JP2008243570A - 帯電防止材料、携帯電子機器及び電子時計 - Google Patents

帯電防止材料、携帯電子機器及び電子時計 Download PDF

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Abstract

【課題】携帯電子機器や電子時計に使用する帯電防止材料において、携帯電子機器の製造コストを削減し、製造効率も向上できるようにする。
【解決手段】電子部品36を搭載した回路基板25を収容するケースや、前記ケース内部に前記回路基板25を固定する支持部33に使用するものであって、前記回路基板25に接触する表面の表面抵抗率をX(Ω/□)とし、該表面抵抗率Xが、5.0×10≦X≦5.0×1014、であることを特徴とする帯電防止材料を提供する。また、体積抵抗率をY(Ω・cm)として、該体積抵抗率Yが、1.0×10≦Y≦1.0×1014、であることを特徴とする帯電防止材料を提供する。
【選択図】図5

Description

この発明は、帯電防止材料、及びこれを備えた携帯電子機器及び電子時計に関するものである。
近年、電子時計(例えば、アナログクォーツ時計、デジタルクォーツ時計)、携帯電話機、デジタルカメラ等の携行可能な携帯電子機器には、その薄型化・小型化が求められている。これに対して、従来の携帯電子機器としては、回路基板や電子部品などをケース内部に固定させる地板、輪列受等の支持部と回路基板とを相互に近接配置した電子時計がある(例えば、特許文献1参照。)。
このような構成の電子時計には、帯電防止を図るために地板や輪列受を導電体である金属材料から形成したものがある。この金属材料の表面抵抗率は5.0×104(Ω/□)よりも小さく、また、体積抵抗率は1.0×104(Ω・cm)よりも小さい。この場合には、地板及び輪列受による回路基板のパターンの短絡を抑制するために、地板及び輪列受と回路基板との間に極薄の絶縁板が配されている。
また、従来の電子時計には、地板及び輪列受を電気絶縁体であるプラスチック(例えば、ポリカーボネート)から形成したものもある。このプラスチックの表面抵抗率は1.0×1015(Ω/□)よりも大きく、また、体積抵抗率は1.0×1015(Ω・cm)よりも大きい。この場合には、地板及び輪列受に金属材料を使用する場合と比較して耐静電気性能が劣るため、地板及び輪列受とケースとの間にアースリード等の金属部品を設けて静電気を逃がすことを図っていた。
特開2002−122684号公報
しかしながら、支持部を金属材料から形成した場合には、極薄の高価な絶縁板を使用していたため、製造コストが高くなるという問題がある。また、電子時計の製造時における極薄の絶縁板の取り扱いは面倒であるため、電子時計を組み立てる時間が長くなるという問題がある。
そして、支持部を絶縁材料から形成した場合には、前述の絶縁板が不要となるが、アースリード等の別途金属部品を追加したり、新たに曲げ加工を施す必要があったため、製造コストが高く、また、製造時間が長くなるという問題があった。
この発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、携帯電子機器の製造コストを削減し、製造効率も向上できる携帯電子機器用の帯電防止材料、及びこれを備えた携帯電子機器並びに電子時計を提供することを目的としている。
上記目的を達成するために、この発明は以下の手段を提供する。
本発明の帯電防止材料は、電子部品を搭載した回路基板を収容するケースや、前記ケース内部に前記回路基板を固定する支持部に使用するものであって、前記回路基板に接触する表面の表面抵抗率をX(Ω/□)とし、該表面抵抗率Xが、5.0×10≦X≦5.0×1014、であることを特徴とする。
また、本発明の帯電防止材料は、電子部品を搭載した回路基板を収容するケースや、前記ケース内部に前記回路基板を固定する支持部に使用するものであって、体積抵抗率をY(Ω・cm)として、該体積抵抗率Yが、1.0×10≦Y≦1.0×1014、であることを特徴とする。
これらの発明に係る帯電防止材料によれば、帯電防止材料の表面抵抗率Xを5.0×10以上とする、また、体積抵抗率Yを1.0×10以上とすることにより、電子部品に電気接続された回路基板のパターンと支持部とが接触していても、回路基板のパターンが短絡することを抑制できる。したがって、回路基板と支持部との間に別途絶縁板を配する必要がない。
また、帯電防止材料の表面抵抗率Xを5.0×1014以下とする、また、体積抵抗率Yを1.0×1014以下とすることにより、外方からケース内部に静電気が進入した際には、この静電気を支持部やケースに逃がすことができるため、静電気が電子部品に到達することを抑制できる。したがって、支持部とケースとの間に別途金属部品を配する必要がない。
また、本願の帯電防止材料は、熱可塑性樹脂からなるベースレジンに導電性材料からなる繊維を充填したフィラー入り樹脂であることであることを特徴とする。
この発明に係る帯電防止材料によれば、ケース内部に進入した静電気は導電性を有する繊維に流れるため、支持部やケースの表面抵抗率や体積抵抗率が大きくても静電気を確実に逃がすことができる。すなわち、ベースレジンに導電性の繊維を充填した場合には、炭素や金属等からなる導電性の粉末を充填した場合と比較して、その充填量を少なくしても静電気を確実に逃がすことができる。
また、本願の帯電防止材料は、前記帯電防止材料の全重量に対する前記繊維の充填量をZとして、該充填量Zが、5重量%≦Z≦15重量%、であることを特徴とする。
この発明に係る帯電防止材料によれば、導電性の繊維の充填量Zを15重量%以下とした場合には、帯電防止材料の表面抵抗率Xを5.0×10以上とすることができる、また、体積抵抗率Yを1.0×10以上とすることができ、ケース内部に進入した静電気が電子部品に到達することを抑制できる。そして、導電性の繊維の充填量Zを5重量%以上とした場合には、帯電防止材料の表面抵抗率Xを5.0×1014以下とすることができる、また、体積抵抗率Yを1.0×1014以下とすることができ、回路基板のパターンの短絡を抑制できる。
さらに、本願の携帯電子機器は、ケースと、該ケースの内部に固定して配された回路基板と、該回路基板に搭載された電子部品とを備え、少なくとも前記ケースを構成し、前記回路基板に接触する接触部材が、前記帯電防止材料からなることを特徴とする。
また、本願の携帯電子機器は、ケースと、該ケース内部に配された回路基板と、該回路基板に搭載された電子部品と、前記回路基板を前記ケース内部に固定させる支持部とを備え、少なくとも前記支持部を構成し、前記回路基板に接触する接触部材が、前記帯電防止材料からなることを特徴とする。
この発明に係る携帯電子機器によれば、表面抵抗率Xが、5.0×10≦X≦5.0×1014、また、体積抵抗率Yが、1.0×10≦Y≦1.0×1014である帯電防止材料により接触部材を形成しているため、接触部材と回路基板のパターンとが接触していても、回路基板のパターンが短絡することを抑制できる。したがって、回路基板と接触部材との間に別途絶縁板を配する必要がない。
また、外方からケース内部に静電気が進入した際には、この静電気を接触部材に逃がすことができるため、静電気が電子部品に到達することを抑制できる。したがって、接触部材とケースとの間に別途金属部品を配する必要もない。なお、支持部を構成する接触部材とは、例えば、携帯電子機器の一種である電子時計の地板、輪列受等を示している。
また、本願の携帯電子機器は、前記回路基板の片面に前記接触部材が配されていることを特徴とする。
この発明に係る携帯電子機器によれば、接触部材により回路基板の片面や、この片面に搭載される電子部品を覆うことができるため、ケース内部に静電気が進入しても、この静電気を接触部材に容易に逃がすことができ、静電気が電子部品に到達することを抑制できる。
また、本願の携帯電子機器は、前記回路基板の両面に各々前記接触部材が配されていることを特徴とする。
この発明に係る携帯電子機器によれば、接触部材により回路基板の両面や、この両面に搭載される電子部品を覆うことができるため、回路基板の厚さ方向からケース内部に静電気が進入しても、回路基板を回避するように両面にそれぞれ配された一対の接触部材に静電気を通過させることができ、静電気が電子部品に到達することをさらに抑制できる。
また、回路基板が、可撓性を有する所謂フレキシブル基板からなる場合には、一対の接触部材によりフレキシブル基板を挟み込んでケースに対して容易に固定することができる。
また、本願の携帯電子機器は、前記回路基板に、その厚さ方向に貫通する貫通孔が形成され、少なくとも前記回路基板の片面に配される前記接触部材が、前記貫通孔を介して前記片面とは反対側に位置する面から露出することを特徴とする。
この発明に係る携帯電子機器によれば、回路基板の厚さ方向からケース内部に静電気が進入しても、貫通孔を介して回路基板の厚さ方向に静電気を逃がすことができる、すなわちケース内部における静電気の経路を短く設定することができる。したがって、静電気が電子部品に到達することを確実に防止することができる。
また、本願の電子時計は、前記携帯電子機器に、前記電子部品の制御に基づいて少なくとも現在時刻を表示させる表示部を設けることを特徴とする。
この発明に係る電子時計によれば、電子時計を構成する接触部材、すなわち、支持部の少なくとも一部を、フィラー入り樹脂から形成する場合には、電子部品の誤動作に基づいて表示部において表示される時間が狂うことを防止できる。
本願の帯電防止材料、これを備えた携帯電子機器及び電子時計によれば、支持部やケースを構成する接触部材として使用する帯電防止材料の表面抵抗率Xを5.0×10≦X≦5.0×1014、としたり、体積抵抗率Yを1.0×10≦Y≦1.0×1014としたりすることにより、携帯電子機器の内部に絶縁板や金属部品を別途設ける必要がないため、電子時計等の携帯電子機器を構成する部品点数を削減して製造コストの削減を図ると共に、製造時間の短縮を図ることができる。また、部品点数を削減することにより、電子時計等の携帯電子機器の小型化・薄型化を図ることも可能となる。
さらに、帯電防止材料に導電性の繊維を用いることにより、フィラー入り樹脂の全重量に対する導電性の繊維の充填量が少なくても、ケース内部に進入した静電気を確実に逃がすことができるため、充填量を小さくして帯電防止材料の製造コストの削減を図ることができる。
また、ケース内部に進入した静電気が電子部品に到達することを抑制するため、電子部品の誤動作を抑制することができ、電子時計等の携帯電子機器の誤動作を確実に防止することができる。特に、本願の電子時計においては、電子部品の誤動作に基づいて表示部において表示される時間が狂うことを防止できるため、電子時計を容易に取り扱うことができる。
また、回路基板の片面若しくは両面に接触部材を配する場合には、接触部材により回路基板の両面や、この両面に搭載される電子部品を覆うことができるため、静電気が電子部品に到達することをさらに抑制できる。特に、両面に接触部材を配する場合には、回路基板が可撓性を有する所謂フレキシブル基板から構成されていても、ケースに対して容易に固定することができる。
さらに、回路基板に貫通孔を形成した場合には、この貫通孔を介した短い経路で静電気を逃がすことができるため、静電気が電子部品に到達することを確実に防止することができる。
図1から図6はこの発明に係る第1の実施形態を示す図である。図1に示すように、このアナログ電子時計(携帯電子機器)1は、外装ケース部3と、外装ケース部3の内部に配された表示部5及びムーブメント7とを備えている。
外装ケース部3は、軸線L1を中心とした略円筒状の胴9と、軸線L1方向に沿う胴9の一端側を閉塞する透明なガラス板11と、軸線L1方向に沿う胴9の他端側に着脱可能に配された裏蓋13とを備えている。胴9の内部には、その一端から他端に向かって表示部5及びムーブメント7が重ねて配されており、裏蓋13は、胴9との間に配されたパッキン12を介して表示部5及びムーブメント7を配した胴9の内部空間を密閉している。なお、胴9及び裏蓋13は、ポリアセタール等の導電率が低いエンジニアリングプラスチックから形成されている。
表示部5は、ガラス板11に対向して配された文字板15と、ムーブメント7に対して軸線L1を中心に回転可能に取り付けられた秒針16、分針17及び時針18とを備えており、これら文字板15の表面15a、秒針16、分針17及び時針18は、ガラス板11を介して外方から視認可能となっている。秒針16、分針17及び時針18は、文字板15の表面15a側において、現在時刻のうち、それぞれ「秒」、「分」、「時」を指し示すようになっている。なお、文字板15は、導電性を有する材料から形成されている。
ムーブメント7は、略リング状に形成された緩衝部材としての中枠19を介して外装ケース部3の胴9に対して所定位置に固定されている。また、このムーブメント7は、図2〜5に示すように、電池21と、水晶振動子23と、回路基板25と、3つのモータ26〜28及び歯車列29〜31と、支持部33と、板状のスイッチばね35とを備えている。電池21は、アナログ電子時計1の動力源を構成している。水晶振動子23は、アナログ電子時計1の源振を構成しており、例えば、32,768ヘルツで発振する。
回路基板25の表面25aには、IC(電子部品)36が搭載されている。IC36は、水晶振動子23の振動数を基準として各モータ26〜28の動作を制御するものである。
各モータ26〜28は、コイルブロック37〜39、ステータ40〜42及びロータ43〜45を備えている。各ロータ43〜45には略円環状に形成されたロータ磁石43a〜45aが設けられており、IC36からの制御信号を各コイルブロック37〜39に入力した際には、各ステータ40〜42が磁化して各ロータ43〜45が回転することになる。なお、ロータ磁石43a〜45aを除くロータ43〜45の構成要素は、炭素鋼等の金属材料から形成されている。
各歯車列29〜31は、秒針16、分針17、時針18をそれぞれ軸線L1を中心に回転させる回転歯車47〜49と、各ロータ43〜45の回転を各回転歯車47〜49に伝達する伝達歯車51〜55とを備えている。これら回転歯車47〜49及び伝達歯車51〜55は、炭素鋼、黄銅等の金属材料から形成されている。
秒針16を回転させるロータ43は、例えば、IC36の制御によって1秒ごとに180°回転するようになっており、このロータ43に噛み合う伝達歯車51は、秒針16を回転させる回転歯車47が1分間に1回転するように形成されている。
また、分針17を回転させるロータ44は、例えば、IC36の制御によって20秒ごとに180°回転するようになっており、このロータ44に噛み合う2つの伝達歯車52,53は、分針17を回転させる回転歯車48が1時間に1回転するように形成されている。
さらに、時針18を回転させるロータ45は、例えば、IC36の制御によって20分ごとに180°回転するようになっており、このロータ45に噛み合う2つの伝達歯車54,55は、時針18を回転させる回転歯車49が12時間に1回転するように形成されている。
支持部33は、回路基板25の表面25a側に配されており、略板状に形成された地板59、輪列受61及び二番受62を備えている。地板59は、文字板15に溶接されたピン(図示せず)に接触しており、このピンを介して文字板15と電気的に接続されている。この地板59と輪列受61とは、ねじ(図示せず)により相互に固定されると共に電気的に接続されている。また、地板59及び輪列受61は、回路基板25の表面25aに接触して配されており、前述したロータ43〜45、伝達歯車51〜55及び回転歯車47〜49を軸線L1方向に挟み込むように配されている。
これら地板59及び輪列受61は、ロータ43〜45、伝達歯車51〜55及び回転歯車47〜49を回転可能に支持する軸受部(図示せず)を備えており、これら軸受部には、潤滑油が注油されている。この潤滑油としては、精密機械用油とすることが好ましく、いわゆる時計用油とすることが特に好ましい。このような時計油の一例として、メービス社より入手可能な「メービスA(登録商標)」が挙げられる。また、これら軸受部には、潤滑油の拡散を阻止することを目的として、円錐状、円筒状、若しくは、円錐台状の油溜め部を設けることが好ましい。
二番受62は、地板59に固定されており、略円筒状の中心パイプ63を備えている。二番受62は、秒針16及び分針17を回転させる回転歯車47,48に前述した中心パイプ63の内周面及び外周面を各々接触させて、2つの回転歯車47,48を回転可能に支持している。
これら地板59、輪列受61及び二番受62は、熱可塑性樹脂の一種であるナイロン12をベースレジンとし、このベースレジンに炭素繊維の一種である気相成長炭素繊維を充填した帯電防止材料としてのフィラー入り樹脂から形成されている。そして、これら地板59、輪列受61及び二番受62は、上述のフィラー入り樹脂を用いて射出成形を行うことにより得られる。ここで、気相成長炭素繊維は、円筒形状又は円錐台形状を有した六角形の網状に形成され、多層構造である。この気相成長炭素繊維は、直径が50nm〜200nmであり、アスペクト比を10〜1000とすることが好ましく、アスペクト比(長さ/直径)を50〜100とすることが特に好ましい。この気相成長炭素繊維は、「VGCF(登録商標)」として昭和電工から入手できる。また、気相成長炭素繊維は、例えば、特開平5−321039号公報、特開平7−150419号公報、特公平3−61768号公報等にも開示されている。
スイッチばね35は、回路基板25の裏面25b側に電気絶縁体からなる絶縁板64を介して配されている。そして、このスイッチばね35は、地板59及び輪列受61と共に回路基板25を軸線L1方向に挟み込んでおり、これにより、回路基板25が地板59に対して固定されることになる。なお、この固定状態においては、スイッチばね35のフック(図示せず)が地板59に接触しており、これによりスイッチばね35と地板59とが電気的に接続されている。
また、このスイッチばね35は、IC36のプラス入力部に接続した回路基板25のプラスパターンに対して電気的に接続されている。さらに、このスイッチばね35には、電池21の陽極に接触する電池押さえ35aが取り付けられている。この電池押さえ35aは、スイッチばね35及び回路基板25のプラスパターンを介して、電池21の陽極とIC36のプラス入力部とを導通させている。
地板59には電池21の陰極に接触する電池マイナス端子59aが取り付けられている。この電池マイナス端子59aは、IC36のマイナス入力部に接続した回路基板25のマイナスパターンに接続されており、電池21の陰極とIC36のマイナス入力部とを導通させている。これにより、電池21の電力がIC36に供給されることになる。
さらに、スイッチばね35の外縁には、図2に示すように、複数のスイッチ端子部35b,35cが形成されており、各スイッチ端子部35b,35cは、外装ケース部3の外方側に露出して配された押しボタン3b,3cにそれぞれ対応している。すなわち、押しボタン3b,3cを押した際には、各スイッチ端子部35b,35cが回路基板25のスイッチパターンに導通して所定の作動が行われる。
また、このムーブメント7には、図3〜5に示すように、カレンダーを表示する略円板状の日車65が設けられている。この日車65は、日車押さえ67によって地板59に対して回転可能に支持されている。日車65の歯車部65bと地板59との接触部分には、潤滑油を注油することが好ましい。この潤滑油は、精密機械用油であることが好ましく、いわゆる時計油であることが特に好ましい。
文字板15に対向する日車65の表面65aには、曜日若しくは「日」等を示す文字が設けられている。文字板15には軸線L1方向に貫通する窓部(図示せず)が設けられており、上述したいずれか1つの曜日や「日」を示す文字が、この窓部から視認できるようになっている。この日車65は、時車が1回転する毎に所定の角度だけ回転して窓部から視認される文字の変更が行われる。
また、このアナログ電子時計1には、図1,2に示すように、外装ケース部3の外部からムーブメント7の操作を行うための巻真71及び竜頭73が設けられている。これら巻真71及び竜頭73は、互いに一体的に固定した状態で外装ケース部3の胴9に形成された貫通孔9aに挿通されている。これら巻真71及び竜頭73は、外装ケース部3に対して軸線L1方向に略直交する回転軸線L2を中心に回転可能となっており、かつ、回転軸線L2方向に移動可能となっている。
なお、胴9の貫通孔9aと竜頭73との間にはパッキン75が設けられており、胴9の内部空間を密閉している。このパッキン75は、合成樹脂エラストマやプラスチック等の弾性を有する電気絶縁体から形成されている。
巻真71は、地板59の巻真案内穴(図示せず)に接触した状態で地板59に対して回転可能に組み込まれている。この巻真71は、ムーブメント7のスイッチばね35に一体的に形成された切換ばね35dによって回転軸線L2方向への移動が規制されると共に、その回転軸線L2方向の位置決めが行われるように配されている。
巻真71は、回転軸線L2方向の所定位置に配された状態において回転軸線L2を中心に回転した際に、例えば、秒針16、分針17、時針18等を回転させることができる。したがって、外装ケース部3の外方に突出する竜頭73を使用者の手指で回転させることにより、現在時刻を変更することができる。
これら巻真71及び竜頭73は、抵抗率が低い金属等の導電体から形成されている。
次に、上記実施の形態において、地板59及び輪列受61を構成するフィラー入り樹脂の全重量に対する気相成長炭素繊維の充填量を変化させてアナログ電子時計1の耐静電気性能を評価する試験を行った結果について、表1〜表5及び図6を参照して説明する。
Figure 2008243570
表1は、気相成長炭素繊維を含有しないナイロン12(PA12)、ナイロン12に気相成長炭素繊維(VGCF)を5重量%、10重量%、15重量%及び20重量%添加したフィラー入り樹脂、並びに、電気絶縁体であるポリカーボネート(PC)の表面抵抗率及び体積抵抗率の測定値を示している。なお、これら表面抵抗率及び体積抵抗率は、抵抗率計MCP−T600(ロレスタGP、株式会社ダイアインスツルメンツ製)又はMCP−HT450(ハイレスタUP、株式会社ダイアインスツルメンツ製)を用いて測定している。また、表面抵抗率及び体積抵抗率については100mm×80mm×2mmの樹脂片について測定している。
表1に示すように、このフィラー入り樹脂においては、表面抵抗率の値が体積抵抗率の値に比べて大きい。また、フィラー入り樹脂に対する気相成長炭素繊維の充填量が増加すると共に、表面抵抗率及び体積抵抗率の値が小さくなる、すなわち、フィラー入り樹脂が電気絶縁体の特性から導電体の特性へと移行することが分かる。
Figure 2008243570
Figure 2008243570
Figure 2008243570
Figure 2008243570
表2〜表5は、上述したフィラー入り樹脂及びナイロン12を用いて地板59及び輪列受61をそれぞれ3つずつ形成し、アナログ電子時計1の耐静電気性能を評価する試験を行った結果を示している。なお、この評価試験においては、比較のために、地板59及び輪列受61に電気絶縁体であるポリカーボネート(PC)を用いたアナログ電子時計1の評価試験の結果も示している。
この評価試験は、気中放電により竜頭73に所定電圧(0〜15(kV))を印加して、総消費電流及び実測遅れを測定したものである。ここで、総消費電流は、回路基板25のパターンやIC36等から構成されるアナログ電子時計1の電気回路に流れる電流を示し、実測遅れは、気中放電を行った際に秒針16が指し示す時間の遅れを示している。なお、実測遅れに記入されている「止」は、気中放電によってIC36の動作が停止したことを示している。
地板59及び輪列受61がポリカーボネートからなる場合には、表2に示すように、印加電圧が5(kV)以上になると、実測遅れが発生することが分かる、すなわち、秒針16の駆動制御を行うIC36に静電気が到達し、IC36の誤動作が発生していることが分かる。この結果は、気中放電によって電気絶縁体からなる地板65及び輪列受61が帯電し、IC36と地板65及び輪列受61との隙間において放電が発生することに起因している。
また、この構成の場合には、印加電圧が11(kV)以上になるとアナログ電子時計1の電気回路に流れる消費電流が過大となり、その値を計測できなかった。この結果は、地板65及び輪列受61に帯電する電荷量が大きくなり、この電荷が電気回路に流れ込むことに起因している。
地板59及び輪列受61がナイロン12のみ(VGCFが0重量%)からなる場合には、表3に示すように、印加電圧が7(kV)以上になると、実測遅れが発生することが分かる、すなわち、秒針16の駆動制御を行うIC36に静電気が到達していることが分かる。また、この場合には、印加電圧が12(kV)以上になると消費電流が過大となり、その値を計測できなかった。
この構成の場合には、地板59及び輪列受61がポリカーボネートからなる場合よりも高い印加電圧において実測遅れや消費電流の過大が発生するが、これは、ナイロン12が、ポリカーボネートよりも低い表面抵抗率や体積抵抗率を有し、電気を流しやすい性質を有しているためである。
地板59及び輪列受61がナイロン12へ20重量%の気相成長炭素繊維(VGCF)を含有したフィラー入り樹脂からなる場合には、表5に示すように、印加電圧が8(kV)以上になると、実測遅れが発生することが分かる、すなわち、秒針16の駆動制御を行うIC36に静電気が到達して、IC36の誤動作が発生していることが分かる。この構成の場合には、地板59及び輪列受61がポリカーボネートやナイロン12からなる場合と比較して、高い印加電圧において実測遅れが発生している。このことは、フィラー入り樹脂の表面抵抗率及び体積抵抗率の値が、ポリカーボネートやナイロン12よりも充分に小さい、すなわち、フィラー入り樹脂に含まれる気相成長炭素繊維に外部から進入する静電気が流れて、地板59及び輪列受61が帯電し難いことに起因する。
なお、上記構成の場合においては、気中放電を行う以前に消費電流が過大となり、その値を計測できなかった。このことは、地板59や輪列受61の表面抵抗率及び体積抵抗率の値が小さく、アナログ電子時計1の電気回路に流れる電流が回路基板25のパターンから地板59や輪列受61に漏れているためである。
これに対して、地板59及び輪列受61が、ナイロン12へ10重量%の気相成長炭素繊維を含有したフィラー入り樹脂からなる場合には、表4に示すように、印加電圧が12(kV)以上となるまで実測遅れが発生しないことが分かる、すなわち、秒針16の駆動制御を行うIC36に静電気が到達しないことが分かる。したがって、この構成の場合には、地板59及び輪列受61が、ポリカーボネート、ナイロン12のみからなる場合と比較して静電気を逃がしやすい導電体として機能していることが分かる。
このことは、フィラー入り樹脂の表面抵抗率及び体積抵抗率が、ナイロン12の値(9.7×1014(Ω/□)、1.1×1014(Ω・cm))よりも小さくなっていることに起因する。
また、この構成の場合には、印加電圧が14(kV)以上になるまで消費電流過大が発生しない、すなわち、地板59や輪列受61による回路基板25のパターンの短絡が発生していないことが分かる。したがって、10重量%の気相成長炭素繊維を含有したフィラー入り樹脂により地板59及び輪列受61を形成した場合には、これら地板59及び輪列受61が、回路基板25のパターンを短絡させない電気絶縁体としても機能していることが分かる。
このことは、10重量%の気相成長炭素繊維を含んだフィラー入り樹脂の表面抵抗率及び体積抵抗率が、20重量%の気相成長炭素繊維を含んだフィラー入り樹脂の値(2.9×10(Ω/□)、5.8×102(Ω・cm))よりも充分に大きいことに起因する。
図6は、ナイロン12に含まれる気相成長炭素繊維の充填量と、実測遅れや消費電流過大が発生する最小の気中放電の印加電圧(以下、最小印加電圧と呼ぶ)との関係を示すグラフである。なお、このグラフには、ポリカーボネートに関する最小印加電圧も示している。
図6に示すように、充填量が0〜10重量%となる範囲においては、充填量の増加と共に最小印加電圧が上昇する傾向にある。また、この充填量が10〜20重量%となる範囲においては、充填量の増加と共に最小印加電圧が減少する傾向にある。すなわち、充填量が10重量%である場合に最小印加電圧が最大となり、耐静電気性能が最も高いことが分かる。
また、これら表3〜5及び図6に示すように、気相成長炭素繊維の充填量をZとして、5重量%≦Z≦15重量%である場合には、実測遅れを生じる最小印加電圧が約9(kV)よりも大きくなるため、従来、地板や輪列受に使用するポリカーボネート(PC)よりも耐静電気性能に優れ、かつ、アナログ電子時計1の電気回路の短絡を確実に抑制できることが分かる。
なお、上述した試験結果から、地板59や輪列受61の種類に応じて消費電流や実測遅れに変化が起きているため、竜頭73から進入した静電気は、例えば、巻真71、地板59、輪列受61及びスイッチばね35を介し、裏蓋13を通って外方に放電されることが考えられる。なお、スイッチばね35及び裏蓋13は、図示しないスイッチばね35のバネ部を裏蓋13に接触させることで相互に電気的に接続されている。
上記のように、このアナログ電子時計1に使用するフィラー入り樹脂によれば、地板59及び輪列受61を形成するフィラー入り樹脂の全重量に対する気相成長炭素繊維の充填量Zを、5重量%≦Z≦15重量%、とした場合には、表面抵抗率をX(Ω/□)として、7.8×106≦X≦3.8×1014、とすることができる。また、この場合には、体積抵抗率をY(Ω・cm)として、1.7×106≦Y≦7.8×1013、とすることができる。
そして、地板59及び輪列受61を構成するフィラー入り樹脂の表面抵抗率Xを7.8×106以上とする、また、体積抵抗率Yを1.7×106以上とすることにより、地板59及び輪列受61が電気絶縁体として機能し、大きな気中放電を印加しても地板59及び輪列受61によって回路基板25のパターンが短絡することを抑制できる。したがって、回路基板25と地板59及び輪列受61との間に別途電気絶縁体を配する必要がなく、アナログ電子時計1を構成する部品点数を削減して製造コストの削減を図ると共に、アナログ電子時計1の小型化・薄型化を図ることができる。
また、地板59及び輪列受61の表面抵抗率Xを3.8×1014以下とする、また、体積抵抗率Yを7.8×1013以下とすることにより、地板59及び輪列受61が帯電防止体(または電気導体)としても機能し、印加電圧の高い気中放電を行っても静電気を地板59及び輪列受61に逃がすことができるため、静電気がIC36に到達することを抑制してIC36の誤動作を防止することができる。したがって、IC36の誤動作に基づいて表示部において表示される時間が狂うことを防止できるため、アナログ電子時計1を容易に取り扱うことができる。
また、外装ケース部3内に進入した静電気は、フィラー入り樹脂に含まれる細長い形状の気相成長炭素繊維に流れるため、例えば、導電性を有する炭素や金属等の導電性の粉末をベースレジンに充填した場合と比較して、その充填量を少なくし、地板59及び輪列受61の表面抵抗率や体積抵抗率を大きくしても静電気を確実に逃がすことができる。さらに、ベースレジンへの充填量を少なくできるため、地板59及び輪列受61を形成するフィラー入り樹脂の製造コストを削減することができる。
また、地板59及び輪列受61がフィラー入り樹脂により形成されているため、ベースレジンに充填された繊維により潤滑油を効果的に保持することができる。このため、伝達歯車及び回転歯車を支持する軸受部に保油処理をすることなしに、潤滑油が拡散するおそれを少なくすることができる。したがって、伝達歯車及び回転歯車の軸部や、地板59及び輪列受61の軸受部の耐久性能が向上し、アナログ電子時計1のメンテナンスを容易に行うことができる。
なお、上述の実施形態においては、竜頭73から進入する静電気を対象とした耐静電気性能の評価試験について述べたが、静電気は、例えば、胴9とガラス板11との隙間や、裏蓋13から進入することも考えられる。
ここで、胴9とガラス板11との隙間から静電気が進入した場合には、文字板15から日車押さえ67や地板59、輪列受61等を介し、裏蓋13を通って外方に放電されることが考えられる。また、裏蓋13から静電気が進入した場合には、地板59、輪列受61等を介し、竜頭71や文字板15から外方に放電されることが考えられる。
したがって、外方から進入する静電気は、いずれの場合にも地板59や輪列受61を通過するため、静電気の進入位置にかかわらず、上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。
なお、上記の実施形態において、輪列受61は、回路基板25の表面25aに配されるとしたが、これに加えて、回路基板25の裏面25bに露出させるとしても構わない。すなわち、例えば、図7に示すように、回路基板25にその厚さ方向に貫通する貫通孔25cを形成しておくと共に、輪列受61にこの貫通孔25cに嵌め込む突出部61aを形成してもよい。
なお、輪列受61を貫通孔25cに嵌め込んだ状態において、突出部61aの先端部分は、図示のように、回路基板25の裏面25bと共に同一平面を形成するとしてもよいし、回路基板25の裏面25bに対して窪んだ位置若しくは突出した位置に配されるとしても構わない。また、回路基板25の貫通孔25cから回路基板25の裏面25bに露出するものとしては、地板59であってもよい。
上述した構成の場合には、回路基板25の厚さ方向から外装ケース部3の内部に静電気が進入しても、貫通孔25cを介して回路基板25の厚さ方向に静電気を逃がすことができる、すなわち外装ケース3の内部における静電気の経路を短く設定することができる。したがって、静電気がIC36に到達することを確実に防止することができる。
また、フィラー入り樹脂により地板59及び輪列受61を形成するとしたが、静電気が巻真71、竜頭73から外装ケース3内部に進入する場合には、これに限ることはなく、少なくとも巻真71に接触する地板59をフィラー入り樹脂により形成すればよい。
さらに、秒針16、分針17、時針18、及びこれらを回転させる回転歯車47〜49は、胴9の軸線L1を中心に回転する、すなわち、アナログ電子時計1の中心において回転するとしたが、これに限ることはなく、例えば、アナログ電子時計1の中心とは異なる位置において回転するとしても構わない。
また、「秒」、「分」、「時」を示す表示部材としては、秒針16、分針17、時針18に限ることはなく、円板や幾何学的形状を含む他の形状の表示部材を用いてもよい。
また、地板59及び輪列受61は、回路基板25の表面25aに配されるとしたが、これに限ることはなく、例えば、図8に示すように、地板59を回路基板25の表面25aに配すると共に、輪列受61を回路基板25の裏面25bに配するとしても構わない。
また、図示のように、回路基板25の裏面25bにIC36が配されている場合には、輪列受61に凹部61bを形成しておき、IC36が凹部61bに覆われるように、輪列受61を回路基板25の裏面25bに配しても構わない。また、IC36が回路基板25の表面25aに配される場合には、地板59に同様の凹部を形成しておけばよい。このように、IC36を輪列受61や地板59により覆う場合には、静電気が外装ケース部3内に進入しても、この静電気を輪列受61や地板59に容易に逃がすことができるため、静電気がIC36に到達することを確実に防止することができる。
なお、地板59や輪列受61にIC36を覆う凹部を形成することは、地板59及び輪列受61により回路基板25を挟み込む構成に限らず、上述した第1の実施形態のように、回路基板25の表面にIC36、地板59及び輪列受61を配する構成にも適用することができる。
次に、本発明による第2の実施形態について図9を参照して説明する。なお、第1の実施形態のアナログ電子時計1と同一の部分については同一符号を付し、その説明を省略する。
図9に示すように、デジタル電子時計(携帯電子機器)100は、外装ケース部3と、外装ケース部3の内部に順番に配された液晶表示装置(表示部)101、パネル枠(接触部材)103、回路基板105、電池枠(接触部材)107及び電池21とを備えている。外装ケース部3は、第1の実施形態と同様の胴9、ガラス板11及び裏蓋13を備えている。ただし、裏蓋13は、電池21の陽極に接触するように構成されており、電池21のプラス端子として機能するように導電性材料から形成されている。
液晶表示装置101は、液晶パネルやELパネル等から構成されており、液晶パネルに時刻や日付を数字等で表示するものである。この液晶表示装置101は、ガラス板11を介して外方に露出した状態で配されている。
液晶表示装置101側に位置する回路基板105の表面105aには、第1の実施形態と同様のIC36が搭載されている。また、この表面105aの反対側に位置する回路基板105の裏面105bには、電池21の負極と電気的に接続されるマイナス端子109が設けられており、前述したプラス端子として機能する裏蓋13と共に電池21の電力を回路基板105に供給する役割を果たしている。
これら液晶表示装置101と回路基板105とは、コネクタ111により相互に電気的に接続されている。
パネル枠103は、液晶表示装置101を外装ケース部3に対して固定するように構成されており、回路基板105の表面105aに接触して配されている。また、パネル枠103には凹部103aが形成されておりIC36を覆っている。電池枠107は、電池21を外装ケース部3に固定するように構成されており、回路基板105の裏面105bに接触して配されている。
すなわち、これらパネル枠103及び電池枠107は、回路基板105をその厚さ方向から挟み込むと共に回路基板105の両面を覆うように、回路基板105に接触して配されており、回路基板105を外装ケース部3の内部に固定させる支持部を構成している。
これらパネル枠103及び電池枠107は、第1の実施形態の地板59及び輪列受61と同様のフィラー入り樹脂から形成されている。
このデジタル電子時計100によれば、第1の実施形態と同様の効果を奏することができる。
特に、フィラー入り樹脂からなるパネル枠103及び電池枠107により回路基板105の両面を覆っているため、回路基板105の厚さ方向から外装ケース部3の内部に静電気が進入しても、回路基板105を回避するように、その両面に配されたパネル枠103及び電池枠107に静電気を通過させることができる。したがって、静電気が回路基板105やIC36に到達することをさらに抑制できる。
また、パネル枠103及び電池枠107により回路基板105を挟み込む構成となっているため、回路基板105が可撓性を有するフレキシブル基板から構成されていても、このフレキシブル基板を外装ケース部3に容易に固定することができる。
また、IC36をパネル枠103により覆っているため、静電気が外装ケース部3内に進入しても、この静電気を輪列受61や地板59に容易に逃がすことができるため、静電気がIC36に到達することを確実に防止することができる。
なお、上述の実施形態においては、パネル枠103及び電池枠107が、第1の実施形態と同様のフィラー入り樹脂からなるとしたが、これに限ることはなく、少なくともいずれか一方が前記フィラー入り樹脂から形成されていればよい。
また、パネル枠103及び電池枠107は、回路基板105の表面105a及び裏面105bに配されるとしたが、これに加えて、図10に示すように、回路基板105にその厚さ方向に貫通する貫通孔105cを形成しておき、この貫通孔105cを介してパネル枠103及び電池枠107が相互に対向させるとしても構わない。すなわち、例えば、電池枠107に回路基板105に形成した貫通孔105cに嵌め込む突出部107aを形成し、この突出部107aとパネル枠103とを接触させるとしても構わない。
なお、電池枠107を貫通孔105cに嵌め込んだ状態において、突出部107aの先端部分は、図示のように、回路基板105の表面105aと共に同一平面を形成するとしてもよいし、回路基板105の表面105aに対して窪んだ位置に配されるとしても構わない。
上述した構成の場合には、回路基板105の厚さ方向から外装ケース部3の内部に静電気が進入しても、貫通孔105cを介して回路基板105の厚さ方向に静電気を逃がすことができる、すなわち、外装ケース3の内部における静電気の経路を短く設定することができる。したがって、静電気がIC36に到達することを確実に防止することができる。
また、上記第1、第2の実施形態においては、フィラー入り樹脂によって外装ケース部3を構成する胴9や裏蓋13を形成するとしても構わない。この構成の場合には、耐静電気性をさらに向上させることができる。
さらに、地板59、輪列受61、パネル枠103や電池枠107を形成するフィラー入り樹脂のベースレジンにはナイロン12を用いるとしたが、これに限ることはなく、ナイロン6、ナイロン66等の他のポリアミドを用いるとしてもよい。また、ベースレジンはポリアミドに限ることはなく、少なくとも熱可塑性樹脂であればよい。すなわち、例えば、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリアセタール(ポリオキシメチレン)、変性ポリフェニレンエーテル、ポリブチレンテレフタレート、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミドチック、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ABS樹脂、AS樹脂等の汎用エンジニアリングプラスチックやスーパーエンジニアリングプラスチックであっても構わない。
さらに、ベースレジンとして、上記の熱可塑性樹脂を2種以上混合して使用してもよい。また、上述のベースレジンに、添加剤(酸化防止剤、潤滑剤、可塑剤、安定剤、充填剤、溶剤など)を配合しても構わない。
また、地板59、輪列受61、パネル枠103や電池枠107を形成するフィラー入り樹脂の炭素繊維には、気相成長炭素繊維を用いるとしたが、これに限ることはなく、例えば、単層カーボンナノチューブ、多層カーボンナノチューブ、気相成長炭素繊維、ナノグラファイバー、カーボンナノホーン、カップスタック型カーボンナノチューブ、単層フラーレン、多層フラーレンのいずれか1つを用いるとしても構わない。
ここで、単層カーボンナノチューブは、円筒形状又は円錐台形状を有した六角形の網状に形成され、単層構造である。この単層カーボンナノチューブは、直径が0.4nm〜2nmであり、アスペクト比を10〜1000とすることが好ましく、アスペクト比を50〜100とすることが特に好ましい。単層カーボンナノチューブは、例えば、米国のCarbon Nanotechnologies Inc.(CNI)から「SWNT」として入手できる。
また、多層カーボンナノチューブは、円筒形状又は円錐台形状を有した六角形の網状に形成され、多層構造である。この多層カーボンナノチューブは、直径が2nm〜100nmであり、アスペクト比を10〜1000とすることが好ましく、アスペクト比を50〜100とすることが特に好ましい。多層カーボンナノチューブは、「MWNT」として日機装株式会社から入手できる。
さらに、ナノグラファイバーは、ほぼ中実な円筒形状を有している。このナノグラファイバーは、外径が2nm〜500nmであり、アスペクト比を10〜1000とすることが好ましく、アスペクト比を50〜100とすることが特に好ましい。ナノグラファイバーは、ノリタケ伊勢電子株式会社から入手できる。
また、カーボンナノホーンは、六角形の網状になったカップ形状を有しており、直径が2nm〜500nmであり、アスペクト比を10〜1000とすることが好ましく、アスペクト比を50〜100とすることが特に好ましい。
さらに、カップスタック型カーボンナノチューブは、カーボンナノホーンをカップ状に積層した形状を有しており、アスペクト比を10〜1000とすることが好ましく、アスペクト比を50〜100とすることが特に好ましい。
また、フラーレンは、炭素クラスターを母体とする分子であり、CASの定義では、20個以上の炭素原子がそれぞれ隣接する3原子と結合している、閉じた球形状をもつ分子である。単層フラーレンは、サッカーボールのような形状を有する。単層フラーレンは、直径を0.1nm〜500nmとすることが好ましい。そして、単層フラーレンは、その組成をC60〜C540とすることが好ましく、例えば、C60、C70、C120とすることが特に好ましい。なお、C60の直径は、約0.7nmである。
多層フラーレンは、前述した単層フラーレンが同心状に積層された入れ子形状を有する。多層フラーレンは、直径を0.1nm〜1000nmとすることが好ましく、直径を1nm〜500nmとすることが特に好ましい。多層フラーレンは、その組成をC60〜C540とすることが好ましく、例えば、C60の外側にC70を配置し、このC70の更に外側にC120を配置した構造とすることが特に好ましい。
このような多層フラーレンは、例えば、垣内孝宏などによる「オニオン構造フラーレンの多量生成および潤滑材への適用」(「精密工学会誌」、vol. 67、No. 7、2001年)に説明されている。
また、地板59、輪列受61、パネル枠103や電池枠107を形成するフィラー入り樹脂は、ベースレジンに炭素繊維を充填したものとしたが、これに限ることはなく、ベースレジンに少なくとも導電性を有する材料から形成された繊維が充填されていればよい。すなわち、フィラー入り樹脂は、例えば、ベースレジンに金属繊維を充填したものとしても構わない。
なお、ベースレジンに金属繊維を充填したフィラー入り樹脂の表面抵抗率X(Ω/□)が、7.8×106≦X≦3.8×1014、となるように、また、体積抵抗率Y(Ω・cm)が、1.7×106≦Y≦7.8×1013、となるように、金属繊維の充填量Zは、3重量%≦Z≦85重量%、とすることが好ましい。この場合でも、従来、地板59、輪列受61、パネル枠103や電池枠107に使用するポリカーボネート(PC)よりも耐静電気性能に優れ、かつ、アナログ電子時計1の電気回路の短絡を確実に抑制できる。
また、地板59、輪列受61、パネル枠103や電池枠107は、ベースレジンに導電性材料からなる繊維を充填したフィラー入り樹脂から構成されるとしたが、これに限ることはなく、帯電防止材料としてベースレジンの表面に導電性を有する材料からなる薄膜を重ねた構成としても構わない。ここで、導電性を有する材料とは、例えば、炭素繊維、金属繊維、金属材料や、ベースレジンの表面にスプレー等で塗布する帯電防止剤を示している。上記構成の場合には、薄膜を形成したベースレジンの表面が回路基板25に当接するように地板59、輪列受61、パネル枠103や電池枠107を形成すればよい。
さらに、アナログ電子時計1及びデジタル電子時計100の駆動源には電池21を使用するとしたが、これに限ることはなく、太陽電池等の充電可能な二次電池や充電可能なコンデンサを用いても構わない。
また、アナログ電子時計1及びデジタル電子時計100について述べたが、これに限ることはなく、少なくとも現在時刻を表示させる表示部を備える携行可能な携帯電子機器であればよい。すなわち、例えば、アナログ表示構造およびデジタル表示構造を含む複合表示電子時計に適用してもよいし、携帯電話機やデジタルカメラ等の他の携帯電子機器であっても構わない。
なお、携帯電子機器が、回路基板を外装ケース部に直接固定する構成を有している場合には、この外装ケース部を構成する部品(接触部材)に上述したフィラー入り樹脂等を使用することが好ましい。
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
この発明の第1の実施形態に係るアナログ電子時計を示す断面図である。 図1のアナログ電子時計において、ムーブメントを表側から見た概略形状を示す平面図である。 図1のアナログ電子時計において、モータから秒針までの概略を示す拡大断面図である。 図1のアナログ電子時計において、モータから分針までの概略を示す拡大断面図である。 図1のアナログ電子時計において、モータから時針までの概略を示す拡大断面図である。 気相成長炭素繊維の充填量と気中放電の印加電圧との関係を示すグラフである。 この発明の他の実施形態に係るアナログ電子時計のムーブメントの概略を示す拡大断面図である。 この発明の他の実施形態に係るアナログ電子時計のムーブメントの概略を示す拡大断面図である。 この発明の第2の実施形態に係るデジタル電子時計を示す断面図である。 この発明の他の実施形態に係るデジタル電子時計の概略を示す拡大断面図である。
符号の説明
1 アナログ電子時計(携帯電子機器)
3 外装ケース部
5 表示部
25,105 回路基板
25a,105a 表面
25b,105b 裏面
25c,105c 貫通孔
33 支持部
36 IC(電子部品)
59 地板(接触部材)
61 輪列受(接触部材)
100 デジタル電子時計(携帯電子機器)
101 液晶表示装置(表示部)
103 パネル枠(接触部材)
107 電池枠(接触部材)

Claims (10)

  1. 電子部品を搭載した回路基板を収容するケースや、前記ケース内部に前記回路基板を固定する支持部に使用する携帯電子機器用の帯電防止材料であって、
    前記回路基板に接触する表面の表面抵抗率をX(Ω/□)とし、該表面抵抗率Xが、
    5.0×10≦X≦5.0×1014
    であることを特徴とする帯電防止材料。
  2. 電子部品を搭載した回路基板を収容するケースや、前記ケース内部に前記回路基板を固定する支持部に使用する携帯電子機器用の帯電防止材料であって、
    体積抵抗率をY(Ω・cm)として、該体積抵抗率Yが、
    1.0×10≦Y≦1.0×1014
    であることを特徴とする帯電防止材料。
  3. 熱可塑性樹脂からなるベースレジンに導電性材料からなる繊維を充填したフィラー入り樹脂であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の帯電防止材料。
  4. 前記帯電防止材料の全重量に対する前記繊維の充填量をZとして、該充填量Zが、
    5重量%≦Z≦15重量%、
    であることを特徴とする請求項3に記載の帯電防止材料。
  5. ケースと、該ケースの内部に固定して配された回路基板と、該回路基板に搭載された電子部品とを備え、
    少なくとも前記ケースを構成し、前記回路基板に接触する接触部材が、請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の帯電防止材料からなることを特徴とする携帯電子機器。
  6. ケースと、該ケース内部に配された回路基板と、該回路基板に搭載された電子部品と、前記回路基板を前記ケース内部に固定させる支持部とを備え、
    少なくとも前記支持部を構成し、前記回路基板に接触する接触部材が、請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の帯電防止材料からなることを特徴とする携帯電子機器。
  7. 前記回路基板の片面に前記接触部材が配されていることを特徴とする請求項5または請求項6に記載の携帯電子機器。
  8. 前記回路基板の両面に各々前記接触部材が配されていることを特徴とする請求項5または請求項6に記載の携帯電子機器。
  9. 前記回路基板に、その厚さ方向に貫通する貫通孔が形成され、
    少なくとも前記回路基板の片面に配される前記接触部材が、前記貫通孔を介して前記片面とは反対側に位置する面から露出することを特徴とする請求項7または請求項8に記載の携帯電子機器。
  10. 請求項5から請求項9のいずれか1項に記載の携帯電子機器に、前記電子部品の制御に基づいて少なくとも現在時刻を表示させる表示部を設けることを特徴とする電子時計。
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