JP2007127245A - 騒音抑制装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】排気経路を介して装置外へ放射される騒音を抑えることにより、使用環境の静粛化を図ることのできる、騒音抑制装置および画像形成装置を提供する。
【解決手段】排気経路１５の騒音をアクティブノイズコントロールシステム１７で抑制する騒音抑制装置であって、前記排気経路に配置したコントロールマイク１８の騒音検知位置を変更する検知位置変更手段３２、３３…を備えた騒音抑制装置により前記課題を解決する。
【選択図】図４

Description

本発明は、複写機、プリンター、ファクシミリ等の画像形成装置に好適な、排気経路の騒音を抑制する抑制低減装置に関するものである。

従来、複写機、プリンター、ファクシミリ、スキャナー等の画像形成及び画像読取り装置では、装置内部の温度上昇を防止するため、または装置内部で発生するオゾンを機外に排出するため、冷却ファンが用いられている。

例えば、複写機は、内部の高温発生部位として定着器やスキャナーが存在し、これら高温発生部位からの熱を本体開口部に設けた冷却ファンにより排気流として本体外部に排出していた。

また装置内部でオゾンが発生する転写部・分離部の近傍にオゾン排出用ファンが設けられ、本体外部にオゾンを排出していた。

この冷却ファン、オゾン排出用ファンは高温発生部位もしくはオゾン発生部位から装置外部へ排気経路を形成するためにダクトを配置している。

前述の従来例において、冷却ファン、オゾン排出用ファンは複写機の筐体表面近傍に設置されていることから、冷却ファン、オゾン排出用ファンの動作時に発生する騒音がそのまま装置から機外へ放射されてしまい、装置本体近辺にいる人の不快感を招くものであった。

また、複数の高温発生部位の温度状況が一様であるとは限らず、さらに複写機本体形状の制約から、それぞれの高温発生部位に対する排気ダクトの排気流路の形状も一様にできるとは限らない。そのため、それぞれの高温発生部位における冷却効率に差が生じる。このとき、本体内で最高温度を示す測定点を基準にして冷却ファンの風量を決定する必要があるため、高温発生部位によっては必要以上の冷却が施されていることになり、冷却ファンの騒音増大の原因となっていた。オゾン排出用ファンにおいても同様の問題が生じていた。

また、排気ダクトを介在して、複写機の内部の音、例えば駆動音などを複写機外部へ伝達することもよくあった。

これらの問題の対策として、排気ダクト内の音を検知し、その音に対して逆位相の音を排気ダクト内において出力することによって、排気ダクト内の音を低減させる技術（アクティブノイズコントロール）がある。このアクティブノイズコントロールを使えばダクト内において冷却ファン、オゾン排気ファンの音を小さくすることができるため、結果として複写機から機外へ放射される音を小さくすることができる。この技術については特許文献１ないし４に記載されている。

しかし、冷却ファン、オゾン排気ファンの音の大きさは常に同じではなくて排気ダクト内に設けたフィルターやファンの劣化などにより変化する可能性がある。その結果、その音の周波数毎の音圧レベルも変化し、排気ダクト内の音響モードが変化する可能性がある。そして、排気ダクト内の音を正確に検知できずアクティブノイズコントロールによって騒音低減ができなくなる可能性がある。

本発明は、このような状況のもとでなされたもので、排気経路を介して装置外へ放射される騒音を経時的に安定して抑えることのできる、騒音抑制装置および画像形成装置を提供することを課題とするものである。
特開平０７−２８１６７１号公報 特開平０８−１５６３６７号公報 特開平０９−２８０７０９号公報 特開２００２−３１１７６３号公報

前記課題を解決するため、本発明では、騒音抑制装置を次の（１）のとおりに構成する。

（１）排気経路に設けられ、前記排気経路における騒音を検知するコントロールマイクと、前記コントロールマイクで検知された音に応じてその音の逆位相の音を排気ダクト内において出力する出力部を有するアクティブノイズコントロールシステムで騒音を抑制する騒音抑制装置であって、
前記排気経路に配置したコントロールマイクの騒音検知位置を変更する検知位置変更手段を備えた騒音抑制装置。

本発明によれば、騒音を経時的に安定して抑えることができる。

以下本発明を実施するための最良の形態を、画像形成装置の実施例により詳しく説明する。

図１は、実施例１である“騒音抑制装置を搭載した画像形成装置”の構成を示す断面図である。圧板２下の原稿台ガラスに載置された原稿は、原稿読取り部３によって読み取られる。そして、感光ドラム４上に潜像が形成される。潜像は現像部５によってトナー像に画像形成される。カセット６に載置された転写紙Ｐは搬送パス７を経由して転写・分離部８へと搬送される。転写・分離部８で、前記画像形成されたトナー像は転写紙Ｐへ転写される。そして搬送部９、定着装置１０を経由して画像形成装置１の外部へ排出される。

図２、図３は、画像形成装置１に取り付けられている冷却ファンおよび排気ダクトを示し、エアフロー系統を示した画像形成装置１の斜視図である。

画像形成装置１へ取り込まれるエアは、図２に示すように画像形成装置１の前面に配置された吸引ファン１１、１２によって、エアが画像形成装置１の内部へ吸引される。そして、画像形成装置１の内部で発生している熱およびオゾンを図３に示すように、排気ファン１３、１４および排気ダクト１５によって開口部１５−ｄより画像形成装置１の外部へ排出している。なお、吸引ファンは装置前面でなくとも側面或いは背面でも良い。

排気ダクト１５は、画像形成装置１の後側板１６に取り付けられ、２方向からエアが流れる排気ダクト１５−ａ、１５−ｂが合流し、排気ダクト１５−ｃによって画像形成装置１の下方へとエアを流している。

排気ダクト１５の材料はＡＢＳなどの樹脂が使われている。排気ダクト１５の厚みは排気ファン１３、１４の振動が伝わらない程度の厚み、例えば最低５ｍｍの厚みは必要である。

排気ダクト１５−ｃの途中には本実施例の特徴をなす能動消音システム（アクティブノイズコントロールシステム）１７が配置されている。排気ダクト１５−ｃの内部を伝わって画像形成装置１の外部へ放射される吸引ファン１１、１２および排気ファン１３、１４から発生する音および画像形成装置１内部で発生する駆動音などを能動消音システム１７によって消音している。

次にこの能動消音システム１７の詳細について説明する。

図４は能動消音システム１７の断面図および電気ブロック図を示したものである。まず排気ダクト１５−ｃ内部の音を排気ダクト１５−ｃの内壁面にコントロールマイク１８の音の検知面１８−ａが沿うように配置したコントロールマイク１８によって検出する。その音をアンプ１９によって増幅し、ＡＤ変換器（Ａ．Ｄ．Ｃ）２０によって音をデジタル信号化する。そして適応フィルター：Ｗ（２１）によって、信号の位相を反転してＤＡ変換器（Ｄ．Ａ．Ｃ）２２によって信号をアナログ化し、アンプ２３によって増幅後、２次音源スピーカ２４によって排気ダクト１５−ｃの中へ音を付加している。つまりコントロールマイク１８で検知した音と逆位相の音を２次音源スピーカ２４によって排気ダクト１５−ｃ内に放射し、排気ダクト１５−ｃ内の音を音の干渉によって消音している。

２次音源スピーカ２４の周囲にはスピーカ２４を取り囲んでスピーカカバー２４−ａが設けられている。これは２次音源スピーカ２４の出力が排気ダクト１５−ｃ内に向かうようにするための構成である。

２次音源スピーカ２４から放射された音は元の音と重なって排気ダクト１５−ｃの内壁面に音の検知面がくるように配置したエラーマイク２５によって検出される。エラーマイク２５によって検出された音はアンプ２６によって増幅後、ＡＤ変換器（Ａ．Ｄ．Ｃ）２７によってデジタル信号化されＬＭＳ（Ｌｅａｓｔ Ｍｅａｎ Ｓｑｕａｒｅ）演算部２８に入る。ＬＭＳ演算部２８ではエラーマイク２５で検出された音が最小化するように演算処理がされ、その結果を適応フィルター：Ｗ（２１）に入力し、２次音源スピーカ２４から放射する音を決める。つまり、エラーマイク２５の音が最小化するようにフィードバック制御を行っている。

誤差経路補償フィルター：Ｃ（２９）は、２次音源スピーカ２４からエラーマイク２５に至る伝達特性を模擬した回路である。誤差経路補償フィルター：Ｃ（２９）は、コントロールマイク１８の検出信号とエラーマイク２５での検出信号のタイミングを合わせるためにＬＭＳ演算部２８において演算を行い２次音源スピーカ２４から放出する音の調整を行っている。

また、ハウリング補償フィルター３０に示す経路は、２次音源スピーカ２４からの音がコントロールマイク１８にフィードバックする経路であるためハウリングの原因となる。これを防止するためにハウリング補償フィルター３０を配置し、ハウリングを防止している。

次に能動消音システム１７のコントロールマイク１８の動作について説明する。

まず排気ダクト１５−ｃ内部の音を検知する。図６は排気ダクト１５−ｃの内部の音圧レベルを模式的に示した音響モードを示した模式図である。図示のとおり、排気ダクト１５−ｃ内の音圧レベルは場所によって異なる。腹の位置は音圧レベルが大きくなり、節の部分は音圧レベルが小さくなる。この音響モードは音の周波数によっても異なるが、この場合は例えば、５００Ｈｚ〜３０００Ｈｚまでの音圧レベルのオーバーオールで音響モードが形成されていると考えて良い。

このため、排気ダクト１５−ｃ内部の腹位置を探査すべくコントロールマイク１８を走査させる必要がある。

コントロールマイク１８の走査の手段としては図３、図４に示すように排気ダクト１５−ｃの壁面に角穴１５−ｅが明けられ、この上にスムーズに直線移動可能なアキュライドレール３１を固定する。アキュライドレール３１の上にはＬ字状のマイク支持板３２が固定され、その上にコントロールマイク１８を固定している。マイク支持板３２はステッピングモータ３３の出力軸に固定しているプーリー３４と従動回転する従動プーリー３５の間に掛けられたワイヤー３６に固定されている。これによりワイヤー３６の移動に同期してマイク支持板３２も移動するようになっている。

コントロールマイク１８は角穴１５−ｅより排気ダクト１５−ｃ内部の音を検知するが、コントロールマイク１８以外の角穴１５−ｅから排気ダクト１５−ｃ内部の音が外部に漏れる。これを防止するため、マイク支持板３２とアキュライドレール３１の間に蛇腹状の防音部材（不図示）が設けられ、コントロールマイク１８が移動してもその他の角穴１５−ｅは塞がれている。

また、図３に示すように、ステッピングモータ３３、コントロールマイク１８、２次音源スピーカ２４、エラーマイク２５は、画像形成装置１の内部に取り付いている能動消音システム１７のコントローラ３７に信号伝達ができるようにケーブル結線がなされている。

次に能動消音システム１７のコントロールマイク１８の動作手順を図５のフローチャートによって説明する。この動作手順は、コントローラ３７により処理される。

まずコントロールマイク１８（Ｃマイク）を前述したように排気ダクト１５−ｃ内の騒音レベルの最大値を走査すべく移動させる（ステップ１）。

コントロールマイク１８の走査と同時に排気ダクト１５−ｃ内の音圧レベルをコントローラ３７にて計算する（ステップ２）。

排気ダクト１５−ｃ内でコントロールマイク１８の移動可能部分をひと通り走査したら走査した排気ダクト１５−ｃ内で最大の音圧レベルの部分を検出し、その部分に移動して、コントロールマイク１８の位置を固定する（ステップ３）。

次に前記排気ダクト１５−ｃ内の音圧レベルの最大部分において図４に示すアンプ１９を調整し、排気ダクト１５−ｃ内の音圧レベルをアンプ１９で増幅可能になるまで調整する（ステップ４）。

次に図４に示す２次音源スピーカ２４より全周波数帯の音がすべて入っている音（いわゆるホワイトノイズ）を出力し、エラーマイク２５の検知出力が最大になるように２次音源スピーカ２４のアンプ２３を調整する。その状態で、ホワイトノイズを２次音源スピーカ２４より出力する（いわゆる同定）（ステップ５）。

同定終了後、前記説明した誤差経路補償フィルター２９に同定値Ｃを入れ、保存する。（ステップ６）その後、能動消音システム１７（ＡＮＣ）の適応を開始する（ステップ７）。

図７、図８は能動消音システム１７を排気ダクト１５−ｃで作動させることにより得られる騒音低減の効果を示した図である。

図７は横軸に時間（Ｓ）縦軸に騒音波形（図４のエラーマイク２５で検出した電圧波形（Ｖ））を示している。 図８は、図７の騒音波形をＦＦＴ処理（高速フーリエ変換）して、横軸に周波数（Ｈｚ）縦軸に音圧レベル（ｄＢ）を示したグラフである。

図７に示すように能動消音システム１７を作動させると時間経過とともに騒音波形（Ｖ）は小さくなる。また図８に示すように所定周波数の音圧レベル（ｄＢ）が矢印の方向に減少する。すなわち、排気ダクト１５−ｃ内の音圧レベルの最大値の部分にコントロールマイク１８を位置させることにより、図７、図８に示す騒音低減の効果が大きくなる。

以上説明したように本実施例によれば、吸気ファン、冷却ファン動作時に発生する騒音が直接装置本体の開口部から放射されることがなくなり、低騒音化を実現することができる。

さらに吸気ファン、冷却ファンの劣化などにより、もしくは冷却ファン、吸気ファンと装置外部の間に設けたオゾンフィルターの劣化などにより、経時的に画像形成装置から放射される音質が変化した場合でも、低騒音化を達成できる。即ち、音のモードを検出し最適なマイク位置で音を検出することによりさらなる低騒音化を実現できる。

次に実施例２である“画像形成装置”について、図９を用いて説明をする。
なお、実施例１と同一の部品は同一符号を記し、説明を省略する。

図９は実施例２における能動消音システム４８を示した排気ダクト１５−ｃの断面図および電気系統図である。
実施例１と異なる部分は、実施例１では１つのコントロールマイク１８を移動して排気ダクト１５−ｃ内の音圧レベルの最大部分を見つけていたのに対して本実施例では図９に示すようにコントロールマイク４６−ａ〜４６−ｆを複数配置している。４７はコントロールマイク４６−ａ〜４６−ｆを排気ダクト１５−ｃに取り付ける取り付け板である。

コントロールマイク４６−ａ〜４６−ｆで順次、排気ダクト１５−ｃ内の音圧レベルを計測して、音圧レベルの最大値を計測したコントロールマイクをマイク４６−ａ〜４６−ｆから１つ選定する。その後は選定したコントロールマイクで、図５に示す実施例１の４１〜４５の動作をして能動消音システム４８を動作させ、排気ダクト１５−ｃ内の騒音を下げる。

以上説明したように、本実施例によっても、実施例１と同様の効果を得ることができる。本実施例では、角穴や防音部材から音が漏れることがなく、また可動部分がないので構成が簡単になる。

（変形）
騒音検知位置の変更は、頻繁に行う必要がないので、手動で変更するようにしてもよい。このようにすることにより装置の構成を簡単にすることができる。また、手動で変更する場合には、音圧レベルの最大位置に限らず、耳障りとならない音質が得られる位置に騒音検知位置を変更するようにしてもよい。この場合は、音圧レベル検知装置を特に必要としない利点がある。

実施例１である画像形成装置の構成を示す断面図 実施例１の画像形成装置に取り付いている吸引ファンを示す斜視図 実施例１の画像形成装置に取り付いている排気ファンおよび排気ダクトを示す斜視図 実施例１における能動消音システムの断面図および電気ブロック図を示す図 実施例１における能動消音システムのコントロールマイクの動作手順を示すフローチャート 実施例１における排気ダクトの内部の音響モードを示す模式図 実施例１における騒音波形を示す図 図７の騒音波形をＦＦＴ処理して横軸に周波数（Ｈｚ）縦軸に音圧レベル（ｄＢ）で示したグラフ 実施例２における能動消音システムの断面図および電気ブロック図を示す図

符号の説明

１５ 騒音伝達経路
１８ コントロールマイク
２４ ２次音源スピーカ

Claims (6)

1. 排気経路に設けられ、前記排気経路における騒音を検知するコントロールマイクと、前記コントロールマイクで検知された音に応じてその音の逆位相の音を排気ダクト内において出力する出力部を有するアクティブノイズコントロールシステムで騒音を抑制する騒音抑制装置であって、
   前記排気経路に配置したコントロールマイクの騒音検知位置を変更する検知位置変更手段を備えたことを特徴とする騒音抑制装置。
2. 請求項１に記載の騒音抑制装置において、
   前記検知位置変更手段は、前記コントロールマイクを前記排気経路に沿って移動することにより検知位置を変更するものであることを特徴とする騒音抑制装置。
3. 請求項１に記載の騒音抑制装置において、
   前記検知位置変更手段は、前記排気経路に沿って配置した複数のコントロールマイクから所要のマイクを選択することにより検知位置を変更するものであることを特徴とする騒音抑制装置。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載の騒音抑制装置において、
   前記コントロールマイクからの信号が最大になるように、前記検知位置変更手段を制御する制御手段を備えたことを特徴とする騒音抑制装置。
5. 請求項１ないし３のいずれかに記載の騒音抑制装置において、
   前記検知位置変更手段は手動で変更可能な構成であることを特徴とする騒音抑制装置。
6. 請求項１ないし５のいずれかに記載の騒音抑制装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。

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