JP2018073979A - 電子機器及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】難燃性が高い合成樹脂のみではなく、難燃性が低い合成樹脂を適用しながらも、素子の過熱に対する対策を採ることができる。【解決手段】本発明の電子機器１においては、カバー４が第１樹脂層１１及び第２樹脂層１２を積層してなり、第１樹脂層１１が第２樹脂層１２よりも低い難燃性を有し、孔４ａがカバー４に生じたときに、孔４ａの内側における第１樹脂層１１及び第２樹脂層１２の表面積をＳ１、Ｓ２とし、第１樹脂層１１及び第２樹脂層１２の酸素指数をＡ、Ｂとすると、次式（１）で導き出される値Ｃが予め設定された安全閾値Ｄ以上になるように各表面積Ｓ１、Ｓ２及び各酸素指数Ａ、Ｂを設定する。Ｃ＝（（Ｓ１×Ａ）＋（Ｓ２×Ｂ））／２（Ｓ１＋Ｓ２） …（１）【選択図】図１

Description

本発明は、電流が流される素子を備える電子機器及び画像形成装置に関し、特に素子の過熱対策に関する技術である。

電子機器は、コンデンサーなどの素子を備えて構成されている。ここで、素子に過電流が流れた場合に備え、例えば電流ヒューズ、温度ヒューズ、サーミスタなどを素子の電気回路に組み込んで、素子が過熱したときに該素子に流れる電流を遮断又は制限することがある。

また、そのような電子機器のフレームや筐体として、難燃性の材質を適用することが好ましい。例えば、特許文献１には、電子機器ではないが、耐摩耗性と難燃性とを高い次元で両立させたゴム組成物、および、これを材料として用いた鉄道車両の外幌が提案されている。

特開２００６−１７６６５９号公報

電子機器のフレームや筐体の材質として適用される合成樹脂には多様な種類のものがあり、これらの合成樹脂が、難燃性の観点から複数段階に分類されている。従って、電子機器の安全性を向上させるためには、難燃性が高いと評価されている合成樹脂を要所に適用することが望ましい。

しかしながら、電子機器は、安全性ばかりでなく、機械的強度、耐久性、美観、コストなども考慮して設計されるため、難燃性が高い合成樹脂のみの適用では、これらの様々な要求に応えることができない。

本発明は、上記の事情に鑑みなされたものであり、難燃性が高い合成樹脂のみではなく、難燃性が低い合成樹脂を適用しながらも、素子の過熱に対する対策を採ることができ、また安全性を適確に評価することを可能にすることを目的とする。

本発明の一局面にかかる電子機器は、電流が流される素子と、
前記素子に対して向かい合わせで配置された積層板と、を備え、
前記積層板は、第１樹脂層及び第２樹脂層を積層してなり、
前記第１樹脂層が前記第２樹脂層よりも低い難燃性を有し、
前記素子から前記積層板を貫く方向の孔が該積層板に形成されたときに、該孔の内側に露呈する前記第１樹脂層の表面積をＳ１とし、該孔の内側に露呈する前記第２樹脂層の表面積をＳ２とし、前記第１樹脂層の酸素指数をＡとし、前記第２樹脂層の酸素指数をＢとすると、次式（１）で導き出される値Ｃが予め設定された安全閾値Ｄ以上になるように前記各表面積Ｓ１、Ｓ２及び前記各酸素指数Ａ、Ｂを設定したものである。
Ｃ＝（（Ｓ１×Ａ）＋（Ｓ２×Ｂ））／２（Ｓ１＋Ｓ２） …（１）

また、本発明の一局面にかかる画像形成装置は、上記本発明の電子機器と、記録媒体に画像を形成する画像形成部と、を備える。

本発明によれば、難燃性が高い合成樹脂のみではなく、難燃性が低い合成樹脂を適用しながらも、素子の過熱に対する対策を採ることができ、また安全性を適確に評価することができる。

本発明の一実施形態にかかる電子機器を概略的に示す断面図である。 図１の電子機器のカバーに孔が生じた状態を示す断面図である。 ＪＩＳの酸素指数に基づく３段階の難燃性の定義を示す表である。 （ａ）はＵＬ９４規格の水平燃焼試験に基づく難燃性の定義を示す図であり、（ｂ）はＵＬ９４規格の垂直燃焼試験に基づく難燃性の定義を示す表である。 一般的な合成樹脂に対する酸素指数ＯＩ及びＵＬ９４規格による評価を示す表である。 ルミラー（登録商標）の難燃性に関する資料を示す表である。 （ａ）は電子機器の変形例を概略的に示す断面図であり、（ｂ）は電子機器の他の変形例を概略的に示す断面図である。 図１の電子機器等を備える画像形成装置を示す斜視図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

図１は、本発明の一実施形態にかかる電子機器を概略的に示す断面図である。図１に示すように本実施形態の電子機器１は、基板２と、基板２に実装された電解コンデンサー３と、基板２に対して離間して対向配置された合成樹脂製のカバー４とを備えており、カバー４が電解コンデンサー３に対して向かい合わせで配置されている。基板２には、電解コンデンサー３の他にも複数の素子（図示せず）が搭載され、電解コンデンサー３及び他の各素子により電子回路が構成されている。

このような電子機器１では、例えば電解コンデンサー３に過電流が流れたり過電圧が印加されたりすると、電解コンデンサー３の内部の可燃材料が発火するおそれがあり、更にはカバー４への延焼が懸念される。このため、本実施形態においては、カバー４として、第１樹脂層１１及び第２樹脂層１２を積層してなる積層板を適用して、カバー４の難燃性を高めている。

樹脂の難燃性は、酸素指数で表され、第１樹脂層１１の酸素指数Ａが第２樹脂層１２の酸素指数Ｂよりも大きくされて、第１樹脂層１１の難燃性が第２樹脂層１２の難燃性よりも高くされている。第１樹脂層１１は、難燃性、自己消火性、遅燃性を向上させる消火成分が混入されて、その酸素指数Ａが大きくされ、その難燃性が高くされている。

また、第１樹脂層１１が電解コンデンサー３側に向けられており、第２樹脂層１２と電解コンデンサー３の間に第１樹脂層１１が介在する。

ここで、電解コンデンサー３が発火した場合には、高い難燃性の第１樹脂層１１が電解コンデンサー３側に向けられているため、カバー４が燃焼し難い。

ただし、図２に示すように電解コンデンサー３の炎によりカバー４の一部が溶融して、カバー４に孔４ａが形成されることがある。この場合、この孔４ａの内側には、第１樹脂層１１の表面１１ａ及び第２樹脂層１２の表面１２ａが露呈するため、難燃性が低い第２樹脂層１２の表面１２ａが電解コンデンサー３の炎に接する。

しかしながら、第１樹脂層１１の表面１１ａも電解コンデンサー３の炎に接するため、第１樹脂層１１の表面１１ａから消火成分が揮発して、この揮発した消火成分により第２樹脂層１２の表面１２ａの燃焼が抑えられる。例えば、臭素系有機化合物のようなハロゲン系難燃剤を樹脂に添加した場合、燃焼時に揮発したハロゲンガス中のハロゲンラジカルが、燃焼反応時に発生する活性ラジカルをトラップして不活性化し、またハロゲンガスにより雰囲気中の酸素濃度が低下されることで、難燃性が高くなると言われている。

また、第１樹脂層１１の表面１１ａの面積が広くなる程、第１樹脂層１１の消火成分の揮発量が多くなり、かつ第２樹脂層１２の表面１２ａの面積が狭くなる程、第１樹脂層１１の表面１１ａから揮発した消火成分による第２樹脂層１２の表面１２ａの燃焼の抑制効果が高くなる。このため、第１樹脂層１１の表面１１ａの面積及び第２樹脂層１２の表面１２ａの面積を適宜設定することが望ましい。

詳しくは、本実施形態では、電解コンデンサー３の炎によりカバー４に孔４ａが生じた状態で、この孔４ａの内側に露呈する第１樹脂層１１の表面積をＳ１とし、この孔４ａの内側に露呈する第２樹脂層１２の表面積をＳ２とする。

また、第１樹脂層１１の酸素指数をＡとし、第２樹脂層１２の酸素指数をＢとして、第１樹脂層１１の酸素指数Ａを第２樹脂層１２の酸素指数Ｂよりも大きく設定する。

そして、次式（１）で導き出される値Ｃが予め設定された安全閾値Ｄ（＝２３）以上になるように第１樹脂層１１の表面積Ｓ１、第２樹脂層１２の表面積Ｓ２、第１樹脂層１１の酸素指数Ａ、及び第２樹脂層１２の酸素指数Ｂを設定する。

Ｃ＝（（Ｓ１×Ａ）＋（Ｓ２×Ｂ））／２（Ｓ１＋Ｓ２） …（１）

なお、カバー４の孔４ａが略円形であると想定して、孔４ａの直径をｒとし、第１樹脂層１１の厚みをｄ１とし、第２樹脂層１２の厚みをｄ２とすると、第１樹脂層１１の表面積Ｓ１をＳ１＝πｒ×ｄ１から近似的に求めると共に、第２樹脂層１２の表面積Ｓ２をＳ２＝πｒ×ｄ２から近似的に求めることができる。

ここで、上記のように第１樹脂層１１の難燃性を高く設定するには、第１樹脂層１１の酸素指数Ａを十分に大きく設定せねばならず、好ましくは酸素指数Ａを２７以上に設定する必要がある。

また、上記のように第２樹脂層１２の難燃性を第１樹脂層１１よりも低くしながらも、第２樹脂層１２の酸素指数Ｂを小さくなり過ぎないように設定する必要がある。

更に、カバー４の孔４ａの内側における第１樹脂層１１の表面積Ｓ１が広くなる程、第１樹脂層１１の表面からの消火成分の揮発量が多くなり、かつ孔４ａの内側における第２樹脂層１２の表面積Ｓ２が狭くなる程、第１樹脂層１１の表面から揮発した消火成分による第２樹脂層１２の燃焼の抑制効果が高くなるため、第１樹脂層１１の表面積Ｓ１を、第２樹脂層１２の表面積Ｓ２と同等以上に設定するか、又は第２樹脂層１２の表面積Ｓ２よりも著しく狭くならないようにする必要がある。

例えば、第１樹脂層１１の表面積Ｓ１と第２樹脂層１２の表面積Ｓ２を等しく設定した場合は、上記式（１）は、Ｃ＝（Ａ＋Ｂ）／２となり、この値Ｃが安全閾値Ｄ（＝２３）以上になるように第１樹脂層１１の酸素指数Ａを２７以上に設定すると共に、第２樹脂層の酸素指数Ｂを小さくなり過ぎないように設定する。

そして、第１樹脂層１１の表面積Ｓ１を第２樹脂層１２の表面積Ｓ２よりも狭く設定する場合は、平均値Ｃを安全閾値Ｄ（＝２３）以上に設定するために、第１樹脂層１１の酸素指数Ａ及び第２樹脂層の酸素指数Ｂのいずれかをより大きくする必要がある。

これにより、図２に示すように電解コンデンサー３の発火によりカバー４に孔４ａが生じても、孔４ａの内側における第１樹脂層１１の表面１１ａが燃焼することはなく、かつ第１樹脂層１１の表面から揮発した消火成分により孔４ａの内側における第２樹脂層１２の表面１２ａの燃焼が効果的に抑制され、カバー４そのものの延焼を防止することができる。

また、第２樹脂層１２については、難燃性の高さを第１樹脂層１１程には重要視する必要がなくその材質の選択の自由度が広いため、安全性ばかりでなく、機械的強度、耐久性、美観、コストなどに優れたカバー４を提供することができる。

次に、上記安全閾値Ｄについて説明する。上記酸素指数は、合成樹脂の難燃性の指標となるＪＩＳの酸素指数ＯＩである。このＪＩＳの酸素指数ＯＩとは、合成樹脂に火をつけた状態で、その燃焼が持続されるのに必要な最低酸素濃度をパーセンテージで示す指標である。一般的な空気の組成は、酸素指数ＯＩで見ると２０となるため、この２０近辺を基準にして、例えば図３の表に示すような３段階の難燃性が定義されている。

図３の表から明らかなように酸素指数ＯＩが２２以下の場合は、合成樹脂が燃え、また酸素指数ＯＩが２２〜２７の数値範囲に入る場合は、合成樹脂が燃え難く、更に酸素指数ＯＩが２７以上では、合成樹脂が極めて燃え難い。従って、酸素指数ＯＩが２２以上であれば、安全性が確保されるといえる。

そこで、本実施形態では、上記式（１）で導き出される値Ｃと比較される安全閾値Ｄを、合成樹脂が燃え難いとされる数値範囲２２〜２７に入る規定の値に予め設定している。例えば、安全閾値Ｄを２３に設定している。また、第１樹脂層１１の酸素指数Ａを好ましくは２７以上に設定している。

次に、第１樹脂層１１及び第２樹脂層１２の具体例について説明する。一般的な合成樹脂の難燃性を評価するための指標として、ＵＬ９４規格がある。このＵＬ９４規格では、水平燃焼試験と、垂直燃焼試験があり、水平燃焼試験については図４（ａ）の表に示すような定義がなされ、垂直燃焼試験については図４（ｂ）の表に示すような５段階の定義がなされている。

そして、一般的な合成樹脂については、酸素指数ＯＩ及びＵＬ９４規格に基づく評価が、図５の表に示すようなものとなっている。

図５の表からも明らかなように酸素指数ＯＩが大きくなる程、ＵＬ９４規格での難燃性が高くなる傾向にある。この図５の表に基づき、例えば第１樹脂層１１として架橋ポリエチレン（酸素指数Ｂ＝３４〜３６）を選択し、第２樹脂層１２としてメタクリル樹脂（酸素指数Ａ＝１７〜１８）を選択し、第１樹脂層１１の表面積Ｓ１と第２樹脂層１２の表面積Ｓ２を等しくした場合は、上記式（１）で導き出される値Ｃが２５〜２７となって、この値Ｃが安全閾値Ｄ（＝２３）以上となり、また第１樹脂層１１の酸素指数Ａが２７以上となる。このため、上記のように電解コンデンサー３が発火して、電解コンデンサー３の炎が第１樹脂層１１の表面１１ａに接しても、カバー４が燃焼し難く、またカバー４に孔４ａが生じても、第１樹脂層１１の消火成分が揮発して、この揮発した消火成分により第２樹脂層１２の燃焼が抑えられる。

また、電子機器１の設計に際しては、上記式（１）で導き出される値Ｃが安全閾値Ｄ以上になるように第１樹脂層１１の表面積Ｓ１、第２樹脂層１２の表面積Ｓ２、第１樹脂層１１の酸素指数Ａ、及び第２樹脂層１２の酸素指数Ｂを適宜設定することにより、安全性を評価したり確保したりすることが可能である。

図６は、第１樹脂層１１として適用可能な東レフィルム加工株式会社製のルミラー（登録商標）の難燃性に関する資料を示している。

この図６の資料によれば、Ｖ−０、ＶＴＭ−０に対応する種類のルミラーに関しては、難燃性が高く、第１樹脂層１１として適用可能である。

ここでは、ルミラーの酸素指数が記されていないが、周知の酸素指数の測定方法又は測定装置によりルミラーの酸素指数を測定して、この測定した酸素指数を上記式（１）における第１樹脂層１１の酸素指数Ａとして代入し、上記式（１）で導き出される値Ｃが安全閾値Ｄ以上になるように、他のパラメータ、すなわち第１樹脂層１１の表面積Ｓ１、第２樹脂層１２の表面積Ｓ２、及び第２樹脂層１２の酸素指数Ｂを適宜設定すればよい。

ただし、ルミラーの多くは、薄いフィルム状のものである。そこで、図７（ａ）に示すように、ルミラーを適用してなる第１樹脂層１１を複数層設けてもよい。この場合は、カバー４の孔４ａの内側における各第１樹脂層１１の表面積の合計が、上記式（１）における表面積Ｓ１となり、上記式（１）で導き出される値Ｃが安全閾値Ｄ以上になるように各表面積Ｓ１、Ｓ２、及び各酸素指数Ａ、Ｂを設定する。

あるいは、図７（ｂ）に示すように第１樹脂層１１に対しては、上面から下面へと打ち抜いてなる複数の孔２１を形成して、下面における該各孔２１の周囲にバリ２１ａを生じさせる。そして、第１樹脂層１１を第２樹脂層１２の下面に貼り合わせて、カバー４を形成してもよい。第１樹脂層１１の孔２１のバリ２１ａが下方に盛り上がっているため、第１樹脂層１１の孔２１の内側の表面積が広くなる。

この場合は、電解コンデンサー３の発火により、第１樹脂層１１の孔２１を通じて第２樹脂層１２に孔２２が形成され、第１樹脂層１１の孔２１と第２樹脂層１２の孔２２が重なり合う。このとき、第１樹脂層１１の孔２１の内側の表面積が、上記式（１）における表面積Ｓ１となり、この孔２１の内側の表面積Ｓ１が広いため、第１樹脂層１１の表面から揮発した消火成分による第２樹脂層１２の燃焼の抑制効果が高くなる。

更に、図７（ｂ）に示すような第１樹脂層１１の各孔２１の直径をより小さくして、各孔２１の個数を増やしても構わない。この場合は、電解コンデンサー３の発火により、第１樹脂層１１の各孔２１を通じて第２樹脂層１２のそれぞれの孔２２が形成され、第１樹脂層１１の各孔２１と第２樹脂層１２の各孔２２が互いに重なり合うので、互いに重なり合う孔２１と孔２２毎に、上記式（１）の関係が成立して、カバー４の延焼が防止される。

ところで、本発明は、上記電子機器を備える画像形成装置を包含する。図８は、画像形成装置を例示する斜視図である。図８に示す画像形成装置１０は、例えば、コピー機能、プリンター機能、スキャナー機能、及びファクシミリ機能などの複数の機能を兼ね備えた複合機である。この画像形成装置１０は、画像読取部１１０、画像形成部１２０、給紙部１３、及び排出トレイ１４などから概略構成される。

画像形成装置１０が画像読取動作を行う場合、画像読取部１１０が原稿載置台１１１に載置された原稿を読み取り、原稿の画像を示す画像データを生成する。この画像データは、画像メモリー（図示せず）に記憶される。

画像形成装置１０が画像形成動作を行う場合は、画像メモリーに記憶された画像データに基づいて、画像形成部１２０が給紙部１３から給紙される記録紙にトナー像を形成する。この後、記録紙上に形成されたトナー像は、不図示の定着部により熱定着される。定着処理の完了した画像形成済みの記録紙は、排出トレイ１４に排出される。

このような画像形成装置１０においては、その電源として上記電子機器１の構成を適用することができ、上記電子機器１と同様の作用効果を得ることができる。

また、図１乃至図８を用いて説明した構成は、本発明の一実施形態に過ぎず、本発明を当該構成及び処理に限定する趣旨ではない。

１ 電子機器
２ 基板
３ 電解コンデンサー
４ カバー
１１ 第１樹脂層
１２ 第２樹脂層
１０ 画像形成装置
１２０ 画像形成部

Claims (7)

1. 電流が流される素子と、
   前記素子に対して向かい合わせで配置された積層板と、を備え、
   前記積層板は、第１樹脂層及び第２樹脂層を積層してなり、
   前記第１樹脂層が前記第２樹脂層よりも低い難燃性を有し、
   前記素子から前記積層板を貫く方向の孔が該積層板に形成されたときに、該孔の内側に露呈する前記第１樹脂層の表面積をＳ１とし、該孔の内側に露呈する前記第２樹脂層の表面積をＳ２とし、前記第１樹脂層の酸素指数をＡとし、前記第２樹脂層の酸素指数をＢとすると、次式（１）で導き出される値Ｃが予め設定された安全閾値Ｄ以上になるように前記各表面積Ｓ１、Ｓ２及び前記各酸素指数Ａ、Ｂを設定した電子機器。
   Ｃ＝（（Ｓ１×Ａ）＋（Ｓ２×Ｂ））／２（Ｓ１＋Ｓ２） …（１）
2. 前記酸素指数Ａが前記酸素指数Ｂよりも大きい請求項１に記載の電子機器。
3. 前記安全閾値Ｄは、数値範囲２２〜２７に入る規定の値である請求項１又は請求項２に記載の電子機器。
4. 前記安全閾値Ｄは、２３である請求項３に記載の電子機器。
5. 前記酸素指数Ａは、２７以上である請求項１乃至請求項４のいずれか１つに記載の電子機器。
6. 前記素子は、基板上に実装されたコンデンサーであり、
   前記積層板は、前記基板に対して離間して向かい合わせで配置されたカバーである請求項１乃至請求項５のいずれか１つに記載の電子機器。
7. 請求項１乃至請求項６のいずれか１つに記載の電子機器と、
   記録媒体に画像を形成する画像形成部と、を備える画像形成装置。