JP2020053571A - バリスタを実装した電気機器 - Google Patents

Abstract

【課題】バリスタの破片が電気機器の開口部から外部へ飛散することを防止する。【解決手段】電気機器１００は、開口部５５０が設けられた外装１００ａと、外装の内部に設けられ、商用電源６００に接続される基板７００、２５００と、基板に実装されたバリスタＶｚと、基板に実装されたラインフィルタＣ１、Ｔ１と、を備え、開口部は、バリスタの電極７２、７３に直交する所定の方向に設けられており、バリスタの中心に頂点Ｐを有し、所定の方向に高さを有し、所定の立体角θを有する円錐形状の範囲ＡＲが開口部に交差しないように、ラインフィルタは、所定の方向においてバリスタと開口部の間に配置されている。【選択図】図５

Description

本発明は、バリスタが実装された基板を備える電気機器に関する。

画像形成装置の低圧電源等の電気回路基板には、雷サージや過大な電圧サージ等から基板上の回路を保護する目的で、バリスタに代表されるようなサージ吸収特性を持った電子部品が設けられている。このようなサージ吸収を目的とした電子部品は、異常電圧の印加が度重なるようなレアケースにおいては次第に劣化して部品の飛散を伴う故障を起こす場合がある。部品の飛散を伴う故障を起こすような最終段階まで電子部品の劣化が進むことは極めて稀ではあるものの、部品の飛散を想定しておく必要がある。一方、画像形成装置に用いられる電気回路基板周辺部には、発熱部品が集中するため、冷却用の開口部（ルーバー）が設けられることが多い。すなわち、冷却用の開口部とバリスタは隣接する場合が多いので、破損した電子部品の破片が風路を通って開口部から装置の外に出るケースを確実に回避することが求められる。

破損した電子部品の破片が風路を通って開口部から装置の外に出るケースを回避するための従来の技術は、大きく２つに分かれる。１つは、バリスタと開口部の距離を遠ざける方法である。もう１つは、バリスタの破片が外部へ飛散することを直接的に防止する方法である。後者の従来技術として、特許文献１は、一面が開放された金属ケースでバリスタを覆うことを開示している。また、後者の別の従来技術として、目隠し構造のルーバーや、穴の細かいルーバーを用いる方法がある。図７は、バリスタの飛散を防ぐ従来の画像形成装置１１００の断面図である。従来の画像形成装置１１００は、バリスタが実装された電気回路基板３５００と、吸気用の開口部として通気ルートが入り組んだ目隠し構造の吸気ルーバー１１１と、冷却ファン１１３と、排気用の開口部として穴の細かい排気ルーバー１１２が設けられている。目隠し構造の吸気ルーバー１１１及び穴の細かい排気ルーバーは、バリスタの飛散した破片が画像形成装置１１００の外部へ出ることを防止する。

特開２００８−１９８９６９号公報

しかし、バリスタと開口部の距離を遠ざける方法では、バリスタを実装する位置が制約され、画像形成装置の大型化につながる。特許文献１に開示されているように金属ケースでバリスタを覆う場合も、電気回路基板上におけるバリスタの専有面積がケースの分だけ広くなるため電気回路基板自体が大きくなり、画像形成装置の小型化の妨げとなる。 また、図７に示すような目隠し構造の吸気ルーバー１１１及び穴の細かい排気ルーバー１１２の場合、通気性が損なわれ、電気回路基板の冷却に関して不利になる。特に、図７に示すように冷却ファン１１３が吸気ルーバー１１１から遠く離れている場合、通気性が低い吸気ルーバー１１１のために、画像形成装置１１００の外部から内部へ引き込まれる空気の量が低下する。そのため、別の冷却ファンを追加したり大型の冷却ファンを設けたりする必要があり、画像形成装置１１００の大型化につながる。

そこで、本発明は、電気機器を大型化することなく、バリスタが故障した際にバリスタの破片が電気機器の開口部から外部へ飛散することを防止する電気機器を提供する。

本発明の一実施例による開口部が設けられた外装を有する電気機器において、
前記外装の内部に設けられ、商用電源に接続される基板と、
前記基板に実装されたバリスタと、
前記基板に実装されたラインフィルタと、
を備え、
前記開口部は、前記バリスタの電極に直交する所定の方向に設けられており、
前記バリスタの中心に頂点を有し、前記所定の方向に高さを有し、所定の立体角θを有する円錐形状の範囲が前記開口部に交差しないように、前記ラインフィルタは、前記所定の方向において前記バリスタと前記開口部の間に配置されていることを特徴とする。

本発明によれば、電気機器を大型化することなく、バリスタが故障した際にバリスタの破片が電気機器の開口部から外部へ飛散することを防止することができる。

画像形成装置の断面図。 画像形成装置の制御システムのブロック図。 バリスタの説明図。 画像形成装置に設けられた従来のプリント基板の断面図。 画像形成装置に設けられた実施例１のプリント基板の断面図。 画像形成装置に設けられた実施例２のプリント基板の断面図。 バリスタの飛散を防ぐ従来の画像形成装置の断面図。

以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態を説明する。

（画像形成装置）
以下、電気機器の一例として画像形成装置１００を用いて実施例１を説明する。画像形成装置１００は、記録媒体（以下、転写材という）Ｓに画像を形成する。図１は、画像形成装置１００の断面図である。以下の説明において、画像形成装置１００の下から上へ向かう鉛直方向をＺ方向と定義し、画像形成装置１００の左から右へ向かう水平方向をＹ方向と定義し、画像形成装置１００の前側から後ろ側へ向かう水平方向をＸ方向と定義する。画像形成装置１００は、電子写真方式を用いて記録媒体にカラー画像を形成するフルカラープリンタである。しかし、画像形成装置１００は、フルカラープリンタに限定されるものではなく、例えば、電子写真複写機、カラーＬＥＤプリンタ、ＭＦＰ（複合機）、ファクシミリ装置又は印刷機であってもよい。画像形成装置１００は、カラー画像を形成するカラー画像形成装置に限らず、モノクロ画像を形成するモノクロ画像形成装置であってもよい。画像形成方法は、電子写真方式に限らず、静電記録方式、インクジェット方式などであってもよい。画像形成装置１００は、イエロー色の画像を形成する画像形成部１Ｙと、マゼンタ色の画像形成部１Ｍと、シアン色の画像形成部１Ｃと、ブラック色の画像形成部１Ｋの４つの画像形成部（画像形成ユニット）を備えている。これら４つの画像形成部１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋは一定の間隔において一列に配置される。

画像形成部１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋには、それぞれ像担持体としてのドラム型の電子写真感光体（以下、感光ドラムという）２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋが設置されている。各感光ドラム２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋの周囲には、一次帯電器３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋ、現像装置４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋ、転写手段としての転写ローラ５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ、ドラムクリーナ装置６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋがそれぞれ配置されている。一次帯電器３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋと現像装置４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋとの間の下方には、レーザー露光装置７が設けられている。

現像装置４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋには、それぞれイエロートナー、シアントナー、マゼンタトナー、ブラックトナーが収納されている。各感光ドラム２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋは、負帯電のＯＰＣ感光体でアルミニウム製のドラム基体上に光導電層を有しており、駆動装置（不図示）によって矢印方向（図１における時計回り方向）に所定のプロセススピードで回転駆動される。一次帯電手段としての一次帯電器３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋは、帯電バイアス電源（不図示）から印加される帯電バイアスによって各感光ドラム２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋの表面を負極性の所定電位に均一に帯電する。現像装置４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋは、感光ドラム２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋ上に形成される各静電潜像に各色のトナーを付着させてトナー像として現像（可視像化）する。一次転写手段としての転写ローラ５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋは、一次転写部３２Ｙ、３２Ｍ、３２Ｃ、３２Ｋで中間転写ベルト８を介して感光ドラム２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋに当接可能に配置されている。ドラムクリーナ装置６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋは、感光ドラム２上で一次転写後に残留した転写残トナーを、感光ドラム２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋから除去するためのクリーニングブレードを有する。

中間転写ベルト８は、感光ドラム２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋの上面側に配置されている。中間転写ベルト８は、二次転写部３４側に配置されて中間転写ベルト８に駆動力を付与する二次転写対向ローラ１０と一次転写部３２Ｙ〜３２Ｋを挟んで対向側に配置され中間転写ベルト８に張力を付与するテンションローラ１１とによって張架されている。二次転写対向ローラ１０は、二次転写部３４において、中間転写ベルト８を介して二次転写ローラ１２と当接可能に配置されている。中間転写ベルト８は、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート樹脂フィルム、ポリフッ化ビニリデン樹脂フィルム等のような誘電体樹脂によって構成されている。中間転写ベルト８は、感光ドラム２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋとの対向面側に形成された一次転写面としての下部平面８ａを、二次転写ローラ１２側を下方にして傾斜して配置されている。すなわち、中間転写ベルト８は、感光ドラム２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋの上面に移動可能に対向配置されて感光ドラム２との対向面側に形成された一次転写面としての下部平面８ａを、二次転写部３４側が下方となるように傾斜して配置されている。

二次転写対向ローラ１０は、二次転写部３４にて中間転写ベルト８を介して二次転写ローラ１２と当接可能に配置されている。また、無端状の中間転写ベルト８の外側で、テンションローラ１１の近傍には、中間転写ベルト８の表面に残った転写残トナーを除去して回収するベルトクリーニング装置１３が配置されている。また、二次転写部３４よりも転写材Ｓの搬送方向の下流側には、定着装置１６が縦パス構成で配置されている。レーザー露光装置７は、与えられる画像情報の時系列電気デジタル画素信号に対応した発光を行うレーザー光源、ポリゴンミラー及び反射ミラーから構成される。レーザー露光装置７は、各感光ドラム２ａ、２ｂ、２ｃ、２Ｋに露光をすることによって、各一次帯電器３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋで帯電された各感光ドラム２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋの表面に画像情報に応じた各色の静電潜像を形成する。

次に、画像形成装置１００による画像形成動作を説明する。画像形成開始信号が発せられると、所定のプロセススピードで回転駆動される各画像形成部１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋの各感光ドラム２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋは、それぞれ一次帯電器３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋによって一様に負極性に帯電される。そして、レーザー露光装置７は、外部から入力されるカラー色分解された画像信号をレーザー発光素子からレーザー光を出射する。レーザー光は、ポリゴンミラー及び反射ミラーを経由し各感光ドラム２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋ上に各色の静電潜像を形成する。

そして、まず感光ドラム２Ｙ上に形成された静電潜像に、感光ドラム２Ｙの帯電極性（負極性）と同極性の現像バイアスが印加された現像装置４Ｙによって、イエローのトナーを付着させてトナー像として可視像化する。イエローのトナー像は、感光ドラム２Ｙと転写ローラ５Ｙとの間の一次転写部３２Ｙにて、一次転写バイアス（トナーと逆極性（正極性））が印加された転写ローラ５Ｙによって、回転する中間転写ベルト８上に一次転写される。

イエローのトナー像が転写された中間転写ベルト８は、画像形成部１Ｍへ移動される。そして、画像形成部１Ｍにおいても、同様にして、感光ドラム２Ｍに形成されたマゼンタのトナー像が、中間転写ベルト８上のイエローのトナー像上に重ね合わせて、一次転写部３２Ｍにて転写される。この時、各感光ドラム２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋ上に残留した転写残トナーは、ドラムクリーナ装置６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋに設けられたクリーナブレード等により掻き落とされ、回収される。以下、同様にして、中間転写ベルト８上に重畳転写されたイエロー、マゼンタのトナー像上に画像形成部１Ｃ、１Ｋの感光ドラム２Ｃ、２Ｋで形成されたシアン、ブラックのトナー像を一次転写部３２Ｃ、３２Ｋにて順次重ね合わせる。このようにして、フルカラーのトナー像が中間転写ベルト８上に形成される。

転写材（用紙）Ｓは、給送カセット１７から搬送パス１８を通してレジストレーションローラ１９へ搬送される。中間転写ベルト８上のフルカラーのトナー像先端が、二次転写対向ローラ１０と二次転写ローラ１２の間の二次転写部３４へ移動されるタイミングに合わせて、転写材Ｓは、レジストレーションローラ１９によって二次転写部３４へ搬送される。中間転写ベルト８上のフルカラーのトナー像は、二次転写バイアス（トナーと逆極性（正極性））が印加された二次転写ローラ１２によって、二次転写部３４へ搬送された転写材Ｓへ一括して二次転写される。

フルカラーのトナー像が形成された転写材Ｓは、定着装置１６へ搬送されて、フルカラーのトナー像が加熱及び加圧されて転写材Ｓの表面に熱定着された後、排出ローラ２１によって本体上面の排出トレイ２２上へ排出され、一連の画像形成動作を終了する。なお、中間転写ベルト８上に残った二次転写残トナーは、ベルトクリーニング装置１３によって除去されて回収される。以上が片面画像形成時の画像形成動作である。

続いて、画像形成装置１００による両面画像形成動作を説明する。両面画像形成動作において、片面に画像が形成された転写材Ｓが定着装置１６へ搬送されるところまでは、片面画像形成動作と同様である。フルカラーのトナー像が加熱及び加圧されて転写材Ｓの表面に熱定着された後、排出ローラ２１によって本体上面の排出トレイ２２上へ転写材Ｓの大部分が排出された状態で、排出ローラ２１の回転を停止する。その際、転写材Ｓの後端位置が反転可能位置４２に到達しているように、転写材Ｓが停止している。

つづいて、排出ローラ２１が通常の回転方向と反対の回転方向へ逆回転され、停止されていた転写材Ｓは、両面ローラ４０、４１を備えた両面パス２３へ搬送される。排出ローラ２１が逆回転されることによって、転写材Ｓは、反転可能位置４２に位置していた転写材Ｓの後端を先端として両面ローラ４０へ搬送される。その後、両面ローラ４０によって転写材Ｓが両面ローラ４１へ搬送され、両面ローラ４０、４１によってレジストレーションローラ１９へ向かって転写材Ｓが搬送される。その間に画像形成開始信号を発生させ、片面画像形成時と同様、中間転写ベルト８上のフルカラーのトナー像先端が、二次転写対向ローラ１０と二次転写ローラ１２の間の二次転写部３４へ移動される。レジストレーションローラ１９は、中間転写ベルト８上のフルカラーのトナー像先端が二次転写部３４へ移動されるタイミングに合わせて、転写材Ｓを二次転写部３４へ搬送する。二次転写部３４にてトナー像先端と転写材Ｓの先端を一致させ、トナー像を転写させた以降は、片面画像形成動作と同様に、定着装置１６によって転写材Ｓ上のトナー像が定着される。両面に画像が形成された転写材Ｓは、排出ローラ２１によって排出トレイ２２上へ排出されて、一連の両面画像形成動作を終了する。

（基本制御部）
図２は、画像形成装置１００の制御システムのブロック図である。画像形成装置１００は、ＣＰＵ１７１を含む基本制御部１１０を有する。ＣＰＵ１７１は、ＲＯＭ１７４、ＲＡＭ１７５、不揮発性メモリ１７６、Ｉ／Ｏポート１７３及びアナログＩ／Ｆ１８０にアドレスバス及びデータバスによって接続されている。ＲＯＭ１７４は、制御プログラムを保存している。ＲＡＭ１７５は、制御を行うために必要なデータを保存する。不揮発性メモリ１７６は、画像形成装置１００の電源装置５００がＯＦＦされてもデータを保存することができる。

電源装置５００は、制御用電源部（不図示）及び負荷用電源部（不図示）を有する。制御用電源部（不図示）は、基本制御部１１０のＣＰＵ１７１、アナログＩ／Ｆ１８０及び転写材Ｓの位置を検出するセンサ（不図示）へ比較的低い電圧レベル（一般的に３．３〜５Ｖ）の制御用ＤＣ電源を供給する。負荷用電源部（不図示）は、モータ及びクラッチ等の駆動負荷（不図示）へ比較的高い電圧レベル（一般的に２４Ｖ）の負荷用ＤＣ電源を供給する。電源装置５００の実装部品及び冷却ファン５４０の位置関係は、図４を参照して後述する。

Ｉ／Ｏポート１７３は、モータ及びクラッチ等の駆動負荷（不図示）、転写材Ｓの位置を検出するセンサ（不図示）及び定着装置１６に接続されている。ＣＰＵ１７１は、ＲＯＭ１７４に保存された制御プログラムに従ってＩ／Ｏポート１７３を介して順次入出力の制御を行い、画像形成動作を実行する。ＣＰＵ１７１は、操作部１７２に電気的に接続されている。ＣＰＵ１７１は、操作部１７２の表示手段及びキー入力手段を制御する。操作者は、キー入力手段を通して、画像形成動作モードの切り替え及び表示手段の表示画面の切り替えをＣＰＵ１７１へ指示することができる。ＣＰＵ１７１は、画像形成装置１００の状態及びキー入力手段によって設定される画像形成動作モードの値を表示手段に表示させる。ＣＰＵ１７１は、外部Ｉ／Ｆ処理部４００、画像メモリ部３００及び画像形成制御部２００に電気的に接続されている。外部Ｉ／Ｆ処理部４００は、ＰＣ等の外部機器とＣＰＵ１７１の間で画像データ及び処理データを送受信する。画像メモリ部３００は、画像の伸張処理及び画像データの一時的蓄積処理を行う。画像形成制御部２００は、画像メモリ部３００から転送されたライン画像データを処理する。レーザー露光装置７は、画像形成制御部２００によって処理された画像データに従って感光ドラム２を露光する。基本制御部１１０は、定着装置１６に電気的に接続されている。

（バリスタ）
電源装置５００には、円板型のバリスタＶｚが設けられている。バリスタＶｚは、電源装置５００及び基本制御部１１０を雷サージや過大な電圧サージ等の突発的な高電圧から保護するためのサージ吸収特性を有する電子部品である。図３は、バリスタＶｚの説明図である。図３（ａ）は、ＹＺ平面に平行な平面におけるバリスタＶｚの断面図である。図３（ｂ）は、ＹＸ平面に平行な平面におけるバリスタＶｚの断面図である。バリスタＶｚは、半導体セラミックス７１、電極７２、７３、リード線７４、７５及び外装７６とからなる。半導体セラミックス７１は、非直線性抵抗特性を有する。二つの電極７２、７３は、半導体セラミックス７１を挟むように設けられている。リード線７４、７５は、二つの電極７２、７３のそれぞれにはんだ付けされている。外装７６は、半導体セラミックス及び電極を覆う。バリスタＶｚは、二つのリード線７４、７５間の電圧が低い時に電気抵抗が高く、ある程度以上に電圧が高くなると急激に電気抵抗が低くなる性質を有する。

バリスタＶｚは、故障すると、バリスタＶｚの半導体セラミックス７１、電極７２、７３、リード線（端子）７４、７５、外装７６等の部品が飛散することがある。図３（ｃ）、図３（ｄ）及び図３（ｅ）は、バリスタＶｚの部品の飛散を伴う故障時に部品が飛散する方向と範囲ＡＲを示す図である。図３（ｃ）は、ＹＸ平面に平行な平面におけるバリスタＶｚの断面図である。図３（ｄ）は、バリスタＶｚからの距離ＬｘでＹＺ平面に平行な平面内の円形の範囲ＡＲを示す図である。図３（ｅ）は、ＸＺ平面に平行な平面におけるバリスタＶｚの断面図である。本実施例において、バリスタＶｚは、円形状の電極７２、７３の面がＹＺ平面に平行に配置され、リード線７４、７５がＹ軸方向に平行に延在している。

前述したように、バリスタＶｚは、異常電圧の印加が度重なるようなレアケースにおいて部品の飛散を伴う故障を起こすことがある。図３（ｃ）に示すＹＸ平面において、バリスタＶｚの破片は、実験的に、バリスタＶｚの略中心を頂点Ｐとし、円形状の電極７２，７３に直交するＸ軸方向に高さを有し、立体角θを有する範囲ＡＲ内に飛散することがわかっている。図３（ｅ）に示すＸＺ平面においても、バリスタＶｚの破片は、実験的に、バリスタＶｚの略中心を頂点Ｐとし、円形状の電極７２，７３に直交するＸ軸方向に高さを有し、立体角θを有する範囲ＡＲ内に飛散することがわかっている。すなわち、バリスタＶｚの略中心を頂点Ｐとし、Ｘ軸方向に高さを有し、立体角θを有する円錐形状の空間の範囲ＡＲ内に破片が飛散する。このため、例えば、図３（ｄ）に示すように、バリスタＶｚからの距離ＬｘでＹＺ平面に平行な平面内においては、半径Ｌｘ×ｔａｎ（θ／2）の円の範囲ＡＲ内に破片が飛散する。

電源装置５００に設けられる従来の電気回路基板（以下、プリント基板という）１５００を説明する。図４は、画像形成装置１００に設けられた従来のプリント基板１５００の断面図である。図４（ａ）は、図１の画像形成装置１００においてＹ方向におけるレーザー露光装置７の左側に配置された従来のプリント基板１５００の一部の実装部品と冷却部品としての冷却ファン５４０の位置関係を示すＸＺ平面に平行な平面における断面図である。図４（ｂ）は、図４（ａ）のIVＢ−IVＢ線における画像形成装置１００に設けられた従来のプリント基板１５００の断面図である。

プリント基板１５００は、一般的なコネクタとしてのＡＣ入力部５０１を介して商用電源６００（図２）に接続される電源基板である。プリント基板１５００は、各種ラインフィルタに接続されたパターンＰ＿Ｈ及びパターンＰ＿Ｎが形成されている。ラインフィルタは、アクロス・ザ・ラインコンデンサＣ１及びコモンモードチョークコイルＴ１を含む。ＡＣ入力部５０１で、商用電源６００のＨ（ホット）端子（Ｌ（ライブ）端子）（第一端子）は、プリント基板のパターンＰ＿Ｈ（第一パターン）に接続される。ＡＣ入力部５０１で、商用電源６００のＮ（ニュートラル）端子（コールド端子）（第二端子）は、プリント基板のパターンＰ＿Ｎ（第二パターン）に接続される。ＡＣ入力部５０１から下流へ向かって、アクロス・ザ・ラインコンデンサＣ１、バリスタＶｚ及びコモンモードチョークコイルＴ１の順で、パターンＰ＿Ｈ及びＰ＿Ｎに電気的に接続されている。アクロス・ザ・ラインコンデンサＣ１、バリスタＶｚ及びコモンモードチョークコイルＴ１のそれぞれは、商用電源６００のＨ端子に接続されるパターンＰ＿Ｈと商用電源６００のＮ端子に接続されるパターンＰ＿Ｎの間に接続される。コモンモードチョークコイルＴ１の下流で、パターンＰ＿Ｈ及びＰ＿Ｎは、制御用電源部及び負荷用電源部の実装部品に電気的に接続されている。

アクロス・ザ・ラインコンデンサＣ１は、プリント基板１５００に対するノーマルモードノイズを吸収するために実装されるラインフィルタである。アクロス・ザ・ラインコンデンサＣ１は、商用電源６００のＨ端子とＮ端子の間の耐電圧が要求されるため、一般的に三辺がそれぞれ３ｃｍ程度の比較的大きい直方体の部品である。バリスタＶｚは、商用電源６００のＨ端子とＮ端子の間に雷などの過大な電圧が印加された場合に、プリント基板１５００に印加される電圧を吸収するために実装される保護素子である。バリスタＶｚは、一般的に直径１ｃｍ程度の円板形状の部品である。コモンモードチョークコイルＴ１は、プリント基板１５００に対するコモンモードノイズを吸収するために実装されるラインフィルタである。コモンモードチョークコイルＴ１も、駆動電流により芯線が太く且つノイズ吸収用に巻き数が増えるため、一般的に直径３ｃｍ程度の比較的大きい円柱型部品である。なお、バリスタＶｚをコモンモードチョークコイルＴ１の下流に配置すると、商用電源６００に過大な電圧が印加された場合に、コモンモードチョークコイルＴ１のインダクタンス成分がその電圧をさらに上昇させ、バリスタＶｚが壊れやすくなる。したがって、上述の位置関係が一般的である。すなわち、バリスタＶｚは、ＡＣ入力部５０１の近傍に実装される。

また、プリント基板１５００には、多くの発熱部品が設けられている。例えば、コモンモードチョークコイルＴ１は、抵抗成分×駆動電流のワット数で発熱する。ＡＣ／ＤＣスイッチング電源である制御用電源部及び負荷用電源部は、スイッチング損失によって発熱する。したがって、プリント基板１５００を冷却するために、プリント基板１５００の近傍に冷却ファン５４０が配置されている。冷却ファン５４０は、Ｘ軸方向においてプリント基板１５００の後ろ側に配置されている。冷却ファン５４０は、プリント基板１５００からの熱によって温められた画像形成装置１００内の空気を、画像形成装置１００の後ろ側の外装１００ｂに設けられた開口部５５１を通して画像形成装置１００の外側へ排出する。開口部５５１は、外装１００ｂの内部と外部との間で空気を流通させる風路である。画像形成装置１００の前側の外装１００ａには、バリスタＶｚの電極７２，７３に直交するＸ軸方向においてプリント基板１５００の前側に少なくとも一つの開口部５５０が設けられている。開口部５５０は、外装１００ａの内部と外部との間で空気を流通させる風路である。冷却ファン５４０の回転時に、画像形成装置１００の外側の空気が開口部５５０を通して画像形成装置１００内へ取り込まれる。これによって、冷却ファン５４０回転時に、画像形成装置１００の外側の空気が開口部５５０、プリント基板１５００、冷却ファン５４０及び開口部５５１を流れ、電源装置５００が冷却される。

このように、一般的に、プリント基板１５００の近傍に、冷却用の風路として開口部５５０が設けられる。つまり、バリスタＶｚの近傍に開口部５５０が配置される場合が多い。バリスタＶｚが部品の飛散を伴う故障をした場合、図３（ｃ）、図３（ｄ）及び図３（ｅ）に示すようにバリスタＶｚの中心を頂点ＰとしてＸ軸の負方向（所定の方向）へ立体角θで破片が飛散する。バリスタＶｚの破片は、図４（ａ）及び図４（ｂ）の矢印で示す方向へ飛散する。バリスタＶｚの破片が飛散する円錐形状の範囲ＡＲは、開口部５５０に交差する。このため、飛散した破片の大きさによっては、開口部５５０を通って画像形成装置１００の外部へ出る懸念がある。

電源装置５００に設けられる実施例１の電気回路基板（以下、プリント基板という）７００を説明する。図５は、画像形成装置１００に設けられた実施例１のプリント基板７００の断面図である。図５（ａ）は、図１の画像形成装置１００においてＹ方向におけるレーザー露光装置７の左側に配置された実施例１のプリント基板７００の一部の実装部品と冷却部品としての冷却ファン５４０の位置関係を示すＸＺ平面に平行な平面における断面図である。図５（ｂ）は、図５（ａ）の ＶＢ− ＶＢ線における画像形成装置１００に設けられた実施例１のプリント基板７００の断面図である。図５（ｃ）は、ＹＺ平面に平行な平面における実施例１のプリント基板７００の断面図である。プリント基板７００は、ＡＣ入力部５０１を介して商用電源６００（図２）に接続され、画像形成装置１００の負荷に電力を供給する電源基板である。実施例１のプリント基板７００は、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示す従来のプリント基板１５００と電気的な接続は同様であるが、アクロス・ザ・ラインコンデンサＣ１の位置が異なる。具体的には、図５（ａ）に示すようにＸＺ平面に平行でＹ軸方向におけるバリスタＶｚの略中心を通る平面内で、Ｘ軸方向におけるバリスタＶｚの左側にアクロス・ザ・ラインコンデンサＣ１が配置されている。アクロス・ザ・ラインコンデンサＣ１は、バリスタＶｚの破片が飛散する円錐形状の範囲ＡＲが開口部５５０に交差しないように、バリスタＶｚと開口部５５０の間に配置されている。

アクロス・ザ・ラインコンデンサＣ１とバリスタＶｚの位置関係を説明する。バリスタＶｚの中心のＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸の座標をＬｘ＿ｖｚ、Ｌｙ＿ｖｚ及びＬｚ＿ｖｚとする。アクロス・ザ・ラインコンデンサＣ１とバリスタＶｚの中心との距離をＬｘ＿ｃ１とする。Ｙ軸方向におけるアクロス・ザ・ラインコンデンサＣ１の右端部（Ｙ座標の上端部）の座標をＬｙ＿ｃ１ｔとし、左端部（Ｙ座標の下端部）の座標をＬｙ＿ｃ１ｂとする。Ｚ軸方向におけるアクロス・ザ・ラインコンデンサＣ１の上端部（Ｚ座標の上端部）の座標をＬｚ＿ｃ１ｔとし、下端部（Ｚ座標の下端部）の座標をＬｚ＿ｃ１ｂとする。アクロス・ザ・ラインコンデンサＣ１を選択される部品とする。アクロス・ザ・ラインコンデンサＣ１の右端部の座標Ｌｙ＿ｃ１ｔ、左端部の座標Ｌｙ＿ｃ１ｂ、上端部の座標Ｌｚ＿ｃ１ｔ及び下端部の座標Ｌｚ＿ｃ１ｂを選択される部品のサイズとする。例えば、選択される部品のサイズ、バリスタＶｚの中心のＹ軸の座標Ｌｙ＿ｖｚ、Ｚ軸の座標Ｌｚ＿ｖｚ及びアクロス・ザ・ラインコンデンサＣ１とバリスタＶｚの中心との距離Ｌｘ＿ｃ1が以下の関係を満たすように設定する。

Ｌｙ＿ｖｚ＋Ｌｘ＿ｃ１×ｔａｎ（θ／２）＜Ｌｙ＿ｃ１ｔ
Ｌｙ＿ｖｚ―Ｌｘ＿ｃ１×ｔａｎ（θ／２）＞Ｌｙ＿ｃ１ｂ
Ｌｚ＿ｖｚ＋Ｌｘ＿ｃ１×ｔａｎ（θ／２）＜Ｌｚ＿ｃ１ｔ
Ｌｚ＿ｖｚ―Ｌｘ＿ｃ１×ｔａｎ（θ／２）＞Ｌｚ＿ｃ１ｂ

上記の関係が満たされる場合、アクロス・ザ・ラインコンデンサＣ１は、バリスタＶｚの破片が飛散する立体角θを有する円錐形の範囲ＡＲの底面の全域を覆うことができる。なお、バリスタＶｚが飛散する立体角θは、耐電圧や製造業者によって差があるものの、実験的に、最大で１２０°程度であった。所定の立体角θは、１２０°以下に設定されるとよい。

選択される部品のサイズと位置関係の例を以下に示す。アクロス・ザ・ラインコンデンサＣ１のサイズの例は、以下の通りである。
Ｌｙ＿ｃ１ｔ−Ｌｙ＿ｃ１ｂ＝２０ｍｍ
Ｌｚ＿ｃ１ｔ−Ｌｚ＿ｃ１ｂ＝２５ｍｍ
バリスタＶｚとアクロス・ザ・ラインコンデンサＣ１の位置関係は、以下の通りである。
Ｌｘ＿ｃ１＝５ｍｍ
Ｌｙ＿ｖｚ＝Ｌｙ＿ｃ１ｂ＋１０ｍｍ
Ｌｚ＿ｖｚ＝Ｌｚ＿ｃ１ｂ＋１２．５ｍｍ

なお、実施例１においては、Ｘ軸の負方向へバリスタＶｚが飛散する立体角θの円錐形の範囲ＡＲの底面の全域（以下、立体角θの全面という）がアクロス・ザ・ラインコンデンサＣ１によって覆われる。しかし、前述したようにバリスタＶｚが飛散する円錐形状の範囲ＡＲが開口部５５０に交差しないようにバリスタＶｚが配置されている場合、バリスタＶｚが飛散する立体角θの全面をアクロス・ザ・ラインコンデンサＣ１が必ずしも覆う必要性はない。アクロス・ザ・ラインコンデンサＣ１は、バリスタＶｚが飛散する円錐形状の範囲ＡＲが開口部５５０に交差する範囲ＡＲの一部を覆えばよい。但し、画像形成装置１００の外装と外装のつなぎ合わせの部分に意図せず発生する微小な隙間からバリスタＶｚの破片が飛散する可能性も考えられる。このような可能性を考慮すると、実施例１のように、アクロス・ザ・ラインコンデンサＣ１が立体角θの全面を覆うことによってバリスタＶｚの破片が飛散する範囲ＡＲを制限することが望ましい。

実施例１によれば、画像形成装置１００を大型化することなく、バリスタＶｚが故障した際にバリスタＶｚの破片が画像形成装置１００の開口部５５０から外部へ飛散することを防止できる。

以下、図６を参照して、実施例２を説明する。実施例２において、実施例１と同様の構造には、同様の参照符号を付して説明を省略する。実施例２の画像形成装置１００は、実施例１と同様であるので説明を省略する。電源装置５００に設けられる実施例２の電気回路基板（以下、プリント基板という）２５００を説明する。実施例２のプリント基板２５００は、コモンモードチョークコイルＴ１の配置の点で実施例１のプリント基板７００と異なるが、その他の点は、実施例１のプリント基板７００と同様である。図６は、画像形成装置１００に設けられた実施例２のプリント基板２５００の断面図である。図６（ａ）は、図１の画像形成装置１００においてＹ方向におけるレーザー露光装置７の左側に配置された実施例２のプリント基板２５００の一部の実装部品と冷却部品としての冷却ファン５４０の位置関係を示すＸＺ平面に平行な平面における断面図である。図６（ｂ）は、図６（ａ）のVIＢ−VIＢ線に沿って取った画像形成装置１００に設けられた実施例２のプリント基板２５００の断面図である。図６（ｃ）は、ＹＺ平面に平行な平面における実施例２のプリント基板２５００の断面図である。

プリント基板２５００は、ＡＣ入力部５０１を介して商用電源６００（図２）に接続可能である。実施例２のプリント基板２５００は、図５に示す実施例１のプリント基板７００と電気的な接続は同様であるが、コモンモードチョークコイルＴ１の位置が異なる。具体的には、図６（ａ）に示すようにＸＺ平面に平行でＹ軸方向におけるバリスタＶｚの略中心を通る平面内で、Ｘ軸方向におけるバリスタＶｚの右側にコモンモードチョークコイルＴ１が配置されている。コモンモードチョークコイルＴ１は、バリスタＶｚの開口部５５０と反対の側に配置されている。バリスタＶｚが故障した場合、バリスタＶｚの破片は、バリスタＶｚの電極７２，７３に直交するＸ軸の正方向（所定の方向と反対の方向）へも飛散することがある。バリスタＶｚの破片は、バリスタＶｚの略中心を頂点Ｐとし、Ｘ軸の正方向（所定の方向と反対の方向）に高さを有し、所定の立体角θを有する円錐形状の空間の範囲ＡＲ内に飛散することがある。そこで、コモンモードチョークコイルＴ１は、バリスタＶｚの略中心を頂点Ｐとし、Ｘ軸の正方向（所定の方向と反対の方向）に高さを有し、所定の立体角θを有する円錐の底面の全域を覆うように配置されている。

コモンモードチョークコイルＴ１とバリスタＶｚの位置関係を説明する。バリスタＶｚの中心のＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸の座標をＬｘ＿ｖｚ、Ｌｙ＿ｖｚ及びＬｚ＿ｖｚとする。コモンモードチョークコイルＴ１とバリスタＶｚの中心との距離をＬｘ＿ｔ１とする。Ｙ軸方向におけるコモンモードチョークコイルＴ１の右端部（Ｙ座標の上端部）の座標をＬｙ＿ｔ１ｔとし、左端部（Ｙ座標の下端部）の座標をＬｙ＿ｔ１ｂとする。Ｚ軸方向におけるコモンモードチョークコイルＴ１の上端部（Ｚ座標の上端部）の座標をＬｚ＿ｔ１ｔとし、下端部（Ｚ座標の下端部）の座標をＬｚ＿ｔ１ｂとする。コモンモードチョークコイルＴ１は、円柱型である。コモンモードチョークコイルＴ１の右端部の座標Ｌｙ＿ｔ１ｔ、左端部の座標Ｌｙ＿ｔ１ｂ、上端部の座標Ｌｚ＿ｔ１ｔ及び下端部の座標Ｌｚ＿ｔ１ｂを選択される部品のサイズとする。例えば、選択される部品のサイズと、バリスタＶｚの中心のＹ軸の座標Ｌｙ＿ｖｚ、Ｚ軸の座標Ｌｚ＿ｖｚ及びコモンモードチョークコイルＴ１とバリスタＶｚの中心との距離Ｌｘ＿ｔ１が以下の関係を満たすように設定する。

Ｌｙ＿ｖｚ＋Ｌｘ＿ｔ１×ｔａｎ（θ／２）＜Ｌｙ＿ｔ１ｔ
Ｌｙ＿ｖｚ―Ｌｘ＿ｔ１×ｔａｎ（θ／２）＞Ｌｙ＿ｔ１ｂ
Ｌｚ＿ｖｚ＋Ｌｘ＿ｔ１×ｔａｎ（θ／２）＜Ｌｚ＿ｔ１ｔ
Ｌｚ＿ｖｚ―Ｌｘ＿ｔ１×ｔａｎ（θ／２）＞Ｌｚ＿ｔ１ｂ

上記の関係が満たされる場合、コモンモードチョークコイルＴ１は、バリスタＶｚの破片が飛散する立体角θを有する円錐形状の範囲ＡＲの全面を覆うことができる。実施例２は、画像形成装置１００の外装と外装のつなぎ合わせの部分に意図せず発生する微小な隙間からバリスタＶｚの破片が飛散する可能性を考慮したものである。実施例２によれば、画像形成装置１００を大型化することなく、バリスタＶｚが故障した際にバリスタＶｚの破片が画像形成装置１００の外装と外装のつなぎ合わせの部分に意図せずに発生する微小な隙間から外部へ飛散することを防止できる。

実施例２においては、バリスタＶｚが飛散する立体角θの全面がコモンモードチョークコイルＴ１によって覆われる。なお、ラインフィルタは、アクロス・ザ・ラインコンデンサＣ１、アクロス・ザ・ラインコンデンサＣ２（不図示）及びコモンモードチョークコイルＴ１を含んでもよい。そして、ＡＣ入力部５０１から下流へ向かって、アクロス・ザ・ラインコンデンサＣ１、バリスタＶｚ、アクロス・ザ・ラインコンデンサＣ２（不図示）及びコモンモードチョークコイルＴ１の順で配置されてもよい。この場合、バリスタＶｚが飛散する立体角θの全面がアクロス・ザ・ラインコンデンサＣ２（不図示）によって覆われてもよい。この場合も、画像形成装置１００を大型化することなく、バリスタＶｚが故障した際にバリスタＶｚの破片が画像形成装置１００の外装と外装のつなぎ合わせの部分に意図せずに発生する微小な隙間から外部へ飛散することを防止できる。

７２、７３・・・電極
１００・・・画像形成装置（電気機器）
１００ａ、１００ｂ・・・外装
７００、２５００・・・プリント基板
５５０、５５１・・・開口部
６００・・・商用電源
ＡＲ・・・範囲
Ｖｚ・・・バリスタ
Ｃ１・・・アクロス・ザ・ラインコンデンサ（ラインフィルタ）
Ｔ１・・・コモンモードチョークコイル（ラインフィルタ）
Ｐ・・・頂点

Claims (7)

1. 開口部が設けられた外装を有する電気機器において、
   前記外装の内部に設けられ、商用電源に接続される基板と、
   前記基板に実装されたバリスタと、
   前記基板に実装されたラインフィルタと、
   を備え、
   前記開口部は、前記バリスタの電極に直交する所定の方向に設けられており、
   前記バリスタの中心に頂点を有し、前記所定の方向に高さを有し、所定の立体角θを有する円錐形状の範囲が前記開口部に交差しないように、前記ラインフィルタは、前記所定の方向において前記バリスタと前記開口部の間に配置されていることを特徴とする電気機器。
2. 開口部が設けられた外装を有する電気機器において、
   前記外装の内部に設けられ、商用電源に接続される基板と、
   前記基板に実装されたバリスタと、
   前記基板に実装されたラインフィルタと、
   を備え、
   前記開口部は、前記バリスタの電極に直交する所定の方向に設けられており、
   前記バリスタの中心に頂点を有し、前記所定の方向に高さを有し、所定の立体角θを有する円錐形の底面の全域を覆うように、前記ラインフィルタは、前記所定の方向において前記バリスタと前記開口部の間に配置されることを特徴とする電気機器。
3. 前記開口部は、前記外装の前記内部と外部との間で空気を流通させるための風路であることを特徴とする請求項１又は２に記載の電気機器。
4. 前記ラインフィルタは、コンデンサ又はコモンモードチョークコイルであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の電気機器。
5. 前記所定の立体角は、１２０°以下であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の電気機器。
6. 前記バリスタの中心に頂点を有し、前記所定の方向と反対の方向に高さを有し、前記所定の立体角θを有する円錐形の底面の全域を覆うように、前記基板に実装された別のラインフィルタを更に備えることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の電気機器。
7. 前記電気機器は、記録媒体に画像を形成する画像形成装置であり、前記基板は、前記画像形成装置の負荷に電力を供給する電源基板であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の電気機器。

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