲）内にない場合には塗布に適していないと判断され、図示しない制御手段によって、開閉弁２４１が閉じられ、開閉弁２４３が開かれるように制御される。これによって、供給路２０６に送られた泡は戻し経路２４３を通じて再び泡発生部２０５の泡発生容器２２０内に戻される。また、所定の重さの範囲内にある場合には、塗布に適した泡と判断され、図示しない制御手段によって、開閉弁２４１が開けられ、開閉弁２４３が閉じられて、生成された泡が泡供給部２０７に供給される。

なお、測定経路はそのまま泡を泡発生部２０５の泡発生容器２２０内に戻す戻し経路とし、測定経路を通る泡は塗布ローラ２１２に対して供給しない構成とすることもできる。

このように、この画像形成装置においては、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、泡を安定して生成し、塗布する泡の品質を保つ必要がある。特に、処理液の塗布量を一定にするためには、塗布する泡のかさ密度を所定の範囲に設定しなければならないが、温湿度環境や処理液の変化や経時劣化、或いは、装置の劣化によって、かさ密度が変化してしまうという課題がある。また、紙でできている被記録媒体への塗布は塗布しすぎると乾き難くなり、また、用紙が伸びてカールするという問題が発生する。

そこで、本発明では、上述したように、生成した泡のかさ密度を測定して、泡のかさ密度が所定の範囲外になる場合には、当該泡の塗布を行わないようにできるようにすることで、塗布に供する泡の品質を保てるようにしている。

ここで、所定のかさ密度に泡を生成する泡生成の制御動作について詳細に説明する。
かさ密度測定部２４０で測定した結果得られる泡のかさ密度が所定の範囲内でない場合、開閉弁２４１を閉じ開閉弁２４３を開放して、泡生成部２０５に泡を戻して循環させるが、所定の時間、循環させても泡のかさ密度が所定の範囲にならない場合は、高圧空気供給部２２１から供給する高圧空気２２２の供給量を調節する。例えば、かさ密度を下げたい場合は、高圧空気２２２の供給量を上げる。この時、かさ密度が所定の値となる高圧空気２２２の供給量による泡塗布部２０７への泡供給量が塗布に必要な泡供給量より多い場合は、開閉弁２４１と開閉弁２４３の両方の弁を適宜量開放し、泡塗布部２０７への泡供給量が塗布に必要な泡供給量となるように制御する。

この場合、かさ密度が所定より低すぎる場合がない様に装置を設定している。すなわち高圧空気２２２の供給量を制御して、泡のかさ密度を下げても、泡塗布に必要な泡供給量を供給できないということはないように設定されている。

また、高圧空気２２２の供給を止めると、所定のかさ密度に達するまでに時間がかかるため、例えば比較的短い印刷待機時には、開閉弁２４１を閉じ開閉弁２４３を開放して、所定のかさ密度の泡を生成しつづけるように制御して、比較的短い時間で所定のかさ密度の範囲の泡を泡塗布部２０７に供給可能である状態にするようにしてもよい。

次に、かさ密度測定部の第１実施例について図４に示す斜視説明図を参照して説明する。
かさ密度測定部２４０の測定経路２５１は、測定器２５２を構成する測定台２５３に固定される測定台固定経路２５１ａと、測定台固定経路２５１ａを供給路２０６と接続する弾性経路２５１ｂ、２５１ｂとで構成されている。弾性経路２５１ｂは測定台２５３に対する圧力が測定に影響のない程度に弾性力を小さく設定されている。弾性力の大きさは弾性経路２５１ｂの経路長を長くする方法、弾性経路２５１ｂを形成する弾性部材の断面係数を小さくする方法、部材の弾性率を小さくする方法の何れの方法でもよい。

測定器２５２は、測定台２５３と、測定台２５３を回動可能に支持する回動支点２５４と、測定台２５３に設けられた検知部材２５５の端部２５５ａを検知して測定台２５３の角度を検知するセンサ２５７とで構成されている。泡のかさ密度が所定の範囲内にあるとき、測定台２５３の検知部材２５５は実線図示の位置と仮想線図示の位置との範囲内で変位する。すなわち、センサ２５７が検知部材２５５の端部２５５ａを検知している場合に所定のかさ密度であることが検知できる（この範囲が前述した図３に示すＯＫ領域となる）。

なお、上記構成は比較的簡単な構成でかつ感度の高い天秤方式で検出する例であるが、バネばかり、圧電センサなどを用いてもよく、上記構成に限定されるものではない。

次に、かさ密度測定部の第２実施例について図６を参照して説明する。
ここでは、上記第１実施例の測定経路２５１（測定台固定経路２５１ａ及び弾性経路２５１ｂ）を供給路２０６と直列に接続した構成としている。

次に、かさ密度測定部の第３実施例について図７及び図８を参照して説明する。
ここでは、泡の供給経路中にかさ密度測定部２４０としての泡比重計測装置を設けている。この泡比重計測装置は、容器４００内に水（又は他の液体）４０１が収容されており、容器４００の中を貫通して泡計測管４０３が両端を弾性部材管４０４で上下動可能に保持されている。搬送されてきた泡は（例えば図で右から左へ搬送）泡計測管４０３に充填される。泡計測管４０３の上部にはセンサ用の爪部４０６が設けられ、この爪部４０６を検知するセンサ４０７が設けられている。

この構成において、図７に示すように、泡２１０が所要の大きさであって、泡のかさ密度が低い、つまり比重が軽い場合は、泡計測管４０３は液体４０１に対して浮いており、センサ４０７は爪部４０６を検知しない。これに対し、図８に示すように、泡が不揃いで（大きな泡２１０ａが混在している。）、泡のかさ密度が高い場合は、泡計測管４０３が泡の重量で液面（液体４０１の面）よりも沈み、センサ用爪部４０６がセンサ４０７で検知される位置まで下がる。これにより、かさ密度の高い（悪い）泡を検知することができる。

次に、本発明の他の実施形態に係る画像形成装置ついて図９を参照して説明する。
この実施形態における泡塗布装置２００は、処理液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泡生成手段である大泡生成部３０５と、大泡生成部３０５から供給路３０６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泡生成手段である小泡生成部３１１と、この小泡生成部３１１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などとを備えている。

なお、ここでは、「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、第１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、第２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。

大泡生成部３０５は、例えば、図１０に示すように、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３２１と、容器３２１内に配置された円筒状の多孔部材３２２と、この多孔部材３２２内部に気体を供給する気体供給手段３２３とを備えている。気体供給手段３２３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３０９が容器３２１内で無秩序に広がらない様に多孔部材３２２を囲むとともに泡になる処理液２０１を充分に多孔部材３２２に供給するために、供給路３０６の一端部側が多孔部材３２２を囲む形状に形成され、この供給路３０６の入口部分（多孔部材３２２を配置する部分）に第１のスリット３２４、第２のスリット３２５が設けられている。

この大泡生成部３０５においては、多孔部材３２２に気体が供給されることで処理液２０１から大泡３０９が生成され、気体を供給して大泡３０９を生成しているときには大泡３０９が自身の堆積力で供給路３０６内を移動して（搬送されて）供給され、気体の供給を停止することで、大泡３０９が堆積しなくなって搬送されなくなる。

小泡生成部３１１は、例えば、図１１に示すように、供給路３０６に配置した複数段のメッシュ部材３３１で構成され、供給路３０６を送られる大泡３０９をせん断することによって小泡２１０を生成する。

そして、ここでは、前述した小泡生成部３１１の下流側に前述したかさ密度測定部２４０を配置するとともに、開閉弁２４１、２４３及び戻し経路２４２を配置している。

なお、大泡生成部３０５と小泡生成部３１１との間に仮想線図示のようにかさ密度測定部２４０などを配置して、大泡３０９の段階でかさ密度を測定し、大泡３０９をよりも大きな超大泡が小泡生成部３１１に送られないようにすることもできる。泡の特性上、あまりに大きな泡は小泡生成部３１１を構成するメッシュ部材３３１をそのまま通過してしまい、塗布すべき泡の品質が低下するので、小泡生成部３１１でせん断できないような大きな泡の供給を防止することができる。

このように、第１、第２泡生成手段を備えて所要の大きさの泡を生成することで、泡の品質を向上することができる。

次に、上記実施形態に係る画像形成装置の制御部の概要について図１２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、開閉手段２３１、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１３ないし図１５に示すフロー図を参照して説明する。
図１３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、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、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泡２１０の生成を開始する。

その後、かさ密度測定部２４０によるかさ密度の測定を行い、このとき、かさ密度が所定の範囲内でなければ、開閉弁２４１を閉じ、開閉弁２４３を開いて、気体量を調整し、泡のかさ密度を調整する。そして、かさ密度が所定の範囲内であれば、開閉弁２４１を開き、開閉弁２４３を閉じて、泡塗布部２０７に泡２１０を供給する。

次いで、図１４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開閉手段２３１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、泡塗布部２０７の開閉手段２３１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１３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１５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１６及び図１７を参照して説明する。なお、図１６及び図１７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１６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１７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１６（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１６（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１７（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１７（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）
２０５…泡生成部
２０７…泡塗布部
２１２…塗布ローラ
２４０…かさ密度測定部
３０５…大泡生成部
３１１…小泡生成部

Claims (9)

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、
   前記泡を生成する泡生成手段と、
   前記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、
   前記泡生成手段で生成された前記泡のかさ密度を測定する測定手段と、
   を有している
   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、前記泡生成手段は、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泡生成手段とを有していることを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項２に記載の画像形成装置において、前記測定手段は、前記第１泡生成手段で生成された泡のかさ密度又は第２泡生成手段で生成された泡のかさ密度を測定することを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載の画像形成装置において、前記測定手段は、前記泡生成手段から前記塗布手段へ前記泡を送る経路の途中で当該経路の一部の重さを測定することを特徴とする画像形成装置。
5. 請求項１ないし３のいずれかに記載の画像形成装置において、前記測定手段は、前記泡生成手段から前記塗布手段へ前記泡を送る経路をバイパスするバイパス経路の重さを測定することを特徴とする画像形成装置。
6. 請求項５に記載の画像形成装置において、前記バイパス経路の下流側に前記泡を前記泡生成手段に戻す戻し経路と、この戻し経路を開閉する開閉手段とを有し、前記測定手段の測定結果に基づいて前記開閉手段を開閉制御することを特徴とする画像形成装置。
7. 請求項１ないし３のいずれかに記載の画像形成装置において、前記測定手段は、前記泡生成手段から前記塗布手段へ前記泡を送る経路から分岐して前記泡を前記泡生成手段に戻す経路の重さを測定することを特徴とする画像形成装置。
8. 請求項１ないし７のいずれかに記載の画像形成装置において、前記測定手段の測定結果に基づいて前記泡生成手段による泡の生成方法を制御することを特徴とする画像形成装置。
9. 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、
   前記泡を生成する泡生成手段と、
   前記泡を被記録媒体に塗布する塗布手段と、
   前記泡生成手段で生成された前記泡のかさ密度を測定する測定手段と、
   を有している
   ことを特徴とする泡塗布装置。

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