JP2010097095A - ネジ締結構造部を持つ電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】装置外部から印加される静電気による機器の誤動作や電気部品の破壊などを発生しにくくしたネジ締結構造部を有する電子機器を提供する。
【解決手段】カメラなどの電子機器は、ネジ締結構造部を有する。ネジ締結構造部では、非導電性部材205、210及び基準電位に維持された導電性部材227を、導電性のネジ260が螺合する部位を備えた非導電性構造体へ、ネジ260にて、非導電性部材205、210より構造体に向かって共に締結する。導電性部材227は、ネジ260の通過する穴227aを備える。この穴227aを画する縁部が、穴中心の周りに、ネジの山径より大きい径の円に沿った部分と、この円に沿った部分からネジの山径より小さく谷径より大きい径の円まで突出した突出部227cを有する。
【選択図】図4

Description

本発明は、ネジ締結構造部を持つ電子撮像装置などの電子機器に関する。特に、樹脂製外装カバーなどの非導電性部材を、金属シャーシなどの導電性部材を介在させて、非導電性構造体へセルフタップネジなどのネジにて締結するネジ締結構造部を持つ電子機器に関する。

近年、電子機器において、その外観の自由な曲面で意匠性を向上させ高級感などの印象をユーザーに与える為、樹脂（エンジニアリングプラスチック）からなる外装部材を使用するものが多くある。こういった樹脂は一般的に電気的な導通が無い非導電性である。通常、電子機器には、複数の電気部品が実装された基板があり、こうした基板は、導電性の金属からなるシャーシにネジ等で接続、締結されグランドをとっている。また、電子機器内部には、非導電性素材である樹脂を使用している部材が数多くある。

図7は、非導電性の樹脂外装部材で覆われた一般的な機器の代表例であるカメラの底面図及びD-D断面図である。図7において、101は電子機器であるカメラであり、前カバー102及び後カバー103で覆われている。前カバー102及び後ろカバー103はともに非導電性の樹脂からなる部材である。104は、金属からなる外装ネジであり導電性素材からなっている。断面図は、前カバー102及び後カバー103が外装ネジ104によって締結されている様子を示している。105は、導電性素材である金属製のシャーシであり、不図示の電気回路基板のグランド部とネジ締結されており、本電子機器のグランドとなっている。シャーシは、一般的に、EMCすなわち電磁妨害（EMI）、電磁感受性（EMS）の対策として、電子機器を広い範囲で覆うよう構成されている。106は構造体であり、非導電性の樹脂からなっている。外装ネジ104は、機器外側から内部に向かって、前カバー102、後カバー103の一部の突出部103a、シャーシ105の夫々に設けられた穴部を貫通し、構造体106のネジ下穴部に螺合し、締結構造部を形成している。外装ネジ104のネジ山部は、ここでは、セルフタップ形状（自己でねじを形成しながら部品を固定する方式の形状）である。本従来例では、コストの観点からシャーシ105への螺合締結は行わずに、構造体106への螺合を行っている。

従って、前カバー102、後カバー103、シャーシ105に設けられた穴は、外装ネジ104の山径より大きく開けられている。これは、各々の部品精度で穴の中心がずれてしまった場合でも、ネジが穴を通過できなくなる事態が起こるのを防ぐためである。こうして、本従来例では、図7で示す様に外装ネジ104とシャーシ105の間には微小な隙間が開いており、接触はしていない。

一方、表面が導電性を有する樹脂ボタンと外装カバーとの隙間などから進入する静電気や、そのボタンそのものに印加された静電気を、機器のメカグランドに導く手段について言及している文献がある（特許文献1参照）。また、プレス部品に対しセルフタップネジを簡易に螺合締結する手段について言及している文献がある（特許文献2参照）。
特開2004−87220号公報（第5頁、図2、図4、図5） 特開2003−281872号公報（第5頁、図11）

しかしながら、図7で示した構成の場合、電子機器外部からの静電気による電子機器の不具合が発生する可能性がある。すなわち、帯電した導電性の物体 (例えば人体) が他の導電性の物体 (本従来例では電子機器の外装ネジ) に接触したり、或いは充分に接近したりすると、激しい放電が発生することがある。この現象は ESD (electro-static discharge; 静電気放電) と呼ばれ、電子機器の誤動作や損傷などを引き起こしてしまうことがある。

図7の断面図を用いて詳細に説明する。電気的にグランドに接続されていない浮遊金属である導電性の外装ネジ104に静電気が印加（1次放電）されると、この外装ネジが一定量まで帯電した後、シャーシ105へ2次放電が行われる。一般に2次放電の際は電気的ノイズが多く発生するため、シャーシ105へ2次放電された静電気は、電子機器の電気回路基板へ電気的なノイズを与え、誤動作若しくは回路や素子が破壊してしまうということがあった。従来は、この防止策として、シャーシと外装ネジを電気的に接続、接地させるためにファインガーやコイルバネなどの部品の別途追加を余儀なくされていた。このため、部品追加による組立工数の増加や、部品代の追加などにより、コストが高くなってしまうことがあった。

こうした技術状況に対して、前記特許文献1の提案は、表層が導電性を有する部材における解決手段に関するもので、静電気の2次放電に伴う電気的ノイズに対する機器の保護についての手段の開示はなされていない。また、前記特許文献2は、簡易にプレス部品にセルフタップネジを螺合させる方法についてのみ述べており、樹脂からなる外装カバーとシャーシを挟んで樹脂部材へセルフタップネジを螺合締結する方法については開示がない。

前記課題に鑑み、本発明のカメラなどの電子機器は、次のようなネジ締結構造部を有する。ネジ締結構造部では、少なくとも1つの非導電性部材及び少なくとも1つの基準電位に維持された導電性部材を、導電性のネジが螺合する部位を備えた非導電性構造体へ、ネジにて、非導電性部材より構造体に向かって共に締結する。導電性部材は、ネジの通過する穴を備え、この穴を画する縁部が、穴中心の周りに、ネジの山径より大きい径の円に沿った部分と、該円に沿った部分からネジの山径より小さく谷径より大きい径の円まで突出した突出部と、を有する。前記非導電性部材は外装カバーなどであり、前記導電性部材はシャーシなどである。

本発明によれば、電子機器内のネジ締結構造部のネジは、導電体からなるシャーシなどの基準電位に維持された導電性部材に少なくとも一部が接触（電気的に接続）している。その為、導電体からなるネジに静電気が印加されたとしても、2次放電を起すことなく、静電気はグランドなどの基準電位へ落ちる。従って、本発明によるネジ締結構造部を使用した電子機器では、静電気による機器の誤動作や電気部品の破壊などを防ぐことが可能となる。

以下、本発明の実施の形態を説明する。本発明による電子機器の基本的な実施形態は、次の構成を有する。電子機器は、電池から電力を受ける若しくはAC駆動で動作する構造を有し、次のようなネジ締結構造部を含んでいる。このネジ締結構造部では、外装カバーなどの非導電性部材及びシャーシなどの基準電位に維持された導電性部材を、導電性のネジが螺合する部位を持つ非導電性構造体へ、ネジにて、非導電性部材より構造体に向かって共に締結する。また、導電性部材は、ネジの通過する穴を備え、穴を画する縁部が、穴中心の周りに、ネジの山径より大きい径の円に沿った部分と、該円に沿った部分からネジの山径より小さく谷径より大きい径の円まで突出した突出部と、を有する。こうした構造になっているので、ネジの少なくとも一部は、シャーシなどの基準電位に維持された導電性部材の穴の突出部に接触して、ネジと導電性部材は電気的に接続されることになる。よって、ネジに静電気が印加されたとしても、2次放電を起すことなく、静電気はグランドなどの基準電位へ落ちる。前記突出部の形状や数や位置は、前記条件を満たしてネジの少なくとも一部に確実に接触するようなものであれば、どの様なものでも良い。

例えば、前記突出部は、次のような第1の形状部と第2の形状部を有する。第1の形状部は、ネジの締め付け回転方向に第1の角度だけ進む間に穴中心への距離が近づき頂部に達する形状を有する。第2の形状部は、ネジの締め付け回転方向に前記第1の角度より小さい第2の角度だけ前記頂部から進む間に穴中心からの距離が遠ざかる形状を有する。こうした形態では、ネジが貫通するシャーシなどの穴の突出部ないし凸部がネジのネジ山部と係合するが、ネジ締め付け方向には比較的スムーズに（すなわち軽トルクで）ネジを締め付けることができる。反締め付け方向には、摺動負荷が増えるように突出部の形状（第2の形状部の形状）を工夫した為、ネジは締め易く、且つ、振動や衝撃などでネジが緩むことを防止することができる。

また、例えば、前記突出部は、穴中心の周りに、3箇所配置される。こうした形態では、ネジが貫通するシャーシなどの穴の突出部が3箇所あり、略3角形（おむすび形）のネジの先端形状（図5参照）がシャーシなどの穴を貫通する際に挿入し易くなる。また、ネジが斜めに締まってしまうのを抑制することが可能となり、ネジ締結構造部の品質を向上することができる。

また、前記導電性部材の穴の周囲には、穴の突出部がネジに弾性的に当たるようにするための少なくとも1つの穴が配置されてもよい。ネジが貫通するシャーシなどの穴の周囲に別の穴を設けることで、シャーシなどの穴の突出部とネジが接触した際に、シャーシなどは弾性的に変位しネジと接触することが可能となる。このため、ネジの組みバラシを繰り返した際に、突出部の形状を極端に崩してしまうのを防ぎ、ネジとシャーシなど導電性部材を安定的に接触させることが可能となる。こうして、ネジ締結構造部の信頼性を向上させることができる。

以下に、電子撮像装置（デジタルカメラ）を例にあげ、本発明による電子機器の実施例を図面を参照して詳細に説明する。

まず、装置全体を概略的に説明する。装置の正面斜視図である図2は、本電子撮像装置の概略を示す。図2において、200は撮像装置本体であり、その前面部には、撮影光学系レンズ、レンズバリア、CCDなどの光電変換素子、繰り出し機構、ズーム機構、シャッターなどを具備した鏡筒ユニット201が一部露呈している。鏡筒ユニット内部に配置されている光学系により被写体像が撮像素子に結像される。202は、装置本体200をユーザーが右手でホールドするためのグリップ部である。203は、撮影時に光量が足りない時等に必要に応じて発光するストロボ発光窓であり、204は、音声入力用のマイクである。

また、205は、撮像装置本体200の前面部を覆う非導電体の樹脂からなる前カバーである。本実施例の前カバー205の樹脂材料はPC（ポリカーボネート）であり、外装面側には意匠性を向上させるため、塗装が施されている。樹脂材料は、PC以外にもABSやPCとABSの混合材、更には強度向上のためガラスフィラーを混合させたものが一般的に用いられる。前カバー205には、前述のストロボ発光窓部を露呈する為の開口部205a、ファインダー光学系の対物レンズ206aを露呈する為の開口部205bが一体的に形成されている。207はバヨネットカップであり、アクセサリーレンズ不使用時、前カバー205に一体的に形成されいているアクセサリーレンズ取り付け座を隠す役割を果たす。

また、208は電源ボタンであり、ボタンを押下し電源を投入すると、撮影モード時には鏡筒ユニット201は図2の状態の位置から所定の位置まで繰り出す。209はズームダイヤルであり、時計及び反時計方向に所定の位置まで回動可能な構造になっている。ズームダイヤル209は、鏡筒ユニット201に配備された撮影光学系レンズ群の位置関係を変更し広角から望遠までズームする、装置本体200への入力インターフェースである。250は電源LED窓であり、装置に電源が投入すると緑色に点灯する。電源LED窓250は、乳白色の樹脂部材若しくは無色透明の部材からなっている。電源投入時、電源LED窓250の装置外部へ露呈している部分が点灯し、ユーザーが装置が電源投入状態であることを瞬時に確認できるようになっている。電源投入状態から再度電源ボタン208を押圧すると、装置の電源はOFF状態にになる。

更に、252はモードダイヤルであり、不図示のモードレバーが撮像モードである際に、ユーザーがどのような状況やシーンで撮像装置を使用するかに応じて、詳細に撮像モードを選択できるようにする操作部材である。前述の電源LED窓250は、モードダイヤル252がどのポジションにあるか、ユーザーが簡単そして瞬時に認識できるようにする指標の役割も兼ねている。212はシャッターボタンである。

本実施例の装置の内部構成を概略的に更に説明する。図3は本実施例の装置の展開斜視図である。図3において、210は後カバーであり、各種操作ボタン、モードレバー、突起210a、引っ掛け部210bなどが一体的に構成されている。219は電池室ユニット、220は電池蓋ユニット、221はサイドカバーユニット、222はトップベースユニットである。トップベースユニット222は、屈曲可能なトップフレキシブルプリント基板(FPC)、モードダイヤル、ダイヤルの停止位置を検出する為のブラシ、電源LED窓250、金属のトップシャーシ223からなっている。

また、224はストロボファインダーユニットを示している。225はメモリーカードであり、画像データ、音声データなどを記録し、カード型メモリースロットに挿抜可能に装着される。226はメインユニットである。

電池室ユニット219は非導電体からなる樹脂部材からなっており、後述する導電体からなるシャーシ227とともに、本電子撮像装置に含まれる主構造体を構成する。この電池室ユニット219は電池室を形成しており、電池とのショートを防ぐ為、非導電体を用いている。また、主構造体も兼ねている為、剛性が必要である。こうした観点から本実施例では、電池室ユニット219の材料としてPC−G20％（ポリカーボネート、ガラスフィラー20％入）を使用している。剛性の必要度に応じて、ガラスフィラーの配合を変えたり、ABS、PC−ABSなどのエンプラを使用しても良い。

次に、本実施例の電子撮像装置に含まれる特徴的なネジ締結構造部について詳細に説明する。図3が本実施例の装置を上面側から見た展開斜視図であるのに対して、図4は本実施例の装置を底面側から見た展開斜視図である。図4において、205は前述の前カバーであり、前カバー205の底面には外装ネジのネジ部が貫通する穴205dが配設されている。210は前述の後カバーであり、一部前カバー205側へ突出した突出部210dがあり、その一部に外装ネジのネジ部が貫通する穴210eが配設されている。

また、227はシャーシであり、その一部に外装ネジが通過する穴227aがあり、更にその周囲には長穴227bが配設されている（図4の拡大図参照）。電池蓋ユニット220とトップベースユニット222との間には、前述の主構造体である電池室ユニット219（図4では不図示）がある。電池室ユニット219において、図4ではシャーシ227の影になり見えないが、穴227aの背後に外装ネジが螺合する穴が配備されている。260は外装ネジである。このネジ260のネジ先端部が、前述の前カバーの穴205d、後カバーの穴210e、シャーシ227の穴227aを通過し、主構造体である電池室ユニット219の穴部にセルフタップにて螺合し締結される。ネジ頭部は前カバー205に掛かっている為、このネジ260により前カバー205、後カバー210、シャーシ227、電池室ユニット219が固定されることになる。この部分が前記ネジ締結構造部である。シャーシ227の穴227aを画する縁部からは穴中心方向に向かって、突出部である凸部227cが3箇所配設されている。

この時、ネジ260のネジ部がシャーシ227の凸部227cと接触し、外装ネジ260とシャーシ227が電気的に接続される。この接続により、機器外部から与えられた静電気をメカグランドであるシャーシ227へ受け渡すことができる。もし電気的接続が無ければ、外装ネジ260は電気的な浮遊金属となり、外装ネジが継続して静電気を受けるとそこに電荷が溜まる。そして、絶縁耐圧を超えたところで、電荷が大電圧として、近隣に存在するシャーシ227に2次放電してしまう。このシャーシはメイン基板に接続されているため、このような場合に基板に大きな損害を与えることになる。従って、本実施例の外装ネジ260の様に、外装から露出している金属はシャーシ等のメカグランドに接続されているのが望ましい。なお、外装ネジは複数個所にあるが、本実施例ではこの1箇所のみを説明した。

図1を用いて、前述のシャーシ227の穴227aについて詳細に説明する。図1は本実施例のシャーシ227の一部を示す平面図であり、装置底面から見た図である。図1において、227aは、外装ネジ260が通過する前述した穴である。外装ネジ260は、斜視図（a）と側面図（b）と背面図（c）からなる図5に示すように、ネジ頭部260aと略均一な径の円筒部に形成された螺旋形状部（ネジ部）260bを有する。また、図1において、227cは、ネジ260の山径より大きい径の円から、ネジ260の山径より小さく谷径より大きい径の円に向かって突出した縁部の突出部である凸部である。本実施例では、この凸部227cは120度毎に3箇所設置されている。

凸部227cは次のように形状を定めてある。すなわち、穴中心に近づく形状部（第1の形状部）227dでは、ネジの締め付け回転方向（矢印で図示）に、角度A（第1の角度）の範囲でネジの山径より大きい円から山径より小さい円に向かって、穴中心への距離が徐々に変化している。穴中心から離れる形状部（第2の形状部）227eでは、ネジの山径より小さい径の円（形状部227dの頂部）より出発し、角度B（第2の角度）の範囲でネジの山径より大きい円に向かって、穴中心から離れていく。図1に示すように、角度Aは角度Bよりも大きい角度にしてある。

残りの2つの凸部227cも、同様な態様で形状が形成されている。こうして出来た形状によれば、ネジ260が図1の紙面表側より裏側へネジ締め付け方向へ回転しながら挿入されていく時に、ネジ260の螺旋形状部（ネジ部）260bが凸部227cに接触する。そして、その際、締め付け回転方向にはなるべく締め付けトルクが大きくならないように形状部227dが作成されている。つまり、ネジ締め付け時の摩擦抵抗が大きくならないよう、形状部227dの傾斜度が比較的緩やかに工夫されている。一方、一度締め付けたネジ260は、振動や衝撃や温度変化などで緩まないのが好ましい。その為に、傾斜度が比較的急峻な形状部227eの様な形状にすることで、ネジの緩み方向（つまり締め付け回転方向の逆方向）には摩擦抵抗を増大させて凸部227cをネジ260に食い付かせる。このことで、ネジ260の緩み防止の機能を凸部227cに併せ持たせている。

また、227bは、穴227aの周囲に形成された穴であり、凸部227cがネジ260と接触する際に穴227aの縁部を弾性的に変形させる目的で開けられている。穴227bは、3箇所ある凸部227cの近傍にあるのが好ましい。本実施例では、3箇所の凸部227cがあるが、穴227bは2箇所に形成している。残りの1箇所は、凸部227cがシャーシ227の端に近い為、穴227bが無くても穴227aの縁部の弾性的な変形が起こるので、省略できる。もしこの穴227bの様な穴が開いていない場合は、凸部227cが塑性的に変形し潰れてしまう可能性がある。こうなると、何らかの理由で装置のネジを外して分解し、再度ネジを締めるときに、凸部227cが外装ネジ260に接触しない可能性が生じる。こういった不具合を避ける為に、ネジ260が貫通する穴227aの近傍には、シャーシ227の凸部227cが弾性的に変形し得るように、図示の長穴のような穴227bを設ける。若しくは、シャーシ227の端部に近いところに穴227aを配置することが好ましい。

前述したように、図5は本実施例で使われる外装ネジ260の図である。このネジ260は右ネジであり、時計方向にドライバで回すことで締め付けることができる。側面図（b）と背面図（c）から分かるよう、先端260cが略三角形（おむすび型）をしている。ネジ260がこの様な形状をしていることから、図1で説明した凸部227cは3箇所略等角度間隔で設けることが好ましい。ネジ先端部が貫通穴227aに入り始める際、凸部227cが3箇所あると、おむすび型の先端260cを持つネジ260が斜めに入りにくく、真っ直ぐに入りやすい。ネジは斜めに挿入されると、着座が面で行われず線で行われることになる。こうなると、摩擦抵抗が減少しネジは緩み易くなりやすい。こうしたことを避ける意味で、ここでは凸部227cは3箇所に設けるのが望ましい。

図6は、本実施例の装置の底面図及びC−C線で切断した断面図であり、図7と同様な図である。前述したように、外装ネジ260は前カバー205、後カバー210の夫々の穴を通過し、シャーシ227のネジ貫通穴227aを通り抜け、電池室ユニット219にセルフタップで固定されている。すなわち、2つの非導電性部材及び1つの基準電位に維持された導電性部材を、導電性ネジが螺合する部位を備えた非導電性構造体へ、ネジにて、非導電性部材より構造体に向かって共に締結している。このとき、シャーシ227の凸部227cが外装ネジ260のネジ部に接触している様子が図6から分かる。

このように外装ネジが、シャーシなどの基準電位に維持された導電性部材に接触していることで、外部から外装ネジが受けた静電気は、外装ネジに電荷が溜まること無くシャーシへ移動していき、2次放電することはない。結果として、装置外部からの静電気に影響を受けない電子機器を、ガスケットやアース板などの部品を追加すること無く実現することができる。

尚、セルフタップではなく、電池室ユニット219にネジ穴が形成され、そこに外装ネジ260が螺合されてもよい。また、本実施例ではシャーシの板厚をそのままネジに接触させているが、接触部のみに半抜き等を施して厚みを変更し、そこをネジに接触させても良い。こうすることで、ネジへの弾性力を調整することができる。

以上の様に、本実施例の電子撮像装置は、外装ネジとシャーシを接触させている為、外部からの静電気による装置の破損や誤動作を未然に防ぐことができる。こうして、安定した電子機器をユーザーに提供することが、部品を追加すること無く可能となっている。

また、ネジが貫通するシャーシの穴に特徴的な凸部を付けることにより、ネジの緩み防止機能を併せ持つことが可能となった。また、特徴的な凸部を3箇所設置することで、ネジが斜めに入りにくく、真っ直ぐに入り易くなる為、ネジがしっかり着座してネジの緩み防止を行うことができる。また、特徴的な凸部近傍に、穴（円弧状等の穴）を設けることで、ネジがシャーシに弾性的に接触し、分解、再組立の際でも安定的にネジとシャーシの電気的な接続を確立できる。尚、本実施例では、カメラの例で説明したが、本明細書にいう電子機器は、このようなカメラに限られるものではなく、電池から電力を受ける若しくはAC駆動で動作する機器であればよい。例えば、携帯電話、PDA、ノートパソコン、プリンタなどでもよい。

本発明による電子機器の実施例に関わるシャーシの穴の周辺部の詳細平面図。 実施例に関わる電子機器である電子撮像装置の斜視図。 実施例に関わる電子機器である電子撮像装置の上面側から見た展開斜視図。 実施例に関わる電子機器である電子撮像装置の底面側から見た展開斜視図。 実施例に関わるネジを説明する図。 実施例に関わる電子機器である電子撮像装置の底面図とC-C断面図。 従来の電子撮像装置の底面図とD-D断面図。

符号の説明

200：本発明の電子撮像装置本体
205：前カバー（非導電性部材）
210：後カバー（非導電性部材）
210e：穴
219：電池室ユニット（構造体）
227：シャーシ（導電性部材）
227a：ネジ貫通穴（導電性部材の穴）
227b：周囲の長穴
227c：凸部（突出部）
227d：中心に近づく形状部（第1の形状部）
227e：中心から離れる形状部（第2の形状部）
260：外装ネジ（導電性のネジ）

Claims (5)

1. 少なくとも1つの非導電性部材及び少なくとも1つの基準電位に維持された導電性部材を、導電性のネジが螺合する部位を備えた非導電性構造体へ、前記ネジにて、前記非導電性部材より前記構造体に向かって共に締結するネジ締結構造部を有する電子機器であって、
   前記導電性部材は、前記ネジの通過する穴を備え、
   前記穴を画する縁部が、穴中心の周りに、前記ネジの山径より大きい径の円に沿った部分と、該円に沿った部分から前記ネジの山径より小さく谷径より大きい径の円まで突出した突出部と、を有することを特徴とする電子機器。
2. 前記非導電性部材は外装カバーであり、前記導電性部材はシャーシであることを特徴とする請求項1に記載の電子機器。
3. 前記突出部は、前記ネジの締め付け回転方向に第1の角度だけ進む間に穴中心への距離が近づき頂部に達する第1の形状部と、前記ネジの締め付け回転方向に前記第1の角度より小さい第2の角度だけ前記頂部から進む間に穴中心からの距離が遠ざかる第2の形状部と、を有することを特徴とする請求項1または2に記載の電子機器。
4. 前記突出部は、穴中心の周りに、3箇所配置されていることを特徴とする請求項3に記載の電子機器。
5. 前記導電性部材の穴の周囲には、前記突出部が前記ネジに弾性的に当たるようにするための少なくとも1つの穴が配置されていることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の電子機器。

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