JP2005221484A

JP2005221484A - 測定装置及びその制御方法とプリンタ装置

Info

Publication number: JP2005221484A
Application number: JP2004032449A
Authority: JP
Inventors: Kazuhisa Koizumi; 和久小泉
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2004-02-09
Filing date: 2004-02-09
Publication date: 2005-08-18

Abstract

【課題】測定したい湿度域の全般に亘って同じ測定精度を得るためには湿度センサの周辺回路の規模が大きくなり、装置のコストアップを招いていた。
【解決手段】中高湿度環境が検出可能な湿度センサ１０４Ａと、低湿度環境が検出可能な湿度センサ１０４Ｂの両方を有する湿度検出センサを構成し、湿度環境に応じて検出用として使用するセンサを切り替えることにより、広い湿度測定範囲において高精度の検出を可能とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、環境状態を測定する技術に関するものである。

電子写真方式により画像を記録するレーザビームプリンタ装置などでは、そのプリンタ装置が設置されている環境に応じた制御が必要となる。特にレーザビームプリンタ装置の場合では、高温駆動される定着器、湿度の影響を受けやすいトナー等を用いて画像を記録するため、プリンタ装置が設置されている温度や湿度を検知することは、プリンタ装置の制御において重要である。このような設置環境を測定する装置が特許文献１に開示されている。

一般に温度は、温度に応じてその抵抗値が変化するサーミスタなどの温度センサを使用して測定される。このようなサーミスタは比較的安価なものでも十分に使用に耐えうるものである。これに対して湿度を検知する湿度センサの場合には、高い測定精度を得ようとすると高価なセンサが必要になる。プリンタ装置の製造コストを下げるためには、比較的安価で、湿度に応じて抵抗値が変化する一般的な湿度センサを使用する必要がある。
特開２０００−０８８６７４号公報

しかし、このような低コストの湿度センサを使用すると、中高湿度域では湿度センサの抵抗値が数ｋΩ〜数ＭΩの範囲で変化し、低湿度域では数十Ω〜数百ＭΩの範囲で変化する。このため、測定したい湿度域の全般に亘って同じ測定精度を得るために、その湿度センサの周辺回路の規模が大きくなり、装置のコストアップを招いていた。

本発明は上記問題点に鑑みてなされたもので、広い環境条件に亘って高精度で環境条件を測定できる測定装置及びその制御方法とプリンタ装置を提供することを目的とする。

本発明に係る測定装置は以下のような構成を備える。即ち、
第１の環境条件に応じた第１出力特性を有する第１検出素子と、
前記第１の環境条件とは異なる第２の環境条件に応じた第２出力特性を有する第２検出素子と、
前記第１及び第２検出素子のいずれかを選択する選択手段と、
前記第１或は第２検出素子の出力に基づいて環境条件の検出に使用する検出素子を、前記第１検出素子と第２検出素子のいずれにするかを判定する判定手段と、
前記判定手段により判定された検出素子を前記選択手段により選択させ、前記選択手段により選択された検出素子の出力に基づいて環境条件を測定する制御手段とを有することを特徴とする。

本発明に係る測定装置は以下のような構成を備える。即ち、
第１の湿度範囲に対応する抵抗特性を有する第１検出素子と、
前記第１の湿度範囲とは異なる第２の湿度範囲に対応する抵抗特性を有する第２検出素子と、
前記第１及び第２検出素子のいずれかを選択する選択手段と、
前記第１或は第２検出素子の出力に基づいて湿度の検出に使用する検出素子を、前記第１検出素子と前記第２検出素子のいずれにするかを判定する判定手段と、
前記判定手段により判定された検出素子を前記選択手段により選択させ、前記選択手段により選択された検出素子の抵抗値に基づいて湿度を測定する制御手段と、
を有することを特徴とする。

本発明に係る測定装置の制御方法は以下のような工程を備える。即ち、
第１の環境条件に応じた第１出力特性を有する第１検出素子と、前記第１の環境条件とは異なる第２の環境条件に応じた第２出力特性を有する第２検出素子とを有する測定装置の制御方法であって、
前記第１或は第２検出素子の出力に基づいて環境条件の検出に使用する検出素子を、前記第１検出素子と第２検出素子のいずれにするかを判定する判定工程と、
前記判定工程で判定された第１或は第２検出素子を選択し、選択された検出素子の出力に基づいて環境条件を測定する制御工程とを有することを特徴とする。

本発明に係るプリンタ装置は以下のような構成を備える。即ち、
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の測定装置と、
プリンタエンジンと、
前記測定装置で測定した環境条件に応じて前記プリンタエンジンを制御する制御回路とを有することを特徴とする。

以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施の形態を詳しく説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置（レーザビームプリンタ）において温度及び湿度を検知する回路の構成を説明するブロック図である。

電源回路１０１は、この装置の各部に、＋９Ｖ及び−９Ｖの電源電圧を供給している。センサユニット１０２は、温度の変化によって、その抵抗値が変化するサーミスタ１０３と、湿度センサ１０４Ａ，１０４Ｂを備えている。ここで湿度センサ１０４Ａは、中高湿度を検出するためのセンサで、湿度センサ１０４Ｂは、低湿度を検出するためのセンサである。スイッチ１２１は、ＣＰＵ１２０からの切替信号１２２に応じて、発振回路１１０からのクロック信号を供給する湿度センサを切り替えている。ＣＰＵ１２０は、ＲＯＭ１２０ａに記憶されている制御プログラムに従って、この回路及び装置全体の動作を制御している。

サーミスタ１０３の出力は、＋９Ｖとグランドレベルとの間で抵抗１１８によりＢ点で分圧され、そのＢ点の電圧がオペアンプ１０５に入力されている。このオペアンプ１０５により増幅された電圧は、Ａ／Ｄコンバータを内蔵したＣＰＵ１２０に入力される。ＣＰＵ１２０は、この電圧をＡ／Ｄ変換したデジタル値に基づいて、現在の温度を検出することができる。

湿度センサ１０４Ａ，１０４Ｂには、抵抗１１６、コンデンサ１１４及びスイッチ１２１を介して、発振回路１１０から、例えば波高値３Ｖのクロック信号が印加される。またスイッチ１２１により選択された湿度センサ１０４Ａ、１０４Ｂとコンデンサ１１４との間のＡ点の電圧は、コンデンサ１１５を介してオペアンプ１０６に入力される。このオペアンプ１０６で増幅された信号は、検波回路１０７により整流される。この整流された波形は更に積分回路１０８に入力され、この積分回路１０８からは、この積分値を示す信号が出力される。この信号はオペアンプ１０９により増幅されてＣＰＵ１２０に入力される。ＣＰＵ１２０は、このオペアンプ１０９からの信号に基づいて湿度センサ１０４Ａ又は１０４Ｂの抵抗値を求め、その抵抗値と湿度データとから、その湿度センサの周囲の湿度を検知する。

ここで発振回路１１０は、例えば振幅０〜３Ｖ、周波数１ｋＨｚの矩形波の電圧信号を発生している。このような矩形波を湿度センサ１０４Ａ，１０４Ｂに印加する理由は、長時間直流電圧を印加すると湿度センサが壊れてしまうためである。

図２は、湿度センサの出力を処理する回路の動作を説明する波形図である。

図２（ａ）は、コンデンサ１１５とオペアンプ１０６の間の電圧波形を示している。このように、この電圧波形は０Ｖを中心とする矩形波になる。この矩形波は、オペアンプ１０６により増幅され、図２（ｂ）に示すような波形となる。そして、この波形は、検波回路１０７により整流されて図２（ｃ）に示す波形となる。のようにして整流された波形は積分回路１０８に入力され、積分回路１０８から図２（ｄ）に示すような積分値を示す信号が出力される。ＣＰＵ１２０は、この積分された信号をＡ／Ｄ変換することにより、検知された湿度に応じたデジタル値を基に、その時点での湿度を検出する。

図３は、前述の中高湿度を検出するための湿度センサ１０４Ａ及び低湿度を検出するための湿度センサ１０４Ｂにおける抵抗値を相対湿度に対して示す図である。

図において、３０１は、中高湿度を検出するための湿度センサ１０４Ａにおける相対湿度に対する抵抗値を示し、３０２は低湿度を検出するための湿度センサ１０４Ｂにおける相対湿度に対する抵抗値を示している。図３に示すように、湿度センサ１０４Ａの抵抗値は、低湿度領域において非常に高くなっている。

図４は、相対湿度に対して、オペアンプ１０９から出力される出力電圧Ｖのプロファイルを説明する図である。

図３に示すように、中高湿度用の湿度センサ１０４Ａの抵抗値は、低湿度領域において非常に高くなっている。よって、この低湿度領域では、４０１で示すように、出力電圧Ｖが飽和してしまい正確な測定が不可能となる。これに対して低湿度検出用の湿度センサ１０４Ｂは、低湿度環境において相対的に低い抵抗値で変化するため、低湿度状態で正確な湿度を検出できる。逆に高湿度状態では、湿度センサ１０４Ｂの抵抗値の変化が少なくなり、図４の４０２で示すように飽和状態となる。

よって本実施の形態では、湿度に応じて使用する湿度センサを切り替えて湿度を測定する。この湿度センサの切り換えは、図４に示すように、相対湿度Ｗ１に対応する出力電圧Ｖａを基準に切り換えている。即ち、オペアンプ１０９の出力電圧がＶａ以上であれば低湿度検出用の湿度センサ１０４Ｂを使用して湿度を測定し、逆に出力電圧がＶａ以下であれば中高湿度検出用の湿度センサ１０４Ａを使用して湿度を測定する。

図５は、本実施の形態に係る画像形成装置における湿度測定処理を説明するフローチャートで、この処理を実行するプログラムはＲＯＭ１２０ａに記憶されており、ＣＰＵ１２０の制御の下に実行される。尚、この処理は、実際の温度、湿度測定処理に先立って実行される。この処理が実行される周期は、各実際の測定処理の前もしくは所定時間ごと、或は画像形成装置の電源ＯＮ時（例えば、始業時）等何れの場合でも良い。

まずステップＳ１で、切替信号１２２によりスイッチ１２１を端子ａ側に切り替え、中高湿度検出用の湿度センサ１０４Ａと発振回路１１０の出力とを接続する。この状態では中高湿度測定モードとなる。次にステップＳ２に進み、この状態でオペアンプ１０９からＣＰＵ１２０に入力される電圧レベル（Ｖ）が、図４に示す電圧Ｖａ以下（Ｖ＜Ｖａ）かどうかを判定する。Ｖ＜Ｖａであれば、図４に示すように、湿度センサ１０４Ａの出力がほぼ線形に変化している湿度（中高湿度）領域であるため、この状態、即ち、中高湿度検出用の湿度センサ１０４Ａによる湿度測定を実行する。こうして求めた湿度値に応じて、ステップＳ５で、この画像形成装置の各部の動作を制御する。

一方、ステップＳ２で、Ｖ≧Ｖａであれば、図４に示すように湿度が相対湿度Ｗ１以下であり、湿度センサ１０４Ａの出力が飽和する４０１（図４）を含む湿度（低湿度）領域であるためステップＳ４に進み、切替信号１２２によりスイッチ１２１をｂ側に切り替え、低湿度検出用湿度センサ１０４Ｂと接続する。これにより、これ以降は低湿度測定モードとなり、この湿度センサ１０４Ｂの出力に応じたオペアンプ１０９からの出力電位Ｖに基づいて湿度検出を行う。そしてステップＳ５に進み、この求めた湿度値に応じて、画像形成装置の各部の動作を制御する。

またこれとは別に、サーミスタ１０３を用いた温度検出処理が実行されている。

尚、上述した所定電位Ｖａは、各センサにおける湿度対抵抗特性に応じて適宜設定される。

尚、この実施の形態では、ＣＰＵ１２０は、サーミスタ１０３による出力電圧と温度値との対応を記憶している温度テーブル、低湿度検出用湿度センサ１０４Ｂの出力電圧と湿度値との対応を記録している低湿度テーブル、中高湿度検出用湿度センサ１０４Ａの出力電圧と湿度値との対応を記録している中高湿度テーブルを有しており、低湿度測定モード、中高湿度測定モードに応じて、オペアンプ１０５，１０９から入力される電圧をＡ／Ｄ変換したデジタル値に基づいて、これらテーブル（図６）を参照して、実際の温度及び湿度を求めている。尚、これ以外にも、実際に入力した電圧値を基に、計算により、対応する温度或は湿度を求めても良いことは言うまでもない。

また図５のフローチャートでは、最初に湿度センサ１０４Ａに接続し、その出力に基づいて中高湿度測定モードにするかどうかを判定しているが、本発明はこれに限定されず、例えば、最初に低湿度用の湿度センサ１０４Ｂに接続し、その出力電圧Ｖが所定電圧（例えば図４の例ではＶｂ）以下であれば中高湿度測定モードに移行し、そうでないときは低湿度測定モードに移行するようにしても良い。

図６は、本実施の形態に係る画像形成装置の構成を示すブロック図で、前述の実施の形態に係る図面と共通する部分は同じ記号で示している。尚、ここでは図１の回路を制御しているＣＰＵと、この画像形成装置全体を制御しているＣＰＵとが同じＣＰＵ１２０である場合で説明しているが、それぞれ別々に設けられていても良い。

図６において、制御部６０１は前述のＣＰＵ１２０等を含み、この画像形成装置全体の動作を制御している。６０２はプリンタエンジンで、この実施の形態では電子写真方式で画像を記録する。尚、本発明はこのようなプリンタエンジンに限定されるものでなく、例えばインクジェット方式のプリンタやサーマルプリンタ用のプリンタエンジンなどでも良い。測定回路６０３は、例えば図１の回路において、オペアンプ１０５，１０６，１０９、検波回路１０７、積分回路１０８、スイッチ１２１、発振回路１１０などを含む回路である。ここでセンサユニット１０２は、プリンタエンジン６０２内に設けられているが、測定対象に応じて別の場所に設けられていても良い。操作パネル６０４は、ユーザにより操作される各種スイッチやボタン及び表示器などを備えている。またこの制御部６０１は、使用する温度センサ１０３用の温度テーブル６１０、及び実際の測定に使用されている低湿度センサ用及び中高湿度センサ用の湿度テーブル６１１，６１２を備えている。これらテーブル６１０〜６１２のそれぞれは、オペアンプから入力される電圧値に対応する温度値、湿度値をそれぞれ記憶しており、ＣＰＵ１２０は、そのデジタル電圧値に基づいてテーブルを参照するだけで、対応する温度及び湿度を求めることができる。

以上説明したように本実施の形態によれば、比較的低コストの湿度センサを用い、広い湿度範囲に亘って正確に湿度を測定することができる。

また、その湿度センサの出力信号を処理する回路を、少ない部品点数で安価に構成できるという効果がある。

尚、上記実施の形態では、湿度センサを例にして説明したが、これ以外にも、例えば、温度や気圧などの環境条件を測定する場合、その測定域に応じた最適なセンサを採用し、これらセンサを複数用いて、その測定域に応じて使用するセンサを切り替える構成としても良い。

また上述の実施の形態では画像形成装置の例で説明したが本発明はこれに限定されるものでなく、温度や湿度及びそれ以外の環境条件等を測定する測定装置全般にも適用可能である。

本発明の実施の形態に係る画像形成装置における温度及び湿度を検出するための回路構成を説明するブロック図である。湿度センサの出力を処理する回路の動作を説明する波形図である。中高湿度を検出するための湿度センサ及び低湿度を検出するための湿度センサにおける抵抗値を相対湿度に対して示す図である。本実施の形態における、相対湿度に対してオペアンプから出力される出力電圧Ｖのプロファイルを説明する図である。本実施の形態に係る画像形成装置における湿度測定処理を説明するフローチャートである。本実施の形態に係る画像形成装置の構成を示すブロック図である。

Claims

第１の環境条件に応じた第１出力特性を有する第１検出素子と、
前記第１の環境条件とは異なる第２の環境条件に応じた第２出力特性を有する第２検出素子と、
前記第１及び第２検出素子のいずれかを選択する選択手段と、
前記第１或は第２検出素子の出力に基づいて環境条件の検出に使用する検出素子を、前記第１検出素子と第２検出素子のいずれにするかを判定する判定手段と、
前記判定手段により判定された検出素子を前記選択手段により選択させ、前記選択手段により選択された検出素子の出力に基づいて環境条件を測定する制御手段と、
を有することを特徴とする測定装置。
前記第１及び第２検出素子はそれぞれ湿度に応じて抵抗値が変化する素子であり、前記第１の環境条件は前記第２の環境条件よりも高湿度であることを特徴とする請求項１に記載の測定装置。
第１の湿度範囲に対応する抵抗特性を有する第１検出素子と、
前記第１の湿度範囲とは異なる第２の湿度範囲に対応する抵抗特性を有する第２検出素子と、
前記第１及び第２検出素子のいずれかを選択する選択手段と、
前記第１或は第２検出素子の出力に基づいて湿度の検出に使用する検出素子を、前記第１検出素子と前記第２検出素子のいずれにするかを判定する判定手段と、
前記判定手段により判定された検出素子を前記選択手段により選択させ、前記選択手段により選択された検出素子の抵抗値に基づいて湿度を測定する制御手段と、
を有することを特徴とする測定装置。
前記判定手段は、前記第１或は第２検出素子の出力が、前記第１の湿度範囲或は第２の湿度範囲に存在する所定湿度に対応する出力値以上かどうかに基づいて、湿度の検出に使用する検出素子を判定することを特徴とする請求項３に記載の測定装置。
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の測定装置と、
プリンタエンジンと、
前記測定装置で測定した環境条件に応じて前記プリンタエンジンを制御する制御回路と、
を有することを特徴とするプリンタ装置。
第１の環境条件に応じた第１出力特性を有する第１検出素子と、前記第１の環境条件とは異なる第２の環境条件に応じた第２出力特性を有する第２検出素子とを有する測定装置の制御方法であって、
前記第１或は第２検出素子の出力に基づいて環境条件の検出に使用する検出素子を、前記第１検出素子と第２検出素子のいずれにするかを判定する判定工程と、
前記判定工程で判定された第１或は第２検出素子を選択し、選択された検出素子の出力に基づいて環境条件を測定する制御工程と、
を有することを特徴とする測定装置の制御方法。
前記第１及び第２検出素子はそれぞれ湿度に応じて抵抗値が変化する素子であり、前記第１の環境条件は前記第２の環境条件よりも高湿度であることを特徴とする請求項６に記載の測定装置の制御方法。
第１の湿度範囲に対応する抵抗特性を有する第１検出素子と、前記第１の湿度範囲とは異なる第２の湿度範囲に対応する抵抗特性を有する第２検出素子とを有する測定装置の制御方法であって、
前記第１或は第２検出素子の出力に基づいて湿度の検出に使用する検出素子を、前記第１検出素子と前記第２検出素子のいずれにするかを判定する判定工程と、
前記判定工程で判定された検出素子を選択し、当該選択された第１或は第２検出素子の抵抗値に基づいて湿度を測定する制御工程と、
を有することを特徴とする測定装置の制御方法。
前記判定工程では、前記第１或は第２検出素子の出力が、前記第１の湿度範囲或は第２の湿度範囲に存在する所定湿度に対応する出力値以上かどうかに基づいて、湿度の検出に使用する検出素子を判定することを特徴とする請求項８に記載の測定装置の制御方法。