(57)【要約】【課題】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。【解決手段】両面プリント基板５０は第一実装面３０１と、第一実装面３０１の反対側に存在する第二実装面３０２と、第一実装面３０１に対して表面実装される圧電トランスＰＴとを有する。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。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。第二実装面３０２は、電子部品の実装が許可される第一領域３０３を含む。【選択図】図３
2018133366.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、前記第一領域は、電子部品が実装される実装許可領域であることを特徴とするプリント基板。
【請求項２】
前記第一実装面は、当該第一実装面上の領域であって前記圧電体と対向している第二領域を有し、
前記射影領域とは、前記第二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。
【請求項３】
前記第二領域は、電子部品が実装されない実装禁止領域であることを特徴とする請求項２に記載のプリント基板。
【請求項４】
前記第二領域に実装が禁止される電子部品は表面実装部品であることを特徴とする請求項３に記載のプリント基板。
【請求項５】
前記第二領域は、前記圧電体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ることを特徴とする請求項２に記載のプリント基板。
【請求項６】
前記第一の位置とは、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り、
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。
【請求項７】
前記第一領域には、前記圧電トランス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実装されることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一項に記載のプリント基板。
【請求項８】
前記駆動回路を構成する少なくとも一部の電子部品は、コンデンサ、トランジスタまたはインダクタであることを特徴とする請求項７に記載のプリント基板。
【請求項９】
前記射影領域内には、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三領域があり、前記第三領域は、電子部品が実装されない実装禁止領域であることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか一項に記載のプリント基板。
【請求項１０】
前記第三の位置とは、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９に記載のプリント基板。
【請求項１１】
前記圧電体の側面と前記枠基板の内側面との間には空間が設けられていることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか一項に記載のプリント基板。
【請求項１２】
前記圧電体は前記枠基板よりも薄く、前記圧電体の下面と前記第一実装面との間には空間が設けられ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。
【請求項１３】
前記入力電極は、
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１２のいずれか一項に記載のプリント基板。
【請求項１４】
前記プリント基板の基材の熱膨張係数と前記枠基板の熱膨張係数との差が、６×１０＾−６／℃未満であることを特徴とする請求項１ないし１３のいずれか一項に記載のプリント基板。
【請求項１５】
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、
前記圧電体の側面を取り囲むように配置され、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、
前記圧電体を支持する枠基板と、を有し、
前記プリント基板の基材の熱膨張係数と前記枠基板の熱膨張係数との差が、６×１０＾−６／℃未満であることを特徴とするプリント基板。
【請求項１６】
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、
前記圧電体の側面を取り囲むように配置され、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、
前記圧電体を支持する枠基板と、を有し、
前記第一実装面は、前記圧電体と対向している領域を有し、前記領域は、電子部品が実装されない実装禁止領域であることを特徴とするプリント基板。
【請求項１７】
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、
前記圧電体の側面を取り囲むように配置され、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、前記出力電極に近いほうの端部を前記第二実装面上に射影した位置から、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位置までの第一領域があり、前記第一領域は、電子部品が実装されない実装禁止領域であることを特徴とするプリント基板。
【請求項１８】
請求項１ないし１７のいずれか一項に記載のプリント基板と、
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。
【請求項１９】
像担持体と、
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１８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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１０８３３２号公報
【特許文献２】特開２０１６−７６５７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
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、前記第一領域は、電子部品が実装される実装許可領域であることを特徴とするプリント基板が提供される。
【発明の効果】
【０００６】
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。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】圧電トランスの平面図
【図２】圧電トランスのＡ−Ａ断面図
【図３】圧電トランスのＢ−Ｂ断面図
【図４】圧電トランスのＢ−Ｂ断面図
【図５】圧電トランスの側面図
【図６】ヒートサイクル試験の結果を示す表
【図７】画像形成装置を示す断面図
【図８】エンジンコントローラと高圧電源を示す図
【図９】昇圧回路を示す回路図
【発明を実施するための形態】
【０００８】
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。
【０００９】
＜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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
［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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
＜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。
【００２２】
［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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
［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。
【００２６】
［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。
【００２７】
［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。
【００２８】
［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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
［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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
［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。
【００３６】
［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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
＜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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【符号の説明】
【００４７】
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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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