JP2009272540A

JP2009272540A - 電子機器

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Publication number: JP2009272540A
Application number: JP2008123442A
Authority: JP
Inventors: Tsunao Honpo; 本保　　綱男
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2008-05-09
Filing date: 2008-05-09
Publication date: 2009-11-19
Also published as: CN101577781A; US20090278632A1; EP2129198A1

Abstract

【課題】放射ノイズを受けた回路基板上の配線パターンで共振が生じて、この配線パターンから放射ノイズが輻射されてしまうことを防止する。
【解決手段】所定周波数の駆動信号に応じて動作する画像読取装置において、導体で形成される配線パターンを有する原稿照明基板７０７ａを有し、所定周波数の駆動信号によって共振が発生する所定長さ以上の配線パターン１２０〜１２４に対し、所定長さ未満の間隔Ｌｎでインダクタ１０５〜１１９を設ける。
【選択図】図３

Description

本発明は、所定周波数の駆動信号に応じて動作する電子機器に関する。

従来の複写機等の画像読取装置において、光源及びイメージセンサを備えた読取ユニットを移動走査することで原稿を読み取るものがあった（例えば、特許文献１参照）。読取ユニットは画像信号送信手段である屈曲性を有するフレキシブルケーブル等を介して画像信号受信ユニットに接続されている。このような構造の画像読取装置は、装置の厚さを抑えられる利点があるため、小型機器に向いている。

しかし、読取ユニットが電気的にフローティング状態となって、読取ユニットのイメージセンサに対する駆動信号が放射ノイズの原因となる場合がある。光源やイメージセンサを駆動する駆動信号には大電流が必要とされ、また、高速な読み取りを実現するために高周波信号が使用される。そのため、これらを駆動するＩＣと読取ユニットとの間で放射ノイズが発生してしまう。

このような放射ノイズに対する対策として、フレキシブルケーブル等に静電シールドを施す方法や、原稿台ガラスを導電性の透明部材で構成する方法が提案されている（特許文献２）。
特開平８−１９５８６０号公報特開平２−３０８６６７号公報

このような対策は、フレキシブルケーブルから発生する放射ノイズに対しては有効であるが、読取ユニット自体から発生する放射ノイズに対しては効果的でない。

また、導電性の原稿台ガラスは、ガラス表面に数ミクロンの導電性の塗装を塗布することが一般的で、原稿の載置行為等により簡単に磨耗剥離してしまい、コストアップの割に放射ノイズ抑制効果が持続しない。

更に、放射ノイズの原因として、読取ユニットの回路基板の配線パターンの長さと放射ノイズの周波数の関係で、配線パターン上で共振が起き、配線パターンが放射ノイズを輻射するアンテナとなってしまう場合がある。

本発明の目的は、放射ノイズを受けた回路基板上の配線パターンで共振が生じて、この配線パターンから放射ノイズが輻射されてしまうことを防止することにある。

上記問題を解決するため、本発明は、所定周波数の駆動信号に応じて動作する電子機器において、導体で形成される配線パターンを有する回路基板を有し、前記所定周波数の駆動信号によって共振が発生する所定長さ以上の配線パターンに対し、前記所定長さ未満の間隔でインピーダンス素子を設けたことを特徴とする電子機器を提供するものである。

本発明によれば、配線パターンに対し、所定長さ未満の間隔でインピーダンス素子を設けたので、配線パターン上で共振が発生することを防止でき、配線パターンから共振による放射ノイズが輻射されることを防止できる。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の実施形態に係る画像読取装置の構成を示す図である。図１（ａ）は上視図、図１（ｂ）は断面図である。導電性部材である筐体上枠７０１及び筐体下枠７０９により外枠が構成されている。開口部７００には、原稿台ガラス７１０が設けられている。読取ユニット７０２を図１（ａ）の左側から右側へ向かって移動させることにより、原稿台ガラス７１０上に載置された原稿の画像を読み取る。

読取ユニット７０２は、イメージセンサ基板７０６、原稿照明基板７０７ａ、７０７ｂ、反射板７０８ａ、７０８ｂを有する。原稿照明基板７０７ａ、７０７ｂは、画像読取動作の際、原稿台ガラス７１０上に載置された原稿を露光照射する。原稿からの反射光は、イメージセンサ基板７０６に設けられたイメージセンサ７１１上に結像される。

読取ユニット７０２は、ケーブル７０３を介して、図２に示す制御基板２０１と接続される。原稿照明基板７０７ａ、７０７ｂは、ＬＥＤのような点光源を印刷配線板上に主走査方向に線状に配列したもので、画像読取領域の主走査方向の長さとほぼ等しい長さを有する。反射板７０８ａ、７０８ｂは、原稿照明基板７０７ａ、７０７ｂから照射される光を、原稿台ガラス７１０上の原稿へ向けて反射集光する。反射板７０８ａ、７０８ｂは、基材上に金属を蒸着させたもので、原稿照明基板７０７ａ、７０７ｂと同等以上の長さを有する。

駆動軸７０４とガイドレール７０５は、読取ユニット７０２が画像読取動作時に副走査方向へ移動する際、読取ユニット７０２の姿勢を水平に維持する。尚、制御基板２０１は、筐体下枠７０９に固定されている。駆動軸７０４とガイドレール７０５のそれぞれの両端は、筐体上枠７０１及び筐体下枠７０９にアースされている。また、イメージセンサ基板７０６は、その長手方向が駆動軸７０４及びガイドレール７０５の長手方向と直交するように設けられている。

図２は、画像読取装置の機能ブロック図である。イメージセンサ基板７０６に実装されるイメージセンサ７１１は、原稿照明基板７０７により露光照射された原稿からの反射光を受光し、画像信号７１５に変換して出力する。イメージセンサ７１１から出力された画像信号７１５は、増幅器７１２を介してＡＤ変換器７１３により画像データ２０９に変換され、ケーブル７０３を介して制御基板２０１上の画像処理回路２０４へ伝送される。画像処理回路２０４は、入力された画像データ２０９に対して、γ補正等の所定の画像処理を行い、画像処理後の画像データをインターフェース回路２１３を介して図示しない画像形成装置へ伝送する。画像形成装置では、伝送された画像データに基づいて、記録紙上に画像を形成する。

制御基板２０１上の制御回路２０５は、イメージセンサ７１１を駆動する基準信号２０７を生成し、ケーブル７０３を介してイメージセンサ基板７０６上のイメージセンサ駆動回路７１４へ伝送する。イメージセンサ駆動回路７１４は、制御回路２０５で生成された基準信号２０７からイメージセンサ駆動用信号７１７を生成し、イメージセンサ７１１を駆動する。

また、制御回路２０５は、イメージセンサ基板７０６上のＡＤ変換器７１３の基準クロック信号２０８、及び、原稿照明基板７０７の制御信号２１１をそれぞれ生成し、ケーブル７０３を介してＡＤ変換器７１３、原稿照明駆動回路７１８へ入力する。原稿照明駆動回路７１８は、原稿照明駆動信号７１９をケーブル７２０を介して原稿照明基板７０７へ入力する。

また、制御回路２０５は、読取ユニット７０２を移動させる読取ユニット駆動モータ２０２を制御するための基準信号２１４を生成し、モータ駆動回路２１２に入力する。モータ駆動回路２１２は、制御回路２０５が生成した基準信号２１４をモータ駆動信号に変換して、読取ユニット駆動モータ２０２を制御する。

図３（ａ）は、原稿照明基板７０７ａの回路図であり、図３（ｂ）は、原稿照明基板７０７ａの配線パターンを示す図であり、片面基板を用いて構成した状態を示す。原稿照明基板７０７ｂも原稿照明基板７０７ａと同様の構成である。

図３（ｂ）に示すように、複数のＬＥＤで構成されたＬＥＤモジュール１０１〜１０４が、原稿照明基板７０７ａ上に主走査方向に一列に設けられている。

ＬＥＤモジュール１０１〜１０４には、イメージセンサ基板７０６上の原稿照明駆動回路７１８における電源回路１３３から所定の直流電圧１２０が供給される。ＬＥＤモジュール１０１〜１０４は、原稿照明駆動回路７１８からの原稿照明駆動信号７１９ａ〜７１９ｄにより、所定のタイミングで点灯、消灯制御される。直流電圧１２０及び原稿照明駆動信号７１９ａ〜７１９ｄは、コネクタ１３５を介してケーブル７２０に接続される。

原稿照明駆動回路７１８は、ＬＥＤモジュール１０１〜１０４それぞれに対応した個別の駆動回路を有する。これらの駆動回路は、制御基板２０１上の制御回路２０５から出力される制御信号２１１ａ〜２１１ｄにより点灯、消灯制御される。これらの駆動回路は、スイッチング素子１２５、１２７、１２９、１３１と、点灯時に各ＬＥＤモジュールに流れる電流値を決定する電流制限抵抗１２６、１２８、１３０、１３２により構成される。

また、各ＬＥＤモジュールに供給される直流電圧１２０や、原稿照明駆動信号７１９ａ〜７１９ｄは、所定の間隔で配置されたインダクタ１０５〜１１９を介して接続される。インダクタは磁性体で構成されているものとする。

図３（ｂ）に示すように、インダクタ１０５〜１１９は、原稿照明基板７０７ａ上に形成される配線パターンの主走査方向に所定の間隔Ｌｎ毎に配置される。インダクタによって区切られる配線パターンの長手方向の長さＬｎは、次式を満たす長さにする。

λ：電磁波放射量規制範囲における最大周波数の空気中における波長
ε_１：原稿照明基板（媒質）の比透磁率
μ_１：原稿照明基板（媒質）の比誘電率
通常電子機器より発生する放射ノイズは、ＶＣＣＩ（情報処理装置等電波障害自主規制規格協議会）、ＦＣＣ（連邦通信委員会）、ＩＥＣ（国際電気標準会議）などの電磁波放射量規制により規制されている。λはこの電磁波放射量規制で規制されている最大周波数の波長とすることが望ましい。

この理由について説明する。イメージセンサ駆動回路７１４は、所定の周波数ｆ_０のイメージセンサ駆動用信号７１７（パルス信号（矩形波））をイメージセンサ７１１に供給する。このパルス信号（矩形波）には高調波成分が含まれており、この高調波成分が放射ノイズの原因となる。そして、イメージセンサ７１１が、容量性負荷となるＣＣＤ（電荷結合素子）である場合、イメージセンサ駆動用信号７１７には大きな電流容量が必要となり、大きな放射ノイズ発生源となる。また、イメージセンサ基板７０６は、ケーブル７０３を介して制御基板２０１に接続されているが、ケーブル７０３が長いため、高周波領域では接地されていない状態である。そのため、イメージセンサ基板７０６から放射ノイズが基板外部へ放射されやすくなる。発生する放射ノイズの周波数は、周波数ｆ_０とその高調波成分であるｆｎ（ｎは整数）となる。

原稿照明基板７０７ａ、７０７ｂは、イメージセンサ基板７０６とはケーブル７２０で接続されているが、ケーブル７２０が長いため、高周波領域では接地されていない状態となる。すなわち、放射ノイズ源であるイメージセンサ基板７０６の近傍に配置された原稿照明基板７０７上の配線パターンは、高周波領域においてフローティング状態の導体と等価となる。従って、イメージセンサ７１１の駆動周波数と配線パターンの長さＬの関係によっては、イメージセンサ基板７０６より放射される放射ノイズを受けた配線パターンで共振を起こす場合がある。そして、配線パターンにおいて共振が発生した場合、配線パターンは、放射ノイズを輻射する半波長のアンテナとして機能してしまう。

このような現象を防止するため、放射ノイズ発生源近傍に設けられる配線パターン上に、インピーダンス素子（インダクタ１０５〜１１９）を上述した間隔Ｌｎで設ける。すなわち、配線パターンを間隔Ｌｎに分割し、分割した配線パターン間をインピーダンス素子（インダクタ）で接続するように構成する。これにより、配線パターン上での共振の発生を防止でき、配線パターンが放射ノイズのアンテナとして機能してしまうことを防止できる。

原稿照明基板７０７の主走査方向の配線パターン長を例に説明したが、副走査方向の配線パターン長が式１を満たさない場合には、式１を満たすような間隔でインダクタを設ければよい。

なお、ＬＥＤモジュール１０１〜１０４は直流電圧で駆動されるので、インダクタ１０５〜１１９がＬＥＤモジュール１０１〜１０４の点灯及び消灯に支障を来たすことはない。

（第２の実施形態）
第１の実施形態では、インピーダンス素子としてインダクタ１０５〜１１９を配置したが、コンデンサ（キャパシタ）を用いても同様の効果が得られる。図４に、コンデンサ４０５〜４１９を配置した原稿照明基板７０７ａを示す。本実施形態における原稿照明基板７０７ａは両面基板である。図４（ａ）は、原稿照明基板７０７ａの回路図であり、図４（ｂ）は、原稿照明基板７０７ａの表面の配線パターンを示す図であり、図４（ｃ）は、原稿照明基板７０７ａの裏面の配線パターンを示す図である。図４（ｂ）に示す原稿照明基板７０７ａのコーナーＣが、図４（ｃ）に示すコーナーＣと一致する。原稿照明基板７０７ｂも原稿照明基板７０７ａと同様の構成である。

コンデンサが配置される間隔Ｌｎは、第１の実施形態に示した条件を満たす長さとする。直流電圧１２０及び原稿照明駆動信号７１９ａ〜７１９ｄは、コネクタ４３０を介して第１の実施形態で説明したケーブル７２０に接続される。

コンデンサ４０５の端子の一方は、直流電圧１２０の配線パターンと接続し、他方の端子はスルーホール４０５ｈを介して裏面のグランドパターン４３２に接続されている。配線パターン４２５及びグランドパターン４３２は、筐体上枠７０１及び筐体下枠７０９にアースされている。コンデンサ４０６〜４１９のグランド側の端子についても、コンデンサ４０５と同様に接続されている。これにより、直流電圧１２０及び原稿照明駆動信号７１９ａ〜７１９ｄの配線パターンでの共振を防止できる。

ここで、裏面のグランドパターン４３２を、一様な幅で、かつ、原稿照明基板７０７ａの主走査方向の長さに近い長さで形成してしまうと、放射ノイズを受けたグランドパターンで共振が生じてしまう。そこで、グランドパターン４３２を複数の島状に形成し、島と島の間にインダクタ４３７〜４４０を設ける。これによって、グランドパターンのそれぞれの領域（島）において共振が発生しないようにする。グランドパターン４３２の島の長さＬｇ_１は、次式を満たす長さにする。グランドパターン４３２の他の島の長さＬｇ_２〜Ｌｇ_５、及びグランドパターン４３２の幅ＬｇｗもＬｇ_１と同じ条件を満たす長さにする。

λ：電磁波放射量規制範囲における最大周波数の空気中における波長
ε_１：原稿照明基板（媒質）の比透磁率
μ_１：原稿照明基板（媒質）の比誘電率
これにより、原稿照明基板７０７の配線パターンが放射ノイズを受けたとしても、配線パターン上で共振が発生しない。

（第３の実施形態）
第１及び第２の実施形態では原稿照明基板について説明したが、イメージセンサ基板にも同様の対策をすることにより、イメージセンサ基板の配線パターンにおける共振の発生を防止することができる。図５（ａ）に、本実施形態におけるイメージセンサ基板７０６の配線パターンを、図５（ｂ）に図５（ａ）の領域Ａの拡大図を示す。

配線パターン１１０１及び１１０２はイメージセンサ基板７０６の外周に沿って設けられ、その周囲はグランドパターン１１０３が設けられている。グランドパターン１１０３はアースされている。配線パターン１１０１は、制御信号を伝送するための一対の並列な配線パターン１１０１ａ及び１１０１ｂで構成されている。また、配線パターン１１０２は、制御信号を伝送するための一対の並列な配線パターン１１０２ａ及び１１０２ｂで構成されている。

本実施形態では、配線パターン１１０１ａ−１１０１ｂ間にコンデンサ１１０６〜１１０９を設ける。また、配線パターン１１０１ａ−グランドパターン１１０３間にコンデンサ１１１１、１１１３を設ける。また、配線パターン１１０１ｂ−グランドパターン１１０３間にコンデンサ１１１０、１１１２を設ける。コンデンサ１１０６と１１０７が近接して並列に設けられているのは、所定の容量のコンデンサを設けるためである。

ここで、コンデンサ１１１０と１１１２の距離Ｌｎは、次式を満たす距離にする。

λ：電磁波放射量規制範囲における最大周波数の空気中における波長
ε_２：イメージセンサ基板７０６（媒質）の比透磁率
μ_２：イメージセンサ基板７０６（媒質）の比誘電率
これにより、イメージセンサ基板７０６の配線パターンが放射ノイズを受けたとしても、配線パターン上で共振が発生しない。

（第４の実施形態）
上述した配線パターン以外に、反射板７０８ａ、７０８ｂが導電性部材で構成されている場合、配線パターンと同様に、放射ノイズを受けた反射板の導電性部材で共振が発生する可能性がある。

図６（ａ）は、本実施形態における反射板７０８ａの上視図、図６（ｂ）は反射板７０８ｂの断面図を示す。反射板７０８ｂの構成は反射板７０８ａと同じである。反射板７０８ａの基材１００１上には、反射面１００２〜１００５（複数の金属製の蒸着膜）が配列して形成されている。反射面１００２と１００３の間には金属製の蒸着膜が形成されておらず、反射面１００２と１００３の間は絶縁されている。他の反射面間も同様である。それぞれの反射面１００２〜１００５の一辺の長さＬｎは、次式を満たす長さにする。

λ：電磁波放射量規制範囲における最大周波数の空気中における波長
ε_３：反射板７０８（媒質）の比透磁率
μ_３：反射板７０８（媒質）の比誘電率
これにより、反射板７０８の金属製の蒸着膜が放射ノイズを受けたとしても、金属製の蒸着膜上で共振が発生しない。

（他の実施形態）
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は画像読取装置に限られず、導体で形成される配線パターンを有する回路基板を有し、所定周波数の駆動信号に応じて動作する電子機器に適用が可能である。この場合でも、上述したように、所定周波数の駆動信号によって共振が発生する所定長さ以上の配線パターンに対し、所定長さ未満の間隔でインピーダンス素子を設けることにより、放射ノイズに対する対策を講ずることができる。このインピーダンス素子は、配線パターンに直列に挿入されたインダクタでもよいし、配線パターンとグランドパターンとの間に接続されたコンデンサであってもよい。

本発明の実施形態に係る画像読取装置の構成を示す図である。画像読取装置の機能ブロック図である。第１の実施形態における原稿照明基板７０７の構成を示す図である。第２の実施形態における原稿照明基板７０７の構成を示す図である。第３の実施形態におけるイメージセンサ基板７０６の構成を示す図である。第４の実施形態における反射板７０８の構成を示す図である。

符号の説明

１０１〜１０４ＬＥＤモジュール
１０５〜１１９インダクタ
１２０直流電圧（の配線パターン）
７１９ａ〜７１９ｄ原稿照明駆動信号（の配線パターン）
４０５〜４１９コンデンサ
４０５ｈスルーホール
４３２グランドパターン
７０６イメージセンサ基板
７０７ａ、７０７ｂ原稿照明基板
７０８ａ、７０８ｂ反射板

Claims

所定周波数の駆動信号に応じて動作する電子機器において、
導体で形成される配線パターンを有する回路基板を有し、
前記所定周波数の駆動信号によって共振が発生する所定長さ以上の配線パターンに対し、前記所定長さ未満の間隔でインピーダンス素子を設けたことを特徴とする電子機器。
前記インピーダンス素子は、前記配線パターンに直列に挿入されたインダクタであることを特徴とする請求項１記載の電子機器。
前記インピーダンス素子は、前記配線パターンとグランドパターンとの間に接続されたコンデンサであることを特徴とする請求項１記載の電子機器。
前記所定周波数の駆動信号に応じて動作し、原稿を読み取るイメージセンサを有し、
前記回路基板は、原稿を露光する光源及び前記光源を点灯させるための配線パターンを有することを特徴とする請求項１記載の電子機器。
前記回路基板は、前記所定周波数の駆動信号に応じて動作し、原稿を読み取るイメージセンサを有することを特徴とする請求項１記載の電子機器。
前記光源からの光を原稿へ向けて反射する反射板を有し、
前記反射板には、光を反射するための複数の金属製の膜が配列して形成され、前記膜の一辺の長さは前記所定長さ未満であることを特徴とする請求項４記載の電子機器。