JP2021174890A - Substrate and image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、基板、及び基板を備える画像形成装置に関する。 The present invention relates to a substrate and an image forming apparatus including the substrate.
画像形成装置等の電子機器から生じる放射ノイズは、電子部品が搭載されたプリント基板やプリント基板間を接続するケーブルから発生することが多い。特に、次のような場合には、ケーブルがアンテナとなって、大きな放射ノイズが発生することがある。すなわち、ケーブルの一方が接続されたプリント基板のGND(グランド)配線パターンは、電子機器の筐体と電気的に接続され、ケーブルの他方が接続されたプリント基板のGND配線パターンが電子機器の筐体と電気的に接続されていない場合である。このような場合、電子機器の筐体と電気的に接続されていないプリント基板のGND配線パターンを筐体と接続することによって、放射ノイズを抑制することが知られている。プリント基板のGND配線パターンと筐体とを電気的に接続する従来技術としては、例えば特許文献1、2で提案されている方法で、プリント基板を筐体に固定するための取付ねじを用いて、プリント基板と筐体とを電気的に接続する(導通させる)方法である。特許文献1、2で提案された方法は、取付ねじを利用してプリント基板と筐体とを電気的に接続する方法であるため、部品追加やコストアップを抑制することができる。 Radiation noise generated from an electronic device such as an image forming apparatus is often generated from a printed circuit board on which electronic components are mounted or a cable connecting the printed circuit boards. In particular, in the following cases, the cable acts as an antenna and large radiation noise may be generated. That is, the GND (ground) wiring pattern of the printed board to which one of the cables is connected is electrically connected to the housing of the electronic device, and the GND wiring pattern of the printed board to which the other of the cables is connected is the housing of the electronic device. This is the case when it is not electrically connected to the body. In such a case, it is known that radiation noise is suppressed by connecting the GND wiring pattern of the printed circuit board, which is not electrically connected to the housing of the electronic device, to the housing. As a conventional technique for electrically connecting the GND wiring pattern of the printed circuit board and the housing, for example, by the method proposed in Patent Documents 1 and 2, a mounting screw for fixing the printed circuit board to the housing is used. , A method of electrically connecting (conducting) a printed circuit board and a housing. Since the method proposed in Patent Documents 1 and 2 is a method of electrically connecting the printed circuit board and the housing by using the mounting screws, it is possible to suppress the addition of parts and the cost increase.
上述した特許文献1、2のプリント基板と筐体とを取付ねじを介して電気的に接続する方法では、プリント基板が固定される筐体には、金属等の導通部材を使用した筐体(以下、金属筐体と記載する)を用いる必要がある。更に、取付ねじでプリント基板を筐体に固定できるようにするには、プリント基板を筐体に近づけ、当接可能な距離に配置する必要がある。しかしながら、近年の電子機器では、コストダウンの観点から、筐体の一部に樹脂モールド等の非導通部材を使用した筐体(以下、モールド筐体と記載する)を用いることがある。プリント基板がモールド筐体に固定される構成の場合には、取付ねじを用いてプリント基板を筐体に接続しても、電気的な接続を確保することは難しい。その場合の対策としては、例えばプリント基板が配置される位置をモールド筐体から金属筐体まで移動させることが考えられるが、製品サイズ等に制約がある場合には、プリント基板の配置位置を移動させることは難しい。また、プリント基板に電源スイッチや操作パネル等のユーザインターフェース部が設けられている場合には、製品デザインの制約上、プリント基板の配置位置を移動させることが困難な場合もある。また、モールド筐体を金属筐体に変更する方法も考えられるが、コストアップとなるため、現実的な解決方法とは言い難い。 In the method of electrically connecting the printed circuit board and the housing of Patent Documents 1 and 2 described above via mounting screws, the housing to which the printed circuit board is fixed is a housing using a conductive member such as metal. Hereinafter, it is necessary to use a metal housing). Further, in order to be able to fix the printed circuit board to the housing with the mounting screws, it is necessary to bring the printed circuit board close to the housing and arrange the printed circuit board at a distance that allows contact with the housing. However, in recent electronic devices, from the viewpoint of cost reduction, a housing using a non-conducting member such as a resin mold (hereinafter referred to as a mold housing) may be used as a part of the housing. In the case where the printed circuit board is fixed to the molded housing, it is difficult to secure an electrical connection even if the printed circuit board is connected to the housing using mounting screws. As a countermeasure in that case, for example, it is conceivable to move the position where the printed circuit board is placed from the mold housing to the metal housing, but if there are restrictions on the product size or the like, the position where the printed circuit board is placed is moved. It's difficult to get it done. Further, when the printed circuit board is provided with a user interface unit such as a power switch or an operation panel, it may be difficult to move the arrangement position of the printed circuit board due to restrictions on the product design. A method of changing the molded housing to a metal housing is also conceivable, but it is not a realistic solution because it increases the cost.
本発明は、このような状況のもとでなされたもので、プリント基板と金属筐体とを電気的に確実に接続することを目的とする。 The present invention has been made under such circumstances, and an object of the present invention is to securely and electrically connect a printed circuit board and a metal housing.
上述した課題を解決するために、本発明では、以下の構成を備える。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention includes the following configurations.
(1)導通部材が接触する接点部を備える基板であって、前記接点部には、前記基板のグランド配線パターンと接続され、所定の幅を有する複数の銅箔パターンが平行に配置され、前記複数の銅箔パターン上の各々に半田が塗布されており、隣り合う前記半田の間にはフラックスが溜まっており、前記導通部材は、前記接点部と接触する円弧形状部を有し、前記円弧形状部の半径は、隣り合う前記半田の短手方向の中央との幅をB、前記フラックスの表面と同じ高さにおける前記半田の短手方向の幅をA、及び前記半田の接触角をθとする式(tanθ×sinθ)×((A2/tan2θ)+B2−(A2/sin2θ))/(4×A×(tanθ−sinθ))により算出される半径よりも大きいことを特徴とする基板。 (1) A substrate including a contact portion with which a conductive member contacts, and a plurality of copper foil patterns connected to the ground wiring pattern of the substrate and having a predetermined width are arranged in parallel on the contact portion. Solder is applied to each of the plurality of copper foil patterns, flux is accumulated between the adjacent solders, and the conductive member has an arc-shaped portion that comes into contact with the contact portion, and the arc As for the radius of the shape portion, the width of the adjacent solder in the lateral direction is B, the width of the solder in the lateral direction at the same height as the surface of the flux is A, and the contact angle of the solder is θ. It is larger than the radius calculated by the formula (tan θ × sin θ) × ((A 2 / tan 2 θ) + B 2- (A 2 / sin 2 θ)) / (4 × A × (tan θ − sin θ)). A substrate characterized by that.
(2)シートに画像形成を行う画像形成部と、前記(1)の基板と、を備えることを特徴とする画像形成装置。 (2) An image forming apparatus including an image forming unit for forming an image on a sheet and the substrate according to (1).
本発明によれば、プリント基板と金属筐体とを電気的に確実に接続することができる。 According to the present invention, the printed circuit board and the metal housing can be reliably and electrically connected.
以下に、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[画像形成装置の構成]
本発明が適用される実施例1の画像形成装置について説明する。図1は、本実施例の画像形成装置であるレーザビームプリンタ50(以下、プリンタ50と記載)の構成を示す断面図である。カートリッジ9は、静電潜像が形成される感光ドラム5、感光ドラム5を一様な電位に帯電する帯電ローラ6、現像スリーブ7、トナー8、クリーニングブレード11を備えた廃トナー容器12が一体化された構成で、プリンタ50に着脱可能である。なお、現像スリーブ7は、トナー8を用いて感光ドラム5上の静電潜像を現像し、トナー像を形成する。また、クリーニングブレード11は、感光ドラム5上に形成され、後述するシート1に転写されずに感光ドラム5上に残留したトナーを剥がし、廃トナー容器12に収容する。
[Configuration of image forming apparatus]
The image forming apparatus of Example 1 to which the present invention is applied will be described. FIG. 1 is a cross-sectional view showing the configuration of a laser beam printer 50 (hereinafter, referred to as a printer 50) which is an image forming apparatus of this embodiment. The cartridge 9 includes a photosensitive drum 5 on which an electrostatic latent image is formed, a
プリンタ50では、感光ドラム5にレーザスキャナ14からレーザ光13を照射して、感光ドラム5上に静電潜像を形成する電子写真方式を採用している。カートリッジ9には、トナー8の残量などのカートリッジ9に関わる情報が記録される不揮発性メモリ17が設けられている。不揮発性メモリ17への情報の書き込みは、接点アーム16が支点(図中白抜き円形部)を中心に回転し、接点15が不揮発性メモリ17の所定の位置に接触することにより、不揮発性メモリ17への情報の書き込みが行われる。
The
また、定着器18は、定着フィルム21、ヒータ22、サーミスタ23を有する定着ローラ19、及び加圧ローラ20が一体化された構成を有する。ヒータ22は、電力供給されることにより定着フィルム21を加熱し、サーミスタ23は、ヒータ22の温度を検知する。後述するCPU37(図2参照)は、サーミスタ23によって検知されたヒータ22の温度に基づいて、ヒータ22の温度が一定の温度を維持するように電力供給を制御する。定着器18は、搬送されたシート1に、ヒータ22により加熱された定着フィルム21による加熱と、定着ローラ19と加圧ローラ20による加圧とにより、未定着のトナー像をシート1に固着させるフィルム加熱方式を採用している。
Further, the
給紙カセット26にはシート1が収容される。給紙カセット26は、図中右方向に引き出すことによりシート1の交換、追加が可能であり、シート1の交換、追加が終了した後に、図中左方向に挿入することにより、プリンタ50に装着される。ピックアップローラ2は、給紙カセット26に収容されたシート1をピックアップして搬送路に給送し、搬送ローラ3、4は、ピックアップローラ2により給送されたシート1を転写ローラ10に搬送する。モータ24は、プリンタ50内の各ローラを駆動する駆動源であり、複数のギア(不図示)を介してピックアップローラ2、搬送ローラ3、4等を回転させて、シート1の搬送を行う。
The sheet 1 is housed in the
[画像形成動作の概略]
続いて、プリンタ50の画像形成動作について説明する。画像形成動作を制御するCPU37(図2参照)は、画像形成動作を開始すると、まず、モータ24を駆動して、プリンタ50内の各ローラ及び感光ドラム5を回転させる。次に、CPU37は、帯電ローラ6により感光ドラム5を一様な電位に帯電する。そして、一様な電位に帯電された感光ドラム5は、レーザスキャナ14から照射されたレーザ光13により露光される。このとき、レーザスキャナ14は、画像データに応じてレーザ光13の点灯/消灯制御を行うことで、感光ドラム5上に静電潜像が形成される。感光ドラム5に形成された静電潜像は、現像スリーブ7によってトナー8が付着して現像され、トナー像が形成される。感光ドラム5は、モータ24により回転駆動され、感光ドラム5上に形成されたトナー像は、感光ドラム5と転写ローラ10とが当接するニップ部Aまで移動する。
[Outline of image formation operation]
Subsequently, the image forming operation of the
一方、感光ドラム5上のトナー像の形成と同期して、CPU37は、給紙カセット26に収容されたシート1をピックアップローラ2によってピックアップさせ、搬送ローラ3、4によってニップ部Aへと搬送させる。その後、ニップ部Aに搬送されたシート1は、ニップ部Aにおいて感光ドラム5上のトナー像が転写される。未定着のトナー像が転写されたシート1は定着器18へと搬送され、定着器18において定着ローラ19及び加圧ローラ20によって加熱・加圧されて、トナー像が用紙に1に定着される。トナー像が定着されたシート1は、排出トレイ27に排出される。
On the other hand, in synchronization with the formation of the toner image on the photosensitive drum 5, the
[コントローラ基板とスイッチ基板]
次に、本実施例のプリンタ50の制御部であるコントローラ基板28と、電源スイッチのオン・オフ操作を検知するスイッチ基板31の概要について、図2を参照して説明する。図2(a)は、プリンタ50の装置全体の外観形状を示す斜視図であり、外装部材であるカバー38を装着させた状態の外観形状を示す斜視図である。なお、図2(a)では、コントローラ基板28及びスイッチ基板31の配置位置、及び接続状態を説明するため、プリンタ50内部を透視した状態で示している。図2(a)において、プリンタ50における給紙カセット26の引き出し方向を「前」側、給紙カセット26のプリンタ50への挿入方向を「後」側とする。また、給紙カセット26の引き出し方向・挿入方向に直交する方向の図中右方向を「右」側、図中左方向を「左」側とする。プリンタ50の図中上方向を「上」側、図中下方向を「下」側とする。
[Controller board and switch board]
Next, the outline of the
図2(a)において、プリンタ50の前側のカバー38の上部には、プリンタ50の電源のオン・オフを行うスイッチ押し部材34が設けられている。カバー38を介してスイッチ押し部材34に対向する位置には、スイッチ基板31が配置され、スイッチ基板31には、ケーブル30を接続するためのコネクタ32が設けられている。また、プリンタ50の左側のカバー38の内側には、コントローラ基板28が配置されている。コントローラ基板28には、上述した画像形成動作等を含め、プリンタ50を制御するCPU37、及びケーブル30を接続するためのコネクタ29が実装されている。CPU37は、不図示のROM、RAMを有している。CPU37は、ROMに格納されている制御プログラムに従って、画像形成制御等を行う。また、ROMには、各種制御に必要なデータやパラメータ等も格納されている。RAMは、プリンタ50内の各装置から取得した制御データを一時的に保存するとともに、制御プログラムの実行に伴う演算処理の作業領域としても用いられる。
In FIG. 2A, a
図2(b)は、図2(a)に示すプリンタ50の右側から左側方向にプリンタ50を見たときの、プリンタ50のカバー38に設けられたスイッチ押し部材34、プリンタ50内に配置された筐体35、スイッチ基板31、線材36の構成を示す断面図である。図2(b)において、図中左側をプリンタ50の「前」側、図中右側をプリンタ50の「後」側とする。また、プリンタ50の図中上方向を「上」側、図中下方向を「下」側とする。筐体35は、上述したカートリッジ9や定着器18、レーザスキャナ14等から構成される画像形成部を支持する構造物(躯体)であり、導電性部材(例えば、亜鉛メッキ鋼板)で構成されている。また、スイッチ基板31は、スイッチ押し部材34に対向する位置にスイッチ押し部材34のオン・オフ操作に連動するスイッチ33を有している。スイッチ33は、スイッチ押し部材34のオン・オフ操作に連動して切り替えられた状態に応じた信号を、コネクタ32に接続されたケーブル30を介してコントローラ基板28のCPU37に出力する。CPU37は、コネクタ29に接続されたケーブル30を介して、スイッチ基板31のスイッチ33から出力された信号を受信すると、プリンタ50の電源装置(不図示)を受信した信号に対応するオン状態、又はオフ状態に切り替える。
FIG. 2B is arranged in the
スイッチ基板31は、筐体35から離れた位置に配置されており、モールド部材(不図示)に固定されている。筐体35は、ACケーブル(不図示)のGND(グランド)端子及びコントローラ基板28のGND(グランド)配線パターンと電気的に接続されている。線材36は導電性の導通部材(例えば線ばね)であり、線材36の一方は、後述するスイッチ基板31に設けられた接点部40(図3参照)に接触し、線材36の他方は筐体35に接続されている。また、接点部40はスイッチ基板31のGND配線パターン(グランド配線パターン)と接続されているため、線材36が接点部40に接触することで、スイッチ基板31のGND配線パターンと筐体35とが電気的に接続した状態(導通状態)となる。なお、コントローラ基板28は筐体35の裏側に配置されているため、図2(b)では、コントローラ基板28の記載を省略している。
The
[スイッチ基板の構成]
図3は、スイッチ基板31の構成を示す模式図であり、スイッチ押し部材34側からスイッチ基板31を見たときの、スイッチ基板31上に実装されたスイッチ33、コネクタ32、接点部40の配置を示している。図3において、GND配線パターン39は、電位がGNDレベルの配線パターンであり、コネクタ32の端子、スイッチ33の端子、及び接点部40はGND配線パターン39を介して接続されている。接点部40は、筐体35と接続された線材36との接触部であり、GND配線パターン39、及び導電性の銅箔で形成された銅箔パターン41から構成されている。
[Switch board configuration]
FIG. 3 is a schematic view showing the configuration of the
接点部40は、部品公差や部品同士の取付誤差により、接点部40と線材36の位置関係がずれても、接点部40と線材36とが接触できるような面積にする必要がある。その結果、線材36が接点部40と接触することにより、GND配線パターン39と筐体35とが電気的に接続された導通状態が確保される。これを実現するためには、例えば接点部40の全体に一様に半田を塗布する方法が考えられる。ところが、半田には絶縁性の高いフラックスが含有されており、半田を加熱溶融すると半田表面にフラックスが残ることがあり、線材36が接点部40と接触する部分にフラックスが残っていると、導通不良を引き起こす場合がある。そのため、線材36が接触する接点部40の半田表面にはフラックスが残らない構成にする必要がある。
The
[接点部の構成]
続いて、接点部40の構成について説明する。図4は、図3に示す接点部40を図中反時計回り方向に90°回転させた状態の接点部40を拡大した図である。図4(a)は、図3に示す接点部40を図中反時計回り方向に90°回転させた状態の接点部40をスイッチ押し部材34の方向から見たときの上面図である。図4(a)に示すように、接点部40には、平行に配置された6つのメタルマスク開口42(42a〜42f)が設けられ、各メタルマスク開口42の内側に、導電性の銅箔で形成された6つの銅箔パターン41(41a〜41f)が配置されている。メタルマスク開口42は、銅箔パターン41にクリーム半田を塗布する際の塗布領域である。本実施例では、銅箔パターン41の長手方向の長さHは9mmであり、短手方向の長さSは0.7mmである。一方、メタルマスク開口42の長手方向の長さHは、銅箔パターン41と同じ9mmであり、短手方向の長さWは1.4mmである。また、銅箔パターン41の短手方向の中央と、メタルマスク開口42の短手方向の中央とは、同じ位置となる位置関係を有している。
[Structure of contact part]
Subsequently, the configuration of the
図4(b)は、図4(a)に示す接点部40を図中下側から上側方向に見たときの、接点部40の側面部の構成を示す断面図である。図4(b)において、クリーム半田43(43a〜43f)は、メタルマスク開口42(42a〜42f)の領域に塗布された、加熱溶融される前のペースト状のクリーム半田を示している。なお、クリーム半田43は、一般的にリフロー方式と呼ばれる実装方法により加熱溶融される。
FIG. 4B is a cross-sectional view showing the configuration of the side surface portion of the
図4(c)は、図4(b)に示すクリーム半田43が加熱溶融され、半田44(44a〜44f)とフラックス45に分離された様子を示す断面図である。メタルマスク開口42の領域では、銅箔パターン41を除いた領域には銅箔が設けられていない。クリーム半田43(43a〜43f)が加熱され溶融すると、半田44(44a〜44f)とフラックス45(45a〜45f)とに分離される。銅箔パターン41はメタルマスク開口42よりも面積が小さいため、分離された半田44(44a〜44f)が表面張力によって引き寄せられ、銅箔パターン41(41a〜41f)上に盛り上がる。一方、分離されたフラックス45は、銅箔パターン41(41a〜41f)の周囲に流れ出し、半田44(44a〜44f)の周囲に滞留する。その結果、銅箔パターン41(41a〜41f)上(銅箔パターン上)には半田44(44a〜44f)のみが残留し、半田44(44a〜44f)の表面にはフラックス45(45a〜45f)が残らない(現れない)構成となる。本実施例では、加熱溶融前のクリーム半田43の接点部40からの高さを0.12mmとし、加熱溶融後の半田44の接点部40からの高さを0.29mmとする。また、半田44の周囲に滞留するフラックス45の接点部40からの高さは0.05mmとする。
FIG. 4C is a cross-sectional view showing a state in which the cream solder 43 shown in FIG. 4B is heated and melted and separated into the solder 44 (44a to 44f) and the flux 45. In the region of the metal mask opening 42, no copper foil is provided in the region other than the
[線材の形状]
次に、筐体35とスイッチ基板31の接点部40の半田44とを電気的に接続する(導通させる)線材36の形状について説明する。図5は、図2(b)に示す線材36の形状を示す斜視図である。線材36の図中右側に示す破線部の先の端部(不図示)は、図2(b)に示す筐体35に接続されている。一方、図5に示すように、線材36の図中左側の先端部は、図中下方向に曲げられ、2つの円弧状の角を有するコの字形状となっている。線材36は、3つの辺L1(第3の辺)、L2(第1の辺)、L3(第2の辺)によりコの字形状を形成している。そして、後述するように、辺L1が接点部40の半田44と接触することにより、線材36を介して、筐体35とスイッチ基板31のGND配線パターン39とが電気的に接続された状態(導通状態)となる。
[Shape of wire]
Next, the shape of the
[線材と接点部との接触]
図6は、図5に示す形状を有する線材36が接点部40の半田44と接触している状態を説明する図である。図6(a)は、図4(a)の図中右側から左方向に向かって接点部40の側面部を見たときの線材36と接点部40の半田44とが接触している状態を示している側面図である。図6(b)は、図6(a)の図中左側から右方向に向かって接点部40の側面部から見たときの、図6(a)に示す線材36と接点部40の半田44とが接触している状態を示す側面図である。図6(c)は、図6(a)の図中上側から下方向に向かって接点部40を見たときの、図6(a)に示す線材36と接点部40の半田44の位置関係を示す上面図である。
[Contact between wire rod and contact part]
FIG. 6 is a diagram illustrating a state in which the
図6(a)、(c)に示すように、線材36は、接点部40の半田44とは概ね直交するように交差して接触している。また、図6(b)に示すように、線材36の幅、すなわち辺L2と辺L3との間の距離である長さKは、接点部40の各端部側に配置された半田44aから半田44fとの間の距離である長さGよりも短い(長さK<長さG)。そのため、図6(b)に示すように、線材36は、辺L1を介して、半田44b、44c、44d、44eと接触することにより、筐体35とGND配線パターン39とが電気的に接続された状態(導通状態)となっている。なお、線材36の辺L1は、辺L2、L3に対して直角に折り曲げられた辺ではなく、円弧を介して、辺L2及び辺L3と繋がっている辺となっている。
As shown in FIGS. 6A and 6C, the
[線材の円弧部分と接点部の半田との接触]
図7は、上述した図6(b)のように、線材36の辺L1が半田44b〜半田44eと接触した状態ではなく、線材36が傾き、線材36の円弧部分(第1の円弧形状部)が半田44と接触した状態を示した図である。図7において、線材36の辺L1と辺L2とは、半径Rの円弧を介して繋がっており、辺L1は半田44cと接触し、辺L2は半田44bと接触している。なお、辺L1と辺L2とは、辺L1と辺L2と同様に、半径Rの円弧を介して繋がっているものとする。上述した図6(b)は線材36の辺L1が半田44と接触した状態を示した図である。一方、図7に示すように、線材36を接点部40に固定する際に、線材36及び筐体35等の周辺部材の寸法公差や取付誤差等により部品同士の嵌合がずれてしまい、線材36が半田44に傾いた状態で接触してしまうことがある。
[Contact between the arc part of the wire and the solder at the contact part]
FIG. 7 shows that the side L1 of the
図7に示すような状態で、線材36が接点部40と接触すると、接点部40の半田44との接触箇所が、線材36の辺L1、L2、L3ではなく、線材36の円弧部分となってしまう場合がある。このとき、線材36の円弧部分の半径Rが小さいと、線材36の円弧部分が半田44に接触せずに、隣り合う半田44との間に入り込んでしまい、絶縁性の高いフラックス45と接触してしまうことになる。その結果、線材36と接点部40との電気的な接続状態(導通状態)が確保できないことになってしまう。このため、図7に示すような線材36が傾いた場合においても、線材36が半田44と確実に接触できるように、線材36の円弧部分の半径Rを決める必要がある。そして、求めた半径Rにより形成された円弧部分とすることにより、線材36を半田44と確実に接触させることができる。
When the
[線材が接点部の半田に接触するための円弧部分の半径の大きさ]
続いて、線材36の円弧部分の半径をRとして、線材36がフラックス45に接触可能な最大の半径Rの算出方法について説明する。図8(a)は、図7に示した線材36が接点部40に接触した部分を拡大した図である。図8(a)において、Rは、線材36の辺L1と辺L2とを結ぶ円弧部分の半径を示し、Sは半田44cが載っている銅箔パターン41cの短手方向の長さを示している。図8(a)は、線材36の辺L1と辺L2とを結ぶ半径Rの円弧部分が、半田44b、44cの表面、及び半田44bと半田44cとの間に滞留しているフラックス45bの表面とに接触している状態を示している。
[The size of the radius of the arc part for the wire to come into contact with the solder at the contact part]
Subsequently, a method of calculating the maximum radius R at which the
図8(b)は、図8(a)に示す線材36の円弧部分、及び半田44b、44cが理想的な円弧を描き、そのときの線材36の円弧部分の半径をR、半田44b、44cの円弧部分の半径をrとした場合の、図8(a)における長さの関係を示す模式図である。図8(b)では、線材36の円弧部分を示す円Qの半径をR,半田44b、44cの円弧部分を有する円O、円Pの半径をrとし、円Oと円Pの中心間の距離をBとしている。また、点Hは、線材36とフラックス45bの表面とが接触する位置に対応し、Aはフラックス45bの表面と同じ高さにおける半田44b、44cの短手方向の幅を示している。点Eは、点Dと点Gを結ぶ長さAの辺DGの中点Jから垂線を図中上方向に延ばしたときに、円Oと交わる点である。上述した関係を用いて、図8(b)の半径Rを算出することにより、線材36がフラックス45に接触しない最小の半径Rを求めることができる。
In FIG. 8B, the arc portion of the
ここで、半田44bの表面張力の液面との接線の角度である接触角(ぬれ角ともいう)に対応する∠CDGの角度をθとする。すると、図8(b)において、∠EDGの角度は、(式1)で示される角度となる。
Here, let θ be the angle of ∠CDG corresponding to the contact angle (also referred to as the wetting angle), which is the angle of the tangent line of the surface tension of the
∠EDG=θ/2・・・(式1)
∠EDGは円弧EGに対する円周角となる。一つの弧に対する円周角の大きさは、中心角の半分になるという円周角の定理により、円弧EGに対する中心角である∠EOGの角度は、(式2)で示される角度となる。
∠EDG = θ / 2 ... (Equation 1)
∠EDG is the angle of circumference with respect to the arc EG. According to the inscribed angle theorem that the size of the inscribed angle for one arc is half of the central angle, the angle of ∠EOG, which is the central angle for the arc EG, is the angle shown by (Equation 2).
∠EOG=θ・・・(式2)
図8(b)において、三角形OGJは直角三角形であり、点Jは、線分DGの中点であるため、辺JGの長さはA/2となる。また、円Oの中心から点Jまでの辺JOの長さは、円Oの中心と円Pの中心とを結ぶ線分OPの中点と点Hとの距離と同じ長さの長さmである。三角形OGJにおいて、tanθ、sinθは、次のように表される。
∠EOG = θ ・ ・ ・ (Equation 2)
In FIG. 8B, since the triangle OGJ is a right triangle and the point J is the midpoint of the line segment DG, the length of the side JG is A / 2. Further, the length of the side JO from the center of the circle O to the point J is the same length as the distance between the midpoint of the line segment OP connecting the center of the circle O and the center of the circle P and the point H. Is. In the triangle OGJ, tan θ and sin θ are expressed as follows.
tanθ=(A/2)/m、sinθ=(A/2)/r
すると、長さm、及び円Oの半径rは、角度θ、長さAを用いて、それぞれ次の(式3)、(式4)のように表すことができる。
tan θ = (A / 2) / m, sin θ = (A / 2) / r
Then, the length m and the radius r of the circle O can be expressed as the following (Equation 3) and (Equation 4), respectively, using the angle θ and the length A.
m=A/(2×tanθ)・・・(式3)
r=A/(2×sinθ)・・・(式4)
図8(b)において、三角形QOIは直角三角形であり、3つの辺QO、QI、OIの長さは、それぞれ(R+r),(R+m),(B/2)で表される。そして、三角形QOIに、三平方の定理を適用すると、(式5)のように表すことができる。
m = A / (2 × tanθ) ・ ・ ・ (Equation 3)
r = A / (2 × sinθ) ... (Equation 4)
In FIG. 8B, the triangle QOI is a right triangle, and the lengths of the three sides QO, QI, and OI are represented by (R + r), (R + m), and (B / 2), respectively. Then, by applying the three-square theorem to the triangle QOI, it can be expressed as (Equation 5).
(R+r)2=(R+m)2+(B/2)2・・・(式5)
(式5)の左辺、右辺を展開すると、
左辺=R2+2R×r+r2・・・(式6)
右辺=R2+2R×m+m2+(B2/4)・・・(式7)
(式6)、(式7)からR2を相殺すると、次の(式8)が導出される。
(R + r) 2 = (R + m) 2 + (B / 2) 2 ... (Equation 5)
Expanding the left and right sides of (Equation 5)
Left side = R 2 + 2R x r + r 2 ... (Equation 6)
Right = R 2 + 2R × m + m 2 + (B 2/4) ··· ( Equation 7)
By offsetting R 2 from (Equation 6) and (Equation 7), the following (Equation 8) is derived.
R(2r−2m)=m2+(B2/4)−r2・・・(式8)
そして、(式8)を半径Rを算出する式に変形すると、次の(式9)となる。
R (2r-2m) = m 2 + (B 2/4) -r 2 ··· ( Equation 8)
Then, when (Equation 8) is transformed into an equation for calculating the radius R, the following (Equation 9) is obtained.
R=(1/(2r−2m))×(m2+(B2/4)−r2)・・・(式9)
そして、(式9)中のm、rに(式3)、(式4)を代入すると、次の(式10)が得られる。
R = (1 / (2r- 2m)) × (m 2 + (B 2/4) -r 2) ··· ( Equation 9)
Then, by substituting (Equation 3) and (Equation 4) for m and r in (Equation 9), the following (Equation 10) is obtained.
R=(1/((A/sinθ)−(A/tanθ)))×((A2/4×tan2θ)
+(B2/4)−(A2/4×sin2θ))
=((tanθ×sinθ)/(A×(tanθ−sinθ)))×(1/4)×
((A2/tan2θ)+B2−(A2/sin2θ))
=((tanθ×sinθ)×((A2/tan2θ)+B2−
(A2/sin2θ)))/(4×A×(tanθ−sinθ))・・(式10)
線材36の辺L1と辺L2とを結ぶ円弧の半径Rが(式10)以下の場合には、図8に示すように線材36が傾いた状態の場合には、線材36の円弧部分がフラックス45bに接触することになり、線材36は接点部40と接触しない状態となる。一方、線材36の辺L1と辺L2とを結ぶ円弧の半径Rが(式10)より大きい場合には、図8に示すように線材36が傾いた状態でも、線材36の円弧部分がフラックス45bに接触せず、辺L1は半田44bと接触し、辺L2は半田44cと接触する。これにより、GND配線パターン39は、線材36を介して、筐体35と電気的に接続された状態となる。
R = (1 / ((A / sinθ) - (A / tanθ))) × ((A 2/4 × tan 2 θ)
+ (B 2/4) - (A 2/4 × sin 2 θ))
= ((Tanθ × sinθ) / (A × (tanθ−sinθ))) × (1/4) ×
((A 2 / tan 2 θ) + B 2- (A 2 / sin 2 θ))
= ((Tan θ × sin θ) × ((A 2 / tan 2 θ) + B 2 −
(A 2 / sin 2 θ))) / (4 × A × (tan θ − sin θ)) ・ ・ (Equation 10)
When the radius R of the arc connecting the side L1 and the side L2 of the
例えば、本実施例では、フラックス45bの表面と同じ高さにおける半田44(44b、44c)の幅Aを0.65mmとする。また、円Oと円Pの中心間の距離、すなわち半田44bが載っている銅箔パターン41bの中心と、半田44cが載っている銅箔パターン41cの中心との距離である長さBを1.7mmとする。半田44の傾斜角を60°として、(式10)に代入すると、半径Rは約1.64mmとなる。すなわち、線材36の辺L1と辺L2とを結ぶ円弧部分の半径Rが1.64mmよりも大きければ、図8のように、線材36は傾いて接点部40に接触してもフラックス45には接触せず、半田44bや半田44cと接触することができる。また、図6で説明したように、線材36は、半田44a〜44fの長さGの領域内に配置される。そのため、線材36が傾いたとしても半田44a〜44fのいずれかと接触することができ、これにより、線材36と接点部40との導通を確保することができる。
For example, in this embodiment, the width A of the solder 44 (44b, 44c) at the same height as the surface of the
上述したように、接点部40の半田44を表面張力によって銅箔パターン41上に盛り上げて、半田44に含まれるフラックスを半田44から流れ落とした状態の半田44に、線材36が確実に接触できるように、線材36の円弧部分の半径を決定する。これにより、線材36が傾いた場合においても、線材36と接点部40の半田44とを電気的に接続する導通状態を設定することができる。本実施例では、線材36の辺L1と辺L2、辺L1と辺L3の2つの円弧部分(第1の円弧形状部、第2の円弧形状部)の半径の大きさを同じ大きさにしたが、異なる半径としてもよい。また、隣り合う半田44の高さ及び接触角を同じ値としたが、異なる値でもよい。更に、本実施例では、線材36の円弧部分は2つとしたが、例えば3つ以上でもよいし、線材36の辺L1は半田44の長手方向と接触する角度を概ね90°としたが、90°以外の角度、すなわち、線材36は半田44と斜めに接触していてもよい。
As described above, the solder 44 of the
以上説明したように、本実施例によれば、プリント基板と金属筐体とを電気的に確実に接続することができる。 As described above, according to the present embodiment, the printed circuit board and the metal housing can be reliably and electrically connected.
実施例1では、線材の形状を2つの円弧部分を有するコの字形状にして、2つの円弧部分の半径を、線材と接点部の半田とが確実に接触できる大きさにすることで、線材と接点部との導通を確保する実施例について説明した。実施例2では、線材の形状を半円形状にした実施例について説明する。線材の形状がコの字形状の場合には、2つの円弧部分を結ぶバネの長さを調節することで、線材と接点部とが接触可能な面積を大きくすることができる。一方、線材の形状が半円形状の場合には円弧部分を有していないため、コの字形状の線材の場合よりも、幅の小さい形状とすることができる。なお、本実施例での画像形成装置の構成、スイッチ基板、コントローラ基板の構成については、実施例1と同様であり、同じ部材には同じ符号を用いて説明することで、説明を省略する。 In the first embodiment, the wire rod is shaped like a U having two arc portions, and the radius of the two arc portions is set to a size that allows the wire rod and the solder at the contact portion to make reliable contact with each other. An embodiment of ensuring continuity between the contact portion and the contact portion has been described. In the second embodiment, an embodiment in which the shape of the wire rod is a semicircular shape will be described. When the shape of the wire is U-shaped, the area in which the wire and the contact portion can be contacted can be increased by adjusting the length of the spring connecting the two arc portions. On the other hand, when the wire rod has a semicircular shape, it does not have an arc portion, so that the wire rod has a smaller width than the U-shaped wire rod. The configuration of the image forming apparatus, the switch substrate, and the controller substrate in this embodiment are the same as those in the first embodiment, and the same members will be described using the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
[線材の構成]
次に、筐体35とスイッチ基板31の接点部40の半田44とを電気的に接続する(導通させる)線材46の形状について説明する。図9は、線材46が接点部40の半田44と接触している状態を説明する図である。図9は、実施例1の図6(a)の接点部40の図中左側から右方向に向かって接点部40の側面部から見たときの、線材46と接点部40との接触状態を示す側面図である。実施例1の線材36は、2つの円弧部分(角部)を有するコの字形状となっており、3つの辺L1、L2、L3により、コの字形状を形成していた。一方、本実施例の線材46は、2つの辺(第1の辺、第2の辺)と、2つの辺と繋がっている円弧形状部を有するU字形状となっている。接点部40との接触部分における線材46の形状は、半径R’の円弧部分(半円部分)を有する半円形状であり、半径R’の円弧部分が接点部40上の半田44と接触する構成となっている。線材46は、実施例1の線材36と同様に、接点部40の半田44の長手方向と概ね直交するように交差して接触している。また、円弧部分を含む線材46の幅をK´とした場合、半田44aから半田44fとの間の距離である長さGとの大小関係は、長さK’<長さGとなる。線材46は、長さGの領域内に収まるように配置される。なお、図9では、線材46は、半田44bと半田44cとの間に配置されているが、この位置に限定されるものではなく、半田44aから半田44fとの間であればよい。
[Structure of wire]
Next, the shape of the
[線材が半田に接触するための円弧部分の半径の大きさ]
続いて、実施例1と同様に、線材46が半田44と接触可能となる線材46の円弧の半径R´の算出方法について説明する。図10(a)は、図9に示した線材46が接点部40に接触した部分を拡大した図である。図10(a)において、R’は、線材46の円弧部分の半径を示し、Sは半田44cが載っている銅箔パターン41cの短手方向の長さを示している。図10(a)では、線材46の半径R’の円弧部分が、半田44b、44cの表面、及び半田44bと半田44cとの間に滞留しているフラックス45bの表面に接触している状態を示している。
[The size of the radius of the arc part for the wire to come into contact with the solder]
Subsequently, as in the first embodiment, a method of calculating the radius R'of the arc of the
図10(b)は、図10(a)に示す線材46の円弧部分、及び半田44b、44cが理想的な円弧を描き、線材46の円弧部分の半径をR’、半田44b、44cの円弧部分の半径をrとした場合の、図10(a)における長さの関係を示す模式図である。図10(b)は、実施例1の図8(b)と同様の模式図である。したがって、線材46の円弧部分の半径R’は、実施例1の(式10)より、以下の(式11)で表すことができる。
In FIG. 10B, the arc portion of the
R’=((tanθ×sinθ)×((A2/tan2θ)+B2−
(A2/sin2θ)))/(4×A×(tanθ−sinθ))・・(式11)
線材46の円弧部分の半径R’が(式11)以下の場合には、線材46の円弧部分がフラックス45bに接触することになり、線材46は接点部40と接触しない状態となる。一方、線材46の円弧部分の半径R’が(式10)より大きい場合には、線材46の円弧部分がフラックス45bに接触せず、半田44b又は半田44cと接触する。これにより、GND配線パターン39は、線材46を介して、筐体35と電気的に接続された状態となる。
R'= ((tan θ × sin θ) × ((A 2 / tan 2 θ) + B 2 −
(A 2 / sin 2 θ))) / (4 × A × (tan θ − sin θ)) ・ ・ (Equation 11)
When the radius R'of the arc portion of the
例えば、本実施例では、フラックス45bの表面と同じ高さにおける半田44(44b、44c)の幅Aを0.65mmとする。また、円Oと円Pの中心間の距離、すなわち半田44bが載っている銅箔パターン41bの中心と、半田44cが載っている銅箔パターン41cの中心との距離である長さBを1.7mmとする。半田44の傾斜角を60°として、(式11)に代入すると、半径R’は約1.64mmとなる。すなわち、線材46の円弧部分の半径R’が1.64mmよりも大きければ、図9のようにフラックス45には接触せず、半田44b又は半田44cと接触することができる。また、図9で説明したように、線材46は、半田44a〜44fの長さGの領域内に配置される。そのため、線材46が傾いたとしても半田44a〜44fのいずれかと接触することができ、これにより、線材46と接点部40の導通を確保することができる。
For example, in this embodiment, the width A of the solder 44 (44b, 44c) at the same height as the surface of the
上述したように、接点部40と接触する先端が半円形状の線材46においても、線材46と接点部40の半田44とが確実に接触できるように円弧部分の半径を決めることにより、線材46と接点部40との導通を確保可能な構成とすることができる。
As described above, even in the
以上説明したように、本実施例によれば、プリント基板と金属筐体とを電気的に確実に接続することができる。 As described above, according to the present embodiment, the printed circuit board and the metal housing can be reliably and electrically connected.
31 スイッチ基板
36 線材
40 接点部
41 銅箔パターン
44 半田
45 フラックス
31
Claims (14)
前記接点部には、前記基板のグランド配線パターンと接続され、所定の幅を有する複数の銅箔パターンが平行に配置され、
前記複数の銅箔パターン上の各々に半田が塗布されており、隣り合う前記半田の間にはフラックスが溜まっており、
前記導通部材は、前記接点部と接触する円弧形状部を有し、
前記円弧形状部の半径は、隣り合う前記半田の短手方向の中央との幅をB、前記フラックスの表面と同じ高さにおける前記半田の短手方向の幅をA、及び前記半田の接触角をθとする式
(tanθ×sinθ)×((A2/tan2θ)+B2
−(A2/sin2θ))/(4×A×(tanθ−sinθ))
により算出される半径よりも大きいことを特徴とする基板。 A substrate having a contact portion with which a conductive member comes into contact.
A plurality of copper foil patterns having a predetermined width, which are connected to the ground wiring pattern of the substrate, are arranged in parallel at the contact portion.
Solder is applied to each of the plurality of copper foil patterns, and flux is accumulated between the adjacent solders.
The conductive member has an arc-shaped portion that comes into contact with the contact portion.
The radius of the arc-shaped portion is B as the width with respect to the center of the adjacent solder in the lateral direction, A as the width in the lateral direction of the solder at the same height as the surface of the flux, and the contact angle of the solder. Is θ (tan θ × sin θ) × ((A 2 / tan 2 θ) + B 2
− (A 2 / sin 2 θ)) / (4 × A × (tan θ − sin θ))
A substrate characterized by being larger than the radius calculated by.
請求項1から請求項12のいずれか1項の基板と、
を備えることを特徴とする画像形成装置。 An image forming part that forms an image on the sheet,
The substrate according to any one of claims 1 to 12 and
An image forming apparatus comprising.
前記導通部材の端部は、前記筐体と接続されていることを特徴とする請求項13に記載の画像形成装置。 A housing that supports the image forming portion is provided.
The image forming apparatus according to claim 13, wherein the end portion of the conductive member is connected to the housing.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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