(57)【要約】【課題】複雑な制御をすることなく、用紙を加熱するのに必要な電力の消費量を削減する。【解決手段】本実施形態に係る加熱装置は、トナー像を媒体に定着させるための定着装置に用いられる加熱装置であって、回転可能に支持される筒状のベルトを介して、一側の第１面が媒体に押圧されるヒートパイプと、ヒートパイプの他側に配置され、ヒートパイプの第１面とは反対の第２面に対向する加熱部を有するヒータと、加熱部とヒートパイプの第２面との間に設けられ、前記加熱部からの熱を前記ヒートパイプに伝導する熱伝導層と、を備える。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナー像を媒体に定着させるための定着装置に用いられる加熱装置であって、
回転可能に支持される筒状のベルトを介して、一側の第１面が前記媒体に押圧されるヒートパイプと、
前記ヒートパイプの他側に配置され、前記ヒートパイプの前記第１面とは反対の第２面に対向する加熱部を有するヒータと、
前記加熱部と前記ヒートパイプの前記第２面との間に設けられ、前記加熱部からの熱を前記ヒートパイプに伝導する熱伝導層と、
を備える加熱装置。
【請求項２】
前記熱伝導層の熱伝導率が１０Ｗ／ｍ・Ｋ以上である請求項１に記載の加熱装置。
【請求項３】
前記熱伝導層の厚さが１ｍｍ以下である請求項１又は２に記載の加熱装置。
【請求項４】
前記ヒータの前記加熱部は、前記熱伝導層によって、前記ヒートパイプの前記第２面に接着されている請求項１乃至３のいずれか一項に記載の加熱装置。
【請求項５】
回転可能に支持される筒状のベルトと、
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の加熱装置と、
前記加熱装置の前記ヒータに、前記加熱装置で加熱可能な最もサイズが大きい前記媒体の幅と、加熱対象となる前記媒体の幅と、の比に基づいて、前記ヒータに供給する電力を制御する加熱制御手段と、
を備える定着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本実施形態は、加熱装置及び定着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複合機などの画像形成装置は、トナー像を用紙に定着させるための定着装置を備えている。近年、画像形成措置の定着装置には、ハロゲンヒータなどに代わるセラミックヒータが熱源として用いられる。熱源としてセラミックヒータを用いることで、定着装置の予熱を行う必要がなくなる。このため、定着装置で消費される電力を削減することが可能となる。
【０００３】
しかしながら、セラミックヒータは、投入される電力に対する応答性がよく、印加される電圧の変化に応じて発熱量が敏感に変化する。そのため、セラミックヒータを熱源とする定着装置では、セラミックヒータの温度を所望の温度に維持するための温度制御装置が必要不可欠である。
【０００４】
また、この種の定着装置では、加熱ベルトなどを介して、用紙が加熱される。このため、画像形成装置で複数枚の用紙に対して印刷を行うと、加熱ベルトに温度ムラが発生する。温度ムラが発生した加熱ベルトでは、用紙に接触する領域の温度が低くなり、用紙に接触しない領域の温度が高くなる。そのため、幅の狭い用紙への印刷を行った後に幅の広い用紙への印刷を行うと、用紙に加熱ムラが生じ、用紙が変形したり、印刷面に汚れが発生したりすることがある。そこで、サイズが異なる用紙への印刷を行う際に、用紙の加熱ムラを抑制するための技術が提案されている。
【０００５】
従来の装置では、加熱ベルトの温度ムラが解消されるので、精度よく用紙に画像を形成することができる。しかしながら、従来の装置では、加熱する用紙の幅よりも長いヒータが必要となる。このため、加熱ベルトの用紙に接触しない領域も、ヒータによって直接加熱されてしまい、結果的に、用紙の加熱に用いられる電力の消費量が増加することが考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−２３５００１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上述の事情の下になされたもので、複雑な制御をすることなく、用紙を加熱するのに必要な電力の消費量を削減することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本実施形態に係る加熱装置は、トナー像を媒体に定着させるための定着装置に用いられる加熱装置であって、回転可能に支持される筒状のベルトを介して、一側の第１面が媒体に押圧されるヒートパイプと、ヒートパイプの他側に配置され、ヒートパイプの第１面とは反対の第２面に対向する加熱部を有するヒータと、加熱部とヒートパイプの第２面との間に設けられ、前記加熱部からの熱を前記ヒートパイプに伝導する熱伝導層と、を備える。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態に係る画像形成装置の構成を示す図である。
【図２】画像形成部を拡大して示す図である。
【図３】定着装置の一例を示す図である。
【図４】加熱装置の斜視図である。
【図５】加熱装置の断面を示す図である。
【図６】ヒータの斜視図である。
【図７】ヒータに電気的に接続される定着制御回路の配線図である
【図８】ヒータに印加される電圧の基本波形を示す図である。
【図９】ヒータに印加される電圧の波形を示す図である。
【図１０】ヒータからの熱が用紙へ伝達される様子を模式的に示す図である。
【図１１】ヒータからの熱が用紙へ伝達される様子を模式的に示す図である。
【図１２】画像形成装置を構成する制御系のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して、本実施形態に係る画像形成装置について説明する。説明に当たっては、相互に直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸からなるＸＹＺ座標系を適宜用いる。
【００１１】
図１は、本実施形態に係る画像形成装置１０の構成を示す図である。画像形成装置１０は、例えば複合機（ＭＦＰ：Multi-Function Peripherals）である。画像形成装置１０は、本体部１１と、本体部１１の上方に配置される自動原稿搬送装置（ＡＤＦ）１３から構成される。本体部１１の上部には透明ガラスからなる原稿台１２が配置され、原稿台１２の上面側に、自動原稿搬送装置（ＡＤＦ）１３が起伏回動可能に設けられている。また、本体部１１の上部には操作部１４が設けられている。操作部１４は、各種のキーとＧＵＩ（Graphical User Interface）などを有している。
【００１２】
原稿台１２の下方には、原稿を読み取るためのスキャナ１５が設けられている。スキャナ１５は、自動原稿搬送装置１３によって送られる原稿、又は原稿台１２に置かれた原稿を読み取って画像データを生成する。スキャナ１５は、イメージセンサ１６を備えている。
【００１３】
イメージセンサ１６は、原稿台１２に載置された原稿の画像を読み取る場合は原稿台１２に沿って＋Ｘ方向へ移動しながら、原稿の画像を読み取る。また、自動原稿搬送装置１３によって原稿台１２へ供給される原稿の画像を読み取る場合には、イメージセンサ１６は、図１に示される位置に固定され、順次送られる原稿の画像を原稿ごとに読み取る。
【００１４】
本体部１１の内部には画像形成部１７が配置されている。画像形成部１７は、スキャナ１５で読み取った画像データや、パーソナルコンピュータなどで作成された画像データに基づいて、給紙カセット１８に収容される用紙などの記録媒体に画像を形成する。
【００１５】
画像形成部１７は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）のトナーを用いて潜像を形成する画像形成部２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｋと、画像形成部に対応して設けられる走査ヘッド１９Ｙ，１９Ｍ，１９Ｃ，１９Ｋと、中間転写ベルト２１などを有している。
【００１６】
画像形成部２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｋは、中間転写ベルト２１の下方に配置されている。画像形成部１７では、画像形成部２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｋが、−Ｘ側から＋Ｘ側へ配列されている。走査ヘッド１９Ｙ、１９Ｍ、１９Ｃ、１９Ｋは、画像形成部２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｋの下方にそれぞれ配置されている。
【００１７】
図２は、画像形成部２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｋのうち、画像形成部２０Ｋを拡大して示す図である。各画像形成部２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｋは同等の構成を有している。このため、画像形成部２０Ｋを例に、各画像形成部の構成について説明する。
【００１８】
画像形成部２０Ｋは、像担持体である感光体ドラム２２を有する。感光体ドラム２２の周囲には、矢印ｔに示される方向に従って帯電チャージャ２３、現像器２４、一次転写ローラ２５、クリーナ２６、ブレード２７等が配置されている。感光体ドラム２２の露光位置には、走査ヘッド１９Ｋから光が照射される。回転する感光体ドラム２２の表面に光が照射されることで、感光体ドラム２２の表面に静電潜像が形成される。
【００１９】
画像形成部２０Ｋの帯電チャージャ２３は、感光体ドラム２２の表面を一様に帯電させる。現像器２４は、現像バイアスが印加される現像ローラ２４ａによりトナーを感光体ドラム２２に供給し、静電潜像の現像を行う。クリーナ２６は、ブレード２７を用いて感光体ドラム２２の表面の残留トナーを除去する。
【００２０】
図１に示されるように、中間転写ベルト２１は、駆動ローラ３１、及び３つの従動ローラ３２に張架されている。中間転写ベルト２１は、駆動ローラ３１が回転することで、図１における左回りに回転する。また、図１に示されるように、中間転写ベルト２１は、画像形成部２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｋの感光体ドラム２２それぞれの上面に接している。中間転写ベルト２１の感光体ドラム２２に対向する位置には、一次転写ローラ２５により一次転写電圧が印加される。これにより、感光体ドラム２２の表面上のトナー像が、中間転写ベルト２１に一次転写される。
【００２１】
中間転写ベルト２１を張架する駆動ローラ３１には、二次転写ローラ３３が対向して配置されている。駆動ローラ３１と二次転写ローラ３３の間を用紙Ｐが通過する際に、二次転写ローラ３３により、二次転写電圧が用紙Ｐに印加される。これにより、中間転写ベルト２１に形成されたトナー像が用紙Ｐに二次転写される。中間転写ベルト２１の従動ローラ３２の近傍には、図１に示されるように、ベルトクリーナ３４が設けられている。ベルトクリーナ３４によって、中間転写ベルト２１の表面の残留トナーが除去される。
【００２２】
図１に示されるように、給紙カセット１８と二次転写ローラ３３の間には、給紙ローラ３５が設けられている。給紙カセット１８の近傍に配置されたピックアップローラ１８ａによって給紙カセット１８から取り出された用紙Ｐは、給紙ローラ３５によって、中間転写ベルト２１と二次転写ローラ３３の間に搬送される。
【００２３】
二次転写ローラ３３の上方には定着装置５０が設けられている。また、定着装置５０の上方には、排紙ローラ３７が設けられている。中間転写ベルト２１と二次転写ローラ３３を通過した用紙Ｐは、定着装置５０によって加熱される。これにより、用紙Ｐにトナー像が定着する。定着装置５０を通過した用紙Ｐは、排紙ローラ３７によって、排紙部３８に排出される。
【００２４】
図３は、定着装置５０の一例を示す図である。定着装置５０は、定着ベルト５１、プレスローラ５２、定着ベルト５１の内側に配置される加熱装置６０及び温度センサ７０を有している。
【００２５】
定着ベルト５１は、長手方向をＹ軸方向とする筒状の部材であり、その長さは用紙Ｐの幅（Ｙ軸方向の寸法）よりも大きい。定着ベルト５１は、例えばポリイミドスリーブを素材とする部材である。定着ベルト５１の外側には、Ｎｉ層、Ｃｕ層などの金属層が形成されている。定着ベルト５１は、Ｙ軸に平行な軸回りに回転可能に支持されている。
【００２６】
プレスローラ５２は、長手方向をＹ軸方向とする円柱状の部材である。プレスローラ５２は、アルミニウムなどの金属からなる芯材５２ａと、芯材の外周面に積層されたシリコンゴム層５２ｂを備える。シリコンゴム層５２ｂの表面は、ＰＦＡ樹脂（ペルフルオロアルコキシフッ素樹脂）で被覆されている。プレスローラ５２は、外径が約２５ｍｍで、長さが定着ベルト５１の長さとほぼ等しい。プレスローラ５２は、定着ベルト５１に向かう方向（−Ｘ方向）に、不図示の弾性部材によって付勢されている。これにより、プレスローラ５２が、定着ベルト５１を介して加熱装置６０に押し付けられる。これによって、プレスローラ５２の表面と定着ベルト５１の表面が密着し、用紙Ｐが通過するニップが形成される。
【００２７】
図４は、加熱装置６０の斜視図である。加熱装置６０は、ヒータ６１とヒートパイプ６２を備えている。
【００２８】
ヒータ６１は、長手方向をＹ軸方向とするセラミックヒータである。図５は、図４に示される加熱装置６０のＡＡ断面を示す図である。図５に示されるように、ヒータ６１は、基板６１１と、基板６１１に形成される加熱部６１２及びグレーズ層６１５と、を有している。基板６１１は、例えばセラミックからなる長方形板状の部材である。
【００２９】
図６は、ヒータ６１の斜視図である。図６に示されるように、基板６１１の上面（＋Ｘ側の面）には、長手方向をＹ軸方向とする加熱部６１２が形成されている。加熱部６１２は、例えば銀（Ａｇ）とパラジウム（Ｐｄ）を含むペーストをスクリーン印刷することにより形成することができる。加熱部６１２の長さ（Ｙ軸方向の寸法）は、約２２０ｍｍであり、幅（Ｚ軸方向の寸法）は、約５ｍｍである。また、加熱部６１２の厚さは、約１０μｍである。
【００３０】
加熱部６１２の長手方向両端は、それぞれ電極６１３に接続されている。電極６１３は、例えば銅などの抵抗率が低い金属からなる。電極６１３は、一部が加熱部６１２と基板６１１の間に位置するように、基板６１１の表面に形成される。
【００３１】
図５を参照するとわかるように、加熱部６１２と電極６１３は、基板６１１の＋Ｘ側の面に形成されるグレーズ層６１５によって被覆されている。グレーズ層６１５は、例えばガラス（ＳｉＯ２）を主成分とする保護層である。グレーズ層６１５の厚さは、約５０μｍである。
【００３２】
図４に示されるように、ヒータ６１の−Ｘ側の面には、温度センサ７０が取り付けられている。温度センサ７０は、例えば、温度に応じて抵抗値が変化するサーミスタなどが用いられる。
【００３３】
図４に示されるように、ヒートパイプ６２は、長手方向をＹ軸方向とする部材である。ヒートパイプ６２の長さ（Ｙ軸方向の寸法）は、約３２５ｍｍであり、幅（Ｚ軸方向の寸法）は、約８ｍｍである。また、ヒートパイプ６２の厚さは、約２ｍｍである。図５に示されるように、ヒートパイプ６２は、内部が中空の部材である。ヒートパイプ６２は、例えば厚さが０．５ｍｍのステンレス（ＳＵＳ）からなり、内部空間には例えば水が作動液として充填されている。
【００３４】
図５に示されるように、ヒータ６１のグレーズ層６１５と、ヒートパイプ６２の−Ｘ側の面は、熱伝導率が高い熱伝導層６３を介して接着されている。熱伝導層６３は、例えば熱伝導性が高いシリコーン系の接着剤が硬化したものである。熱伝導層６３の熱伝導率は１０Ｗ／ｍ・Ｋ以下であることが好ましい。また、熱伝導層６３の厚さは、１ｍｍ以下であることが好ましい。
【００３５】
ヒータ６１のグレーズ層６１５とヒートパイプ６２を、シリコーン系の接着剤を用いて接着した後、この接着剤を硬化させることで、グレーズ層６１５とヒートパイプ６２の間に熱伝導層６３が形成される。
【００３６】
上述のように構成される加熱装置６０では、ヒータ６１が定着制御回路１５０に電気的に接続される。図７は、ヒータ６１に電気的に接続される定着制御回路１５０の配線図である。図７に示されるように、定着制御回路１５０には、電極６１３がそれぞれ配線６６によって、電気的に接続される。
【００３７】
定着制御回路１５０は、温度センサ７０を介してヒータ６１の温度を計測する。そして、温度の計測結果に基づいて、一対の電極６１３相互間に電圧を印加する。これにより、ヒータ６１の加熱部６１２が発熱する。
【００３８】
図８は、電極６１３相互間に印加される電圧の基本波形を示す図である。図８に示される電圧は、例えば５０Ｈｚの商用電源の電圧を全波整流することによって生成される電圧である。このため、印加電圧の周期Ｔ１は１／１００秒となる。定着制御回路１５０は、図８の基本波形に示される電圧を基準電圧とし、当該基準電圧のデューティー比を変更することにより、ヒータ６１に印加する電圧を生成し、出力する。
【００３９】
具体的には、定着制御回路１５０は、画像形成装置１０で用いられるサイズが最も大きい用紙Ｐの幅Ｗｍと、加熱対象となる用紙Ｐの幅Ｗｔとの比Ｒ（＝Ｗｔ／Ｗｍ）を求める。そして、算出した比Ｒを、基準電圧のデューティー比ＤＲに乗じて、目標デューティー比ＤＲｔを演算する。例えば、図８に示されるように、基準電圧のデューティー比ＤＲが１で、比Ｒが２／３のときには、目標デューティー比ＤＲｔが２／３になる。この場合には、図９に示されるように、３・Ｔ１秒ごとに２・Ｔ１秒だけオンになり、１・Ｔ１秒だけオフになるような印加電圧を生成し、出力する。これによって、用紙Ｐの幅に応じた電力がヒータ６１へ供給される。
【００４０】
ヒータ６１に電力が供給されると、ヒータ６１の加熱部６１２が発熱する。図１０，及び図１１は、ヒータ６１からの熱が、ヒートパイプ６２及び定着ベルト５１を介して、用紙Ｐへ伝達される様子を模式的に示す図である。加熱装置６０では、ヒートパイプ６２の＋Ｘ側の面が、定着ベルト５１を介して用紙Ｐに押圧される。図１０に示されるように、ヒータ６１の幅（Ｙ軸方向の長さ）よりも、幅が広い用紙Ｐを加熱する場合には、ヒータ６１からの熱が、ヒートパイプ６２を介して用紙Ｐに伝達されるときに、図中の矢印に示されるように、温度の低い用紙Ｐに対してほぼ均等に分散する。このため、用紙Ｐが温度ムラなく加熱される。
【００４１】
また、図１１に示されるように、ヒータ６１の幅（Ｙ軸方向の長さ）よりも、幅が狭い用紙Ｐを加熱する場合には、ヒータ６１からの熱が、ヒートパイプ６２を介して用紙Ｐに伝達されるときに、図中の矢印に示されるように、温度の低い用紙Ｐに対してほぼ均等に収束する。このため、用紙Ｐが温度ムラなく加熱される。
【００４２】
上述のように構成される定着装置５０では、プレスローラ５２が回転することで、図３の矢印に示される方向にそれぞれ回転するプレスローラ５２と定着ベルト５１のニップを用紙Ｐが通過する。これにより、用紙Ｐが加熱され、用紙Ｐに形成されたトナー像が用紙Ｐに定着する。
【００４３】
図１２は、画像形成装置１０を構成する制御系のブロック図である。制御系は、例えば、画像形成装置全体を制御するＣＰＵ１００、バスライン１１０、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）１２０、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１２１、インタフェース１２２、スキャナ１５、入出力制御回路１２３、給紙・搬送制御回路１３０、画像形成制御回路１４０、定着制御回路１５０を備えている。ＣＰＵ１００と各回路はバスライン１１０を介して接続されている。
【００４４】
ＲＯＭ１２０は、画像形成処理の基本的な動作を規定する制御プログラム及び制御データなどを記憶する。定着装置５０を制御するための制御プログラムは、トナー像が形成される用紙のサイズを判定するための判定ロジックと、用紙のサイズに応じた電力を演算し、演算結果に応じて電力を定着装置５０へ供給するための加熱制御ロジックと、を含んでいる。
【００４５】
ＲＡＭ１２１は、ＣＰＵ１００の作業領域となるワーキングメモリとして機能する。
【００４６】
ＣＰＵ１００は、ＲＯＭ１２０に記憶されたプログラムを実行する。これにより、画像を形成するための処理が順次実行される。
【００４７】
インタフェース１２２は、ユーザが使用する端末などの装置と、通信を行う。入出力制御回路１２３は、操作部１４に必要な情報を表示したり、操作部１４からの入力を受け付ける。画像形成装置１０のユーザは、操作部１４を操作することで、例えば用紙サイズや、原稿のコピー部数等を指定することができる。
【００４８】
給紙・搬送制御回路１３０は、ピックアップローラ１８ａ、給紙ローラ３５、或いは搬送路の排紙ローラ３７等を駆動するモータ群１３１を制御する。給紙・搬送制御回路１３０は、ＣＰＵ１００からの制御信号に基づいて、給紙カセット１８の近傍、或いは搬送路等に設けられた各種センサ１３２の検知結果に応じて、モータ群１３１を制御する。
【００４９】
画像形成制御回路１４０は、ＣＰＵ１００からの制御信号に基づいて感光体ドラム２２、帯電チャージャ２３、走査ヘッド１９Ｙ，１９Ｍ，１９Ｃ，１９Ｋ、現像器２４、一次転写ローラ２５をそれぞれ制御する。
【００５０】
定着制御回路１５０は、ＣＰＵ１００からの制御信号に基づいて定着装置５０のプレスローラ５２を回転する駆動モータ１５１を制御する。また、定着制御回路１５０は、温度センサ７０からの出力や、ＣＰＵから通知される用紙Ｐの大きさ等に基づいて、ヒータ６１を駆動する。
【００５１】
次に、上述のように構成される画像形成装置１０の印刷処理について説明する。画像形成装置１０での印刷処理は、インタフェース１２２を介して受信した画像データを印刷する場合、又はスキャナ１５によって生成された画像データを印刷する際に行われる。
【００５２】
印刷処理では、図１に示されるように、用紙Ｐが、ピックアップローラ１８ａによって給紙カセット１８から引き出され、給紙ローラ３５によって、中間転写ベルト２１と、二次転写ローラ３３の間に搬送される。
【００５３】
上記動作と並行して、画像形成部２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｋでは、感光体ドラム２２にトナー像がそれぞれ形成される。各画像形成部２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｋの感光体ドラム２２に形成されたトナー像は、中間転写ベルト２１に順次転写される。これにより、中間転写ベルト２１に、イエロー（Ｙ）のトナー、マゼンダ（Ｍ）のトナー、シアン（Ｃ）のトナー、ブラック（Ｋ）のトナーからなるトナー像が形成される。
【００５４】
中間転写ベルト２１と、二次転写ローラ３３の間に搬送された用紙Ｐが、中間転写ベルト２１と、二次転写ローラ３３を通過するときに、中間転写ベルト２１に形成されたトナー像が、用紙Ｐに転写される。これにより、用紙Ｐには、イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）のトナーからなるトナー像が形成される。
【００５５】
トナー像が形成された用紙Ｐは、定着装置５０を通過する。このとき、定着制御回路１５０は、用紙Ｐの大きさに応じた電力をヒータ６１に供給する。これにより、ヒータ６１が発熱し、ヒータ６１からの熱が、ヒートパイプ６２を介して用紙Ｐに伝達される。用紙Ｐに熱が伝達されることにより、用紙Ｐが加熱され、用紙Ｐに転写されたトナー像が用紙Ｐに定着する。このようにして、用紙Ｐに画像が形成される。画像が形成された用紙Ｐは、排紙ローラ３７によって、排紙部３８に排紙される。
【００５６】
以上説明したように、本実施形態に係る定着装置５０が備える加熱装置６０では、図１０及び図１１に示されるように、ヒータ６１からの熱がヒートパイプ６２を介して、用紙Ｐに伝達される。このため、用紙Ｐの幅とヒータ６１の幅とが異なっていても、用紙Ｐを均一に加熱することができる。
【００５７】
このため、ヒータ６１の加熱部を、画像形成装置１０に用いられる用紙のサイズに応じて分割し、用紙のサイズに応じて選択的に加熱する従来の加熱方式に比較して、ヒータ６１の構成をシンプルにすることができる。また、ヒータ６１の加熱部に温度ムラが生じたとしても、ヒートパイプ６２によって、用紙Ｐに均等に熱を伝達することができる。そのため、ヒータ６１の温度制御をシンプルに行うことができる。
【００５８】
本実施形態に係る定着装置５０では、用紙Ｐの幅が、ヒータ６１の加熱部６１２の幅よりも狭いときにも、図１１の矢印に示されるように、ヒートパイプ６２によって温度の低い用紙Ｐに対してほぼ均等に熱が収束して伝達される。このため、用紙Ｐをヒートパイプ６２を介さずに加熱する場合に比較して、電力の損失を抑制し、用紙Ｐの加熱に必要な電力を削減することができる。
【００５９】
本実施形態に係る定着装置５０の加熱装置６０では、ヒータ６１とヒートパイプ６２とが、図５に示されるように、熱伝導層６３を介して接続されている。このため、ヒータ６１で発生した熱を、効率よくヒートパイプ６２に伝達することができる。したがって、用紙Ｐの加熱に必要な電力の損失を抑制することができる。その結果、用紙Ｐを加熱するのに必要な電力の消費量を削減することができる。
【００６０】
また、熱伝導層６３の熱伝導率は１０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることが好ましい。下の表１は、熱伝導率と定着装置５０の立ち上がり時間との関係を示す図である。表１に示される結果は、定着装置５０が室温２５℃程度であるときに、ヒータ６１に６００Ｗの電力を投入し、定着ベルト５１の表面温度が１５０℃になるまでの時間を計測したものである。
【００６１】
【表１】
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【００６２】
表１に示されるように、熱伝導層６３の熱伝導率が１０Ｗ／ｍ・Ｋであるときには、定着装置５０の立ち上がり時間は５秒であった。また、熱伝導層６３の熱伝導率が１０Ｗ／ｍ・Ｋであるときには、定着装置５０の立ち上がり時間は４．８秒であった。一方、熱伝導層６３の熱伝導率が５Ｗ／ｍ・Ｋであるときには、定着装置５０の立ち上がり時間は８．８秒であった。定着装置５０の立ち上がり時間が一般的に５秒程度であると考えると、熱伝導層６３の熱伝導率は、１０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることが好ましい。
【００６３】
また、熱伝導層６３を用いることなく、ヒータ６１とヒートパイプ６２を接触させて同様に定着装置５０の立ち上がり時間を計測したところ、定着装置５０の立ち上がり時間は１０秒程度であった。このため、熱伝導層６３の熱伝導率が、１０Ｗ／ｍ・Ｋを下回っていたとしても、ヒータ６１とヒートパイプ６２とを熱伝導層６３を介して接続することが好ましいといえる。
【００６４】
本実施形態に係る定着装置５０では、画像形成装置１０で用いられるサイズが最も大きい用紙Ｐの幅Ｗｍと、加熱対象となる用紙Ｐの幅Ｗｔと、の比Ｒを、基準電圧のデューティー比ＤＲに乗じることで、目標デューティー比ＤＲｔが演算される。そして、目標デューティー比ＤＲｔに対応した電圧がヒータ６１に印加される。このため、電力が最大となる基準電圧がヒータ６１に印加されたときの電力Ｐｍが１２００Ｗであるとすると、この電力Ｐｍに、目標デューティー比ＤＲｔを乗じて得られる電力がヒータ６１に供給される電力となる。例えば、目標デューティー比ＤＲｔが、０．５である場合には、６００Ｗの電力が、ヒータ６１に供給される。
【００６５】
また、定着装置５０では、５０Ｈｚの電圧を全波整流して得られる電圧が基準電圧となる。このため、１／１００の分解能で、ヒータ６１へ入力する電力を生成することができる。具体的には、ヒータ６１へ供給する電力を０ＷからＰｍ（＝１２００Ｗ）まで、１２Ｗ刻みで制御することができる。したがって、例えば、用紙Ｐの幅がＡ４サイズの用紙の横幅２９７ｍｍに等しいときは、ヒータ６１への入力電力を８０４Ｗとし、用紙Ｐの幅がＢ４サイズの用紙の横幅２５７ｍｍに等しいときは、ヒータ６１への入力電力を６９６Ｗとし、用紙Ｐの幅がＡ４サイズの用紙の縦幅２１０ｍｍに等しいときは、ヒータ６１への入力電力を５６４Ｗとするような制御を行うことができる。
【００６６】
以上のように、本実施形態では、用紙ＰのサイズＷｔのみをパラメータとしたシンプルな温度制御を高い分解能で行うことが可能となる。また、ヒータ６１からの熱は、ほぼすべてがヒートパイプ６２を介して、用紙Ｐに伝達される。このため、用紙Ｐを加熱する際の電力の損失が少なくなる。
【００６７】
本実施形態に係る画像形成装置１０は、上記定着装置５０を備えている。そのため、少ない消費電力で、精度よく画像を形成することが可能となる。
【００６８】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態によって限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、定着装置５０の制御プログラム及び制御データを画像形成装置の記憶装置内に記憶してＣＰＵ１００で実行することとした。これに限らず、定着装置５０専用の演算処理装置と記憶装置を別途設けることとしてもよい。
【００６９】
上記実施形態では、ヒートパイプ６２がステンレスを素材とすることとした。これに限らず、ヒートパイプ６２は、銅などの金属を素材としていてもよい。
【００７０】
本発明のいくつかの実施形態を述べたが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。本実施形態及びその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００７１】
１０  画像形成装置
１１  本体部
１２  原稿台
１３  自動原稿搬送装置
１４  操作部
１５  スキャナ
１６  イメージセンサ
１７  画像形成部
１８  給紙カセット
１８ａ  ピックアップローラ
１９Ｃ，１９Ｋ，１９Ｍ，１９Ｙ  走査ヘッド
２０Ｃ，２０Ｋ，２０Ｍ，２０Ｙ  画像形成部
２１  中間転写ベルト
２２  感光体ドラム
２３  帯電チャージャ
２４  現像器
２４ａ  現像ローラ
２５  一次転写ローラ
２５  室温
２６  クリーナ
２７  ブレード
３１  駆動ローラ
３２  従動ローラ
３３  二次転写ローラ
３４  ベルトクリーナ
３５  給紙ローラ
３７  排紙ローラ
３８  排紙部
５０  定着装置
５１  定着ベルト
５２  プレスローラ
５２ａ  芯材
５２ｂ  シリコンゴム層
６０  加熱装置
６１  ヒータ
６２  ヒートパイプ
６３  熱伝導層
６６  配線
７０  温度センサ
１００  ＣＰＵ
１１０  バスライン
１２０  リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）
１２１  ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）
１２２  インタフェース
１２３  入出力制御回路
１３０  搬送制御回路
１３１  モータ群
１３２  センサ
１４０  画像形成制御回路
１５０  定着制御回路
１５１  駆動モータ
６１１  基板
６１２  加熱部
６１３  電極
６１５  グレーズ層
Ｐ  用紙
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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