CN100578952C - 无线应答装置、图像形成装置,以及设备 - Google Patents

Abstract

无线应答装置、图像形成装置，以及设备。该无线应答装置包括：天线，其接收询问信号；识别信号发生单元，其产生针对所述天线所接收的询问信号的应答信号，并且无源地进行工作；以及阻抗变换单元，其设置在所述天线与所述识别信号发生单元之间，并且其阻抗响应于环境的状态而改变。

Description

无线应答装置、图像形成装置，以及设备

技术领域

本发明涉及无线应答装置和图像形成装置，以及使用该无线应答装置的电子设备。

背景技术

用于检测设备状态的状态检测传感器广泛用于诸如复印机和打印机的电子设备中。作为状态检测传感器，例如，使用利用电短路或断路(release)来检测状态的开关，以及通过光的遮断或透射来检测状态的光遮断器。例如在纸张通过传感器的情况下，状态检测传感器通常在对纸张是否通过的二元状态进行检测的应用中使用。在这种情况下，电子设备根据纸张通过传感器的检测结果进行电子设备的操作控制和状态监测。

日本专利特开JP 2004-32052A公开了一种无线传感器(无线应答装置)，其检测一个设备的开/关部分的开/关状态。该无线传感器通过将导体放置在天线附近来改变设备的电磁波的状态，从而检测开/关部分的开/关状态。另外，在非专利文献1(L.Reindl等人，Ultrasonics SymposiumProceedings，Institute of Electrical and Electronics Engineers(IEEE)，SAW Devices as Wireless Passive Sensors，1996，第363-367页)和非专利文献2(F.Schmidt等人，Ultrasonics SymposiumProceedings，Institute of Electrical and Electronics Engineers(IEEE)，Remote Sensing of Physical Parameters By Means of PassiveSurface Acoustic Wave Devices(“ID-Tags”)，1994，第589-592页)中，公开了使用所谓的SAW-ID(表面声波识别)的无线传感器。

在诸如开关或光遮断器的状态检测传感器中，一般通过有线方式进行供电以及信号的发送和接收。当使用电力线时，存在这样的问题：当设备处于待机状态时也要消耗电力，或者由于从电力线混入的噪声而引起了故障。此外，还存在如下问题：当在一个设备中使用多个状态检测传感器时布线变得复杂，并且在制造或维护过程中需要许多工时。此外，还存在如下问题：在使用近年来所谓的无铅材料的连接器中，这些材料随着时间的损坏阻碍了信号的稳定传播。

为了解决上述问题，可以考虑以无线方式向/从状态检测传感器发送/接收信号。然而，需要一般的无线通信设备内部具有电池来供电。由此，存在如下问题：更换电池时需要相当大的劳动，从而该原理的实现是困难的。此外，如JP 2004-32052A中公开的，在使用不需要电池的RFID(射频识别)的***中，将用于吸收来自RFID读取器的电磁波的通信阻隔天线带到RFID芯片附近或带离RFID芯片，从而使得RFID芯片无法工作。该***利用了如下原理：当通信阻隔天线被移开时，因为电磁波到达RFID芯片，所以RFID芯片进行工作，而当通信阻隔天线被带到附近时，因为电磁波被阻隔天线吸收，所以RFID芯片不进行工作。然而，为了明确地改变信号，需要大的空间来将通信阻隔天线带到其附近和将其移开。通过这种方式，JP 2004-32052A中公开的技术存在如下问题：例如，其不能用作在小空间内设置的状态检测传感器，如纸张通过传感器。此外，非专利文献1和2中公开的无线传感器存在的问题是它们具有专用于SAW器件的结构，该SAW器件与半导体形成的RFID芯片(参见非专利文献1的图11，以及非专利文献2的图6)相比，其缺点在于要处理大量ID。此外，当使用非专利文献2中公开的接触开关时，存在如下问题：根据SAW反射器的布局，无用噪声由于振动的出现而产生。此外，当用作可变阻抗的传感器被布置在非专利文献2中公开的反射器上时，需要测量来自反射器的信号的幅度变化。因此，出现了如何将该技术应用于信号强度受限的频段的问题。

发明内容

本发明是考虑到以上情况而作出的，其提供了一种无需进行复杂布线即可使用的状态检测传感器。此外，本发明还提供了一种低噪声状态检测传感器，其无源地进行工作并且无需诸如电池更换的麻烦工作。

为了解决上述问题，本发明提供了一种无线应答装置，其包括：天线，其接收询问信号；识别信号发生单元，其以不耗电的方式工作并且产生针对天线所接收的询问信号的应答信号；以及阻抗变换单元，其设置在天线与识别信号发生单元之间，并且其中阻抗响应于环境的状态而改变。

所述无线应答装置以无线方式输出应答信号，该应答信号指示了环境的状态。因为当建立应答装置时无需构造信号线，所以可以减少建立和维护应答装置时的工时。

附图说明

基于以下附图对本发明的实施例进行具体说明，在附图中：

图1是示出根据本发明的状态检测***的功能结构的框图；

图2示出了根据第一实施例的状态检测***1的结构；

图3示出了根据第二实施例的状态检测***2的结构；

图4示出了根据第三实施例的状态检测***3的结构；

图5示出了根据第四实施例的状态检测***4的结构；

图6示出了根据第五实施例的状态检测***5的结构；

图7a和7b示出了状态检测***5所使用的信号；

图8示出了根据第六实施例的图像形成装置6的结构；以及

图9是示出图像形成装置6的操作的流程图。

具体实施方式

下面将参照附图说明本发明的实施例。

1、基本结构

图1是示出根据本发明的状态检测***的基本结构的框图。根据本发明的状态检测***包括收发器10和作为无线应答装置的状态检测传感器20。收发器10将询问信号经由天线11发送到状态检测传感器20。此外，收发器10接收经由天线11从状态检测传感器20发送来的应答信号。状态检测传感器20是无需电力即可工作的传感器。换言之，状态检测传感器20是无源传感器。阻抗变换部分22将诸如外力和光的环境状态的变化变换成阻抗变化。当阻抗变换部分22的阻抗由于环境状态而降低，从而天线21和识别信号发生电路23处于阻抗匹配状态时，识别信号发生部分23响应于来自收发器10的询问信号生成应答信号。状态检测传感器20经由天线21输出由识别信号发生部分23产生的应答信号。另一方面，当阻抗变换部分22的阻抗由于环境的状态而增加，从而天线21和识别信号发生部分23处于阻抗不匹配状态时，状态检测传感器20不发送针对来自收发器10的询问信号的应答信号。通过这种方式，状态检测传感器20输出响应于其环境的状态的应答信号。

2、第一实施例

图2示出了根据本发明第一实施例的状态检测***1的结构。在状态检测***1中，可变电感器222用作阻抗变换部分22，SAW-ID标签230用作识别信号发生部分23。当施加外力时，可变电感器222使天线21的阻抗与SAW-ID标签230的阻抗相匹配(下面将给出详细说明)。在没有施加外力的情况下，天线21与SAW-ID标签230是阻抗匹配的。SAW-ID标签230包括用于激发表面声波的IDT(叉指换能器，梳状电极)231，以及反射该表面声波的SAW反射器232。IDT 231和SAW反射器232形成在压电基板233上。在本实施例中，SAW-ID标签230例如被设计为使得其对1GHz频率的信号进行应答。

作为压电基板233的材料，例如可以使用下述材料：(1)氧化物，如SiO₂、SrTiO₃、BaTiO₃、BaZrO₃、LaAlO₃、ZrO₂、Y₂O38％-ZrO₂、MgO、MgAl₂O₄、LiNbO₃、LiTaO₃、Al₂O₃或ZnO；(2)所谓的ABO₃钙钛矿材料，如BaTiO₃、PbTiO₃、Pb_1-xLa_x(ZryTi_1-y)_1-x/4O₃(根据x和y的值，为所谓的PZT、PLT、PLZT)；(3)四角形(tetragonal)、菱形或类立方形材料，如KNbO₃；(4)类钛铁矿结构的铁电材料，以LiNbO₃、LiTaO₃等为代表；(5)钨青铜型结构材料，如Sr_xBa_1-xNb₂O₆和Pb_xBa_1-xNb₂O₆；(6)松弛剂(relaxer)铁磁材料，如Bi₄Ti₃O₁₂、Pb₂KNb₅O₁₅、K₃Li₂Nb₅O₁₅、Pb(Zn_1/3Nb_2/3)O₃、Pb(Mg_1/3Nb_2/3)O₃、Pb(Ni_1/3Nb_2/3)O₃、Pb(In_1/3Nb_2/3)O₃、Pb(Sc_1/3Nb_2/3)O₃、Pb(Sc_1/3Na_2/3)O₃以及Pb(Cd_1/3Nb_2/3)O₃；(7)高分子材料，如聚偏二氟乙烯(polyvinylidenefluoride PVDF)；(8)由上述铁电材料的置换派生物(substitutedderivative)中选出的合成材料。

此外，作为IDT 231的材料，可以使用如下材料：单体金属，如Ti、Cr、Cu、W、Ni、Ta、Ga、In、Al、PB、Pt、Au和Ag；或者合金，如Ti-Al、Al-Cu、Ti-N、Ni-Cr。IDT 231可以是单层的，或者是两层或更多层的多层结构。一层包括一种金属或合金。典型地，可以将Au、Ti、W、Al和Cu用作IDT 231的材料。此外，该金属层的膜厚可大于等于1nm并小于10μm。

在可变电感器222中，电感由于铁磁棒2222被***空芯线圈(aircore coil)2221中而变化。导轨2223设置在空芯线圈2221的附近。导轨2223固定于外壳(图中未示出)等上。导轨2223例如是圆柱形部件，其内径大于铁磁棒2222的外径。铁磁棒2222可在导轨22223内滑动。在铁磁棒2222附近设置有杠杆2226。铁磁棒2222在与杠杆2226的作用点对应的位置处与杠杆2226接触。当在与杠杆2226的施力点对应的位置处施加外力时，铁磁棒2222沿着导轨2223移动，并且被***空心线圈2221中。在导轨2223与铁磁棒2222的突出部分2224之间设置了弹簧2225。由于弹簧2225的力，在没有施加外力的状态下，铁磁棒2222以未***状态置于空芯线圈2221的外部。

空芯线圈2221例如是直径2mm、1匝(coil turn)并且长度1mm的线圈。在这种情况下，处于未***状态的空芯线圈2221的自感大约为4nH。在天线21与SAW-ID标签230之间串联***电容器2227，以获得该状态下的SAW-ID标签230和天线21的阻抗匹配。例如，当使用1GHz信号时，当使用电容为6.3pF的电容器2227时，形成了中心频率为1GHz的带通滤波器。也就是，在没有***铁磁棒2222的状态下，SAW-ID标签230与天线21的阻抗匹配。

另一方面，当通过施加外力将铁磁棒2222***空芯线圈2221中时，空芯线圈的自感改变。例如，当***了由磁导率为4000H/m的铁氧体材料(ferrite material)构成的铁磁棒时，空芯线圈2221的自感变得不小于1OμH。因而，中断了天线21与SAW-ID标签230的阻抗匹配。具体地，此时，由线圈和电容构成的带通滤波器的S参数S₂₁不大于-50dB。这意味着天线21接收到的询问信号的能量几乎都没到达SAW-ID标签230。这也意味着来自SAW-ID标签230的应答信号几乎都没到达天线21。

收发器10对于与IDT对的数目(在图2所示的示例中，IDT是1.5对)相同数目的周期，以突发形式输出1GHz频率的询问信号。该周期数也可以不是与IDT对的数目相同的周期数，如IDT对的数目+1。此时，当未将外力施加到杠杆2226，并且SAW-ID标签230和天线21阻抗匹配时，状态检测传感器20从天线21输出应答信号。也就是，将天线21接收的询问信号提供给SAW-ID标签230。通过所提供的询问信号，在IDT 231中激发出表面声波。所激发的表面声波通过压电基板233传播(在压电基板233中，所激发的表面声波传播的区域称为“SAW波导”)。SAW反射器232对该表面声波进行反射。IDT 231将被反射的表面声波变换成电信号。将该电信号作为应答信号从天线21输出。此处，当表面声波经过压电基板233传播时，产生了由压电基板233的材料和传播路径长度确定的延迟。也就是，应答信号具有相对于输入信号的特定延时。通过对SAW-ID标签230中的SAW反射器232的布局(即，SAW波导的长度)、压电基板233的材料等进行设计，可以将该延时设计为预定值。通过这种方式，利用应答信号延时，可以将该SAW-ID标签230与另一SAW-ID标签区分开。

另一方面，当由于将外力施加到杠杆2226使铁磁棒2222***空芯线圈2221中，从而使天线21和SAW-ID标签变成阻抗不匹配时，天线21所接收的询问信号没有被提供给SAW-ID标签230。因此，状态检测传感器20没有输出应答信号。通过这种方式，状态检测传感器20输出的应答信号根据外力的有无而不同。也就是，收发器10可以根据针对询问信号的应答信号的有无，检测对状态检测传感器20的外力的有无。

状态检测***1还可以包括多个状态检测传感器20，每个都具有不同的延时。在这种情况下，收发器10可以根据应答信号的延时，从多个状态检测传感器20中指定被施加了外力的状态检测传感器20。

利用上述的根据本实施例的状态检测***1，可以通过无线方式进行外力的检测。此外，状态检测传感器20无源地进行工作。因此，无需复杂的布线来安装状态检测传感器20，从而可以减少用于安装和维护的工时数。此外，状态检测传感器20可以安装在难于布线的位置。此外，因为状态检测传感器20以无线方式输出信号，因而无需连接传感器和信号线的连接器。因此，可以抑制由于较差的连接器连接而出现的不良操作。

此外，通过适当地设计铁磁棒2222的磁导率、空芯线圈2221的电感以及将铁磁棒2222***空芯线圈2221的方法，不仅可以兼容二值ON/OFF(开/关)，还能兼容多值、可变的量。当测量多值量时，可以根据收发器10所接收的应答信号的强度测量该多值量。

在以上说明中，说明了如下实施例，其中通过施加到杠杆2226的外力将铁磁棒2222***空芯线圈2221中，但是可变电感器2222的结构并不限于此。例如，还可以为以下结构，其中在没有施加外力的状态下，铁磁棒2222由于弹簧的力而***空芯线圈2221中，而通过施加外力使铁磁棒2222退出空芯线圈2221。此外，空芯线圈2221的自感的值、铁磁棒2222的磁导率的值、电容器2227的电容值以及信号频率值仅仅是以示例的方式给出的，因而这些值并不限于该实施例中的值。此外，将外力传送到铁磁棒2222的方法不限于使用杠杆。例如，还可以为以下结构，其中经由连接到铁磁棒2222的臂来传送外力。

3、第二实施例

图3示出了根据本发明第二实施例的状态检测***2的结构。状态检测***2与根据第一实施例的状态检测***1的不同之处在于检测传感器20除包括SAW-ID标签230之外还包括另一SAW-ID标签240。SAW-ID标签240的结构基本上与SAW-ID标签230相同，即，它包括IDT 241、SAW反射器242以及压电基板243。然而，SAW-ID标签230和SAW-ID标签240被设计为具有不同的延时。

此外，在状态检测***2中，使用可变电感器221代替可变电感器222。可变电感器221在没有施加外力时使天线21的阻抗与SAW-ID标签230的阻抗相匹配，并且在施加了外力时使天线21的阻抗与SAW-ID标签240的阻抗相匹配。下面将详细说明。

可变传感器221包括空芯线圈2211、空芯线圈2219以及铁磁棒2212。空芯线圈2211和2219的电感由于铁磁棒2212***这些空芯线圈内而变化。在空芯线圈2211与2219之间设置有导轨2213。导轨2213例如是圆柱体部件，其内径大于铁磁棒2212的外径。铁磁棒2212可在导轨2213内滑动。用于将外力传送到铁磁棒2212的臂2216与铁磁棒2212相连接。在臂2216与导轨2213之间设置有弹簧2215。在没有将外力施加到臂2216的状态下，铁磁棒2212处于被弹簧2215的外力***空芯线圈2211内的状态。另一方面，当将外力施加到臂2216时，铁磁棒2212在图3中向下移动，从而其从空芯线圈2211中退出并被***空芯线圈2219。也就是，在可变电感221中，在没有对臂2216施加外力的状态下，铁磁棒2212被***空芯线圈2211，当对臂2216施加外力时，铁磁棒从空芯线圈2211中退出并被***空芯线圈2219。

在本实施例中，当空芯线圈2211和2219是没有***铁磁棒2212的空芯线圈时，它们是自感为4nH的线圈。铁磁棒2212是由磁导率为4000H/m的铁氧体材料构成的。当***铁磁棒2212时，空芯线圈2211和2219的电感变为10μH。电感2217和2218的电容为6.3pF。通过使用具有这些参数的空芯线圈2211和电容2217，形成了中心频率为1GHz的带通滤波器。当使用1GHz信号时，天线21和SAW-ID标签240在空芯线圈2211为空芯时是阻抗匹配的。当将铁磁棒2212***空芯线圈2211中时，天线21和SAW-ID标签240变为阻抗不匹配。这对于空芯线圈2219和电容2218也是适用的。

当收发器10在没有外力施加到臂2216的状态下发送询问信号时，天线21所接收的询问信号被提供给SAW-ID标签230。该询问信号在IDT231中被变换成表面声波。该表面声波被SAW反射器232反射，并且在IDT 231中被变换成电信号。将经过变换的电信号作为应答信号从天线21输出。该应答信号是反映SAW-ID标签230的延时的信号。此时，没有从SAW-ID标签240输出应答信号。

另一方面，当收发器10在有外力施加到臂2216的状态下发送询问信号时，天线21所接收的询问信号被提供给SAW-ID标签240。SAW-ID标签240输出应答信号。该应答信号是反映SAW-ID标签240的延时的信号。此时，应答信号没有从SAW-ID标签230输出。

通过以上方式，收发器10可以根据来自状态检测传感器20的应答信号来检测外力的有无。通过以这种方式设置多个SAW-ID标签，在施加了外力时和没有施加外力时，均检测到应答信号中的某一个。因此，状态检测***2适于在难以鉴别无应答状态(其中没有应答信号)的噪声环境下进行状态检测。

状态检测***2中包括的SAW-ID标签的数目并不限于两个；还可以为以下结构，其中状态检测***2具有三个或更多个SAW-ID标签。此外，可以将这些SAW-ID标签并入单个芯片中。也就是，可以在单个压电基板上形成多个IDT和SAW反射器。通过使用以这种方式并入单个芯片中的SAW-ID标签，可以提高制造和装配处理的效率。

4、第三实施例

图4示出了根据本发明第三实施例的状态检测***3的结构。状态检测***3与根据第一实施例的状态检测***1的不同之处在于状态检测***3使用可变电容器223代替了可变电感器222。可变电容器223包括平行板2231、连接到平行板2231之一的芯棒2232，以及用于将外力传送到芯棒2232的臂2236。在平行板2231的附近沿着芯棒2232设置有导轨2233。导轨2233固定于外壳等(图中未示出)。导轨2233例如是圆柱体部件，其内径大于芯棒2232的外径。芯棒2232可在导轨2233内滑动。弹簧2235设置在导轨2233与芯棒2232的突出部分2234之间。由于弹簧2235的力，在没有施加外力的状态下，平行板2231之间的距离最短。

为了使天线21的阻抗与SAW-ID标签230的阻抗匹配，与电容平行地***电感器2237。电感器2237的一端接地。此外，将平行板2231中的连接到芯棒2232的板接地。

平行板2231例如在这两个板之间的距离最短的状态(称为“接近状态”)下，具有5nF的电容，而在这两个板之间的距离最大的状态(称为“分离状态”)下，具有0.1pF的电容。此外，电感器2237是电感为2μH(微亨)的线圈。当使用1GHz信号时，在接近状态下从天线21到SAW-ID标签230的信号电平低于-50dB。由此，利用处于接近状态(没有施加外力的状态)的平行板2231，来自天线21的信号没有被施加给SAW-ID标签230。在该状态下，即使从收发器10发出了询问信号，SAW-ID标签230也不输出针对该询问信号的应答信号。

另一方面，当平行板2231由于施加了外力而处于分离状态时，来自天线21的99％以上的信号被发送到SAW-ID标签230。当在该状态下从收发器10发送了询问信号时，SAW-ID标签230输出针对该询问信号的应答信号。

利用上述根据本实施例的状态检测***3，能够以无线方式进行外力的检测。此外，通过适当地设计平行板2231的电容以及分离/拉***行板的方法，可以使该***不仅与二值ON/OFF兼容，还与多值、可变量兼容。

在上述说明中，说明了这样的实施例，其中平行板2231被施加给臂2236的外力分离，但是可变电容器223的结构不限于此。例如，可以为以下结构，其中，在没有施加外力的状态下，平行板2231由于弹簧的力而处于分离状态，而通过施加外力，平行板2231处于接近状态。此外，平行板2231的电容值、电感器2237的电感值以及信号频率值仅仅是示例而已，并不限于这些值。

5、第四实施例

图5示出了根据本发明第四实施例的状态检测***4的结构。状态检测***4与根据第一实施例的状态检测***1的不同之处在于使用光电导管224代替可变电感器222。光电导管224包括CdS、CdSe、Pbs、InSb等的合成半导体。光电导管224是当有光入射时导电性增加的器件。也就是说，当有光入射时，天线21与SAW-ID标签230之间的传送路径导通。由此，将来自天线21的信号传送到SAW-ID标签230。当在该状态下发送了来自收发器10的询问信号时，SAW-ID标签230输出对于该询问信号的应答信号。

另一方面，当没有光入射时，天线21与SAW-ID标签230之间的传送路径断开。在这种情况下，来自天线21的信号没有被传送到SAW-ID标签230。在该状态下，SAW-ID标签230没有输出针对询问信号的应答信号，即使从收发器10发送了询问信号，也是如此。

利用上述根据本实施例的状态检测***4，能够以无线方式进行外力的检测。此外，通过适当地设计光电导管224的电阻值，不仅可以兼容二值ON/OFF，还能兼容多值、可变的量。例如，当光电导管224的电阻值高时，根据需要可使用诸如放大器之类的***电路。

在本实施例中，说明了将可变电阻器用作阻抗变换单元的情况，其中阻抗变换单元的电阻值随着外部光而变化，具体地，说明了这样的模式，其中光电导管用作可变电阻器，但是其也可以使用光电导管以外的可变电阻器。例如，可以使用电阻值因外力而变化的电位计作为可变电阻。另选地，可以使用通过光或外力产生电的设备，如太阳能电池或压电元件。

6、第五实施例

图6示出了根据本发明第五实施例的状态检测***5的结构。图7示出了状态检测***5所使用的信号。状态检测***5与根据第一实施例的状态检测***1的不同之处在于使用SAW-ID标签250替代了SAW-ID标签230。SAW-ID标签250包括两个IDT：IDT 251和IDT 252。IDT 251和IDT 252分别连接到不同的天线211和212。在本实施例中，天线211和212中的每一个都接收询问信号并发送应答信号。可变电感器222串联连接在IDT 252与天线212之间。可变电感器222是阻抗变换单元，其在施加外力时使IDT 252的阻抗与天线212的阻抗匹配，而在没有施加外力时使IDT 252的阻抗与天线212的阻抗不匹配。在天线211与IDT 251之间没有设置可变电感器。图6中省略了可变电感器222的详细结构，这是因为该图将因此变得复杂，可变电感器222的结构与图2所示的相同。

当没有对可变电感器222施加外力时，状态检测传感器20的操作如下。当从收发器10接收到询问信号时，利用天线212接收到的询问信号在IDT 251中激发表面声波。所激发的表面声波经过压电基板253传播。经过压电基板253传播的所激发的表面声波在IDT 252中被反射，并到达IDT 251。在IDT 251中，将表面声波变换成电信号，并且经由天线211作为响应信号S₂输出(图7b)。图7B示出了在没有对可变电感器222施加外力的状态下从状态检测传感器输出的应答信号。如图7B所示，此时，由于表面声波穿过压电基板253来回传播，所以针对询问信号S₁的应答信号S₂具有与压电基板253的长度(SAW波导)两倍相对应的延时。

当对可变电感器222施加外力时，状态检测传感器20的操作如下。当从收发器10接收到询问信号时，利用天线211接收到的询问信号在IDT251中激发表面声波。所激发的表面声波穿过压电基板253传播。在IDT252中，将已经穿过压电基板253传播的所激发的表面声波变换成电信号，并经由天线212作为应答信号S₁输出。应答信号S₁的延时与压电基板253的长度(SAW波导)的一倍相对应(参见图7)。此外，因为在IDT 252中部分表面声波被反射，所以与没有向可变电感器222施加外力的情况相同，从天线211也输出了应答信号S₂(图7a)。图7A示出了在对可变电感器222施加了外力的状态下从状态检测传感器输出的应答信号。此时，除了与穿过SAW波导来回传播的表面声波相对应的应答信号S₂之外，还输出了与(单向)穿过SAW波导的表面声波相对应的应答信号S₁。应答信号S₁的延时与SAW波导的一倍相对应。

以上说明是针对天线211所接收的询问信号的，但是类似的，也适用于天线212所接收的询问信号，从天线211输出应答信号S₁，并且从天线212输出应答信号S₂。因此，在没有对可变电感器222施加外力的状态下，只输出了应答信号S₂，而在对可变电感222施加了外力的状态下，除了应答信号S₂之外，还输出了应答信号S₁。

利用上述的根据本实施例的状态检测***5，能够以无线方式进行外力的检测。此外，在状态检测***5中，不管是否对可变电感器222施加外力，总是输出应答信号S₂。因此，除了检测是否存在外力的状态检测以外，还可以进行诸如传感器毁坏的传感器状态检测以及根据延时变化的温度检测。此外，在本实施例中，代替可变电感器222，可以使用其它阻抗变换元件，如可变电容器或可变电阻器。

7、第六实施例

图8示出了根据本发明第六实施例的图像形成装置6的结构。该图像形成装置6例如是诸如打印机或复印机的图像形成装置。图8中只示出了以下说明所必需的元件，如用于传输纸张的传输辊71、用于在纸张上进行图像形成的转印辊72、以及用于蓄积纸张的纸盘73。图像形成装置6包括收发器10和多个状态检测传感器20(在所示示例中，为两个状态检测传感器20-1和20-2)。状态检测传感器20是上述第一到第五实施例中的任意传感器。将多个状态检测传感器20设计为使得它们各具有不同ID(不同延时)，因此可以被相互区别开。沿着纸张(打印介质)传输路径P设置多个状态检测传感器20。例如，当使用在第一到第三实施例以及第五实施例中说明的对外力有无进行检测的传感器时，结构可以如下：其中在传输路径P上设置杠杆，当纸张通过时，将外力施加到状态检测传感器20。另选地，当使用上述第四实施例中的检测光的有无的传感器时，可以是如下结构：其中，在传输路径P中设置光源，当纸张通过时，阻隔从光源发出的光。在本实施例中，状态检测传感器20被构造成使得当纸张经过了状态检测传感器20的附近时输出应答信号。

当接收到针对询问信号的应答信号时，收发器10将所接收的应答信号输出到图像形成装置6的CPU(中央处理单元，图8中未示出)。CPU通过诸如计算应答信号的延时的方法，从所输出的信号中提取状态检测传感器20的ID。CPU根据所提取的ID判断纸张已经通过了哪个部分。当纸张没有通过时，状态检测传感器20不输出应答信号。

图9是示出了图像形成装置6的操作的流程图。CPU通过控制收发器10使询问信号输出(步骤S11)。当针对该询问信号检测到一应答信号时(步骤S12：是)，则CPU从所检测到的应答信号中提取ID(步骤S13)。当已经成功提取了ID时(步骤S13：是)，CPU创建所提取的ID的列表，并将该列表存储在存储部分中(步骤S14)。当ID提取失败时(步骤S13：否)，CPU判定发生了ID检测错误(步骤S15)，并且通过控制收发器10来再次输出询问信号(步骤S11)。当针对该询问信号没有检测到应答信号时(步骤S12：否)，则CPU判定纸张没有通过(步骤S16)。通过以上方式，当检测到纸张通过或没有通过时，CPU根据该情况执行处理(步骤S17)。根据需要重复执行以上处理。

收发器10还可以包括单个天线，或者如果需要，收发器10可以包括多个天线以发送和接收信号。此外，为了防止电磁波泄漏到图像形成装置6的外部，可以利用导电材料覆盖图像形成装置6的外壳。此外，为了确保与图像形成装置6内的其它电子组件的EMC(电磁兼容性)，状态检测***可以与其他电子组件电磁遮蔽开。

根据本发明的状态检测传感器可以用于图8所示的纸张通过传感器之外的应用。例如，根据本发明的状态检测传感器还可以用于诸如分选器(sorter)或门开/关部分的可移动部分的状态检测。在这种情况下，根据可移动部分的移动状态，在施加到状态检测传感器的外力(或光)变化的位置处设置状态检测传感器。例如，可以在当门关闭时光不会照射到、而当门打开时光会照射到的位置处设置状态检测传感器。由此，可以检测门的开/关状态。另选地，可以设置电位计(potentiometer)来响应于门的开/关而改变其电阻。由此，该***可以检测门的状态，换言之，该***可以检测门是打开的还是关闭的。再另选地，可以设置阻抗响应于环境状态而变化的传感器。环境状态例如包括温度、力、电场或磁场。可以使用自动调温器或热敏电阻作为感知温度变化的设备。可以使用应力计量器(strain gage)或压电设备作为感知力的变化的设备。可以使用静电电容来感知电场的变化。可以使用电感来感知磁场的变化。

另选地，可以使用以上实施例中说明的状态检测传感器来测量纸盘中剩余的纸量。也就是，在依据纸盘中蓄积的纸量对状态检测传感器施加外力的位置处设置状态检测传感器。例如，可以使用状态检测***1，其被构造为由纸盘中积累的纸张的重量来将铁磁棒2222***空芯线圈2221中。在这种情况下，由于铁磁棒2222被***空芯线圈2221中的量(即，阻抗改变量)随着纸盘中蓄积的纸的重量(纸的张数)而变化，因此应答信号的强度产生变化。也就是，通过该结构，可以根据应答信号的强度来测量剩余纸量。纸盘中剩余纸张的计量结构不限于此；可以采用各种型式的结构，诸如其中根据纸张厚度对状态检测传感器施加外力的结构。

因为使用上述状态检测传感器20的***不需要布置信号线，所以该传感器可以设置在难以布置信号线的小空间内。此外，在强噪声的环境中，如电机附近，通过适当地选取要使用的信号频率，与有线连接的情况相比，可以更为减少检测错误。

8、其它实施例

本发明不限于上述实施例，可以有多种经过变型的实施例。

在以上实施例中，说明了使用SAW-ID标签作为识别信号发生单元的模式，但是识别信号发生单元不限于SAW-ID标签。例如，可以使用RF-ID标签、延迟线等。

此外，在以上实施例中，说明了分别单独使用可变电感器、可变电容器、可变电阻器和电力生成器作为阻抗变换单元的模式，但是还可以通过组合它们来构造阻抗变换单元。例如，在图2所示的状态检测***1中，可以使用可变电容器代替电容器2227。

此外，在以上第六实施例中，说明了其中根据信号延时来识别多个SAW-ID标签的模式，但是ID识别并不限于使用延时的结构。还可以是这样的结构，其中电容器和电感器的参数被适当设计为使得利用应答信号的频率进行ID识别。

此外，在以上实施例中，收发器10具有发送询问信号的功能以及接收应答信号的功能，但是询问信号发送器和应答信号接收器可以被分别构造为分立的装置。

此外，在第六实施中，说明了使用根据本发明的状态检测传感器的图像形成装置，但是根据本发明的状态检测传感器可以用于图像形成装置之外的电子设备中，或者机械设备中。可以基于根据本发明的状态检测传感器的输出对电子设备进行控制。对于机械设备，用户或装置可以监测远程位置处的机械设备的状态。此外，电子设备可以基于状态检测传感器的输出进行机械设备的反馈控制。

如上所述，本发明提供了一种无线应答装置，其包括接收询问信号的天线、无源地进行工作并针对天线接收的询问信号生成应答信号的识别信号发生单元、以及设置在天线与识别信号发生单元之间的、其中阻抗响应于环境的状态而变化的阻抗变换单元。

该无线应答装置以无线方式输出指示环境状态的应答信号。因为当建立应答装置时无需构造信号线，所以可以减少建立和维护应答装置时的工时。

在一个实施例中，在该无线应答装置中，阻抗变换单元可以包括以下任何一种：可变电容器，利用该可变电容器，无线应答装置的电容随着外力而变化；可变电感器，利用该可变电感器，无线应答装置的电感随着外力而变化；以及可变电阻器，利用该可变电阻器，无线应答装置的电阻随着外力或光照而变化。

根据该无线应答装置，能够以无线方式检测外力或光照的变化。

在另一实施例中，该无线应答装置可以响应于阻抗变换单元中的阻抗变化量，输出多值信号。

根据该无线应答装置，输出应答信号作为多值信号。由此，可以获得与应答装置的安装位置有关的更详细信息。

在又一实施例中，在这些无线应答装置中，识别信号发生装置可以包括RF-ID标签、延迟线和SAW-ID标签中的任何一个。

此外，本发明提供了一种图像形成装置，其包括：图像形成单元，其在记录材料上形成图像；记录材料蓄积单元，其对记录材料进行蓄积；传输单元，其将记录材料沿着从记录材料蓄积单元到图像形成单元的传输路径传输；任一以上无线应答装置，沿着传输路径设置在如下位置，在该位置处，由于记录材料通过无线应答装置附近，所以施加到该无线应答装置的外力发生变化，或者入射到该应答装置的光的强度发生变化；以及收发单元，其向/从无线应答装置发送/接收信号。

因为利用无线应答装置来检测记录材料的通过，所以该图像形成装置可以减少制造和维护成本。此外，即使在空间较小无法进行有线安装的位置，也可以安装该应答装置。

此外，本发明提供了一种图像形成装置，其包括：图像形成单元，其在记录材料上形成图像；记录材料蓄积单元，其对记录材料进行蓄积；传输单元，其将记录材料沿着从记录材料蓄积单元到图像形成单元的传输路径传输；任一以上无线应答装置，在记录材料蓄积单元中设置在如下位置，在该位置处，根据蓄积在记录材料蓄积单元中的记录材料量，施加到该无线应答装置的外力发生改变，或者入射在该应答装置上的光的强度发生改变；以及收发单元，其向/从无线应答装置发送/接收信号。

因为利用无线应答装置来检测记录材料的通过，所以该图像形成装置可以减少制造和维护成本。此外，即使在空间较小无法进行有线安装的位置处，也可以安装该应答装置。

此外，本发明提供了一种电子设备，包括：可移动部分；任一以上无线应答装置，设置在如下位置，在该位置处，根据所述可移动部分的移动状态，施加到所述无线应答装置的外力发生改变，或者入射在所述应答装置上的光的强度发生改变；以及收发单元，其向/从无线应答装置发送/接收信号。

因为利用无线应答装置来检测记录介质的通过，所以该电子设备可以降低制造和维护成本。此外，即使在空间较小无法进行有线安装的位置处，也可以安装该应答装置。

本发明实施例的以上说明只是用于例示和说明的目的。前述说明并不旨在将本发明穷尽在或限制在所公开的精确形式。很明显，对于本领域的技术人员来说，许多修改和变型是显而易见的。所选择并描述的实施例是为了最好地解释本发明的原理及其实际应用，从而使本领域其他技术人员理解本发明的各种实施例及其各种变型例，以适合于特定的预期使用。应该理解，本发明的范围由下面的权利要求和它们的等同物限定。

2005年6月15日提交的日本专利申请No.2005-166055以及2005年12月20日提交的No.2005-366834的全部公开，包括说明书、权利要求书、附图和摘要通过引用全部合并在本文中。

Claims (7)

1、一种无线应答装置，该无线应答装置包括：

第一天线，其接收询问信号；

第二天线，其接收所述询问信号；

基板，其传播信号；

第一识别信号发生单元，其形成在所述基板上并与所述第一天线相连，其产生针对所述第一天线所接收的所述询问信号的第一应答信号，并且无源地进行工作；

第二识别信号发生单元，其形成在所述基板上并与所述第二天线相连，其产生针对所述第二天线所接收的所述询问信号的第二应答信号，并且无源地进行工作；以及

阻抗变换单元，其设置在所述第一天线与所述第一识别信号发生单元之间，并且其阻抗响应于环境的状态而改变，

其中，所述第一响应信号通过所述基板从所述第一识别信号发生单元传播到所述第二识别信号发生单元，并被所述第二天线发送，

所述第二响应信号通过所述基板从所述第二识别信号发生单元传播到所述第一识别信号发生单元，被所述第一识别信号发生单元反射，通过所述基板从所述第一识别信号发生单元传播到所述第二识别信号发生单元，并被所述第二天线发送。

2、根据权利要求1所述的无线应答装置，其中所述阻抗变换单元包括以下中的至少任一个：可变电容器，其电容随着外力而改变；可变电感器，其电感随着外力而改变；以及可变电阻器，其电阻随着外力或光照而改变。

3、根据权利要求1所述的无线应答装置，其中无线应答装置响应于所述阻抗变换单元中的阻抗变化量，输出多值信号。

4、根据权利要求1所述的无线应答装置，其中所述识别信号发生单元包括SAW-ID标签、RF-ID标签和延迟线中的任意一种。

5、一种图像形成装置，包括：

图像形成单元，其在记录材料上形成图像；

记录材料蓄积单元，其对所述记录材料进行蓄积；

传输单元，其将所述记录材料沿着从所述记录材料蓄积单元到所述图像形成单元的传输路径传输；

无线应答装置，其中所述无线应答装置沿着所述传输路径设置，并且设置在如下位置，在该位置处，由于记录材料经过所述无线应答装置附近，所以施加到所述无线应答装置的外力发生改变，或者入射到所述应答装置的光的强度发生改变；以及

收发单元，其向/从所述无线应答装置发送/接收信号，

其中所述无线应答装置包括：

第一天线，其接收询问信号；

第二天线，其接收所述询问信号；

基板，其传播信号；

第一识别信号发生单元，其形成在所述基板上并与所述第一天线相连，其产生针对所述第一天线所接收的所述询问信号的第一应答信号，并且无源地进行工作；

第二识别信号发生单元，其形成在所述基板上并与所述第二天线相连，其产生针对所述第二天线所接收的所述询问信号的第二应答信号，并且无源地进行工作；以及

阻抗变换单元，其设置在所述第一天线与所述第一识别信号发生单元之间，并且其阻抗响应于环境的状态而改变；

其中，所述第一响应信号通过所述基板从所述第一识别信号发生单元传播到所述第二识别信号发生单元，并被所述第二天线发送，

所述第二响应信号通过所述基板从所述第二识别信号发生单元传播到所述第一识别信号发生单元，被所述第一识别信号发生单元反射，通过所述基板从所述第一识别信号发生单元传播到所述第二识别信号发生单元，并被所述第二天线发送。

6、一种图像形成装置，包括：

图像形成单元，其在记录材料上形成图像；

记录材料蓄积单元，其对所述记录材料进行蓄积；

传输单元，其将所述记录材料沿着从所述记录材料蓄积单元到所述图像形成单元的传输路径传输；

无线应答装置，其中所述无线应答装置在所述记录材料蓄积单元中设置在如下位置，在该位置处，根据蓄积在所述记录材料蓄积单元中的记录材料的量，施加到所述无线应答装置的外力发生改变，或者入射在所述应答装置上的光的强度发生改变；以及

收发单元，其向/从所述无线应答装置发送/接收信号，

其中所述无线应答装置包括：

第一天线，其接收询问信号；

第二天线，其接收所述询问信号；

基板，其传播信号；

第一识别信号发生单元，其形成在所述基板上并与所述第一天线相连，其产生针对所述第一天线所接收的所述询问信号的第一应答信号，并且无源地进行工作；

第二识别信号发生单元，其形成在所述基板上并与所述第二天线相连，其产生针对所述第二天线所接收的所述询问信号的第二应答信号，并且无源地进行工作；以及

阻抗变换单元，其设置在所述第一天线与所述第一识别信号发生单元之间，并且其阻抗响应于环境的状态而改变，

其中，所述第一响应信号通过所述基板从所述第一识别信号发生单元传播到所述第二识别信号发生单元，并被所述第二天线发送，

所述第二响应信号通过所述基板从所述第二识别信号发生单元传播到所述第一识别信号发生单元，被所述第一识别信号发生单元反射，通过所述基板从所述第一识别信号发生单元传播到所述第二识别信号发生单元，并被所述第二天线发送。

7、一种设备，包括：

可移动部分；

无线应答装置，其中所述无线应答装置设置在如下位置，在该位置处，根据所述可移动部分的移动状态，施加到所述无线应答装置的外力发生改变，或者入射在所述应答装置上的光的强度发生改变；以及

收发单元，其向/从所述无线应答装置发送/接收信号，

其中所述无线应答装置包括：

第一天线，其接收询问信号；

第二天线，其接收所述询问信号；

基板，其传播信号；

第一识别信号发生单元，其形成在所述基板上并与所述第一天线相连，其产生针对所述第一天线所接收的所述询问信号的第一应答信号，并且无源地进行工作；

第二识别信号发生单元，其形成在所述基板上并与所述第二天线相连，其产生针对所述第二天线所接收的所述询问信号的第二应答信号，并且无源地进行工作；以及

阻抗变换单元，其设置在所述第一天线与所述第一识别信号发生单元之间，并且其阻抗响应于环境的状态而改变，

其中，所述第一响应信号通过所述基板从所述第一识别信号发生单元传播到所述第二识别信号发生单元，并被所述第二天线发送，

所述第二响应信号通过所述基板从所述第二识别信号发生单元传播到所述第一识别信号发生单元，被所述第一识别信号发生单元反射，通过所述基板从所述第一识别信号发生单元传播到所述第二识别信号发生单元，并被所述第二天线发送。

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