JPH04355797A - 装置静音化システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は装置静音化システムに関
し、特に複写機、プリンタ等の画像形成装置に最適な装
置静音化システムに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年産業用、民生用の別を問わず、一般
に装置の静音化は大きなテーマとなっている。この方策
として、主に以下の３つの方策が採られていた。 （１）騒音の発生源に対する直接的な対策ギヤの制度ア
ップ、ギヤ材質の向上、各駆動系に対するソフトスター
ト、ソフトストップ制御等の方策。 （２）吸音、遮音による対策 装置の外壁材質、構造の適正化等の方策。 （３）逆位相音の能動的合成による静音化（例えば、騒
音に対し、その逆位相の音をスピーカより放射し、合成
させることによって能動的に騒音を消去しようというも
の）する方策等である。

【０００３】これら３つの対策のうち（１）（２）は装
置の静音化のために広く実施される基本的技術であるが
、静音性における限界や、またコスト高になるなどの問
題があり、これを解決する目的で、近年（３）の方法が
あらためて見直されてきている。例えば、特開平２ー２
３７２９８号公報に開示されているように自動車の車室
の空洞共鳴騒音により発生するいわゆる社内こもり音を
抑制するため、エンジンの回転数及びアクセルペダルの
踏み込み量といった空洞共鳴騒音の発生情報に応じ、そ
の逆位相の相殺音を作り、スピーカより出力することで
静音化をはかるものおなどが知られている。

【０００４】

【発明が解決しようとしている課題】しかしながら、逆
位相を出力し、その合成によって、静音化を図るといっ
たシステムの場合、騒音の発生情報から、どのように最
適な逆位相音を作成するかといったところに実効果をだ
すためのカギがある。一般には騒音の発生情報と逆位相
発生情報とを対応させたＲＯＭテーブルを装備し、各セ
ンサより騒音発生情報をＣＰＵが取り込み、それに対応
した最適な逆位相音を発生させるための情報をテーブル
参照によって得るという方法がとられている。

【０００５】例えば、先に述べた特開平２ー２３７２９
８号の場合、エンジンの回転数及びアクセルの踏み量を
騒音発生情報とし、それに対応させた適正なパルス列及
びその大きさとフイルタタップ数を決め、トランスバー
サルフイルタに与え逆位相を発生させるというシステム
において、エンジン回転数とアクセルの踏み量とパルス
列及びその大きさを対応させたテーブル、及びフイルタ
タップ係数を対応させたテーブルをもち対応している。

【０００６】しかしながらこのようなテーブル方式では
、騒音発生情報の細分化がメモリ容量の問題から制約を
受け、きめの細かい制御がおこなえない。また、従来こ
のようなシステムでは騒音源自体の情報をもとに制御を
かけるため、装置が実際におかれている環境側の状況と
いうものに対する考慮が全くないといってもよい。

【０００７】例えば、周囲の環境温度、湿度などによっ
て、人の騒音に対する感じ方は様々に変化するため、そ
れをも考慮したシステムの構築が望まれる。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は上述の課題を解
決することを目的として成されたもので、上述の課題を
解決する一手段として以下の構成を備える。即ち、装置
の各所に配設された少なくとも１の音波または超音波振
動を検出する検出手段と、該検出手段の配設位置近傍に
配設された任意の音波または超音波振動を発生する発生
手段と、前記検出手段よりの検出信号を基に装置の発生
振動を減衰させる様前記発生手段より所定位相、音圧、
周波数を持った音波または超音波振動を発生させる制御
手段とを備える。

【０００９】そして、例えば、制御手段は、装置自体よ
り発生する振動の音圧と周波数分布を入力層への入力デ
ータとし、静音化のために能動的に放出する音波、超音
波発生のための種々の波形情報を出力層からの出力デー
タとし、その間に適当な中間層を持ったようなニューラ
ルネットワークアルゴリズムによってシステムを制御す
る。更に、制御手段は装置の使用環境を示すものとして
、装置の使用環境の騒音状態及び使用環境の温度、湿度
等をさらに入力データとして加え、使用環境に個別に適
合させた静音化システムを構築する。

【００１０】

【作用】以上の構成において、装置の様々な動作状況に
きめ細かく対応した静音化システムが構築できると共に
、単なる静音化にとどまらず、一般に数値化できない、
「不快ではない」、「快ちよい」というような合成音を
作るような制御システムとすることも可能である。

【００１１】

【実施例】以下、図面を参照して本発明に係る一実施例
を詳細に説明する。

【００１２】

【実施例１】図１は本発明に係る第１実施例を複写装置
に適用した例を示す静音化システムの概略図である。図
１において、１は装置の排紙口付近より放出される騒音
に対し、合成波を出力し、静音化するためのスピーカ、
２は同じく装置中央におかれたスピーカ、３は同じく給
紙口付近におかれたスピーカである。４は装置の排紙口
付近より放出される騒音を検出するためのマイクロフォ
ン、５は装置の中央部付近より（例えばモータ部等より
）放出される騒音を検出するためのマイクロフォン、６
は装置の排紙口付近より放出される騒音を検出するため
のマイクロフォンである。

【００１３】７は装置全体を示し、８は排紙トレー、９
は給紙トレー、１０は原稿を押さえる圧板、２０は各ス
ピーカ１〜３よりの音響出力制御、マイクロホン４〜６
よりの検出信号の解析制御を含む本実施例装置７全体の
制御を司る制御部である。図１における制御部２０の静
音化システム部の詳細ブロツク構成を図２及び図３に示
す。図２及び図３において、図１と同様構成には同一番
号を付してある。

【００１４】図中、１０４は３つのマイク４〜５を次段
の周波数分析器１０５に１チャンネルづつ切り替えて入
力するための切り替え器であるマルチプレクサ、１０５
はマイク１４〜６よりの収集信号の周波数スペクトルを
生成する周波数分析器である。１０６〜１１０はニュー
ラルネットワークを構成するブロツク概念図であり、１
０６は入力層、１０７は中間層、１０８は出力層、１０
９は入力層と中間層を結ぶ神経結合線、１１０は中間層
と出力層を結ぶ神経結合線である。ニューラルネットワ
ークはソフトウエア、ハードウエアのどちらにおいても
構成可能である。

【００１５】１１１はニューラルネットからの出力結果
を評価し、合成波を生成するためのデータに変換するデ
コーダ、１１２は合成波生成のための元データを記憶す
るメモリ手段である合成音生成データメモリ、１１３は
合成音生成データメモリ１１２のデータより波形整形に
使用するＬＰＣ係数を生成する計算回路、１１４は同じ
く合成音生成データメモリ１１２のデータより波形整形
に使用するパルス列を生成する計算回路である。

【００１６】１１５はＬＰＣ係数、パルス列より合成波
を生成するトランスバサールフイルタ、１１６はＤ／Ａ
変換器、１１７は低域通過フイルタ、１１８はオーディ
オアンプである。この１１３〜１１８は各スピーカ１〜
３毎に夫々設けられている。また、１１９は騒音波の基
本波に対する周期をとるための基本波クロック生成回路
である。

【００１７】以上の構成を備える静音化システムの動作
を以下に説明する。まず、マルチプレクサ１０４は、入
力として排紙部マイク４を選択する。排紙部マイク４よ
り集音された信号は周波数分析器１０５にかけられ、周
波数スペクトルを生成する。この結果がニューラルネッ
トワークの入力層１０６に入力される。このニューラル
ネットワークはあらかじめ各場所での騒音の周波数分布
に対応し、最適な静音用合成波を出力するためのデータ
を出力するよう学習されているため、対応した合成波デ
ータが出力層１０８より出力される。ニューラルネット
の構成のしかたによっては、符号化してある場所もある
ので、本実施例では、これにデコーダ１１１を通した後
にメモリに記憶する場合を示す。その後はこのデータを
もとにＬＰＣ係数、パルス列を生成し、一般的な音声合
成をおこなってスピーカより放出することになる。

【００１８】同様にモータ部マイク５、給紙部マイク６
においても、マルチプレクサ１０４を切り替えて順次同
様の制御を行なう。この場合において、図２に示す入力
層１０６と中間層１０７との重み定数１、及び中間層１
０７と出力層１０８間の重み定数２とを切り替えること
も可能である。本実施例では、装置から外部に騒音が放
出されやすい排紙部と給紙部、及びモータ付近の中央部
における装置動作時の騒音をまずとりこみ、この周波数
分布より最適な合成波を発生するための波形生成データ
を求め、それをもとに騒音放出部よりそれぞれ合成波を
出力するといういわゆるオープンループの制御である。 合成波を発生させる部分にニューラルネットを用いるた
め、さまざまな環境条件下において、また、さまざまな
経年変化条件下において最適な合成波生成を実現できる
。

【００１９】以上説明したように本実施例によれば、装
置より発生する騒音の音圧、周波数分布、及び装置の使
用環境情報をニューラルネットへの入力データとし、装
置から外部へ放出される騒音の性質を変化するようにす
ることによって、より人間の感覚にマッチした快適な動
作音を発生する装置が可能になる。

【００２０】

【実施例２】本発明は装置の静音化をめざして考案され
たものであるが、人間の装置の動作音に対する感じ方は
その使用環境によってさまざまに変化する。従つて、本
発明に係る第２実施例では、使用環境として外部の温度
、湿度騒音の周波数分布を検出し、それをもとに装置内
部の騒音源であるモータ周りから放出される音の周波数
を能動的に最適化制御する。これにより、単に静音化す
るのではなく、環境条件に適合させた人間にとって最も
快適な音を生成しようというところに第２実施例の特徴
がある。

【００２１】以下、図４を参照して本発明に係る第２実
施例の動作原理を説明する。図４中、ａー１，ｂー１，
ｃー１は外部環境の入力データを示すもので、それぞれ
温度、湿度、及び外部騒音の周波数分布を示している。 図では、ニューラルネットワークの入力データとするた
め、上限を１として規格化してある。図４において、ａ
は比較的高温高湿で高周波成分の騒音が大きい環境。

【００２２】ｂは比較的高温高湿で周波数全域にあたり
騒音が大きい環境。 ｃは低温低湿で比較的しずかな環境。 の各環境の場合を例示している。この環境はこれ以外あ
らゆる環境に対しても後述同様の動作で対応できること
は勿論である。第２実施例は、これらの各環境に対し、
モータからの原音とスピーカからの合成音との合成によ
り、それぞれの環境に適した音を創造しようというもの
である。例えば、通常モータが騒音源である場合におい
ては、モータの周波数を基本にその高周波数が騒音とし
て加わる形になる。そこで、この周波数分布をａ−２，
ｂ−２，ｃー２のように最適なある目標値に近づけるよ
う制御をかける。

【００２３】ｃの場合は外部環境が低温低湿であり、も
ともと静かなところであるため比較的単純に全域にわた
って小さくするようにする。それに対し、ａ，ｂの場合
は共に高温高湿であり、いくらか騒音が大きいという環
境であり、人間の感情を微妙に組み入れた波形生成が求
められる。ａの場合は高域を重点に下げることを目標と
し、ｂの場合高域に微妙なニュアンスを残した波形生成
をおこなうことを目標とするようにした。ａ−３，ｂ−
３，ｃー３は時間軸で目標波形を書いたものである。

【００２４】外部環境と目標周波数分布の関係に人間の
感覚的要素を含ませるために本実施例ではニューラルネ
ットを用いる。以上の動作を実現する本発明に係る第２
実施例のニューラルネットを用いたブロツク構成を図５
に示す。図５において、２０１は装置全体の搬送系その
他の駆動源であるメインモータであり、最も大きな騒音
源である。２０２はマイクロフォン、２０３は合成音放
出用スピーカ、２０４は外部騒音監視マイク、２０５は
外部温度センサ、２０６は外部湿度センサ、２０７は外
部騒音監視マイク２０４と内部騒音マイク２０２を切り
替えて次段の周波数分析器２０８に入力するための切り
替え器である。２０９は周波数分析器２０８の結果出力
をニューラルネットワークに入力可能とするための規格
化器である。

【００２５】２１０は規格化された周波数分析結果と目
標周波数分布設定手段２１１を比較するための減算器で
ある。２１２〜２１６はニューラルネットワークを構成
する各ブロック要素である。２１５，２１６は各層間を
結ぶ神経結合であり、具体的には重み定数を保持した記
憶手段となり、コントローラ２２１からの制御信号によ
り重み定数を切り替えることが可能である。

【００２６】２１８はニューラルネットワークの出力層
からの出力状態に応じて合成波を生成するブロック、２
１９はアンプである。２２０はセンサ出力を規格化する
規格化器、２２１はシステム全体をコントロールするコ
ントローラである。係る構成を備える第２実施例の装置
全体の概略を図６に示す。図６においてはマイク２０２
及びスピーカ２０３を２つずつ備え、図５に示す制御部
を有することが示されている。

【００２７】まず、外部騒音監視マイク２０４によって
、装置の設置環境の騒音状況がモニタされ、周波数分析
器２０８でスペクトル解析、規格化回路２０９で規格化
された後、減算器２１０に代入される。この時目標設定
値は０クリアされており、減算器２１０からの出力は外
部騒音の規格化された周波数分布そのものとなり、ニュ
ーラルネットの入力層に入力される。また、外部環境の
情報として、本実施例では、その他に外部温度と外部湿
度がセンサによりモニタされ、やはり規格化回路２２０
を通った後、ニューラルネットの入力層２１２に入力さ
れる。この時ニューラルネットの重み定数２１５、２１
６はコントローラからの制御信号により、目標設定用ネ
ットワークに切り替えられており、外部騒音、温度、湿
度にあわせた最適な内部騒音周波数分布が目標値として
出力層より出力される。この時の値は目標値設定手段２
１１に記憶される。

【００２８】続いて、マイク２０２によってモータから
の音がとりこまれ、周波数分析器２０８、規格化２０９
にかけられ、減算器２１０に入力される。これが目標設
定値と比較され差分がニューラルネットに入力される。 この時ニューラルネットの重み定数２１５、２１６は差
分を打ち消すための合成波を作る波形情報を出力層より
出力するようなものに切り替えられており、それが合成
波生成器２１８に入力されることになる。合成波生成器
２１８はニューラルネット出力層から送られてくる波形
生成データとモータドライブ信号に同期した同期クロッ
クをもとに合成波を生成し、アンプ２１９を通し、スピ
ーカ２０３より合成音を放出する。この合成音とモータ
からの音が合成されたものをマイク２０２で検出し、再
び同様なサイクルを繰り返し、最終的に目標の周波数分
布と成るように制御を繰り返していく。

【００２９】本実施例においては、装置の主要な騒音源
であるモータから発生される音に対し、その時の外部環
境に応じ、人間が最も快よく感じる周波数分布及び音圧
になるよう、あらかじめ学習させられたニューラルネッ
トによって適当な合成音を放出するよう制御され、更に
、フィードバック制御をかけることで、さまざまな外部
環境においても常に人間にとって耳ざわりでないソフト
な装置音にすることが可能となる。

【００３０】なお、本発明は、複数の機器から構成され
るシステムに適用しても、又１つの機器から成る装置に
適用してもよい。また、システムあるいは装置にプログ
ラムを供給することによつて達成される場合にも適用で
きることは言うまでもない。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、装
置より発生する騒音の音圧、周波数分布、及び装置の使
用環境情報をニューラルネットへの入力データとし、装
置から外部へ放出される騒音の性質を変化するようにす
ることによって、より人間の感覚にマッチした快適な動
作音を発生する装置が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る第１の実施例の複写機の概略図で
ある。

【図２】，

【図３】第１の実施例の制御部の詳細システム構成ブロ
ツク図である。

【図４】本発明に係る第２実施例の外部環境と制御目標
の関係を説明するための図である。

【図５】第２実施例の複写機の概略図である。

【図６】第２の実施例の複写機の概略図である。

【符号の説明】

１，２，３　　　　合成音再生用スピーカ、４，５，６
　　　　内部騒音収集マイク、７　　　　複写機本体、 ８　　　　排紙トレー、 ９　　　　給紙カセット、 １０　　　　原稿押え用圧板、 １０４　　　　マルチプレクサ、 １０５　　　　周波数分析機、 １０６　　　　入力層、 １０７　　　　中間層、 １０８　　　　出力層、 １０９，１１０　　　　神経結合ブロツク、１１１　　
　　デコーダ、 １１２２　　　　合成音生成データメモリ、１１３　　
　　ＬＰＣ係数生成回路、 １１４　　　　パルス列生成回路、 １１５　　　　トランスバーサルフイルタ回路、１１６
　　　　Ｄ／Ａ変換機、 １１７　　　　低域通過フイルタ、 １１８　　　　オーディオアンプ、 ２０１　　　　モータ、 ２０２　　　　マイク、 ２０３　　　　スピーカ、 ２０４　　　　外部騒音監視マイク、 ２０５　　　　外部温度センサ、 ２０６　　　　外部湿度センサ、 ２０７　　　　切り替え器、 ２０８　　　　周波数分析機、 ２０９　　　　規格化回路、 ２１０　　　　減算器、 ２１１　　　　目標設定手段、 ２１２　　　　入力層、 ２１３　　　　中間層、 ２１４　　　　出力層、 ２１５，２１６　　　　神経結合ブロック、２１８　　
　　合成波生成機、 ２１９　　　　アンプ、 ２２０　　　　規格化回路である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　装置の各所に配設された少なくとも１
   の音波または超音波振動を検出する検出手段と、該検出
   手段の配設位置近傍に配設された任意の音波または超音
   波振動を発生する発生手段と、前記検出手段よりの検出
   信号を基に装置の発生振動を減衰させる様前記発生手段
   より所定位相、音圧、周波数を持った音波または超音波
   振動を発生させる制御手段とを備えることを特徴とする
   装置静音化システム。
2. 【請求項２】　　制御手段は、装置自体より発生する振
   動の音圧と周波数分布を入力層への入力データとし、静
   音化のために能動的に放出する音波、超音波発生のため
   の種々の波形情報を出力層からの出力データとし、その
   間に適当な中間層を持ったようなニューラルネットワー
   クアルゴリズムによってシステムを制御するものである
   ことを特徴とする請求項１記載の装置静音化システム。
3. 【請求項３】　　制御手段は、さらに装置の使用環境を
   示すものとして、装置の使用環境の騒音状態及び使用環
   境の温度、湿度等をさらに入力データとして加え、使用
   環境に個別に適合させた静音化システムを構築すること
   を特徴とする請求項２記載の装置静音化システム。