JP2572240B2

JP2572240B2 - 湿度測定装置

Info

Publication number: JP2572240B2
Application number: JP62243863A
Authority: JP
Inventors: 孝二鈴木
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1987-09-30
Filing date: 1987-09-30
Publication date: 1997-01-16
Anticipated expiration: 2012-01-16
Also published as: JPS6488144A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、湿度センサにより湿度を測定する湿度測定
装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、電子写真式の複写機，プリンタなど（以下単に
「画像形成装置」という。）の画像濃度を制御する方法
として、感光体の環境変化や経時変化を補正するため
に、感光体上の表面電位を検出して帯電，露光などの画
像形成条件を制御したり、温度，湿度の環境条件や、コ
ピーした回数を測定して画像形成条件を補正すること
が、提案／実施されてきた。

また、近年、この種の画像の品質向上するため、画像
形成装置を設置したいろいろな環境について、画像の安
定度をさらに高めることが望まれてきた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、電子写真式の複写の現像工程における
トナーの帯電特性は、湿度に大きく影響される性質をも
っており、このため、低湿度に放置したトナーと、高湿
度に放置したトナーとでは画像濃度に大きな差を生じて
しまい、従来の画像制御では解決しにくいという問題点
があった。

〔目的〕

この発明は、このような問題点を解決するためになさ
れたもので、湿度に対する現像特性の変動を補償するた
め、現像器周辺の湿度を精度良く測定できる湿度測定装
置を得ることを目的としている。

また、この発明の別の発明は、上記目的に加えて、環
境変化，経時変化を補正できる湿度測定装置を得ること
を目的としている。

〔問題点を解決するための手段〕

このため、この発明に係る湿度測定装置は、所定の周
波数の発振を行う発振回路と、前記発振回路に接続さ
れ、複数のインピーダンスのいずれかを選択可能なイン
ピーダンス回路と、前記インピーダンス回路を介して前
記発振回路の発振が供給される湿度センサと、前記湿度
センサの出力を整流する整流手段と、前記整流手段の出
力を平滑化する平滑化手段と、複数の近似式のうち前記
インピーダンス回路における予め選択されたインピーダ
ンスに対応した近似式と前記平滑化手段の出力に基づい
て湿度を計算する計算手段と、温度を検出する温度検出
手段と、前記温度検出手段より検出された温度及び前記
計算手段により計算された湿度に応じて、前記インピー
ダンス回路のインピーダンス及び前記計算手段が採用す
る近似式を変更する変更手段と、を有するよう構成する
ことにより、前記目的を達成しようとするものである。

〔実施例〕

以下に、この発明の一実施例を図面に基づいて説明す
る。

第１図はこの発明の一実施例の概要説明図、第２図は
同電子写真式のフルカラープリンタの全体構成図であ
る。

図において、１は回転式現像装置、1Yはこの回転式現
像装置１の回転体中に搭載したイエロー現像器、1Mは同
マゼンタ現像器、1Cは同シアン現像器、1BKは同ブラッ
ク現像器である。２は外部からの現像剤であるトナーを
補給する装置で、前記回路式現像装置１の上部位置に設
けてあり、2Yはイエロホッパ、2Mはマゼンダホッパ、2C
はシアンホッパ、2BKはブラックホッパである。

この発明の一実施例の湿度測定装置では、感光体の湿
度を把握するために測定して、プリント画像についての
感光体の環境変化，経時変化を補償しようとするもので
ある。

つぎに、カラープリント全体のシーケンスについて、
まず、フルカラーモードの場合を例として簡単に説明す
る。３は矢印方向に回転する感光ドラムで、この感光ド
ラム３上の感光体を帯電器４によって均等に帯電する。
つぎに、不図示の原稿のイエロー画像信号により変調し
たレザー光Ｅによって画像露光を行ない、前記感光ドラ
ム３上に静電潜像を形成したのち、あらかじめ現像位置
に定置したイエロー現像器1Yによって現像するようにな
っている。4aは１次高圧電源、4bはグリッドバイアス電
源、1aは現像バイアス電源である。

一方において、給紙ガイド5a,給紙ローラ6,給紙ガイ
ド5bを通って進行した転写紙を、所定のタイミングに同
期してグリッパ７により保持し、当接用ローラ８とその
対向極によって静電的に転写ドラム９に巻き付ける。こ
の転写ドラム９は、感光ドラム３と同期して矢印方向に
回転しており、イエロー現像器1Yで現像した現像を、転
写部において転写帯電器10によって転写する。転写ドラ
ム９はそのまま回転を続け、次の色（第１図においては
マゼンタ）の転写に備える。

さらに、前記感光ドラム３を、帯電器11により除電
し、クリーニング部材12によって、クリーニングし、再
び帯電器４によって帯電し、つぎのマゼンタ画像信号に
より前記のように露光する。この間に、現像装置１を回
転して、マゼンタ現像器1Mを行なう。つづいて、上記の
行程を、それぞれシアンおよびブラックについて行な
い、４色分の転写を終了すると、転写紙紙上の４色顕像
を各帯電器13,14によって除電し、前記グリッパ７を解
除するとともに、分離爪15によって転写ドラム９から分
離し、搬送ベルト16によって定着器17に送り、一連のフ
ルカラープリントシーケンスを終了し、所要のフルカラ
ープリント画像を構成するようになっている。

20は表面電位センサで、この表面電位センサ20によっ
て感光ドラム３上の明部電位V_Lと、暗部電位V_Dを測定
し、１次帯電器４のグリッド電圧は、コントラスト（V_D
−V_L）が、その目標値に収束するように制御される。19
は後出の温湿度センサで、現像器の周辺に取り付け、現
像器周辺の温度，湿度を測定するものである。18は制御
装置で、この制御装置18内のコンピュータであるマイク
ロコンピュータによって、前記温度，湿度の測定データ
に応じて、前記表面電位測定によるコントラスト制御に
おける目標値を後述のように補正されるようになってい
る。

第３図は、湿度制御系の電源回路を示す図である。

図において、温湿度測定回路21および前記制御装置18
内のマイクロコンピュータとメモリ（不図示）への供給
電源は、メインスイッチSWを介さず、温湿度制御用の電
源トランスT₁によって給電する。

マシーンを設置すると、常時、この電源トランスT₁の
巻線L₁の出力を、整流器D₁で整流し、安定化回路Q₁で、
5Vに安定化して、前記制御装置18内のマイクロコンピュ
ータおよびメモリに給電する。巻線L₂の出力を、整流器
D₂で整流し、約24Vの出力を前記温湿度測定回路21に給
電する。J₁はコネクタである。

第４図は、この発明の一実施例の温湿度測定回路のブ
ロック図、第５図は同具体例を示す図である。

整流器D₂で整流した出力を、電源回路37で＋9V,−9V
の精度の良い電源に制御し、温湿度測定回路21内の各バ
イアス電源として給電する。温湿度センサ19は温度セン
サではサーミスタ19bと、湿度センサ19aを防塵フィルタ
Ｆでおおってプリント板に装着してあり（第６図）、コ
ネクタJ₁を介して、温湿度測定回路21に装着してある。

サーミスタ19bには、抵抗R₃を介して前記＋9Vよりバ
イアス電流を供給する。また、サーミスタ19bに並列に
接続した抵抗R₂の値は、温度測定範囲（この発明の一実
施例では、０〜50℃）の中央値（この一実施低では25℃
でのサーミスタ抵抗値10kΩ）を選ぶ。サーミスタ19bの
出力を、オペアンプ32によって所定の電圧範囲に変換
し、端子P₃を介して制御装置18のA/D変換手段である後
出のA/Dコンバータ52の入力に接続する。

また湿度を検知する湿度センサ19aには、所定周波数
で発振する信号が発振回路31から供給される。すなわ
ち、出力振幅，周波数を一定にした発振出力を発振回路
31から抵抗R₁,コンデンサC₁を介して加える。湿度セン
サ19aは、この一実施例では、高分子抵抗形のセンサを
用いている。抵抗R₁は測定範囲のほぼ中央値を選ぶ。湿
度センサ19aの出力、コンデンサC₂を介して、高入力イ
ンピーダンスのオペアンプ33で、所定の電圧範囲が得ら
れるように増幅する。この出力を、検波手段である直流
検波回路34で精度良く整流し、積分回路35で平滑化し、
オペアンプ36により出力インピーダンスを下げて、端子
P₄を介して制御装置18のA/Dコンバータ52の入力に接続
する。

第５図は、上記一実施例における温湿度測定回路21の
具体例を示すものである。図において、R₁〜R₃₈は抵
抗、C₁〜C₁₄はコンデンサ、D₁,D₂は整流器、Q₁〜Q₃,Q₆
は増幅器、Q₄,Q₅はスイッチ手段として役割をするトラ
ンジスタで、後出の第11図に示すスイッチ51,52のよう
に不図示のコンピュータによって、低湿，高湿に応じて
同時に切り換え／制御されるようになっている。J₁〜J₃
はコネクタ、VR1,VR2は可変抵抗器など慣用の記号を用
いている。

第６図は、センサ部の外観図、第７図は、湿度センサ
19aの特性を示す図である。横軸に混合比、縦軸にセン
サの抵抗値を示してある。図中、Ａ点は温度20℃，相対
湿度30％、Ｂ点は温度23℃，相対湿度60％,C点は温度30
℃，相対湿度70％である点をそれぞれ示している。

この発明の一実施例に係る湿度測定装置によれば、所
定の周波数および振幅を持つ発振出力を発振回路31から
抵抗R₁,コンデンサC₁を介して湿度センサ19aに供給し、
湿度センサ19aの出力をコンデンサC₂を介して高入力イ
ンピーダンスのオペアンプ33で増幅し、この出力を検波
手段である直流検波回路34で精度良く整流し、積分回路
35で平滑化し、オペアンプ36により出力インピーダンス
を下げて、端子P₄を介して制御装置18のA/Dコンバータ5
2の入力に接続することにより、湿度を精度良く測定で
き、湿度に対する現像特性の変動を補償することができ
る。

また、この発明の一実施例では、前記センサ部をコネ
クタ（不図示）によって分離可能とすることによって、
前記センサ部の校正，保守を容易に行なうことができ
る。

さらに、上記実施例によれば、直線検波回路，高入力
インピーダンス回路，シリーズ抵抗の抵抗値を選択する
ことにより、広範囲の湿度の測定を可能とする。

さらにまた、一般に、絶対湿度，混合比の測定は行な
いにくく、かつ、かなりの費用を要するものであるが、
上記実施例の利用することにより、温度，湿度を同一場
所で測定し、混合比を精度良く求められる。

しかして、前記実施例の利用により、表面電位制御と
過去の環境の履歴の状態をとり入れた補正を合体するこ
とで精度の良い画像濃度の制御が可能となる。

さて、この発明の一実施例においては、前記のよう
に、現像装置の周辺の湿度を測定し、湿度に対する現像
特性を変動したのであるが、さらに、温度を測定し、温
湿度データを用いると、前記に加え、環境変化，経時変
化を補正しうることが理解される。

第８図は、第５図に示した温湿度測定回路例の特性図
で、センサ基板温度特性を示したものである。この特性
曲線からもわかるように、抵抗R₁を挿入することによっ
て、特性の急な傾きをなめらかにすることが可能とな
る。

サーミスタ19bおよび湿度センサ19aを用いて測定した
温度データＴおよび湿度データＶを、制御装置18内のマ
イクロコンピュータによって、つぎに示す制御式である
近似式に代入して、混合比Ｅに変換する。

ここにa₀〜a₂₀,b₁は定数である。

第９図は、上式を用いて求めた混合比Ｅに対する出力
電圧の曲線の例を示す。

以下に、このようにして求めた混合比によってコント
ラストの目標値を補正するにはどのようにするかについ
て説明する。

いま、求めた混合比によって、現在の測定した温度デ
ータＴおよび湿度データＶに基づいた混合比X₀のほか
に、過去2,4,8時間の平均値であるX₂,X₄,X₈を求める。
ついで、コントラストY_Sとして、次式用いて算出する。

Y_S＝βY₀−（α₀X₀＋αX₂＋α₄X₄＋α₈X₈） ……（１）ここに、Y₀はコントラストの所定値，係数β₁,α₀,α
₂,α₄,α_８はX₀,X₂,X₄,X₈の値の大きさに応じて、あら
かじめ定められた６つのケースによって、それぞれ定め
られた重み係数である。

このようにして求めたコントラストY_Sは、つぎに行な
われる前記表面電位センサ20を用いた表面電位の測定に
よって求められるコントラストＹの目標値とされる。

たとえば、前記１次帯電器４のグリッド電圧V_Gを制御
することによって、コントラストを制御するには、次式
で表わされる補正を用いて目標値を補正する。

ΔV_G＝γ（Y_S−ｙ）ここにγはあらかじめ定められた所定値である。

上記のコントラスト計算について、第12図に示すフロ
ーチャートに基づいて、以下に詳細に説明する。

はじめに、30分ごとの混合比Ｅのデータを出して、X₀
のほかに、過去２時間,4時間,8時間の平均値であるX₂,X
₄,X₈を求める（S1）。つぎに、フィルタ色で異なるテー
ブルよりX₀,X₂,X₄,X₈の係数であるβ₁,α₀,α₂,α₄,α
_８を求める（S2）。ついで、（１）式を用いてコントラ
ストY_Sの計算をする（S3）。

上記のコントラスト制御について、第13図に示すフロ
ーチャートに基づいて説明する。

まず、１次帯電器４のグリッド電圧の初期値出力をV
_G1とする（S11）。ついで、感光ドラム３上の暗部電位V
_D1と明部電圧V_L1を測定する（S12）。暗部電位V_D1と明
部電位V_L1を用いてコントラストy₁を計算する（S13）。
前記コントラストの計算値Y_S,y₁を用いて（３）式によ
りグリッド電圧の制御値ΔV_Gを計算する（S14）。こ制
御値ΔV_Gを前記グリッド電圧初期値の出力V_G1に補正す
ることによりグリッド制御する（S15）。以上の動作を
３回繰り返すことにより、コントラスト制御を行なう。

このようにこの実施例によれば、前記この発明の一実
施例の湿度測定装置と、温度センサを有する温度測定回
路と、温度センサと湿度センサのそれぞれの出力をA/D
変換した温湿度データによって、発振出力のインピーダ
ンス回路を切り換え、あらかじめ記憶した複数の制御式
のち、切り換えたインピーダンスに対応した制御式を選
択し、前記温湿度を用いて、相対湿度，絶対湿度または
混合比を求める制御装置とからなることにより、環境変
化，経時変化を補正できる湿度測定装置を提供できる。

〔他の実施例〕

第11図は他の実施例の温湿度測定回路を示すもので、
第４図および第５図に示した一実施例よりも、湿度をさ
らに広範囲に、精度良く測定しうるものである。

この回路によれば、10℃,10％以下の低湿度から30℃,
90％の高湿度の測定をできる。一般の対数変換回路で
は、ダイオードなどの電圧，電流の非直線性を利用した
もので、無調整で精度良く対数変換を行ないにくい。ま
た、近似式による対数変換は、湿度センサの特性に応じ
て無調整で精度良く変換できるのであるが、発振回路と
湿度センサ間のシリーズ抵抗のみの選択では、低湿へ測
定領域を広げようとすると、高湿でのS/Nの低下、デジ
タル処理するときの１ビット当りの分解能が増大しすぎ
て測定精度が悪くなり、逆に高湿へ測定領域を広げよう
とすると、低湿で飽和してしまい、低湿での測定範囲を
せばめるものであった。このような難点を克服するため
に、マイクロコンピュータ内に２つの近似式を設け、前
記センサの出力に応じて自動的に発振回路と前記センサ
間のシリーズ抵抗を切り換えるものである。

Q51はシリーズ抵抗切り換え用のスイッチで、マイク
ロコンピュータ53により制御される。低湿測定時には、
スイッチQ51を開放し、シリーズ抵抗を抵抗R51（5MΩ）
のみとする。この場合、抵抗R54は100MΩ以上の高抵抗
である。

このとき、シリーズ抵抗5MΩによる特性の近似式が選
択されていることは説明するまでもない。測定した湿度
出力が、中間領域に設けた緩衝領域をこえて高湿領域に
入るとマイクロコンピュータにより、前記スイッチQ51
をオンするとともに、近似式を抵抗R51（50kΩ），抵抗
R52の並列抵抗（≒50kΩ）によるシリーズ抵抗による特
性の近似式に切り換える。スイッチQ52は、前記スイッ
チQ51と同時に切り換えられて、オペアンプ33のゲイン
を切り換えてダイナミックレンジを合わせるはたらきを
する。

第11図において、R53,R55,R56は抵抗、C51,C52はコン
デンサ、D51,D52はダイオード、Q42はトランジスタ、54
はマイクロコンピュータ53からの出力を表示する表示
器、54は同出力をD/A変換するD/Aコンバータである。

第11図に示す他の実施例によれば、湿度の測定範囲
を、著しく広げ、かつ、精度良く測定しうる。

第11図に示した実施例では、シリーズ抵抗および制御
式を、２種類切り換えたが、さらに増加することもでき
るこれに関連して、切り換えの段数を増やすことによ
り、近似式を簡略化あるいは直線近似が可能となる。

発振回路51から所定の周波数および振幅をもつ出力
を、スイッチ手段であるたとえばFETを用いたスイッチQ
51を含み、抵抗R51,R52などからなる複数の入力インピ
ーダンス回路を介して、湿度センサ19aに入力し、低湿
測定時と高湿測定時に応じて、マイクロコンピュータ53
により、前記スイッチQ51を切り換え、たとえば前記の
ように、低湿測定時には、スイッチQ51を開放し、シリ
ーズ抵抗をR51だけとし、シリーズ抵抗5MΩによる特性
の近似式を選択し、測定した湿度出力が緩衝領域をこえ
て高湿領域に入るとマイクロコンピュータにより、スイ
ッチQ51をオンするとともに、近似抵抗R51,抵抗R52の並
列抵抗によるシリーズ抵抗による特性の近似式に切り換
え、スイッチQ52を前記スイッチQ51と同時に切り換え、
オペアンプ33のゲインを切り換えてダイナミックレンジ
を合わせるように作用する。この湿度センサ19aの出力
高入力インピーダンス増幅手段であるオペアンプ33で増
幅し、このオペアンプ33の出力を検波手段である直流検
波回路34により整流し、この直流検波回路34の出力を積
分手段である積分回路35により積分し、この出力をA/D
変換装置であるA/Dコンバータ52によりA/D変換し、制御
装置であるマイクロコンピュータ53に入力することによ
り、湿度に対する現像特性の補償することができ、現像
器周辺の湿度の測定範囲を、著しく広げ、しかも精度良
く測定しうる。

以下に、他のいろいろな実施例について述べる。

第10図は、温湿度センサ部に、増幅回路部を設けた例
を示した回路図で、41,42はオペアンプ、P₄₁〜P₄₅は端
子である。この第10図に示す全回路を湿度センサ，サー
ミスタとともに、セラミック基板上に厚膜印刷およびチ
ップ半田して、ハイブリリットIC化することができ、し
かもセンサ部を測定部から、十分離して設置できるの
で、センサの最適場所に選ぶことができる。

前記実施例では、コントラスト制御を混合比によって
行なったが、相対湿度とまたは絶対湿度によって制御す
ることもできる。

また、前記実施例では、一次帯電器のグリッド電圧を
制御したが、ほかに現像器のローラバイヤスの直流値，
交流振幅，交流周波数などの画像形成条件を制御するこ
とも可能であることはいうまでもない。さらに転写条件
を制御することもできる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、所定の周波数
の発振を行う発振回路と、前記発振回路に接続され、複
数のインピーダンスのいずれかを選択可能なインピーダ
ンス回路と、前記インピーダンス回路を介して前記発振
回路の発振が供給される湿度センサと、前記湿度センサ
の出力を整流する整流手段と、前記整流手段の出力を平
滑化する平滑化手段と、複数の近似式のうち前記インピ
ーダンス回路における予め選択されたインピーダンスに
対応した近似式と前記平滑化手段の出力に基づいて湿度
を計算する計算手段と、温度を検出する温度検出手段
と、前記温度検出手段より検出された温度及び前記計算
手段により計算された湿度に応じて、前記インピーダン
ス回路のインピーダンス及び前記計算手段が採用する近
似式を変更する変更手段と、を有するので、湿度を精度
良く測定することができ、例えば電子写真方式の画像形
成装置において湿度に対する現像特性の変動等の補償を
正確に行うことができるという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の概要説明図、第２図は電
子写真式フルカラープリンタの全体構成図、第３図は湿
度制御電源回路図、第４図は温湿度測定回路のブロック
図、第５図は温湿度測定回路の具体例を示す回路図、第
６図はセンサ部の外観図、（ａ）は同正面図、（ｂ）は
同平面図、第７図は湿度センサの特性図、第８図は第５
図に示した温湿度測定回路例の特性図、第９図は混合比
の近似式による曲線と実測値との比較図、第10図は温湿
度センサ部に増幅回路部を設けた一例を示す図、第11図
はこの発明の他の実施例の機能説明図、第12図はコント
ラスト計算の順序を示すフローチャート図、第13図はコ
ントラスト制御の動作を示すフローチャート図である。図中、 18……制御装置 19……温湿度センサ 19a……湿度センサ 19b……温度センサ 21……温湿度測定回路 31,51……発振回路 32,33……オペアンプ 34……直流検波回路 35……積分回路 52……A/Dコンバータ 53……D/Aコンバータ Q51,Q52……スイッチなお、各図中、同一符号は同一部分または相当部分を示
す。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】所定の周波数の発振を行う発振回路と、前記発振回路に接続され、複数のインピーダンスのいず
れかを選択可能なインピーダンス回路と、前記インピーダンス回路を介して前記発振回路の発振が
供給される湿度センサと、前記湿度センサの出力を整流する整流手段と、前記整流手段の出力を平滑化する平滑化手段と、複数の近似式のうち前記インピーダンス回路における予
め選択されたインピーダンスに対応した近似式と前記平
滑化手段の出力に基づいて湿度を計算する計算手段と、温度を検出する温度検出手段と、前記温度検出手段より検出された温度及び前記計算手段
により計算された湿度に応じて、前記インピーダンス回
路のインピーダンス及び前記計算手段が採用する近似式
を変更する変更手段と、を有することを特徴とする湿度測定装置。