(57)【要約】【課題】  ヒートロールの温度を複数箇所において検知し、ヒートロールの温度を制御する画像形成装置を提供する。【解決手段】  ヒートロール５１にワイヤレスセンサ１１０、１２０、１３０および１４０を設け、発信機１１１からそれぞれのワイヤレスセンサに電波を発信する。発信機１１１から送信される電波は、アンテナ４Ａで電気信号に変えて受信され、アンテナ４Ａで受信された電気信号は櫛形電極３Ａで誘電体薄膜２表面の弾性表面波に変換される。この弾性表面波は誘電体薄膜２に加わった物理量（温度）の変化によって、振幅、位相差、周波数等が変化する。この弾性表面波の変化を電気信号として受信機１１２で受信し、電気信号における変化を解析する。そして解析した情報を元にヒートロール５１の温度を制御部７０が制御する。【選択図】図６
2006259156.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録用紙にトナー像を形成し、前記記録用紙に前記トナー像を定着させるために前記記録用紙を加熱するヒートロールを有する画像形成装置であって、
前記ヒートロールの内部に設けられた発熱源と、
前記ヒートロールの表面付近に設けられ、前記ヒートロールの表面付近の温度を電波信号に変えて送信するワイヤレスの温度測定手段と、
前記温度測定手段から出力される電波を受信し、この受信した電波信号に基づいて前記ヒートロールの温度を算出する受信手段と、
前記受信手段で算出された温度に基づき、前記発熱源の温度を制御する制御手段と
を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記温度測定手段は、電波信号が供給されると、それをエネルギー源として前記ヒートロールの表面付近の温度を反映した属性と識別情報とを持った電波信号を生成して出力することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記温度測定手段は、
電波を受信して機械振動を発生させる励振部と、
前記励振部が発生した機械振動が伝達されて弾性表面波を発生するとともに、前記弾性表面波の属性が温度によって変化する振動媒体部と、
前記弾性表面波を電気信号に変換して電波信号として出力する送信部と
を備えたことを特徴とする請求項１または２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、画像形成装置等に用いるトナー像を転写材に定着させるヒートロールの表面温度を検知し、ヒートロールの表面温度を制御する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、電子写真プロセスを用いた複写機、レーザプリンタ等の画像形成装置においては、記録用紙上に転写した未定着のトナー像を定着するために、例えば、内部にヒータを備えた定着ローラ（ヒートロール）が利用されている。具体的には、転写工程を通過した記録用紙を、ヒートロールと、ヒートロールに対向して設けられている加圧ローラによって上下から圧接し、ヒートロールが記録用紙を加熱することにより、未定着トナー像のトナーを記録用紙に癒着させ、定着させる。このときトナー像を記録用紙に定着させるためにはヒートロールの表面温度を一定の高温に保つ温度制御を行う必要があり、そのために、ヒートロールの表面温度を検知する検知装置が必要になる。
【０００３】
そこで、特許文献１には、サーミスタ素子を用いた温度センサによってヒートロールの表面温度を検知する技術が開示されている。温度センサは赤外線吸収性ガラスで溶封されていて、ヒートロールに対して非接触になるように固定されている。そして、温度センサが感知した温度はケーブルを介して画像形成装置本体の温度測定回路に伝えられる。
【特許文献１】特開２００４−２０５４１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の技術では温度センサはケーブルにつながれているため、センサの自由な配置が難しいという問題があった。また、例えば小サイズの記録用紙（記録用紙のサイズがヒートロールの軸方向の長さに対して小さい場合）が連続してヒートロール上を通過する際、紙が通過しない領域のヒートロールの温度が上昇するということが起こる。そのため、ヒートロールの周方向で複数箇所の温度を検知し、制御する必要があるが、特許文献１の技術でこれを行おうとすれば、温度センサの数に応じたケーブルが必要となる。そのため、設けた複数のケーブルを収納するスペースを確保しなくてはならず、設計の自由度が制限されると共に、コストアップの要因となっていた。
【０００５】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ケーブル配設の問題を無くし、ヒートロールの温度を複数箇所において検知し、ヒートロールの温度を制御する画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明は、記録用紙にトナー像を形成し、前記記録用紙に前記トナー像を定着させるために前記記録用紙を加熱するヒートロールを有する画像形成装置であって、前記ヒートロールの内部に設けられた発熱源と、前記ヒートロールの表面付近に設けられ、前記ヒートロールの表面付近の温度を電波信号に変えて送信するワイヤレスの温度測定手段と、前記温度測定手段から出力される電波を受信し、この受信した電波信号に基づいて前記ヒートロールの温度を算出する受信手段と、前記受信手段で算出された温度に基づき、前記発熱源の温度を制御する制御手段とを備える画像形成装置を提供する。
【０００７】
この画像形成装置によれば、発熱源によって内側から加熱するように構成されたヒートロールにワイヤレス温度測定手段を設け、ヒートロールの温度を検知する。このワイヤレスの温度測定手段は、温度を電波に変えて出力する。そして、出力された電波を受信手段が受信し、ヒートロールの温度を算出する。算出した温度を元に、制御手段がヒートロールの温度を制御する。温度測定手段と、受信手段の間で送受信される情報は電波であるため、ケーブルを設置することなくヒートロールの温度を検知し、制御することができる。
【０００８】
本発明の好ましい態様においては、前記温度測定手段は、電波信号が供給されると、それをエネルギー源として前記ヒートロールの表面付近の温度を反映した属性と識別情報とを持った電波信号を生成して出力するものが好ましい。このような構成の温度測定手段としては、例えば、ＩＮＦＲＡＴＡＢ．ｉｎｃ社のＩＮＦＲＡＴＡＢ  Ｆｒｅｓｈ  Ａｌｅｒｔ（商標登録）など、公知のＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）等を備えたパッシブ型ワイヤレスセンサなどがある。また、電波を受信して機械振動を発生させる励振部と、前記励振部が発生した機械振動が伝達されて弾性表面波を発生するとともに、前記弾性表面波の属性が温度によって変化する振動媒体部と、前記弾性表面波を電気信号に変換して電波信号として出力する送信部とを備えるようにすることが、さらに好ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１は、実施形態に係る画像形成装置１の全体構成を示した図である。この画像形成装置１は、例えばカラープリンタやカラー複写機、或いはこれらの複数の機能を兼ね備えた複合機等である。図１に示すように、画像形成装置１の構成は、画像形成ユニット１０と、画像読取ユニット２０と、用紙供給ユニット３０とに大別される。さらに、画像形成装置１は、ユーザが各種の操作を行うためのユーザインタフェース装置５０を備えている。このユーザインタフェース装置５０は、タッチパネルとして機能する液晶ディスプレイを備えており、ユーザはこの液晶ディスプレイに触れることで各種操作を行うことができる。
【００１０】
用紙供給ユニット３０は、用紙トレイ３１ａ，３１ｂ，３１ｃ及び手差しトレイ３２といった用紙供給源と、この用紙供給源から図中の点線Ｓによって示される搬送路を経由して画像形成ユニット１０へ用紙を搬送するための搬送ロール３４ａ〜３４ｃやレジストロール３４ｄとを備えている。より具体的には、用紙トレイ３１ａ，３１ｂ，３１ｃにそれぞれ収容された用紙Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３は、各用紙トレイ３１ａ，３１ｂ，３１ｃに設けられた給紙ロール３１１ａ，３１１ｂ，３１１ｃによって１枚ずつ搬送路Ｓに送り出され、さらに、搬送ロール３４ａ〜３４ｃやレジストロール３４ｄによって画像形成ユニット１０へと搬送される。また、手差しトレイ３２の上面には用紙Ｐ４が複数枚載置されるようになっている。これらの用紙Ｐ４は給紙ロール３２１によって１枚ずつ搬送路Ｓに送り出され、さらに、搬送ロール３４ａ〜３４ｃやレジストロール３４ｄによって画像形成ユニット１０へと搬送されるようになっている。なお、搬送路Ｓには、用紙の両面に画像を形成するための反転搬送路Ｓ’が含まれている。
【００１１】
画像読取ユニット２０は、原稿送り装置２１と、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）等により構成される光学系部材２２とを備えている。画像読取ユニット２０は、原稿送り装置２１によって図示せぬプラテンガラスに順番に載置される原稿の画像を光学系部材２２によって読み取り、読み取った画像を表す画像データを生成する。また、画像形成装置１は図示しない通信インタフェースを介してＬＡＮ（Local Area Network）等のネットワークに接続されており、パーソナルコンピュータやサーバマシンなどのホスト装置からＬＡＮを経由して送信されてくる画像データを受信する。画像形成ユニット１０は、画像読取ユニット２０によって生成された画像データや、通信インタフェースを介して受信した画像データに基づいて画像形成処理を行う。これらの画像データは、ユーザが所望する任意の画像を表すためのデータである。
【００１２】
次に、画像形成ユニット１０は、感光体ドラム１１と、帯電装置１２と、露光装置１３とを備えている。感光体ドラム１１の外周面（ドラム表面）には感光層が形成されており、この感光体ドラム１１は図示せぬ駆動機構によって図中矢印ａ方向に回転させられる。帯電装置１２は、例えばロール型帯電装置やコロトロン型帯電装置であり、感光体ドラム１１の表面を所定の電位に一様に帯電させる。露光装置１３は、一様に帯電した感光体ドラム１１に対し、画像データに応じて変調されたレーザ光を照射し、感光体ドラム１１の表面に静電潜像を形成する。
【００１３】
また、画像形成ユニット１０はロータリー現像装置１４（タンデム型も含む）と、クリーニング装置１５と、中間転写ベルト１６とを備えている。ロータリー現像装置１４は、それぞれＹ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）の各色のトナー（現像剤）をそれぞれ収容する現像器１４Ｙ，１４Ｍ，１４Ｃ，１４Ｋを備えている。このロータリー現像装置１４が図示せぬ駆動機構によって図中矢印ｂ方向に回転させられることにより、これら４つの現像器１４Ｙ，１４Ｍ，１４Ｃ，１４Ｋは順番に感光体ドラム１１と近接した位置に移動させられる。そして、各現像器１４Ｙ，１４Ｍ，１４Ｃ，１４Ｋに収容された各トナーが、それぞれの色に対応する静電潜像に電気的に転移させられることによって、感光体ドラム１１の表面にトナー像が形成される。感光体ドラム１１近傍に設けられたクリーニングブレード１５は、一次転写後の感光体ドラム１１表面に残ったトナーを除去する。
【００１４】
中間転写ベルト１６は、無端のベルト部材であり、その内周面を複数の支持ロール１７（図１では２つ）と一次転写ロール１８と二次転写ロール１９とによって張架された状態で、矢印ｃ方向に周回移動させられる。一次転写ロール１８は、感光体ドラム１１との間で中間転写ベルト１６を挟持しつつ、感光体ドラム１１表面に形成されたトナー像を中間転写ベルト１６の外周面に転写（一次転写）する。二次転写ロール１９は、対向ロール４０との間に形成されるニップ領域において、中間転写ベルト１６の外周面に転写されているトナー像を用紙へ転写（二次転写）する。また、画像形成ユニット１０はベルトクリーナ２３を保持しており、二次転写後の中間転写ベルト１６の表面に残留しているトナーを除去する。
【００１５】
定着装置５０は、搬送路Ｓを挟んで互いに対向するヒートロール５１、及び加圧ロール５２を備えている。ヒートロール５１を上から見た図を図２に示す。図２に示すように、ヒートロール５１には点線で示したワイヤレスセンサ１１０、１２０、１３０および１４０が埋め込まれている。これらのワイヤレスセンサとの電波の送受信を図１の点線で示した送信機１１１および受信機１１２が行う。ヒートロール５１のＡ―Ａ’断面図を図３に示す。ヒートロール５１は熱源部５１ａ、中間部５１ｂ、表面部５１ｃから形成され、熱源部５１ａはアルミニウム等の金属製コアで形成されている。また、熱源部５１ａの内部には例えばハロゲンランプ等で構成された発熱体が設けられており、ヒートロール５１の表面を内部から加熱する。熱源部５１ａの周囲には例えばシリコンゴム等の弾性体層からなる中間部５１ｂが形成され、中間部５１ｂの周囲には表面部５１ｃが形成されている。表面部５１ｃはＰＦＡ（四フッ化エチレン−パーフルオロアルコキシエチレン共重合樹脂）チューブ等からなる離型層が形成されたロール部材から形成されている。表面部５１ｃの表面付近には、センサ１１０がヒートロール５１に埋め込まれるように設けられている。
【００１６】
図４にヒートロール５１の電気配線を示した。発熱体Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３およびＲ４はそれぞれスイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３およびＳＷ４に接続され、後述する制御部７０からの信号に応じてスイッチがＯＮ／ＯＦＦする。また、発熱体Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３およびＲ４のそれぞれの近傍には、複数のワイヤレスセンサ１１０、１２０、１３０および１４０が設けられている。なお、以下の説明において、ワイヤレスセンサ１１０、１２０、１３０および１４０を総称して説明する場合は、単にワイヤレスセンサと称する。ワイヤレスセンサには制御部７０の制御により発信機１１１から電波が発信される。そして、ワイヤレスセンサの内部において、電波が弾性表面波に変換され、変換された弾性表面波はワイヤレスセンサが受ける温度によってその属性（周波数、振幅、位相など）が変化する。そして、その弾性表面波は電波に変換されて受信機１１２に送信される。受信機１１２が受信した情報を元に制御部７０はヒートロール各所の温度の制御を行う（ワイヤレスセンサについての詳細は後述する）。
【００１７】
加圧ロール５２は、金属製コアの周囲に弾性体層が形成され、さらにＰＦＡチューブからなる離型層が形成されたロール部材であり、図示せぬ加圧バネ等によってヒートロール５１の方向に付勢されている。定着装置５０は、トナー像が二次転写された用紙に対し、定着ロール５１及び加圧ロール５２によって圧力を加えながら急速に加熱することによってトナー像を用紙に定着させる。この定着処理がなされた後に、用紙はガイド４４に搬送され、次に排紙ロール４３ａ，４３ｂによって排紙トレイ４６に排出される。
【００１８】
なお、用紙の両面に画像を形成する場合には、まず、２次転写ロール１９から用紙の一方の記録面に対して画像が転写され、定着装置５０によって定着処理が施されると、その用紙は、排紙トレイ４６に排出されるのではなく、いったん反転搬送路Ｓ’に搬送される。そして、この反転搬送路Ｓ’において用紙がスイッチバックさせられ、その記録面が反転させられた状態で、２次転写ロール１９の位置に搬送される。そして、２次転写ロール１９から用紙の他方の記録面に画像が転写されて定着処理が施される。この後、用紙は排紙ロール４３ａ，４３ｂによって排紙トレイ４６に排出されることになる。
【００１９】
次に、図５のブロック図を参照しながら、画像形成装置１の制御系の構成について説明する。図５において、制御部７０は、例えばＭＰＵ（Micro Processor Unit）や各種の特定用途向けのＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）を備えており、記憶部６０に記憶されている制御プログラムなどに従って、画像形成装置１の画像形成ユニット１０、画像読取ユニット２０及び用紙供給ユニット３０の動作を制御する。また記憶部６０にはヒートロール５１によって用紙にトナー像を定着させる際に最適なヒートロール５１の最適温度情報が記憶されているＩＮＦ６０ａが格納されている。画像形成ユニット１０には前述したワイヤレスセンサと電波の送受信を行う発信機１１１、受信機１１２が含まれており、制御部７０はこれらの発信機１１１、受信機１１２を制御することにより、ヒートロール５１の温度を監視し、さらにＩＮＦ６０ａの最適温度情報を元にヒートロール５１の温度を制御する。また、制御部７０はヒートロール５１の温度を監視することにより得られた結果をユーザインタフェース装置５０によって表示する。
【００２０】
次にワイヤレスセンサについて説明する。図６は、ワイヤレスセンサの基本構成となるワイヤレスセンサ２００を示す。
このワイヤレスセンサ２００は、基台となる基板１と、該基板１上に形成され、弾性表面波（ＳＡＷ：Surface Acoustic Wave）が伝播する誘電体薄膜２と、誘電体薄膜２上に形成され、電気信号から弾性表面波又は弾性表面波から電気信号に変換する変換部としての一対の櫛型電極（ＩＤＴ：Inter-digital Transducer）３Ａ，３Ｂと、この一対の櫛型電極３Ａ，３Ｂの一方にインピーダンスマッチング部５Ａ，５Ｂを介して接続され、外部の送受信機との間で電波の授受を行う送受信部としてのアンテナ４Ａ，４Ｂと、一対の櫛型電極３Ａ，３Ｂの他方に接続されたグランド６Ａ，６Ｂと、基板１の裏面に形成され、グランド６Ａ，６Ｂにスルーホール（図示しない）を介して接続されたグランド電極７とを具備して構成されている。
【００２１】
このワイヤレスセンサ２００における弾性表面波の周波数は、櫛型電極３Ａ，３Ｂおよびインピーダンスマッチング部５Ａ，５Ｂの形状で設定される。
基板1の材料としては、Ｓｉ，Ｇｅ，ダイアモンド等の単体半導体、ガラス、ＡｌＡｓ，ＡｌＳｂ，ＡＩＰ，ＧａＡｓ，ＧａＳｂ，ＩｎＰ，ＩｎＡｓ，ＩｎＳｂ，ＡｌＧａＰ，ＡｌＬｎＰ，ＡｌＧａＡｓ，ＡｌＩｎＡｓ，ＡｌＡｓＳｂ，ＧａＩｎＡｓ，ＧａＩｎＳｂ，ＧａＡｓＳｂ，ＩｎＡｓＳｂ等のIII-V系の化合物半導体、ＺｎＳ，ＺｎＳｅ，ＺｎＴｅ，ＣａＳｅ，ＣｄＴｅ，ＨｇＳｅ，ＨｇＴｅ，ＣｄＳ等のII−VI系の化合物半導体、導電性或いは半導電性の単結晶基板としてはＮｂ，Ｌａ等をドープしたＳｒＴｉＯ３，ＡｌをドープしたＺｎＯ，Ｉｎ２Ｏ３，ＲｕＯ２，ＢａＰｂＯ３，ＳｒＲｕＯ３，ＹＢａ２Ｃｕ２Ｏ７−Ｘ，ＳｒＶＯ３，ＬａＮｉＯ３，Ｌａ０．５Ｓｒ０．５ＣｏＯ３，ＺｎＧａ２Ｏ４，ＣｄＧａ２Ｏ４，ＭｇＴｉＯ４．ＭｇＴｉ２Ｏ４等の酸化物、またはＰｂ，Ｐｔ，Ａｌ，Ａｕ，Ａｇ等の金属等が挙げられるが、既存の半導体プロセスとの適合性やコスト面から、Ｓｉ，ＧａＡｓ、ガラス等の材料を用いることが好ましい。
【００２２】
誘電体薄膜２の材料としては、ＳｉＯ２，ＳｒＴｉＯ３，ＢａＴｉＯ３，ＢａＺｒＯ２，ＬａＡｌＯ３，ＺｒＯ２，Ｙ２Ｏ３８％−ＺｒＯ２，ＭＧＯ，ＭｇＡｌ２Ｏ４，ＬｉＮｂＯ３，ＬｉＴａＯ３，ＡｌＶＯ３，ＺｎＯ等の酸化物、ＡＢＯ３型のペロブスカイト型としてＢａＴｉＯ３，ＰｂＴｉＯ３，Ｐｂ１−ＸＬａＸ（ＺｒｙＴｉ１−ｙ）１−Ｘ／４Ｏ３（ｘ，ｙの値によりＰＺＴ，ＰＬＴ，ＰＬＺＴ），Ｐｂ（Ｍｇ０-3Ｎｂ２／３）Ｏ３，ＫＮｂＯ３等の正方系、斜方系或いは疑立方晶系材料、疑イルメナイト構造体としてＬｉＮｂｏ３，ＬｉＴａＯ３等に代表される強誘電体等、またはタングステンブロンズ型として、ＳｒＸＢａ１−ＸＮｂ２Ｏ６，ＰｂＸＢａＸＮｂ２Ｏ６等が挙げられる。この他に、Ｂｉ４Ｔｉ３Ｏ１２，Ｐｂ２ＫＮｂ５Ｏ１５，Ｋ３Ｌｉ２Ｎｂ５Ｏ１５、さらに以上列挙した強誘電体の置換誘電体等から選択される。さらに、鉛を含むＡＢＯ３型のペロブスカイト型酸化物が好適に用いられる。特に、これらの材料のうちＬｉＮｂＯ３，ＬｉＴａＯ３，ＺｎＯ等の材料は、弾性表面波の表面速度、圧電定数等の変化が顕著でより好ましい。誘電体薄膜２の膜厚は、目的に応じて適宜選択されるが、通常は０．１μｍから１０μｍの間に設定される。
【００２３】
また、この誘電体薄膜２は、櫛型電極３Ａ、３Ｂにおける電気機械結合係数／圧電係数、或いはアンテナ４の誘電損失等の観点から、エピタキシャルまたは単一配向性を有することが好ましい。また、誘電体薄膜２上にＧａＡＳ等のIII−V族半導体或いはダイヤモンド等の炭素を含有する薄膜を形成してもよい。これにより、弾性表面波の表面速度、結合係数、圧電定数等が向上できる。
【００２４】
櫛型電極３Ａ，３Ｂ、アンテナ４Ａ，４Ｂ、インピーダンスマッチング部５Ａ，５Ｂおよびグランド６Ａ，６Ｂは、導電パターンにより一体的に形成される。この導電パターンの材料としては、Ｔｉ，Ｃｒ，Ｃｕ，Ｗ，Ｎｉ，Ｔａ，Ｇａ，Ｉｎ，Ａｌ，Ｐｂ，Ｐｔ，Ａｕ，Ａｇ等の金属、またはＴｉ−Ａｌ，Ａｌ−Ｃｕ，Ｔｉ−Ｎ，Ｎｉ−Ｃｒ等の合金を、単層もしくは２層以上の多層構造に積層することが好ましく、特に金属としてはＡｕ，Ｔｉ，Ｗ，Ａｌ，Ｃｕが好ましい。また、この金属層の膜厚は、１ｎｍ以上１０μｍ未満とすることが好ましい。
【００２５】
なお、本実施形態において図６に示すワイヤレスセンサ２００の平面図において、便宜上、信号が図面向かって左側から右側に移動するものとするが、実際には信号の流れには方向性がある訳ではない。
【００２６】
このワイヤレスセンサ２００は、発信機１１１との間、受信機１１２との間で電波信号の授受を行う。発信機１１１から送信される電波信号はアンテナ４Ａで受信され、この信号により櫛型電極３Ａが誘電体薄膜２を励振して機械振動を発生させる。この機械振動は、誘電体薄膜２表面に弾性表面波を発生させる。この弾性表面波は、櫛型電極３Ａから櫛型電極３Ｂに向けて移動し、櫛型電極３Ｂに到達した弾性表面波は、櫛型電極３Ｂで電気信号に変換されてアンテナ４Ｂを経由して送信される。受信機１１２は、ワイヤレスセンサ２００からの電波信号を受信する。
【００２７】
誘電体薄膜２の表面に発生する弾性表面波は、この誘電体薄膜２に加わった例えば温度などの物理量の変化によって、振幅、位相差、周波数等（属性）が変化する。この弾性表面波を受信した受信機１１２は、この電波信号を電気信号に変換して制御部７０に伝送する。制御部７０では、この電気信号を解析することにより、ワイヤレスセンサが受ける温度などの物理量を計測することが可能となる。
【００２８】
以上が１つの周波数に対応したワイヤレスセンサの説明であるが、次に複数の周波数に対応できるワイヤレスセンサ２００’について説明する。
上記のようなワイヤレスセンサ２００をワイヤレスセンサ２００’として利用するためには、図６に示した誘電体薄膜２の材料にＬｉＮｂＯ３を使用する。このＬｉＮｂＯ３の結晶は、弾性表面波の伝搬速度が温度変化に対して変化が少ない材質でその温度係数は約７５×１０−６／℃となる。この温度における伝搬速度の変化は、弾性表面波の周波数を変化させることになる。例えば、実験においては、温度が約１００℃変化することにより、弾性表面波の中心周波数ｆ０に対して約０．２〜０．３％程度周波数が変化する結果を得ている。
【００２９】
ここで、アンテナ４Ａ，４Ｂ、インピーダンスマッチング部５Ａ，５Ｂおよび櫛型電極３Ａ，３Ｂは、外部の発信機から送信される電波の中心周波数ｆ０に合わしたＢＰＦとして機能させるため、受信機１１２により受信した電波の強度は、周波数の変化によりシフトされることになる。このワイヤレスセンサ２００’は、温度変化に応じて受信機１１２における受信信号の強度が線形に変化するワイヤレスの温度センサとなる。
図７に示すように、ワイヤレスセンサ２００´は、形状の異なる櫛型電極３Ａ−１，３Ｂ−１…３Ａ−４，３Ｂ−４が形成されている。このワイヤレスセンサ２００´においては、外部から送信される電波信号の周波数により複数の周波数に対応した弾性表面波が誘電体薄膜２上に発生する。
【００３０】
例えば、櫛型電極３Ａ−１，３Ｂ−１およびインピーダンスマッチング部５Ａ，５Ｂで設定される弾性表面波の周波数をｆ１、櫛型電極３Ａ−２，３Ｂ−２およびインピーダンスマッチング部５Ａ，５Ｂで設定される弾性表面波の周波数をｆ２、櫛型電極３Ａ−３，３Ｂ−３およびインピーダンスマッチング部５Ａ，５Ｂで設定される弾性表面波の周波数をｆ３、櫛型電極３Ａ−４，３Ｂ−４およびインピーダンスマッチング部５Ａ，５Ｂで設定される弾性表面波の周波数をｆ４とする。
なお、この図７では、グランドおよびグランド電極の図示は省略して描いている。
【００３１】
ここで、外部の発信機１１１から周波数ｆ１の電波信号が送信されると、櫛型電極３Ａでは、この周波数ｆ１に対応した電極３Ａ−１が機械振動を発生し、この機械振動によって誘電体薄膜２上に弾性表面波が発生する。この弾性表面波が電極３Ｂ−１に伝達される。電極３Ｂ−１に伝達される弾性表面波は、温度の影響を受けてその属性が変化する。一方、他の櫛型電極３Ａ−２，３Ｂ−２〜３Ａ−４，３Ｂ−４においては、周波数ｆ１に同調していないので、弾性表面波の発生やこれに基づく電波信号の送信は行われない。即ち、これらの櫛型電極３Ａ−２，３Ｂ−２〜３Ａ−４，３Ｂ−４は、各々周波数ｆ２，ｆ３，ｆ４に同調するように設定されており、このため、周波数ｆ２の電波をワイヤレスセンサ２００’に送信した場合には、櫛型電極３Ａ−２→３Ｂ−２という経路で弾性表面波が伝達され、この弾性表面波に対応した電波信号がアンテナ４Ｂを経由して出力される。
【００３２】
同様に、周波数ｆ３の電波信号をワイヤレスセンサ２００’に送信した場合には、櫛型電極３Ａ−３→３Ｂ−３という経路で弾性表面波が伝達されてアンテナ４Ｂを経由して出力され、周波数ｆ４の電波信号をワイヤレスセンサ２００’に送信した場合には、櫛型電極３Ａ−４→３Ｂ−４という経路で弾性表面波が伝達されてアンテナ４Ｂを経由して出力される。
従って、周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３，ｆ４の順でワイヤレスセンサ２００’に電波を送信すれば、これらに対応する応答信号を得ることができる。またこの場合、櫛型電極３Ｂ−１，３Ｂ−２，３Ｂ−３，３Ｂ−４（出力側）から出力される信号の変化帯域（温度による変化の幅）を重複しないように設定しておけば、周波数ｆ１〜ｆ４を同時にワイヤレスセンサ２００’に出力しても、その応答信号として出力される４つの信号を分離して解析することができる。
【００３３】
ここで、４カ所の測定位置ａ〜ｄに個々に配置されたワイヤレスセンサを２００´−１，２００´−２，２００´−３，２００´−４とする。この場合には、外部から送信される電波信号の周波数を個々の周波数ｆ１〜ｆ４に設定して発信することにより、対象となるワイヤレスセンサ２００´により温度が測定される。
【００３４】
具体的には、ワイヤレスセンサ２００は、弾性表面波の周波数が、櫛型電極３Ａ，３Ｂの形状で設定されるため、ワイヤレスセンサ２００’−１には、図３に示したワイヤレスセンサ２００’の櫛型電極３Ａ−１，３Ｂ−１が形成され、ワイヤレスセンサ２００’−２にはワイヤレスセンサ２００’の櫛型電極３Ａ−２，３Ｂ−２が形成され、ワイヤレスセンサ２００’−３にはワイヤレスセンサ２００’の櫛型電極３Ａ−３，３Ｂ−３が形成され、ワイヤレスセンサ２００’−４にはワイヤレスセンサ２００’の櫛型電極３Ａ−４，３Ｂ−４が形成される。これにより、ワイヤレスセンサ２００の誘電体薄膜に発生する弾性表面波の周波数が、ワイヤレスセンサ２００’−１がｆ１、ワイヤレスセンサ２００’−２がｆ２、ワイヤレスセンサ２００’−３がｆ３、ワイヤレスセンサ２００’−４がｆ４となる。即ち、受信する電波信号の周波数ｆ１〜ｆ４によってワイヤレスセンサ２００’−１〜２００’−４が特定されることになる。
【００３５】
このため、周波数ｆ１の電波信号では測定位置ａに配置されたワイヤレスセンサ２００’−１による測定が、周波数ｆ２の電波信号では測定位置ｂに配置されたワイヤレスセンサ２００’−２による測定が、周波数ｆ３の電波信号では測定位置ｃに配置されたワイヤレスセンサ２００’−３による測定が、周波数ｆ４の電波信号では測定位置ｄに配置されたワイヤレスセンサ２００’−４による測定が可能となる。
【００３６】
上記のようなワイヤレスのワイヤレスセンサ２００’−１を本実施形態においてはワイヤレスセンサ１１０として使用する。同じように、ワイヤレスセンサ２００’−２をワイヤレスセンサ１２０、２００’−３をワイヤレスセンサ１３０、そして２００’−４をワイヤレスセンサ１４０とする。
【００３７】
次に、ヒートロール５１の複数の部位に設置されたワイヤレスセンサ１１０、１２０、１３０および１４０の信号処理動作について、図８を参照しつつ説明する。
この使用例では、ワイヤレスセンサは、発信機１１１からの電波を受けて個々の櫛型電極で設定された周波数の弾性表面波を誘電体薄膜２上に発生させ、温度に応じて弾性表面波の周波数を変化させて受信機１１２に向けて温度変化に対応した周波数の信号を送信する。そして、受信機１１２では、受信した信号を解析して個々のセンサが設置された位置の温度を得る。
【００３８】
次に、発信機１１１および受信機１１２の構成および動作について説明する。
発信機１１１は、制御部７０の制御により、周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３，ｆ４の矩形状波を合わせた電波を発信する。
受信機１１２は、ワイヤレスセンサから発信される信号を受信するアンテナ１１３と、受信した信号をデジタル化するＲＦ部及びデジタル化を行う信号変換部とそれらに基づき、解析・演算を行う制御部１１４とを備えている。ここで、制御部１１４はマイクロコンピュータからなり、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１１４Ａ、ＲＯＭ（Read Only Memory）１１４Ｂ、ＲＡＭ（Random Access Memory）１１４Ｃ等を具備して構成されている。ＲＯＭ１１４Ｂには、ワイヤレスセンサ１１０、１２０、１３０および１４０の設定周波数ｆ１〜ｆ４近傍を抽出するＢＰＦ機能、周波数変化から温度に換算する演算機能等のプログラムが格納されている。ＲＡＭ１１４Ｃは、前記プログラムを実行する際のワークエリアとして利用される。また、記憶エリア１１４Ｄには周波数の変化分から温度を算出するためのテーブル（または換算式）が記憶されている。
【００３９】
次に、受信機１１２における受信電波の処理を図９のフローチャートに基づいて説明する。
この受信機１１２は、４個のワイヤレスセンサ１１０、１２０、１３０および１４０から発信される電波を受信する。
まず、ＣＰＵ１１４Ａは、アンテナ１１３を介してワイヤレスセンサ１１０、１２０、１３０および１４０からの電波を受信する（ステップＳ１）。受信は、４つの周波数について同時に行われる。そしてＣＰＵ１１４Ａは図示しないカウンタを「ｎ＝０」に設定し（ステップＳ２）、周波数ｆ１近傍を抽出するＢＰＦ処理を行い（ステップＳ３）、予め記憶エリア１１４Ｄに記憶されたテーブルからワイヤレスセンサ１１０によって計測された温度を算出する（ステップＳ４）。さらに、この結果をＲＡＭ１１４Ｃに記憶する（ステップＳ５）
【００４０】
ＣＰＵ１１４Ａはカウンタを歩進して「ｎ＝ｎ＋１」とし（ステップＳ６）、このｎが４以上になったか否かを判定する（ステップＳ７）。この判定で、カウンタ値「４」未満の場合には各センサからの測定が終了していないために、ステップＳ３以降の処理を続行し、カウンタ値「４」に達した場合には、４個のセンサに対しての測定結果が算出されたものとして、次のステップＳ８に移る。
ステップＳ８では、ＣＰＵ１１４ＡはＲＡＭ１１４Ｃに記憶された測定結果を制御部７０に送信する。そして制御部７０は記憶部６０のＩＮＦ６０ａに記憶されている最適温度情報を読み出し、ＣＰＵ１１４Ａからの情報を元にヒートロール５１の各所が最適温度であるかを判断する。つまり、ワイヤレスセンサ１１０が検知した温度が最適温度よりも低い場合、ＣＰＵ１１４ＡはスイッチＳＷ１をＯＮする（既にＯＮの場合はＯＮを維持）。逆にワイヤレスセンサ１１０が検知した温度が最適温度よりも高い場合、ＣＰＵ１１４ＡはスイッチＳＷ１をＯＦＦする（既にＯＦＦの場合はＯＦＦを維持）。同じようにワイヤレスセンサ１２０、１３０および１４０が検知した温度についてもＩＮＦ６０ａに記憶されている最適温度情報をもとに最適温度であるか否かを判断し、スイッチＳＷ２、ＳＷ３およびＳＷ４をＯＮ／ＯＦＦする。このような動作を行うことにより、例えば、幅の狭い用紙が連続してヒートロール５１を通過した場合、紙が通過しないヒートロール５１の領域の温度が最適温度よりも高くなった場合、スイッチＳＷ１〜４をＯＮ／ＯＦＦすることにより、ヒートロール５１全体を常に最適な温度に保つことができる。またワイヤレスセンサが検知した温度が異常であった場合、ユーザインタフェース装置５０にその旨を表示する。
【００４１】
以上説明したように本実施形態によれば、ヒートロール５１に設置するセンサはワイヤレスセンサであるため、従来のセンサのようにケーブルを配設する必要がない。そのため、センサを配置する際、配置する場所を特定の場所にとどめることなく、自由に配置することができる。また、ケーブルの収納場所を設ける必要がないため、設計の自由度が上がる。さらに、検知制度を上げるために複数のセンサを配置しようとすると、従来の技術においては、センサを増やす毎にケーブルを配設しなくてはならなかったため、センサの追加はコストアップにつながっていたが、本発明においてはケーブルは不要であるため、コストを抑え検知制度を上げることができる。
【００４２】
なお、本実施形態においては、ヒートロール５１に設置したワイヤレスセンサは４つである場合を示したが、設置するワイヤレスセンサは４つに限らない。その場合、設置するワイヤレスセンサの数に応じて、形状の異なる櫛形電極３Ａ、３Ｂ（図６参照）をワイヤレスセンサに設ける。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の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】ヒートロールの正面図である。
【図３】ヒートロールの断面図である。
【図４】ヒートロールの電気回路図である。
【図５】画像形成装置の全体構成を示すブロック図である。
【図６】１対の櫛型電極を有したワイヤレスセンサの上面図と断面図である。
【図７】４対の櫛型電極を有したワイヤレスセンサの上面図である。
【図８】ワイヤレスセンサ、受信機および発信機の構成図である。
【図９】受信機のＣＰＵが行う手順を示したフローチャートである。
【符号の説明】
【００４４】
３Ａ，３Ｂ・・・櫛形電極、４Ａ，４Ｂ・・・アンテナ、５Ａ，５Ｂ・・・インピーダンスマッチング部、６Ａ，６Ｂ・・・グランド、１１１・・・発信機、１１２・・・受信機、１１０，１２０，１３０，１４０・・・ワイヤレスセンサ
【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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