トップ :: H 電気 :: H05 他に分類されない電気技術




【発明の名称】 電子機器およびケーブル実装方法
【発明者】 【氏名】宮崎 豊秀
【要約】 【課題】電子機器筐体間を接続するケーブルの配置構成を工夫し、簡単安価な構成により放射ノイズを減衰させる。

【解決手段】電子機器の筐体１０２、１０３間でケーブル１０８を介して信号伝送を行なう場合、ケーブル１０８を筐体１０２、１０３の筐体面の一方または両方に密着させて沿わせて配置する。また、ケーブル１０８を機器間を電気的に接続するレール１０４の直近を経由して配置する。あるいはさらに、筐体１０２、１０３どうしを接続する導体部材（１０４）が、ケーブル接続平面（Ｃ、Ｄ）と直交する平面（Ａ、Ｂ）にある場合は、ケーブルを導体部材平面とケーブル接続平面が接する辺（Ｅ、Ｆ）の直近を沿わせて配置する。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 導電性の複数の筐体間でケーブルを介して信号伝送を行なう電子機器において、前記ケーブルを前記複数の筐体の筐体面の一方または両方に密着させて沿わせて配置したことを特徴とする電子機器。
【請求項２】 前記ケーブルを筐体間を接続する導体部材の直近を経由して配置したことを特徴とする請求項１に記載の電子機器。
【請求項３】 前記筐体どうしを接続する導体部材が、ケーブル接続平面と直交する平面にある場合は、ケーブルを導体部材平面とケーブル接続平面が接する辺の直近を沿わせて配置したことを特徴とする請求項２に記載の電子機器。
【請求項４】 電子機器の導電性の複数の筐体間で信号伝送を行なうためのケーブルを配置するケーブル実装方法において、前記ケーブルを前記複数の筐体の筐体面の一方または両方に密着させて沿わせて配置したことを特徴とするケーブル実装方法。
【請求項５】 前記ケーブルを筐体間を接続する導体部材の直近を経由して配置したことを特徴とする請求項４に記載のケーブル実装方法。
【請求項６】 前記筐体どうしを接続する導体部材が、ケーブル接続平面と直交する平面にある場合は、ケーブルを導体部材平面とケーブル接続平面が接する辺の直近を沿わせて配置したことを特徴とする請求項５に記載のケーブル実装方法。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、導電性の複数の筐体間でケーブルを介して信号伝送を行なう電子機器、および電子機器の導電性の複数の筐体間で信号伝送を行なうためのケーブルを配置するケーブル実装方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、コンピュータ等の電子装置から放射される電磁波によって周辺装置が障害を起こすことが問題となっている。このため、電子装置から放射される放射妨害波のレベルをＶＣＣＩ（情報処理装置等電波障害自主協議会）で定める規格値以下に抑えるように自主規制が行なわれている。
【０００３】これら放射妨害波の要因としては、発生源である電子機器の電子回路部分と、放射源である電子機器間の信号を伝送するケーブルや、筐体等の金属部材がある。
【０００４】これらの要因のうち、電子機器の電子回路部分に関しては、シミュレーション等が進み、放射ノイズ対策は比較的良好に行なえるようになってきたが、ケーブルや筐体では設定要因で変動が大きく、現場での対策に頼っているのが現状である。
【０００５】ケーブル廻りの具体的なノイズ低減方法としては、特開平１１−４０９００号公報や特公平１０−２０８７９１号公報に示されるように、シールドやグラウンド信号の接続方法を工夫するものが知られている。
【０００６】このうち特開平１１−４０９００号公報は、回路基板の銅箔を延長することによりグランドとの接続を強化し、放射ノイズを低減するものである。
【０００７】また、特公平１０−２０８７９１号公報は、ケーブル接続された基板間のフレームグランド間を接続して放射ノイズを低減するものである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の従来技術は、回路基板間の距離が比較的離れていて回路基板間のケーブルと筐体のフレーム間が同じ程度の接続長である場合を想定したもので、筐体上（筐体間）のケーブル配置を目的としたものではない。
【０００９】電子機器の形態としては、システムを構成する部材が必ずしも１つの筐体に全て収納されている形態ばかりではなく、たとえばコンピュータシステムなどのようにそれぞれ独立した筐体に収納された回路をケーブルで接続することにより１つのシステムが構成される形態は珍しくない。上記の従来技術はこのような構成において、筐体どうしを接続するケーブルの放射ノイズ低減には役に立たない。
【００１０】一般に、筐体間のケーブル接続構造は主として機械的な要因に基づき設計され、ケーブルの配置方法などは成り行きで、たとえば、束ねられた状態でケーブル類が床に放り出されているようなケースも多く見られる。
【００１１】したがって、従来では、筐体間ケーブルからの放射ノイズを防止するには、高価なシールドケーブルを使用したり、フェライト製のコアを使用している事が多い。しかしながら、ケーブルが長かったり、伝送される信号の周波数が高くなると、これらの従来の対策では放射ノイズのレベルを下げることが難しくなっているのが現状である。
【００１２】本発明の課題は、上記の問題を解決し、電子機器筐体間を接続するケーブルの配置構成を工夫し、簡単安価な構成により放射ノイズを減衰させることにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するため、本発明によれば、導電性の複数の筐体間でケーブルを介して信号伝送を行なう電子機器、および電子機器の導電性の複数の筐体間で信号伝送を行なうためのケーブルを配置するケーブル実装方法において、前記ケーブルを前記複数の筐体の筐体面の一方または両方に密着させて沿わせて配置した構成を採用した。
【００１４】あるいはさらに、前記ケーブルを筐体間を接続する導体部材の直近を経由して配置した構成を採用した。
【００１５】あるいはさらに、前記筐体どうしを接続する導体部材が、ケーブル接続平面と直交する平面にある場合は、ケーブルを導体部材平面とケーブル接続平面が接する辺の直近を沿わせて配置した構成を採用した。
【００１６】
【発明の実施の形態】本発明においては、導電性の筐体を持つ電子機器間を伝送する信号ケーブルの配置構成を工夫することによりノイズ低減を行なう。
【００１７】図６は、平面状の導体間のグランド接続と、その導体上のケーブル配置による帰還電流の状態を、ＥＭスキャンを使用して近傍磁界分布により調べるための設備の構成を示している。
【００１８】サンプルは２００×１５０ｍｍの銅板３０１上に送信部３０６を、また、もう一枚の銅板３０２に受信部３０７を設け送信部３０６と受信部３０７をツイストペア線３０４で接続し、受信側は、１００Ωの抵抗で終端しそれぞれのグランド端子は銅板上に接地した。送信側は信号発生器（ＥＳＧ−４０００Ａ）３０８より１００Ωの同軸ケーブルを使用して、３０ＭＨｚで１００ｄＢμＶ強度の正弦波を入力する。
【００１９】そして、銅板３０１、３０２を図示のように横方向に１ｃｍの距離で離して配置し、後述のように異なる位置（図７参照）で導体３０３を介して銅板３０１、３０２を接続する。送信部３０６、受信部３０７間のケーブル（ツイストペア線）３０４は、最短位置で、あるいは導体３０３上に沿うように配置し、ケーブルのたわみは中央で束ね、ケーブル面の３０ＭＨｚでの磁界分布を測定した。
【００２０】図７は、異なる位置で導体３０３を介して銅板３０１、３０２を接続した構成（Ａ−１、Ｂ−１、Ｃ−１）と、それぞれ対応するＥＭスキャン上の近傍電磁界分布を示している（Ａ−２、Ｂ−２、Ｃ−２）。図７の縦軸および横軸は距離（ｃｍ）を示し、濃色および斜線の密度の高い部分が磁界強度が高い。
【００２１】この中で、図７の（Ａ−２）は、（Ａ−１）のように銅板３０１、３０２を端部で接続したがケーブル３０４は最短位置で接続し、導体３０３上を通らないようにした（ＥＭスキャン上に直接乗せた）構成における測定結果であり、図示のように、この構成では中央部のケーブル部分と導体間の接続部分の磁界強度が高くなっていて、その間もやや高いレベルが広がっているのが判る。
【００２２】この現象は、信号電流に対して帰還電流がツイストペア線のグランド線に流れるとともに、導体間を接続した部分にも流れていることを示す。このことは、帰還電流の経路がケーブル下を流れ接続されない導体部分を迂回して又は広がりながら接続部分に集中し接続導体上を流れていることを示している。
【００２３】一般に、磁界の強度分布と放射ノイズの関係は、最大強度が大きく、分布の広がりの広い程放射ノイズが大きくなる。
【００２４】図７（Ｃ−２）は、ケーブル接続を最短とし、しかも導体３０３により銅板３０１、３０２を中央で接続し、ケーブル３０４直下に導体間の接続がある構成（Ｃ−１）における近傍磁界強度分布の測定結果を示している。
【００２５】この場合は、ケーブル直下のみが図７（Ｃ−２）のデータ並みの値を示し、図７（Ａ−１）のような色の広がりが見られないので、放射ノイズは（Ａ−１）の条件より少ないといえる。
【００２６】また、図７（Ｂ−２）は、導体３０３により銅板３０１、３０２を端部で接続し、銅板間の接続ケーブル３０４の最短配置と導体接続位置が離れており、導体３０３上を通るようにケーブルを迂回させた構成（Ｂ−１）の近傍磁界分布である。このような構成においても、図７（Ａ−１）、（Ａ−２）の比較から明らかなように磁界強度のＭＡＸ値は低下し、ケーブルと導体接続部との５０ｄＢクラスの強度の広がりが大幅に減少している。
【００２７】したがって、図７（Ｂ−１）の構成においても放射ノイズは減少し、最良の（Ｃ−１）、（Ｃ−２）と同程度の放射ノイズを達成可能であることが予想できる。
【００２８】以上は平面構造を用いた測定および考察であるが、以下では立体構造について考察する。ここで、たとえば横に２つ直方体形状の筐体を配置し、同一平面にそれぞれ入出力ケーブルを配置するような構成を考える。このような構成では、前述のように、一般的にはケーブルの余った部分を束ねて床面に置いて接続する形態が多く、このような接続形態では放射ノイズの追加対策、たとえば、基板の出力回路のフィルタ等を強化したり、更にケーブルにフェライトコアを取り付けたり、シールドケーブルを使用することで放射ノイズを低下させる対策が必要であった。
【００２９】しかし、シールドケーブルの使用によりコネクタのコストまで増加したり、放射ノイズの低減効果が不足したり、セッティングを繰り返し測定するたびに、ケーブルと筐体間の距離等で測定値が変動してしまう、といった不都合が生じる。
【００３０】そこで、先の図６、図７の平面を立てて、ケーブル面として見立てると、図７（Ｂ−１、Ｂ−２、あるいはＣ−１、Ｃ−２）のように筐体間を導体で接続し、この導体部分の直近にケーブルを配置すれば放射ノイズ低減効果を期待できる。
【００３１】ところが、単純な筐体間の接続では、周辺の４点程度が接続されるので、筐体のケーブル取り出し、あるいは導入部に近い１点に筐体接続部（筐体を接続する導体）を設け、その直近にケーブルを沿わせることで放射ノイズを低減できると考えられる。
【００３２】たとえば、図２のように、筐体１０２、１０３間の接続が底面中央でレール１０４により移動できる接続構造のときは、底面中央のレール１０４直近にケーブル１０８を通線し、ケーブルを板金に沿わせて固定すれば先の例から低い放射ノイズ特性が得られる。このように可動部分の直近にケーブル１０８を配置すると、移動でケーブル１０８を挟んだり床でこすったりする恐れがあるが、その場合はケーブルが床に着かないような構造（後述のケーブルフック１０９ａ〜１０９ｄによる）を用いてもよい。
【００３３】次善の策としては、底面にケーブルを通さずに、良好な放射ノイズが得られる条件が必要である。
【００３４】図１は、筐体１０２、１０３のケーブル１０８の入出力部１０６、１０７が同一平行面にある構成を示している。この場合ケーブル１０８を最短にして板金に沿わすとやや良好な結果が得られるが、さらに放射ノイズを低減するには工夫が必要である。筐体の接続位置（レール１０４）が中央であり、ケーブルと離れた位置にある。このような場合、次にグランド接続が強い場所がどこか考えれば良いが、筐体間接続がある面の辺（Ｅ、Ｆ）の直近が良好であることが判った。そこで、ケーブルは早めに底面を共有する辺（Ｅ、Ｆ）に近づけ、板金に固定しながらさらに直近を沿わせ移動部分のたるみを設けてケーブル１０８を配置する。ケーブル入力側も同様にケーブルを這わせることで放射ノイズが低減され、コストの削減と作業性の向上が期待できる。
【００３５】筐体上にケーブルを沿わせるための部材としては、金属やプラスチックなどから構成されたケーブルフックを用いることができる。金属のケーブルフックはネジ固定のものが多いが、プラスチックのものはケーブルの脱着が容易である。
【００３６】以下、本発明の実施形態を図面に基づいてより詳細に説明する。
【００３７】［第１の実施形態］図１および図２は、本発明に係わるケーブル配置構成の実施形態１を示す構成図である。図１は、本発明の実施形態のうち、ケーブルを底面に接続する辺の直近の筐体背面に沿わせた構成である。
【００３８】筐体１０２は複写機本体で大きさが７００Ｗ×７００Ｄ×８００Ｈｍｍで、筐体１０３は付属の給紙ユニットで３５０Ｗ×７００Ｄ×４００Ｈｍｍ、それぞれの底面は導電性のレールで接続され、通常は両筐体が電気的に導通しないが接触した状態で、メンテナンスの際にレール１０４方向に１５０ｍｍ移動できる構造になっている。ケーブル出力部１０６（ケーブル導入および取り出し口あるいはコネクタ）は筐体１０２の下部中央に、またケーブル入力部１０７は筐体１０３の下辺にある。
【００３９】ケーブル１０８は６芯で信号が２本、電源が１本で残り３本がグランドになり、シールドはされていない。ケーブル１０８の長さは、筐体１０２、１０３の相対移動に必要な遊びを確保するため、ケーブル入出力部１０６、１０７間より２００ｍｍ程度（あるいはそれ以上）長くとってある。
【００４０】ケーブル１０８は、ケーブル入出力部１０６、１０７より入出力面と底面のグランド面が接する辺（Ｅ、Ｆ）の直近を通るように、ケーブルフック１０９を７０ｍｍおきに取り付け、筐体面にできるだけ密着させて沿わせた。ケーブルフック１０９には脱着が容易なプラスチック製を使用した。
【００４１】測定に際しては、１ＭＨｚのクロック信号を常時送り、その放射ノイズを１０ｍのオープンサイトで電界強度として測定した。図５は、この結果を示したもので、３０〜８０ＭＨｚ迄の垂直偏波で４０ＭＨｚ付近でブロード状ピークが少し残っているが、この部分の放射ノイズの強度を規格に従って測定すると２２ｄＢμＶで規格値の３０ｄＢμＶとノイズは低く、十分な効果が得られていることがわかる。
【００４２】このように、ケーブルを筐体面の一方又は両方に密着させて沿わせて配置することにより放射ノイズを抑制することができる。
【００４３】図２は、図１同様にケーブル１０８をケーブル入出力部（ケーブル導入および取り出し口あるいはコネクタ）１０６、１０７のある筐体面（Ｃ、Ｄ）に沿わせるとともに、筐体１０２、１０３間を接続するレール１０４の直近を経由して接続したものである。そして、ここでは、筐体１０２、１０３どうしを接続するレール１０４が、ケーブル接続平面（ケーブル入出力部の存在する平面：図２のＣ、Ｄ）と直交する平面（図２のＡ、Ｂ）にあるので、ケーブル１０８がケーブル入出力部から出た後、ケーブル１０８を導体部材平面（Ａ、Ｂ）とケーブル接続平面（Ｃ、Ｄ）が接する辺（Ｅ、Ｆ）にまず近づけるようにケーブルフック１０９でガイドし、辺（Ｅ、Ｆ）の直近を沿わせることによって、より効果的に放射ノイズを抑制することができる。
【００４４】なお、図２あるいは図１の構成では、レール１０４により筐体を可動とするために底面付近にケーブル１０８の遊びを作らなければならず、筐体１０２、１０３を相対移動する際にケーブル１０８が擦れてしまう心配がある。その場合は、それぞれの筐体の最後のケーブルフックの位置を図２の１０９ａ、１０９ｂ、あるいは１０９ｃ、１０９ｄのような底面より高い位置に設け、これを利用して筐体１０２、１０３を相対移動する際のケーブル１０８の遊びを確保し、しかもケーブル１０８が床に擦らないようにする構成も考えられる。
【００４５】以上のように、電子機器の導電性の筐体間で信号を伝送するケーブルを筐体面の一方又は両方に密着させて沿わせて配置する（図１）ことにより放射ノイズを抑制することができる。
【００４６】さらに、筐体間を接続する導体部材直近を経由してケーブルを配置する（図２）、特に筐体どうしを接続する導体部材が、ケーブル接続平面（ケーブル入出力部の存在する平面：図２のＣ、Ｄ）と直交する平面（図２のＡ、Ｂ）にある場合は、ケーブルを導体部材平面（Ａ、Ｂ）とケーブル接続平面（Ｃ、Ｄ）が接する辺（Ｅ、Ｆ）の直近を沿わせた形状とすることで、より効果的に放射ノイズを抑制することができる。
【００４７】［第２の実施形態］図３、図４は、本発明に係わるケーブル構成の実施形態２を示す構成図である。筐体２０１は複写機本体で大きさが７００Ｗ×７００Ｄ×８００Ｈｍｍ、筐体２０２はスキャナーユニットで５００Ｗ×７００Ｄ×１５０Ｈｍｍ、上下の筐体２０１、２０２は図示のように中央２点（導体部２０３、２０３）で電気的に接続され、接続されている本体上面は左右にスライドできる構造になっている。信号入出力部分は図示のように背面に配置されている。本体側は図示のように背面下部中央付近に信号入出力部が設けられている。ケーブル２０４の信号には２０ＭＨｚのクロック信号と２２ＭＨｚのビデオ信号が含まれている。
【００４８】ケーブルフック２０７ａ、２０７ｂ、２０７ｃによるケーブル２０４の配置は、ケーブルフック２０７ｂ、２０７ｃによりケーブル２０４が導体部材平面（Ａ、Ｂ）とケーブル接続平面（Ｃ、Ｄ）が接する辺（Ｅ、Ｆ）の直近にまず沿うように行なう。ケーブルフック２０７ｂと２０７ｃの間には筐体２０１と２０２の相対移動のために必要な遊びを設けるとともに、ケーブルフック２０７ｂとケーブル入出力部２０５、およびケーブルフック２０７ｃとケーブル入出力部２０６の間はほぼ最短で接続してある。
【００４９】このような構成において、実施形態１と同様に１０ｍでの電界強度を測定すると、ここでは２０ＭＨｚの逓倍の周波数で放射ノイズ強度が減少した。
【００５０】図３、図４のように、筐体間を接続する導体部材直近を経由してケーブルを配置することにより効果的に放射ノイズを抑制することができる。そして、筐体間を接続する導体部材直近を経由してケーブルを配置する、特に筐体どうしを接続する導体部材が、ケーブル接続平面（ケーブル入出力部の存在する平面：図２のＣ、Ｄ）と直交する平面（Ａ、Ｂ）にある場合は、ケーブルを導体部材平面（Ａ、Ｂ）とケーブル接続平面（Ｃ、Ｄ）が接する辺（Ｅ、Ｆ）の直近を沿わせた形状とすることで、より効果的に放射ノイズを抑制することができる。
【００５１】［比較例］ここで、本発明の効果を示すために、本発明を採用しなかった場合の比較例を図８、図９に示しておく。
【００５２】図８は、筐体が左右に配置された時の構成で、第１実施形態と同様、筐体１０２は複写機本体で大きさが７００Ｗ×７００Ｄ×８００Ｈｍｍ、筐体１０３は付属の給紙ユニットで３５０Ｗ×７００Ｄ×４００Ｈｍｍであり、それぞれの底面は導電性のレール１０４で接続されている。この構成では、ケーブル１０８を筐体に沿わせることなく、また、レール１０４の直近を沿わせることなく床に束ねてある。この構成における１０Ｍ法による電界強度の測定結果は、使用周波数が高くなるにつれて放射妨害波の漏洩が大きくなった。このような構成では、更にケーブルにフェライトコア１１０を取り付けたり、ケーブル１０８にシールドケーブルを使用するといった高価につくノイズ対策を施さないかぎり、規格を満足するような放射ノイズレベルを達成することはできない。
【００５３】図９は、筐体２０１と２０２を上下に配置した異なる比較例を示している。この筐体２０１は複写機本体で大きさが７００Ｗ×７００Ｄ×８００Ｈｍｍ、筐体２０２はスキャナーユニットで５００Ｗ×７００Ｄ×１５０Ｈｍｍで、上下の筐体２０２、２０１は図示のように中央の２点（導体部２０３、２０３）で電気的に接続され、本体（筐体２０１）上面は左右にスライドできる構造になっている。信号入出力部分（コネクタ）２０５、２０６は図示のように背面に配置されている。特に本体側（筐体２０１）は背面下部中央付近にケーブル入出力部２０５が設けられている。ケーブル２０４には２０ＭＨｚのクロック信号と２２ＭＨｚのビデオ信号を入力している。図９の構成では、図３、図４に示すようにケーブルフックを用いてケーブル２０４を筐体に沿わせる構造を用いていないので、図８の比較例同様、放射ノイズレベルを低減させることはできなかった。
【００５４】以上のように、本発明においては、電子機器の導電性の筐体間で信号を伝送するケーブルを筐体面の一方又は両方に密着させて沿わせて配置する基本構成（図１〜図４）により放射ノイズの抑制を可能とする。
【００５５】そして、好ましくは、さらに筐体間を接続する導体部材直近を経由してケーブルを配置する、特に筐体どうしを接続する導体部材が、ケーブル接続平面（ケーブル入出力部の存在する平面：図１〜図４のＣ、Ｄ）と直交する平面（同Ａ、Ｂ）にある場合は、ケーブルを導体部材平面（同Ａ、Ｂ）とケーブル接続平面（同Ｃ、Ｄ）が接する辺（同Ｅ、Ｆ）の直近を沿わせた形状とすることで、より効果的に放射ノイズを抑制することができる。
【００５６】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明によれば、導電性の複数の筐体間でケーブルを介して信号伝送を行なう電子機器、および電子機器の導電性の複数の筐体間で信号伝送を行なうためのケーブルを配置するケーブル実装方法において、前記ケーブルを前記複数の筐体の筐体面の一方または両方に密着させて沿わせて配置した構成、あるいはさらに、前記ケーブルを筐体間を接続する導体部材の直近を経由して配置した構成、あるいはさらに、前記筐体どうしを接続する導体部材が、ケーブル接続平面と直交する平面にある場合は、ケーブルを導体部材平面とケーブル接続平面が接する辺の直近を沿わせて配置した構成を採用することにより、電子機器筐体間を接続するケーブルの配置構成を工夫し、簡単安価な構成により放射ノイズを減衰させることができる、という優れた効果がある。
【出願人】 【識別番号】０００００１００７
【氏名又は名称】キヤノン株式会社
【出願日】 平成１２年１０月２５日（２０００．１０．２５）
【代理人】 【識別番号】１０００７５２９２
【弁理士】
【氏名又は名称】加藤 卓
【公開番号】 特開２００２−１３４９８０（Ｐ２００２−１３４９８０Ａ）
【公開日】 平成１４年５月１０日（２００２．５．１０）
【出願番号】 特願２０００−３２４８１８（Ｐ２０００−３２４８１８）