JP2006039465A - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 印刷品質を損なうことなく、縁無し印刷を可能にする定着装置及び画像形成装置を提供する。
【解決手段】 定着装置は、定着ローラ１と、定着ローラ１に対して押圧された加圧ローラ２と、定着ローラ１又は加圧ローラ２に離型剤を供給する離型剤供給手段４とを備えている。トナーのワックス含有量Ａ（重量部）と、定着ローラ１又は加圧ローラ２に対する離型剤塗布量Ｂ（ｍｇ／枚）とが、以下の式（１）〜（３）を満足することにより、定着不良を生じずに、縁無し画像の定着が可能なる。
０≦Ａ≦２０ ・・・（１）
０≦Ｂ≦１．０・・・（２）
８≦（Ａ＋１２×Ｂ）≦３２・・・（３）
【選択図】 図１

Description

本発明は、定着装置及びこれを用いた画像形成装置に関する。

従来より、プリンタやファクシミリ等の画像形成装置では、記録媒体の表面に転写されたトナー像を加熱及び加圧により記録媒体に定着させる定着装置が用いられている。このような定着装置としては、熱ローラを備えた熱ローラ定着装置や、熱伝達ベルトを備えたベルト定着装置が知られている。これらの定着装置では、熱ローラや熱伝達ベルトに記録媒体やトナーが付着することを防止するため、熱ローラ等の表面に離型剤が塗布されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３−９８８８４号公報（第３頁、図１参照）

ここで、近年、画像形成装置は、記録媒体の外周に余白を残さない「縁無し印刷」に対応することが求められている。しかしながら、記録媒体の搬送方向の先端部の余白を小さくすると、記録媒体が熱ローラ等から分離せずに巻き付いてしまう可能性があるため、記録媒体の先端部に十分な余白を確保しなければならず、縁無し印刷を行うことができないという問題がある。一方、記録媒体を熱ローラ等から分離しやすくするために大量の離型剤を使用すると、記録媒体の表面に離型剤が多量に付着し、印刷品質を損ねるという問題がある。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、その目的は、印刷品質を損なうことなく、縁無し印刷を可能にする定着装置及び画像形成装置を提供することにある。

本発明に係る定着装置は、定着部材と、前記定着部材を加熱する熱源と、前記定着部材に対して押圧され前記定着部材との間でニップ部を形成する加圧部材と、前記定着部材又は前記加圧部材に離型剤を供給する離型剤供給手段とを備え、前記ニップ部において、トナー像を担持した記録媒体を加圧及び加熱することにより前記トナー像を前記記録媒体に定着する定着装置において、前記トナーのワックス含有量をＡ（重量部）とし、前記離型剤供給手段による前記定着部材又は前記加圧部材に対する離型剤塗布量を、Ａ４サイズの記録媒体の１枚当たりＢ（ｍｇ／枚）とすると、以下の式（１）乃至（３）が成立することを特徴とするものである。
０≦Ａ≦２０ ・・・（１）
０≦Ｂ≦１．０・・・（２）
８≦（Ａ＋１２×Ｂ）≦３２・・・（３）

本発明によれば、印刷品質を損なわずに、記録媒体の定着部材からの離型性を向上することができ、記録媒体の定着部材への巻き付きの問題を解消できる。その結果、記録媒体の搬送方向先端部の余白を無くす（あるいは微小範囲に限定する）ことができ、縁無し印刷が可能になる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
第１の実施の形態
図１は、本実施の形態の定着装置の基本構成を示す図である。この定着装置は、互いに平行に配置された定着ローラ１と加圧ローラ２とを有している。定着ローラ１は、内部に熱源３を有するいわゆる熱ローラである。図２（ａ）は、定着ローラ１の構造（熱源３を除く）を示す断面図である。この定着ローラ１は、パイプ状の芯金部１７の周囲に、弾性層１８とを設けたものであり、弾性層１８の外周は離型層１９により覆われている。芯金部１７は、一定の剛性が必要であるため、金属（例えばアルミニウム、鉄、ステンレス鋼）により形成されている。弾性層１８は、耐熱性の高いゴム材料（例えば通常のシリコンゴム、スポンジ状のシリコンゴム、フッ素ゴム）により形成されている。離型層１９は、耐熱性が高く、成形後の表面自由エネルギーが小さい樹脂、例えばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、パーフルオロアルコキシアルカン（ＰＦＡ）、パーフルオロエチレン−プロペンコポリマー（ＦＥＰ）等の代表的なフッ素系樹脂により形成されている。離型層１９の厚さは、１０〜５０μｍであることが好ましい。

加圧ローラ２は、図示しない押圧機構によって定着ローラ１に対して押圧されており、定着ローラ１と加圧ローラ２との間にはニップ部が形成されている。図２（ｂ）は、加圧ローラ２の構造を示す断面図である。加圧ローラ２は、パイプ状の芯金部２０の周囲に、弾性層２１を設けたものである。上述した定着ローラ１の場合と同様、芯金部２０は、金属（例えばアルミニウム、鉄、ステンレス鋼）により形成されている。弾性層２１は、耐熱性の高いゴム材料（例えば通常のシリコンゴム、スポンジ状のシリコンゴム、フッ素ゴム）により形成されている。なお、両面印刷を行う場合には、加圧ローラ２の弾性層２１の外周に、図２（ａ）に示したような離型層１９が形成される。

離型剤塗布部材４は、例えば、離型剤を含浸した塗布ローラ又はフェルトであって、定着ローラ１に接触するように配置されている。また、離型剤塗布部材４は、離型剤を噴霧状にして定着ローラ１に吹き付けるスプレーであってもよい。また、離型剤塗布部材４は、多孔質の皮膜から離型剤を滲ませて定着ローラ１に塗布するものであってもよい。離型剤としては、ジメチルシリコンオイル、変性ジメチルシリコンオイル（ジメチルシリコンオイルに有機基を導入したもの）、フッ素オイル等、耐熱性、離型性及び化学的安定性に優れたものを用いる。

定着ローラ１の表面に接するように、温度検知センサ５が配置されている。この温度検知センサ５は、定着ローラ１の表面温度を検知し、図示しない制御部に検知信号を送信するものである。

トナーに使用される結着樹脂としては、スチレン及びその置換体の単重合体（例えば、ポリスチレン、ポリｐ−クロロスチレン、ポリビニルトルエン）、スチレン系共重合体（例えば、スチレン／ｐ−クロロスチレン共重合体、スチレン／プロピレン共重合体、スチレン／ビニルトルエン共重合体、スチレン／ビニルナフタレン共重合体、スチレン／アクリル酸メチル共重合体、スチレン／アクリル酸エチル共重合体、スチレン／アクリル酸ブチル共重合体、スチレン／アクリル酸オクチル共重合体、スチレン／メタクリル酸メチル共重合体、スチレン／メタクリル酸エチル共重合体、スチレン／メタクリル酸ブチル共重合体、スチレン／α−クロルメタクリル酸メチル共重合体、スチレン／アクリロニトリル共重合体、スチレン／ビニルメチルケトン共重合体、スチレン／ブタジエン共重合体、スチレン／イソプレン共重合体、スチレン／マレイン酸共重合体）、アクリル酸エステル系単重合体やその共重合体（例えば、ポリアクリル酸メチル、ポリアクリル酸ブチル、ポリメタクリル酸メチル、ポリメタクリル酸ブチル）、ポリビニル誘導体（例えば、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル）、ポリエステル系重合体、ポリウレタン系重合体、ポリアミド系重合体、ポリイミド系重合体、ポリオール系重合体、エポキシ系重合体、テルペン系重合体、脂肪族又は脂環族炭化水素樹脂、芳香族系石油樹脂等を、単独であるいは組み合わせて用いることができる。結着性及び電気特性等の観点から、スチレン−アクリル系共重合樹脂、ポリエステル系樹脂及びポリオール系樹脂のうちの少なくとも１種以上を含有することが好ましい。

また、トナーには、定着時のオフセットを防止する目的でワックスを含有させる場合があるが、この場合、ポリエチレンワックス、プロピレンワックス、カルナウバワックス、各種エステル系等のワックスを用いることができる。ワックスの融点は、好ましくは５０〜１４０℃である。ワックスの融点が５０℃未満の場合にはトナー表面からのワックスの脱離や染み出しが発生し、ワックスの融点が１４０℃を超えると十分な耐オフセット性が得られないからである。また、ワックスの融点は、より好ましくは６０〜１３０℃であり、特に好ましくは７０〜１２０℃である。

トナーに使用される着色剤としては、従来よりトナー用着色剤として用いられている顔料及び染料を用いることができる。具体的には、カーボンブラック、ランプブラック、鉄黒、群青、ニグロシン染料、ピグメントイエロー、ピグメントレッド、ピグメントブルー、アニリンブルー、フタロシアニンブルー、フタロシアニングリーン、ハンザイエローＧ、ローダミン６Ｃレーキ、カルコオイルブルー、クロムイエロー、キナクリドンレッド、ベンジジンイエロー、ローズベンガル等を単独であるいは組み合わせて用いることができる。

また、トナーには、帯電の立ち上がりをよくするために、一般に知られている電荷制御剤を用いることができる。具体的には、正帯電性電荷制御剤（例えば、アミノ基含有ビニル系コポリマー、四級アンモニウム塩化合物、ニグロシン染料、ポリアミン樹脂、イミダゾール化合物、アジン系染料、トリフェニルメタン系材料、グアニジン化合物、レーキ顔料）、又は負帯電性電荷制御剤（例えば、カルボン酸誘導体及びその金属塩、アルコキシレート、有機金属錯体、キレート化合物）を、単独で又は組み合わせて用いることができる。なお、負帯電性電荷制御剤を用いる場合、安定した帯電立ち上がり特性を得るために、サリチル酸誘導体の金属塩を添加剤として用いることが特に好ましい。

トナーの流動性や環境依存性を向上するための添加剤として、無機粉末（例えば、シリカ、酸化亜鉛、酸化錫、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化ケイ素、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウム、チタン酸カルシウム、ジルコン酸ストロンチウム、ジルコン酸カルシウム、チタン酸ランタン、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、マイカ、ドロマイト）又はこれらの疎水化物を、単独で又は組み合わせて用いることができる。そのほかに、トナー表面改質剤として、フッ素樹脂微粒子（例えば、ポリテトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレンヘキサフルオロプロピレン共重合体、ポリフッ化ビニリデン）を用いてもよい。これらは、トナー母体粒子１００重量部に対して約０．１〜１０重量部を外添し、必要に応じて適当な混合機により混合してトナー粒子表面に付着・凝着させ、あるいはトナー粒子間で遊離した状態になるように調整することができる。

図１に示した定着装置の動作は、以下のとおりである。上述したように、加圧ローラ２は、定着ローラ１に対して押圧され、定着ローラ１と加圧ローラ２との間でニップ部が形成される。図示しない制御部は、温度検知センサ５からの温度検知信号に基づいて熱源３を駆動制御し、定着ローラ１の表面温度を適正温度に維持する。離型剤塗布部材４は、定着ローラ１の表面（離型層１９）に離型剤を塗布する。この離型剤は、定着ローラ１の離型層１９の所定の表面粗さを有する表面の凹凸に保持される。図２（ｃ）は、定着ローラ１と加圧ローラ２との間のニップ部を拡大して示す図である。定着ローラ１に対して加圧ローラ２が押圧されているため、ニップ部近傍では定着ローラ１の弾性層１８がへこむように変形している。

記録媒体６（例えばＡ４のコピー用紙）の表面には、画像形成装置の図示しない転写部により、トナー（図１に符号７で示す）が転写されている。この未定着トナーを担持した記録媒体６は、定着ローラ１と加圧ローラ２との間のニップ部を通して搬送され、定着ローラ１と加圧ローラ２とにより加熱及び加圧されることによって、トナー７が記録媒体６に定着される。記録媒体６は定着ローラ１に巻き付かずに分離される。記録媒体６が定着ローラ１から確実に分離されるのは、（１）搬送方向におけるニップ部の終端の曲率半径が定着ローラ１の半径に比して非常に小さいこと、（２）定着ローラ１の離型層１９が高い離型性を有していること、（３）離型剤塗布部材４により離型層１９の表面に離型剤が塗布されていること、及び（４）トナー７にワックスが含有されていることの相乗効果によるものである。

次に、ベルトを用いた定着装置について説明する。図３（ａ）は、ベルトを用いた定着装置の基本構成を示す図である。この定着装置は、定着ローラ８と、加熱ローラ１１と、これらに掛け渡された定着ベルト１２とを備えている。加熱ローラ１１の内側には、熱源１０ａが設けられている。また、定着ローラ８には、内部に熱源１０ｂを備えた加圧ローラ９が、定着ベルト１２を介して押圧されている。定着ベルト１２の表面に接するように、この定着ベルト１２の表面温度を検知する温度検知センサ１３が配置されている。また、定着ベルト１２の表面に接するように、この定着ベルト１２に離型剤を塗布する離型剤塗布部材１４が配置されている。

この定着ローラ８及び加圧ローラ９は、図２（ｂ）に示した加圧ローラ２と同様、パイプ状の芯金部２０の周囲に弾性層２１とを設けたものである。芯金部２０は、金属（例えばアルミニウム、鉄、ステンレス鋼）により形成されており、弾性層２１は、耐熱性の高いゴム材料（例えば通常のシリコンゴム、スポンジ状のシリコンゴム、フッ素ゴム）により形成されている。また、熱源１０ａを内蔵した加熱ローラ１１は、金属（例えば、アルミニウム、鉄、ステンレス鋼）からなるパイプにより構成されている。

図３（ｂ）及び（ｃ）は、定着ベルト１２の構成例を示す断面図である。定着ベルト１２は、図３（ｂ）に示す構成例のように、薄い基体２２ａの上に、シリコンゴム又はフッ素系樹脂からなる弾性層２２ｂを形成し、その上に離型層２２ｃを形成することにより構成することができる。基体２２ａをニッケル、ポリイミド、又はステンレス鋼等により構成した場合には、基体２２ａの厚さは３０〜１５０μｍであることが好ましい。弾性層２２ｂの厚さは、シリコンゴムの場合には５０〜３００μｍであることが好ましく、フッ素系樹脂の場合には１０〜５０μｍであることが好ましい。また、定着ベルト１２は、図３（ｃ）に示すように、薄い基体２２ａの上に離型層２２ｃを形成することにより構成してもよい。この図３（ｂ）及び（ｃ）のいずれの構成であっても、定着ベルト１２は、その離型層２２ｃ側を外側にして、定着ローラ８及び加熱ローラ１１に巻き回される。

定着ベルト１２の離型層２２ｃは、図２（ａ）に示した離型層１９と同様、耐熱性が高く、表面自由エネルギーが低い樹脂、例えば、例えばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、パーフルオロアルコキシアルカン（ＰＦＡ）、パーフルオロエチレン−プロペンコポリマー（ＦＥＰ）等の代表的なフッ素系樹脂により形成されている。離型層２２の厚さは、１０〜５０μｍであることが好ましい。また、定着ベルト１２の離型層２２ｃの表面には、離型剤塗布部材１４から供給された離型剤を保持するための一定の表面粗さが設けられている。

離型剤塗布部材１４、温度検知センサ１３、トナー１６及び記録媒体１５の構成は、図１を参照して説明した離型剤塗布部材４、温度検知センサ５、トナー７及び記録媒体６とそれぞれ同一である。

図３に示した定着装置の動作は、以下のとおりである。加圧ローラ９は、定着ベルト１２を介して定着ローラ８に圧接され、定着ベルト１２と加圧ローラ９との間でニップ部が形成される。図示しない制御部は、温度検知センサ１３からの温度検知信号に基づいて熱源１０ａ，１０ｂを駆動制御し、定着ベルト１２の表面温度を適正温度に維持する。離型剤塗布部材１４は、定着ベルト１２の表面（離型層２２ｃ）に離型剤を塗布する。この離型剤は、定着ベルト１２の離型層２２ｃの表面の凹凸に保持される。画像形成装置の図示しない転写部においてトナー１６が転写された記録媒体１５は、定着ベルト１２と加圧ローラ９との間のニップ部を通して搬送され、定着ベルト１２と加圧ローラ９とにより加熱及び加圧されることによって、トナー１６が記録媒体１５に定着される。図１を参照して説明したように、記録媒体１５は定着ベルト１２に巻き付かずに分離される。

次に、縁無し印刷を可能ならしめる条件を見出すため、各パラメータについて実験を行った結果について説明する。ここでは、定着ローラ１に対する記録媒体の付着力（記録媒体を定着ローラ１から剥離させるために必要な力：剥離抗力とも呼ばれる）とトナー中のワックス含有量との関係、記録媒体を定着ローラ１等から分離させるのに必要な余白（必用余白）と付着力との関係、これら付着力及び必用余白に対する定着ローラ１の表面粗さ及び離型剤塗布量の寄与について実験を行った。

図４に、付着力の測定方法を模式的に示す。記録媒体６（Ａ４サイズ）を、その短手方向に搬送して定着ローラ１と加圧ローラ２とのニップ部を通過させ、定着ローラ１に記録媒体６を意図的に巻き付けさせ、記録媒体６の先端がニップ部から９０度回転した位置に到達した時点で定着装置の駆動を一旦停止させる。この状態で、記録媒体６の先端に沿って、長さが２９７ｍｍ（記録媒体６の長さと同一）で幅が５ｍｍの板状のホルダ６ａを、同じく長さが２９７ｍｍで幅が５ｍｍの両面テープ６ｂを用いて貼り付ける。さらに、テンションゲージを用いて、ホルダ６ａの長手方向中心を、張力の増加率が１００ｇｆ／ｓ（＝０．９８Ｎ／ｓ）となるように、垂直に（すなわち記録媒体６を定着ローラ１から剥離させる方向に）引っ張り、記録媒体６が剥離した瞬間の張力を読み取る。なお、測定結果には、定着温度、記録媒体の搬送速度、又はテンションゲージの引張速度等の影響が考えられるが、同条件で１０回試験を行ったところ、測定結果のばらつきは平均値に対して±８％以下であったので、再現性の点では問題ないと判断した。後述する各グラフの付着力のデータは、いずれも１０回平均値である。

付着力の測定に使用する定着ローラ１は、直径３６ｍｍのアルミニウム製パイプ（厚さ１．５ｍｍ）からなる芯金部の外周に、厚さ３０μｍのＰＦＡ製のチューブからなる離型層を設けたものであり、弾性層は設けていない。離型層の表面粗さＲｚは０．２μｍである。定着ローラ１の表面でのアスカーＣ硬度は９５度である。加圧ローラ２は、直径３６ｍｍのアルミニウム製パイプ（厚さ１．５ｍｍ）からなる芯金部の外周に、シリコンゴムからなる弾性層（厚さ２．０ｍｍ）を設け、さらに厚さ３０μｍのＰＦＡ製のチューブからなる離型層を設けたものである。離型層の表面粗さＲｚは０．２μｍである。加圧ローラ２の表面でのアスカーＣ硬度は７０度である。

付着力の測定における、定着ローラ１に対する加圧ローラ２の押圧力は、３０ｋｇｆ（＝２９４Ｎ）である。トナーとしては、各色（イエロー、マゼンタ、シアン）の乳化重合トナーを用いる。また、トナーにおけるワックス含有量は、０〜４０重量部とする。記録媒体はＡ４サイズとし、単位面積あたりの重量は６４ｇ／ｍ²とする。記録媒体１枚あたりの転写トナー量は、１．５±０．１ｇ／枚とする。定着ローラ１と加圧ローラ２との間を通過する記録媒体の搬送速度は１００ｍｍ／ｓとし、搬送方向は記録媒体の短手方向（いわゆる横送り）とする。定着ローラ１の表面温度は１６０℃とし、加圧ローラ２の表面温度は１３０℃とする。離型剤としては、動粘度３００ｃＳｔ（＝３００ｃｍ²／ｓ）のジメチルシリコンを用い、記録媒体１枚当たりの塗布量は０〜６ｍｇ／枚とする。また、定着ローラ１への離型剤の塗布は、多孔質の表層に離型剤が含浸された塗布ローラを、定着ローラ１の表面に接触させることによって行う。

なお、ここでは、一般に使用されるコピー用紙としては薄い部類に属する６４ｇ／ｍ²の記録媒体を用いているが、これは、付着力をより厳しい条件下で評価するためである。転写トナー量については、イエロー、マゼンタ、シアンの３色を重ね合わせたときの最大濃度になるように調整した。また、トナーは、記録媒体６の搬送方向先端部の余白がなく（幅が０ｍｍ）、搬送方向後端部に幅５ｍｍの余白ができるよう、全体に均一に転写した。なお、付着力が７００ｇｆ（＝６．９Ｎ）以上の場合に若干のオフセットが発生したが、測定値はそのまま採用した。

乳化重合法によるトナーの製造は、以下のとおりである。
（１）水溶媒中でトナーの結着樹脂である重合体の１次粒子を生成する。ここでは、水溶媒中で、スチレン、アクリル酸、メチルメタクリル酸により、スチレンアクリル共重合樹脂からなる１次粒子を生成する。
（２）続いて、１次粒子と同じ溶媒中に乳化剤（界面活性剤）によりエマルジョン化させた着色剤を混合し、必要に応じてワックス及び荷電制御剤等を混合する。ここでは、イエローの着色剤としてピグメントイエロー７４、マゼンタの着色剤としてピグメントレッド２３８、シアンの着色剤としてピグメントブルー１５：３を用いる。また、ワックスとしては、高級脂肪酸エステル系ワックスであるステアリン酸ステアリルを用いる。さらに、トナーの流動性を確保するため、粒径が８〜２０ｎｍのシリカを１〜３重量部添加する。
（３）これらを凝集させることにより、溶媒中にトナー粒子が形成される。溶媒から取り出し、洗浄及び乾燥により不要な溶媒成分と副生成物成分を除去することにより、トナー粒子を得る。

以上の条件による付着力の測定結果について説明する。図５は、付着力とトナー中のワックス含有量との関係について、剥離剤塗布量を変化させて示すグラフである。なお、離型剤塗布量は、Ａ４サイズの記録媒体１枚当たりの離型剤重量で評価しているが、これは、定着ローラ１と加圧ローラ２との間のニップ部を１０００枚の記録媒体を通過させた後の離型剤塗布部材４の重量変化から計算したものである。ここでは、離型剤塗布量は、０ｍｇ／枚、０．０５ｍｇ／枚、０．５ｍｇ／枚、５．０ｍｇ／枚、６．０ｍｇ／枚と５通りに変化させた。

図５のグラフから、離型剤塗布量が０〜６ｍｇ／枚のいずれについても、トナー中のワックス含有量が２０重量部以上になると付着力の減少がほぼ横ばいになっていることが分かる。このことから、付着力の低減効果を得るためには、トナー中のワックス含有量は２０重量部あれば十分であることが分かる。すなわち、トナー中のワックス含有量Ａ（重量部）の好ましい範囲は、０≦Ａ≦２０である。なお、長期放置された場合のトナー凝集や現像器内でのフィルミングを軽減するためには、トナー中のワックス含有量はなるべく少ないことが好ましいが、これらは密封法や現像プロセスの改善によっても解消できる問題であり、上述したワックス含有量の範囲についての制限にはならない。

また、図５から、付着力は、離型剤塗布量が５ｍｇ／枚の場合及び６ｍｇ／枚の場合で１００ｇｆ（＝０．９８Ｎ）とほぼ等しく、離型剤塗布量がさらに増えても付着力は１００ｇｆでほぼ横ばいになっていると考えられる。このことから、付着力の下限は１００ｇｆと考えられる。

図６は、定着ローラ１と加圧ローラ２との硬度差を変えた場合の、記録媒体の先端を定着ローラ１から分離させるのに必要な余白（必用余白）と付着力との関係を示すグラフである。図６では、加圧ローラ２のアスカーＣ硬度から定着ローラ１のアスカーＣ硬度を引いた値（硬度差）を、２５度、１０度、０度、−２０度と４通りに変化させている。なお、ここでは、記録媒体の搬送方向先端部に余白を形成する代わりに、その分だけ記録媒体の搬送方向後端部の余白を小さくし、転写面積が一定になるようにする。図６において、記録媒体の「必要余白」とは、定着ローラ１と加圧ローラ２とのニップ部に記録媒体を同条件で５回通し、５回とも記録媒体の先端部を定着ローラ１から分離できたときの余白（記録媒体の搬送方向の先端部から印刷領域までの幅）である。

この測定において使用する定着ローラ１は、直径３６ｍｍのアルミニウム製パイプ（厚さ１．５ｍｍ）からなる芯金部の外周に、シリコンゴム（厚さ２．０ｍｍ）からなる弾性層を設け、さらに厚さ３０μｍのＰＦＡ製のチューブからなる離型層を設けたものである。離型層の表面粗さＲｚは０．２μｍである。定着ローラ１の表面におけるアスカーＣ硬度は７０度である。加圧ローラ２は、直径３６ｍｍのアルミニウム製パイプ（厚さ１．５ｍｍ）からなる芯金部の外周に、シリコンゴムからなる弾性層（厚さ０〜２．０ｍｍ）を設け、さらに厚さ３０μｍのＰＦＡ製のチューブからなる離型層を設けたものである。離型層の表面粗さＲｚは０．２μｍである。弾性層の厚さを０〜２．０ｍｍの範囲で３通りに異ならせることで、アスカーＣ硬度を７０度、８０度及び９５度の３通りに異ならせる。なお、加圧ローラ２としては、もう１種類（アスカーＣ硬度が定着ローラ１よりも小さいもの）用意する。これは、直径３６ｍｍのステンレス製シャフトからなる芯金部の外周に、シリコンスポンジからなる弾性層（厚さ６．０ｍｍ）を設けたものである。離型層の表面粗さＲｚは０．２μｍであり、加圧ローラ２の表面におけるアスカーＣ硬度は５０度である。

定着ローラ１に対する加圧ローラ２の押圧力は、３０ｋｇｆである。トナーとしては、各色（イエロー、マゼンタ、シアン）の乳化重合トナーを用いる。また、トナー中のワックス含有量は、０〜２０重量部とする。記録媒体はＡ４サイズとし、単位面積あたりの重量は６４ｇ／ｍ²とする。記録媒体１枚あたりの転写トナー量は、１．５±０．１ｇ／枚とする。定着ローラ１と加圧ローラ２とのニップ部を通過する記録媒体の搬送速度は１００ｍｍ／ｓとし、搬送方向は記録媒体の短手方向とする。定着ローラ１の表面温度は１６０℃とし、加圧ローラ２の表面温度は１３０℃とする。離型剤としては、動粘度３００ｃＳｔのジメチルシリコンを用い、記録媒体１枚当たりの塗布量は０〜６ｍｇ／枚とする。また、定着ローラ１への離型剤の塗布は、多孔質の表層に離型剤が含浸された塗布ローラを、定着ローラ１の表面に接触させることによって行う。

なお、定着ローラ１のシリコンゴムからなる弾性層の厚さを２ｍｍとしたのは、弾性層が厚くなるほど熱抵抗及び熱容量が増加することから、立ち上がり時間が遅延し、オーバーシュート及びアンダーシュートが顕著になる等、温度制御が困難になる可能性があるためである。厚さが２ｍｍ以下であれば、このような問題は生じない。

図６のグラフから、付着力が大きいほど、記録媒体の必用余白が大きくなる（すなわち、余白を大きくとならないと定着ローラ１から分離しない）ことが分かる。さらに、加圧ローラ２のアスカーＣ硬度から定着ローラ１のアスカーＣ硬度を引いた硬度差が大きいほど、付着力が大きい場合でも必用余白が小さくて済むことが分かる。

ここで、加圧ローラ２のアスカーＣ硬度から定着ローラ１のアスカーＣ硬度を引いた硬度差が−２０度の場合には、付着力が下限値の１００ｇｆであっても２ｍｍの余白が必要であるため、余白を完全に０ｍｍにするという目的には適していないとも考えられる。しかしながら、いわゆる「縁無し印刷」は、必ずしも余白を全く残さないことを意味するとは限らず、記録媒体の搬送方向先端部から２ｍｍの余白があっても「縁無し印刷」として認められる場合もある。この場合には、上記硬度差が−２０度の場合であっても目的を達成することができる。

また、アルミニウム製のパイプに直接（弾性層を形成せずに）離型層を形成した場合のアスカーＣ硬度は約９５度であり、これ以上の高い硬度はあまり実用的でない点を考慮すると、定着ローラ１のアスカーＣ硬度Ｃ（度）は、７０≦Ｃ≦９５の範囲にあることが好ましい。また、加圧ローラ２のアスカーＣ硬度Ｄから定着ローラ１のアスカーＣ硬度Ｃを引いた硬度差は、−２０≦Ｄ−Ｃ≦２５の範囲にあることが好ましい。

図６から、上記硬度差が−２０度〜２５度の範囲で、必用余白を２ｍｍ以内とするためには、付着力は１００ｇｆ（＝０．９８Ｎ）以上４５０ｇｆ（＝４．４１Ｎ）以下である必要があることがわかる。さらに、図５から、トナーのワックス含有量をＡ（重量部）とし、定着ローラ離型層への離型剤塗布量（Ａ４サイズの記録媒体１枚当たり）をＢ（ｍｇ／枚）とすると、以下の式を満足したときに、付着力が１００ｇｆ以上４５０ｇｆ以下となることが分かる。
８≦Ａ＋１２×Ｂ≦８０

図７は、定着ローラ１の離型層の表面粗さ及び離型剤塗布量に対する定着特性の変化を示すグラフである。この測定において使用する定着ローラ１は、直径３６ｍｍのアルミニウム製パイプ（厚さ１．５ｍｍ）からなる芯金部の外周に、シリコンゴムからなる厚さ２．０ｍｍの弾性層を設け、さらに厚さ３０μｍのＰＦＡ製のチューブからなる離型層を設けたものである。離型層の表面粗さＲｚは０．２〜０．７μｍである。定着ローラ１の表面におけるアスカーＣ硬度は７０度である。加圧ローラ２は、直径３６ｍｍのアルミニウム製パイプ（厚さ１．５ｍｍ）からなる芯金部２０の外周に、弾性層を介さずに、厚さ３０μｍのＰＦＡ製のチューブからなる離型層を設けたものである。離型層の表面粗さＲｚは０．２μｍである。加圧ローラ２の表面におけるアスカーＣ硬度は９５度である。

定着ローラ１に対する加圧ローラ２の加圧力は、３０ｋｇｆである。トナーとしては、各色（イエロー、マゼンタ、シアン）の乳化重合トナーを用いる。また、トナー中のワックス含有量は、８重量部とする。記録媒体はＡ４サイズとし、単位面積あたりの重量は６４ｇ／ｍ²とする。記録媒体１枚あたりの転写トナー量は、１．５±０．１ｇ／枚とする。トナー転写は、記録媒体の搬送方向先端部に幅２ｍｍの余白ができるように行う。定着ローラ１と加圧ローラ２とのニップ部を通過する記録媒体の搬送速度は１００ｍｍ／ｓとし、搬送方向は記録媒体の短手方向方向とする。定着ローラ１の表面温度は１６０℃とし、加圧ローラ２の表面温度は１３０℃とする。離型剤としては、動粘度３００ｃＳｔのジメチルシリコンを用い、記録媒体１枚当たりの塗布量は０〜６ｍｇ／枚とする。また、定着ローラ１への離型剤の塗布は、多孔質の表層に離型剤が含浸された塗布ローラを、定着ローラ１の表面に接触させることによって行う。

ここで、定着ローラ１及び加圧ローラ２のアスカーＣ硬度をそれぞれ７０度及び９５度としたのは、付着力が上述した最適範囲（１００〜４５０ｇｆ）の上限値４５０ｇｆとなるようにするためである。また、トナーのワックス含有量を８重量部としたのは、離型剤塗布量が０ｍｇ／枚の場合でも、付着力を４５０ｇｆとするためである。定着ローラ１の離型層は、ラッピングシートを用いて均一に研磨したＰＦＡチューブを３５０℃で３時間焼成したものを用いる。

このような条件のもとで印刷を行い、縁無し画像（記録媒体の搬送方向先端部の余白が２ｍｍ以下となるように転写されたトナー画像）の定着が可能か否か、及び定着不良（オフセット、てかり、ムラ）の有無を調べた。その結果を、図７に示す。図７から、縁無し画像の定着が可能で、且つ定着不良が発生しないための条件としては、定着ローラ１の離型層の表面粗さＲｚが５．０μｍ以下で、定着ローラ１への離型剤塗布量Ｂが５．０ｍｇ／枚以下であって、且つＲｚ／Ｂが１．０以下の範囲であることが分かる。

以上説明した図５〜図７の実験結果を総合的に判断すると、トナー中のワックス含有量Ａ（重量部）、定着ローラへの離型剤塗布量Ｂ（ｍｇ／枚：Ａ４サイズ１枚当たり）、定着ローラ１の表面粗さＲｚ（μｍ）、定着ローラ１表面でのアスカーＣ硬度Ｃ、及び加圧ローラ２表面でのアスカーＣ硬度Ｄとの間に、以下の式（ａ１）〜（ａ７）が成立したときに、縁無し画像の定着が可能となり、且つ定着不良も生じないことが分かる。
０≦Ａ≦２０ ・・・ （ａ１）
０≦Ｂ≦５．０ ・・・ （ａ２）
８≦Ａ＋１２×Ｂ≦８０・・・ （ａ３）
０＜Ｒｚ≦５．０ ・・・ （ａ４）
０＜Ｒｚ／Ｂ≦１．０ ・・・ （ａ５）
７０≦Ｃ≦９５ ・・・ （ａ６）
−２０≦Ｄ−Ｃ≦２５ ・・・ （ａ７）

ここで、定着ローラ１の離型層の表面粗さＲｚは印刷画質に与える影響が大きく、表面粗さＲｚが１μｍを超えると印刷面に「がさつき」が生じ、光沢感が好まれるような印刷（写真やポスター等）には適さない。従って、定着ローラ１の離型層の表面粗さＲｚは、１．０μｍ以下であることが好ましい。この点を考慮すると、図７から、表面粗さＲｚが１．０μｍ以下であっても縁無し画像の定着が可能で且つ定着不良を生じない範囲は、離型剤塗布量Ｂが１．０ｍｇ／枚以下の範囲である。また、図５から、離型剤塗布量Ｂが１．０ｍｇ／枚以下であっても付着力が１００〜４５０ｇｆとなるのは、８≦Ａ＋１２×Ｂ≦３２の範囲である。以上から、良好な印刷品質を確保するためには、式（ａ２）、（ａ３）及び（ａ４）は、それぞれ以下のように書き換えられる。
０≦Ｂ≦１．０ ・・・ （ａ２’）
８≦Ａ＋１２×Ｂ≦３２・・・ （ａ３’）
０＜Ｒｚ≦１．０ ・・・ （ａ４’）

以上をまとめると、縁無し画像の定着が可能で、定着不良が生じず、かつ光沢のある印刷にも対応できる範囲として、以下の式が得られる。
０≦Ａ≦２０ ・・・ （１）
０≦Ｂ≦１．０ ・・・ （２）
８≦Ａ＋１２×Ｂ≦３２・・・ （３）
０＜Ｒｚ≦１．０ ・・・ （４）
０＜Ｒｚ／Ｂ≦１．０ ・・・ （５）
７０≦Ｃ≦９５ ・・・ （６）
−２０≦Ｄ−Ｃ≦２５ ・・・ （７）

以上説明したように、本実施の形態に係る定着装置によれば、上記の式（１）〜（７）が成立することにより、縁無し印刷を行うことが可能となり、且つ定着不良も生じない。また、印刷面の「がさつき」がなくなり、写真やポスター等の光沢感のある画像の形成が可能になる。

なお、式（１）〜（７）は、図５〜図７の実験結果を総合的に判断して得られたものであるが、トナー中のワックス含有量Ａ及び離型剤塗布量Ｂに関する式（１）〜（３）は、縁無し画像の定着を可能にする上で最も重要と考えられる。これに加えて、式（４）及び（５）を満足することで光沢感のある画像の形成が可能になり、さらに式（６）及び（７）を満足することで実用上用いられる硬度の定着ローラや加圧ローラを用いることが可能になるという効果が得られる。

なお、ここでは、図１に示すように定着ローラ１と加圧ローラ２とを有する定着装置についての実験結果を説明したが、図３に示したような定着ベルト１２を有する定着装置についても、上記式（１）〜（７）を満足することにより、印刷品質が良好な縁無し印刷が可能となる。この場合、アスカーＣ硬度Ｃは、定着ローラ８に巻かれた定着ベルト１２の表面（定着面）において測定される硬度である。また、離型剤塗布量Ｂは、離型剤塗布部材１４による定着ベルト１２への離型剤塗布量であり、表面粗さＲｚは、定着ベルト１２の離型層の表面粗さである。

第２の実施の形態
図８は、第２の実施の形態に係る定着装置の要部を示す図である。この定着装置は、離型剤塗布部材２６を定着ローラ１に対して当接及び離間させる離接機構を有している。定着ローラ１は、第１の実施の形態（図１）において説明したものと同一であり、その内側には熱源３が配置されている。離型剤塗布部材２６は、例えば、離型剤を含浸した塗布ローラであって、定着ローラ１に接触するように配置されたものである。あるいは、離型剤塗布部材２６は、離型剤を多孔質の皮膜から滲ませて塗布する塗布ローラであって、定着ローラ１に接触するように配置されたものであってもよい。離型剤としては、ジメチルシリコンオイル、変性ジメチルシリコンオイル、フッ素オイル等、耐熱性、離型性及び化学的安定性に優れたものを用いる。

離型剤塗布部材２６は、支持体２７に回転可能に支持されている。この支持体２７は、定着装置の筐体（図示せず）に固定された支軸２８を中心として揺動可能に支持されている。支持体２７は、押圧用ばね２５によって定着ローラ１側に付勢されており、これにより離型剤塗布部材２６が定着ローラ１に対して所定の押圧力で押圧されている。この押圧用ばね２５は、ソレノイド２３のプランジャの先端に固定されている。ソレノイド２３は、図中矢印で示すように、プランジャを定着ローラ１に対して接近及び離間する方向に駆動する。ソレノイド２３の駆動制御は、制御部２９によって行われる。ソレノイド２３の通電時には、プランジャが突出し、離型剤塗布部材２６が支点２８を中心として揺動し、定着ローラ１に押し当てられる。ソレノイド２３の非通電時には、プランジャが退避し、離型剤塗布部材２６が定着ローラ１から離間する。支持体２７には、さらに、安定用ばね（引張ばね）２４が取り付けられている。安定用ばね２４は、押圧用ばね２５よりもばね定数が小さく、一端が定着装置の図示しない筐体に固定され、他端において支持体２７を引っ張るようになっている。この安定用ばね２４は、ソレノイド２３の非通電時に押圧用ばね２５及び支持体２７を安定して保持するために設けられている。

本実施の形態に係る定着装置は、縁無し画像（すなわち記録媒体の外周に余白を残さないように転写されたトナー画像）の定着を行う場合には、離接機構により離型剤塗布部材２６を定着ローラ１に当接させ、通常のトナー画像（すなわち、記録媒体の少なくとも搬送方向先端部に余白を残して転写されたトナー画像）の定着を行う場合には、離接機構により離型剤塗布部材２６を定着ローラ１から離間させる。以下に、本実施の形態における定着装置の動作の具体例について説明する。

図９（ａ）は、縁無し画像を最初に印刷し、次いで通常の画像を印刷する場合の定着装置の動作を示すタイミングチャートである。初期状態（定着ローラ１が回転する前の状態）においては、ソレノイド２３は通電されていず、離型剤塗布ローラ２６が定着ローラ１から離間した状態にある。この状態から、まず、定着ローラ１が回転を開始し、次いで、ソレノイド２３が通電され、離型剤塗布部材２６が定着ローラ１に当接する。これにより、離型剤塗布部材２６による定着ローラ１への離型剤の塗布が開始される。そののち、縁無し画像が転写された記録媒体が定着ローラ１と加圧ローラ２（図１）との間のニップ部を通過し、縁無し画像の定着が行われる。定着終了と同時に、ソレノイド２３の通電が停止され、離型剤塗布部材２６が定着ローラ１から離間する。２頁目以降の定着動作は、ソレノイド２３を駆動せずに行う。

図９（ｂ）は、通常の画像を最初に印刷し、次いで縁なし画像を印刷し、さらに通常の画像を印刷する場合の定着装置の動作を示すタイミングチャートである。この場合、離型剤塗布部材２６と定着ローラ１とが離間した状態で、定着ローラ１が回転を開始し、次いで、通常の画像が転写された記録媒体が定着ローラ１と加圧ローラ２との間を通過し、通常の画像の定着が行われる。定着終了と同時に、ソレノイド２３が通電され、離型剤塗布部材２６が定着ローラ１に当接する。これにより、離型剤塗布部材２６による定着ローラ１への離型剤の塗布が開始される。そののち、縁無し画像が転写された記録媒体が定着ローラ１と加圧ローラ２との間を通過し、縁無し画像の定着が行われる。定着終了と同時に、ソレノイド２３の通電が停止され、離型剤塗布部材２６が定着ローラ１から離間する。３頁目以降の定着動作は、ソレノイド２３を駆動せずに行う。

図９（ｃ）は、縁無し画像を印刷し、次いで印刷を停止する場合の動作を示すタイミングチャートである。この場合、まず、離型剤塗布部材２６と定着ローラ１とが離間した状態で、定着ローラ１が回転を開始し、次いでソレノイド２３が通電され、離型剤塗布部材２６が定着ローラ１に当接する。これにより、離型剤塗布部材２６による定着ローラ１への離型剤の塗布が開始される。そののち、縁無し画像が転写された記録媒体が定着ローラ１と加圧ローラ２との間を通過し、縁無し画像の定着が行われる。定着終了と同時に、ソレノイド２３の通電が停止され、離型剤塗布部材２６が定着ローラ１から離間し、同時に定着ローラ１の回転も停止する。

図１０は、離型剤塗布部材２６の離接機構を設けた場合と設けなかった場合とを比較した実験結果を示すもので、縁無し画像と通常画像とを交互に印刷したときに離型剤塗布部材２６に残存する離型剤の量と印刷枚数との関係を示す。図１０から、離接機構を設けた場合の３０万枚の印刷完了時の離型剤の残量は、離接機構を設けなかった場合の８万枚の印刷完了時の離型剤の残量と同じであることが分かる。これは、離接機構を設けなかった場合には、印刷の中断時や放置時に、離型剤塗布部材２６から離型剤が定着ローラ１に僅かずつ滲み出してしまうのに対し、離接機構を設けた場合には、このような離型剤の滲み出しによる消耗を抑制することができるためと考えられる。

以上説明したように、本実施の形態では、縁無し画像を印刷するときを除き、離型剤塗布部材２６を定着ローラ１から離間させておくことにより、印刷中断時や長時間放置時における離型剤の消耗を少なくし、離型剤塗布部材２６の寿命を長くすることができる。

第３の実施の形態
図１１は、第３の実施の形態に係る画像形成装置の基本構成を示す図である。この画像形成装置は、実施の形態１で説明したように縁無し画像の定着が可能な定着装置と、通常の定着装置（縁無し画像の定着には対応していない）とを選択的に装着できるように構成されている。さらに、本実施の形態では、定着装置３０は、縁無し画像の定着が可能な定着装置か通常の定着装置かを示す指示部３１を有している。画像形成装置は、指示部３１を検知して検知信号を出力する検知部３２と、検知信号に基づいて定着装置３０の種類を判断する判断部３３と、判断部３３の判断結果に基づいて画像形成装置の駆動制御を行う制御部３４とを備えている。図１２〜図１７に、指示部３１及び検知部３２の具体的な構成例を示す。

図１２（ａ）及び（ｂ）に示す構成例では、指示部３１が一対の突起３６ａ，３６ｂを有し、指示部３２が突起３６ａ，３６ｂに対向するスイッチ３５ａ，３５ｂを有している。スイッチ３５ａ，３５ｂは、押されることにより通電状態又は非通電状態となる機械式スイッチであって、押された状態でロックされないものが好ましい。図１２（ａ）に示すように突起３６ａ，３６ｂが共に短く、スイッチ３５ａ，３５ｂが突起３６ａ，３６ｂにより押圧されてない場合には、スイッチ３５ａ，３５ｂの両方からオフ信号が出力される。一方、図１２（ｂ）に示すように一方の突起３６ａが長く、スイッチ３５ａのみが押圧されている場合には、スイッチ３５ａからオン信号が出力され、スイッチ３５ｂからオフ信号が出力される。

図１３（ａ）及び（ｂ）に示す構成例では、指示部３１が一対の凹部３８ａ，３８ｂを有し、指示部３２が凹部３８ａ，３８ｂに対向するスイッチ３７ａ，３７ｂを有している。スイッチ３７ａ，３７ｂは、押されることにより通電状態又は非通電状態となる機械式スイッチであって、押された状態でロックされないものが好ましい。図１３（ａ）に示すように凹部３８ａ，３８ｂの深さが共に深く、スイッチ３７ａ，３７ｂが凹部３８ａ，３８ｂにより押圧されてない場合には、スイッチ３７ａ，３７ｂの両方からオフ信号が出力される。一方、図１３（ｂ）に示すように一方の凹部３８ａが浅く、スイッチ３７ａのみが押圧されている場合には、スイッチ３７ａからオン信号が出力され、スイッチ３７ｂからオフ信号が出力される。

図１４（ａ）及び（ｂ）に示す構成例では、指示部３１が発光素子３９と受光素子４０とを有し、指示部３２が遮光部４１を有している。発光素子３９としては、例えば発光ダイオードや電球を用いることができ、受光素子４０としては、例えばフォトダイオード、フォトトランジスタ、カドミウムセル又は太陽電池を用いることができる。図１４（ａ）に示すように遮光部４１の長さが十分長い場合には、発光素子３９と受光素子４０との間の光路が遮られるため、受光素子４０の検知する光強度が予め設定された値を下回る。一方、図１４（ｂ）に示すように遮光部４１の長さが短い場合には、光路が遮られていないため、受光素子４０の検知する光強度が予め設定された値を上回る。

図１５（ａ）及び（ｂ）に示す構成例では、指示部３１が１個の鉄片４３ａ（図１５（ｂ））又は２個の鉄片４３ａ，４３ｂ（図１５（ａ））を有し、指示部３２が２個のコイル４２ａ，４２ｂを有している。コイル４２ａ，４２ｂとしては、例えば数μＨ〜数百ｍＨの汎用のコイル素子を用いることができる。鉄片４３ａ，４３ｂとしては、鉄のほか、ニッケル、コバルト、マンガン、クロム等の単体あるいは合金系強磁性体、アルミニウム、銅、タングステン、サマリウム、ネオジウム、ケイ素、テルル等を添加した合金系強磁性体、あるいはフェライト等の焼結体を用いることができる。ここでは、コイルに鉄片を近づけることによりインダクタンスが変化することを利用して、オン信号またはオフ信号を出力する。例えばコイルのインダクタンスが１０ｍＨ程度であれば、鉄片を１ｍｍの距離に近づけるとインダクタンスが約１０％減少する（逆に、鉄片の代わりにフェライト等電気抵抗が大きな強磁性体を近づけるとインダクタンスは増加する）。各コイルに電流パルスを印加したときの各コイル両端の電圧の立ち上がり時間が予め設定した時間よりも遅延しているか否かを判断する。図１５（ａ）に示すようにコイル４２ａ，４２ｂが共に鉄片４３ａ，４３ｂに対向しているときは、コイル４２ａ，４２ｂのインダクタンスはいずれもＬｏｗレベルとなり、図１５（ｂ）に示すようにコイル４２ｂのみが鉄片４３ｂに対向しているときには、コイル４２ａのインダクタンスはＨｉｇｈレベルとなり、コイル４２ｂのインダクタンスはＬｏｗレベルとなる。

図１６（ａ）及び（ｂ）に示す構成例では、指示部３１が１個の磁石片４５ａ（図１６（ｂ））又は２個の磁石片４５ａ，４５ｂ（図１６（ａ））を有し、指示部３２が２個の磁気センサ４４ａ，４４ｂを有している。磁石片４５ａ，４５ｂとしては、炭素鋼、タングステン鋼、ＫＳ鋼（永久磁石鋼）、アルミニウム、銅、ニッケル、コバルト等の合金系磁石、あるいは希土類コバルト磁石を用いることができる。磁気センサ４４ａ，４４ｂとしては、例えばホール素子等の半導体磁気センサを用いることができる。図１６（ａ）に示すように磁気センサ４４ａ，４４ｂが磁石片４５ａ，４５ｂに対向しているときには、磁気センサ４４ａ，４４ｂの検知する磁場は予め設定された値よりも強い。一方、図１６（ｂ）に示すように磁気センサ４４ｂのみが磁石片４５ｂに対向しているときには、センサ４４ａの検知する磁場は予め設定された値よりも弱く、センサ４４ｂの検知する磁場は予め設定された値よりも強い。

図１７（ａ）に示す構成例では、指示部３１が反射面４８を有し、指示部３２が発光素子４６及び受光素子４７を有している。発光素子４６としては、例えば発光ダイオードや電球を用いることができ、受光素子４７としては、例えばフォトダイオード、フォトトランジスタ、カドミウムセル又は太陽電池を用いることができる。反射面４８は、可視光の鏡面反射率が０〜１．０の範囲で経時的に安定なものであればよく、紙、樹脂、金属、ガラス、タイル、塗装等であってもよい。また、定着装置３０の筐体の一部を研磨したものであってもよく、受光素子４７への光の入射角を変化させるものであってもよい。この場合、反射面４８の反射率の大小等により、受光素子４７への入射光の強度が変化するため、入射光の強度が予め設定した値よりも強いか否かによる判断が可能になる。

図１７（ｂ）に示す構成例では、指示部３１が４つの端子５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄを有し、指示部３２が４つの端子４９ａ，４９ｂ，４９ｃ，４９ｄを有している。端子５０ａ，５０ｂには負荷抵抗５１ａが接続され、端子５０ｃ，５０ｄ間には負荷抵抗５１ｂが接続されている。端子４９ａ〜４９ｄ及び５０ａ〜５０ｄは、接触により導通する材料であればよく、金、銀、銅、ニッケル、アルミニウム等の導電性の高い材料であってもよいが、耐食性やコストの点では真鍮が好ましい。負荷抵抗５１ａ，５１ｂとしては、数Ω〜数ＧΩの汎用の抵抗器を用いることができる。この場合、端子４９ａ，４９ｂ間及び端子４９ｃ，４９ｄ間に通電し、抵抗５１ａ，５１ｂの抵抗値が予め設定された抵抗値よりも大きいか否かによる判断が可能になる。

図１７（ｃ）に示す構成例では、指示部３１が、それぞれ負荷抵抗５４ａ，５４ｂと直列接続された２つのコイル５３ａ，５３ｂを有し、指示部３２が２つのコイル５２ａ，５２ｂを有している。コイル５２ａ，５２ｂ，５３ａ，５３ｂとしては、例えば数μＨ〜数百ｍＨの汎用のコイル素子を用いることができる。負荷抵抗５４ａ，５４ｂとしては、数Ω〜数ＧΩの汎用の抵抗器を用いることができる。この場合、コイル５２ａ，５２ｂのインダクタンスが、コイル５３ａ，５３ｂの巻線方向若しくはインダクタンス又は負荷抵抗５４ａ，５４ｂの大きさによって変化するため、図１５を参照して説明したようにインダクタンスの大小による判断が可能となる。

次に、本実施の形態における画像形成装置の動作について説明する。制御部３４は、画像形成装置の主電源が投入されたとき、または電源が投入された状態で定着装置３０の着脱のために筐体の一部が開閉されたとき等に、判断部３３に定着装置３０の種類の判断を指示する。判断部３３は、判断信号を検知部３２に送信する。検知部３２は、画像形成装置に装着された定着装置３０の指示部３１に基づき、図１２〜図１７を参照して説明した検知信号を出力する。判断部３３は、以下で説明する判断基準により、縁無し画像の定着が可能な定着装置（１）か、通常の定着装置（０）かを判断し、判断結果を制御部３４に出力する。制御部３４は、判断部３３からの信号に基づき、縁無し画像の定着が可能な定着装置である場合にのみ、縁無し印刷を許可する。

以下の表１〜表５に、判断部３３における判断例を示す。

表１は、図１２及び図１３の構成例に対応するものであり、スイッチＳＷ１は、図１２におけるスイッチ３５ａ（又は図１３におけるスイッチ３７ａ）に対応する。スイッチＳＷ２は、図１２におけるスイッチ３５ｂ（又は図１３におけるスイッチ３７ｂ）に対応する。判断部３３は、スイッチＳＷ１，ＳＷ２からの出力が共にオフ信号の場合には、通常の定着装置と判断し、スイッチＳＷ１，ＳＷ２からの出力がそれぞれオン信号とオフ信号の場合には、縁無し画像の定着が可能な定着装置と判断する。

表２は、図１４又は図１７（ａ）の構成例に対応するものであり、判断部３３は、受光素子４０（４７）の入射光の強度が予め設定された所定値より大きい場合には、通常の定着装置と判断し、強度が所定値未満の場合には、縁無し画像の定着が可能な定着装置と判断する。

表３は、図１５又は図１７（ｃ）の構成例に対応するものであり、インダクタンスＺ１は、図１５におけるコイル４２ａ（又は図１７（ｃ）におけるコイル５２ａ）のインダクタンスである。インダクタンスＺ２は、図１５におけるコイル４２ｂ（又は図１７（ｃ）におけるコイル５２ｂ）のインダクタンスである。判断部３３は、インダクタンスＺ１，Ｚ２が共にＬｏｗレベルの場合には、通常の定着装置と判断し、インダクタンスＺ１，Ｚ２がそれぞれＨｉｇｈレベルとＬｏｗレベルの場合には、縁無し画像の定着が可能な定着装置と判断する。

表４は、図１６の構成例に対応するものであり、磁場Ｇ１，Ｇ２は、図１６における磁気センサ４４ａ，４４ｂがそれぞれ検知する磁場である。判断部３３は、磁場Ｇ１，Ｇ２が予め設定された所定値よりも強い場合には、通常の定着装置と判断し、磁場Ｇ１が所定値より弱く磁場Ｇ２が所定値より強い場合には、縁無し画像の定着が可能な定着装置と判断する。

表５は、図１７（ｂ）の構成例に対応するものであり、抵抗Ｒ１，Ｒ２は、抵抗５１ａ，５１ｂにおける抵抗値にそれぞれ対応している。判断部３３は、抵抗Ｒ１，Ｒ２が共にＬｏｗレベルの場合には、通常の定着装置と判断し、抵抗Ｒ１がＨｉｇｈレベルで抵抗Ｒ２がＬｏｗレベルの場合には、縁無し画像の定着が可能な定着装置と判断する。

以上説明したように、本実施の形態によれば、画像形成装置に定着装置が縁無し画像の定着に対応しているか否かを判断し、縁無し画像の定着に対応していると判断した場合にのみ、縁無し印刷が許可される。従って、例えば、通常の定着装置を標準装備した画像形成装置に対し、縁無し画像の定着が可能な定着装置をオプションとして用意した場合に、ユーザが、通常の定着装置を装着したまま縁無し印刷を行おうとして定着不良や記録媒体の巻き付きを生じさせるといったトラブルを未然に防止することができる。

本発明は、白黒画像又は２色以上のカラー画像を形成する複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に適用することができる。

本発明の第１の実施の形態に係る定着装置の基本構成を示す図である。 図１に示した定着装置の定着ローラの構成例（ａ）、加圧ローラの構成例（ｂ）及び両ローラのニップ部（ｃ）を示す図である。 本発明の第１の実施の形態に係る定着装置の基本構成の他の例（ａ）を示す図、及び図３（ａ）に示した定着装置の定着ベルトの一例（ａ）及び他の例（ｂ）、を示す図である。 付着力の測定方法を説明するための概略図である。 付着力とトナー中のワックス含有量との関係について、剥離剤塗布量を変えて測定した結果を示すグラフである。 記録媒体の先端を定着ローラから分離させるのに必要な余白量と付着力との関係について、定着ローラと加圧ローラとの硬度差を変えて測定した結果を示すグラフである。 定着ローラの離型層の表面粗さ及び離型剤塗布量に対する定着特性の変化を示すグラフである。 本発明の第２の実施の形態に係る定着装置の要部を示す図である。 本発明の第２の実施の形態における定着装置の動作を示すタイミングチャートである。 本発明の第２の実施の形態による効果を説明するためのグラフである。 本発明の第３の実施の形態に係る画像形成装置の基本構成を示す図である。 図１１に示した画像形成装置における検知部及び指示部の一構成例を示す図である。 図１１に示した画像形成装置における検知部及び指示部の他の構成例を示す図である。 図１１に示した画像形成装置における検知部及び指示部の他の構成例を示す図である。 図１１に示した画像形成装置における検知部及び指示部の他の構成例を示す図である。 図１１に示した画像形成装置における検知部及び指示部の他の構成例を示す図である。 図１１に示した画像形成装置における検知部及び指示部の他の構成例を示す図である。

符号の説明

１，８ 定着ローラ、 ２，９ 加圧ローラ、 ４，１４，２６ 剥離剤塗布部材、 ５，１３ 温度検知センサ、 ６，１５ 記録媒体、 ７，１６ トナー、 １１ 加熱ローラ、 １２ 定着ベルト、 １７ 芯金部、 １８ 弾性部、 １９ 剥離剤層、 ２０ 芯金部、 ２１ 弾性部、 ２３ ソレノイド、 ２５ 押圧ばね、 ２７ 支持部材、 ２９ 制御部、 ３０ 定着装置、 ３１ 指示部、 ３２ 検知部、 ３３ 判断部、 ３４ 制御部。

Claims (13)

1. 定着部材と、
   前記定着部材を加熱する熱源と、
   前記定着部材に対して押圧され前記定着部材との間でニップ部を形成する加圧部材と、
   前記定着部材又は前記加圧部材に離型剤を供給する離型剤供給手段と
   を備え、
   前記ニップ部において、トナー像を担持した記録媒体を加圧及び加熱することにより前記トナー像を前記記録媒体に定着する定着装置において、
   前記トナーのワックス含有量をＡ（重量部）とし、
   前記離型剤供給手段による前記定着部材又は前記加圧部材に対する離型剤塗布量を、Ａ４サイズの前記記録媒体の１枚当たりＢ（ｍｇ／枚）とすると、
   以下の式（１）乃至（３）が成立することを特徴とする定着装置。
   ０≦Ａ≦２０ ・・・（１）
   ０≦Ｂ≦１．０・・・（２）
   ８≦（Ａ＋１２×Ｂ）≦３２・・・（３）
2. 前記トナー像は、前記記録媒体の外周に余白を残さずに、又は余白が前記外周から２ｍｍ以内となるように形成されていることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記定着部材は、その表面に、離型層を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の定着装置。
4. 前記定着部材の表面粗さをＲｚ（μｍ）とすると、以下の式（４）及び（５）が成立することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の定着装置。
   ０＜Ｒｚ≦１．０ ・・・（４）
   ０＜Ｒｚ／Ｂ≦１．０・・・（５）
5. 前記定着部材の表面でのアスカーＣ硬度をＣとし、前記加圧部材の表面でのアスカーＣ硬度をＤとすると、以下の式（６）及び（７）が成立することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の定着装置。
   ７０≦Ｃ≦９５ ・・・（６）
   −２０≦Ｄ−Ｃ≦２５・・・（７）
6. 前記ニップ部を通過した前記記録媒体を前記定着部材の表面から剥離させるために必用な力が、４５０ｇｆ以下であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の定着装置。
7. 前記定着部材がローラ状部材であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の定着装置。
8. 前記定着部材がベルト状部材であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の定着装置。
9. 前記離型剤塗布部材が、多孔質の表層を備えたローラであって、その孔内に離型剤を保持していることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の定着装置。
10. 前記記録媒体が、２色以上の未定着トナー像を担持していることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の定着装置。
11. 前記離型剤塗布部材を、前記定着部材又は前記加圧部材に対して当接させ又は離間させる離接機構をさらに有することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の定着装置。
12. 記録媒体の外周に余白を残さず、又は余白を外周から一定領域に限定する縁無し印刷に対応した定着装置であることを示す指示部を備えたことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の定着装置。
13. 請求項１２に記載の前記定着装置の種類を、前記指示部に基づいて検知し、当該種類に応じた検知信号を出力する検知部と、
    前記検知信号に基づき、前記定着装置の種類を判断する判断部と、
    前記判断部の判断結果に基づき、縁無し印刷を許可又は禁止する制御部と
    を備え、
    前記判断部が、前記縁無し印刷に対応可能な定着装置であると判断した場合にのみ、前記制御部が縁無し印刷を許可することを特徴とする画像形成装置。

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