JP2003043861A - 感光体駆動ユニット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 画像形成装置の駆動系で発生する騒音エネル
ギーを吸音器で吸収することにより、低騒音化を図るこ
とができる感光体駆動ユニットを提供する。 【解決手段】 少なくとも被回転体である感光体１、駆
動伝達手段、駆動源であるモータを構成部品とする感光
体駆動ユニットにおいて、その感光体ドラム１内部に、
短管３を有する空間２を設け、感光体１内部の短管３の
長さと断面積または空間２の体積のいずれかのパラメー
タから計算される値と、ステッピングモータの励磁周波
数または感光体１と接触している現像ローラのバイアス
印加周波数または感光体１の共振周波数とを一致または
近傍に存在するようにそのパラメータを変化させるよう
にすることによって、低減可能な周波数を可変とできる
ので、様々な周波数帯域に対応した騒音の低減ができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、感光体駆動ユニッ
トに関し、具体的には電子写真方式の複写機、ファクシ
ミリ装置やプリンタ装置などにおける回転駆動装置の低
騒音化に関する。

【０００２】

【従来の技術】騒音防止は、吸音・遮音材による受動的
な対策が中心であったが、能動騒音制御（Active Noise
Control）は逆相の音を意図的に出して干渉により消し
ている。このような考え方は古くからあったが、実際の
応用では高度な制御技術が必要なため実現していなかっ
た。しかし、信号処理技術の進歩などが発展したため、
近年になってようやく実現できるようになった。このよ
うなアクティブノイズコントロールで有名なものには、
冷蔵庫や自動車などに応用されたものがあり、これらは
騒音に対して、スピーカなどを用い逆位相の音を出すこ
とによって干渉させて騒音を打ち消すものである。

【０００３】能動的騒音制御方法を自動車などに応用し
た例には、特許３０９７９２６号公報がある。さらに、
能動的騒音制御方法を複写機に応用した例には、特開平
５−１４２８８７号公報がある。これらは、スピーカな
どで騒音と逆位相の音を出し、騒音と干渉させ、騒音を
打ち消している。このようにＯＡ機器等が発する騒音の
機器外部への漏れを遮断するために、受動的騒音制御方
法の消音装置や能動的騒音制御方法の消音装置が効果的
に利用されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】画像形成装置の感光体
駆動ユニットでは、ステッピングモータによる駆動方式
を用いた場合、モータの励磁周波数や、ギアの噛み合い
周波数において、振動が伝播して感光体が音響放射面と
なり、騒音を発生することが問題になることがある。し
かし、これら回転駆動系は画像形成装置において必要不
可欠なものであり、これら駆動系における騒音の低減が
望まれている。

【０００５】本発明は、上述の問題点に鑑みてなされた
ものであり、画像形成装置の駆動系で発生する騒音エネ
ルギーを吸音器で吸収することにより、低騒音化を図る
ことができる感光体駆動ユニットを提供することを目的
とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、本発明の請求項１の感光体駆動ユニットは、少な
くとも被回転体である感光体、駆動伝達手段、駆動源で
あるモータを構成部品とする感光体駆動ユニットにおい
て、その感光体ドラム内部に、短管を有する空間を設け
たことを特徴とする。したがって、感光体ドラム内部に
ヘルムホルツ共鳴器を設けたことにより感光体で発生す
る騒音を低減することができ、低騒音化ができる。

【０００７】また、本発明の請求項２は、請求項１に記
載の感光体駆動ユニットにおいて、前記短管の長さと断
面積または前記空間の体積のいずれかを変化できるよう
にしたことを特徴とする。したがって、感光体内部の短
管の長さと断面積または空間の体積のいずれかのパラメ
ータを変化させられるため、低減可能な周波数が可変と
なるので、様々な周波数帯域に対応した騒音の低減がで
きる。

【０００８】また、本発明の請求項３は、請求項１また
は２に記載の感光体駆動ユニットにおいて、前記感光体
の駆動源であるモータをステッピングモータとした場
合、前記空間の体積をＶ、前記短管の長さをＬ_H、前記
短管の断面積をＳ_H、音速をｃとしたパラメータの下記
の式で決定される周波数ｆ_Hと、前記ステッピングモー
タの励磁周波数ｆ_mとを一致または近傍に存在するよう
にそれらのパラメータを変化できるようにしたことを特
徴とする。

【数２】 したがって、ステッピングモータの励磁周波数の振動に
より感光体が音響放射面となって発せられる騒音を効果
的に低減することができる。

【０００９】また、本発明の請求項４は、請求項１また
は２に記載の感光体駆動ユニットにおいて、請求項３に
記載された式で決定される周波数ｆ_Hと、前記感光体と
接触している現像ローラのバイアス印加周波数ｆ_Bとを
一致または近傍に存在するようにそれらのパラメータを
変化できるようにしたことを特徴とする。したがって、
バイアス印加の振動により感光体が音響放射面となって
発せられる騒音を効果的に低減することができる。

【００１０】また、本発明の請求項５は、請求項３また
は請求項４に記載の感光体駆動ユニットにおいて、印刷
モードにより前記感光体の回転速度が変化する場合、こ
の回転速度と一緒に変化する前記モータの励磁周波数ｆ
_mまたはバイアス印加周波数ｆ_Bに同期するように前記周
波数ｆ_Hを変化させるようにしたことを特徴とする。し
たがって、いずれの印刷モードのときもヘルムホルツ共
鳴器による特定周波数の低減が可能となり低騒音化がで
きる。

【００１１】また、本発明の請求項６は、請求項１また
は２に記載の感光体駆動ユニットにおいて、請求項３に
記載された式で決定される周波数ｆ_Hと、前記感光体の
共振周波数ｆ_kとを一致または近傍に存在するようにそ
れらのパラメータを変化できるようにしたことを特徴と
する。したがって、感光体自身が共振して発生する騒音
を効果的に低減することができる。

【００１２】また、本発明の請求項７は、請求項３、ま
たは５に記載の感光体駆動ユニットにおいて、前記ステ
ッピングモータの励磁周波数ｆ_mまたは前記現像ローラ
のバイアス印加周波数ｆ_Bを前記感光体の振動増幅率が
マイナスとなる周波数帯域に設定したことを特徴とす
る。したがって、感光体によりこれらの振動成分が増幅
されことがなくなるため、騒音の低減につながるだけで
なく、感光体の振動が低減するため、高画質化にもつな
がる。

【００１３】

【発明の実施の形態】複写機やプリンタには、多くの駆
動系が存在し、駆動源であるモータ、ギアの噛み合いな
どにより発生する振動が筐体に伝播し、外装面の共振周
波数と一致した場合などは、これら外装面が音響放射面
となり騒音を発する。また、共振がない場合において
も、排紙部分などの機器開口部より直接音として外部へ
漏れることが多い。このような騒音のひとつとして、感
光体自身が外部からの振動により共鳴して音響放射面と
なり騒音を発生する問題がある。本発明では、このよう
な騒音を低減するために、共鳴器を用いてエネルギーを
消散させている。以下、図面を参照して本発明の１実施
の形態について説明する。

【００１４】図１は、本発明で用いられる共鳴器の概略
図である。共鳴器の形状は、体積Ｖの空間２に、長さＬ
_H、断面積Ｓ_Hの短管３を具備したものである。また、短
管３の一端は開口している。ここで「空間」とは、体積
Ｖをもつ３次元的な広がりのことであって、箱型や円筒
形などの形状を自身の構成部品により形成するか、また
は周辺の構成部品により仕切られてできる広がりのこと
を「空間」という。このような形状の共鳴器はヘルツホ
ルム共鳴器と呼ばれ、以下に示す式（１）のｆ_Hの周波
数で消音効果をもたらす。

【００１５】

【数３】

【００１６】式（１）でｃは光速である。図２は、この
ヘルムホルツ共鳴器を感光体ドラム１内部に設けた例で
ある。感光体ドラム１は、シャフト４およびフランジ５
とこの感光体ドラム１の内部にヘルムホルツ共鳴器（空
間２および短管３）を備えている。このように感光体ド
ラム１内部に、短管３を有する空間２を設けたことによ
り、感光体１で発生する式（１）で決定される周波数の
騒音をヘルムホルツ共鳴器により低減することができ、
低騒音化ができる。

【００１７】図３は、内側壁面に多孔質材料を貼り付け
た場合のヘルムホルツ共鳴器の概略図である。図３のよ
うに、感光体１内部の短管３を有する空間２の壁面に多
孔質材料を貼ったことにより、ヘルムホルツ共鳴器の共
鳴による吸音効果が達成され、騒音が低減されることに
加えて、多孔質部材の気泡でエネルギーが消散されるの
で、騒音が低減される。

【００１８】ヘルムホルツ共鳴器は、短管３の長さ、短
管３の断面積、空間２の体積のパラメータを変化させる
ことにより、騒音の低減効果が得られる周波数を変化さ
せることができ、問題となる周波数成分を効率よく低減
することができる。例えば、ヘルムホルツ共鳴器の短管
３の構造を図４のようにすることによって、スライドさ
せて容易に短管３の長さを変化させることができる。ま
た、同様に短管３の断面積や空間２の体積を同様な構造
とすることでパラメータを変化させることができる。こ
れにより、ヘルムホルツ共鳴器により低減可能な周波数
が可変となり、様々な周波数帯域に対応した騒音の低減
ができる。

【００１９】図５は、感光体駆動系の駆動源をステッピ
ングモータ６とし、モータドライバ７によって駆動の指
示が行われる感光体ドラム１の概略図である。図５のよ
うに、感光体１の駆動源がステッピングモータ６であっ
た場合、そのモータ６を駆動させる励磁周波数が感光体
１に伝播し、感光体自身が音響放射面となり、騒音を発
生することがある。この場合、ヘルムホルツ共鳴器で低
減効果の大きい周波数ｆ_H（このｆ_Hは空間２の体積を
Ｖ、短管３の長さをＬ_H、短管３の断面積をＳ_H、音速ｃ
としたパラメータにより式（１）で決定される）を、ス
テッピングモータ６の励磁周波数ｆ_mと一致または近傍
に存在させることにより、ステッピングモータ６の励磁
周波数の振動により感光体が音響放射面となって発せら
れるモータの騒音を効果的に低減することができる。

【００２０】図６は、感光体１に接触している現像ユニ
ット８の概略図である。現像ユニット８では、現像ロー
ラ９にバイアスを印加している。このバイアスの印加周
波数で感光体１が振動して騒音を発生することがある。
このような場合に、ヘルムホルツ共鳴器で低減効果の大
きい周波数ｆ_Hと、バイアスの印加周波数ｆ_Bとを一致ま
たは近傍に存在させることにより、バイアス印加の振動
により感光体が音響放射面となって発せられる騒音を効
果的に低減することができる。

【００２１】複写機やプリンタには、普通印刷モードや
高画質モードなどを持つものがあり、この印刷モードが
変更される際に感光体駆動の速度（回転速度）が変動す
るプロセスとなる。したがって、このような速度変動が
ある場合には、モータ６の励磁周波数や、現像ローラ９
のバイアス印加周波数が変化するため、これらの周波数
に同期させるようにヘルムホルツ共鳴器で低減可能な周
波数ｆ_Hを変化可能とすることで、いずれのモードに対
してもこれらが要因となる騒音をヘルムホルツ共鳴器に
より効率よく低減することができる。

【００２２】感光体１内部に設けられたヘルムホルツ共
鳴器の短管３を有する空間２を樹脂で構成された場合
は、金属の場合と比較して共鳴器自身の減衰効果が得ら
れ低騒音化ができる。

【００２３】図７は、感光体１内部に設けられた短管３
を有する空間２以外の感光体１の内部を減衰材料１０で
満たしたときの概略図である。図７のようにすること
で、ヘルムホルツ共鳴器で特定周波数の低減が可能なだ
けでなく感光体自身の減衰効果が得られ、感光体が音響
放射面となるその他の周波数帯域での振動や騒音の低減
効果が得られる。

【００２４】感光体１の共振周波数ｆ_kがステッピング
モータ６の励磁周波数または現像ローラ９のバイアス励
磁周波数と一致または近傍に存在する場合、感光体１の
共振により振動が増幅され、騒音が発生したり、感光体
の挙動が乱れ画像劣化が生じる。この場合、これらの周
波数を近傍または一致させないようにすることで低騒音
とし、振動による画像劣化を少なくする。

【００２５】ヘルムホルツ共鳴器の他の設置場所とし
て、図８は、ドラム１の感光体フランジ５にヘルムホル
ツ共鳴器の短管（３_A、３_B）と空間（２_A、２_B）が存在
するように構成した場合の概略図である。図８のよう
に、感光体フランジ５にヘルムホルツ共鳴器の機能を持
たせることで、感光体の形状が劣化したりすることを低
減できる。また、感光体素管が共通部品であるときは、
機種間でこのフランジ５のみを取り替えれば様々なター
ゲット周波数に対応することが可能となり、コストの低
減にもつながる。

【００２６】図９は、感光体ドラム１の振動周波数に対
する振動増幅率を示すグラフの１例である。図９中に示
した感光体１の振動増幅率がマイナスとなる周波数帯域
（減衰領域）に、ステッピングモータ６の励磁周波数ｆ
_mまたは現像ローラ９のバイアス印加周波数ｆ_Bを設定す
ることで、感光体１によりこれらの振動成分が増幅され
ことがなくなるため、騒音の低減につながるだけでな
く、感光体１の振動が低減するため、高画質化にもつな
がる。

【００２７】図１０は、感光体ドラム１内部の両端にそ
れぞれヘルムホルツ共鳴器を設けた場合の概略図であ
る。複写機やプリンタには、感光体ドラムを音響放射面
として騒音となる振動源、騒音源が多数存在しており、
これら複数の周波数に対して騒音を低減させることによ
り全体的な低騒音化ができる。また、図１０ではヘルム
ホルツ共鳴器を２つ設けるようにしたが、ヘルムホルツ
共鳴器をこれ以上の数持つようにしても効果的である。
また、ヘルムホルツ共鳴器を図８の形式のものとしても
よい。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
画像形成装置の感光体駆動ユニットに共鳴器を備えるよ
うにして、画像形成装置の駆動系で発生する騒音エネル
ギーを吸音器で吸収することにより、低騒音化を図るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明で用いられる共鳴器の概略図である。

【図２】 感光体ドラム内部にヘルムホルツ共鳴器を設
けた例である。

【図３】 内側壁面に多孔質材料を貼り付けた場合のヘ
ルムホルツ共鳴器の概略図である。

【図４】 短管の長さを変化させることができる構造の
ヘルムホルツ共鳴器を示す概略図である。

【図５】 感光体駆動系の駆動源をステッピングモータ
とした場合の感光体ドラムの概略図である。

【図６】 感光体に接触している現像ユニットの概略図
である。

【図７】 感光体内部に設けられた短管を有する空間以
外の感光体内部を減衰材料で満たしたときの概略図であ
る。

【図８】 感光体駆動ユニットの感光体フランジにヘル
ムホルツ共鳴器が存在するように構成したときの概略図
である。

【図９】 感光体ドラムの振動周波数に対する振動増幅
率を示すグラフ例である。

【図１０】 感光体ドラム内部にヘルムホルツ共鳴器を
複数設けた場合の概略図である。

【符号の説明】

１…感光体ドラム、２，２_A，２_B…空間、３，３_A，３_B
…短管、４…シャフト、５…感光体フランジ、６…ステ
ッピングモータ、７…モータドライバ、８…現像ユニッ
ト、９…現像ローラ、１０…減衰材料。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも被回転体である感光体、駆動
   伝達手段、駆動源であるモータを構成部品とする感光体
   駆動ユニットにおいて、その感光体ドラム内部に、短管
   を有する空間を設けたことを特徴とする感光体駆動ユニ
   ット。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の感光体駆動ユニットに
   おいて、前記短管の長さと断面積または前記空間の体積
   のいずれかを変化できるようにしたことを特徴とする感
   光体駆動ユニット。
3. 【請求項３】 請求項１または２に記載の感光体駆動ユ
   ニットにおいて、前記感光体の駆動源であるモータをス
   テッピングモータとした場合、前記空間の体積をＶ、前
   記短管の長さをＬ_H、前記短管の断面積をＳ_H、音速をｃ
   としたパラメータの下記の式で決定される周波数ｆ
   _Hと、前記ステッピングモータの励磁周波数ｆ_mとを一致
   または近傍に存在するようにそれらのパラメータを変化
   できるようにしたことを特徴とする感光体駆動ユニッ
   ト。 【数１】
4. 【請求項４】 請求項１または２に記載の感光体駆動ユ
   ニットにおいて、請求項３に記載された式で決定される
   周波数ｆ_Hと、前記感光体と接触している現像ローラの
   バイアス印加周波数ｆ_Bとを一致または近傍に存在する
   ようにそれらのパラメータを変化できるようにしたこと
   を特徴とする感光体駆動ユニット。
5. 【請求項５】 請求項３または請求項４に記載の感光体
   駆動ユニットにおいて、印刷モードにより前記感光体の
   回転速度が変化する場合、この回転速度と一緒に変化す
   る前記モータの励磁周波数ｆ_mまたはバイアス印加周波
   数ｆ_Bに同期するように前記周波数ｆ_Hを変化させるよう
   にしたことを特徴とする感光体駆動ユニット。
6. 【請求項６】 請求項１または２に記載の感光体駆動ユ
   ニットにおいて、請求項３に記載された式で決定される
   周波数ｆ_Hと、前記感光体の共振周波数ｆ_kとを一致また
   は近傍に存在するようにそれらのパラメータを変化でき
   るようにしたことを特徴とする感光体駆動ユニット。
7. 【請求項７】 請求項３乃至５のいずれか１に記載の感
   光体駆動ユニットにおいて、前記ステッピングモータの
   励磁周波数ｆ_mまたは前記現像ローラのバイアス印加周
   波数ｆ_Bを前記感光体の振動増幅率がマイナスとなる周
   波数帯域に設定したことを特徴とする感光体駆動ユニッ
   ト。