(57)【要約】【課題】トナーカートリッジに収納されているトナーの種類や量によって無線タグの共振回路の共振周波数が変化しても、専用の回路や装備を必要とせずに、また電磁波の強度を過度に変化させずに安定した無線通信を行うこと。【解決手段】無線タグの共振回路の共振周波数をｆ１、無線タグに対する外的要因によって変化した共振周波数をｆ２としたとき、装置本体に設けられる通信ユニットと無線タグとの間で用いる電磁波の周波数ｆを  ｆ１＞ｆ≧（ｆ１＋ｆ２）／２とする。【選択図】図６
2010054928.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線タグと、
前記無線タグとの間で無線通信を行う通信手段と、
を備え、前記無線タグは前記通信手段と無線通信を行うための共振回路を有し、前記共振回路の共振周波数をｆ１、前記無線タグに対する外的要因によって変化した共振周波数をｆ２としたとき、前記通信手段と前記無線タグとの間で用いる電磁波の周波数ｆは
ｆ１＞ｆ≧（ｆ１＋ｆ２）／２
とする無線タグ通信システム。
【請求項２】
請求項１に記載の無線タグ通信システムと、
装置本体に対して着脱自在に装着されるトナー収納体と、
を備え、前記無線タグは前記トナー収納体に取り付けられるものであり、前記通信手段は前記装置本体に設けられるものであり、前記共振周波数ｆ１は前記トナー収納体にトナーが収納されていないときの共振周波数であり、前記共振周波数ｆ２は前記トナー収納体に工場出荷時の量のトナーが収納されているときの共振周波数である画像形成装置。
【請求項３】
前記トナー収納体にトナーが収納されていないときの前記共振回路の共振周波数ｆ１は１３．５６［ＭＨｚ］であり、前記トナー収納体にトナーが収納されているときの前記共振回路の共振周波数ｆ２はｆ１より大きい周波数である請求項２に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線タグと装置本体に設けられた通信ユニットを備えた無線タグ通信システム及び、無線タグが取り付けられたトナーカートリッジが着脱自在に装着できる画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、レーザビームプリンタ、デジタル複写機、レーザファクシミリ等の電子写真方式を用いた画像形成装置が用いられている。このような画像形成装置においては、感光体ドラム上に形成された静電潜像に対して、現像装置によって顕像化が行われる。現像装置にはトナーカートリッジからトナーが供給され、そのトナーによってトナー画像が形成されることによって顕像化が行われる。そしてトナーを現像装置に供給するトナーカートリッジには、格納するトナーの種類や特性、カートリッジの使用回数などを記憶した無線タグが設けられる（特許文献１参考）。
【０００３】
ここで、画像形成装置に設けられた通信ユニットが無線タグと無線通信可能な距離（以下、単に「通信距離」という）は、トナーカートリッジ内のトナーの種類や量、又は使用部品のばらつき等によって変化する。例えば、トナーの種類や量が変わると、無線タグの共振回路はトナーに含まれる金属（磁性体）の影響を受け、回路の共振周波数が変化してしまう。従って、通信ユニットと無線タグの通信距離も変化してしまい、通信障害の原因となっていた。
【特許文献１】特開２００７−２１２６９８号公報
【特許文献２】特開２００３−１８８７６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のような問題を解決するために、トナーの量に応じて変化する共振周波数に応じて通信ユニットと無線タグの間で用いる電磁波の通信周波数を変化させ、通信強度を維持する方法がある。しかし、この場合は通信周波数を変化させる回路が必要である他、電波法で定められているＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification：無線自動識別）の通信使用周波数範囲を外れてしまう恐れがあった。
【０００５】
特許文献１には、無線タグと通信ユニットの間で用いられる電磁波の強度を無線タグとの通信がトナーの種類や量がどのような条件であっても問題なく行えることができるレベルに設定することによって無線通信の安定性を確保する方法が記載されている。しかし、この方法では電磁波の強度が過度に大きくなるため、不要輻射も高いレベルとなってしまっていた。
【０００６】
また、特許文献２にはトナーカートリッジに収納されているトナーが無線タグの共振回路の共振周波数に影響を与えないように磁性シートを介在させる方法が記載されている。しかし、磁性シートは高価であるためコストがかかってしまう。
【０００７】
本発明は、上記の問題を解決するためになされたもので、トナーカートリッジに収納されているトナーの種類や量によって無線タグの共振回路の共振周波数が変化しても、専用の回路や装備を必要とせずに、また電磁波の強度を過度に変化させずに安定した無線通信を行う無線タグ通信システム及び画像形成装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載の発明の無線タグ通信システムは、無線タグと、前記無線タグとの間で無線通信を行う通信手段と、を備え、前記無線タグは前記通信手段と無線通信を行うための共振回路を有し、前記共振回路の共振周波数をｆ１、前記無線タグに対する外的要因によって変化した共振周波数をｆ２としたとき、前記通信手段と前記無線タグとの間で用いる電磁波の周波数ｆはｆ１＞ｆ≧（ｆ１＋ｆ２）／２としている。
【０００９】
この構成によれば、外的要因によって無線タグが有する共振回路の共振周波数が変化した後と変化する前とで共振回路が受信する電磁波の強度の変動を抑えることができる。従って、無線タグの共振回路の共振周波数が変化しても、無線タグと通信手段との間で安定的に無線通信を行うことができる。更に、通信手段から出力される電磁波の強度を上げることなく、また専用の回路・装置を必要としないため、不要輻射を増加させることなく簡単に安定的な無線通信を実現ことができる。
【００１０】
請求項２に記載の発明の画像形成装置は、請求項１に記載の無線タグ通信システムと、装置本体に対して着脱自在に装着されるトナー収納体と、を備え、前記無線タグは前記トナー収納体に取り付けられるものであり、前記通信手段は前記装置本体に設けられるものであり、前記共振周波数ｆ１は前記トナー収納体にトナーが収納されていないときの共振周波数であり、前記共振周波数ｆ２は前記トナー収納体に工場出荷時の量のトナーが収納されているときの共振周波数としている。
【００１１】
この構成によれば、トナー収納体に収納されるトナーによって無線タグが有する共振回路の共振周波数が変化した後と変化する前とで共振回路が受信する電磁波の強度の変動を抑えることができる。従って、無線タグの共振回路の共振周波数が変化しても、無線タグと通信手段との間で安定的に無線通信を行うことができる。
【００１２】
ここで「工場出荷時のトナーの量」とは、トナー収納体に収納されているトナーの量が十分であることを意味するが、無線タグの共振回路の共振周波数に影響を及ぼす量であればよい。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の画像形成装置であって、前記トナー収納体にトナーが収納されていないときの前記共振回路の共振周波数ｆ１は１３．５６［ＭＨｚ］であり、前記トナー収納体にトナーが収納されているときの前記共振回路の共振周波数ｆ２はｆ１より大きい周波数としている。
【００１４】
この構成によれば、請求項１と同様の効果を奏することができる。
【発明の効果】
【００１５】
この発明によれば、外的要因によって無線タグが有する共振回路の共振周波数が変化した後と変化する前とで共振回路が受信する電磁波の強度の変動を抑えることができる。従って、無線タグの共振回路の共振周波数が変化しても、無線タグと通信手段との間で安定的に無線通信を行うことができる。更に、通信手段から出力される電磁波の強度を増加させることなく、また専用の回路・装置を必要としないため、不要輻射を増加させることなく簡単に安定的な無線通信を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の一実施形態に係る無線タグ通信システム及び画像形成装置について図面を参照して説明する。尚、本実施の形態では画像形成装置として電子写真方式のプリンタを例に説明するが、この他に複写機やファクシミリ等、磁性体を含むトナーを用いて印刷を行う画像形成装置であればよい。
【００１７】
図１は、本実施の形態におけるプリンタ１の内部構成を概略的に示す断面図である。プリンタ１は、給紙部８、画像形成部２、転写部９、定着部１１、用紙排出トレイ１２等より構成される。
【００１８】
画像形成部２は、感光体ドラム３、帯電部４、露光部５、現像部６、クリーニング部７等を備える。感光体ドラム３は、トナー像が形成される像担持体である。帯電部４は、感光体ドラム３上に均一に帯電をさせる。露光部５は、均一に帯電がされた感光体ドラム３の周面に露光をして、静電潜像を形成させる。現像部６は、形成された静電潜像を顕画化させて、トナー像を作る。このようにして作られたトナー像が後で詳しく説明する転写部９により、記録紙に転写される。クリーニング部７は、転写が完了した後に、感光体ドラム３の表面に残留しているトナーを清掃する。
【００１９】
転写部９は、転写ローラ９１を備え、転写ローラ９１を感光体ドラム３に押し付けた状態で、感光体ドラム３上に形成されたトナー像を、搬送路８３から搬送されてくる記録紙へと転写させる。給紙部８は、給紙カセット８１、ピックアップローラ８２、搬送路８３、搬送ローラ８４等を備え、給紙カセット８１に積載された記録紙を、画像形成部２及び転写部９の側（下流側）へと給紙する。
【００２０】
定着部１１は、画像形成部２と転写部９との下流側に設けられ、ヒートローラ１１ａ及び圧ローラ１１ｂを有している。定着部１１は、記録紙に転写されたトナー像の定着処理を行う。定着部１１のさらに下流側には、搬送ローラ８６と、排出ローラ８７と、搬送路８５等が設けられ、定着部１１で定着処理がされた記録紙は、これらのローラによって搬送路８５をさらに下流側へと搬送されて、プリンタ１上部の用紙排出トレイ１２へと排出される。
【００２１】
図２は、現像部６の詳細な構成を示す断面図である。現像部６は、トナー（現像剤）を収納する容器（コンテナ）からなるトナーカートリッジ６１、及び現像ローラ６２１等を備えた現像ユニット６２から構成されており、汲み上げローラ６２２や供給ローラ６２３の回転駆動によりトナーカートリッジ６１のトナーを攪拌部へ供給し、攪拌ローラ６１１（攪拌スクリュウ）の回転駆動によってトナーを攪拌部現像ローラ６２１へ供給する。現像ローラ６２１の外周部には現像スリーブ６２１１が設けられており、この現像スリーブ６２１１には現像バイアスが印加されており、攪拌部でプラスに帯電されたトナーを、感光体ドラム３（図１）表面の露光部分（露光により静電気が除去されてなる静電潜像の部分）に吸着させる。現像部６は、トナーカートリッジ６１が現像ユニット６２に対して着脱自在に装着できるように構成されている。
【００２２】
図３は、図２における現像部６の符号Ａで示す範囲の部分拡大図である。装着されたトナーカートリッジ６１の下部の構成を詳細に示してある。トナーカートリッジ６１の一側壁部には無線タグ１０１が、現像ユニット６２の一側壁部には通信ユニット１０２が、それぞれ取り付けられている。トナーカートリッジ６１が装着されると、これら無線タグ１０１と通信ユニット１０２とは所定の距離（例えば約５ｍｍ）を隔てて対向する。
【００２３】
無線タグ１０１は、通信ユニット１０２との無線通信を行う。無線タグ１０１は電磁波を使ってデータを送受信することが可能な半導体チップ（無線ＩＣチップ）を備え、通信ユニット１０２からの電磁波によって起電力を発生し（電磁誘導の原理に基づく）、この電力によって回路を駆動させて通信ユニット１０２とデータの送受信を行う。
【００２４】
通信ユニット１０２は、所定の通信出力で、所定の通信周波数（例えば、１３．５６［ＭＨｚ］）の電磁波を出力して無線タグ１０１と無線通信を行う。この通信周波数についての詳細は後述する。
【００２５】
図４は、無線タグ１０１の概略構成を示す図である。無線タグ１０１は、メモリ２０１、共振コンデンサ２０２、共振インダクタンス（アンテナ）２０３を有する。メモリ２０１は、トナーカートリッジ固有の情報、つまりトナーカートリッジの使用回数や、コンテナ内のトナーの特性、残りトナー量等の情報が記憶されるメモリである。通信ユニット１０２は、メモリ２０１に記憶されたこの情報を無線通信によって読み取る。
【００２６】
共振インダクタンス２０３は、ループアンテナとして構成されたアンテナであり、通信ユニット１０２との無線通信がこの共振インダクタンス２０３を介して行われる。共振インダクタンス２０３及び共振コンデンサ２０２は共振回路２００を構成する。共振回路２００は、共振インダクタンス２０３が受信した信号において、共振回路２００の共振周波数及び共振周波数に近い所定近傍の周波数の信号のみを取り出すフィルタとして働く。
【００２７】
一般的に、画像形成装置におけるトナーカートリッジの認識に用いられる電磁誘導方式の無線タグの場合、周波数１３．５６［ＭＨｚ］の電磁波を用いて無線通信が行われる。即ち、通信ユニット１０２は周波数１３．５６［ＭＨｚ］の電波を出力して、無線タグ１０１とデータの送受信を行う。
【００２８】
一方、共振回路２００の共振周波数ｆｃは、共振インダクタンス２０３のインダクタンスＬと共振コンデンサ２０２の容量Ｃを用いて、
ｆｃ＝１／（２π×（Ｌ×Ｃ）１／２）・・・（１）
で求めることができる。つまり、式（１）においてｆｃ＝１３．５６［ＭＨｚ］となるようにインダクタンスＬと容量Ｃが設定されることにより、通信ユニット１０２から出力された電磁波を安定的に受信することが可能となる。
【００２９】
図５は、共振回路２００が受信した電磁波の周波数と強度との関係を示すグラフであり、グラフＧ１はトナーカートリッジ６１にトナーが収納されていない時（トナーカートリッジ６１が空のとき）、グラフＧ２はトナーカートリッジ６１に十分な量のトナーが収納されている時のグラフである。尚、共振回路２００のインダクタンスＬと容量Ｃは、式（１）を用いてｆｃ＝１３．５６［ＭＨｚ］となるように設定されている。
【００３０】
図５に示すように、トナーカートリッジ６１が空の時、共振回路２００はトナーに含まれる磁性体の影響を受けないため、共振回路２００が受信した電磁波の強度は周波数１３．５６［ＭＨｚ］でピークとなっている。一方、トナーカートリッジ６１に十分な量のトナーが収納されているとき、共振回路２００はトナーに含まれる磁性体の影響を受けてしまい、共振回路２００が受信した電磁波の強度は１３．１８［ＭＨｚ］でピークとなっている。
【００３１】
このような事象の違いは次のような問題を引き起こす。つまり、共振回路２００の共振周波数は１３．５６［ＭＨｚ］に設定されており、トナーカートリッジ６１に十分な量のトナーが収納されているときに通信ユニット１０２から１３．５６［ＭＨｚ］の電磁波が出力されると、共振回路２００はトナーに含まれる電磁波によってグラフＧ２に示す特性に変化してしまうため、共振回路２００が受信した電磁波の強度はＰ１に示す強度（つまりピーク値に比べて約８９％）となる。共振回路２００が受信する電磁波の強度が低下すると（つまり通信距離が長くなると）、データ送受信が正確に行われない。例えば通信ユニット１０２が無線タグ１０１を認識できないために使用しているトナーの情報が得られず、最適な印刷設定が行えなかったり、メンテナンス情報を誤認識してしまったりといった可能性があり、装置の信頼性やユーザユーティリティを低下させてしまう。
【００３２】
このような問題の解決方法として、通信ユニット１０２から出力される電磁波の強度を上げる方法が考えられるが、過大な電磁波強度は不要輻射の増加を招いてしまう。
【００３３】
そこで、トナーカートリッジ６１が空の時と十分な量のトナーが収納されている時とで共振回路２００が受信する電磁波の強度の差（変動）を抑えるために、通信ユニット１０２から出力される電磁波の周波数ｆを
ｆ＝（１３．１８＋１３．５６）／２＝１３．３７［ＭＨｚ］・・・（２）
とする。通信ユニット１０２から周波数１３．３７［ＭＨｚ］の電磁波を出力されると、共振回路２００が受信する電磁波の強度は、トナーカートリッジ６１が空の時と十分な量のトナーが収納されている時とでＰ２に示す強度（つまりピーク値に比べて約９７％）となる。従って、トナーカートリッジ６１に十分な量のトナーが収納されているときは、通信ユニット１０２から出力される電磁波の周波数が１３．５６［ＭＨｚ］の時よりも１３．３７［ＭＨｚ］の時の方が共振回路２００が受信する電磁波の強度の変動を抑えることができる。更に、通信ユニット１０２から出力される電磁波の強度を上げる必要がないため不要輻射を増加させることなく、専用の回路・装置を必要とせずに簡単に安定的な無線通信を実現ことができる。
【００３４】
更に、図６に示すように、トナーカートリッジ６１が空の時とトナーカートリッジ６１に十分な量のトナーが収納されている時とを比較すると、ピーク値が高くなってしてしまう場合がある。このようなとき、通信ユニット１０２から出力される電磁波の周波数を式（２）を用いて求めた１３．５６［ＭＨｚ］とすると、トナーカートリッジ６１に十分な量のトナーが収納されている時の共振回路２００が受信する電磁波の強度はＰ３に示す強度（約９８％）だが、トナーカートリッジ６１が空の時はＰ４に示す強度（約９６％）となってしまい、共振回路２００が受信する電磁波の強度に変動が生じてしまう。この変動が無線通信の不安定さを引き起こし、問題を発生させてしまう可能性がある。
【００３５】
そこで、トナーカートリッジ６１が空の時と十分な量のトナーが収納されている時とで受信する電磁波のピーク値が異なるとき、共振回路２００が受信する電磁波の強度の変動を抑えるために、通信ユニット１０２から出力される電磁波の周波数ｆを
１３．５６＞ｆ［ＭＨｚ］≧（１３．１８＋１３．５６）／２・・・（３）
と設定する。
【００３６】
つまり、トナーカートリッジ６１が空の時の共振回路２００の共振周波数をｆ１、トナーカートリッジ６１に十分な量のトナーが収納されている時の共振周波数をｆ２としたとき、通信ユニット１０２から出力される電磁波の周波数ｆを
ｆ１＞ｆ［ＭＨｚ］≧（ｆ１＋ｆ２）／２・・・（４）
と設定する。
【００３７】
このように、式（３）又は（４）を用いて通信ユニット１０２から出力される電磁波の周波数を設定することで、共振回路２００が受信する電磁波の強度の変動を抑えることができ、通信ユニット１０２と無線タグ１０１の間で安定した無線通信を行うことができる。
【００３８】
尚、本実施の形態では、トナーカートリッジ６１が空の時と十分な量のトナーが収納されているときを例に挙げて説明したが、「十分な量のトナー」とは、例えばトナーカートリッジ６１の工場出荷時のトナーの量である。しかし工場出荷時の量に限らず、共振回路２００の共振周波数に影響を及ぼす量であればよい。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】プリンタの内部構成を概略的に示す断面図。
【図２】現像部の詳細な構成を示す断面図。
【図３】現像部の符号Ａで示す範囲の部分拡大図。
【図４】無線タグの概略構成を示す図。
【図５】共振回路における受信した電磁波の周波数と強度との関係を示すグラフ。
【図６】共振回路における受信した電磁波の周波数と強度との関係を示すグラフ。
【符号の説明】
【００４０】
１      プリンタ（画像形成装置）
２      画像形成部
６      現像部
６１    トナーカートリッジ（トナー収納体）
１０１  無線タグ
１０２  通信ユニット（通信手段）
２００  共振回路
２０２  共振コンデンサ
２０３  共振インダクタンス
【図１】
2010054928.tif 000003
【図２】
2010054928.tif 000004
【図３】
2010054928.tif 000005
【図４】
2010054928.tif 000006
【図５】
2010054928.tif 000007
【図６】
2010054928.tif 000008