JP2006190887A - Electronic equipment - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子機器の放射ノイズに関し、特に、複写機に繋がるケーブルや筐体より放射される電磁波(放射ノイズ)による障害の防止に関するものである。 The present invention relates to radiation noise of an electronic device, and more particularly to prevention of a failure caused by electromagnetic waves (radiation noise) radiated from a cable or casing connected to a copying machine.
近年、コンピュータや複写機等の電子機器から放射される電磁波によって、その電子機器の周辺装置が障害を起こすことが問題となっている。このため、電子装置から放射される放射ノイズのレベルをVCCI(情報処理装置等電波障害自主協議会)で定める規格値以下に抑えるように自主規制している。特に、異なる2つの金属筐体に囲まれたプリント基板間を伝送ケーブルにより接続する形態においては、ケーブルから発生する約2GHzまでの高周波放射ノイズが大きな問題となっている。 In recent years, it has become a problem that peripheral devices of electronic devices are damaged by electromagnetic waves radiated from electronic devices such as computers and copying machines. For this reason, the level of the radiation noise radiated | emitted from an electronic device is voluntarily regulated so that it may be suppressed to below the standard value defined by VCCI (Voluntary Interference for Information Processing Devices, etc.) In particular, in a form in which printed circuit boards surrounded by two different metal casings are connected by a transmission cable, high-frequency radiation noise up to about 2 GHz generated from the cable is a serious problem.
従来から、異なる筐体間の伝送ケーブルにおいて発生する高周波放射ノイズに対しては、伝送ケーブルにフェライトコアを設けることで伝送する高周波を制限していた。また伝送ケーブルをシールドケーブルとすることで、伝送ケーブル内部の高周波成分をシールドし、金属筐体間の電位を低減することで、伝送信号に伴うコモンモードノイズで発生の低減化をはかっていた。また、特開2002−134980(特許文献1)に記載されているように、伝送ケーブルを金属筐体に沿わせることで伝送ケーブル自体のインピーダンスを下げ、放射ノイズの低減化をはかっていた。 Conventionally, with respect to high-frequency radiation noise generated in transmission cables between different housings, the transmission frequency is limited by providing a ferrite core in the transmission cable. In addition, by using a shielded cable as the transmission cable, high-frequency components inside the transmission cable are shielded and the potential between the metal housings is reduced, thereby reducing the occurrence of common mode noise associated with the transmission signal. In addition, as described in JP-A-2002-134980 (Patent Document 1), the transmission cable is placed along a metal casing to lower the impedance of the transmission cable itself, thereby reducing radiation noise.
図5は、特開2002−134980における筐体内に配置された伝送ケーブルの構成を示した概略図である。図5において、102、103は金属筐体であり、それぞれの内部には不図示のプリント基板が配置されている。金属筐体102、103はレール104に沿って移動可能に取り付けられている。
FIG. 5 is a schematic diagram showing a configuration of a transmission cable arranged in a casing in Japanese Patent Laid-Open No. 2002-134980. In FIG. 5,
108はこの2つのプリント基板を接続する伝送ケーブルであり、金属筐体102の内部に配置されたプリント基板からの伝送ケーブル108は、信号出力部106を介して、金属筐体102の外部に引き出されている。金属筐体102の外部に引き出されたケーブル108は、金属筐体に設けられた信号入力部107を介して、金属筐体102の内部に配置されたプリント基板に接続されている。このときケーブル108は、金属筐体の表面に配置された、複数のケーブルフック109により、金属筐体102、103に沿って配線されている。このような構造をとることで、伝送ケーブルのインピーダンスを下げ、放射ノイズを抑制している。
しかしながら、金属筐体はプリント基板からの放射ノイズを遮断する機能を有するが、複写機等の様に金属筐体が金属で隣接して配置されると、容量結合を起こす。そのため、プリント基板のグランド接続部分などからノイズ成分を含んだ電流が一方の金属筐体に流れると、ノイズ成分が共振するため放射ノイズは大幅に増加してしまう。特に、100KHz以下の低周波高調波のノイズ成分は、ケーブルと金属筐体自体がアンテナとなり、30から100MHz程度の低周波高調波の放射ノイズを放射してしまう。 However, although the metal casing has a function of blocking radiation noise from the printed circuit board, capacitive coupling occurs when the metal casing is disposed adjacent to the metal like a copying machine. Therefore, when a current containing a noise component flows from one ground connection portion of the printed circuit board or the like to the one metal casing, the noise component resonates and the radiation noise increases greatly. In particular, the noise component of low-frequency harmonics of 100 KHz or less causes the cable and the metal casing itself to serve as antennas, and radiates low-frequency harmonic radiation noise of about 30 to 100 MHz.
また、金属筐体の内部には、クロック等の非常に高い周波数の信号を生み出す電源用プリント基板も配置されている。この電源用プリント基板は、プリント基板やモーター、ソレノイドなどに供給しているAC−DC電源や、DC―DC電源、ステッピングモーターなどのドライブ回路に用いられている100KHz程度の低周波領域でスイッチングを行っている部分である。 In addition, a power printed circuit board that generates a signal with a very high frequency such as a clock is also arranged inside the metal casing. This printed circuit board for power supply performs switching in a low frequency range of about 100 KHz used for drive circuits such as an AC-DC power supply, a DC-DC power supply, and a stepping motor supplied to a printed circuit board, a motor, and a solenoid. It is the part that goes.
電源用プリント基板は一般にスイッチング電源と呼ばれているもので、商用の交流を昇圧して整流し、100KHz程度の交流に再変換しトランスで低圧化して整流し、効率よく低電圧直流に変換するものである。通常ここでは、直流の2.4Vと1.3Vを作っている。従って、高圧で高電流の入力を100KHz程度でONとOFFのスイッチングを繰り返す為、大きなノイズ源となり、300〜1000倍の高周波高調波まで放射ノイズが発生する。すなわち30〜100MHz程度の低周波高調波領域で放射ノイズが発生する。 A printed circuit board for power supply is generally called a switching power supply. It boosts and rectifies commercial alternating current, reconverts it into alternating current of about 100 KHz, lowers voltage by a transformer, rectifies it, and efficiently converts it to low voltage direct current. Is. Usually, DC 2.4V and 1.3V are made here. Therefore, since high voltage and high current input is repeatedly switched on and off at about 100 KHz, it becomes a large noise source, and radiation noise is generated up to 300 to 1000 times higher frequency harmonics. That is, radiation noise is generated in a low frequency harmonic region of about 30 to 100 MHz.
前述の特開2002−134980に示されている放射ノイズの対策は、100MHz以上の高周波高調波を対象としている。従って100MHz以上の高周波高調波には非常に効率よく働くが、100MHz以下の低周波高調波においては十分とはいえない。 The countermeasure against radiation noise described in the above-mentioned JP-A-2002-134980 targets high-frequency harmonics of 100 MHz or higher. Therefore, it works very efficiently for high-frequency harmonics of 100 MHz or higher, but it is not sufficient for low-frequency harmonics of 100 MHz or lower.
そこで本発明の目的は、30〜100MHz程度の低周波高調波領域での放射ノイズを、筐体間の接続箇所を大幅に増やすことなく確実に低減する事である。 Accordingly, an object of the present invention is to reliably reduce radiation noise in a low-frequency harmonic region of about 30 to 100 MHz without greatly increasing the number of connection points between housings.
前記目的を達成するために本発明は、第1の筐体内の第1のプリント基板と、第2の筐体内の第2のプリント基板とを、第1のケーブルで接続し電気信号を伝送する電子機器において、該第1のケーブルには第1のプリント基板のグラウンドと第2のプリント基板のグラウンドとを接続するグラウンド線が配置され、該第1の筐体と第2の筐体は、高周波成分制限部材を有する導体が取り付けられた第2のケーブルで接続されている電子機器を提供している。 In order to achieve the above object, according to the present invention, a first printed circuit board in a first housing and a second printed circuit board in a second housing are connected by a first cable to transmit an electrical signal. In the electronic apparatus, a ground line connecting the ground of the first printed circuit board and the ground of the second printed circuit board is disposed on the first cable, and the first housing and the second housing are An electronic device connected by a second cable to which a conductor having a high-frequency component limiting member is attached is provided.
また本発明は、前記第2のケーブルは複数配置され、該ケーブルのそれぞれに高周波成分制限部材を有する導体が取り付けられている電子機器を提供している。 The present invention also provides an electronic apparatus in which a plurality of the second cables are arranged, and a conductor having a high-frequency component limiting member is attached to each of the cables.
また本発明は、前記第2のケーブルは複数に分岐し、分岐したケーブルのそれぞれに位置高周波成分制限部材を有する導体が取り付けられている電子機器を提供している。 The present invention also provides an electronic apparatus in which the second cable is branched into a plurality of cables, and a conductor having a position high-frequency component limiting member is attached to each of the branched cables.
本発明によれば、電子部品が搭載される第一の筐体と第二の筐体との間をケーブルで接続される構成にあって、該ケーブルのグラウンド線とは別に、該筐体間に高周波成分制限部材を取り付けた導体で接続したグラウンド接続構造とすることにより、30〜100MHz程度の低周波高調波領域での放射ノイズを、筐体間の接続箇所を大幅に増やすことなく確実に低減する事が可能となる。 According to the present invention, the first housing and the second housing on which electronic components are mounted are connected by a cable, and the housing is separated from the ground wire separately from the ground line of the cable. By using a ground connection structure that is connected by a conductor with a high-frequency component restricting member attached to it, radiation noise in the low-frequency harmonic region of about 30 to 100 MHz can be reliably prevented without greatly increasing the number of connection points between the housings. It becomes possible to reduce.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は本発明の実施例1に係る電子機器を模式的に示した断面図である。図1において、110は複写機に本体ユニットの第1の金属筐体であり、120は複写機にソーターユニットの第2の金属筐体である。第1の筐体110の内部には、画像読取から印字にいたるまでの動作を制御・管理するプリント基板111、112、113が配置されている。また、プリント基板111、112、113を駆動するDC電源を生み出す電源用プリント基板も配置されている。115はメインAC―DC電源となる電源用プリント基板、114はサブの電源となる電源用プリント基板である。また、第2の筐体120の内部にはプリント基板121、122が配置されている。尚、それぞれのプリント基板は理解を容易にするため、第1の筐体110、第2の筐体120を透視して示してある。
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing an electronic apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. In FIG. 1,
130は第1の金属筐体110内部のプリント基板と、第2の金属筐体120内部のプリント基板とを電気的に接続する伝送ケーブルである。131は第1の金属筐体110内部のプリント基板113、電源用プリント基板114と接続されたコネクタである。伝送ケーブル130は、その一端に設けられたコネクタ132を、コネクタ131に差し込むことにより、第1の金属筐体110内部のプリント基板と電気的に接続されている。また伝送ケーブル130の他端は、第2の金属筐体120に設けられた開口133を介して、プリント基板121に接続されている。
A
伝送ケーブル130には、第1の金属筐体110内部のプリント基板と第2の金属筐体120内部のプリント基板との間で伝送される高周波を含む信号が送受信されている。またケーブル130には、第1の金属筐体110内部のプリント基板のグラウンドと第2の金属筐体120内部のプリント基板のグラウンドとを接続するグラウンド線も配設されている。すなわち、伝送ケーブル130に配設されたグラウンド線により、信号伝送により発生する100MHz以上の高周波高調波による放射ノイズは抑制される。
The
140は第1の金属筐体110と第2の金属筐体120とを直接接続する導電性の接続ケーブルである。接続ケーブル140には、フェライトコアなどの高周波成分制限部材141が取り付けられている。なお接続ケーブル140は必ずしもケーブルである必要はなく、第1の金属筐体110と第2の金属筐体120を電気的に接続するものであれば良い。
図1において金属筐体110と金属筐体120は隣接して配置されている。そのため対向して配置された金属面が容量結合を起こし、各金属筐体が持つ放射ノイズ成分が共振し、100MHz以下の低周波高調波のノイズ成分が発生する。このような100MHz以下の低周波高調波による放射ノイズは、接続ケーブル140に取り付けられた、フェライトコアなどの高周波成分制限部材141により効率的に抑制することが可能である。従って、筐体間の接続ポイントを増やさずに、100MHz程度の低周波高調波成分の放射ノイズを充分に抑制することが可能となる。
In FIG. 1, the
次に本発明を使用した具体的な実験例を説明する。 Next, a specific experimental example using the present invention will be described.
(実験例1)
実験例1は、図1に示すソーターユニットを有する複写機を用いて行った。実験例1において、第1の金属筐体110に相当するのは複写機本体ユニットの金属筐体であり、その大きさは、約70×90×100cmである。第1の金属筐体110の中には、原稿をスキャニングして読み込む手段、画像処理手段、感光ドラムにレーザーで書き込む書き込み手段、現像手段、紙に転写する転写手段、熱定着する定着手段、熱定着後トレー部に排紙する排紙手段等の構成が設けられている。
(Experimental example 1)
Experimental Example 1 was performed using a copying machine having a sorter unit shown in FIG. In Experimental Example 1, the
また、第2の金属筐体120に相当するのは、穿孔、ステープル、折りなどの製本機能を持ったソーターユニットであり、その大きさは、約30×60×80cmである。第2の金属筐体120の内部には上記機能を制御するのプリント基板121が配置されている。プリント基板111からプリント基板121へは、プリント基板113を経由して、ケーブル130により接続され、相互に制御信号を送受信している。又、プリント基板121に供給する24Vの電源は、プリント基板114からケーブル130内を通り供給されている。伝送ケーブル130は、第1の筐体101に設けられたコネクタ131と、伝送ケーブルに取り付けたコネクタ132を介して接続されている。またケーブル130には、第1の金属筐体110内部のプリント基板のグラウンドと第2の金属筐体120内部のプリント基板のグラウンドとを接続するグラウンド線も配設されている。
The
また第1の金属筐体110と第2の金属筐体120とは、通紙部の位置決め用突起部材150とこれを側面から接触するバネ材151で接続されており、第1の金属筐体110内において印刷された紙は、第2の金属筐体120に送られ、穿孔、折込、ステープル、ソート等の製本処理が行われる。
Further, the
第1の金属筐体110の内部には前記各手段を制御するプリント基板111、112、113が配置され、これらは主に10〜200MHzのクロック信号で動作していて、これらの100MHz以上の高周波高調波からなる放射ノイズが発生する。100MHz以上の高周波高調波からなる放射ノイズは、前述の伝送ケーブル130に配設されたグラウンド線により十分抑制されている。
Printed
また第1の金属筐体110の内部には、電源用プリント基板114、115も配置されている。電源用プリント基板114、115は、プリント基板やモーター、ソレノイドなどに供給する10〜200MHzのクロック信号を生み出している。これらのクロック信号はAC−DC電源や、DC―DC電源、ステッピングモーターなどのドライブ回路に用いられ、100KHz以下の低周波領域でスイッチングを行っている。この100KHz以下の信号のスイッチングにより、100MHZ以下の低周波高調波からなる放射ノイズが発生する。
Further, power printed
また第1の金属筐体110及び第2の金属筐体120間には本発明の高周波成分制限部材141を取り付けた、長さ50cmで断面積が2.0mm2の接続部材に相当する線材で、両者筐体の下部にネジ固定されている。高周波成分制限部材121には、直径10mm、内径5mm、長さ10mmの小型の金属酸化物系のフェライトコアを使用した。
Further, a wire rod corresponding to a connecting member having a length of 50 cm and a cross-sectional area of 2.0 mm 2 in which the high frequency
使用周波数は、プリント基板111から全体を制御するシステムクロックの20MHz、プリント基板112の画像読み取り・制御系で25MHz、プリント基板113で10MHzが使われ、これらの周波数の高調波の放射ノイズが発生している。またこれと同時に、AC−DC電源プリント基板114では100KHz程度のスイッチング動作が、AC−DC電源プリント基板113では80KHz程度スイッチング動作が行われている。
The frequency used is 20 MHz of the system clock for controlling the whole from the printed
このような構成の複写機を、VCCIの規定に従って放射ノイズを測定した。測定はVCCIの10m法の規定に従って放射ノイズを測定を行い最大放射位置でモニターを見ながら測定した。具体的には筐体間に接続したケーブルにクランプ型高周波電流プローブを取り付け、10m法での放射ノイズの垂直偏波ピーク値を、スペクトルアナライザーで測定した。 The copying machine having such a configuration was measured for radiation noise in accordance with the VCCI regulations. The measurement was performed while measuring radiation noise according to the VCCI 10m method and observing the monitor at the maximum radiation position. Specifically, a clamp-type high-frequency current probe was attached to a cable connected between the casings, and the vertical polarization peak value of radiated noise by the 10 m method was measured with a spectrum analyzer.
この時の測定結果を、グラフの横軸を周波数[MHz]、縦軸を電界強度のピーク値として図2に示す。図2(a)は、接続ケーブル140を1本配置し、それにフェライトコア141を取り付けた時の結果である。尚比較のために、導電性の接続ケーブル140を設けない場合の測定結果を図2(b)に、導電性の接続ケーブル140を設け高周波成分制限部材141を設けない場合の測定結果を図2(c)に示している。尚、一般にVCCIの規格値は準尖頭値のQpで30dBであり、30dB以下になるような構成が望ましいとされている。
The measurement results at this time are shown in FIG. 2 with the horizontal axis of the graph being the frequency [MHz] and the vertical axis being the peak value of the electric field strength. FIG. 2A shows a result when one
図2(b)においては、32MHz、37MHz、90MHz付近において、広帯域のピークが見られ、磁界強度が30dBの規格値を超えている。また、図2(c)においては、図2(b)において発生した32MHz、37MHz、90MHz付近における放射ノイズは低減されているが、40MHz付近において放射ノイズが30dB以上のピークが生じている。これに対して本発明の図2(a)においては、すべての周波数において30dB以上の放射ノイズは発生していないことが分かる。 In FIG. 2B, broadband peaks are observed in the vicinity of 32 MHz, 37 MHz, and 90 MHz, and the magnetic field strength exceeds the standard value of 30 dB. In FIG. 2C, the radiation noise in the vicinity of 32 MHz, 37 MHz, and 90 MHz generated in FIG. 2B is reduced, but the peak of the radiation noise is 30 dB or more in the vicinity of 40 MHz. In contrast, in FIG. 2A of the present invention, it can be seen that radiation noise of 30 dB or more is not generated at all frequencies.
図3は本発明の実施例2に係る電子機器の構造を示した断面図である。尚、図3において、図1と同じ部材には同じ符号を付している。
FIG. 3 is a sectional view showing the structure of an electronic apparatus according to
図3(a)は、第1の金属筐体110と第2の金属筐体120とを接続する接続ケーブル140を2本取り付けている。また高周波成分制限部材141は、接続ケーブル140のそれぞれに設けられている。図3(a)に示した構成において、第1の実施例と同様に測定を行ったところ、第1の実施例に比べて更に良好な結果が得られた。従って高周波成分制限部材141を付けた接続ケーブル140を複数組設ければその効果は大きくなる。
In FIG. 3A, two
ただし、接続ケーブル140と第1の筐体110もしくは第2の筐体120とを接続点の数が増加すると、加工や、取り付けの負担が増加する。そこで、図3(b)に示すように、接続ケーブル140と第1の筐体110もしくは第2の筐体120とを接続点の一方を共通化する事もできる。この場合も図3(a)の場合と同様の放射ノイズを低減する効果が得られた。
However, if the number of connection points between the
図4は本発明の実施例3に係る電子機器の構造を示した断面図である。尚、図4において、図1と同じ部材には同じ符号を付している。 FIG. 4 is a sectional view showing the structure of an electronic apparatus according to Embodiment 3 of the present invention. In FIG. 4, the same members as those in FIG.
図4において、接続ケーブルに、直径10mmの鉄製の円柱部材301を使用した。円柱部材301の一端は、金属製の固定部材304により第2の筐体120に固定されている。円柱部材301の他端は、弾性のある金属部材を使用した板バネ303を用いて固定部材305により第1の筐体110に接続されている。円柱部材301には高周波成分制限部材141が取り付けられている。このような構成において、第1の実施例と同様に測定を行った。この場合も実施例1の場合と同様に放射ノイズを低減する効果が得られた。
In FIG. 4, an iron
このような構成とする事により、第1の筐体101と第2の筐体102との距離を変更しなければならない場合においても、着脱が容易で作業性が良好であるとともに、前記実施例と同様に30〜100MHz領域のブロードノイズが低減できる。
By adopting such a configuration, even when the distance between the first casing 101 and the
尚、高周波制限部材141として使用したフェライトコアの放射ノイズ低減効果は、フェライトコアの断面積と長さに比例するため、低減する放射ノイズの電界強度に応じて、その大きさを適宜を選択すれば良い。また、フェライトコアとしては、中空タイプや分割タイプいずれでも使用可能である。また、フェライトコアの代わりに、導体をコイル状に巻きインダクタンスを増加させても同様な効果が得られる。
In addition, since the radiation noise reduction effect of the ferrite core used as the high
110 第一の金属筐体
111、112、113 プリント基板
114、115 電源用プリント基板
120 第二の金属筐体
130 伝送ケーブル
131、132 コネクタ
133 開口
140 接続ケーブル
141 高周波制限部材
301 円柱部材
303 板バネ
304、305 固定部材
DESCRIPTION OF
Claims (3)
The electronic device according to claim 1, wherein the second cable is branched into a plurality of cables, and a conductor having a position high-frequency component limiting member is attached to each of the branched cables.
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