JP2021018304A - 電源回路基板を有する電気機器 - 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５００、２５００と、基板に実装されたバリスタＶｚと、基板に実装されたヒートシンクＨ３、Ｈ４、Ｈ５と、を備え、バリスタの中心に頂点Ｐを有し、バリスタの電極７２、７３に直交する方向に高さを有し、所定の立体角θを有する円錐形の範囲ＡＲが開口部に交差しないように、ヒートシンクの少なくとも一部は、バリスタと開口部と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電源回路基板を有する電気機器に関する。

画像形成装置の低圧電源等の電源回路基板には、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源回路基板の周辺には、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源回路基板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１１２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素子を覆う場合も、電源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源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、電源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。

本発明の一実施例による電気機器は、
開口部が設けられた外装と、
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ヒートシンクと、
を備え、
前記バリスタの中心に頂点を有し、前記バリスタの電極に直交する方向に高さを有し、所定の立体角を有する円錐形の範囲が前記開口部に交差しないように、前記ヒートシンクの少なくとも一部は、前記バリスタと前記開口部と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参考例の電源回路基板の断面図。 画像形成装置に設けられた実施例１の電源回路基板の断面図。 画像形成装置に設けられた実施例２の電源回路基板の断面図。 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転写材Ｓ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、イエローの画像を形成する画像形成部１Ｙと、マゼンタの画像形成部１Ｍと、シアンの画像形成部１Ｃと、ブラックの画像形成部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、一定の間隔で一列に配置されている。

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が設置されている。

現像装置４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋには、それぞれイエロートナー、マゼンタトナー、シアントナー、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、アルミニウム製のドラム基体上に有機光導電層を有する負帯電の有機光導電体（ＯＰＣ感光体）であり、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、各感光ドラム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、一次転写後に感光ドラム２上に残留した転写残トナーを、感光ドラム２から除去するためのクリーニングブレード等を有する。

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の上面に対して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が設置されている。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２Ｙ、２Ｍ、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される感光ドラム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色分解された画像信号に従って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によって掻き落とされ、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上に形成されたシアン、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上に排出され、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に到達するように、転写材Ｓが停止される。

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ることによって、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が発生され、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、転写材Ｓへトナー像が転写されると、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。電源回路基板５００は、定着駆動回路部５０２及び制御用電源部５０３から構成される。電源回路基板５００は、一般的なコネクタであるＡＣ入力部５０１を介して商用電源６００に接続される。ＡＣ入力部５０１は、定着駆動回路部５０２及び制御用電源部５０３に電気的に接続されている。定着駆動回路部５０２は、定着装置コネクタ５０４を介して定着装置１６に電気的に接続されている。定着駆動回路部５０２は、定着装置１６を駆動させるための回路を備えており、主にＡＣ電源を制御する。制御用電源部５０３は、制御装置コネクタ５０５を介して基本制御部１１０に電気的に接続されている。制御用電源部５０３は、基本制御部１１０のＣＰＵ１７１、アナログＩ／Ｆ１８０、転写材Ｓの位置を検知するセンサ（不図示）へ制御装置コネクタ５０５を介して比較的低い電圧レベル（一般的に３．３Ｖ〜５Ｖ）の制御用ＤＣ電源を供給する。制御用電源部５０３は、モータやクラッチ等の駆動負荷（不図示）へ制御装置コネクタ５０５を介して比較的高い電圧レベル（一般的に２４Ｖ）の負荷用ＤＣ電源（電力）を供給する。

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の電源回路基板５００がＯＦＦされてもデータを保存することができる。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の位置を検知するセンサ（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。画像形成制御部２００は、レーザー露光装置７に電気的に接続されている。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。

（バリスタ）
電源回路基板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、電源回路基板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、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。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７１及び電極７２、７３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、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。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、ＸＹ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Ｚ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ＸＺ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ＸＹ平面においても、バリスタＶｚ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。

（参考例の電源回路基板）
以下、図４を参照して参考例の電源回路基板１５００を説明する。図４は、画像形成装置１００に設けられた参考例の電源回路基板１５００の断面図である。図４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参考例の電源回路基板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ＸＹ平面に平行な平面における断面図である。

電源回路基板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）に接続されている。電源回路基板１５００には、パターンＰ＿Ｈ及びパターンＰ＿Ｎが形成されている。パターンＰ＿Ｈは、ＡＣ入力部５０１を介して商用電源６００のＨ（ホット）端子（Ｌ（ライブ）端子）に接続されている。パターンＰ＿Ｎは、ＡＣ入力部５０１を介して商用電源６００のＮ（ニュートラル）端子（コールド端子）に接続されている。ＡＣ入力部５０１から下流へ向かって、バリスタＶｚ及びフィルタ回路５１０の順で、パターンＰ＿Ｈ及びパターンＰ＿Ｎに電気的に接続されている。パターンＰ＿Ｈ及びパターンＰ＿Ｎは、フィルタ回路５１０の下流で分岐している。パターンＰ＿Ｈ及びパターンＰ＿Ｎのそれぞれの一方の分岐は、制御用電源部５０３に接続され、更に制御装置コネクタ５０５を介して基本制御部１１０に電気的に接続されている。パターンＰ＿Ｈ及びパターンＰ＿Ｎのそれぞれの他方の分岐は、定着駆動回路部５０２に接続され、更に定着装置コネクタ５０４を介して定着装置１６に電気的に接続されている。

定着駆動回路部５０２は、定着装置１６の温度を制御するために使用されるゲート制御式半導体スイッチＱ１、Ｑ２を有する。ゲート制御式半導体スイッチＱ１、Ｑ２は、定着装置１６へ供給される電流を制御するためにＯＦＦ／ＯＮを頻繁に繰り返しているので、スイッチングロスによる発熱量が大きい。そのため、ゲート制御式半導体スイッチＱ１、Ｑ２に放熱用のヒートシンクＨ１、Ｈ２がそれぞれ密着して配置され、ヒートシンクＨ１、Ｈ２によってゲート制御式半導体スイッチＱ１、Ｑ２の放熱性を向上させている。これによって、ゲート制御式半導体スイッチＱ１、Ｑ２の温度が上がることを抑えている。ヒートシンクＨ１、Ｈ２は、その表面積が大きいほど放熱効果が高まるので、比較的大きい部品である。

また、ゲート制御式半導体スイッチＱ１、Ｑ２は、冷却ファン５４０の近傍に配置され、冷却ファン５４０からの空気が当てられることによって、ゲート制御式半導体スイッチＱ１、Ｑ２の放熱効果が高められている。冷却ファン５４０は、電源回路基板１５００の奥側に配置され、画像形成装置１００の内部の暖められた空気を画像形成装置１００の外装１００ａに設けられた開口部５５０を通して画像形成装置１００の外側へ排出する。冷却ファン５４０の回転によって、画像形成装置１００の奥側の外装（不図示）に設けられた開口部（不図示）から吸気された外気が、冷却ファン５４０、電源回路基板１５００及び開口部５５０を通して流れる。この空気の流れによって電源回路基板１５００が冷却される。

このように、一般的に、電源回路基板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、電源回路基板１５００に実装されているバリスタＶｚの近傍に空気を流通させる風路となる開口部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軸の正方向（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。

（実施例１の電源回路基板）
そこで、実施例１の電源回路基板５００は、バリスタＶｚの破片が開口部５５０を通って画像形成装置１００の外部へ出ることを防止する。以下、図５を参照して、実施例１の電源回路基板５００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の電源回路基板５００の断面図である。図４に示す参考例と同様の構成には同様の参照符号を付して説明を省略する。実施例１の電源回路基板５００の電気的な接続は、図４に示す参考例の電源回路基板１５００と同様であるので説明を省略する。実施例１の電源回路基板５００は、ゲート制御式半導体スイッチＱ１、Ｑ２およびヒートシンクＨ３の配置が参考例の電源回路基板１５００と異なる。以下、異なる点を主に説明する。

図５（ａ）は、実施例１の電源回路基板５００の実装部品の一部と冷却部品としての冷却ファン５４０の位置関係を示すＸＹ平面に平行な平面における電源回路基板５００の断面図である。図５（ｂ）は、図５（ａ）のＶＢ−ＶＢ線における電源回路基板５００の断面図である。図５（ｃ）は、ＹＺ平面に平行な平面における電源回路基板５００の断面図である。なお、図５（ｃ）は、Ｙ軸の正方向における電源回路基板５００の長さを省略している。開口部５５０は、バリスタＶｚの電極７２、７３に平行な方向に外装１００ａに設けられている。

図５（ａ）、図５（ｂ）及び図５（ｃ）に示すように、ヒートシンクＨ３は、バリスタＶｚを覆うように配置されている。バリスタＶｚの破片が飛散する円錐形の範囲ＡＲが開口部５５０と交差しないように、ヒートシンクＨ３は、バリスタＶｚを覆っている。ヒートシンクＨ３は、ＹＺ平面に平行な二つの側壁Ｈ３ａ、Ｈ３ｂと、二つの側壁Ｈ３ａ、Ｈ３ｂを接続する頂壁Ｈ３ｃと、を備える。ヒートシンクＨ３は、全体的にＹ軸方向に延在する細長い形状を有する。ヒートシンクＨ３は、ＸＺ平面に平行な断面において下方に開いたコの字形状を有する。ヒートシンクＨ３の側壁Ｈ３ｂには、ゲート制御式半導体スイッチＱ１、Ｑ２が密着して配置されている。ヒートシンクＨ３の少なくとも一部としての側壁Ｈ３ａは、バリスタＶｚと開口部５５０の間に配置されている。

ヒートシンクＨ３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。ヒートシンクＨ３の側壁Ｈ３ａとバリスタＶｚの中心との距離をＬｘ＿ｈ１とする。ヒートシンクＨ３の側壁Ｈ３ｂとバリスタＶｚの中心との距離をＬｘ＿ｈ２とする。Ｙ軸方向におけるヒートシンクＨ３の前側端部（Ｙ座標の上端部）の座標をＬｙ＿ｈ１ｔとし、奥側端部（Ｙ座標の下端部）をＬｙ＿ｈ１ｂとする。Ｚ軸方向におけるヒートシンクＨ３の上側端部（Ｚ座標の上端部）の座標をＬｚ＿ｈ１ｔとし、下側端部（Ｚ座標の下端部）の座標をＬｚ＿ｈ１ｂとする。

例えば、選択されるヒートシンクＨ３の側壁Ｈ３ａのサイズは、バリスタＶｚの中心のＹ軸の座標Ｌｙ＿ｖｚ並びにＺ軸の座標Ｌｚ＿ｖｚ及び側壁Ｈ３ａとバリスタＶｚの中心との距離Ｌｘ＿ｈ１が以下の関係式を満たすように設定される。

Ｌｙ＿ｖｚ＋Ｌｘ＿ｈ１×ｔａｎ（θ／２）＜Ｌｙ＿ｈ１ｔ
Ｌｙ＿ｖｚ−Ｌｘ＿ｈ１×ｔａｎ（θ／２）＞Ｌｙ＿ｈ１ｂ
Ｌｚ＿ｖｚ＋Ｌｘ＿ｈ１×ｔａｎ（θ／２）＜Ｌｚ＿ｈ１ｔ
Ｌｚ＿ｖｚ−Ｌｘ＿ｈ１×ｔａｎ（θ／２）＞Ｌｚ＿ｈ１ｂ

上記の関係式が満たされる場合、ヒートシンクＨ３の側壁Ｈ３ａ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の底面の全面を覆うことができる。

また、選択されるヒートシンクＨ３の側壁Ｈ３ｂのサイズは、バリスタＶｚの中心のＹ軸の座標Ｌｙ＿ｖｚ及びＺ軸の座標Ｌｚ＿ｖｚ及び側壁Ｈ３ｂとバリスタＶｚの中心との距離Ｌｘ＿ｈ２が以下の関係式を満たすように設定される。

Ｌｙ＿ｖｚ＋Ｌｘ＿ｈ２×ｔａｎ（θ／２）＜Ｌｙ＿ｈ１ｔ
Ｌｙ＿ｖｚ−Ｌｘ＿ｈ２×ｔａｎ（θ／２）＞Ｌｙ＿ｈ１ｂ
Ｌｚ＿ｖｚ＋Ｌｘ＿ｈ２×ｔａｎ（θ／２）＜Ｌｚ＿ｈ１ｔ
Ｌｚ＿ｖｚ−Ｌｘ＿ｈ２×ｔａｎ（θ／２）＞Ｌｚ＿ｈ１ｂ

上記の関係式が満たされる場合、ヒートシンクＨ３の側壁Ｈ３ｂ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の底面の全面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。

バリスタＶｚとヒートシンクＨ３の位置関係の一例を以下に示す。
Ｌｘ＿ｈ１＝５ｍｍ
θ＝１２０°
この例の場合、Ｌｘ＿ｈ１×ｔａｎ（θ／２）≒８．６６である。
上記式は、以下のようになる。
Ｌｙ＿ｖｚ＞Ｌｙ＿ｈ１ｂ＋８．６６ｍｍ
Ｌｚ＿ｖｚ＞Ｌｚ＿ｈ１ｂ＋８．６６ｍｍ
本実施例においては、以下のように設定する。
Ｌｙ＿ｖｚ＝Ｌｙ＿ｈ１ｂ＋１０ｍｍ
Ｌｚ＿ｖｚ＝Ｌｚ＿ｈ１ｂ＋１２．５ｍｍ
本実施例においては、バリスタＶｚの破片の飛散を防止するために上記式を満たすヒートシンクＨ３のサイズを以下のように設定する。
Ｌｙ_ｈ１ｔ-Ｌｙ_ｈ１ｂ=２０ｍｍ
Ｌｚ_ｈ１ｔ-Ｌｚ_ｈ１ｂ=２５ｍｍ

なお、実施例１においては、Ｘ軸の正方向へバリスタＶｚの破片が飛散する立体角θの円錐形の範囲ＡＲの底面の全面（立体角θの全域）がヒートシンクＨ３によって覆われる。しかし、前述したようにバリスタＶｚの破片が飛散する円錐形の範囲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、円錐形の範囲ＡＲの底面の全面が必ずしもヒートシンクＨ３によって覆われる必要性はない。ヒートシンクＨ３は、円錐形の範囲ＡＲのうちの開口部５５０に交差する部分を覆うように配置されていればよい。ただし、画像形成装置１００の外装１００ａと別の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（開口部）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、ヒートシンクＨ３が立体角θの全域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から外部へ飛散を防止することを防止できる。また、ヒートシンクＨ３の表面積が制限されないので、ヒートシンクＨ３によるゲート制御式半導体スイッチＱ１、Ｑ２の放熱効果を維持することができる。

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。

（実施例２の電源回路基板）
以下、図６を参照して、実施例２の電源回路基板２５００を説明する。図６は、画像形成装置１００に設けられた実施例２の電源回路基板２５００の断面図である。図４に示す参考例と同様の構成には同様の参照符号を付して説明を省略する。実施例２の電源回路基板２５００の電気的な接続は、図４に示す参考例の電源回路基板１５００と同様であるので説明を省略する。実施例２の電源回路基板２５００は、ゲート制御式半導体スイッチＱ１、Ｑ２およびヒートシンクＨ４、Ｈ５の配置が実施例１の電源回路基板５００と異なる。以下、異なる点を主に説明する。

図６（ａ）は、実施例２の電源回路基板２５００の実装部品の一部と冷却部品としての冷却ファン５４０の位置関係を示すＸＹ平面に平行な平面における電源回路基板２５００の断面図である。図６（ｂ）は、図６（ａ）のＶＩＢ−ＶＩＢ線における電源回路基板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電源回路基板２５００の断面図である。なお、図６（ｃ）は、Ｙ軸の正方向における電源回路基板２５００の長さを省略している。開口部５５０は、バリスタＶｚの電極７２、７３に平行な方向に外装１００ａに設けられている。

図６（ａ）、図６（ｂ）及び図６（ｃ）に示すように、電源回路基板２５００には、二つのヒートシンクＨ４、Ｈ５が設けられている。ヒートシンクＨ４及びＨ５のそれぞれは、ＹＺ平面に平行な矩形状を有しており、Ｙ軸方向に延在する細長い形状を有する。ヒートシンクＨ４及びＨ５は、ゲート制御式半導体スイッチＱ１及びＱ２にそれぞれ密接して配置されている。ヒートシンクＨ４及びＨ５は、バリスタＶｚを覆うように配置されている。バリスタＶｚの破片が飛散する円錐形の範囲ＡＲが開口部５５０と交差しないように、ヒートシンクＨ４は、円錐形の全域を覆っている。二つのヒートシンクＨ４及びＨ５の少なくとも一部としてのヒートシンクＨ４は、バリスタＶｚと開口部５５０の間に配置されている。

ヒートシンクＨ４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軸の座標は、図５に示す実施例１と同様に、Ｌｘ＿ｖｚ、Ｌｙ＿ｖｚ及びＬｚ＿ｖｚとする。ヒートシンクＨ４とバリスタＶｚの中心との距離をＬｘ＿ｈ４とする。Ｙ軸方向におけるヒートシンクＨ４の前側端部（Ｙ座標の上端部）の座標をＬｙ＿ｈ４ｔとし、奥側端部（Ｙ座標の下端部）の座標をＬｙ＿ｈ４ｂとする。Ｚ軸方向におけるヒートシンクＨ４の上側端部（Ｚ座標の上端部）の座標をＬｚ＿ｈ４ｔとし、下側端部（Ｚ座標の下端部）の座標をＬｚ＿ｈ４ｂとする。

例えば、選択されるヒートシンクＨ４のサイズは、バリスタＶｚの中心のＹ軸の座標Ｌｙ＿ｖｚ並びにＺ軸の座標Ｌｚ＿ｖｚ及びヒートシンクＨ４とバリスタＶｚの中心との距離Ｌｘ＿ｈ４が以下の関係式を満たすように設定される。

Ｌｙ＿ｖｚ＋Ｌｘ＿ｈ４×ｔａｎ（θ／２）＜Ｌｙ＿ｈ４ｔ
Ｌｙ＿ｖｚ−Ｌｘ＿ｈ４×ｔａｎ（θ／２）＞Ｌｙ＿ｈ４ｂ
Ｌｚ＿ｖｚ＋Ｌｘ＿ｈ４×ｔａｎ（θ／２）＜Ｌｚ＿ｈ４ｔ
Ｌｚ＿ｖｚ−Ｌｘ＿ｈ４×ｔａｎ（θ／２）＞Ｌｚ＿ｈ４ｂ

上記の関係式が満たされる場合、ヒートシンクＨ４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の底面の全面を覆うことができる。

次に、ヒートシンクＨ５とバリスタＶｚの位置関係を説明する。ヒートシンクＨ５とバリスタＶｚの中心との距離をＬｘ＿ｈ５とする。Ｙ軸方向におけるヒートシンクＨ５の前側端部（Ｙ座標の上端部）の座標をＬｙ＿ｈ５ｔとし、奥側端部（Ｙ座標の下端部）の座標をＬｙ＿ｈ５ｂとする。なお、本実施例において、ヒートシンク５のＬｙ＿ｈ５ｔ及びＬｙ＿ｈ５ｂは、ヒートシンク４のＬｙ＿ｈ４ｔ及びＬｙ＿ｈ４ｂとそれぞれ同じに設定されているが、異なっていてもよい。Ｚ軸方向におけるヒートシンクＨ５の上側端部（Ｚ座標の上端部）の座標をＬｚ＿ｈ５ｔとし、下側端部（Ｚ座標の下端部）の座標をＬｚ＿ｈ５ｂとする。なお、本実施例において、ヒートシンク５のＬｚ＿ｈ５ｔ及びＬｚ＿ｈ５ｂは、ヒートシンク４のＬｚ＿ｈ４ｔ及びＬｚ＿ｈ４ｂとそれぞれ同じに設定されているが、異なっていてもよい。

例えば、選択されるヒートシンクＨ５のサイズは、バリスタＶｚの中心のＹ軸の座標Ｌｙ＿ｖｚ並びにＺ軸の座標Ｌｚ＿ｖｚ及びヒートシンクＨ５とバリスタＶｚの中心との距離Ｌｘ＿ｈ５が以下の関係式を満たすように設定される。

Ｌｙ＿ｖｚ＋Ｌｘ＿ｈ５×ｔａｎ（θ／２）＜Ｌｙ＿ｈ５ｔ
Ｌｙ＿ｖｚ−Ｌｘ＿ｈ５×ｔａｎ（θ／２）＞Ｌｙ＿ｈ５ｂ
Ｌｚ＿ｖｚ＋Ｌｘ＿ｈ５×ｔａｎ（θ／２）＜Ｌｚ＿ｈ５ｔ
Ｌｚ＿ｖｚ−Ｌｘ＿ｈ５×ｔａｎ（θ／２）＞Ｌｚ＿ｈ５ｂ

上記の関係式が満たされる場合、ヒートシンクＨ４及びＨ５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の底面の全面を覆うことができる。これによって、画像形成装置１００の外装１００ａに設けられた開口部５５０又は外装１００ａと別の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（開口部）からバリスタＶｚの破片が外部へ飛散することを防止できる。

なお、実施例１及び実施例２においては、バリスタＶｚの破片が飛散する立体角θの全域を覆う部品として、ゲート制御式半導体スイッチＱ１、Ｑ２の放熱用のヒートシンクＨ３、Ｈ４及びＨ５を用いた。しかし、これは一例であり、他の部品を放熱するためのヒートシンクを用いても同様の効果を得ることができる。

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の開口部５５０から外部へ飛散を防止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・・・外装
５００、２５００・・・電源回路基板
５５０・・・開口部
６００・・・商用電源
ＡＲ・・・範囲
Ｖｚ・・・バリスタ
Ｈ３、Ｈ４、Ｈ５・・・ヒートシンク
Ｐ・・・頂点
θ・・・立体角

Claims (8)

1. 開口部が設けられた外装と、
   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ヒートシンクと、
   を備え、
   前記バリスタの中心に頂点を有し、前記バリスタの電極に直交する方向に高さを有し、所定の立体角を有する円錐形の範囲が前記開口部に交差しないように、前記ヒートシンクの少なくとも一部は、前記バリスタと前記開口部と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と、
   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ヒートシンクと、
   を備え、
   前記バリスタの中心に頂点を有し、前記バリスタの電極に直交する方向に高さを有し、所定の立体角を有する円錐形の底面の全面を覆うように、前記ヒートシンクの少なくとも一部は、前記バリスタと前記開口部との間に配置されてい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３のいずれか一項に記載の電気機器。
5. 前記ヒートシンクの前記少なくとも一部は、前記外装と別の外装とのつなぎ合わせの部分に形成される開口部と前記バリスタとの間に配置されてい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. 前記基板に実装されたゲート制御式半導体スイッチを更に備え、
   前記ヒートシンクは、前記ゲート制御式半導体スイッチに密着して配置されてい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. 前記ヒートシンクの前記少なくとも一部は、前記バリスタの前記電極に平行に配置されてい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。
8. 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へ電力を供給する電源回路基板であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の電気機器。

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