JP2009180560A - 湿度検出装置及びその湿度検出装置を備えた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】検出コストおよび計測値の誤差を抑制する湿度検出装置を提供すること。
【解決手段】湿度検出装置２０は、検出部２１と、検出部を制御する制御部２２とを備える。検出部２１は、湿度を検出し、湿度検出信号Ｓｈを生成する湿度センサ２３と、湿度センサ周囲の温度を検出し、温度検出信号Ｓｔを生成する温度センサ２４と、湿度センサと温度センサとに共通に接続された共通電源線Ｌｃｏｍとを含む。制御部２２は、湿度センサおよび温度センサに共通電源線を介して電源電圧ＰＷＭ１を印加する印加手段２５と、湿度検出信号に応じた湿度読取値を生成し、温度検出信号に応じた温度読取値を生成する読取手段２６と、温度読取値に基づいて湿度読取値を補正する補正手段２５とを含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、湿度検出装置及びその湿度検出装置を備えた画像形成装置に関する。

例えば、特許文献１には、湿度センサと、物理量変化装置によって温度の設定値を変化させて作成したデータテーブルに基づき、温度の変化によってばらつく湿度センサからの検出値から適切な計測値を読み取る制御部と、を備えたセンサモジュールについての技術が開示されている。
特開２００６−２７５７６１公報

しかしながら、画像形成装置等の外部機器周辺の湿度を検出する場合、上記特許文献１に記載されているような制御部を備えたセンサモジュールを使用するとコストが高くなり、さらに検出値のばらつきを抑える物理量変化装置を実装する分もコストが上昇する。

本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、湿度を検出するためのコストを抑えつつ、計測値の誤差を抑える技術を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するための手段として、第１の発明に係る湿度検出装置は、湿度を検出するための検出部と、前記検出部を制御する制御部とを備えた湿度検出装置において、前記検出部は、前記湿度を検出し、湿度検出信号を生成する湿度センサと、前記湿度センサ周囲の温度を検出し、温度検出信号を生成する温度センサと、前記湿度センサと前記温度センサとに共通に接続された共通電源線とを含み、前記制御部は、前記湿度センサおよび前記温度センサに前記共通電源線を介して電源電圧を印加する印加手段と、前記湿度検出信号に応じた湿度読取値を生成し、前記温度検出信号に応じた温度読取値を生成する読取手段と、前記温度読取値に基づいて前記湿度読取値を補正する補正手段とを含む。

この構成によれば、検出部には湿度センサおよび温度センサのセンサ素子しか設けられておらず、検出部のコストを低減できる。また、検出部は湿度センサおよび温度センサに接続された共通電源線を含むため、検出部と制御部とを接続する信号線の本数を低減することができ、配線コストを低減することができる。また、その共通電源線を介して湿度センサおよび温度センサへの印加電圧を共有化することによって、電源バラツキ等を吸収することができる。すなわち、本構成によれば、湿度検出装置の精度を向上させることができるとともに、そのコストを低減することができる。

さらに、使用する湿度センサの特性に依存して、環境温度によって検出湿度が変化する場合であっても、補正手段によって、例えば温度補正テーブル等を用いて補正することにより、環境温度に依存することなく湿度を検出することができる。

第２の発明は、第１の発明の湿度検出装置において、前記印加手段は、湿度検出時には、前記電源電圧として交流電圧を少なくとも前記湿度センサに印加する 。
この構成によれば、使用する湿度センサによって交流駆動が要求される場合であっても、好適に対応できる。

第３の発明は、第２の発明の湿度検出装置において、前記印加手段は、前記交流電圧を印加するために、第１電圧を前記湿度センサの一方端に印加する第１印加部と、前記第１電圧とは逆相の第２電圧を前記湿度センサの他方端に印加する第２印加部とを含み、前記制御部は、前記湿度センサの他方端と前記第２印加部との間に接続され、前記湿度検出信号を生成する第１検出抵抗を含む。
この構成によれば、湿度センサを交流駆動するための交流電圧を好適に印加できるとともに、通常の湿度環境での湿度検出が好適に行える。

第４の発明は、第３の発明の湿度検出装置において、前記第１検出抵抗は、可変抵抗あるいはデジタルポテンショメータである。
この構成によれば、湿度センサの検出特性に対応させて、低湿度から高湿度までの広範囲において湿度をより精密に検出できる。

第５の発明は、第２の発明の湿度検出装置において、前記印加手段は、前記交流電圧を印加するために、第１電圧を前記湿度センサの一方端に印加する第１印加部と、前記第１電圧とは逆相の第２電圧を前記湿度センサの他方端に印加する第２印加部と、前記第１電圧とは逆相の第３電圧を前記湿度センサの他方端に印加する第３印加部とを含み、前記制御部は、前記湿度センサの他方端と前記第２印加部との間に接続され、前記湿度検出信号を生成する第１検出抵抗と、前記湿度センサの他方端と前記第３印加部との間に接続され、前記湿度検出信号を生成する第２検出抵抗とをさらに含む。

この構成によれば、第１検出抵抗の値と第２検出抵抗の値を適宜設定するとともに、第２電圧と第３電圧を適宜選択することによって、低湿度から高湿度までにおける所定の範囲において、好適に湿度を検出することができる。

第６の発明は、第２の発明の湿度検出装置において、前記印加手段は、前記交流電圧を印加するために、第１電圧を前記湿度センサの一方端に印加する第１印加部と、前記第１電圧とは逆相の第２電圧を前記湿度センサの他方端に印加する第２印加部と、前記第１電圧とは逆相の第３電圧を前記湿度センサの他方端に印加する第３印加部とを含み、前記制御部は、前記湿度センサの他方端と前記第２印加部との間に接続され、前記湿度検出信号を生成する第１検出抵抗と、前記第２印加部と前記第３印加部との間に接続されるとともに前記第１検出抵抗と直列接続される第２検出抵抗と、検出湿度に応じて、前記第２印加部及び前記第３印加部のうちのいずれか１つを選択する選択手段とをさらに含む。

この構成によれば、第１検出抵抗の値と第２検出抵抗の値を適宜設定するとともに、第２電圧と第３電圧を適宜選択することによって、低湿度領域あるいは高湿度領域において、好適に湿度を検出することができる。

第７の発明は、第５の発明の湿度検出装置において、前記制御部は、検出湿度に応じて、前記第２印加部及び前記第３印加部のうちの少なくとも１つを選択する選択手段をさらに含む。
この構成によれば、湿度が広範囲に変化するような環境であっても、湿度に応じた検出が可能となる。

第８の発明は、第７の発明の湿度検出装置において、前記第２抵抗の値は前記第１抵抗の値より大きく、前記選択手段は、所定の湿度以下の環境である場合、前記第３印加部を選択する。
この構成によれば、湿度センサの検出特性に対応させて、所定の湿度以下である低湿環境においても湿度を好適に検出することができる。

第９の発明は、第７の発明の湿度検出装置において、前記第１抵抗の値は前記第２抵抗の値より大きく、前記選択手段は、所定の湿度以上の環境である場合、前記第３印加部を選択する。
この構成によれば、湿度センサの検出特性に対応させて、所定の湿度以上である高湿環境においても湿度を好適に検出することができる。

第１０の発明は、第７の発明の湿度検出装置において、前記第１抵抗の値は前記第２抵抗の値より大きく、前記選択手段は、第１の所定湿度以下の環境である場合、前記第２印加部を選択し、前記第１の所定湿度より大きく第２の所定湿度より小さい環境である場合、前記第３印加部を選択し、前記第２の所定湿度以上の環境である場合、前記第２印加部及び前記第３印加部を選択する。
この構成によれば、湿度センサの検出特性に対応させて、低湿度から高湿度までの広範囲において湿度を好適に検出できる。

第１１の発明は、第９または１０の発明の湿度検出装置において、前記湿度センサは、高分子系（水溶性）湿度センサである。

この構成によれば、高分子系（水溶性）湿度センサは、低コストであり、また、湿度検出範囲が広いため、高湿度環境においても湿度を好適に検出できる。

第１２の発明は、第３〜１１のいずれか１つの発明の湿度検出装置において、前記印加手段は、前記温度の検出時においては、前記第１電圧と、前記第２電圧および／または前記第３電圧とを同一電圧値を有する一定電圧として、前記検出部に印加する。

この構成によれば、湿度センサへの印加電圧はゼロとなり、温度センサには所定の直流電圧が印加されることとなる。そのため、交流駆動が要求される湿度センサが保護されるとともに、温度センサによる検出タイミングの自由度を向上させることができる。

第１３の発明は、第３〜１２のいずれか１つの発明の湿度検出装置において、
前記第１印加部から出力される前記第１電圧が、前記読取手段の比較用の基準電圧として、前記読取手段に直接入力される。

この構成によれば、例えば、第１印加部の出力部に印加電圧用バッファが設けられている場合であっても、そのバッファの出力電圧範囲のバラツキを吸収することができる。

第１４の発明は、第１〜１３のいずれか１つの発明の湿度検出装置において、前記湿度センサ及び前記温度センサが同一基板に設けられる。
この構成によれば、検出部のコストを低減することができる。

第１５の発明の画像形成装置は、第１の発明の湿度検出装置と、画像データに基づき対象物上に画像を形成する画像形成ユニットと、前記湿度検出装置によって検出された湿度に基づいて前記画像形成ユニットの画像形成処理を制御する制御手段と、を備える。

この構成によれば、画像形成装置における湿度検出装置の精度を向上させて、形成画像の品質を向上させることができるとともに、そのコストを低減することができる。

本発明によれば、湿度を検出するためのコストを抑えつつ、湿度計測値の誤差を抑えることができる。

＜実施形態１＞
１．湿度検出装置の全体構成
本発明の実施形態１に係る湿度検出装置を、図１〜図８を参照しつつ説明する。図１は、実施形態１の湿度検出装置２０の概略的な回路構成を示す。図１に示されるように、湿度検出装置２０は大きくは、湿度を検出するための検出部２１と、検出部２１を制御する制御部２２とを備える。

検出部２１は、同一のセンサ基板２１ａ上に形成され、湿度を検出し、湿度検出信号Ｓｈを生成する湿度センサ２３と、湿度センサ２３の周囲温度を検出し、温度検出信号Ｓｔを生成する温度センサ２４と、湿度センサ２３と温度センサ（ここでは、例えばサーミスタ）２４とに共通に接続された共通電源線Ｌｃｏｍとを含む。

ここで、湿度センサ２３として、好ましくは、高分子系（水溶性）湿度センサが使用される。それは、高分子系（水溶性）湿度センサは、低コストであり、また、湿度検出範囲が広いため、高湿度環境においても湿度を好適に検出できるからである。また、湿度センサ２３および温度センサ２４が同一基板に設けられるため、検出部２１のコストが低減される。

制御部２２は、湿度センサ２３および温度センサ２４に共通電源線Ｌｃｏｍを介して電源電圧を印加するＣＰＵ（印加手段の一例）２５を含む。

ＣＰＵ２５は、湿度検出時には、高分子系（水溶性）湿度センサにはその特性から交流駆動が要求されるため、その電源電圧として交流電圧を少なくとも湿度センサ２３に印加する。ＣＰＵ２５は、その交流電圧を印加するために、第１ＰＷＭポート（第１印加部の一例）Ｐ１および共通電源線Ｌｃｏｍを介して、第１ＰＷＭ信号（第１電圧の一例）ＰＷＭ１を、湿度センサの第１端子（一方端の一例）２３ａおよび温度センサの第１端子２４ａに印加する。

また、ＣＰＵ２５は、その交流電圧を印加するために、第２ＰＷＭポート（第２印加部の一例）Ｐ２を介して、第１ＰＷＭ信号ＰＷＭ１とは逆相の第２ＰＷＭ信号（第２電圧の一例）ＰＷＭ２を湿度センサの第２端子（他方端の一例）２３ｂに印加する。すなわち、湿度センサ２３は、第１ＰＷＭ信号ＰＷＭ１と第２ＰＷＭ信号ＰＷＭ２との合成信号によって交流駆動される。なお、第１ＰＷＭ信号ＰＷＭ１および第２ＰＷＭ信号ＰＷＭ２は、それぞれ出力バッファ２８を介して出力される。

制御部２２は、また、湿度センサの第２端子２３ｂと第２ＰＷＭポートＰ２との間に接続され、湿度センサ２３による抵抗との分圧によって湿度検出信号Ｓｈを生成する第１検出抵抗Ｒ１と、温度センサの第２端子２４ｂとグランドとの間に接続され、温度センサ２４による抵抗との分圧によって温度検出信号Ｓｔを生成する温度検出抵抗Ｒｔとを含む。

そして、ＣＰＵ２５は、Ａ／Ｄ変換回路（読取手段の一例）２６を含む。Ａ／Ｄ変換回路２６は、第１ＡＤポートＡＤ１を介して湿度検出信号Ｓｈを受け取り、湿度検出信号Ｓｈに応じた、デジタル値である湿度読取値ＤＳｈを生成する。Ａ／Ｄ変換回路２６は、また、第２ＡＤポートＡＤ２を介して温度検出信号Ｓｔを受け取り、温度検出信号Ｓｔに応じた、デジタル値である温度読取値ＤＳｔを生成する。ＣＰＵ２５は、湿度読取値ＤＳｈおよび温度読取値ＤＳｔに基づいて湿度検出に係る処理を行う。

また、制御部２２において、共通電源線Ｌｃｏｍに供給される第１ＰＷＭ信号ＰＷＭ１が入力端子Ｖｒｅｆを介してＡ／Ｄ変換回路２６にも供給される。ここで、Ａ／Ｄ変換回路２６は、基準となる電圧（最大値）と比較することにより、第１電圧、第２電圧、第３電圧の値を読み取れるように、第１ＰＷＭポートＰ１から出力される第１ＰＷＭ信号ＰＷＭ１を比較用の基準電圧として、直接読み取る。そのため、出力バッファ２８のバラツキ、あるいは電源バラツキが存在した場合であっても、そのバラツキによるＡＤ変換誤差をキャンセルすることができる。

ＣＰＵ２５は、また、湿度検出に係る温度補正テーブルＴＢや湿度検出に係る制御プログラム等が格納されたＲＯＭ２７を含む。そして、ＣＰＵ（補正手段の一例）２５は、その温度補正テーブルＴＢを用いて、温度読取値ＤＳｔに基づいて湿度読取値ＤＳｈを補正する。

２．湿度検出装置の作用
図２は、湿度検出時の湿度検出装置１の各信号のタイムチャートの一例を示す。図２に示されるように、ここでは、第１ＰＷＭ信号ＰＷＭ１および第２ＰＷＭ信号ＰＷＭ２は、例えば周波数１ｋＨｚ、デューティ比５０％のパルス信号である。そして、例えば、第１ＰＷＭ信号ＰＷＭ１の立ち上がりから４００μｓ後の５０μｓの間に、Ａ／Ｄ変換回路２６は湿度検出信号Ｓｈを読み取り、湿度読取値ＤＳｈを生成する。

図３は、温度検出時の湿度検出装置１の各信号のタイムチャートの一例を示す。図３に示されるように、温度検出開始時刻ｔ１において、ＣＰＵ２５は、第１ＰＷＭ信号ＰＷＭ１と、第２ＰＷＭ信号ＰＷＭ２とを、同一電圧値を有する一定電圧とする。このとき、湿度センサ２３への印加電圧はゼロとなり、温度センサ２４には所定の直流電圧が印加されることとなる。そのため、交流駆動が要求される湿度センサ２３が保護されるとともに、湿度検出時に比べて温度センサ２４による検出タイミングの自由度を向上させることができる。

また、使用する湿度センサ２３の特性によって、環境温度に応じて湿度センサ２３のインピ−ダンスが変化する。そのため、本実施形態においては、上記したように、ＣＰＵ２５は、例えばＲＯＭ２７に格納された温度補正テーブルＴＢを用いて、温度読取値ＤＳｔに基づいて湿度読取値ＤＳｈを補正する。以下にその例を説明する。

図４は環境温度に対する検出湿度の関係を説明する図であり、図５はその関係を示すグラフである。図４および図５に示されるように、環境温度が高温になるに従って湿度センサ２３のインピ−ダンスが低下するため、それに伴って湿度検出信号Ｓｈが大きくなり、検出湿度も高くなる。言い換えれば、検出電圧である湿度検出信号Ｓｈあるいは湿度読取値ＤＳｈが同一であっても、環境温度によって検出湿度は異なることとなる。

そのため、例えば図６に示すような、各種の環境温度における、検出電圧と検出湿度との関係を示す温度補正テーブルＴＢを用いて、ＣＰＵ２５は、検出電圧である湿度読取値ＤＳｈを、環境温度である温度読取値ＤＳｔに基づいて補正する。具体的には、ここでは、ＣＰＵ２５は、湿度読取値（検出電圧）ＤＳｈと温度読取値ＤＳｔとに対応する検出湿度データを温度補正テーブルＴＢから読み出して、その読み出した検出湿度データを検出湿度とする。すなわち、ここでは、湿度読取値（検出電圧）ＤＳｈがそのまま検出湿度とされるのではなく、温度補正テーブルＴＢを用いて、環境温度に応じた検出湿度に補正される。

さらに、湿度検出信号（湿度センサ検出電圧）Ｓｈおよび温度検出信号（サーミスタ検出電圧）Ｓｔは、電源電圧の変動によっても変化するため、検出湿度および検出温度もそれぞれ変動する。図７は電源電圧の変動に対する検出湿度の関係を説明する図であり、図８は電源電圧の変動に対する検出温度の関係を説明する図である。

図７に示されるように、電源電圧が上昇すると湿度検出信号Ｓｈが大きくなり検出湿度は高湿側にシフトし、電源電圧が低下すると湿度検出信号Ｓｈが小さくくなり検出湿度は低湿側にシフトする。また、図８に示されるように、同様に、電源電圧が上昇すると温度検出信号Ｓｔが大きくなり検出温度は高温側にシフトし、電源電圧が低下すると温度検出信号Ｓｔが小さくなり検出温度は低温側にシフトする。すなわち、電源電圧の変動に対して湿度センサ２３および温度センサ（サーミスタ）２４による検出結果は同様の変動傾向を示す。そのため、実施形態１では電源電圧（第１ＰＷＭ信号ＰＷＭ１）を湿度センサ２３および温度センサ２４において共通化することによって、電源電圧のバラツキによる検出湿度の変動を吸収することができる。

具体的には、図６の温度補正テーブルＴＢを用いて説明すると、例えば、電源電圧のバラツキがなく湿度読取値ＤＳｈが「１４」で、そのときの温度が１０℃であった場合、補正後の湿度は、３５％ＲＨとなる。

また、電源電圧の低圧側へのバラツキ（変動）によって、湿度読取値ＤＳｈが実際より低く、例えば「１２」と検出された場合であっても、温度センサ２４による検出温度も例えば８℃と実際より低く検出されるので、図６の矢印Ａに示されるように、補正後の湿度は、３５％ＲＨとなる。すなわち、電源電圧のバラツキによる検出湿度の変動は吸収される。

また、電源電圧の高圧側へのバラツキによって、湿度読取値ＤＳｈが実際より高く、例えば「１６」と検出された場合であっても、検出温度も例えば１２℃と実際より高く検出されるので、図６の矢印Ｂに示されるように、補正後の湿度は、３５％ＲＨとなる。すなわち、この場合にも電源電圧のバラツキによる検出湿度の変動は吸収される。

３．実施形態１の効果
検出部２１には湿度センサ２３および温度センサ２４のセンサ素子のみしか設けられておらず、検出部２１のコストを低減できる。また、検出部２１は湿度センサ２３および温度センサ２４に接続された共通電源線Ｌｃｏｍを含むため、検出部２１と制御部２２とを接続する信号線の本数を低減することができ、配線コストを低減することができる。また、共通電源線Ｌｃｏｍを介して湿度センサ２３および温度センサ２４への印加電圧を共有化することによって、電源バラツキ等を吸収することができる。すなわち、実施形態１の構成によれば、湿度検出装置２０の精度を向上させることができるとともに、そのコストを低減することができる。

さらに、使用する湿度センサ２３の特性に依存して、環境温度によって検出湿度が変化する場合であっても、ＣＰＵ２５によって、温度補正テーブルＴＢを用いて補正することにより、環境温度に依存することなく湿度を検出することができる。

＜実施形態２＞
本発明の実施形態２に係る湿度検出装置を、図９〜図１３を参照しつつ説明する。なお、実施形態１と同一の構成要素には同一符号を付すとともにその説明を省略し、実施形態１との相違点のみを説明する。

実施形態２の湿度検出装置においては、検出湿度範囲に応じて湿度検出抵抗による検出電圧レベルを変更する点が、実施形態１と異なる。すなわち、図５に示されるように、検出湿度に対する検出電圧の変化量が、低湿度領域および高湿度領域において少ない。言い換えれば、湿度検出において、低湿度領域および高湿度領域での検出感度が低下する。

そのため、実施形態２においては、実施形態１の構成に加えて、検出湿度領域に応じて検出電圧レベルを変更する「検出電圧レベル変更手段」を有する。以下において、その検出電圧レベル変更手段によって、湿度センサの検出特性に対応させて、所定の湿度領域の検出感度を向上させる構成例を示す。

（実施例１）
まず、実施例１の湿度検出装置２０Ａを、図９〜図１０を参照しつつ説明する。図９は、湿度検出装置２０Ａの構成を示す。なお、図９においては、検出電圧レベル変更手段に係る構成が主に示され、実施形態１と共通する他の構成は省略されている。

図９に示されるように、湿度検出装置２０Ａは、第1実施形態の湿度検出装置２０の構成に加えて、検出電圧レベル変更手段として、第１ＰＷＭ信号ＰＷＭ１とは逆相の第３ＰＷＭ信号（第３電圧の一例）ＰＷＭ３を湿度センサ２３に印加するための第３ＰＷＭポート（第３印加部の一例）Ｐ３を備える。さらに、湿度検出装置２０Ａは、検出電圧レベル変更手段として、湿度センサの第２端子２３ｂと第３ＰＷＭポートＰ３との間に接続され、湿度検出信号Ｓｈを生成する、第１検出抵抗Ｒ１の抵抗値より大きい抵抗値を有する第２検出抵抗Ｒ２をさらに備える。

ＣＰＵ（選択手段の一例）２５は、所定の湿度以下、例えば４０％ＲＨ以下の環境である場合、湿度検出時に、第１ＰＷＭ信号ＰＷＭ１を湿度センサの第１端子２３ａに印加するとともに、第２ＰＷＭポートＰ２および第３ＰＷＭポートＰ３のうち第３ＰＷＭポートＰ３を選択し、第３ＰＷＭ信号ＰＷＭ３を湿度センサの第２端子２３ｂに印加する。なお、第３ＰＷＭ信号ＰＷＭ３の波形は、図２に示した第２ＰＷＭ信号ＰＷＭ２の波形と等しいものとする。

この場合、第２検出抵抗Ｒ２は第１検出抵抗Ｒ１の抵抗値より大きい抵抗値を有するため、第１検出抵抗Ｒ１と比べて検出電圧（湿度検出信号Ｓｈ）が増加し、図１０に示されるように、各温度における４０％ＲＨ以下の湿度に対応する検出電圧が増加する。そのため、実施例１の湿度検出装置２０Ａの構成によれば、所定の湿度以下、すなわち低湿領域の検出感度を向上させることができる。なお、この場合、検出感度の変更に対応して、温度補正テーブルＴＢも変更されるものとする。

（実施例２）
次いで、実施例２の湿度検出装置２０Ｂを、図１１〜図１３を参照しつつ説明する。図１１は、湿度検出装置２０Ｂの構成を示す。なお、図１１においては、図９と同様に、検出電圧レベル変更手段に係る構成が主に示され、実施形態１と共通する他の構成は省略されている。

図１１に示されるように、湿度検出装置２０Ｂは、実施例１の湿度検出装置２０Ａとほぼ同一の構成を有する。単に、第２検出抵抗Ｒ２が第１検出抵抗Ｒ１の抵抗値より小さい抵抗値を有する点のみが、実施例１の湿度検出装置２０Ａと異なる。

そして、ＣＰＵ２５は、所定の湿度以上、例えば７０％ＲＨ以上の環境である場合、湿度検出時に、第１ＰＷＭ信号ＰＷＭ１を湿度センサの第１端子２３ａに印加するとともに、第３ＰＷＭポートＰ３を選択し、第３ＰＷＭ信号ＰＷＭ３を湿度センサの第２端子２３ｂに印加する。

この場合、第２検出抵抗Ｒ２が第１検出抵抗Ｒ１の抵抗値より小さい抵抗値を有するため、検出電圧（湿度検出信号Ｓｈ）が低下し、図１２に示されるように、各温度における７０％ＲＨ以上の湿度に対応する検出電圧が低下する。そのため、実施例２の湿度検出装置２０Ｂの構成によれば、所定の湿度以上、すなわち高湿領域の検出感度を向上させることができる。なお、この場合も、検出感度の変更に対応して、温度補正テーブルＴＢも変更されるものとする。

なお、実施例２において、第１検出抵抗Ｒ１および第２検出抵抗Ｒ２の値を所定の値に設定するとともに、第２ＰＷＭポートＰ２および第３ＰＷＭポートＰ３の選択を適宜行うことによって、図１３に示されるように、低湿領域および高湿領域の双方において検出感度を向上させることができる。

具体的には、図１３に示されるように、第１の所定湿度以下、例えば５０％ＲＨ以下の環境である場合、第２ＰＷＭポートＰ２を選択し、５０％ＲＨより大きく第２の所定湿度、例えば７０％ＲＨより小さい環境である場合、第３ＰＷＭポートＰ３を選択し、７０％ＲＨ以上の環境である場合、第２ＰＷＭポートＰ２および第３ＰＷＭポートＰ３を選択するようにする。この場合、広範囲の湿度検出領域において好適に湿度を検出することができる。

＜実施形態３＞
次に、本発明の実施形態３に係る画像形成装置を、図１４を参照しつつ説明する。図１４は、実施形態３の画像形成装置としてのカラーレーザプリンタ（以下、単に「プリンタ１」という）１の内部構成を表す概略断面図である。なお、画像形成装置はカラーレーザプリンタに限られず、例えば、モノクロプリンタであってもよく、あるいはコピー機能等を備えた、いわゆる複合機であってもよい。

図１に例示するプリンタ１は、トナー像形成部（画像形成ユニットの一例）４、用紙搬送ベルト６、定着部８、給紙部９、プリンタ制御部（制御手段の一例）１０、および湿度検出装置５０等を備え、印刷媒体として用紙Ｐに、外部から入力される画像データに応じた４色の画像を形成する。ここで、湿度検出装置５０は、上記実施形態１および２に記載した湿度検出装置２０、２０Ａ、２０Ｂのいずれかの湿度検出装置である。

そして、トナー像形成部４は、イエロー，マゼンタ，シアン，及びブラックのトナーをそれぞれ貯留した４個の現像ユニット５１Ｙ，５１Ｍ，５１Ｃ，５１Ｂと、４個の感光体ドラム３と、その感光体ドラム３を一様に帯電させる４個の帯電器３１と、該帯電後の感光体ドラム３の表面を例えばレーザ光で露光して画像データに応じた静電潜像を形成する４個のスキャナユニット４１とを備えている。なお、スキャナユニット４１は、大部分の図示が省略されており、最終的にレーザ光が出射される部分のみが図示されている。

また、現像ユニット５１Ｙ，５１Ｍ，５１Ｃ，５１Ｂはそれぞれ、トナーを感光体ドラム３へ供給する現像ローラ５２を有し、感光体ドラム３上に形成された静電潜像に対して、トナー像を現像する。

一方、給紙部９は、用紙Ｐを収容する収容トレイ９１と、用紙（対象物）Ｐを送り出すピックアップローラ９２とから構成されている。そして、収容トレイ９１に収容された用紙Ｐは、ピックアップローラ９２により、給紙部９から１枚ずつ取り出され、搬送ローラ９８，レジストローラ９９を介して用紙搬送ベルト６に送られる。

用紙搬送ベルト６は、用紙Ｐを上面に担持した状態で、その用紙Ｐと一体に走行するように無端状に構成されている。また、各感光体ドラム３と対向する位置の近傍には、用紙搬送ベルト６を挟んで転写ローラ６１がそれぞれ設けられている。そして、用紙搬送ベルト６は、感光体ドラム３と対向する側の表面が、図１４に示すように、図中右方向から図中左方向へ移動して、レジストローラ９９から送られて来る用紙Ｐを、感光体ドラム３との間へ順番に搬送して定着部８へ送る。

転写ローラ６１は、高圧制御装置（図示せず）により転写ローラ６１と感光体ドラム３との間にトナーの帯電極性と逆極性の転写バイアス（例えば−１０〜−１１μＡ、電圧としては最大６ｋＶ）が印加されて、感光体ドラム３上に形成されたトナー像を用紙搬送ベルト６により搬送される用紙Ｐに転写する。

また、定着部８は、加熱ローラ８１と、加圧ローラ８２とから構成され、トナー像が転写された用紙Ｐを、加熱ローラ８１及び加圧ローラ８２によって狭持搬送しながら加熱及び加圧することにより、トナー像を用紙Ｐに定着させる。

プリンタ制御部１０は、図示しないＣＰＵを用いた制御装置などにより構成され、プリンタ１の動作全般の制御を行う。また、プリンタ制御部１０は、湿度検出装置５０によって検出された湿度に基づいてトナー像形成部４の画像形成処理を制御する。具体的には、例えば、トナー像形成部４におけるトナーを帯電させるバイアスを、検出湿度に応じて制御し、現像ユニット５１から感光体ドラム３へのトナーの供給量を湿度に応じて制御する。あるいは、転写ローラ６１に印加する転写バイアスを検出湿度に応じて制御し、湿度によらずにトナー像を良好に用紙Ｐに転写させる。すなわち、プリンタ制御部１０は、湿度検出装置５０によって検出された湿度に基づいて、湿度によらずに形成画像の所定品質を維持する。

したがって、実施形態３の構成によれば、画像形成装置１における湿度検出装置５０の精度を向上させて、形成画像の品質を向上させることができるとともに、湿度検出装置５０のコストを低減することができる。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。

（１）上記各実施形態においては、湿度センサ２３を高分子系（水溶性）湿度センサとし、湿度センサ２３を、第１ＰＷＭ信号ＰＷＭ１および第２ＰＷＭ信号ＰＷＭ２を用いて交流駆動する例を示したが、この構成に限定されない。湿度センサ２３として交流駆動の必要のないタイプの湿度センサを用いてもよい。その際、抵抗可変型の湿度センサが好ましいが、抵抗可変型でなくてもよい。また、電源電圧も、湿度センサおよび温度センサに共通電源線を介して印加されるものであればよく、２つのＰＷＭ信号に限られず、さらにＰＷＭ信号にも限られない。

（２）上記各実施形態においては、共通電源線Ｌｃｏｍに供給される第１ＰＷＭ信号ＰＷＭ１が入力端子Ｖｒｅｆを介してＡ／Ｄ変換回路２６にも供給される構成例を示したが、この構成は省略されてもよい。また、出力バッファ２８も省略されてもよい。

（３）上記各実施形態においては、湿度センサ２３として交流駆動するための電源信号として、互いに逆相であってデューティ比５０％の２つのＰＷＭ信号（矩形波信号）を使用したがこれに限定されない。例えば、ＰＷＭ信号のデューティ比は５０％に限られず、また、矩形波信号にも限られない。要は、湿度センサ２３を交流駆動できる電源信号であればよく、例えば互いに逆相である台形波であってもよい。

（４）実施形態２における、検出湿度範囲に応じて検出電圧レベルを変更する検出電圧レベル変更手段の例は、上記実施例に示した構成に限定されない。例えば図１５に示されるように、第２検出抵抗Ｒ２を、第２ＰＷＭポートＰ２と第３ＰＷＭポートＰ３との間に接続するとともに第１検出抵抗Ｒ１と直列接続する。そして、ＣＰＵ２５は、検出湿度に応じて、第２ＰＷＭポートＰ２および第３ＰＷＭポートＰ３のうちのいずれか１つを選択するようにする。この構成においては、第１検出抵抗の値と第２検出抵抗の値とを適宜設定するとともに、第２電圧と第３電圧とを適宜選択することによって、低湿度領域あるいは高湿度領域において、好適に湿度を検出することができる。すなわち、実施例１および実施例２と同様の効果が得られる。

また、図１６に示されるように、検出抵抗および逆相ＰＷＭポートをｎ（ｎは１以上の整数）個設けるようにすると、検出電圧レベル変更段数は、（ｎ＋ｎＣ２＋ｎＣ３＋…＋ｎＣｎ）段階となり、所望に応じてさらに細かく検出湿度領域を切替えることができる。すなわち、湿度センサの検出特性に対応させて、低湿度から高湿度までの広範囲において湿度をより精密に検出できる。

さらに、図１６の例において、単に第１検出抵抗Ｒ１を可変抵抗とする、あるいは図１７に示されるようなデジタルポテンショメータ（Ｒ１）とすることによっても、簡単な構成で同一の効果が得られる。その際、デジタルポテンショメータの方がより細かく制御できる。なお、図１５〜図１７においては、検出電圧レベル変更手段に係る構成が主に示され、他の共通する構成は省略されている。

本発明の実施形態１に係る湿度検出装置の概略的な回路図 実施形態１における湿度検出に係るタイムチャート 実施形態１における温度検出に係るタイムチャート 環境温度と検出湿度との関係を示す説明図 実施形態１における各種環境温度での検出湿度と検出電圧との関係を示すグラフ 温度補正テーブルの一例を示す表 電源電圧と検出湿度との関係を示す説明図 電源電圧と検出温度との関係を示す説明図 本発明の実施形態２に係る湿度検出装置の実施例１の概略的な回路図 実施形態２の実施例１における各種環境温度での検出湿度と検出電圧との関係を示すグラフ 実施形態２に係る湿度検出装置の実施例２の概略的な回路図 実施形態２の実施例２における各種環境温度での検出湿度と検出電圧との関係を示すグラフ 実施形態２の実施例２の別の態様における各種環境温度での検出湿度と検出電圧との関係を示すグラフ 本発明の実施形態３に係る画像形成装置の概略的な構成図 本発明の実施形態２に係る湿度検出装置の別の実施例の概略的な回路図 本発明の実施形態２に係る湿度検出装置の別の実施例の概略的な回路図 本発明の実施形態２に係る湿度検出装置の別の実施例の概略的な回路図

符号の説明

１…プリンタ（画像形成装置）
４…トナー像形成部（画像形成ユニット）
１０…プリンタ制御部（制御手段）
２０、２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄ、２０Ｅ、５０…湿度検出装置
２１…検出部
２１ａ…センサ基板
２２、２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄ、２２Ｅ…制御部
２３…湿度センサ
２３ａ…湿度センサの第１端子（一方端）
２３ｂ…湿度センサの第２端子（他方端）
２４…温度センサ
２４ａ…温度センサの第１端子（一方端）
２４ｂ…温度センサの第２端子（他方端）
２５…ＣＰＵ（印加手段、補正手段、選択手段）
２６…Ａ／Ｄ変換回路（読取手段）
Ｌｃｏｍ…共通電源線
Ｐ１…第１ＰＷＭポート（第１印加部）
Ｐ２…第２ＰＷＭポート（第２印加部）
Ｐ３…第３ＰＷＭポート（第３印加部）
ＰＷＭ１…第１ＰＷＭ信号（電源電圧、第１電圧）
ＰＷＭ２…第２ＰＷＭ信号（第２電圧）
Ｒ１…第１検出抵抗
Ｒ２…第２検出抵抗
ＴＢ…温度補正テーブル

Claims (15)

1. 湿度を検出するための検出部と、前記検出部を制御する制御部とを備えた湿度検出装置において、
   前記検出部は、
   前記湿度を検出し、湿度検出信号を生成する湿度センサと、
   前記湿度センサ周囲の温度を検出し、温度検出信号を生成する温度センサと、
   前記湿度センサと前記温度センサとに共通に接続された共通電源線とを含み、
   前記制御部は、
   前記湿度センサおよび前記温度センサに前記共通電源線を介して電源電圧を印加する印加手段と、
   前記湿度検出信号に応じた湿度読取値を生成し、前記温度検出信号に応じた温度読取値を生成する読取手段と、
   前記温度読取値に基づいて前記湿度読取値を補正する補正手段とを含む、湿度検出装置。
2. 請求項１に記載の湿度検出装置において、
   前記印加手段は、湿度検出時には、前記電源電圧として交流電圧を少なくとも前記湿度センサに印加する。
3. 請求項２に記載の湿度検出装置において、
   前記印加手段は、前記交流電圧を印加するために、第１電圧を前記湿度センサの一方端に印加する第１印加部と、前記第１電圧とは逆相の第２電圧を前記湿度センサの他方端に印加する第２印加部とを含み、
   前記制御部は、前記湿度センサの他方端と前記第２印加部との間に接続され、前記湿度検出信号を生成する第１検出抵抗を含む。
4. 請求項３に記載の湿度検出装置において、
   前記第１検出抵抗は、可変抵抗あるいはデジタルポテンショメータである。
5. 請求項２に記載の湿度検出装置において、
   前記印加手段は、前記交流電圧を印加するために、第１電圧を前記湿度センサの一方端に印加する第１印加部と、前記第１電圧とは逆相の第２電圧を前記湿度センサの他方端に印加する第２印加部と、前記第１電圧とは逆相の第３電圧を前記湿度センサの他方端に印加する第３印加部とを含み、
   前記制御部は、前記湿度センサの他方端と前記第２印加部との間に接続され、前記湿度検出信号を生成する第１検出抵抗と、前記湿度センサの他方端と前記第３印加部との間に接続され、前記湿度検出信号を生成する第２検出抵抗とをさらに含む。
6. 請求項２に記載の湿度検出装置において、
   前記印加手段は、
   前記交流電圧を印加するために、第１電圧を前記湿度センサの一方端に印加する第１印加部と、前記第１電圧とは逆相の第２電圧を前記湿度センサの他方端に印加する第２印加部と、前記第１電圧とは逆相の第３電圧を前記湿度センサの他方端に印加する第３印加部とを含み、
   前記制御部は、
   前記湿度センサの他方端と前記第２印加部との間に接続され、前記湿度検出信号を生成する第１検出抵抗と、前記第２印加部と前記第３印加部との間に接続されるとともに前記第１検出抵抗と直列接続される第２検出抵抗と、検出湿度に応じて、前記第２印加部及び前記第３印加部のうちのいずれか１つを選択する選択手段とをさらに含む。
7. 請求項５に記載の湿度検出装置において、
   前記制御部は、検出湿度に応じて、前記第２印加部及び前記第３印加部のうちの少なくとも１つを選択する選択手段をさらに含む。
8. 請求項７に記載の湿度検出装置において、
   前記第２抵抗の値は前記第１抵抗の値より大きく、
   前記選択手段は、所定の湿度以下の環境である場合、前記第３印加部を選択する。
9. 請求項７に記載の湿度検出装置において、
   前記第１抵抗の値は前記第２抵抗の値より大きく、
   前記選択手段は、所定の湿度以上の環境である場合、前記第３印加部を選択する。
10. 請求項７に記載の湿度検出装置において、
    前記第１抵抗の値は前記第２抵抗の値より大きく、
    前記選択手段は、第１の所定湿度以下の環境である場合、前記第２印加部を選択し、前記第１の所定湿度より大きく第２の所定湿度より小さい環境である場合、前記第３印加部を選択し、前記第２の所定湿度以上の環境である場合、前記第２印加部及び前記第３印加部を選択する。
11. 請求項９または１０に記載の湿度検出装置において、
    前記湿度センサは、高分子系（水溶性）湿度センサである。
12. 請求項３〜１１のいずれか一項に記載の湿度検出装置において、
    前記印加手段は、前記温度の検出時においては、前記第１電圧と、前記第２電圧および／または前記第３電圧とを同一電圧値を有する一定電圧として、前記検出部に印加する。
13. 請求項３〜１２のいずれか一項に記載の湿度検出装置において、
    前記第１印加部から出力される前記第１電圧が、前記読取手段の比較用の基準電圧として、前記読取手段に直接入力される。
14. 請求項１〜１３のいずれか一項に記載の湿度検出装置において、
    前記湿度センサ及び前記温度センサが同一基板に設けられる。
15. 前記請求項１に記載の湿度検出装置と、画像データに基づき対象物上に画像を形成する画像形成ユニットと、前記湿度検出装置によって検出された湿度に基づいて前記画像形成ユニットの画像形成処理を制御する制御手段と、を備える画像形成装置。

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