JP2014110287A - 電子機器のシールド構造 - Google Patents

Abstract

【課題】配線基板の取り付けネジやハーネスの数を削減、シールドボックスの小型化によってコストアップを招くことなくノイズの放射を安定的に低減することができる電子機器のシールド構造を提供すること。
【解決手段】配線基板が取り付けられるとともに、配線基板の裏面を覆う導電性のフレーム部材と、配線基板の電子部品が実装された表面側において、該表面の一部の領域を覆うように形成されたシールドボックスを備え、配線基板には、前記表面及び前記裏面を前記フレーム部材に接地する複数の接続部が形成されており、配線基板が前記シールドボックスからはみ出す側において、シールドボックスは配線基板に略垂直な壁面を形成するシールド壁部材を有し、シールド壁部材は壁面の近傍において前記配線基板の接地部の少なくとも１箇所に接地される。
【選択図】図３

Description

本発明は、電子機器の本体フレームに取り付けられた配線基板をシールドすることにより、放射されるノイズを低減する配線基板のシールド構造に関するものである。

電子写真方式によって用紙に画像を形成する複写機やプリンター等の画像形成装置等の電子機器には、駆動系制御基板や画像処理基板等の複数の配線基板が設けられているが、これらの配線基板にそれぞれ実装された電子部品から放射されるノイズによって他の電子部品が誤動作するという問題が発生する。

そこで、放射ノイズを発生する電子部品が実装された配線基板を板金製の本体フレームの密閉された空間に収容してシールドすることによって放射ノイズを遮蔽することが行われている。

しかしながら、駆動系制御基板と画像処理基板等の配線基板を本体フレームの密閉空間に収容することは、構造的にもコスト的にも容易ではない。

配線基板のシールド構造として、特許文献１には、図６の断面図に示すように、電子部品３１，３２が実装された配線基板３０を収納する筐体１０１を、配線基板３０を下側から支持する本体１０１Ａと、この本体１０１Ａを上部から覆う蓋部１０１Ｂとで構成し、ノイズ放射を抑制するピッチ間隔で配置された複数のネジ２１によって蓋部１０１Ｂを本体１０１Ａに固定するとともに、本体１０１Ａと蓋部１０１Ｂに、配線基板３０側に向けて突出する突起状の複数の接続部１３，２３をそれぞれ形成し、これらの接続部１３，２３によって配線基板３０を挟持する構成が提案されている。これによれば、電子部品３１，３２から発生するノイズを小さなループで配線基板３０へと帰還させることができ、筐体１０１がアンテナとして作用してノイズを放射する状態を防ぐことができる。

特開２００５−２９４６２７号公報

ところで、画像形成装置において駆動系制御基板と画像処理基板は別々の配線基板で構成されており、これら別々の配線基板を本体フレームに取り付けるには、各配線基板の四隅を４本のネジでそれぞれ取り付ける必要があるため、２枚の配線基板で計８本のネジが必要であり、ネジの本数と取付工数が増えるという問題があった。又、ハーネスも増えるという問題がある。更に、駆動系制御基板と画像処理基板を別々の配線基板とすると、装置全体の配線基板のコストが増大する等の問題もあった。

そこで、配線基板やハーネスのコストダウンを図るために駆動系制御基板と画像処理基板を一体化することが考えられ、このように両配線基板を一体化すればネジとハーネスの数を削減することは可能であるが、一体化された配線基板の全体を覆うシールドボックスが大きくなってコストアップを招くという問題が発生する。
又、特許文献１のシールド構造は、配線基板３０の全体を筐体１０１で覆ってしまうため、装置内の駆動部材と接続するためにハーネスを設置したり、ハーネス用の孔を形成する必要があるため、ノイズの放射を安定的に低減することができないという問題がある。又、板金製の筐体１０１の本体１０１Ａと蓋部１０１Ｂに深絞りによって接続部１３，２３をそれぞれ形成することは容易ではなく、ネジ２１の配置間隔等に著しい制約を伴うという問題がある。

ところで、ノイズの発生源の領域だけを小さくシールドする手段としてシールドカンがあるが、基板にハンダ付けする必要があるために作業工数が増えるという問題がある。又、ＣＰＵやＡＳＩＣ等をシールドカンでシールドすると温度上昇によってＣＰＵやＡＳＩＣ等が破損する可能性があるため、冷却手段としてヒートシンクを設けたり、ファンによって強制冷却する必要があり、構造の複雑化やコストアップを招くという問題が発生する。

本発明は上記観点に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、ネジやハーネスの数を削減、シールドボックスの小型化によってコストアップを招くことなく配線基板からのノイズの放射を安定的に低減することができる電子機器のシールド構造を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、電子機器に取り付けられた配線基板の一部の領域をシールドする電子機器のシールド構造において、前記配線基板が取り付けられるとともに、前記配線基板の裏面を覆う導電性のフレーム部材と、前記配線基板の電子部品が実装された表面側において、該表面の一部の領域を覆うように形成されたシールドボックスを備え、前記配線基板には、前記表面及び前記裏面を前記フレーム部材に接地する複数の接続部が形成されており、前記配線基板が前記シールドボックスからはみ出す側において、前記シールドボックスは前記配線基板に略垂直な壁面を形成するシールド壁部材を有し、前記シールド壁部材は前記壁面の近傍において前記配線基板の前記接地部の少なくとも１箇所に接地されていることを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記シールド壁部材と前記配線基板を共締めによって前記フレーム部材に取り付け、前記配線基板を前記シールド壁部材と前記フレーム部材によって挟持するようにしたことを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記配線基板を取り付けるための取り付け部、前記接地部と当接する当接部及び前記裏面を覆う遮蔽部は、１枚の板金部材から構成されていることを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項２又は３記載の発明において、前記シールド壁部材を２分割し、一方の分割片のみを前記本体フレームから取り外すことによって前記基板を前記本体フレームに対して着脱するようにしたことを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項２〜４の何れかに記載の発明において、前記配線基板は、駆動制御部と画像制御部を有し、前記シールドボックスは前記画像制御部を覆っていることを特徴とする。

請求項６記載の発明は、請求項１〜５の何れかに記載の発明において、前記基板を２層以上の多層基板としたことを特徴とする。

請求項７記載の発明は、請求項６記載の発明において、前記基板の駆動系制御基板部と画像処理基板部の境界部分の裏面に画像処理と駆動制御の通信パターンを配置し、表面に電源パターンを配置し、その間にグランドプレーンを配置したことを特徴とする。

本発明によれば、従来は別体に構成されていた駆動系制御基板と画像処理基板等を一体化して１つの配線基板としたため、この配線基板を取り付けるためのネジの本数と基板のハーネスの数を削減することができる。又、配線基板の画像処理部のみをシールドボックスによって覆い、同配線基板の駆動系制御部をシールドボックスの外部に露出させるようにしたため、シールドボックスを小型化してコストダウンを図ることができるとともに、基板コネクターからの配線自由度が高められて組立作業性が高められる。

更に、駆動系制御基板と画像処理基板を一体化することによって、従来の別体の駆動系制御基板と画像処理基板とを接続していたハーネスが不要となるとともに、インピーダンスの不整合を限りなく少なく抑えることができるために不要輻射を安定的に低減することができる。特に、基板を多層基板とし、その駆動系制御基板部と画像処理基板部の境界部分の裏面に画像処理と駆動制御の通信パターンを配置し、表面に電源パターンを配置し、その間にグランドプレーンを配置することによって、信号の鈍化を招くことなくノイズ電流のループを小さくすることができるため、通信パターンと電源パターンから発生するノイズの放射を小さく抑えることができる。

本発明に係るシールド構造を備えた画像形成装置の本体フレームに基板を取り付ける前の状態を示す部分斜視図である。 本発明に係るシールド構造を備えた画像形成装置の本体フレームに基板を取り付けた状態を示す部分斜視図である。 本発明に係るシールド構造を備えた画像形成装置の本体フレームに基板とシールド壁部材を取り付けた状態を示す部分斜視図である。 本発明に係るシールド構造を備えた画像形成装置の本体フレームに取り付けられた基板をシールドボックスで覆った状態を示す部分斜視図である。 本発明に係るシールド構造の別形態を示す本体フレームの部分斜視図である。 特許文献１において提案されたシールド構造を示す断面図である。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

図１は本発明に係るシールド構造を備えた画像形成装置の本体フレームに配線基板を取り付ける前の状態を示す部分斜視図、図２は同本体フレームに配線基板を取り付けた状態を示す部分斜視図、図３は同本体フレームに配線基板とシールド壁部材を取り付けた状態を示す部分斜視図、図４は同本体フレームに取り付けられた基板をシールドボックスで覆った状態を示す部分斜視図である。

本実施の形態に係る複写機等の画像形成装置の装置本体には、図１に示すように、板金によって矩形枠状に構成された本体フレーム（筐体）１が備えられており、この本体フレーム１の一側面（例えば、背面）には平坦な基板取付面１Ａが形成されている。そして、この基板取付面１Ａには、板金を折り曲げることにより断面コの字状に凸部１ａが上下方向に沿って一体に形成されており、この凸部１ａの上半部の上下２箇所にはボス１ｂが一体に形成され、各ボス１ｂの中心にはネジ孔２がそれぞれ形成されている。

又、本体フレーム１の基板取付部１Ａの前記凸部１ａによって左右に区画される領域の上半部の左右の各端部には、Ｌ字状に屈曲する取付ステー１ｃが切り起しによって上下２箇所にそれぞれ形成されており、各取付ステー２ｃにはネジ孔３がそれぞれ形成されている。又、本体フレーム１は上下方向の端部付近が背面下部フレーム２０と背面上部フレーム２１に図示しないビスにより連結されている。そして、本体フレーム１の右端部は、側面フレーム２２（図４参照）とビスにより連結されている。

而して、本体フレーム１の基板取付部１Ａには、図２に示すように、横長の矩形平板状の配線基板４が取り付けられるが、この配線基板４は、従来は別体に構成されていたモータやクラッチ等の駆動部品のドライバや検知手段の信号の入力部等を積載した駆動系制御基板と、ＡＳＩＣやＣＰＵ等が搭載される画像処理基板を一体化して成るものであって、これには駆動系制御基板部４Ａと画像処理基板部４Ｂが含まれている。ここで、配線基板４は、２層以上の多層基板として構成されており、これには不図示の複数の電子部品が実装されている。又、図示しないが、配線基板４の駆動系制御基板部４Ａと画像処理基板部４Ｂの境界部分の裏面には信号を通信するための通信パターンが配置され、表面には電源パターンが配置され、その間にはグランドプレーンが配置されている。又、グランドプレーンを接地するための接続部４ｃが、駆動系制御基板部４Ａと画像処理基板部４Ｂの境界の近傍において両端付近に設けられている。

図２に示す状態では、配線基板４は四隅に取り付け穴４ｄが形成されており、本体フレーム１の４箇所に形成された取付ステー１ｃのネジ孔３に螺合するネジ５を締め付けることによって、四隅が取り付け穴４ｄにより本体フレーム１に取り付けられている。このように配線基板４が本体フレーム１に取り付けられると、次に、図３に示すように、縦方向に長い板金製のシールド壁部材６が本体フレーム１の凸部１ａに基板４を本体フレーム１の凸部１ａとで挟持するように取り付けられる。

上記シールド壁部材６の奥側と手前側の端部には、左右逆方向にそれぞれ直角に折り曲げられたフランジ６ａ，６ｂが形成されており、配線基板４の上下に対応する上半部の上下２箇所には直角に折り曲げられたブラケット６ｃが形成されている。そして、このシールド壁部材６は、その上半部の上下に形成されたブラケット６ｃと配線基板４の接続部４ｃの穴部に挿通するネジ７を本体フレーム１の凸部１ａの上下に形成されたボズ１ｂのネジ孔２（図１参照）にねじ込むことによって、基板４との共締めによって本体フレーム１の凸部１ａに取り付けられる。従って、配線基板４は、シールド壁部材６と本体フレーム１の凸部１ａによって駆動系制御基板部１Ａと画像処理基板部１Ｂとの境界部分付近が電気的に導通されている。又、シールド壁部材６が本体フレーム１の凸部１ａに取り付けられた状態においては、該シールド壁部材６は配線基板４に対して略垂直な面を有していることになる。

又、シールド壁部材６の奥側のフランジ６ａの下半部は、これに挿通するネジ８を本体フレーム１の凸部１ａの下半部の上下２箇所に形成されたネジ孔９（図１参照）にねじ込むことによって本体フレーム１の凸部１ａに取り付けられている。

図３に示すようにシールド壁部材６が本体フレーム１の凸部１ａに取り付けられると、図４に示すように、側面フレーム２２もシールド壁部材６に対向して基板取付面１Ａに対して垂直方向に立設しており、平板状の板金部材であるリッド部材１０が複数のネジ１１によって本体フレーム１とシールド壁部材６と側面フレーム２２に取り付けられ、シールドボックス１２が形成される。該シールドボックス１２によって配線基板４の画像処理基板部１Ｂのみが覆われ、配線基板４の駆動系制御基板部４Ａはシールドボックス１０の外部に露出している。

而して、以上のように構成された本発明に係るシールド構造によれば、配線基板４を従来は別体に構成されていた駆動系制御基板と画像処理基板を一体化して構成したため、この配線基板４を取り付けるためのネジ５の本数と駆動系制御基板と画像処理基板の間のハーネスを削減することができる。又、配線基板４の画像処理基板部４Ｂのみをシールドボックス１０によって覆い、同配線基板４の駆動系制御基板部４Ａをシールドボックス１０の外部に露出させるようにしたため、シールドボックス１０を小型化してコストダウンを図ることができるとともに、配線基板コネクターからの駆動部品や検知手段への配線が容易になり、組立作業性やメンテナンス性が高められる。

更に、駆動系制御基板と画像処理基板を一体化して１つの配線基板４とすることによって、従来の別体の駆動系制御基板と画像処理基板とを接続していたハーネスが不要となるとともに、１つの板金部材で形成された本体フレーム１に接地されるため、インピーダンスの不整合を限りなく少なく抑えることが可能になり、ノイズ放射を安定的に低減することができる。特に、配線基板４を多層基板とし、その駆動系制御基板部４Ａと画像処理基板部４Ｂの境界部分の裏面に画像処理と駆動制御の通信パターンを配置し、表面に電源パターンを配置し、その間にグランドプレーンを配置する。そして、駆動系制御基板部４Ａと画像処理基板部４Ｂの両側の近傍に接続部４ｃを形成して、シールド壁部材６と共に本体フレーム１に対して接地することによって、信号の鈍化を招くことなくノイズ電流のループを小さくすることができるため、通信パターンや電源パターン等から発生するノイズの放射を小さく抑えることができる。

ところで、図５の部分斜視図に示すように、シールド壁部材６を２分割し、配線基板４を本体フレーム１の凸部１ａとの間で挟持する不図示の別部材の分割片を設ける構成とし、分割片のみを本体フレーム１から取り外すことによって、配線基板４を本体フレーム１に対して着脱するようにしても良い。このようにすれば、シールド壁部材６の他方の分割片６Ａを図示のように本体フレーム１に残したまま、配線基板４の着脱時には、他方の不図示の分轄片だけを本体フレーム１から取り外せば基板を本体フレーム１に対して容易に着脱することができ、その着脱性が高められる。

１ 本体フレーム
１Ａ 本体フレームの基板取付面
１ａ 本体フレームの凸部
１ｂ 本体フレームのボス
１ｃ 本体フレームの取付ステー
２，３ ネジ孔
４ 基板
４Ａ 基板の駆動系制御基板部
４Ｂ 基板の画像処理基板部
４ｃ 接続部
５ ネジ
６ シールド壁部材
６Ａ シールド壁部材の分轄片
６ａ，６ｂ シールド壁部材のフランジ
６ｃ シールド壁部材のブラケット
７，８ ネジ
９ ネジ孔
１０ リッド部材
１１ ネジ
２０ 背面下部フレーム
２１ 背面上部フレーム
２２ 側面フレーム

Claims (7)

1. 電子機器に取り付けられた配線基板の一部の領域をシールドする電子機器のシールド構造において、
   前記配線基板が取り付けられるとともに、前記配線基板の裏面を覆う導電性のフレーム部材と、
   前記配線基板の電子部品が実装された表面側において、該表面の一部の領域を覆うように形成されたシールドボックスを備え、
   前記配線基板には、前記表面及び前記裏面を前記フレーム部材に接地する複数の接続部が形成されており、
   前記配線基板が前記シールドボックスからはみ出す側において、前記シールドボックスは前記配線基板に略垂直な壁面を形成するシールド壁部材を有し、前記シールド壁部材は前記壁面の近傍において前記配線基板の前記接地部の少なくとも１箇所に接地されていることを特徴とする電子機器のシールド構造。
2. 前記シールド壁部材と前記配線基板を前記接地部において共締めによって前記フレーム部材に取り付け、前記配線基板を前記シールド壁部材と前記フレーム部材によって挟持するようにしたことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置のシールド構造。
3. 前記フレーム部材において、前記配線基板を取り付けるための取り付け部、前記接地部と当接する当接部及び前記裏面を覆う遮蔽部は、１枚の板金部材から構成されていることを特徴とする請求項１記載の電子機器のシールド構造。
4. 前記シールド壁部材を２分割し、一方の分割片のみを前記本体フレームから取り外すことによって前記基板を前記本体フレームに対して着脱するようにしたことを特徴とする請求項２又は３記載の電子機器のシールド構造。
5. 前記配線基板は、駆動制御部と画像制御部を有し、前記シールドボックスは前記画像制御部を覆っていることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の電子機器のシールド構造。
6. 前記基板を２層以上の多層基板としたことを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の電子機器のシールド構造。
7. 前記基板の駆動系制御基板部と画像処理基板部の境界部分の裏面に画像処理と駆動制御の通信パターンを配置し、表面に電源パターンを配置し、その間にグランドプレーンを配置したことを特徴とする請求項６記載の電子機器のシールド構造。
   
   

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