JP6717128B2 - 信号伝送装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、信号伝送装置及び画像形成装置に関する。

近年、端子の狭ピッチ化に対応したプリント基板が提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。

特許文献１に記載されたプリント基板は、狭小ピッチで平行に配列された短冊状のパッドと、パッドに接続するランドとを有し、ランドをパッドの先端に交互に接続したものである。

特許文献２に記載されたプリント基板は、導電パターンに半田付け部により取り付けられ、電流容量に応じた厚さの銅板とを備える。

特開平６−８５４６３号公報 特開２００３−２３４５４８号公報

本発明の目的は、本構成を有していない場合と比較して端子の狭ピッチ化に対応可能な信号伝送装置及び画像形成装置を提供することにある。

［１］基板の１つの層に直線状に配列された複数の端子部を有し、
前記複数の端子部のうちの一部の端子部は、
第１の幅を有し、コネクタ端子がハンダ接合される第１の領域と、
前記第１の幅よりも大きい第２の幅を有し、前記第１の領域を挟んで前記第１の領域に接続された一対の第２の領域とを備え、
前記一対の第２の領域は、前記１つの層とは異なる他の層に形成された線路にスルーホールによって接続され、
前記一部の端子部は、電力に差動信号を重畳させて伝送する一対の差動端子部であり、
前記線路は、コイルを介して電源に接続されている、
信号伝送装置。
［２］前記一対の第２の領域は、中間領域を介して前記第１の領域に接続された、前記［１］に記載の信号伝送装置。
［３］前記一部の端子部の前記第１の領域及び前記第２の領域が露出するように形成されたソルダーレジスト層をさらに備えた、前記［１］に記載の信号伝送装置。
［４］前記一部の端子部の少なくとも前記第１の領域及び前記中間領域が露出するように形成されたソルダーレジスト層をさらに備えた、前記［２］に記載の信号伝送装置。
［５］前記一対の差動端子部は、前記スルーホールによって一対の前記線路に接続された、前記［１］に記載の信号伝送装置。
［６］複数の色毎に設けられた複数の露光装置と、
画像データ又は制御データを含む外部から入力された入力データから、前記露光装置を制御する露光用信号を生成するコントロール基板と、
前記露光用信号から前記露光装置を駆動する駆動信号を生成する複数の駆動基板と、を備え、
前記コントロール基板又は前記駆動基板は、前記［１］から［５］のいずれかに記載の信号伝送装置を備えた画像形成装置。
［７］前記一対の差動端子部の前記第１の領域間のピッチは、前記一対の差動端子部の前記第２の領域間のピッチよりも狭い、前記［１］から［６］のいずれかに記載の信号伝送装置。

請求項１、２、６に係る発明によれば、本構成を有していない場合と比較して端子の狭ピッチ化に対応可能になる。
請求項３、４に係る発明によれば、一部の端子部を他の端子部と同じ厚さで形成したとき、電流容量の不足分をコネクタ端子を第１の領域に接合するハンダで補うことができる。
請求項５に係る発明によれば、単線で信号を伝送する場合と比較してノイズの少ない信号を伝送することができる。

図１は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置の概略の構成例を示す図である。 図２は、画像形成制御部の概略の構成例を示す図である。 図３は、ＬＥＤ基板の要部を示す平面図である。 図４（ａ）は、差動端子部の平面図、図４（ｂ）は、図４（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。 図５は、変形例１に係る差動端子部の平面図である。 図６（ａ）は、図５のＢ方向から見た図、図６（ｂ）は、図５のＣ方向から見た図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、各図中、実質的に同一の機能を有する構成要素については、同一の符号を付してその重複した説明を省略する。

図１は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置の概略の構成例を示す図である。この画像形成装置１は、原稿から原稿画像を読み取る図示しない画像読取部と、画像読取部によって読み取られた原稿画像を用紙Ｐに印刷する画像形成部２と、ピックアップロール３１によって取り出した用紙Ｐを画像形成部２に供給するトレイ部３とを備える。用紙Ｐは記録媒体の一例である。

画像形成部２は、電子写真方式によって原稿画像を用紙Ｐに印刷するものであり、循環移動する無端状の中間転写ベルト２０と、中間転写ベルト２０にイエロー（Ｙ），マゼンダ（Ｍ），シアン（Ｃ），ブラック（Ｋ）の各色のトナー画像を一次転写する第１乃至第４の画像形成ユニット２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｋと、画像データに基づいて変調された光ビームを第１乃至第４の画像形成ユニット２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｋの後述する感光体ドラム２１０を露光することにより感光体ドラム２１０上に静電潜像を形成するＬＥＤプリンタヘッド（ＬＰＨ）２２とを備えている。ＬＰＨ２２は、露光装置の一例である。なお、露光装置として、ＬＰＨの他に、レーザダイオード（ＬＤ）を光源とする走査書き込み装置や、ＬＤを主走査方向に沿って複数個配列したＬＤアレイなどを用いてもよい。

ＬＰＨ２２は、ＬＥＤ（発光ダイオード）が主走査方向に沿って複数個配列されたＬＥＤアレイと、ＬＥＤアレイとＬＥＤ駆動回路が実装されたＬＥＤ基板２２０Ｙ、２２０Ｍ、２２０Ｃ、２２０Ｋ（これらを総称するときは「ＬＥＤ基板２２０」という。）と、ＬＥＤアレイから出射される光ビームを感光体ドラム２１０上に結像させるレンズアレイとを備える。

各画像形成ユニット２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｋは、感光体ドラム２１０と、感光体ドラム２１０の表面を一様に帯電する帯電器と、感光体ドラム２１０の表面にＬＰＨ２２によって形成された静電潜像を各色のトナーで現像してトナー画像を形成する現像器と、中間転写ベルト２０を感光体ドラム２１０に押し付ける一次転写ローラとを有している。

中間転写ベルト２０は、複数のローラ２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃに張設され、いずれかのローラ２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃからのトルクによって循環移動する。

また、画像形成部２は、中間転写ベルト２０を挟んでローラ２３Ｃと対向する位置に配置され、中間転写ベルト２０上に形成されたトナー画像をトレイ部３から供給された用紙Ｐに二次転写する二次転写ローラ２４と、用紙Ｐに転写されたトナー画像を用紙Ｐ上に定着する定着ユニット２５とを備えている。

また、画像形成部２は、画像形成動作を制御する画像形成制御部２６を備える。画像形成制御部２６は、コントローラ基板２６０と、複数のＬＥＤ基板２２０とを備える。コントローラ基板２６０及びＬＥＤ基板２２０は、それぞれ信号伝送装置又は基板の一例である。

（画像形成制御部の構成）
図２は、画像形成制御部２６の概略の構成例を示す図である。図３は、ＬＥＤ基板２２０の要部を示す平面図である。図４（ａ）は、差動端子部の平面図、図４（ｂ）は、図４（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。なお、図３では、コネクタ端子の図示を省略している。

図２に示すように、コントローラ基板２６０とＬＥＤ基板２２０とは、複数（本実施の形態では４本）の電力分岐線１２１ａ〜１２１ｄによって接続されている。画像形成制御部２６は、複数の電力分岐線１２１ａ〜１２１ｄのうち１つの電力分岐線１２１ａを差動伝送路とし、この電力分岐線１２１ａに差動信号を重畳して伝送するように構成されている。図２中、１２２はグランド線である。コントローラ基板２６０から複数の電力分岐線１２１ａ〜１２１ｄを同一のＬＥＤ基板２２０に接続することで、使用するコネクタやケーブルの電流許容値を満たすように電力分岐線の１本当たりの電流値を下げて電力供給を行うことができる。図２では、コネクタ１９、２７を模式的に示す。

（コントローラ基板の構成）
コントローラ基板２６０には、図示しない画像読取部により得られた画像データ又は制御データを含む外部から入力された入力データから、ＬＰＨ２２を駆動する露光用信号を生成する信号生成部１０と、電源入力端子１１から電源（例えば１２Ｖ）が供給される電力線１２とを備える。信号生成部１０は、例えば、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ：Application Specific Integrated Circuit）や再構成可能回路（ＦＰＧＡ：Field Programmable Gate Array）によって構成される。

信号生成部１０は、生成した露光用信号を電力線１２及び電力分岐線１２１ａに重畳させ、各ＬＥＤ基板２２０Ｙ、２２０Ｍ、２２０Ｃ、２２０Ｋに送信する。電力線１２は、コントローラ基板２６０の第１層に電源供給部１２ａ、１２ｂを露出させている。露光用信号は、差動信号の一例である。

差動伝送路１３は、コントローラ基板２６０の第１層に形成された一対の第１の線路１４と、一対の第１の線路１４に一対の電力線１２が結合するとともに、一対の第１の線路１４を分岐させる結合部１５と、コントローラ基板２６０の第４層に形成され、結合部１５によって分岐された複数対の第２の線路１６とを備える。

結合部１５は、電力線１２が差動伝送路１３と結合する部分であり、差動伝送路１３の第１の線路１４が複数対の第２の線路１６に分岐される部分でもある。

電源供給部１２ｂは、差動信号が電源供給部１２ｂ側に伝送されないようにするため、コイルＬを介して第１の線路１４に接続されている。第１の線路１４には、直流成分をカットするためのコンデンサＣが挿入されている。電源入力端子１１から第１層に形成された電力線１１ａを介して電源供給部１２ａに接続され、電源供給部１２ａからスルーホールを介して第３層に形成された電源層に接続され、電源層からスルーホールを介して電源供給部１２ｂに接続されている。コントローラ基板２６０の第２層には、グランド層が形成されている。

（ＬＥＤ基板）
ＬＥＤ基板２２０Ｙ、２２０Ｍ、２２０Ｃ、２２０Ｋは、コントローラ基板２６０からの露光用信号からＬＥＤ駆動信号を生成し、ＬＥＤ駆動信号でＬＰＨ２２を駆動する。図２において、２８は、電源供給部、２９は、ＬＥＤ光量調整パラメータ用のメモリを含むＬＥＤ駆動回路（ＡＳＩＣ）、３０は、ＬＥＤ駆動用のＤＣ−ＤＣコンバータである。ＬＥＤ基板２２０には、コントローラ基板２６０から露光用信号が電力分岐線１２１ａを介して差動伝送路４２に送信される。

ＬＥＤ基板２２０は、図３に示すように、直線状に配列された複数の端子部４０と、グランド層４１と、電源供給部２８と、差動伝送路４２とが形成されている。

複数の端子部４０は、全部又は一部にコネクタ端子がハンダ接合され、コネクタ端子に図２に示すコネクタ２７が接続される。複数の端子部４０のうち一部の端子部は、電圧に画像信号を重畳させて伝送するための一対の差動端子部４００となっている。差動端子部４００のコネクタ端子がハンダ接合される第１の領域４０１が最も幅が狭くなっている。第１の領域４０１の幅は、例えば０．１ｍｍ以下、０．０５ｍｍ以下又は０．０３ｍｍ以下である。また、第１の領域４０１の厚さは、例えば０．０７ｍｍ以下、０．０３５ｍｍ以下又は０．０１８ｍｍ以下である。

一対の差動端子部４００は、コントローラ基板２６０に接続された電力分岐線１２１ａがコネクタ２７を介して接続される。一対の差動端子部４００は、図４（ｂ）に示す第４層１００ｄに形成された一対の差動線路４２ａにスルーホール４０４を介して接続されている。第４層１００ｄに形成された一対の差動線路４２ａは、第１層１００ａに形成された一対の差動線路４２ｂにスルーホール４３を介して接続されている。第１層１００ａに形成された一対の差動線路４２ｂは、コンデンサＣを介して一対の差動線路４２ｃに接続されている。第１層１００ａには、グランド層４１が形成されている。第１層１００ａは、１つの層の一例である。

ＬＥＤ基板２２０の第１層１００ａに形成された電源供給部２８は、差動信号が電源供給部２８側に伝送されないようにするため、コイルＬを介して差動線路４２ｂに接続されている。差動線路４２ｂ、４２ｃ間に挿入されたコンデンサＣは、直流成分をカットするためのものである。

一対の差動端子部４００は、図４（ａ）に示すように、第１の幅Ｗ_１を有し、コネクタ端子５０がハンダ接合される第１の領域４０１と、第１の幅Ｗ_１よりも大きい第２の幅Ｗ_２を有し、第１の領域４０１を挟んで長手方向に中間領域４０２を介して第１の領域４０１に接続された一対の第２の領域４０３とを備える。そして、一対の第２の領域４０３は、第４層１００ｄに形成された一対の差動線路４２ｂにスルーホール４０４によって接続されている。第４層１００ｄは、１つの層とは異なる他の層の一例である。

差動端子部４００の具体例として、厚さを銅箔厚０．０３５ｍｍ、第１の幅Ｗ_１を０．３ｍｍ、第２の幅Ｗ_２を０．６５ｍｍとする。第２の領域４０３を一方のみ設けた場合の電流許容値は０．３Ａとなり、５％の電流変動を考慮すると、流れる電流の最大値は０．３１５Ａとなるため、０．０１５Ａ不足する。本実施の形態によれば、第２の領域４０３を一対設けることにより、０．３Ａ×２個分の電流容量を確保することができ、０．６Ａまで対応することができる。

コネクタ端子５０は、ベース部５１及び起立部５２からなるＬ字状を有し、ベース部５１がハンダにより差動端子部４００の第１の領域４０１に接合される。ベース部５１の差動端子部４００の第１の領域４０１に接触する底面は、例えば幅０．２ｍｍ、長さ０．５ｍｍの大きさを有する。

ＬＥＤ基板２２０は、例えば導電層が４層のプリント基板を用いたが、導電層が６層や８層等のプリント基板を用いてもよい。ＬＥＤ駆動基板２６１は、図４（ｂ）に示すように、第１乃至第４層１００ａ〜１００ｄを有し、第１乃至第４層１００ａ〜１００ｄの層間は、それぞれ絶縁層１０１ａ〜１０１ｃが設けられている。絶縁層１０１ａ〜１０１ｃは、例えばガラスエポキシ樹脂等の絶縁性材料から形成される。

第２層１００ｂは、第２層１００ｂのほぼ全面に形成されたグランド層１７である。グランド層１７は、導電層の一例である。第２層１００ｂのグランド層１７には、スルーホール４０４を通過させるための開口１７ａが形成されている。

第３層１００ｃは、グランド層及び電源層が形成されたグランド・電源層１８である。グランド・電源層１８は、必要な箇所に電源層が形成され、電源層の周囲にグランド層が形成されている。グランド・電源層１８は、スルーホール４０４を通過させるための開口１８ａが形成されている。図３に示す電源供給部２８は、グランド・電源層１８の電源層にスルーホールを介して接続されている。

（変形例１）
図５は、変形例１に係る差動端子部の平面図である。図６（ａ）は、図５のＢ方向から見た図、図６（ｂ）は、図５のＣ方向から見た図である。

変形例１の差動端子部４００は、第１の領域４０１、中間領域４０２及び第３の領域４０３のそれぞれ一部が露出するようにソルダーレジスト層（図５中、斜線を施した部分）４０５が形成されている。なお、ソルダーレジスト層４０５は、少なくとも第１の領域４０１及び中間領域４０２が露出するように形成してもよい。

コネクタ端子５０のベース部５１をハンダ４４で差動端子部４００の第１の領域４０１に接合したとき、少なくとも第１の領域４０１及び中間領域４０２は、ソルダーレジスト層４０５が剥離されて露出しているため、ハンダ４４が有する濡れ性により、中間領域４０２のソルダーレジスト層４０５が全く剥離されていない場合と比較して、図６（ａ）、（ｂ）に示すようにハンダ４４を厚くすることができる。

差動端子部４００の具体例として、厚さを銅箔厚０．０１８ｍｍ、第１の幅Ｗ_１を０．３ｍｍ、第２の幅Ｗ_２を０．６５ｍｍとする。第２の領域４０３を一方のみ設けた場合の電流許容値は０．１５Ａであるが、第２の領域４０３を一対設けることにより、０．１５Ａ×２個分の電流容量を確保することができる。しかし、５％の電流変動を考慮すると、流れる電流の最大値は０．３１５Ａとなるため、０．０１５Ａ不足する。本実施の形態によれば、ハンダ４４は濡れ性によりコネクタ端子５０のベース部５１の厚さ（例えば、０．１ｍｍ）の２／３程度（JISC 0099）まで濡れ上がり、最も薄い部分の厚さｔは０．０３ｍｍとなる。ハンダ４４の組成によっても特性は変わるが、一般的なハンダの導電率は銅の１／１０程度であり、ハンダ厚０．０３ｍｍに対応する電流容量０．０２４Ａが加算でき、全体の電流容量を０．３２４Ａまで増大することができる。すなわち、差動端子部４００の厚さを第１の実施の形態よりも薄くしてもハンダ４４によって電流容量の不足分を補うことができる。

（変形例２）
本実施の形態の差動端子部４００では、第１の領域４０１を挟んで長手方向に中間領域４０２を介して一対の第２の領域４０３を第１の領域４０１に接続したが、中間領域４０２を省いて第１の領域４０１を挟んで一対の第２の領域４０３を第１の領域４０１に接続してもよい。

（変形例３）
変形例２において、第１の領域４０１及び一対の第２の領域４０４が露出するようにソルダーレジスト層４０５を剥離してもよい。

なお、本発明の実施の形態は、上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲内で種々に変形、実施が可能である。例えば、本発明の信号伝送装置の適用例として、ＬＥＤ基板２２０について説明したが、コントローラ基板２６０にも同様に適用することができる。

１…画像形成装置、２…画像形成部、３…トレイ部、１０…信号生成部、
１１…電源入力端子、１１ａ、１２…電力線、１２、１２ａ、１２ｂ…電源供給部、
１３…差動伝送路、１４…第１の線路、１５…結合部、１６…第２の線路、
１７…グランド層、１７ａ…開口、１８…グランド・電源層、１８ａ…開口、
１９…コネクタ、２０…中間転写ベルト、
２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｋ…画像形成ユニット、
２２…ＬＰＨ、２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃ…ローラ、２４…二次転写ローラ、
２５…定着ユニット、２６…画像形成制御部、２７…コネクタ、２８…電源供給部、
２９…ＬＥＤ駆動回路、３０…ＤＣ−ＤＣコンバータ、
３１…ピックアップロール、
４０…端子部、４１…グランド層、４２…差動伝送路、４２ａ〜４２ｃ…差動線路、
４３…スルーホール、４４…ハンダ、
５０…コネクタ端子、５１…ベース部、５２…起立部、
１００ａ…第１層、１００ｂ…第２層、１００ｃ…第３層、１００ｄ…第４層、
１０１ａ〜１０１ｃ…絶縁層、
１２０…スルーホール、１２１ａ〜１２１ｄ…電力分岐線、１２２…グランド線、
２１０…感光体ドラム、２６０…コントローラ基板、
２２０、２２０Ｙ、２２０Ｍ、２２０Ｃ、２２０Ｋ…ＬＥＤ基板、
４００…差動端子部、４０１…第１の領域、４０２…中間領域、
４０３…第２の領域、４０４…スルーホール、４０５…ソルダーレジスト層、
Ｐ…用紙

Claims (7)

1. 基板の１つの層に直線状に配列された複数の端子部を有し、
   前記複数の端子部のうちの一部の端子部は、
   第１の幅を有し、コネクタ端子がハンダ接合される第１の領域と、
   前記第１の幅よりも大きい第２の幅を有し、前記第１の領域を挟んで前記第１の領域に接続された一対の第２の領域とを備え、
   前記一対の第２の領域は、前記１つの層とは異なる他の層に形成された線路にスルーホールによって接続され、
   前記一部の端子部は、電力に差動信号を重畳させて伝送する一対の差動端子部であり、
   前記線路は、コイルを介して電源に接続されている、
   信号伝送装置。
2. 前記一対の第２の領域は、中間領域を介して前記第１の領域に接続された、
   請求項１に記載の信号伝送装置。
3. 前記一部の端子部の前記第１の領域及び前記第２の領域が露出するように形成されたソルダーレジスト層をさらに備えた、
   請求項１に記載の信号伝送装置。
4. 前記一部の端子部の少なくとも前記第１の領域及び前記中間領域が露出するように形成されたソルダーレジスト層をさらに備えた、
   請求項２に記載の信号伝送装置。
5. 前記一対の差動端子部は、前記スルーホールによって一対の前記線路に接続された、
   請求項１に記載の信号伝送装置。
6. 複数の色毎に設けられた複数の露光装置と、
   画像データ又は制御データを含む外部から入力された入力データから、前記露光装置を制御する露光用信号を生成するコントロール基板と、
   前記露光用信号から前記露光装置を駆動する駆動信号を生成する複数の駆動基板と、を備え、
   前記コントロール基板又は前記駆動基板は、請求項１から５のいずれか１項に記載の信号伝送装置を備えた画像形成装置。
7. 前記一対の差動端子部の前記第１の領域間のピッチは、前記一対の差動端子部の前記第２の領域間のピッチよりも狭い、請求項１から６のいずれか１項に記載の信号伝送装置。
   

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