JP4266746B2 - 環境測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば電子写真方式を用いた複写機、プリンタ等の画像形成装置の内外の使用環境状態を環境（湿度）センサーを用いて検知する環境測定装置に関するものである。

複写機、プリンタ等の画像形成装置内の環境を検知する場合、従来では、環境（湿度）によってその出力直流電圧が変化する湿度センサーを用い、これを画像形成装置内の環境を検知したい場所に配置し、その湿度センサーからの出力直流電圧を画像形成装置内の制御部に備えられたＡ／Ｄ変換部でデジタル信号に変換し、このデジタル信号から上記制御部の中央演算処理部にて画像形成装置内の環境を認識していた。そして、検知した環境状態に応じて画像形成の各種プロセス制御を行っていた。

しかし近年、上記直流電圧出力型の湿度センサーよりもコストが安いセンサーが開発され、環境（湿度）によって出力パルス信号の周波数もしくは出力パルス信号のＤｕｔｙが変わる湿度センサーが製品化されている。

この高周波タイプの湿度センサーは常に交流信号を印加しておかないと劣化もしくは破壊する特性なので、湿度センサーに印加したパルス信号の変化分を直流信号変化分に変換する回路も具備している。しかし、製品化されている湿度センサーは、その直流信号変換回路を削除し、環境によって変化するパルス信号を外部に出力するようにし、その分コストを安くするようにしている。

また、この他にもパルス信号を出力する湿度センサーが種々提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
特開平７−２２９８６６号公報

しかしながら、従来の周波数が変化するパルス出力型湿度センサーの場合は、図８に示すように、低湿度域では感度が低く、中高湿度域では感度が高くなるとともに、その可変範囲は数十Ｈｚ〜１００ｋＨｚであるので、一般的なカウント手段では中高湿度域の測定精度は満足できるが、低湿度域では測定精度が悪くなったり、その逆もありえる。

また、デューティ（Ｄｕｔｙ）が変化するパルス出力型湿度センサーの場合も、図９に示すように、低湿度域では感度が低く、中高湿度域では感度が高くなる。カウント手法はパルスの“Ｈ”（高レベル）もしくは“Ｌ”（低レベル）の区間を高速クロック（ＣＬＫ）でカウントするのが一般的であるが、パルスの周波数が環境によって微妙に変化した場合は、これも測定精度に直接影響を与えてしまう。

このことは、一般的に低湿度域での湿度検知精度を要求される画像形成プロセス制御にとって悪影響を及ぼし、その画像品質にも影響が出てしまう。

本発明は、上記のような問題点に着目してなされたもので、コスト安の湿度センサーを用いて、且つ全湿度域において高い測定精度を維持することができる環境測定装置を提供することを目的としている。

上記の問題点を解消するために、本発明に係る環境測定装置は、次の構成とする。

（１）環境湿度に応じて出力パルス信号の周波数が変化する湿度センサーからの信号に基づいて環境湿度を検知する環境測定装置において、前記出力パルス信号の高レベル出力期間もしくは低レベル出力期間を前記出力パルス信号よりも高周波のパルスでカウントする第１のカウント手段と、決められた期間に、前記出力パルス信号の立ち上がり、もしくは立ち下がりの回数をカウントする第２のカウント手段と、高湿度測定モードで測定する場合、前記第２のカウント手段のカウント値に基づいて環境湿度が低湿度かを判断し、低湿度でないと判断すると前記第２のカウント手段のカウント値に基づいて環境湿度を算出し、低湿度測定モードで測定する場合、前記第１のカウント手段のカウント値に基づいて環境湿度が高湿度かを判断し、高湿度でないと判断すると前記第１のカウント手段のカウント値に基づいて環境湿度を算出する制御手段とを有することを特徴とする環境測定装置。
（２）前記制御手段は、高湿度測定モードで測定している時に、前記第２のカウント手段のカウント値に基づいて環境湿度が低湿度と判断すると、前記第１のカウント手段のカウント値に基づいて環境湿度を算出し、低湿度測定モードで測定している時に、前記第１のカウント手段のカウント値に基づいて環境湿度が高湿度と判断すると、前記第２のカウント手段のカウント値に基づいて環境湿度を算出することを特徴とする前記（１）に記載の環境測定装置。
（３）環境湿度に応じて出力パルス信号のデューティが変化する湿度センサーからの信号に基づいて環境湿度を検知する環境測定装置において、前記出力パルス信号の高レベル出力期間もしくは低レベル出力期間を前記出力パルス信号よりも高周波のパルスでカウントする第１のカウント手段と、決められた期間に、前記出力パルス信号の立ち上がり、もしくは立ち下がりの回数をカウントする第２のカウント手段と、前記第１のカウント手段と前記第２のカウント手段のカウント値が入力され、前記第１のカウント手段のカウント値に基づいて環境湿度が高湿度か低湿度かを判断し、その判断の結果に応じて、前記高周波のパルスの周波数を切り替えて環境湿度を算出する制御手段とを有することを特徴とする環境測定装置。
（４）前記制御手段は、前記第２のカウント手段のカウント値が所定値範囲内であれば前記湿度センサーが正常であると判断し、前記第１のカウント手段のカウント値を基に環境湿度を算出することを特徴とする前記（３）に記載の環境測定装置。
（５）前記制御手段は、前記第１のカウント手段のカウント値を基に環境湿度を算出し、前記算出した環境湿度が高湿度の場合に前記高周波のパルスの周波数を下げ、前記算出した環境湿度が低湿度の場合に前記高周波のパルスの周波数を上げることを特徴とする前記（３）に記載の環境測定装置。

本発明によれば、コスト安の湿度センサーを用いて、且つ全湿度域において高い測定精度を維持することができる。

また画像形成装置に用いた場合には、前述のように、画像形成プロセス制御にとって悪影響を及ぼすことはなく、画像品質に影響が出ることを防止できる。

以下、本発明の実施例を図面について説明する。ここでは、本発明を１つの感光体を有する１ドラム系の電子写真方式の画像形成装置に適用した場合について説明する。

図１は本発明に係る画像形成装置の概略構成を示す断面図であり、ここでは電子写真方式のカラー複写機全体の構成を示している。以下、このカラー複写機を構成するカラー画像読み取り装置（以下カラースキャナーという）１及びカラー画像記録装置（以下カラープリンターという）２の概略について説明する。

カラースキャナー１は、原稿３の画像を照明ランプ４、ミラー群５（５Ａ、５Ｂ、５Ｃ）、及びレンズ６を介してカラーセンサー７に結像し、原稿３のカラー画像情報を、例えばブルー（Ｂｌｕｅ；以下Ｂという）、グリーン（Ｇｒｅｅｎ；以下Ｇという）、レッド（Ｒｅｄ；以下Ｒという）の色分解光毎に読み取り、電気的な画像信号に変換する。そして、ここで得たＢ、Ｇ、Ｒの色分解画像信号の強度レベルを基にして、画像処理部（図示せず）で色変換処理を行い、ブラック（以下；Ｂｋという）、シアン（Ｃｙａｎ；以下Ｃという）、マゼンタ（Ｍａｇｅｎｔａ；以下Ｍという）、イエロー（Ｙｅｌｌｏｗ；以下Ｙという）のカラー画像データを得る。

カラープリンター２では、書き込み光学ユニット２８で上記カラースキャナー１からのカラー画像データを光信号に変換し、帯電器２７で感光体２１の表面を一様に帯電した後、原稿画像に対応した光書き込みを行い、感光体２１に静電潜像を形成する。この感光体２１は図の矢印の如く反時計回転し、その回りには、感光体クリーニングユニット（クリーニング前除電器を含む）２１２、帯電器２７、またＭ現像器１３Ｍ、Ｃ現像器１３Ｃ、Ｙ現像器１３Ｙ、Ｂｋ現像器１３Ｋが回転体に保持された回転現像器１３があり、この回転現像器１３が所定の色トナーで画像形成するために回転し、感光体２１へ所定の色の現像器が接するように回転制御される。

また、中間転写体としての中間転写ベルト２２が、第１の転写手段としての第１転写バイアスローラ２１７、不図示の駆動モータにより中間転写ベルト２２を駆動する駆動ローラ２２０と、従動ローラ群２１８、２１９、２３７に張架されている。

上記それぞれの作像系における各現像器は、静電潜像を現像するために現像剤の粉を感光体２１の表面に接触させて回転する現像スリーブと、現像剤を汲み上げて撹拌するために回転する現像パドルなどで構成されている。第２転写バイアスローラ２２１は、中間転写ベルト２２の従動ローラ２１９に対向する位置に配置され、中間転写ベルト２２に対して離接可能に駆動する離接機構が設けられている。

また、中間転写ベルト２２の表面で従動ローラ２３７に対向する所定位置に、ベルトクリーニングユニット２２２が設けられている。このベルトクリーニングユニット２２２の接離動作タイミングは、プリントスタートから最終色の画像後端部のベルト転写が終了するまではベルト面から離間させておき、その後の所定のタイミングで、接離機構（図示せず）によってベルト面に接触させて、クリーニングを行う。

２０はカラープリンター２内の特に現像器１３付近の湿度を検知する湿度センサーで、検知した測定値（湿度値）を基に、各プロセス条件を所望の値に制御する。

次に、図２〜図５を用いて、本実施例の要部である湿度センサー２０を用いた環境測定装置の測定方法について説明する。

図２は本実施例の環境測定装置の構成を示すブロック図である。まず、各構成要素について説明する。

湿度センサー２０は、その周囲の湿度に応じて出力パルス周波数が変化するセンサーで、ここでは低湿度域で出力パルスの周波数が低く、高湿度域で出力パルスの周波数が高くなる図８の特性を持つセンサーである。カウンタ３０はＩＮ（入力）端子から入力されるパルスの“Ｈ”区間を、そのパルスよりも高速周波数のクロック（ＣＬＫ）でカウントし、そのカウントデジタル値をＯＵＴ（出力）端子に出力するカウンタ（第１のカウント手段）で、概略動作を図３に示す。カウンタ３１はＩＮ端子から入力されるパルスが所定期間中に何回入力されるかをカウント（センサーパルスでエッジの回数をカウント）し、そのカウントデジタル値をＯＵＴ端子に出力するカウンタ（第２のカウント手段）で、概略動作を図４に示す。

３２はＳＥＬ入力端子の信号が“Ｌ”ならばＯＵＴ端子に入力ＬＯＷ（低レベル）信号を出力し、逆にＳＥＬ入力端子が“Ｈ”ならばＯＵＴ端子に入力ＨＩＧＨ（高レベル）信号を出力するセレクタである。３３はカラープリンター２の制御部であり、ＩＮ端子から入力されるデジタルデータを基に湿度に換算し、各種プロセス制御を行うとともに、ＩＮ端子から入力されるデジタルデータ及びＳＥＬ出力端子の設定値により、ＳＥＬ出力端子に“Ｌ”、もしくは“Ｈ”を出力する選択を行うものである。

次に、上記各構成要素の接続（結線）について説明する。

湿度センサー２０の出力端子はカウンタ３０、３１のＩＮ端子に接続され、カウンタ３０のＯＵＴ端子はセレクタ３２のＬＯＷ端子に接続される。カウンタ３１のＯＵＴ端子はセレクタ３２のＨＩＧＨ端子に接続される。セレクタ３２のＯＵＴ端子は制御部３３のＩＮ端子に接続される。制御部３３のＳＥＬ端子はセレクタ３２のＳＥＬ端子に接続される。

次に、図５のフローチャートにより本実施例の動作について説明する。このフローチャートに示す制御処理は、図２の制御部３３により所定のプログラムに従って実行されるものである。

まず、制御部３３からセレクタ３２のＳＥＬ端子に対して“Ｈ”の信号を出力し、高湿度測定モードにする。その状態で、カウンタ３１からのデジタルカウントデータ（測定値）を制御部３３に取り込む（Ｓ１）。制御部３３では、高湿度測定モードであれば（Ｓ２）、デジタルカウントデータが所定値以下、すなわち湿度が低めかどうかを判断する（Ｓ３）。そして、所定値以下でなければ、そのデータを基に湿度を算出してプロセス制御を行い、逆に所定値以下であれば、制御部３３からセレクタ３２のＳＥＬ端子に対して“Ｌ”の信号を出力し、低湿度測定モードに切り替える（Ｓ４）。

その後、カウンタ３０からのデジタルカウントデータを制御部３３に取り込み、そのデータを基に湿度を算出する。

また、制御部３３は低湿度測定モードであれば（Ｓ２）、デジタルカウントデータが所定値以上、すなわち湿度が高めかどうかを判断する（Ｓ５）。そして、所定値以上でなければ、そのデータを基に湿度を算出してプロセス制御を行う。逆に所定値以上であれば、制御部３３からセレクタ３２のＳＥＬ端子に対して“Ｈ”の信号を出力し、高湿度測定モードに切り替える（Ｓ６）。

その後、カウンタ３１からのデジタルカウントデータを制御部３３に取り込み、そのデータを基に湿度を算出する。

これによって、湿度検知の精度が保たれ、コピー画像の画質維持に寄与することができる。

図６は本発明の実施例２の構成を示すブロック図であり、上述の実施例１の図２と同一構成部分については同一符号を付して説明する。

まず、各構成要素について説明する。本実施例の湿度センサー２０は、その周囲の湿度に応じて出力パルスのＤｕｔｙが変化するセンサーで、ここでは低湿度域で出力パルスのＤｕｔｙが狭く、高湿度域で出力パルスのＤｕｔｙが広くなる図９の特性を持つセンサーである。メインのカウンタ３０は、ＩＮ端子から入力されるパルスの“Ｈ”区間を、そのパルスよりも高速周波数のクロック（ＣＬＫ）でカウントし、そのカウントデジタル値をＯＵＴ端子に出力するカウンタで、概略動作を図３に示す。サブのカウンタ３１は、ＩＮ端子から入力されるパルスが所定期間中に何回入力されるかをカウントし、そのカウントデジタル値をＯＵＴ端子に出力するカウンタで、概略動作を図４に示す。

カラープリンター２の制御部３３は、ＬＯＷ端子、ＨＩＧＨ端子から入力されるデジタルデータを基に湿度に換算し、各種プロセス制御を行い、また演算した湿度を基に高湿度か低湿度かを判断するとともに、高湿度または低湿度に応じて高速周波数のＣＬＫを切り換える。高湿度の場合は高速周波数のＣＬＫを下げ、低湿度の場合は高速周波数のＣＬＫを上げる。

次に、上記各構成要素の接続（結線）について説明する。

湿度センサー２０の出力端子はカウンタ３０、３１のＩＮ端子に接続され、カウンタ３０のＯＵＴ端子は制御部３３のＬＯＷ端子に接続される。カウンタ３１のＯＵＴ端子は制御部３３のＨＩＧＨ端子に接続される。

次に、図７のフローチャートにより本実施例の動作について説明する。このフローチャートに示す制御処理は、図６の制御部３３により所定のプログラムに従って実行されるものである。

まず、カウンタ３０、３１からそれぞれのデジタルカウントデータ（測定値）が制御部３３のＬＯＷ端子、ＨＩＧＨ端子に入力される（Ｓ１１）。制御部３３では、ＨＩＧＨ端子から入力されたデジタルカウントデータが所定範囲内に入っているかどうか判断する（Ｓ１２）。すなわち、湿度センサー２０からのパルス周波数信号が正常かどうかを判断する。

このとき、所定範囲内であれば、パルス信号が正常であると判断し、制御部３３のＬＯＷ端子に入力されたデジタルカウントデータから湿度を算出し、その結果を基に、各プロセス制御を行う（Ｓ１３）。そして、演算した湿度の値が高湿度と判断すると（Ｓ１５）、高速周波数のＣＬＫを下げ（Ｓ１６）、低湿度と判断すると（Ｓ１５）、高速周波数のＣＬＫを上げる（Ｓ１７）。

一方、パルス周波数が所定値範囲外であれば（Ｓ１２）、湿度センサー２０が異常であると判断し、画像形成処理を中止するとか、ユーザーに注意喚起を促す表示をするといったエラー処理を行う（Ｓ１４）。

これによって、湿度検知の精度が保たれ、コピー画像の画質維持に寄与することができる。

図８は周波数変化型のパルス出力型湿度センサーの特性を示す図であり、相対湿度（％ＲＨ）と周波数（Ｈｚ）の関係を示し、センサー出力信号は２０Ｈｚ〜１００ＫＨｚのＤｕｔｙ５０％の信号である。

図９はデューティ変化型のパルス出力型湿度センサーの特性を示す図であり、相対湿度（％ＲＨ）とデューティ（％）の関係を示し、センサー出力信号はＤｕｔｙ１０％〜５０％の信号である。

前述の従来の周波数が変化するパルス出力型湿度センサーの場合は、図８に示すように、低湿度域では感度が低く、中高湿度域では感度が高くなるとともに、その可変範囲は数十Ｈｚ〜１００ｋＨｚである。このため、一般的なカウント手段では、中高湿度域では測定精度は満足できるが、低湿度域では測定精度が悪くなったり、またその逆もありえた。

また、Ｄｕｔｙが変化するパルス出力型湿度センサーの場合も、図９に示すように、低湿度域では感度が低く、中高湿度域では感度が高くなる。カウント手法は、パルスの“Ｈ”もしくは“Ｌ”の区間を高速ＣＬＫでカウントするのが一般的な手法であるが、パルスの周波数が環境によって微妙に変化した場合は、測定精度に直接影響を与えてしまう。

したがって、一般的に低湿度域での湿度検知精度を要求される画像形成プロセス制御にとっては悪影響を及ぼし、その画像品質にも影響が出てしまう。

しかし、上記の各実施例のように、次の構成を実現することによって、コスト安の湿度センサーを用いて、且つ全湿度域において高い測定精度を維持することが可能となる。

（１）湿度センサーからの出力パルスのエッジを所定期間の間カウントする第２のカウント手段と、出力パルスの“Ｈ”の区間、もしくは“Ｌ”の区間を湿度センサーからの出力パルスよりも高周波の高速パルスでカウントする第１のカウント手段を具備し、湿度域に応じて第１のカウント手段、第２のカウント手段を選択し、湿度検知を行う。

（２）湿度センサーからの出力パルスのエッジを所定期間の間カウントする第２のカウント手段と、出力パルスの“Ｈ”の区間、もしくは“Ｌ”の区間を湿度センサーからの出力パルスよりも高周波の高速パルスでカウントする第１のカウント手段を具備し、第２のカウント手段は常に動作させつつ、第２のカウント手段のカウント結果が所定値範囲内にあるときは湿度センサー動作が正常であると判断し、第１のカウント手段の結果を基に湿度検知を行い、また、演算した湿度を基に高湿度か低湿度かを判断して、高湿度の場合は高速周波数のＣＬＫを下げ、低湿度の場合は高速周波数のＣＬＫを上げる。

また、次の環境測定装置の測定方法を採用することもできる。

（３）環境湿度に応じて出力パルス信号の周波数が変化する湿度センサーからの信号に基づいて環境湿度を検知する環境測定装置の測定方法において、
上記出力パルス信号の高レベル出力期間もしくは低レベル出力期間を該出力パルスよりも高周波のパルスでカウントする第１のカウント工程と、
所定期間の間、上記出力パルスの立ち上がり、もしくは立ち下がり、もしくはその両方、もしくは変化する回数をカウントする第２のカウント工程を具備し、
環境湿度、もしくは上記第１のカウント工程のカウント値、もしくは上記第２のカウント工程のカウント値、もしくはそれらの少なくとも２つ以上の値によって、上記第１のカウント工程と第２のカウント工程の何れかを選択し、選択したカウント工程により計測されたカウント値から環境湿度を求める。

（４）環境湿度に応じて出力パルス信号のデューティが変化する湿度センサーからの信号に基づいて環境湿度を検知する環境測定装置の測定方法において、
上記出力パルス信号の高レベル出力期間もしくは低レベル出力期間を該出力パルスよりも高周波のパルスでカウントする第１のカウント工程と、
所定期間の間、上記出力パルスの立ち上がり、もしくは立ち下がり、もしくはその両方、もしくは変化する回数をカウントする第２のカウント工程を具備し、
上記第１のカウント工程のカウント値、もしくは上記第２のカウント工程のカウント値、もしくは両者の値によって、環境湿度を求め、求めた環境湿度に応じて上記高周波のパルスの周波数を切り替える。

本発明は、電子写真方式を用いた複写機、プリンタ等の画像形成装置、もしくは他の電子機器に対しても用いることができる。

本発明に係る画像形成装置の概略構成を示す断面図 実施例１の構成を示すブロック図 第１のカウント手段の動作を示す説明図 第２のカウント手段の動作を示す説明図 実施例１の動作を示すフローチャート 実施例の構成を示すブロック図 実施例２の動作を示すフローチャート パルス出力型湿度センサーの特性図（周波数変化型） パルス出力型湿度センサーの特性図（デューティ変化型）

符号の説明

１ カラー画像読み取り装置（カラースキャナー）
２ カラー画像記録装置（カラープリンター）
１３ 回転現像器
２０ 湿度センサー
２１ 感光体
２２ 中間転写ベルト
２５ 定着器
２７ 帯電器
２８ 書き込み光学ユニット
３０ カウンタ（第１のカウント手段）
３１ カウンタ（第２のカウント手段）
３２ セレクタ
３３ 制御部

Claims (5)

1. 環境湿度に応じて出力パルス信号の周波数が変化する湿度センサーからの信号に基づいて環境湿度を検知する環境測定装置において、
   前記出力パルス信号の高レベル出力期間もしくは低レベル出力期間を前記出力パルス信号よりも高周波のパルスでカウントする第１のカウント手段と、
   決められた期間に、前記出力パルス信号の立ち上がり、もしくは立ち下がりの回数をカウントする第２のカウント手段と、
   高湿度測定モードで測定する場合、前記第２のカウント手段のカウント値に基づいて環境湿度が低湿度かを判断し、低湿度でないと判断すると前記第２のカウント手段のカウント値に基づいて環境湿度を算出し、低湿度測定モードで測定する場合、前記第１のカウント手段のカウント値に基づいて環境湿度が高湿度かを判断し、高湿度でないと判断すると前記第１のカウント手段のカウント値に基づいて環境湿度を算出する制御手段とを有することを特徴とする環境測定装置。
2. 前記制御手段は、高湿度測定モードで測定している時に、前記第２のカウント手段のカウント値に基づいて環境湿度が低湿度と判断すると、前記第１のカウント手段のカウント値に基づいて環境湿度を算出し、低湿度測定モードで測定している時に、前記第１のカウント手段のカウント値に基づいて環境湿度が高湿度と判断すると、前記第２のカウント手段のカウント値に基づいて環境湿度を算出することを特徴とする請求項１に記載の環境測定装置。
3. 環境湿度に応じて出力パルス信号のデューティが変化する湿度センサーからの信号に基づいて環境湿度を検知する環境測定装置において、
   前記出力パルス信号の高レベル出力期間もしくは低レベル出力期間を前記出力パルス信号よりも高周波のパルスでカウントする第１のカウント手段と、
   決められた期間に、前記出力パルス信号の立ち上がり、もしくは立ち下がりの回数をカウントする第２のカウント手段と、
   前記第１のカウント手段と前記第２のカウント手段のカウント値が入力され、前記第１のカウント手段のカウント値に基づいて環境湿度が高湿度か低湿度かを判断し、その判断の結果に応じて、前記高周波のパルスの周波数を切り替えて環境湿度を算出する制御手段とを有することを特徴とする環境測定装置。
4. 前記制御手段は、前記第２のカウント手段のカウント値が所定値範囲内であれば前記湿度センサーが正常であると判断し、前記第１のカウント手段のカウント値を基に環境湿度を算出することを特徴とする請求項３に記載の環境測定装置。
5. 前記制御手段は、前記第１のカウント手段のカウント値を基に環境湿度を算出し、前記算出した環境湿度が高湿度の場合に前記高周波のパルスの周波数を下げ、前記算出した環境湿度が低湿度の場合に前記高周波のパルスの周波数を上げることを特徴とする請求項３に記載の環境測定装置。

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