(57)【要約】  【課題】  装置全体の騒音を効果的に低減しうる画像形成装置の振動騒音抑制装置を提供すること。  【解決手段】  振動源である駆動モータ１等を有し、振動源の上部に設けられ、制振鋼板から構成された構造部材６と、支持ブラケット５ａと構造部材６との間に設けられた梁部材７ａと、支持ブラケット５ｂと構造部材６との間に設けられた梁部材７ｂ及び梁部材７ｃと、筺体フレーム２（４ｂ）と構造部材６との間に設けられた梁部材７ｄとを備えた画像形成装置の振動騒音抑制装置１００。各振動源で発生した振動は、この振動の周波数と略同等な固有周波数を有する梁部材７ａ，７ｂ，７ｃを介して構造部材６に伝達され、さらに、梁部材７ａ，７ｂ，７ｃから伝達される振動と略同等な固有周波数を有する制振鋼板からなる構造部材６において効果的に吸収される。  【選択図】  図１
2005106261.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動源を有する画像形成装置の振動騒音抑制装置であって、
前記振動源から生じる振動を伝達する振動伝達手段と、
前記振動伝達手段により伝達された振動を、構造部材を用いて吸収する振動吸収手段と、を備え、
前記振動伝達手段は、前記振動源から生じる振動の周波数と略同等の固有周波数を有する梁部材から形成されることを特徴とする画像形成装置の振動騒音抑制装置。
【請求項２】
前記構造部材は、前記振動源から生じ、前記振動伝達手段により伝達される振動の周波数と略同等の固有周波数を有することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置の振動騒音抑制装置。
【請求項３】
前記振動伝達手段により前記構造部材に伝達された振動を検知する振動検知手段と、
前記構造部材を加振する加振手段と、
前記振動検知手段により検知した振動に基づき、前記加振手段への出力信号を決定する信号処理手段と、
を、さらに備えることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置の振動騒音抑制装置。
【請求項４】
前記構造部材は、前記振動源及び前記梁部材を収納するケースであることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置の振動騒音抑制装置。
【請求項５】
前記構造部材は、前記画像形成装置の外装カバーの一部に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置の振動騒音抑制装置。
【請求項６】
前記振動源を保持する支持ブラケットを備え、
前記振動伝達手段に用いられる梁部材は、前記支持ブラケットと結合していることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置の振動騒音抑制装置。
【請求項７】
前記振動源が、駆動モータ又は前記駆動モータの駆動力を伝達する駆動ユニットであることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置の振動騒音抑制装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置の振動騒音抑制装置に関し、より詳しくは、電子写真方式の複写機やプリンター等の駆動装置から発生する振動及び騒音を抑制する画像形成装置の振動騒音抑制装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、複写機やプリンター等の電子写真方式を使う画像形成装置は、電子写真プロセスに関する感光体、現像器、給紙装置、定着器等のサブユニットへの駆動力を、動力源であるモータからギヤ列等の駆動伝達機構を介して伝達している。この種の画像装置から発生する騒音は、これらのモータやギヤ列の駆動時に生じる振動により生じるものが多く、画像形成装置の低騒音化を効率的に行うためには、これら駆動部分の振動抑制が必要とされる。
【０００３】
そのため、画像形成装置の低騒音化を目的とした従来の方法としては、例えば、モータからの振動を筐体フレームあるいは外装カバーに伝えないように、モータとギヤ列を含めた駆動ユニットと筐体フレームとの間に制振材を挟み込む方法（特許文献１参照）、モータを取り付けるフレームを制振鋼板により構成する方法（特許文献２参照）、振動源からの振動伝達経路に防振材や制振材を配設し、振動の拡散を防止する方法（特許文献３）等が提案されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−７２５９６号公報
【特許文献２】特開平０５−３２３８６４号公報
【特許文献３】特開平０９−２３０６５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、これら従来の方法は、振動源から伝搬する振動の伝達経路が明らかな場合には有効な振動低減手段となりうるものの、装置全体に点在する振動源及び駆動伝達機構の振動の伝達経路は非常に複雑であるため、結果的に、これらの手法は個別の振動源及び駆動伝達機構の防振対策にならざるを得なかった。
【０００６】
さらに、本発明者らが調査した結果では、装置全体騒音に対する各駆動部分の寄与率はほぼ横並びであることが判明した。例えば、図５は、電子写真装置稼働音の部位別ランキングを説明する図である。図５の横軸は音響パワーレベル（単位：ｄＢＡ）であり、縦軸に、電子写真装置の各部位である、モータＡ、ファンＢ、ファンＡ、筐体、モータＢ及びギヤＢをとり、各部位の音響パワーレベルを横棒グラフにより表示している。図５に示すように、電子写真装置全体に対する各部位の稼働音の寄与率は略同じであることから、駆動伝達機構の防振対策を、一部の振動源及び駆動伝達機構に部分的に導入しても、装置全体騒音を低減するには至らないという課題がある。
【０００７】
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、装置全体の騒音を効果的に低減しうる画像形成装置の振動騒音抑制装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
かかる目的のもと、本発明においては、各振動源の振動周波数に略同等の固有周波数を持つ制振鋼板から成る構造部材を備え、この構造部材と駆動モータおよび駆動伝達機構近傍の筐体フレーム、もしくはその支持ブラケットの間に設置され、駆動モータおよび駆動伝達機構から生じる振動の周波数に略同等もしくはそれ以上の固有周波数を持つ梁部材を備えている。
【０００９】
即ち、本発明が適用される画像形成装置の振動騒音抑制装置は、振動源を有する画像形成装置の振動騒音抑制装置であって、振動源から生じる振動を伝達する振動伝達手段と、振動伝達手段により伝達された振動を、構造部材を用いて吸収する振動吸収手段と、を備え、振動伝達手段は、振動源から生じる振動の周波数と略同等の固有周波数を有する梁部材から形成されることを特徴とするものである。
【００１０】
本発明が適用される画像形成装置の振動騒音抑制装置において、構造部材としては、画像形成装置が備える振動源から生じ、振動伝達手段により伝達される振動の周波数と略同等の固有周波数を有することを特徴とすれば、装置全体の騒音が効果的に低減される。このような構成をとることにより、各振動源で発生した振動は、梁部材の固有周波数との関係から、効率的に構造部材側へ伝えられる。構造部材は各振動源の振動周波数に略同等の固有周波数を有していることから、構造部材の変形を大きくすることができ、制振鋼板の制振機能を十分引き出せるようになる。
【００１１】
さらに、本発明が適用される画像形成装置の振動騒音抑制装置において、振動伝達手段により構造部材に伝達された振動を検知する振動検知手段と、構造部材を加振する加振手段と、記振動検知手段により検知した振動に基づき、加振手段への出力信号を決定する信号処理手段とを、さらに備えることを特徴とすれば、梁部材によって伝達された振動が、構造部材に付与された加振手段から生じる振動によってうち消され、装置全体の騒音が効果的に低減される。
【００１２】
従来から、制振鋼板の使用又は梁部材の補強により、振動を制振する方法は知られている。しかし、これらの方法では、負荷を受けた制振鋼板や梁が、振動源の振動と共振しないように、その固有周波数を振動周波数から遠ざけるのが一般的であった。これに対し、本発明が適用される振動騒音抑制装置においては、制振鋼板や梁の固有周波数を振動周波数に近づけ、負荷を受けた制振鋼板や梁を意図的に共振させることにより、振動源の振動エネルギーを吸収する方法を採用している。
【００１３】
また、本発明が適用される画像形成装置の振動騒音抑制装置において、振動吸収手段に用いられる構造部材は、画像形成装置に備えられた振動源及び梁部材を収納するケースとして形成することができる。さらに、また、構造部材は、画像形成装置の外装カバーの一部に形成されていることも可能である。
【００１４】
また、本発明が適用される画像形成装置の振動騒音抑制装置において、画像形成装置に用いる振動源を保持する支持ブラケットを備え、振動源から生じる振動を伝達する振動伝達手段に用いられる梁部材は、支持ブラケットと結合していることが好ましい。また、振動源としては、駆動モータ又は駆動モータの駆動力を伝達する駆動ユニットが挙げられる。
【００１５】
本発明の画像形成装置の振動騒音抑制装置は、装置に点在する駆動モータや駆動伝達のギヤ列の振動を、所定の構造部材に効率的に伝達し、この構造部材の振動を低減することにより、装置全体から放射される騒音を効果的に低減するものである。また、構造部材と各振動源とを接続する梁部材の長さは、約３０ｍｍ程度であるので、装置の大型化を招くこともない。さらに、振動低減の対象を所定の構造部材のみに絞ることができ、コストの上昇を最低限度に抑制することが可能となる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、画像形成装置の全体から放射される騒音を効果的に低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態（以下、発明の実施の形態という。）について詳細に説明する。
図１は、本実施の形態が適用される振動騒音抑制装置の第１の実施形態を説明するための図である。図１に示した振動騒音抑制装置１００は、振動源である駆動モータ１とギヤ列２とファン３とを有し、これらの振動発生源を配置する筺体フレーム１（４ａ）と、筺体フレーム１（４ａ）と連結してフレームを形成し、筺体フレーム１（４ａ）と比べて剛性の低い筺体フレーム２（４ｂ）と、駆動モータ１を保持し筺体フレーム１（４ａ）に固定された支持ブラケット５ａと、ギヤ列２を保持し筺体フレーム１（４ａ）に固定された支持ブラケット５ｂと、振動源の上部に設けられ、制振鋼板から構成された構造部材６と、構造部材６を支えるために筺体フレーム１（４ａ）と構造部材６との間に設けられた構造部材支持部１３ａ及び構造部材支持部１３ｂと、支持ブラケット５ａと構造部材６との間に設けられた梁部材７ａと、支持ブラケット５ｂと構造部材６との間に設けられた梁部材７ｂ及び梁部材７ｃと、筺体フレーム２（４ｂ）と構造部材６との間に設けられた梁部材７ｄとを備えている。
【００１８】
図１に示した振動騒音抑制装置１００のように、通常、電子写真方式の画像形成装置の駆動モータ１と、ギヤ列２及びファン３とは、装置の背面もしくは側面の筺体フレーム１（４ａ）上に、それらを保持する支持ブラケット５ａ及び支持ブラケット５ｂと共に固定されている。これらの振動源から発生した振動は、筺体フレーム１（４ａ）と比較して質量が軽く、剛性が低い支持ブラケット５ａ及び支持ブラケット５ｂに伝わり、周囲の空気を振動させて音を放射する。あるいは、筺体フレーム１（４ａ）を伝わり、剛性が弱い部分である筺体フレーム２（４ｂ）を振動させて音を放射する場合もある。これらの振動源を支持するブラケット５ａ及び支持ブラケット５ｂや、剛性の低い筺体フレーム２（４ｂ）を、梁部材７ａ、梁部材７ｂ、梁部材７ｃ及び梁部材７ｄを介して、制振鋼板から成る構造部材６と接続する。梁部材７ａ、梁部材７ｂ、梁部材７ｃ及び梁部材７ｄの長さ、幅、厚さ等は、各振動源の周波数と略同等またはそれより高い固有周波数を持つように決められている。
【００１９】
通常の電子写真装置では、振動源である駆動部分の周波数は、１００Ｈｚから１０００Ｈｚ程度の範囲であるので、例えば、厚さが１．２ｍｍ、幅が３０ｍｍの梁部材であれば、梁部材の長さを１０ｍｍから３０ｍｍの間で調節することにより、上記の周波数範囲をカバーできる。但し、梁部材７ａ、梁部材７ｂ、梁部材７ｃ及び梁部材７ｄの形状はこれに制限されるものではなく、振動の周波数と略同等またはそれより高い固有周波数を持たせる目的の範囲内で自由に選択できる。
【００２０】
一般的な機械振動理論によれば、構造物の振動の伝導率は、振動の周波数と構造物の固有周波数の関係によって定まり、振動の周波数が構造物の固有周波数と一致すると、最大の伝達率を示す事が知られている。したがって、梁部材７ａ、梁部材７ｂ、梁部材７ｃ及び梁部材７ｄの固有振動数を、振動源である駆動モータ１、ギヤ列２又はファン３の振動の周波数と一致するように調節することによって、振動源の振動は、梁部材７ａ、梁部材７ｂ、梁部材７ｃ及び梁部材７ｄの方に伝わり、固有周波数の低い筺体フレーム１（４ａ）には伝わらない。
【００２１】
そして、この梁部材７ａ、梁部材７ｂ、梁部材７ｃ及び梁部材７ｄに伝わる振動を、制振鋼板から成る構造部材６に伝達することにより、構造部材６において振動エネルギーが吸収され、振動源である駆動部分全体の振動の低減が図られる。ここで、構造部材６の形状は、各振動源の振動周波数と同じ固有値を持つように、予めＦＥＭ解析等によって形状を決定する。さらに、梁部材７ａ、梁部材７ｂ、梁部材７ｃ及び梁部材７ｄの接続箇所が、この固有周波数における振動の腹に当たるようにすれば、梁部材から伝わる振動の吸収を効率的に行うことができる。
【００２２】
図２は、本実施の形態が適用される振動騒音抑制装置の第２の実施形態を説明するための図である。図１と重複する部分については同一の符号を付してあるので説明を省略する。図２に示した振動騒音抑制装置２００は、構造部材６の上面に取り付けられ、構造部材６の振動を検知する加速度センサ９ａ及び加速度センサ９ｂと、加速度センサ９ａ及び加速度センサ９ｂからの信号に基づき構造部材６を共振させる圧電素子８ａ及び圧電素子８ｂと、を有し、加速度センサ９ａ及び加速度センサ９ｂからの信号を処理する振動監視部１０ａと、振動監視部１０ａからの信号に基づき圧電素子８ａ及び圧電素子８ｂを駆動する圧電素子制御部１０ｂとを備えている。
【００２３】
図２に示した振動騒音抑制装置２００は、駆動モータ１やギヤ列２等からの振動を、振動伝達率の高い梁部材７ａ、梁部材７ｂ、梁部材７ｃ及び梁部材７ｄにより、構造部材６に伝達するまでの機構は、図１に示した振動騒音抑制装置１００と同じである。図２に示す振動騒音抑制装置２００は、通常、鋼板で構成した構造部材６上に、構造部材６を共振させるための加振手段としてのバイモルフ型の圧電素子８ａ及び圧電素子８ｂと、振動源から梁部材７ａ、梁部材７ｂ、梁部材７ｃ及び梁部材７ｄを介して構造部材６に伝達された振動を検知する振動検知手段としての加速度センサ９ａ及び加速度センサ９ｂとを配している。また、振動検知手段により検知された信号に基づき、加振手段へ出力信号を決定するための振動監視部１０ａ及び圧電素子制御部１０ｂを備えている。構造部材６に伝わる振動の周波数は既知であるので、ＦＥＭ解析等の固有値解析結果に基づき、構造部材６に伝わる振動の共通の腹の位置に圧電素子８ａ及び圧電素子８ｂと加速度センサ９ａ及び加速度センサ９ｂを配置することで、構造部材６の振動を効率的に検知し、加振することが可能になる。
【００２４】
そして、加速度センサ９ａ及び加速度センサ９ｂの信号に基づき、振動監視部１０ａにおいて、最小自乗法等の計算アルゴリズムを使い、構造部材６の振動を打ち消す信号を算出し、その算出結果に従い、圧電素子制御部１０ｂにより圧電素子８ａ及び圧電素子８ｂを駆動させ、構造部材６を加振させることによって振動エネルギーを吸収し、駆動部分全体の振動の低減が図られる。なお、構造部材６を加振させる手段として、例えば、ボイスコイルのような動電型のアクチュエータを使用しても良い。
【００２５】
図３は、本実施の形態が適用される振動騒音抑制装置の第３の実施形態を説明するための図である。図１と重複する部分については同一の符号を付してあるので説明を省略する。図３に示した振動騒音抑制装置３００は、図１に示した振動騒音抑制装置１００と比較して、振動源であるギヤ列２ｂと、ギヤ列２ｂを保持し、筺体フレーム１（４ａ）に固定された支持ブラケット５ｃと、振動源を内部に収納し、構造部材からなるケース１１と、をさらに有し、支持ブラケット５ｃとケース１１との間に梁部材７ｄが設けられている。
【００２６】
図３に示した振動騒音抑制装置３００は、駆動モータ１とギヤ列２ａ及びギヤ列２ｂと、を構造部材からなるケース１１の内部に収納し、このケース１１と各振動源を保持する支持ブラケット５ａ、支持ブラケット５ｂ及び支持ブラケット５ｃとを、それぞれ梁部材７ａ、梁部材７ｂ及び梁部材７ｃ、梁部材７ｄを介して接続するものである。そして、図１に示した振動騒音抑制装置１００と同様に、梁部材７ａ、梁部材７ｂ及び梁部材７ｃ、梁部材７ｄに伝わる振動は、構造部材からなるケース１１に伝達される。ケース１１における振動エネルギーを吸収する方法は、例えば、ケース１１を制振鋼板からなる構造部材により構成し、各振動源の振動周波数と同じ固有値を持つように、予めＦＥＭ解析等によって形状を決定することにより行われる。また、図２に示した振動騒音抑制装置２００のように、鋼板で構成した構造部材からなるケース１１上に、圧電素子と加速度センサとを配し、ＦＥＭ解析等の固有値解析結果に基づき、ケース１１の振動を効率的に検知し、加振することにより行うこともできる。
【００２７】
図４は、本実施の形態が適用される振動騒音抑制装置の第４の実施形態を説明するための図である。図１と重複する部分については同一の符号を付してあるので説明を省略する。図４に示した振動騒音抑制装置４００は、振動源である駆動モータ１、ギヤ列２及びファン３の上部に設けられた外装カバー１（１２ａ）及び構造部材からなる外装カバー２（１２ｂ）を備えている。そして、外装カバー２（１２ｂ）と駆動モータ１を保持する支持ブラケット５ａとの間に設けられた梁部材７ａと、外装カバー２（１２ｂ）とギヤ列２を保持する支持ブラケット５ｂとの間に設けられた梁部材７ｂと、外装カバー２（１２ｂ）と筺体フレーム２（４ｂ）との間に設けられた梁部材７ｃと、を有している。
【００２８】
図１に示した振動騒音抑制装置１００と同様に、梁部材７ａ、梁部材７ｂ及び梁部材７ｃ、梁部材７ｄに伝わる振動は、構造部材からなる外装カバー２（１２ｂ）に伝達される。外装カバー２（１２ｂ）における振動エネルギーを吸収する方法は、例えば、外装カバー２（１２ｂ）を制振鋼板からなる構造部材により構成し、各振動源の振動周波数と同じ固有値を持つように、予めＦＥＭ解析等によって形状を決定することにより行われる。また、図２に示した振動騒音抑制装置２００のように、鋼板で構成した構造部材からなる外装カバー２（１２ｂ）上に、圧電素子と加速度センサとを配し、ＦＥＭ解析等の固有値解析結果に基づき、外装カバー２（１２ｂ）の振動を効率的に検知し、加振することにより行うこともできる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】振動騒音抑制装置の第１の実施形態を説明するための図である。
【図２】振動騒音抑制装置の第２の実施形態を説明するための図である。
【図３】振動騒音抑制装置の第３の実施形態を説明するための図である。
【図４】振動騒音抑制装置の第４の実施形態を説明するための図である。
【図５】電子写真装置稼働音の部位別ランキングを説明する図である。
【符号の説明】
【００３０】
１…駆動モータ、２，２ａ，２ｂ…ギヤ列、３…ファン、４ａ…筺体フレーム１、４ｂ…筺体フレーム２、５ａ，５ｂ，５ｃ…支持ブラケット、６…構造部材、７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ…梁部材、８ａ，８ｂ…圧電素子、９ａ，９ｂ…加速度センサ、１０ａ…振動監視部、１０ｂ…圧電素子制御部、１２ａ…外装カバー１、１２ｂ…外装カバー２、１３ａ，１３ｂ…構造部材支持部、１００，２００，３００，４００…振動騒音抑制装置
【図１】
2005106261.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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