JP4673057B2 - プリント回路基板及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、再使用可能なプリント回路基板及び該回路基板を用いている画像形成装置に関する。

近年、地球環境保全の観点からリサイクルが注目を浴びているが、プリント回路基板（部品が搭載されているもの、以下ＰＣＢ（Printed Circuit Board）という。）の場合も同様に、搭載される部品の数、種類の多さにもかかわらず適切なリサイクルが望まれている。また、有限寿命部品と非有限寿命部品が混在して搭載されたＰＣＢの場合には、リサイクルによる再使用時に有限寿命部品のみを交換することにより、新品のＰＣＢと同等の寿命、品質を確保することができ、有効なリサイクル方法である。

ここでいう有限寿命部品とは、例えばアルミ電解コンデンサのように寿命が周囲温度に対して経験上、１０°Ｃ２倍則、リップル電流による発熱に対する条件、形状により５〜１０°Ｃ２倍則が成立するといわれる部品や、リレー、スイッチ等の有接点部品であってそのメーカーが寿命を規定している部品や、バリスタ、アレスタ、ヒューズ等の実使用時のストレス経歴を把握することが困難な部品などである。

また、非有限寿命部品とは、使われ方が熱ストレスを多く受けない半導体部品や、放熱板、ブラケット等の機械的構成部品や、プリント回路基板そのもの（部品が搭載されていないもの、以下ＰＷＢ(Printed Wiring Board)という。）などである。

一般的に、非有限寿命部品の方が有限寿命部品より多いので、ＰＣＢはリサイクルする方が望ましい。また、部品が搭載されて製品に搭載されたＰＣＢを再利用することができる方がリサイクルのメリットが高い。

ところで、有限寿命部品の多くは、半田付けによりＰＷＢ上に固定及び電気的に接続されているので、有限寿命部品を交換する際には半田を吸い取って除去し、新規部品と交換するのが一般的である。しかしながら、有限寿命部品が再使用困難な電気部品であって交換が必要な部品とし、非有限寿命部品が再使用可能な電気部品であって交換が不要な部品とした場合、それらが混在して搭載されるＰＣＢの場合には、交換のために半田を吸い取る部分と、交換が不要で半田を吸い取る必要がない部分の見分け方が非常に困難である。

従来、廃品になったプリント回路基板に搭載された電気部品において、再利用可能な電気部品と再利用困難な電気部品を容易に分別する手段として、（ａ）ＰＣＢ上に再利用可能な電気部品が配置される領域であることを示す配置領域表示を設ける方法（例えば、特許文献１参照）、（ｂ）再使用可能な電気部品と再使用困難な電気部品のアドレス表示の形態を変えたり印刷色が異なるようにして再使用可能なものと再使用困難なものに分ける方法（例えば特許文献２参照）、（ｃ）リサイクル時に半田付けを行う箇所をスクリーン印刷、配線パターンなど簡易表示手段を用いてプリント基板上に表示する方法（例えば特許文献３参照）などが知られている。

しかし、これらのケースでは、部品実装面が片面で部品実装面だけにシルク印刷等で部品のアドレス表示がなされ、もう一方の片面が、半田面でその半田面にはアドレス表示がされていないＰＣＢにおいては表面のアドレス表示で交換が必要な部品と認識しても、半田を吸い取る裏面にひっくり返すと表示がないため、どの部分の半田を吸い取ってよいのか認識するのが困難になる。なお、上記（ｂ）では半田面に半田吸い取り表示が形成されていることを特徴とすることも述べられているが、両面シルク印刷表示では、別途シルクの版が必要となり、ＰＷＢ製造工程が長くなりコストアップにつながる。また、銅パターンなどで半田吸い取り表示が形成される場合にはパターンレイアウトに制約が出てしまう。

また、（ｄ）交換要部品と交換不要部品の外観を異ならせる方法（例えば特許文献４参照）もあるが、半田を吸い取る裏面にひっくり返したとき、どの部分の半田を吸い取ってよいのか認識するのが困難である点に変わりはない。

特開平６−２６０７３１号公報 特開平１０−３０３５２３号公報 特開平１１−２４３２６５号公報 特開２００２−３６８３７５号公報

本発明は、半田面に裏返したときに、取り外すべき電気部品の半田付け場所を識別することができる簡易な構成を備えたプリント回路基板及び画像形成装置を提供することを課題とする。

本発明は、前記課題を達成するため以下の構成とした。
（１）再使用可能な電気部品と再使用困難で交換が必要な電気部品が混在して搭載され再使用困難な電気部品を交換することにより再使用をはかるプリント回路基板であって、片面の部品実装面だけに前記電気部品のうち交換が必要な電気部品であることを表示する表示があり、もう一方の片面には前記表示が無く前記電気部品のリードを該プリント回路基板上に半田で固定及び電気的に接続している半田部を有した半田面となっていて、この半田部が１つの電気部品に対応した２つのリードを固定した対向する一対の半田部からなり、この一対の半田部を除去してからでないと該電気部品を当該プリント基板から離脱して部品交換することができないプリント回路基板において、
前記交換が必要な電気部品について前記除去すべき一対の半田部の中間位置に、当該プリント回路基板を貫通して前記除去すべき一対の半田部を指示する穴が形成されていることとした(請求項１)。ここで、前記穴は前記再使用困難な電気部品のリード間に設けるパターンを有しない小径穴とするのがよい（請求項２）。さらに、前記小径穴は前記再使用困難な電気部品、例えば、コンデンサのリード径より小さくすれば交換電気部品の装着ミスを防止できる（請求項３、４）。また、かかるプリント回路基板を画像形成装置の電気回路を構成する基板に適用することができる（請求項５）。

この発明では、半田面に裏返した際、取り外すべき電気部品の一対のリード部毎に設けた、プリント基板貫通穴から容易に識別することができる。

以下に、この発明の実施の形態を説明する。
［１］実施の形態例１
電気部品のアドレスが表示された再使用可能なＰＣＢ１の部品面を示した図１において、このＰＣＢ１には、再使用可能な非有限寿命部品と、再使用困難な有限寿命部品とが混在して配置される。

ここでは、再使用可能な非有限寿命部品である電気部品の一例として、主なものを例示すると、出力コネクタＣＮを始め、その他符号Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、ＤＢ等で示す概形をした配置位置に電気部品が配置される。また、これらの電気部品のアドレスがアルファベットや数字等で表示されている。

本例では、再使用困難な有限寿命部品の例としてリードタイプ電気部品である８個のアルミ電解コンデンサを例示していて、これらの概形が円形の配置位置Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５、Ｃ６、Ｃ７、Ｃ８で示され、分かりやすいように斜線を施してある。各配置位置Ｃ１〜Ｃ８の大きさが異なるのは、静電容量、定格電圧の相違からくるものである。

配置位置Ｃ１〜Ｃ８に配置されるアルミ電解コンデンサは当該ＰＣＢ１がリサイクル再使用時には、新品のアルミ電解コンデンサと交換される。また、出力コネクタＣＮを始め、その他符号Ｌ１、Ｌ２、ＤＢ等で示す配置位置に配置される電気部品は非有限寿命部品であるので、当該ＰＣＢ１がリサイクル再使用時に交換されることなく、軽清掃程度で再使用される。

アルミ電解コンデンサは２つのリード（Lead）を有していて、これらのリードがＰＣＢ１に開けられたリード穴に挿入された上、該リード穴に充填された半田を介して該ＰＣＢ１の裏側（図１に示した面の反対側の面）に形成された配線パターンに導通されている。

図２は、図１に示したＰＣＢ１の反対側の面（裏側）を示している。図２に示すように、ＰＣＢ１の裏面には銅からなる配線パターンが形成されている。ここでは、配置位置Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５、Ｃ６、Ｃ７、Ｃ８に配置される８個のアルミ電解コンデンサの各２つのリードを固定した一対の半田部をそれぞれ白抜きの円形で表し、符号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６、Ｓ７、Ｓ８で示す。これらの半田部Ｓ１〜Ｓ８はＰＣＢに開けられた穴に充填された半田からなる。

ここで、配置位置Ｃ１に配置されたアルミ電解コンデンサのリードが半田部Ｓ１で導通されると共に固定されている。このように、配置位置Ｃ１〜Ｃ８のそれぞれと半田部Ｓ１〜Ｓ８のそれぞれが対応している。アルミ電解コンデンサを交換する際には、ＰＣＢ１から取り外さねばならないが、その前に、半田部Ｓ１〜Ｓ８の半田を吸い取り除去しないと、アルミ電解コンデンサをＰＣＢ１から離脱することができない。

この半田吸い取り工程を実行する際に、再使用可能な非有限寿命部品である電気部品として、例えば配置位置ＣＮに配置される出力コネクタもリードタイプの電気部品であり、そのリードも半田部Ｓ１〜Ｓ８と同様な形状で配線パターン上に点在しているため、ＰＣＢ１を裏返した状態では、交換のために半田を吸い取るべき半田部Ｓ１〜Ｓ８と、交換が不要な部品のリードを固定導通している半田との見分けが非常に難しい。

そこで、本例では、アルミ電解コンデンサについて、対をなす各半田部Ｓ１〜Ｓ８に対応させて、リードの位置を指示する穴を設けたのである。この穴は少なくともＰＣＢ１の裏面において識別できることが必要である。本例では、ＰＣＢ１を貫通する穴として形成した。穴の位置は各半田部Ｓ１〜Ｓ８を指示できる位置であれば、基本的にはその位置や大きさに制限はない。

本例では、各半田部Ｓ１〜Ｓ８が対向する一対からなることに着目して、一対の半田部の中間位置に小径穴を形成することとした。図２において、各小穴を符号Ｈ１〜Ｈ８で示す。

図２において、半田部Ｓ１、Ｓ１間に、リードの位置を指示する小径穴Ｈ１を形成している。このように、各半田部Ｓ１〜Ｓ８に小径穴Ｈ１〜Ｈ８が対応して形成されている。これらの小径穴は回路パターンを有しない単なる貫通穴であり、この小径穴を識別することで、該小径穴を間にして対をなす２つの半田部が、吸い取るべき半田部であると作業者は認識することができる。かかる半田部を除去することで、該当するアルミ電解コンデンサをＰＣＢ１から取り外すことができる。

このように、再使用可能なリードタイプ電気部品と再使用困難なリードタイプ電気部品が搭載された再使用されるプリント回路基板について、再使用困難なリードタイプ電気部品のリード間にパターンを有しない小径穴を形成したので、プリント回路基板を半田面に裏返しても取り外すべき電気部品の半田付け場所を識別して吸い取り除去することができ、従って、作業ミスの低減、作業時間の効率を図ることができる。

また、裏面専用のシルク印刷等で表示せず、簡単な作業で形成できる穴を以ってリード位置識別手段としているので、新たなシルクスクリーンの版を用意する必要がなく、コストアップを伴わないので安価なプリント回路基板を提供することができる。

［２］実施の形態例２
本例では、小径穴Ｈ１〜Ｈ８の穴径を規定する。図３において、配線パターンを有しない小径穴Ｈ１の径φ２はその両側に位置する各半田部Ｓ１の径φ１よりも小径、つまり、φ２＜φ１とする。従って、図４に示すように、例えば、配置位置Ｃ１に配置されるアルミ電解コンデンサのリード２の径をφ３とすると、φ２＜φ３＜φ１とする。

このようにすることで、小径穴Ｈ１には配置位置Ｃ１に配置されるアルミ電解コンデンサのリード２は入らず、半田部Ｓ１を吸引除去後の穴には入れることができるので、新しい電気部品装着時における装着ミスを防止することができる。

［３］実施の形態例３
本例では、再使用困難な電気部品としてアルミ電解コンデンサを例示したが、これに限定されるわけではない。例えば、基板自立タイプのコンデンサでも同様にして実施することができる。

［４］実施の形態例４
本発明は、広く、電気回路を構成する基板に適用可能であるが、一例としてこれまで説明したプリント回路基板を使用している装置の例として電子写真装置、画像形成装置等の例を説明する。

今日、電子写真装置では、市場からの要求にともない、カラー複写機やカラープリンタなど、カラーのものが多くなってきている。カラー電子写真装置には、像担持体としての１つの感光体のまわりに複数色の現像装置を備え、それらの現像装置でトナーを付着させて感光体上に合成トナー画像を形成し、そのトナー画像を転写してシートにカラー画像を記録する、いわゆる１ドラム型のものと、並べて備える複数の感光体にそれぞれ個別に現像装置を備え、各感光体上にそれぞれ単色トナー画像を形成し、それらの単色トナー画像を順次転写してシートに合成カラー画像を記録する、いわゆるタンデム型のものとがある。

最近は、フルカラーもモノクロ並みのスピード要求が望まれることから、高速化に適するタンデム型が注目されてきている。図５は、本発明にかかるプリント回路基板が電気回路として適用されるに好適例としての、カラー画像形成装置の一例で、タンデム型のカラーレーザープリンタを示している。

図５に示したカラーレーザープリンタは、装置本体１０００の下部に給紙部２００が配置され、その上方に画像形成部３を配置した構成となっている。画像形成部３には、複数のローラ４、５、６に巻き掛けられた可撓性を有する無端ベルトにより構成された像担持体としての中間転写ベルト７が設けられている。この中間転写ベルト７のローラ４とローラ５間は、該ベルトの下部側ベルト走行辺に相当しており、該下側走行辺に対向して作像部が設けられ、該作像部に作像手段としての４個の作像ユニット８Ｙ、８Ｃ、８Ｍ、８ＢＫが配設されている。

これら４個の作像ユニット８Ｙ、８Ｃ、８Ｍ、８ＢＫは、中間転写ベルト７に接する像担持体としての感光体ドラム１０とこれに付帯するプロセス部材を具備したユニットである。この感光体ドラム１０の周りには、上記プロセス部材としての帯電装置１１、現像装置１２、クリーニング装置１３が配置されている。また、感光体ドラム１０が中間転写ベルト７に接する位置における中間転写ベルト７の内側には１次転写を行う転写装置１４が設けられている。

本例の場合、４個の作像ユニット８Ｙ、８Ｃ、８Ｍ、８ＢＫは同一構造に構成されているが、現像装置１２の現像剤の色がイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの４色に分けられている。また、作像ユニット８Ｙ、８Ｃ、８Ｍ、８ＢＫの下方には光変調されたレーザー光Ｌを各感光体ドラム表面に照射する光書込み手段としての光書込みユニット１５が配置され、このレーザー光Ｌは、帯電装置１１と現像装置の間で感光体ドラム１０に照射する。光書込みユニット１５は、各作像ユニット８Ｙ、８Ｃ、８Ｍ、８ＢＫを個別に設けてもよいが、本例のような共通の光書込みユニット１５を用いれば、コストの点で有利である。

画像形成動作が開始されると、上記作像ユニット８Ｙ、８Ｃ、８Ｍ、８ＢＫの感光体ドラム１０が図示していない駆動装置によって時計まわりの向きに回転駆動動作され、その感光体ドラム１０の表面が帯電装置１１によって所定の極性に一様に帯電される。帯電された感光体表面には、光書込みユニット１５からのレーザー光Ｌが照射され、これによって感光体ドラム１０表面に静電潜像が形成される。このとき、各感光体ドラム１０に露光する画像情報は所望のフルカラー画像をイエロー、シアン、マゼンタ及びブラックの色情報に分解した単色の画像情報である。このように形成された静電潜像は、現像装置１２を通るとき、各現像装置１２の現像剤によってトナー像として可視像化される。

また、中間転写ベルト７、上記複数のローラ４、５、６のうち１つのローラが図示していない駆動装置によって反時計方向に回転駆動され、これにより中間転写ベルト７が矢印で示す向きに走行駆動され、他のローラが従動回転する。このように走行する中間転写ベルト７には、イエロー現像装置１２を具備するイエロー作像ユニット８Ｙで形成されたイエロートナー像が転写装置１４によって転写される。この転写されたイエロートナー像には、作像ユニット８Ｃ、８Ｍ及び８ＢＫで形成されたシアントナー像、さらにマゼンタトナー像及びブラックトナー像が転写装置１４によって順次重ね転写され、かくして中間転写ベルト７は、その表面にフルカラーのトナー像を担持する。なお、中間転写ベルト７にはローラ６に対向して２次転写装置２０が配設され、ローラ４に対向してベルト表面を清掃するベルトクリーニング装置２１が配設されている。

また、トナー像が転写された後の感光体ドラム表面に付着する残留トナーは、クリーニング装置１３によって感光体ドラム表面から除去され、次いで、その表面が図示していない除電装置によって除電作用を受け、その表面電位が初期化されて次の画像形成に備えられる。

一方、給紙部２００から紙又は樹脂シートからなる用紙が給送され、給紙口２ａから画像形成部３に送り込まれる。画像形成部３に送り込まれた用紙は、レジストローラ２４で態勢、タイミングを整えられてから、ローラ６と対向する２次転写装置２０との間に給送される。そして、このとき２次転写装置２０には中間転写ベルト表面のトナー像のトナー帯電極性と逆極性の転写電圧が印加され、これによって中間転写ベルト表面のトナー像が用紙上に一括して転写される。

トナー像を転写された用紙が定着装置２２を通るとき、その熱及び圧力によってトナー像が前記用紙に溶融して定着される。定着された用紙は、排紙ローラ２３を経て画像形成装置本体１の上部により構成された排紙部３７に排出される。また、トナー像を用紙に転写後の中間転写ベルト７に残留しているトナーはクリーニング装置２１により除去される。

以上の説明は、用紙上にフルカラー画像を形成するときの画像形成動作であるが、ほかに、複数の作像ユニット８Ｙ、８Ｃ、８Ｍ、８ＢＫの何れか１つを使用して単色画像を形成したり、２色又は３色の画像形成を行うこともできる。

本例のカラープリンタでは、中間転写ベルト７におけるローラ４とローラ５間の下側走行辺を傾斜させ、その傾斜した下側走行辺に対向させて各作像ユニット８Ｙ、８Ｃ、８Ｍ、８ＢＫを並列配置させている。この中間転写ベルト７の下側走行辺の傾斜方向は、中間転写ベルト７の走行方向に対し、下流側に配置した作像ユニット８Ｙから、８Ｃ、８Ｍ、８ＢＫ８になる程、高さレベルが下方となる。つまり、装置前方に進むにつれて各作像ユニットの配置位置が下になる配置となっている。これにともない、光書込みユニット１５も右下がりに傾斜した配置となり、本体フレームに対する着脱方向も矢印Ａに沿う、鉛直に対して傾斜した方向となっている。

中間転写ベルト７の走行辺が仮に水平であると、ベルト全体を同じ高さレベルに位置させることになるが、図５に示すように中間転写ベルト７の左側が上方に位置するようにすれば、このプリンタ本体には左側下方に顕著な断面略三角形の空間が形成される。その空間を利用して電装ユニットを配置することでプリンタは高さだけでなく、幅方向においても小型化している。

図５の例では、中間転写ベルト７の下部に４個の作像ユニット８Ｙ、８Ｃ、８Ｍ、８ＢＫ、さらにその下方に光書込みユニット１５、そして光書込みユニット１５の下方には、各作像プロセスに必要な高圧電源を供給する高圧電源ユニット３０と、ホストコンピュータからの画像信号を内部の制御信号に変換するコントロールユニット３１及び装置全体の制御を行うエンジンコントロール３２を配置している。

このように、プリンタに必要とされる電装ユニットを光書込みユニット１５の下に配置したことにより、プリンタの小型化が実現できる。なお、中間転写ベルト７の上方位置には、排紙部３７があり、その裏側にトナーカートリッジ３６が配備されている。

光書込みユニット１５は、レーザー光を出射するレーザー光源、前記レーザー光Ｌを感光体ドラム１０に結像させるレンズ系、レーザー光を偏向させるポリゴンスキャナーなどを搭載した光学ハウジング１００に組立てられている。一方、当該プリンタのうち、上記光書込みユニット１５を除く部材は本体フレーム４０側に構成されている。

光学ハウジング１００において、回転中心軸を符号Ｏで示すポリゴンスキャナー１０１から出射されたレーザー光Ｌはｆθレンズ１０２を経て、ミラーＭ１、Ｍ２の順に偏向させられて作像ユニット８ＢＫの感光体ドラム１０に結像、走査される。

同様に、ポリゴンスキャナー１０１から出射されたレーザー光Ｌはｆθレンズ１０２を経て、ミラーＭ３、Ｍ４の順に偏向させられて作像ユニット８Ｍの感光体ドラム１０に結像、走査される。

同様に、ポリゴンスキャナー１０１から出射されたレーザー光Ｌはｆθレンズ１０３を経て、ミラーＭ５、Ｍ６の順に偏向させられて作像ユニット８Ｃの感光体ドラム１０に結像、走査される。

同様に、ポリゴンスキャナー１０１から出射されたレーザー光Ｌはｆθレンズ１０３を経て、ミラーＭ７、Ｍ８の順に偏向させられて作像ユニット８Ｙの感光体ドラム１０（図示されず）に結像、走査される。

以上において、各作像プロセスに必要な高圧電源を供給する高圧電源ユニット３０と、ホストコンピュータからの画像信号を内部の制御信号に変換するコントロールユニット３１及び装置全体の制御を行うエンジンコントロール３２などは、再使用可能な電気部品と再使用困難な電気部品が搭載され再使用されるプリント回路基板を用いており、これまで説明した本発明に係る実施の形態例におけるプリント回路基板を用いることができる。

本発明にかかるプリント回路基板の電気部品取り付け側の平面図である。 本発明にかかるプリント回路基板の電気部品取り付け側の裏側の平面図である。 本発明にかかる各穴径を比較して示した図である。 リード部の斜視図である。 本発明が適用される画像形成装置の一例を示した概略構成図である。

符号の説明

Ｓ１〜Ｓ８ 小径穴

Claims (5)

1. 再使用可能な電気部品と再使用困難で交換が必要な電気部品が混在して搭載され再使用困難な電気部品を交換することにより再使用をはかるプリント回路基板であって、片面の部品実装面だけに前記電気部品のうち交換が必要な電気部品であることを表示する表示があり、もう一方の片面には前記表示が無く前記電気部品のリードを該プリント回路基板上に半田で固定及び電気的に接続している半田部を有した半田面となっていて、この半田部が１つの電気部品に対応した２つのリードを固定した対向する一対の半田部からなり、この一対の半田部を除去してからでないと該電気部品を当該プリント基板から離脱して部品交換することができないプリント回路基板において、
   前記交換が必要な電気部品について前記除去すべき一対の半田部の中間位置に、当該プリント回路基板を貫通して前記除去すべき一対の半田部を指示する穴が形成されていることを特徴とするプリント回路基板。
2. 請求項１記載のプリント回路基板において、
   前記穴は前記再使用困難な電気部品のリード間に設けられた小径穴であることを特徴とするプリント回路基板。
3. 請求項２記載のプリント回路基板において、
   前記小径穴は前記再使用困難な電気部品のリード径より小さいことを特徴とするプリント回路基板。
4. 請求項１乃至３の何れかに記載のプリント回路基板において、
   前記再使用困難な電気部品はコンデンサであることを特徴とするプリント回路基板。
5. 再使用可能な電気部品と再使用困難な電気部品が搭載され再使用されるプリント回路基板を用いた画像形成装置において、
   請求項１乃至４の何れかに記載されたプリント回路基板を具備していることを特徴とする画像形成装置。

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