JP3816678B2 - 画像形成装置等の静音化機構 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば複写機、普通紙ファクシミリ、レーザプリンタ等の画像形成装置、ＯＡ機器、家電製品等における静音化機構の改良に関し、特にモータ等の駆動源や駆動機構の稼働によって発生する騒音を静音化する機構を、機器、製品の構造体を構成するベース部材内に設けることにより、装置の大型化、大幅な改造、コスト増等を招くことなく極めて効率的に静音化することを可能ならしめた画像形成装置等の静音化機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複写機、普通紙ファクシミリ、レーザプリンタ等の画像形成装置や、ＯＡ機器、家電製品等は、モータ等の駆動源や、モータ等によって駆動される機構を備えている為、稼働時に騒音が発生し易く、騒音は職場、家庭等の機器設置環境を悪化させるため、従来から騒音を低減させるための静音化技術が種々提案されている。
画像形成装置の分野においては、装置から発生する騒音を静音化するための技術は数多く提案されており、例えば特開平４−３１５１６１号公報「防音装置」には、対向する位置関係で少なくとも一対設けた遮音部材と吸音部材とを一体にしたものを筐体の底板に固着または着脱可能に配置して装置の静音化を図る技術が開示されている。これは、遮音材と吸音材を組み合わせて装置筐体の床下部分を遮蔽するものであり、床下部分から騒音が放射している場合には非常に高い静音化効果がある。
しかし、この従来技術にあっては、本来存在していない静音化のための部材をわざわざ筐体の床下に付加する必要がある為に組み付け作業性が悪化するばかりでなく、機器をキャスターで移動させる時にはこの静音化部材を取り外す必要があるので面倒である。
また、構造体（骨格体）に関する技術として特開平６−１７５４１９号公報の「画像形成装置の構造体」には、底面を構成するベース部材の上にチャンネル状の複数の骨組部材を組付け、これらを溶接によって固着することにより下部骨格体を構成し、更に複数の骨組部材を組付けて溶接によって固着することにより上部骨格体を構成し、最後に上部骨格体と下部骨格体をピンによって位置決めして連結する技術が開示されている。この結果、剛性が高く、低コストで製造できる複写機の構造体が提案できるとされている。しかし、この従来技術にあっては、剛性の高い構造体を得ることができるものの、静音化に対する考慮は一切なされていない。
【０００３】
次に、画像形成装置のメーカーがシリーズ機を開発する場合、駆動モータの回転数（画像形成速度）を異ならせた複数機種から成るシリーズ機を、装置の構造体（骨格体）を共通使用して製造することにより、開発効率の向上を図る方策がしばしば採られる。この場合、機種に応じて駆動モータの回転数が違うことに起因して、騒音の発生周波数が変化することになる。従って、ある機種の画像形成装置から発生する騒音の周波数に対応して設けられた静音化機構は、同シリーズ中の他の機種から発生する騒音を静音化する機構としては使用できなくなる。
これに対して、特開平６−２０８３８５号公報「複写機の騒音吸収装置」には、周波数の変化に応じて可動機構を用いることにより体積を変化させることができる共鳴箱と、騒音の周波数を解析する装置と、共鳴箱の壁を周波数に合わせて可変させる制御装置とから構成され、共鳴周波数を騒音周波数に合わせて共鳴箱の壁を変化させて騒音を吸収する騒音吸収装置を複写機本体の外装板に配置した技術が開示されているが、周波数の解析装置や共鳴箱の体積を変化させる手段などが必要となり、コストアップとなる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記に鑑みてなされたものであり、新たに部材を追加したり、大幅な改造を加えること無く、従来の画像形成装置等の底部を構成する既存のベース部材の剛性を保ったまま、格別の占有スペースをとることなく、ベース部材の構造を少し変更するだけで簡単に周波数レベルの高い騒音を静音化できる画像形成装置等の静音化機構を提供することを目的とする。
また、本発明は、同一構造の構造体を用いかつ駆動モータの回転数を異ならせた複数の機種から成るシリーズ機などにおいて、機種ごとに騒音の発生周波数が異なる場合であっても、低コストで、従来の装置のベース部材の剛性を保ったまま、まったく占有スペースを取らずに、ベース部材を共通使用して簡単に周波数レベルの高い騒音を静音化できる画像形成装置の静音化機構を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する為、請求項１の発明は、底部に板金からなる箱体状のベース部材を備えた構造体と、該構造体に組み付けられて構造体を覆う為の外装材と、を備えた画像形成装置等において、上記ベース部材は、少なくとも一つの中空の共鳴空間と、該共鳴空間とベース部材外部とを連通する通路とを備え、上記ベース部材に設けられ、上記通路を介して画像形成装置等の内部に連通する上記共鳴空間は、上記ベース部材の上面と下面のそれぞれ対称な位置に設けた同形状の補強用の絞り加工部間に形成される空間であり、上記通路は、上記画像形成装置等の稼動時に発生する騒音の周波数に対応した形状を有すると共に、画像形成装置等の内部に連通し、上部板金部材の上面に形成した絞り加工部に形成した穴であることを特徴とする。
請求項２の発明は、底部に板金からなる箱体状のベース部材を備えた構造体と、該構造体に組み付けられて構造体を覆う為の外装材と、を備えた画像形成装置等において、上記ベース部材は、少なくとも一つの中空の共鳴空間と、該共鳴空間とベース部材外部とを連通する通路とを備え、上記通路は、上記画像形成装置等の稼動時に発生する騒音の周波数に対応した形状を有すると共に、画像形成装置等の内部に連通し、上記共鳴空間を構成する上記ベース部材の上面には、断面積の異なる通路を一つ以上設け、画像形成装置等の稼働時に発生する騒音の周波数に応じて選択した一つの通路以外は遮蔽することを特徴とする。
請求項３の発明は、底部に板金からなる箱体状のベース部材を備えた構造体と、該構造体に組み付けられて構造体を覆うための外装材と、を備えた画像形成装置等において、上記ベース部材は、少なくとも一つの中空の共鳴空間と、該共鳴空間とベース部材外部とを連通する通路とを備え、上記ベース部材に設けられ、上記通路を介して画像形成装置等の内部に連通する上記共鳴空間は、上記ベース部材の上面と下面のそれぞれ対称な位置に設けた同形状の補強用の絞り加工部間に形成される空間であり、上記通路は、上記ベース部材の上面に形成した絞り加工部に形成した穴であり、上記画像形成装置等の稼動時に発生する騒音の周波数を消音するに適した長さ、断面積を備えることを特徴とする。
請求項４の発明は、底部に板金からなる箱体状のベース部材を備えた構造体と、該構造体に組み付けられて構造体を覆うための外装材と、を備えた画像形成装置等において、上記ベース部材は、少なくとも一つの中空の共鳴空間と、該共鳴空間とベース部材外部とを連通する通路とを備え、上記通路は、上記ベース部材の上面に形成した穴であり、上記画像形成装置等の稼動時に発生する騒音の周波数を消音するに適した長さ、断面積を備え、上記共鳴空間を構成する上記ベース部材の上面には、断面積の異なる通路を一つ以上設け、画像形成装置等の稼働時に発生する騒音の周波数に応じて選択した一つの通路以外は遮蔽することを特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に示した実施の形態に従って詳細に説明する。
図１は本発明の静音化機構を適用せんとする画像形成装置の一例としての電子複写機の概略を示す構成図であり、まずこの複写機の全体構成と作用について簡単に説明する。
図１に示した複写機は、一般にコンソールタイプの複写機と称せられているものであって、床面に載置して使用できるように全高が高く設定され、上部１と、下部２とから構成されている。上部１は、ケース３内に光学要素を収容した光学ユニット４と、その下方に位置する作像系の各ユニットを有する。下部２は、複数の給紙装置５を有している。この複写機の上部１の上面には自動原稿搬送装置（ＡＤＦ）６が搭載されている。
自動原稿搬送装置６の上部に位置する原稿台７上に載置された原稿（図示せず）が、光学ユニット４のケース３に支持されたコンタクトガラス８上に自動給送されて停止する。次いで、光学ユニット４の光源９が図１に示した位置から右方に移動し、このとき原稿面が光源９により照明され、その原稿画像が結像光学系１０によって感光体１１上に結像される。
感光体１１は図１の時計方向に回転し、このとき帯電チャージャ１２によって表面を一様に帯電され、その帯電面に上述の如く原稿画像が結像される。これによって感光体１１上に静電潜像が形成され、この潜像は現像ユニット１３から供給されるトナーによってトナー像として可視像化される。
一方、下部２に配置されたいずれかの給紙装置５から転写紙１４が感光体１１に向けて給送され、転写チャージャ１５によって感光体１１上のトナー像が転写紙１４に転写される。この転写紙が定着ユニット１６を通る際に、転写されたトナー像が転写紙上に定着され、次いで転写紙はコピー済み用紙として機外に排出される。図１に示した複写機は、両面コピーもとれるように構成されているが、ここではその説明を省略する。
トナー像を転写した後に感光体１１上に残留するトナーは、クリーニングユニット５３によって除去される。
上述のように、図１に示した複写機は各種部品やユニットを有しているが、駆動部品は一つ以上の駆動モータからの駆動力により駆動する。また、これら部品やユニットは構造体（骨格体）に支持されている。
【０００７】
図２は製造工程中の構造体の一例を示す斜視図である。
図２に示した構造体は、上部骨格体１７と下部骨格体１８とを有し、上部骨格体１７は上部１用の構造体であって、前述の感光体１１、現像ユニット１３、クリーニングユニット５３及び定着ユニット１６などを支持する手段である。また下部骨格体１８は複写機の下部２用の構造体であって、給紙装置５などを支持する手段である。
先ず、下部骨格体１８は、その底部に位置する板状のベース部材１９と、チャンネル状に形成された複数の骨組部材２０，２１，２２，２３，２４，２５，２６，２７，２８とから成り、これらを溶接によって一体に固着した構成を備えている。
ベース部材１９は、後述の図３に示すように、絞り加工を施された上部板金部材２９と下部板金部材３０とを互いに組付け、これらを溶接によって一体に固着した構成を有し、上部板金部材２９の四隅のコーナ部に図２に示す如く垂直に立った４本の骨組部材２０，２１，２２，２３の下部が溶接によって固着されている。後述するように、ベース部材１９は絞り加工を施した上下の板金部材２９、３０の開口側同士を弁当箱状に組み付けた上で溶着したので、一部が中空構造でありながら十分な剛性を有した構成となっている。
なお、図２に矢印Ａで示した向きが、複写機の手前側、すなわち通常オペレータと向き合う側となり、矢印Ｂで示した側が奥側となる。またオペレータが複写機に向き合ったときに、左右方向となる向きは、図２に矢印Ｃで示してある。
【０００８】
前述のようにベース部材１９に固定された４本の骨組部材２０，２１，２２，２３のうちの手前側の２本の部材２０，２２の上部と、奥側の２本の部材２１，２３の上部には、それぞれ左右方向に延びる骨組部材２４，２５が溶接によって固着され、また手前側の１本の骨組部材２０と奥側の１本の骨組部材２１には、前後に延びる骨組部材２６の各端部が溶接によって固着されている。同様に前後の骨組部材２４，２５にも、前後に延びる２本の骨組部材２７，２８の各端部が溶接によって固着されている。実際の製造時には、４本の骨組部材２４，２５，２７，２８を図２のように一体に組付けて結合したものを、４本の垂直な骨組部材２０，２１，２２，２３の上部に固着すると作業能率がよい。
一方、上部骨格体１７は、底部を構成する４本の骨組部材３１，３２，３３，３４を矩形環状に組付け、これに必要に応じて補強用の骨組部材３５を組付けると共に、これらを溶接によって互いに固着することによって構成した下部構造体部分を備える。更に、この下部構造体部分の四隅に溶接によって垂直に立った４本の骨組部材３６，３７，３８，３９を固着し、奥側の部材３８，３９の上部に骨組部材４０を溶着し、手前側の骨組部材３６，３７の上部に骨組部材５０を差し渡した状態で溶着し、前後の骨組部材３６と３８、３７と３９との間に夫々骨組部材４１，４２を差し渡して溶着した構成を備えている。
【０００９】
構造体を構成する各骨組部材は、スポット溶接とプラグ溶接の少なくとも一方の溶接法によって結合される。溶接電極が挿入可能な箇所についてはスポット溶接とし、そうではないところは、締結すべき一方の骨組部材に例えば長穴をあけてプラグ溶接を行えばよい。図２に例示した骨組部材は、いずれもプラグ溶接によって簡単に固着することができる。
また下部骨格体１８の奥側の骨組部材２５の上部左右には、上方に突出する少なくとも２つのピン４６が固定され、これらのピン４６が上部骨格体１７の骨組部材３１，３３の奥側の部位に穿設された取付孔４７（図２にはその一方だけを示してある）に嵌合する。このように、両骨格体１７，１８は、ピン４６を介して互いに連結され、かつ位置決めされる。その際、一対の取付孔４７の一方の孔を、長孔とすることが位置決め作業において好ましい。
上記各骨格体１８、１７の組付けが完了した後で、夫々に対して外装材を組み付けることにより筐体が完成する。
一般的に、構造体（骨格体）に外装材を取り付けて外観をよくしたり、ユーザーヘの安全性を高めたり、装置内に粉塵が入る事を防いだり、騒音が外部へ漏れることを防いでいる。しかし、筐体内部に配置された駆動モータ等から発生する駆動系の騒音は、外装材を透過して外部に漏れる場合が多く、騒音を静音化することは容易ではない。
【００１０】
次に、図３は発明のベース部材１９の一例の構成を説明する為の分解斜視図であり、図４はベース部材の要部断面図である。
図３はベース部材１９を上部板金部材２９と下部板金部材３０に分解した状態を示しており、この状態から両板金部材を弁当箱状に組み付けて溶接によって一体に固着する。なお、弁当箱状とは、一面が開口した２つの箱体の開口側同士をつき合わせて嵌合させた状態を指称する。
上下の板金部材２９、３０は、所定肉厚の金属板に対して外周フランジ絞り加工と、張り出し絞り加工と、絞り反し加工を施したものであり、それぞれ１枚の板金から図３のような形状に成形されている（絞り加工部を備え、かつ一面が開口した箱体）。このように、べース部材１９を２つの箱体状の板金部材２９，３０の開口側同士をつき合わせて嵌合させることにより弁当箱状に構成すれば、各部材２９，３０を、スポット溶接とプラグ溶接の少なくとも一方の溶接法によって固着することができ、従って大規模な溶接設備を用いることなく、簡単かつ低コストでベース部材１９を製造することができる。両板金部材２９，３０に対する溶接個所は、図３中に×印で示してあり、図３の場合には、両部材２９，３０がスポット溶接とプラグ溶接とによって弁当箱状に一体に締結されている。上部板金部材２９に示した溶接個所は絞り加工によって凹所化された低面に添った部分であり、下部板金部材３０に示した溶接個所は外周の側壁に添った部分である。
【００１１】
次に、図４は、上部板金部材２９と下部板金部材３０を組み合わせて弁当箱状に構成した状態の断面図である。
図３において、上部板金部材２９の陥没部（溶接面となる凹所）の下面Ｄと、下部板金部材３０の突出部の上面Ｅを面接触するように合わせ×印で示した溶接個所をスポット溶接する。下面Ｄと上面Ｅが平面のみから成ると強度が落ちるので、上部板金部材２９と下部板金部材３０に対称な形状で絞り反し部分（補強用の絞り加工部）４４、４５を設ける。上部板金部材２９の上面に形成した絞り反し部分４４は上方に向けて突出した三角形状の凸部であり、下部板金部材３０の底面に形成した絞り反し部分４５は下方へ向けて突出した三角形状の凸部である。本実施例では絞り反し部分４４、４５を各板金部材２９、３０について４個所づつ設け、上下位置関係にある各絞り反し部分４４と４５とが夫々一つの空洞（共鳴空間）４９を形成する結果、ベース部材１９として組みあがった時に、同形状の密閉された空洞４９（体積Ｖ１）を４つ形成することになる。今回は、密閉された空洞４９は４つとも同じ体積Ｖ１を有するものとするが、必ずしも常に同じ体積である必要はない。
本発明は、この空洞（共鳴空間）４９を利用して、ヘルムホルツ共鳴器５７をベース部材１９に形成した点が特徴的である。
【００１２】
本形態例では、上部板金部材２９の板面（上面）だけに、空洞４９一つに対応して穴５１、５２、５４、５５をそれぞれ一つ設ける。ヘルムホルツ共鳴器５７は、図４に示すように、体積Ｖ１の空洞４９に、長さＴｂ（板金板厚）、断面積（開口面積）Ｓｂの短管（本実施例では穴）５１が結合することにより構成されており、この短管５１の開口部は外部空間（機械内部）につながっている。今、機械内部の騒音源より短管５１の入口に音圧が作用したとすると、短管５１内の媒質（空気）が一体運動を行い、空洞４９内の媒質に圧力変動を生じさせる。このような現象は、短管５１内の媒質を質点、空洞４９内の空気の体積変化による圧力変化をバネと仮定すると、力学系の質点−バネモデルと等価となり、ある周波数（以下、ヘルムホルツ共鳴周波数と呼ぶ）に対して共振（共鳴）が生じる。このヘルムホルツ共鳴周波数において空洞４９内部への音響エネルギーが閉じ込められ、外部空間（機接内部）にとっては消音状態となる。よって、機械内部のその周波数は共鳴器に閉じ込められるので機械外部に漏れなくなる。
この場合、ヘルムホルツ共鳴周波数Ｆｈは、（１）式で示される。
Ｆh （Ｈｚ）＝Ｃ／２π（Ｓｂ／Ｖ１・Ｔｂ）1/2 ・・・・（１）
Ｃ：音速（３４００００ｍｍ／ｓ）
（その他の長さの単位はｍｍ）
式（１）より、短管５１の断面積Ｓｂ、長さＴｂ、空洞４９の体積Ｖ１を変化させることによってヘルムホルツ共鳴周波数を変えることが出来ることが判る。本形態例では４つの空洞４９（体積Ｖ１）に対して、夫々断面積Ｓｂの異なる短管５１、５２、５４、５５を４通り設置しているので、４通りの騒音周波数に対応することができるが、長さＴｂ，空洞４９の体積を種々変更させることにより、異なった周波数の騒音に対応できるようにしてもよい。
【００１３】
図５は、画像形成装置の周波数分布の一例を示す図であり、周波数のピークとなる部分は、駆動モータの回転に起因する周波数であることが多く、駆動モータ自身から発生する周波数、モータ初段ギヤの噛み合い周波数、及びこれらの周波数の高調波である場合が多い。
図５の場合は、レベルの高い周波数を４つ選ぶと２９０Ｈｚ、３６５Ｈｚ、４６５Ｈｚ、１２００Ｈｚとなる。ヘルムホルツ共鳴器５７は４個に限らず、目立つ周波数の数と同数だけ設置すれば、目立つ周波数を全て消すことができるが、その個数と空洞体積は絞り加工の制約条件を受ける。
実際にこの４つの周波数を消音するヘルムホルツ共鳴器を設計してみる。
式（１）より、短管の断面積Ｓｂは、次式（２）により求められる。
Ｓｂ＝Ｖ１・Ｔｂ・（Ｆh ・２π／Ｃ）2 ‥・・（２）
ベース部材１９の厚さＴを、Ｔ＝３０ｍｍとすると、
ヘルムホルツ共鳴器５７の空洞４９の厚さＴｈ＝１４ｍｍ程度である。
空洞４９の三角形の面積（底辺×高さ÷２）を２５０×１７０／２＝２１，２５０ｍｍ2 とすると、体積Ｖ１は、
Ｖ１＝２１，２５０×１４＝２９７，５００ｍｍ3 となり、
式（２）より、短管の断面積Ｓｂとその円の半径をＳｂ＝πｒ2 から求めると、表１の様になる。
従って、各共鳴空間（共鳴空間）４９を構成する上部板金部材の板面に夫々表１に示した半径ｒの断面積をもつ穴（短管）を形成することにより、レベルの高い４つの周波数２９０Ｈｚ、３６５Ｈｚ、４６５Ｈｚ、１２００Ｈｚを消音できることとなる。
【００１４】
次に、図６及び図７は、本発明の他の形態例のヘルムホルツ共鳴器６２を組み込んだベース部材２９の構成を示す分解斜視図、及び組み付け状態の縦断面図である。
この形態例のベース部材２９は、上部板金部材５８と下部板金部材３０を弁当箱状に組み合わせた構成を備えており、個々のヘルムホルツ共鳴器６２を構成する上部板金部材の板面に短管が複数形成されている点のみ図３、図４の例と異なっている。短管の数を除いた他の構成は図３、図４と同等である為、図３、図４と共通部分には同じ符号を付し、重複した構成の説明は省略する。
電子写真複写機のメーカーサイドにおいては、同じ構造体を共通使用して画像形成速度の異なるシリーズ機を製作することがよくある。画像形成速度が異なるということは、一般的に駆動モータの回転数が異なるということであり、騒音の発生周波数も回転数に比例して変化する。
【００１５】
図８は、図５に示した例よりも回転数が１．５倍速くなった時の周波数分布の例を示す図である。図５の場合に比べて、騒音レベルも周波数も高い側にシフトしている。図５でレベルが高かった周波数である２９０Ｈｚ、３６５Ｈｚ、４６５Ｈｚ、１２００Ｈｚは、それぞれ４３５Ｈｚ、５４７．５Ｈｚ、６９７．５Ｈｚ、１８００Ｈｚにシフトしている。よって、ベース部材２９を複数機種間で共通使用せんとする場合、ヘルムホルツ共鳴器の周波数も発生周波数に応じて変化させない限り静音化が不可能となる。
このような問題に対応する為に、本発明では図６、図７に示したように、一つの周波数に対して、例えば２９０Ｈｚを基準とする周波数に対して、予めヘルムホルツ共鳴器６２に、シリーズ機のモータ回転数に対応する断面積Ｓｂの短管を形成しておく。モータ回転数が３通りに異なるシリーズ機に対応する場合は、一つの絞り反し部分４４に対して３通りの断面積（Ｓｂ１、Ｓｂ２、Ｓｂ３）を有した短管５９、６０、６１を形成する。つまり、２９０Ｈｚ：基本，４３５Ｈｚ：１．５倍，５８０Ｈｚ：２倍の如く、各周波数に対応して共鳴する短管５９、６０、６１を形成する。
【００１６】
ところで、共鳴周波数Ｆh が変化した時の円形の短管の断面積Ｓｂの半径ｒの変化の割合は、空洞（共鳴空間）４９の体積Ｖ１と通路長さＴｂが一定の場合、式（２）より、
ＳｂA ＝πｒA Ａ2 ＝Ｖ１・Ｔｂ・（ＦhA・２π／Ｃ）2 ‥・式（３）
ＳｂB ＝πｒB Ｂ2 ＝Ｖ１・Ｔｂ・（ＦhB・２π／Ｃ）2 ・・・式（４）
式（３）を式（４）で割ると、
ｒA 2／ｒB 2＝ＦhA 2 ／ＦhB 2
となり、正の解を選ぶと
ｒA ／ｒB ＝ＦhA／ＦhB
である。
よって、共鳴周波数Ｆh と短管の断面積Ｓｂの半径ｒは比例関係にあり、一度モータの回転数に合う短管の断面積Ｓｂの半径ｒを設定した後は、モータの回転数の変化に比例させて半径ｒを変えた穴を開けておけばよい。モータの回転数が１．５になったら、半径ｒも１．５倍すれば共鳴周波数が合致する。
このようにしてモータ回転数が例えば３通りに異なるシリーズ機の場合は、図６、図７のように３通りの面積Ｓｂ１、Ｓｂ２、Ｓｂ３を備えた短管５９、６０、６１を形成する。
【００１７】
空洞４９を構成する絞り反し部分４４に、予め上記の如き半径ｒの断面積を有した円形の短管５９、６０、６１等を開けておき、消音しようとする周波数にあわせて不要な短管を遮音材等で塞いでおけば、このベース部材２９をシリーズ機中の異機種間に共通使用して静音化できる。
上記においては一つのヘルムホルツ共鳴器６２について説明したが、本形態例ではヘルムホルツ共鳴器６２が４つ形成されている。これによって、表１に示される騒音レベルの高い４つの周波数について、駆動モータの回転数の変化によって発生周波数が変化することに対応できる。つまり、実使用時には、個々のヘルムホルツ共鳴器６２には一つの通路（短管）しか開口していないが、異なった半径の通路を４つのヘルムホルツ共鳴器に形成しておくことにより、騒音レベルの高い４つの周波数について消音することができるわけである。
本発明においては、短管の断面積Ｓｂ、長さＴｂ、空洞４９の体積Ｖ１を変化させることによってヘルムホルツ共鳴周波数を変えることが出来る。本発明の場合、長さＴｂは板金の厚さなのでこの部分はシリーズ機では共通使用する。よって、必要に応じて短管の断面積Ｓｂと空洞４９の体積Ｖ１を両方変化させることによってヘルムホルツ共鳴周波数を自由に変えることも可能である。
以上のように本発明にあっては、画像形成装置、ＯＡ機器、家電製品等の筐体を構成する構造体（骨格体）に本来備わっているベース部材を利用し、ベース部材の内部に空洞と通路とから成るヘルムホルツ共鳴器を１つ以上形成したので、新たに部材を追加したり、大幅な改造を加えること無く、従来の画像形成装置等の底部を構成する既存のベース部材の剛性を保ったまま、格別の占有スペースをとることなく、ベース部材の構造を少し変更するだけで簡単に周波数レベルの高い騒音を静音化できる画像形成装置等の静音化機構を提供することができる。
【００１８】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、新たな部材の追加や大幅な改造を加えること無く、画像形成装置等の構造体の底部を構成する既存のベース部材の剛性を保ったまま、格別の占有スペース増大を招くことなく、ベース部材の構造を少し変更するだけで簡単に周波数レベルの高い騒音を静音化できる画像形成装置等の静音化機構を提供することができる。
また、本発明は、同一構造の構造体を用いかつ駆動モータの回転数を異ならせた複数の機種から成るシリーズ機などにおいて、機種ごとに騒音の発生周波数が異なる場合であっても、低コストで、従来の装置のベース部材の剛性を保ったまま、まったく占有スペースを取らずに、ベース部材を共通使用して簡単に周波数レベルの高い騒音を静音化できる画像形成装置の静音化機構を提供することを目的とする。
即ち、請求項１、２及び３記載の発明においては、画像形成装置等の箱状のベース部材の中に共鳴装置を一体に組み込むことによって、従来と比較してまったく場所を取らずに吸音したい周波数を吸音できる。また、この共鳴空間は、ベース部材の補強のために施された絞り加工によって形成される空間なので、強度を保ったまま共鳴器を組み込める。
請求項４記載の発明においては、画像形成装置等の弁当箱状のベース部材の中に共鳴空間を一体に組み込み、共鳴空間と画像形成装置内部をつなぐ短管を複数設け、必要な短管以外は遮音して使用しないようにする事により、吸音する周波数を選択でき、駆動モータの回転数が異なるシリーズ機にもベース部材を共通使用して静音化できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用する画像形成装置の概略構成説明図。
【図２】図１の画像形成装置の構造体の構成を示す分解斜視図。
【図３】本発明の一形態例に係るベース部材の分解図。
【図４】ベース部材の組み付け状態の要部断面図。
【図５】ある機種の画像形成装置の騒音周波数を示す図。
【図６】本発明の他の形態例に係るベース部材の分解図。
【図７】図６のベース部材の組み付け状態の要部断面図。
【図８】他の機種の画像形成装置の騒音周波数を示す図。
【符号の説明】
１ 上部、２ 下部、３ ケース、４ 光学ユニット、５ 給紙装置、６ 自動原稿搬送装置（ＡＤＦ）、７ 原稿台、８ コンタクトガラス、９ 光源、１０結像光学系、１１ 感光体、１２ 帯電チャージャ、１３ 現像ユニット、１４ 転写紙、１５ 転写チャージャ、１６ 定着ユニット、１７ 上部骨格体、１８ 下部骨格体、１９ ベース部材、２０，２１，２２，２３，２４，２５，２６，２７，２８ 骨組部材、２９ 上部板金部材、３０ 下部板金部材、３１，３２，３３，３４、３６，３７，３８，３９ 骨組部材、４４、４５ 絞り反し部分（補強用の絞り加工部）、４９ 空洞（共鳴空間）、５１、５２、５４、５５ 穴（短管）、５７ ヘルムホルツ共鳴器、５８ 上部板金部材、５９、６０、６１ 短管、６２ ヘルムホルツ共鳴器。
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば複写機、普通紙ファクシミリ、レーザプリンタ等の画像形成装置、ＯＡ機器、家電製品等における静音化機構の改良に関し、特にモータ等の駆動源や駆動機構の稼働によって発生する騒音を静音化する機構を、機器、製品の構造体を構成するベース部材内に設けることにより、装置の大型化、大幅な改造、コスト増等を招くことなく極めて効率的に静音化することを可能ならしめた画像形成装置等の静音化機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複写機、普通紙ファクシミリ、レーザプリンタ等の画像形成装置や、ＯＡ機器、家電製品等は、モータ等の駆動源や、モータ等によって駆動される機構を備えている為、稼働時に騒音が発生し易く、騒音は職場、家庭等の機器設置環境を悪化させるため、従来から騒音を低減させるための静音化技術が種々提案されている。
画像形成装置の分野においては、装置から発生する騒音を静音化するための技術は数多く提案されており、例えば特開平４−３１５１６１号公報「防音装置」には、対向する位置関係で少なくとも一対設けた遮音部材と吸音部材とを一体にしたものを筐体の底板に固着または着脱可能に配置して装置の静音化を図る技術が開示されている。これは、遮音材と吸音材を組み合わせて装置筐体の床下部分を遮蔽するものであり、床下部分から騒音が放射している場合には非常に高い静音化効果がある。
しかし、この従来技術にあっては、本来存在していない静音化のための部材をわざわざ筐体の床下に付加する必要がある為に組み付け作業性が悪化するばかりでなく、機器をキャスターで移動させる時にはこの静音化部材を取り外す必要があるので面倒である。
また、構造体（骨格体）に関する技術として特開平６−１７５４１９号公報の「画像形成装置の構造体」には、底面を構成するベース部材の上にチャンネル状の複数の骨組部材を組付け、これらを溶接によって固着することにより下部骨格体を構成し、更に複数の骨組部材を組付けて溶接によって固着することにより上部骨格体を構成し、最後に上部骨格体と下部骨格体をピンによって位置決めして連結する技術が開示されている。この結果、剛性が高く、低コストで製造できる複写機の構造体が提案できるとされている。しかし、この従来技術にあっては、剛性の高い構造体を得ることができるものの、静音化に対する考慮は一切なされていない。
【０００３】
次に、画像形成装置のメーカーがシリーズ機を開発する場合、駆動モータの回転数（画像形成速度）を異ならせた複数機種から成るシリーズ機を、装置の構造体（骨格体）を共通使用して製造することにより、開発効率の向上を図る方策がしばしば採られる。この場合、機種に応じて駆動モータの回転数が違うことに起因して、騒音の発生周波数が変化することになる。従って、ある機種の画像形成装置から発生する騒音の周波数に対応して設けられた静音化機構は、同シリーズ中の他の機種から発生する騒音を静音化する機構としては使用できなくなる。
これに対して、特開平６−２０８３８５号公報「複写機の騒音吸収装置」には、周波数の変化に応じて可動機構を用いることにより体積を変化させることができる共鳴箱と、騒音の周波数を解析する装置と、共鳴箱の壁を周波数に合わせて可変させる制御装置とから構成され、共鳴周波数を騒音周波数に合わせて共鳴箱の壁を変化させて騒音を吸収する騒音吸収装置を複写機本体の外装板に配置した技術が開示されているが、周波数の解析装置や共鳴箱の体積を変化させる手段などが必要となり、コストアップとなる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記に鑑みてなされたものであり、新たに部材を追加したり、大幅な改造を加えること無く、従来の画像形成装置等の底部を構成する既存のベース部材の剛性を保ったまま、格別の占有スペースをとることなく、ベース部材の構造を少し変更するだけで簡単に周波数レベルの高い騒音を静音化できる画像形成装置等の静音化機構を提供することを目的とする。
また、本発明は、同一構造の構造体を用いかつ駆動モータの回転数を異ならせた複数の機種から成るシリーズ機などにおいて、機種ごとに騒音の発生周波数が異なる場合であっても、低コストで、従来の装置のベース部材の剛性を保ったまま、まったく占有スペースを取らずに、ベース部材を共通使用して簡単に周波数レベルの高い騒音を静音化できる画像形成装置の静音化機構を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する為、請求項１の発明は、底部に板金からなる箱体状のベース部材を備えた構造体と、該構造体に組み付けられて構造体を覆う為の外装材と、を備えた画像形成装置等において、上記ベース部材は、少なくとも一つの中空の共鳴空間と、該共鳴空間とベース部材外部とを連通する通路とを備え、上記ベース部材に設けられ、上記通路を介して画像形成装置等の内部に連通する上記共鳴空間は、上記ベース部材の上面と下面のそれぞれ対称な位置に設けた同形状の補強用の絞り加工部間に形成される空間であり、上記通路は、上記画像形成装置等の稼動時に発生する騒音の周波数に対応した形状を有すると共に、画像形成装置等の内部に連通し、上部板金部材の上面に形成した絞り加工部に形成した穴であることを特徴とする。
請求項２の発明は、底部に板金からなる箱体状のベース部材を備えた構造体と、該構造体に組み付けられて構造体を覆う為の外装材と、を備えた画像形成装置等において、上記ベース部材は、少なくとも一つの中空の共鳴空間と、該共鳴空間とベース部材外部とを連通する通路とを備え、上記通路は、上記画像形成装置等の稼動時に発生する騒音の周波数に対応した形状を有すると共に、画像形成装置等の内部に連通し、上記共鳴空間を構成する上記ベース部材の上面には、断面積の異なる通路を一つ以上設け、画像形成装置等の稼働時に発生する騒音の周波数に応じて選択した一つの通路以外は遮蔽することを特徴とする。
請求項３の発明は、底部に板金からなる箱体状のベース部材を備えた構造体と、該構造体に組み付けられて構造体を覆うための外装材と、を備えた画像形成装置等において、上記ベース部材は、少なくとも一つの中空の共鳴空間と、該共鳴空間とベース部材外部とを連通する通路とを備え、上記ベース部材に設けられ、上記通路を介して画像形成装置等の内部に連通する上記共鳴空間は、上記ベース部材の上面と下面のそれぞれ対称な位置に設けた同形状の補強用の絞り加工部間に形成される空間であり、上記通路は、上記ベース部材の上面に形成した絞り加工部に形成した穴であり、上記画像形成装置等の稼動時に発生する騒音の周波数を消音するに適した長さ、断面積を備えることを特徴とする。
請求項４の発明は、底部に板金からなる箱体状のベース部材を備えた構造体と、該構造体に組み付けられて構造体を覆うための外装材と、を備えた画像形成装置等において、上記ベース部材は、少なくとも一つの中空の共鳴空間と、該共鳴空間とベース部材外部とを連通する通路とを備え、上記通路は、上記ベース部材の上面に形成した穴であり、上記画像形成装置等の稼動時に発生する騒音の周波数を消音するに適した長さ、断面積を備え、上記共鳴空間を構成する上記ベース部材の上面には、断面積の異なる通路を一つ以上設け、画像形成装置等の稼働時に発生する騒音の周波数に応じて選択した一つの通路以外は遮蔽することを特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に示した実施の形態に従って詳細に説明する。
図１は本発明の静音化機構を適用せんとする画像形成装置の一例としての電子複写機の概略を示す構成図であり、まずこの複写機の全体構成と作用について簡単に説明する。
図１に示した複写機は、一般にコンソールタイプの複写機と称せられているものであって、床面に載置して使用できるように全高が高く設定され、上部１と、下部２とから構成されている。上部１は、ケース３内に光学要素を収容した光学ユニット４と、その下方に位置する作像系の各ユニットを有する。下部２は、複数の給紙装置５を有している。この複写機の上部１の上面には自動原稿搬送装置（ＡＤＦ）６が搭載されている。
自動原稿搬送装置６の上部に位置する原稿台７上に載置された原稿（図示せず）が、光学ユニット４のケース３に支持されたコンタクトガラス８上に自動給送されて停止する。次いで、光学ユニット４の光源９が図１に示した位置から右方に移動し、このとき原稿面が光源９により照明され、その原稿画像が結像光学系１０によって感光体１１上に結像される。
感光体１１は図１の時計方向に回転し、このとき帯電チャージャ１２によって表面を一様に帯電され、その帯電面に上述の如く原稿画像が結像される。これによって感光体１１上に静電潜像が形成され、この潜像は現像ユニット１３から供給されるトナーによってトナー像として可視像化される。
一方、下部２に配置されたいずれかの給紙装置５から転写紙１４が感光体１１に向けて給送され、転写チャージャ１５によって感光体１１上のトナー像が転写紙１４に転写される。この転写紙が定着ユニット１６を通る際に、転写されたトナー像が転写紙上に定着され、次いで転写紙はコピー済み用紙として機外に排出される。図１に示した複写機は、両面コピーもとれるように構成されているが、ここではその説明を省略する。
トナー像を転写した後に感光体１１上に残留するトナーは、クリーニングユニット５３によって除去される。
上述のように、図１に示した複写機は各種部品やユニットを有しているが、駆動部品は一つ以上の駆動モータからの駆動力により駆動する。また、これら部品やユニットは構造体（骨格体）に支持されている。
【０００７】
図２は製造工程中の構造体の一例を示す斜視図である。
図２に示した構造体は、上部骨格体１７と下部骨格体１８とを有し、上部骨格体１７は上部１用の構造体であって、前述の感光体１１、現像ユニット１３、クリーニングユニット５３及び定着ユニット１６などを支持する手段である。また下部骨格体１８は複写機の下部２用の構造体であって、給紙装置５などを支持する手段である。
先ず、下部骨格体１８は、その底部に位置する板状のベース部材１９と、チャンネル状に形成された複数の骨組部材２０，２１，２２，２３，２４，２５，２６，２７，２８とから成り、これらを溶接によって一体に固着した構成を備えている。
ベース部材１９は、後述の図３に示すように、絞り加工を施された上部板金部材２９と下部板金部材３０とを互いに組付け、これらを溶接によって一体に固着した構成を有し、上部板金部材２９の四隅のコーナ部に図２に示す如く垂直に立った４本の骨組部材２０，２１，２２，２３の下部が溶接によって固着されている。後述するように、ベース部材１９は絞り加工を施した上下の板金部材２９、３０の開口側同士を弁当箱状に組み付けた上で溶着したので、一部が中空構造でありながら十分な剛性を有した構成となっている。
なお、図２に矢印Ａで示した向きが、複写機の手前側、すなわち通常オペレータと向き合う側となり、矢印Ｂで示した側が奥側となる。またオペレータが複写機に向き合ったときに、左右方向となる向きは、図２に矢印Ｃで示してある。
【０００８】
前述のようにベース部材１９に固定された４本の骨組部材２０，２１，２２，２３のうちの手前側の２本の部材２０，２２の上部と、奥側の２本の部材２１，２３の上部には、それぞれ左右方向に延びる骨組部材２４，２５が溶接によって固着され、また手前側の１本の骨組部材２０と奥側の１本の骨組部材２１には、前後に延びる骨組部材２６の各端部が溶接によって固着されている。同様に前後の骨組部材２４，２５にも、前後に延びる２本の骨組部材２７，２８の各端部が溶接によって固着されている。実際の製造時には、４本の骨組部材２４，２５，２７，２８を図２のように一体に組付けて結合したものを、４本の垂直な骨組部材２０，２１，２２，２３の上部に固着すると作業能率がよい。
一方、上部骨格体１７は、底部を構成する４本の骨組部材３１，３２，３３，３４を矩形環状に組付け、これに必要に応じて補強用の骨組部材３５を組付けると共に、これらを溶接によって互いに固着することによって構成した下部構造体部分を備える。更に、この下部構造体部分の四隅に溶接によって垂直に立った４本の骨組部材３６，３７，３８，３９を固着し、奥側の部材３８，３９の上部に骨組部材４０を溶着し、手前側の骨組部材３６，３７の上部に骨組部材５０を差し渡した状態で溶着し、前後の骨組部材３６と３８、３７と３９との間に夫々骨組部材４１，４２を差し渡して溶着した構成を備えている。
【０００９】
構造体を構成する各骨組部材は、スポット溶接とプラグ溶接の少なくとも一方の溶接法によって結合される。溶接電極が挿入可能な箇所についてはスポット溶接とし、そうではないところは、締結すべき一方の骨組部材に例えば長穴をあけてプラグ溶接を行えばよい。図２に例示した骨組部材は、いずれもプラグ溶接によって簡単に固着することができる。
また下部骨格体１８の奥側の骨組部材２５の上部左右には、上方に突出する少なくとも２つのピン４６が固定され、これらのピン４６が上部骨格体１７の骨組部材３１，３３の奥側の部位に穿設された取付孔４７（図２にはその一方だけを示してある）に嵌合する。このように、両骨格体１７，１８は、ピン４６を介して互いに連結され、かつ位置決めされる。その際、一対の取付孔４７の一方の孔を、長孔とすることが位置決め作業において好ましい。
上記各骨格体１８、１７の組付けが完了した後で、夫々に対して外装材を組み付けることにより筐体が完成する。
一般的に、構造体（骨格体）に外装材を取り付けて外観をよくしたり、ユーザーヘの安全性を高めたり、装置内に粉塵が入る事を防いだり、騒音が外部へ漏れることを防いでいる。しかし、筐体内部に配置された駆動モータ等から発生する駆動系の騒音は、外装材を透過して外部に漏れる場合が多く、騒音を静音化することは容易ではない。
【００１０】
次に、図３は発明のベース部材１９の一例の構成を説明する為の分解斜視図であり、図４はベース部材の要部断面図である。
図３はベース部材１９を上部板金部材２９と下部板金部材３０に分解した状態を示しており、この状態から両板金部材を弁当箱状に組み付けて溶接によって一体に固着する。なお、弁当箱状とは、一面が開口した２つの箱体の開口側同士をつき合わせて嵌合させた状態を指称する。
上下の板金部材２９、３０は、所定肉厚の金属板に対して外周フランジ絞り加工と、張り出し絞り加工と、絞り反し加工を施したものであり、それぞれ１枚の板金から図３のような形状に成形されている（絞り加工部を備え、かつ一面が開口した箱体）。このように、べース部材１９を２つの箱体状の板金部材２９，３０の開口側同士をつき合わせて嵌合させることにより弁当箱状に構成すれば、各部材２９，３０を、スポット溶接とプラグ溶接の少なくとも一方の溶接法によって固着することができ、従って大規模な溶接設備を用いることなく、簡単かつ低コストでベース部材１９を製造することができる。両板金部材２９，３０に対する溶接個所は、図３中に×印で示してあり、図３の場合には、両部材２９，３０がスポット溶接とプラグ溶接とによって弁当箱状に一体に締結されている。上部板金部材２９に示した溶接個所は絞り加工によって凹所化された低面に添った部分であり、下部板金部材３０に示した溶接個所は外周の側壁に添った部分である。
【００１１】
次に、図４は、上部板金部材２９と下部板金部材３０を組み合わせて弁当箱状に構成した状態の断面図である。
図３において、上部板金部材２９の陥没部（溶接面となる凹所）の下面Ｄと、下部板金部材３０の突出部の上面Ｅを面接触するように合わせ×印で示した溶接個所をスポット溶接する。下面Ｄと上面Ｅが平面のみから成ると強度が落ちるので、上部板金部材２９と下部板金部材３０に対称な形状で絞り反し部分（補強用の絞り加工部）４４、４５を設ける。上部板金部材２９の上面に形成した絞り反し部分４４は上方に向けて突出した三角形状の凸部であり、下部板金部材３０の底面に形成した絞り反し部分４５は下方へ向けて突出した三角形状の凸部である。本実施例では絞り反し部分４４、４５を各板金部材２９、３０について４個所づつ設け、上下位置関係にある各絞り反し部分４４と４５とが夫々一つの空洞（共鳴空間）４９を形成する結果、ベース部材１９として組みあがった時に、同形状の密閉された空洞４９（体積Ｖ１）を４つ形成することになる。今回は、密閉された空洞４９は４つとも同じ体積Ｖ１を有するものとするが、必ずしも常に同じ体積である必要はない。
本発明は、この空洞（共鳴空間）４９を利用して、ヘルムホルツ共鳴器５７をベース部材１９に形成した点が特徴的である。
【００１２】
本形態例では、上部板金部材２９の板面（上面）だけに、空洞４９一つに対応して穴５１、５２、５４、５５をそれぞれ一つ設ける。ヘルムホルツ共鳴器５７は、図４に示すように、体積Ｖ１の空洞４９に、長さＴｂ（板金板厚）、断面積（開口面積）Ｓｂの短管（本実施例では穴）５１が結合することにより構成されており、この短管５１の開口部は外部空間（機械内部）につながっている。今、機械内部の騒音源より短管５１の入口に音圧が作用したとすると、短管５１内の媒質（空気）が一体運動を行い、空洞４９内の媒質に圧力変動を生じさせる。このような現象は、短管５１内の媒質を質点、空洞４９内の空気の体積変化による圧力変化をバネと仮定すると、力学系の質点−バネモデルと等価となり、ある周波数（以下、ヘルムホルツ共鳴周波数と呼ぶ）に対して共振（共鳴）が生じる。このヘルムホルツ共鳴周波数において空洞４９内部への音響エネルギーが閉じ込められ、外部空間（機接内部）にとっては消音状態となる。よって、機械内部のその周波数は共鳴器に閉じ込められるので機械外部に漏れなくなる。
この場合、ヘルムホルツ共鳴周波数Ｆｈは、（１）式で示される。
Ｆh （Ｈｚ）＝Ｃ／２π（Ｓｂ／Ｖ１・Ｔｂ）1/2 ・・・・（１）
Ｃ：音速（３４００００ｍｍ／ｓ）
（その他の長さの単位はｍｍ）
式（１）より、短管５１の断面積Ｓｂ、長さＴｂ、空洞４９の体積Ｖ１を変化させることによってヘルムホルツ共鳴周波数を変えることが出来ることが判る。本形態例では４つの空洞４９（体積Ｖ１）に対して、夫々断面積Ｓｂの異なる短管５１、５２、５４、５５を４通り設置しているので、４通りの騒音周波数に対応することができるが、長さＴｂ，空洞４９の体積を種々変更させることにより、異なった周波数の騒音に対応できるようにしてもよい。
【００１３】
図５は、画像形成装置の周波数分布の一例を示す図であり、周波数のピークとなる部分は、駆動モータの回転に起因する周波数であることが多く、駆動モータ自身から発生する周波数、モータ初段ギヤの噛み合い周波数、及びこれらの周波数の高調波である場合が多い。
図５の場合は、レベルの高い周波数を４つ選ぶと２９０Ｈｚ、３６５Ｈｚ、４６５Ｈｚ、１２００Ｈｚとなる。ヘルムホルツ共鳴器５７は４個に限らず、目立つ周波数の数と同数だけ設置すれば、目立つ周波数を全て消すことができるが、その個数と空洞体積は絞り加工の制約条件を受ける。
実際にこの４つの周波数を消音するヘルムホルツ共鳴器を設計してみる。
式（１）より、短管の断面積Ｓｂは、次式（２）により求められる。
Ｓｂ＝Ｖ１・Ｔｂ・（Ｆh ・２π／Ｃ）2 ‥・・（２）
ベース部材１９の厚さＴを、Ｔ＝３０ｍｍとすると、
ヘルムホルツ共鳴器５７の空洞４９の厚さＴｈ＝１４ｍｍ程度である。
空洞４９の三角形の面積（底辺×高さ÷２）を２５０×１７０／２＝２１，２５０ｍｍ2 とすると、体積Ｖ１は、
Ｖ１＝２１，２５０×１４＝２９７，５００ｍｍ3 となり、
式（２）より、短管の断面積Ｓｂとその円の半径をＳｂ＝πｒ2 から求めると、表１の様になる。
【００１４】
次に、図６及び図７は、本発明の他の形態例のヘルムホルツ共鳴器６２を組み込んだベース部材２９の構成を示す分解斜視図、及び組み付け状態の縦断面図である。
この形態例のベース部材２９は、上部板金部材５８と下部板金部材３０を弁当箱状に組み合わせた構成を備えており、個々のヘルムホルツ共鳴器６２を構成する上部板金部材の板面に短管が複数形成されている点のみ図３、図４の例と異なっている。短管の数を除いた他の構成は図３、図４と同等である為、図３、図４と共通部分には同じ符号を付し、重複した構成の説明は省略する。
電子写真複写機のメーカーサイドにおいては、同じ構造体を共通使用して画像形成速度の異なるシリーズ機を製作することがよくある。画像形成速度が異なるということは、一般的に駆動モータの回転数が異なるということであり、騒音の発生周波数も回転数に比例して変化する。
【００１５】
図８は、図５に示した例よりも回転数が１．５倍速くなった時の周波数分布の例を示す図である。図５の場合に比べて、騒音レベルも周波数も高い側にシフトしている。図５でレベルが高かった周波数である２９０Ｈｚ、３６５Ｈｚ、４６５Ｈｚ、１２００Ｈｚは、それぞれ４３５Ｈｚ、５４７．５Ｈｚ、６９７．５Ｈｚ、１８００Ｈｚにシフトしている。よって、ベース部材２９を複数機種間で共通使用せんとする場合、ヘルムホルツ共鳴器の周波数も発生周波数に応じて変化させない限り静音化が不可能となる。
このような問題に対応する為に、本発明では図６、図７に示したように、一つの周波数に対して、例えば２９０Ｈｚを基準とする周波数に対して、予めヘルムホルツ共鳴器６２に、シリーズ機のモータ回転数に対応する断面積Ｓｂの短管を形成しておく。モータ回転数が３通りに異なるシリーズ機に対応する場合は、一つの絞り反し部分４４に対して３通りの断面積（Ｓｂ１、Ｓｂ２、Ｓｂ３）を有した短管５９、６０、６１を形成する。つまり、２９０Ｈｚ：基本，４３５Ｈｚ：１．５倍，５８０Ｈｚ：２倍の如く、各周波数に対応して共鳴する短管５９、６０、６１を形成する。
【００１６】
ところで、共鳴周波数Ｆh が変化した時の円形の短管の断面積Ｓｂの半径ｒの変化の割合は、空洞（共鳴空間）４９の体積Ｖ１と通路長さＴｂが一定の場合、式（２）より、
ＳｂA ＝πｒA Ａ2 ＝Ｖ１・Ｔｂ・（ＦhA・２π／Ｃ）2 ‥・式（３）
ＳｂB ＝πｒB Ｂ2 ＝Ｖ１・Ｔｂ・（ＦhB・２π／Ｃ）2 ・・・式（４）
式（３）を式（４）で割ると、
ｒA 2／ｒB 2＝ＦhA 2 ／ＦhB 2
となり、正の解を選ぶと
ｒA ／ｒB ＝ＦhA／ＦhB
である。
よって、共鳴周波数Ｆh と短管の断面積Ｓｂの半径ｒは比例関係にあり、一度モータの回転数に合う短管の断面積Ｓｂの半径ｒを設定した後は、モータの回転数の変化に比例させて半径ｒを変えた穴を開けておけばよい。モータの回転数が１．５になったら、半径ｒも１．５倍すれば共鳴周波数が合致する。
このようにしてモータ回転数が例えば３通りに異なるシリーズ機の場合は、図６、図７のように３通りの面積Ｓｂ１、Ｓｂ２、Ｓｂ３を備えた短管５９、６０、６１を形成する。
【００１７】
空洞４９を構成する絞り反し部分４４に、予め上記の如き半径ｒの断面積を有した円形の短管５９、６０、６１等を開けておき、消音しようとする周波数にあわせて不要な短管を遮音材等で塞いでおけば、このベース部材２９をシリーズ機中の異機種間に共通使用して静音化できる。
上記においては一つのヘルムホルツ共鳴器６２について説明したが、本形態例ではヘルムホルツ共鳴器６２が４つ形成されている。これによって、表１に示される騒音レベルの高い４つの周波数について、駆動モータの回転数の変化によって発生周波数が変化することに対応できる。つまり、実使用時には、個々のヘルムホルツ共鳴器６２には一つの通路（短管）しか開口していないが、異なった半径の通路を４つのヘルムホルツ共鳴器に形成しておくことにより、騒音レベルの高い４つの周波数について消音することができるわけである。
本発明においては、短管の断面積Ｓｂ、長さＴｂ、空洞４９の体積Ｖ１を変化させることによってヘルムホルツ共鳴周波数を変えることが出来る。本発明の場合、長さＴｂは板金の厚さなのでこの部分はシリーズ機では共通使用する。よって、必要に応じて短管の断面積Ｓｂと空洞４９の体積Ｖ１を両方変化させることによってヘルムホルツ共鳴周波数を自由に変えることも可能である。
以上のように本発明にあっては、画像形成装置、ＯＡ機器、家電製品等の筐体を構成する構造体（骨格体）に本来備わっているベース部材を利用し、ベース部材の内部に空洞と通路とから成るヘルムホルツ共鳴器を１つ以上形成したので、新たに部材を追加したり、大幅な改造を加えること無く、従来の画像形成装置等の底部を構成する既存のベース部材の剛性を保ったまま、格別の占有スペースをとることなく、ベース部材の構造を少し変更するだけで簡単に周波数レベルの高い騒音を静音化できる画像形成装置等の静音化機構を提供することができる。
【００１８】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、新たな部材の追加や大幅な改造を加えること無く、画像形成装置等の構造体の底部を構成する既存のベース部材の剛性を保ったまま、格別の占有スペース増大を招くことなく、ベース部材の構造を少し変更するだけで簡単に周波数レベルの高い騒音を静音化できる画像形成装置等の静音化機構を提供することができる。
また、本発明は、同一構造の構造体を用いかつ駆動モータの回転数を異ならせた複数の機種から成るシリーズ機などにおいて、機種ごとに騒音の発生周波数が異なる場合であっても、低コストで、従来の装置のベース部材の剛性を保ったまま、まったく占有スペースを取らずに、ベース部材を共通使用して簡単に周波数レベルの高い騒音を静音化できる画像形成装置の静音化機構を提供することを目的とする。
即ち、請求項１、２及び３記載の発明においては、画像形成装置等の箱状のベース部材の中に共鳴装置を一体に組み込むことによって、従来と比較してまったく場所を取らずに吸音したい周波数を吸音できる。また、この共鳴空間は、ベース部材の補強のために施された絞り加工によって形成される空間なので、強度を保ったまま共鳴器を組み込める。
請求項４記載の発明においては、画像形成装置等の弁当箱状のベース部材の中に共鳴空間を一体に組み込み、共鳴空間と画像形成装置内部をつなぐ短管を複数設け、必要な短管以外は遮音して使用しないようにする事により、吸音する周波数を選択でき、駆動モータの回転数が異なるシリーズ機にもベース部材を共通使用して静音化できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用する画像形成装置の概略構成説明図。
【図２】図１の画像形成装置の構造体の構成を示す分解斜視図。
【図３】本発明の一形態例に係るベース部材の分解図。
【図４】ベース部材の組み付け状態の要部断面図。
【図５】ある機種の画像形成装置の騒音周波数を示す図。
【図６】本発明の他の形態例に係るベース部材の分解図。
【図７】図６のベース部材の組み付け状態の要部断面図。
【図８】他の機種の画像形成装置の騒音周波数を示す図。
【符号の説明】
１ 上部、２ 下部、３ ケース、４ 光学ユニット、５ 給紙装置、６ 自動原稿搬送装置（ＡＤＦ）、７ 原稿台、８ コンタクトガラス、９ 光源、１０結像光学系、１１ 感光体、１２ 帯電チャージャ、１３ 現像ユニット、１４ 転写紙、１５ 転写チャージャ、１６ 定着ユニット、１７ 上部骨格体、１８ 下部骨格体、１９ ベース部材、２０，２１，２２，２３，２４，２５，２６，２７，２８ 骨組部材、２９ 上部板金部材、３０ 下部板金部材、３１，３２，３３，３４、３６，３７，３８，３９ 骨組部材、４４、４５ 絞り反し部分（補強用の絞り加工部）、４９ 空洞（共鳴空間）、５１、５２、５４、５５ 穴（短管）、５７ ヘルムホルツ共鳴器、５８ 上部板金部材、５９、６０、６１ 短管、６２ ヘルムホルツ共鳴器。
Claims (4)
- 底部に板金からなる箱体状のベース部材を備えた構造体と、該構造体に組み付けられて構造体を覆う為の外装材と、を備えた画像形成装置等において、上記ベース部材は、少なくとも一つの中空の共鳴空間と、該共鳴空間とベース部材外部とを連通する通路とを備え、上記ベース部材に設けられ、上記通路を介して画像形成装置等の内部に連通する上記共鳴空間は、上記ベース部材の上面と下面のそれぞれ対称な位置に設けた同形状の補強用の絞り加工部間に形成される空間であり、上記通路は、上記画像形成装置等の稼動時に発生する騒音の周波数に対応した形状を有すると共に、画像形成装置等の内部に連通し、上部板金部材の上面に形成した絞り加工部に形成した穴であることを特徴とする画像形成装置等の静音化機構。
- 底部に板金からなる箱体状のベース部材を備えた構造体と、該構造体に組み付けられて構造体を覆う為の外装材と、を備えた画像形成装置等において、上記ベース部材は、少なくとも一つの中空の共鳴空間と、該共鳴空間とベース部材外部とを連通する通路とを備え、上記通路は、上記画像形成装置等の稼動時に発生する騒音の周波数に対応した形状を有すると共に、画像形成装置等の内部に連通し、上記共鳴空間を構成する上記ベース部材の上面には、断面積の異なる通路を一つ以上設け、画像形成装置等の稼働時に発生する騒音の周波数に応じて選択した一つの通路以外は遮蔽することを特徴とする画像形成装置等の静音化機構。
- 底部に板金からなる箱体状のベース部材を備えた構造体と、該構造体に組み付けられて構造体を覆うための外装材と、を備えた画像形成装置等において、上記ベース部材は、少なくとも一つの中空の共鳴空間と、該共鳴空間とベース部材外部とを連通する通路とを備え、上記ベース部材に設けられ、上記通路を介して画像形成装置等の内部に連通する上記共鳴空間は、上記ベース部材の上面と下面のそれぞれ対称な位置に設けた同形状の補強用の絞り加工部間に形成される空間であり、上記通路は、上記ベース部材の上面に形成した絞り加工部に形成した穴であり、上記画像形成装置等の稼動時に発生する騒音の周波数を消音するに適した長さ、断面積を備えることを特徴とする画像形成装置等の静音化機構。
- 底部に板金からなる箱体状のベース部材を備えた構造体と、該構造体に組み付けられて構造体を覆うための外装材と、を備えた画像形成装置等において、上記ベース部材は、少なくとも一つの中空の共鳴空間と、該共鳴空間とベース部材外部とを連通する通路とを備え、上記通路は、上記ベース部材の上面に形成した穴であり、上記画像形成装置等の稼動時に発生する騒音の周波数を消音するに適した長さ、断面積を備え、上記共鳴空間を構成する上記ベース部材の上面には、断面積の異なる通路を一つ以上設け、画像形成装置等の稼働時に発生する騒音の周波数に応じて選択した一つの通路以外は遮蔽することを特徴とする画像形成装置等の静音化機構。
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