特許 7651843 制御基板、電子機器及び画像形成装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-03-18

(45)【発行日】2025-03-27

(54)【発明の名称】制御基板、電子機器及び画像形成装置

(51)【国際特許分類】

   H05K 1/02 20060101AFI20250319BHJP

   G03G 15/00 20060101ALI20250319BHJP

   G03G 21/16 20060101ALI20250319BHJP

【ＦＩ】

H05K1/02 F

G03G15/00 680

G03G21/16 152

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2020189783

(22)【出願日】2020-11-13

(65)【公開番号】P2022078838

(43)【公開日】2022-05-25

【審査請求日】2023-09-13

(73)【特許権者】

【識別番号】000006747

【氏名又は名称】株式会社リコー

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】渡邉 謙一

【審査官】沼生 泰伸

(56)【参考文献】

【文献】特開２００９－２３１７２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１５／０００３０１７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１９－１５９０６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－０２７１８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－２０５８１８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０５Ｋ １／０２

Ｇ０３Ｇ １５／００

Ｇ０３Ｇ ２１／１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１放熱パッドを備える基板と、
放熱するための第２放熱パッドを備える電子デバイスと、
前記第１放熱パッドと前記第２放熱パッドの間に挟み込まれて設けられ、前記電子デバイスから発生した熱エネルギーを電気エネルギーに変換するペルチェ素子を備える発電デバイスと、
前記電気エネルギーを再利用する電源回路と、を備え、
前記発電デバイスは、前記電子デバイスが有する第１端子と前記基板が有する第２端子とを接続する配線を備え、
前記発電デバイスは、前記電子デバイスの前記第２放熱パッドに接合する第１面と、前記基板の前記第１放熱パッドに接合する第２面と、を有し、
前記配線は、前記第１面と前記第２面との間を貫通し、
前記第１端子、前記第２端子及び前記配線は、上面視で同じ位置に位置する、
制御基板。

【請求項2】

前記配線は、前記電子デバイス及び前記基板との間で、インピーダンスが整合されている、
請求項１に記載の制御基板。

【請求項3】

請求項１又は請求項２のいずれかに記載の制御基板を備える、
電子機器。

【請求項4】

請求項１又は請求項２のいずれかに記載の制御基板を備える、
画像形成装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は制御基板、電子機器及び画像形成装置に関する。

【背景技術】

【0002】

電子機器の排熱を利用して電気エネルギーを発生させるデバイスが知られている。当該デバイスから発生した電気エネルギーを二次電池といった電池に蓄えることで、エネルギーを再利用する技術が知られている。

【0003】

両端の温度差により発電する熱電発電素子が知られている。特許文献１には、電子部品から発生する熱を利用して熱電発電素子で電力を生成することができ、熱電発電素子と回路基板との電気的接続を容易に行えるシールド構造体が開示されている。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に開示のシールド構造体では、熱電発電素子が電子部品のプリント基板に対して反対側に貼付されていた。したがって、プリント基板から浮いた位置に、熱電発電素子が固定されるため、熱電発電素子で発電した電気エネルギーに対して、導電性弾性体が必要であった。導電性弾性体が必要なため、コストが増加し、更に、導電性弾性体の抵抗分による無駄な損失が発生していた。

【0005】

本開示は、電子デバイスから発生した熱から発電デバイスで効率的に電気エネルギーを生成する制御基板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】

【0006】

本開示の一の態様によれば、第１放熱パッドを備える基板と、放熱するための第２放熱パッドを備える電子デバイスと、前記第１放熱パッドと前記第２放熱パッドの間に挟み込まれて設けられ、前記電子デバイスから発生した熱エネルギーを電気エネルギーに変換するペルチェ素子を備える発電デバイスと、前記電気エネルギーを再利用する電源回路と、を備え、前記発電デバイスは、前記電子デバイスが有する第１端子と前記基板が有する第２端子とを接続する配線を備え、前記発電デバイスは、前記電子デバイスの前記第２放熱パッドに接合する第１面と、前記基板の前記第１放熱パッドに接合する第２面と、を有し、前記配線は、前記第１面と前記第２面との間を貫通し、前記第１端子、前記第２端子及び前記配線は、上面視で同じ位置に位置する制御基板を提供する。

【発明の効果】

【0007】

本開示の制御基板によれば、電子デバイスから発生した熱から発電デバイスで効率的に電気エネルギーを生成できる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、本実施形態に係る制御基板の斜視図である。

【図2】図２は、本実施形態に係る制御基板の分解斜視図である。

【図3】図３は、本実施形態に係る制御基板の電子デバイスの下面図である。

【図4】図４は、本実施形態に係る制御基板の発電デバイスの上面図である。

【図5】図５は、本実施形態に係る制御基板の発電デバイスの下面図である。

【図6】図６は、本実施形態に係る制御基板の発電デバイスの断面図である。

【図7】図７は、本実施形態に係る制御基板のブロック図である。

【図8】図８は、本実施形態に係る制御基板の変形例の上面図である。

【図9】図９は、本実施形態に係る制御基板の変形例の側面図である。

【図10】図１０は、本実施形態に係る電子機器の一例である画像形成装置の構成例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、図面を参照して本発明を実施するための形態について説明する。下記、各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。また、理解を容易にするため、図面における各部の縮尺と、実際の縮尺とが異なる場合がある。平行、直角、直交、水平、垂直、上下、左右などの方向には、実施形態の効果を損なわない程度のずれが許容される。角部の形状は、直角に限られず、弓状に丸みを帯びてもよい。平行、直角、直交、水平、垂直には、略平行、略直角、略直交、略水平、略垂直が含まれてもよい。

【0010】

以下に添付図面を参照して、本実施形態にかかる制御基板１を詳細に説明する。なお、本実施形態により本発明が限定されるものではない。

【0011】

＜制御基板１＞
制御基板１は、プリンタ又は複合機等の電子機器に用いられる。

【0012】

図１は、本実施形態に係る制御基板１の斜視図である。図２は、本実施形態に係る制御基板１の分解斜視図である。

【0013】

図には、説明の便宜のため、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸（ＸＹＺ軸）からなる仮想３次元座標系（ＸＹＺ直交座標系）が設定される場合がある。ただし、当該座標系は、説明のために定めるものであって、制御基板１等の姿勢について限定するものではない。

【0014】

本開示では、特に説明しない限り、Ｘ軸方向及びＹ軸方向は、制御基板１の基板３０の主面に平行な方向とする。Ｚ軸は、当該Ｘ軸、Ｙ軸に垂直な方向とする。また、制御基板１の基板３０に対して、電子デバイス１０及び発電デバイス２０が搭載されている側、すなわち、＋Ｚ側を、上と呼ぶ場合がある。

【0015】

制御基板１は、電子デバイス１０、発電デバイス２０及び基板３０を備える。電子デバイス１０は、制御基板１を搭載する電子機器が動作する際に所定の動作を行う集積回路（ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ））である。発電デバイス２０は、第１面２０Ａ及び第２面２０Ｂを有し、第１面２０Ａと第２面２０Ｂとの間の温度差によって発電するデバイスである。発電デバイス２０は、例えばペルチェ素子を備える。

【0016】

基板３０は、電子デバイス１０及び発電デバイス２０を搭載する基板である。また、基板３０は、発電デバイス２０から発生した電気エネルギーを再利用する電源回路５０を備える。

【0017】

本実施形態の制御基板１は、電子デバイス１０と、基板３０との間に、発電デバイス２０を挟み込むように備える。より具体的には、制御基板１は、電子デバイス１０の後述する放熱パッド１１と基板３０の後述する放熱パッド３１との間に発電デバイス２０を挟み込むように設ける。そして、電子デバイス１０の放熱パッド１１と、基板３０の放熱パッド３１との間で温度差により、発電デバイス２０は発電する。

【0018】

［電子デバイス１０］
図３は、本実施形態に係る制御基板１の電子デバイス１０の下面図である。電子デバイス１０は、動作時に多くの熱が発生するデバイスである。電子デバイス１０は、例えば、電源ＩＣである。なお、以下、電子デバイス１０は、電源ＩＣを例として説明する。

【0019】

電子デバイス１０は、放熱パッド１１と、端子パッド１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、１２ｅ及び１２ｆと、を備える。

【0020】

（放熱パッド１１）
放熱パッド１１は、電子デバイス１０の内部で発生した熱を放熱するためのパッドである。電子デバイス１０が例えば電源ＩＣの場合、電源ＩＣである電子デバイス１０は装置から供給される電源を所望の電源に降圧するために、電源ＩＣ内部に抵抗を備える。そして、電源ＩＣ内部の抵抗で電気エネルギーを熱エネルギーに変えることで、電源ＩＣから所望の出力電圧を得ることができる。この発生した熱エネルギーは、電源ＩＣ周辺の空気に触れることで電源ＩＣの外部に放熱される。

【0021】

しかしながら、空気の熱伝播効率は低いため、電源ＩＣの内部温度はどんどん高くなり、電源ＩＣの内部温度は電源ＩＣの温度規格を超えてしまう場合がある。電源ＩＣの内部温度が電源ＩＣの温度規格を超えてしまうと、電源ＩＣが破損する場合がある。

【0022】

そこで、電子デバイス１０は、熱による破損を防止するために、放熱パッド１１を有する。電子デバイス１０の放熱パッド１１は、電子デバイス１０の内部の発熱する素子から熱が伝わることにより発熱する。発熱した放熱パッド１１から、熱を放熱することにより、電子デバイス１０の温度を下げる。

【0023】

例えば、放熱パッド１１は、電子デバイス１０が実装されるプリント回路基板の接地電極に接続する。そして、プリント基板の接地電極に接続して、熱エネルギーを接地電極に逃がすことによって、電子デバイス１０の温度を低減する仕組みとなっている。なお、プリント基板上の接地電極は、レイアウト面積が大きいため、低い温度を維持することができる。

【0024】

本実施形態の制御基板１では、放熱パッド１１をプリント基板である基板３０の放熱パッド３１に直接接続するのではなく、後述する発電デバイス２０を介して放熱パッド３１に熱的に接続する。

【0025】

電子デバイス１０の放熱パッド１１と、基板３０の放熱パッド３１との間には、温度差がある。したがって、電子デバイス１０の放熱パッド１１と、基板３０の放熱パッド３１との間の温度差を用いて、発電デバイス２０によって、熱エネルギーを電気エネルギーに変換する。

【0026】

（端子パッド１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、１２ｅ及び１２ｆ）
端子パッド１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、１２ｅ及び１２ｆのそれぞれについて説明する。なお、以下に示す機能は、例示であって、当該機能に限定するものではない。

【0027】

端子パッド１２ａは、例えば、電源からプラス側の電圧を入力するための端子である。端子パッド１２ｂは、例えば、コントローラから電子デバイス１０のオン／オフを制御するデバイスイネーブル信号を入力するための端子である。 端子パッド１２ｃは、例えば、接地電位を入力するため端子である。

【0028】

端子パッド１２ｄは、例えば、外部の負荷にプラス側の電力を供給する端子である。端子パッド１２ｅは、例えば、電子デバイス１０の出力電圧が設定された電圧値になっているかどうかを示すパワーグッド信号を出力する端子である。端子パッド１２ｆは、接地電位を入力するための端子である。

【0029】

［発電デバイス２０］
次に、発電デバイス２０について説明する。図４は、本実施形態に係る制御基板１の発電デバイス２０の上面図である。図５は、本実施形態に係る制御基板１の発電デバイス２０の下面図である。図６は、本実施形態に係る制御基板１の発電デバイス２０の断面図である。具体的には、図６は、図４のＩ－Ｉ断面図である。なお、図６では、ペルチェ素子２１の詳細な構造については省略して交差した斜線で示す。

【0030】

発電デバイス２０は、絶縁体である筐体２３を有する。また、発電デバイス２０は、筐体２３の内部に、ペルチェ素子２１を備える。ペルチェ素子２１は、制御基板１を組み立てたときに、電子デバイス１０の放熱パッド１１と基板３０の放熱パッド３１との間に位置する。更に、発電デバイス２０は、第１面２０Ａと第２面２０Ｂとの貫通する金属配線２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ、２２ｅ及び２２ｆを備える。更にまた発電デバイス２０は、ペルチェ素子２１が発電した電力を出力するための端子パッド２４ａ及び端子パッド２４ｂを有する。

【0031】

発電デバイス２０は、第１面２０Ａが電子デバイス１０の放熱パッド１１に接合する。また、第２面２０Ｂが基板３０の放熱パッド３１に接合する。すなわち、発電デバイス２０は、電子デバイス１０と基板３０との間に位置する。そして、ペルチェ素子２１が、制御基板１を組み立てたときに、電子デバイス１０の放熱パッド１１と基板３０の放熱パッド３１との間に位置することにより、ペルチェ素子２１は発電する。

【0032】

ペルチェ素子２１は、発電された電力を端子パッド２４ａ及び端子パッド２４ｂから出力する。なお、端子パッド２４ａはプラス側、端子パッド２４ｂはマイナス側の端子である。

【0033】

また、金属配線２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ、２２ｅ及び２２ｆは、それぞれ電子デバイス１０の端子パッド１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、１２ｅ及び１２ｆに対応して位置する。すなわち、金属配線２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ、２２ｅ及び２２ｆは、それぞれ電子デバイス１０の端子パッド１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、１２ｅ及び１２ｆと、上面視で同じ位置に位置する。

【0034】

本実施形態の制御基板１は、発電デバイス２０を、電子デバイス１０と基板３０との間に挟んでいるため、電子デバイス１０の端子パッド１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、１２ｅ及び１２ｆを、それぞれ基板３０の端子パッド３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄ、３２ｅ及び３２ｆに直接接続できない。

【0035】

そこで、本実施形態の制御基板１の発電デバイス２０は金属配線２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ、２２ｅ及び２２ｆを備える。金属配線２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ、２２ｅ及び２２ｆによって、電子デバイス１０の端子パッド１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、１２ｅ及び１２ｆを、それぞれ基板３０の端子パッド３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄ、３２ｅ及び３２ｆに電気的に接続できる。したがって、電子デバイス１０は、正常に動作する。

【0036】

なお、金属配線２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ、２２ｅ及び２２ｆのそれぞれの形状については、それぞれの金属配線を伝搬する信号や電圧及び電流等の電気的な特性に応じて適宜変更してもよい。

【0037】

［基板３０］
次に、基板３０について説明する。図２に示すように、基板３０は、上面３０Ａ及び下面３０Ｂを有する。基板３０は、上面３０Ａに、放熱パッド３１と、端子パッド３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄ、３２ｅ及び３２ｆと、端子パッド３４ａ及び端子パッド３４ｂと、を有する。

【0038】

放熱パッド３１は、基板３０の接地電位（共通電位）となる。放熱パッド３１は、基板３０において、広い面積を有する。放熱パッド３１は、他の部品と接触することで、他の部品からの熱を放出する。

【0039】

端子パッド３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄ、３２ｅ及び３２ｆは、それぞれ電子デバイス１０の端子パッド１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、１２ｅ及び１２ｆに接続する。例えば、端子パッド３２ａは、金属配線２２ａを介して端子パッド１２ａに接続する。同様に、端子パッド３２ｂは、金属配線２２ｂを介して端子パッド１２ｂに接続する。端子パッド３２ｃは、金属配線２２ｃを介して端子パッド１２ｃに接続する。端子パッド３２ｄは、金属配線２２ｄを介して端子パッド１２ｄに接続する。端子パッド３２ｅは、金属配線２２ｅを介して端子パッド１２ｅに接続する。端子パッド３２ｆは、金属配線２２ｆを介して端子パッド１２ｆに接続する。

【0040】

端子パッド３４ａ及び端子パッド３４ｂは、ペルチェ素子２１が発電した電力を入力する。端子パッド３４ａ及び端子パッド３４ｂは、それぞれ端子パッド２４ａ及び端子パッド２４ｂに接続する。

【0041】

基板３０は、後述するペルチェ素子２１が生成した電気エネルギーを再利用する電源回路５０を有する。

【0042】

＜制御基板１の回路構成＞
次に、本実施形態の制御基板１の回路構成について説明する。図７は、本実施形態に係る制御基板１のブロック図である。

【0043】

制御基板１は、充電可能な二次電池５１と、ダイオード６０及びダイオード６１と、コンデンサ７０及びコンデンサ７１と、を備える。また、制御基板１は、外部の電源供給ユニットからプラス側の電圧を供給するための端子４０と、電子デバイス１０の入力電圧を検出する端子４１と、電子デバイス１０から外部の負荷にプラス側の電圧を供給するための端子４２と、電子デバイス１０のデバイスイネーブル信号を入力する端子４３と、電子デバイス１０のパワーグッド信号を出力する端子４４と、を備える。

【0044】

制御基板１は、発電デバイス２０の上に電子デバイス１０を重ねて設ける。図７では、電気的な接続を示すために、電子デバイス１０を発電デバイス２０からずらして図示する。また、電子デバイス１０の端子と、発電デバイス２０の金属配線との接続を点線で表す。

【0045】

外部の電源供給ユニットは、端子４０からダイオード６０及び金属配線２２ａを介して端子パッド１２ａに電力を供給する。端子４１は、金属配線２２ａ及び端子パッド１２ａに電気的に接続する。端子パッド１２ｂは、端子４３と接続する。端子パッド１２ｃは、接地パターンに接続する。なお、端子パッド１２ａと端子パッド１２ｃとは、高周波ノイズを除去するために、コンデンサ７０を介して接続される。高周波ノイズは、コンデンサ７０を介して、接地パターンに流れる。

【0046】

なお、端子４１は、図示していない電子デバイス１０以外の電子デバイスの入力電圧としても使われる。

【0047】

端子パッド１２ｄは、端子４２に接続する。端子パッド１２ｅは、端子４４に接続する。端子パッド１２ｆは、接地パターンに接続する。なお、端子パッド１２ｄと端子パッド１２ｆとは、高周波ノイズを除去するために、コンデンサ７１を介して接続される。高周波ノイズは、コンデンサ７１を介して、接地パターンに流れる。

【0048】

発電デバイス２０は、ペルチェ素子２１から発生した電気エネルギーを、発電デバイス２０の端子パッド２４ａ及び端子パッド２４ｂから出力する。端子パッド２４ａは、二次電池５１のプラス側端子に接続する。また、端子パッド２４ａは、ダイオード６１及び金属配線２２ａを介して、端子パッド１２ａに接続する。端子パッド２４ｂは、二次電池５１のマイナス側端子に接続する。また、端子パッド２４ａは接地パターンに接続する。

【0049】

発電デバイス２０は、プラス側の端子パッド２４ａとマイナス側の端子パッド２４ｂとの間に発生する電圧差を利用して、充電可能な二次電池５１に充電する。また、発電デバイス２０は、プラス側の端子パッド２４ａとマイナス側の端子パッド２４ｂとの間に発生する電圧差を利用して、電子デバイス１０に電力を供給する。

【0050】

本実施形態の制御基板１は、二次電池５１に充電された電力、ペルチェ素子２１で発生した電力及び外部の電源供給ユニットから電力を、ダイオード６０又はダイオード６１を介して、電子デバイス１０に供給する。

【0051】

制御基板１は、ペルチェ素子２１から発生した電気エネルギーは、電子デバイス１０の入力電源となると共に、余った電気エネルギーを二次電池５１に蓄電する。二次電池５１に蓄電することで、電子デバイス１０において電力がより多く必要になった時に、二次電池５１から電力供給することができる。また、二次電池５１からの電力が足りないときは、更に、外部の電源供給ユニットから電力を供給する。

【0052】

なお、放熱パッド３１は第１放熱パッド、放熱パッド１１は第２放熱パッドの一例である。また、端子パッド２４ａから二次電池５１を介して端子パッド２４ｂまで接続される回路は、ペルチェ素子２１で熱エネルギーから変換した電気エネルギーを再利用する電源回路５０の一例である。

【0053】

＜変形例＞
上記の説明では、電子デバイス１０として、電源ＩＣを一例として説明した。電子デバイス１０は、電源ＩＣに限らない。例えば、電子デバイス１０として、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等のプロセッサでもよい。

【0054】

ＣＰＵ等のプロセッサは、周波数が数１００ＭＨｚ以上の高速信号を扱うデバイスである。高速信号を伝送するときは、信号の反射等の歪みによる信号波形品質の劣化を防ぐために、デバイス、回路基板の配線及びコネクタ等の伝送路の特性インピーダンスを一致させることが望ましい。

【0055】

図８は、本実施形態に係る制御基板１の変形例である制御基板２の上面図である。図９は、本実施形態に係る制御基板１の変形例である制御基板２の側面図である。

【0056】

制御基板２は、電子デバイス１１０と、発電デバイス１２０と、電子デバイス１８０と、基板１３０と、を備える。

【0057】

電子デバイス１１０は、例えば、ＣＰＵ等のプロセッサである。電子デバイス１１０は、動作することにより発熱するデバイスである。電子デバイス１１０は、電子デバイス１０と同様に複数の端子パッドと放熱パッドを備える。複数の端子パッドの中の端子パッド１１２ｅは、高速信号ライン１３５に接続する。したがって、端子パッド１１２ｅには、高速信号が伝搬する。

【0058】

発電デバイス１２０は、電子デバイス１１０と基板１３０の間に位置する。発電デバイス１２０は、電子デバイス１１０と基板１３０との温度差を用いて発電を行う。発電デバイス１２０は、ペルチェ素子１２１と、発電デバイス１２０と同様に複数の金属配線と、を備える。複数の金属配線の中の金属配線１２２ｅは、基板１３０が表面に備える端子パッド１３２ｅを介して高速信号ライン１３５に接続する。したがって、金属配線１２２ｅには、高速信号が伝搬する。

【0059】

電子デバイス１８０は、高速信号を処理するドライバＩＣである。電子デバイス１８０は、例えば、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）の信号を処理するＩＣである。電子デバイス１８０は、電子デバイス１０と同様に複数の端子パッドと放熱パッドを備える。複数の端子パッドの中の端子パッド１８２ｂは、基板１３０が表面に備える端子パッド１３８を介して高速信号ライン１３５に接続する。したがって、端子パッド１８２ｂには、高速信号が伝搬する。なお、電子デバイス１８０の放熱パッドは、基板１３０が備える放熱パッドに接続する。

【0060】

基板１３０は、電子デバイス１１０、発電デバイス１２０及び電子デバイス１８０を搭載する回路基板である。基板１３０は、基板３０と同様に、発電デバイス１２０で生成した電気エネルギーを再利用する電源回路を備える。基板１３０は、基板表面に高速信号を伝送する高速信号ライン１３５を備える。

【0061】

高速信号ライン１３５を伝搬する高速信号の信号波形品質を保つためには、高速信号ライン１３５、当該高速信号ライン１３５を伝搬する高速信号が通過する端子パッド１３２ｅ、金属配線１２２ｅ及び端子パッド１１２ｅのそれぞれの特性インピーダンスが一致していることが望ましい。すなわち、金属配線１２２ｅは、電子デバイス１１０と基板１３０との間でインピーダンスが整合さえていることが望ましい。

【0062】

更には、高速信号ライン１３５及び電子デバイス１８０の端子パッド１８２ｂのそれぞれの特性インピーダンスが一致していることが望ましい。

【0063】

本変形例では、熱を発生する電子デバイス１１０と、基板１３０との間に発電デバイス１２０を設ける。更に、発電デバイス１２０が備える金属配線を、電子デバイス１１０及び基板１３０と同じ特性インピーダンスとすることで、反射等の歪みを防止し、高速信号にも対応できる。

【0064】

なお、電子デバイス１８０と基板１３０との間に、本実施形態の発電デバイスを備えてもよい。

【0065】

＜作用・効果＞
本実施形態の制御基板１は、発電デバイス２０を、発熱するデバイスである電子デバイス１０と基板３０との間に設ける。発電デバイス２０を電子デバイス１０と基板３０との間に設けることで、電子デバイス１０からの熱を、効率よく電気エネルギーに変換できる。また、発電デバイス２０を電子デバイス１０と基板３０との間に設けることで、発電デバイス２０と、発電デバイス２０で生成した電気エネルギーを再利用する電源回路５０との間の配線を簡単に行うことができる。

【0066】

また、発電デバイス２０は、金属配線を備えることにより、電子デバイス１０と、基板３０との間の配線を簡単に行うことができる。

【0067】

≪適用例≫
図１０は、本実施形態に係る電子機器の一例である画像形成装置５００の構成例を示す図である。例えば、本実施形態の制御基板は、画像形成装置の電源制御基板として用いることに適している。

【0068】

画像形成装置５００は、ＭＦＰ（Ｍｕｌｔｉ Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ Ｐｅｒｉｐｈｅａｒｌ／Ｐｒｉｎｔｅｒ）と称される複合機である。画像形成装置５００は、コピー機能、ＦＡＸ機能、プリント機能、スキャナ機能、また、入力画像（スキャナ機能による読み取り原稿や、プリンタ機能あるいはＦＡＸ機能により入力された画像）を保存や配信する機能等を複合して有する。

【0069】

また、画像形成装置５００は、ＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）等の外部装置とも通信可能であり、外部装置から受信した指示に応じた動作を行うこともできる。なお、実施形態において、画像形成装置５００で処理される「画像」には画像データだけでなく、画像データが含まれていないデータ、つまりテキスト情報のみのデータも含むものとする。

【0070】

画像形成装置５００は、帯電された感光体表面が選択的に露光されることにより書き込まれた静電潜像に、トナーを付着させ、付着させたトナーを用紙等の記録媒体に転写する、いわゆる電子写真方式の画像形成装置である。

【0071】

画像形成装置５００は、操作パネル５１０と、起動スイッチ５２０と、コントローラ５３０と、読取部５４０と、エンジン制御部５５０と、プリンタユニット５６０と、給紙カセット５７０Ａ、５７０Ｂと、搬送ユニット５８０と、を備える。

【0072】

操作部である操作パネル５１０は、利用者の操作に応じた各種の入力を受け付けるとともに、各種の情報（例えば受け付けた操作を示す情報、画像形成装置５００の動作状況を示す情報、画像形成装置５００の設定状態を示す情報など）を表示する。操作パネル５１０は、一例としてタッチパネル機能を搭載した液晶表示装置（ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｉｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ））で構成されるが、これに限られるものではない。例えばタッチパネル機能が搭載された有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ－Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）表示装置で構成されてもよい。さらに、これに加えて又はこれに代えて、ハードウェアキー等の操作部やランプ等の表示部を設けることもできる。

【0073】

起動スイッチ５２０は、画像形成装置５００の電源がオフの状態でユーザーによって押圧されると、画像形成装置５００を起動する。また、画像形成装置５００が起動した状態、つまり電源がオンの状態でユーザーによって押下されると、画像形成装置をオフ状態とする。このように起動スイッチ５２０は、ユーザーが押圧することによって画像形成装置５００をオン／オフしてもよいがこれに限られず、外部装置から受信した指示に基づき画像形成装置５００をオン／オフしてもよい。

【0074】

コントローラ５３０は、操作パネル５１０の操作入力等に基づいて画像形成装置５００を統括的に制御する。一例として操作パネル５１０が受け付けた操作や情報に応じた動作を、画像形成装置５００に実行させる。その他の例として、ＰＣ等の外部機器から画像形成装置５００が受け付けた指示等を画像形成装置５００に実行させる。さらにその他の例として、特定の条件を検知した場合、例えば起動スイッチ５２０の押下を検知した場合、さらにその他の例として、画像形成装置５００に発生した異常を検知した場合等に、あらかじめ決められた動作を画像形成装置５００に実行させる。

【0075】

コントローラ５３０の具体例としては、画像形成装置５００を統括的に制御する回路を搭載したコントローラボードである。画像形成装置５００を統括的に制御する回路には、一例としてＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）やＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄａｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）が搭載されている。コントローラ５３０は、ＣＰＵが、ＲＡＭを作業領域として、ＲＯＭやＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）に記憶されたプログラムを実行することによって、画像形成装置５００を制御する。

【0076】

読取部５４０は、原稿を読み取る。読取部５４０は、ＡＤＦ（Ａｕｔｏ Ｄｏｃｕｍｅｎｔ Ｆｅｅｄｅｒ）５４１と、スキャナ部５４２と、を備える。ＡＤＦ５４１は、ＡＤＦ５４１上に置かれた原稿を順次し搬送し光学的に読み取り画像データを生成する。スキャナ部５４２は、透明な原稿台の上に原稿を固定し、固定された原稿を光学的に読み取り画像データを生成する。

【0077】

エンジン制御部５５０は、読取部５４０により生成された画像データに基づき、プリンタユニット５６０や搬送ユニット５８０を制御する制御信号を生成する。エンジン制御部５５０の具体例としては、画像データに基づき制御信号を生成するための回路基板である。

【0078】

プリンタユニット５６０は、用紙等の記録媒体上に画像を形成する画像形成部である。プリンタユニット５６０は、記録媒体上にトナー画像を形成する。プリンタユニット５６０は、感光体としての感光体ドラム５６１と、帯電部材５６２と、書き込みユニット５６３と、現像部材５６４と、搬送ベルト５６５と、定着部５６６とを備える。帯電部材５６２は、感光体ドラム５６１の外表面を帯電させる。書き込みユニット５６３は、読取部５４０により読み取られた画像データに基づいて、帯電された感光体ドラム５６１上を露光して、感光体上に静電潜像を書き込む。現像部材５６４は、書き込まれた潜像をトナーで現像する。搬送ベルト５６５は、トナー画像を形成する記録媒体を搬送する。定着部５６６は、記録媒体上のトナーを記録媒体に定着させる。

【0079】

給紙カセット５７０Ａ、５７０Ｂは画像形成前の記録媒体を収納する。図１０においては一例として二つの給紙カセットを有し、それぞれにサイズの異なる記録媒体を収納しているが、一つであってもよいし、三つ以上であってもよい。

【0080】

搬送ユニット５８０は、給紙搬送部として記録媒体の搬送を行う。搬送ユニット５８０は、各種ローラを備える。搬送ユニット５８０は、給紙カセット５７０Ａ、給紙カセット５７０Ｂに収納された記録媒体を矢印５００Ｃに沿ってプリンタユニット５６０に搬送する。

【0081】

ここで、コピーモードを例として画像形成装置５００での画像形成の流れを説明する。まずユーザーが、操作パネル５１０で機能切り替えキー等をユーザーが操作することにより、画像形成装置５００のコピー機能、プリンタ機能、及びファクシミリ機能を順次に切り替えて選択し、各機能を動作させることが可能となる。コピー機能の選択時にはコピーモードとなり、プリンタ機能の選択時にはプリンタモードとなり、ファクシミリ機能選択時にはファクシミリモードとなる。

【0082】

コピーモードでは、読取部５４０により、コピーする各原稿の画像情報が読み取られ、画像データが生成される。

【0083】

感光体ドラム５６１の外周面は、暗中にて帯電部材５６２により一様に帯電された後、書き込みユニット５６３からの照射光（図１０中に点線の矢印５００Ａで示す。）により露光され、その結果、感光体ドラム５６１の外周面上に静電潜像が形成される。現像部材５６４は、この静電潜像をトナーにより可視像化する。これにより、感光体ドラム５６１上にトナー画像が形成される。感光体ドラム５６１は矢印５００Ｂ方向に回転する。そして、感光体ドラム５６１上に形成されたトナー画像は、搬送ベルト５６５上の記録媒体に転写される。そして定着部５６６が記録媒体上のトナー画像のトナーを一例としてヒータで加熱溶融して、記録媒体にトナー画像を定着し、記録媒体を画像形成装置５００から排出する。

【0084】

なお、プリンタユニット５６０がモノクロの電子写真方式によって画像を形成する場合を説明したが、カラーの電子写真方式やインクジェット方式などであってもよく、画像形成方式はこれらに限られない。

【0085】

また、上述の操作パネル５１０は、コントローラ５３０によって制御されてもよいし、コントローラ５３０とは別に操作パネル５１０を制御するための制御回路を有し、制御されてもよい。その場合、コントローラ５３０の制御回路と操作パネル５１０の制御回路は、相互に通信可能に接続され、コントローラ５３０は操作パネル５１０を含む画像形成装置５００全体を制御する。

【0086】

なお、コントローラ５３０と、エンジン制御部５５０と、プリンタユニット５６０と、給紙カセット５７０Ａ、５７０Ｂ、搬送ユニット５８０は画像形成装置５００の外装内に設けられているが図１０においては内部を透視して示している。

【0087】

本実施形態の制御基板を画像形成装置５００に用いることによって、画像形成装置５００内部の排熱等の捨てられる熱を利用し、ペルチェ素子を使って発電し、その発電した電気エネルギーを二次電池に蓄えることができる。そして、発電した電気エネルギーを二次電池に蓄えることによって、画像形成装置５００の省エネ時電力をその二次電池から供給して、省エネ時電力を０Ｗにすることができる。

【0088】

また、画像形成装置５００内部の排熱としては、画像形成装置５００のトナーを溶かすための定着部５６６が考えられる。しかしながら、画像形成装置５００での印刷時のみしか定着部５６６は熱を発せない。したがって、画像形成装置５００の省エネ時電力を賄うだけの電気エネルギーを生み出すことが出来ない。一方、本実施形態の制御基板は、例えば、電源ＩＣ等の常時熱を放出している部分の排熱を使って電気エネルギーを生成していることから、省エネ時電力として利用することができる。

【0089】

電子機器の一例として、画像形成装置５００について説明したが、画像形成装置５００に限らず、本実施形態の制御基板は、発熱する電子デバイス、例えば、電源制御ＩＣ及びＣＰＵ等のプロセッサ等、を備える電子機器に適用可能である。

【0090】

なお、上記各実施形態に挙げた構成等に、その他の要素との組み合わせなど、ここで示した構成に本発明が限定されるものではない。これらの点に関しては、本発明の主旨を逸脱しない範囲で変更することが可能であり、その応用形態に応じて適切に定めることができる。

【符号の説明】

【0091】

１、２ 制御基板
１０、１１０ 電子デバイス
１１ 放熱パッド
１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、１２ｅ、１２ｆ、１１２ｅ 端子パッド
２０、１２０ 発電デバイス
２０Ａ 第１面
２０Ｂ 第２面
２１、１２１ ペルチェ素子
２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ、２２ｅ、２２ｆ、１２２ｅ 金属配線
２３ 筐体
２４ａ、２４ｂ 端子パッド
３０、１３０ 基板
３０Ａ 上面
３０Ｂ 下面
３１ 放熱パッド
３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄ、３２ｅ、３２ｆ、１３２ｅ、１３８ 端子パッド
３４ａ、３４ｂ 端子パッド
４０、４１、４２、４３、４４ 端子
５０ 電源回路
５１ 二次電池
６０、６１ ダイオード
７０、７１ コンデンサ
１３５ 高速信号ライン
１８０ 電子デバイス
１８２ｂ 端子パッド
５００ 画像形成装置
５００Ａ、５００Ｂ、５００Ｃ 矢印
５１０ 操作パネル
５２０ 起動スイッチ
５３０ コントローラ
５４０ 読取部
５４１ ＡＤＦ
５４２ スキャナ部
５５０ エンジン制御部
５６０ プリンタユニット
５６１ 感光体ドラム
５６２ 帯電部材
５６３ 書き込みユニット
５６４ 現像部材
５６５ 搬送ベルト
５６６ 定着部
５７０Ａ、５７０Ｂ 給紙カセット
５８０ 搬送ユニット

【先行技術文献】

【特許文献】

【0092】

【文献】特開２０１４－０２７１８６号公報

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】