JP2018125911A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数のモータが組み込まれた装置の低騒音化のために、モータ音を測定ながら最適な駆動条件を見つける方法において、補正を行う以外の不要モータ音を除去する。
【解決手段】モータの回転数を少しずらし、うなり１周期分の時間の発生音を回転角に応じて平均。特定周波数の分離し、測定結果をFFすることで騒音を抑制できる。
【選択図】図3

Description

本発明は、電子写真方式等の画像形成装置に組み込まれたモータに関して、特にモータの運転騒音を低減するためのモータ駆動方法に関するものである。

電子写真方式等の画像形成装置は、原稿の複写や電子データの印刷などの用途として一般に広く普及しており、オフィスや図書館などの居住空間で使用されている。また、利便性の向上として機能追加や、用紙出力の高速化などの改良がなされている。

これらの画像形成装置は、カット紙等の用紙にトナー画像を形成するために複雑なプロセスが用いられる。紙の搬送、感光体ドラムの駆動、中間転写体の駆動、トナー定着、露光ユニットの駆動などである。これらはモータを用いて駆動しており、特に中・高速機では、機能毎に個別のモータを用いて駆動する構成が用いられている。一方、オフィスなどで使用する機器は静音化が望まれているが、機能追加や高速化は、逆に装置の稼働音を大きくする要因となるため、様々な対策が提案されている。

前述のように、幾つものモータを用いて駆動する構成では、ギア連結機構や駆動機構の改良ばかりではなく、モータ自身が出す騒音の対策が必要である。モータ自身の騒音の１つとして、コギングトルク変動起因のトルクリップル変動によるものがある。トルクリップル変動を抑える方法は、種々提案されている。

例えば、トルクメータを接続し直接トルクリップルを測定する方法がある。接続軸歪の歪量を利用してトルクリップルを求めるものであるが、測定構成部の共振点付近では使用できないことや高速回転の測定が困難であるなどの制約がある。また、測定構成部は高価なので装置内に組み込むことは難しい。トルクリップル成分を推測・測定するのではなく、モータの音を測定して騒音を低減する方法も試みられている。

特許文献１では、モータの騒音をマイクロフォンで測定して、トルクリップル成分の低減を行うことが開示されている。この方法によれば、測定されたモータ音のトルクリップル成分に相当する音の周波数の音声信号から、トルクリップル成分を相殺する補正電流値を算出し、騒音を打ち消すようにするものである。

特許文献２では、注目音と不要音の分離について提案されたものである。特許文献２は、車の車両近接検出方法において、周囲騒音を検出しその騒音の特徴から他車両の発生する走行音の大きさを算出し、他車両との距離を判定する方法が開示されている。この時にマイクロフォンは、他車両の走行音だけでなく自車両の走行音も収録する。自車、他車の走行音は似ているため、自車音を取り除かないと距離の判定ができない。そこで、自車の駆動条件を変更することによって特徴のある周波数帯が重複しないようにしている。

特開2006-288076号公報 特許 2013-68428号公報

装置内に設置したマイクロフォンで収録される不要音の１つに、他のモータ音がある。装置内には、複数のモータが互いに隣接して配置されているため、あるモータ音の検出時に他のモータ音も同時に検出されることになる。使用されているモータは、同一種類のものが多い。また、同一の回転数で回転しているものもある。

複数のモータが同一回転しているということは、モータトルクリップル成分が起因の騒音も同一周波数成分となる。あるモータの騒音測定値からトルクリップル成分を予測し、抑圧パラメータを算出する場合に、他のモータの音が混ざってしまうとその対象とするモータの発生する騒音を正しく計測することができない。騒音測定時のマイクロフォンとのモータの位置関係あるいはモータの回転位相の関係により注目周波数の干渉が発生し複雑に合成された騒音となる。そのため、その複雑な騒音から対象とするモータの騒音を低減することは困難になる。このように、注目周波数が同一の場合は不要音を除去又は分離する必要がある
特許文献１では、単一のモータに対し、マイクロフォンで検出した騒音に基づき補正を行っているので、複数のモータから同一周波数の騒音が発生した場合、対象のモータのトルクリップルによる騒音と別モータの騒音と区別ができず、トルクリップルの補正を行うことができない。同一回転数の他のモータ音が混ざった状態で特許文献１の方法でパラメータを算出すると、精度良く騒音の低減が行えない。

特許文献２では、不要音を発生するモータを停止又は著しく速度を変更することで、不要音を注目周波数帯から分離するようにしている。しかし、電子写真装置に適用する場合、このように速度を著しく変更すると良くない。例えば、感光ドラムと中間転写体は、感光ドラム表面と中間転写体表面が転写位置で互いに接触している。通常時は、滑りなく駆動されているが、片方の停止や著しく速度を変更で滑り量が増大して破損の可能性がある。単独動作のために離間機構を設けたとしても、動作状況が大きく異なり、実際の印刷時とは発生音がことなるので精度良く騒音を低減することができない、また、装置の増大やコストアップに繋がってしまう。

そこで本発明では、装置内に複数のモータをもつ画像形成装置において 、複数のモータの発生音を同時に検出するマイクロフォンを配置し、複数のモータの回転数をわずかに異ならせる速度指令値変更手段と、複数のモータを駆動するモータ制御手段と、マイクロフォンの出力から複数のモータ各々の発生音を計測する音声信号演算手段をもち、前記モータ制御手段は音声信号演算結果に基づき前記複数のモータ各々の駆動電圧を生成する。
音声信号演算手段は、複数のモータの回転数差1周期以上を平均する。
音声信号演算手段は、回転位相に同期して平均処理する。
音声信号演算手段は、複数のモータ音を個別に計測する演算を同時に行う。
音声信号演算結果に基づき、駆動電圧を生成する過程において、
通常運転時とは異なる速度を用いて駆動した場合は、生成される駆動電圧を補正する。
２つもしくはそれ以上のモータが同一回転しているときに回転数を異ならせる速度指令変更手段を持つ。
２つもしくはそれ以上のモータの回転数が整数倍の関係であるときに複数モータの回転数と整数倍の回転数とを異ならせる速度指令変更手段をもつ。

本発明によれば、複数のモータが隣接している状況においても、それぞれのモータ音の低減が可能となる。また、複数のモータのうちいくつかを停止することができない場合においても、微小な速度変更によって使用可能なため、停止することなく適用することが可能となる。さらに、それぞれのモータ音を低減する補正動作は全てを同時に行うことができるので、補正時間が短縮できる。

画像形成装置の図 モータとギアの配置図 モータ制御ブロック図 音圧レベル演算部のブロック図 騒音音圧波形 騒音音圧波形の加算平均説明図 位相と干渉波形 位相と音圧レベルの関係グラフ 振幅と音圧レベルの関係グラフ 最適値算出時のフローチャート ３つのモータの配置図 騒音音圧波形の加算平均説明図

本発明の構成について、以下、実施例を用いて説明する。
［実施例１］
本実施例の説明にあたり、まず概略を説明する。本実施例では、画像形成装置に配置された２つのモータ、ドラム駆動モータとベルト駆動モータの騒音低減方法について説明する。２つのモータは同一速度で回転している。これらのモータから発生する騒音の１つとして、モータのトルクリップル起因の回転２４次の周波数が挙げられる。この回転２４次の周波数の低減方法について説明する。なお、以下、回転２４次の周波数は注目周波数と呼ぶ。

図１は本実施例の画像形成装置の構成の説明図である。図１に示すように、本実施例の画像形成装置９９は、中間転写ベルト（搬送体）９に沿ってイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫを配置したカラーレーザビームプリンタである。画像形成部ＰＹは、感光ドラム（像担持体）１Ｙの周囲に、帯電手段１Ｙ、露光手段３Ｙ、現像手段４Ｙ、一次転写ローラ５Ｙ、クリーニング手段６Ｙが配置されている。画像形成部ＰＹでは、感光ドラム１Ｙが矢印Ａ方向に回転し、帯電手段２Ｙによって表面を一様な電位に帯電される。

露光手段３Ｙは、イエローの分解色画像を展開した画素毎の画像データを露光するレーザー露光部であり、図示しないポリゴンミラーを用いてレーザー光を走査する。これにより、帯電した感光ドラム１Ｙの表面に静電像が書き込まれる。感光ドラム１Ｙ上の静電像は現像手段４Ｙによりトナー像として現像され、感光ドラム１Ｙの回転に伴って担持搬送された後、一次転写部ＴＹにおいて転写手段５Ｙによって中間転写ベルト９に一次転写される。

クリーニング手段６Ｙは、クリーニングブレードを感光ドラム１Ｙに摺擦して、一次転写部ＴＹを通過して感光ドラム１Ｙの表面に残留した転写残トナーを除去する。画像形成部ＰＭ、ＰＣ、ＰＫでは、同様にして感光ドラム１Ｍ，１Ｃ、１Ｋにマゼンタトナー像、シアントナー像、ブラックトナー像が形成され、中間転写ベルト９に重ね合わせて一次転写される。搬送体の一例である中間転写ベルト９は、駆動ローラ１３、テンションローラ１２、バックアップローラ１０に掛け渡して支持されて矢印Ｂ方向に回転する。

中間転写ベルト９に担持された４色のトナー像は、二次転写部Ｔ２へ搬送されて記録材Ｐへ一括二次転写される。記録用紙Ｐは、給紙カセット２０から給紙ローラ1４によって引き出され、分離手段1５によって１枚毎に分離されてレジストローラ1６へ送り出される。レジストローラ1６は、中間転写ベルト９のトナー像に先頭を一致させて、記録材Ｐを二次転写部Ｔ２へ給送する。４色のトナー像を二次転写された記録材Ｐは、定着装置1７へ受け渡されて加熱加圧を受けることにより、表面にフルカラー画像を定着される。中間転写ベルトクリーニング手段１８は、二次転写部Ｔ２を通過して中間転写ベルト９に残った転写残トナーを除去する。

このように、画像形成装置は、印刷開始の指示後、記録用紙Ｐを給紙カセット２０から定着装置１７まで搬送すると共に、画像形成に必要な作像機構を連動して動作させることによって、印刷を完了する。図１には、作像機構や搬送機構を駆動する駆動源を図示していないが、それぞれの機構は不図示のモータを用いて駆動している。給紙ローラ１４、分離ローラ１５、レジストローラ１６、定着装置１７、露光手段３、現像手段４は、いずれも独立したモータによって駆動されている。機構として統合できる場合には、ギアとクラッチ等を用いて１つのモータで複数の機構を駆動する構成もある。

また、感光ドラム１と中間転写ベルト９に駆動を伝える駆動ローラ１３もモータを用いて駆動している。図１と図２に示す、駆動ギアユニット９８は、感光ドラム１と駆動ローラ１３を駆動するためのモータ及びギア列である。詳細は後述する。ここで、感光ドラム１と中間転写ベルト９は互いに接触して移動しているため、両者は互いに速度差なく駆動するのが望ましい。著しい速度差が生じると破損する場合がある。

図２は、駆動ギアユニット９８の詳細を示したものである。図２は、図１の画像形成装置正面図を背面側から見た図である。図２に於いて図１と同一の部位には同じ番号を付してあり、感光ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋと、駆動ローラ１３、静電搬送ベルト９は点線で示している。感光ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋには、駆動ギア５１Ｙ、５１Ｍ，５１Ｃ，５１Ｋが接続されており、アイドラギア５３、５４、５５とかみ合っている。ドラム駆動モータ５６には、駆動ギア５７が接続されており、駆動ギア５７とアイドラギア５３もかみ合っている。このように構成することで、感光ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋはいずれも矢印方向に同一回転する。

一方、駆動ローラ１３には駆動ギア５２が接続されている。ベルト駆動モータ５８には、駆動ギア５９が接続されている。駆動ギア５９と駆動ギア５２はかみ合っている。この構成では、ドラム駆動モータ５６とベルト駆動モータ５８が同じ回転数で駆動すると、ドラム１と中間転写ベルト９が滑りなく駆動できるようになっている。ドラム駆動モータ５６とベルト駆動モータ５８のほぼ中間位置には、マイクロフォン６０が配置されており、２つのモータの騒音が測定できるようになっている。

図３はモータの制御ブロック図を示したものである。ドラム駆動モータ５６とベルト駆動モータ５８は、一般的なＰＭＳＭタイプ又はそれに類似のu相v相w相の３相の入力を持つモータであり、それぞれ個別の制御回路によって等速度回転制御されている。速度指令部１０１は、ドラム駆動モータ５６とベルト駆動モータ５８の回転速度を管理しており、通常動作時は、同一の回転数指令値ω１＊とω２＊を出力している。

速度制御部１０２、１２２は、入力される回転速度差分値に基づきＰＩ制御によって、必要なトルク指令値を出力する。速度制御部１０２、１２２には、回転数指令値ω１＊、ω２＊と、後述する速度値ω１、ω２の差分値が入力され、トルク指令値τ１＊、τ２＊が出力される。電流指令生成部１０３、１２３は、ｄｑ軸上の電流値指令値を求める。トルク指令値τ１＊、τ２＊と後述するトルク補正指令値τ１、τ２の加算値が入力され、ｄｑ軸上の電流値Ｉｄ０１＊、Ｉｑ０１＊、Ｉｄ０２＊、Ｉｑ０２＊を出力する。ｄｑ軸上のidとiqを式（１）のように求めている。

電流制御演算部１０４、１２４は、モータ方程式に基づいて、ｄｑ軸上で電流電圧変換をおこなう。入力電流指令値Ｉｄ０１＊、Ｉｑ０１＊、Ｉｄ０２＊、Ｉｑ０２＊が入力され、電圧指令値Ｖｄｃ1＊、Ｖｑｃ1＊、Ｖｄｃ２＊、Ｖｑｃ2＊を出力する。電流電圧変換式（２）を用いて行っている。

ここで、Ｒａは巻き線抵抗[Ω]、Ｌｄ、Ｌｑは巻き線インダクタンス[mH]、Φaは逆起電圧[mv/(rad/s)] である。Ｒａ、Ｌｄ、Ｌｑ、Φａは、それぞれ使用するモータ特性から決定される固有値で、予め測定してある。座標変換部１０５、１２６は、２相３相変換を行い、モータの３相それぞれの電圧指令値を算出する。電圧指令値Ｖｄｃ1＊、Ｖｑｃ1＊、Ｖｄｃ２＊、Ｖｑｃ2＊と、後述する回転角度情報θｄｃ１より駆動電圧指令値Ｖｕ１＊、Ｖｖ１＊、Ｖｗ１＊、Ｖｕ２＊、Ｖｖ２＊、Ｖｗ２＊を算出する。２相３相変換式（３）を用いて行っている。

ＰＷＭ回路１０６、１２６は、ＰＷＭ制御によって駆動電圧指令値から電圧パルスを生成する回路であり、図示しない電源供給によって駆動電圧を供給する。ＰＷＭの駆動周波数は、例えば２４ｋＨｚを使用している。駆動電圧指令値Ｖｕ１＊、Ｖｖ１＊、Ｖｗ１＊、Ｖｕ２＊、Ｖｖ２＊、Ｖｗ２＊から、駆動電流ｉｕ１、ｉｖ１、ｉｗ１、ｉｕ２、ｉｖ２、ｉｗ２が得られる。

回転角度検出センサ１１４、１３０は、モータの回転角度を検出するセンサであり、エンコーダ又はホール素子を用いている。位置検出器１０８、１２８は、角度検出センサ１１４、１３０の出力から、角度θｄｃ１、θｄｃ２と速度値ω１、ω２を算出している。速度値は角度の微分値から算出している。

マイクロフォン６０は、ドラム駆動モータ５６とベルト駆動モータ５８の音を検出する。検出された音圧は、騒音レベル演算部１１２へ送られ、注目騒音周波数のレベルを計算する。騒音レベル演算部１１２の詳細については、詳細に後述する。

騒音レベル判定部１１１は、算出された注目周波数レベルの順位付けを行い、注目周波数の音が最小となるトルク補正指令値τ１、τ２決定パラメータとなる、最適位相値と最適振幅値を決定する。具体的には、トルク補正指令値τ１、τ２を段階的に変化させ、その都度注目周波数のレベルを算出する。動作の詳細は、図１０のフローチャートを用いて後述する。なお、段階的にトルク補正指令値を変化させるには、不図示のＣＰＵによって行われる。抑制値記憶部１１０では、騒音レベル判定部１１１の出力である最適位相値と最適振幅値を記憶する。

トルクリップル抑圧信号生成部１０９、１２９では、角度情報θｄｃ１、θｄｃ２と最適位相値と最適振幅値からトルク補正指令値τ１、τ２を生成する。トルク補正指令値τ１、τ２の生成は、基準となる波形を予め記憶しておき、速度指令値と角度情報と最適位相値と最適振幅値から計算する。基準となる波形は、事前にトルク測定器等で測定した物を使用する。あるいは、複数の正弦波を合成したものでも良い。

次に、図４、図５、図６、図７、図１２を用いて騒音レベル演算部の動作を説明する。図４は、騒音レベル演算部１１１のブロック図である。騒音レベル演算部１１２には、マイクロフォン６０の音圧と、ドラム駆動モータ５６の回転速度情報ω１＊と回転角度情報θ１、ベルト駆動モータ５８の回転速度情報ω２＊と回転角度情報θ２が入力されている。音圧出力値は、Ａ/Ｄ変換部１４１で適度なサンプリング時間でデジタルデータに変換される。サンプリングの周波数は、注目周波数がカバーできれば良く、例えば２４ｋＨｚを用いる。区間信号生成部１４４は、注目周波数１周期の計測区間Ｔ１_Δ、Ｔ２_Δを算出する。

１周期の計測区間Ｔ１_Δは、１／ω１＊、Ｔ２_Δは、１／ω２＊として求める。加算平均区間Ｔ_ｐはＴ１_ΔとＴ２_Δの最小公倍数として求める。更に、加算平均回数Ｎ１、Ｎ２を、Ｎ１＝Ｔ_p ／ Ｔ１_Δ、Ｎ２＝Ｔ_p ／ Ｔ２_Δ として求める。これらの区間信号を元に１周期区間毎の切り出し部１４２は、サンプリングされた音圧データを１区間分切り出す。相対１周期加算平均部１４３では、 １区間毎の切り出しデータをＮ１、Ｎ２回、加算平均して注目周波数の騒音レベルを演算する。

上記説明では、注目周波数１周期の計測区間および相対１周期の加算平均区間を回転速度情報から求めているが、エンコーダ１１４、１３０のパルス信号、あるいは回転角度情報θ１、θ２を用いて算出することもできる。この場合モータの微小な速度変動にも対応できるので、精度の良い区間信号を生成することができる。

次に、騒音レベル演算部１１２の動作を収録される音圧波形を用いて詳しく説明する。音圧レベルの演算を始めるには、まず、速度指示部１０１からω１＊とω２＊に異なった速度指令値を出力する。この理由をまず説明する。

図７は、２つのモータ音が干渉したときの干渉波形を示している。図７では、２つのモータが同一回転数で動作している時の音圧を示している。２つのモータ波形Ａ及びＢは、干渉すると波形Ａ＋Ｂのようになる。マイクロフォン６０では、この波形Ａ＋Ｂが音圧波形として観測される。図７（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、注目波形の位相差がそれぞれ０°、９０°１７０°ずれた時を示している。いずれにおいても、注目周波数が一致していると、波形Ａ＋Ｂから波形Ａ又は波形Ｂを推測または分離することは困難である。

そこで、２つのモータ速度をわずかに異ならせて、分離を行う。一例として、ドラム駆動モータ５６の速度は変更せずベルト駆動モータの速度を１％遅くする。モータの回転速度が４０rpsであるとすると、ドラム駆動モータ５６は４０rpsのままで運転を続ける。ベルト駆動モータ５８は、３９．６rpsで運転する。このような速度差で駆動した時の注目周波数は、回転２４次であるモータの回転数の２４倍の周波数となる。ドラム駆動モータ５６の注目周波数は９６０Ｈｚ、ベルト駆動モータ５８の注目周波数は９５０．４Ｈｚとなる。

図５は、マイクロフォン６０で検出する音圧波形の例を示している。波形１５１はドラム駆動モータ５６から発生する音圧波形、波形１５２はベルト駆動モータ５８から発生する音圧波形の例である。ここでは、２つの波形の音圧が等しい場合を示している。波形１５３は、２つのモータの干渉音の音圧波形を示している。すなわち、９６０Ｈｚと９５０．４Ｈｚの干渉波形となる。マイクロフォン６０ではこの波形１５３が測定される。図中の注目周波数１周期の計測区間Ｔ１_Δは1.0416ｍｓ、Ｔ２_Δは1.0522ｍｓとなる。また、相対１周期の加算平均区間Ｔ_ｐは104.16ｍｓとなる。加算平均回数Ｎ１は100回、Ｎ２は99回となる。

図６は、図５の音圧波形を注目周波数１周期の計測区間Ｔ１_Δで区切って示したものである。波形１５１は波形１６１〜１６４、波形１５２は波形１６６〜１６９、波形１５３は波形１５６〜１５９に対応している。ドラム駆動モータ５６の音圧の算出は、波形１５６、１５７、１５８および１５９の注目周波数１周期の計測区間データを100回連続して加算平均することによって算出される。波形１６０が、ドラム駆動モータ５６の１周期分の計算結果となる。

ここで、ドラム駆動モータ５６単独の音圧波形を加算平均した場合を考えてみる。波形１６１、１６２、１６３及び１６４の加算平均によって、波形１６５が得られる。また、ベルト駆動モータ５８単独の音圧波形は、１６６、１６７、１６８及び１６９の加算平均によって、波形１７０が得られる。このとき、ベルト駆動モータ５８単独の音圧波形は、位相が徐々にずれるので波高値は相殺される。結局、ベルト駆動モータ５６の注目周波数１周期の波形１６０と波形１６５が同一であることが確認できる。

また、ベルト駆動モータ５８の音圧を算出するには、注目周波数１周期の計測区間Ｔ２_Δを1.0522ｍｓとし、相対１周期の加算平均区間Ｔ_ｐが1.0416ｍｓ、Ｎ２が99回であるので、99回の連続加算平均によって求めることができる。この様子を、図１２に示す。波形１７１は、ベルト駆動モータ５８の注目周波数１周期の波形である。

このように、個別のモータ音を分離することが可能であるが、音圧波形の計算は、２つのモータについて同時に行うことができる。図１２に示したように、ドラム駆動モータ５６に対してベルト駆動モータ５８の回転速度を１％遅くした後に、ドラム駆動モータ５６とベルト駆動モータ５８の注目周波数１周期の音圧演算を同時刻に行ってもなんら弊害なく算出することができる。なお、上記説明では、Ｔ１_Δ、Ｔ２_Δの値を用いて平均化処理を行っているが、前述のようにエンコーダのパルス信号を用いて行って何ら問題はない。

図１０は、騒音の補正を行う時のフローチャートである。最適騒音補正量の計測を始めるにあたってまず、モータを通常時の速度で駆動する（STEP111）。その後、２つのモータもしくはどちら一方のモータの速度を変更する（STEP112）。ここでは、ベルト駆動モータの速度を１％遅くする。まずは、モータの回転角に対して、抑制信号の最適位相である、図８の位置２０２に相当する角度を求める。図８は、トルクリップル制御指令値τ１またはτ２の位相と音圧レベルの測定例を示したものである。グラフの横軸は、モータの回転角の基準に対するτ１またはτ２の位相差角度を、グラフの縦軸は音圧レベルである。τ１またはτ２の位相を３６０°変化させたときの測定値が波形２０１になる。この例では、位置２０２の所が一番低くなっており、τ１またはτ２を９０°の位相差で生成した時に一番音が小さくなると判断できる。

トルク指令値に予め設定した振幅の抑制信号を重畳し（STEP113）、音圧を測定する（STEP114）。測定された音圧から、注目周波数の音圧振幅を求める（STEP115）。ここで、モータの回転角に対して、抑制信号の位相を変化させながらのすべての位相差における注目周波数の音圧振幅を測定する（STEP116）（STEP117）。全てのデータ取得が終了したことを確認したら（STEP116）音圧振幅が最小である位相値を選択し、騒音補正データとして記憶し、最小である位相値を設定する（STEP118）。なお、（STEP113）〜（STEP116）までの最適位相値を求める手順は、２つのモータの騒音に対して同時に行なう。

最適位相が求まったら、抑制信号の最適振幅を求める。図９の位置２１２に相当する振幅を求める。図９は、トルクリップル制御指令値τ１またはτ２の振幅と音圧レベルの測定例を示したものである。グラフの横軸は、τ１またはτ２の振幅値、グラフの縦軸は音圧レベルである。τ１またはτ２の振幅を、基準１として０．２〜１．８まで変化させたときの測定値が波形２１１になる。この例では、位置２１２の所が一番低くなっており、τ１またはτ２を１．３倍の振幅で生成した時に一番音が小さくなると判断できる。

トルク指令値に抑制信号を重畳し（STEP119）、音圧を測定する（STEP120）。測定された音圧から、注目周波数の振幅を求める（STEP121）。ここで、決められた範囲内の全ての抑制信号振幅値を用いて音圧測定を繰り返す（STEP122）（STEP123）。全てのデータ取得が終了したことを確認したら（STEP122）、音圧振幅が最小である振幅値を選択し、騒音補正データとして記憶する（STEP124）。なお、（STEP119）〜（STEP124）までの最適振幅値を求める手順は、２つのモータに対して同時に行う。補正データが決定したら、モータの速度を元に戻し（STEP125）、通常時のモータ速度にする。印刷要求が無い場合は、モータを停止する（STEP126）。

抑制値記憶部１１０では、得られた最適位相値と最適振幅値を記憶し、通常時においてトルクリップル抑制信号生成部１０９、１２９へ指令値を出力する。

以上説明してきたように、モータの速度を変更することによって、２つのモータが同一回転している場合においても、騒音を抑制することが可能となる。

［実施例２］
実施例１では、２つのモータが隣接している場合の騒音低減方法を説明したが、モータの数が３つあるいはそれ以上であっても騒音を低減することが可能である。図１１は、３つのモータが配置された場合を示しており、ドラム駆動モータ５６とベルト駆動モータ５８の近くにレジストローラ駆動モータ６２が配置された場合を示している。

このような場合においては、最適騒音補正量の計測をする時に、３つのモータの速度それぞれを異ならせれば良い。ドラム駆動モータ５６に対してベルト駆動モータを１％遅く、レジストローラ駆動モータ６２を１％早く駆動する。モータの回転速度が４０rpsであるとすると、ドラム駆動モータ５６は４０rpsのままで運転を続ける。ベルト駆動モータ５８は、３９．６rpsで運転する。レジストローラ駆動モータ６２は、４０．４rpsで運転する。このような速度差で駆動した時の注目周波数は、回転２４次であるモータの回転数の２４倍の周波数となる。ドラム駆動モータ５６の注目周波数は９６０Ｈｚ、ベルト駆動モータ５８の注目周波数は９５０．４Ｈｚ、レジストローラ駆動モータ６２の注目周波数は９７０．６Hzとなる。

実施例１で説明したように、それぞれ、１周期の区間100回の加算平均、99回の加算平均、101回の加算平均を行うことで、騒音を分離することが可能となる。また、実施例１と同様に、３つのモータのリップルを抑制する抑制信号を印加し、騒音振幅を測定することで抑制信号の最適位相と最適振幅を各モータについて計測し、設定する。

［実施例３］
実施例１では、モータのトルクリップル起因の回転２４次の周波数の騒音を低減するためのモータ駆動方法について説明してきた。実施例３では、回転２４次とそれ以外の周波数の騒音を低減するためのモータ駆動方法について説明する。トルクリップル起因の騒音は回転２４次ばかりではなく、その高次である４８次や７２次の周波数の騒音も発生する。また、騒音の周波数は、モータ内部のロータ磁石の数の違いによっても発生する。

これらの周波数の騒音は、モータ回転時の磁束鎖交数の変化によって発生し、１回転当たりの磁束鎖交数の変化の周期は、ロータ磁石の数によって決定され、ロータ磁石の６倍の周波数が騒音の周波数に相当する。実施例１では、ロータ磁石に４極対のものを用いており、この６倍の回転２４次やその高次の周波数となる。また、ロータ磁石が８極対の場合は、４８次とその高次の周波数になる。

このように不要な他のモータ音は、ロータ磁石の数が同じ同種のモータにおける高次の周波数や、ロータ磁石の数が異なる異種モータの周波数の騒音もある。

周波数が一致する条件は、モータの回転数が１：ｎとなる時である。例えば、ロータが４極対のモータを４０rpmで、ロータが８極対のモータを２０rpmで回転すると、それぞれ回転２４次と回転４８次である同一の９６０Ｈｚとして一致する。

このように、回転数が１：ｎであっても騒音周波数が一致する場合には、どちらかの回転数をわずかにことならせることで、騒音周波数の分離がおこなえる。 ロータが８極対のモータの速度を１％遅くし、１９.８rpmで駆動すると、発生する騒音の周波数はそれぞれ、９６０Ｈｚ、９５０、４Ｈｚとなる。後は、実施例１と同様の方法で騒音を低減することができる。

1 感光ドラム
9 中間転写ベルト
13 駆動ローラ
16 レジストローラ
56 ドラム駆動モータ
58 ベルト駆動モータ
60 マイクロフォン
62 レジストローラ駆動モータ
98 駆動ギアユニット
99 画像形成装置
101 速度指令部
109 トルクリップル抑制信号生成部
110 抑制値記憶部
111 騒音レベル判定部
112 騒音レベル演算部
142 1周期区間毎の切り出し部
143 相対1周期加算平均部

Claims (8)

1. 装置内に複数のモータをもつ画像形成装置において 、
   複数のモータの発生音を同時に検出するマイクロフォンを配置し
   複数のモータの回転数をわずかに異ならせる速度指令値変更手段と、
   複数のモータを駆動するモータ制御手段と、
   前記マイクロフォンの出力から前記複数のモータ各々の発生音を計測する音声信号演算手段をもち、
   前記モータ制御手段は音声信号演算結果に基づき前記複数のモータ各々の駆動電圧を生成する画像形成装置。
2. 前記複数のモータのもつリップルを補正するリップル補正手段をもち、前記音声信号演算結果の騒音量が小さくなるように前記リップル補正手段の補正量を調整することを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
3. 前記音声信号演算手段は、複数のモータの回転数差の逆数の期間以上を平均することを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
4. 前記音声信号演算手段は計測対象のモータの回転周期に同期して前記音声信号を平均化することを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
5. 前記複数のモータの回転角度検出手段をもち、前記音声信号演算手段は、回転角度検出手段に基づき回転位相に同期して平均処理することを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
6. 前記音声信号演算結果に基づき、駆動電圧を生成する過程において、
   通常運転時とは異なる速度を用いて駆動した場合は、生成される駆動電圧を補正することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
7. ２つもしくはそれ以上のモータが同一回転しているときに回転数を異ならせる速度指令変更手段を持つことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
8. ２つもしくはそれ以上のモータの回転数が整数倍の関係であるときに複数モータの回転数と整数倍の回転数とを異ならせる速度指令変更手段をもつことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。