(57)【要約】【課題】回転部が回転していてもセンシングが可能で、かつ電源供給のための配線を不要にする。【解決手段】回転部２にワイヤレス通信機能とセンサ機能を持ち、回転部２の回転エネルギーから各機能の作動に必要な電気エネルギーを取り出す。回転部２と非回転部１との間で電磁誘導による誘導起電力を発生させると共に、回転部２に設けたセンサ６のセンサ情報をワイヤレス通信機能で送信する。非回転部１に永久磁石３が設置され、永久磁石３に近接した回転部２にその磁界を検出するコイル４が設置され、永久磁石３による誘導磁界をコイル４が受けることによって、ワイヤレス通信機能とセンサ機能に必要な電気エネルギーを得る。【選択図】　　　　図１
2004135154.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転部にワイヤレス通信機能とセンサ機能を持ち、前記回転部の回転エネルギーから各機能の作動に必要な電気エネルギーを取り出すようにした回転式無線機器であって、
前記回転部と非回転部との間で電磁誘導による誘導起電力を発生させると共に、前記回転部に設けたセンサのセンサ情報を前記ワイヤレス通信機能で送信し得るようにしたことを特徴とする回転式無線機器。
【請求項２】
前記非回転部に永久磁石が設置され、該永久磁石に近接した前記回転部にその磁界を検出するコイルが設置され、前記永久磁石による誘導磁界を前記コイルが受けることによって、前記ワイヤレス通信機能と前記センサ機能に必要な電気エネルギーを得ることを特徴とする請求項１に記載の回転式無線機器。
【請求項３】
前記センサ機能により得た前記センサ情報を前記ワイヤレス通信機能により、前記回転部から離隔した位置に配設された親基地に送信し得るようにしたことを特徴とする請求項１または２に記載の回転式無線機器。
【請求項４】
前記センサ機能として、温度センサまたは電位センサを含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の回転式無線機器。
【請求項５】
画像読取手段によって読み取った画像を感光体に静電潜像として形成し、その静電潜像を現像して前記感光体から記録媒体へ転写後、転写形成された画像を定着手段によって定着させるようにした画像形成装置であって、前記定着手段における定着ローラの回転部と非回転部との間に請求項１〜４のいずれか１項に記載の回転式無線機器が配置構成され、前記定着ローラの表面に配設した温度センサにより該定着ローラの温度が測定されることを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
画像読取手段によって読み取った画像を感光体に静電潜像として形成し、その静電潜像を現像して前記感光体から記録媒体へ転写後、転写形成された画像を定着手段によって定着させるようにした画像形成装置であって、前記感光体の回転部と非回転部との間に請求項１〜４のいずれか１項に記載の回転式無線機器が配置構成され、前記感光体の表面に配設した電位センサにより該感光体の電位が測定されることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無線を用いて通信を行うものであって、特に回転機構を有したものに適用する無線タグもしくは無線を用いた回転式無線機器およびこれを備えた画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、無線（Ｒａｄｉｏ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ：ＲＦ）や光を用いたワイヤレス通信が盛んである。たとえば携帯電話は、９００〜１９００ＭＨｚ帯などの電磁波を用いることで、いつでもどこでも通話可能なワイヤレスなモバイル・コミュニケーションツールとして欠かせないものとなっている。
【０００３】
また、パーソナルコンピュータ（パソコン）間、パソコンとプリンタなどの通信手段として、無線ＬＡＮ（ＩＥＥＥ８０２．１１．ｂ，ａ）やＢｌｕｅｔｏｏｔｈなどの規格により、２．４５ＧＨｚ帯の無線電波を用いてのワイヤレス通信が可能になっており、オフィスや家庭などに広く普及している。
さらに、ＪＲ東日本が２００１年に採用したＳｕｉｃａカードも、１３．５６ＭＨｚ帯の電磁波を用いて、駅改札での乗車券の読み書きが、非接触にできるようになった。
【０００４】
以上の例は、手のひらサイズもしくはそれ以上の大きさの製品であるが、コイン状もしくはそれ以下のサイズの無線機器、いわゆる無線タグも個別認識（ＩＤ）などの用途で使用されるようになっている。たとえば自動車のキーに１ｃｍ程度の小型の無線タグを入れることで、キーＯＮと同時に認証操作を行って盗難を防止することなどが実現化されている。
【０００５】
また、多数のセンサをネットワークに組み込むことにより、新しい付加価値を生む事例も盛んである。たとえば、建築構造物の鉄骨に加速度センサとひずみセンサを埋め込み、鉄骨やコンクリートの疲労度合いを計測するシステムを構築して、地震の発生に備えようという提案もなされている。
【０００６】
さらに、これらのセンシングネットワークを無線で行う提案も最近活発になってきている。センシングネットワークシステムの１例によれば、たとえば森林内にセンサを多数ばらまき、森林の酸素発生量やＣＯ２吸収量、森林の温度、湿度などを詳細に把握することで、山火事の早期発見、ＣＯ２の排出権取引に利用するなどの例が記載されている（非特許文献１参照）。
【０００７】
一方では、無線を使ったワイヤレス発信型センサも考案されている。たとえばインラインスケートの車輪の回転数を検出し、その結果を手元の時計状の機器に無線で送信して表示するレクリエーション用車両に関する提案がなされている（特許文献１参照）。これは、インラインスケートの車輪の回転に応答して電気エネルギーを発生する発電手段を備えており、この発電手段で発電する電圧を送信部、検出部を含む電子回路部の電源電圧としている。このため、無線通信可能なバッテリが不要である。
【０００８】
【特許文献１】
特開２０００−３００７１３号公報
【非特許文献１】
「日経エレクトロニクス」２００２年７月１５日号Ｐ９９〜１２９
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したインラインスケートの例では、無線通信可能なバッテリが不要である等のメリットはあるものの、回転検出のセンシング部および無線送信部はすべて回転部分の外にあって、回転部分にはマグネットだけといった構造を呈している。このため回転部内部の温度など、回転している本体の状態をセンシングして、無線でその情報を送信することは困難であった。
【００１０】
本発明はかかる実情に鑑み、回転部が回転していてもセンシングが可能で、かつ電源供給のための配線を不要にする回転式無線機器およびこれを備えた画像形成装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の回転式無線機器は、回転部にワイヤレス通信機能とセンサ機能を持ち、前記回転部の回転エネルギーから各機能の作動に必要な電気エネルギーを取り出すようにした回転式無線機器であって、前記回転部と非回転部との間で電磁誘導による誘導起電力を発生させると共に、前記回転部に設けたセンサのセンサ情報を前記ワイヤレス通信機能で送信し得るようにしたことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の回転式無線機器において、前記非回転部に永久磁石が設置され、該永久磁石に近接した前記回転部にその磁界を検出するコイルが設置され、前記永久磁石による誘導磁界を前記コイルが受けることによって、前記ワイヤレス通信機能と前記センサ機能に必要な電気エネルギーを得ることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の回転式無線機器において、前記センサ機能により得た前記センサ情報を前記ワイヤレス通信機能により、前記回転部から離隔した位置に配設された親基地に送信し得るようにしたことを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の回転式無線機器において、前記センサ機能として、温度センサまたは電位センサを含むことを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の画像形成装置は、画像読取手段によって読み取った画像を感光体に静電潜像として形成し、その静電潜像を現像して前記感光体から記録媒体へ転写後、転写形成された画像を定着手段によって定着させるようにした画像形成装置であって、前記定着手段における定着ローラの回転部と非回転部との間に上記いずれかの回転式無線機器が配置構成され、前記定着ローラの表面に配設した温度センサにより該定着ローラの温度が測定されることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の画像形成装置は、画像読取手段によって読み取った画像を感光体に静電潜像として形成し、その静電潜像を現像して前記感光体から記録媒体へ転写後、転写形成された画像を定着手段によって定着させるようにした画像形成装置であって、前記感光体の回転部と非回転部との間に上記いずれかの回転式無線機器が配置構成され、前記感光体の表面に配設した電位センサにより該感光体の電位が測定されることを特徴とする。
【００１７】
本発明によれば、回転部と非回転部との間で電磁誘導による誘導起電力を発生させ、これにより無線通信およびセンシングのためのエネルギーを回転エネルギーから得ることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。
（第１の実施形態）
図１は、本発明の回転式無線機器の断面を示している。この例では回転部２は固定部１の内側にあり、固定部１に対してベアリングなどの機構で摩擦を低減した形で接触しており、回転部２のみが固定部１に対して回転動作するようになっている。
【００１９】
コイル４は図２に示されるように、それと回転部２の回転中心とを結ぶ直線（図示例ではほぼ水平方向）に直交する線（図示例ではほぼ垂直方向）が該コイル４の巻き線の芯の方向に沿うように配置されている。すなわち、固定部１に配置された磁石３からの誘導磁界により、コイル４に誘起電流が発生するように設置されている。なお、磁石３の極性Ｎ，Ｓは図示のように設定される。
【００２０】
固定部１には磁石３が配置されており、コイル４の回転によってその内側を通る磁束が変化し、その両端に誘導起電力が生じる。この起電力の大きさＵは、（１）式で示すようにコイル４の内部を通る磁束Ψの時間ｔの微分で表される。また、磁束Ψはコイル４の巻き数Ｎ、断面積Ａ、磁界Ｈおよび透磁率μを用いて（２）式で表される。
【００２１】
Ｕ＝ｄΨ／ｄｔ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（１）
Ψ＝μＨＮＡ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（２）
Ｕ＝ｄΨ／ｄｔ＝μＮＡ（ｄＨ／ｄｔ）　　　　　　　　（３）
したがって、上記（３）式を得る。
【００２２】
コイル４に隣接して、検出部（センサ）６と無線送信部を含む電子回路部５とが配置される。これらは回転部２に設けられる。なお、図３ではコイル４と電子回路部５とセンサ６を略示している。また、図４で示すように回転部２が、その両端で非回転部である固定部１とベアリング等で接触している場合には、回転部２の両端の部分において、図１で示したように回転部２が内側で、固定部１が外側の構造になっている。この場合、コイル４および磁石３等の回転部からエネルギーを取り出す部分とすればよい。
【００２３】
電子回路部５は、コイル４に生じた誘導電流を無線送信部およびセンサ６の電源にするエネルギー回路と、センサ６の情報を無線で送信する回路とを含んでいる。回転部２には回転部表面の温度や電位などを検出するセンサ６があり、このセンサ６で検出した情報を無線送信部５によって，外部に無線送信することができる。
【００２４】
ここで図５は、本発明の回転式無線機器の回路ブロック図を示す。
コイル４の両端に誘起される電圧は交流であるため、整流器で直流化された後、蓄電部を構成するコンデンサからなる部分へ送られる。また、その交流電圧は波形整形器でパルス信号に変換される。マイクロコンピュータＭＰＵは、コンデンサからなる蓄電部の充放電を制御するとともに、センサ情報をデジタル化して変調・送信部へ受け渡す。さらに、変調・送信部ではデジタル信号を１００ＭＨｚ〜１ＧＨｚ帯域の電波信号に変調し、アンテナを通して送信する。ここで消費される電力は、コンデンサからなる蓄電部で放電される電力ですべて賄われる。
【００２５】
上述のように本発明の回転式無線機器では、センシングと無線送信のためのエネルギーは、回転部２が回転するエネルギーによって得ることができる。したがって、センシングのためのエネルギー供給やセンシング情報の転送のための電気配線を引き回す必要がない。一般に回転部材と非回転部材との間を電気配線で連結することは難しい。本発明の回転式無線機器では非接触により、センシングとセンシング情報の外部への伝達とが可能である。
【００２６】
（第２の実施形態）
図６および図７は、本発明の回転式無線機器の第２の実施形態を示している。この例では回転部２は固定部１の外側にあり、回転部２のみが固定部１に対して回転動作する。固定部１に配置された磁石３からの誘導磁界により、コイル４に誘起電流が発生するように設置されている。コイル４に隣接して、センサ６と電子回路部５とが配置される。
【００２７】
第２の実施形態において回転部２が外周側にあり、非回転部が内周側にある。それらの相対関係が第１の実施形態の場合と入れ替わるだけで、実質的構成は同様である。したがって、前述の場合と同様に回転部分のセンシングを容易に実行することができる。
【００２８】
（第３の実施形態）
つぎに、本発明の回転式無線機器を画像形成装置の一つである複写機における定着ローラの温度検出に応用した例について述べる。
複写機の全体構成を図８を参照して説明する。図８において、１１は原稿読取手段であり、原稿台ガラス１１ａに載置した原稿に対し、照明ランプ１１ｂで光照射すると共に、ランプ１１ｂおよび走査用反射ミラー１１ｃ１を走査する。原稿からの反射光を反射ミラー１１ｃ１および反射ミラー１１ｃ２，１１ｃ３，１１ｃ４，１１ｃ５，１１ｃ６、さらには合焦および変倍機能を有するレンズ１１ｄを介して像担持体である感光体ドラム２へ照射し、静電潜像を形成する。
【００２９】
感光体ドラム１２は表面に感光層を有し、メインモータ１３によって画像形成動作に応じて、図８の矢印方向へ回転可能である。この感光体ドラム１２の周囲には感光体ドラムの表面を一様に帯電するための帯電手段１４、現像手段１５、転写手段１６およびクリーニング手段１７が配置してある。そして回転する感光体ドラム１２の表面を帯電手段１４で一様に帯電すると共に、原稿読取手段１１からの露光によって静電潜像を形成し、現像手段１５で静電潜像に磁性現像剤を転移させて現像像を形成する。この現像手段１５は、現像剤ホッパー１５ａ内の現像剤を、後述する現像剤供給構成によって固定磁石を内蔵した現像スリーブ１５ｂへ送り出し、現像スリーブ１５ｂを回転させると共に、現像ブレード１５ｃによって摩擦帯電電荷を付与した現像剤層を現像スリーブ１５ｂの表面に形成し、その現像剤を前記潜像に応じて感光体ドラム１２へ転移させることによって現像像を形成して可視像化する。
【００３０】
そして、現像像を搬送手段１８で搬送する記録媒体１９に、転写手段１６の電圧印加によって転写する。転写手段１６は転写帯電器１６ａと分離帯電器１６ｂとを有しており、転写帯電器１６ａによって現像トナーと逆極性の電圧を印加して、搬送された記録媒体９に現像像を転写する。像転写後の記録媒体１９に対して分離帯電器１６ｂで電圧印加して感光体ドラム１２から分離する。
【００３１】
現像像を記録媒体１９に転写した後に、感光体ドラム１２の表面に残留した現像剤は、クリーニングブレード１７ａで掻き落とし、回収現像剤溜め１７ｂへ回収するクリーニング手段１７によって除去する。そして、現像剤再生手段によって現像剤と異物とを分離して現像剤ホッパー１５ａへ送り込む。
【００３２】
一方、搬送手段１８の構成は、装置本体の下方に上下カセット１８ａ１，１８ａ２が装着してある。それぞれのカセット１８ａ１，１８ａ２に収納した記録媒体１９がピックアップローラ１８ｂ１，１８ｂ２によって、１枚ずつレジストローラ対１８ｃへ供給可能となっている。カセット１８ａ１，１８ａ２または手差しトレイ１８ｄから供給された記録媒体１９は、感光体ドラム１２による画像形成動作と同期してレジストローラ対１８ｃが駆動して搬送し、転写手段１６の位置で前述したように現像像を転写する。
【００３３】
像転写後の記録媒体１９を搬送ベルト１８ｅによって、駆動ローラ２０ａおよびヒータを内蔵した加熱押圧ローラ２０ｂからなる定着手段２０へ搬送する。この定着手段２０で熱および圧力を印加して、転写像を定着して排出ローラ対１８ｆによって排出トレイ１８ｇへ排出する。なお、この画像形成装置は一度画像形成した記録媒体１９を再度画像転写位置へ搬送するための再搬送誘導部１８ｈ、中間トレイ１８ｉおよび搬送部１８ｊを有している。
【００３４】
ここで、加熱押圧ローラ２０ｂからなる定着ローラは，その温度がローラ内で均一に一定に保たれていることが必要であり、リアルタイムの温度センシングがローラ全面に渡って必要である。そこで、定着ローラに対して本発明の回転式無線機器を採用する。たとえば、図９に示すように温度センサ６Ａを定着ローラの表面部分に配置する。これによりセンシングとセンシング情報の外部への伝達とが可能である。親基地１００は、定着ローラからの温度センシングの情報を受信して、発熱機構にフィードバックする機能を有している。これによって常時定着ローラが動作中であっても、ローラの温度分布を測定することができる。
【００３５】
（第４の実施形態）
つぎに、本発明の回転式無線機器を上述した複写機における感光体ドラムの電位検出に応用した例について述べる。
前述した複写機における感光体ドラム１２の電位は、ドラム面内で均一で一定の値に保たれることが、安定した画像形成に必要である。そこで、図１０に示すような電位センサ６Ｂが、感光体ドラム１２の全面に貼着される。この場合、感光体ドラム１２の表面電位の計測時に圧電素子によって、測定面からの電気力線の遮断面を変化させることで計測するように構成される。なお、電位センサ６Ｂの貼着方法としては、前述した定着ローラの場合（図９）と同様であってよい。
【００３６】
第４の実施形態においてセンシングと無線通信のためのエネルギーは、前述の各実施形態と同様に回転部から取り入れ、電位センサ６Ｂにエネルギー供給し、センサ情報を親基地１００に送信する。これによって動作時にリアルタイムで感光体ドラム１２の電位分布がわかり、常に最適の条件で印刷することができる。
【００３７】
（第５の実施形態）
図１１は、本発明の回転式無線機器の第５の実施形態を示している。この例では磁石３が円周部の複数箇所（この例では４箇所）に設けられる。その他の構成は実質的に第１の実施形態の場合と同様である。
【００３８】
第５の実施形態によれば、複数の磁石３を持つことでコイル３に発生する電力が大きくなり、より大きな電力を必要とするセンサの駆動が可能になる。また、無線通信の通信距離を延ばすことが可能となる。
【００３９】
以上、本発明を実施形態とともに説明したが、本発明はこれらの実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の範囲内で変更等が可能である。
たとえば、磁石３の個数は必要に応じて、適宜増減することができる。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、回転部が回転していてもセンシングが可能であり、かつ電源供給のための配線を不要である構造を実現した。また、回転部においてリアルタイムにセンシングが可能になり、特に複写機に適用した場合、定着ローラや感光ドラムの温度、電位をリアルタイムで測定して画像形成にフィードバックすることが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の回転式無線機器の第１の実施形態における概略構成を示す図である。
【図２】本発明の回転式無線機器の第１の実施形態における要部構成を示す図である。
【図３】本発明の回転式無線機器の第１の実施形態を示す斜視図である。
【図４】本発明の回転式無線機器の第１の実施形態を示す斜視図である。
【図５】本発明の回転式無線機器の第１の実施形態における構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の回転式無線機器の第２の実施形態における概略構成を示す図である。
【図７】本発明の回転式無線機器の第２の実施形態を示す斜視図である。
【図８】本発明の回転式無線機器を画像形成装置に応用した例を示す図である。
【図９】本発明の回転式無線機器の第３の実施形態を示す斜視図である。
【図１０】本発明の回転式無線機器の第４の実施形態を示す斜視図である。
【図１１】本発明の回転式無線機器の第５の実施形態を示す斜視図である。
【符号の説明】
１　　固定部
２　　回転部
３　　磁石
４　　コイル
５　　電子回路部
６　　検出部（センサ）
１１　　原稿読取手段
１２　　感光体ドラム
１３　　メインモータ
１４　　帯電手段
１５　　現像手段
１６　　転写手段
１７　　クリーニング手段
１８　　搬送手段
１９　　記録媒体
２０　　定着手段
１００　　親基地
【図１】
2004135154.tif 000003
【図２】
2004135154.tif 000004
【図３】
2004135154.tif 000005
【図４】
2004135154.tif 000006
【図５】
2004135154.tif 000007
【図６】
2004135154.tif 000008
【図７】
2004135154.tif 000009
【図８】
2004135154.tif 000010
【図９】
2004135154.tif 000011
【図１０】
2004135154.tif 000012
【図１１】
2004135154.tif 000013