JP5884470B2

JP5884470B2 - 音響出力装置

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Publication number: JP5884470B2
Application number: JP2011282602A
Authority: JP
Inventors: 真広山口; 梅本　浩章; 浩章梅本; 伊藤　孝幸; 孝幸伊藤
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 2011-12-26
Filing date: 2011-12-26
Publication date: 2016-03-15
Anticipated expiration: 2031-12-26
Also published as: US20130163779A1; US9251780B2; JP2013134273A

Description

本発明は、機器で発生する動作音をマスキングするマスカ（マスキング音）を出力する音響出力装置に関する。

従来、例えば画像形成装置等で発生する動作音対策としては、動作音を低減する所謂「静音化技術」が採用されてきた。静音化の結果、動作音の音圧レベルは低減できたが、動作音から受ける「耳障り感」や「不快感」という問題は解決し切れていない。

また、静音化技術とは別に、騒音を低減する（騒音を気にならなくする）技術として、サウンドマスキング技術が提案されている。サウンドマスキングとは、耳に一定の大きさの音が流れているときに、他の音が聞き取りにくくなる現象（サウンドマスキング効果）を利用した方法であり、主に周波数マスキングと時間マスキングとがある。より具体的には、主に周波数帯が騒音と似通った音（マスカ，マスキング音）が騒音に重畳され、これによって、この騒音を聞こえにくくし、耳障り感や不快感を低減することができる。

従来、サウンドマスキング技術を応用した音響出力装置として、以下の特許文献１に記載された騒音マスキング装置がある。この騒音マスキング装置は、動作時に騒音の発生源となる駆動機構を有する画像形成装置等に搭載され、前記騒音をマスキングするマスキング音を発生する発音体と、前記発音体を制御し、前記騒音の主成分周波数を含む範囲の周波数のマスキング音を発生させるマスキング音制御手段とを備える。マスキング音制御手段は、騒音の主成分周波数の臨界帯域周波数の下限周波数から上限周波数の範囲の周波数のマスキング音を発生させる。

特開平９−１９３５０６号公報

上記騒音マスキング装置において、耳障り感や不快感をさらに低減させるには、マスキング音の音圧レベルを上げればよい。しかし、その結果、画像形成装置から発せられる音（マスキング音や動作音）のパワーレベルが増大するという問題点があった。

それゆえに、本発明の目的は、機器から発せられる音のパワーレベルを小さくしつつ、耳障り感や不快感を低減可能な音響出力装置を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明の一形態は、機器で発生する動作音をマスキングする音響出力装置であって、前記機器が実行可能なそれぞれ異なる動作に対応する複数の動作モード毎に、各動作モードの動作音に対応した音圧レベルの時間変化が異なる複数のマスキング音を記憶する記憶手段と、前記複数の動作モードの中から前記機器が実行すべき動作モードを判別する動作判別手段と、前記動作判別手段で判別された動作モードに基づき、複数のマスキング音を、前記記憶手段から読み出して音響出力手段から重ねて出力させる音響再生手段と、を備えている。

上記形態によれば、マスキング音の音圧レベルは、機器の動作モードに応じて時間変化するので、機器から発せられる音のパワーレベルを小さくしつつ、耳障り感や不快感を低減可能な音響出力装置を提供することが可能となる。

本発明の一実施形態に係る音響出力装置の構成を示すブロック図である。マスキングの基本的な概念を示す図である。画像形成装置の一連の動作に応じて、強度が時間変化するマスキング音を示す図である。（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）及び（Ｄ）は、時間区間Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４におけるマスキング音の周波数特性の時間変化を示す図である。（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）及び（Ｄ）は、動作モードが１枚通紙、連続通紙、ＡＤＦ、及びフィニッシャーのマスキング音の時間変化を示す図である。記憶手段に保持される、動作モード毎のマスキング音を示す模式図である。（Ａ）は変形例に係る動作モードの遷移を示す図であり、（Ｂ）は変形例に係る合成マスキング音の内容を示す図である。

（画像形成装置について）
本発明の実施形態に係る音響出力装置１の説明に先立ち、音響出力装置１が搭載される機器の一例としての画像形成装置２について説明する。図１において、画像形成装置２は、例えば、電子写真方式及びタンデム方式を採用した複合機やカラープリンタ等であり、大略的には、操作手段２１と、画像形成手段２２と、制御手段２３と、を備えている。

操作手段２１は、例えば、画像形成装置２の前面上部に設けられ、ユーザにより操作される操作ボタンやタッチパネルを含んでいる。操作ボタン等の典型例としては、印刷開始ボタンがある。また、タッチパネルを操作して、ユーザは、例えばステープル設定を指定する。操作手段２１は、ユーザ操作に従って、印刷開始コマンドやステープル設定等を制御手段２３に送信する。

画像形成手段２２においては、帯電器により感光体ドラム周面を帯電させた後に、入力画像データで変調された光ビームが光学系より帯電した感光体ドラム周面に照射される。これにより、感光体ドラム周面に静電潜像が形成される。ここで、画像データは、例えば原稿読取り手段３３（後述）や、画像形成装置２に接続されたパーソナルコンピュータ（図示せず）から送信されてくる。また、画像形成手段２２において、現像器は、静電潜像が形成された感光体ドラム周面にトナーを供給し、該感光体ドラム周面にトナー画像を生成する。画像形成手段２２において、一次転写ローラは、感光体ドラム周面のトナー画像を転写ベルトに転写する。トナー画像としては、例えば、Ｙ（黄）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（黒）の各色のものが生成される。転写ベルトには、これらトナー画像が互いに重なり合うよう転写され、これにより、合成トナー画像が担持される。

また、画像形成手段２２には、供給トレイ（図示せず）から記録媒体（例えば用紙）が搬送されてくる。画像形成手段２２において、二次転写ローラは、搬送されてきた記録媒体に、転写ベルト上の合成トナー画像を転写する。定着装置は、二次転写ローラから送られてくる記録媒体を加熱・加圧して、合成トナー画像を記録媒体に定着させる。定着処理済みの記録媒体は、フィニッシャー４を使用しない場合、印刷物として、画像形成装置２の排出ローラを介して排出トレイに排出され載置される。また、フィニッシャー４を使用する場合には、定着処理済みの記録媒体は、フィニッシャー４に向けて搬送される。

制御手段２３は、ＣＰＵやメインメモリからなり、メインメモリに格納されたプログラムに従って動作して、画像形成手段２２の構成各部や周辺機器の動作を制御する。具体例を挙げると、制御手段２３は、画像形成手段２２の各部を駆動するモータ（図示せず）等に制御信号を与える。

（画像形成装置の周辺機器について）
次に、画像形成装置２の周辺機器について説明する。本実施形態では、周辺機器として、ＡＤＦ（ＡｕｔｏｍａｔｉｃＤｏｃｕｍｅｎｔＦｅｅｄｅｒ）３と、フィニッシャー４とが例示される。ＡＤＦ３は、画像形成装置２の上部に設けられ、大略的には、原稿搬送手段３１と、エンプティ検出手段３２と、原稿読取り手段３３とを備えている。原稿搬送手段３１は、上述の制御手段２３の制御下で、ＡＤＦ３のトレイ上にセットされた原稿画像を原稿読取り手段３３に搬送する。エンプティ検出手段３２は、例えばフォトセンサからなり、ＡＤＦ３のトレイに設けられる。エンプティ検出手段３２は、トレイ上の原稿画像の有無を示す検出信号を、制御手段２３に出力する。原稿読取り手段３３は、光学的なスキャナであり、原稿搬送手段３１から送られてきた原稿画像を読み取り、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３原色で表す画像データを生成して、画像形成装置２内の制御手段２３に送信する。このＲＧＢの画像データは、前述の制御手段２３により、ＹＭＣＫの画像データに変換される。

フィニッシャー４は、画像形成装置２の側方に設けられ、大略的には、搬送手段４１と、ステープル手段４２とを備えている。搬送手段４１は、上述の制御手段２３の制御下で、画像形成装置２から定着処理済みの記録媒体が送られてくると、この記録媒体をステープル手段４２に搬送する。ステープル手段４２は、送られてきた記録媒体を積載収容して、記録媒体の束を形成する。その後、ステープル手段４２は、記録媒体の束にステープルを行う。なお、フィニッシャー４は、定着処理済みの記録媒体に対しステープル以外にも様々な後処理を行うことができるが、これらについては本発明の本旨ではないため、説明を省略する。

（音響出力装置について）
次に、音響出力装置１について説明する。音響出力装置１は、画像形成装置２に搭載され、記憶手段１１と、前述の制御手段２３に例えばソフトウェア的に組み込まれる状態判別手段１２及び音響再生手段１３と、音響出力手段１４と、を備えている。

記憶手段１１は、例えばフラッシュメモリからなり、複数のマスキング音Ｍ（図示は４個のマスキング音Ｍ１〜Ｍ４）を表すデータを記憶している。複数のマスキング音Ｍはそれぞれ、画像形成装置２の動作モード毎に割り当てられており、該動作モードにおける一連の動作で発生する動作音（雑音）をマスキングする。各マスキング音は、具体的には、例えば環境音やピンクノイズの周波数を加工した加工音であって、動作音の周波数特性と似た周波数特性を有しており、ユーザにとって意味をなさない音である。マスキングの基本的な概念は周知ではあるが、以下、図２を参照しつつ、画像形成装置２の動作音を用いて詳細に説明する。

図２において、横軸は周波数［Ｈｚ］を表し、縦軸はスペクトルレベル［ｄＢＰａ］を表す。スペクトルレベルは、音の周波数成分をスペクトル分布として表したときに、対応する周波数の音圧レベルである。曲線Ｃ１は、動作モードが連続印字モード（複数の記録媒体への印刷処理）の場合における動作音（雑音）の周波数特性を示す。また、曲線Ｃ２は、所謂ホワイトノイズの周波数特性であり、周波数に関わらずほぼ一定のスペクトルレベルを有する。また、曲線Ｍｆは、曲線Ｃ１で示される動作音に対するマスキング音の周波数特性である。

動作音にホワイトノイズを重畳して人に聴かせた場合、動作音の耳障り感が残るのに対し、マスキング音を動作音に重畳した場合、耳障り感が大幅に軽減できる。マスキング効果は、マスキング音の音圧レベルを大きくすれば大きくなるが、その結果、画像形成装置２から発せられる音（マスキング音や動作音）の音圧レベルが増大してしまう。この問題点を解決するために、本願発明者は実験を行い、その結果、動作音の音圧レベルの時間変化に相関する音圧レベルを有するマスキング音を重畳した場合でも、良好なマスキング効果が得られることが判明した。以下、図３、図４を参照して、本実施形態で用いられるマスキング音の具体的な一例を説明する。

図３において、曲線Ｃ３は、連続印字モードにおける動作音（雑音）の時間変化を示している。曲線Ｃ３において、時間区間Ｔ１の前は、画像形成装置２のウォームアップ等が行われるだけであるため、動作音の音圧レベルは相対的に小さい。時間区間Ｔ１〜Ｔ４までの間、印刷処理のために、記録媒体の供給→画像形成→記録媒体の排出という一連の動作を行うため、動作音の音圧レベルは大きくなる。また、搬送される記録媒体の衝突音がほぼ周期的に発生するため、動作音の音圧レベルは突発的に大きくなる。また、時間区間Ｔ４以降は、メイン駆動が終了しているため、動作音の音圧レベルは相対的に小さい。

連続印字モードの動作音は、ユーザ側で使用される前にサプライヤー（メーカー）側での実験で取得され、このような動作音に基づき、図示したようなマスキング音Ｍが生成される。

図３には、マスキング音Ｍとの対比のために、時間区間Ｔ１〜Ｔ４で一定音圧レベルのマスキング音ｍも示されている。このマスキング音ｍでも動作音をマスキング可能ではある。しかしながら、動作音の音圧レベルが小さい時間帯（突発的な衝突音が無い場合）でも、マスキング音ｍは一定音圧レベルを有するため、画像形成装置２から発せられる音のパワーレベルが不必要に大きくなる場合がある。

それに対し、マスキング音Ｍは、時間区間Ｔ１〜Ｔ４の間、動作音の時間変化に合わせて音圧レベルが変化する時間特性を有する。より具体的には、記録媒体の衝突音が発生するタイミングに合わせて、マスキング音の音圧レベルは大きくなり、衝突音が発生しない場合には、小さくなっている。したがって、動作音にマスキング音Ｍを重畳すると、画像形成装置２から発せられる音のパワーレベルが抑えられることになる。

また、時間区間Ｔ１〜Ｔ４で発生する衝突音の周波数は互いに異なる場合がある。それゆえ、本実施形態のマスキング音の周波数特性は、図４（Ａ）〜（Ｄ）に示すように、衝突音の周波数に合うように相違していることが好ましい。

以上、連続印字モードに対応するマスキング音Ｍについて説明した。動作モードは、連続印字モード以外にも、１枚印字モード、ＡＤＦモード、フィニッシャーモードがある。１枚印字モードは、１枚の記録媒体への印刷を行う動作モードである。ＡＤＦモードでは、ＡＤＦ３を動作させて原稿画像を読み取る動作モードである。フィニッシャーモードは、フィニッシャー４を動作させて記録媒体の後処理を行う動作モードである。これら各動作モードに対しても、上述と同様の要領で、マスキング音Ｍが生成される。以上の１枚印字モード、連続印字モード、ＡＤＦモード及びフィニッシャーモードのマスキング音Ｍ１〜Ｍ４は、図５（Ａ）〜（Ｄ）の破線で示すような時間波形を有し、図６に示すように記憶手段１１に格納される。なお、図５（Ａ）〜（Ｄ）には、参考のため、１枚印字モード、連続印字モード、ＡＤＦモード及びフィニッシャーモードの動作音の時間波形が実線で示されている。

再度、図１を参照する。状態判別手段１２は、操作手段２１から送信されてくる印刷開始コマンド及びステープル設定や、ＡＤＦ３に設けられたエンプティ検出手段３２からの検出信号等に基づき、動作モードを判別する。

具体的には、例えば印刷開始コマンドにより、印刷枚数が１枚と判別すれば、今回の動作モードは１枚印字モードと判別される。２枚以上であれば、連続印字モードと判別される。また、ステープル設定が送られてくれば、フィニッシャーモードが連続印字モードに追加されると判別される。さらに、エンプティ検出手段３２からの検出信号が送られてくれば、今回の動作モードはＡＤＦモードと判別される。ここで、ＡＤＦモードは、１枚印字モードや連続印字モードの開始前に行われる場合もあれば、１枚印字モードや連続印字モードを行っている最中に並行して行われる場合もある。

音響再生手段１３は、状態判別手段１２から動作モードの判別結果を受け取り、受け取った判別結果に対応するマスキング音Ｍを記憶手段１１から読み出して、音響出力手段１４としてのスピーカから出力させる。例えば、１枚印字モードであれば、マスキング音Ｍ１が読み出され出力される。また、連続印字モードであれば、マスキング音Ｍ２が読み出され出力される。また、連続印字モードとフィニッシャーモードであれば、マスキング音Ｍ２，Ｍ４が読み出され出力される。ここで、制御手段２３は、画像形成手段２２やフィニッシャー４の動作タイミングを把握しているため、適切なタイミングで、つまり最初にマスキング音Ｍ２を出力し、途中からマスキング音Ｍ４を出力することが可能である。また、ＡＤＦモードであれば、マスキング音Ｍ３が読み出され、１枚印字モードや連続印字モードのマスキング音Ｍ１，Ｍ２に重畳出力される。

（変形例）
以上の説明では、連続印字モードとフィニッシャーモードであれば、画像形成手段２２やフィニッシャー４の動作タイミングに合わせてマスキング音Ｍ２，Ｍ４が出力されていた。２モード分のマスキング音Ｍ２，Ｍ４が重畳出力されると、画像形成装置２や周辺機器から発せられる音のパワーレベルが上がってしまう恐れがある。これに対処するため、音圧レベルが最適化された２モード分の合成マスキング音Ｍ５（図６の最下行を参照）を記憶手段１１に格納しておき、音響再生手段１３は、この合成マスキング音Ｍ５を読み出して再生しても構わない。同様に、他の複数の動作モード分の合成マスキング音が記憶手段１１に格納されていても構わない。

また、例えば、ＡＤＦ３を用いた連続印字が行われる際の動作モードは、図７（Ａ）に示すように、ＡＤＦモードのみ→ＡＤＦモード・連続印字モードの双方→連続印字モードと遷移する場合がある。ここで、状態判別手段１２は、ＡＤＦモードの開始・終了タイミングをエンプティ検出手段３２からの検出信号により判別し、連続印字モードの開始タイミングを画像形成装置２のウォームアップ時間やＡＤＦ３からの画像データの到着タイミング等から判別する。さらに、連続印字モードの終了タイミングを原稿枚数等から判別する。このような動作モードの遷移を予め考慮して、記憶手段１１には、前述のマスキング音Ｍ２，Ｍ３に加えて、音圧レベルが最適化されたＡＤＦモード・連続印字モード分の合成マスキング音Ｍ６（図７（Ｂ）を参照）が記憶手段１１に格納され、音響再生手段１３は、状態判別手段１２からの判別結果が切り替わるたびに、現在の動作モードに対応するマスキング音を記憶手段１１から読み出し、音響出力手段１４から出力させても構わない。

（音響出力装置の作用・効果）
以上説明したように、本発明の実施形態によれば、記憶手段１１には、予め作成された複数のマスキング音Ｍが格納されている。各マスキング音Ｍでは、画像形成装置２及びその周辺機器で実行可能な動作モードに対応して、少なくとも音圧レベルが時間変化している。音響再生手段１３は、状態判別手段１２にて判別された動作モードに基づき、マスキング音Ｍを読み出して、音響出力手段１４から出力させる。このように、マスキング音Ｍの音圧レベルは、動作モードに応じて時間変化するので、機器から発せられる音のパワーレベルを小さくしつつ、耳障り感や不快感が低減可能となる。

本発明に係る音響出力装置は、機器からの騒音のパワーレベルを小さくしつつ、耳障り感や不快感を低減可能であり、プリンタ、複写機、ファクシミリ及びこれらの複合機のような画像形成装置に好適である。

１音響出力装置
１１記憶手段
１２状態判別手段
１３音響再生手段
１４音響出力手段（スピーカ）
２画像形成装置
３ＡＤＦ（周辺機器）
４フィニッシャー（周辺機器）

Claims

機器で発生する動作音をマスキングする音響出力装置であって、
前記機器が実行可能なそれぞれ異なる動作に対応する複数の動作モード毎に、各動作モードの動作音に対応した音圧レベルの時間変化が異なる複数のマスキング音を記憶する記憶手段と、
前記複数の動作モードの中から前記機器が実行すべき動作モードを判別する動作判別手段と、
前記動作判別手段で判別された動作モードに基づき、複数のマスキング音を、前記記憶手段から読み出して音響出力手段から重ねて出力させる音響再生手段と、を備える音響出力装置。
前記音響再生手段は、周波数も時間変化するマスキング音を前記音響出力手段から出力させる、請求項１に記載の音響出力装置。
前記動作判別手段は、前記機器が実行すべき動作モードを、ユーザ操作又は前記機器の状態に基づき判別する、請求項１又は２に記載の音響出力装置。
前記音響再生手段は、前記音響出力手段があるマスキング音を出力中に、前記動作判別手段で判別された動作モードが変わると、現在の動作モードに応じた別のマスキング音を前記記憶手段から読み出して、前記音響出力手段から出力させる、請求項１に記載の音響出力装置。
前記機器は、画像形成装置又はその周辺機器である、請求項１〜４のいずれかに記載の音響出力装置。