JPH07311169A - 環境測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 温度や湿度などの環境状態を測定する環境測
定装置において、測定可能範囲が広く、コストダウンが
可能で、また高性能，高精度が得られるようにする。 【構成】 環境によって抵抗値が変化する検知素子とし
て、温度によって抵抗値が変化するサーミスタ１０３と
湿度によって抵抗値が変化する湿度センサ１０４を設
け、湿度センサ１０４と直列にコンデンサ１１４，１１
５を接続する。そして、湿度センサ１０４を通してコン
デンサ１１５を充電した時の出力から該湿度センサ１０
４の抵抗値に応じた環境（湿度）の検知信号を得る検知
手段１１３を設ける。また、湿度センサ１０４に抵抗１
１６，１１７を通して所定の発振出力を印加する発振回
路１１０，１１１と切換スイッチ１１２を設け、湿度セ
ンサ１０４の抵抗値に応じて該湿度センサ１０４に印加
する発振出力の周波数を切換える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】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において、使
用環境状態を検知するための環境測定装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】図１８は温度や湿度などの環境状態を検
知する従来の環境測定装置の回路構成図である。同図に
おいて、１０１は各部に電源（＋９Ｖ，−９Ｖ）を供給
する電源発生回路、１０２は温度センサであるサーミス
タ１０３と湿度センサ１０４を有したセンサユニット、
１０５，１０６及び１０９はオペアンプ（演算増幅
器）、１０７は整流用の直線検波回路、１０８は平滑用
の積分回路、１１０は湿度センサ１０４に抵抗（抵抗値
Ｒ１１）１１６を通して所定周波数，振幅のパルスを印
加する発振回路、１１３はオペアンプ１０６，１０９、
直線検波回路１０７及び積分回路１０８から成る環境状
態の検知手段である。また、１１４，１１５は容量Ｃ１
１，Ｃ１２のコンデンサである。

【０００３】上記のような測定装置においては、電源発
生回路１０１の端子Ｐ１，Ｐ２にフローティング電源を
入力させて±９Ｖの電源を作り、装置内の各部に供給す
る。また、所定の周波数（例えば１ｋＨｚ）、振幅（例
えば３Ｖｐｐ）を持つ発振出力を発振回路１１０から抵
抗１１６及び容量Ｃ１１のコンデンサ１１４を介して湿
度センサ１０４に供給し、そのセンサ出力を容量Ｃ１２
のコンデンサ１１５を介して高入力インピーダンスのオ
ペアンプ１０６で増幅し、このオペアンプ１０６の出力
を直線検波回路１０７で整流した後、積分回路１０８で
平滑してオペアンプ１０９により出力インピーダンスを
下げ、端子Ｐ４から直流出力信号を得るようにしてい
る。よって、湿度センサ１０４の抵抗値が環境によって
変化すると、それに対応した直流出力信号を得ることが
可能になる。

【０００４】図１９に他の従来例を示す。図中、１〜１
１，６１，７０，７１はアナログスイッチであり、湿度
センサ２３に方形波の信号を印加したり、湿度センサ２
３を基準電源２２に接続したり、またコンデンサ１２，
６８，６９に湿度センサ２３を接続したりするためのス
イッチである。１３〜１６は２入力のＡＮＤゲートで、
アナログスイッチ６，８，９，１１の切替えタイミング
制御のために用いられる。２１，２２は基準電源であ
り、固定電圧となっている。

【０００５】５５は湿度センサ２３の抵抗測定時に用い
るコンパレータ１７の比較基準電圧を与えるＤ／Ａ変換
器であり、制御手段２０によって信号線４５に制御信号
が送られるとデジタルデータが切替わる。

【０００６】１９はカウント手段で、そのカウント結果
を用いて演算手段１８で湿度を演算できるようになって
いる。２６，２７，２８はインバータ回路であり、その
入力信号に反転して出力する素子である。以上の構成要
素は以下のように接続されている。

【０００７】すなわち、片端子が接地されたコンデンサ
１２，６８，６９の他端はそれぞれアナログスイッチ
１，２，７０の一端に接続され、アナログスイッチ１，
２，７０の他端は信号線３１に接続され、この信号線３
１を通じてコンパレータ１７のプラス信号入力端子、他
端が接地された２０３のアナログスイッチ３の信号入力
端子、及び２０７のアナログスイッチ７の一方の信号入
力端子が接続されている。またＤ／Ａ変換器５５のアナ
ログ信号出力端子は、信号線４０を通してコンパレータ
１７のマイナス信号入力端子に接続されている。

【０００８】一方の信号入力端子が接地されたアナログ
スイッチ８の他方の信号入力端子は、それぞれアナログ
スイッチ６，７の一方の信号入力端子と湿度センサ２３
の一端子に接続され、同様に一方の信号入力端子が接地
されたアナログスイッチ１１の他方の信号入力端子は、
それぞれアナログスイッチ９，１０の一方の信号入力端
子と湿度センサ２３の他の一端子に接続されている。ア
ナログスイッチ６，９の他方の信号入力端子は、共に信
号線４８を通してマイナス端子が接地されている電源２
１のプラス端子に接続され、アナログスイッチ１０の他
方の信号入力端子は信号線４６を通してマイナス端子が
接地されている電源２２のプラス端子に接続されてい
る。

【０００９】アナログスイッチ１，２，７０のコントロ
ール端子は、信号線３７を通して制御手段２０の制御信
号出力端子に接続されている。また、アナログスイッチ
７，１０のコントロール端子は、共に信号線３３を通し
てインバータ２８の出力端子に接続されている。

【００１０】アナログスイッチ６，８，９，１１のコン
トロール端子は、それぞれ２入力のＡＮＤゲート１３〜
１６の出力端子に接続されており、それらのＡＮＤゲー
ト１３〜１６の一方の入力端子は信号線３２を通して制
御手段２０の制御信号出力端子に接続されている。ＡＮ
Ｄゲート１３，１４の他方の信号入力端子は、共に信号
線５４を通して制御手段２０の制御信号出力端子に接続
されている。同様に、ＡＮＤゲート１５，１６の他方の
信号入力端子は、信号線５４′を通して制御手段２０の
制御信号出力端子に接続されている。また、信号線３２
は２入力ＡＮＤゲート６４の１入力端子とインバータ２
６の入力端子に接続されている。２６，２７，２８は３
つで１種のディレー要素として構成されたインバータ
で、インバータ２６の信号出力端子がインバータ２７の
信号入力端子に接続され、インバータ２７の信号出力端
子がインバータ２８の信号入力端子に接続されている。
コンパレータ１７の信号出力端子は、信号線４１を通し
てカウント手段１９の信号入力端子に接続されている。

【００１１】制御手段２０とカウント手段１９は、双方
向信号線４４で接続されている。また、カウント手段１
９は信号線４３を通して演算手段１８に演算情報を出力
する。また、演算手段１８は信号線４２を通して制御手
段２０の制御信号出力端子に接続されている。また、信
号線６２は２入力ＡＮＤゲート６４の一方の信号入力端
子に接続されており、ＡＮＤゲート６４の出力端子はア
ナログスイッチ３のコントロール端子に接続されてい
る。

【００１２】次に、図２０のフローチャートにより動作
について説明する。

【００１３】非湿度測定時には、制御手段２０は信号線
５４，５４′に逆相のデューティー５０％の方形波を出
力すると同時に、信号線３２に“Ｈ”の信号を出力して
ＡＮＤゲート１３〜１６をアクティブにし、また信号線
６２に“Ｈ”の信号を出力してアナログスイッチ３をオ
ンとし、信号線３１の電位をＧＮＤ電位に固定する。ま
た信号線６０を“Ｌ”とする。この状態は、信号線５４
に“Ｈ”、信号線５４′に“Ｌ”が出力されている時は
アナログスイッチ６，１１がオンとなり、アナログスイ
ッチ８，９がオフとなる。同様に信号線５４に“Ｌ”、
信号線５４′に“Ｈ”が出力されている時はアナログス
イッチ６，１１がオフとなり、アナログスイッチ８，９
がオンとなる。そして、信号線３３も“Ｌ”となるた
め、アナログスイッチ７，１０がオフとなっている。こ
の状態で湿度センサ２３には、図８に示す電源２１の電
圧の倍の振幅を有したデューティー５０％、所定周波数
のパルス（方形波）が印加される（Ｓ７０１）。

【００１４】次に湿度を測定する測定手順について説明
する。

【００１５】制御手段２０は非湿度測定状態の時、Ｄ／
Ａ変換器５５のデジタル入力端子に標準比較基準デジタ
ルデータを設定しておく。同時に信号線３７に信号を出
力し、アナログスイッチ１をオン状態とし、アナログス
イッチ２，７をオフ状態とし、中湿度域を測定するのに
最適な容量Ｃ２のコンデンサ６８を信号線３１に接続し
て容量Ｃ２を設定しておく（Ｓ７０２）。

【００１６】この時、コンデンサ６８の容量Ｃ２は予め
その目的にあった値、例えば６８００ＰＦ程度としてお
く。またコンデンサ１２の容量Ｃ１は高湿度域測定に適
した値、例えば、０．６８μＦ程度、コンデンサ６９の
容量Ｃ３は低湿度域測定に適した値、例えば３３ＰＦと
しておく。また、抵抗２９，３０，７２の値は、Ｃ１，
Ｃ２，Ｃ３との時定数を合せるためにそれぞれ±１％以
下の精度で１ＫΩ，１００ＫΩ，１０ＭΩとしておく。

【００１７】制御手段２０は、まずこの状態で信号線３
２，６０，６２に“Ｈ”の信号を送出し、またアナログ
スイッチ５をオンとする。その後、信号線６２に“Ｌ”
を送出し、抵抗３０と容量Ｃ２を直列に接続する。これ
によって、基準電源２２が抵抗３０を通じて容量Ｃ２の
充電を開始する。その際、制御手段２０は信号線３２に
“Ｌ”を出力する直前に信号線４４に“Ｈ”を出力し、
予めカウント手段１９をリセットしておくことはもちろ
んのことである。

【００１８】そして、信号線６２が“Ｌ”になった瞬間
にカウント手段１９は信号線３２の“Ｌ”レベルを検出
し、カウントを開始する（カウント手段１９はタイムベ
ースも当然含まれている）。信号線３１の電位がＤ／Ａ
変換器５５の比較基準デジタルデータによるアナログ出
力値に相当する比較基準電位に達すると、コンパレータ
１７の出力が“Ｌ”から“Ｈ”に反転し、カウント手段
１９はその反転タイミングを検出するとカウントを停止
し、そのカウント値を信号線４３に出力する。演算手段
１８は、使用している充電用コンデンサの容量、抵抗の
値より求まる充電時間の理論値に対して、Ｄ／Ａ変換器
５５がコンパレータ１７のマイナス入力端子に与えてい
る基準電位の補正を実行した後、制御手段２０に信号を
出力し、Ｄ／Ａ変換器５５の出力データを変更する（Ｓ
７０３）。

【００１９】その後、信号線６２を“Ｌ”から“Ｈ”と
し、信号線３２の信号レベルを“Ｌ”とし、その結果Ａ
ＮＤゲート１３〜１６は全てオフ状態となり、その出力
が“Ｌ”となる。そして、２０６，２０８，２０９，２
１１のアナログスイッチ６，８，９，１１は全てオフ状
態となる。同時にアナログスイッチ３がオフとなり、信
号線３１はフローティング状態になる。

【００２０】そして、次のタイミングでインバータ２６
〜２８を経て信号線３３が“Ｈ”となり、アナログスイ
ッチ７，１０がオンとなり、基準電源２２が湿度センサ
２３を通じて容量Ｃ２の充電を開始する。

【００２１】また、制御手段２０は信号線３２に“Ｌ”
を出力する直前に信号線４４に“Ｈ”を出力し、予めカ
ウント手段１９をリセットしておくのは上記と同様であ
る。

【００２２】そして、信号線３２が“Ｌ”になった瞬間
にカウント手段１９は信号線３２の“Ｌ”レベルを検出
してカウントを開始する（Ｓ７０４）。信号線３１の電
位がＤ／Ａ変換器５５の比較基準デジタルデータによる
アナログ出力値に相当する比較基準電位に達すると（Ｓ
７０５）、コンパレータ１７の出力が“Ｌ”から“Ｈ”
に反転し、カウント手段１９はその反転タイミングを検
出するとカウントを停止し（Ｓ７０６）、そのカウント
値を信号線４３に出力する。演算手段１８は、使用して
いる充電用コンデンサの容量、コンパレータ１７の比較
基準電位、予め測定した測定環境温度を信号線４３を通
じて制御手段２０より読み込み、信号線４３のデータを
以下の条件を持って演算するか、あるいはチャートによ
る比較反転等の手段により相対湿度、絶対温度を求める
ように動作する。そして、上記の環境測定を所定の回数
繰返し行い、相対湿度、絶対温度の平均値を求めるよう
に動作する。

【００２３】なお、カウント手段１９でのカウント値が
ある一定のレベルに達せぬ時には、制御手段２０は信号
線４４でその情報を受取り、一旦非湿度測定時の動作に
戻り、所定の緩和時間を待って再度湿度測定を実施す
る。

【００２４】その際、アナログスイッチ２をオンし、容
量Ｃ１が信号線３１に接続するようにして上記の湿度測
定を繰返す（Ｓ７０７，Ｓ７１２，Ｓ７１３）。

【００２５】また、カウント手段１９でのカウント値が
ある一定のレベル以上の時には、制御手段２０は信号線
４４でその情報を受取り、一旦非湿度測定時の動作に戻
り、所定の緩和時間を待って再度湿度測定を実施する。

【００２６】その際は、アナログスイッチ７０をオン
し、容量Ｃ３が信号線３１に接続するようにして上記の
湿度測定を繰返す。この時、上記の容量を変更して再測
定する前に、コンパレータ１７のマイナス入力端子に基
準電位を与えているＤ／Ａ変換器５５のデータを上述の
補正方法で補正完了としておく（Ｓ７０８，Ｓ７１４，
Ｓ７１５）。

【００２７】なお、湿度センサ２３の抵抗値は、 Ｒ＝ｔ／（Ｃ×１ｎ（１／（１−Ｖｒｅｆ／Ｖａ））） Ｒ ：湿度センサ２３の抵抗値 Ｃ ：コンデンサ１２，６８，６９の容量 Ｖｒｅｆ：Ｄ／Ａ変換器５５の設定基準電圧 Ｖａ ：基準電源２２の基準電圧 ｔ ：Ｃへの０ＶからＶｒｅｆまでの充電時間 となる。演算手段１８は、このＲの抵抗値におけるｔ値
と相対湿度の変換マップを持ち、比較手段により求める
（Ｓ７０９〜ＳＳ７１１）。

【００２８】また、図２１は他の従来例の回路構成を示
したものである。この回路は、前述の図１９の回路にお
いて抵抗２９，３０，７２とこれに接続されたアナログ
スイッチ４，５，７１を略したものであるが、このよう
な回路においても同様に環境湿度を測定することができ
る。

【００２９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来の環境測定装置にあっては、装置内に具備し
ている浮遊容量、特に湿度センサに接続されている配線
容量の影響により、低湿度域（湿度センサの抵抗値が数
百ＭΩとなる環境範囲）では出力のダイナミックレンジ
が取れず、結果として測定可能範囲を広げることが困難
であるという問題点があった。

【００３０】また、アナログスイッチの入力端子に約１
０ＰＦの浮遊容量が無条件に付いているので、湿度セン
サの抵抗値が数ＧΩになる環境条件においてアナログス
イッチが１０個以上容量に接続されると、容量値が大き
くなることによって同様に測定範囲が狭まるという問題
点も存在していた。

【００３１】さらに従来では、湿度センサが過度に直流
電圧を印加すると性能が劣化するということから、１回
測定終了ごとに湿度センサの劣下を緩和させる非測定時
間を一定時間設定して再度湿度測定を実施することもあ
るが、前回測定時間が湿度センサが高抵抗化して例えば
１００ｍｓ以上の時間であったとすると、該緩和時間は
１０秒以上設定しないと湿度センサは初期の性能に復帰
しないということが本発明者の実験によってわかり、環
境測定回数を重ねるごとに湿度センサが劣化し、装置自
体の長期に渡る性能の維持が困難であるという問題点が
あった。

【００３２】また、湿度センサが低抵抗化する環境条件
（高湿度域）においては、比較器のプラス信号入力端子
の電位が測定開始後すぐに充電容量に接続されるアナロ
グスイッチのオン抵抗と湿度センサの抵抗との抵抗分割
により若干上がるので、カウント手段で計測した容量の
充電時間が理論値より短いものとなってしまい、結果と
して装置の出力が実際の相対湿度よりも高い相対湿度に
対応したものとなり、高精度が得られないという問題点
があった。

【００３３】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、環境の測定可能範囲が広く、またコス
トダウンが可能で、高性能，高精度が得られる環境測定
装置を提供することを目的としている。

【００３４】

【課題を解決するための手段】本発明の環境測定装置
は、次のように構成したものである。

【００３５】（１）環境の変化に応じて抵抗値が変化す
る素子と、前記素子に接続された抵抗と、前記素子と前
記抵抗の両端に所定周波数の矩形波を供給する矩形波発
生手段と、前記素子と前記抵抗の間の電圧を検出するこ
とにより環境のレベルを測定する測定手段とを有し、前
記矩形波発生手段は、第１の周波数の矩形波及び前記第
１の周波数よりも低い周波数の第２の周波数の矩形波を
選択的に供給するようにした。

【００３６】（２）上記（１）の装置において、前記矩
形波発生手段は、前記素子が高抵抗値の場合に前記第２
の周波数の矩形波を供給するようにした。

【００３７】（３）上記（１）の装置において、前記矩
形波発生手段は、前記素子及び前記抵抗を含む回路の浮
遊容量が影響する場合に前記第２の周波数の矩形波を供
給するようにした。

【００３８】（４）上記（１）の装置において、前記素
子は、湿度の変化に応じて抵抗値が変化するようにし
た。

【００３９】（５）上記（１）の装置において、前記矩
形波発生手段は、前記第１の周波数の矩形波を発生する
手段と前記第２の周波数の矩形波を発生する手段を含む
ようにした。

【００４０】（６）上記（１）の装置において、前記抵
抗は、前記素子が低い抵抗値の場合に低い抵抗値とな
り、前記素子が高い抵抗値の場合に高い抵抗値となるよ
うにした。

【００４１】（７）上記（６）の装置において、前記抵
抗は、低い抵抗値の抵抗と高い抵抗値の抵抗を含むよう
にした。

【００４２】（８）上記（１）の装置において、前記測
定手段の測定結果に応じて画像形成装置を制御する制御
手段を有するようにした。

【００４３】（９）環境によって抵抗値が変化する検知
素子と、この検知素子と直列に接続されるコンデンサ
と、このコンデンサを前記検知素子を通して充電した時
の出力から該検知素子の抵抗値に応じた環境状態の検知
信号を得る検知手段とを備え、環境状態の測定範囲を少
なくとも３分割し、各範囲に対してそれぞれ前記検知素
子と直列に接続されるコンデンサの容量補正を行うため
の基準抵抗を設け、且つその基準抵抗のうち少なくとも
二つの基準抵抗を共用とした。

【００４４】（１０）環境によって抵抗値が変化する検
知素子と、この検知素子に抵抗を通して発振出力を印加
する発振回路と、前記検知素子と直列に接続されるコン
デンサと、このコンデンサを前記検知素子を通して充電
した時の出力から該検知素子の抵抗値に応じた環境状態
の検知信号を得る検知手段と、前記検知素子の抵抗値に
応じて該検知素子に印加する前記発振出力の周波数及び
前記抵抗の値を切換える切換手段とを備えた。

【００４５】（１１）環境によって抵抗値が変化する検
知素子と、この検知素子と直列に接続されるコンデンサ
と、このコンデンサを前記検知素子を通して充電した時
の出力から該検知素子の抵抗値に応じた環境状態の検知
信号を得る検知手段とを備え、環境状態の測定範囲を少
なくとも３分割し、各範囲に対してそれぞれ前記検知素
子と直列に接続されるコンデンサを設けた。

【００４６】（１２）上記（１１）の装置において、検
知素子が高抵抗値となる環境状態を測定する際に使用さ
れるコンデンサは該検知素子に常に直列に接続されてい
るようにした。

【００４７】（１３）環境によって抵抗値が変化する検
知素子と、この検知素子と直列に接続されるコンデンサ
と、このコンデンサを前記検知素子を通して充電した時
の充電時間を計測して該検知素子の抵抗値に応じた環境
状態の検知信号を得る検知手段とを備え、前記コンデン
サの充電時間に応じて次回測定までの繰返し測定のイン
ターバル時間を可変させるようにした。

【００４８】（１４）環境によって抵抗値が変化する検
知素子と、この検知素子と直列に接続されるコンデンサ
と、このコンデンサを前記検知素子を通して充電した時
の充電時間を計測して該検知素子の抵抗値に応じた環境
状態の検知信号を得る検知手段とを備え、環境状態の測
定範囲を少なくとも３分割し、各範囲に対してそれぞれ
前記検知素子と接続されるコンデンサを設け、該検知素
子が低抵抗値となる環境状態を測定する時に前記コンデ
ンサの充電時間を計測する計測手段に予めオフセット計
測値を与えて補正するようにした。

【００４９】（１５）環境によって抵抗値が変化する検
知素子と、この検知素子と直列に接続されるコンデンサ
と、このコンデンサを前記検知素子を通して設定電圧に
なるまで充電した時の充電時間を計測して該検知素子の
抵抗値に応じた環境状態の検知信号を得る検知手段とを
備え、環境状態の測定範囲を少なくとも３分割し、各範
囲に対してそれぞれ前記検知素子と接続されるコンデン
サを設け、該検知素子が低抵抗値となる環境状態を測定
する時に前記コンデンサの設定電圧に予めオフセット電
圧を与えて補正するようにした。

【００５０】（１６）環境によって抵抗値が変化する検
知素子と、この検知素子と直列に接続されるコンデンサ
と、このコンデンサを前記検知素子を通して充電した時
の充電時間を計測して該検知素子の抵抗値に応じた環境
状態の検知信号を得る検知手段とを備え、環境状態の測
定範囲を少なくとも３分割し、各範囲に対してそれぞれ
前記検知素子と接続されるコンデンサを設け、該検知素
子が低抵抗値となる環境状態を測定する時に前記コンデ
ンサの充電時間の計測値に所定の補正値を与える制御手
段を備えた。

【００５１】

【作用】本発明によれば、例えば低湿度域（湿度センサ
の抵抗値が数百ＭΩとなる環境範囲）では装置内の浮遊
容量の影響を軽減するために湿度センサに印加するパル
ス周波数を低くし、出力のダイナミックレンジを広げる
ことができる。

【００５２】また、３種類の補正用基準抵抗のうちの２
種類を一つにまとめて、例えば高湿度域を測定する容量
を補正するための補正基準抵抗を、中湿度域を測定する
ための容量を補正する補正基準抵抗とすることによっ
て、それに伴うアナログスイッチも減らすことが可能と
なり、コストダウンを計ることができる。

【００５３】また本発明によれば、例えば湿度センサが
高抵抗になる範囲で測定する時にアナログスイッチによ
って切換えていた容量を装置に具備しているアナログス
イッチと装置内の基板間に存在する容量として測定範囲
を広げ、且つコストダウンを計ることができる。また、
高精度測定の必要性がある場合には、アナログスイッチ
によって切換えていた容量を湿度センサと直接直列に接
続、及び装置内の比較器の入力端子の近傍に接続して浮
遊容量の影響を軽減させ、且つコストダウンを計ること
ができる。

【００５４】また本発明によれば、例えば１回湿度測定
を終了した後の湿度センサの緩和時間を前回測定時間の
長短によって可変設定することによって、測定回数を重
ねても湿度センサは劣化することなく、装置自体の長期
に渡る性能の維持を可能とすることができる。

【００５５】また本発明によれば、例えば湿度センサが
低抵抗化する測定範囲（高湿度域）においては、初回に
計測した時間に補正を施すため次回測定する前にダウン
カウンタ等の別のカウント手段に該初回計測時間に応じ
た値を設定し、二つのカウント手段を同時にスタートさ
せることによって、ダウンカウンタに設定したオフセッ
ト計測時間を与える。また、装置のコストダウンを計る
目的として該カウント手段にオフセット計測時間を与え
る代りに比較器のマイナス信号入力端子に与えられる基
準電圧に該初回計測時間に応じたオフセット電圧を与え
る。さらに、測定時間の短縮を計る目的とし、初回計測
時間に対して中央演算処理装置等の制御手段で所定の演
算によって求められる補正時間を与えることによって、
比較器のプラス信号入力端子電位のオフセットを解消す
ることが可能となる。

【００５６】

【実施例】図１は本発明の第１実施例の環境測定装置の
回路構成図である。電源回路１０１は本環境測定装置の
各部に＋９Ｖまたは−９Ｖの電源を供給する。センサユ
ニット１０２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と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を含む。サーミ
スタ１０３には抵抗１１８を介して＋９Ｖが印加され、
このサーミスタ１０３と抵抗１１８の間のＢ点の電圧が
オペアンプ１０５により増幅されて、Ａ／Ｄコンバータ
を内蔵したＣＰＵ１２０に入力される。そして、ＣＰＵ
１２０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。

【００５７】湿度センサ１０４には抵抗１１６または抵
抗１１７及びコンデンサ１１４を介して、発振回路１１
０または発振回路１１１から３Ｖの電圧が印加される。
スイッチ１１２は発振回路１１０，１１１のいずれか一
方を選択し、また抵抗１１６，１１７のいずれか一方を
選択する。またこのスイッチ１１２はＣＰＵ１２０によ
って制御される。発振回路１１０は図２の（ａ）に示す
ような振幅０〜３Ｖ、周波数１ＫＨｚの矩形波の電圧を
印加し、発振回路１１１は図２の（ｄ）に示すような振
幅０〜３Ｖ、周波数１００Ｈｚの矩形波の電圧を印加す
る。この矩形波を湿度センサ１０４に印加する理由は、
湿度センサ１０４に長時間直流電圧を印加すると湿度セ
ンサ１０４が壊れてしまうためである。抵抗１１６は数
百ＫΩであり、抵抗１１７は数十ＭΩである。

【００５８】湿度センサ１０４と抵抗１１６または１１
７との間のＡ点の電圧はコンデンサ１１５を介してオペ
アンプ１０６に入力される。コンデンサ１１５とオペア
ンプ１０６の間の電圧波形は、図３の（ａ）に示すよう
に０Ｖを中心とする矩形波になる。この波形はオペアン
プ１０６で増幅されて、図３の（ｂ）のようになる。そ
してこの波形は検波回路１０７により整流されて、図３
の（ｃ）のようになる。この整流された波形は積分回路
１０８に入力され、この積分回路１０８から図３の
（ｄ）に示すような積分値を示す信号が出力される。こ
の信号はオペアンプ１０９により増幅されてＣＰＵ１２
０に入力される。ＣＰＵ１２０はオペアンプ１０９から
の信号に基づいて湿度センサ１０４の抵抗値を測定し、
湿度センサ１０４の周囲の湿度を検知する。そしてＣＰ
Ｕ１２０は、検出した温度，湿度に基づいて不図示の画
像形成装置の各部を制御する。

【００５９】図４はＣＰＵ１２０の湿度測定に関する制
御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側へ切り換え（ステップＳ
１）、オペアンプ１０９からの信号に基づいて湿度を測
定する（ステップＳ２）。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ＭΩ（低湿度域）であるか判定する。このと
き、ステップＳ２でＡ点の電圧が非常に高い場合は低湿
度域である（ステップＳ３）。

【００６０】ステップＳ３で中高湿度域と判定した場合
は、ステップＳ２で測定した測定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Ｓ４）。ステップＳ
２で低湿度域と判定した場合は、スイッチ１１２を発振
回路１１１，抵抗１１７側へ切り換え（ステップＳ
５）、オペアンプ１０９からの信号に基づいて湿度を測
定する（ステップＳ６）。そして、ステップＳ４に進
み、ステップＳ６で測定した測定結果に基づいて画像形
成装置の各部を制御する。

【００６１】上述したように、低湿度域では、中高湿度
域のときの発振回路１１０の周波数よりも低い周波数の
発振回路１１１を選択し、中高湿度域のときの抵抗１１
６よりも高い抵抗値の抵抗１１７を選択している。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２の（ｂ）
のようになるのに対し、低湿度域では湿度センサ１０４
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２の（ｃ）のようになってしまう。図２
の（ｂ）と（ｃ）を比較してわかるように、図２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
ができない。そこで発振回路から図２の（ｄ）のような
波形の電圧を印加することにより、Ａ点の電圧波形が図
２の（ｅ）に示すように本来の分圧された電圧に達する
ので、正確な測定ができる。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ＭΩ〜数百ＭΩ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。

【００６２】図５は本発明の第２実施例を示す回路構成
図であり、図１９と同一符号は同一構成部分を示してい
る。同図において、１〜１１及び６１は各回路の径路を
切り換えるアナログスイッチで、非測定時には湿度に応
じて抵抗値が変化する湿度センサ２３（図１の湿度セン
サ１０４に相当）の両端を他の回路から切り離し、基準
電源２１からの基準直流電圧を一定時間毎に反転した矩
形波の信号を印加したり、その状態で比較用の基準抵抗
３０，７２を通してコンデンサ１２，６８，６９を充電
させるように回路を切り換えたり、そのコンデンサ１
２，６８，６９に蓄積された電荷を放電させたりする。
また測定時には、湿度センサ２３の一端を異なる基準直
流電圧を発生する基準電源２２に接続するとともに、他
端を容量Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３のコンデンサ１２，６８，６
９に接続し、スイッチ７がオフの時は基準抵抗３０，７
２をコンデンサ１２，６８，６９に接続する。

【００６３】１３〜１６は２入力のＡＮＤゲートで、ア
ナログスイッチ６，８，９，１１の切換タイミング制御
のため用いられている。２１，２２は上述の基準電源で
あり、固定電圧となっている。５５は湿度センサ２３の
抵抗測定時に用いるコンパレータ１７の比較基準電圧
（しきい値電圧）を与えるＤ／Ａ変換（デジタル−アナ
ログ変換）器で、各手段を逐次判断する制御手段２０
（図１の検知手段１１３に相当）から信号線４５に制御
信号が送られると、出力デジタルデータが切換わる。

【００６４】１９はコンデンサ１２，６８，６９の充電
時間を計測するカウント手段で、このカウント手段１９
の計測結果から湿度センサ２３の周囲の湿度を演算手段
１８で演算できるようになっている。２６，２７，２８
はインバータ回路で、その入力信号を反転して出力する
素子から構成されている。そして、以上の構成要素は、
ここでは次のように接続されている。

【００６５】すなわち、片端子が接地されたコンデンサ
１２，６８，６９の他端は、それぞれアナログスイッチ
１，２，７０の一端に接続され、このアナログスイッチ
１，２，７０の他端が信号線３１に接続され、更にこの
信号線３１を通してコンパレータ１７の＋信号入力端
子、他端が接地されたアナログスイッチ３の信号入力端
子、及びアナログスイッチ７の一方の信号入力端子に接
続されている。

【００６６】また、アナログスイッチ５，７１の一方の
信号入力端子は、それぞれ他端が接地されている基準抵
抗３０，７２の一端に接続されている。また、アナログ
スイッチ６１の制御端子は、信号線６０を通じて制御手
段２０に接続されている。

【００６７】上記Ｄ／Ａ変換器５５のアナログ信号出力
端子は、信号線４０を通してコンパレータ１７の−信号
入力端子に接続されている。また、一方の信号入力端子
が接地されているアナログスイッチ８の他方の信号入力
端子は、それぞれアナログスイッチ６，７の一方の信号
入力端子と湿度センサ２３の一端子に接続され、同様に
一方の信号入力端子が接地されているアナログスイッチ
１１の他方の信号入力端子は、それぞれアナログスイッ
チ９，１０の一方の信号入力端子と湿度センサ２３の他
の一端子に接続されている。そして、アナログスイッチ
６，９の他方の信号入力端子は、共に信号線４８を通し
てマイナス端子が接地されている基準電源２１の＋端子
に接続され、アナログスイッチ１０の他方の信号入力端
子は、信号線４６を通してマイナス端子が接地されてい
る基準電源２２の＋端子に接続されている。

【００６８】アナログスイッチ１の制御端子は、信号線
３７を通して制御手段２０の制御信号出力端子に接続さ
れている。また、信号線３４がアナログスイッチ５，７
１の制御端子に接続されている。アナログスイッチ７，
１０の制御端子は、共に信号線３３を通してインバータ
２８の出力端子に接続されている。また、アナログスイ
ッチ６，８，９，１１の制御端子は、それぞれ２入力の
ＡＮＤゲート１３〜１６の出力端子に接続されている。
同様に、ＡＮＤゲート１５，１６の他方の信号入力端子
は信号線５４′を通して制御手段２０の制御信号出力端
子に接続されている。

【００６９】また信号線３２は２入力ＡＮＤゲート６４
の一方の入力端子とインバータ２６の入力端子に接続さ
れている。インバータ２６，２７，２８は三つで一種の
ディレー要素として構成されたインバータで、インバー
タ２６の信号出力端子がインバータ２７の信号入力端子
に接続され、インバータ２７の信号出力端子がインバー
タ２８の信号入力端子に接続されている。またコンパレ
ータ１７の信号出力端子は、信号線４１を通してカウン
ト手段１９の信号入力端子に接続されている。

【００７０】上記カウント手段１９及び制御手段２０
は、双方向信号線４４で接続されており、カウント手段
１９は信号線４３を通して演算手段１８に演算情報を出
力するようになっている。また演算手段１８は、信号線
４２を通して制御手段２０の制御信号出力端子に接続さ
れている。また、カウント手段１９の制御信号出力端子
は信号線３２に接続され、２入力ＡＮＤゲート６４の一
方の信号入力端子は信号線６２に接続されている。そし
て、ＡＮＤゲート６４の出力端子がアナログスイッチ３
のコントロール端子に接続されている。

【００７１】また、アナログスイッチ５，７１と基準抵
抗３０，７２はそれぞれ信号線３９，７３により接続さ
れ、アナログスイッチ６，９は共に基準電源２１と信号
線４８により接続されている。また、アナログスイッチ
６，７，８と湿度センサ２３の一端は共に信号線４９で
接続され、アナログスイッチ９，１０，１１と湿度セン
サ２３の他端は共に信号線４７で接続されている。更
に、ＡＮＤゲート１３〜１６の出力端子は、それぞれ信
号線５０〜５３により、アナログスイッチ６，１１，
９，８と接続されている。

【００７２】なお、上記コンパレータ１７は、充電用の
コンデンサ１２，６８，６９の端子電圧を設定により変
更可能な基準電源（Ｄ／Ａ変換器５５）で設定されたし
きい値電圧と比較し、カウント手段１９は、コンデンサ
１２，６８，６９の端子電圧が計測開始時点から設定さ
れたしきい値電圧に達するまでの充電時間、つまり計測
開始時点からコンパレータ１７の出力信号が変化するま
での時間を測定する。そして、その測定結果から湿度セ
ンサ２３の周囲の湿度を演算手段１８で求めるようにな
っている。

【００７３】図６は上記第２実施例の測定動作を示すフ
ローチャートであり、各ステップＳ１０１〜Ｓ１１５の
処理内容は図２０のステップＳ７０１〜Ｓ７１５の処理
内容と同様である。したがって、ここでは本実施例の特
徴となる部分について述べる。

【００７４】従来では、容量Ｃ２は中湿度域測定に適し
た値６８００ＰＦ程度、容量Ｃ１は高湿度域測定に適し
た値０．６８μＦ程度、容量Ｃ３は低湿度域測定に適し
た値３３ＰＦとし、また、抵抗２９，３０，７２の値は
Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３との時定数を合せるためにそれぞれ±
１％以下の精度で１ＫΩ，１００ＫΩ，１０ＭΩとして
いた。この条件である所定の電圧レベル（例えば０．２
Ｖ）がコンパレータ１７のマイナス端子に与えられて、
所定の基準電源２２の電圧（例えば１Ｖ）が各抵抗に与
えられている場合、各容量が充電される時間が１００μ
Ｓとなるように設定されている。そして、湿度センサ２
３で各容量を充電する前に充電を実施し、上記１００μ
Ｓを基準としてそのずれ分を補正するためにＤ／Ａ変換
器５５のデジタルデータを変更させていた。

【００７５】しかし本実施例においては、３種類の基準
抵抗のうち一つの基準抵抗を削除し（例えば１ＫΩ、も
しくは１００ＫΩ）、その対となる補正対象容量は２オ
ーダー上の基準抵抗を以て充電時間１０ｍＳを基準とし
て、Ｄ／Ａ変換器５５のデジタルデータを変更するよう
にしている。

【００７６】すなわち、環境状態として湿度の測定範囲
を少なくとも３分割し、各範囲に対してそれぞれコンデ
ンサの容量補正を行うための基準抵抗を設け、且つその
うち少なくとも二つの基準抵抗を共用としている。した
がって、それに伴うアナログスイッチも減らすことがで
き、コストダウンが可能となる。

【００７７】図７は本発明の第３実施例の回路構成図で
ある。本実施例は、湿度センサ２３が高抵抗となる環境
状態を測定するための容量（Ｃ３）は該装置に具備され
た容量（浮遊容量）としたものである。

【００７８】また、図８は図７の湿度センサ２３に印加
されるパルス波形図、図９は本実施例の測定動作を示す
フローチャートである。

【００７９】図９のフローチャートにおいて、ステップ
Ｓ２０１〜Ｓ２０９は図６のステップＳ１０１〜Ｓ１０
９の処理に対応し、ステップＳ２１０，Ｓ２１１及びス
テップＳ２１２，Ｓ２１３は同ステップＳ１１２，Ｓ１
１３及びステップＳ１１４，Ｓ１１５に対応しているの
で、説明は省略する。

【００８０】従来では、アナログスイッチと装置の基板
との間に約１０ＰＦの容量が無条件に付いているので、
湿度センサ２３の抵抗値が数ＧΩになる環境条件におい
てアナログスイッチが１０個以上容量に接続されると、
容量値が大きくなることによって測定範囲が狭まるとい
った問題点が存在していたが、本実施例のようにアナロ
グスイッチと装置の基板との間の容量のみを用いて、湿
度センサ２３の抵抗値が数ＧΩになる環境条件において
充放電を行うことによって、環境状態の測定可能範囲が
広がり、コストダウンが計れる。

【００８１】図１０は本発明の第４実施例の回路構成図
である。本実施例は、上述の第３実施例で低湿度域にお
いてより高精度測定を行おうとするものであり、湿度セ
ンサ２３が高抵抗となる環境条件を測定するための容量
（Ｃ３）は常に湿度センサ２３に接続されているように
したものである。

【００８２】図７の実施例において低湿度域を測定する
ための装置内に具備するアナログスイッチと基板との間
に存在する容量（Ｃ３）は、測定条件によって変化する
場合がある。そこで、その容量の変動による誤差を減少
するために、本実施例では信号線３１に容量（Ｃ３）が
接続され、またアナログスイッチを介して湿度センサ２
３と直列に接続するのではなく、直接湿度センサ２３に
直列に接続するようにしている。なお、容量（Ｃ３）は
例えば１００ＰＦ程度としておく。

【００８３】このように、アナログスイッチによって切
換えていた容量を湿度センサ２３と直接直列に接続した
り、装置内の比較器（コンパレータ１７）の入力端子の
近傍に接続することにより、アナログスイッチの容量変
動の影響を軽減させ、且つコストダウンを計ることがで
きる。

【００８４】図１１は本発明の第５実施例を示す回路構
成図である。本実施例は、コンデンサ１２，６８，６９
の充電時間に応じて次回測定までの繰返し測定のインタ
ーバル時間を可変させるようにしたものであり、具体的
にはダウンカウンタ８０を設けて制御を行っている。

【００８５】上記ダウンカウンタ８０は、信号線８１を
通して制御手段２０の湿度センサ緩和時間設定データ出
力ポート、信号線８２を通して緩和時間カウント開始信
号出力端子、信号線８３を通して湿度センサ緩和時間終
了検出端子にそれぞれ接続されている。

【００８６】図１２は本第５実施例の測定動作を示すフ
ローチャートである。このフローチャートのステップＳ
３０１〜Ｓ３１５の処理は図６のステップＳ１０１〜Ｓ
１１１と同じであるので省略するが、カウント手段１９
のカウント値がある一定のレベル（例えば１００μＳ）
に達せぬ時、またはある範囲内（例えば１００μＳ〜１
０ｍＳ）の時には、制御手段２０は信号線４４でその情
報を受取り、一旦非湿度測定時の動作に戻り、所定の緩
和時間（例えば２Ｓ）をカウントする設定データをダウ
ンカウンタ８０に信号線８１を通して出力し（Ｓ３１
２）、信号線８２を通してカウントダウンをスタートさ
せる。その後、設定緩和時間が終了すると（Ｓ３１
３）、信号線８３を通して制御手段２０が湿度センサ緩
和時間終了を検知し、その後容量Ｃ１を選択してＤ／Ａ
データを補正し（Ｓ３１４）、再度湿度測定を実施す
る。

【００８７】その際、カウント手段１９のカウント値が
ある一定のレベル（例えば１００μＳ）に達せぬ時は、
アナログスイッチ２をオンして容量Ｃ１を信号線３１に
接続し、ある範囲内（例えば１００μＳ〜１０ｍＳ）の
時には、アナログスイッチ１をオンして容量Ｃ２を信号
線３１に接続するようにして、上記の湿度測定を繰返
す。

【００８８】また、カウント手段１９のカウント値があ
る一定のレベル以上（例えば１０ｍＳ）の時には、本実
施例の特徴となるところであるが、制御手段２０は信号
線４４でその情報を受取り、一旦非湿度測定時の動作に
戻り、所定の緩和時間（例えば１０Ｓ）をカウントする
設定データをダウンカウンタ８０に信号線８１を通して
出力し（Ｓ３１５）、信号線８２を通してカウントダウ
ンをスタートさせる。その後、設定緩和時間が終了する
と（Ｓ３１６）、信号線８３を通して制御手段２０が湿
度センサ緩和時間終了を検知し、その後容量Ｃ３を選択
してＤ／Ａデータを補正し（Ｓ３１７）、再度湿度測定
を実施する。

【００８９】その際、アナログスイッチ７０をオンして
容量Ｃ３を信号線３１に接続し、上記の湿度測定を繰返
す。この時、上記の要領を変更して再測定する前にコン
パレータ１７のマイナス入力端子に基準電位を与えてい
るＤ／Ａ変換器のデータを前述の補正方法で補正してお
く（Ｓ３１８，Ｓ３１９）。

【００９０】ここで、上述の実施例において、各環境測
定間の湿度センサ緩和時間をカウント手段１９のデータ
に合せて１次的に可変とさせることができる。

【００９１】Ｔ＝αＴｘ＋β （Ｔ：湿度センサ緩和時間設定データ、Ｔｘ：カウント
手段１９のデータ、α，β：定数） つまり、前回環境測定時のカウント手段１９のデータが
小さい時には湿度センサ緩和時間を短く、カウント手段
１９のデータが大きい時には湿度センサ緩和時間を長く
することによって、環境測定時間自体の短縮が可能とな
り、同時に環境測定回数を重ねても湿度センサは劣化す
ることなく、装置自体の長期に渡る性能の維持を可能に
することができる。

【００９２】従来では、湿度センサ２３が過度に直流電
圧を印加すると性能が劣化するということから、１回測
定終了ごとに湿度センサ２３の劣化を緩和させる非測定
時間を一定時間設定して再度湿度測定を実施していた
が、前回測定時間が湿度センサ２３が高抵抗化し例えば
１００ｍＳ以上の時間であったとすると、該緩和時間は
１０秒以上設定しないと湿度センサ２３は初期の性能に
復帰しないという本発明者の実験よって、環境測定回数
を重ねるごとに湿度センサ２３が劣化し、環境測定装置
自体の長期に渡る性能の維持が不可能であった。しかし
ながら、本実施例では、１回湿度測定終了後の湿度セン
サ緩和時間を前回測定時間の長短によって可変設定する
ことによって、環境測定回数を重ねても湿度センサ２３
は劣化することなく、環境測定装置自体の長期に渡る性
能の維持が可能となる。

【００９３】図１３は本発明の第６実施例を示す回路構
成図である。本実施例は、湿度センサ２３が低抵抗値と
なる環境状態（湿度）を測定する時に、コンデンサの充
電時間を計測する計測手段であるカウント手段に予めオ
フセット計測値を与えて補正するようにしたものであ
り、図１４にその測定動作を示す。また図１５に図１３
のコンパレータ１７の＋側入力端子の電圧波形を示す。

【００９４】図１４のフローチャートにおいて、ステッ
プＳ４０１〜Ｓ４１１の処理は図６のステップＳ１０１
〜Ｓ１１１の処理と同様であり、ここでは本実施例の特
徴となる補正動作について述べる。

【００９５】高湿度条件（湿度センサ２３が低抵抗化す
る環境条件）では、アナログスイッチ２がオンとなって
容量Ｃ１を湿度センサ２３で充電させる状態となってい
る。

【００９６】まず、アナログスイッチ２，３をオンさせ
て容量Ｃ１を放電させ、コンパレータ１７の＋入力端子
をＧＮＤ電位にする。そして、アナログスイッチ３をオ
フ、アナログスイッチ６１，４をオンにし、基準抵抗２
９を介して容量Ｃ１を充電し、そこからコンパレータ１
７の出力が反転するまでの時間をカウント手段１９で計
測する。そして、その充電時間と理論値の時間とを比較
し、Ｄ／Ａ変換器５５のデジタルデータを補正する（Ｓ
４１２，Ｓ４１８）。

【００９７】その後、アナログスイッチ４，６１をオ
フ、信号線３２，６２を“Ｌ”にして、湿度センサ２３
を通して容量Ｃ１を充電し、その充電時間を計測する
（Ｓ４１３〜Ｓ４１５）。この測定開始直前には、湿度
センサ２３とアナログスイッチ２のオン抵抗の抵抗分割
によってコンパレータ１７の＋入力端子の電位が図１５
に示すように若干上昇する。

【００９８】そこで、このコンパレータ１７の＋入力端
子のオフセット電位を解消するために、上記手段により
充電時間を計測した後、その値に応じたカウント手段１
９のオフセット計測値を制御手段２０で求め、ダウンカ
ウンタ８０に設定する（Ｓ４１６）。そして、カウント
手段１９，ダウンカウンタ８０を同時にスタートさせ
（Ｓ４１７）、ダウンカウンタ８０から制御手段２０に
カウント終了信号が出力されると、制御手段２０はカウ
ント手段１９にカウント停止信号を与え、これによりカ
ウント手段１９にオフセット計測値を与えることが可能
となる。

【００９９】よって、再度湿度測定時の補正が可能とな
る。次に、前述の制御手段２０で求められるオフセット
計測値の計算方法について述べる。

【０１００】基準電源２１をＶｉｎ、容量Ｃ１の両端電
圧をＶｃ、コンパレータ１７の＋入力端子に入力される
電圧をＶｏｕｔ、湿度センサ２３の抵抗値をＲ、アナロ
グスイッチ２のオン抵抗をＲｚ、実測充電時間をｔ’、
理論充電時間をｔ、容量Ｃ１の容量値をＣとすると、 Ｖc ＝Ｖin＊（１−e^{-t'/((R+Rz)C)}） Ｖout ＝（Ｖin−Ｖc ）＊Ｒz ／（Ｒ＋Ｒz ）＋Ｖc Ｖout ＝｛Ｖin−Ｖin（１−e^-t/(R+Rz)C)）｝＊Ｒz
／（Ｒ＋Ｒz)＋Ｖc よって実測充電時間は、Ｖｏｕｔ＝Ｖｒｅｆ（コンパレ
ータ１７の−入力端子電圧）とすると、次式のように求
められる。

【０１０１】 ｔ’＝Ｃ（Ｒ＋Ｒｚ） ＊１ｎ｛（Ｒｚ／（Ｒ＋Ｒｚ））＊（Ｖin／（Ｖin−Ｖｒｅｆ））｝ …… ここで、理論充電時間ｔは ｔ＝ＣＲ１ｎ（Ｖin／（Ｖin−Ｖｒｅｆ） …… Ｖin／（Ｖin−Ｖｒｅｆ）＝Ｙとすると ｔ−ｔ’＝Ｃ（Ｒin（（Ｒ＋Ｒｚ）／Ｒ）−ＹＲｚ１ｎ（Ｒ／（Ｒ＋Ｒｚ))) …… 上記式は、高湿度条件で湿度センサ２３が４ＫΩ〜１
０ＫΩの範囲では直線近似が可能であることを示してい
る。

【０１０２】 よって、ｔ’＝ｆ（Ｒ） −−−−−＞ Ｒ＝ｇ（ｔ’） （ｆ，ｇはある１次関数） また、式は、湿度センサ２３が４ＫΩ〜１０ＫΩの範
囲では直線近似が可能であることを示しているので、 ｔ−ｔ’（オフセット計測値）＝ｆ（ｇ（ｔ’）） となり、オフセット計測値をｔ’の１次関数として表現
できる。

【０１０３】また、図１６は本発明の第７実施例による
測定動作を示すフローチャートである。なお、この場合
の回路構成は図５と同じであるので省略する。また、図
１６のフローチャートにおけるステップＳ５０１〜Ｓ５
１６の処理は、図１４のステップＳ４０１〜Ｓ４１６の
処理と同じであり、ステップＳ５１７の処理はステップ
Ｓ４１８の処理と同じである。

【０１０４】本実施例の特徴としては、前述のカウント
手段１９に予めオフセット計測値を与える代りに、Ｄ／
Ａ変換器５５のデジタルデータに予めオフセット電圧を
与えて、測定開始直前に発生する湿度センサ２３とアナ
ログスイッチ２のオン抵抗の抵抗分割によってコンパレ
ータ１７の＋入力端子の電位が若干上昇する現象を解消
しようとするものである。

【０１０５】前述の，式より、 Ｖref ＝Ｖin（１−ｅ^-t/CR ） …… Ｖrer'＝Ｖin（１−ｅ^-t/C(R+Rz)＋Ｒz ／（Ｒ＋Ｒz)ｅ^-t/C(R+Rz)） また、，式よりＤ／Ａ変換器５５のデジタルデータ
に与えるオフセット電圧（Ｖｒｅｆ’−Ｖｒｅｆ）は Ｖref'−Ｖref ≒Ｒz ／（Ｒ＋Ｒz)＊Ｖin＊ｅ^-t/C(R+Rz) …… 上記式は湿度センサ２３が４ＫΩ〜１０ＫΩの範囲で
は直線近似が可能であることを示している。

【０１０６】さらに、上述の第６実施例より、Ｒ＝ｇ
（ｔ’） Ｖref'−Ｖref （オフセット電圧）＝ｑ（ｇ（ｔ’))
（ｑはある１次関数） となり、Ｄ／Ａ変換器５５のオフセット電圧ｔ’の１次
関数として表現できる。

【０１０７】また、図１７は本発明の第８実施例による
測定動作を示すフローチャートである。このフローチャ
ートにおいて、各ステップＳ６０１〜Ｓ６０８の処理は
図６のステップＳ１０１〜Ｓ１０８の処理と同じであ
り、また、ステップＳ６１１〜Ｓ６１３はステップＳ１
０９〜Ｓ１１１、ステップＳ６１４，Ｓ６１５はステッ
プＳ１１２，Ｓ１１３、ステップＳ６１６，Ｓ６１７は
ステップＳ１１４，Ｓ１１５とそれぞれ対応している。

【０１０８】本実施例の特徴としては、前述のカウント
手段１９に予めオフセット計測値を与える方法や、Ｄ／
Ａ変換器５５のデジタルデータに予めオフセット電圧を
与えるといった補正方法の代りに、実測充電時間にＣＰ
Ｕ等の制御手段２０において補正充電時間を演算して加
え、測定開始直前に発生する湿度センサ２３とアナログ
スイッチ２のオン抵抗の抵抗分割によってコンパレータ
１７の＋入力端子の電位が若干上昇する現象を解消しよ
うとするものである（Ｓ６０９，Ｓ６１０）。

【０１０９】上記補正充電時間は、前述の式より、Ｖ
ｉｎ／（Ｖｉｎ−Ｖｒｅｆ）＝Ｙとすると ｔ−ｔ’＝Ｃ（Ｒ１ｎ((Ｒ＋Ｒz)／Ｒ）−ＹＲｚ１ｎ
（Ｒ／（Ｒ＋Ｒｚ))) である。

【０１１０】従来では、前述のように湿度センサ２３が
低抵抗化する環境条件（高湿度域）においては、コンパ
レータ１７のプラス信号入力端子の電位が測定開始後す
ぐに充電容量に接続されるアナログスイッチのオン抵抗
と湿度センサ２３との抵抗分割により若干上がるので、
カウント手段１９で計測した容量の充電時間が理論値よ
り短いものとなってしまい、結果として検知出力が実際
の相対湿度よりも高い相対湿度に対応したものとなり、
装置自身の精度の面で問題点が存在していた。

【０１１１】しかし、上述の実施例では、湿度センサ２
３が低抵抗化する条件（高湿度域）においては、初回に
計測した時間に補正を施すため次回測定する前にダウン
カウンタ等の別のカウント手段に該初回計測時間に応じ
た値を設定し、二つのカウント手段を同時にスタートさ
せることによって、ダウンカウンタに設定したオフセッ
ト計測時間を与えている。また、装置のコストダウンを
計る目的として、カウント手段にオフセット計測時間を
与える代りにコンパレータのマイナス信号入力端子に与
えられる基準電圧に初回計測時間に応じたオフセット電
圧を与えている。さらに、環境測定時間の短縮を計る目
的として、初回計測時間に対して中央演算処理装置等の
制御手段で所定の演算によって求められる補正時間を与
えることによって、コンパレータのプラス信号入力端子
電位のオフセットを解消することが可能となる。

【０１１２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
環境の測定可能範囲が広くなり、コストダウンが可能
で、高性能，高精度が得られるという効果がある。

【０１１３】また、浮遊容量の影響を軽減させることが
でき、長期にわたる性能の維持が可能となり、オフセッ
トも解消することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１実施例の回路構成図

【図２】 図１の回路の各部の波形を示す図

【図３】 図１の回路の各部の波形を示す図

【図４】 図１のＣＰＵ１２０の制御フローチャート

【図５】 本発明の第２実施例の回路構成図

【図６】 第２実施例の測定動作を示すフローチャート

【図７】 本発明の第３実施例の回路構成図

【図８】 図７の湿度センサに印加されるパルス波形図

【図９】 第３実施例の測定動作を示すフローチャート

【図１０】 本発明の第４実施例の回路構成図

【図１１】 本発明の第５実施例の回路構成図

【図１２】 第５実施例の測定動作を示すフローチャー
ト

【図１３】 本発明の第６実施例の回路構成図

【図１４】 第６実施例の測定動作を示すフローチャー
ト

【図１５】 図１３のコンパレータの＋側入力端子の電
圧波形図

【図１６】 第７実施例の測定動作を示すフローチャー
ト

【図１７】 第８実施例の測定動作を示すフローチャー
ト

【図１８】 従来例の回路構成図

【図１９】 他の従来例の回路構成図

【図２０】 図１９の回路の動作を示すフローチャート

【図２１】 他の従来例の回路構成図

【符号の説明】

１２，６８，３９ コンデンサ １７ コンパレータ １８ 演算手段 １９ カウント手段 ２０ 制御手段 ２１，２２ 基準電源 ２３ 湿度センサ（検知素子） ２９，３０，７２ 基準抵抗 ８０ ダウンカウンタ １０３ サーミスタ（検知素子） １０４ 湿度センサ（検知素子） １１０，１１１ 発振回路 １１２ 切換スイッチ（切換手段） １１３ 検知手段 １１４，１１５ コンデンサ １１６，１１７ 抵抗

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０３Ｇ 21/00 ５３０

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 環境の変化に応じて抵抗値が変化する素
   子と、前記素子に接続された抵抗と、前記素子と前記抵
   抗の両端に所定周波数の矩形波を供給する矩形波発生手
   段と、前記素子と前記抵抗の間の電圧を検出することに
   より環境のレベルを測定する測定手段とを有し、前記矩
   形波発生手段は、第１の周波数の矩形波及び前記第１の
   周波数よりも低い周波数の第２の周波数の矩形波を選択
   的に供給することを特徴とする環境測定装置。
2. 【請求項２】 前記矩形波発生手段は、前記素子が高抵
   抗値の場合に前記第２の周波数の矩形波を供給すること
   を特徴とする請求項１記載の環境測定装置。
3. 【請求項３】 前記矩形波発生手段は、前記素子及び前
   記抵抗を含む回路の浮遊容量が影響する場合に前記第２
   の周波数の矩形波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。
4. 【請求項４】 前記素子は、湿度の変化に応じて抵抗値
   が変化することを特徴とする請求項１記載の環境測定装
   置。
5. 【請求項５】 前記矩形波発生手段は、前記第１の周波
   数の矩形波を発生する手段と前記第２の周波数の矩形波
   を発生する手段を含むことを特徴とする請求項１記載の
   環境測定装置。
6. 【請求項６】 前記抵抗は、前記素子が低い抵抗値の場
   合に低い抵抗値となり、前記素子が高い抵抗値の場合に
   高い抵抗値となることを特徴とする請求項１記載の環境
   測定装置。
7. 【請求項７】 前記抵抗は、低い抵抗値の抵抗と高い抵
   抗値の抵抗を含むことを特徴とする請求項６記載の環境
   測定装置。
8. 【請求項８】 前記測定手段の測定結果に応じて画像形
   成装置を制御する制御手段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。
9. 【請求項９】 環境によって抵抗値が変化する検知素子
   と、この検知素子と直列に接続されるコンデンサと、こ
   のコンデンサを前記検知素子を通して充電した時の出力
   から該検知素子の抵抗値に応じた環境状態の検知信号を
   得る検知手段とを備え、環境状態の測定範囲を少なくと
   も３分割し、各範囲に対してそれぞれ前記検知素子と直
   列に接続されるコンデンサの容量補正を行うための基準
   抵抗を設け、且つその基準抵抗のうち少なくとも二つの
   基準抵抗を共用としたことを特徴とする環境測定装置。
10. 【請求項１０】 環境によって抵抗値が変化する検知素
    子と、この検知素子に抵抗を通して発振出力を印加する
    発振回路と、前記検知素子と直列に接続されるコンデン
    サと、このコンデンサを前記検知素子を通して充電した
    時の出力から該検知素子の抵抗値に応じた環境状態の検
    知信号を得る検知手段と、前記検知素子の抵抗値に応じ
    て該検知素子に印加する前記発振出力の周波数及び前記
    抵抗の値を切換える切換手段とを備えたことを特徴とす
    る環境測定装置。
11. 【請求項１１】 環境によって抵抗値が変化する検知素
    子と、この検知素子と直列に接続されるコンデンサと、
    このコンデンサを前記検知素子を通して充電した時の出
    力から該検知素子の抵抗値に応じた環境状態の検知信号
    を得る検知手段とを備え、環境状態の測定範囲を少なく
    とも３分割し、各範囲に対してそれぞれ前記検知素子と
    直列に接続されるコンデンサを設けたことを特徴とする
    環境測定装置。
12. 【請求項１２】 検知素子が高抵抗値となる環境状態を
    測定する際に使用されるコンデンサは該検知素子に常に
    直列に接続されていることを特徴とする請求項１１記載
    の環境測定装置。
13. 【請求項１３】 環境によって抵抗値が変化する検知素
    子と、この検知素子と直列に接続されるコンデンサと、
    このコンデンサを前記検知素子を通して充電した時の充
    電時間を計測して該検知素子の抵抗値に応じた環境状態
    の検知信号を得る検知手段とを備え、前記コンデンサの
    充電時間に応じて次回測定までの繰返し測定のインター
    バル時間を可変させることを特徴とする環境測定装置。
14. 【請求項１４】 環境によって抵抗値が変化する検知素
    子と、この検知素子と直列に接続されるコンデンサと、
    このコンデンサを前記検知素子を通して充電した時の充
    電時間を計測して該検知素子の抵抗値に応じた環境状態
    の検知信号を得る検知手段とを備え、環境状態の測定範
    囲を少なくとも３分割し、各範囲に対してそれぞれ前記
    検知素子と接続されるコンデンサを設け、該検知素子が
    低抵抗値となる環境状態を測定する時に前記コンデンサ
    の充電時間を計測する計測手段に予めオフセット計測値
    を与えて補正することを特徴とする環境測定装置。
15. 【請求項１５】 環境によって抵抗値が変化する検知素
    子と、この検知素子と直列に接続されるコンデンサと、
    このコンデンサを前記検知素子を通して設定電圧になる
    まで充電した時の充電時間を計測して該検知素子の抵抗
    値に応じた環境状態の検知信号を得る検知手段とを備
    え、環境状態の測定範囲を少なくとも３分割し、各範囲
    に対してそれぞれ前記検知素子と接続されるコンデンサ
    を設け、該検知素子が低抵抗値となる環境状態を測定す
    る時に前記コンデンサの設定電圧に予めオフセット電圧
    を与えて補正することを特徴とする環境測定装置。
16. 【請求項１６】 環境によって抵抗値が変化する検知素
    子と、この検知素子と直列に接続されるコンデンサと、
    このコンデンサを前記検知素子を通して充電した時の充
    電時間を計測して該検知素子の抵抗値に応じた環境状態
    の検知信号を得る検知手段とを備え、環境状態の測定範
    囲を少なくとも３分割し、各範囲に対してそれぞれ前記
    検知素子と接続されるコンデンサを設け、該検知素子が
    低抵抗値となる環境状態を測定する時に前記コンデンサ
    の充電時間の計測値に所定の補正値を与える制御手段を
    備えたことを特徴とする環境測定装置。