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JP4735670B2 - プリント基板および画像処理装置 - Google Patents

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Description

本発明は、プリント基板および画像処理装置に関する。
近年、電子情報機器は互いに隣接した環境で使用されることもあり、電子情報機器から発せられる電磁ノイズが問題となることがある。
電子情報機器から輻射される電磁ノイズは、場合によっては、コンピュータ画面の乱れ、携帯電話への雑音、医療機器への障害などを引き起こし、他の電子情報機器への悪影響を与える場合がある。
また、電子部品の小型化・高性能化に伴い、電磁ノイズが、他の電子情報機器だけでなく、自装置に配置される電子回路を誤作動させる要因となる場合もある。
このように、電子情報機器より輻射される不要な電磁ノイズを低減することが、近年の電子情報機器の氾濫によって一層望まれている。
また、特許分献１には、電子機器を構成するプリント基板間のワイヤーハーネスについて、各々の基板間の距離が最短となるように導電性強磁性材のダクト内にそのワイヤーハーネスを収容することによって、特別のノイズ対策を施すことなくプリント基板間を接続するファーネスから発生するノイズが他の負荷へ及ぼす影響を防止するようにした電子機器の配線ダクトが提案されている。
特許文献２には、アースされた導電部材を外装カバーの内側に取り付けることで、複写機本体内部の駆動モータと電子基板とが、空間電磁ノイズによって動作障害を受けることを完全に防止した画像形成装置が提案されている。
特許文献３には、空隙の長手方向が表面電流分布に沿った方向になるように電子機器を覆う筺体に空隙を設けることで、電子機器の電磁波ノイズのシールドと放熱効果を両立した電磁妨害波低減方法及び筺体構造が提案されている。
特開平６−３８７７号公報 特開２００５−８４４９７号公報 特開２００４−２９７０３１号公報
この発明は、電磁ノイズの輻射を抑える新たな部品を加えることなく、プリント基板上の特定の位置にコンデンサが配置されるようにして、プリント基板に接続されるワイヤーハーネスからの不要な電磁波ノイズの輻射を抑えることができるプリント基板および画像処理装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、請求項１の発明のプリント基板は、画像形成装置内の各構成部とケーブルで接続する入出力端子を有するとともに、前記各構成部を制御する制御回路が搭載されたプリント基板であって、前記入出力端子が設けられる基板面と反対の基板面の前記入出力端子からスルーホールを介して前記制御回路まで延びる信号ラインと接地面との間であって、前記スルーホールの近傍に、前記各構成部を作動させるのに必要な信号立ち上がり遅延時間、及び信号立下り遅延時間に基づいてコンデンサ容量が設定され、前記ケーブルからの電磁波輻射を抑制するためのコンデンサを配置する導体パターンを有するように構成される。
また、請求項２の発明のプリント基板は、画像形成装置内の各構成部とケーブルで接続する入出力端子を有するとともに、前記各構成部を制御する制御回路が搭載されたプリント基板であって、前記入出力端子が設けられる基板面と反対の基板面の前記入出力端子からスルーホールを介して前記制御回路まで延びる信号ラインと接地面との間であって、前記スルーホールの近傍に、前記各構成部を作動させるのに必要な信号立ち上がり遅延時間、及び信号立下り遅延時間に基づいてコンデンサ容量が設定され、前記ケーブルからの電磁波輻射を抑制するためのコンデンサを配置する導体パターンを有し、前記信号ライン上の前記コンデンサが接続される接点と前記入出力端子との間には他の接点が存在しないように構成される。
また、請求項３の発明は、請求項１または２の発明において、前記導体パターン上にコンデンサが配置されるように構成される。
また、請求項４の発明は、請求項１乃至３のいずれかの発明において、前記コンデンサは、前記スルーホールより基板内側に設けられる。
また、請求項５の発明は、請求項１乃至３のいずれかの発明において、前記コンデンサは、前記スルーホールより基板外側に設けられる。
また、請求項６の発明の画像処理装置は、ケーブルが接続される第１の入出力端子を有し、画像形成装置内の各構成部を構成するプリント基板であって、前記第１の入出力端子が設けられる基板面と反対の基板面の前記第１の入出力端子から第１のスルーホールを介して延びる信号ラインと接地面との間であって、前記第１のスルーホールの近傍に、前記各構成部を作動させるのに必要な信号立ち上がり遅延時間、及び信号立下り遅延時間に基づいてコンデンサ容量が設定され、前記ケーブルからの電磁波輻射を抑制するためのコンデンサを配置する第１の導体パターンを有する複数の第１のプリント基板と、前記複数の第１のプリント基板と前記ケーブルで接続される第２の入出力端子を有するとともに、前記各構成部を制御する制御回路が搭載された第２のプリント基板であって、前記第２の入出力端子が設けられる基板面と反対の基板面の前記第２の入出力端子から第２のスルーホールを介して前記制御回路まで延びる信号ラインと接地面との間であって、前記第２のスルーホールの近傍に、前記各構成部を作動させるのに必要な信号立ち上がり遅延時間、及び信号立下り遅延時間に基づいてコンデンサ容量が設定され、前記ケーブルからの電磁波輻射を抑制するためのコンデンサを配置する第２の導体パターンを有する第２の基板とを有するように構成される。
請求項１の発明によれば、各構成部と接続するケーブルからの電磁波輻射を抑制する為に、そのケーブルにシールドやフェライトコアを設ける必要がない制御基板を構成することができるという効果を奏する。
請求項２の発明によれば、各構成部と接続するケーブルからの電磁波輻射を抑制する為に、そのケーブルにシールドやフェライトコアを設ける必要がない制御基板を構成することができるという効果を奏する。
請求項３、４及び５の発明によれば、各構成部と接続するケーブルからの電磁波輻射を抑制する為に、そのケーブルにシールドやフェライトコアを設ける必要がなくなるという効果を奏する。
請求項６の発明によれば、第１のプリント基板と第２のプリント基板とを接続するケーブルに、そのケーブルからの電磁波輻射を抑制するためのシールドやフェライトコアを設ける必要がなくなるという効果を奏する。
以下、本発明の実施例について添付図面を参照して詳細に説明する。
まず、本発明に係わるプリント基板について図１を参照して説明を行う。
図１は、本発明に係わる制御基板１を示した模式図である。
制御基板１は、画像形成装置の統括的な制御を行う制御回路を構成するプリント基板である。
それで、制御基板１には、画像形成装置内の、制御基板１によって制御される各コンポーネントが接続される。
制御基板１によって制御されるコンポーネントとは、図１に示すように、高電圧電源部２、低電圧電源部３、センサ部４、駆動部（Ａ）５、駆動部（Ｂ）６、露光部７等の画像形成装置を構成する各構成部である。 そして、制御基板１にはコネクタ１１を介して電線（ケーブル）の束であるワイヤーハーネス１０が接続されており、そのワイヤーハーネス１０の先にコンポーネントが図１に示すように接続されている。
ワイヤーハーネス１０と制御基板１との接続については、コネクタ１１でなくても、ワイヤーハーネス１０の各電線が基板上に半田付けされるなどの各種接続形態で行われてもよい。
次に、制御基板１の回路のパターン面について図２を参照して説明を行う。
図２は、制御基板１の導体パターンの一部を示した模式図である。
制御基板１には、画像形成装置内の各コンポーネントと制御基板１とを電気的に接続するワイヤーハーネス１０がコネクタ１１を介して接続されている。
そして、制御基板１上にコネクタ１１を接続するスルーホール１２の近傍に、ワイヤーハーネス１０での不要な電磁波輻射を抑制するコンデンサ１５が配置されている。
このコンデンサ１５はチップコンデンサであり、制御基板１上にはチップコンデンサ１５が配置される為の導体パターンが形成されている。
また、コンデンサ１５が配置される導体パターンの片側の導体パターン上を流れる信号の種類（START、GAIN、ALARM、CLK信号など）によってその導体パターン上に配置されるコンデンサの容量を異ならせることができる。 例えば、START信号、GAIN信号、ALARM信号の信号ラインと導通する導体パターン１３上に配置されるコンデンサは0.1マイクロファラッド、また、CLK信号（クロック信号）の信号ラインと導通する導体パターン１３上に配置されるコンデンサは6800ピコファラッドとすることができる。
それで、制御基板１上に形成される導体パターンは、配置される予定のチップコンデンサ形状に合わせて導体パターンが設計される。
コンデンサ１５が配置されている制御基板１上の導体パターンを導体パターン１３と呼び、また、制御基板１の導体パターン１３上にコンデンサが配置されていない基板を制御基板１９と呼んで説明を行う。
このようなコンデンサ１５の容量の設定は、信号の立ち上がり遅延時間（ＴＨＬ）、信号の立ち下がり遅延時間（ＴＬＨ）が、各コンポーネントを作動させる為に満足される値となるように設定される。
このように、制御基板１は、コンデンサ１５の容量が各信号ラインの種類に応じて異なる容量のコンデンサ１５の配置が可能である。このようなコンデンサ１５の容量の設定は、各信号ラインの種類に基づいて行われる以外に、制御基板１に接続されるワイヤーハーネス１０に接続される各コンポーネントの種類に基づいて行われてもよい。
このように個々の導体パターン１３に最適なコンデンサ１５の容量を設定することができるので、各コンポーネントの入力インピーダンスの調整が個々に実行可能とされる。
次に、制御基板１９の導体パターン１３について図３を参照して説明を行う。
図３は、制御基板１９の導体パターン１３を示した模式図である。
図３に示すように、制御基板１９上の導体パターン１３は、ワイヤーハーネス１０が接続されるコネクタ１１のスルーホール１２の近傍に形成される。
尚、導体パターン１３は、図３に示すようにコネクタ１１が接続されるスルーホール１２より基板の内側に形成されるが、基板の内側ではなく、コネクタ１１が接続されるスルーホール１２より基板の端部側の外側にスルーホール１２の近傍で形成されてよい。
尚、制御基板１や制御基板１９の製作は、全面に銅箔を張られた基板からエッチング処理によって不要な部分が取り除かれて回路が形成されるサブトレクティブ法や、絶縁体基板に回路パターンを後から付け加えるアディティブ法などによる形成が可能である。
次に、制御基板１９の導体パターン１３上にコンデンサが配置された制御基板１について図４を参照して説明を行う。
図４に示すように、制御基板１には、制御基板１９の導体パターン１３上にチップコンデンサであるコンデンサ１５が配置されている。
尚、制御基板１上の導体パターン１３は、コネクタ１１がスルーホール１２によってパターン面の反対面に接続される場合にはスルーホール１２の近傍に形成されるように説明したが、コネクタ１１が制御基板１のパターン面側に配置される場合にはコネクタ１１が制御基板１に配置される接続端子近傍であってもよい。
尚、ワイヤーハーネス１０と制御基板１との接続に関してはコネクタ１１を介して接続されるように説明したが、ワイヤーハーネス１０と制御基板１とが制御基板１上の端子に直接半田付け等により接続される場合には、接続される端子の近傍に導体パターン１３が形成される。
このように、制御基板１（制御基板１９）上にある、ワイヤーハーネス１０での不要な電磁波輻射を抑制するコンデンサ１５を配置する為の導体パターン１３は、制御基板１（制御基板１９）上にワイヤーハーネス１０が接続される端子（スルーホール１２を含む）の近傍に形成される。
次に、制御基板１に配置されたコンデンサ１５の回路図について図５を参照して説明を行う。
図５は、制御基板１の導体パターン１３上に配置されたコンデンサ１５の回路図である。
制御基板１には、コネクタ１１が接続されたスルーホール１２の端子から信号ライン１６が制御基板１上のＡＳＩＣ(Application Specific Integrated Circuit)１７に接続されており、コンデンサ１５は、その信号ライン１６とグランド（接地面）との間に配置される。
尚、スルーホール１２の端子から伸びる信号ライン１６はＡＳＩＣ１７に接続されていなくてもかまわない。要は、ワイヤーハーネス１０が接続される端子から伸びる信号ライン１６とグランド間にコンデンサ１５が配置されればよい。
そして、このコンデンサ１５が配置される場所は、図３、４を参照して説明したように、制御基板１上のワイヤーハーネス１０が接続される端子（スルーホール１２）の近傍である。
スルーホール１２の近傍にコンデンサ１５が配置されることにより、不要な電荷がコンデンサ１５に蓄えられ、制御基板１からワイヤーハーネス１０に信号が流された時にワイヤーハーネス１０から不要な電磁波が輻射されることを抑制できる。
次に、画像形成装置から輻射される電磁波を測定した実験結果について図６を参照して説明を行う。
図６は、画像形成装置から輻射される電磁波を測定した実験結果を示すデータであり、図６（ａ）は対策を特に行っていない画像形成装置から輻射される電磁波を測定したデータであり、図６（ｂ）は統括的な制御を行う制御基板とメインモータとを結ぶワイヤーハーネスにフェライトコアが配置された画像形成装置から輻射される電磁波を測定したデータであり、図６（ｃ）は本発明に係わる制御基板１を備える画像形成装置から輻射される電磁波を測定したデータである。
まず、図６（ａ）に示すように、特に対策が行われていない画像形成装置からは、「88.39MHz」において「5.5db」の電磁波が、「132.61MHz」において「4.9db」の電磁波が測定される。データの「db」の単位で示される値は高いほど良く、その値が高いほど輻射される電磁波対策が行われていることを示すものである。
そして次に、統括的な制御を行う制御基板とメインモータとを結ぶワイヤーハーネスにフェライトコアが配置される対策がとられた画像形成装置の場合について示す。図６（ｂ）に示すように、「88.39MHz」においては「8.0db」の電磁波が、「132.61MHz」においては「3.9db」の電磁波が測定される。先ほどの対策が特に行われていない画像形成装置でのデータと比較して、「88.39MHz」では「5.5db」から「8.0db」へ増加しており、フェライトコア配置の効果が見られるが、「132.61MHz」ではフェライトコア配置の効果は見られない。
そして次に、本発明に係わる制御基板１を備える画像形成装置の場合について示す。図６（ｃ）に示すように、「88.39MHz」において「11.0db」の電磁波が、「132.61MHz」において「6.9db」の電磁波が測定される。先ほどの対策が特に行われていない画像形成装置でのデータと比較して、「88.39MHz」では「5.5db」から「11.0db」へ増加し、また、「132.61MHz」では「4.9db」から「6.9db」へ増加して、フェライトコア配置の場合よりもより高い効果が見られる。
このように、本発明に係わる制御基板１を備えた画像形成装置は、ワイヤーハーネスにフェライトコアが配置された画像形成装置よりも、電磁波の輻射の減少という面でより高い効果を奏する。
次に、画像形成装置の統括的な制御を行う制御基板にワイヤーハーネスで接続されたコンポーネントについて図７を参照して説明を行う。
図７は、画像形成装置内のコンポーネントのプリント基板を示す模式図である。
図７に示すように、画像形成装置の統括的な制御を行う制御基板に接続されるワイヤーハーネスでの不要な電磁波輻射を抑制するために、その制御基板で制御されてそのワイヤーハーネスで接続されるコンポーネントのプリント基板に、図４を参照して説明したコンデンサ１５と同様にコンデンサが配置される（符号番号７０１）。
このように、図７に示す、コンポーネントのプリント基板上のコンデンサは、図４を参照して説明したコンデンサ１５と同様に、ワイヤーハーネスが接続される端子の近傍に、ワイヤーハーネスからの信号ラインと接地面との間に配置されている。これにより、コンポーネントからの発せられる信号によるワイヤーハーネスからの不要な電磁波輻射が抑制される。
このように、画像形成装置内で、ワイヤーハーネスが接続されるプリント基板上の、ワイヤーハーネスが接続される端子の近傍に、ワイヤーハーネスの信号ラインと接地面との間にコンデンサが配置されて、コンデンサが配置されたプリント基板から送られる信号によるワイヤーハーネスからの不要な電磁波輻射が抑制される。尚、コンデンサが配置されるプリント基板は、画像形成装置を統括的に制御する制御基板にワイヤーハーネスで接続されるプリント基板に限る必要はなく、ワイヤーハーネスで接続されるいずれのプリント基板であってもよい。
次に、画像形成装置の統括的な制御を行う制御基板１と、ワイヤーハーネス１０で接続されるコンポーネントのプリント基板との両方に、ワイヤーハーネス１０で輻射される不要な電磁波を抑制するコンデンサの配置が行われた場合について図８を参照して説明を行う。
図８は、ワイヤーハーネス１０での不要な電磁波の輻射を抑制するコンデンサが、制御基板１と制御基板１で制御されるコンポーネントのプリント基板との両方に配置された場合を示す模式図である。
図８に示すように、ワイヤーハーネス１０によって接続されるコンポーネントのプリント基板１８上には、制御基板１のコンデンサ配置用の導体パターン１３と同じように、コンデンサ配置用の導体パターンが形成されており、その導体パターン上にコンデンサが配置されている（符号番号８０２）。そして、プリント基板１８とワイヤーハーネス１０で接続される制御基板１にはコンデンサ１５が配置されている（符号番号８０１）。
コンポーネントのプリント基板１８上に配置されるコンデンサは、制御基板１の場合と同様に、ワイヤーハーネス１０が接続される端子の近傍に配置され、ワイヤーハーネス１０からの信号ラインと接地面との間に配置される。
このように、図８に示すように、画像形成装置の統括的な制御を行う制御基板１（符号番号８０１）と、制御基板１によって制御されるプリント基板１８上（符号番号８０２）との両方に、ワイヤーハーネス１０からの電磁波輻射を抑制するコンデンサが配置されるように装置（請求項の画像処理装置に相当する）が構成されてもよい。このように構成されることによって、ワイヤーハーネス１０から輻射される電磁波を制御基板１からの信号とプリント基板１８からの信号とについて抑制することができ、また、入出力インピーダンスについての調整が双方で可能とされる。
尚、ワイヤーハーネスで輻射される電磁波を抑制する為のコンデンサが配置されるプリント基板は、画像形成装置を統括制御する制御基板と制御されるコンポーネントのプリント基板だけでなく、画像形成装置内のワイヤーハーネスが接続される任意のプリント基板であってもよい。
尚、本発明に係わるプリント基板および画像処理装置は、ワイヤーハーネスの接続先にプリント基板が１つだけ接続されるものに限定されず、そのワイヤーハーネスの接続先に複数のプリント基板が接続されるような構成であってもよい。
尚、制御基板１にはチップコンデンサであるコンデンサ１５が配置されるように説明したが、図５を参照して説明した回路図に相当するコンデンサが、ワイヤーハーネス１０が接続される端子の近傍に配置されるのであれば、本発明に係わるプリント基板および画像処理装置に配置されるコンデンサの種類は、チップコンデンサに限らず電界コンデンサやタルタルコンデンサなどいずれのコンデンサであってもよい。
この発明は、プリント基板および画像処理装置において利用可能である。
制御基板１を示した模式図。 制御基板１の導体パターンの一部を示した模式図。 制御基板１９（制御基板１よりコンデンサ１５が外された基板）を示した模式図。 コンデンサ１５が配置された制御基板１９の模式図。 制御基板１の簡単な回路図。 画像形成装置から輻射される電磁波を測定したデータ。 制御基板とコンポーネントのプリント基板を示す模式図。 制御基板１とコンポーネントのプリント基板１８とを示す模式図。
符号の説明
１ 制御基板
１０ ワイヤーハーネス
１１ コネクタ
１２ スルーホール
１３ 導体パターン
１５ コンデンサ
１６ 信号ライン
１７ ＡＳＩＣ
１８ プリント基板
１９ 制御基板

Claims (6)

  1. 画像形成装置内の各構成部とケーブルで接続する入出力端子を有するとともに、前記各構成部を制御する制御回路が搭載されたプリント基板であって、
    前記入出力端子が設けられる基板面と反対の基板面の前記入出力端子からスルーホールを介して前記制御回路まで延びる信号ラインと接地面との間であって、前記スルーホールの近傍に、前記各構成部を作動させるのに必要な信号立ち上がり遅延時間、及び信号立下り遅延時間に基づいてコンデンサ容量が設定され、前記ケーブルからの電磁波輻射を抑制するためのコンデンサを配置する導体パターンを有する
    プリント基板。
  2. 画像形成装置内の各構成部とケーブルで接続する入出力端子を有するとともに、前記各構成部を制御する制御回路が搭載されたプリント基板であって、
    前記入出力端子が設けられる基板面と反対の基板面の前記入出力端子からスルーホールを介して前記制御回路まで延びる信号ラインと接地面との間であって、前記スルーホールの近傍に、前記各構成部を作動させるのに必要な信号立ち上がり遅延時間、及び信号立下り遅延時間に基づいてコンデンサ容量が設定され、前記ケーブルからの電磁波輻射を抑制するためのコンデンサを配置する導体パターンを有し、前記信号ライン上の前記コンデンサが接続される接点と前記入出力端子との間には他の接点が存在しない
    プリント基板。
  3. 前記導体パターン上にコンデンサが配置された
    請求項１または２記載のプリント基板。
  4. 前記コンデンサは、前記スルーホールより基板内側に設けられる
    請求項１乃至３のいずれか記載のプリント基板。
  5. 前記コンデンサは、前記スルーホールより基板外側に設けられる
    請求項１乃至３のいずれか記載のプリント基板。
  6. ケーブルが接続される第１の入出力端子を有し、画像形成装置内の各構成部を構成するプリント基板であって、前記第１の入出力端子が設けられる基板面と反対の基板面の前記第１の入出力端子から第１のスルーホールを介して延びる信号ラインと接地面との間であって、前記第１のスルーホールの近傍に、前記各構成部を作動させるのに必要な信号立ち上がり遅延時間、及び信号立下り遅延時間に基づいてコンデンサ容量が設定され、前記ケーブルからの電磁波輻射を抑制するためのコンデンサを配置する第１の導体パターンを有する複数の第１のプリント基板と、
    前記複数の第１のプリント基板と前記ケーブルで接続される第２の入出力端子を有するとともに、前記各構成部を制御する制御回路が搭載された第２のプリント基板であって、前記第２の入出力端子が設けられる基板面と反対の基板面の前記第２の入出力端子から第２のスルーホールを介して前記制御回路まで延びる信号ラインと接地面との間であって、前記第２のスルーホールの近傍に、前記各構成部を作動させるのに必要な信号立ち上がり遅延時間、及び信号立下り遅延時間に基づいてコンデンサ容量が設定され、前記ケーブルからの電磁波輻射を抑制するためのコンデンサを配置する第２の導体パターンを有する第２の基板と
    を有する画像処理装置。
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