(57)【要約】【課題】  高速に回転する回転多面鏡の騒音を低コストで低減する。【解決手段】  電子写真などの画像形成装置において、回転多面鏡を回転させる手段と、回転多面鏡の１回転の周波数の音を発生させる音源を有する。回転多面体の回転位相と、音源から発生する音の位相の位相差を可変とし、位相差を調整することで回転多面鏡から発生する音と音源から発生する音を相殺させ、回転多面鏡から発生する騒音を低減させる。【選択図】  図１
2010023407.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像記録のためのビームを走査する回転多面鏡と、
前記回転多面鏡を回転させるモータと、
前記モータを制御する回転制御手段と、
前記回転多面鏡の回転周波数の音を発生させる音発生手段とを有し、
前記モータの回転位相と前記音発生手段から発生される音の位相との位相差が可変であり、位相差を特定の値にすることのできる位相制御手段を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記位相制御手段には、前記音発生手段から発生される音の振幅を設定することができることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記位相制御手段には、前記特定の位相差および前記音の振幅を記録できる不揮発メモリを有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装
【請求項４】
前記音発生手段にはスピーカが含まれ、前記スピーカを集音器として用いるための増幅器を有し、前記位相制御手段は、前記回転多面鏡が特定の速度で回転しているときの前記増幅器の出力から、前記音発生手段から出力する音の位相を決定する手段を有することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項５】
外部から前記特定の位相差信号を画像形成装置に入力することのできる手段を有することを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真プロセスを用いた画像形成装置の回転多面鏡から発せられる回転に起因する騒音を低減する消音装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
レーザプリンタや複写機など、レーザ光源を用いて画像を形成する電子写真方式の画像形成装置においては、画像形成速度を向上させる方法のひとつとして、回転多面鏡の回転速度のアップが行われている。
【０００３】
回転多面鏡の回転速度アップに伴い、回転多面鏡によって発生する高周波ノイズ音が増加するようになってきた。このノイズ音低減のために、回転多面鏡が入っている箱を密閉することが行われている。箱からのビームの出射口は、ガラスなどのビームを透過する部材で塞ぐことになる。
【０００４】
密閉することでは騒音を防ぎきれない場合や、密閉構造により装置の複雑化・大型化が問題となる場合、光路上に配置するガラスなどの光学素子により良好な光学特性を得ることができない場合の対策として、騒音の波形に対してほぼ逆の波形となる信号を発生させる装置を設けることによって騒音を低減させる、といった技術が提案されている。
【０００５】
例えば、特許文献１には、回転多面鏡によって発生する高周波ノイズ音と逆位相の高周波音を発生させ、高周波ノイズ音を低減させるといった構成が記載されている。
【０００６】
特許文献２には、回転多面鏡から発生する音を一方向に集束させ、その音の進行方向と逆方向に逆位相の音波を発生させるといった構成が記載されている。この文献には、マイクロフォンで回転多面鏡から発生する音を拾って、逆位相の音を発生させる構成も記載されている。
【０００７】
特許文献３には、次のような構成が記載されている。複数のポリゴンモータから発生する音を同時に集音するマイクがあり、複数のポリゴンモータの音と打ち消しあうような音を発生させる。各ポリゴンモータから発生する音が互いに打ち消しあうように、各ポリゴンモータの相対的な回転位相に設定する。複数のポリゴンモータのうち、少なくともひとつのモータの回転位相を変化させながらマイクで音を集音し、騒音レベルが最低となるような回転位相を検知し、この位相を該当ポリゴンモータの位相とする。
【０００８】
特許文献４には、プリンタの各駆動系から発生する騒音を低減させるために、各駆動に対する制御命令（加速・等速・減速など）および各駆動の駆動騒音特性に基づいて、騒音をキャンセルする音を発生させる構成が記載されている。
【特許文献１】特開平６−２０２０３０号公報
【特許文献２】特開平３−５４５１５号公報
【特許文献３】特開平９−２８１９７６号公報
【特許文献４】特開２０００−７６２０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、マイクロフォンを使って回転多面鏡から発生する音を集音し、逆位相の音を発生させる構成であると、構成が複雑化・大型化し、また、コストが高くなるという問題点があった。
【００１０】
また、特許文献３のように複数の回転多面鏡がある場合には、各回転多面鏡の相対的な回転位相を調整することで騒音をキャンセルする方法もあるものの、この方法には搬送方向の色ずれが発生するといった問題点（例えば特開２００１−３４７７００号公報には、複数の回転多面鏡の相対的な回転位相を調整することで搬送方向の色ずれを低減させる構成が記述されている。逆に見ると、複数の回転多面鏡の相対的な回転位相を色ずれとは無関係に調整することで、色ずれが大きくなる）や、そもそも回転多面鏡がひとつしかない場合には適用できない。
【００１１】
また、マイクロフォンを用いてリアルタイムに騒音を測定して逆位相の音を発生させる方法によらない場合、固体ごとの騒音のばらつきに対応できないという問題がある。
【００１２】
本発明は、上記課題を解決するものであり、その目的は、回転多面鏡から発生する騒音を低コストで低減させることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、本出願にかかる画像形成装置の第１の発明は、画像記録のためのビームを走査する回転多面鏡と、前記回転多面鏡を回転させるモータと、前記モータを制御する回転制御手段と、前記回転多面鏡の回転周波数の音を発生させる音発生手段とを有し、前記モータの回転位相と、前記音発生手段から発生される音の位相との位相差が可変であり、位相差を特定の値にすることのできる位相制御手段を有することを特徴とする。
【００１４】
本出願にかかる第２の発明は、第１の発明において、前記位相制御手段には、前記音発生手段から発生される音の振幅を設定することができることを特徴とする。
【００１５】
本出願にかかる第３の発明は、第１ないし第２の発明において、前記位相制御手段には、前記特定の位相差、および前記振幅を記録できる不揮発メモリを有することを特徴とする。
【００１６】
本出願にかかる第４の発明は、第１ないし第３の発明において、前記音発生手段にスピーカが含まれ、前記スピーカを集音器として用いるための増幅器を有し、前記位相制御手段は、前記回転多面鏡が特定の速度で回転しているときの前記増幅器の出力から、前記音発生手段から出力する音の位相を決定する手段を有することを特徴とする。
【００１７】
本出願にかかる第５の発明は、第１ないし第４の発明において、外部から前記特定の位相差信号を画像形成装置に入力することのできる手段を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本出願にかかる第１の発明によれば、回転多面鏡の発生する１回転の周波数の音を相殺するような音を発生させることができ、騒音を低減できる。音の発生には、回転多面鏡の回転位相と音の位相の位相差を調整するだけでよく、安価に構成できる。
【００１９】
本出願にかかる第２の発明によれば、相殺する音の振幅を適切に設定できるため、回転多面鏡の騒音をより低減させることができる。
【００２０】
本出願にかかる第３の発明によれば、不揮発メモリに適切な位相差および振幅を記録できるため、製造時に測定した調整値を使い、最適な消音効果を得ることができる。
【００２１】
本出願にかかる第４の発明によれば、スピーカを集音器として使うことで、装置内で自動的に適切な位相差および振幅を決定することができるため、製造時の調整を短時間で行うことができる。
【００２２】
本出願にかかる第５の発明によれば、製造時の調整値を画像形成装置に通知することや、ユーザが最適な消音効果を得るための調整を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
次に、本発明の詳細を実施例の記述に従って説明する。
【００２４】
以下、本発明を実施例に基づいて詳細に説明する。
【実施例１】
【００２５】
実施例１では、回転多面鏡の回転位相を固定し、スピーカから出力する音の位相を変化させる構成を説明する。
【００２６】
図１は、本実施例の画像形成装置を示した図である。上面視と横面視を同時に示している。１０２は回転多面鏡である。１０１は回転多面鏡１０２を回転させるモータである。１０３、１０３ｍ、１０３ｃ、１０３ｋは、それぞれイエロー（以下、Ｙ）ステーション、マゼンタ（以下、Ｍ）ステーション、シアン（以下、Ｃ）ステーション、ブラック（以下、Ｋ）ステーションの光源である半導体レーザである。２０６ｙｍはＹおよびＭステーション用のレンズ、２０６ｃｋはＣおよびＫステーション用のレンズである。２０３ｙ、２０３ｍ、２０３ｃ、２０３ｋ、２０４ｙ、２０４ｍ、２０４ｃ、２０４ｋ、２０５ｙ、２０５ｍ、２０５ｃ、２０５ｋは、ビームを反射させる折り返しミラーである。Ｙステーションのビームは、半導体レーザ１０３から出射された後、回転多面鏡１０２で走査されながら反射され、レンズ２０６ｙｍを通り、２０３ｙ・２０４ｙ・２０５ｙの順に反射され、感光体２０２ｙを走査する。感光体は、図示しない現像器で表面にトナー像が形成され、トナー像は転写ベルト２０１に転写され、図示しない転写部で紙などのメディアに転写され、図示しない定着部でトナーがメディアに加熱加圧定着され、機外に排出される。
【００２７】
Ｍ、Ｃ、Ｋステーションも同様に図に示した経路でビームが走査される。
【００２８】
１０４はビーム検知センサであり、走査のタイミングを検知する。また、１１１はスピーカであり、回転多面鏡１０２から発生する音をキャンセルする音を発生する。
【００２９】
図２は、回転多面鏡を回転させたときに発生する騒音を説明する図である。回転多面鏡を回転させたときに、回転多面鏡から発生する騒音を測定し、横軸に音の周波数、縦軸に各周波数における音圧レベルを示したグラフ（概略）である。測定には、４面の回転多面鏡を用いた。
【００３０】
グラフ上にしめしたＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄは、それぞれ、回転多面鏡１回転の周波数、回転多面鏡１回転の二次高調波の周波数、回転多面鏡１回転の三次高調波の周波数、回転多面鏡１回転の四次高調波の周波数、における音圧レベルを示している。回転多面鏡が４面であることから、四次高調波には回転多面鏡が回転することにより発生する風切り音も含まれている。
【００３１】
Ａに比べ、Ｂ・Ｃ・Ｄの音圧レベルは１０ｄＢ以上低いことから、Ａを低減させれば回転多面鏡起因の騒音はかなり低減させることができることが分かる。
【００３２】
また、回転多面鏡のバランスを適切にすることで、Ａの音圧レベルは大きく低減することから、Ａは回転多面鏡のバランスに大きく関係していることが分かる。さらに、回転多面鏡のバランスは製造ばらつきにより生じるため、Ａの音圧レベル固体ごとに異なる。また、回転多面鏡のバランスは耐久により大きく変わることがないことから、ひとつの固体ではＡは耐久により大きく変わることはない。
【００３３】
また、Ａは回転多面鏡のバランスに大きく起因していることから、回転多面鏡から発生する騒音（Ａ）の音の位相は、回転多面鏡の回転位相と同期している（２つの位相差が常に一定である）ことが分かる。さらに、回転多面鏡のバランスは製造ばらつきにより生じるため、Ａの音の位相は、回転多面鏡の固体ごとに異なる。
【００３４】
図３は、本実施例における回転多面鏡と消音装置のブロック図である。
【００３５】
１０３は半導体レーザと半導体レーザを駆動する制御回路からなる半導体レーザユニットであり、図示しない画像信号発生部からの信号に基づき、ビーム１１２を出射する。半導体レーザから出射されたビーム１１２は、図示しない光学素子を介して回転多面鏡１０２に入射・反射し、図示しない光学系を通って、図示しない感光体材料よりなる記録体に照射され、画像形成を行う。また、ビーム１１２は回転多面鏡がある一定の位置にあるときにビーム検知センサ１０４に入射する。ビーム検知センサ１０４は、ビームが入射するタイミングで変化するビーム検知信号１１４を発生し、ビーム検知信号１１４は回転多面鏡回転制御部１０８に入力される。位相制御手段１０５は例えばリングカウンターのように周期的に位相の違う信号を発生させ、回転多面鏡回転制御部１０８に回転多面鏡位相情報１０７を出力する。回転多面鏡回転制御部１０８は、回転多面鏡位相情報１０７に基づき、モータ１０１を駆動するために、駆動回路１０９に駆動信号を出力する。駆動回路１０９は、回転多面鏡回転制御部からの信号に基づき、モータ１０１を駆動する。また、１１７はモータのホームポジション信号であり、ビームが回転多面鏡のどの面を走査しているのか検知することに用いる。ホームポジション信号１１７はモータのＦＧ信号などを用いて生成する。
【００３６】
図４は、ホームポジション信号１１７とビーム検知信号の関係を説明する図である。ホームポジション信号の立ち上がりから最初のビーム検知信号の立ち上がり（図のｆ１）が回転多面鏡の面１のビーム検知である。２つ目のビーム検知信号の立ち上がり（ｆ２）が回転多面鏡の面２のビーム検知である。以下、図のｆ３が面３、図のｆ４が面４を示す。この関係により、回転多面鏡回転制御部は、ビーム検知信号の立ち上がりが、回転多面鏡のどの面に相当するものか検知する。
【００３７】
１１１は、消音装置を構成するスピーカ、１１３はアンプである。位相制御手段１０５は、回転多面鏡の回転位相に基づき、音源信号生成部１１０に対し、音源位相情報１０６を送信する。音源位相情報には、回転多面鏡１０２から発生する１回転周期の音をキャンセルさせる音の位相情報が含まれている。音源信号生成部１１０は例えばフェーズロックループのように、音源位相情報１０６に基づき、スピーカ１１１から発する音の信号を生成し、アンプ１１３に送信する。アンプ１１３は、音源信号生成部から受信した信号を増幅し、スピーカ１１１を駆動する。
【００３８】
スピーカから出た音は、回転多面鏡１０２が回転することにより発生する１回転周期の音と相殺され、回転多面鏡１０２から発生する音は低減し、機外に出る騒音は小さくなる。
【００３９】
図５は、本実施例で位相関係を説明する図である。
【００４０】
ｐｈ０〜ｐｈ７は、位相制御手段１０５の内部で生成している、８個の位相の異なるタイミング信号を示している。ここでは説明を簡単にするために８種類の位相で説明しているものの、位相の種類を増やすことでより消音効果を高めることができる。
【００４１】
位相制御手段は、回転多面鏡位相情報として、信号ｐｈ０を回転多面鏡回転制御部１０８に対して出力する。回転多面鏡回転制御部１０８は、この信号とモータの回転位相が一定時間になるように回転を制御する。図では例として、ｐｈ０と回転多面鏡の面１のビーム検知信号が一致するように制御している場合を書いている。もちろん、ｐｈ０と回転多面鏡の（たとえば）面１のビーム検知信号立ち上がりとの位相が一定であればよい。
【００４２】
また、位相制御手段１０５は、音源位相情報１０６として、ｐｈ０〜ｐｈ７のうち、あらかじめ記録してある位相の信号を出力する。図ではｐｈ２が出力される場合と、ｐｈ６が出力される場合の２つの状況を示している。音源信号生成部１１０では、音源位相情報１０６から図５にスピーカ音位相として示したように、音源位相情報に同期したスピーカ音位相の信号を生成する。このスピーカ音位相信号をアンプ１１３で増幅することでスピーカ１１１から回転多面鏡の１回転に起因する音をキャンセルする音を生成することができる。
【００４３】
以上の構成により、音源位相情報１０６として位相制御手段１０５が選択する位相情報ｐｈ０〜ｐｈ７を変更することで、回転多面鏡の回転位相とスピーカから出る音の位相の相対的なずれを変更することができる。
【００４４】
以上の構成を元に、本消音装置の動作を説明する。
【００４５】
工場などの製造工程において、次のような補正値記録を行う。
【００４６】
補正値記録手順を開始すると、図示しない画像形成装置の制御部は回転多面鏡を規定速度で回転させる。位相制御手段は、音源位相情報の位相を少しずつ変化させていく（ｐｈ０〜ｐｈ７）。ジグのマイクロフォンなどで画像生成装置の外の音が一番小さくなる位相（ｐｈ０〜ｐｈ７）を測定により検知し、画像記録装置に入力する。画像形成装置の制御部は、その位相を不揮発メモリ１２０に記録しておく。
【００４７】
次に画像形成装置の制御部は、音源位相情報として記録された位相を出力する。そして、画像形成装置の制御部は、アンプ１１３の増幅率を変化させていく。ジグのマイクロフォンなどで画像形成装置の音が一番小さくなる増幅率を検知し、画像記録装置に入力する。画像形成装置の制御部は、その増幅率を不揮発メモリ１２０に記録しておく。
【００４８】
次に、ユーザが印刷するときの動作を説明する。
【００４９】
画像形成装置がコンピュータなどのホストから画像データを受信し、印刷を開始すると、回転多面鏡が回転を始める。回転多面鏡の回転が一定速度に達した後、位相制御手段は不揮発メモリ１２０からあらかじめ記録してある位相情報を読み込み、音源位相情報としてその記録してある位相をｐｈ０〜ｐｈ７の中から選択する。また画像形成装置の制御部は、アンプ１１３を記録された増幅率で動作させ、スピーカ１１１から音を発生させる。
【００５０】
説明では、工場など製造工程で音を測定して、位相と増幅率を記録する方法を示した。他に、ディスプレイなどの表示装置を備えたコントロールパネルを用いて、同様の作業をユーザに行わせる方法もある。
【００５１】
説明では、カラーの画像形成装置の例を示した。回転多面鏡が１つであれば、カラーの画像形成装置である必要はなく、モノクロの画像形成装置でも同様の構成で消音効果を得ることができる。
【００５２】
本実施例の説明では、ホームポジション信号を用いてビームが走査されている回転多面鏡の面を特定した。面が特定できれば他の方法でもよい。たとえば、面ごとにビーム検知信号間隔が微妙に異なることを利用して面を特定してもよい。また、面ごとにビーム検知信号のＨｉｇｈの時間が異なるようにして、それを検知してもよい。
【００５３】
以上の構成により、画像形成装置にマイクロフォンなど音の検出器を搭載せずに、簡単な構成で音を低減させることができる。
【実施例２】
【００５４】
実施例２では、スピーカを集音器として使うことで、実施例１で必要であった補正値を決める作業が自動的に行われる構成について述べる。
【００５５】
図６は、本実施例の回転多面鏡と消音装置のブロック図を示したものである。図３との違いは、アンプ１３１が追加されていることである。他の構成は、実施例１と同様である。
【００５６】
位相制御手段がアンプ１１３を停止すると、アンプ１３１が動作し、スピーカ１１１が集音器として動作する。
【００５７】
この構成を元に、本実施例の動作を説明する。
【００５８】
画像形成装置が音の調整モードになると、回転多面鏡の回転を開始する。回転多面鏡の速度が一定速度に達した後、位相制御手段はアンプ１１３を停止させ、アンプ１３１を有効にする。位相制御手段は、アンプ１３１からの入力信号の位相を元に、ｐｈ０〜ｐｈ７のうち、回転多面鏡の１回転周期の音を一番小さくするような位相を決める。また、位相制御手段は、アンプ１３１からの入力信号の振幅を元に、回転多面鏡の音を一番小さくする増幅率を決める。位相制御手段はこれらの位相と増幅率を不揮発メモリに記録しておく。以上で、調整モードは終了する。
【００５９】
画像形成装置がコンピュータなどのホストから画像データを受信し、印刷を開始すると、回転多面鏡が回転を始める。回転多面鏡の回転が一定速度に達した後、位相制御手段は、不揮発メモリ１２０からあらかじめ記録してある位相情報を読み込み、音源位相情報としてその記録してある位相をｐｈ０〜ｐｈ７の中から選択する。また画像形成装置の制御部は、アンプ１１３を記録された増幅率で動作させ、スピーカ１１１から音を発生させる。
【００６０】
以上の構成により、調整作業を自動的に行うことができ、スキャナの音を低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】第１の実施例のカラーレーザプリンタの構成図
【図２】回転多面鏡から発生する騒音を説明する図
【図３】第１の実施例における回転多面鏡と消音装置のブロック図
【図４】ホームポジション信号とビーム検知信号を説明する図
【図５】第１の実施例で位相関係を説明する図
【図６】実施例２の回転多面鏡と消音装置のブロック図
【符号の説明】
【００６２】
１０１  モータ
１０２  回転多面鏡
１０３  半導体レーザ
１０４  ビーム検知センサ
１０５  位相制御手段
１０８  回転多面鏡回転制御部
１０９  モータ駆動回路
１１０  音源信号生成部
１１３  アンプ
１１１  スピーカ
１２０  不揮発メモリ
１３１  アンプ
【図１】
2010023407.tif 000003
【図２】
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【図３】
2010023407.tif 000005
【図４】
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【図５】
2010023407.tif 000007
【図６】
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