JP2572243B2 - 湿度測定装置 - Google Patents

湿度測定装置

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JP2572243B2 JP62277355A JP27735587A JP2572243B2 JP 2572243 B2 JP2572243 B2 JP 2572243B2 JP 62277355 A JP62277355 A JP 62277355A JP 27735587 A JP27735587 A JP 27735587A JP 2572243 B2 JP2572243 B2 JP 2572243B2
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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ー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。
〔問題点を解決するための手段〕
本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、発振回路に接続され、第1のインピー
ダンスを有する第1のインピーダンス回路と、第1のイ
ンピーダンス回路を介して発振回路の発振が供給される
第1の湿度センサーと、第1の湿度センサーの出力を増
幅する第1の増幅手段と、発振回路に接続され、第2の
インピーダンスを有する第2のインピーダンス回路と、
第2のインピーダンス回路を介して発振回路の発振が供
給される第2の湿度センサーと、第2の湿度センサーの
出力を増幅する第2の増幅手段と、第1及び第2の増幅
手段のいずれかの出力を選択する選択手段と、選択手段
により選択された出力を整流する整流手段と、整流手段
の出力を平滑化する平滑化手段と、平滑化手段の出力を
入力して湿度を求めるマイクロコンピュータと、を有
し、マイクロコンピュータは選択手段の選択を制御する
ようにしたものである。
〔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分全体構成図であ
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、前記回転式現像装置1の上部位置に設
けてあり、2Yはイエローホッパ、2Mはマゼンタホッパ、
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
たレーザー光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、つぎの色(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を所定の現像位置に定置し、所定
のマゼンタ現像を行なう。つづいて、上記の工程をそれ
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
形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VLと、暗部電位VD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−VL)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内の演算手段であるマイクロコ
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す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(この一実施例では、
25℃でのサーミスタ抵抗値10kΩ)を選ぶ。サーミスタ1
9b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。
湿度センサ19aへは、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の出力は、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3
3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〜Q
3,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Q51,Q52
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。
1〜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52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
特性の変動を補償したのであるが、後述のこの発明の別
の実施例に示すように、湿度のほかに温度を測定し、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YSとして、次式を用いて算出す
る。
S=β1Y0−(α0X0+α2X4+α4X4+α8X8) ……
(1) ここに、Y0はコントラストの所定値、係数β1
α0,α2,α4,α8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YS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VG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。
ΔVG=γ(YS−y) ……(2) 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、X
0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Y0,X0,X2,X4,X8の係数であるβ1,α0,α2
α4,α8を求める(S2)。ついで、(1)式を用いてコ
ントラストYS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
D1と明部電圧VL1を測定する(S12)。暗部電位VD1
と明部電圧VL1を用いてコントラストy1を計算する(S
13)。前記コントラストの計算値YS,y1を用いて(2)
式によりグリッド電圧の制御値ΔVGを計算する(S1
4)。この制御値ΔVGを前記グリッド電圧初期値の出力
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、この発明の他の実施例によれば、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
複数の制御式のうち、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11a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化を行ないにくい。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による特定の近似式が選
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
入いるとマイクロコンピュータにより、前記スイッチQ
51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、55は同出力をD/A変換するD/Aコンバータであ
る。
第11a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11a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
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、近似式を抵抗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
ミックレジンを合わせるように作用する。この湿度セン
サ19aの出力を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、現像器周辺の測定範囲を、著しく広げ、しか
も精度良く測定しうる。
第11b図は、この発明の別の実施例の機能説明図で、
第11a図に示したこの発明の他の実施例よりも、さらに
湿度の測定精度をよくしたものである。この実施例は、
湿度センサおよびその増幅回路,発振回路との結合回路
を、複数用いたものであって、湿度の測定範囲に応じ
て、R61〜R64の抵抗値を選択するようになっている。
61,R62の値は、おのおのの湿度の測定領域の中央湿度
に対するセンサの測定値にほぼ近い値を選び、R63,R64
の値は、おのおのの湿度の測定領域のセンサの最大抵抗
に近い値を選ぶ。Hu1,Hu2は湿度センサ、62,63はオペア
ンプ、64はアナログスイッチで、このアナログスイッチ
64により、マイクロコンピュータ53の指示によって湿度
センサの出力を切り換えるようになっている。
第11a図は1個の湿度センサを用いて、測定領域を2
分割して測定精度をよくした例であり、第11b図は2個
の湿度センサを用いて、測定精度をさらに向上をはかっ
た例である。
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、ハイブリッドIC化することができ、しか
もセンサ部を測定部から、十分離して位置できるので、
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、発振回路に接続され、第1の
インピーダンスを有する第1のインピーダンス回路と、
第1のインピーダンス回路を介して発振回路の発振が供
給される第1の湿度センサーと、第1の湿度センサーの
出力を増幅する第1の増幅手段と、発振回路に接続さ
れ、第2のインピーダンスを有する第2のインピーダン
ス回路と、第2のインピーダンス回路を介して発振回路
の発振が供給される第2の湿度センサーと、第2の湿度
センサーの出力を増幅する第2の増幅手段と、第1及び
第2の増幅手段のいずれかの出力を選択する選択手段
と、選択手段により選択された出力を整流する整流手段
と、整流手段の出力を平滑化する平滑化手段と、平滑化
手段の出力を入力して湿度を求めるマイクロコンピュー
タと、を有し、マイクロコンピュータは選択手段の選択
を制御するので、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
る画像形成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11a
図および第11b図は、それぞれこの発明の他の実施例お
よび別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、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 55……D/Aコンバータ Q51,Q52……スイッチ

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【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、第1のインピーダンスを有す
    る第1のインピーダンス回路と、 前記第1のインピーダンス回路を介して発振回路の発振
    が供給される第1の湿度センサーと、 前記第1の湿度センサーの出力を増幅する第1の増幅手
    段と、 前記発振回路に接続され、第2のインピーダンスを有す
    る第2のインピーダンス回路と、 前記第2のインピーダンス回路を介して発振回路の発振
    が供給される第2の湿度センサーと、 前記第2の湿度センサーの出力を増幅する第2の増幅手
    段と、 前記第1及び第2の増幅手段のいずれかの出力を選択す
    る選択手段と、 前記選択手段により選択された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、 前記平滑化手段の出力を入力して湿度を求めるマイクロ
    コンピュータと、 を有し、 前記マイクロコンピュータは選択手段の選択を制御する
    ことを特徴とする湿度測定装置。
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