JP2017207711A - Sound-absorbing structure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、吸音構造体に関する。 The present invention relates to a sound absorbing structure.
多数の開口を有する板状体で、樹脂薄膜を挟持してなる膜振動吸音材が知られている(特許文献1)。
金属基材と、金属基材上に形成され、絶縁性を有する樹脂からなる絶縁層と、金属基材上に絶縁層が形成されていない部分であり、かつ絶縁層の中心部分を囲うように連続して形成された絶縁層除去部とを有する熱伝導性封止部材も知られている(特許文献2)。
A membrane vibration sound-absorbing material formed by sandwiching a resin thin film with a plate-like body having a large number of openings is known (Patent Document 1).
A metal substrate, an insulating layer formed on the metal substrate and made of an insulating resin, and a portion where the insulating layer is not formed on the metal substrate, and surrounding the central portion of the insulating layer A heat conductive sealing member having a continuously formed insulating layer removing portion is also known (Patent Document 2).
静音性に優れるとともに高い放熱性を備えた吸音構造体を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a sound-absorbing structure having excellent silence and high heat dissipation.
前記課題を解決するために、請求項1に記載の吸音構造体は、
音源及び熱源を有する基板の表面に設けられる吸音構造体であって、
前記音源及び熱源を囲うように配置された膜振動吸音材と、
前記音源及び熱源の上面と前記膜振動吸音材との間に挟み入れられて前記熱源の熱を前記膜振動吸音材に伝える熱伝導体と、を備えた、
ことを特徴とする。
In order to solve the above problem, the sound absorbing structure according to
A sound absorbing structure provided on the surface of a substrate having a sound source and a heat source,
A membrane vibration absorbing material arranged so as to surround the sound source and the heat source;
A heat conductor that is sandwiched between the sound source and the upper surface of the heat source and the membrane vibration absorbing material, and transmits the heat of the heat source to the membrane vibration absorbing material,
It is characterized by that.
請求項2記載の発明は、請求項1に記載の吸音構造体において、
前記膜振動吸音材は、孔部を有する枠体と、前記孔部を膜状の振動体で覆うことで形成される空気層とからなる、
ことを特徴とする。
The invention according to claim 2 is the sound absorbing structure according to
The membrane vibration-absorbing material comprises a frame having holes and an air layer formed by covering the holes with a film-like vibrating body.
It is characterized by that.
請求項3記載の発明は、請求項2に記載の吸音構造体において、
前記孔部は、前記音源の周波数に応じて前記孔部の面積を変化させる、
ことを特徴とする。
The invention according to claim 3 is the sound absorbing structure according to claim 2,
The hole changes the area of the hole according to the frequency of the sound source,
It is characterized by that.
請求項4記載の発明は、請求項2又は3に記載の吸音構造体において、
前記枠体は、熱伝導性が高い材料で形成されている、
ことを特徴とする。
The invention according to claim 4 is the sound absorbing structure according to claim 2 or 3,
The frame is formed of a material having high thermal conductivity.
It is characterized by that.
請求項5記載の発明は、請求項1ないし4のいずれか1項に記載の吸音構造体において、
前記熱伝導体は、前記音源及び熱源の前記上面と相補的な形状をもつ相補形状部を有する、
ことを特徴とする。
The invention according to claim 5 is the sound absorbing structure according to any one of
The heat conductor has a complementary shape portion having a shape complementary to the upper surface of the sound source and the heat source.
It is characterized by that.
請求項6記載の発明は、請求項1ないし5のいずれか1項に記載の吸音構造体において、
前記熱伝導体は、絶縁性および熱伝導性が良好な材料で形成されている、
ことを特徴とする。
A sixth aspect of the present invention is the sound absorbing structure according to any one of the first to fifth aspects,
The thermal conductor is formed of a material having good insulation and thermal conductivity.
It is characterized by that.
請求項7記載の発明は、請求項6に記載の吸音構造体において、
前記材料は、PPS樹脂である、
ことを特徴とする。
The invention according to claim 7 is the sound absorbing structure according to claim 6,
The material is PPS resin.
It is characterized by that.
請求項8記載の発明は、請求項1ないし7のいずれか1項に記載の吸音構造体において、
前記膜振動吸音材の上面にヒートシンク形状部分を設けた、
ことを特徴とする。
The invention according to claim 8 is the sound absorbing structure according to any one of
A heat sink shape portion was provided on the upper surface of the membrane vibration absorbing material,
It is characterized by that.
請求項9記載の発明は、請求項1ないし8のいずれか1項に記載の吸音構造体において、
前記音源及び熱源が、トナー像を形成する画像形成装置の画像形成手段に印加する交流電圧を発生させる高圧電源装置に含まれるトランスである、
ことを特徴とする。
The invention according to claim 9 is the sound absorbing structure according to any one of
The sound source and the heat source are a transformer included in a high-voltage power supply device that generates an alternating voltage to be applied to image forming means of an image forming apparatus that forms a toner image.
It is characterized by that.
請求項1に記載の発明によれば、放熱性を確保しつつ静音性の高い吸音構造体を提供することができる。
請求項2、3に記載の発明によれば、音源の周波数に応じて遮音することができる。
請求項4、5、6、7、8に記載の発明によれば、熱源の熱を効率的に放熱することができる。
請求項9に記載の発明によれば、静音性及び放熱性に優れた画像形成装置を提供することができる。
According to the first aspect of the present invention, it is possible to provide a sound-absorbing structure with high noise reduction while ensuring heat dissipation.
According to the second and third aspects of the invention, sound insulation can be performed according to the frequency of the sound source.
According to the invention of Claims 4, 5, 6, 7, and 8, the heat of the heat source can be efficiently radiated.
According to the ninth aspect of the present invention, it is possible to provide an image forming apparatus excellent in silence and heat dissipation.
次に図面を参照しながら、以下に実施形態及び具体例を挙げ、本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施形態及び具体例に限定されるものではない。
また、以下の図面を使用した説明において、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは異なることに留意すべきであり、理解の容易のために説明に必要な部材以外の図示は適宜省略されている。
Next, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings with reference to embodiments and specific examples. However, the present invention is not limited to these embodiments and specific examples.
Also, in the description using the following drawings, it should be noted that the drawings are schematic and the ratio of each dimension and the like are different from the actual ones, and are necessary for the description for easy understanding. Illustrations other than the members are omitted as appropriate.
(1)吸音構造体の構成
図1(a)は吸音構造体1の外観を示す斜視図、(b)はヒートシンク形状部分21を有する蓋体20を有する吸音構造体1の外観を示す斜視図、図2(a)は吸音構造体1を音源及び熱源を有する基板141上に取り付けた状態を示す縦断面模式図、(b)は同横断面模式図、図3(a)は膜振動吸音材の概略平面図、(b)は同A−A線における断面模式図である。
以下、図面を参照しながら、吸音構造体1の構成について説明する。
(1) Configuration of Sound Absorbing Structure FIG. 1A is a perspective view showing the appearance of the
Hereinafter, the structure of the
(1.1)全体構成
吸音構造体1は、図1に示すように、膜振動吸音材10と、蓋体20と、熱伝導体30(図3に図示)と、からなり、音源及び熱源の一例としての高圧電源200の基板210上に配置されたトランスTrを囲むように固定配置された状態で使用される(図3(a)参照)。
(1.1) Overall Configuration As shown in FIG. 1, the
(1.2)膜振動吸音材
膜振動吸音材10は、図2に示すように、多数の孔部12を有する枠体11と、板状または膜状の振動体としての樹脂薄膜13からなる。
枠体11は、図2に示すように、外形形状が矩形で、枠体11の板厚方向に貫通する多数(本実施形態においては12個)の孔部12が設けられている。枠体11の材質は特に制限されないが、熱伝導率が高い材料、一例として、アルミニウムが好ましい。
(1.2) Membrane Vibration Sound Absorbing Material As shown in FIG. 2, the film vibration
As shown in FIG. 2, the
孔部12の形状は、本実施形態においては、a×bの大きさを有する矩形であるが、大きさは膜振動吸音材10の孔部12の面積(a×b)と吸音周波数fとの相関を利用し、音源の周波数に応じて選択することができる。また、矩形に限らず、円形、多角形などの任意の形状とすることができる。
枠体11の板厚によって、樹脂薄膜13によって孔部12内に画成される空気層の層厚Lが決定される。
In the present embodiment, the shape of the
The thickness L of the air layer defined in the
樹脂薄膜13(図1、図2(a)においては破線で図示)は、孔部12を枠体11の両面から塞いで孔部12内に空気層を形成することができる非通気性のシートからなり、具体的には、熱可塑性樹脂のシートを用いることができる。
熱可塑性樹脂としては、PE(ポリエチレン)、PVC(ポリ塩化ビニル)、PP(ポリプロピレン)、PET(ポリエチレンテレフタレート)、アクリル樹脂、PEEK(ポリエーテルエーテルケトン)、環状オレフィン、ポリ乳酸等から選ばれる1種または2種以上の樹脂が挙げられる。
上記に挙げた熱可塑性樹脂の中でも、強度、加工性に優れるPET(ポリエチレンテレフタレート)が好ましい。
The resin thin film 13 (illustrated by a broken line in FIGS. 1 and 2A) is a non-breathable sheet capable of closing the
The thermoplastic resin is selected from PE (polyethylene), PVC (polyvinyl chloride), PP (polypropylene), PET (polyethylene terephthalate), acrylic resin, PEEK (polyether ether ketone), cyclic olefin, polylactic acid, and the like. A seed | species or 2 or more types of resin is mentioned.
Among the thermoplastic resins listed above, PET (polyethylene terephthalate), which is excellent in strength and workability, is preferable.
樹脂薄膜13は、面密度が低すぎると吸音周波数が高周波数側になり、吸音率は低下する。また、面密度が高すぎると吸音周波数が低周波数側になるが、膜振動が抑制されて吸音率は低下する。そのために、面密度は0.05〜2.0[kg/m2]が好ましい。
樹脂薄膜13の膜厚h(図2(b)に図示)は、特に限定されないが、良好な膜振動を得て、吸音効果を得るためには、10〜100μm程度とするのが好ましい。
If the surface density of the resin
The film thickness h (illustrated in FIG. 2B) of the resin
このような膜振動吸音材10における吸音周波数fは下記式によって示されることが知られている。
f=1/2π[ρc2/mL+(π4/m)(Eh3/12(1−ρ2))((p/a)2+(q/a)2)]1/2
上記式において、Lは空気層の層厚[m]、mは樹脂薄膜の面密度[kg/m2]、Eは樹脂薄膜のヤング率[N/m2]、hは樹脂薄膜の膜厚[m]、cは音速[m/sec]、a、bは開口部の大きさ[m]、p、qは正整数、をそれぞれ示す。尚、上記式はhttp://esd.env.kitakyu-u.ac.jp/kuroki/KAANET_kaap/kuroki/text/txt21.htmlに記載の事項を参照及び引用したものである。
It is known that the sound absorption frequency f in such a membrane vibration
f = 1 / 2π [ρc 2 / mL + (π 4 / m) (Eh 3/12 (1-ρ 2)) ((p / a) 2 + (q / a) 2)] 1/2
In the above formula, L is the air layer thickness [m], m is the resin thin film surface density [kg / m 2 ], E is the resin thin film Young's modulus [N / m 2 ], and h is the resin thin film thickness. [M] and c are sound velocity [m / sec], a and b are aperture sizes [m], and p and q are positive integers, respectively. The above formula refers to and refers to the matters described in http://esd.env.kitakyu-u.ac.jp/kuroki/KAANET_kaap/kuroki/text/txt21.html.
上記式より、枠体11の板厚を厚くして空気層の層厚Lを大きくし、孔部12の大きさ(a×b)を大きくすると、吸音周波数fは低くなる。また、枠体11の板厚を薄くして空気層の層厚Lを小さくし、孔部12の大きさ(a×b)を小さくすると、吸音周波数fは高くなる。
また、樹脂薄膜13の膜厚hを薄くすると吸音周波数fは低くなり、樹脂薄膜13の膜厚hを厚くすると吸音周波数fは高くなる。
From the above formula, if the thickness of the
Further, when the film thickness h of the resin
このように構成される膜振動吸音材10は、基板210にトランスTrを囲むように互いの膜振動吸音材10が相対して固定配置される。それぞれの膜振動吸音材10は、はんだ又は接着剤ADを介して基板141に固定される。
尚、接着剤ADとしては剥がれ防止及び基板210への熱伝導を抑制するために、耐熱性があり、熱伝導性の低いものが好ましい。また、図3(c)に示すように、枠体11の一端11aをフランジ状に形成して断熱材やウレタンシール材Sを介して基板141に対して取り外し可能に接着してもよい。
The membrane vibration
The adhesive AD preferably has heat resistance and low thermal conductivity in order to prevent peeling and suppress thermal conduction to the
(1.3)蓋体
蓋体20は、トランスTrを囲むように基板141に固定配置された膜振動吸音材10に蓋をすることが可能な大きさの非通気性の放熱部材であり、熱伝導率が高い材料、一例として、アルミニウムの板部材が好ましい。尚、蓋体20は膜振動吸音材10の一つの枠体11と一体に形成してもよい。
また、図1(b)及び図3(a)に示すように、蓋体20の上面にはヒートシンク形状部分21が設けられていることが好ましい。ヒートシンク形状部分21を設けることで、熱源としてのトランスTrからの放熱を促進することができる。
(1.3) Lid The
Further, as shown in FIGS. 1B and 3A, it is preferable that a heat sink-shaped
(1.4)熱伝導体
熱伝導体30は、トランスTrの上面と蓋体20との間に挟み入れられて熱源としてのトランスTrの熱を蓋体20に伝える熱的接続部材であり、絶縁性および熱伝導性が良好な材料の一例としてPPS(ポリフェニレンサルファイド)樹脂で形成されていることが好ましい。
(1.4) Thermal Conductor The
また、熱伝導体30は、図3(a)に示すように、トランスTrの上面の形状と相補的な形状をもつ相補形状部31を有することがより好ましい。トランスTrの上面の凹凸形状に合わせて嵌り合う凸凹形状を有することで、トランスTrで発生する熱を蓋体20により効率的に伝達することができる。
Further, as shown in FIG. 3A, the
熱伝導体30と蓋体20は、放熱シート32を介して接着されることが好ましい。放熱シート32は、図3(a)に示すように、粘着性を有する熱伝導性低硬度樹脂層32aと非粘着性の熱伝導性樹脂層32bからなり、熱源としてのトランスTrと放熱部材としての蓋体20との間に挟みこんでトランスTrの放熱効果を高めることができる。
また、放熱シート32を用いて接着することで、保全のために蓋体20を取り外すことができる。
It is preferable that the
Moreover, the
(2)吸音構造体の作用・効果
以下、本実施形態に係る吸音構造体1の作用について画像形成装置100を利用例に説明する。図4は本実施形態に係る吸音構造体1が用いられる一例としての画像形成装置100の内部構成を示す断面模式図、図5は本実施形態に係る吸音構造体1を固定配置した高圧電源200の斜視図である。
(2) Action / Effect of Sound Absorbing Structure The action of the
画像形成装置100は、制御装置110、給紙装置120、感光体ユニット130、現像装置140、転写装置150、定着装置160を備えて構成されている。画像形成装置100の上面(Z方向)には、画像が記録された用紙Pが排出・収容される排出トレイ100aが形成されている。
The
制御装置110は、画像形成装置100の動作を制御する画像形成装置制御部111と、印刷処理要求に応じた画像データを準備するコントローラ部112、露光装置LHの点灯を制御する露光制御部113、電源装置114を有する。電源装置114は高圧電源200を備え、帯電ローラ132、現像ローラ142、一次転写ローラ152、二次転写ローラ153等に画像形成動作時に必要な高圧電圧を印加する。
The
コントローラ部112は、外部の情報送信装置(例えばパーソナルコンピュータ等)から入力された印刷情報を潜像形成用の画像情報に変換して予め設定されたタイミングで、駆動信号を露光装置LHに出力する。
The
回転する感光体ドラム131の表面は、帯電ローラ132により帯電され、露光装置LHから出射する潜像形成光により静電潜像が形成される。感光体ドラム131上に形成された静電潜像は現像ローラ142によりトナー像として現像される。
The surface of the rotating
各感光体ユニット130の感光体ドラム131に形成された各色トナー像は、画像形成装置制御部111により制御される高圧電源200から所定の転写電圧が印加された一次転写ローラ152により中間転写ベルト151上に順次静電転写(一次転写)され、各色トナーが重畳された重畳トナー像が形成される。
Each color toner image formed on the
中間転写ベルト151上の重畳トナー像は、中間転写ベルト151の移動に伴って二次転写ローラ153が配置された領域(二次転写部TR)に搬送される。重畳トナー像が二次転写部TRに搬送されると、そのタイミングに合わせて給紙装置120から用紙Pが二次転写部TRに供給される。そして、二次転写ローラ153には、画像形成装置制御部111により制御される高圧電源200から所定の転写電圧が印加され、給紙装置120から送り出された用紙Pに中間転写ベルト151上の多重トナー像が一括転写される。
The superimposed toner image on the
転写装置150においてトナー像が転写された用紙Pは、トナー像が未定着の状態で搬送ガイドを経由して定着装置160に搬送される。定着装置160に搬送された用紙Pは、一対の加熱モジュール161と加圧モジュール162により、圧着と加熱の作用でトナー像が定着される。
定着トナー像が形成された用紙Pは、画像形成装置100上面の排出トレイ100aに排出される。
The paper P on which the toner image has been transferred by the transfer device 150 is conveyed to the
The paper P on which the fixing toner image is formed is discharged to a
このように構成される画像形成装置100においては、画像形成動作を実行している間、現像ローラ42には高圧電源200から直流現像バイアスVDに交流現像バイアスVAが重畳された現像バイアスが印加される。交流現像バイアスVAは、主として画像形成装置100のプロセススピードに応じて、交流現像バイアスVAの大きさ(ピークトゥピーク値)と周波数が決定され、周波数は3kHzないし9kHz以下の範囲から選択される。
In the
交流現像バイアスVAは高圧電源200のトランスTrで生成される。一方、トランスTrは磁性材料からなるチョークコイルを有し、交流電流を流すことで磁性体に歪が生じる磁歪現象が発生するために、チュークコイルの伸び縮みが空気を振動させることで高周波の励磁音が発生する。
The AC developing bias VA is generated by the transformer Tr of the high
高圧電源200に発生する高周波の励磁音が、画像形成装置100の外部に漏れ出ると耳障りになることがある。一方、高圧電源200のトランスTrは交流現像バイアスVAの生成時に発熱するために、励磁音を遮音するためにトランスTrの周囲を遮音材で覆うと放熱が妨げられる虞があった。
When high-frequency excitation sound generated in the high-
図5に示すように、本実施形態に係る吸音構造体1を高圧電源200の基板210表面にトランスTrを囲むように固定配置した場合、吸音構造体1の膜振動吸音材10でトランスTrから発生する励磁音を吸音しながら、トランスTrで発生する熱は熱伝導体30を介してヒートシンク形状部分21を有する蓋体20から放熱する。
その結果、高圧電源200のトランスTrに発生する熱を放熱しながら画像形成装置100の外部に漏れ出る高周波の励磁音を吸音することができる。
As shown in FIG. 5, when the
As a result, it is possible to absorb high-frequency excitation sound that leaks outside the
「実施例」
本実施形態に係る吸音構造体1として、画像形成装置100の交流現像バイアスVAの特定周波数に応じて、膜振動吸音材10の開口部12の大きさ(a×b)と、空気層の層厚Lを設定し、樹脂薄膜13を所定の膜厚hのPET樹脂フィルムとして、高圧電源200の基板210表面にトランスTrを囲むように固定配置した。その結果、特定周波数における高周波の励磁音の約90%を吸音することができた。
"Example"
As the
1・・・吸音構造体
10・・・膜振動吸音材
11・・・枠体
12・・・孔部
13・・・樹脂薄膜
20・・・蓋体
21・・・ヒートシンク形状部
30・・・熱伝導体
31・・・相補形状部
32・・・放熱シート
100・・・画像形成装置
200・・・高圧電源
Tr・・・トランス
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記音源及び熱源を囲うように配置された膜振動吸音材と、
前記音源及び熱源の上面と前記膜振動吸音材との間に挟み入れられて前記熱源の熱を前記膜振動吸音材に伝える熱伝導体と、を備えた、
ことを特徴とする吸音構造体。 A sound absorbing structure provided on a substrate having a sound source and a heat source,
A membrane vibration absorbing material arranged so as to surround the sound source and the heat source;
A heat conductor that is sandwiched between the sound source and the upper surface of the heat source and the membrane vibration absorbing material, and transmits the heat of the heat source to the membrane vibration absorbing material,
A sound-absorbing structure characterized by that.
ことを特徴とする請求項1に記載の吸音構造体。 The membrane vibration-absorbing material comprises a frame having holes and an air layer formed by covering the holes with a film-like vibrating body.
The sound-absorbing structure according to claim 1.
ことを特徴とする請求項2に記載の吸音構造体。 The hole changes the area of the hole according to the frequency of the sound source,
The sound-absorbing structure according to claim 2.
ことを特徴とする請求項2又は3に記載の吸音構造体。 The frame is formed of a material having high thermal conductivity.
The sound absorbing structure according to claim 2 or 3, wherein
ことを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1項に記載の吸音構造体。 The heat conductor has a complementary shape portion having a shape complementary to the upper surface of the sound source and the heat source.
The sound absorbing structure according to any one of claims 1 to 4, wherein the sound absorbing structure is provided.
ことを特徴とする請求項1ないし5のいずれか1項に記載の吸音構造体。 The thermal conductor is formed of a material having good insulation and thermal conductivity.
The sound-absorbing structure according to any one of claims 1 to 5, wherein:
ことを特徴とする請求項6に記載の吸音構造体。 The material is PPS resin.
The sound absorbing structure according to claim 6.
ことを特徴とする請求項1ないし7のいずれか1項に記載の吸音構造体。 A heat sink shape portion was provided on the upper surface of the membrane vibration absorbing material,
The sound-absorbing structure according to any one of claims 1 to 7,
ことを特徴とする請求項1ないし8のいずれか1項に記載の吸音構造体。 The sound source and the heat source are a transformer included in a high-voltage power supply device that generates an alternating voltage to be applied to image forming means of an image forming apparatus that forms a toner image.
The sound-absorbing structure according to any one of claims 1 to 8, wherein
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