JP6882906B2 - Printed circuit board, power supply and image forming equipment - Google Patents
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本発明はプリント基板、電源装置および画像形成装置に関する。 The present invention relates to a printed circuit board, a power supply device, and an image forming device.
電子写真方式の画像形成装置は帯電電圧、現像電圧および転写電圧を生成する電源装置を有している。これらの電圧は高電圧であり、圧電トランスを用いて生成される。特許文献1によれば平板状の圧電セラミックを樹脂ケース内に収容し、樹脂ケースから突き出たピン端子を有する圧電トランスが提案されている。特許文献2によれば表面実装(SMT)タイプの圧電トランスが記載されている。
The electrophotographic image forming apparatus has a power supply device that generates a charging voltage, a developing voltage, and a transfer voltage. These voltages are high voltages and are generated using a piezoelectric transformer. According to
近年になり、多数の電子部品を一枚のプリント基板に実装可能な両面プリント基板が開発された。両面プリント基板に、特許文献1に記載された樹脂ケースタイプの圧電トランスを第一面に実装すると、ピンが半田付けされる第二面側のランドの近傍に部品を配置することができない。一方で、表面実装タイプの圧電トランスであれば第一面のランドに実装されるため、第二面は有効活用可能である。しかし、圧電トランスから発生される電界などは第二面に実装される電子部品の性能に影響を及ぼす。したがって、第二面のすべての領域に電子部品が実装可能となるわけではない。そこで、本発明は、両面に電子部品を実装可能なプリント基板における電子部品の高密度化を促進することを目的とする。
In recent years, double-sided printed circuit boards have been developed that can mount a large number of electronic components on a single printed circuit board. When the resin case type piezoelectric transformer described in
本発明によれば、
第一実装面と、前記第一実装面の反対側の面である第二実装面と、を有し、前記第一実装面に対して圧電トランスが表面実装されるプリント基板であって、
前記圧電トランスは、
入力電極と出力電極とを有する圧電体と、
前記入力電極または前記出力電極と導通した複数の外部電極と、
前記圧電体の側面を取り囲むように配置され、前記圧電体を支持する枠基板と、を有し、
前記第二実装面は、前記圧電体が射影される射影領域を有し、
前記射影領域内には、前記入力電極の端部のうち、前記出力電極に遠いほうの端部を前記第二実装面上に射影した第一の位置から、前記入力電極の端部のうち、前記出力電極に近いほうの端部を前記第二実装面上に射影した第二の位置までの第一領域があり、前記第二の位置から、前記出力電極の端部のうち、前記入力電極に遠いほうの端部を前記第二実装面上に射影した第三の位置までの第二領域があり、前記第一領域には電子部品が実装され、前記第二領域には電子部品が実装されていないことを特徴とするプリント基板が提供される。
According to the present invention
A printed circuit board having a first mounting surface and a second mounting surface which is a surface opposite to the first mounting surface, and a piezoelectric transformer surface-mounted on the first mounting surface.
The piezoelectric transformer is
A piezoelectric material having an input electrode and an output electrode,
With the input electrode or a plurality of external electrodes conducting with the output electrode,
It has a frame substrate that is arranged so as to surround the side surface of the piezoelectric body and supports the piezoelectric body.
The second mounting surface has a projection region on which the piezoelectric body is projected.
In the projection region, from the first position where the end portion of the input electrode farther from the output electrode is projected onto the second mounting surface, among the end portions of the input electrode. There is a first region up to the second position where the end closer to the output electrode is projected onto the second mounting surface, and from the second position, the input electrode among the ends of the output electrode. There is a second region up to the third position where the far end is projected onto the second mounting surface , the electronic component is mounted in the first region, and the electronic component is mounted in the second region. A printed substrate is provided characterized in that it is not.
本発明によれば、両面に電子部品を実装可能なプリント基板における電子部品の高密度化を促進することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to promote high density of electronic components on a printed circuit board on which electronic components can be mounted on both sides.
以下、本発明の実施例が図面に基づいて説明される。なお、以下に示された実施例は一例であって、この発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。以下、添付図面を参照しながら、本発明を実施するための形態が実施例を用いて詳しく説明される。 Hereinafter, examples of the present invention will be described with reference to the drawings. It should be noted that the examples shown below are examples, and the technical scope of the present invention is not limited to them. Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
<実施例1>
[圧電トランス]
図1は表面実装タイプの圧電トランスPTを示す平面図である。表面実装とは、SMT(Surface mount technology)とも呼ばれ、プリント基板の表面に電子部品を実装する技術である。表面実装ではリフローを用いて電子部品がプリント基板に実装される。なお、表面実装される電子部品はSMD (Surface Mount Device)と呼ばれる。圧電体100は概ね平板状の直方体であり、六つの外面を有している。とりわけ、厚み方向で一対をなす二つの外面のうち、一方の外面はプリント基板と対向する下面であり、他方の外面は第一入力電極101、第二入力電極102および出力電極103が形成される上面である。厚み方向とは、上面および下面の法線方向をいう。枠基板104は圧電体100の四つの側面を包囲するように設けられた枠状の部材である。枠基板104は圧電体100よりも厚い。つまり、圧電体100は枠基板104よりも薄い。枠基板104の中央には矩形の孔105が設けられている。圧電体100は孔105に収容される。平面視において矩形の孔105の面積は圧電体100の面積よりも大きい。つまり、孔105の短手方向の長さは圧電体100の短手方向の長さよりも長く、孔105の長手方向の長さは圧電体100の長手方向の長さよりも長い。そのため、圧電体100の四つの側面は枠基板104の内側面に接触しない。つまり、孔105に圧電体100が配置された状態で、圧電体100の外周面と孔105の内周面との間には適度なクリアランス(空間)が確保される。このように、孔105の大きさおよび形状は孔105に圧電体100を配置可能となるような大きさおよび形状である。孔105は枠基板104となる平板状の基板を厚み方向に貫通(開口)して形成されている。
<Example 1>
[Dioxyelectric transformer]
FIG. 1 is a plan view showing a surface mount type piezoelectric transformer PT. Surface mounting is also called SMT (Surface mount technology) and is a technology for mounting electronic components on the surface of a printed circuit board. In surface mounting, electronic components are mounted on a printed substrate using reflow. Surface mount electronic components are called SMDs (Surface Mount Devices). The
枠基板104は二つの長手部と二つの短手部とを有している。枠基板104の長手部の上面であって第一入力電極101の左右には、第一入力電極101に対して金糸線107aを介してそれぞれ接続される基板電極106a、106bが設けられている。基板電極106a、106bは枠基板104の上面に導電パターンとして形成されたランドである。第一入力電極101は半田108aによって金糸線107aに半田付けされている。基板電極106a、106bはそれぞれ半田108b、108cによって金糸線107aに半田付けされている。
The
枠基板104の上面であって第二入力電極102の左右には、第二入力電極102に対して金糸線107bを介してそれぞれ接続される基板電極106c、106dが設けられている。基板電極106c、106dは枠基板104の上面に導電パターンとして形成されたランドである。第二入力電極102は半田108dによって金糸線107bに半田付けされている。基板電極106c、106dはそれぞれ半田108e、108fによって金糸線107bに半田付けされている。
On the upper surface of the
枠基板104の上面であって出力電極103の左右には、出力電極103に対して金糸線107cを介してそれぞれ接続される基板電極106e、106fが設けられている。基板電極106e、106fは枠基板104の上面に導電パターンとして形成されたランドである。出力電極103は半田108gによって金糸線107cに半田付けされている。基板電極106e、106fはそれぞれ半田108h、108iによって金糸線107cに半田付けされている。
On the upper surface of the
図1が示すように、金糸線107a、107b、107cは枠基板104を構成する二つの長手部(左部材と右部材)に架け渡され、圧電体100を吊るようにして支持している。
As shown in FIG. 1, the
図1が示すように、枠基板104の長手方向の両側にある二つの短手部の端面には外部電極109aないし109dが形成されている。外部電極109aないし109dは、枠基板104の内層に形成された配線パターンに接続されている。外部電極109aは基板電極106c、106dに接続される。外部電極109bは基板電極106a、106bに接続される。外部電極109c、109dは基板電極106e、106fに接続される。したがって、圧電トランスPTをプリント基板上に実装する際には、外部電極109aないし109dがプリント基板上のランドに対して半田付けされる。
As shown in FIG. 1,
図2は図1におけるA−A切断線で圧電トランスPTを切断して得られる断面図である。枠基板104は圧電体100よりも厚い。圧電体100を枠基板104の上面側だけで保持することで、枠基板104の下面から圧電体100は浮く。このため、枠基板104をベースとして圧電トランスPTをプリント基板に表面実装すると、圧電体100の下面はプリント基板に接触しない。
FIG. 2 is a cross-sectional view obtained by cutting the piezoelectric transformer PT along the AA cutting line in FIG. The
[高密度実装]
図3、図4を参照しながら両面プリント基板50における電子部品の配置が説明される。図3、図4は図1におけるB−B切断線で圧電トランスPTを切断して得られる断面図である。両面プリント基板50は、それぞれ電子部品を実装可能な第一実装面301と第二実装面302とを有している。圧電トランスPTの枠基板104の下面が第一実装面301と対向するように半田付けすることにより、圧電トランスPTは第一実装面301に表面実装される。圧電体100の下面は枠基板104の下面よりも上方に浮いているため、圧電体100は第一実装面301に接触しない。そのため、両面プリント基板50が圧電体100の機械振動を阻害しない。
[High-density mounting]
The arrangement of electronic components on the double-sided printed
なお、第一実装面301にはダイオードD1が実装されている。第二実装面302には圧電トランスPTを駆動する駆動回路の一部であるインダクタL1や電界効果トランジスタTr、コンデンサC3などが実装されている。なお、第一入力電極101は概ね矩形であるため四つの辺を有しているが、四つの辺のうち出力電極103にもっと近い辺の位置をP2とする。なお、第二入力電極102の断面形状は概ねU字形状である。つまり、第二入力電極102は圧電体100の上面、側面および下面にわたり延在している。つまり、第二入力電極102のうち圧電体100の下面側に配置された部分は、圧電体100を挟んで第一入力電極101と対向している。つまり、第一入力電極101と第二入力電極102はそれぞれ対向電極のペアを形成している。第一入力電極101と第二入力電極102との間の電位差に応じて圧電体100の内部には電界が発生し、圧電体100に機械振動が生成される。第二入力電極102は圧電体100の下面側において位置P2まで延在している。第二実装面302のうち位置P2よりも左側の領域は電子部品の実装が許容される第一領域303である。つまり、第一領域303のうち、少なくとも位置P1から位置P2までの領域も電子部品の実装が許容される。位置P1は、第二入力電極102の端部であり、出力電極103の端部から最も遠い端部の位置である。
The diode D1 is mounted on the first mounting
図4が示すように、圧電体100と第一実装面301との間に設けられたクリアランス空間は第二領域401である。図4が示すように第二領域401は位置P1から位置P3までの領域である。位置P3は出力電極103の端部のうち第一入力電極101や第二入力電極102から最も遠い端部の位置である。第二領域401を電子部品の配置が禁止される領域とすることで、圧電トランスPTの実装高さを低くすることが可能となる。なお、枠基板104の厚みを圧電体100の厚みより十分に厚くすれば、第二領域401の高さが高くなる。つまり、圧電体100の機械振動を阻害することなく、第二領域401に電子部品を実装することも可能である。これは、圧電トランスPTの実装高さに余裕があり、かつ、枠基板104が厚くなることに起因した圧電トランスPTのコストアップが許容可能である場合に、採用されよう。たとえば、チップ抵抗、チップコンデンサまたは電界効果トランジスタ(FET)などのSMDは実装可能なケースもあろう。
As shown in FIG. 4, the clearance space provided between the
上述したように第二実装面302において位置P2よりも左側には電子部品を実装可能な第一領域303が設けられている。図4が示すように、第二実装面302において位置P2よりも右側には電子部品の実装が禁止される第三領域402が設けられている。第三領域402は位置P2から位置P3までの領域である。圧電トランスPTが高電圧を出力するためには第一入力電極101と第二入力電極102に、電界効果トランジスタTr、インダクタL1およびコンデンサC3などにより構成された駆動回路から、たとえば、200[V]以下の電圧が印加される。発明者が実験したところ、第一領域303に実装された電子部品の性能の低下は確認できなかった。つまり、圧電トランスPTとこれらの電子部品との容量結合は十分に小さいことがわかった。一方で、第三領域402は、駆動回路から入力された電圧を、機械的振動を利用して徐々に昇圧する圧電体100の区間と対向する領域である。第三領域402に駆動回路を配置すると、駆動回路と圧電トランスPTとの容量結合が無視できなくなることも確認された。また、圧電トランスPTの圧電効果に起因して発生する電界は第三領域402に配置された駆動回路に影響することも確認された。
As described above, the
したがって、第二実装面302に第一領域303を確保し、第一領域303に圧電トランスPTを駆動する駆動回路を実装することで、第二実装面302を有効に活用することが可能となる。つまり、高密度実装化が実現される。樹脂ケースタイプの圧電トランスと比較して本実施例の圧電トランスPTは、フロー実装のためデットスペースが不要となる。つまり、このデットスペースにも電子部品を実装することが可能となり、回路面積の小型化にも有利であろう。
Therefore, by securing the
<実施例2>
図5は入力電極側から見た圧電トランスPTの短辺側の側面図である。図5を参照しながら両面プリント基板50に表面実装される圧電トランスPTの半田接合部が説明される。
<Example 2>
FIG. 5 is a side view of the short side of the piezoelectric transformer PT as viewed from the input electrode side. The solder joint portion of the piezoelectric transformer PT mounted on the surface of the double-sided printed
[半田実装]
両面プリント基板50は、コアと称される基材(例:ガラスエポキシ樹脂製)の第一実装面301と第二実装面302との両側に金属製の配線が形成されたプリント基板である。金属製の配線は、基材の主面である第一実装面301と第二実装面302とのほかに、基材内部に形成されることもある。
[Solder mounting]
The double-sided printed
両面プリント基板50の上面に設けられた配線には、外部電極109aないし109dと電気的に接続される四つのランドが含まれる。図5では、入力側の外部電極109a、109bにそれぞれ接続されるランド501a、501bが示されている。出力側の外部電極109c、109dの側面は、入力側の外部電極109a、109bと同様の構成であるため、図示が省略される。
The wiring provided on the upper surface of the double-sided printed
図5が示すように、外部電極109aは導電性接合材SLaを介してランド501aに半田付けられる。同様に、外部電極109bは導電性接合材SLbを介してランド501bに半田付けられる。導電性接合材SLaや導電性接合材SLbはリフロー炉において溶融する一種の半田である。導電性接合材SLaや導電性接合材SLbは、たとえば、錫と鉛の合金であってもよいが、鉛を用いない合金であってもよい。
As shown in FIG. 5, the
[基材間の熱膨張係数の違いに起因したクラック]
両面プリント基板50と圧電トランスPTとを有する電源装置が設置された環境の温度変化に起因して、導電性接合材SLa、SLbにクラック等が発生することがある。これは、両面プリント基板50の熱膨張係数と圧電トランスPTの枠基板104の熱膨張係数との差に起因した応力が導電性接合材SLa、SLbにかかることが原因である。そこで、発明者らはヒートサイクル試験を実行し、半田接合部のクラックの有無を確認した。
[Cracks caused by differences in thermal expansion coefficient between substrates]
Cracks or the like may occur in the conductive bonding materials SLa and SLb due to a temperature change in the environment in which the power supply device having the double-sided printed
[基材の熱膨張係数]
プリント基板は、熱によって膨張したり、収縮したりする。基材の熱膨張係数は基材の種類やガラス繊維の向きによって異なる。両面プリント基板50および圧電トランスPTの枠基板104の材質として汎用材であるCEM−3とFR−4とが選択された。CEM−3についての縦方向での熱膨張係数は20〜25ppm/℃であり、横方向での熱膨張係数は23〜28ppm/℃である。FR−4の縦方向での熱膨張係数は10〜14ppm/℃であり、横方向での熱膨張係数は12〜16ppm/℃である。
[Coefficient of thermal expansion of base material]
The printed circuit board expands and contracts due to heat. The coefficient of thermal expansion of the base material differs depending on the type of base material and the orientation of the glass fiber. CEM-3 and FR-4, which are general-purpose materials, were selected as the materials of the double-sided printed
[ヒートサイクル試験]
ヒートサイクル試験では、圧電トランスPTが実装された両面プリント基板50が恒温槽に配置された。ヒートサイクル試験の条件は、JEITAの規格であるET−7404A「CSP・BGAパッケージの実装状態での環境及び耐久性試験方法」に記載された試験条件に準じて設定された。JEITAは一般社団法人電子情報技術産業協会の略称である。ここでは、圧電トランスPTを採用した高圧電源が搭載される画像形成装置の使用状態(電源オフ、スタンバイ、稼働)が考慮された。最高温度は125℃である。最低温度は−25℃である。温度保持時間(圧電トランスPTが実装された両面プリント基板50が恒温槽の環境に馴染むまでの時間)は30分である。1サイクルは、125℃から−25℃へ遷移し、さらに125℃へ戻るまでの過程からなる。ヒートサイクル試験として800サイクルが実行された。
[Heat cycle test]
In the heat cycle test, the double-sided printed
[試験結果]
図6は両面プリント基板50と枠基板104との組み合わせを示す表である。数値は熱膨張係数の差を示している。図6のうち太枠で囲まれた部分が実際に試験を実行された組み合わせを示している。また、斜線はクラックが発生した組み合わせを示している。両面プリント基板50に表面実装された圧電トランスPTの半田接合部の信頼性を確認するため、基材の種類と繊維の向きとの様々な組み合わせについてヒートサイクル試験が実施された。発明者らは、ヒートサイクル試験が完了した後に、半田接合部のクラックの有無を確認した。太線の枠が示すように、試験効率を向上させるため、両面プリント基板50の基材の選択はFR−4に固定され、繊維の向きも縦方向に固定された。一方で、この両面プリント基板50に組み合わされる、枠基板104の基材と向きの組み合わせは様々に変更された。両面プリント基板50に表面実装された圧電トランスPTの半田接合部が断面研磨され、研磨部におけるクラック有無が顕微鏡を通じて確認された。
[Test results]
FIG. 6 is a table showing a combination of the double-sided printed
図6が示すように、枠基板104の基材としてCEM−3が採用されると、繊維の向きに依存することがなくクラックが発生した。両面プリント基板50との熱膨張係数差に着目すると、6ppm/℃以上になる組合せにおいてクラックが発生することが判明した。つまり、両面プリント基板50と枠基板104との間の熱膨張係数差を6ppm/℃未満とすれば、クラックの発生が減少または回避されることがわかる。
As shown in FIG. 6, when CEM-3 was adopted as the base material of the
ヒートサイクル試験について採用される条件は、上記の例に限定されることはない。試験対象の想定される使われ方や恒温槽の能力などによって条件が変更されてもよい。本実施例に記載された熱膨張係数については、縦方向の係数と横方向の係数が着目された。厚み方向に関しても、基材間の熱膨張係数差がクラックを発生させにくい程度に設定される。 The conditions adopted for the heat cycle test are not limited to the above examples. The conditions may be changed depending on the expected usage of the test object and the capacity of the constant temperature bath. Regarding the coefficient of thermal expansion described in this example, attention was paid to the coefficient in the vertical direction and the coefficient in the horizontal direction. Also in the thickness direction, the difference in thermal expansion coefficient between the base materials is set to such an extent that cracks are unlikely to occur.
[画像形成装置]
図7は圧電トランスを用いた電源装置を適用可能な中間転写方式の画像形成装置1を示している。画像形成装置1は、単色画像を形成する画像形成装置であってもよいが、ここでは複数の色剤を混色して多色画像を形成する電子写真方式の画像形成装置である。画像形成装置1は、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(BK)といった4色の現像剤を使用する。図7において参照番号の末尾には色を示す文字が付与されているが、四色に共通する事項が説明される際にはこの文字が省略される。
[Image forming device]
FIG. 7 shows an intermediate transfer type
感光ドラム6C、6M、6Y、6BKはそれぞれ等間隔に配置され、静電潜像やトナー画像を担持する像担持体である。エンジンコントローラ20は、高圧電源30を制御して帯電電圧を生成させ、一次帯電器2に供給する。一次帯電器2は帯電電圧を利用して感光ドラム6の表面を一様に帯電させる。走査光学装置3は、入力画像に基づいて各々変調された光束(レーザビーム)Lを感光ドラム6に向けて出射する。光束(レーザビーム)Lは感光ドラム6の表面に静電潜像を形成する。エンジンコントローラ20は、高圧電源30を制御して現像電圧を生成させ、現像器4に供給する。現像器4はそれぞれ現像電圧を印加されたスリーブやブレードを通じて、シアン、マゼンダ、イエロー、ブラックの現像剤を静電潜像に付着させる。これにより静電潜像が現像され、現像剤像(トナー画像)が形成される。
The
給紙ローラ8は給紙トレイ7に収容されているシートPを1枚ずつ給紙する。レジストローラ9は画像の書き出しタイミングに同期をとってシートPを二次転写部に向けて送り出す。
The
エンジンコントローラ20は、高圧電源30を制御して一次転写電圧を生成させ、一次転写ローラ5に供給する。一次転写ローラ5は、中間転写ベルト10に対して、感光ドラム6に担持されているトナー画像を一次転写する。一次転写ローラ5に印加された一次転写電圧はトナー画像の一次転写を促進する。中間転写ベルト10は中間転写体として機能している。駆動ローラ11は中間転写ベルト10を回転させるローラである。二次転写部は二次転写ローラ14を有している。エンジンコントローラ20は、高圧電源30を制御して二次転写電圧を生成させ、二次転写ローラ14に供給する。二次転写部において、中間転写ベルト10と二次転写ローラ14とがシートPを挟持しながら搬送することで、中間転写ベルト10上に担持されている多色のトナー画像がシートPに二次転写される。二次転写電圧は二次転写を促進する。その後、シートPは定着器12へ搬送される。定着器12はシートPに担持されているトナー画像に対して圧力と熱を加え、定着させる。排出ローラ13は、画像の形成されたシートPを排出する。
The
[高圧電源の構成]
図8はエンジンコントローラ20と高圧電源30を説明する図である。エンジンコントローラ20は、CPU21と高圧制御部22a〜22dを有している。CPU21は高圧制御部22aに帯電電圧の目標電圧を設定する。CPU21は高圧制御部22bに現像電圧の目標電圧を設定する。CPU21は高圧制御部22cに一次転写電圧の目標電圧を設定する。CPU21は高圧制御部22dに二次転写電圧の目標電圧を設定する。高圧電源30は複数の電源回路を有している。高圧電源30は帯電電圧を生成する昇圧回路32a、現像電圧を生成する昇圧回路32b、一次転写電圧を生成する昇圧回路32cおよび二次転写電圧を生成する昇圧回路32dを有している。高圧制御部22aは昇圧回路32aが出力する帯電電圧が目標電圧となるように制御信号Vcontを出力して昇圧回路32aを制御する。高圧制御部22bは昇圧回路32bが出力する現像電圧が目標電圧となるように制御信号Vcontを出力して昇圧回路32bを制御する。高圧制御部22cは昇圧回路32aが出力する一次転写電圧が目標電圧となるように制御信号Vcontを出力して昇圧回路32cを制御する。高圧制御部22dは昇圧回路32dが出力する二次転写電圧が目標電圧となるように制御信号Vcontを出力して昇圧回路32dを制御する。
[High-voltage power supply configuration]
FIG. 8 is a diagram illustrating an
[高圧電源の回路構成]
図9を用いて電源回路の一例である昇圧回路32について説明する。昇圧回路32において圧電トランスPTは、従来の巻線式の電磁トランスに代えて採用されている。圧電トランスPTの二次側端子の出力は整流平滑回路によって正電圧に整流平滑される。整流平滑回路は、整流用のダイオードD1、D2および高圧コンデンサC1によって構成されている。圧電トランスPTの出力電圧は、圧電トランスPTから延伸した経路に接続された出力端子117から出力され、上述した一次転写ローラ5などの負荷に供給される。出力電圧は、抵抗R1、R2、R3によって分圧され、コンデンサC2および保護用抵抗R4を介してオペアンプOPの非反転入力端子(+端子)に入力される。
[Circuit configuration of high-voltage power supply]
The
他方、オペアンプOPの反転入力端子(−端子)には、入力端子118から入力された制御信号Vcontが、抵抗R5を介して入力される。オペアンプOP、抵抗R5およびコンデンサC3は、積分回路として機能する。すなわち、抵抗R5とコンデンサC3の部品定数によって決まる積分時定数に応じて平滑化された制御信号Vcontが、オペアンプOPに入力される。オペアンプOPの出力端は、電圧制御発振器(VCO)119に接続されている。電圧制御発振器119は、入力した制御信号に応じて出力信号の周波数を可変設定する発振器の一例である。
On the other hand, the control signal Vcont input from the
また、電圧制御発振器119の出力端は、電界効果トランジスタTrのゲートに接続される。電界効果トランジスタTrは、発振器の出力信号により駆動されるスイッチング素子であり、圧電素子を駆動する半導体部品の一例である。電界効果トランジスタTrのドレインは、インダクタL1を介して電源Vcc(例:+24Vなど)に接続されるとともに、コンデンサC4を介して接地されている。インダクタL1は、スイッチング素子と電源との間に接続された素子であって、スイッチング素子の駆動により断続的に電圧が印加されるインダクタンス成分を有する素子の一例である。さらに、ドレインは、圧電トランスPTの一次側電極の一方に接続される。圧電トランスPTの一次側電極の他方は接地される。また、電界効果トランジスタTrのソースも接地される。
Further, the output end of the voltage controlled
電圧制御発振器119は、オペアンプOPの出力電圧に応じた周波数で電界効果トランジスタTrをスイッチングする。インダクタL1およびコンデンサC4は共振回路を形成している。この共振回路により増幅された電圧が、圧電トランスPTの一次側に供給される。このように、圧電トランスPTは、スイッチング素子とインダクタンス成分を有する素子との接続点に接続され、所定の共振周波数で振動する信号が加えられるとその周波数特性に応じた電圧を出力する。
The voltage controlled
<まとめ>
図3などに示したように両面プリント基板50は第一実装面301と、第一実装面301の反対側の面である第二実装面302とを有する。第一実装面301には圧電トランスPTが表面実装される。圧電トランスPTは、入力電極と出力電極103とを有する圧電体100と、圧電体100を支持する枠基板104とを有している。第一入力電極101や第二入力電極102は入力電極の一例である。図1に示したように枠基板104は圧電体100の側面を取り囲むように配置されている。また、枠基板104は入力電極または出力電極と導通した複数の外部電極109a〜109dを有している。第二実装面302は、圧電体100が射影される射影領域を有している。射影領域は圧電体100の上面または下面を第二実装面302の法線方向において射影した領域である。射影領域内には電子部品が実装される実装許可領域である第一領域303が含まれている。第一領域303は第一の位置P1から第二の位置P2までの領域である。第一の位置P1は入力電極の端部のうち、出力電極103に遠いほうの端部を第二実装面上に射影した位置である。より詳しくは、第一の位置P1とは、入力電極の端部のうち、出力電極103に遠いほうの端部から第二実装面302に向けて引いた垂線が第二実装面302と交わる位置である。第二の位置P2は、入力電極の端部のうち、出力電極103に近いほうの端部を第二実装面302上に射影した位置である。より詳しくは、第二の位置P2とは、入力電極の端部のうち、出力電極103に近いほうの端部から第二実装面302に向けて引いた垂線が第二実装面と交わる位置である。上述したように圧電トランスPTの射影領域のすべてを電子部品の実装禁止領域にしてしまうと第二実装面302における電子部品の高密度化が図れない。第一領域303は圧電トランスPTからの電界等の影響が小さいため、この領域であれば電子部品の性能の低下をほとんど招くことなく電子部品を実装可能である。このように第一領域303を、電子部品を実装可能な領域とすることで、第二実装面302における電子部品の高密度実装が可能となる。図3などに示したように、第一領域303には、圧電トランスPTを駆動する駆動回路を構成する少なくとも一部の電子部品が配置されてもよい。図3や図9に示したように駆動回路を構成する少なくとも一部の電子部品は、たとえば、コンデンサC3、電界効果トランジスタTrまたはインダクタL1である。
<Summary>
As shown in FIG. 3 and the like, the double-sided printed
図4に示したように、第一実装面301は、第一実装面上の領域であって圧電体100と対向している第二領域401を有していてもよい。第二領域401は電子部品の実装が禁止される実装禁止領域であってもよい。第二領域401を設けることで、圧電体100と電子部品とが接触しなくなり、圧電体100が十分に機械振動できるようになる。なお、第二領域401に実装が禁止される電子部品は、たとえば、表面実装部品(SMD)である。なお、第二領域401は圧電体100が機械振動しても接触しない高さの電子部品が実装される領域であってもよい。
As shown in FIG. 4, the first mounting
図4に示したように、上述した射影領域は、第二の位置P2から第三の位置P3までの第三領域402を有していてもよい。第三領域402は電子部品の実装が禁止される実装禁止領域とされてもよい。第三の位置P3は、出力電極103の端部のうち、入力電極に遠いほうの端部を第二実装面302上に射影した位置である。より詳しくは、第三の位置Pとは、出力電極103の端部のうち、入力電極に遠いほうの端部から第二実装面に向けて引いた垂線が第二実装面と交わる位置である。上述したように第三領域402は圧電体100からの影響を受けやすい領域である。したがって、第三領域402への電子部品の配置を禁止することで、電子部品の性能低下が回避されよう。
As shown in FIG. 4, the above-mentioned projective range may have a
図1に示したように、圧電体100の側面と枠基板104の内側面との間には空間が設けられていてもよい。これにより圧電体100は枠基板104と干渉することなく、機械振動できるようになる。圧電体100は枠基板104よりも薄く、圧電体100の下面と第一実装面301との間には空間が設けられている。これにより圧電体100は第一実装面301と干渉することなく、機械振動できるようになる。
As shown in FIG. 1, a space may be provided between the side surface of the
図1に示したように、入力電極は、圧電体100の上面に設けられた第一対向電極である第一入力電極101と、圧電体100の下面に設けられた第二対向電極を含む第二入力電極102とを有していてもよい。図3に示したように、第二入力電極102のうち第二対向電極として機能する部分は、圧電体100の側面を介して圧電体100の上面まで延在している。これにより、圧電体100の厚み方向で電界を発生することが可能となる。また、第一入力電極101と第二入力電極102の一部とはそれぞれ圧電体100の上面に設けられているため、枠基板104で吊るように圧電体100を保持することが可能となる。
As shown in FIG. 1, the input electrode includes a
図6を用いて説明したように、両面プリント基板50の基材の熱膨張係数と枠基板104の熱膨張係数との差は6×10^−6/℃未満であってもよい。これにより、両面プリント基板50が画像形成装置1の高圧電源30に搭載されても、両面プリント基板50と枠基板104との半田接合部にクラックが生じにくくなる。
As described with reference to FIG. 6, the difference between the coefficient of thermal expansion of the base material of the double-sided printed
図7に示したように、感光ドラム6は像担持体の一例である。一次帯電器2は像担持体を一様に帯電させる帯電手段の一例である。走査光学装置3は像担持体を露光して静電潜像を形成する露光手段の一例である。現像器4は静電潜像を現像してトナー画像を形成する現像手段の一例である。一次転写ローラ5、中間転写ベルト10および二次転写ローラ14はトナー画像をシートに転写する転写手段の一例である。高圧電源30は帯電手段に供給される帯電電圧、現像手段に供給される現像電圧または転写手段に供給される転写電圧を生成する電源装置の一例である。
As shown in FIG. 7, the
50…両面プリント基板、301…第一実装面、302…第二実装面、PT…圧電トランス、101…第一入力電力、102…第二入力電極、103…出力電極、104…枠基板、303…第一領域、401…第二領域、402…第三領域 50 ... Double-sided printed circuit board, 301 ... First mounting surface, 302 ... Second mounting surface, PT ... Piezoelectric transformer, 101 ... First input power, 102 ... Second input electrode, 103 ... Output electrode, 104 ... Frame board, 303 … First region, 401… second region, 402… third region
Claims (15)
前記圧電トランスは、
入力電極と出力電極とを有する圧電体と、
前記入力電極または前記出力電極と導通した複数の外部電極と、
前記圧電体の側面を取り囲むように配置され、前記圧電体を支持する枠基板と、を有し、
前記第二実装面は、前記圧電体が射影される射影領域を有し、
前記射影領域内には、前記入力電極の端部のうち、前記出力電極に遠いほうの端部を前記第二実装面上に射影した第一の位置から、前記入力電極の端部のうち、前記出力電極に近いほうの端部を前記第二実装面上に射影した第二の位置までの第一領域があり、前記第二の位置から、前記出力電極の端部のうち、前記入力電極に遠いほうの端部を前記第二実装面上に射影した第三の位置までの第二領域があり、前記第一領域には電子部品が実装され、前記第二領域には電子部品が実装されていないことを特徴とするプリント基板。 A printed substrate having a first mounting surface and a second mounting surface which is a surface opposite to the first mounting surface, and a piezoelectric transformer is surface-mounted on the first mounting surface.
The piezoelectric transformer
A piezoelectric material having an input electrode and an output electrode,
With the input electrode or a plurality of external electrodes conducting with the output electrode,
It has a frame substrate that is arranged so as to surround the side surface of the piezoelectric body and supports the piezoelectric body.
The second mounting surface has a projective range on which the piezoelectric body is projected.
In the projection region, from the first position in which the end portion of the input electrode farther from the output electrode is projected onto the second mounting surface, among the end portions of the input electrode. There is a first region up to a second position where the end closer to the output electrode is projected onto the second mounting surface, and from the second position, the input electrode of the ends of the output electrode. There is a second region up to the third position where the far end is projected onto the second mounting surface, electronic components are mounted in the first region, and electronic components are mounted in the second region. A printed substrate characterized by not being used.
前記射影領域とは、前記第三領域の反対側に位置する領域であることを特徴とする請求項1に記載のプリント基板。 The first mounting surface has a third region that is a region on the first mounting surface and faces the piezoelectric body.
The printed circuit board according to claim 1, wherein the projective range is a region located on the opposite side of the third region.
前記第二の位置とは、前記入力電極の端部のうち、前記出力電極に近いほうの端部から前記第二実装面に向けて引いた垂線が前記第二実装面と交わる位置であることを特徴とする請求項1ないし5のいずれか一項に記載のプリント基板。 The first position is a position where a perpendicular line drawn from the end of the input electrode farther from the output electrode toward the second mounting surface intersects the second mounting surface.
The second position is a position where a perpendicular line drawn from the end of the input electrode closer to the output electrode toward the second mounting surface intersects the second mounting surface. The printed circuit board according to any one of claims 1 to 5, wherein the printed circuit board is characterized.
前記圧電体の上面に設けられた第一対向電極と、
前記圧電体の下面に設けられた第二対向電極と
を有し、前記第二対向電極は、前記圧電体の側面を介して前記圧電体の上面まで延在していることを特徴とする請求項1ないし11のいずれか一項に記載のプリント基板。 The input electrode is
The first counter electrode provided on the upper surface of the piezoelectric body and
A claim characterized in that it has a second counter electrode provided on the lower surface of the piezoelectric body, and the second counter electrode extends to the upper surface of the piezoelectric body via a side surface of the piezoelectric body. Item 2. The printed circuit board according to any one of Items 1 to 11.
前記第一実装面に対して表面実装された圧電トランスと、前記圧電トランスを駆動する駆動回路とを含む電源回路と
を有することを特徴とする電源装置。 The printed substrate according to any one of claims 1 to 13 and
A power supply device including a piezoelectric transformer surface-mounted on the first mounting surface and a power supply circuit including a drive circuit for driving the piezoelectric transformer.
前記像担持体を一様に帯電させる帯電手段と、
前記像担持体を露光して静電潜像を形成する露光手段と、
前記静電潜像を現像してトナー画像を形成する現像手段と、
前記トナー画像をシートに転写する転写手段と、
前記帯電手段に供給される帯電電圧、前記現像手段に供給される現像電圧または前記転写手段に供給される転写電圧を生成する、請求項14に記載された電源装置と、を有することを特徴とする画像形成装置。 Image carrier and
A charging means for uniformly charging the image carrier and
An exposure means for exposing the image carrier to form an electrostatic latent image,
A developing means for developing the electrostatic latent image to form a toner image, and
A transfer means for transferring the toner image to a sheet,
The power supply device according to claim 14 , which generates a charging voltage supplied to the charging means, a developing voltage supplied to the developing means, or a transfer voltage supplied to the transfer means. Image forming device.
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