(57)【要約】【課題】  ファンの出口近傍における極端な乱流の影響を受けることなく、高いコヒーレンスレベルを保つとともに、高い消音能力を確保すること。【解決手段】  気流を発生させる排気ファン５２と、発生された気流を案内する排気ダクト５１と、排気ファン５２の動作により発生する音を計測する入力マイクロフォン５４と、排気ダクト５１内に音を発生させるスピーカー５３とを有する。また、スピーカー５３よりも気流の下流側に設けられたエラーマイクロフォン５６と、入力マイクロフォン５４とエラーマイクロフォン５６との計測結果に応じて、スピーカー５３により発生させる音を制御する適応制御コントローラ５５とを有する。そして、入力マイクロフォン５４は、排気ファン５２よりも気流の上流側に設けられる。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
気流を発生させる気流発生手段と、
前記気流発生手段により発生された気流を案内する気流案内手段と、
前記気流発生手段の動作により発生する音を計測する第１の計測手段と、
前記気流案内手段内に音を発生させる音発生手段と、
前記音発生手段よりも気流の下流側に設けられた第２の計測手段と、
前記第１及び第２の計測手段の計測結果に応じて、前記音発生手段により発生させる音を制御する制御手段と、を有し、
前記第１の計測手段は、前記気流発生手段よりも気流の上流側に設けられたことを特徴とする消音装置。
【請求項２】
前記第１の計測手段は、前記気流案内手段の外側に設けられたことを特徴とする請求項１記載の消音装置。
【請求項３】
前記前記気流発生手段よりも気流の上流側に開空間が設けられ、
前記第１の計測手段は、前記開空間設けられたことを特徴とする請求項１記載の消音装置。
【請求項４】
前記気流案内手段内で発生する気流が前記第２の測定手段に向かうのを遮断する気流遮蔽手段を有することを特徴とする請求項１記載の消音装置。
【請求項５】
前記気流案内手段に取り付けられ、前記気流遮蔽手段との間で空間を形成するカバー部材を有し、
前記第２の測定手段は、前記カバー部材によって形成された空間に設けられることを特徴とする請求項４記載の消音装置。
【請求項６】
前記気流案内手段と前記カバー部材との間には、シール又はガスケットが挟み込まれていることを特徴とする請求項５記載の消音装置。
【請求項７】
制御手段として、ＤＳＰ（デジタル・シグナル・プロセッサ）を用いることを特徴とする請求項１記載の消音装置。
【請求項８】
前記気流発生手段はファンであり、前記気流案内手段はダクトであり、前記第１及び第２の計測手段はマイクロフォンであることを特徴とする請求項１記載の消音装置。
【請求項９】
シートに画像を形成する画像形成手段と、
請求項１〜８のいずれかに記載の消音装置と、
を有することを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、騒音を低減させる消音装置に関する。さらに詳しくは、複写機、プリンタ等の画像形成装置内部から発生する騒音を低減させる消音装置、及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
能動的騒音制御（ＡＮＣ）とは、騒音源である１次音源とは別に用意した２次音源の音をお互いに干渉させることにより騒音を消音させる方法であり、同技術を適用した提案がなされている（例えば、特許文献１、特許文献２参照。）。
【０００３】
一方、ファンダクトのＡＮＣシステムにおける音響検出の技術において、システムの入力マイクロフォンまたはエラーマイクロフォンにおける、乱流に起因する妨害圧力の遮断が、システムの騒音打ち消し能力に対して重要であるということは知られている。
【０００４】
このいわゆる「気流騒音」は、入力およびエラーマイクロフォンの間のコヒーレンス、即ち可干渉性を低下させる。コヒーレンスとは、系の入力と出力の因果関係の度合を示すもので、０から１の間の値をとる。値が１の場合は、その周波数において、系の出力がすべて測定入力に起因していることを示している。値が０の場合、その周波数については、系の出力は、測定入力にまったく関係ないということになる。
【０００５】
このコヒーレンスの値は、騒音打ち消しの達成可能レベルに直接関係している。例えば、あるフィードフォワード方式のＡＮＣシステムにおいて、２０ｄＢの打ち消しレベルを達成するには、０．９９という入力−エラーマイクロフォン間コヒーレンスが要求され、コヒーレンス値が０．９であれば打ち消しレベルは１０ｄＢに低下する。すなわち、マイクロフォンにおける気流騒音の検知レベルがシステムの性能を制限する。なぜならばこれが、システムが完璧に働いた場合に能動的騒音打ち消しによって達成し得る、最低音量レベルを表しているからである。
【０００６】
図１１は、適応制御フィードフォワード方式を用いてダクトＡＮＣを達成する基本的な方法を示している。図１１において、参照符号１はダクトの概略を示している。上流のファン２は主として、例えばトレーリングエッジ騒音のような、空気力学的な騒音発生メカニズムによって騒音を発生し、これはダクト内を伝播する。
【０００７】
近年開発された、この騒音の最も低い周波数領域を制御する効果的な手段はＡＮＣである。この方法においては制御スピーカーが、望ましくない騒音を「打ち消す」ために、反対符号の妨害圧力を作り出すのに用いられる。この打ち消しは音を音源に向かって反射させるか（すなわち純粋に反応型のシステム）、制御スピーカーによって音のエネルギーを吸収するか、あるいはこれらのメカニズムの組み合わせによって実現される。
【０００８】
図１１の適応制御フィードフォワード方式においては、入力マイクロフォン４が伝播しつつある騒音を検出して、この信号を適応制御コントローラ５を通して前方へ供給する。この適応制御コントローラは信号を時間遅れ、音の振幅の減衰、ダクトの状態、スピーカーの動力学、等について補償して、信号をスピーカー３に供給し、このスピーカーが騒音の打ち消しを行う。
【０００９】
そして、下流のエラーマイクロフォン６が残留騒音を検出する。下流のエラーマイクロフォン６からの信号は、エラーマイクロフォン６における残留騒音信号を最小にするように適応制御コントローラ５の諸係数を調整するのに用いられる。
【００１０】
ダクトＡＮＣシステムにおいても、システムをできるだけファン２の吐出口に近づけて設置することが（すなわちファン吐出口と、最も近い入力マイクロフォン４との距離Ｌを最小にすることが）、システムの空間要求を最小にするために有益である。
【００１１】
しかしながら、ファン２吐出口の近傍の乱流Ｔｆは極端に強いことから、上述の方式を完全に適用することは好ましくない。このような乱流による変動はダクト１中の平均流速の５０％を越すこともあり得る。入力マイクロフォン４に衝突する乱流構造によって引き起こされる妨害圧力は、「気流騒音」信号を発生し、これは音響的な妨害圧力に加算される。
【００１２】
気流騒音は、ＡＮＣシステムによって達成し得る騒音打ち消しの量を制限する。例えば、気流騒音が音響的騒音よりも低い場合、減衰は気流騒音のフロアを越えて検出される音響信号部分に限定されるであろう。さらに、気流騒音が音響的騒音より大きい場合、ＡＮＣシステムは制御スピーカーを通して気流騒音をまき散らしてしまう。そうなればシステムは騒音減衰装置というより、むしろ騒音発生装置になってしまう。
【００１３】
マイクロフォンの風防または遮蔽によって乱流の遮断が提案されているが、同遮断手段が適用不可能な場合、唯一の手段はＡＮＣシステムを高乱流領域、通常ファンの近傍から、もっと静かな下流側へ移動させることである。実際上、この方法はＡＮＣシステムの全体的なシステム長さおよび／またはダクトの断面積を増加させ、また、マイクロフォンがファンの吐出口の近傍に置けないために、製品の一体化を制限する。
【００１４】
標準的なＡＮＣの応用において代表的な気流遮蔽の方法は、標準的なダクト内貼り材料の裏に置かれた、壁と面一に取り付けられたマイクロフォンを用いることである。この配置は、不都合な気流騒音を遮断する、安価で効果的な手段である。しかしファンの出口の近傍で遭遇するような極端な乱流条件においては、この方法は不十分である。したがってこの解決法では常に、マイクロフォンとファン出口の間に距離を置く必要性に由来する、大きなシステム長さが要求される。
【特許文献１】特開平０５−１８８９７６号公報
【特許文献２】特開平０６−００８５８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
従来にあるような、ファンダクト内部にマイクロフォン、スピーカーを配設して成るＡＮＣシステムにおいては、ダクト内の気流とマイクフォンとの干渉によって発生する気流騒音をマイクが検知してしまう。該気流騒音は感度が高いゆえにＡＮＣのターゲット騒音となってしまう。このため、本来低減したいファンダクト騒音が検知されず、騒音制御の対象から外れてしまうという問題があった。また、適応制御を行うために用いるマイクロフォン間の周波数特性の一致度を表すコヒーレンスが低下すると、消音能力が極度に落ちてしまうという問題があった。
【００１６】
そこで、本発明の目的は、ファン等の気流発生手段の出口近傍における極端な乱流の影響を受けることなく、高いコヒーレンスレベルを保つとともに、高い消音能力を確保することが可能な消音装置、または画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
このような目的を達成するため、本発明に係る消音装置は、気流を発生させる気流発生手段と、前記気流発生手段により発生された気流を案内する気流案内手段と、前記気流発生手段の動作により発生する音を計測する第１の計測手段と、前記気流案内手段内に音を発生させる音発生手段と、前記音発生手段よりも気流の下流側に設けられた第２の計測手段と、前記第１及び第２の計測手段の計測結果に応じて、前記音発生手段により発生させる音を制御する制御手段と、を有し、前記第１の計測手段は、前記気流発生手段よりも気流の上流側に設けられたことを特徴とする。
【００１８】
また、本発明に係る画像形成装置は、シートに画像を形成する画像形成手段と、上記の消音装置と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、第１の計測手段は、気流発生手段よりも気流の上流側に設けられているので、気流発生手段の出口近傍における極端な乱流の影響を受けることなく、高いコヒーレンスレベルを保つとともに、高い消音能力を確保することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
まず、本発明に係る画像形成装置の一例である電子写真複写機について、図１を用いて説明する。
【００２１】
同図において、１００は電子写真複写機（以下、画像形成装置という）である。また、原稿は、原稿台ガラス１０２の上に置かれている。そして、画像情報に応じた光像が光学部１０３の複数のミラーＭとレンズＬｎにより、感光ドラム１０４上に結像する。１０５はカセットである。これらカセット１０５に積載された記録媒体（以下、「用紙」という。）Ｐのうち、操作部から使用者が入力した情報もしくは原稿の用紙サイズから適切な用紙をカセット１０５の用紙サイズ情報から選択する。ここで、記録媒体としては、用紙に限定されずに、例えばＯＨＰシート等適宜選択できる。
【００２２】
そして、給紙、分離装置１０５Ａにより搬送された１枚の用紙Ｐを、搬送部１０９を経由してレジストローラ１１０まで搬送し、感光ドラム１０４の回転と、光学部１０３のスキャンのタイミングを同期させて搬送する。なお、１１１は転写帯電器、１１２は分離帯電器である。ここで、転写帯電器１１１によって、感光ドラム１０４上に形成されたトナー像を用紙Ｐに転写する。そして、分離帯電器１１２によって、トナー像の転写された用紙Ｐを感光ドラム１０４から分離する。
【００２３】
この後、搬送部１１３により搬送された用紙Ｐは、定着器１１４において熱と圧により用紙上のトナー像を定着させた後、片面コピーの場合には、排紙反転部１１５を通過し、排紙ローラ１１６により排紙トレイ１１７へ排出される。また、両面コピーの場合には、排紙反転部１１５のフラッパ１１８の制御により、再給紙搬送路１１９を経由して反転パス１２０へ一時搬送される。ここで、用紙Ｐの終端が再給紙搬送路１１９を通過し、反転ローラ１２２にまだ挟持されているタイミングで反転ローラ１２２を逆回転させることにより、再度装置内へ搬送される。さらにこの後両面パス１２１を経由してレジストローラ１１０まで搬送された後、片面コピーの場合と同様の経路をたどって排紙トレイ１１７へ排出される。
【００２４】
図２・４は画像形成装置１００に取り付いている冷却ファンおよび排気ダクトを示し、エアフロー系統を示した画像形成装置１００の斜視図である。
【００２５】
画像形成装置１００へ取り込まれるエアは図２に示すように画像形成装置の前面に配置された吸引ファン２０・２１によって、エアが画像形成装置１００の内部へ吸引される。そして、画像形成装置１００の内部の図１に示す定着器１１４から発生する熱、および感光ドラム１０４近傍にて発生するオゾンを図２に示すように排気ファン５２および排気ダクト５１によって開口部５１−ａより画像形成装置１００の外部へ排出している。なお、排気ダクト５１は、排気ファン５２を介して画像形成装置１００の後側板１０１に取り付けられている。
【００２６】
排気ダクト５１には本発明の特徴をなす能動消音システムが配置されている。排気ダクト５１の内部を伝わって画像形成装置１００の外部へ放射される排気ファン５２から発生する騒音および画像形成装置１００内部で発生する駆動音などを能動消音システムによって消音している。
【００２７】
次にこの能動消音システムの詳細について説明する。図４は、本実施例におけるダクトＡＮＣシステムを示す図である。図１１の適応制御フィードフォワード方式である。同図の適応制御フィードフォワード方式においては、入力マイクロフォン５４を排気ダクト５１と排気ファン５２とが形成するファンダクトの、排気ファン５２の吸入口側に該当する気流の上流側に配置してある。これは、排気ファン５２吐出口側で発生する乱流領域から騒音検出部である入力マイクロフォン５４を退避させるための構成である。
【００２８】
排気ファン５２の上流側では、排気ファン５２による乱流の影響を受けずに比較的気流が安定的であることに加え、本実施例においては、排気ファン５２の上流部が、排気ダクト５１に対して開空間を有する。従って、気流の流速が緩やかな状態が確保できるため、気流騒音が発生し難く、入力マイクロフォン５４の気流音検知が抑制される。
【００２９】
該入力マイクロフォン５４は、排気ファン５２並びに排気ダクト内で発生して伝播しつつある騒音をファンダクトの上流側にて検出し、この信号をＤＳＰ（デジタル・シグナル・プロセッサ）が用いられた適応制御コントローラ５５を通して前方へ供給する。適応制御コントローラ５５は信号を時間遅れ、音の振幅の減衰、ダクトの状態、スピーカーの動力学、等について補償して、信号をスピーカー５３に供給し、このスピーカーが騒音の打ち消しを行う。
【００３０】
さらに、下流のエラーマイクロフォン５６が残留騒音を検出する。下流のエラーマイクロフォン５６からの信号は、エラーマイクロフォン５６における残留騒音信号を最小にするように適応制御コントローラ５５がスピーカー５３を制御するのに用いられる。
【００３１】
したがって本発明では、入力マイクロフォン５４を排気ファン５２の吸入口側へ配置することで、乱流領域から入力マイクロフォン５４を退避させるためのシステム長が不必要となる。すなわち、スピーカー５３、エラーマイク５６を含む入力マイクロフォン５４以外のシステムを排気ダクト５１の上流側へ移動配置できることから、排気ダクト５１の長さを短く構成することが可能となる。
【００３２】
図５は、その他の実施形態を示している。図６は、図５の矢印Ａから見た段面図である。これらの図は、排気ファン５２のエア吸入と吐出方向が屈曲するような形態であることを除いては、図３の装置と同様である。このような屈曲するエア流路を有する形態においても、排気ファン５２及び排気ダクト５１内部にて発生する騒音が排気ダクト５１を介して上流と下流の両側に伝播するといった特徴が変化することはない。従って上流側に伝播する騒音は、排気ファン５２を経て、その吸気口側に配置した入力マイクロフォン５４が検知し、スピーカー５３にて騒音を打ち消すシステムであることには差はなく、図４の形態と同様の効果が得られる。
【００３３】
図７および図８は、エラーマイクロフォン５６の気流遮蔽手段について説明する図である。なお、図８は、図７のＢ−Ｂ断面図を示している。
【００３４】
排気ダクト５１の内壁には、ダクト内貼り部材５７が貼られている。このダクト内貼り部材料５７は、たとえば１インチ厚のガラス繊維遮音材である。好ましくは、ダクト内貼り部材５７は多孔性であるが、外被またはコーティング層のような表面材の存在によって気流の透過性に対しては抵抗性を得ることも可能である。
【００３５】
カバー部材５８は一つの開放された側面を有する３次元のキャビティ（空所）５９を形成していることが分かる。一方排気ダクト５１のカバー部材５８の開放面に対応する位置には、開口部５１−ｂが形成されている。したがって、このダクト内貼り部材５７のみが排気ダクト５１の内部とキャビティ５９とを分離している。カバー部材５８は、排気ダクト５１の外側に所定の取り付け手段にて固定されている。必要であれば、カバー部材５８のフランジと排気ダクト５１との間にガスケットまたはシールを挟んでも良い。なぜならば空気の漏れは気流騒音の元になることがあり、またカバーは音を閉じ込める為に気密でなければならないからである。
【００３６】
ＡＮＣ作動時には、排気ファン５２から発生した騒音はスピーカー５３によって打ち消される。そして、残留騒音はダクト内貼り部材５７を通過してキャビティ５９に入り、エラーマイクロフォン５６で検知される。また、ダクト内貼り部材５７は、気流がキャビティ５９に流入することを制限するため、エラーマイクロフォン５６が気流騒音を直接検知することはない。
【００３７】
図９の実施例は、排気ダクト５１の内壁にダクト内貼り部材５７が貼られていることは同様で、エラーマイクロフォン５６は、完全にキャビティ５９の内部に置かれるのではなく、カバー部材５８の１つの側面、詳しくは底部から突き出している。そして、エラーマイクロフォン表面が、カバー部材５８の面とが一致している。
【００３８】
しかしこれは、エラーマイクロフォン５６がキャビティ５９の内部に入り込んでいる形態においても可能である。更に言えば、エラーマイクロフォン５６は、キャビティ５９の中の音圧に反応することが必要なだけであるから、それをキャビティ５９外部において、チューブ等によって流体的連通を持たせても良い。
【００３９】
図１０は、入力マイクロフォン５４を従来の排気ファン５２の吐出口側である気流の下流に配置した場合と、本発明の排気ファン５２の吸入口側である気流の上流に配置した場合との比較を表す図である。この図では、同一横断平面における性能を、入力マイクロフォン５４とエラーマイクロフォン５６との間のコヒーレンスとして示したものである。
【００４０】
本発明の実施例により、１ｋＨｚ以上でのコヒーレンスにほとんど効果はないが、１ｋＨｚ以下の低周波数帯域におけるコヒーレンスが顕著に改善されることがわかる。
【００４１】
これは、すなわち排気ファン５２の吸入口側の流れが、排気口側に対して十分に流れが緩やかでることから、気流の乱れによる気流騒音を信号として検知し難いこと示している。また、ダクト内部に伝播する騒音は、気流の下流側だけでなく、上流側（排気ファンの吸入口側）へも同様に伝播することから、排気ファン５２の上下流いずれに入力マイクロフォン５４を配置するにしろ排気ダクト５１内部の伝播騒音の特徴を捉えることができる。
【００４２】
さらに、エラーマイクロフォン５６においても、ダクト内貼り部材５７を介して排気ダクト５１内部の気流を低減して音圧信号を検知していることを示している。したがって、ＡＮＣシステムとして気流騒音の検知を十分に抑制した系において、入力・エラーマイクロフォン間の高いコヒーレンスを確保し、排気ダクト５１内部に発生した騒音打ち消し能力を高めることが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施例に係る画像形成装置を説明する図
【図２】本発明の実施例に係る吸引ファンを示した画像形成装置の斜視図。
【図３】本発明の実施例に係る排気ファンおよび排気ダクトを示した画像形成装置の斜視図。
【図４】本発明の実施例に係る適応制御フィードフォワード方式を用いたダクトＡＮＣシステムを示す図。
【図５】本発明のその他の実施例に係る適応制御フィードフォワード方式を用いたダクトＡＮＣシステムを示す図。
【図６】図５の矢印Ａから見た断面図。
【図７】本発明の実施例に係る気流遮断手段を示した図。
【図８】図７のＢ−Ｂに沿って見た断面図。
【図９】本発明のその他の実施例に係る気流遮断手段を示した図。
【図１０】本発明の実施例に係る、マイクロフォン間のコヒーレンスの効果を示す図。
【図１１】従来の適応制御フィードフォワード方式を用いた、ダクトＡＮＣシステムを示した概念図。
【符号の説明】
【００４４】
２０  吸引ファン
２１  吸引ファン
５１  排気ダクト
５１−ａ  開口部
５１−ｂ  開口部
５２  排気ファン
５３  スピーカー
５４  入力マイクロフォン
５５  適応制御コントローラ
５６  エラーマイクロフォン
５７  ダクト内貼り部材
５８  カバー部材
５９  キャビティ
１００  画像形成装置
１０１  後側板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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