妨害電磁波逓減装置、画像形成装置及び電子機器
【課題】 磁性体を用いずに導体と抵抗体とを用いて広帯域にわたる電磁波を吸収して低減させる。
【解決手段】 妨害電磁波逓減装置９は、抵抗体１６と導電性板１７とを備える。抵抗体１６は、２箇所で導電性板１７にのみ接続され、導電性板１７よりも高い抵抗値を有する。導電性板１７は、対数周期構造をもつ受信アンテナとして機能する。妨害電磁波逓減装置９は、広範囲の周波数の電磁波に対して導電性板１７を共振させることにより抵抗体１６に電圧を発生させ、抵抗体１６に電流を流し、抵抗体１６で電流のエネルギーをジュール熱に変換する。
【解決手段】 妨害電磁波逓減装置９は、抵抗体１６と導電性板１７とを備える。抵抗体１６は、２箇所で導電性板１７にのみ接続され、導電性板１７よりも高い抵抗値を有する。導電性板１７は、対数周期構造をもつ受信アンテナとして機能する。妨害電磁波逓減装置９は、広範囲の周波数の電磁波に対して導電性板１７を共振させることにより抵抗体１６に電圧を発生させ、抵抗体１６に電流を流し、抵抗体１６で電流のエネルギーをジュール熱に変換する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電子機器から発生する電磁波を逓減する妨害電磁波逓減装置及び、該妨害電磁波逓減装置を備えた画像形成装置及び電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の電子機器の高機能化、高クロック化に伴い、電子機器から発生する電磁波による障害が問題となってきている。特に複写機などの画像読取部においては高画質化のためにクロック数が高くなっており、漏洩する電磁波ノイズをいかに少なくするかが重要な問題となってきている。
【０００３】
特許文献１には、磁束収束のための磁性体と、該強磁性体に密着して設けられた金属材料から成る導体薄板と、から構成されることを特徴とする電磁波吸収体が提案されている。特許文献１では、磁性体により磁束を収束し、導体薄板により磁束のエネルギーを熱に変換して消費しているため、磁性体の特性上、吸収できる電磁波の周波数が狭帯域に限定されるとともに、一般に低周波でしか電磁波を吸収しない強磁性体を用いると、数百MHz以上の高周波の電磁波を低減することはできない。また、磁性体を用いて広い周波数範囲で電磁波を低減するためには、広い周波数を全て吸収できるように、極めて多くの種類の磁性体を用意する必要が生じる。
【０００４】
特許文献２には、外部に通じる隙間部分を有する筐体内部に設置される電子機器にて生じる電磁妨害波を低減させる電磁妨害波低減方法であって、前記電子機器から放射される周波数ごとに主要な磁界放射の指向性と磁界強度の情報を計測し、前記筐体の寸法により複数の共振周波数で集会する磁界分布のベクトルを演算し、前記磁界分布のベクトルに対して前記電子機器から放射される磁界放射の指向性が直交する位置に該電子機器を設置することを特徴とする電磁妨害波低減方法が提案されている。特許文献２では、本来の筐体シールド性能を乱さないようにスリットを配置するものであるため、スリットが電磁波を吸収することはできず、また、狭い範囲の電磁波しか低減することができない。
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−２６１２８０号公報
【特許文献２】特開２００３−１１５９６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、磁性体を用いずに導体と抵抗体とを用いて広帯域にわたって電磁波を吸収して低減する妨害電磁波低減装置及び妨害電磁波低減装置を用いた画像形成装置及び電子機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明の第１の妨害電磁波低減装置は、対数周期構造のアンテナ形状をもつ導電性部材と、導電性部材に電気的に接続される２箇所の接続点を有し、導電性部材よりも高い抵抗値を有する抵抗体とを備える。
【０００８】
この発明の第２の妨害電磁波低減装置は、第１の妨害電磁波低減装置において、導電性部材の接続点におけるインピーダンスがＲ＋ｊＸと表される場合に、抵抗体の接続点間のインピーダンスはＲ−ｊＸと表される。この発明の第３の妨害電磁波低減装置は、第１または第２の妨害電磁波低減装置において、導電性板は、自己補対構造をもつ。この発明の第４の妨害電磁波低減装置は、第３の妨害電磁波低減装置において、抵抗体は、接続点間で188Ωのインピーダンスをもつ。
【０００９】
この発明の第５の妨害電磁波低減装置は、第１から第４のいずれかの妨害電磁波低減装置において、導電性板は、逓減しようとする周波数範囲の最大波長の半波長より長い受信領域を有する。この発明の第６の妨害電磁波低減装置は、第１から第５のいずれかの妨害電磁波低減装置において、導電性板は、抵抗体付近で折り曲げられている。この発明の第７の妨害電磁波低減装置は、第１から第６のいずれかの妨害電磁波低減装置において、導電性板は金属板で形成されている。
【００１０】
この発明の第８の妨害電磁波低減装置は、第１から第７のいずれかの妨害電磁波低減装置において、導電性板に重ねて設けた粘着層を備える。この発明の第９の妨害電磁波低減装置は、第１から第８のいずれかの妨害電磁波低減装置において、導電性板に近接配置された誘電体を備える。この発明の第１０の妨害電磁波低減装置は、第９の妨害電磁波低減装置において、誘電体は、抵抗体から離れて導電性板の端部周辺に配置されている。
【００１１】
この発明の電子機器は、上記いずれかの妨害電磁波逓減装置を備える。この発明の第１の画像形成装置は、上記いずれかの妨害電磁波逓減装置を備える。この発明の第２の画像形成装置は、第１の画像形成装置において、導電性板が筐体構造物の一部で形成されている。この発明の第３の画像形成装置は、第１または第２の画像形成装置において、複数の電磁波発生源を備え、妨害電磁波低減装置は、複数の電磁波発生源の仕切板に設けられている。この発明の第４の画像形成装置は、第１または第２の画像形成装置において、妨害電磁波低減装置の空隙部分は、筐体内部と筐体外部との間に気流を通過させるルーバーの一部として構成されている。
【発明の効果】
【００１２】
この発明の妨害電磁波低減装置によれば、磁性体を用いずに導体と抵抗体とを用いて広帯域にわたって電磁波を吸収して低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
第１の実施形態の画像形成装置１は、図１の構成図に示すように、画像読取部２と制御部３と給紙部４と転写装置５と定着装置６と排紙部７と反転部８と妨害電磁波逓減装置９とを備える。なお、画像形成装置は他の複写装置、ファクシミリ送受信装置、印刷装置、記録装置、複写装置複合型の画像形成装置等であってもよい。
【００１４】
画像読取部２は、原稿サイズ検知装置により原稿台に置かれた原稿のサイズを検知し、原稿を原稿自動送り装置で送りながら光を走査し、反射光を受光して各原稿の画像を読み取り制御部３に出力する。制御部３は、読み取られた画像を画像処理部において補正など各種画像処理を行い、読取順序とともにメモリに記憶し、画像をメモリから順次読み出してトナー像作成のための書込信号を作成する。給紙部４は種々の紙質や大きさの記録媒体を収納し、適宜、転写装置５に送る。転写装置５は、制御部３で作成された書込信号の入力を受けて、トナー色ごとに設けられた感光体を帯電、露光及び現像して表面にトナー像を形成し、感光体に連動して回転する中間転写ベルトに各トナー色のトナー像を重ねて一次転写し、給紙部４から送られる記録媒体に一括して二次転写する。定着装置６は二次転写された記録媒体を加熱ローラと加圧ローラとで構成される定着ローラにはさんで加熱しながら加圧してトナー像を記録媒体に定着させる。定着装置６で定着された記録媒体は、裏面に画像形成する際には、反転部８で反転されて再び転写装置５に送られて裏面に画像形成され、画像形成が終了すれば排紙部７に送られて排紙トレー等に排紙される。
【００１５】
制御部３は、図２の斜視透視図に示すように、２枚のプリント回路基板１０と筐体１１と仕切板１２とルーバー１３と空冷ファン１４とを有する。プリント回路基板１０は、画像処理回路などの画像形成動作を制御する各種電子回路が形成されており、動作に伴い様々な周波数の電磁波ノイズを発生する。筐体１１は、プリント回路基板１０を覆うように形成されている。仕切板１２は、２枚のプリント回路基板１０の間を間仕切りしている。ルーバー１３は、筐体１１の一部に設けられた開口であって、画像形成装置１の外部と通気を行う。空冷ファン１４は、ルーバー１３を通じて筐体１１内部の熱を画像形成装置１の外部に放出させる。
【００１６】
妨害電磁波逓減装置９は、図３の正面図に示すように、抵抗体１６と導電性板１７とを備え、制御部３の仕切板１２の一部に設けた開口１５にはめ込まれて配置されている。抵抗体１６は、２箇所で導電性板１７にのみ接続され、導電性板１７よりも高い抵抗値を有する。導電性板１７は、対数周期構造をもつ受信アンテナとして機能する。導電性板１７は、安価に電磁波逓減効果を得るために金属板で形成することが好ましい。導電性板１７が対数周期構造をもつことにより、アンテナを形成する金属部分のインピーダンスは周波数のτ倍ごとに同じとなるため広範囲で一定となる。
【００１７】
具体的には、導電性板１７は、抵抗体１６の２箇所に接続されて、抵抗体１６から遠ざかるｘ方向に徐々に広がる板状の支持部分と、支持部分から所定間隔を置いてｙ方向両側に互い違いに突き出すように形成された小型のほぼ矩形の板状の突起とを有する。突起の長さは、抵抗体１６から離れるに従って大きくなっており、支持部分の両側にある第n番目の突起と第n番目の空隙とを合わせた長さdnと、第n+1番目の突起と第n+1番目の空隙とを合わせた長さdn+1との比は一定値k=dn+1/dnをもつ。抵抗体１６から第n番目の突起及び第n番目の空隙までの距離dnと、抵抗体１６から第n+1番目の突起及び第n+1番目の空隙までの距離dn+1との比は一定値k=dn+1/dnをもつ。
【００１８】
導電性板１７の大きさは有限であるため、電磁波を逓減することができる周波数範囲は、突起の長さの最小値と最大値とにより制限される。導電性板１０の微小突起の最大部の寸法ａは、逓減しようとする電磁波の最低周波数の半波長より大きく形成している。電磁波逓減効果が減少する周波数は、寸法aの半波長に相当する周波数であるため、寸法aを逓減する最低周波数の半波長より大きくすることにより、所望の周波数範囲の電磁波を確実に逓減することができる。
【００１９】
妨害電磁波逓減装置９は、プリント回路基板１０から発生する電磁波に対して広範囲の周波数に対して導電性板１７を共振させることにより抵抗体１６に電圧を発生させ、抵抗体１６に電流を流し、抵抗体１６で電流のエネルギーをジュール熱に変換することにより、プリント回路基板１０から発生する電磁波を広い範囲の周波数で逓減させる。広範囲な周波数に対してインピーダンスが一定であることにより、広範囲で安定して電磁波を逓減させることができる。
【００２０】
最大電力供給の定理によれば、導電性板１７の抵抗体１６を接続する部分におけるインピーダンスZ1を、Z1=R+jX（Rは抵抗、Xはリアクタンス、jは複素数を示す）と表した場合に、抵抗体１６のインピーダンスZ2をZ2=R-jXと設定することが望ましく、この設定により、抵抗体１６で消費される電力を最大として、最も効果的に電磁波ノイズを逓減することができる。導電性板１７及び抵抗体１６のインピーダンスは、インピーダンスアナライザや数値計算により求める。
【００２１】
妨害電磁波逓減装置９による電磁波の逓減の効果について説明する。放射電界の評価は、解析空間を格子状に分割してMaxwell方程式を差分して時間領域で解くFDTD法（有限差分時間領域法）といわれる計算解析手法を用い、シミュレーションによって行う。
【００２２】
図４(a)に示すように、ｘ方向に導電性板１７の支持部分を向け、ｙ方向に突起を向け、導電性板１７のｘ方向及びｙ方向の最大幅がともに500mmであり、抵抗体の抵抗値が50Ωである妨害電磁波逓減装置９から、図４(b)に示すように距離d=100mm離して電磁波の発生源である電子機器を模して中心部の給電部１９から電力を供給されるｙ方向の長さc=500mmの図４(c)に示すようなダイポールアンテナ１８を配置する。入力点であるダイポールアンテナ１８の入力端に、給電部１９から広い範囲の周波数成分を含んだガウシアンパルスを入力し、抵抗体１６からx方向に125mm、y方向に0mm、z方向に20mm離れた観測位置２０において、時間領域での電界情報を取り込み、電界情報を周波数変換することにより周波数領域での電界情報を得る。
【００２３】
妨害電磁波逓減装置９を配置して観測したCASE1の場合と、妨害電磁波逓減装置９を配置しないで観測したCASE2の場合とにおいて、観測位置２で受信される電磁波の周波数と放射電界強度との関係を比較すると、図５のグラフに示すように妨害電磁波逓減装置９を配置したCASE1の場合の方が幅広い周波数において周波数が逓減されることが明らかである。例えば、周波数325MHzの電磁波についてみると、妨害電磁波逓減装置９を配置しないCASE2の場合に観測される放射電界強度は9.27mV/mであるのに対し、妨害電磁波逓減装置９を配置したCASE1の場合に観測される放射電界強度は0.694mV/mであり、従って、妨害電磁波逓減装置９を配置することにより電磁波を14倍程度逓減することができる。なお、周波数65MHz以上では逓減効果が見られる。
【００２４】
第１の実施形態の画像形成装置１によれば、電磁波を発生する電子部品に近接して妨害電磁波逓減装置９を配置することにより、狭い範囲でしか電磁波を低減できない磁性体を用いずに導体と抵抗体との簡単な構成で広範囲の周波数の電磁波ノイズを逓減することができる。なお、電子機器の一種として画像形成装置について説明したが、妨害電磁波低減装置は他の電子機器に組み込まれて電磁波を低減するものであってもよい。
【００２５】
なお、妨害電波逓減装置９は、図６の制御部３の斜視透視図に示すように、突起の間の空間部分をルーバー１３と一体に形成したものであってもよい。妨害電波逓減装置９をルーバー１３に一体に形成し、空冷ファン１４で排風や換気を行うことにより、電磁波逓減効果に加え、放熱効果を得ることができる。電磁波の発生源であるプリント回路基板１０を筐体で囲うことにより、電磁波の漏洩する部分を妨害電波逓減装置９の対数周期構造の間隙だけとすることにより、間隙で広帯域の電磁波を共振させて、電磁波ノイズをより逓減することができる。
【００２６】
また、妨害電波逓減装置９は、図７(a)の正面図及び図７(b)の側面図に示すように、導電性板１７を一体に形成した薄膜金属２１の一部に粘着層２２を設けたものであってもよい。例えば、電磁波の発生源である電子機器を内蔵したプラスチック筐体に、粘着層２２を設けた電磁波逓減装置９を貼ることにより、導電性でないプラスチック筐体を用いる場合でも、安価かつ容易に電磁波を逓減することができる。
【００２７】
また、妨害電波逓減装置９は、図８(a)の正面図に示すように、抵抗体１６の近傍に誘電体板２３を備えるものであってもよい。誘電体板２３の近傍の導電性板１７の線路で波長短縮が起ることにより、波長短縮分だけ低い周波数の電磁波ノイズを逓減することができる、導電性板１７の寸法を小さくても低い周波数側に幅広い電磁波を逓減することができる。
【００２８】
また、誘電体板２３は、図８(b)の正面図に示すように抵抗体１６から離して導電性板１７の端部付近を囲むように配置したものであってもよい。導電性板１７において、高い周波数の電磁波は抵抗体１６近傍で共振し、低い周波数の電磁波は抵抗体１６から離れた位置で共振するため、誘電体板２３を抵抗体１６から離れた位置に置くことにより、より低い周波数の電磁波を効果的に共振させて逓減することができ、導電性板１７の寸法が小さくても低い周波数側に幅広い電磁波を逓減することができる。
【００２９】
なお、妨害電波逓減装置９は、図９の正面図に示すように、導電性板１７は、抵抗体１６との接続部分を中心として折り曲げられた構成をもつものであってもよい。導電性板１７が折り曲げられていることにより、低い周波数まで電磁波を逓減できる効果を得る場合でも、妨害電波逓減装置９の占有する領域を小さくすることができ、電子機器の外形寸法を小さくすることができる。
【００３０】
第２の実施形態の画像形成装置は、第１の実施形態の画像形成装置１が備える妨害電磁波逓減装置９に変えて妨害電磁波逓減装置２４を備える。
【００３１】
妨害電磁波逓減装置２４は、図１０の正面図に示すように、抵抗体２５と導電性板２６とを備えている。抵抗体２５は、２箇所で導電性板２６にのみ接続され、導電性板２６よりも高い抵抗値を有する。導電性板２６は、導電性板２６の部分と空間部分とを線対称または点対称に形成した自己補対構造をもつ受信アンテナとして機能するとともに、対数周期構造をもつ受信アンテナとして機能する。導電性板２６は、安価に電磁波逓減効果を得るために金属板で形成することが好ましい。
【００３２】
具体的には、導電性板２６は、抵抗体２５を中心として円周方向に、順に角度β1の領域と角度β2の領域と角度β3の領域と角度β4の領域とを２回繰り返す構造をもつ。角度β2の領域は、抵抗体２５を中心として半径方向に徐々に広がるように導電性板２６で埋められている。角度β1の領域は、半径方向一定幅で円周方向につながる導電性板２６の部分と空間領域とを交互に配置した構成をもつ。角度β1の領域において、中心からn+1番目の導電性板２６の部分までの距離rn+1と、中心からn番目の導電性板２６の部分までの距離との比rn+1/rnは一定値k1をもち、中心からn+1番目の空間までの距離Rn+1と、中心からn番目の空間部分とn番目の空間部分までの距離Rnとの比Rn+1/Rnは一定値k2をもつ。角度β3の領域と角度β4の領域とは、それぞれ、角度β1の領域と角度β2の領域とにおいて、導電性板２６の部分と空間部分とを置き換えた構成をもつ。なお、自己補対構造は線対称や点対称に形成された他の構成をもつものであってもよい。
【００３３】
導電性板２６が無限に大きくかつ自己補対構造をもつならば、アンテナのインピーダンスはインダクタンス成分をもたず、60πΩ(=188Ω)(πは円周率)の純抵抗値になるため、周波数及び導電性板２６の形状に依存しない。実際には、導電性板２６の寸法は有限であるため、導電性板２６は低い周波数では一定でなく高い周波数で一定なインピーダンスをもつ。
【００３４】
妨害電磁波逓減装置２４は、プリント回路基板１０から発生する電磁波に対して広範囲の周波数に対して導電性板２６を共振させることにより抵抗体２５に電圧を発生させ、抵抗体２５に電流を流し、抵抗体２５で電流のエネルギーをジュール熱に変換することにより、プリント回路基板１０から発生する電磁波を広い範囲の周波数で逓減させる。広範囲な周波数に対してインピーダンスが一定であることにより、第１の実施形態の妨害電波逓減装置９よりも広範囲で安定して電磁波を提言させることができる。
【００３５】
さらに、導電性板２６の抵抗体２５を接続する部分におけるインピーダンスは60πで一定なことから、抵抗体２５のインピーダンスも60πで一定に設定して最大電力供給の定理により、最大の電力を抵抗体２５で消費するようにすることが望ましい。導電性板２６が自己補対構造を形成することによりインピーダンスのリアクタンス成分がなくなり、抵抗体２５のリアクタンス成分を必要としないことから、より安価かつ簡便に広範囲に電磁波を逓減することができる。
【００３６】
第２の実施形態の画像形成装置によれば、電磁波を発生する電子部品に近接して妨害電磁波逓減装置２４を配置することにより、簡単な構成で広範囲の周波数の電磁波ノイズを逓減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】第１の実施形態の画像形成装置の構成図である。
【図２】第１の実施形態の制御部の斜視透視図である。
【図３】第１の実施形態の妨害電磁波逓減装置の正面図である。
【図４】妨害電磁波逓減装置の効果を確認する実験装置の構成図である。
【図５】実験で観測された電磁波の周波数と電界強度との関係を示す図である。
【図６】第１の実施形態の他の構成の制御部の斜視透視図である。
【図７】第１の実施形態の他の妨害電磁波逓減装置の正面図である。
【図８】第１の実施形態の他の妨害電磁波逓減装置の正面図である。
【図９】第１の実施形態の他の妨害電磁波逓減装置の正面図である。
【図１０】第２の実施形態の妨害電磁波逓減装置の正面図である。
【符号の説明】
【００３８】
１；画像形成装置、２；画像読取部、３；制御部、４；給紙部、５；転写装置、
６；定着装置、７；排紙部、８；反転部、９；妨害電磁波低減装置、
１０；プリント回路基板、１１；筐体、１２；仕切板、１３；ルーバー、
１４；空冷ファン、１５；開口、１６；抵抗体、１７；導電性板、
１８；ダイポールアンテナ、１９；給電部、２０；観測位置、２１；薄膜金属、
２２；粘着層、２３；誘電体板、２４；妨害電磁波逓減装置、２５；抵抗体、
２６；導電性板。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電子機器から発生する電磁波を逓減する妨害電磁波逓減装置及び、該妨害電磁波逓減装置を備えた画像形成装置及び電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の電子機器の高機能化、高クロック化に伴い、電子機器から発生する電磁波による障害が問題となってきている。特に複写機などの画像読取部においては高画質化のためにクロック数が高くなっており、漏洩する電磁波ノイズをいかに少なくするかが重要な問題となってきている。
【０００３】
特許文献１には、磁束収束のための磁性体と、該強磁性体に密着して設けられた金属材料から成る導体薄板と、から構成されることを特徴とする電磁波吸収体が提案されている。特許文献１では、磁性体により磁束を収束し、導体薄板により磁束のエネルギーを熱に変換して消費しているため、磁性体の特性上、吸収できる電磁波の周波数が狭帯域に限定されるとともに、一般に低周波でしか電磁波を吸収しない強磁性体を用いると、数百MHz以上の高周波の電磁波を低減することはできない。また、磁性体を用いて広い周波数範囲で電磁波を低減するためには、広い周波数を全て吸収できるように、極めて多くの種類の磁性体を用意する必要が生じる。
【０００４】
特許文献２には、外部に通じる隙間部分を有する筐体内部に設置される電子機器にて生じる電磁妨害波を低減させる電磁妨害波低減方法であって、前記電子機器から放射される周波数ごとに主要な磁界放射の指向性と磁界強度の情報を計測し、前記筐体の寸法により複数の共振周波数で集会する磁界分布のベクトルを演算し、前記磁界分布のベクトルに対して前記電子機器から放射される磁界放射の指向性が直交する位置に該電子機器を設置することを特徴とする電磁妨害波低減方法が提案されている。特許文献２では、本来の筐体シールド性能を乱さないようにスリットを配置するものであるため、スリットが電磁波を吸収することはできず、また、狭い範囲の電磁波しか低減することができない。
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−２６１２８０号公報
【特許文献２】特開２００３−１１５９６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、磁性体を用いずに導体と抵抗体とを用いて広帯域にわたって電磁波を吸収して低減する妨害電磁波低減装置及び妨害電磁波低減装置を用いた画像形成装置及び電子機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明の第１の妨害電磁波低減装置は、対数周期構造のアンテナ形状をもつ導電性部材と、導電性部材に電気的に接続される２箇所の接続点を有し、導電性部材よりも高い抵抗値を有する抵抗体とを備える。
【０００８】
この発明の第２の妨害電磁波低減装置は、第１の妨害電磁波低減装置において、導電性部材の接続点におけるインピーダンスがＲ＋ｊＸと表される場合に、抵抗体の接続点間のインピーダンスはＲ−ｊＸと表される。この発明の第３の妨害電磁波低減装置は、第１または第２の妨害電磁波低減装置において、導電性板は、自己補対構造をもつ。この発明の第４の妨害電磁波低減装置は、第３の妨害電磁波低減装置において、抵抗体は、接続点間で188Ωのインピーダンスをもつ。
【０００９】
この発明の第５の妨害電磁波低減装置は、第１から第４のいずれかの妨害電磁波低減装置において、導電性板は、逓減しようとする周波数範囲の最大波長の半波長より長い受信領域を有する。この発明の第６の妨害電磁波低減装置は、第１から第５のいずれかの妨害電磁波低減装置において、導電性板は、抵抗体付近で折り曲げられている。この発明の第７の妨害電磁波低減装置は、第１から第６のいずれかの妨害電磁波低減装置において、導電性板は金属板で形成されている。
【００１０】
この発明の第８の妨害電磁波低減装置は、第１から第７のいずれかの妨害電磁波低減装置において、導電性板に重ねて設けた粘着層を備える。この発明の第９の妨害電磁波低減装置は、第１から第８のいずれかの妨害電磁波低減装置において、導電性板に近接配置された誘電体を備える。この発明の第１０の妨害電磁波低減装置は、第９の妨害電磁波低減装置において、誘電体は、抵抗体から離れて導電性板の端部周辺に配置されている。
【００１１】
この発明の電子機器は、上記いずれかの妨害電磁波逓減装置を備える。この発明の第１の画像形成装置は、上記いずれかの妨害電磁波逓減装置を備える。この発明の第２の画像形成装置は、第１の画像形成装置において、導電性板が筐体構造物の一部で形成されている。この発明の第３の画像形成装置は、第１または第２の画像形成装置において、複数の電磁波発生源を備え、妨害電磁波低減装置は、複数の電磁波発生源の仕切板に設けられている。この発明の第４の画像形成装置は、第１または第２の画像形成装置において、妨害電磁波低減装置の空隙部分は、筐体内部と筐体外部との間に気流を通過させるルーバーの一部として構成されている。
【発明の効果】
【００１２】
この発明の妨害電磁波低減装置によれば、磁性体を用いずに導体と抵抗体とを用いて広帯域にわたって電磁波を吸収して低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
第１の実施形態の画像形成装置１は、図１の構成図に示すように、画像読取部２と制御部３と給紙部４と転写装置５と定着装置６と排紙部７と反転部８と妨害電磁波逓減装置９とを備える。なお、画像形成装置は他の複写装置、ファクシミリ送受信装置、印刷装置、記録装置、複写装置複合型の画像形成装置等であってもよい。
【００１４】
画像読取部２は、原稿サイズ検知装置により原稿台に置かれた原稿のサイズを検知し、原稿を原稿自動送り装置で送りながら光を走査し、反射光を受光して各原稿の画像を読み取り制御部３に出力する。制御部３は、読み取られた画像を画像処理部において補正など各種画像処理を行い、読取順序とともにメモリに記憶し、画像をメモリから順次読み出してトナー像作成のための書込信号を作成する。給紙部４は種々の紙質や大きさの記録媒体を収納し、適宜、転写装置５に送る。転写装置５は、制御部３で作成された書込信号の入力を受けて、トナー色ごとに設けられた感光体を帯電、露光及び現像して表面にトナー像を形成し、感光体に連動して回転する中間転写ベルトに各トナー色のトナー像を重ねて一次転写し、給紙部４から送られる記録媒体に一括して二次転写する。定着装置６は二次転写された記録媒体を加熱ローラと加圧ローラとで構成される定着ローラにはさんで加熱しながら加圧してトナー像を記録媒体に定着させる。定着装置６で定着された記録媒体は、裏面に画像形成する際には、反転部８で反転されて再び転写装置５に送られて裏面に画像形成され、画像形成が終了すれば排紙部７に送られて排紙トレー等に排紙される。
【００１５】
制御部３は、図２の斜視透視図に示すように、２枚のプリント回路基板１０と筐体１１と仕切板１２とルーバー１３と空冷ファン１４とを有する。プリント回路基板１０は、画像処理回路などの画像形成動作を制御する各種電子回路が形成されており、動作に伴い様々な周波数の電磁波ノイズを発生する。筐体１１は、プリント回路基板１０を覆うように形成されている。仕切板１２は、２枚のプリント回路基板１０の間を間仕切りしている。ルーバー１３は、筐体１１の一部に設けられた開口であって、画像形成装置１の外部と通気を行う。空冷ファン１４は、ルーバー１３を通じて筐体１１内部の熱を画像形成装置１の外部に放出させる。
【００１６】
妨害電磁波逓減装置９は、図３の正面図に示すように、抵抗体１６と導電性板１７とを備え、制御部３の仕切板１２の一部に設けた開口１５にはめ込まれて配置されている。抵抗体１６は、２箇所で導電性板１７にのみ接続され、導電性板１７よりも高い抵抗値を有する。導電性板１７は、対数周期構造をもつ受信アンテナとして機能する。導電性板１７は、安価に電磁波逓減効果を得るために金属板で形成することが好ましい。導電性板１７が対数周期構造をもつことにより、アンテナを形成する金属部分のインピーダンスは周波数のτ倍ごとに同じとなるため広範囲で一定となる。
【００１７】
具体的には、導電性板１７は、抵抗体１６の２箇所に接続されて、抵抗体１６から遠ざかるｘ方向に徐々に広がる板状の支持部分と、支持部分から所定間隔を置いてｙ方向両側に互い違いに突き出すように形成された小型のほぼ矩形の板状の突起とを有する。突起の長さは、抵抗体１６から離れるに従って大きくなっており、支持部分の両側にある第n番目の突起と第n番目の空隙とを合わせた長さdnと、第n+1番目の突起と第n+1番目の空隙とを合わせた長さdn+1との比は一定値k=dn+1/dnをもつ。抵抗体１６から第n番目の突起及び第n番目の空隙までの距離dnと、抵抗体１６から第n+1番目の突起及び第n+1番目の空隙までの距離dn+1との比は一定値k=dn+1/dnをもつ。
【００１８】
導電性板１７の大きさは有限であるため、電磁波を逓減することができる周波数範囲は、突起の長さの最小値と最大値とにより制限される。導電性板１０の微小突起の最大部の寸法ａは、逓減しようとする電磁波の最低周波数の半波長より大きく形成している。電磁波逓減効果が減少する周波数は、寸法aの半波長に相当する周波数であるため、寸法aを逓減する最低周波数の半波長より大きくすることにより、所望の周波数範囲の電磁波を確実に逓減することができる。
【００１９】
妨害電磁波逓減装置９は、プリント回路基板１０から発生する電磁波に対して広範囲の周波数に対して導電性板１７を共振させることにより抵抗体１６に電圧を発生させ、抵抗体１６に電流を流し、抵抗体１６で電流のエネルギーをジュール熱に変換することにより、プリント回路基板１０から発生する電磁波を広い範囲の周波数で逓減させる。広範囲な周波数に対してインピーダンスが一定であることにより、広範囲で安定して電磁波を逓減させることができる。
【００２０】
最大電力供給の定理によれば、導電性板１７の抵抗体１６を接続する部分におけるインピーダンスZ1を、Z1=R+jX（Rは抵抗、Xはリアクタンス、jは複素数を示す）と表した場合に、抵抗体１６のインピーダンスZ2をZ2=R-jXと設定することが望ましく、この設定により、抵抗体１６で消費される電力を最大として、最も効果的に電磁波ノイズを逓減することができる。導電性板１７及び抵抗体１６のインピーダンスは、インピーダンスアナライザや数値計算により求める。
【００２１】
妨害電磁波逓減装置９による電磁波の逓減の効果について説明する。放射電界の評価は、解析空間を格子状に分割してMaxwell方程式を差分して時間領域で解くFDTD法（有限差分時間領域法）といわれる計算解析手法を用い、シミュレーションによって行う。
【００２２】
図４(a)に示すように、ｘ方向に導電性板１７の支持部分を向け、ｙ方向に突起を向け、導電性板１７のｘ方向及びｙ方向の最大幅がともに500mmであり、抵抗体の抵抗値が50Ωである妨害電磁波逓減装置９から、図４(b)に示すように距離d=100mm離して電磁波の発生源である電子機器を模して中心部の給電部１９から電力を供給されるｙ方向の長さc=500mmの図４(c)に示すようなダイポールアンテナ１８を配置する。入力点であるダイポールアンテナ１８の入力端に、給電部１９から広い範囲の周波数成分を含んだガウシアンパルスを入力し、抵抗体１６からx方向に125mm、y方向に0mm、z方向に20mm離れた観測位置２０において、時間領域での電界情報を取り込み、電界情報を周波数変換することにより周波数領域での電界情報を得る。
【００２３】
妨害電磁波逓減装置９を配置して観測したCASE1の場合と、妨害電磁波逓減装置９を配置しないで観測したCASE2の場合とにおいて、観測位置２で受信される電磁波の周波数と放射電界強度との関係を比較すると、図５のグラフに示すように妨害電磁波逓減装置９を配置したCASE1の場合の方が幅広い周波数において周波数が逓減されることが明らかである。例えば、周波数325MHzの電磁波についてみると、妨害電磁波逓減装置９を配置しないCASE2の場合に観測される放射電界強度は9.27mV/mであるのに対し、妨害電磁波逓減装置９を配置したCASE1の場合に観測される放射電界強度は0.694mV/mであり、従って、妨害電磁波逓減装置９を配置することにより電磁波を14倍程度逓減することができる。なお、周波数65MHz以上では逓減効果が見られる。
【００２４】
第１の実施形態の画像形成装置１によれば、電磁波を発生する電子部品に近接して妨害電磁波逓減装置９を配置することにより、狭い範囲でしか電磁波を低減できない磁性体を用いずに導体と抵抗体との簡単な構成で広範囲の周波数の電磁波ノイズを逓減することができる。なお、電子機器の一種として画像形成装置について説明したが、妨害電磁波低減装置は他の電子機器に組み込まれて電磁波を低減するものであってもよい。
【００２５】
なお、妨害電波逓減装置９は、図６の制御部３の斜視透視図に示すように、突起の間の空間部分をルーバー１３と一体に形成したものであってもよい。妨害電波逓減装置９をルーバー１３に一体に形成し、空冷ファン１４で排風や換気を行うことにより、電磁波逓減効果に加え、放熱効果を得ることができる。電磁波の発生源であるプリント回路基板１０を筐体で囲うことにより、電磁波の漏洩する部分を妨害電波逓減装置９の対数周期構造の間隙だけとすることにより、間隙で広帯域の電磁波を共振させて、電磁波ノイズをより逓減することができる。
【００２６】
また、妨害電波逓減装置９は、図７(a)の正面図及び図７(b)の側面図に示すように、導電性板１７を一体に形成した薄膜金属２１の一部に粘着層２２を設けたものであってもよい。例えば、電磁波の発生源である電子機器を内蔵したプラスチック筐体に、粘着層２２を設けた電磁波逓減装置９を貼ることにより、導電性でないプラスチック筐体を用いる場合でも、安価かつ容易に電磁波を逓減することができる。
【００２７】
また、妨害電波逓減装置９は、図８(a)の正面図に示すように、抵抗体１６の近傍に誘電体板２３を備えるものであってもよい。誘電体板２３の近傍の導電性板１７の線路で波長短縮が起ることにより、波長短縮分だけ低い周波数の電磁波ノイズを逓減することができる、導電性板１７の寸法を小さくても低い周波数側に幅広い電磁波を逓減することができる。
【００２８】
また、誘電体板２３は、図８(b)の正面図に示すように抵抗体１６から離して導電性板１７の端部付近を囲むように配置したものであってもよい。導電性板１７において、高い周波数の電磁波は抵抗体１６近傍で共振し、低い周波数の電磁波は抵抗体１６から離れた位置で共振するため、誘電体板２３を抵抗体１６から離れた位置に置くことにより、より低い周波数の電磁波を効果的に共振させて逓減することができ、導電性板１７の寸法が小さくても低い周波数側に幅広い電磁波を逓減することができる。
【００２９】
なお、妨害電波逓減装置９は、図９の正面図に示すように、導電性板１７は、抵抗体１６との接続部分を中心として折り曲げられた構成をもつものであってもよい。導電性板１７が折り曲げられていることにより、低い周波数まで電磁波を逓減できる効果を得る場合でも、妨害電波逓減装置９の占有する領域を小さくすることができ、電子機器の外形寸法を小さくすることができる。
【００３０】
第２の実施形態の画像形成装置は、第１の実施形態の画像形成装置１が備える妨害電磁波逓減装置９に変えて妨害電磁波逓減装置２４を備える。
【００３１】
妨害電磁波逓減装置２４は、図１０の正面図に示すように、抵抗体２５と導電性板２６とを備えている。抵抗体２５は、２箇所で導電性板２６にのみ接続され、導電性板２６よりも高い抵抗値を有する。導電性板２６は、導電性板２６の部分と空間部分とを線対称または点対称に形成した自己補対構造をもつ受信アンテナとして機能するとともに、対数周期構造をもつ受信アンテナとして機能する。導電性板２６は、安価に電磁波逓減効果を得るために金属板で形成することが好ましい。
【００３２】
具体的には、導電性板２６は、抵抗体２５を中心として円周方向に、順に角度β1の領域と角度β2の領域と角度β3の領域と角度β4の領域とを２回繰り返す構造をもつ。角度β2の領域は、抵抗体２５を中心として半径方向に徐々に広がるように導電性板２６で埋められている。角度β1の領域は、半径方向一定幅で円周方向につながる導電性板２６の部分と空間領域とを交互に配置した構成をもつ。角度β1の領域において、中心からn+1番目の導電性板２６の部分までの距離rn+1と、中心からn番目の導電性板２６の部分までの距離との比rn+1/rnは一定値k1をもち、中心からn+1番目の空間までの距離Rn+1と、中心からn番目の空間部分とn番目の空間部分までの距離Rnとの比Rn+1/Rnは一定値k2をもつ。角度β3の領域と角度β4の領域とは、それぞれ、角度β1の領域と角度β2の領域とにおいて、導電性板２６の部分と空間部分とを置き換えた構成をもつ。なお、自己補対構造は線対称や点対称に形成された他の構成をもつものであってもよい。
【００３３】
導電性板２６が無限に大きくかつ自己補対構造をもつならば、アンテナのインピーダンスはインダクタンス成分をもたず、60πΩ(=188Ω)(πは円周率)の純抵抗値になるため、周波数及び導電性板２６の形状に依存しない。実際には、導電性板２６の寸法は有限であるため、導電性板２６は低い周波数では一定でなく高い周波数で一定なインピーダンスをもつ。
【００３４】
妨害電磁波逓減装置２４は、プリント回路基板１０から発生する電磁波に対して広範囲の周波数に対して導電性板２６を共振させることにより抵抗体２５に電圧を発生させ、抵抗体２５に電流を流し、抵抗体２５で電流のエネルギーをジュール熱に変換することにより、プリント回路基板１０から発生する電磁波を広い範囲の周波数で逓減させる。広範囲な周波数に対してインピーダンスが一定であることにより、第１の実施形態の妨害電波逓減装置９よりも広範囲で安定して電磁波を提言させることができる。
【００３５】
さらに、導電性板２６の抵抗体２５を接続する部分におけるインピーダンスは60πで一定なことから、抵抗体２５のインピーダンスも60πで一定に設定して最大電力供給の定理により、最大の電力を抵抗体２５で消費するようにすることが望ましい。導電性板２６が自己補対構造を形成することによりインピーダンスのリアクタンス成分がなくなり、抵抗体２５のリアクタンス成分を必要としないことから、より安価かつ簡便に広範囲に電磁波を逓減することができる。
【００３６】
第２の実施形態の画像形成装置によれば、電磁波を発生する電子部品に近接して妨害電磁波逓減装置２４を配置することにより、簡単な構成で広範囲の周波数の電磁波ノイズを逓減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】第１の実施形態の画像形成装置の構成図である。
【図２】第１の実施形態の制御部の斜視透視図である。
【図３】第１の実施形態の妨害電磁波逓減装置の正面図である。
【図４】妨害電磁波逓減装置の効果を確認する実験装置の構成図である。
【図５】実験で観測された電磁波の周波数と電界強度との関係を示す図である。
【図６】第１の実施形態の他の構成の制御部の斜視透視図である。
【図７】第１の実施形態の他の妨害電磁波逓減装置の正面図である。
【図８】第１の実施形態の他の妨害電磁波逓減装置の正面図である。
【図９】第１の実施形態の他の妨害電磁波逓減装置の正面図である。
【図１０】第２の実施形態の妨害電磁波逓減装置の正面図である。
【符号の説明】
【００３８】
１；画像形成装置、２；画像読取部、３；制御部、４；給紙部、５；転写装置、
６；定着装置、７；排紙部、８；反転部、９；妨害電磁波低減装置、
１０；プリント回路基板、１１；筐体、１２；仕切板、１３；ルーバー、
１４；空冷ファン、１５；開口、１６；抵抗体、１７；導電性板、
１８；ダイポールアンテナ、１９；給電部、２０；観測位置、２１；薄膜金属、
２２；粘着層、２３；誘電体板、２４；妨害電磁波逓減装置、２５；抵抗体、
２６；導電性板。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対数周期構造のアンテナ形状をもつ導電性部材と、
前記導電性部材に電気的に接続される２箇所の接続点を有し、前記導電性部材よりも高い抵抗値を有する抵抗体とを備えることを特徴とする妨害電磁波低減装置。
【請求項２】
前記導電性部材の接続点におけるインピーダンスがＲ＋ｊＸと表される場合に、前記抵抗体の接続点間のインピーダンスはＲ−ｊＸと表される請求項１に記載の妨害電磁波逓減装置。
【請求項３】
前記導電性板は、自己補対構造をもつ請求項１または請求項２に記載の妨害電磁波逓減装置。
【請求項４】
前記抵抗体は、接続点間で188Ωのインピーダンスをもつ請求項３に記載の妨害電磁波逓減装置。
【請求項５】
前記導電性板は、逓減しようとする周波数範囲の最大波長の半波長より長い受信領域を有する請求項１から請求項４のいずれかに記載の妨害電磁波逓減装置。
【請求項６】
前記導電性板は、抵抗体付近で折り曲げられている請求項１から請求項５のいずれかに記載の妨害電磁波逓減装置。
【請求項７】
前記導電性板は金属板で形成されている請求項１から請求項６のいずれかに記載の妨害電磁波逓減装置。
【請求項８】
前記導電性板に重ねて設けた粘着層を備える請求項１から請求項７のいずれかに記載の妨害電磁波逓減装置。
【請求項９】
前記導電性板に近接配置された誘電体を備える請求項１から請求項８のいずれかに記載の妨害電磁波逓減装置。
【請求項１０】
前記誘電体は、前記抵抗体から離れて前記導電性板の端部周辺に配置されている請求項９に記載の妨害電磁波逓減装置。
【請求項１１】
請求項１から請求項１０のいずれかに記載の前記妨害電磁波逓減装置を備えることを特徴とする電子機器。
【請求項１２】
請求項１から請求項１０のいずれかに記載の前記妨害電磁波逓減装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１３】
前記導電性板が筐体構造物の一部で形成されている請求項１２に記載の画像形成装置。
【請求項１４】
複数の電磁波発生源を備え、
前記妨害電磁波低減装置は、複数の前記電磁波発生源の仕切板に設けられている請求項１２または請求項１３に記載の画像形成装置。
【請求項１５】
前記妨害電磁波低減装置の空隙部分は、筐体内部と筐体外部との間で気流を通過させるルーバーとして構成されている請求項１２または請求項１３に記載の画像形成装置。
【請求項１】
対数周期構造のアンテナ形状をもつ導電性部材と、
前記導電性部材に電気的に接続される２箇所の接続点を有し、前記導電性部材よりも高い抵抗値を有する抵抗体とを備えることを特徴とする妨害電磁波低減装置。
【請求項２】
前記導電性部材の接続点におけるインピーダンスがＲ＋ｊＸと表される場合に、前記抵抗体の接続点間のインピーダンスはＲ−ｊＸと表される請求項１に記載の妨害電磁波逓減装置。
【請求項３】
前記導電性板は、自己補対構造をもつ請求項１または請求項２に記載の妨害電磁波逓減装置。
【請求項４】
前記抵抗体は、接続点間で188Ωのインピーダンスをもつ請求項３に記載の妨害電磁波逓減装置。
【請求項５】
前記導電性板は、逓減しようとする周波数範囲の最大波長の半波長より長い受信領域を有する請求項１から請求項４のいずれかに記載の妨害電磁波逓減装置。
【請求項６】
前記導電性板は、抵抗体付近で折り曲げられている請求項１から請求項５のいずれかに記載の妨害電磁波逓減装置。
【請求項７】
前記導電性板は金属板で形成されている請求項１から請求項６のいずれかに記載の妨害電磁波逓減装置。
【請求項８】
前記導電性板に重ねて設けた粘着層を備える請求項１から請求項７のいずれかに記載の妨害電磁波逓減装置。
【請求項９】
前記導電性板に近接配置された誘電体を備える請求項１から請求項８のいずれかに記載の妨害電磁波逓減装置。
【請求項１０】
前記誘電体は、前記抵抗体から離れて前記導電性板の端部周辺に配置されている請求項９に記載の妨害電磁波逓減装置。
【請求項１１】
請求項１から請求項１０のいずれかに記載の前記妨害電磁波逓減装置を備えることを特徴とする電子機器。
【請求項１２】
請求項１から請求項１０のいずれかに記載の前記妨害電磁波逓減装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１３】
前記導電性板が筐体構造物の一部で形成されている請求項１２に記載の画像形成装置。
【請求項１４】
複数の電磁波発生源を備え、
前記妨害電磁波低減装置は、複数の前記電磁波発生源の仕切板に設けられている請求項１２または請求項１３に記載の画像形成装置。
【請求項１５】
前記妨害電磁波低減装置の空隙部分は、筐体内部と筐体外部との間で気流を通過させるルーバーとして構成されている請求項１２または請求項１３に記載の画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００６−２１７１４４（Ｐ２００６−２１７１４４Ａ）
【公開日】平成１８年８月１７日（２００６．８．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２６３５８（Ｐ２００５−２６３５８）
【出願日】平成１７年２月２日（２００５．２．２）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年８月１７日（２００６．８．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年２月２日（２００５．２．２）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
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