JP3943727B2 - 環境測定装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式を用いた画像形成装置（例えば、複写機、プリンタなど）の使用環境状態を検知する環境測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図６は従来の環境測定装置の構成を示す回路ブロック図である。電源回路１０１ａは各部に＋９Ｖ、−９Ｖの電源電圧を供給する。センサユニット１０２ａは、温度の変化によって抵抗値が変化する素子であるサーミスタ１０３ａ、および湿度の変化に応じて抵抗値が変化する素子である湿度センサ１０４ａを有する。
【０００３】
サーミスタ１０３ａには抵抗１１８ａを介して電源電圧＋９Ｖが印加されており、このサーミスタ１０３ａと抵抗１１８ａとの間のＢ点の電圧がオペアンプ１０５ａにより増幅され、Ａ／Ｄコンバータを内蔵したＣＰＵ１２０ａに入力される。そして、ＣＰＵ１２０ａはオペアンプ１０５ａからの信号に基づいてサーミスタ１０３ａの抵抗値を測定し、サーミスタ１０３ａの周囲の温度を検出する。
【０００４】
湿度センサ１０４ａにはコンデンサ１１４ａを介して抵抗１１６ａ、１１７ａの一端が接続されており、抵抗１１６ａ、１１７ａの他端はスイッチ１１２ａによって選択的にそれぞれ発振回路１１０ａ、１１１ａに接続される。そして、湿度センサ１０４ａには、発振回路１１０ａまたは発振回路１１１ａから出力される矩形波信号の３Ｖ電圧が印加される。スイッチ１１２ａはＣＰＵ１２０ａによって制御される。
【０００５】
図７および図８は環境測定装置（ユニット）の各部の波形信号を示すタイミングチャートである。発振回路１１０ａは、図８（ａ）に示すように、振幅０〜３Ｖ、周波数１ｋＨｚの矩形波の電圧を湿度センサ１０４ａに印加し、発振回路１１１ａは図８（ｄ）に示すように振幅０〜３Ｖ、周波数１００Ｈｚの矩形波の電圧を湿度センサ１０４ａに印加する。ここで、湿度センサ１０４ａに矩形波を印加する理由は、湿度センサに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。抵抗１１６ａは数百ｋΩであり、抵抗１１７ａは数十ＭΩである。
【０００６】
湿度センサ１０４ａと抵抗１１６ａ、１１７ａとの間のＡ点の電圧は、コンデンサ１１５ａを介してオペアンプ１０６ａに入力される。コンデンサ１１５ａとオペアンプ１０６ａとの間の電圧波形は、図７（ａ）に示すように０Ｖを中心とする矩形波になる。この波形は、図７（ｂ）に示すようにオペアンプ１０６ａで増幅され、図７（ｃ）に示すように整流される。この整流された波形は積分回路１０８ａに入力され、この積分回路１０８ａから図７（ｄ）に示すような積分値を示す信号が出力される。
【０００７】
この信号は、オペアンプ１０９ａにより増幅されてＣＰＵ１２０ａに入力される。ＣＰＵ１２０ａはオペアンプ１０９ａからの信号に基づいて湿度センサ１０４ａの抵抗値を測定し、それと前述の温度データから温度センサ１０４ａの周囲の湿度を検知する。そして、ＣＰＵ１２０ａは、検出した温度および湿度に基づき、図示しない画像形成装置の各部を制御する。
【０００８】
図９はＣＰＵ１２０ａによって実行される湿度測定制御処理手順を示すフローチャートである。まず、スイッチ１１２ａを発振回路１１０ａ、抵抗１１６ａ側に切り替える（ステップＳ１０１）。オペアンプ１０９ａおよびオペアンプ１０５ａからの信号に基づいて湿度を測定する（ステップＳ１０２）。
【０００９】
そして、湿度センサ１０４ａの抵抗値が数ｋΩ〜数ＭΩ（中高湿度域）であるか、数十ＭΩ〜数百Ω（低湿度域）であるかを判別する（ステップＳ１０３）。このとき、ステップＳ１０２で測定されたＡ点の電圧が非常に高い場合、低湿度域である。
【００１０】
ステップＳ１０３で中高湿度域であると判別された場合、ステップＳ１０２で測定された結果に基づいて画像形成装置の各部を制御する（ステップＳ１０４）。一方、ステップＳ１０３で低湿度域であると判別された場合、スイッチ１１２ａを発振回路１１１ａ、抵抗１１７ａ側に切り替え（ステップＳ１０５）、オペアンプ１０９ａおよびオペアンプ１０５ａからの信号に基づいて湿度を測定する（ステップＳ１０６）。そして、ステップＳ１０６で測定された結果に基づいて画像形成装置の各部を制御する（ステップＳ１０４）。
【００１１】
上記従来の環境測定装置では、最初に中高湿度域測定モードで測定し、その測定結果に基づいて低湿度域測定モードに切り替える場合について述べたが、その逆に、最初に低湿度域測定モードで測定し、その測定結果に基づいて中高湿度域測定モードに切り替える場合でも、同様の制御を行うことができる。但し、その際、ステップＳ１０３の中高湿度域に切り替える判別時、ステップＳ１０２でのＡ点の電圧は非常に低いものとなる。
【００１２】
このように、低湿度域では、中高湿度域のときの発振回路１１０ａの周波数よりも低い周波数の発振回路１１１ａを選択し、中高湿度域のときの抵抗１１６ａよりも高い抵抗値の抵抗１１７ａを選択している。
【００１３】
発振回路をこのように選択する理由は次の通りである。すなわち、中高湿度域では、Ａ点の電圧波形が図８（ｂ）のようになるのに対し、低湿度域では湿度センサ１０４ａの抵抗値が数十ＭΩ〜数百ＭΩになり、回路基板上の配線容量などの浮遊容量の影響を受けやすくなって、Ａ点の電圧波形が図８（ｃ）のようになってしまう。図８（ｂ）と図８（ｃ）を比較してわかるように、図８の（ｃ）ではＡ点の電圧が本来の分圧された電圧に達する前に発振回路からの印加電圧が０Ｖになってしまうため、このような電圧を積分回路で積分しても正確な測定を行うことができないからである。
【００１４】
そこで、発振回路から図８（ｄ）に示す波形の電圧を印加することにより、Ａ点の電圧波形が図８（ｅ）に示すように、本来の分圧された電圧に達するようにすることで、正確な測定が可能となる。また、抵抗を上述のように選択する理由は、湿度センサ１０４の抵抗値が数ｋΩ〜数ＭΩ（中高湿度域）のときには数百ＫΩの抵抗との間の分圧電圧を測定し、数十Ω〜数百ＭΩ（低湿度域）のときには数十ＭΩの抵抗との間の分圧電圧を測定することにより、湿度センサ１０４の抵抗特性に応じた正確な測定を行うためである。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
図１０は従来の環境測定装置における実環境相対湿度と近似換算相対湿度との関係を示す特性図である。図において、Ｘ軸は実環境相対湿度（％ＲＨ）、Ｙ軸は環境測定ユニットからの出力信号に基づき、近似換算した相対湿度（％ＲＨ）を示す。
【００１６】
同図（Ａ）は理論直線上に中高湿度域測定時の近似換算相対湿度値、および低湿度域測定時の近似換算相対湿度値を示したものであり、この特性が望ましいことは明白である。
【００１７】
しかしながら、湿度センサと分圧電圧を設定する抵抗のぱらつき、湿度センサ自身の抵抗値が低湿度域では、ばらつきが大きくなる傾向にあること等により、同図（Ｂ）のように低湿度測定時、近似換算相対湿度値が理論直線から外れることがある。本図では、低湿度測定時、近似換算相対湿度値が理論直線から低めに外れる場合を示しているが、当然のごとく、低湿度測定時、近似換算相対湿度値が理論直線から高めに外れる場合も有り得る。
【００１８】
本図のような場合、低湿度域と中高湿度域測定モードの切り替えポイント以下の低湿度域では、測定精度が悪化するという問題があった。
【００１９】
さらに、中高湿度域測定モードから低湿度域測定モードへの切り替え時、湿度センサからの信号がある所定値以上の場合、低湿度域測定モードから中高湿度域測定モードへの切り替え時、湿度センサからの信号がある所定値以下の場合、各々切り替えるが、低湿度域測定モードで湿度センサからの信号出力が低めにばらついている場合、すなわち、図１０（Ｂ）では近似換算相対湿度値が理論直線よりも高めになった場合、中高湿度域測定モードと低湿度域測定モードとの切り替えが無限ループに入ってしまい、測定時間の長期化、もしくは測定値の未収束化を招き、結果としてこのような環境測定装置が備わっている画像形成装置の性能悪化を招いていた。
【００２０】
そこで、本発明は、簡易な構成によって切り替えポイントを含む低湿度域測定モードでの測定精度を向上させることができる環境測定装置を提供することを目的とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１に記載の環境測定装置は、湿度の変化に応じて抵抗値が変化する第１素子と、温度の変化に応じて抵抗値が変化する第２素子と、所定の周波数で変動する第１矩形波の電圧を発生する第１矩形波発生手段と、該第１矩形波より低い周波数で変動する第２矩形波の電圧を発生する第２矩形波発生手段と、第１抵抗を介して前記第１素子に接続される前記第１矩形波発生手段と、第２抵抗を介して前記第１素子に接続される前記第２矩形波発生手段とを選択的に切り替えて前記第１素子に前記第１矩形波の電圧または前記第２矩形波の電圧を供給する電圧供給手段と、前記第１矩形波の電圧が前記第１素子に供給された場合、該第１素子と前記第１抵抗との間の電圧を測定し、該測定された電圧および前記第２素子に起因する電圧を基に湿度を測定し、一方、前記第２矩形波の電圧が前記第１素子に供給された場合、該第１素子と前記第２抵抗との間の電圧を測定し、該測定された電圧および前記第２素子に起因する電圧に基づく演算式にしたがって、湿度を測定する測定手段と、前記第１素子に切り替わって接続され、前記電圧供給手段によって前記第１矩形波の電圧および前記第２矩形波の電圧が選択的に供給される第１基準抵抗、および前記第２素子に切り替わって接続される第２基準抵抗と、前記それぞれ切り替わって接続された第１基準抵抗および第２基準抵抗に起因する電圧に基づき、前記演算式を補正する補正手段とを備えたことを特徴とする。
【００２４】
請求項２に記載の環境測定装置は、請求項１に係る環境測定装置において、前記第１素子、前記第２素子とそれぞれ並列に設けられた前記第１基準抵抗、前記第２基準抵抗を含むセンサユニットを有し、該センサユニットは、測定対象を前記第１素子と前記第１基準抵抗とのいずれかに切り替える第１切替スイッチ、および測定対象を前記第２素子と前記第２基準抵抗とのいずれかに切り替える第２切替スイッチを有することを特徴とする。
【００２５】
請求項３に記載の環境測定装置は、請求項１に係る環境測定装置において、前記第１素子および第２素子を含むセンサユニットと、前記第１基準抵抗および第２基準抵抗を含む基準抵抗ユニットとを交換自在に設けたことを特徴とする。
【００２６】
請求項４に記載の環境測定装置では、請求項１に係る環境測定装置において、前記電圧供給手段は、前記第１素子の抵抗が所定値以上である場合、前記第２矩形波発生手段により第２矩形波の電圧を供給することを特徴とする。
【００２８】
請求項５に記載の環境測定装置は、請求項１に係る環境測定装置において、前記第１素子の抵抗値が低い場合、該第１素子は前記第１抵抗に接続され、前記第１素子の抵抗値が高い場合、該第１素子は前記第２抵抗に接続されることを特徴とする。
【００２９】
請求項６に記載の環境測定装置では、請求項１に係る環境測定装置において、前記補正手段は、前記第１素子が所定値以上の抵抗値となる環境での前記演算式を補正することを特徴とする。
【００３０】
請求項７に記載の環境測定装置では、請求項１に係る環境測定装置において、前記第１基準抵抗は、前記第１矩形波発生手段と前記第２矩形波発生手段の切替え点付近での前記第１素子に対応する抵抗値を有することを特徴とする。
【００３２】
【発明の実施の形態】
本発明の環境測定装置の実施の形態について説明する。本実施形態の環境測定装置（ユニット）は、電子写真方式を用いた複写機、プリンタなどの画像形成装置に搭載される。
【００３３】
［第１の実施形態］
図１は第１の実施形態における環境測定装置の構成を示す回路ブロック図である。環境測定装置（ユニット）では、電源回路１０１は各部に＋９Ｖ、−９Ｖの電源電圧を供給する。
【００３４】
センサユニット１２８は、温度の変化によって抵抗値が変化する素子であるサーミスタ１０３、湿度の変化に応じて抵抗値が変化する素子である湿度センサ１０４、所定温度でのサーミスタ１０３の抵抗値に対応した基準抵抗１２１、および所定湿度（本実施形態では、後述する低湿度域、中高湿度域測定モードの切り替えポイントにおける湿度）での湿度センサ１０４の抵抗値に対応した基準抵抗１２２、出力端子とサーミスタ１０３あるいは基準抵抗１２１との接続を切り替えるスイッチ１２３、および出力端子と湿度センサ１０４あるいは基準抵抗１２２との接続を切り替えるスイッチ１２４を有する。
【００３５】
スイッチ１２３がサーミスタ１０３側に切り替えられた場合、サーミスタ１０３には抵抗１１８を介して電源電圧＋９Ｖが印加される。このサーミスタ１０３と抵抗１１８との間のＢ点の電圧はオペアンプ１０５により増幅され、Ａ／Ｄコンバータを内蔵したＣＰＵ１２０に入力される。そして、ＣＰＵ１２０はオペアンプ１０５からの信号に基づいてサーミスタ１０３の抵抗値を測定し、サーミスタ１０３の周囲の温度を検出する。
【００３６】
スイッチ１２４が湿度センサ１０４側に切り替えられた場合、湿度センサ１０４にはコンデンサ１１４を介して抵抗１１６、１１７の一端が接続される。抵抗１１６、１１７の他端はスイッチ１１２によって選択的にそれぞれ発振回路１１０、１１１に接続される。そして、湿度センサ１０４には、発振回路１１０または発振回路１１１から出力される矩形波信号の３Ｖ電圧が印加される。スイッチ１１２はＣＰＵ１２０によって制御される。
【００３７】
このように、第１の実施形態では、所定温度でのサーミスタ１０３の抵抗値に対応した基準抵抗１２１、および所定湿度での湿度センサ１０４の抵抗値に対応した基準抵抗１２２がセンサユニット１２８内に設けられている。
【００３８】
図２は近似換算相対湿度の測定処理手順を示すフローチャートである。この処理プログラムはＣＰＵ１２０内のＲＯＭ（図示せず）に格納されており、ＣＰＵ１２０によって実行される。また、この処理は、実際の温度および湿度測定ルーチンより前に行われるものであり、その周期は実測定前毎、所定時間毎、あるいは図示しない画像形成装置の電源ＯＮ毎（例えば朝１回）などのいずれの場合でもよく、その周期が短いほど高精度に測定を行うことが可能である。
【００３９】
まず、スイッチ１２３を基準抵抗１２１側に、スイッチ１２４を基準抵抗１２２側に接続するように、ＣＰＵ１２０はスイッチ１２３およびスイッチ１２４に切替信号を送出する（ステップＳ１）。
【００４０】
さらに、ＣＰＵ１２０はスイッチ１１２を発振回路１１０および抵抗１１６側に接続するように、スイッチ１１２に切替信号を送出する（ステップＳ２）。この状態で、本環境測定ユニットは中高湿度測定モードとなる。オペアンプ１０５からの所定温度時に対応する温度信号、およびオペアンプ１０９からの所定湿度時に対応する湿度信号が、それぞれＣＰＵ１２０に入力される。この２つの信号に基づき、基準抵抗値で、かつ中高湿度測定モードでの近似換算相対湿度を求め（この値をＨＵＭ１とする）、ＣＰＵ１２０内に記憶する（ステップＳ３）。
【００４１】
つづいて、スイッチ１１２を発振回路１１１、抵抗１１７側に接続するように、ＣＰＵ１２０は切替信号を送出する（ステップＳ４）。この状態で、本環境測定ユニットは低湿度測定モードとなる。オペアンプ１０５からの所定温度時に対応する温度信号、およびオペアンプ１０９からの所定湿度時に対応する湿度信号が、それぞれＣＰＵ１２０に入力される。この２つの信号に基づき、基準抵抗値で、かつ低湿度測定モードでの近似換算相対湿度を求め（この値をＨＵＭ２‘とする）、ＣＰＵ１２０内に記憶する（ステップＳ５）。
【００４２】
ここで、この低湿度測定モードでの近似換算相対湿度は下記の数式（１）により求められることが、発明者の実験によって判明している。
【００４３】
ＨＵＭ２‘（％ＲＨ）＝α＊ＴＨ（Ｖ）＋β＊ＨＶ（Ｖ）＋△……（１）
ここで、ＨＵＭ２‘：低湿度測定モード時での近似換算相対湿度、α、β、△：所定定数、ＴＨ：温度信号、ＨＶ：湿度信号である。
【００４４】
ＣＰＵ１２０内に記憶されているＨＵＭ１を呼び出し、上記低湿度測定モードでの近似換算相対湿度を求める数式を下記数式（２）のように補正する（ステップＳ６）。
【００４５】
ＨＵＭ２（％ＲＨ）＝α＊ＴＨ（Ｖ）＋β＊ＨＶ（Ｖ）＋△＋ＨＵＭ１−ＨＵＭ２‘ ……（２）
そして、スイッチ１２３をサーミスタ１０３側に、スイッチ１２４を湿度センサ１０４側に切り換え（ステップＳ７）、通常モードに移行するための処理を終了する。
【００４６】
図３は通常モード時の湿度測定制御処理手順を示すフローチャートである。まず、スイッチ１１２を発振回路１１０、抵抗１１６側に切り替える（ステップＳ１１）。オペアンプ１０９およびオペアンプ１０５からの信号に基づいて湿度を測定する（ステップＳ１２）。
【００４７】
そして、湿度センサ１０４の抵抗値が数ｋΩ〜数ＭΩ（中高湿度域）であるか、数十ＭΩ〜数百Ω（低湿度域）であるかを判別する（ステップＳ１３）。このとき、ステップＳ１２で測定されたＡ点の電圧が非常に高い場合、低湿度域であると判別される。
【００４８】
ステップＳ１３で中高湿度域であると判別された場合、ステップＳ１２で測定された結果に基づいて画像形成装置の各部を制御する（ステップＳ１４）。一方、ステップＳ１３で低湿度域であると判別された場合、スイッチ１１２を発振回路１１１、抵抗１１７側に切り替え（ステップＳ１５）、オペアンプ１０９およびオペアンプ１０５からの信号に基づいて湿度を測定する（ステップＳ１６）。そして、ステップＳ１６で測定された結果に基づいて画像形成装置の各部を制御する（ステップＳ１４）。
【００４９】
このように、第１の実施形態では、切り替えポイントでの抵抗値に対応する基準抵抗をセンサユニット内に設け、所定期間間隔で、かつ基準抵抗で低湿度域と中高湿度域での測定を行い、その両者の出力信号値より低湿度の近似換算式の補正を行う。これにより、簡易な構成によって切り替えポイントを含む低湿度域測定モードでの測定精度を向上させることができる。
【００５０】
［第２の実施形態］
図４は第２の実施形態における環境測定装置の構成を示す回路ブロック図である。前記第１の実施形態と同一の構成要素については同一の番号を付すことによりその説明を省略する。
【００５１】
第２の実施形態の環境測定ユニットでは、所定温度でのサーミスタ１０３の抵抗値に対応した基準抵抗１２６、および所定湿度（前記第１の実施形態と同様、低湿度域、中高湿度域測定モードの切り替えポイントにおける湿度）での湿度センサ１０４の抵抗値に対応した基準抵抗１２７からなる基準抵抗ユニット１２５がセンサユニット１０２と交換自在に別に用意されている。
【００５２】
図５は第２の実施形態における近似換算相対湿度の測定処理手順を示すフローチャートである。この処理は、実際の温度、湿度測定ルーチンよりも前に行うものであり、その時期は図示しない画像形成装置の組立調整時、市場での定期的なサービスマンによる調整時などいずれの場合でもよく、高精度に測定を行うことが可能である。
【００５３】
まず、基準抵抗ユニット１２５をセンサユニット１０２の代わりに取り付ける（ステップＳ２１）。ＣＰＵ１２０は、スイッチ１１２を発振回路１１０および抵抗１１６側に接続するように、切替信号を送出する（ステップＳ２２）。この状態で、本環境測定ユニットは中高湿度測定モードとなる。このとき、オペアンプ１０５からの所定温度時に対応する温度信号、およびオペアンプ１０９からの所定湿度時に対応する湿度信号がそれぞれＣＰＵ１２０に入力される。
【００５４】
この２つの信号により、ＣＰＵ１２０は基準抵抗値でかつ中高湿度測定モードでの近似換算相対湿度を求め（この値をＨＵＭ１とする）、ＣＰＵ１２０内に記憶する（ステップＳ２３）。
【００５５】
ＣＰＵ１２０は、スイッチ１１２を発振回路１１１および抵抗１１７側に接続するように、切替信号を送出する（ステップＳ２４）。この状態で、本環境測定ユニットは低湿度測定モードとなる。このとき、オペアンプ１０５からの所定温度時に対応する温度信号、およびオペアンプ１０９からの所定湿度時に対応する湿度信号はそれぞれＣＰＵ１２０に入力される。この２つの信号より、ＣＰＵ１２０は、基準抵抗値でかつ低湿度測定モードでの近似換算相対湿度を求め（この値をＨＵＭ２‘とする）、ＣＰＵ１２０内に記憶する（ステップＳ２５）。
【００５６】
ここで、前記第１の実施形態と同様、この低湿度測定モードでの近似換算相対湿度は前述した数式（１）により求められることが、発明者の実験によって判明している。また、前記第１の実施形態と同様、ＣＰＵ１２０内に記憶されているＨＵＭ１を呼び出し、上記低湿度測定モードでの近似換算相対湿度を求める式を数式（２）により補正する（ステップＳ２６）。
【００５７】
そして、基準抵抗ユニット１２５の代わりにセンサユニット１０２を取り付け（ステップＳ１７）、通常モードに移行するための処理を終了する。この後、通常の湿度測定ルーチンでの動作処理は前記第１の実施形態と同様であるので、その説明を省略する。
【００５８】
このように、第２の実施形態では、画像形成装置の組立調整時あるいは市場で、切り替えポイントでの湿度センサの抵抗値に対応する基準抵抗を湿度センサの代わりに装着し、低湿度域と中高湿度域モードでの測定を行い、その両者の出力信号値より低湿度域の近似換算式の補正を行う。これにより、より簡易な構成で切り替えポイントを含む低湿度域測定モードでの測定精度を向上させることができる。
【００５９】
【発明の効果】
本発明の請求項１に記載の環境測定装置によれば、湿度センサとの分圧電圧を設定する抵抗のばらつき、湿度センサ自身の抵抗値が低湿度域ではばらつきが大きくなる傾向にある場合でも、低湿度測定時、近似換算相対湿度値を理論直線から外れることなく測定することが可能である。
【００６０】
したがって、このような簡易な構成によって電圧の切り替えポイントを含む低湿度域測定モードでの測定精度を向上させることができる。
【００６１】
また、複数の素子からの出力信号に基づき、演算式を精度良く補正することができる。
【００６２】
また、例えば、中高湿度測定モードでの温度信号および湿度信号に基づき、基準抵抗値でかつ中高湿度測定モードでの近似換算相対湿度を求め、つぎに、低湿度測定モードでの温度信号および湿度信号に基づき、基準抵抗値でかつ低湿度測定モードでの近似換算相対湿度を求める際、中高湿度測定モードでの近似換算相対湿度を呼び出し、低湿度測定モードでの近似換算相対湿度を求める数式を補正することができる。
【００６３】
また、低湿度域測定モードで湿度センサからの信号出力が低めにばらついている場合、すなわち、近似換算相対湿度値が理論直線よりも高めになった場合、中高湿度域測定モードと低湿度域測定モードとの切り替えが無限ループに入ってしまうことがなくなり、測定時間の長期化、もしくは測定値の未収束化を招くことを回避できる。結果としてこのような環境測定装置が備わっている画像形成装置の性能悪化を防止できる。
【００６４】
請求項２に記載の環境測定装置によれば、切り替えポイントでの抵抗値に対応する基準抵抗をセンサユニット内に設け、所定期間間隔で、かつ基準抵抗で低湿度域と中高湿度域での測定を行い、その両者の出力信号値より低湿度の近似換算式の補正を行うことにより、簡易な構成によって切り替えポイントを含む低湿度域測定モードでの測定精度を向上させることができる
【００６５】
請求項３に記載の環境測定装置によれば、前記第１素子および第２素子を含むセンサユニットと、前記第１基準抵抗および第２基準抵抗を含む基準抵抗ユニットとを交換自在に設けたので、例えば、画像形成装置の組立調整時あるいは市場で、切り替えポイントでの湿度センサの抵抗値に対応する基準抵抗を含む基準抵抗ユニットを、湿度センサを含むセンサユニットの代わりに装着し、低湿度域と中高湿度域モードでの測定を行い、その両者の出力信号値より低湿度域の近似換算式の補正を行うことにより、より簡易な構成で切り替えポイントを含む低湿度域測定モードでの測定精度を向上させることができる。
【００６６】
請求項４に記載の環境測定装置によれば、前記電圧供給手段は、前記第１素子の抵抗が所定値以上である場合、前記第２矩形波発生手段により第２矩形波の電圧を供給するので、第１素子として湿度センサを用いた場合、低湿度域では抵抗値が大きくなるが、第１矩形波より周期の長い第２矩形波の電圧により第２抵抗と第１素子との間の電圧を正確に測定することができる。
【００６８】
請求項５に記載の環境測定装置によれば、前記第１素子の抵抗値が低い場合、該第１素子は前記第１抵抗に接続され、前記第１素子の抵抗値が高い場合、該第１素子は前記第２抵抗に接続されるので、湿度センサと抵抗との間の分圧電圧を測定する際、湿度センサの抵抗特性に応じた正確な測定を行うことができる。
【００６９】
請求項６に記載の環境測定装置によれば、前記補正手段は、前記第１素子が所定値以上の抵抗値となる環境での前記演算式を補正するので、湿度センサを用いた場合、低湿度域での補正を正確に行うことができる。
【００７０】
請求項７に記載の環境測定装置によれば、前記第１基準抵抗は、前記第１矩形波発生手段と前記第２矩形波発生手段の切替え点付近での前記第１素子に対応する抵抗値を有するので、低湿度域と中高湿度域測定モードの切り替えポイント以下の低湿度域における測定精度の悪化を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態における環境測定装置の構成を示す回路ブロック図である。
【図２】近似換算相対湿度の測定処理手順を示すフローチャートである。
【図３】通常モード時の湿度測定制御処理手順を示すフローチャートである。
【図４】第２の実施形態における環境測定装置の構成を示す回路ブロック図である。
【図５】第２の実施形態における近似換算相対湿度の測定処理手順を示すフローチャートである。
【図６】従来の環境測定装置の構成を示す回路ブロック図である。
【図７】環境測定装置の各部の波形信号を示すタイミングチャートである。
【図８】図７につづく環境測定装置の各部の波形信号を示すタイミングチャートである。
【図９】ＣＰＵ１２０ａによって実行される湿度測定制御処理手順を示すフローチャートである。
【図１０】従来の環境測定装置における実環境相対湿度と近似換算相対湿度との関係を示す特性図である。
【符号の説明】
１０２、１２８ センサユニット
１０３ サーミスタ
１０４ 湿度センサ
１１０、１１１ 発振回路
１２０ ＣＰＵ
１２１、１２２ 基準抵抗
１２３、１２４ スイッチ
１２５ 基準抵抗ユニット
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式を用いた画像形成装置（例えば、複写機、プリンタなど）の使用環境状態を検知する環境測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図６は従来の環境測定装置の構成を示す回路ブロック図である。電源回路１０１ａは各部に＋９Ｖ、−９Ｖの電源電圧を供給する。センサユニット１０２ａは、温度の変化によって抵抗値が変化する素子であるサーミスタ１０３ａ、および湿度の変化に応じて抵抗値が変化する素子である湿度センサ１０４ａを有する。
【０００３】
サーミスタ１０３ａには抵抗１１８ａを介して電源電圧＋９Ｖが印加されており、このサーミスタ１０３ａと抵抗１１８ａとの間のＢ点の電圧がオペアンプ１０５ａにより増幅され、Ａ／Ｄコンバータを内蔵したＣＰＵ１２０ａに入力される。そして、ＣＰＵ１２０ａはオペアンプ１０５ａからの信号に基づいてサーミスタ１０３ａの抵抗値を測定し、サーミスタ１０３ａの周囲の温度を検出する。
【０００４】
湿度センサ１０４ａにはコンデンサ１１４ａを介して抵抗１１６ａ、１１７ａの一端が接続されており、抵抗１１６ａ、１１７ａの他端はスイッチ１１２ａによって選択的にそれぞれ発振回路１１０ａ、１１１ａに接続される。そして、湿度センサ１０４ａには、発振回路１１０ａまたは発振回路１１１ａから出力される矩形波信号の３Ｖ電圧が印加される。スイッチ１１２ａはＣＰＵ１２０ａによって制御される。
【０００５】
図７および図８は環境測定装置（ユニット）の各部の波形信号を示すタイミングチャートである。発振回路１１０ａは、図８（ａ）に示すように、振幅０〜３Ｖ、周波数１ｋＨｚの矩形波の電圧を湿度センサ１０４ａに印加し、発振回路１１１ａは図８（ｄ）に示すように振幅０〜３Ｖ、周波数１００Ｈｚの矩形波の電圧を湿度センサ１０４ａに印加する。ここで、湿度センサ１０４ａに矩形波を印加する理由は、湿度センサに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。抵抗１１６ａは数百ｋΩであり、抵抗１１７ａは数十ＭΩである。
【０００６】
湿度センサ１０４ａと抵抗１１６ａ、１１７ａとの間のＡ点の電圧は、コンデンサ１１５ａを介してオペアンプ１０６ａに入力される。コンデンサ１１５ａとオペアンプ１０６ａとの間の電圧波形は、図７（ａ）に示すように０Ｖを中心とする矩形波になる。この波形は、図７（ｂ）に示すようにオペアンプ１０６ａで増幅され、図７（ｃ）に示すように整流される。この整流された波形は積分回路１０８ａに入力され、この積分回路１０８ａから図７（ｄ）に示すような積分値を示す信号が出力される。
【０００７】
この信号は、オペアンプ１０９ａにより増幅されてＣＰＵ１２０ａに入力される。ＣＰＵ１２０ａはオペアンプ１０９ａからの信号に基づいて湿度センサ１０４ａの抵抗値を測定し、それと前述の温度データから温度センサ１０４ａの周囲の湿度を検知する。そして、ＣＰＵ１２０ａは、検出した温度および湿度に基づき、図示しない画像形成装置の各部を制御する。
【０００８】
図９はＣＰＵ１２０ａによって実行される湿度測定制御処理手順を示すフローチャートである。まず、スイッチ１１２ａを発振回路１１０ａ、抵抗１１６ａ側に切り替える（ステップＳ１０１）。オペアンプ１０９ａおよびオペアンプ１０５ａからの信号に基づいて湿度を測定する（ステップＳ１０２）。
【０００９】
そして、湿度センサ１０４ａの抵抗値が数ｋΩ〜数ＭΩ（中高湿度域）であるか、数十ＭΩ〜数百Ω（低湿度域）であるかを判別する（ステップＳ１０３）。このとき、ステップＳ１０２で測定されたＡ点の電圧が非常に高い場合、低湿度域である。
【００１０】
ステップＳ１０３で中高湿度域であると判別された場合、ステップＳ１０２で測定された結果に基づいて画像形成装置の各部を制御する（ステップＳ１０４）。一方、ステップＳ１０３で低湿度域であると判別された場合、スイッチ１１２ａを発振回路１１１ａ、抵抗１１７ａ側に切り替え（ステップＳ１０５）、オペアンプ１０９ａおよびオペアンプ１０５ａからの信号に基づいて湿度を測定する（ステップＳ１０６）。そして、ステップＳ１０６で測定された結果に基づいて画像形成装置の各部を制御する（ステップＳ１０４）。
【００１１】
上記従来の環境測定装置では、最初に中高湿度域測定モードで測定し、その測定結果に基づいて低湿度域測定モードに切り替える場合について述べたが、その逆に、最初に低湿度域測定モードで測定し、その測定結果に基づいて中高湿度域測定モードに切り替える場合でも、同様の制御を行うことができる。但し、その際、ステップＳ１０３の中高湿度域に切り替える判別時、ステップＳ１０２でのＡ点の電圧は非常に低いものとなる。
【００１２】
このように、低湿度域では、中高湿度域のときの発振回路１１０ａの周波数よりも低い周波数の発振回路１１１ａを選択し、中高湿度域のときの抵抗１１６ａよりも高い抵抗値の抵抗１１７ａを選択している。
【００１３】
発振回路をこのように選択する理由は次の通りである。すなわち、中高湿度域では、Ａ点の電圧波形が図８（ｂ）のようになるのに対し、低湿度域では湿度センサ１０４ａの抵抗値が数十ＭΩ〜数百ＭΩになり、回路基板上の配線容量などの浮遊容量の影響を受けやすくなって、Ａ点の電圧波形が図８（ｃ）のようになってしまう。図８（ｂ）と図８（ｃ）を比較してわかるように、図８の（ｃ）ではＡ点の電圧が本来の分圧された電圧に達する前に発振回路からの印加電圧が０Ｖになってしまうため、このような電圧を積分回路で積分しても正確な測定を行うことができないからである。
【００１４】
そこで、発振回路から図８（ｄ）に示す波形の電圧を印加することにより、Ａ点の電圧波形が図８（ｅ）に示すように、本来の分圧された電圧に達するようにすることで、正確な測定が可能となる。また、抵抗を上述のように選択する理由は、湿度センサ１０４の抵抗値が数ｋΩ〜数ＭΩ（中高湿度域）のときには数百ＫΩの抵抗との間の分圧電圧を測定し、数十Ω〜数百ＭΩ（低湿度域）のときには数十ＭΩの抵抗との間の分圧電圧を測定することにより、湿度センサ１０４の抵抗特性に応じた正確な測定を行うためである。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
図１０は従来の環境測定装置における実環境相対湿度と近似換算相対湿度との関係を示す特性図である。図において、Ｘ軸は実環境相対湿度（％ＲＨ）、Ｙ軸は環境測定ユニットからの出力信号に基づき、近似換算した相対湿度（％ＲＨ）を示す。
【００１６】
同図（Ａ）は理論直線上に中高湿度域測定時の近似換算相対湿度値、および低湿度域測定時の近似換算相対湿度値を示したものであり、この特性が望ましいことは明白である。
【００１７】
しかしながら、湿度センサと分圧電圧を設定する抵抗のぱらつき、湿度センサ自身の抵抗値が低湿度域では、ばらつきが大きくなる傾向にあること等により、同図（Ｂ）のように低湿度測定時、近似換算相対湿度値が理論直線から外れることがある。本図では、低湿度測定時、近似換算相対湿度値が理論直線から低めに外れる場合を示しているが、当然のごとく、低湿度測定時、近似換算相対湿度値が理論直線から高めに外れる場合も有り得る。
【００１８】
本図のような場合、低湿度域と中高湿度域測定モードの切り替えポイント以下の低湿度域では、測定精度が悪化するという問題があった。
【００１９】
さらに、中高湿度域測定モードから低湿度域測定モードへの切り替え時、湿度センサからの信号がある所定値以上の場合、低湿度域測定モードから中高湿度域測定モードへの切り替え時、湿度センサからの信号がある所定値以下の場合、各々切り替えるが、低湿度域測定モードで湿度センサからの信号出力が低めにばらついている場合、すなわち、図１０（Ｂ）では近似換算相対湿度値が理論直線よりも高めになった場合、中高湿度域測定モードと低湿度域測定モードとの切り替えが無限ループに入ってしまい、測定時間の長期化、もしくは測定値の未収束化を招き、結果としてこのような環境測定装置が備わっている画像形成装置の性能悪化を招いていた。
【００２０】
そこで、本発明は、簡易な構成によって切り替えポイントを含む低湿度域測定モードでの測定精度を向上させることができる環境測定装置を提供することを目的とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１に記載の環境測定装置は、湿度の変化に応じて抵抗値が変化する第１素子と、温度の変化に応じて抵抗値が変化する第２素子と、所定の周波数で変動する第１矩形波の電圧を発生する第１矩形波発生手段と、該第１矩形波より低い周波数で変動する第２矩形波の電圧を発生する第２矩形波発生手段と、第１抵抗を介して前記第１素子に接続される前記第１矩形波発生手段と、第２抵抗を介して前記第１素子に接続される前記第２矩形波発生手段とを選択的に切り替えて前記第１素子に前記第１矩形波の電圧または前記第２矩形波の電圧を供給する電圧供給手段と、前記第１矩形波の電圧が前記第１素子に供給された場合、該第１素子と前記第１抵抗との間の電圧を測定し、該測定された電圧および前記第２素子に起因する電圧を基に湿度を測定し、一方、前記第２矩形波の電圧が前記第１素子に供給された場合、該第１素子と前記第２抵抗との間の電圧を測定し、該測定された電圧および前記第２素子に起因する電圧に基づく演算式にしたがって、湿度を測定する測定手段と、前記第１素子に切り替わって接続され、前記電圧供給手段によって前記第１矩形波の電圧および前記第２矩形波の電圧が選択的に供給される第１基準抵抗、および前記第２素子に切り替わって接続される第２基準抵抗と、前記それぞれ切り替わって接続された第１基準抵抗および第２基準抵抗に起因する電圧に基づき、前記演算式を補正する補正手段とを備えたことを特徴とする。
【００２４】
請求項２に記載の環境測定装置は、請求項１に係る環境測定装置において、前記第１素子、前記第２素子とそれぞれ並列に設けられた前記第１基準抵抗、前記第２基準抵抗を含むセンサユニットを有し、該センサユニットは、測定対象を前記第１素子と前記第１基準抵抗とのいずれかに切り替える第１切替スイッチ、および測定対象を前記第２素子と前記第２基準抵抗とのいずれかに切り替える第２切替スイッチを有することを特徴とする。
【００２５】
請求項３に記載の環境測定装置は、請求項１に係る環境測定装置において、前記第１素子および第２素子を含むセンサユニットと、前記第１基準抵抗および第２基準抵抗を含む基準抵抗ユニットとを交換自在に設けたことを特徴とする。
【００２６】
請求項４に記載の環境測定装置では、請求項１に係る環境測定装置において、前記電圧供給手段は、前記第１素子の抵抗が所定値以上である場合、前記第２矩形波発生手段により第２矩形波の電圧を供給することを特徴とする。
【００２８】
請求項５に記載の環境測定装置は、請求項１に係る環境測定装置において、前記第１素子の抵抗値が低い場合、該第１素子は前記第１抵抗に接続され、前記第１素子の抵抗値が高い場合、該第１素子は前記第２抵抗に接続されることを特徴とする。
【００２９】
請求項６に記載の環境測定装置では、請求項１に係る環境測定装置において、前記補正手段は、前記第１素子が所定値以上の抵抗値となる環境での前記演算式を補正することを特徴とする。
【００３０】
請求項７に記載の環境測定装置では、請求項１に係る環境測定装置において、前記第１基準抵抗は、前記第１矩形波発生手段と前記第２矩形波発生手段の切替え点付近での前記第１素子に対応する抵抗値を有することを特徴とする。
【００３２】
【発明の実施の形態】
本発明の環境測定装置の実施の形態について説明する。本実施形態の環境測定装置（ユニット）は、電子写真方式を用いた複写機、プリンタなどの画像形成装置に搭載される。
【００３３】
［第１の実施形態］
図１は第１の実施形態における環境測定装置の構成を示す回路ブロック図である。環境測定装置（ユニット）では、電源回路１０１は各部に＋９Ｖ、−９Ｖの電源電圧を供給する。
【００３４】
センサユニット１２８は、温度の変化によって抵抗値が変化する素子であるサーミスタ１０３、湿度の変化に応じて抵抗値が変化する素子である湿度センサ１０４、所定温度でのサーミスタ１０３の抵抗値に対応した基準抵抗１２１、および所定湿度（本実施形態では、後述する低湿度域、中高湿度域測定モードの切り替えポイントにおける湿度）での湿度センサ１０４の抵抗値に対応した基準抵抗１２２、出力端子とサーミスタ１０３あるいは基準抵抗１２１との接続を切り替えるスイッチ１２３、および出力端子と湿度センサ１０４あるいは基準抵抗１２２との接続を切り替えるスイッチ１２４を有する。
【００３５】
スイッチ１２３がサーミスタ１０３側に切り替えられた場合、サーミスタ１０３には抵抗１１８を介して電源電圧＋９Ｖが印加される。このサーミスタ１０３と抵抗１１８との間のＢ点の電圧はオペアンプ１０５により増幅され、Ａ／Ｄコンバータを内蔵したＣＰＵ１２０に入力される。そして、ＣＰＵ１２０はオペアンプ１０５からの信号に基づいてサーミスタ１０３の抵抗値を測定し、サーミスタ１０３の周囲の温度を検出する。
【００３６】
スイッチ１２４が湿度センサ１０４側に切り替えられた場合、湿度センサ１０４にはコンデンサ１１４を介して抵抗１１６、１１７の一端が接続される。抵抗１１６、１１７の他端はスイッチ１１２によって選択的にそれぞれ発振回路１１０、１１１に接続される。そして、湿度センサ１０４には、発振回路１１０または発振回路１１１から出力される矩形波信号の３Ｖ電圧が印加される。スイッチ１１２はＣＰＵ１２０によって制御される。
【００３７】
このように、第１の実施形態では、所定温度でのサーミスタ１０３の抵抗値に対応した基準抵抗１２１、および所定湿度での湿度センサ１０４の抵抗値に対応した基準抵抗１２２がセンサユニット１２８内に設けられている。
【００３８】
図２は近似換算相対湿度の測定処理手順を示すフローチャートである。この処理プログラムはＣＰＵ１２０内のＲＯＭ（図示せず）に格納されており、ＣＰＵ１２０によって実行される。また、この処理は、実際の温度および湿度測定ルーチンより前に行われるものであり、その周期は実測定前毎、所定時間毎、あるいは図示しない画像形成装置の電源ＯＮ毎（例えば朝１回）などのいずれの場合でもよく、その周期が短いほど高精度に測定を行うことが可能である。
【００３９】
まず、スイッチ１２３を基準抵抗１２１側に、スイッチ１２４を基準抵抗１２２側に接続するように、ＣＰＵ１２０はスイッチ１２３およびスイッチ１２４に切替信号を送出する（ステップＳ１）。
【００４０】
さらに、ＣＰＵ１２０はスイッチ１１２を発振回路１１０および抵抗１１６側に接続するように、スイッチ１１２に切替信号を送出する（ステップＳ２）。この状態で、本環境測定ユニットは中高湿度測定モードとなる。オペアンプ１０５からの所定温度時に対応する温度信号、およびオペアンプ１０９からの所定湿度時に対応する湿度信号が、それぞれＣＰＵ１２０に入力される。この２つの信号に基づき、基準抵抗値で、かつ中高湿度測定モードでの近似換算相対湿度を求め（この値をＨＵＭ１とする）、ＣＰＵ１２０内に記憶する（ステップＳ３）。
【００４１】
つづいて、スイッチ１１２を発振回路１１１、抵抗１１７側に接続するように、ＣＰＵ１２０は切替信号を送出する（ステップＳ４）。この状態で、本環境測定ユニットは低湿度測定モードとなる。オペアンプ１０５からの所定温度時に対応する温度信号、およびオペアンプ１０９からの所定湿度時に対応する湿度信号が、それぞれＣＰＵ１２０に入力される。この２つの信号に基づき、基準抵抗値で、かつ低湿度測定モードでの近似換算相対湿度を求め（この値をＨＵＭ２‘とする）、ＣＰＵ１２０内に記憶する（ステップＳ５）。
【００４２】
ここで、この低湿度測定モードでの近似換算相対湿度は下記の数式（１）により求められることが、発明者の実験によって判明している。
【００４３】
ＨＵＭ２‘（％ＲＨ）＝α＊ＴＨ（Ｖ）＋β＊ＨＶ（Ｖ）＋△……（１）
ここで、ＨＵＭ２‘：低湿度測定モード時での近似換算相対湿度、α、β、△：所定定数、ＴＨ：温度信号、ＨＶ：湿度信号である。
【００４４】
ＣＰＵ１２０内に記憶されているＨＵＭ１を呼び出し、上記低湿度測定モードでの近似換算相対湿度を求める数式を下記数式（２）のように補正する（ステップＳ６）。
【００４５】
ＨＵＭ２（％ＲＨ）＝α＊ＴＨ（Ｖ）＋β＊ＨＶ（Ｖ）＋△＋ＨＵＭ１−ＨＵＭ２‘ ……（２）
そして、スイッチ１２３をサーミスタ１０３側に、スイッチ１２４を湿度センサ１０４側に切り換え（ステップＳ７）、通常モードに移行するための処理を終了する。
【００４６】
図３は通常モード時の湿度測定制御処理手順を示すフローチャートである。まず、スイッチ１１２を発振回路１１０、抵抗１１６側に切り替える（ステップＳ１１）。オペアンプ１０９およびオペアンプ１０５からの信号に基づいて湿度を測定する（ステップＳ１２）。
【００４７】
そして、湿度センサ１０４の抵抗値が数ｋΩ〜数ＭΩ（中高湿度域）であるか、数十ＭΩ〜数百Ω（低湿度域）であるかを判別する（ステップＳ１３）。このとき、ステップＳ１２で測定されたＡ点の電圧が非常に高い場合、低湿度域であると判別される。
【００４８】
ステップＳ１３で中高湿度域であると判別された場合、ステップＳ１２で測定された結果に基づいて画像形成装置の各部を制御する（ステップＳ１４）。一方、ステップＳ１３で低湿度域であると判別された場合、スイッチ１１２を発振回路１１１、抵抗１１７側に切り替え（ステップＳ１５）、オペアンプ１０９およびオペアンプ１０５からの信号に基づいて湿度を測定する（ステップＳ１６）。そして、ステップＳ１６で測定された結果に基づいて画像形成装置の各部を制御する（ステップＳ１４）。
【００４９】
このように、第１の実施形態では、切り替えポイントでの抵抗値に対応する基準抵抗をセンサユニット内に設け、所定期間間隔で、かつ基準抵抗で低湿度域と中高湿度域での測定を行い、その両者の出力信号値より低湿度の近似換算式の補正を行う。これにより、簡易な構成によって切り替えポイントを含む低湿度域測定モードでの測定精度を向上させることができる。
【００５０】
［第２の実施形態］
図４は第２の実施形態における環境測定装置の構成を示す回路ブロック図である。前記第１の実施形態と同一の構成要素については同一の番号を付すことによりその説明を省略する。
【００５１】
第２の実施形態の環境測定ユニットでは、所定温度でのサーミスタ１０３の抵抗値に対応した基準抵抗１２６、および所定湿度（前記第１の実施形態と同様、低湿度域、中高湿度域測定モードの切り替えポイントにおける湿度）での湿度センサ１０４の抵抗値に対応した基準抵抗１２７からなる基準抵抗ユニット１２５がセンサユニット１０２と交換自在に別に用意されている。
【００５２】
図５は第２の実施形態における近似換算相対湿度の測定処理手順を示すフローチャートである。この処理は、実際の温度、湿度測定ルーチンよりも前に行うものであり、その時期は図示しない画像形成装置の組立調整時、市場での定期的なサービスマンによる調整時などいずれの場合でもよく、高精度に測定を行うことが可能である。
【００５３】
まず、基準抵抗ユニット１２５をセンサユニット１０２の代わりに取り付ける（ステップＳ２１）。ＣＰＵ１２０は、スイッチ１１２を発振回路１１０および抵抗１１６側に接続するように、切替信号を送出する（ステップＳ２２）。この状態で、本環境測定ユニットは中高湿度測定モードとなる。このとき、オペアンプ１０５からの所定温度時に対応する温度信号、およびオペアンプ１０９からの所定湿度時に対応する湿度信号がそれぞれＣＰＵ１２０に入力される。
【００５４】
この２つの信号により、ＣＰＵ１２０は基準抵抗値でかつ中高湿度測定モードでの近似換算相対湿度を求め（この値をＨＵＭ１とする）、ＣＰＵ１２０内に記憶する（ステップＳ２３）。
【００５５】
ＣＰＵ１２０は、スイッチ１１２を発振回路１１１および抵抗１１７側に接続するように、切替信号を送出する（ステップＳ２４）。この状態で、本環境測定ユニットは低湿度測定モードとなる。このとき、オペアンプ１０５からの所定温度時に対応する温度信号、およびオペアンプ１０９からの所定湿度時に対応する湿度信号はそれぞれＣＰＵ１２０に入力される。この２つの信号より、ＣＰＵ１２０は、基準抵抗値でかつ低湿度測定モードでの近似換算相対湿度を求め（この値をＨＵＭ２‘とする）、ＣＰＵ１２０内に記憶する（ステップＳ２５）。
【００５６】
ここで、前記第１の実施形態と同様、この低湿度測定モードでの近似換算相対湿度は前述した数式（１）により求められることが、発明者の実験によって判明している。また、前記第１の実施形態と同様、ＣＰＵ１２０内に記憶されているＨＵＭ１を呼び出し、上記低湿度測定モードでの近似換算相対湿度を求める式を数式（２）により補正する（ステップＳ２６）。
【００５７】
そして、基準抵抗ユニット１２５の代わりにセンサユニット１０２を取り付け（ステップＳ１７）、通常モードに移行するための処理を終了する。この後、通常の湿度測定ルーチンでの動作処理は前記第１の実施形態と同様であるので、その説明を省略する。
【００５８】
このように、第２の実施形態では、画像形成装置の組立調整時あるいは市場で、切り替えポイントでの湿度センサの抵抗値に対応する基準抵抗を湿度センサの代わりに装着し、低湿度域と中高湿度域モードでの測定を行い、その両者の出力信号値より低湿度域の近似換算式の補正を行う。これにより、より簡易な構成で切り替えポイントを含む低湿度域測定モードでの測定精度を向上させることができる。
【００５９】
【発明の効果】
本発明の請求項１に記載の環境測定装置によれば、湿度センサとの分圧電圧を設定する抵抗のばらつき、湿度センサ自身の抵抗値が低湿度域ではばらつきが大きくなる傾向にある場合でも、低湿度測定時、近似換算相対湿度値を理論直線から外れることなく測定することが可能である。
【００６０】
したがって、このような簡易な構成によって電圧の切り替えポイントを含む低湿度域測定モードでの測定精度を向上させることができる。
【００６１】
また、複数の素子からの出力信号に基づき、演算式を精度良く補正することができる。
【００６２】
また、例えば、中高湿度測定モードでの温度信号および湿度信号に基づき、基準抵抗値でかつ中高湿度測定モードでの近似換算相対湿度を求め、つぎに、低湿度測定モードでの温度信号および湿度信号に基づき、基準抵抗値でかつ低湿度測定モードでの近似換算相対湿度を求める際、中高湿度測定モードでの近似換算相対湿度を呼び出し、低湿度測定モードでの近似換算相対湿度を求める数式を補正することができる。
【００６３】
また、低湿度域測定モードで湿度センサからの信号出力が低めにばらついている場合、すなわち、近似換算相対湿度値が理論直線よりも高めになった場合、中高湿度域測定モードと低湿度域測定モードとの切り替えが無限ループに入ってしまうことがなくなり、測定時間の長期化、もしくは測定値の未収束化を招くことを回避できる。結果としてこのような環境測定装置が備わっている画像形成装置の性能悪化を防止できる。
【００６４】
請求項２に記載の環境測定装置によれば、切り替えポイントでの抵抗値に対応する基準抵抗をセンサユニット内に設け、所定期間間隔で、かつ基準抵抗で低湿度域と中高湿度域での測定を行い、その両者の出力信号値より低湿度の近似換算式の補正を行うことにより、簡易な構成によって切り替えポイントを含む低湿度域測定モードでの測定精度を向上させることができる
【００６５】
請求項３に記載の環境測定装置によれば、前記第１素子および第２素子を含むセンサユニットと、前記第１基準抵抗および第２基準抵抗を含む基準抵抗ユニットとを交換自在に設けたので、例えば、画像形成装置の組立調整時あるいは市場で、切り替えポイントでの湿度センサの抵抗値に対応する基準抵抗を含む基準抵抗ユニットを、湿度センサを含むセンサユニットの代わりに装着し、低湿度域と中高湿度域モードでの測定を行い、その両者の出力信号値より低湿度域の近似換算式の補正を行うことにより、より簡易な構成で切り替えポイントを含む低湿度域測定モードでの測定精度を向上させることができる。
【００６６】
請求項４に記載の環境測定装置によれば、前記電圧供給手段は、前記第１素子の抵抗が所定値以上である場合、前記第２矩形波発生手段により第２矩形波の電圧を供給するので、第１素子として湿度センサを用いた場合、低湿度域では抵抗値が大きくなるが、第１矩形波より周期の長い第２矩形波の電圧により第２抵抗と第１素子との間の電圧を正確に測定することができる。
【００６８】
請求項５に記載の環境測定装置によれば、前記第１素子の抵抗値が低い場合、該第１素子は前記第１抵抗に接続され、前記第１素子の抵抗値が高い場合、該第１素子は前記第２抵抗に接続されるので、湿度センサと抵抗との間の分圧電圧を測定する際、湿度センサの抵抗特性に応じた正確な測定を行うことができる。
【００６９】
請求項６に記載の環境測定装置によれば、前記補正手段は、前記第１素子が所定値以上の抵抗値となる環境での前記演算式を補正するので、湿度センサを用いた場合、低湿度域での補正を正確に行うことができる。
【００７０】
請求項７に記載の環境測定装置によれば、前記第１基準抵抗は、前記第１矩形波発生手段と前記第２矩形波発生手段の切替え点付近での前記第１素子に対応する抵抗値を有するので、低湿度域と中高湿度域測定モードの切り替えポイント以下の低湿度域における測定精度の悪化を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態における環境測定装置の構成を示す回路ブロック図である。
【図２】近似換算相対湿度の測定処理手順を示すフローチャートである。
【図３】通常モード時の湿度測定制御処理手順を示すフローチャートである。
【図４】第２の実施形態における環境測定装置の構成を示す回路ブロック図である。
【図５】第２の実施形態における近似換算相対湿度の測定処理手順を示すフローチャートである。
【図６】従来の環境測定装置の構成を示す回路ブロック図である。
【図７】環境測定装置の各部の波形信号を示すタイミングチャートである。
【図８】図７につづく環境測定装置の各部の波形信号を示すタイミングチャートである。
【図９】ＣＰＵ１２０ａによって実行される湿度測定制御処理手順を示すフローチャートである。
【図１０】従来の環境測定装置における実環境相対湿度と近似換算相対湿度との関係を示す特性図である。
【符号の説明】
１０２、１２８ センサユニット
１０３ サーミスタ
１０４ 湿度センサ
１１０、１１１ 発振回路
１２０ ＣＰＵ
１２１、１２２ 基準抵抗
１２３、１２４ スイッチ
１２５ 基準抵抗ユニット
Claims (7)
- 湿度の変化に応じて抵抗値が変化する第１素子と、
温度の変化に応じて抵抗値が変化する第２素子と、
所定の周波数で変動する第１矩形波の電圧を発生する第１矩形波発生手段と、
該第１矩形波より低い周波数で変動する第２矩形波の電圧を発生する第２矩形波発生手段と、
第１抵抗を介して前記第１素子に接続される前記第１矩形波発生手段と、第２抵抗を介して前記第１素子に接続される前記第２矩形波発生手段とを選択的に切り替えて前記第１素子に前記第１矩形波の電圧または前記第２矩形波の電圧を供給する電圧供給手段と、
前記第１矩形波の電圧が前記第１素子に供給された場合、該第１素子と前記第１抵抗との間の電圧を測定し、該測定された電圧および前記第２素子に起因する電圧を基に湿度を測定し、一方、前記第２矩形波の電圧が前記第１素子に供給された場合、該第１素子と前記第２抵抗との間の電圧を測定し、該測定された電圧および前記第２素子に起因する電圧に基づく演算式にしたがって、湿度を測定する測定手段と、
前記第１素子に切り替わって接続され、前記電圧供給手段によって前記第１矩形波の電圧および前記第２矩形波の電圧が選択的に供給される第１基準抵抗、および前記第２素子に切り替わって接続される第２基準抵抗と、
前記それぞれ切り替わって接続された第１基準抵抗および第２基準抵抗に起因する電圧に基づき、前記演算式を補正する補正手段とを備えたことを特徴とする環境測定装置。 - 前記第１素子、前記第２素子とそれぞれ並列に設けられた前記第１基準抵抗、前記第２基準抵抗を含むセンサユニットを有し、
該センサユニットは、測定対象を前記第１素子と前記第１基準抵抗とのいずれかに切り替える第１切替スイッチ、および測定対象を前記第２素子と前記第２基準抵抗とのいずれかに切り替える第２切替スイッチを有することを特徴とする請求項１記載の環境測定装置。 - 前記第１素子および第２素子を含むセンサユニットと、前記第１基準抵抗および第２基準抵抗を含む基準抵抗ユニットとを交換自在に設けたことを特徴とする請求項１記載の環境測定装置。
- 前記電圧供給手段は、前記第１素子の抵抗が所定値以上である場合、前記第２矩形波発生手段により第２矩形波の電圧を供給することを特徴とする請求項１記載の環境測定装置。
- 前記第１素子の抵抗値が低い場合、該第１素子は前記第１抵抗に接続され、前記第１素子の抵抗値が高い場合、該第１素子は前記第２抵抗に接続されることを特徴とする請求項１記載の環境測定装置。
- 前記補正手段は、前記第１素子が所定値以上の抵抗値となる環境での前記演算式を補正することを特徴とする請求項１記載の環境測定装置。
- 前記第１基準抵抗は、前記第１矩形波発生手段と前記第２矩形波発生手段の切替え点付近での前記第１素子に対応する抵抗値を有することを特徴とする請求項１記載の環境測定装置。
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