(57)【要約】【課題】  画像形成装置内の温度・湿度を複数箇所において検知し、検知した結果を元に画像形成を行う各部を制御する。【解決手段】  画像形成装置内のロータリー装置１４近傍、感光体１１近傍、二次転写部分近傍、ヒートロール４２ａ近傍にそれぞれワイヤレスセンサ１１０、１２０、１３０および１４０を設け、発信部１１１からそれぞれのワイヤレスセンサに電波を発信する。発信部１１１から送信される電波は、アンテナ４Ａで電気信号に代えて受信され、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・湿度）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部１１２で受信し、制御部７０は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制御部７０は画像形成装置１００の各部を制御する。【選択図】      図１
2006259598.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録媒体にトナー像を形成し、定着させることにより前記記録媒体に前記トナー像からなる画像形成を行う画像形成装置であって、
前記画像形成装置内の複数箇所に設けられ、外部から所定の電波信号が供給されると設置箇所付近の物理量を検出し、検出した物理量を反映する属性を有した電波信号を生成して出力する複数のワイヤレス測定手段と、
前記各ワイヤレス測定手段に向けて前記所定の電波信号を送信すると共に、前記各ワイヤレス測定手段から送信される電波信号を受信する送受信手段と、
前記送受信手段が受信した電波信号に基づいて前記画像形成装置を構成する各機器を制御する制御手段と
を具備することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記ワイヤレス測定手段は、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物理量を反映した情報と識別情報をも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】
前記ワイヤレス測定手段は、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物理量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送信する送信部と
を具備する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。
【請求項４】
前記ワイヤレス測定手段は、前記画像形成装置の用紙搬送路に沿って複数設けられ、前記制御手段は、搬送中の用紙の状態変化を前記送受信手段が受信した電波信号を解析することにより検出し、この検出結果に基づいて前記各機器を制御することを特徴とする請求項１乃至３いずれかに記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記物理量は、温度、湿度および圧力の少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項１乃至４いずれか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、電子写真プロセスを用いて画像形成が行われる画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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、画像形成装置内の温度、湿度が画像形成に影響を与えることが知られている。そこで、特許文献１、２においては給紙トレイ近傍に温湿度センサを設け、記録用紙の含水量を検知し、検知した結果を元に画像形成プロセスを制御するという技術が開示されている。また、特許文献３においては、画像形成装置外部に温湿度検出装置を設け、記録用紙が画像形成に設置される前にどのような環境下にあったかを検知することにより、記録用紙に対して最適な画像形成プロセスで画像形成を行うように画像形成装置を制御するという技術が開示されている。
【特許文献１】特開平５−２４９７７８号公報
【特許文献２】特開２０００−３０２２８５号公報
【特許文献３】特開２００２−２６８２９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来の技術ではセンサはケーブルで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、センサを多数個用いて、画像形成装置内の温湿度の測定をより詳しく行おうとすると、ケーブルが多数になるため、ケーブルを収納するスペースを確保しなくてはならないと共に、コストアップの要因となっていた。
【０００４】
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、電気接続が不要なワイヤレスセンサを画像形成装置内に配置することで、低コストで画像形成装置内の温度、湿度等を検知し、記録媒体に最適に画像形成を行う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】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明は、記録媒体にトナー像を形成し、定着させることにより前記記録媒体に前記トナー像からなる画像形成を行う画像形成装置であって、前記画像形成装置内の複数箇所に設けられ、外部から所定の電波信号が供給されると設置箇所付近の物理量を検出し、検出した物理量を反映する属性を有した電波信号を出力する複数のワイヤレス測定手段と、前記各ワイヤレス測定手段に向けて前記所定の電波信号を送信すると共に、前記各ワイヤレス測定手段から送信される電波信号を受信する送受信手段と、  前記送受信手段が受信した電波信号に基づいて前記画像形成装置を構成する各機器を制御する制御手段とを具備することを特徴とする画像形成装置を提供する。
【０００６】
この画像形成装置によれば、各機器に設けられたワイヤレス測定手段が検知した物理量に基づき、各機器を制御することにより、記録媒体への画像形成がより正常に行われるようになる。また、ワイヤレス測定手段においては、ケーブルが必要ないため、ケーブルとセンサを接続する際に発生しうる接触不良等を避けることができる。従って長期間に渡って精度の良い物理量の測定を行うことができる。
【０００７】
本発明の好ましい態様においては、前記ワイヤレス測定手段は、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物理量に反映した属性反映した情報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。このような構成の検出手段としては、例えば、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、湿度または圧力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。
【０００８】
また、前記ワイヤレス測定手段は、前記画像形成装置の用紙搬送路に沿って複数設けられ、前記制御手段は、搬送中の用紙の状態変化を前記送受信手段が受信した電波信号を解析することにより検出し、この検出結果に基づいて前記各機器を制御するようにしてもよい。このようにすれば、搬送経路上にある機器を通過する前後の用紙の物理量を検知することができるため、用紙の物理量に合わせて各機器を制御することができる。また、前記物理量は、温度、湿度および圧力の少なくとも一つを含むようにしてもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
（１：装置構成）
図１は、実施形態に係る画像形成装置１００の全体構成を示した図である。この画像形成装置１００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１００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１００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。また各部を制御する制御部７０を有している。
【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１００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(およびタンデム型現像装置。以下、現像装置はタンデム型も可とする)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方向に循環走行させられる。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４２は、搬送路Ｓを挟んで互いに対向するヒートロール４２ａ、及び加圧ロール４２ｂを備えている。ヒートロール４２ａは、例えばアルミニウム等の金属製コアの周囲にシリコンゴム等の弾性体層が形成され、さらに弾性体層の表面に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である。この金属製コアの内部には、例えばハロゲンランプ等の熱源が設けられており、ヒートロール４２ａの表面温度が所定の温度となるようにロールの内部から加熱する。加圧ロール４２ｂ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４２ａの方向に付勢されている。定着装置４２は、トナー像が二次転写された用紙に対し、ヒートロール４２ａ及び加圧ロール４２ｂ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。
【００１６】
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４２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、用紙はガイド４４に搬送され、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。
【００１７】
また、画像形成装置１００内にはトナーカートリッジを収容しているロータリー現像装置１４近傍にワイヤレスの湿度センサ１１０が、感光体１１近傍にワイヤレスの湿度センサ１２０が、そして二次転写を行う部分（二次転写部分）近傍にワイヤレスの湿度センサ１３０が設けられている。トナーや感光体は湿度に敏感であるため、トナーや感光体による帯電、転写のプロセスは湿度の影響を受けやすい。また、湿度が高いと紙送り時にジャムが発生しやすい。そのため、湿度センサ１１０、１２０、１３０によってそれぞれの箇所の湿度を検知する。
【００１８】
また、ヒートロール４２ａ近傍にはワイヤレスの温度センサ１４０が設けられている。ヒートロール４２ａの温度が高くなりすぎると、故障や発火の原因となる。一方温度が低いと、トナー像が用紙に転写されない。そのため、温度センサ１４０によってヒートロール４２ａ近傍をモニターし、ヒートロール４２ａの温度が用紙にトナー像が転写される適正温度に対して高温であれば、ヒートロール４２ａの温度制御を行う。
【００１９】
（２：ワイヤレスセンサの基本構成）
ワイヤレスの温度センサ、湿度センサの説明を行う。
まず、図３、図４を用いてワイヤレスセンサの基本構造を説明する。
図３にワイヤレスセンサ０の構成を示す。
ワイヤレスセンサ０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、外部の送受信部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。
【００２０】
このワイヤレスセンサ０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，ダイヤ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。
【００２１】
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。
【００２２】
また、この誘電体薄膜２は、櫛型電極３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。
【００２３】
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。
【００２４】
（２−１：ワイヤレスセンサの基本的な動作）
次に、基本的な動作について説明する。なお、図２（ａ）に示すワイヤレスセンサ０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。
【００２５】
このワイヤレスセンサ０は、発信部１１１との間、受信部１１２との間で電波信号の授受を行う。発信部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。受信部１１２は、ワイヤレスセンサ０からの電波信号を受信する。
【００２６】
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に加わった物理量（温度・湿度）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部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０が受ける物理量（温度・湿度）を計測することが可能となる。
【００２７】
（２−２：湿度センサ）
以上説明したワイヤレスセンサを湿度センサとして用いる場合、図２に示した誘電体薄膜２の材料にＬｉＴａＯ３を使用する。このＬｉＴａＯ３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１８．０×１０−６／℃となる。ＬｉＮｂＯ３の結晶に対して温度係数は約１／４と小さく１０℃の温度変化に対してＳＡＷの変化率は０．００５％程度となる。
【００２８】
また、ＬｉＴａＯ３の表面に酢酸セルロースの薄膜を約１０μｍでスピンコートにより形成する。この酢酸セルロースは吸水性を持ち、湿度１０％〜７０％ＲＨ（相対湿度パーセント）の間に比誘電率が約５０％変化する性質を有する。このように誘電率の変化する膜をＬｉＴａＯ３上に形成することにより、例えば、実験においては、湿度が１０％〜７０％変化することにより、弾性表面波の速度に約０．０６％の変化が得られている。また、測定対象物の温度変化が著しい場合、温度センサとの併用で補正することも可能となる。
以上のように、湿度センサとしてワイヤレスセンサ０を用いた場合には、実験結果から中心周波数ｆ0に対して約０．０６％程度周波数が変化することが検知されている。
【００２９】
また、櫛型電極３Ａ，３Ｂの形状及び大きさは、外部の発信部（発信部１１１）から送信される電波の中心周波数ｆ0に合わせたＢＰＦとして機能させるため、受信部（受信部１１２）により受信した電波の強度は、周波数の減衰によりシフトされることになる。このワイヤレスセンサ０では、湿度変化に応じて受信部（受信部１１２）における受信信号の強度が線形的に変化する湿度センサを実現する。
【００３０】
（２−３：温度センサ）
また、以上説明したワイヤレスセンサ０を温度センサとして用いる場合、図２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敏感に変化する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。
【００３１】
（２−４：複数のワイヤレスセンサへの対応）
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のワイヤレスセンサについて説明する。
図３に示すように、ワイヤレスセンサ０´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０´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。
【００３２】
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３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。
【００３３】
ここで、外部の発信部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に対応した櫛型電極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。この弾性表面波が櫛型電極３Ｂ−１に伝達される。櫛型電極３Ｂ−１に伝達される弾性表面波は、物理量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０´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。
同様に、周波数ｆ３の電波信号をワイヤレスセンサ０´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０´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０´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（物理量による変化の幅）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０´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。
【００３４】
ここで、４カ所の測定対象ａ〜ｄに個々に配置されたワイヤレスセンサを０´−１，０´−２，０´−３，０´−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０´により物理量が測定される。
【００３５】
具体的には、ワイヤレスセンサ０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０´−１には、図３に示したワイヤレスセンサ０´の櫛型電極３Ａ−１，３Ｂ−１が形成され、ワイヤレスセンサ０´−２にはワイヤレスセンサ０´の櫛型電極３Ａ−２，３Ｂ−２が形成され、ワイヤレスセンサ０´−３にはワイヤレスセンサ０´の櫛型電極３Ａ−３，３Ｂ−３が形成され、ワイヤレスセンサ０´−４にはワイヤレスセンサ０´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０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０´−１がｆ１、ワイヤレスセンサ０´−２がｆ2、ワイヤレスセンサ０´−３がｆ3、ワイヤレスセンサ０´−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０´−１〜０´−４が特定されることになる。
【００３６】
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０´−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０´−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０´−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０´−４による測定が可能となる。
【００３７】
本実施形態においては、ワイヤレスセンサ０´−１を湿度センサ１１０、ワイヤレスセンサ０´−２を湿度センサ１２０、ワイヤレスセンサ０´−３を湿度センサ１３０とする。また、ワイヤレスセンサ０´−４を温度センサ１４０とする。なお、前述したように、湿度センサ１１０、１２０、１３０の誘電体薄膜にはＬｉＴａＯ３が使用される。また、温度センサ１４０の誘電体薄膜にはＬｉＮｂＯ３が使用される。つまり、周波数ｆ１〜ｆ３の電波信号では湿度の測定が可能となり、周波数ｆ４の電波信号では温度の測定が可能となる。
なお、以下の説明において、湿度センサ１１０、１２０、１３０および温度センサ１４０を総称して示す場合は、単にワイヤレスセンサと称する。
【００３８】
（３：動作）
図４は制御部７０とワイヤレスセンサの構成を示すブロック図である。制御部７０はマイクロコンピュータからなり、入出力部７４を介して発信部１１１、受信部１１２と接続されている。制御部７０は発信部１１１に電波発信信号を送信する。発信部１１１は制御部７０から電波発信信号を受信すると、ワイヤレスセンサに周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３，ｆ４の矩形状波を混合した電波を発信する。そして受信部１１２はワイヤレスセンサから送信された電波を受信すると、制御部７０に電波受信信号を送信する。ここで、制御部７０は受信した信号をデジタル信号化する信号変換部と信号変換部から出力されるデジタル信号に基づき、解析・演算を行う機能を備えている。また、制御部７０はＣＰＵ（Central Processing Unit）７１、ＲＯＭ（Read Only Memory）７２、ＲＡＭ（Random Access Memory）７３等を具備して構成される。ＲＯＭ７２には、画像形成ユニット１０、画像読取ユニット２０および用紙供給ユニット３０を制御する制御プログラムとが格納されている。また、ＲＯＭ７２にはワイヤレスセンサが検出した結果に基づいて温度・湿度を算出する演算機能等を実行するためのプログラムが格納されている。ＲＡＭ７３はＣＰＵ７１が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。
【００３９】
また、制御部７０は記憶部６０を具備している。記憶部６０には受信した電波信号の周波数の変化分から温度・湿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。また記憶部６０には基準値ＩＮＦ６０ａ、ＩＮＦ６０ｂ、ＩＮＦ６０ｃ、ＩＮＦ６０ｄが格納されている。基準値ＩＮＦ６０ａ、ＩＮＦ６０ｂ、ＩＮＦ６０ｃには、画像形成装置１００が用紙に画像を形成する際に最適なロータリー現像装置１４近傍の湿度、感光体１１近傍の湿度、そして二次転写部分の湿度の範囲がそれぞれ設定されている。また、基準値ＩＮＦ６０ｄにはヒートロール４２ａが用紙にトナー像を定着させる際の最適な温度範囲が設定されている。制御部７０は、これらの基準値ＩＮＦ６０ａ〜６０ｄとワイヤレスセンサ１１０、１２０、１３０、１４０からの温度・湿度情報とを比較して、画像形成ユニット１０、および用紙供給ユニット３０に制御パラメータを送信する。そしてヒートロール４２ａの温度、および用紙の搬送速度を制御する。
【００４０】
図５にロータリー現像装置１４、感光体１１、二次転写部分のそれぞれの近傍における湿度の時間変化、およびヒートロール４２ａ近傍の温度の時間変化を例示する。基準値ＩＮＦ６０ａ〜６０ｄに設定されているそれぞれの箇所における最適湿度範囲、および最適温度範囲を点線で示している。ここで、発信部１１１から周波数ｆ１〜ｆ４の矩形状波を混合した電波が発信されて、ワイヤレスセンサが温度、湿度を検知した時間をｔ１とすると、時間ｔ１のとき、ヒートロール４２ａ近傍の温度は最適温度範囲を超えている。制御部７０はワイヤレスセンサ１４０から送信された電波信号により、ヒートロール４２ａ近傍の温度の異常を検知すると、画像形成ユニット１０にヒートロール４２ａの温度を制御する制御パラメータを送信する。また、時間ｔ１の時、ロータリー現像装置１４近傍の湿度の値がａ（最適湿度範囲以上）、感光体１１近傍の湿度の値がｂ（最適湿度範囲以下）であった場合、値ａ、値ｂをそれぞれ個別に捉えると、どちらも最適湿度範囲外の値のため、異常であると判断することができる。しかし、値ａ、値ｂを総合的に捉えると、ロータリー現像装置１４近傍では湿度が高い分、感光体１１近傍では湿度が低いと捉えることができるため、制御部７０はロータリー現像装置１４近傍と感光体１１近傍全体では最適湿度範囲内にあると判断する。このように、複数の箇所にワイヤレスセンサを設置することにより、複数の箇所で温度、湿度を検知でき、検知した結果を総合的に捉え、異常であるか否かを判断することができる。
【００４１】
制御部７０の動作を図６に示す。図６に示すように、制御部７０は発信部１１１から電波送信信号を送信する（ステップＳＡ２）。このとき発信部１１１は前述のように、ワイヤレスセンサに周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３およびｆ４の矩形状波を混合した電波を発信する。そしてワイヤレスセンサから送信された電波を受信部１１２が受信し、受信部１１２から制御部７０に電波受信信号が送信されると（ステップＳＡ４；ＹＥＳ）、制御部７０は温度・湿度測定処理を行う（ステップＳＡ６）。この温度・湿度測定処理により、制御部７０はロータリー現像装置１４近傍、感光体１１近傍、二次転写部分近傍の各湿度と、ヒートロール４２ａ近傍の温度を検知する。温度・湿度測定処理の結果いずれかの箇所において温度・湿度の値が最適範囲外であり、さらに前述のように、検知した値を総合的に捉えても異常であると判断した場合（ステップＳＡ８；ＹＥＳ）、制御部７０は画像形成ユニット１０、および用紙供給ユニット３０に制御パラメータを送信し、ヒートロール４２ａの温度、および用紙の搬送速度を制御する（ステップＳＡ１０）。異常がなかった場合（ステップＳＡ８；ＮＯ）、例えば用紙への画像形成途中であれば、制御部７０は画像形成を続行する。
【００４２】
図７を用いて温度・湿度測定処理の動作を説明する。
図６に示したステップＳＡ４において、制御部７０が受信部１１２から受信する信号は、ワイヤレスセンサから送信された異なる周波数が混合した電波信号である。まず、制御部７０は図示しないカウンタを「ｎ＝０」に設定する（ステップＳＢ２）。そして制御部７０は、周波数ｆ1近傍を抽出するＢＰＦ処理を行い（ステップＳＢ４）、予め記憶部６０に記憶されたテーブルから湿度センサ１１０によって計測された湿度（温度）を算出する（ステップＳＢ６）。さらに、この結果をＲＡＭ１４Ｃに記憶する（ステップＳＢ８）。
【００４３】
制御部７０はカウンタを歩進して「ｎ＝ｎ＋１」とする（ステップＳＢ１０）。このｎが４以上になったか否かを判定する（ステップＳＢ１２）。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ＳＢ４以降の処理を続行する。このときカウンタ値が「１」、「２」の時、つまり周波数ｆ２、ｆ３について温度・湿度測定を行う時、周波数ｆ２、ｆ３の電波を送信するワイヤレスセンサは湿度センサであるので、ステップＳＢ６において制御部７０は、湿度測定を行う。カウンタ値が「３」の時、つまり周波数ｆ４について温度・湿度測定を行う時、周波数ｆ４の電波を送信するワイヤレスセンサは温度センサであるので、ステップＳＢ６において制御部７０は、温度測定を行う。
【００４４】
以上のような操作を行い、カウンタ値が「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、本ルーチンを終了する。
【００４５】
以上説明したように、本実施形態によれば、画像形成装置内に設置するセンサはワイヤレスであるため、従来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、検知精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、コストを抑え検知精度を上げることができる。また、ワイヤレスセンサはバッテリ無しで発信部１１１からの電波信号を受け、温度・湿度を測定することができるため、バッテリ交換を不要にでき、メンテナンスの作業性を向上できる。
【００４６】
なお、制御部７０とワイヤレスセンサはケーブルで接続されていないため、制御部７０を取り外し可能な構成にすることができる。つまり、制御部７０の性能を向上させるために、それまで使用していた制御部７０を取り外し、処理速度の速いＣＰＵを搭載したマイクロコンピュータを制御部７０として画像形成装置１００に設置することができる。この時、ワイヤレスセンサへの配線などは一切必要ない。また、測定結果などを新たに設置する制御部７０に移し替えるようにすれば、過去の履歴も参照することができる。
【００４７】
また、本実施形態においては、各ワイヤレスセンサを識別する手段として、櫛型電極３Ａ、３Ｂの形状および大きさを異ならせて、誘電体薄膜に発生する弾性表面波の周波数を個々に設定し、この周波数で識別させるようにした。しかし、ワイヤレスセンサを識別する手段はこれに限らず櫛型電極の形状および大きさを同型状にして櫛型電極間の離間距離を異ならせることによっても実現することができる。
【００４８】
具体的には、櫛型電極間の離間距離を異ならせることで、誘電体薄膜２上に発生する弾性表面波の時間が異なる。この点に着目して発信部１１１の信号発信から受信部１１２での信号受信までの時間を計測することによりセンサの識別化をはかっても良い。但し、この手段では、物理量を計測する際にのみ有効であり、センサ間で信号の搬送時間を計測する場合の具体例に不適当であることは言うまでもない。
【００４９】
また、本実施形態においては、４つのワイヤレスセンサを設置する場合を示したが、設置するワイヤレスセンサは４つに限らない。このとき、設置するワイヤレスセンサの個数分の櫛型電極３Ａ、３Ｂの組みを設け、ワイヤレスセンサとして配置する。そして、発信部１１１は設置したワイヤレスセンサに対応する周波数の電波が混合した電波を送信するようにする。ワイヤレスセンサの設置箇所は本実施形態に示した箇所以外に、例えば冷却ファン付近、電源付近（いずれも図１においては図示せず）がある。冷却ファン付近、電源付近は高温になりやすく故障や発火の原因になる。そのため、それぞれの箇所に温度センサを設け、温度を検知することで、故障や発火を防止することができる。
また、ワイヤレスセンサに送信する波形は矩形状波に限らず、測定が行えるのであれば、正弦波や三角波等、任意の波形を用いても良い。
【００５０】
また、本実施形態においては、制御部７０はワイヤレスセンサを設置した箇所において異常を検知した際、ヒートロール４２ａの発熱、および用紙搬送速度を制御することで、記録媒体への画像形成が正常に行われるように制御を行ったが、制御を行う機器はこれらに限らない。例えば、一次転写部分、二次転写部分におけるニップ領域の制御を行うようにしてもよい。
【００５１】
（４：その他の実施形態）
前述の実施形態においては、ワイヤレスセンサの設置箇所として、温度、湿度変化が大きい箇所、又は温度、湿度に敏感な箇所を例に説明した。しかし、そのような箇所に限らず、例えば、開閉カバー（図１においては図示せず）や、画像形成装置１００内の側面等どのような箇所に設置してもよい。このようにすることで、画像形成装置１００のあらゆるところの物理量を検知することができるので、その検知結果を元に制御を行うことにより、用紙への画像形成を良好に行うことができる。
【００５２】
また、画像形成装置１００に設置するワイヤレスセンサは数十〜数百単位の個数にしてもよい。このようにすることで、例えば画像形成装置の内部に数十のワイヤレスセンサを設置した場合、その数十のワイヤレスセンサをワイヤレスセンサ群として捉え、ワイヤレスセンサ群が検知した数十の物理量を総合的に捉えることで、ワイヤレスセンサ群を設置した画像形成装置について、より正確で精度の高い物理量を検知することができる。
【００５３】
また、用紙搬送経路に多数のワイヤレスセンサを設置するようにしてもよい。このようにすれば、例えば用紙搬送経路上を搬送される用紙についての物理量の変化を追跡検出することができ、それらに合わせた制御を行うことができる。
【００５４】
また、ワイヤレスセンサによって異常を検知した際、例えば図１の点線で示したスピーカ５０ａによってユーザにブザーやアラームや音声案内等で報知するようにしてもよい。このようにすることで、ユーザは、画像形成装置１００内の異常を把握することができ、その異常に基づいた対処を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【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】ワイヤレスセンサ０の構成図である。
【図３】ワイヤレスセンサ０’の構成図である。
【図４】制御部７０とワイヤレスセンサの構成を示すブロック図である。
【図５】温度変化、湿度変化を例示した図である。
【図６】制御部７０が行う処理動作を示したメインフローチャートである。
【図７】制御部７０が温度・湿度測定を行う処理動作を示したフローチャートである。
【符号の説明】
【００５６】
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・・・発信部、１１２・・・受信部、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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