JP2006251706A - 感光体ドラムおよび画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 当該感光体ドラムの持つ基本機能に加え、感光体ドラムに加わる加速度、温度、湿度等の物理量を測定する機能を兼ね備えることができる。
【解決手段】 感光体ドラム１４２には、ワイヤレスの加速度センサ５０が設けられる。この加速度センサ５０は、送受信機２０と接続するためのリード線が不要で、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する。加速度センサ５０は、感光体ドラム１４２の加速度を直接測定するから、感光体ドラムの回転状態を直接検出でき、測定精度を高めることができる。
【選択図】 図３

Description

この発明は、例えば画像形成装置に用いて好適な感光体ドラムに関する。

一般に、電子写真方式の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。この種の装置では、転写に際して感光体ドラムが用いられている。即ち、回転させた感光体ドラムの表面には、レーザビーム等により光走査を行って静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像器にて現像されてトナーが付着されることにより、可視像であるトナー像となる。このトナー像は、紙等のシートに２次転写され、定着器にて加圧・加熱され、シート上に画像が形成される。
感光体ドラムの状況を検出する技術として以下の特許文献がある。
特許文献１には、測定した感光体ドラムの回転数に基づき、駆動制御を行う技術が開示され、特許文献２には、回転駆動源近傍に設けた加速度センサにより、異常振動を検知する技術が開示され、さらに特許文献３には、感光体ドラム表面温度や近傍の湿度を測定して、現像バイアス電圧値を制御する技術が開示されている。
特開２００２−２６８４５７号公報 特開２００２−２４３５３２号公報 特開２００４−０７８０８８号公報

ところで、感光体ドラムの近傍に配置したセンサ等の電気部品はリード線を介して画像形成装置の制御部に接続されることになる。このように、各リード線を接続するためにコネクタが必要となるため、このコネクタにおいて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、センサからの信号が正確に伝達されなくなる虞があった。
また、感光体ドラムの表面温度を測定するためには、感光体ドラム近傍に温度センサを配置する必要がある。しかし、画像形成装置の小型化傾向やタンデム型画像形成装置の普及により、感光体ドラムの小径化が進んでおり、温度センサ等のセンサを配置するスペースが確保できないという問題がある。

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、高い測定精度が維持でき、センサを接続するリード線等の配線が不要になる感光体ドラムおよび画像形成装置を提供することにある。

前述した課題を解決するために、本発明が採用する感光体ドラムの構成は、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ワイヤレス測定手段を１個或いは複数個備えることを特徴とする。

上記構成において、前記物理量は、当該感光体ドラムに加わる加速度、温度または湿度のうち、少なくともいずれか１つを含むことを特徴とする。

上記構成において、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ともに、前記弾性表面波の属性が前記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出力する送信部とを備えることを特徴とする。

上記構成において、当該感光体ドラムは、円筒状の基材と、前記基材の外周面に形成される感光層と、を具備し、前記ワイヤレス測定手段を、前記基材の内側に設けたことを特徴とする。

前述した課題を解決するために、本発明が採用する画像形成装置の構成は、上記記載の感光体ドラムを含んで構成され、搬送路に沿って搬送される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、当該画像形成装置の制御を行う制御手段と、を備えたことを特徴とする。

上記構成において、前記物理量が加速度であり、前記制御手段は、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、当該感光体ドラムの回転状態を検出することを特徴とする。

上記において、前記物理量が温度または湿度であり、前記制御手段は、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、前記感光体ドラムの動作状況を検出することを特徴とする。

本発明による感光体ドラムは、当該感光体ドラムの持つ基本機能に加え、感光体ドラムに加わる加速度、温度、湿度等の物理量を測定する機能を兼ね備えることができる。
このワイヤレス測定手段は、外部の器機と接続するためのリード線が不要で、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。しかも、ワイヤレス測定手段で加速度を測定する場合、感光体ドラムの回転状態を直接検出でき、当該感光体ドラム近傍に設けたセンサによって回転状態を検出する場合に比べ、測定精度をより高めることができる。

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＞
図１は、本発明に係る感光体ドラム１４２が組み込まれた画像形成装置１００の構成を示す図である。以下、本実施形態では、タンデム型のデジタルカラー複写機を画像形成装置１００として説明する。
この画像形成装置１００は、原稿２００の画像を読み取る画像読取部（ＩＩＴ：Image Input Terminal）１１０と、画像処理部（ＩＰＳ：Image Processing System）１２０と、制御部１３０と、画像形成部（ＩＯＴ：Image Output Terminal）１４０とを有している。

ここで、画像処理部１２０は、画像読取部１１０や図示しないパーソナルコンピュータ等から出力される画像データ、あるいは電話回線やＬＡＮ等を介して送られてくる画像データを一時的に蓄積し、この画像データに所定の画像処理を施すものである。制御部１３０は、カラー複写機における処理全般を制御すると共に、後述する加速度センサ５０からの電波信号を受信して感光体ドラム１４２を制御するものである。

画像形成部１４０は、前記画像処理部１２０で所定の画像処理が施された画像データに基づいて画像を出力するものである。この画像形成部１４０は、イエロー（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ），黒（Ｋ）の各色に対応した画像形成部１４１Ｙ，１４１Ｍ，１４１Ｃ，１４１Ｋが、水平方向に沿って一定の間隔を隔てて配列されており、この画像形成部１４１Ｙ，１４１Ｍ，１４１Ｃ，１４１Ｋの下方には、これらの画像形成部で順次形成される各色のトナー像を、互いに重ね合わせた状態で転写する無端状の像担持体ベルトとなる中間転写ベルト（中間転写体）１４８が、矢印Ｂ方向に循環移動可能に配設されている。
この画像形成部１４０において中間転写ベルト１４８上に多重に転写された各色のトナー像は、給紙トレイ２２１等から給紙される記録シート２０１（記録媒体）上に一括して転写された後、定着器１５５によって記録シート２０１上に定着され、カラー画像が形成された記録シート２０１が外部に排出されるようになっている。

画像形成装置１００の上部には、原稿２００を載置するプラテンガラス１１１が設けられている。画像読取部１１０は、プラテンガラス１１１上に載置された原稿２００に対して２本の光源１１２から光を照明し、原稿２００からの反射光像を、走査光学系を介してＣＣＤセンサ等からなる画像読取素子１１３上に走査露光する。この画像読取素子１１３は、原稿２００の色材反射光像を所定のドット密度（例えば、１６ドット／ｍｍ）で読み取るように構成されている。

画像読取部１１０によって読み取られた原稿２００の色材反射光像は、例えば、赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）（各８ｂｉｔ）の３色の原稿反射率データとして画像処理装置１２０に送られる。この画像処理装置１２０では、原稿２００の反射率データに対して、シェーディング補正、位置ズレ補正、明度／色空間変換、ガンマ補正、枠消し、色／移動編集等の所定の画像処理が施される。

この画像処理装置１２０により画像処理が施された画像データは、イエロー（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ），黒（Ｋ）（各８ｂｉｔ）の４色の階調データ（ラスタデータ）に変換される。そして、イエロー色の階調データは、イエロー（Ｙ）色の画像形成部１４１ＹのＲＯＳ（Raster Output Scanner）１４４Ｙに送られ、マゼンタ（Ｍ）色の階調データは、マゼンタ（Ｍ）色の画像形成部１４１ＭのＲＯＳ１４４Ｍに送られ、シアン（Ｃ）色の階調データは、シアン（Ｃ）色の画像形成部１４１ＣのＲＯＳ１４４Ｃに送られ、黒（Ｋ）色の階調データは、黒（Ｋ）色の画像形成部１４１ＫのＲＯＳ１４４Ｋに送られる。これらのＲＯＳ１４４Ｙ，１４４Ｍ，１４４Ｃ，１４４Ｋでは、所定の色の階調データに応じてレーザー光による画像露光が行われる。

画像形成部１４１Ｙ，１４１Ｍ，１４１Ｃ，１４１Ｋは、形成される画像の色が異なる以外は、すべて同様に構成されている。以下では、特に区別する必要がない場合には、これらを画像形成部１４１と総称する。

画像形成部１４１は、矢印Ａ方向に所定の回転速度で回転する感光体ドラム１４２と、この感光体ドラム１４２の表面を一様に帯電させる一次帯電用のコロトロン１４３と、当該感光体ドラム１４２の表面に各色に対応した画像を露光して静電潜像を形成するＲＯＳ（：画像露光装置）１４４と、感光体ドラム１４２上に形成された静電潜像を現像する現像装置１４５と、この現像装置１４５に所定の色のトナーを供給するトナー供給装置１４６と、クリーニング装置１４７とから構成される。

画像処理装置１２０からは、イエロー（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ），黒（Ｋ）の各画像形成部１４１Ｙ，１４１Ｍ，１４１Ｃ，１４１ＫのＲＯＳ１４４Ｙ，１４４Ｍ，１４４Ｃ，１４４Ｋに各色の画像データ（ラスタデータ）が順次出力され、これらのＲＯＳ１４４Ｙ，１４４Ｍ，１４４Ｃ，１４４Ｋから画像データに応じて出射されるレーザービームＬＢが、それぞれの感光体ドラム１４２Ｙ，１４２Ｍ，１４２Ｃ，１４２Ｋの表面に走査露光されて静電潜像が形成される。感光体ドラム１４２Ｙ，１４２Ｍ，１４２Ｃ，１４２Ｋに形成された静電潜像は、現像装置１４５Ｙ，１４５Ｍ，１４５Ｃ，１４５Ｋによって、それぞれイエロー（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ），黒（Ｋ）の各色のトナー像として現像される。

上記各画像形成部１４１Ｙ，１４１Ｍ，１４１Ｃ，１４１Ｋの感光体ドラム１４２Ｙ，１４２Ｍ，１４２Ｃ，１４２Ｋ上に、順次形成されたイエロー（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ），黒（Ｋ）の各色のトナー像は、各画像形成部１４１Ｙ，１４１Ｍ，１４１Ｃ，１４１Ｋの下方に配置された中間転写ベルト（中間転写体）１４８上に、１次転写手段としての１次転写コロトロン１４３Ｙ，１４３Ｍ，１４３Ｃ，１４３Ｋによって多重に転写される。この中間転写ベルト１４８は、ドライブローラ１４９Ａと、各１４９Ｂとの間に一定のテンションで掛け回されており、図示しない定速性に優れた専用のモーターによって回転駆動されるドライブローラ１４９Ａにより、矢印Ｂ方向に所定の速度で循環駆動される。

中間転写ベルト１４８は、例えば、可撓性を有するポリイミド等の合成樹脂フィルムを帯状に形成し、この帯状に形成された合成樹脂フィルムの両端を溶着等の手段によって接続することにより、無端ベルト状に形成したものが用いられる。

中間転写ベルト１４８上には、イエロー，マゼンタ，シアン，黒の４つの画像形成部１４１Ｙ，１４１Ｍ，１４１Ｃ，１４１Ｋは、上述したように、それぞれイエロー色，マゼンタ色，シアン色，黒色のトナー像が所定のタイミングで順次形成される。

一方、記録シート２０１は、給紙トレイ２２１から所定のサイズのものが、給紙ローラ２２２及びシート搬送用のローラ対２１０を備えたシート搬送路２２０を介して、１枚ずつ分離されてレジストローラ２２３まで一旦搬送され、停止される。このように、給紙トレイ２２１から供給された記録シート２０１は、所定のタイミングで回転駆動されるレジストローラ２２３によって中間転写ベルト１４８上へ送出される。

中間転写ベルト１４８上に多重に転写されたイエロー（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ），黒（Ｋ）の各色のトナー像は、バックアップローラ１５０に圧接する２次転写ローラ１５１によって、圧接力及び静電気力で記録シート２０１上に２次転写される。これら各色のトナー像が転写された記録シート２０１は、複数個のローラ対２１０によって定着器１５５へと搬送される。そして、上記各色のトナー像が転写された記録シート２０１は、定着器１５５によって熱及び圧力で定着処理を受け、画像形成装置１００の外部に設けられた排出トレイ１５６上に排出される。
以上がタンデム型のデジタルカラー複写機１の構成および動作である。

次に、感光体ドラム１４２および感光体ドラム１４２周辺の構成について図２ないし図４を参照しつつ述べる。
まず、本発明に係る感光体ドラム１４２について、図２に示す感光体ドラム１４２の縦断面図を参照しつつ説明する。
感光体ドラム１４２は、円筒状の基材１４２ａと、この基材１４２ａの外周面に形成される感光層１４２ｂとを具備し、感光層１４２ｂの基材１４２ａの内周面には加速度センサ５０が設けられる（図２参照）。
ここで、基材１４２ａは、例えばアルミニウムからなり、感光層１４２ｂは、樹脂材料をベースとした有機感光体からなる。基材１４２ａの開口部を施蓋する蓋部のうち、基材１４２ａのほぼ軸線上には歯車（いずれも図示せず）が固着されており、この歯車に駆動モータ１４２ｃの駆動歯車が連結させる。駆動モータ１４２ｃの回転は、この歯車列１４２ｄを介して感光体ドラム１４２に伝達され、当該感光体ドラム１４２を回転させる。
この駆動モータ１４２ｃはパルスモータにより構成され、その回転数は、制御部１３０からの駆動信号によって制御される。

次に、図３を参照しつつ感光体ドラム１４２周辺の構成について説明する。
送受信機２０は、所定周波数の電波信号を発信する発信部２０Ａと、加速度センサ５０からの信号が受信される受信部２０Ｂとを備えている。送受信機２０は、制御部１３０からの指令で電波信号を発信し、受信部２０Ｂで受信した信号を制御部１３０に伝送する。

制御部１３０は、インターフェース等の入出力部１３０Ａ、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１３０Ｂ、ＲＯＭ（Read Only Memory）１３０Ｃ、ＲＡＭ（Random Access Memory）１３０Ｄ等を具備して構成されている。ＲＯＭ１３０Ｃ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、加速度センサ５０で測定した加速度に基づき、感光体ドラム１４２の動作を制御するプログラムが格納されている。ＲＡＭ１３０Ｄ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１３０Ｅには、受信した電波信号の周波数の変化分から加速度を算出し、この加速度からだラム表面速度Ｖを算出する算出式（またはテーブル）およびドラムの標準速度Ｖ０等が記憶されている。

次に、加速度センサ５０の構成について述べる。
なお、ここでは、１つの感光体ドラム１４２に用いた加速度センサについて述べるが、実際にはイエロー，マゼンタ，シアン，黒の４色についてそれぞれ感光体ドラム１４２Ｙ，１４２Ｍ，１４２Ｃ，１４２Ｋがるため、加速度センサ５０もそれぞれに対して設けらる。このため、制御部１３０では、加速度センサ５０から送信される電波信号を識別する機能が必要となるが、その識別方法については、後述するため、ここでの説明は省略する。

図４は加速度センサ５０の構成を示している。加速度センサ５０は、基台となるＳｉを材料とする矩形状の基板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、前記基板１の一方の下面に設けられた台座８とを具備している。この台座８は、基板１の他方を浮かせるように設けられる。

次に、加速度センサの材質について述べる。
この加速度センサの場合は、誘電体薄膜２の材料にＬｉＴａＯ_３を使用する。このＬｉＴａＯ_３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。ＬｉＮｂＯ_３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。

例えば、９８０ｍ／ｓ^２の加速度が基板１の他方に加わると、この加速度に対応して基板１に撓みが生じ、この撓みが誘電体薄膜２に伝わり、櫛型電極３Ａ，３Ｂの電極間の幅を変えると共に、ＳＡＷの速度が変化して中心周波数を対して周波数を０．１％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、加速度センサ５０は、中心周波数ｆ０に対して約０．１％程度周波数が変化することが検知されている。

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。
次に、加速度センサ５０の測定動作について説明する。なお、図４（ａ）に示す加速度センサ５０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。

この加速度センサ５０は、送受信機２０の発信部２０Ａとの間、受信部２０Ｂとの間で電波信号の授受を行う。発信部２０Ａ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２０Ｂは、加速度センサ５０からの電波信号を受信する。

ここで、図４（ｂ）に示す矢印Ｆのような加速度が発生すると、この加速度は誘電体薄膜２を伸縮させる。この伸縮は誘電体薄膜２に発生する弾性表面波の属性を変化させる。この弾性表面波は、この誘電体薄膜２に加わった加速度の変化によって、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２０Ｂは、この電波信号を電気信号に変換して制御部１３０に伝送する。制御部１３０では、この電気信号を解析することにより、加速度センサ５０が受ける加速度を測定する。

次に、加速度センサ５０が測定した感光体ドラム１４２に加わる加速度に基づいた制御について図５を参照しつつ説明する。なお、感光体ドラム１４２における回転数とはドラム表面速度のことである。

ここで、回転速度と遠心力との関係を考えると、遠心力は回転速度の二乗に比例する。このため、加速度センサ５０で遠心力を測定すれば、回転速度つまりドラム表面即とを知ることができる。
具体的には、以下のようにしてドラム表面速度を求めることができる。なお、感光体ドラム１４２の中心から表面までの半径をＲ、加速度センサ５０までの半径をｒとする。
加速度センサ５０で検出される加速度ａは、（１）式となる。
加速度ａ＝ｒ×角速度ω^２ ・・・（１）
（１）式から角速度ωは、（２）式となる。
角速度ω＝（加速度ａ／ｒ）^１／２ ・・・（２）
これにより、ドラム表面速度Ｖは、（３）式となる。
表面速度Ｖ＝２πＲ×角速度ω＝２πＲ×（加速度ａ／ｒ）^１／２・・・（３）

ここで、図５に記載したフローチャートに基づき、感光体ドラム１４２の回転速度制御処理について述べる。
この処理は、画像形成装置１００の電源オンと同時に開始される。ＣＰＵ１３０Ｂは、
印刷信号が画像形成部１４０に出力されているか否かを判定し（ステップＳａ１）、印刷信号が出力された場合（ステップＳａ１；ＹＥＳ）にステップＳａ２に移行する。
ＣＰＵ１３０Ｂは、加速度センサ５０からの電波信号を受信し（ステップＳａ２）、この電波信号から加速度ａを算出し、この加速度ａから前記（３）式を用いてドラム表面速度Ｖを算出する（ステップＳａ３）。

次に、ＣＰＵ１３０Ｂは、感光体ドラム１４２の回転速度制御を行う。具体的には、ＣＰＵ１３０Ｂは、記憶エリア１３０Ｅに記憶された感光体ドラム１４２の標準速度Ｖ０を読み出し、算出されたドラム表面速度Ｖと比較する。
即ち、ＣＰＵ１３０Ｂは、表面速度Ｖが標準速度Ｖ０とほぼ一致するか否か（ステップＳａ４）、標準速度Ｖ０よりも高いか否か（ステップＳａ６）を判定する。
ＣＰＵ１３０Ｂは、表面速度Ｖが標準速度Ｖ０とほぼ一致する場合（ステップＳａ４；ＹＥＳ）、ステップＳａ５に移行し、駆動モータ１４２ｃに供給する駆動信号を維持して、現状の感光体ドラム１４２の回転速度を維持させる（ステップＳａ５）。

また、表面速度Ｖが標準速度Ｖ０よりも高い場合（ステップＳａ６；ＹＥＳ）、通常の回転速度よりも高い回転速度で感光体ドラム１４２が回転しているため、ステップＳａ７に移行する。ＣＰＵ１３０Ｂは、駆動モータ１４２ｃに対して回転速度を所定速度だけ低くするような駆動信号を出力し、感光体ドラム１４２の回転速度を所定速度だけ低下させる。一方、標準速度Ｖ０よりも低い場合（ステップＳａ６；ＮＯ）、通常の回転速度よりも低い回転速度で感光体ドラム１４２が回転しているため、ステップＳａ８に移行する。ＣＰＵ１３０Ｂは、駆動モータ１４２ｃに対して回転速度を所定速度だけ高くするような駆動信号を出力し、感光体ドラム１４２の回転速度を所定速度だけ上昇させる（ステップＳａ８）。
さらに、ＣＰＵ１３０Ｂは、電源がオフするまで、ステップＳａ１〜Ｓａ８の処理を繰り返し、電源がオフされた場合（ステップＳａ９；ＹＥＳ）にこの処理を終了する。

このように、画像形成装置１００においては、感光体ドラム１４２に内に設けたワイヤレスの加速度センサ５０により、実際に回転するドラム１４２の回転状況を直接検出するとができ、正確な回転速度制御を行うことができる。

しかも、ワイヤレスの加速度センサ５０を回転体である感光体ドラム１４２に備えている。これにより、加速度センサ５０と制御部１３０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、加速度センサ５０は、バッテリー無しで加速度の測定を行うから、バッテリー交換を不要にでき、メンテナンスの作業性を向上できる。

また、感光体ドラム１４２内にセンサ５０を設けることで、背景技術で述べた特許文献１〜３のように、センサをドラム周辺に配置する必要がなく、画像形成装置の小型化や感光体ドラムの小径化に対応した感光体ドラムを実現することができる。

○第１実施形態の変形例
第１実施形態では、加速度を用いて回転速度制御処理を行うことを例に挙げて説明したが、本発明はこれに限らず、感光体ドラム１４２の異常振動を検知する処理に用いても良い。
図６に示すような異常振動検知処理を用いて感光体ドラム１４２の異常振動を検知する。なお、図６において、前述した図５に示すフォローチャートと同様のステップＳには同じ符号を付し、その説明を省略する。
ステップＳａ３までの処理は、図５と同様であるので説明を省略する。
ＣＰＵ１３０Ｂは、算出された表面速度Ｖを一定時間の間、測定して感光体ドラム１４２の異常振動検知を行う（ステップＳａ１１〜Ｓａ１２）。即ち、ＣＰＵ１３０Ｂは、一定時間の間、表面速度Ｖを所定回数算出し、算出した結果に所定範囲以上のばらつきがあるか否かを判定する（ステップＳａ１１）。
ＣＰＵ１３０Ｂは、表面速度Ｖのばらつきが所定範囲内の場合には（ステップＳａ１１；ＹＥＳ）、ステップＳａ１２に移行し、感光体ドラム１４２の回転には異常がないとして現状を維持する（ステップＳａ１２）。

一方、ＣＰＵ１３０Ｂは、表面速度Ｖのばらつきが所定範囲外の場合には（ステップＳａ１１；ＮＯ）、ステップＳａ１３に移行する。ＣＰＵ１３０Ｂは、何らかの原因で感光体ドラム１４２に異常振動が発生しているとみなし、感光体ドラム１４２が異常振動していることを表示部（図示せず）に報知すると共に、当該画像形成装置１００の動作を停止する。

このように、測定された加速度の軌跡を検出することにより、表面速度Ｖがばらついている場合には、何らかの原因で異常振動が発生しているとみなすことができる。しかも、加速度センサ５０で感光体ドラム１４２の回転状態を直接検出しているので、異常振動を迅速に検知することが可能となる。

＜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、図２に示すように、感光体ドラム１４２にワイヤレスの温度センサ５１と湿度センサ５２を設けた点にある。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。ワイヤレスのセンサを２個以上使用した場合の識別については後述するため、ここでの説明は省略する。

次に、温度センサ５１と湿度センサ５２の構成について説明する。
本実施形態に用いられるワイヤレスの温度センサ５１の構成について説明する。
この温度センサ５１は、前述した加速度センサ５０とほぼ同様に構成され、台座８が形成されていない点で相違している。

温度センサとして使用するためには、図４に示した誘電体薄膜２の材料にＬｉＮｂＯ_３を使用する。このＬｉＮｂＯ_３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。

一方、湿度センサ５２では、誘電体薄膜２の材料にＬｉＴａＯ_３を使用する。このＬｉＴａＯ_３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。ＬｉＮｂＯ_３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。

また、ＬｉＴａＯ_３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ＬｉＴａＯ_３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。

次に、温度センサ５１および湿度センサ５２から送信される電波信号の処理動作について説明する。
この温度センサ５１は、送受信機２０の発信部２０Ａとの間、受信部２０Ｂとの間で電波信号の授受を行う。発信部２０Ａ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２０Ｂは、温度センサ５１からの電波信号を受信する。

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２０Ｂは、この電波信号を電気信号に変換して制御部１３０に伝送する。制御部１３０では、この電気信号を解析することにより、温度センサ５１が受ける感光体ドラム１４２内の温度を計測する。
一方、湿度センサ５２においてもほぼ同様に動作して、湿度センサ５２が受ける感光体ドラム１４２内の湿度を計測する。
上記動作でそれぞれ測定された温度および湿度は、制御部１３０のＲＡＭ１３０Ｄに記憶される。

次に、測定された温度および湿度を用いた処理について説明する。
前述した動作により、制御部１３０のＲＡＭ１３０Ｄには、温度センサ５１からの電波信号によって検出される感光体ドラム１４２内の温度が記憶され、湿度センサ５２からの電波信号によって検出される感光体ドラム１４２内の湿度が記憶される。
ＣＰＵ１３０Ｂは、ＲＡＭ１３０Ｄに記憶された温度および湿度から、感光体ドラム１４２が適正温度になっているか否かを判定し、適正温度になるように制御する。具体的には、感光体ドラム１４２の温度が適正温度を超えている場合には温度を下げるべく、ヒータに流す電流を低下させ、温度が適正温度に達していない場合には温度を上げるべく、ヒータに流す電流を上昇させる。

このように、感光体ドラム１４２内に温度センサ５１，湿度センサ５２を設けることにより、直接感光体ドラム１４２に温度および湿度を検出することで、感光体ドラム１４２の表面温度を繊細に制御し、感光体ドラム１４２の動作状況を制御することができる。
しかも、温度センサ５１はアルミニウムからなる基材１４２ａの内側に貼着しているため、アルミニウムの熱伝導性の良さを活かし、感光体ドラム１４２の表面温度を正確に測定することが可能となる。

＜センサを複数個とした場合＞
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。以下、加速度センサ５０，温度センサ５１，湿度センサ５２は、便宜上ワイヤレスセンサ０として記載する。
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。

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。

ここで、外部の発信部２０Ａ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。

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。

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。

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。

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を加速度センサ５０、周波数ｆ２を温度センサ５１、周波数ｆ３を湿度センサ５２といったように割り振ることももできる。この場合、各センサの検出状況によって出力周波数は変動するが、それぞれの周波数ｆ１〜ｆ４を中心にして変動するため、同調回路やＢＰＦ（バンドパスフィルタ）等によって抽出、識別することが可能である。

なお、センサの識別の手法は、この手法に限らず、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４参照）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２０Ａの電波信号発信から受信部２０Ｂ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。

＜Ｃ.他の実施形態＞
（１）前記各実施形態における感光体ドラム１４２では、加速度センサ５０或いは温度センサ５１と湿度センサ５２を設け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５１のみ、或いは湿度センサ５２のみ、さらにはこれらのセンサ５０，５１，５２を組み合わせて設けてもよい。これにより、感光体ドラム自体の基本機能に加え、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。
さらに、ワイヤレスのセンサは感光体ドラム１４２の側面に取り付けても良く。要は、感光体ドラム１４２と共に回転し、このドラム１４２が受ける物理量（加速度、温度、湿度）が測定できる部位であればよい。

（２）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ＳｒＴｉＯ_３，ＡｌをドープしたＺｎＯ，Ｉｎ_２Ｏ_３，ＲｕＯ_２，ＢａＰｂＯ_３，ＳｒＲｕＯ_３，ＹＢａ_２Ｃｕ_２Ｏ_７−Ｘ，ＳｒＶＯ_３，ＬａＮｉＯ_３，Ｌａ_０．５Ｓｒ_０．５ＣｏＯ_３，ＺｎＧａ_２Ｏ_４，ＣｄＧａ_２Ｏ_４，ＭｇＴｉＯ_４．ＭｇＴｉ_２Ｏ_４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。

また、誘電体薄膜２の材質はＬｉＴａＯ_３やＬｉＮｂＯ_３に限らず、ＳｉＯ_２，ＳｒＴｉＯ_３，ＢａＴｉＯ_３，ＢａＺｒＯ_２，ＬａＡｌＯ_３，ＺｒＯ_２，Ｙ_２Ｏ_３８％−ＺｒＯ_２，ＭＧＯ，ＭｇＡｌ_２Ｏ_４，，ＡｌＶＯ_３，ＺｎＯ等の酸化物、ＡＢＯ_３型のペロブスカイト型としてＢａＴｉＯ_３，ＰｂＴｉＯ_３，Ｐｂ_１-ＸＬａ_Ｘ（Ｚｒ_ｙＴｉ_１-ｙ）_１-Ｘ-４Ｏ_３（ｘ，ｙの値によりＰＺＴ，ＰＬＴ，ＰＬＺＴ），Ｐｂ（Ｍｇ_０-３Ｎｂ_２-３）Ｏ_３，ＫＮｂＯ_３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ＬｉＮｂｏ_３，ＬｉＴａＯ_３等に代表される強誘電体等、タングステンブロンズ型として、Ｓｒ_ＸＢａ_１−ＸＮｂ_２Ｏ_６，Ｐｂ_ＸＢａ_ＸＮｂ_２Ｏ_６、Ｂｉ_４Ｔｉ_３Ｏ_１２，Ｐｂ_２ＫＮｂ_５Ｏ_１５，Ｋ_３Ｌｉ_２Ｎｂ_５Ｏ_１５、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ＡＢＯ_３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ＬｉＮｂＯ_３，ＬｉＴａＯ_３，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。

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。

（３）前記各実施形態では、感光体ドラム１４２を実際に使用する場合を例示したが、当該感光体ドラム１４２を検査する場合に用いてもよい。この場合、図３に示す構成を検査器に設けることによって実現することができる。
また、加速度センサ５０による加速度の変化をモニタすることにより、感光体ドラム１４２の摩耗等による偏り回転も検知でき、感光体ドラム１４２の実際の劣化に応じた交換時期も察知することが可能となる。

（４）前記各実施形態では、感光体ドラムを複数個有するタンデム型複写機について述べたが、感光体ドラムを１個のみ備えた複写機に用いても良いことは勿論である。

（５）前述したセンサは、外部から加わる加速度、温度、湿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、加速度、温度、湿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、位相等の属性であってもよい。

また、センサによって測定される対象は、加速度、温度、湿度に限るものではない。
（６）前記実施形態では、この画像形成装置１００をタンデム型のデジタルカラー複写機として記載したが、本発明は、タンデム型のデジタルカラー複写機に限らず、カラープリンタやファクシミリ等においても有効であることは勿論である。

本発明の第１実施形態に係る感光体ドラムを備えた画像形成装置を示すブロック図である。 第１実施形態に係る感光体ドラムを示す断面図である。 第１実施形態に係る感光体ドラム周辺の構成を示すブロック図である。 第１実施形態による加速度センサを示す図である。 第１実施形態による回転速度制御処理を示す流れ図である。 第１実施形態の変形例による異常振動検知処理を示す流れ図である。 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

０…ワイヤレスセンサ、５０…加速度センサ、５１…温度センサ、５２…湿度センサ、１…基板、２…誘電体薄膜、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…台座、２０…送受信機、２０Ａ…送信部、２０Ｂ…受信部、１００…画像形成装置、１１０…画像読取部、１２０…画像処理部、１２２…定着器、１３０…制御部、１３０Ａ…入出力部、１３０Ｂ…ＣＰＵ、１３０Ｃ…ＲＯＭ、１３０Ｄ…ＲＡＭ、１３０Ｅ…記憶エリア、１４０…画像形成部、１４２…感光体ドラム、２０１…記録シート。

Claims (7)

1. 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ワイヤレス測定手段を１個或いは複数個備える
   ことを特徴とする感光体ドラム。
2. 請求項１記載の感光体ドラムにおいて、
   前記物理量は、当該感光体ドラムに加わる加速度、温度または湿度のうち、少なくともいずれか１つを含む
   ことを特徴とする感光体ドラム。
3. 請求項１記載の感光体ドラムにおいて、
   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ともに、前記弾性表面波の属性が前記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出力する送信部と
   を備えることを特徴とする感光体ドラム。
4. 請求項１記載の感光体ドラムにおいて、
   当該感光体ドラムは、円筒状の基材と、
   前記基材の外周面に形成される感光層と、を具備し、
   前記ワイヤレス測定手段を、前記基材の内側に設けた
   ことを特徴とする感光体ドラム。
5. 請求項１に記載の感光体ドラムを含んで構成され、搬送路に沿って搬送される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、当該画像形成装置の制御を行う制御手段と、を備えた
   ことを特徴とする画像形成装置。
6. 請求項５記載の画像形成装置において、
   前記物理量が加速度であり、
   前記制御手段は、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、当該感光体ドラムの回転状態を検出する
   ことを特徴とする画像形成装置。
7. 請求項５記載の画像形成装置において、
   前記物理量が温度または湿度であり、
   前記制御手段は、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、前記感光体ドラムの動作状況を検出する
   ことを特徴とする画像形成装置。

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