(57)【要約】【課題】非接触給電方式において２次側にスイッチを用いることなく記録材のサイズに応じて発熱抵抗体の発熱量を選択できるようにする。【解決手段】２次コイル３を含む非接触給電部は、発熱フィルム４に設けられた発熱層４ｂ、４ｅに対して交番電圧を給電する。発熱層４ｅには、周波数に応じてインピーダンスが変化する回路網としてループＬ２が設けられている。ループＬ２には、周波数に応じてインピーダンスが変化する容量素子１８ａが設けられている。加熱対象の記録材のサイズに応じて２次コイル３に発生する交番電圧の周波数を変更することで、発熱層４ａと発熱層４ｂのそれぞれの発熱量を切り替えることができる。【選択図】図５
2014228707.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱フィルムに設けられた複数の発熱抵抗体と、
前記複数の発熱抵抗体に対して非接触で給電する非接触給電手段と、
前記複数の発熱抵抗体のうち少なくとも１つに電気的に接続され、前記非接触給電手段により給電された交番電圧の周波数に応じてインピーダンスが変化する回路網と、
加熱対象の記録材のサイズに応じて前記周波数を変更することで、前記複数の発熱抵抗体のそれぞれの発熱量を切り替える周波数変更手段と
を有することを特徴とする加熱装置。
【請求項２】
前記非接触給電手段は、
所定周波数の交番電圧を発生する電源手段と、
前記電源手段に接続された１次コイルと、
前記１次コイルと磁界結合した２次コイルと
を有し、
前記回路網は、さらに、
前記２次コイルに接続され、前記複数の発熱抵抗体のうち第１発熱抵抗体を含む第１回路網と、
前記２次コイルに接続され、前記複数の発熱抵抗体のうち第２発熱抵抗体を含む第２回路網と
を有し、
前記周波数変更手段は、前記周波数を変更することで、前記第１回路網と前記第２回路網とに供給される電力を異ならせることを特徴とする請求項１に記載の加熱装置。
【請求項３】
前記発熱フィルムの回転軸方向における前記第１発熱抵抗体の長さは、前記発熱フィルムの回転軸方向における前記第２発熱抵抗体の長さよりも長く、
前記周波数に応じてインピーダンスが変化する容量素子が前記第２発熱抵抗体に接続されており、
前記周波数変更手段は、第１サイズの記録材を加熱するときは前記非接触給電手段により給電される交番電圧の周波数を第１周波数に設定し、前記第１サイズよりも小さな第２サイズの記録材を加熱するときは前記交番電圧の周波数を前記第１周波数よりも高い第２周波数に設定することを特徴とする請求項２に記載の加熱装置。
【請求項４】
前記発熱フィルムの回転軸方向における前記第１発熱抵抗体の長さは、前記発熱フィルムの回転軸方向における前記第２発熱抵抗体の長さよりも長く、
前記第１回路網は、第１容量素子と第１インダクタとを有し、
前記第２回路網は、第２容量素子と第２インダクタとを有し、
前記周波数変更手段は、第１サイズの記録材を加熱するときは前記非接触給電手段により給電される交番電圧の周波数を第１周波数に設定し、前記第１サイズよりも小さな第２サイズの記録材を加熱するときは前記交番電圧の周波数を前記第１周波数とは異なる第２周波数に設定することを特徴とする請求項２に記載の加熱装置。
【請求項５】
前記容量素子は、前記発熱フィルムの外部に取り付けられていることを特徴とする請求項３に記載の加熱装置。
【請求項６】
前記容量素子は、前記発熱フィルムの内部に設けられていることを特徴とする請求項３に記載の加熱装置。
【請求項７】
前記周波数変更手段は、前記交番電圧のデューティーを可変する手段を有することを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の加熱装置。
【請求項８】
前記発熱フィルムの温度を検知する温度検知手段をさらに有し、
前記周波数変更手段は、前記記録材のサイズに応じて決定された周波数を、前記温度検知手段の検知値と目標値との差に応じて調整することを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の加熱装置。
【請求項９】
トナー画像を記録材に形成する画像形成手段と、
前記トナー画像および前記記録材を加熱して、前記トナー画像を前記記録材に定着させる定着手段と
を有する画像形成装置であって、
前記定着手段は、
発熱フィルムに設けられた複数の発熱抵抗体と、
前記複数の発熱抵抗体に対して非接触で給電する非接触給電手段と、
前記複数の発熱抵抗体のうち少なくとも１つに電気的に接続され、前記非接触給電手段により給電された交番電圧の周波数に応じてインピーダンスが変化する回路網と、
前記記録材のサイズに応じて前記周波数を変更することで、前記複数の発熱抵抗体のそれぞれの発熱量を切り替える周波数変更手段と
を有す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、トナー画像を加熱する加熱装置およびそれを備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
記録材上に形成されたトナー画像を定着する定着装置として、フィルム加熱方式の定着装置が知られている。定着フィルムに設けられた発熱層に電流を流して加熱させることで、トナーの定着を促進する。発熱層に電流を供給する方式として、給電部が発熱層と接触している接触給電方式と給電部が発熱層と接触しない非接触給電方式とがある。
【０００３】
接触給電方式では、円筒状の定着フィルムの内周に貼り付けられたリング状の電極にブラシ電極を接触させて給電する方式である。接触給電方式では、摺擦による電極の摩耗によって電力供給が不安定になることがある。また、定着には数百Ｗ〜１ｋＷもの電力が必要であるため、電極間に放電が発生することがある。この放電によって形成された酸化被膜が、電力供給を不安定にすることもある。
【０００４】
一方で、非接触給電方式（特許文献１）では、１次コイルと２次コイルを磁気結合することで、１次コイルから２次コイルに電力が供給される。よって、非接触給電方式では電極の摩耗や酸化被膜が原理的に発生しないため、接触給電方式と比較して、電力を安定して供給できる。
【０００５】
ところで、定着装置は、搬送方向に直交する幅方向における幅の広い記録材だけでなく幅の狭い記録材に対してもトナー画像を定着させる。幅の狭い記録材を連続して定着装置に通紙すると、定着フィルムのうち記録材と接触しない部分（非通紙領域）の温度が高くなりやすい。この状態で幅の広い記録材を通紙すると、記録材の端部において高温オフセットが発生したり、しわが発生したりする。高温オフセットは画像ムラの原因となる。さらに、定着フィルムの端部だけ耐熱温度を超えてしまうおそれもある。
【０００６】
特許文献２によれば、用紙サイズに対応した部分だけを加熱する定着装置が提案されている。１枚の発熱層に対し、その長手方向の異なる位置に３つの電極対が配置されている。３つの電極対は、３種類の用紙サイズに対応している。通紙される用紙のサイズに応じて通電する電極対がスイッチによって切り替えられる（図３、段落００４９など）。電極対を構成する一方の電極から他方の電極までの距離は用紙のサイズに応じて設計されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−１２３１１３号公報
【特許文献２】特開２０１２−７８４５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献２では、給電方式について記載がない。仮に、非接触給電方式を採用したとすると、複数の電極対の中から所望の電極対を選択するためのスイッチが２次コイル側に必要となってしまう。発熱体に流れる電流は瞬間で１０Ａにも達する。２次側のスイッチが機械的なスイッチであれば大きなサイズのスイッチが必要となる、これは、回転する２次側にとって回転負荷の増加をもたらすことを意味する。
【０００９】
２次側に電子的なスイッチを用いた場合、様々な回路が必要となる。具体的には、２次側コイルと発熱体の間にトライアックのようなスイッチ素子が必要となり、無線信号を受信する受光素子も必要となる。さらに、受信信号に基づいてスイッチ素子の導通を制御する制御回路および駆動回路や、コイルの交流出力を整流する整流回路、その整流出力を平滑して制御回路などの動作電源を生成する電源回路部なども必要になるだろう。よって、２次側に電子的なスイッチを採用したとしても、２次側の回転負荷が大きくなってしまう。
【００１０】
そこで、本発明は、非接触給電方式において２次側にスイッチを用いることなく記録材のサイズに応じて発熱抵抗体の発熱量を選択できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明によれば、
発熱フィルムに設けられた複数の発熱抵抗体と、
前記複数の発熱抵抗体に対して非接触で給電する非接触給電手段と、
前記複数の発熱抵抗体のうち少なくとも１つに電気的に接続され、前記非接触給電手段により給電された交番電圧の周波数に応じてインピーダンスが変化する回路網と、
加熱対象の記録材のサイズに応じて前記周波数を変更することで、前記複数の発熱抵抗体のそれぞれの発熱量を切り替える周波数変更手段と
を有することを特徴とする加熱装置が提供される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、複数の発熱抵抗体に対して非接触で給電される交番電圧の周波数を記録材のサイズに応じて変更することで、複数の発熱抵抗体のそれぞれの発熱量を切り替えることができる。つまり、２次側にスイッチを用いることなく記録材のサイズに応じて発熱量を選択きるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】画像形成装置の基本構成説明図である。
【図２】定着装置の基本構成説明図である。
【図３】電力伝送部の構成を示す模式図である
【図４】発熱フィルムの層構成を説明する模式図である。
【図５】２次コイル側の回路図である。
【図６】発熱フィルム各層の形状を説明する模式図である。
【図７】電力伝送システムの回路図である。
【図８】交流電源回路図である。
【図９】インバータへの入力信号図である。
【図１０】ＣＰＵのタスクのフローチャートである。
【図１１】テーブルの一例を示す図である。
【図１２】発熱フィルムの層構成を説明する模式図である。
【図１３】２次コイル側の回路図である。
【図１４】発熱フィルムの層構成を説明する模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明で用いる部材、数値、材料等は、理解を助ける目的の例示に過ぎず、本発明を限定する趣旨のものではない。
【００１５】
＜基本概念＞
本発明では、発熱フィルムに設けられた複数の発熱抵抗体に対して給電部から非接触で給電する非接触給電手段が設けられる。さらに、複数の発熱抵抗体のうち少なくとも１つに電気的に接続され、非接触給電手段により給電された交番電圧の周波数に応じてインピーダンスが変化する回路網が設けられる。さらに、加熱対象の記録材のサイズに応じて周波数を変更することで、複数の発熱抵抗体のそれぞれの発熱量を切り替える周波数変更手段が設けられる。このように、周波数変更手段が複数の発熱抵抗体に対して非接触で給電される交番電圧の周波数を記録材のサイズに応じて変更することで、複数の発熱抵抗体のそれぞれの発熱量を切り替えることができる。インピーダンスが変化する回路網は、容量素子とインダクタとの一方または両方を組み合わせることで実現できる。このような回路網を採用することで、２次側にメカニカルスイッチや電子的なスイッチを設けることなく、記録材のサイズに応じて発熱量を選択きるようになる。
【００１６】
＜画像形成装置の基本構成説明＞
図１に示すように、画像形成装置１００は、一つの画像形成ユニット７０を具備したモノクロの画像形成装置である。画像形成ユニット７０は、像担持体として機能する感光ドラム７１を回転させながら、帯電、露光、現像のプロセスを実行することで、感光ドラム７１の表面にトナー画像を形成する。帯電プロセスにおいて、帯電ローラ２２は感光ドラム７１の表面を一様に帯電させる。次にレーザスキャナ２５は、画像データにしたがってＯＮ−ＯＦＦ変調したレーザービームを出力する。レーザービームは、回転ミラーで偏向され、感光ドラム７１の表面を走査する。これにより、画像データに対応した静電潜像が形成される。現像器２３は、静電潜像と逆極性に帯電したトナーによって静電潜像をトナー画像へ現像する。クリーニングブレード２４は、感光ドラム７１を摺擦し、感光ドラム７１の表面に残留した転写残トナーを除去する。給紙ローラ２７は、給紙カセット２６内の記録材Ｐを１枚ずつ引き出す。レジストローラ２８は、画像形成ユニット７０でのトナー画像形成とタイミングを合わせて記録材Ｐを搬送する。記録材Ｐは、感光ドラム７１と転写ローラ２９とで形成される転写部へ送られ、感光ドラム７１上のトナー画像が記録材Ｐ上に転写される。定着装置１０は、トナー画像を転写された記録材Ｐを加熱および加圧する。これにより、記録材Ｐの表面に画像が定着する。
【００１７】
なお、説明を簡単にするため、画像形成装置１００をモノクロの画像形成装置として説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、カラー画像形成装置にも適用できる。これは、本発明が、定着装置１０を加熱する加熱装置の構成に特徴があるからである。
【００１８】
＜定着装置の説明＞
図２（ａ）、図２（ｂ）、図２（ｃ）および図２（ｄ）を参照して定着装置１０の構成について説明する。図２（ａ）は記録材が挿入される入口側(搬送方向上流側)から見た定着装置１０の概略構成図である。図２（ｂ）は定着装置１０の長手方向の断面図である。図２（ｃ）は図２（ａ）に示した破断線Ｃ−Ｃ'による定着装置１０の断面図である。図２（ｄ）は図２（ａ）の破断線Ｄ−Ｄ'による定着装置１０の断面図である。定着装置１０は、回転発熱体である筒状の発熱フィルム４と加圧ローラ７とで定着ニップを形成している。発熱フィルム４は、定着フィルムや加熱フィルムと呼ばれることもある。トナー画像を担持した記録材Ｐはこの定着ニップを通過する際に加圧および加熱され、トナー画像が記録材Ｐに定着する。
【００１９】
発熱フィルム４の片側端部には、受電コイルとして機能する２次コイル３が設けられている。２次コイル３は、送電コイルとして機能する１次コイル１から非接触で電力を供給される。このように、１次コイル１と２次コイル３は、複数の発熱抵抗体に対して非接触で給電する非接触給電手段として機能する。
【００２０】
コア部材２は１次コイル１および２次コイル３と鎖交する磁束ループを形成するためのフェライトコアである。なお、２次コイル３を含む発熱フィルム４の構成の詳細、および１次コイル１、２次コイル３とコア部材２を含む電力伝送部の構成と動作の詳細については後述する。
【００２１】
図２（ｂ）に示したフィルムガイド８は、たとえば、液晶ポリマー、ＰＰＳ（ポリフェニレンスルフィド）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）等の耐熱性樹脂により形成され、定着ステー６と係合している。定着ステー６は長手方向両端部を画像形成装置フレームに保持されている。さらに、定着ステー６は、不図示の加圧バネにより長手方向両端部を下方向に押し下げられている。これにより、フィルムガイド８は加圧ローラ７側に加圧される。加圧ローラ７は、たとえば、鉄やアルミニウム等の材質の芯金と、シリコーンゴム等の材質の弾性層、ＰＦＡ（ポリテトラフルオロエチレン）等の材質の離型層から構成されている。
【００２２】
このような構成によって、記録材Ｐの搬送方向に所定幅を有する定着ニップが加圧ローラ７の長手方向に均一に形成される。温度検知素子１７は、非接触で発熱フィルム４の中央付近の表面を検知するように配置されている。温度検知素子１７が検知した検知温度は、目標値と比較され、発熱フィルム４の温度制御に使用される。なお、温度検知素子１７は発熱フィルム４の内周面に当接するようにフィルムガイド８に設置されてもよい。発熱フィルム４の一端は受動素子保持部材１６により保持されている。受動素子保持部材１６は定着フランジ５により保持されている。発熱フィルム４の他端付近はフィルム保持部材９により保持されている。
【００２３】
発熱フィルム４はフィルム保持部材９と摺動しながら、加圧ローラ７の回転に伴って従動回転する。このとき受動素子保持部材１６も発熱フィルム４と共に定着フランジ５と摺動しながら回転する。
【００２４】
受動素子保持部材１６は、発熱フィルム４の外部に設けられた容量素子１８ａと、発熱フィルム４の電流経路とを電気的に安定した状態に維持する。受動素子保持部材１６としては、剛性を保ちながら、発熱フィルム４と連動して回転できる軽量な絶縁性の部材を採用できる。発熱フィルム４は、フィルム状の円筒を形成している。円筒の内壁（内周部）に受動素子保持部材１６が挿入されている。発熱フィルム４のうち、受動素子保持部材１６が挿入されている領域を受動素子保持領域１３と呼ぶことにする。受動素子保持領域１３の内部にも、絶縁層と導電層が延在している。
【００２５】
容量素子１８ａは、非接触給電手段により給電された交番電圧の周波数に応じてインピーダンスが変化する回路網の主要部を形成する。容量素子１８ａとしては、たとえば、高周波および大電流用のポリプロピレンフィルムコンデンサを用いることができる。容量素子１８ａとしては、発熱フィルム４の外部または内部に取り付けることができる限りにおいて、他のタイプの容量素子も採用できる。
【００２６】
加圧ローラ７は不図示の駆動モータにより回転駆動される。定着フランジ５およびフィルム保持部材９は、定着ステー６と係合している。発熱フィルム４は、柔軟性を持つ。よって、フィルムガイド８が存在する領域では、図２（ｄ）に示すように、フィルムガイド８の形状に倣った軌跡でフィルムガイド８が回転する。
【００２７】
フィルム保持部材９は、図２（ｃ）に示したように、円形の断面形状を有している。受動素子保持部材１６も円形の断面形状を有している。そのため、フィルム保持部材９より左側の領域と受動素子保持部材１６に接続した領域では、発熱フィルム４の回転軌跡が円形となる。発熱フィルム４の左端部に備えられた２次コイル３は円形状を維持した状態で回転する。図２（ｃ）と図２（ｄ）で見られるこうした長手方向の位置に依存した発熱フィルム４の回転軌跡の差異は、発熱フィルム４の柔軟性により吸収される。
【００２８】
＜電力伝送部の説明＞
図３は、電力伝送部の構成を示す模式図である。電力伝送部は、交流電源回路１５に接続された１次コイル１と、発熱フィルム４に備えられた２次コイル３と、１次コイル１および２次コイル３と鎖交する磁束ループを形成するコア部材２とを備えている。交流電源回路１５は、所定周波数の交番電圧を発生する電源手段として機能する。１次コイル１および２次コイル３は磁界結合（磁気結合）している。
【００２９】
１次コイル１および２次コイル３の線材としては、たとえば、１０Ａ程度の交流電流を低損失で流すことができるリッツ線を用いるこができる。１次コイル１および２次コイル３の巻数は、磁気回路の構成やコイルの半径、交流周波数等を考慮して決定されるが、たとえば、数〜１０ターン程度である。
【００３０】
図３に示すように、１次コイル１と２次コイル３は、１次コイル１の中心軸方向（図３の横方向）において、互いの位置が重なり合うように配置される。１次コイル１はコア部材２の内周円筒形状部５３に巻回されている。１次コイル１は、２つのホール５４を介して交流電源回路１５に接続されている。
【００３１】
２次コイル３は、発熱フィルム４の内周面に２次コイル保持部材１１を介して接着されている。２次コイル保持部材１１には軽量な耐熱性樹脂等が用いられる。コア部材２は、円筒形状の内部空間５０を有している。内部空間５０は、リング状の空隙部５１を介して外部空間と接続されている。２次コイル３が内部空間５０に位置するように、発熱フィルム４の左端部は空隙部５１を介して内部空間５０に挿入されている。
【００３２】
コア部材２は、外周円筒形状部５２と内周円筒形状部５３とを有している。外周円筒形状部５２の内側と発熱フィルム４が摺動する。なお、フィルム保持部材９の代わりにコア部材２で発熱フィルム４を保持してもよい。
【００３３】
＜発熱部の説明＞
次に記録材サイズに合わせた発熱部の構成を説明する。図４（ａ）は図２（ｂ）の発熱フィルム４の部分を示す断面図である。図４（ｂ）は、図４（ａ）に示した断面を説明するための図である。つまり、図４（ａ）は発熱フィルム４の領域Ａの断面を示している。図４（ａ）において、Ｌａはコア部材２の内部空間５０に挿入される領域を示し、Ｌｂは空隙部５１に挿入される領域を示している。Ｌｃは第１サイズの記録材にトナー画像を定着するための領域を示し、Ｌｄは第１サイズの記録材にトナー画像を定着するための領域を示している。なお、領域Ｌｃと領域Ｌｄとの幅の差分は、ｒ１＋ｒ２となっている。Ｌｅは、図２（ａ）に示した受動素子保持領域１３に対応した発熱フィルム４の領域を示している。
【００３４】
ここで、記録材サイズとして、説明の便宜上、第１サイズ（例：Ｂ４）と、第１サイズよりも小さな第２サイズ（例：Ａ４）を用いる。もちろん、３種類以上のサイズに対しても本発明は適用できる。たとえば、３種類のサイズに対応するには、サイズに応じた３種類の発熱抵抗体を採用すればよい。
【００３５】
発熱フィルム４の断面構造は、定着側表面から内側に向かって、絶縁層４ｄ、Ｂ４記録材対応の発熱層４ｂ、絶縁層４ｄ、Ａ４記録材対応の発熱層４ｅ、絶縁層４ｄ、導電層４ｃ、絶縁層４ｄの順に積層された構造である。発熱層４ｂと発熱層４ｅの間の絶縁層４ｄは、発熱層４ｂ，４ｅどうしを電気的に遮断するが熱の伝導は十分可能な素材（例：ポリイミドなど）で構成される。絶縁層４ｄの厚さは、たとえば、数１０ｕｍ程度である。
【００３６】
発熱フィルム４の回転軸方向（長手方向）において、発熱層４ｂの両側にある非発熱領域には、発熱層４ｂに通電するための導電層４ａと導電層４ｈが設けられている。同様に、発熱層４ｅの両側の非発熱領域には導電層４ｆと導電層４ｇが設けられている。
【００３７】
発熱層４ｂは、第１サイズの記録材に対応した第１発熱抵抗体である。発熱層４ｅは、第２サイズの記録材に対応した第２発熱抵抗体である。発熱層４ｂ、４ｅは、たとえば、導電性フィラーとしてカーボンブラックを分散して抵抗値を調整した、厚み５０ｕｍ〜７０ｕｍ程度のポリイミドで形成される。発熱層４ｂ、４ｅの長手方向両端部間の実抵抗値は、たとえば、数Ω〜十数Ω程度である。絶縁層４ｄはポリイミドで形成される。導電層４ａ、４ｃ、４ｆ、４ｇ、４ｈは銅やアルミニウムなどの金属材料で形成される。図４（ａ）には示されていないが、発熱フィルム４の外側表面には、さらに弾性層や離型層を設けてもよい。弾性層としては、たとえば、厚み２００ｕｍ程度のシリコーンゴム等を採用できる。離型層としては、たとえば、厚み１５ｕｍ〜２０ｕｍのＰＦＡ等を用いることができる。
【００３８】
図４（ａ）によれば、導電層４ｃは、２次コイル３が設けられている側（図４（ａ）の左側）とは逆側（図４（ａ）の右側）で、導電層４ｈ、４ｇを介して発熱層４ｂ、４ｅに接続されている。導電層４ｃはコア内部領域Ｌａにまで形成されて発熱フィルム４の内側表面に露出した状態で配置されている。導電層４ｃの端部には、２次コイル３と接続するための接点Ｃ１が形成される。同様に、導電層４ａと導電層４ｈの端部には２次コイル３と接続するための接点Ｃ２が形成される。導電層４ｈの端部には容量素子１８ａに接続するための接点Ｃ３が形成される。接点Ｃ３は、導電層４ｃにも接続されている。導電層４ｇの端部には容量素子１８ａに接続するための接点Ｃ４が形成される。容量素子１８ａは、周波数に応じてインピーダンスが変化する容量素子として機能する。
【００３９】
発熱層４ｂ、４ｅの数や長手方向の長さは、画像形成装置１００が設計上使用可能な記録材サイズに応じて決定される。したがって、本発明は、上述したケースに限定されるものではない。発熱フィルム４の長手方向の接続関係は次のようになる。
【００４０】
Ｂ４記録材の幅に対応の発熱層４ｂは、２次コイル３の接点Ｃ２→導電層４ａ→発熱層４ｂ→導電層４ｈ→導電層４ｃと接続され、コイル３のもう一つの接点Ｃ１につながる。Ａ４記録材の幅に対応の発熱層４ｅは、２次コイル３の接点Ｃ２→導電層４ｆ→発熱層４ｅ→導電層４ｇ→接点Ｃ４→容量素子１８ａ→接点Ｃ３→導電層４ｃと接続され、コイル３のもう一つの接点Ｃ１につながる。
【００４１】
図５（ａ）は図４に示した導電層などをそのまま電気素子に置き換えた等価回路を示している。図５（ｂ）は説明用に並び替えた等価回路を示している。発熱フィルム４は、２つの回路網（閉回路）を有している。第１回路網は、２次コイル３、導電層４ａ、発熱層４ｂ、導電層４ｈおよび導電層４ｃで構成されるループＬ１である。第２回路網は、２次コイル３、導電層４ｆ、発熱層４ｅ、導電層４ｇ、容量素子１８ａおよび導電層４ｃで構成されるループＬ２である。
【００４２】
図６（ａ）ないし図６（ｅ）は各層の形状を説明するために、発熱フィルム４を展開して示した模式図（展開図）である。発熱フィルム４は円筒形状をしているため、それを展開すると矩形形状となる。図６（ａ）は発熱フィルム４の表面層を示している。図６（ｂ）は発熱層４ｂを含む層を示している。図６（ｃ）は発熱層４ｅを含む層を示している。図６（ｄ）は導電層４ｃを含む層を示している。図６（ｅ）は裏面層を示している。
【００４３】
図６（ａ）に示すように定着フィルム４の表面（外周面）には容量素子１８ａと接続する接点Ｃ３と接点Ｃ４が設けられている。容量素子１８ａの２つの端子は、接点Ｃ３と接点Ｃ４に位置合わせされて、定着フィルム４の外周面に固定される。
【００４４】
図６（ｂ）に示すように発熱層４ｂと導電層４ｈは円周方向全周に亘って形成されているが、導電層４ａはコア内部領域Ｌａとコア空隙部通過領域Ｌｂ、およびその周辺においては円周方向の一部のみに形成されている。導電層４ａをこのような形状に形成する理由としては、主に２つの理由がある。１つ目の理由は、空隙部５１を通る磁束を導電層４ａで遮蔽することによって生じる電力伝送効率の低下を極力抑えるためである。２つ目の理由は、コア内部領域Ｌａで円周方向全周に亘って形成された導電層に電流が流れてしまうことを防ぐためである。図６（ｂ）に示すように、領域Ｌｅにおいては、導電層４ｈの中央がくり抜かれており、そこには絶縁層４ｄと導電層４ｇの一部が設けられている。導電層４ｇは接点Ｃ４に電気的に接続している。導電層４ｈは接点Ｃ３に接続している。
【００４５】
図６（ｃ）に示すように発熱層４ｅと導電層４ｆ、４ｇは円周方向全周に亘って形成されている。しかし、導電層４ｆは、図６（ｂ）の導電層４ａと同様の理由により、コア内部領域Ｌａとコア空隙部通過領域Ｌｂ、およびその周辺においては円周方向の一部のみに形成されている。
【００４６】
図６（ｄ）に示すように導電層４ｃは、定着領域Ｌｃとその周辺においては発熱フィルム４の円周方向全周に亘って形成されている。また、導電層４ｃは、コア空隙部通過領域Ｌｂとその周辺においては図６（ｂ）と同様の理由により円周方向の一部のみに形成されている。領域Ｌｅにおいて、導電層４ｃはその上層に形成された導電層４ｈと電気的に接続している。
【００４７】
図６（ｅ）に示すように発熱フィルム４の裏面には、図４（ｃ）の導電層４ｆとコイルの一方とを接続するための接点Ｃ２と、図４（ｄ）の導電層４ｃとコイルのもう一方とを接続するための接点Ｃ１が設けられている。
【００４８】
なお、図６（ｂ）の導電層４ａと図６（ｃ）の導電層４ｆとの間には絶縁層４ｄが設けられている。同様に、図６（ｂ）の導電層４ｈと図６（ｅ）の導電層４ｃとの間にも基本的に絶縁層４ｄが設けられている。ただし、図４（ａ）に示すように、領域Ｌｅにおいて、導電層４ｃはその上層に形成された導電層４ｈと電気的に接続している。
【００４９】
＜給電回路の説明＞
図７に、商用電源３３から発熱フィルム４に至る電力伝送システムの回路構成の概略を示す。交流電源回路１５は、整流平滑回路３４、インバータ３５、スイッチング制御部３６、周波数変調部３７、パルス幅変調部３８および温度制御部３９で構成される。整流平滑回路３４は、交流を整流および平滑して直流を生成する回路である。インバータ３５は、直流を所望の交流に変換する回路である。インバータ３５は、図８で示すように４つのＦＥＴ（電界効果トランジスタＴｒ１、Ｔｒ２、Ｔｒ３、Ｔｒ４）を備えている。周波数変調部３７は、ＣＰＵ３２により指定された周波数をスイッチング制御部３６に伝えるための信号Ｆｒを発信する回路である。パルス幅変調部３８は、ＣＰＵ３２により指定されたパルス幅を温度制御部３９の指示にしたがって修正したパルス幅Ｄｙをスイッチング制御部３６に伝えるための信号を生成する。スイッチング制御部３６は、インバータ３５を制御し、幅方向の記録材サイズに応じた周波数で、かつ、定着フィルム４の発熱量を所望の発熱量とするデューティーの交番電圧を生成させる。
【００５０】
ユーザーの指示した記録材サイズを示すサイズ情報が外部ＰＣから画像形成装置１００のＣＰＵ３２に送られる。ＣＰＵ３２は、メモリ３１に記憶されているテーブルを参照し、記録材サイズに対応した周波数を決定する。ＣＰＵ３２は、パルス幅の初期値を指定する。交流電源回路１５はＣＰＵ３２から指定され周波数とパルス幅に基づいてインバータ３５を制御し、１次コイル１に所望の交流電流を流す。
【００５１】
交流電源回路１５での動作の詳細を説明する。整流平滑回路３４は、商用電源３３から供給された交流を直流に変換し、インバータ３５に入力する。図８に示すように、インバータ３５には４つのトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ４が設けられている。スイッチング制御部３６は、Ｔｒ１、Ｔｒ２、Ｔｒ３、Ｔｒ４の各ゲートにそれぞれパルス信号Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４を入力する。パルス信号Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４は、ゲート信号や駆動信号と呼ばれてもよい。図９（ａ）は、１次コイル１に通電されるパルス状の交番電圧のデューティーを１００％としたときのパルス信号Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４を示している。パルス信号Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４の周波数ｆは１／Ｔ１である。Ｔ１は、図９（ａ）におけるパルス信号の繰返し周期である。この周波数ｆは、図３で示した発熱部の設計定数との関係から、記録材サイズに応じてあらかじめ設定された値に決まる。設定値はメモリ３１に格納される。
【００５２】
温度制御部３９は、温度検知素子１７が測定した発熱フィルム４の表面温度と目標温度との差に応じて、１次コイル１に印加するパルスのデューティーを決定する。図９（ａ）が示すように、パルス信号Ｇ１によってＴｒ１がＯＮとなる期間とＴｒ４のＯＮ期間とが同一である場合のパルスのデューティーを１００％とする。
【００５３】
図７に示した１次コイル１の点Ｐから点Ｑに電流が流れる期間は、Ｔｒ１がＯＮでかつＴｒ４がＯＮとなる時間である。温度制御部３９は、Ｔｒ１のＯＮ期間に対してＴｒ４のＯＮ期間をずらすことで、１次コイル１の点Ｐから点Ｑに電流が流れる期間を調整する。図９（ｂ）が示すように、Ｔ３／Ｔ２を０．５にすれば、デューティーが５０％となる。
【００５４】
１次コイル１の点Ｑから点Ｐに電流が流れる時間は、Ｔｒ２がＯＮでかつＴｒ３がＯＮとなる時間で決まる。すなわち、Ｔｒ１およびＴｒ４が共にＯＮの時に流れるドレイン電流と、Ｔｒ３およびＴｒ２が共にＯＮの時に流れるドレイン電流とに応じた所定の周波数の交流電流が、所定の時間にわたって１次コイル１に流れることになる。
【００５５】
交流電源回路１５に接続された１次コイル１に交番電流（交流）が流れると電磁誘導作用によって２次コイル３に同じ周波数の電流が流れる。このようにして、１次コイル１から２次コイル３へと非接触で電力が伝送され、発熱フィルム４が発熱する。発熱フィルム４の表面温度は温度検知素子１７で測定され、温度制御部３９にフィードバックされる。温度制御部３９は、パルス幅変調部３８を制御して検知温度が所定の目標値になるようにインバータ３５の出力パルスのデューティーを調整する。これにより、１次コイル１に交流電流が流れる時間が補正され、検知温度が所定の目標値に維持される。
【００５６】
＜発熱フィルム内部の動作の説明＞
図５の回路を構成する受動素子の値を、一例として、次のように定める。
【００５７】
Ｒ４ｂ＝１０Ω
Ｒ４ｅ＝８Ω
容量素子１８ａの容量Ｃ１８ａ＝０．１ｕＦ
定着フィルム４の回転軸方向において発熱層４ｅの長さは発熱層４ｂの長さよりも短い。そのため、発熱層４ｅの抵抗値Ｒ４ｅも発熱層４ｂの抵抗値Ｒ４ｂよりも小さい。ループＬ１とループＬ２の各インピーダンスは、発熱抵抗層を含む抵抗成分と容量素子１８ａとの合成抵抗となる。特にループＬ２は容量素子１８ａが直接に接続されたハイパスフィルタ回路になっている。
【００５８】
ここでは、定着装置１０は、Ｂ４とＡ４の２種類の記録材サイズを通紙可能である。交流電源回路１５から１次コイル１に流す電流の周波数ｆは、図５に示した受動素子の回路定数に基づいて、決定される。ここでは、Ｂ４記録材のときの第１周波数ｆ１を２０ｋＨｚとし、Ａ４記録材のときの第２周波数ｆ２を２００ｋＨｚとする。この値はあらかじめ画像形成装置１００内のメモリ３１に格納されている。
【００５９】
まず幅方向の記録材サイズが相対的に大きいＢ４記録材を印刷する場合を説明する。ユーザーは、ＰＣなどを通して、画像形成装置１００にＢ４サイズの印刷を指示する。ＣＰＵ３２は、サイズ情報にしたがって帯電、露光、現像プロセスの印刷モードをＢ４サイズの印刷モードに設定する。
【００６０】
図１０（ａ）、図１０（ｂ）に画像形成装置１００内のＣＰＵ３２が実行するタスクのフローチャートを示す。図１０（ａ）はＣＰＵ３２の画像受信タスクを示している。図１０（ｂ）は画像を受信した後、記録材サイズ情報に応じてＣＰＵ３２から交流電源回路１５を通して発熱フィルム４の温度制御を行って印刷するまでのタスクを示している。
【００６１】
図１０（ａ）において画像形成装置１００の電源がＯＮされた後、外部ＰＣなどから画像を受信するまではＣＰＵ３２は待機状態にある。Ｓ６１で、ＣＰＵ３２は、画像形成装置１００を停止させるかどうかを、メイン電源スイッチがＯＦＦされたかどうかに応じて判定する。停止が指示されると、ＣＰＵ３２は、シャットダウン処理を実行し、画像形成装置１００を停止させる。停止が指示されていなければ、Ｓ６２に進む。Ｓ６２で、ＣＰＵ３２は、画像を受信したかどうかを判定する。画像を受信していなければＳ６１に戻り、画像を受信するとＳ６３に進む。Ｓ６３で、ＣＰＵ３２は、画像をメモリ３１に保存して印刷タスクを起動する。
【００６２】
図１０（ｂ）を用いて印刷タスクについて説明する。Ｓ５１で、ＣＰＵ３２は、ユーザーにより指定されたサイズ情報をメモリ３１から取り出す。サイズ情報には、Ｂ４、Ａ４などが含まれている。Ｓ５２で、ＣＰＵ３２は、メモリ３１に格納されているテーブルを参照し、サイズ情報に対応した周波数データを読み出し、読み出した周波数データを周波数変調部３７に送出する。
【００６３】
図１１が示すように、メモリ３１に記憶されているテーブルには、サイズ情報と周波数とが一対一で関連付けられている。なお、サイズ情報と周波数との関連付けは、テーブル以外のデータ管理方法によって保持されてもよい。図１１によれば、Ｂ４サイズと２０ｋＨｚとが関連付けられており、Ａ４サイズと２００ｋＨｚとが関連付けられている。
【００６４】
Ｓ５３で、ＣＰＵ３２は、温度制御部３９に温度制御を開始させる。Ｓ５４からＳ５８において、ＣＰＵ３２は、発熱フィルム４の表面温度ｔ１が目標温度Ｔａに達するまで、パルス幅変調部３８でパルス幅Ｄｙを変更する。すなわち、Ｓ５４で、ＣＰＵ３２は、表面温度ｔ１が目標温度Ｔａよりも低いかどうかを判定する。表面温度ｔ１が目標温度Ｔａよりも低ければ、Ｓ５７に進む。Ｓ５７で、ＣＰＵ３２は、表面温度ｔ１を上昇させるべく、パルス幅Ｄｙを増加させる。その後、Ｓ５４に戻る。表面温度ｔ１が目標温度Ｔａよりも低くなければ、Ｓ５５に進む。Ｓ５５で、表面温度ｔ１が目標温度Ｔａよりも高いかどうかを判定する。表面温度ｔ１が目標温度Ｔａよりも高ければ、Ｓ５８に進む。Ｓ５８で、ＣＰＵ３２は、表面温度ｔ１を下降させるべく、パルス幅Ｄｙを減少させる。その後、Ｓ５４に戻る。表面温度ｔ１が目標温度Ｔａよりも高くなければ、Ｓ５６に進む。Ｓ５６で、表面温度ｔ１が目標温度Ｔａに一致しているかどうかを判定する。一致していなければＳ５４に戻り、一致していればＳ５９に進む。
【００６５】
なお、Ｓ５４からＳ５８は、すべて温度制御部３９が実行してもよい。この場合、温度制御部３９は、表面温度ｔ１が目標温度Ｔａに一致したことを、ＣＰＵ３２に通知する。
【００６６】
Ｓ５９で、ＣＰＵ３２は、画像形成ユニット７０などを制御し、印刷を開始する。Ｓ６０で、ＣＰＵ３２は、次の印刷ジョブがあるかどうかを判定する。次の印刷ジョブがあればＳ５１に戻り、ジョブがなくなれば印刷タスクを終了する。
【００６７】
以上はＣＰＵ３２の動作であるが、この一連の動作に連動した回路の動作を図８の回路図を用いて説明する。ＣＰＵ３２は、サイズ情報を受信すると、メモリ３１に格納する。ＣＰＵ３２は、受信したサイズ情報に対応した１次コイル１の駆動周波数をテーブルから取得し、周波数変調部３７に設定する。Ｂ４サイズであれば、２０ｋＨｚが周波数変調部３７に設定される。サイズ情報に対応した周波数値は周波数変調部３７からスイッチング・タイミング値算出部４０に送られ、さらにトリガ信号生成部ＦＧへ送られる。トリガ信号生成部ＦＧは、パルス信号生成部ＰＧ１、ＰＧ２、ＰＧ３、ＰＧ４へ共通のトリガ信号を送信する。トリガ信号の周波数は、サイズ情報に対応した周波数であり、たとえば、２０ｋＨｚである。
【００６８】
パルス幅変調部３８は、発熱フィルム４の表面温度に応じて決定されたデューティー値をスイッチング・タイミング値算出部４０に送信する。デューティーの初期値は、たとえば、１００％である。温度制御部３９は、表面温度ｔ１に応じて、デューティー値を増減するよう、パルス幅変調部３８を制御する。スイッチング・タイミング値算出部４０は、パルス幅変調部３８から受信したデューティー値を元に、トリガ信号Ｆからの遅延時間ＤＬ１〜ＤＬ４と、ＯＮ時間のパルス幅Ｐ１〜Ｐ４とを算出する。パルス信号生成部ＰＧ１〜ＰＧ４へ送信する。パルス信号生成部ＰＧ１〜ＰＧ４は、入力された２０ｋＨｚのトリガ信号Ｆ、遅延時間ＤＬ１〜ＤＬ４およびパルス幅Ｐ１〜Ｐ４に応じたパルス信号Ｇ１〜Ｇ４を生成する。パルス信号Ｇ１〜Ｇ４はそれぞれ対応するトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ４のゲート電圧になる。その結果、定着装置１０では交流電源回路１５から１次コイル１に、所定のデューティーで２０ｋＨｚの交流電流が流れる。２次コイル３へ電力が伝送されると、図５（ｂ）のループＬ１に沿って発熱層４ｂに電流が流れ発熱する。他方、ハイパスフィルタ回路を形成するループＬ２のインピーダンスＺＬ２は、次式により算出される。
【００６９】
ＺＬ２＝√｛Ｒ４ｅ＾２＋１／（２πｆ・Ｃ１８ａ）＾２｝・・・・・・式１
ｆが２０ｋＨｚで、Ｒ４ｅが８Ωで、Ｃ１８ａが０．１ｕＦであれば、ＺＬ２は約８０Ωとなる。
【００７０】
ループＬ１のインピーダンスＺＬ１は、発熱層４ｂの抵抗値（１０Ω）で決定される。よって、周波数が２０ｋＨｚであれば、ループＬ２にはループＬ１の１／８の電流しか流れない。よって、発熱層４ｅはほとんど昇温することはない。結果、Ｂ４サイズの記録材の定着は、発熱層４ｂの発熱で実行される。
【００７１】
次に幅方向の記録材サイズが相対的に小さいＡ４記録材で印刷する場合を考える。画像形成装置１００においてユーザーがＡ４サイズの記録材に画像を印刷するよう指示する。先述したＢ４の記録材サイズの場合と同様に、画像形成装置１００の交流電源回路１５内では、メモリ３１から記録材サイズに応じた２００ｋＨｚの周波数がＣＰＵ３２によって呼び出される。ＣＰＵ３２からの指示およびその時の発熱フィルム４の表面温度ｔ１から決定された遅延時間ＤＬ１〜ＤＬ４とパルス幅Ｐ１〜Ｐ４を持つ２００ｋＨｚのパルス信号Ｇ１〜Ｇ４でインバータ３５が駆動される。その結果、定着装置１０の１次コイル１には、Ａ４の記録材サイズ用に設定された２００ｋＨｚの周波数の電流が流れる。
【００７２】
発熱層４ｅの抵抗値Ｒ４ｅと容量素子１８ａの容量Ｃ１８ａとで構成されるループＬ２のハイパスフィルタ回路のインピーダンスＺＬ２は、式１に２００ｋＨｚを代入することで算出される。式１からＺＬ２はほぼ１１Ωとなる。よって、ループＬ１とループＬ２の各インピーダンスはおおむね等しくなるため、ループＬ１とループＬ２の両方に電流が分割して流れる。その結果、発熱層４ｂと発熱層４ｅの両方が発熱する。発熱層４ｅの熱は、熱が伝導するのに十分薄い絶縁層４ｄを介して発熱層４ｂに伝搬される。発熱フィルム４の表面温度はＡ４記録材の定着領域Ｌｄでは発熱層４ｅと発熱層４ｂの両方の熱によって定着に必要な温度に制御される。発熱層４ｂ単体での温度は、先のＢ４記録材定着時と比較して低い温度に設定されている。このためＡ４記録材の定着領域Ｌｄの外側部分では発熱層４ｂの熱のみとなり、当該外側部分の温度は定着フィルム４の耐熱温度を超えにくくなる。
【００７３】
発熱層４ｂに余分な電流を流さないためには、ループＬ１のインピーダンスＺＬ１よりループＬ２のインピーダンスＺＬ２が小さいほどよい（２００ｋＨｚの場合）。そのために、次の関係が満たされるように、たとえばカーボンの含有量を変えて発熱層４ｂの抵抗値を発熱層４ｅの抵抗値より高めに設定する。
【００７４】
（発熱層４ｂの抵抗値）＞（発熱層４ｅの抵抗値）
温度制御部３９は、温度検知素子１７を用いて発熱フィルム４の表面温度を監視して表面温度を目標値に調整するため、１次コイル１に流す電流のデューティーを微調整してもよい。たとえば、定着に必要な発熱フィルム４の表面の温度を２００℃とし、初期の電流パルスのデューティーを５０％と仮定する。温度検知素子１７で表面温度ｔ１を読み取る。
ｔ１＝２００℃の場合、温度制御部３９は、デューティーを５０％に維持する。
ｔ１＜２００℃の場合、温度制御部３９は、（２００℃−ｔ１）だけ温度上昇させるよう電流値を増加するため、デューティーを上げる。
ｔ１＞２００℃の場合、温度制御部３９は、（ｔ１−２００℃）だけ温度下降させるよう電流値を減少するため、デューティーを下げる。
【００７５】
発熱フィルム４の表面温度ｔ１を目標値に維持する方法として、周波数を変更する方法もある。具体的には、ＣＰＵ３２から送信された記録材サイズに応じた周波数を元に周波数変調部３７が周波数を再度微調整する。調整後の周波数でループＬ２のインピーダンスＺＬ２を変え、電流値を変化させる。これにより、発熱フィルム４の表面温度ｔ１を目標値に設定してもよい。
【００７６】
以上、本実施例によれば、発熱フィルム４に設けられた複数の発熱抵抗体に対して１次コイル１と２次コイル３とで非接触で交番電圧を給電する。本実施例では、複数の発熱抵抗体のうち発熱層４ｅに、周波数に応じてインピーダンスが変化する回路網としてループＬ２を設けている。本実施例によれば、加熱対象の記録材のサイズに応じて周波数を変更することで、発熱層４ａと発熱層４ｂのそれぞれの発熱量を切り替えることができる。周波数変更手段として機能するＣＰＵ３２やスイッチング制御部３６などは、交番電圧の周波数を変更することで、第１回路網であるループＬ１と第２回路網であるループＬ２とに供給される電力を異ならせることができる。このような回路網を採用することで、２次コイル３側にメカニカルスイッチや電子的なスイッチを設けることなく、記録材のサイズに応じて発熱量を選択きるようになる。
【００７７】
本実施例では、定着フィルム４の回転軸方向における発熱層４ｂの長さは、定着フィルム４の回転軸方向における発熱層４ｅの長さよりも長い。また、周波数に応じてインピーダンスが変化する容量素子１８ａが発熱層４ｅに接続されている。ＣＰＵ３２などにより構成された周波数変更ユニットは、第１サイズの記録材を加熱するときは１次コイル１により給電される交番電圧の周波数を第１周波数に設定する。また、周波数変更ユニットは、第１サイズよりも小さな第２サイズの記録材を加熱するときは交番電圧の周波数を第１周波数よりも高い第２周波数に設定する。その結果、第１サイズについては、発熱層４ｂが発熱し、第２サイズについては、発熱層４ｂおよび発熱層４ｅが発熱する。よって、相対的に小さな第２サイズの記録材を連続して通紙したとしても、定着フィルム４の非通紙領域における過剰な温度上昇を抑制できるようになる。
【００７８】
容量素子１８ａは、発熱フィルム４の外部に取り付けられるため、取り付け作業が容易になろう。スイッチング制御部３６は、１次コイル１に印加される交番電圧のデューティーを可変する手段として機能する。周波数変更ユニットの一部である周波数変調部３７は、記録材のサイズに応じて決定された周波数を、温度検知手段として機能する温度検知素子１７の検知値と目標値との差に応じて微調整してもよい。
【００７９】
本実施例によれば、定着フィルム４の非通紙領域の過剰な温度上昇を抑えられるため、定着フィルム４の温度ムラを小さくでき、また、記録材のしわが発生しにくくなる。
【００８０】
［変形例１］
上述した実施例では２つの発熱抵抗体の片方または両方を周波数によって選択的に切り替える例を説明した。しかし、本発明は、２つの発熱抵抗体のいずれか一方の発熱体のみを周波数によって択一的に選択してもよい。なお、すでに説明した個所には同一の参照符号を付与することにより、説明の簡明化を目指すことにする。
【００８１】
＜発熱部の説明＞
図１２は、定着領域の断面構造である。受動素子保持部材１６には、第１容量素子１８ｂ、第２容量素子１８ｃおよび第１インダクタ１９ｂと第２インダクタ１９ｃが配置されている。発熱層４ｂには、第１容量素子１８ｂおよび第１インダクタ１９ｂが接続されている。発熱層４ｅには、第２容量素子１８ｃおよび第２インダクタ１９ｃが接続されている。発熱フィルム４の回転軸方向の接続関係は次のようになる。
【００８２】
Ｂ４記録材対応の発熱層４ｂの接続関係は以下のとおりである。
【００８３】
コイル３の接点Ｃ２→導電層４ａ→発熱層４ｂ→導電層４ｈ→接点Ｃ５→容量素子１８ｂ→インダクタ１９ｂ→接点Ｃ６→導電層４ｃ
導電層４ｃはコイル３のもう一つの接点Ｃ１に接続されている。
【００８４】
Ａ４記録材対応の発熱層４ｅの接続関係は以下のとおりである。
【００８５】
コイル３の接点Ｃ２→導電層４ｆ→発熱層４ｅ→導電層４ｇ→接点Ｃ７→容量素子１８ｃ→インダクタ１９ｃ→接点Ｃ８→導電層４ｃ
上述したように導電層４ｃは接点Ｃ１に接続さている。
【００８６】
＜給電回路の説明＞
図１３（ａ）、図１３（ｂ）は、発熱部の等価回路を示している。とりわけ、図１３（ａ）は図１２に示した発熱層などをそのまま電気素子に置き換えた等価回路を示している。図１３（ｂ）は説明用に並び替えた等価回路を示している。以降は図１３（ｂ）を用いて説明する。
【００８７】
発熱フィルム４は、２つの回路網を有している。１つ目の閉回路は、２次コイル３、発熱層４ｂ、第１容量素子１８ｂおよび第１インダクタ１９ｂで構成されるループＬ３である。２つ目の閉回路は、２次コイル３、発熱層４ｅ、第２容量素子１８ｃおよび第２インダクタ１９ｃで構成されるループＬ４である。ループＬ３のインピーダンスＺＬ３とループＬ４のインピーダンスＺＬ４は、発熱抵抗層を含む抵抗成分、容量素子およびインダクタの合成抵抗で決まる。
【００８８】
ループＬ３，Ｌ４を構成する受動素子の値を次のように仮定する。
発熱層４ｂの抵抗値Ｒ４ｂ＝１０Ω
発熱層４ｅの抵抗値Ｒ４ｅ＝１０Ω
第１容量素子の容量Ｃ１８ｂ＝０．１ｕＦ
第２容量素子の容量Ｃ１８ｃ＝１ｕＦ
第１インダクタ２０ｂのインダクタンスＬ２０ｂ＝１０ｕＨ
第２インダクタ２０ｃのインダクタンスＬ２０ｃ＝１００ｕＨ
各ループの共振周波数ｆは、ｆ＝２π√（ＬＣ）にこれらのパラメータを代入することで求めることができる。ループＬ３の共振周波数ｆ３は１６０ｋＨｚである。ループＬ４の共振周波数ｆ４は１６ｋＨｚである。
【００８９】
記録材サイズに応じて１次コイル１に流れる電流の周波数（駆動周波数）を共振周波数ｆ３、ｆ４のいずれかとすることで、発熱部の発熱量を選択できる。ここでは、Ｂ４記録材のときに１次コイル１に流れる電流の周波数を１６０ｋＨｚとし、Ａ４記録材のときに１次コイル１に流れる電流の周波数を１６ｋＨｚとする。
【００９０】
まず、Ｂ４サイズの記録材を印刷する場合を説明する。２次コイル３に、Ｂ４サイズに対応した駆動周波数（１６０ｋＨｚ）の電流が流れると、ループＬ３に沿って発熱層４ｂに電流が流れ発熱する。これは、電流の周波数とループＬ３の共振周波数ｆ３とが一致するからである。一方、ループＬ４に関しては、電流の周波数と共振周波数ｆ４と一致しない。よって、インピーダンスＺＬ４がループＬ３のインピーダンスＺＬ３の約１０倍となり、ループＬ４にはループＬ３と比較して１０％以下の電流しか流れない。その結果、発熱層４ｅはほとんど昇温することがなく、Ｂ４サイズの定着は発熱層４ｂで実行される。
【００９１】
次にＡ４サイズの記録材を印刷する場合を説明する。２次コイル３に、Ａ４サイズに対応した駆動周波数（１６ｋＨｚ）の電流が流れると、ループＬ４に沿って発熱層４ｅに電流が流れ発熱する。これは、電流の周波数とループＬ４の共振周波数ｆ４とが一致するからである。一方、ループＬ３に関しては、電流の周波数と共振周波数ｆ３と一致しない。よって、インピーダンスＺＬ３がループＬ４のインピーダンスＺＬ４の約１０倍となり、ループＬ３にはループＬ４と比較して１０％以下の電流しか流れない。その結果、発熱層４ｂはほとんど昇温することがなく、Ａ４サイズの定着は発熱層４ｅで実行される。
【００９２】
このように、本実施例によれば、第１回路網であるループＬ３は、第１容量素子１８ｂと第１インダクタ１９ｂとを有し、第２回路網であるループＬ４は、第２容量素子１８ｃと第２インダクタ１９ｃとを有する。ＣＰＵ３２などの周波数変更ユニットは、第１サイズの記録材を加熱するときは１次コイル１により給電される交番電圧の周波数を第１周波数ｆ３に設定する。これにより、発熱層４ｂが主に発熱することになる。一方で、周波数変更ユニットは、第１サイズよりも小さな第２サイズの記録材を加熱するときは交番電圧の周波数を第１周波数とは異なる第２周波数ｆ４に設定する。これにより、発熱層４ｅが主に発熱することになる。
【００９３】
このように周波数を変更することで発熱すべき発熱層を選択できるため、メカニカルスイッチなどは２次側には不要である。また、定着フィルム４の端部における過剰な温度上昇を抑制できるため、温度ムラやしわは発生しにくい。
【００９４】
［変形例２］
上述した実施例では、容量素子を発熱フィルム４の外部に取り付けるものとして説明したが、発熱フィルム４の内部に容量素子を作りこんでもよい。
【００９５】
図１４は、発熱フィルム４の内部に形成された容量素子の一例を示す断面図である。図５に示した容量素子１８ａが、図１４で示すように発熱フィルム４の内部に容量素子１８ｄとして積層されている。容量素子１８ｄは、高誘電層２１を導電層４ｇ、導電層４ｃとで挟むことで構成されている。高誘電層２１は、たとえば、絶縁シートである。このような絶縁シートは、フィルム形成能を有するマトリックス樹脂中に、比誘電率の高いフィラーを、表面処理剤を用いて分散させて充填することにより形成される。比誘電率は、たとえば、４５である。厚さ１０ｕｍで幅４ｃｍの高誘電層２１を直径３００ｍｍの発熱フィルム４の円周方向全周に亘って形成した場合、容量素子１８ｄの容量は、約０．１ｕＦになる。厚さ１０ｕｍで約２００Ｖの耐圧を有するため、定着装置１０の駆動中に容量素子１８ｄが絶縁破壊することはないだろう。
【００９６】
このように、容量素子１８ｄを発熱フィルム４の層構成の一部として作り込むことで、より小型で軽量な定着装置１０を実現できる。また、定着フィルム４の外部に貼り付けられた容量素子１８ａと比較して、定着フィルム４の内部に形成された容量素子１８ｄは、定着フィルム４に対してより確実に固定されることになる。
【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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【図１３】
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【図１４】
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