JPH11143477A

JPH11143477A - 騒音低減装置

Info

Publication number: JPH11143477A
Application number: JP9309115A
Authority: JP
Inventors: Masayasu Sato; 正康佐藤; Takashi Ichikawa; 貴士市川; Takumi Makinouchi; 卓美牧之内
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 1997-11-12
Filing date: 1997-11-12
Publication date: 1999-05-28

Abstract

(57)【要約】【課題】高価な部品や複雑な適応アルゴリズムを使用
することなく、且つ環境変化や経時変化に対応して十分
な消音効果が得られる騒音低減装置。【解決手段】装置稼動時に機構部２０から発生する騒
音を第１の騒音検出手段４０で検出し、Ａ／Ｄ変換器６
０を介した騒音データを、記憶／再生部制御手段１２０
は、駆動制御信号に対応させ記憶／再生部７０に書込
み、その後の装置稼動時に読出し、この読出したデータ
をＤ／Ａ変換部８０、位相反転手段９０、ゲイン可変手
段９５及びパワーアンプ１００を介して打消音出力手段
１１０より打消音として発生させ、消音結果の誤差騒音
を第２の騒音検出手段１４０で検出し、この検出信号を
最小とするゲイン制御信号を第２の検出信号処理部１４
０が生成する装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば複写機、プ
リンタ、ファクシミリ、ハードディスク装置、スキャナ
ー等のＯＡ機器や情報機器、または卓上発券機やＯＣＲ
装置、現金自動取扱装置等の金融機器、さらには冷蔵庫
やエアコン、ファンヒータ、ミシン等の各種装置が稼動
時に発生する騒音を低減する騒音低減装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】近年、コンピュータと通信ネットワーク
の普及や各種装置の小型、軽量、低価格化等に伴い、複
写機やプリンタ、ファクシミリ、ハードディスク装置等
のＯＡ機器や情報機器、さらには卓上型自動発券機や金
融自動化機器等がオフィスや職場、家庭にまで普及し始
めた。この装置の小型、軽量、低価格化の過程において
は、装置の構成部材の材質が見直され、従来金属材料で
製作されていた部品の一部が軽量の樹脂（高分子材料）
等に置き換えらている。このため、各部材の質量が小さ
くなり、装置稼動時のモータやアクチュエータの作動に
より、これらの部材が振動し易くなり、従来より多くの
騒音を発生するようになった。つまり、部材の質量が小
さくなったことで共振し易くなり、しかも共振周波数が
高くなり、耳障りな音を発生するようになってきた。

【０００３】これに対し、建物の遮音性の向上やオフィ
スや職場、家庭などの作業環境や生活環境の見直しによ
る快適化への要求の増加に伴い、静寂な環境を実現する
ための低騒音な装置が求められている。このため、装置
が稼動時に発生する騒音を低減する下記の２つの方法が
検討されている。装置が発生する騒音を低減する方法と
しては、装置筐体を補強したりして剛性を高めたり、吸
音材、遮音材、制振材等を用いたりして防音対策を行う
パッシブ方式のものと、騒音をマイクロフォンなどの検
出手段により検出して、騒音と逆位相の音を生成しスピ
ーカから発生することにより騒音を打消し合い騒音のレ
ベルを低減するというアクティブ方式のものがある。

【０００４】パッシブ方式では騒音の比較的高周波成分
の低減に効果があるが、その反面、（１）低周波成分に対しては十分な騒音低減効果が得ら
れない。（２）吸音材や遮音材、制振材等は、ごく限られた帯域
での遮音特性、制振特性しか無いため、環境変化や経年
変化等により騒音周波数が変化した場合は、この変化に
追従できず消音効果は激減する。（３）十分な消音効果を得るためには、装置筐体の補強
や剛性を高めたり、多量の吸音材、遮音材を必要とする
ため装置が大きくなったり重量が増加する。等の問題が
あった。

【０００５】このため騒音を検出し、検出した騒音信号
と逆位相の信号を生成し、スピーカ等の出力手段から出
力した音で騒音を打消すというアクティブノイズ制御技
術が用いられ始めている。このアクティブノイズ制御技
術を利用した騒音低減装置の例としては、例えば「特開
平７−１３４５８９号」公報に記載の運動機構の消音装
置や、「特開平７−１６０２７２号」公報に記載の騒音
制御装置等が知られている。これらに記載されている運
動機構の消音装置や騒音制御装置では、騒音を発生する
音源やその近傍に、音源自体の振動や音源からの騒音を
検出し電気信号に変換する騒音検知手段を設け、その騒
音検知手段によって求められた騒音信号に基づいてＤＳ
Ｐ（デジタルシグナルプロセッサ）などで構成される信
号処理手段で、騒音とは同振幅、逆位相の打消し信号を
演算により生成し、その逆位相音をスピーカなどの出力
手段から発して、騒音源からの音とその逆位相音とを干
渉させて消音化するようにしたものである。

【０００６】また、上記特許とは別の方式としては、例
えば「特開平３−１４９９９８号」公報に記載の消音装
置がある。この消音装置では、装置内にあらかじめ騒音
が記憶されているメモリを持っており、メモリから騒音
データを読出しデジタル／アナログ変換手段、位相反転
手段を通して騒音とは逆位相の打消し信号を生成し、そ
の逆位相音をスピーカなどの出力手段から発して、騒音
源からの音とその逆位相音とを干渉させて消音化するよ
うにしたものである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記
「特開平７−１３４５８９号」公報に記載の運動機構の
消音装置や「特開平７−１６０２７２号」公報に記載の
騒音制御装置等で提案されている従来の方式では、検出
した騒音信号から騒音とは逆位相の打消し信号を生成す
るために、一般的には、数百タップ数のＦＩＲ（Finite
Impulse Response)フィルタ等のデジタルフィルタと、
このフィルタの係数を適宜変化させるための適応アルゴ
リズム、例えばＬＭＳ（Least Mean Square ：最小自乗
平均法）アルゴリズムや Filterd−ＸＬＭＳアルゴリ
ズム等による演算を必要とし、しかも良好な消音特性を
実現するためには高精度・高速の演算を必要とする。そ
してこれらの演算処理を高速・高精度に行うためには、
一般に、高速のＤＳＰ、特に浮動小数点型が用いられて
いるが、高速の浮動小数点型ＤＳＰは高価であり、しか
も、ＤＳＰ回路設計のためには特別の知識と専用の装置
を必要とする。さらに、デジタルフィルタや適応アルゴ
リズム開発のための装置も必要となり、しかも、これら
の開発には多くの時間や費用がかかるので、騒音低減装
置の開発に長時間がかかる、装置コストが大幅に増大す
ると言う問題があった。

【０００８】また、「特開平３−１４９９９８号」公報
に記載の消音装置で提案されている方式では、逆位相の
打消し信号を、あらかじめ騒音が記憶されているメモリ
から生成するため、前者の方式のような高価なＤＳＰの
使用や複雑な適応アルゴリズムの開発を必要としないた
めコストや開発時間の増加はないが、モータやアクチュ
エータ、エンジン等の機構部から発せられる騒音の特性
は、環境変化や機構部の経時変化により変動するため、
あらかじめメモリに記憶されている騒音デー夕と実際の
騒音とが一致しなくなる。このため、あらかじめメモリ
に記憶されている騒音データを基に消音を行おうとする
と、消音効果が低減するだけでなく、逆に騒音を増大す
ることがあり、致命的な欠点となっていた。そこで、Ｄ
ＳＰ等の高価な部品や複雑な適応アルゴリズムの開発等
によるコストや装置開発時間の増大を招くことなく、し
かも環境変化や経時変化に対する騒音周波数の変動に対
しても常に十分な消音効果が得られる騒音低減装置の実
現が望まれていた。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明に係る騒音低減装
置は、装置稼動時に単数又は複数の駆動制御信号により
駆動される装置内部の機構部から発生する騒音を検出す
る発生騒音検出手段と、前記発生騒音検出手段の検出し
たアナログ信号をデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換
手段と、装置の稼動初期又は所定期間毎に前記駆動制御
信号の状態に対応する前記Ａ／Ｄ変換手段の出力データ
をそれぞれ記憶手段に書込み、その後の装置稼動時に前
記記憶手段からその時の駆動制御信号の状態に対応する
データを読出す書込・読出制御手段と、前記書込・読出
制御手段によりデータが書込まれ、また読出される前記
記憶手段と、前記書込・読出制御手段によって前記記憶
手段から読出されたデジタルデータをアナログ信号に変
換するＤ／Ａ変換手段と、前記Ｄ／Ａ変換手段の出力す
るアナログ信号の位相を反転した逆位相の信号を生成す
る位相反転手段と、前記位相反転手段の出力信号を入力
し、外部から供給されるゲイン制御信号に基づき、入力
信号を可変増幅して出力する可変増幅手段と、前記可変
増幅手段の出力信号を音響信号に変換して出力する音響
出力手段と、前記機構部と音響出力手段との間に設けら
れ消音結果の誤差騒音を検出する誤差騒音検出手段と、
前記誤差騒音検出手段の検出信号に基づき、この検出信
号を最小とするように前記可変増幅手段に供給するゲイ
ン制御信号を生成するゲイン制御信号生成手段とを備え
たものである。

【００１０】その結果、装置の稼動初期又は所定期間毎
に騒音データの記憶が行われた後は、装置の起動後直ち
に消音効果が得られ、また記憶した騒音データとその後
の時点での騒音特性が若干異っている場合でも、可変増
幅手段のゲインが自動的に制御され有効な消音効果が得
られる。さらに消音効果が減少した場合にも、所定期間
毎に騒音データの記憶更新を行うことにより再び消音効
果を復元させることができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下に、図面を参照して、本発明
の実施の形態を説明する。なお、本発明の騒音低減装置
は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、ハードディスク
装置、スキャナー等のＯＡ機器やコンピュータ周辺機
器、卓上発券機やＯＣＲ装置、現金自動取扱装置等の金
融機器、さらには冷蔵庫やエアコン、ファンヒータ、ミ
シン等の家電機器等の電子機器に適用できるが、以下の
説明では、ハードディスク装置への適用例について説明
する。

【００１２】実施形態１図１は、本発明の実施形態１に係る騒音低減装置の構成
図である。図１において、１０はハードディスク装置で
あり、その内部には、図示していないがディスクを高速
回転させるためのモータやディスクに情報の読み書き、
消去を行うためのヘッドを移動させるアクチュエータや
送風用のファンなどが設けられている機構部２０があ
り、機構部２０には、モータの回転制御やアクチュエー
タの駆動、位置決め制御のための駆動制御信号Ｓｃ（こ
の例では、Ｓｃ₁，Ｓｃ₂の２種類とする）を出力する
機構部制御回路３０が接続されている。機構部２０の近
傍には、機構部２０内のモータやアクチュエータなどの
可動部が動作する際に発生する騒音を検出するためのマ
イクロフォンなどの第１の騒音検出手段（又は発生騒音
検出手段）４０が設けられており、この第１の騒音検出
手段４０は、第１の検出信号処理部５０に接続されてい
る。第１の検出信号処理部５０は、アナログ信号をデジ
タル信号に変換するＡ／Ｄ変換部６０を介して、記憶／
再生部７０に接続されている。記憶／再生部７０は、デ
ジタル信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換部８
０、位相反転手段９０、パワーアンプ１００を介して打
消音出力手段１１０に接続されている。

【００１３】機構部２０と打消音出力手段１１０の間に
は、機構部２０の発する騒音が打消音出力手段１１０か
ら発せられる打消音でどの程度消音されているか検出す
るためのマイクロフォン等の第２の騒音検出手段（又は
誤差騒音検出手段）１３０が設けられている。この第２
の騒音検出手段１３０は、第２の検出信号処理部１４０
を介してゲイン可変手段９５のゲインを可変するように
接続されている。また、機構部２０のモータやアクチュ
エータを所定通りに動作させるために機構部制御回路３
０から出力される駆動制御信号Ｓｃ（前記Ｓｃ₁，Ｓｃ
₂を含む）は、記憶／再生部制御手段１２０にも供給さ
れている。記憶／再生部制御手段１２０は、機構部制御
回路３０からの駆動制御信号Ｓｃに基づき、記憶／再生
部７０にＡ／Ｄ変換部６０からのデータを記憶させた
り、あるいは記憶したデータをＤ／Ａ変換部８０に出力
させたりするように制御するための記憶／再生部制御信
号Ｓｍを生成し、記憶／再生部７０へ出力する。

【００１４】図１の装置の動作を説明する。図１の装置
では、装置内部の機構部２０から発生する騒音データ
を、機構部２０への駆動制御信号（単数又は複数の信
号）に対応させてそれぞれ記憶する（書込む）騒音デー
タ記憶モードと、この記憶した駆動制御信号に対応する
騒音データを再生（読出）し、この再生データに基づき
騒音の消音を行う騒音データ再生モード（又は消音モー
ド）との２つのモードがあり、この２つのモード切替え
制御は記憶／再生部制御手段１２０によって行われる。
また上記騒音データ記憶モードを行う時期は、装置を長
期間連続して稼動させるか、または短時間で稼動／休止
を繰返すかによって異るが、一般的には、装置に電源が
投入され、各駆動制御信号によって機構部２０の動作が
安定状態になったら速やかに行うようにする。

【００１５】なお、装置を６ヶ月、１年等と長期間連続
して稼動させる場合には、時間の経過により騒音データ
が変化して消音効果が減少することが想定されるので、
例えばタイマ機器を設けるとか、クロック信号をソフト
で計数する等の方法によって一定期間（例えば１ヶ月、
２ヶ月等）毎に新規の騒音データに記憶して、騒音デー
タの更新を行うようにする。さらに一定期間毎に騒音デ
ータの記憶更新を行うように記憶／再生部制御手段１２
０に設定しておいても、その一定期間が経過する前に、
消音効果が減少した場合には、手動により適宜騒音デー
タの更新を行ったり、また前記一定期間を短縮する更新
期間の変更を行うことも可能である。

【００１６】最初に、騒音データ記憶モードの動作を説
明する。ハードディスク装置やプリンタ、複写機等のＯ
Ａ機器や情報機器、卓上発券機やＯＣＲ装置、現金自動
取扱装置等の金融機器、あるいは最近の家電機器等で
は、その装置が、あらかじめ決められたシーケンスに従
って動作するようにデジタル回路等で構成された駆動制
御回路を持っている。例えば、図１の場合のハードディ
スク装置では、電源を投入すると、放熱用のファンが回
転し、ディスクを回転させるためのモータが回転を開始
し、モータの回転数が所定値になったことをセンサで検
知したら、接続されているコンピュータにハードディス
ク装置が使用可能状態になったことを知らせる。その後
は、ディスク上に情報を読み書きする時に指定のトラッ
クにヘッドをアクセスさせるためアクチュエータを駆動
制御する。さらに、ハードディスク装置を停止させる時
には、未使用時にヘッドがディスクとクラッシュしない
ように、アクチュエータを動作させヘッドを所定の退避
位置、あるいはホームポジションに移動させ、その後、
ディスク回転モータの回転を停止し、ファンを停止す
る。このように装置の起動から終了までの各種動作は、
装置内部に取りつけられたセンサの情報をもとに、あら
かじめ決められたシーケンスに従って行われており、駆
動制御回路は、装置が所定の動作を行うようにモータや
アクチュエータを駆動制御するための信号を生成、出力
している。

【００１７】図１においては、ハードディスク装置１０
の機構部２０内に設けられている図示いていないモータ
やアクチュエータ等を駆動制御するための信号を生成、
出力する機構部制御回路３０が設けられている。機構部
２０が発生する騒音は、機構部２０の近傍に設けられ
た、例えば、マイクロフォン等で構成される第１の騒音
検出手段４０で検出され、電気信号に変換されて、第１
の検出信号処理部５０に出力される。そして第１の検出
信号処理部５０では、第１の騒音検出手段４０からの信
号を増幅、フィルタリング処理し、Ａ／Ｄ変換部６０に
出力する。Ａ／Ｄ変換部６０では、第１の検出信号処理
部５０から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変
換し、記憶／再生部７０に出力する。記憶／再生部７０
は、デジタルデータを記憶するためのメモリ等で構成さ
れており、Ａ／Ｄ変換部６０からのデジタルデータを記
憶したり、記憶したデジタルデータをＤ／Ａ変換部８０
に出力したりする。このデータの記憶と再生は機構部制
御回路３０に接続された記憶／再生部制御手段１２０か
らの記憶／再生部制御信号Ｓｍで制御される。

【００１８】図２は図１の駆動制御信号Ｓｃとその時の
機構部の騒音波形の関係を示す概念図であり、図２を用
いて、これらの関係を説明する。機構部制御回路３０で
は、あらかじめ決められたシーケンスにしたがって、ハ
ードディスク装置１０を動作せるための駆動制御信号Ｓ
ｃ（この例では前記Ｓｃ₁，Ｓｃ₂）を、機構部２０内
の図示していないモータやアクチュエータ等にそれぞれ
Ｓｃ₁，Ｓｃ₂として出力する。機構部２０内のモータ
やアクチュエータ等は、例えば、駆動制御信号ＳｃがＬ
レベル（例えば０Ｖ）の時は停止しており、Ｈレベル
（例えば５Ｖ）の時は動作するように構成されている。
ここで、駆動制御信号Ｓｃ₁がディスクを高速回転させ
るためのモータを駆動制御するための信号とすると、Ｓ
ｃ₁がＨレベルになるとモータは回転を開始し、そのた
め動作音が発生する。その時の機構部２０から発生され
る騒音の波形がＶｓ₁である。さらに、ディスクに情報
を読み書き、消去を行うためにヘッドをディスク上の所
定の位置にアクセスする際に、機構部制御回路３０から
機構部２０内のヘッドを移動させるためのアクチュエー
タに出力されている駆動制御信号をＳｃ₂とすると、Ｓ
ｃ₂がＨレベルになるとアクチュエータが駆動制御され
るため動作音を発生する。従ってこの場合には、ディス
ク回転用モータによる騒音とヘッドアクセス用アクチュ
エータによる騒音との混合音が生ずる。この時の機構部
２０からの騒音波形がＶｓ₂である。

【００１９】このようにハードディスク装置１０に所定
の動作を行わせる際には、必ず、機構部制御回路３０か
ら機構部２０内のモータやアクチュエータに出力されて
いる駆動制御信号Ｓｃ₁，Ｓｃ₂がそれぞれＬ→Ｈ、Ｈ
→Ｌと変化するため駆動制御信号Ｓｃを監視することに
よりモータやアクチュエータが動作するタイミングが分
り、しかもモータやアクチュエータが動作することによ
り発生する機構部２０からの騒音も検出できる。つま
り、Ｓｃ₁がＨレベルで、Ｓｃ₂がＬレベルの場合は、
機構部２０からの騒音は、ディスク回転用モータの動作
による騒音（Ｖｓ₁）が主体であり、Ｓｃ₁，Ｓｃ₂が
共にＨレベルの時は、ディスク回転用モータの動作によ
る騒音とヘッドアクセス用アクチュエータの動作による
騒音が混ざりあった複合音（Ｖｓ₂）となる。

【００２０】この駆動制御信号Ｓｃ₁，Ｓｃ₂に基づき
記憶／再生部制御手段１２０は、記憶／再生部７０での
データの記憶／再生を制御するための記憶／再生部制御
信号Ｓｍを生成し、記憶／再生部７０を制御する。まず
ハードディスク装置を使用するため電源が投入される
と、機構部制御回路３０から機構部２０内のモータに出
力されている駆動制御信号Ｓｃ₁がＨレベルになる。こ
のためモータは回転を開始し、動作音を発生する。この
時、駆動制御信号Ｓｃ₁は同時に記憶／再生部制御手段
１２０にも出力されており、記憶／再生部制御手段１２
０ではＳｃ₁がＨレベルになっている時の騒音をデジタ
ル信号データとして記憶できるように記憶／再生部７０
を制御する。

【００２１】モータの回転により発生する騒音Ｖｓ₁は
マイクロフォン等の第１の騒音検出手段４０で検出さ
れ、電気信号に変換されて、第１の検出信号処理部５０
に出力される。第１の検出信号処理部５０では第１の騒
音検出手段４０からの信号を増幅したり、ノイズ除去を
行い、Ａ／Ｄ変換部６０に出力する。Ａ／Ｄ変換部６０
では第１の検出信号処理部５０からのアナログ信号をデ
ジタル信号に変換し、騒音データとして記憶／再生部７
０に出力する。記憶／再生部７０では、Ａ／Ｄ変換部６
０からの騒音データを記憶／再生部７０内の図示してい
ないメモリに記憶すると同時に、その騒音データが駆動
制御信号Ｓｃ₁がＨレベルの時の信号であることを対応
付けて記憶しておく。次に、ヘッドがディスク上の所定
の位置にアクセスした時の機構部２０からの騒音は、駆
動制御信号Ｓｃ₁がＨレベルで、且つＳｃ₂がＨレベル
になった時であるから、その時の騒音Ｖｓ₂を同様にデ
ジタル信号データとして記憶／再生部７０のメモリに記
憶し、そのデータが駆動制御信号Ｓｃ₁，Ｓｃ₂が共に
Ｈレベルの時の信号であることを記憶しておく。

【００２２】このように記憶／再生部７０は、記憶／再
生部制御手段１２０からの記憶／再生部制御信号Ｓｍに
より、機構部制御回路３０から機構部２０のモータやア
クチュエータヘ出力されている駆動制御信号Ｓｃの状態
と、それに対応づけられたその時に機構部２０から発せ
られる騒音をそれぞれ記憶する。上記録音処理が終了す
れば、記憶／再生部７０にデジタルデータとして記憶さ
れた、駆動制御信号Ｓｃに対応づけられた騒音データを
もとに、機構部２０から発せられる騒音と逆位相の打消
し信号を生成する消音モード（又は騒音データ再生モー
ド）に切替わる。

【００２３】装置が消音モードに切替わった以降に、駆
動制御信号Ｓｃ₁がＨレベルになったことを記憶／再生
部制御手段１２０が検出すると、記憶／再生部制御手段
１２０は、記憶／再生部７０に、駆動制御信号Ｓｃ₁に
対応した騒音データを再生するように記憶／再生部制御
信号Ｓｍを出力する。記憶／再生部７０は、記憶／再生
部制御手段１２０からの記憶／再生部制御信号Ｓｍによ
り制御され、駆動制御信号Ｓｃ₁に対応した騒音データ
が記憶されているメモリの所定の番地からデータを読出
し、Ｄ／Ａ変換部８０に出力する。

【００２４】記憶／再生部７０から出力されたデジタル
信号は、Ｄ／Ａ変換部８０でアナログ信号に変換され、
さらに、位相反転手段９０で位相が反転され、騒音打消
信号として、ゲイン可変手段９５に出力される。位相反
転手段９０からの騒音打消信号は、ゲイン可変手段９５
で増幅され、パワーアンプ１００を介してスピーカ等の
打消音出力手段１１０から打消音として出力される。打
消音出力手段１１０から発生された打消音は、駆動制御
信号Ｓｃ₁がＨレベルの時に機構部２０から発生されて
いる騒音Ｖｓ₁と重畳されることにより騒音を消音す
る。

【００２５】同様に、駆動制御信号Ｓｃ₁，Ｓｃ₂が共
にＨレベルになったことを記憶／再生部制御手段１２０
が検出すると、記憶／再生部制御手段１２０は、記憶／
再生部７０にＳｃ₁＝Ｈ、Ｓｃ₂＝Ｈに対応した騒音の
データを再生するように記憶／再生部制御信号Ｓｍを出
力する。記憶／再生部７０は、駆動制御信号Ｓｃ₁＝
Ｈ、Ｓｃ₂＝Ｈに対応した騒音データが記憶されている
メモリの所定の番地からデータを読み出し、Ｄ／Ａ変換
部８０に出力する。記憶／再生部７０から出力された騒
音データは、Ｄ／Ａ変換部８０でアナログ信号に変換さ
れ、さらに、位相反転手段９０で位相が反転され、騒音
打消信号として、ゲイン可変手段９５に出力される。位
相反転手段９０からの騒音打消信号は、ゲイン可変手段
９５で増幅され、パワーアンプ１００を介してスピーカ
等の打消音出力手段１１０から打消音として出力され
る。打消音出力手段１１０から発生された打消音は、駆
動制御信号Ｓｃ₁，Ｓｃ₂が共にＨレベルの時に機構部
２０から発生されている騒音Ｖｓ₂と重畳されることに
より騒音を消音する。

【００２６】同じ回転数で同じモータを駆動しても、厳
密には、機構部２０からの騒音は、全く同一ではない。
例えば、機構部２０内の部材は、その暖まり方により微
妙に膨張、収縮し、動作音が変動する。また、装置内部
の温度上昇による音場特性の変化により騒音特性が変動
する。従って、最大限の消音効果を得るために、記憶し
た騒音データを再生し、位相反転して、そのまま騒音打
消信号として出力するよりは、その時の騒音にあわせて
増幅器のゲインを可変して、打消信号の振幅を調整し、
可能な限り騒音と同振幅の信号を逆位相にして出力する
ことが望ましい。

【００２７】そのために、本発明では、機構部２０と打
消音出力手段１１０との間に、消音効果を検出するため
のマイクロフォン等で構成された第２の騒音検出手段１
３０を設け、第２の検出手段１３０で検出された機構部
２０から発せられる騒音と、打消音出力手段１１０から
発せられる打消音とが重畳された後の誤差騒音を、フィ
ルタリング処理し、ゲイン可変手段９５のゲインを可変
とするためのゲイン制御信号を生成出力する第２の検出
信号処理部１４０を設けた。機構部２０から発せられる
騒音と、打消音出力手段１１０から発せられる打消音と
の振幅が同振幅であれば、十分な消音効果が得られ、機
構部２０と打消音出力手段１１０との間に設けられた第
２の騒音検出手段で検出される誤差騒音は小さい。この
ため、第２の検出信号処理部１４０は、ゲイン可変手段
９５へ出力するゲイン制御信号を変化させず、その時の
ゲインを維持しておく。

【００２８】しかし、振幅が合っていなければ、十分な
消音効果が得られないため、誤差騒音は大きくなる。誤
差騒音が大きくなると、第２の騒音検出手段１３０で検
出され、電気信号に変換された誤差騒音信号が大きくな
る。第２の検出信号処理部１４０では、第２の騒音検出
手段１３０からの誤差騒音信号が大きくなると、打消音
の撮幅が騒音の振幅と同じになるように、例えば、ゲイ
ン可変手段９５のゲインを下げるような制御信号を生成
し、ゲイン可変手段９５に出力し、ゲインを調整する。
この様に、常に消音結果を検出し、消音効果が最大にな
るように、騒音打消信号の出力振幅を調整して、その時
点で発生している騒音と可能な限り同じ振幅になるよう
な打消音を出力できるので、記録された騒音データをも
とに騒音打消信号を生成しても、最大限の消音効果が得
られる。

【００２９】なお、このような消音モードにおける、記
憶／再生部７０からのデータの再生、Ｄ／Ａ変換部８０
でのデジタル／アナログ変換、位相反転手段９０でのア
ナログ信号の位相反転等の電気回路での各種処理は、駆
動制御信号Ｓｃが駆動部２０に出力されて機構部２０内
のモータやアクチュエータ等が動作を開始し、騒音を発
生するまでに要するタイムラグ（遅延時間）の間に充分
処理できる。

【００３０】以上説明したように、本発明の実施形態１
によれば、装置内の機構部の動作を制御するための駆動
制御信号により機構部が動作し発生した騒音をマイクロ
フォンなどの発生騒音検出手段で検出し、デジタルデー
タに変換した騒音データを、その駆動制御信号と対応付
けてメモリ等の記憶手段に記憶させ、その後の稼動時
に、前記駆動制御信号に対応づけられた騒音データを記
憶手段から読出し、その騒音データをもとに、駆動制御
信号が入力されると機構部から発せられる騒音と同振
幅、逆位相の消音信号を生成する際に、誤差騒音検出手
段を用いて常に消音結果を検出し、消音効果が最大にな
るように、消音信号の振幅を調整して出力し、その時点
で発生している騒音と可能な限り同じ振幅になるような
打消音を出力できるようにしたため、以下の効果が得ら
れる。（１）騒音データを記憶した時点と、現時点での騒音特
性が若干異なっている場合でも、打消音の振幅を制御す
ることによって最大限の消音効果を得ることが出来る。（２）騒音データを頻繁に更新する必要がなく、例えば
装置起動後に毎回騒音データの収集、記憶を行う必要が
ないため、騒音データが記憶された後の一定期間は、装
置起動直後からすぐに消音効果が得られる。（３）打消音を生成するために、数百タップ数のデジタ
ルフィルタやこのフィルタの係数を適宜変化させるため
の適応アルゴリズム、例えばＬＭＳや Filterd−ＸＬ
ＭＳアルゴリズム等による高速演算を必要としないた
め、ＤＳＰ等の高価な部材を必要とせず、装置のコスト
上昇を抑制できる。（４）ＤＳＰ回路設計やデジタルフィルタ、適応アルゴ
リズム等の開発が必要ないため、これらの開発のために
必要な専門知識や専用装置、開発時間が必要無く、装置
開発コストが削減でき、開発時間が大幅に短縮できる。（５）メモリ等の記憶手段に記憶する騒音データを所定
期間毎に又は適宜更新して使用するため、その時の状態
にあった騒音と同振幅、逆位相の打消音を生成して出力
でき、環境変化や機構部の経時変化により騒音特性が変
化しても、消音効果が低減することなく、常に最適な消
音効果を維持できる。

【００３１】実施形態２図３は本発明の実施形態２に係る騒音低減装置の構成図
である。図３において、４１は振動検出手段であり、図
１の第１の騒音検出手段４０の代りに設けたものであ
り、６１は相関処理手段であり、実施形態２で新たに追
加されたものである。なお図３におけるその他の構成機
器は、図１の実施形態１の機器と同様なものである。

【００３２】図３の装置の動作を説明する。なお、図１
の実施形態１と同一番号を付与してある機器は、実施形
態２においても実施形態１の場合と同様に動作をする。
実施形態２において、実施形態１との大きな相違点は、
騒音の検出方法にある。即ち実施形態１では騒音を音響
波としてマイクロフォン等で直接検出したのに対し、実
施形態２では機構部２０の振動を振動検出手段４１によ
り検出し、この検出した振動信号から、既に調べておい
た相関情報をもとに相関処理手段６１により音波信号に
変換し、これをもとに騒音を打消すための逆位相、同振
幅の打消音を生成する。

【００３３】図３の実施形態２においては、機構部２０
内に設けられ図示していないモータやアクチュエータ
は、実施形態１の場合と同様に機構部制御回路３０から
の駆動制御信号Ｓｃ（この例ではＳｃ₁，Ｓｃ₂）によ
り制御されている。これらの駆動制御信号Ｓｃ₁，Ｓｃ
₂によりモータやアクチュエータが動作するとそれに伴
って機構部２０は振動し、騒音を発生する。機構部２０
の振動は、機構部２０に密着された振動ピックアップ等
で構成される振動検出手段４１で検出され、電気信号に
変換されて、第１の検出信号処理部５０に出力される。
第１の検出信号処理部５０では、振動検出手段４１から
の信号を増幅、フィルタリング処理し、Ａ／Ｄ変換部６
０に出力する。

【００３４】Ａ／Ｄ変換部６０では、第１の検出信号処
理部５０から出力されるアナログ信号をデジタル信号に
変換し、相関処理手段６１に出力する。相関処理手段６
１は、あらかじめ、実験などにより振動と騒音の相関関
係が求められ、検出した振動信号を騒音信号に変換する
ための係数をもつフィルタ等で構成されており、デジタ
ル化された振動信号を騒音信号に変換して、記憶／再生
部７０に出力する。記憶／再生部７０の動作や、Ｄ／Ａ
変換部８０、位相反転手段９０、ゲイン可変手段９５、
パワーアンプ１００、打消音出力手段１１０、記憶／再
生部制御手段１２０、騒音検出手段１３０、第２の検出
信号処理部１４０の各動作は、実施形態１と全く同様で
あるのでここでは省略する。

【００３５】以上説明したように、本発明の実施形態に
よれば、装置内の機構部の動作を制御するための駆動制
御信号により機構部が動作し発生する振動を振動ピック
アップ等の振動検出手段で検出し、デジタルデータに変
換後、あらかじめ、実験などにより振動と騒音の相関関
係が求められ、検出した振動信号を騒音信号に変換する
ための係数をもつフィルタ等で構成されている相関処理
手段により、振動信号から騒音信号に変換した騒音デー
タを、その駆動制御信号と対応付けてメモリ等の記憶手
段に記憶させ、その後の稼動時に、前記駆動制御信号に
対応づけられた騒音データを記憶手段から読出し、その
騒音データをもとに、駆動制御信号が入力されると機構
部から発せられる騒音と同振幅、逆位相の消音信号を生
成し、打消音出力手段から発生させ、騒音に重畳させて
消音するようにしたため、前記実施形態１の効果に加え
て次の効果が得られる。即ち実施形態２では、装置が動
作する際の振動を検出して、検出した振動信号から騒音
信号を生成するため、実施形態１のように騒音信号を記
憶する際に、装置の動作時の騒音だけでなく、装置近傍
に設置され稼動している他の機器が発生している騒音、
つまり、外部からの外乱騒音を一緒に検出し、記憶して
しまうことがない。従って装置のみの発生する騒音に対
して正確に逆位相で同振幅の打消音を生成し、出力でき
るため外乱騒音に影響されない安定した騒音低減効果を
実現できる。

【００３６】例えば、ハードディスク装置の近傍で、プ
リンタ等が稼動している場合では、プリンタ等の動作音
が騒音としてハードディスク装置内部の騒音検出に影響
を及ほすことがあるが、本実施形態２においては、ハー
ドディスク装置が動作する際の振動を検出して、この検
出した振動信号から騒音信号を生成するため、騒音信号
を記憶する際に、外部からの外乱騒音の影響をうけるこ
とがなく、常に、安定した騒音低減効果が得られる。

【００３７】前記実施形態１，２においては、騒音低減
の対象装置としてハードディスク装置の場合についての
説明をしたが、本発明の対象装置はこれに限定されるも
のではなく、例えば、複写機、プリンタ、ファクシミ
リ、スキャナー等のＯＡ機器や情報機器、卓上発券機や
ＯＣＲ装置、現金自動取扱装置等の金融機器、さらには
冷蔵庫やエアコン、ファンヒータ等の家電機器等、モー
タ、アクチュエータやファン、コンプレッサー等を有
し、稼動時に騒音を発生する装置全般に本発明を適用す
ることができる。

【００３８】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、装置稼動
時に単数又は複数の駆動制御信号により駆動される装置
内部の機構部から発生する騒音を検出する発生騒音検出
手段と、前記発生騒音検出手段の検出したアナログ信号
をデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換手段と、装置の
稼動初期又は所定期間毎に前記駆動制御信号の状態に対
応する前記Ａ／Ｄ変換手段の出力データをそれぞれ記憶
手段に書込み、その後の装置稼動時に前記記憶手段から
その時の駆動制御信号の状態に対応するデータを読出す
書込・読出制御手段と、前記書込・読出制御手段により
データが書込まれ、また読出される前記記憶手段と、前
記書込・読出制御手段によって前記記憶手段から読出さ
れたデジタルデータをアナログ信号に変換するＤ／Ａ変
換手段と、前記Ｄ／Ａ変換手段の出力するアナログ信号
の位相を反転した逆位相の信号を生成する位相反転手段
と、前記位相反転手段の出力信号を入力し、外部から供
給されるゲイン制御信号に基づき、入力信号を可変増幅
して出力する可変増幅手段と、前記可変増幅手段の出力
信号を音響信号に変換して出力する音響出力手段と、前
記機構部と音響出力手段との間に設けられ消音結果の誤
差騒音を検出する誤差騒音検出手段と、前記誤差騒音検
出手段の検出信号に基づき、この検出信号を最小とする
ように前記可変増幅手段に供給するゲイン制御信号を生
成するゲイン制御信号生成手段とを備えるようにしたの
で、その結果、装置の稼動初期又は所定期間毎に騒音デ
ータの記憶が行われた後は、装置の起動後直ちに消音効
果が得られ、また記憶した騒音データとその後の時点で
の騒音特性が若干異っている場合でも、可変増幅手段の
ゲインが自動的に制御され有効な消音効果が得られる。
さらに消音効果が減少した場合にも、所定期間毎に騒音
データの記憶更新を行うことにより再び消音効果を復元
させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態１に係る騒音低減装置の構成
図である。

【図２】図１の駆動制御信号とその時の機構部の騒音波
形の関係を示す概念図である。

【図３】本発明の実施形態２に係る騒音低減装置の構成
図である。

【符号の説明】

１０ハードディスク装置２０機構部３０機構部制御回路４０第１の騒音検出手段４１振動検出手段５０第１の検出信号処理部６０Ａ／Ｄ変換部６１相関処理手段７０記憶／再生部８０Ｄ／Ａ変換部９０位相反転手段１００パワーアンプ１１０打消音出力手段１２０記憶／再生部制御手段１３０第２の騒音検出手段１４０第２の検出信号処理部Ｓｃ駆動制御信号（Ｓｃ₁，Ｓｃ₂）Ｓｍ記憶／再生部制御信号

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】装置稼動時に単数又は複数の駆動制御信
号により駆動される装置内部の機構部から発生する騒音
を検出する発生騒音検出手段と、前記発生騒音検出手段の検出したアナログ信号をデジタ
ルデータに変換するＡ／Ｄ変換手段と、装置の稼動初期又は所定期間毎に前記駆動制御信号の状
態に対応する前記Ａ／Ｄ変換手段の出力データをそれぞ
れ記憶手段に書込み、その後の装置稼動時に前記記憶手
段からその時の駆動制御信号の状態に対応するデータを
読出す書込・読出制御手段と、前記書込・読出制御手段によりデータが書込まれ、また
読出される前記記憶手段と、前記書込・読出制御手段によって前記記憶手段から読出
されたデジタルデータをアナログ信号に変換するＤ／Ａ
変換手段と、前記Ｄ／Ａ変換手段の出力するアナログ信号の位相を反
転した逆位相の信号を生成する位相反転手段と、前記位相反転手段の出力信号を入力し、外部から供給さ
れるゲイン制御信号に基づき、入力信号を可変増幅して
出力する可変増幅手段と、前記可変増幅手段の出力信号を音響信号に変換して出力
する音響出力手段と、前記機構部と音響出力手段との間に設けられ消音結果の
誤差騒音を検出する誤差騒音検出手段と、前記誤差騒音検出手段の検出信号に基づき、この検出信
号を最小とするように前記可変増幅手段に供給するゲイ
ン制御信号を生成するゲイン制御信号生成手段とを備え
たことを特徴とする騒音低減装置。
【請求項２】装置稼動時に単数又は複数の駆動制御信
号により駆動される装置内部の機構部の振動を検出する
振動検出手段と、前記振動検出手段の検出したアナログ信号をデジタルデ
ータに変換するＡ／Ｄ変換手段と、予め振動と騒音との相関関係を求めておき、前記Ａ／Ｄ
変換手段の出力する振動データを前記相関関係に基づき
騒音データに変換して出力する相関処理手段と、装置の稼動初期又は所定期間毎に前記駆動制御信号の状
態に対応する前記相関処理手段の出力データをそれぞれ
記憶手段に書込み、その後の装置稼動時に前記記憶手段
からその時の駆動制御信号の状態に対応するデータを読
出す書込・読出制御手段と、前記書込・読出制御手段によりデータが書込まれ、また
読出される前記記憶手段と、前記書込・読出制御手段によって前記記憶手段から読出
されたデジタルデータをアナログ信号に変換するＤ／Ａ
変換手段と、前記Ｄ／Ａ変換手段の出力するアナログ信号の位相を反
転した逆位相の信号を生成する位相反転手段と、前記位相反転手段の出力信号を入力し、外部から供給さ
れるゲイン制御信号に基づき、入力信号を可変増幅して
出力する可変増幅手段と、前記可変増幅手段の出力信号を音響信号に変換して出力
する音響出力手段と、前記機構部と音響出力手段との間に設けられ消音結果の
誤差騒音を検出する誤差騒音検出手段と、前記誤差騒音検出手段の検出信号に基づき、この検出信
号を最小とするように前記可変増幅手段に供給するゲイ
ン制御信号を生成するゲイン制御信号生成手段とを備え
たことを特徴とする騒音低減装置。
【請求項３】前記書込・読出制御手段が、装置の稼動
初期又は所定期間毎に前記駆動制御信号の状態に対応す
る前記Ａ／Ｄ変換手段又は相関処理手段の出力データを
それぞれ記憶手段に書込む動作は、前記駆動制御信号の
状態に対応して機構部の動作が安定状態になったら速や
かに行うことを特徴とする請求項１又は２記載の騒音低
減装置。
【請求項４】前記誤差騒音検出手段を前記機構部と音
響出力手段との中間点に設けたことを特徴とする請求項
１から３までのいずれかの請求項に記載の騒音低減装
置。