JP2009123525A

JP2009123525A - フレキシブルフラットケーブルの短絡除去機能を有する装置

Info

Publication number: JP2009123525A
Application number: JP2007296324A
Authority: JP
Inventors: Kunihito Sato; 邦仁佐藤
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2007-11-15
Filing date: 2007-11-15
Publication date: 2009-06-04

Abstract

【課題】フレキシブルフラットケーブルに発生した短絡を確実に除去する。
【解決手段】フレキシブルフラットケーブルの短絡除去機能を有する装置は、フレキシブルフラットケーブル１０内で短絡が起きたことを検出するＣＰＵ２２と、ＣＰＵ２２により短絡が検出されたときに、前記フレキシブルフラットケーブル１０に印加する電圧が高くなるように制御されて電圧を発生する電圧発生器２１と、を備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、フレキシブルフラットケーブルの短絡除去機能を有する装置に関する。

フレキシブルフラットケーブル（ＦＦＣ）は、各種電子機器のプリント基板間の接続などに使用されている。そして、フレキシブルフラットケーブルは、配線数をなるべく多くする必要性があることから、高密度化が望まれている。
ところで、接続性能を向上させるために、ＦＦＣの表面に金属メッキが施されている。メッキ材料としては、以前は有鉛半田が使用されることが多かったが、鉛の毒性の問題により、昨今は無鉛の錫合金メッキへの変更が進められている。しかし、この錫合金メッキへの移行に伴い、有鉛半田では影を潜めていた針状単結晶であるウィスカ（Whisker）の問題が顕在化し始めている。
ウィスカは、メッキ被膜表面に発生したヒゲ状の結晶生成物のことであり、配線間の短絡を発生させる原因となる。ウィスカの発生要因としては、メッキ導体中に残っている機械的残留応力による物理的要因と、メッキ表面に金属微粒子や湿気などが吸着されメッキ表面の腐食を促進させる科学的要因などがあげられる。

このようなフレキシブルフラットケーブルの配線間の短絡を防止するために、錫合金メッキされた導体表面でのウィスカの発生を大幅に削減し、これにより導体間の短絡事故を防止する技術が提案されている（特許文献１参照）。

特許文献１の技術は、錫合金メッキされた複数本の導体を含む導体部を、両端部で導体部が露出されるように絶縁基材で被覆して成るフレキシブルフラットケーブルの製造方法において、錫合金メッキされた複数本の導体および該導体間に介在する絶縁体を含む導体部を作成する第１工程と、前記作成された導体部を、錫合金メッキの溶融温度相当で加熱処理する第２工程と、前記加熱処理された導体部を絶縁基材で被覆する第３工程と、
を備えている。

この結果、導体部に強い応力が加わる工程のない、導体部を絶縁基材で被覆する第３工程の直前に、加熱処理を実行するようにして、残瑠応力を除去するようにしており、これにより加熱処理によるウィスカ発生抑制効果を長期間持続させている。
特許第３６７５４７１号公報

本発明は、上述した課題を解決するために提案されたものであり、フレキシブルフラットケーブルに発生した短絡を確実に除去することができるフレキシブルフラットケーブルの短絡除去機能を有する装置を提供することを目的とする。

請求項１の発明は、フレキシブルフラットケーブル内で短絡が起きたことを検出する短絡検出手段と、前記短絡検出手段により短絡が検出されたときに、前記フレキシブルフラットケーブルに印加する電圧が高くなるように制御する電圧制御手段と、を備えている。

請求項２の発明は、請求項１の発明であって、フレキシブルフラットケーブルの配線に第１電圧を印加するための電圧を発生する第１の電圧発生手段と、フレキシブルフラットケーブルの配線に接続された緩衝回路に第２の電圧を印加するための電圧を発生する第２の電圧発生手段と、を更に備え、前記電圧制御手段は、前記第１の電圧が高くなるように、前記第１の電圧発生手段を制御する。

請求項３の発明は、請求項１の発明であって、フレキシブルフラットケーブルの配線と、当該フレキシブルフラットケーブルの配線に接続された緩衝回路と、にそれぞれ電圧を印加するための電圧を発生する電圧発生手段を更に備え、前記電圧制御手段は、発生する電圧が高くなるように、前記電圧発生手段を制御する。

請求項４の発明は、請求項１の発明であって、フレキシブルフラットケーブルの配線に第１電圧を印加するための電圧を発生する第１の電圧発生手段と、フレキシブルフラットケーブルの配線に接続された緩衝回路に第２の電圧を印加するための電圧を発生する第２の電圧発生手段と、フレキシブルフラットケーブル内で短絡が起きたときに、前記フレキシブルフラットケーブルの配線に第３の電圧を印加するための電圧を発生する第３の電圧発生手段と、を更に備えている。

請求項１に記載の発明によれば、フレキシブルフラットケーブルに発生した短絡を除去することができる。

請求項２に記載の発明によれば、フレキシブルフラットケーブルの配線に第１電圧を印加する第１の電圧発生手段を制御するだけで、フレキシブルフラットケーブルに発生した短絡を除去することができる。

請求項３に記載の発明によれば、フレキシブルフラットケーブルの配線と、当該フレキシブルフラットケーブルの配線に接続された緩衝回路と、にそれぞれ電圧を印加する電圧発生手段を制御するだけで、フレキシブルフラットケーブルに発生した短絡を除去することができる。

請求項４に記載の発明によれば、フレキシブルフラットケーブル内で短絡が起きたときに、前記フレキシブルフラットケーブルの配線に第３の電圧を印加するための電圧を発生する第３の電圧発生手段を設けるだけで、フレキシブルフラットケーブルに発生した短絡を除去することができる。

以下、本発明の好ましい実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、ＭＣＵ（メイン・コントロール・ユニット）１００とＦＦＣ（フレキシブルフラットケーブル）１０とドライブ基板２００の接続を示す図である。この例ではＦＦＣ１０は５０ピンである。

ドライブ基板２００には、例えば駆動するモータ種類や数に合わせて、モータドライブＩＣ２１０が設置されている。一般のオフィス向けの複写機では、１０個程度のモータドライブＩＣ２１０を載せたドライブ基板２００を設定した例がある。

例えば、あるモータドライブＩＣ２１０では、ロジック回路に供給する電圧は５Ｖである。ＣＬＯＣＫ、ＭＯＤＥ、ＣＷＢ、ＥＮＡＢＬＥ信号は、ＭＣＵ１００の基板内で生成され、ＦＦＣ１０を介してドライブ基板２００に供給される。ここで、ＣＬＯＣＫはモータ相電流の切換えの基本クロックである。ＭＯＤＥは励磁モード設定に使用される信号である。ＣＷＢはモータ回転方向の切換えに使用される信号である。ＥＮＡＢＬＥはＡ相、ＡＢ相、Ｂ相、ＢＢ相の出力をカットオフし、ＥＮＡＢＬＥＨｉｇｈに復帰後、Ｌｏｗ入力前の励磁タイミングを継続するために使用される信号である。また、ＭＣＵ１００は低電圧化が進み、３．３Ｖ、２．５Ｖ電源が通常使用される。
３．３Ｖ電源のＭＣＵ１００と５Ｖ電源のドライブ基板２００を接続する場合では、ＭＣＵ１００でオープンコレクタ構成にして、ドライブ基板２００側を５Ｖにプルアップした信号接続形態がよく使用される。ＦＦＣ５０のピンのうち電源ライン等に何本か使用されるが、殆どは信号線で使用される。
議論を簡単にする為に５０本の信号線（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，・・・Ｌ５０）とすると、ＭＣＵ１００側に５０個のトランジスタを設置（Ｔｒ１，Ｔｒ２，Ｔｒ３，・・・Ｔｒ５０）し、ドライブ基板２００側に５０個のプルアップ抵抗（Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，・・・Ｒ５０）を設置することになる。
このようなＭＣＵ１００とドライブ基板２００をＦＦＣ１０を介して接続すると、ウィスカが、コネクタ内部のＦＦＣ端子やコネクタをロックする為の固定部分など錫メッキに圧力が加わる部分で発生する。ウィスカの発生により隣接ピンのショート、例えばＬ１とＬ２が短絡する場合が生じる。ウィスカは１０〜２０ｍＡの電流を流す事により溶断する事が可能である。従って、仮にＲ１のプルアップ抵抗値を１ｋΩとし、Ｒ１電源電圧にモータ駆動用２４Ｖからソフトスイッチ（トランジスタ）により接続供給して、Ｔｒ１をオフ、Ｔｒ２をオンにすると、２４Ｖ→ソフトスイッチ→Ｒ１→Ｌ１→ウィスカ→Ｔｒ．２の経路に２０ｍＡ程度の電流が流れてＬ１、Ｌ２間のウィスカは溶断して短絡は解消される。

２つの基板を接続する場合、安価／容易性の観点からＦＦＣ１０がよく使用される。接続オープン時に論理が固定される（ドライブ基板入力は’Ｈ’になる）。そして、安全性、使用電圧が異なる場合の接続としてオープンコレクタ（オープンドレイン）構成の接続がよく使用される。

以下、このように接続されたＭＣＵ１００、ＦＦＣ１０及びドライブ基板２００に適用される本発明の実施形態について説明する。

［第１の実施形態］
図２は、本発明の第１の実施形態に係るフレキシブルフラットケーブルの短絡除去機能を有する装置の構成を示す回路図である。本実施の形態では、フレキシブルフラットケーブル１０は、メイン・コントロール・ユニット（ＭＣＵ）基板とモータドライバ基板とを接続している。

フレキシブルフラットケーブルの短絡除去機能を有する装置は、フレキシブルフラットケーブル１０と、トランジスタＴｒ１、Ｔｒ２と、抵抗Ｒ１、Ｒ２、バッファ回路ＢＵＦ１、ＢＵＦ２と、電圧発生器２１と、ＣＰＵ２２と、を備えている。

トランジスタＴｒ１、Ｔｒ２は、ＭＣＵ基板に設けられている。トランジスタＴｒ１、Ｔｒ２のエミッタは、共に接地されている。トランジスタＴｒ１のコレクタは、フレキシブルフラットケーブル１０のＭＣＵ基板側の１つの端子１１に接続されている。トランジスタＴｒ２のコレクタは、フレキシブルフラットケーブル１０のＭＣＵ基板側の他の１つの端子１２に接続されている。

抵抗Ｒ１、Ｒ２、バッファ回路ＢＵＦ１、ＢＵＦ２は、モータドライバ基板に設けられている。抵抗Ｒ１の一端は、フレキシブルフラットケーブル１０のモータドライバ基板側の１つの端子１６に接続され、抵抗Ｒ１の他端は電圧発生器２１に接続されている。抵抗Ｒ２の一端は、フレキシブルフラットケーブル１０のモータドライバ基板側の他の１つの端子１７に接続され、抵抗Ｒ１の他端は電圧発生器２１に接続されている。
電圧発生器２１は、抵抗Ｒ１、Ｒ２を介して、端子１１、１６間の配線Ｌ１と、端子１２、１７間の配線Ｌ２とに、プルアップ電圧として電圧ＶＣＣ１（例えば５Ｖ）を印加する。
ＣＰＵ２２は、電圧発生器２１による電圧発生／停止を制御する。また、ＣＰＵ２２は、モータドライバによって制御されるモータの回転数に応じたパルス信号を監視し、モータの異常を検出すると、電圧発生器２１を制御する。

バッファ回路ＢＵＦ１は、フレキシブルフラットケーブル１０の端子１６に生じた電圧（信号）を図示しないモータドライバに供給する。バッファ回路ＢＵＦ２は、フレキシブルフラットケーブル１０の端子１７に生じた電圧（信号）を図示しないモータドライバに供給する。なお、バッファ回路ＢＵＦ１、ＢＵＦ２は、電圧ＶＣＣ２（例えば５Ｖ）が印加された状態で駆動する。

以上のように構成されたフレキシブルフラットケーブルの短絡除去機能を有する装置において、フレキシブルフラットケーブル１０の内部で短絡が発生すると、モータが異常回転する。ＣＰＵ２２は、モータの異常回転を検出すると、現在よりも高い電圧ＶＣＣ１（例えば１２Ｖ）を発生するように電圧発生器２１を制御する。このとき、バッファ回路ＢＵＦ１、ＢＵＦ２に供給される電圧ＶＣＣ２はゼロになる。また、トランジスタＴｒ１、Ｔｒ２は、図示しないスイッチ制御回路によって、順次１つずつオンになる。
図３は、トランジスタＴｒ２がオンになったときに流れる電流を示す図である。同図に示すように、トランジスタＴｒ２がオンになると、配線Ｌ１とＬ２が短絡していることから、配線Ｌ１からＬ２に大きな電流が流れる。ここにいう大きな電流とは、短絡の原因となったウスカ又は金属片を焼き切ることができる大きさの電流をいう。この結果、短絡の原因となったウスカ又は金属片が焼き切られ、短絡状態が解消される。

［第２の実施形態］
図４は、本発明の第２の実施形態に係るフレキシブルフラットケーブルの短絡除去機能を有する装置の構成を示す回路図である。なお、上述した実施形態と同じ部位には同じ符号を付し、主に異なる点について説明する。

第１の実施形態と比べると、第２の実施形態に係るフレキシブルフラットケーブルの短絡除去機能を有する装置は、電圧発生器２１、ＣＰＵ２２を設けていないが、ダイオードＤ１を備えている。

図示しない電圧発生器は、バッファ回路ＢＵＦ１、ＢＵＦ２に接続されていると共に、ダイオードＤ１のカソードに接続されている。ダイオードＤ１のカソードは、抵抗Ｒ１、Ｒ２を介してフレキシブルフラットケーブル１０の配線Ｌ１、Ｌ２にそれぞれ接続されていると共に、外部パッド３１にも接続されている。このため、図示しない電圧発生器は、バッファ回路ＢＵＦ１、ＢＵＦ２に駆動電圧ＶＣＣを印加するだけでなく、配線Ｌ１、Ｌ２にプルアップ電圧ＶＣＣを印加している。

以上のように構成されたフレキシブルフラットケーブルの短絡除去機能を有する装置において、フレキシブルフラットケーブル１０の内部で短絡が発生すると、モータが異常回転する。モータの異常回転が検出されると、図示しない電圧発生器は、電圧の発生を停止する。

このとき、外部パッド３１に例えば１２Ｖ電圧が印加され、トランジスタＴｒ１、Ｔｒ２が図示しないスイッチ制御回路によって順次１つずつオンになると、配線Ｌ１からＬ２に大きな電流が流れる。この結果、短絡の原因となったウスカ又は金属片が焼き切られ、短絡状態が解消される。また、バッファ回路ＢＵＦ１、ＢＵＦ２は、ダイオードＤ１によって、上記大きな電流が供給されないようになっており、保護されている。

なお、外部パッド３１には、モータが異常回転したときに、自動的に１２Ｖ電圧が印加されてもよいし、手動により１２Ｖ電圧が印加されてもよい。

［第３の実施形態］
図５は、本発明の第３の実施形態に係るフレキシブルフラットケーブルの短絡除去機能を有する装置の構成を示す回路図である。なお、上述した実施形態と同じ部位には同じ符号を付し、主に異なる点について説明する。

第１の実施形態と比べると、第３の実施形態に係るフレキシブルフラットケーブルの短絡除去機能を有する装置は、ダイオードＤ２、Ｄ３を備えている。なお、抵抗Ｒ１、Ｒ２、バッファ回路ＢＵＦ１、ＢＵＦ２には、電圧ＶＣＣ（例えば５Ｖ）が印加されている。
ダイオードＤ２のアノードは電圧発生器２１に接続され、ダイオードＤ２のカソードは配線Ｌ１に接続されている。ダイオードＤ３のアノードは電圧発生器２１に接続され、ダイオードＤ３のカソードは配線Ｌ２に接続されている。電圧発生器２１は、通常時（短絡が発生していない時）は電圧発生を停止している。

以上のように構成されたフレキシブルフラットケーブルの短絡除去機能を有する装置において、フレキシブルフラットケーブル１０の内部で短絡が発生すると、モータが異常回転する。ＣＰＵ２２は、モータの異常回転を検出すると、電圧Ｖ１（例えば３．３Ｖ）を発生するように電圧発生器２１を制御する。このとき、トランジスタＴｒ１、Ｔｒ２は、図示しないスイッチ制御回路によって、順次１つずつオンになると、配線Ｌ１からＬ２に大きな電流が流れる。この結果、短絡の原因となったウスカ又は金属片が焼き切られ、短絡状態が解消される。また、この場合、抵抗Ｒ１、Ｒ２を流れる電流は一定のままであるので、抵抗Ｒ１、Ｒ２の消費電力は抑制されている。

［第４の実施形態］
図６は、本発明の第４実施形態に係るフレキシブルフラットケーブルの短絡除去機能を有する装置の構成を示す回路図である。なお、上述した実施形態と同じ部位には同じ符号を付し、主に異なる点について説明する。

第１の実施形態と比べると、第４実施形態に係るフレキシブルフラットケーブルの短絡除去機能を有する装置は、電圧発生器２１、ＣＰＵ２２を設けていないが、ツェナーダイオードＺＤ１、ＺＤ２を備えている。

電圧発生器２５は、バッファ回路ＢＵＦ１、ＢＵＦ２に接続されていると共に、抵抗Ｒ１を介して配線Ｌ１に接続され、更に、ツェナーダイオードＺＤ１のカソードに接続されている。ツェナーダイオードＺＤ１のアノードは、配線Ｌ１に接続されている。また、電圧発生器２５は、抵抗Ｒ２を介して配線Ｌ２に接続され、更に、ツェナーダイオードＺＤ２のカソードに接続されている。ツェナーダイオードＺＤ２のアノードは、配線Ｌ２に接続されている。なお、電圧発生器２５は、通常時（短絡が発生していない時）は、５Ｖの電圧ＶＣＣを発生する。

以上のように構成されたフレキシブルフラットケーブルの短絡除去機能を有する装置において、フレキシブルフラットケーブル１０の内部で短絡が発生すると、モータが異常回転する。モータの異常回転が検出されると、電圧発生器２５は、７Ｖの電圧ＶＣＣを発生する。これにより、ツェナーダイオードＺＤ１、ＺＤ２がオンになり、配線Ｌ１、Ｌ２に７Ｖが印加される。
このとき、トランジスタＴｒ１、Ｔｒ２が図示しないスイッチ制御回路によって順次１つずつオンになると、配線Ｌ１からＬ２に大きな電流が流れる。この結果、短絡の原因となったウスカ又は金属片が焼き切られ、短絡状態が解消される。また、バッファ回路ＢＵＦ１、ＢＵＦ２は、１０Ｖ以下の電圧が印加されるので、破壊されることはない。

［第５の実施形態］
図７は、本発明の第５実施形態に係るフレキシブルフラットケーブルの短絡除去機能を有する装置の構成を示す回路図である。なお、上述した実施形態と同じ部位には同じ符号を付し、主に異なる点について説明する。

第３の実施形態（図５）と比べると、第５実施形態に係るフレキシブルフラットケーブルの短絡除去機能を有する装置は、電圧発生器２１、ＣＰＵ２２、ダイオードＤ２、Ｄ３を設けていないが、テストパッド３２、３３を備えている。

以上のように構成されたフレキシブルフラットケーブルの短絡除去機能を有する装置において、フレキシブルフラットケーブル１０の内部で短絡が発生すると、モータが異常回転する。このとき、テストパッド３２に電圧３．３Ｖが印加され、トランジスタＴｒ２がオンになると、配線Ｌ１からＬ２に大きな電流が流れる。この結果、短絡の原因となったウスカ又は金属片が焼き切られ、短絡状態が解消される。また、この場合、抵抗Ｒ１、Ｒ２を流れる電流は一定のままであるので、抵抗Ｒ１、Ｒ２の消費電力は抑制されている。

また、モータが異常回転したとき、テストパッド３２に電圧３．０Ｖが印加され、テストパッド３３に電圧が印加されなくてもよい。このときも、配線Ｌ１からＬ２に大きな電流が流れ、短絡状態が解消される。

なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内で設計上の変更をされたものにも適用可能であるのは勿論である。

ＭＣＵとＦＦＣとドライブ基板の接続を示す図である。本発明の第１の実施形態に係るフレキシブルフラットケーブルの短絡除去機能を有する装置の構成を示す回路図である。トランジスタＴｒ２がオンになったときに流れる電流を示す図である。本発明の第２の実施形態に係るフレキシブルフラットケーブルの短絡除去機能を有する装置の構成を示す回路図である。本発明の第３の実施形態に係るフレキシブルフラットケーブルの短絡除去機能を有する装置の構成を示す回路図である。本発明の第４実施形態に係るフレキシブルフラットケーブルの短絡除去機能を有する装置の構成を示す回路図である。本発明の第５実施形態に係るフレキシブルフラットケーブルの短絡除去機能を有する装置の構成を示す回路図である。

符号の説明

１０ＦＦＣ
２１電圧発生器
２２ＣＰＵ
１００ＭＣＵ
２００ドライブ基板

Claims

フレキシブルフラットケーブル内で短絡が起きたことを検出する短絡検出手段と、
前記短絡検出手段により短絡が検出されたときに、前記フレキシブルフラットケーブルに印加する電圧が高くなるように制御する電圧制御手段と、
を備えたフレキシブルフラットケーブルの短絡除去機能を有する装置。
フレキシブルフラットケーブルの配線に第１電圧を印加するための電圧を発生する第１の電圧発生手段と、
フレキシブルフラットケーブルの配線に接続された緩衝回路に第２の電圧を印加するための電圧を発生する第２の電圧発生手段と、を更に備え、
前記電圧制御手段は、前記第１の電圧が高くなるように、前記第１の電圧発生手段を制御する
請求項１に記載のフレキシブルフラットケーブルの短絡除去機能を有する装置。
フレキシブルフラットケーブルの配線と、当該フレキシブルフラットケーブルの配線に接続された緩衝回路と、にそれぞれ電圧を印加するための電圧を発生する電圧発生手段を更に備え、
前記電圧制御手段は、発生する電圧が高くなるように、前記電圧発生手段を制御する
請求項１に記載のフレキシブルフラットケーブルの短絡除去機能を有する装置。
フレキシブルフラットケーブルの配線に第１電圧を印加するための電圧を発生する第１の電圧発生手段と、
フレキシブルフラットケーブルの配線に接続された緩衝回路に第２の電圧を印加するための電圧を発生する第２の電圧発生手段と、
フレキシブルフラットケーブル内で短絡が起きたときに、前記フレキシブルフラットケーブルの配線に第３の電圧を印加するための電圧を発生する第３の電圧発生手段と、を更に備えた
請求項１に記載のフレキシブルフラットケーブルの短絡除去機能を有する装置。