JP6759879B2 - 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。

従来、電力を供給する電力線に信号を重畳させて伝送するＰＬＣ（Power Line Communication）技術を使用した通信システムが提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。

特許文献１に記載された通信システムは、屋内電力線を利用して複数の通信装置間で通信を行うことを可能にする電力線通信システムであって、屋内電力線と、屋内電力線より分岐されて形成され、屋内電力線を利用して通信を行う通信装置に接続される通信線路と、屋内電力線より分岐されて形成され、電力を必要とする電気機器に接続される電力供給路と、電力供給路に設けられ、屋内電力線のインピーダンスを所定の値にするインピーダンス整合回路と、電力供給路に設けられ、電力供給路に接続される電気機器より発生されるノイズを低減するフィルタ回路とを備える。

特許文献２に記載された通信システムは、電灯線によって通信をおこなう通信手段と、電力消費量などの電灯線設備の状態を検出する手段と、を備えた第一の機器と、電灯線によって通信をおこなう通信手段と、電灯線通信機器の線路結合素子値を変更する手段と、を備えた第二の機器と、において、第一の機器と第二の機器の通信状態と電灯線設備の状態によって、第二の機器の線路結合素子値を変更するものである。

特開２００３−２１８７５４号公報 特開２００４−１９３７１１号公報

本発明の目的は、インピーダンスを整合させるための回路や素子を用いなくてもインピーダンスの不整合を抑制することができる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つの層に形成され、電力を供給する電力線に信号を重畳させて伝送する第１の線路と、
前記第１の線路に前記電力線が結合するとともに、前記第１の線路を分岐させる結合部と、
前記結合部によって分岐され、前記１つの層とは異なる他の層に形成された複数の第２の線路と、
前記１つの層と前記他の層との間に形成された導電層とを備え、
前記導電層は、平面視において前記結合部を内側に含むように開口が形成され、
前記結合部は、前記第１の線路の幅よりも広い幅の結合線路と、前記結合線路と前記複数の第２の線路とを前記導電層の前記開口を介して接続する複数のスルーホールとを備えた信号伝送装置。
［２］基板の１つの層に形成され、電力を供給する一対の電力線に差動信号を重畳させて伝送する一対の第１の線路と、
前記一対の第１の線路に前記一対の電力線が結合するとともに、前記一対の第１の線路を分岐させる結合部と、
前記結合部によって分岐され、前記１つの層とは異なる他の層に形成された複数対の第２の線路と、
前記１つの層と前記他の層との間に形成された導電層とを備え、
前記導電層は、平面視において前記結合部を内側に含むように開口が形成され、
前記結合部は、前記第１の線路の幅よりも広い幅の一対の結合線路と、前記一対の結合線路と前記複数の第２の線路とを前記導電層の前記開口を介して接続する複数のスルーホールとを備えた信号伝送装置。
［３］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は、前記電力線に前記露光用信号を重畳させて前記複数の駆動基板に伝送する、前記［１］又は［２］に記載の信号伝送装置を備えた画像形成装置。

請求項１、３に係る発明によれば、インピーダンスを整合させるための回路や素子を用いなくてもインピーダンスの不整合を抑制することができる。
請求項２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、差動伝送路の詳細を示すコントローラ基板の要部平面図である。 図４は、図３のＡ−Ａ線断面図である。 図５は、図３の変形例１を示すコントローラ基板の要部平面図である。 図６は、図４の変形例２を示すコントローラ基板の要部断面図である。

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（図２参照）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は、信号伝送装置の一例である。

（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、差動伝送路１３の詳細を示すコントローラ基板２６０の要部平面図である。図４は、図３のＡ−Ａ線断面図である。なお、図３は、グランド層１７の開口１７ａを除き、絶縁層１０１ａ〜１０１ｃ、グランド層１７及びグランド・電源層１８の図示を省略している。

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を制御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１００ａ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。

ＬＥＤ基板２２０Ｙ、２２０Ｍ、２２０Ｃ、２２０Ｋは、コントローラ基板２６０からの露光用信号に基づいて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。

差動伝送路１３は、コントローラ基板２６０の第１層１００ａ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１００ｄ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。第１層１００ａは、１つの層の一例である。

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。結合部１５は、第１層１００ａに形成され、第１の線路１４の幅よりも広い幅の一対の結合線路１５０ａ、１５０ｂ（これらを総称するときは「結合線路１５０」という。）と、一対の結合線路１５０ａ、１５０ｂと第２の線路１６とを接続する複数のスルーホール１５１とを備える。

第２の線路１６及び電力分岐線１２１ａは、約０．３Ａが流れる程度であるので、例えば、インピーダンス１００Ωの幅０．３４ｍｍ、厚さ０．０３５ｍｍの銅箔を用いる。結合線路１５０は、１．２Ａの電流を流せるようにするため、幅を１．２ｍｍ、厚さ０．０３５ｍｍの銅箔を用いる。

コントローラ基板２６０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。コントローラ基板２６０は、図４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。したがって、結合部１５の直下の第３層１００ｃには、スルーホール１５１を通過させるための開口１８ａが形成されている。

第２層１００ｂのグランド層１７には、平面視において結合部１５を内側に含むように開口１７ａが形成されている。これにより、結合線路１５０と第３層１００ｃのグランド・電源層１８との間の距離を稼ぐことができ、結合線路１５０におけるインピーダンスを大きくすることができる。例えば、第１層１００ａと第２層１００ｂとの間の絶縁層１０１ａの厚さを０．２ｍｍ、第２層１００ｂと第３層１００ｃとの間の絶縁層１０１ｂの厚さを１ｍｍとした場合、グランド層１７に開口１７ａを形成しない場合、絶縁層１０１ａ〜１０１ｃの比誘電率を４．２とすると、結合線路１５０におけるインピーダンスは約４３Ωとなり、インピーダンスの不整合により反射波が発生する。これに対し、本実施の形態によれば、グランド層１７に開口１７ａを形成することで、結合線路１５０におけるインピーダンスを約１００Ωにすることができ、インピーダンスの不整合による反射波の発生を抑制することができる。

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から図示しないスルーホールを介してグランド・電源層１８に接続され、グランド・電源層１８からスルーホール１２０を介して電源供給部１２ｂに接続されている。

（変形例１）
図５は、図３の変形例１を示すコントローラ基板の要部平面図である。図３に示す一対の結合線路１５０ａ、１５０ｂは、５つのスルーホール１５１で８本の第２の線路１６を接続しているが、変形例１は、一対の結合線路１５０ｃは、４つのスルーホール１５１で８本の第２の線路１６を接続したものである。これにより一対の結合線路１５０の長さを図３に示す場合よりも短くすることができる。このため、分岐用配線領域を小さくすることができ、基板の小型化に寄与する。

（変形例２）
図６は、図４の変形例２を示すコントローラ基板の要部断面図である。図４に示すコントローラ基板２６０は、４層構造のものを用いたが、変形例２のコントローラ基板は６層構造のものを用いたものである。第１層１００ａには、結合線路１５０が形成され、第２層１００ｂ、第３層１００ｃ及び第４層１００ｄにそれぞれグランド層１７が形成され、第５層１００ｅにグランド・電源層１８が形成され、第６層１００ｆに第２の線路１６が形成されたものである。平面視において、第２層１００ｂ、第３層１００ｃ及び第４層１００ｄに形成されたグランド層１７の内側に結合線路１５０が含まれるようにそれぞれ開口１７ａを形成したものである。コントローラ基板の層数が増えるに従い、それぞれの絶縁層１０１ａ〜１０１ｅの厚さは薄くなる。したがって、結合線路におけるインピーダンスを大きくするためには、第２層１００ｂに形成されたグランド層１７に開口１７ａを形成するだけでなく、第３層１００ｃ、第４層１００ｄに形成されたグランド層１７にも開口１７ａを形成したものである。

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、上記実施の形態では、コントローラ基板として、第２層にグランド層、第３層にグランド・電源層を形成したプリント基板について説明したが、第２層に電源層又はグランド・電源層又は配線層、第３層にグランド・電源層又は配線層が形成されたプリント基板でもよい。この場合、第２層の導電層にインピーダンスを大きくするための開口を形成する。

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、１９Ａ、１９Ｂ…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、
１００ａ…第１層、１００ｂ…第２層、１００ｃ…第３層、１００ｄ…第４層、
１００ｅ…第５層、１００ｆ…第６層、１０１ａ〜１０１ｅ…絶縁層、
１２０…スルーホール、１２１ａ〜１２１ｄ…電力分岐線、１２２…グランド線、
１５０、１５０ａ、１５０ｂ、１５０ｃ…結合線路、１５１…スルーホール、
２１０…感光体ドラム、２６０…コントローラ基板、
２２０、２２０Ｙ、２２０Ｍ、２２０Ｃ、２２０Ｋ…ＬＥＤ基板、
Ｐ…用紙

Claims (3)

1. 基板の１つの層に形成され、電力を供給する電力線に信号を重畳させて伝送する第１の線路と、
   前記第１の線路に前記電力線が結合するとともに、前記第１の線路を分岐させる結合部と、
   前記結合部によって分岐され、前記１つの層とは異なる他の層に形成された複数の第２の線路と、
   前記１つの層と前記他の層との間に形成された導電層とを備え、
   前記導電層は、平面視において前記結合部を内側に含むように開口が形成され、
   前記結合部は、前記第１の線路の幅よりも広い幅の結合線路と、前記結合線路と前記複数の第２の線路とを前記導電層の前記開口を介して接続する複数のスルーホールとを備えた信号伝送装置。
2. 基板の１つの層に形成され、電力を供給する一対の電力線に差動信号を重畳させて伝送する一対の第１の線路と、
   前記一対の第１の線路に前記一対の電力線が結合するとともに、前記一対の第１の線路を分岐させる結合部と、
   前記結合部によって分岐され、前記１つの層とは異なる他の層に形成された複数対の第２の線路と、
   前記１つの層と前記他の層との間に形成された導電層とを備え、
   前記導電層は、平面視において前記結合部を内側に含むように開口が形成され、
   前記結合部は、前記第１の線路の幅よりも広い幅の一対の結合線路と、前記一対の結合線路と前記複数の第２の線路とを前記導電層の前記開口を介して接続する複数のスルーホールとを備えた信号伝送装置。
3. 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は、前記電力線に前記露光用信号を重畳させて前記複数の駆動基板に伝送する、請求項１又は２に記載の信号伝送装置を備えた画像形成装置。
   
   
   

Images