JP2005051129A - 電子機器 - Google Patents
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Abstract
【課題】 内部からの不要な電磁波の漏洩を遮断すると共に、外部からの電磁波の影響を受けることがなく、また薄肉軽量でありながら高強度及び高剛性を有し、塗料との密着性に優れた筐体を得る。
【解決手段】 少なくとも電子部品を内部に収納する筐体２０を備え、この筐体２０は、炭素繊維２１ａと熱可塑性樹脂２１ｂとの混合体からなる導電層２２と、導電層２２の表面に熱可塑性樹脂２１ｂのみが表出する絶縁層２３とを有する炭素繊維強化樹脂からなる。
【選択図】 図４
【解決手段】 少なくとも電子部品を内部に収納する筐体２０を備え、この筐体２０は、炭素繊維２１ａと熱可塑性樹脂２１ｂとの混合体からなる導電層２２と、導電層２２の表面に熱可塑性樹脂２１ｂのみが表出する絶縁層２３とを有する炭素繊維強化樹脂からなる。
【選択図】 図４
Description
本発明は、炭素繊維強化樹脂を筐体に用いた電子機器に関する。
一般に、デジタルスチルカメラや、デジタルビデオカメラ、ラジオ受信機、テレビジョン受像機、パーソナルコンピュータ、ＰＤＡ(Personal Digital Assistants)等の電子機器では、筐体の内部に収納された電子部品が動作時に不要な電磁波（不要輻射）を外部に放出したり、外部からの電磁波の影響を受けて誤動作を生じたりすることがないように、十分な電磁妨害（ＥＭＩ：ElectroMagnetic Interruption）対策やイミュニティ強化を施す必要がある。
例えば、デジタルビデオカメラでは、撮像素子であるＣＣＤ(Charge Coupled Device)や、回転ヘッド装置の駆動制御回路が実装されたプリント回路基板等から不要な電磁波ノイズが発生する。これらＣＣＤやプリント回路基板から発生する不要輻射ノイズが外部に漏れるのを防止するため、ＣＣＤ及びプリント回路基板をそれぞれ導電性金属からなるシールドケースで覆うと共に、このシールドケースをアースするといった対策が施されている。また、微小な映像信号を処理し、この映像信号を増幅するヘッドアンプは、外部からの電磁波から保護する必要があるため、シールド板でシールドするといった対策が施されている。しかしながら、何れのシールド対策も構造が複雑化し、組立が困難となるといった問題があった。
そこで、このような電子機器では、外筐をセラミックスやマグネシウム合金等の電波吸収材で形成し、内部の電子部品から発生する不要な電磁波を外筐で吸収し、また外部からの電磁波を外筐が吸収することで、各電子部品をシールドするといった対策を行わずに、ノイズや電波妨害等の発生を防止し、機能の安定化を図ることが行われている（例えば、特許文献を参照。）。
しかしながら、マグネシウム合金等の金属筐体では、表面のざらつきを抑えるため、表面研磨や防錆処理等の二次加工が必要であり、生産性が低く、コストの面から見て非常に高価であるといった問題がある。
また、携帯可能な電子機器では、小型軽量化を図るため、上述したマグネシウム合金等の金属筐体の他にも、薄肉軽量でありながら高強度及び高剛性を有するガラス繊維強化樹脂や炭素繊維強化樹脂等を射出成形したものを筐体として用いることが提案されている。
しかしながら、ガラス繊維強化樹脂や炭素繊維強化樹脂からなる筐体では、ガラス繊維及び炭素繊維が表面に露出して表面がざらついたり、繊維のむらがはっきり見えて外観もよくないことから、表面を塗装したり研磨するといった二次加工が行われるものの、塗料と繊維との密着性が悪く、ガラス繊維や炭素繊維が露出した部分では塗料が剥がれるといった問題が発生してしまう。また、筐体表面から崩れ出た炭素繊維が周囲を汚染したり、筐体表面から露出した炭素繊維によってショートの危険性も発生してしまう。
そこで、本発明は、このような従来の事情に鑑みて提案されたものであり、内部からの不要な電磁波の漏洩を遮断すると共に、外部からの電磁波の影響を受けることがなく、また薄肉軽量でありながら高強度及び高剛性を有し、塗料との密着性に優れた筐体を備えた電子機器を提供することを目的とする。
この目的を達成するために、本発明に係る電子機器は、少なくとも電子部品を内部に収納する筐体を備え、この筐体は、炭素繊維と熱可塑性樹脂との混合体からなる導電層と、導電層の表面に熱可塑性樹脂のみが表出する絶縁層とを有する炭素繊維強化樹脂からなることを特徴としている。
以上のように、本発明に係る電子機器では、炭素繊維強化樹脂からなる筐体が内部の電子部品から発生する不要な電磁波を吸収し、また外部からの電磁波を吸収することで、ノイズや電波妨害等の発生を防ぐことができる。また、この筐体は、炭素繊維と熱可塑性樹脂との混合体からなる導電層と、導電層の表面に熱可塑性樹脂のみが表出する絶縁層とを有する炭素繊維強化樹脂からなることで、薄肉軽量でありながら高強度及び高剛性を有し、表面に炭素繊維が露出することもない。
したがって、本発明に係る電子機器では、筐体表面がざらついたり、筐体表面に塗装を施した際の塗料の剥がれといった問題もなく、筐体表面を綺麗に仕上げることが可能である。また、筐体表面から崩れ出た炭素繊維による周囲の汚染といった問題もなく、筐体表面から露出した炭素繊維によるショートの危険性も回避することが可能である。
以下、本発明を適用した電子機器について、図面を参照しながら詳細に説明する。
本発明を適用した電子機器は、例えば図１，図２及び図３に示すカメラ一体型デジタルビデオテープレコーダ（以下、デジタルビデオカメラという。）１である。このデジタルビデオカメラ１は、全体略直方体状の本体部２を備え、この本体部２には、被写体を撮影するための撮像ユニットや、撮影された映像を表示する表示ユニット、音声を収録するための音声収録ユニット、これら撮像ユニット及び音声収録ユニットからの画像信号及び音声信号等を記録再生するための記録再生ユニット、各種操作を行うための操作ボタン及びスイッチ等が設けられている。
このうち、本体部２の前面には、撮像レンズ３ａが臨むレンズ部３が設けられている。本体部２の背面側には、撮影者が撮像レンズ３ａを通して内部のＣＣＤ(Charge Coupled Device)によって撮像された画像を表示するＬＣＤ(LiquidCrystal Display)を覗き見るためのビューファインダ部４が引き出し可能に設けられている。本体部２の一側面には、このビデオカメラ１を撮影者が把持するためのグリップベルト５が取り付けられた把持部６が設けられている。また、この把持部６に開閉可能に取り付けられた蓋体７を開けると、内部にテープカセットを装着するためのカセット装着部が設けられている。この把持部６とは反対側の本体部２の他側面には、パネル部８が開閉可能に取り付けられている。このパネル部８は、図１に示す閉じた状態では、本体部２の側面を切り欠いて形成されたパネル収納部９に収納され、図３に示す開いた状態では、パネル収納部９と対向する主面に設けられた液晶表示パネル（ＬＣＤ）によって、上述した背面側のビューファインダ部４以外にも、撮像レンズ３ａを通して撮像された画像を表示することが可能となっている。また、本体部２の他側面には、パネル部８の下方に位置して、電源となるバッテリ１０が着脱可能に取り付けられている。
したがって、撮影者は、本体部２の一側面に設けられた把持部６を片手で把持した状態で、背面側のビューファインダ部４を覗きながら、或いは、本体部２の他側面に設けられたパネル部８を開いた状態で、液晶表示パネルを見ながら、撮影を行うことが可能となっている。
ところで、このデジタルビデオカメラ１では、図４に示すように、上述した本体部２及びパネル部８の外筐を構成する筐体２０が、炭素繊維２１ａと熱可塑性樹脂２１ｂとの混合体からなる導電層２２と、導電層２２の表面に熱可塑性樹脂２１ｂのみが表出する絶縁層２３とを有する炭素繊維強化樹脂（カーボン繊維強化プラスチック）からなることを特徴としている。
この筐体２０は、表面に炭素繊維２１ａが露出しないように金型のキャビティ表面の温度を高温としながら射出成形することで形成される。具体的に、この筐体２０を作製する際は、炭素繊維２１ａと熱可塑性樹脂２１ｂとが配合された炭素繊維強化樹脂材料を金型のキャビティ内に充填する。このとき、キャビティ表面の温度を１００℃以上の高温にしておき、充填完了後にキャビティ表面の温度を下げることで、炭素繊維２１ａが熱可塑性樹脂２１ｂに沈み込んだ状態となる。そして、この炭素繊維２１ａを表面から沈めることで、炭素繊維２１ａと熱可塑性樹脂２１ｂとの混合体からなる導電層２２をコア層とし、この導電層２２の表面に熱可塑性樹脂２１ｂのみが表出した絶縁層２３を表層とする筐体２０を得ることができる。また、キャビティ表面の温度を高温にすることで、炭素繊維強化樹脂材料の流動性が良くなり、薄肉成形が可能となる。
炭素繊維強化樹脂材料としては、例えば東レ社製のトレカ長繊維ペレットを用いることができる。具体的に、炭素繊維強化樹脂は、全重量に対して炭素繊維２１ａが１０〜３０重量％の割合で含有されたものを用いることで、表面に炭素繊維２１が露出しない筐体２０を上記射出成形により得ることができる。更に好ましくは、炭素繊維２１ａの含有量を１５〜２５重量％とすることで、薄肉軽量でありながら高強度及び高剛性を有する筐体２０を得ることができる。また、炭素繊維２１ａには、アスペクト比の大きい長繊維のものを用いることで、機械的強度及び導電性の向上を図ることができる。熱可塑性樹脂２１ｂには、エンジニアリングプラスチック（エンプラ）、例えばＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）樹脂や、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）樹脂、ＰＡ（ポリアセタール）樹脂、ＰＣ（ポリカーボネート）樹脂、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）樹脂、ＰＰＥ（ポリフェニレンエーテル）樹脂等を用いることができる。なお、炭素繊維強化樹脂には、カーボンブラック等の導電性物質を添加してもよい。
また、この筐体２０の外側の表面には、塗装によって化粧層２４が形成されている。この塗装には、はけ塗りや、スプレー塗装、静電塗装等が用いられる。塗料には、ラッカータイプや、エナメルタイプ、紫外線・電子線硬化タイプ等が用いられる。
上述したように、この筐体２０は、炭素繊維２１ａと熱可塑性樹脂２１ｂとの混合体からなる導電層２２と、導電層２２の表面に熱可塑性樹脂２１ｂのみが表出する絶縁層２３とを有する炭素繊維強化樹脂からなることで、薄肉軽量でありながら高強度及び高剛性を有し、表面に炭素繊維２１ａが露出することがない。
したがって、このデジタルビデオカメラ１では、筐体２０の表面がざらついたり、筐体２０の表面に塗装を施した際の塗料の剥がれといった問題もなく、筐体２０の表面を化粧層２４により綺麗に仕上げることが可能である。また、筐体２０の表面から崩れ出た炭素繊維による周囲の汚染といった問題もなく、筐体２０の表面から露出した炭素繊維によってショートするといった危険性もなく、筐体２０の表面における絶縁性を得ることが可能である。
また、このデジタルビデオカメラ１では、筐体２０の表面における研磨処理や防錆処理といった二次加工が不要であり、成形性に優れており、形状自由度も高いことから、生産性を大幅に向上させることが可能である。
このような筐体２０の内部には、図５に示すように、上記撮像レンズ３ａを含む光学系が内蔵されたレンズ鏡筒３０と、このレンズ鏡筒３０の背面側に取り付けられ、レンズ鏡筒３０で結像された被写体の像を撮像するＣＣＤ３１が設けられている。また、テープカセット装着部に装着されたテープカセット３２の磁気テープ３２ａに対して信号の記録・再生を行う回転ヘッド装置３３と、複数のガイドローラにより引き回された磁気テープ３２ａをピンチローラ３４とキャップスタン３５とで挟み込みながら、この磁気テープ３２ａを一定の速度で走行させるテープ走行機構３６とが設けられている。
このうち、ＣＣＤ３１は、不要な電磁波（不要輻射）ノイズを発生する電子部品であり、回転ヘッド装置３３の駆動制御回路等が実装されたプリント回路基板からも、不要な電磁波ノイズが発生する。一方、図示を省略するが、ＣＣＤ３１により撮像された映像信号を増幅するヘッドアンプは、外部からの電磁波の影響を受けやすい電子部品である。
このデジタルビデオカメラ１では、上述した炭素繊維強化樹脂からなる筐体２０が内部の電子部品から発生する不要な電磁波を吸収し、また外部からの電磁波を吸収することで、ノイズや電波妨害等の発生を防ぐことが可能であり、優れた電磁シールド性を得ることが可能である。
次に、このデジタルビデオカメラ１における接地（グランド）の取り方について説明する。
この筐体２０の内面には、例えば図６及び図７に示すように、ＩＣチップやコネクタ、受動素子や能動素子等の電子部品が実装されたプリント回路基板４０や駆動モータ等の電子部品、これら電子部品やプリント回路基板４０等と電気的に接続されたフレキシブル配線基板（配線ケーブル）４１、これら電子部品やプリント回路基板４０、各機構等を支持する金属フレーム４２がネジ止めによって取り付けられている。
具体的に、この筐体２０の内面には、図８に示すように、複数のボス４３が突出形成されており、これらボス４３の中心部には、絶縁層２３から導電層２２に臨む深さでネジ孔４４が形成されている。なお、このネジ孔４４は、タップネジ４５を捻じ込むことで形成されるセルフタップ孔である。
一方、この筐体２０にネジ止めされるプリント回路基板４０の主面には、電子部品と電気的に接続された導体パターン４６と、この導体パターン４６が形成された位置を厚み方向に貫通する貫通孔４７とが形成されている。なお、この導体パターン４６は、接地パターンとして形成されたものであり、貫通孔４７の周囲にネジ４５の頭部に対応したランド部４６ａを形成している。
そして、このプリント回路基板４０は、貫通孔４７を通してネジ孔４４にネジ４５が螺合されることによって、筐体２０の内面に固定されると共に、導体パターン４６がネジ４５を介して導線層２２と電気的に導通されている。
また、この筐体２０の内面には、図９に示すように、上述したフレキシブル配線基板４１及び金属フレーム４２をネジ止めするための上記ネジ孔４４が形成されている。一方、金属フレーム４２には、ネジ４５を厚み方向に貫通させる貫通孔４８が形成されている。そして、この金属フレーム４２は、貫通孔４８を通してネジ孔４４にネジ４５が螺合されることによって、筐体２０の内面に固定されると共に、ネジ４５を介して導線層２２と電気的に導通されている。
また、フレキシブル配線基板４１には、グランド線となる配線部４１ａが分岐して金属フレーム４２の固定箇所まで延長して設けられている。そして、このフレキシブル配線基板４１は、その配線部４１ａの先端が金属フレーム４２とネジ４５との間でネジ止めされることによって、これら金属フレーム４２及びネジ４５を介して導電層２２と電気的に導通されている。
以上のように、このデジタルビデオカメラ１では、筐体２０の導電層２２との電気的な導通（接地）を確実に取ることが可能である。これにより、従来のような金属筐体等を用いずとも、不要輻射等に対応したＥＭＩ対策やイミュニティ強化を施すことが可能である。
さらに、このデジタルビデオカメラ１では、筐体２０の導電層２２との電気的な導通を図ることによって、帯電した電荷の移動によって、過電圧や過電流による電子部品等の静電破壊が生じるのを防ぐことが可能であり、帯電防止といった静電気放電（ＥＳＤ：ElectroStatic Discharge）対策を施すことが可能がある。
なお、本発明は、上述したデジタルビデオカメラ１に限定されるものではなく、筐体の内部に電磁波を発生する電子部品や、外部からの電磁波の影響を受ける電子部品が設けられた電子機器に対して広く適用可能である。特に、本発明を携帯可能な電子機器に適用すれば、ＥＭＩ対策やＥＳＤ対策を施しつつ、筐体の機械的強度を維持しながら、更なる小型軽量化を図ることが可能である。
１ デジタルビデオカメラ、２ 本体部、３ パネル部、２０ 筐体、２１ａ 炭素繊維、２１ｂ 熱可塑性樹脂、２２ 導電層、２３ 絶縁層、２４ 化粧層、４０ プリント回路基板、４１ フレキシブル配線基板、４２ 金属フレーム、４３ ボス、４４ ネジ孔、４５ ネジ、４６ 導体パターン、４７，４８ 貫通孔
Claims (7)
- 少なくとも電子部品を内部に収納する筐体を備え、
上記筐体は、炭素繊維と熱可塑性樹脂との混合体からなる導電層と、前記導電層の表面に前記熱可塑性樹脂のみが表出する絶縁層とを有する炭素繊維強化樹脂からなることを特徴とする電子機器。 - 上記電子部品が実装されたプリント回路基板を備え、
上記筐体は、上記絶縁層から上記導電層に臨む深さで形成されたネジ孔を有し、
上記プリント配線基板は、上記筐体のネジ孔にネジ止めされることによって、上記導線層とネジを介して電気的に導通されていることを特徴とする請求項１記載の電子機器。 - 上記電子部品と電気的に接続されたフレキシブル配線基板を備え、
上記筐体は、上記絶縁層から上記導電層に臨む深さで形成されたネジ孔を有し、
上記フレキシブル配線基板は、上記筐体のネジ孔にネジ止めされることによって、上記導電層とネジを介して電気的に導通されていることを特徴とする請求項１記載の電子機器。 - 上記筐体は、上記絶縁層から上記導電層に臨む深さで形成されたネジ孔を有し、当該ネジ孔にネジ止めされた金属部品がネジを介して上記導電層と電気的に導通されていることを特徴とする請求項１記載の電子機器。
- 上記筐体の表面が塗装されていることを特徴とする請求項１記載の電子機器。
- 上記筐体は、上記炭素繊維強化樹脂を、表面に上記炭素繊維が露出しないように金型のキャビティ表面の温度を高温としながら、射出成形することで形成されることを特徴とする請求項１記載の電子機器。
- 上記炭素繊維強化樹脂は、全重量に対して上記炭素繊維が１０〜３０重量％の割合で含有されていることを特徴とする請求項１記載の電子機器。
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