搬送ローラ、シート厚測定装置および画像形成装置
【課題】 搬送ローラにワイヤレス測定手段を埋設することにより、搬送ローラ自体の基本機能に加え、シート或いは周囲環境を測定する機能を兼ね備える。
【解決手段】 搬送ローラ対１０は、第１ローラ１１、第２ローラ１２、ばね部材１３および第１ローラ１１に埋設されたワイヤレスの圧力センサ０等を備えている。圧力センサ０は、シート２００が通過する際に加わる圧力を測定する。制御部３０は、電波信号で送信された圧力センサ０からの測定結果に基づき、画像形成条件（転写温度、定着温度、搬送速度）を設定する。
【解決手段】 搬送ローラ対１０は、第１ローラ１１、第２ローラ１２、ばね部材１３および第１ローラ１１に埋設されたワイヤレスの圧力センサ０等を備えている。圧力センサ０は、シート２００が通過する際に加わる圧力を測定する。制御部３０は、電波信号で送信された圧力センサ０からの測定結果に基づき、画像形成条件（転写温度、定着温度、搬送速度）を設定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば画像形成装置に用いて好適な搬送ローラおよびシート厚測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、コピー機やプリンタ等の画像形成装置は、搬送路に沿って搬送されてくるシートに対し、画像形成手段で形成された画像を転写するものである。そして、シートに画像を転写する際、シートの厚さが画像の品質を決める上で重要な要素となっている。シートの厚さから画像形成条件を算出し、この画像形成条件に基づいて画像形成手段を制御する技術は、特許文献１に開示されている。
【特許文献１】特許第３０８１５１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
この特許文献１では、シートの厚さを測定するのに、光学式変位センサを用いている。この光学式変位センサは、シートに向けて発光部から光を照射し、シートで反射した反射光を受光部で受光してシートの厚さを測定するものである。このため、精度の良い測定を実現するためには、分解能の高い光学式変位センサが必要となり、このセンサがコスト高になるという問題があった。
また、発光部および受光部は、信号を送信する器機にリード線を経由して接続される。これにより、各リード線を接続するコネクタにおける接触不良が発生したり、リード線に経時劣化等が発生したりして、電気抵抗が増加してしまい、検出精度が低下する虞があった。
【０００４】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたもので、本発明の目的は、高い測定精度を維持でき、リード線等の配線が不要となる搬送ローラおよびシート厚測定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】
前述した課題を解決するために、本発明が採用する搬送ローラは、シートを搬送する搬送路に沿って設けられる搬送ローラであって、所定の電波信号が供給されると、それをエネルギー源として少なくとも圧力または温度を含む物理量に反映した属性を持つ電波信号を生成して出力するワイヤレス測定手段を載置したことを特徴とする。
【０００６】
上記構成において、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共に、前記弾性表面波の属性が前記物理量を受け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として送信する送信部と、を具備することを特徴とする。
【０００７】
上記構成において、前記ワイヤレス測定手段に所定周波数の電波信号を送信すると共に、前記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を備えたことを特徴とする。
【０００８】
前述した課題を解決するために、本発明が採用する発明は、シートを搬送する搬送路に沿って設けられ、前記シートの厚さを測定するシート厚測定装置であって、前記搬送路に対向配置される第１ローラおよび第２ローラと、前記第１ローラと該第２ローラとを接触させるように、付勢力を発生させる付勢手段と、前記第１ローラまたは第２ローラのうち少なくとも何れか一方に設けられ、所定の電波信号が供給されると、それをエネルギー源として圧力に反映した属性を持つ電波信号を生成して出力するワイヤレス圧力測定手段と、前記ワイヤレス圧力測定手段に所定周波数の電波信号を送信すると共に、前記ワイヤレス圧力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、該送受信手段を介して得たワイヤレス圧力測定手段による測定結果に基づき、前記シートの厚さを算出する厚さ算出手段と、を具備したことを特徴とする。
【０００９】
上記構成において、前記ワイヤレス圧力測定手段は、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共に、前記弾性表面波の属性が前記圧力を受けて変化する振動媒体部と、前記付勢力を受け、該振動媒体部における弾性表面波の属性を変化させる受圧部と、前記弾性表面波を電気信号に変換して電波として送信する送信部と、を具備することを特徴とする。
【００１０】
本発明が採用する画像形成装置の構成は、上記に記載の搬送ローラを含んで形成された搬送路と、前記搬送路に沿ってシートを収容部から排出部に搬送する間に、当該シートに画像を形成する画像形成手段と、前記ワイヤレス測定手段に所定周波数の電波信号を送信すると共に、前記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、前記送受信手段で受信した前記ワイヤレス測定手段からの電波信号を受けて、前記画像形成手段において用いられる画像形成条件を設定する制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１１】
本発明が採用する画像形成装置の構成は、シートを収容部から排出部に搬送する搬送路の途中に設けられた上記に記載のシート厚測定装置と、前記搬送路に沿ってシートを収容部から排出部に搬送する間に、当該シートに画像を形成する画像形成手段と、前記シート厚測定装置のワイヤレス圧力測定手段に所定周波数の電波信号を送信すると共に、前記ワイヤレス圧力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、前記送受信手段で受信した前記ワイヤレス圧力測定手段からの電波信号を受けて、前記画像形成手段において用いられる画像形成条件を設定する制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１２】
上記構成において、前記シート厚測定装置は、前記搬送路のうち前記画像形成手段の上流側に配置したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明による搬送ローラは、搬送ローラ自体の持つシートを搬送するという基本機能に加え、シート或いは周囲環境を測定する測定手段としての機能を兼ね備えることができる。
しかも、シート厚測定装置は、ワイヤレス測定手段を用いているため、この測定手段には外部の器機と接続するためのリード線は必要なく、リード線による接触不良や電気抵抗の増加等の不具合を防止でき、高精度の測定を行うことができる。
さらに、シートに接触した状態で物理量を測定できるため、正確な測定を可能にでき、特に圧力でシートの厚さを測定する場合には、波打った状態にあるシートであっても、他のローラとの間にシートを押さえ込むことにより、正確な厚さ測定を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明における実施形態について図面を参照しつつ説明する。
＜Ａ．第１実施形態＞
（Ａ−１）画像形成装置の構成
まず、図１は、本発明に係る搬送ローラが組み込まれた画像形成装置１００の構成を示す図である。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。
画像形成装置１００は、画像読取部１１０、画像形成部１２０および用紙供給部１３０に大別される。画像読取部１１０は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）等により構成される光学系部材を備えており、載置された原稿の画像を光学系部材によって読み取り、読み取った画像を表す画像データを生成するものである。
【００１５】
用紙供給部１３０は、画像形成用のシート２００を積み重ねて収容する４つの給紙トレイ１３１ａ〜１３１ｄと、この給紙トレイ１３１ａ〜１３１ｄから画像形成部１２０を経由して用紙排出部１３２に、シート２００を１枚ずつ搬送する搬送路１３３とを備える。この搬送路１３３に沿ってシート２００を案内する複数の搬送ローラ１３４が設けられている。
【００１６】
画像形成部１２０は、画像読取部１１０で生成された画像データに基づいて、トナー像を生成し、生成したトナー像をシート２００に転写及び定着して画像を形成するものである。図１に示すように、画像形成部１２０は、ＹＭＣＫ各色のトナー像を形成する画像形成ユニット１２１と、定着器１２２とを備える。画像形成ユニット１２１は、感光体ドラム上に像光を照射して表面に静電電位の差による潜像を形成し、この潜像をトナーの選択的な付着によって可視化してトナー像とし、このトナー像を中間転写ベルト（図示せず）に転写（一次転写）する。
【００１７】
上述のトナー像の形成に平行して、用紙供給部１３０は、形成される画像に応じたシート２００を供給する。給紙トレイ１３１ａ〜１３１ｄの何れかから供給されたシート２００は搬送ローラ１３４によって搬送される。そして、搬送されたシート２００に中間転写ベルト上のトナー像が転写（二次転写）される。定着器１２２は、このトナーを加熱及び加圧し、融合および固着することでシート２００に定着し、シート２００上の画像が形成される。トナー像が定着されたシート２００は、搬送路１３３を経由して用紙排出部１３２に排出される。
この画像形成装置１００においては、後述するシート厚測定装置からの電波信号を受けて、シートの厚さを算出し、この厚さから転写温度、定着温度、搬送速度等の画像形成条件を設定する。
【００１８】
次に、本発明に係る搬送ローラを備えたシート厚測定装置について図２を参照しつつ説明する。画像形成部１２０の上流側位置（図１中のａ部）に、搬送路１３３を挟んで対向する２つのローラ１１，１２をローラ対１０として配置する。
このａ部は、給紙トレイ１３１ａ〜１３１ｄからの各搬送路が合流した下流側に位置している。このため、４つの給紙トレイ１３１ａ〜１３１ｄから給紙されるシート２００は、全てローラ対１０を通過する。
ここで、搬送ローラ対１０は、第１ローラ１１、第２ローラ１２、ばね部材１３および第１ローラ１１に埋設されたワイヤレスの圧力センサ０等を具備している。
バネ部材１３は、支持部１４と第２ローラ１２の軸部１２Ａとの間に架設される。バネ部材１３は、第２ローラ１２を第１ローラ１１側に押圧することにより、第１ローラ１１に対して所定の付勢力を発生させる。
【００１９】
ローラ１１，１２は、回転自在に軸支される軸部１１Ａ，１２Ａと、この軸部１１Ａ，１２Ａ外周に設けられた弾性層１１Ｂ，１２Ｂと、この弾性層１１Ｂ，１２Ｂの外周に設けられた表面層１１Ｃ，１２Ｃとを備える。
また、第１ローラ１１の弾性層１１Ｂ上に圧力センサ０が貼着され、圧力センサ０は表面層１１Ｃに覆われている。即ち、圧力センサ０は第１ローラ１１の外周面近傍に埋設される。そして、この圧力センサ０は、外部から第１ローラ１１に加わる圧力を属性（振幅、位相、周波数等）の変化して捕らえ、この属性変化を電波信号として送信する。
【００２０】
制御部３０は、インターフェース等の入出力部３０Ａ、ＣＰＵ（Central Processing Unit）３０Ｂ、ＲＯＭ（Read Only Memory）３０Ｃ、ＲＡＭ（Random Access Memory）３０Ｄ等を具備して構成されている。ＲＯＭ３０Ｃには、画像形成装置１００の動作を制御するプログラムを始め、圧力センサ０が検出した圧力（以下、シート圧という）に基づいてシートの厚さ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。ＲＡＭ３０Ｄ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３０Ｅには、受信した電波信号の周波数の変化分から圧力を算出し、この測定されたシート圧からシート２００の厚さを算出するためのテーブル（または演算式）および画像形成条件を算出するためのテーブル等が記憶されている。
【００２１】
（Ａ−２）ワイヤレスの圧力センサ
（Ａ−２−１）圧力センサの構成
ここで、圧力センサ０の構成および動作について説明する。
図３は圧力センサ０の構成を示している。圧力センサ０は、基台となるＳｉを材料とする基板１と、該基板１上に酸化膜１Ａを介して形成され、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、受圧部８とを具備している。この受圧部８は、起端が前記誘電体薄膜２に当節し先端が圧力センサ０から若干突出するように設けられる。
【００２２】
また、基板１の裏面側には異方性エッチングにより５４．７５度のテーパ面をなして凹部が形成されており、この底の部分が脆弱部となって外部からの圧力に反応するダイヤフラム１Ｂとなる。図面では、酸化膜１Ａは便宜上厚く描写しているが、実際には基板１と誘電体薄膜２との間での絶縁を確保できる厚さであればよい。
そして、受圧部８の先端に外部から圧力が加わることによってダイヤフラム１Ｂが撓み、この撓みが誘電体薄膜２に発生している弾性表面波の属性を変化させる。
【００２３】
（Ａ−２−２）圧力センサの材質
次に、圧力センサ０を構成する部材の材質について述べる。
この圧力センサの場合は、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弾性表面波の変化率は０．００５％程度となる。
【００２４】
ダイヤフラム１Ｂ上には酸化膜１Ａを介して誘電体薄膜２が配置される。このダイヤフラム１Ｂに外部から例えば2barの圧力が加わると、ダイヤフラム１Ｂが変形し、櫛型電極３Ａ，３Ｂの電極間の幅を変えると共に、弾性表面波の速度が変化して中心周波数ｆ0（例えば、４００〜８００ＭＨｚ）に対して周波数を０．２％程度変化させる。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、この圧力センサ０は、中心周波数ｆ0に対して約０．２％程度周波数が変化することが検知されている。
【００２５】
また、変換部３、アンテナ４およびグランド５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。
【００２６】
（Ａ−３）第１実施形態の動作
次に、基本的な測定動作について説明する。なお、図３（ａ）に示す圧力センサ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。
【００２７】
この圧力センサ０は、送受信機２０の発信部２１との間、受信部２２との間で電波信号の授受を行う。発信部２１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２２は、圧力センサ０からの電波信号を受信する。
【００２８】
ここで、受圧部８を介して外部から圧力がダイヤフラム１Ｂに加わると、表面に弾性表面波を発生している誘電体薄膜２に撓みを生じさせる。この撓みが弾性表面波の属性を変化させる。このように、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に加わった圧力の変化によって、振幅、位相、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２２は、この電波信号を電気信号に変換して制御部３０に伝送する。制御部３０では、この電気信号を解析することにより、圧力センサ０が受ける圧力を測定する。
【００２９】
このシート厚測定装置では、図２に示すように、バネ部材１３により第２ローラ１２が所定の付勢力で第１ローラ１１を押圧する。このため、ローラ１１，１２間にシート２００が挟まれている場合と、挟まれていない場合とで、圧力センサ０で測定される圧力は異なる。そして、シート２００の厚さに応じても第１ローラ１１に加わる圧力値が決まる。そこで、制御部３０は、圧力センサ０で測定された圧力に基づき、記憶エリア３０Ｅに記憶されたテーブルを参照することにより、シート２００の厚さを算出する。
【００３０】
次に、図４のフローチャートを参照しつつ、画像形成条件設定処理について説明する。
制御部３０のＣＰＵ３０Ｂは、装置の電源投入と同時にシート厚測定処理（ステップＳ１）を実行する。この処理は前述しているのでその説明は省略するが、ＣＰＵ３０Ｂは、算出されたシート２００の厚さをＲＡＭ３０Ｄに記憶する。
次に、ＣＰＵ３０Ｂは、ＲＡＭ３０Ｄから前記シート厚測定処理（サブルーチン；ステップＳ１）で記憶されたシート２００の厚さを読み出し、この厚さに基づき、記憶エリア３０Ｅに記憶された画像形成条件を設定するためのテーブルを参照して定着器１２２の定着温度、シート２００の搬送速度、転写温度を設定する（ステップＳ２）。
なお、一般に、画像形成条件は、坪量（単位面積当たりのシート１枚の重さ）に基づいて設定されており、この坪量とシート２００の厚さとの関係は、図５に示すようになっている。
【００３１】
具体的には、シート２００が比較的厚い場合には、シート２００に熱が伝わり難いため、定着温度および転写温度を標準より高めに設定し、シート２００の搬送速度を標準より遅く設定する。一方、シート２００が比較的薄い場合には、シート２００に熱が伝わり易いため、定着温度および転写温度を標準より低めに設定し、シート２００の搬送速度を標準より早く設定する。
さらに、ＣＰＵ３０Ｂは、電源がオフになるまで、ステップＳ１およびＳ２の処理を繰り返し、電源が開成された場合（ステップＳ３；ＹＥＳ）にこの処理を終了する。
【００３２】
（Ａ−４）第１実施形態の効果
このように、画像形成条件設定処理において設定された条件を用いて画像形成装置１００を駆動させることにより、シートの厚さに応じた厳格な温度管理を自動的に行うことができる。このため、トナーが十分に溶融されずに起きる定着不良を防止することができる。しかも、定着温度・転写温度等の画像形成条件をシート２００の厚さによって設定することで、トナーが解けてシート２００同士を融着してしまうトナーブロック等の不具合をなくすことができる。
【００３３】
このように、本実施形態によるシート厚測定装置にあっては、第１ローラ１１にワイヤレスの圧力センサ０を埋設している。これにより、圧力センサ０と制御部３０とを繋ぐリード線が不要となり、リード線の引き回し作業が省略できると共に、リード線を繋ぐコネクタもなくすことにより、接触不良等による測定精度の低下を防止することができ、長期に渡って測定精度を高めることができる。しかも、圧力センサ０は、外部の送受信機２０からの電波信号を受けて圧力を測定することができるため、バッテリーレスにでき、メンテナンス性を向上できる。
【００３４】
また、シート厚測定装置では、第１ローラ１１と第２ローラ１２からなるローラ対１０によってシート２００を挟んでシート圧を測定している。このため、波打った状態にあるシートであっても、正確な厚さ測定を実現できる。
【００３５】
＜Ｂ．第２実施形態＞
次に、本発明による第２実施形態について説明する。本実施形態の特徴は、搬送ローラにワイヤレスの圧力センサと温度センサを埋設させた点にある。なお、本実施形態では、前述した第１実施形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略する。
（Ｂ−１）搬送ローラの構成
この実施形態による搬送ローラを用いたローラ対１０´は、図１中のｂ部に設けられる。このｂ部は、定着器１２２の下流側に位置する。
この搬送ローラ対１０´は、図６に示すように、第１ローラ１１´、第２ローラ１２、ばね部材１３および第１ローラ１１に埋設されたワイヤレスの圧力センサ０，温度センサ０´等を備えている。
バネ部材１３は、支持部１４と第２ローラ１２の軸部１２Ａとの間に架設される。バネ部材１３は、第２ローラ１２を第１ローラ１１´側に押圧することにより、第１ローラ１１´に対して所定の付勢力を発生させる。
【００３６】
ローラ１１´，１２は、回転自在に軸支される軸部１１Ａ´，１２Ａと、この軸部１１Ａ´，１２Ａ外周に設けられた弾性層１１Ｂ´，１２Ｂと、この弾性層１１Ｂ´，１２Ｂの外周に設けられた表面層１１Ｃ´，１２Ｃとを備える。
また、第１ローラ１１´の弾性層１１Ｂ´上に圧力センサ０と温度センサ０´が貼着され、圧力センサ０と温度センサ０´は表面層１１Ｃ´に覆われる。即ち、圧力センサ０と温度センサ０´は第１ローラ１１の外周面近傍に埋設される。
そして、この圧力センサ０は、外部から第１ローラ１１に加わる圧力を電波信号の周波数に反映させて出力し、温度センサ０´は、周囲の温度を電波信号の周波数に反映させて出力する。
【００３７】
制御部３０の記憶エリア３０Ｅには、圧力センサ０から送信される電波信号の周波数の変化分から圧力を算出し、この測定された圧力からシート２００の厚さを算出するためのテーブル（または演算式）が記憶されると共に、温度センサ０´から送信される電波信号の周波数の変化分から温度を算出するためのテーブル（または演算式）が記憶され、さらに装置全体を制御するプログラム（例えば、画像形成条件（定着温度、搬送速度、転写温度等）に用いられるテーブル等が記憶されている。
【００３８】
（Ｂ−２）ワイヤレスの温度センサ
（Ｂ−２−１）温度センサの構成
ここで、温度センサ０´の構成および動作について説明する。
まず、本実施形態に用いられるワイヤレスの温度センサ０´の構成について説明する。
この温度センサ０´は、前述した圧力センサ０とほぼ同様に構成され、ダイヤフラム１Ｂおよび受圧部８が形成されていない点で相違しており、基本的な構成はほぼ同一であるので構成の説明は省略する。
【００３９】
（Ｂ−２−２）温度センサの材質
次に、温度センサを構成する部材の材質について述べる。
温度センサとして使用するためには、図３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７５．０×１０-6／℃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。
【００４０】
また、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。
【００４１】
（Ｂ−２−３）第２実施形態の動作
次に、基本的な測定動作について説明する。
この温度センサ０´は、送受信機２０の発信部２１との間、受信部２２との間で電波信号の授受を行う。発信部２１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２２は、温度センサ０´からの電波信号を受信する。
【００４２】
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に加わった温度の変化によって、周波数が変化する。この弾性表面波を受信した受信部２２は、この電波信号を電気信号に変換して制御部３０に伝送する。制御部３０では、この電気信号を解析することにより、温度センサが受ける温度を計測する。
【００４３】
次に、画像形成条件設定処理について説明する。
前述した如く、制御部３０のＲＡＭ３０Ｄには、圧力センサ０からの電波信号を受けてシート２００の厚さが記憶され、温度センサ０´からの電波信号を受けてシート２００の温度が記憶されている。そして、シート２００の厚さと温度を受けて以下の処理が行われる。
まず、定着器１２２から下流のシート温度を監視することにより、定着器１２２の加熱温度が適正であるか否かを判定し、定着器１２２における定着温度を調整する。具体的には、定着温度が適正温度を超えている場合には定着温度を下げるべく、ヒータに流す電流を低下させ、定着温度が適正温度に達していない場合には定着温度を上げるべく、ヒータに流す電流を上昇させる。
これにより、シート２００が適正温度を超えた高温になっている場合には、トナーが融解を起こす可能性が高く、トナーブロック等の不具合を引き起こす場合があったが、上記制御を行うことで、この不具合を事前に予測でき、早期対処を行うことが可能となる。
【００４４】
さらに、温度センサ０´からの測定温度に基づいて定着器１２２の定着温度を制御するようにしてもよい。例えば、予めシート２００にカール（湾曲）が発生する可能性のある温度を基準温度として記憶しておき、測定温度がこの基準温度を超えた場合にはシート２００にカールが発生する可能性があるため、定着温度を下げるべく、ヒータに流す電流を低下させる。これにより、画像形成装置１００は、カールのないシート２００を排出することができる。
【００４５】
また、シート２００にしわやよれが発生した場合には、ローラ１１´，１２間に挟まるシート２００の厚さは通常の２倍弱になり、圧力センサ０で測定される圧力の値は大きくなる。そこで、ｂ部を通過するシート２００から受ける圧力を監視することにより、シート２００にしわやよれが発生しているか否かが管理できる。そして、画像形成装置１００では、しわやよれが発生した場合には、定着器１２２における定着温度を低下させたり、当該画像形成装置１００を停止させたりする制御を行う。
【００４６】
＜Ｃ．センサを複数個とした例＞
これまでは、１つのワイヤレスセンサを使用した場合について述べたが、複数個のワイヤレスセンサを用いた場合には、各センサを識別する手法が必要となる。
以下、各センサを識別するための一手法について述べる。
図７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。
【００４７】
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。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。
【００４８】
ここで、外部の発信部１１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。
【００４９】
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（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。
【００５０】
ここで、４カ所の測定位置ａ〜ｄに個々に配置されたセンサ０−１，０−２，０−３，０−４とする。具体的には、弾性表面波の周波数は、櫛型電極３Ａ，３Ｂの形状で設定されるため、センサ０−１には、図７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、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、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、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が形成されるものとする。これにより、誘電体薄膜に発生する弾性表面波の周波数が、センサ０−１がｆ１、センサ０−２がｆ2、センサ０−３がｆ3、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によってセンサ０−１〜０−４が特定されることになる。
【００５１】
そして、周波数ｆ１の電波信号では測定対象ａに配置されたセンサ０−１による測定が、周波数ｆ2の電波信号では測定対象ｂに配置されたセンサ０−２による測定が、周波数ｆ3の電波信号では測定対象ｃに配置されたセンサ０−３による測定が、周波数ｆ4の電波信号では測定対象ｄに配置されたセンサ０−４による測定が可能となる。
【００５２】
このように、周波数によってセンサを識別することができる。具体的には、周波数ｆ１を圧力センサ０、周波数ｆ２を温度センサ０´といったように割り振ることもできる。
【００５３】
＜Ｄ．他の実施形態＞
（Ｄ−１）
前記実施形態における搬送ローラでは、圧力センサ０或いは圧力センサ０と温度センサ０´を埋設するものとして述べたが、本発明はこれに限らず、温度センサのみ、或いは後述する湿度センサのみ、さらにはこれらのセンサの組み合わせを埋設或いは載置させてもよい。
これにより、搬送ローラ自体の基本機能に加え、シート或いは周囲環境を測定する測定部としての機能を兼ね備えることができる。
【００５４】
（Ｄ−２）
（Ｄ−２−１）湿度センサの材質
この湿度センサは、前述した圧力センサ０、温度センサ０´とほぼ同様に構成されているため、相違点となる部位の材質のみ、以下に記載する。
湿度センサとして使用するためには、図３に示した誘電体薄膜２の材料にＬｉＴａＯ3を使用する。
【００５５】
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、この湿度センサでは、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。
【００５６】
（Ｄ−２−２）材質について
前記実施形態におけるワイヤレスセンサの各部の材質は、以下の材質であってもよい。
基板１の材質は、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Ｐｄ，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。
【００５７】
また、誘電体薄膜２の材質はＬｉＴａＯ3やＬｉＮｂＯ3に限らず、ＳｉＯ2，ＳｒＴｉＯ3，ＢａＴｉＯ3，ＢａＺｒＯ2，ＬａＡｌＯ3，ＺｒＯ2，Ｙ2Ｏ3８％−ＺｒＯ2，ＭｇＯ，ＭｇＡｌ2Ｏ4，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（Ｍｇ1/3Ｎｂ2/3）Ｏ3，ＫＮｂＯ3等の正方系、斜方系或いは擬立方晶系材料、擬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，ＰｂXＢａ1-XＮｂ2Ｏ6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の間に設定されるようになる。
【００５８】
また、この誘電体薄膜２は、変換部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、圧電定数等がより向上できる。
【００５９】
（Ｄ−３）
前記実施形態では、複数のワイヤレスセンサを識別する手段として、変換部３の形状及び大きさを異ならせて、誘電体薄膜に発生する表面弾性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ている。センサを識別する手段はこれに限らず、櫛型電極の形状及び大きさを同形状にして櫛型電極間の離間距離ｄ（図３参照）を異ならせることによっても実現することができる。
具体的には、櫛型電極間の離間距離を異ならせることで、誘電体薄膜上に発生する表面弾性波の時間が異なる。この点に着目し、発信部２１の電波信号発信から受信部２２での電波信号受信までの時間を測定することによりセンサの識別化を図る。
【００６０】
（Ｄ−４）
前記第１実施形態では、画像形成条件を定着温度、転写温度、搬送速度とした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、シート２００の厚さに応じて変更した方が良いと思われるパラメータであればよい。例えば、厚さからシートの種類（ハクリ紙、透明フィルムなど）が特定できれば、その種類に応じたパラメータを設定するようにしてもよい。
【００６１】
（Ｄ−５）
前記第１実施形態では、画像形成部１２０の上流側にシート厚を測定する圧力センサ０を備えた搬送ローラ対１０を設け、シートの厚さから定着温度、転写温度、搬送速度を制御するようにした。一方、前記第２実施形態では、定着器１２２の下流側にシート厚を測定する圧力センサ０または温度を測定する温度センサを備えた搬送ローラ対１０´を設け、シートの厚さまたは温度から定着温度を制御するようにした。本発明はこれに限らず、第１実施形態と第２実施形態とを組み合わせても良い。
具体的には、定着温度は、画像形成部１２０の上流側に位置した搬送ローラ対１０からの電波信号に基づいた温度設定のみで行うのでなく、定着器１２２の下流側に位置した搬送ローラ対１０´からの電波信号に基づいて温度設定する。この制御を備えた画像形成装置は、シート２００に形成される画像の不具合をなくし、より精度の高い画像形成を実現することができる。
【００６２】
（Ｄ−６）
前記各実施形態では、搬送ローラを弾性層と表面層の２層からなるように記載したが、ワイヤレスセンサがローラ表面近傍に位置して埋設される形状であれば、これに限らず、一層の弾性体にワイヤレスセンサを埋設してもよい。
また、圧力センサ０をローラ内に埋設させる場合には、ダイヤフラム１Ｂの部分に空間を形成するとよい。
【００６３】
（Ｄ−７）
ワイヤレスセンサを備えた搬送ローラの位置は、前記各実施形態に限定されるものではなく、用途に応じた位置とすればよい。
【００６４】
（Ｄ−８）
前記各実施形態では、一方の第１ローラ１１にのみワイヤレスセンサを埋設させた場合について述べたが、第２ローラ１２に埋設させても、両方のローラ１１，１２に設けるようにしてよい。
ワイヤレスセンサは、ローラの軸方向に対して複数個配置させてもよい。例えば、規格幅位置に対応させて圧力センサ０を複数個埋設させた場合には、搬送途中に、シート２００の厚さを測定するだけでなく、シート２００の大きさも測定値から算出することが可能となる。
（Ｄ−９）
圧力センサ０は、外部から第１ローラ１１に加わる圧力を電波信号の周波数に反映させて出力し、温度センサ０´は、周囲の温度を電波信号の周波数に反映させて出力するようにしたが、周波数に限らず、圧力や温度等の物理的作用に対応させて電波信号が変化する振幅、位相等の属性であればよい。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の第１実施形態に係るシート厚測定装置を備えた画像形成装置を示すブロック図である。
【図２】第１実施形態に係るシート厚測定装置を示すブロック図である。
【図３】第１実施形態による圧力センサを示す図である。
【図４】第１実施形態による画像形成条件設定装置を示す流れ図である。
【図５】シートのシート厚に対する坪量を示す特性図である。
【図６】第２実施形態に係る搬送ローラを備えた周辺部を示すブロック図である。
【図７】第２実施形態による他の形態のワイヤレスセンサを示す図である。
【符号の説明】
【００６６】
０…圧力センサ、０´…温度センサ、０´´…ワイヤレスセンサ、１…基板、２…誘電体薄膜、２Ｂ…ダイヤフラム、３…櫛型電極、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、７…グランド電極、８…受圧部、１０，１０´…搬送ローラ対、１１，１１´…第１ローラ、１２…第２ローラ、１３…バネ部材、２０…送受信機、２１…送信部、２２…受信部、３０…制御部、３０Ａ…入出力部、３０Ｂ…ＣＰＵ、３０Ｃ…ＲＯＭ、３０Ｄ…ＲＡＭ、１００…画像形成装置、１１０…画像読取部、１２０…画像形成部、１２２…定着器、１３０…用紙供給部、１３３…搬送路、２００…記録シート。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば画像形成装置に用いて好適な搬送ローラおよびシート厚測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、コピー機やプリンタ等の画像形成装置は、搬送路に沿って搬送されてくるシートに対し、画像形成手段で形成された画像を転写するものである。そして、シートに画像を転写する際、シートの厚さが画像の品質を決める上で重要な要素となっている。シートの厚さから画像形成条件を算出し、この画像形成条件に基づいて画像形成手段を制御する技術は、特許文献１に開示されている。
【特許文献１】特許第３０８１５１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
この特許文献１では、シートの厚さを測定するのに、光学式変位センサを用いている。この光学式変位センサは、シートに向けて発光部から光を照射し、シートで反射した反射光を受光部で受光してシートの厚さを測定するものである。このため、精度の良い測定を実現するためには、分解能の高い光学式変位センサが必要となり、このセンサがコスト高になるという問題があった。
また、発光部および受光部は、信号を送信する器機にリード線を経由して接続される。これにより、各リード線を接続するコネクタにおける接触不良が発生したり、リード線に経時劣化等が発生したりして、電気抵抗が増加してしまい、検出精度が低下する虞があった。
【０００４】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたもので、本発明の目的は、高い測定精度を維持でき、リード線等の配線が不要となる搬送ローラおよびシート厚測定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】
前述した課題を解決するために、本発明が採用する搬送ローラは、シートを搬送する搬送路に沿って設けられる搬送ローラであって、所定の電波信号が供給されると、それをエネルギー源として少なくとも圧力または温度を含む物理量に反映した属性を持つ電波信号を生成して出力するワイヤレス測定手段を載置したことを特徴とする。
【０００６】
上記構成において、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共に、前記弾性表面波の属性が前記物理量を受け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として送信する送信部と、を具備することを特徴とする。
【０００７】
上記構成において、前記ワイヤレス測定手段に所定周波数の電波信号を送信すると共に、前記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を備えたことを特徴とする。
【０００８】
前述した課題を解決するために、本発明が採用する発明は、シートを搬送する搬送路に沿って設けられ、前記シートの厚さを測定するシート厚測定装置であって、前記搬送路に対向配置される第１ローラおよび第２ローラと、前記第１ローラと該第２ローラとを接触させるように、付勢力を発生させる付勢手段と、前記第１ローラまたは第２ローラのうち少なくとも何れか一方に設けられ、所定の電波信号が供給されると、それをエネルギー源として圧力に反映した属性を持つ電波信号を生成して出力するワイヤレス圧力測定手段と、前記ワイヤレス圧力測定手段に所定周波数の電波信号を送信すると共に、前記ワイヤレス圧力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、該送受信手段を介して得たワイヤレス圧力測定手段による測定結果に基づき、前記シートの厚さを算出する厚さ算出手段と、を具備したことを特徴とする。
【０００９】
上記構成において、前記ワイヤレス圧力測定手段は、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共に、前記弾性表面波の属性が前記圧力を受けて変化する振動媒体部と、前記付勢力を受け、該振動媒体部における弾性表面波の属性を変化させる受圧部と、前記弾性表面波を電気信号に変換して電波として送信する送信部と、を具備することを特徴とする。
【００１０】
本発明が採用する画像形成装置の構成は、上記に記載の搬送ローラを含んで形成された搬送路と、前記搬送路に沿ってシートを収容部から排出部に搬送する間に、当該シートに画像を形成する画像形成手段と、前記ワイヤレス測定手段に所定周波数の電波信号を送信すると共に、前記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、前記送受信手段で受信した前記ワイヤレス測定手段からの電波信号を受けて、前記画像形成手段において用いられる画像形成条件を設定する制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１１】
本発明が採用する画像形成装置の構成は、シートを収容部から排出部に搬送する搬送路の途中に設けられた上記に記載のシート厚測定装置と、前記搬送路に沿ってシートを収容部から排出部に搬送する間に、当該シートに画像を形成する画像形成手段と、前記シート厚測定装置のワイヤレス圧力測定手段に所定周波数の電波信号を送信すると共に、前記ワイヤレス圧力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、前記送受信手段で受信した前記ワイヤレス圧力測定手段からの電波信号を受けて、前記画像形成手段において用いられる画像形成条件を設定する制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１２】
上記構成において、前記シート厚測定装置は、前記搬送路のうち前記画像形成手段の上流側に配置したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明による搬送ローラは、搬送ローラ自体の持つシートを搬送するという基本機能に加え、シート或いは周囲環境を測定する測定手段としての機能を兼ね備えることができる。
しかも、シート厚測定装置は、ワイヤレス測定手段を用いているため、この測定手段には外部の器機と接続するためのリード線は必要なく、リード線による接触不良や電気抵抗の増加等の不具合を防止でき、高精度の測定を行うことができる。
さらに、シートに接触した状態で物理量を測定できるため、正確な測定を可能にでき、特に圧力でシートの厚さを測定する場合には、波打った状態にあるシートであっても、他のローラとの間にシートを押さえ込むことにより、正確な厚さ測定を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明における実施形態について図面を参照しつつ説明する。
＜Ａ．第１実施形態＞
（Ａ−１）画像形成装置の構成
まず、図１は、本発明に係る搬送ローラが組み込まれた画像形成装置１００の構成を示す図である。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。
画像形成装置１００は、画像読取部１１０、画像形成部１２０および用紙供給部１３０に大別される。画像読取部１１０は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）等により構成される光学系部材を備えており、載置された原稿の画像を光学系部材によって読み取り、読み取った画像を表す画像データを生成するものである。
【００１５】
用紙供給部１３０は、画像形成用のシート２００を積み重ねて収容する４つの給紙トレイ１３１ａ〜１３１ｄと、この給紙トレイ１３１ａ〜１３１ｄから画像形成部１２０を経由して用紙排出部１３２に、シート２００を１枚ずつ搬送する搬送路１３３とを備える。この搬送路１３３に沿ってシート２００を案内する複数の搬送ローラ１３４が設けられている。
【００１６】
画像形成部１２０は、画像読取部１１０で生成された画像データに基づいて、トナー像を生成し、生成したトナー像をシート２００に転写及び定着して画像を形成するものである。図１に示すように、画像形成部１２０は、ＹＭＣＫ各色のトナー像を形成する画像形成ユニット１２１と、定着器１２２とを備える。画像形成ユニット１２１は、感光体ドラム上に像光を照射して表面に静電電位の差による潜像を形成し、この潜像をトナーの選択的な付着によって可視化してトナー像とし、このトナー像を中間転写ベルト（図示せず）に転写（一次転写）する。
【００１７】
上述のトナー像の形成に平行して、用紙供給部１３０は、形成される画像に応じたシート２００を供給する。給紙トレイ１３１ａ〜１３１ｄの何れかから供給されたシート２００は搬送ローラ１３４によって搬送される。そして、搬送されたシート２００に中間転写ベルト上のトナー像が転写（二次転写）される。定着器１２２は、このトナーを加熱及び加圧し、融合および固着することでシート２００に定着し、シート２００上の画像が形成される。トナー像が定着されたシート２００は、搬送路１３３を経由して用紙排出部１３２に排出される。
この画像形成装置１００においては、後述するシート厚測定装置からの電波信号を受けて、シートの厚さを算出し、この厚さから転写温度、定着温度、搬送速度等の画像形成条件を設定する。
【００１８】
次に、本発明に係る搬送ローラを備えたシート厚測定装置について図２を参照しつつ説明する。画像形成部１２０の上流側位置（図１中のａ部）に、搬送路１３３を挟んで対向する２つのローラ１１，１２をローラ対１０として配置する。
このａ部は、給紙トレイ１３１ａ〜１３１ｄからの各搬送路が合流した下流側に位置している。このため、４つの給紙トレイ１３１ａ〜１３１ｄから給紙されるシート２００は、全てローラ対１０を通過する。
ここで、搬送ローラ対１０は、第１ローラ１１、第２ローラ１２、ばね部材１３および第１ローラ１１に埋設されたワイヤレスの圧力センサ０等を具備している。
バネ部材１３は、支持部１４と第２ローラ１２の軸部１２Ａとの間に架設される。バネ部材１３は、第２ローラ１２を第１ローラ１１側に押圧することにより、第１ローラ１１に対して所定の付勢力を発生させる。
【００１９】
ローラ１１，１２は、回転自在に軸支される軸部１１Ａ，１２Ａと、この軸部１１Ａ，１２Ａ外周に設けられた弾性層１１Ｂ，１２Ｂと、この弾性層１１Ｂ，１２Ｂの外周に設けられた表面層１１Ｃ，１２Ｃとを備える。
また、第１ローラ１１の弾性層１１Ｂ上に圧力センサ０が貼着され、圧力センサ０は表面層１１Ｃに覆われている。即ち、圧力センサ０は第１ローラ１１の外周面近傍に埋設される。そして、この圧力センサ０は、外部から第１ローラ１１に加わる圧力を属性（振幅、位相、周波数等）の変化して捕らえ、この属性変化を電波信号として送信する。
【００２０】
制御部３０は、インターフェース等の入出力部３０Ａ、ＣＰＵ（Central Processing Unit）３０Ｂ、ＲＯＭ（Read Only Memory）３０Ｃ、ＲＡＭ（Random Access Memory）３０Ｄ等を具備して構成されている。ＲＯＭ３０Ｃには、画像形成装置１００の動作を制御するプログラムを始め、圧力センサ０が検出した圧力（以下、シート圧という）に基づいてシートの厚さ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。ＲＡＭ３０Ｄ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３０Ｅには、受信した電波信号の周波数の変化分から圧力を算出し、この測定されたシート圧からシート２００の厚さを算出するためのテーブル（または演算式）および画像形成条件を算出するためのテーブル等が記憶されている。
【００２１】
（Ａ−２）ワイヤレスの圧力センサ
（Ａ−２−１）圧力センサの構成
ここで、圧力センサ０の構成および動作について説明する。
図３は圧力センサ０の構成を示している。圧力センサ０は、基台となるＳｉを材料とする基板１と、該基板１上に酸化膜１Ａを介して形成され、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、受圧部８とを具備している。この受圧部８は、起端が前記誘電体薄膜２に当節し先端が圧力センサ０から若干突出するように設けられる。
【００２２】
また、基板１の裏面側には異方性エッチングにより５４．７５度のテーパ面をなして凹部が形成されており、この底の部分が脆弱部となって外部からの圧力に反応するダイヤフラム１Ｂとなる。図面では、酸化膜１Ａは便宜上厚く描写しているが、実際には基板１と誘電体薄膜２との間での絶縁を確保できる厚さであればよい。
そして、受圧部８の先端に外部から圧力が加わることによってダイヤフラム１Ｂが撓み、この撓みが誘電体薄膜２に発生している弾性表面波の属性を変化させる。
【００２３】
（Ａ−２−２）圧力センサの材質
次に、圧力センサ０を構成する部材の材質について述べる。
この圧力センサの場合は、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弾性表面波の変化率は０．００５％程度となる。
【００２４】
ダイヤフラム１Ｂ上には酸化膜１Ａを介して誘電体薄膜２が配置される。このダイヤフラム１Ｂに外部から例えば2barの圧力が加わると、ダイヤフラム１Ｂが変形し、櫛型電極３Ａ，３Ｂの電極間の幅を変えると共に、弾性表面波の速度が変化して中心周波数ｆ0（例えば、４００〜８００ＭＨｚ）に対して周波数を０．２％程度変化させる。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、この圧力センサ０は、中心周波数ｆ0に対して約０．２％程度周波数が変化することが検知されている。
【００２５】
また、変換部３、アンテナ４およびグランド５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。
【００２６】
（Ａ−３）第１実施形態の動作
次に、基本的な測定動作について説明する。なお、図３（ａ）に示す圧力センサ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。
【００２７】
この圧力センサ０は、送受信機２０の発信部２１との間、受信部２２との間で電波信号の授受を行う。発信部２１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２２は、圧力センサ０からの電波信号を受信する。
【００２８】
ここで、受圧部８を介して外部から圧力がダイヤフラム１Ｂに加わると、表面に弾性表面波を発生している誘電体薄膜２に撓みを生じさせる。この撓みが弾性表面波の属性を変化させる。このように、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に加わった圧力の変化によって、振幅、位相、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２２は、この電波信号を電気信号に変換して制御部３０に伝送する。制御部３０では、この電気信号を解析することにより、圧力センサ０が受ける圧力を測定する。
【００２９】
このシート厚測定装置では、図２に示すように、バネ部材１３により第２ローラ１２が所定の付勢力で第１ローラ１１を押圧する。このため、ローラ１１，１２間にシート２００が挟まれている場合と、挟まれていない場合とで、圧力センサ０で測定される圧力は異なる。そして、シート２００の厚さに応じても第１ローラ１１に加わる圧力値が決まる。そこで、制御部３０は、圧力センサ０で測定された圧力に基づき、記憶エリア３０Ｅに記憶されたテーブルを参照することにより、シート２００の厚さを算出する。
【００３０】
次に、図４のフローチャートを参照しつつ、画像形成条件設定処理について説明する。
制御部３０のＣＰＵ３０Ｂは、装置の電源投入と同時にシート厚測定処理（ステップＳ１）を実行する。この処理は前述しているのでその説明は省略するが、ＣＰＵ３０Ｂは、算出されたシート２００の厚さをＲＡＭ３０Ｄに記憶する。
次に、ＣＰＵ３０Ｂは、ＲＡＭ３０Ｄから前記シート厚測定処理（サブルーチン；ステップＳ１）で記憶されたシート２００の厚さを読み出し、この厚さに基づき、記憶エリア３０Ｅに記憶された画像形成条件を設定するためのテーブルを参照して定着器１２２の定着温度、シート２００の搬送速度、転写温度を設定する（ステップＳ２）。
なお、一般に、画像形成条件は、坪量（単位面積当たりのシート１枚の重さ）に基づいて設定されており、この坪量とシート２００の厚さとの関係は、図５に示すようになっている。
【００３１】
具体的には、シート２００が比較的厚い場合には、シート２００に熱が伝わり難いため、定着温度および転写温度を標準より高めに設定し、シート２００の搬送速度を標準より遅く設定する。一方、シート２００が比較的薄い場合には、シート２００に熱が伝わり易いため、定着温度および転写温度を標準より低めに設定し、シート２００の搬送速度を標準より早く設定する。
さらに、ＣＰＵ３０Ｂは、電源がオフになるまで、ステップＳ１およびＳ２の処理を繰り返し、電源が開成された場合（ステップＳ３；ＹＥＳ）にこの処理を終了する。
【００３２】
（Ａ−４）第１実施形態の効果
このように、画像形成条件設定処理において設定された条件を用いて画像形成装置１００を駆動させることにより、シートの厚さに応じた厳格な温度管理を自動的に行うことができる。このため、トナーが十分に溶融されずに起きる定着不良を防止することができる。しかも、定着温度・転写温度等の画像形成条件をシート２００の厚さによって設定することで、トナーが解けてシート２００同士を融着してしまうトナーブロック等の不具合をなくすことができる。
【００３３】
このように、本実施形態によるシート厚測定装置にあっては、第１ローラ１１にワイヤレスの圧力センサ０を埋設している。これにより、圧力センサ０と制御部３０とを繋ぐリード線が不要となり、リード線の引き回し作業が省略できると共に、リード線を繋ぐコネクタもなくすことにより、接触不良等による測定精度の低下を防止することができ、長期に渡って測定精度を高めることができる。しかも、圧力センサ０は、外部の送受信機２０からの電波信号を受けて圧力を測定することができるため、バッテリーレスにでき、メンテナンス性を向上できる。
【００３４】
また、シート厚測定装置では、第１ローラ１１と第２ローラ１２からなるローラ対１０によってシート２００を挟んでシート圧を測定している。このため、波打った状態にあるシートであっても、正確な厚さ測定を実現できる。
【００３５】
＜Ｂ．第２実施形態＞
次に、本発明による第２実施形態について説明する。本実施形態の特徴は、搬送ローラにワイヤレスの圧力センサと温度センサを埋設させた点にある。なお、本実施形態では、前述した第１実施形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略する。
（Ｂ−１）搬送ローラの構成
この実施形態による搬送ローラを用いたローラ対１０´は、図１中のｂ部に設けられる。このｂ部は、定着器１２２の下流側に位置する。
この搬送ローラ対１０´は、図６に示すように、第１ローラ１１´、第２ローラ１２、ばね部材１３および第１ローラ１１に埋設されたワイヤレスの圧力センサ０，温度センサ０´等を備えている。
バネ部材１３は、支持部１４と第２ローラ１２の軸部１２Ａとの間に架設される。バネ部材１３は、第２ローラ１２を第１ローラ１１´側に押圧することにより、第１ローラ１１´に対して所定の付勢力を発生させる。
【００３６】
ローラ１１´，１２は、回転自在に軸支される軸部１１Ａ´，１２Ａと、この軸部１１Ａ´，１２Ａ外周に設けられた弾性層１１Ｂ´，１２Ｂと、この弾性層１１Ｂ´，１２Ｂの外周に設けられた表面層１１Ｃ´，１２Ｃとを備える。
また、第１ローラ１１´の弾性層１１Ｂ´上に圧力センサ０と温度センサ０´が貼着され、圧力センサ０と温度センサ０´は表面層１１Ｃ´に覆われる。即ち、圧力センサ０と温度センサ０´は第１ローラ１１の外周面近傍に埋設される。
そして、この圧力センサ０は、外部から第１ローラ１１に加わる圧力を電波信号の周波数に反映させて出力し、温度センサ０´は、周囲の温度を電波信号の周波数に反映させて出力する。
【００３７】
制御部３０の記憶エリア３０Ｅには、圧力センサ０から送信される電波信号の周波数の変化分から圧力を算出し、この測定された圧力からシート２００の厚さを算出するためのテーブル（または演算式）が記憶されると共に、温度センサ０´から送信される電波信号の周波数の変化分から温度を算出するためのテーブル（または演算式）が記憶され、さらに装置全体を制御するプログラム（例えば、画像形成条件（定着温度、搬送速度、転写温度等）に用いられるテーブル等が記憶されている。
【００３８】
（Ｂ−２）ワイヤレスの温度センサ
（Ｂ−２−１）温度センサの構成
ここで、温度センサ０´の構成および動作について説明する。
まず、本実施形態に用いられるワイヤレスの温度センサ０´の構成について説明する。
この温度センサ０´は、前述した圧力センサ０とほぼ同様に構成され、ダイヤフラム１Ｂおよび受圧部８が形成されていない点で相違しており、基本的な構成はほぼ同一であるので構成の説明は省略する。
【００３９】
（Ｂ−２−２）温度センサの材質
次に、温度センサを構成する部材の材質について述べる。
温度センサとして使用するためには、図３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７５．０×１０-6／℃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。
【００４０】
また、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。
【００４１】
（Ｂ−２−３）第２実施形態の動作
次に、基本的な測定動作について説明する。
この温度センサ０´は、送受信機２０の発信部２１との間、受信部２２との間で電波信号の授受を行う。発信部２１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２２は、温度センサ０´からの電波信号を受信する。
【００４２】
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に加わった温度の変化によって、周波数が変化する。この弾性表面波を受信した受信部２２は、この電波信号を電気信号に変換して制御部３０に伝送する。制御部３０では、この電気信号を解析することにより、温度センサが受ける温度を計測する。
【００４３】
次に、画像形成条件設定処理について説明する。
前述した如く、制御部３０のＲＡＭ３０Ｄには、圧力センサ０からの電波信号を受けてシート２００の厚さが記憶され、温度センサ０´からの電波信号を受けてシート２００の温度が記憶されている。そして、シート２００の厚さと温度を受けて以下の処理が行われる。
まず、定着器１２２から下流のシート温度を監視することにより、定着器１２２の加熱温度が適正であるか否かを判定し、定着器１２２における定着温度を調整する。具体的には、定着温度が適正温度を超えている場合には定着温度を下げるべく、ヒータに流す電流を低下させ、定着温度が適正温度に達していない場合には定着温度を上げるべく、ヒータに流す電流を上昇させる。
これにより、シート２００が適正温度を超えた高温になっている場合には、トナーが融解を起こす可能性が高く、トナーブロック等の不具合を引き起こす場合があったが、上記制御を行うことで、この不具合を事前に予測でき、早期対処を行うことが可能となる。
【００４４】
さらに、温度センサ０´からの測定温度に基づいて定着器１２２の定着温度を制御するようにしてもよい。例えば、予めシート２００にカール（湾曲）が発生する可能性のある温度を基準温度として記憶しておき、測定温度がこの基準温度を超えた場合にはシート２００にカールが発生する可能性があるため、定着温度を下げるべく、ヒータに流す電流を低下させる。これにより、画像形成装置１００は、カールのないシート２００を排出することができる。
【００４５】
また、シート２００にしわやよれが発生した場合には、ローラ１１´，１２間に挟まるシート２００の厚さは通常の２倍弱になり、圧力センサ０で測定される圧力の値は大きくなる。そこで、ｂ部を通過するシート２００から受ける圧力を監視することにより、シート２００にしわやよれが発生しているか否かが管理できる。そして、画像形成装置１００では、しわやよれが発生した場合には、定着器１２２における定着温度を低下させたり、当該画像形成装置１００を停止させたりする制御を行う。
【００４６】
＜Ｃ．センサを複数個とした例＞
これまでは、１つのワイヤレスセンサを使用した場合について述べたが、複数個のワイヤレスセンサを用いた場合には、各センサを識別する手法が必要となる。
以下、各センサを識別するための一手法について述べる。
図７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。
【００４７】
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。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。
【００４８】
ここで、外部の発信部１１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。
【００４９】
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（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。
【００５０】
ここで、４カ所の測定位置ａ〜ｄに個々に配置されたセンサ０−１，０−２，０−３，０−４とする。具体的には、弾性表面波の周波数は、櫛型電極３Ａ，３Ｂの形状で設定されるため、センサ０−１には、図７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、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、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、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が形成されるものとする。これにより、誘電体薄膜に発生する弾性表面波の周波数が、センサ０−１がｆ１、センサ０−２がｆ2、センサ０−３がｆ3、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によってセンサ０−１〜０−４が特定されることになる。
【００５１】
そして、周波数ｆ１の電波信号では測定対象ａに配置されたセンサ０−１による測定が、周波数ｆ2の電波信号では測定対象ｂに配置されたセンサ０−２による測定が、周波数ｆ3の電波信号では測定対象ｃに配置されたセンサ０−３による測定が、周波数ｆ4の電波信号では測定対象ｄに配置されたセンサ０−４による測定が可能となる。
【００５２】
このように、周波数によってセンサを識別することができる。具体的には、周波数ｆ１を圧力センサ０、周波数ｆ２を温度センサ０´といったように割り振ることもできる。
【００５３】
＜Ｄ．他の実施形態＞
（Ｄ−１）
前記実施形態における搬送ローラでは、圧力センサ０或いは圧力センサ０と温度センサ０´を埋設するものとして述べたが、本発明はこれに限らず、温度センサのみ、或いは後述する湿度センサのみ、さらにはこれらのセンサの組み合わせを埋設或いは載置させてもよい。
これにより、搬送ローラ自体の基本機能に加え、シート或いは周囲環境を測定する測定部としての機能を兼ね備えることができる。
【００５４】
（Ｄ−２）
（Ｄ−２−１）湿度センサの材質
この湿度センサは、前述した圧力センサ０、温度センサ０´とほぼ同様に構成されているため、相違点となる部位の材質のみ、以下に記載する。
湿度センサとして使用するためには、図３に示した誘電体薄膜２の材料にＬｉＴａＯ3を使用する。
【００５５】
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、この湿度センサでは、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。
【００５６】
（Ｄ−２−２）材質について
前記実施形態におけるワイヤレスセンサの各部の材質は、以下の材質であってもよい。
基板１の材質は、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Ｐｄ，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。
【００５７】
また、誘電体薄膜２の材質はＬｉＴａＯ3やＬｉＮｂＯ3に限らず、ＳｉＯ2，ＳｒＴｉＯ3，ＢａＴｉＯ3，ＢａＺｒＯ2，ＬａＡｌＯ3，ＺｒＯ2，Ｙ2Ｏ3８％−ＺｒＯ2，ＭｇＯ，ＭｇＡｌ2Ｏ4，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（Ｍｇ1/3Ｎｂ2/3）Ｏ3，ＫＮｂＯ3等の正方系、斜方系或いは擬立方晶系材料、擬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，ＰｂXＢａ1-XＮｂ2Ｏ6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の間に設定されるようになる。
【００５８】
また、この誘電体薄膜２は、変換部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、圧電定数等がより向上できる。
【００５９】
（Ｄ−３）
前記実施形態では、複数のワイヤレスセンサを識別する手段として、変換部３の形状及び大きさを異ならせて、誘電体薄膜に発生する表面弾性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ている。センサを識別する手段はこれに限らず、櫛型電極の形状及び大きさを同形状にして櫛型電極間の離間距離ｄ（図３参照）を異ならせることによっても実現することができる。
具体的には、櫛型電極間の離間距離を異ならせることで、誘電体薄膜上に発生する表面弾性波の時間が異なる。この点に着目し、発信部２１の電波信号発信から受信部２２での電波信号受信までの時間を測定することによりセンサの識別化を図る。
【００６０】
（Ｄ−４）
前記第１実施形態では、画像形成条件を定着温度、転写温度、搬送速度とした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、シート２００の厚さに応じて変更した方が良いと思われるパラメータであればよい。例えば、厚さからシートの種類（ハクリ紙、透明フィルムなど）が特定できれば、その種類に応じたパラメータを設定するようにしてもよい。
【００６１】
（Ｄ−５）
前記第１実施形態では、画像形成部１２０の上流側にシート厚を測定する圧力センサ０を備えた搬送ローラ対１０を設け、シートの厚さから定着温度、転写温度、搬送速度を制御するようにした。一方、前記第２実施形態では、定着器１２２の下流側にシート厚を測定する圧力センサ０または温度を測定する温度センサを備えた搬送ローラ対１０´を設け、シートの厚さまたは温度から定着温度を制御するようにした。本発明はこれに限らず、第１実施形態と第２実施形態とを組み合わせても良い。
具体的には、定着温度は、画像形成部１２０の上流側に位置した搬送ローラ対１０からの電波信号に基づいた温度設定のみで行うのでなく、定着器１２２の下流側に位置した搬送ローラ対１０´からの電波信号に基づいて温度設定する。この制御を備えた画像形成装置は、シート２００に形成される画像の不具合をなくし、より精度の高い画像形成を実現することができる。
【００６２】
（Ｄ−６）
前記各実施形態では、搬送ローラを弾性層と表面層の２層からなるように記載したが、ワイヤレスセンサがローラ表面近傍に位置して埋設される形状であれば、これに限らず、一層の弾性体にワイヤレスセンサを埋設してもよい。
また、圧力センサ０をローラ内に埋設させる場合には、ダイヤフラム１Ｂの部分に空間を形成するとよい。
【００６３】
（Ｄ−７）
ワイヤレスセンサを備えた搬送ローラの位置は、前記各実施形態に限定されるものではなく、用途に応じた位置とすればよい。
【００６４】
（Ｄ−８）
前記各実施形態では、一方の第１ローラ１１にのみワイヤレスセンサを埋設させた場合について述べたが、第２ローラ１２に埋設させても、両方のローラ１１，１２に設けるようにしてよい。
ワイヤレスセンサは、ローラの軸方向に対して複数個配置させてもよい。例えば、規格幅位置に対応させて圧力センサ０を複数個埋設させた場合には、搬送途中に、シート２００の厚さを測定するだけでなく、シート２００の大きさも測定値から算出することが可能となる。
（Ｄ−９）
圧力センサ０は、外部から第１ローラ１１に加わる圧力を電波信号の周波数に反映させて出力し、温度センサ０´は、周囲の温度を電波信号の周波数に反映させて出力するようにしたが、周波数に限らず、圧力や温度等の物理的作用に対応させて電波信号が変化する振幅、位相等の属性であればよい。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の第１実施形態に係るシート厚測定装置を備えた画像形成装置を示すブロック図である。
【図２】第１実施形態に係るシート厚測定装置を示すブロック図である。
【図３】第１実施形態による圧力センサを示す図である。
【図４】第１実施形態による画像形成条件設定装置を示す流れ図である。
【図５】シートのシート厚に対する坪量を示す特性図である。
【図６】第２実施形態に係る搬送ローラを備えた周辺部を示すブロック図である。
【図７】第２実施形態による他の形態のワイヤレスセンサを示す図である。
【符号の説明】
【００６６】
０…圧力センサ、０´…温度センサ、０´´…ワイヤレスセンサ、１…基板、２…誘電体薄膜、２Ｂ…ダイヤフラム、３…櫛型電極、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、７…グランド電極、８…受圧部、１０，１０´…搬送ローラ対、１１，１１´…第１ローラ、１２…第２ローラ、１３…バネ部材、２０…送受信機、２１…送信部、２２…受信部、３０…制御部、３０Ａ…入出力部、３０Ｂ…ＣＰＵ、３０Ｃ…ＲＯＭ、３０Ｄ…ＲＡＭ、１００…画像形成装置、１１０…画像読取部、１２０…画像形成部、１２２…定着器、１３０…用紙供給部、１３３…搬送路、２００…記録シート。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シートを搬送する搬送路に沿って設けられる搬送ローラであって、
所定の電波信号が供給されると、それをエネルギー源として少なくとも圧力または温度を含む物理量を反映した属性を持つ電波信号を生成して出力するワイヤレス測定手段を載置した
ことを特徴とする搬送ローラ。
【請求項２】
請求項１記載の搬送ローラにおいて、
前記ワイヤレス測定手段は、電波信号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共に、前記弾性表面波の属性が前記物理量を受け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、を具備した
ことを特徴とする搬送ローラ。
【請求項３】
請求項１記載の搬送ローラにおいて、
前記ワイヤレス測定手段に所定周波数の電波信号を送信すると共に、前記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を備えた
ことを特徴とする搬送ローラ。
【請求項４】
シートを搬送する搬送路に沿って設けられ、前記シートの厚さを測定するシート厚測定装置であって、
前記搬送路に対向配置される第１ローラおよび第２ローラと、
前記第１ローラと該第２ローラとを接触させるように、付勢力を発生させる付勢手段と、
前記第１ローラまたは第２ローラのうち少なくとも何れか一方に設けられ、所定の電波信号が供給されると、それをエネルギー源として圧力に反映した属性を持つ電波信号を生成して出力するワイヤレス圧力測定手段と、
前記ワイヤレス圧力測定手段に所定周波数の電波信号を送信すると共に、前記ワイヤレス圧力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、
該送受信手段を介して得たワイヤレス圧力測定手段による測定結果に基づき、前記シートの厚さを算出する厚さ算出手段と、を具備した
ことを特徴とするシート厚測定装置。
【請求項５】
請求項４記載のシート厚測定装置において、
前記ワイヤレス圧力測定手段は、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共に、前記弾性表面波の属性が前記圧力を受けて変化する振動媒体部と、
前記付勢力を受け、該振動媒体部における弾性表面波の属性を変化させる受圧部と、
前記弾性表面波を電気信号に変換して電波として送信する送信部と、を具備した
ことを特徴とするシート厚測定装置。
【請求項６】
請求項１に記載の搬送ローラを含んで形成された搬送路と、
前記搬送路に沿ってシートを収容部から排出部に搬送する間に、当該シートに画像を形成する画像形成手段と、
前記ワイヤレス測定手段に所定周波数の電波信号を送信すると共に、前記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、
前記送受信手段で受信した前記ワイヤレス測定手段からの電波信号を受けて、前記画像形成手段において用いられる画像形成条件を設定する制御手段と、を備えた
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
シートを収容部から排出部に搬送する搬送路の途中に設けられた請求項４に記載のシート厚測定装置と、
前記搬送路に沿ってシートを収容部から排出部に搬送する間に、当該シートに画像を形成する画像形成手段と、
前記シート厚測定装置のワイヤレス圧力測定手段に所定周波数の電波信号を送信すると共に、前記ワイヤレス圧力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、
前記送受信手段で受信した前記ワイヤレス圧力測定手段からの電波信号を受けて、前記画像形成手段において用いられる画像形成条件を設定する制御手段と、を備えた
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
請求項７に記載の画像形成装置において、
前記シート厚測定装置は、前記搬送路のうち前記画像形成手段の上流側に配置した
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１】
シートを搬送する搬送路に沿って設けられる搬送ローラであって、
所定の電波信号が供給されると、それをエネルギー源として少なくとも圧力または温度を含む物理量を反映した属性を持つ電波信号を生成して出力するワイヤレス測定手段を載置した
ことを特徴とする搬送ローラ。
【請求項２】
請求項１記載の搬送ローラにおいて、
前記ワイヤレス測定手段は、電波信号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共に、前記弾性表面波の属性が前記物理量を受け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、を具備した
ことを特徴とする搬送ローラ。
【請求項３】
請求項１記載の搬送ローラにおいて、
前記ワイヤレス測定手段に所定周波数の電波信号を送信すると共に、前記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を備えた
ことを特徴とする搬送ローラ。
【請求項４】
シートを搬送する搬送路に沿って設けられ、前記シートの厚さを測定するシート厚測定装置であって、
前記搬送路に対向配置される第１ローラおよび第２ローラと、
前記第１ローラと該第２ローラとを接触させるように、付勢力を発生させる付勢手段と、
前記第１ローラまたは第２ローラのうち少なくとも何れか一方に設けられ、所定の電波信号が供給されると、それをエネルギー源として圧力に反映した属性を持つ電波信号を生成して出力するワイヤレス圧力測定手段と、
前記ワイヤレス圧力測定手段に所定周波数の電波信号を送信すると共に、前記ワイヤレス圧力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、
該送受信手段を介して得たワイヤレス圧力測定手段による測定結果に基づき、前記シートの厚さを算出する厚さ算出手段と、を具備した
ことを特徴とするシート厚測定装置。
【請求項５】
請求項４記載のシート厚測定装置において、
前記ワイヤレス圧力測定手段は、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共に、前記弾性表面波の属性が前記圧力を受けて変化する振動媒体部と、
前記付勢力を受け、該振動媒体部における弾性表面波の属性を変化させる受圧部と、
前記弾性表面波を電気信号に変換して電波として送信する送信部と、を具備した
ことを特徴とするシート厚測定装置。
【請求項６】
請求項１に記載の搬送ローラを含んで形成された搬送路と、
前記搬送路に沿ってシートを収容部から排出部に搬送する間に、当該シートに画像を形成する画像形成手段と、
前記ワイヤレス測定手段に所定周波数の電波信号を送信すると共に、前記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、
前記送受信手段で受信した前記ワイヤレス測定手段からの電波信号を受けて、前記画像形成手段において用いられる画像形成条件を設定する制御手段と、を備えた
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
シートを収容部から排出部に搬送する搬送路の途中に設けられた請求項４に記載のシート厚測定装置と、
前記搬送路に沿ってシートを収容部から排出部に搬送する間に、当該シートに画像を形成する画像形成手段と、
前記シート厚測定装置のワイヤレス圧力測定手段に所定周波数の電波信号を送信すると共に、前記ワイヤレス圧力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、
前記送受信手段で受信した前記ワイヤレス圧力測定手段からの電波信号を受けて、前記画像形成手段において用いられる画像形成条件を設定する制御手段と、を備えた
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
請求項７に記載の画像形成装置において、
前記シート厚測定装置は、前記搬送路のうち前記画像形成手段の上流側に配置した
ことを特徴とする画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００６−２６４９２８（Ｐ２００６−２６４９２８Ａ）
【公開日】平成１８年１０月５日（２００６．１０．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−８７１７９（Ｐ２００５−８７１７９）
【出願日】平成１７年３月２４日（２００５．３．２４）
【出願人】（０００００５４９６）富士ゼロックス株式会社 (21,908)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１０月５日（２００６．１０．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年３月２４日（２００５．３．２４）
【出願人】（０００００５４９６）富士ゼロックス株式会社 (21,908)
【Ｆターム（参考）】
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