JP5530783B2

JP5530783B2 - コイルを備えた成形品の製造方法

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Publication number: JP5530783B2
Application number: JP2010082461A
Authority: JP
Inventors: 忠広伊藤; 健司今井
Original assignee: Nissha Printing Co Ltd
Current assignee: Nissha Printing Co Ltd
Priority date: 2010-03-31
Filing date: 2010-03-31
Publication date: 2014-06-25
Anticipated expiration: 2030-03-31
Also published as: JP2011216621A

Description

本発明は、コイルを備える成形品の製造方法に関する。

従来より、非接触の状態で給電側電子機器から受電側電子機器に送電する非接触充電方法が、例えば携帯電話や電動歯ブラシなどに採用されている。この非接触充電は、電磁誘導を利用した方法であって、受電側電子機器（例えば携帯電話）と給電側電子機器（例えば、携帯電話用の充電スタンド）のそれぞれにコイルを設け、給電側電子機器のコイルが発生した磁束によって受電側電子機器のコイルに起電力が生じることにより、給電側電子機器から受電側電子機器に送電する。このようなコイルとして、例えば特許文献１や２に記載するコイルがある。特許文献１や２に示すように、非接触充電に用いるコイルは、例えば、平坦なスパイラル（らせん）形状にされている。

特開２００３−１７３９２１号公報特開２００９−１５８５９８号公報

ところが、非接触充電を行う電子機器は、非接触充電に使用するコイルによって意匠上の制約を受け、外観デザインの自由度が低くなることがある。充電効率を考慮するとコイルは電子機器の外面近くに設ける必要があり、そのために電子機器はコイルを考慮してデザインする必要がある。

例えばコイルを見えないようにするために、特許文献１に記載するように、コイルは、樹脂膜（層）によって覆われて見えないようにされている。また例えば、コイルは、特許文献２が電池を収納するスペースを閉じる蓋の裏側にコイルを設けるように、電子機器の筐体の内面に設けられて見えないようにされている。このようにコイルを考慮することにより、電子機器のデザインは制約を受ける。

そこで、本発明は、非接触充電用のコイルを設けることによって起こる電子機器の意匠上の制約、すなわち電子機器の外観デザインの自由度の低下を抑制することを課題とする。

上述の課題を解決するために、本発明の第１の態様によれば、
非接触充電に使用されるコイルを備える成形品の製造方法であって、
銀のナノファイバーを透明なバインダー樹脂に分散してなる透明導電性材料を用いて透明コイルをフィルムの表面に形成し、
透明コイルが形成されたフィルムを射出成形金型に固定し、
射出成形金型に固定したフィルムを加熱して軟化し、
軟化したフィルムを金型の一方の型の成形面に吸引して密着させ、
軟化したフィルムが一方の型の成形面に吸引密着した状態で、溶融樹脂をフィルムの密着していない表面側に射出してフィルムが一体的に貼り付けられた成形品を作製する、コイルを備える成形品の製造方法が提供される。

さらに加えて、本発明の第２の態様によれば、
溶融樹脂をフィルムの透明コイルが形成された表面側に射出する請求項１に記載のコイルを備える成形品の製造方法が提供される。

本発明によれば、非接触充電に使用するコイルが透明であるため、コイルが非透明である場合に比べて、コイルを設けることによって起こる電子機器の意匠上の制約、すなわち電子機器の外観デザインの自由度の低下を抑制することができる。

本発明の一実施形態に係る、コイルを備えるフィルムを示す図である。図１に示すフィルムの部分拡大断面図である。本発明の一実施形態に係る、コイルを備える電子機器の図である。本発明の一実施形態に係る、コイルを備える成形品の断面図である。本発明の一実施形態に係る、コイルを備える成形品の製造方法を説明するための図である。本発明の別の実施形態に係る、コイルを備える成形品の製造方法を説明するための図である。

図１は、本発明の一実施形態に係る、受電側電子機器（例えば、携帯電話などの携帯デバイス）に使用されるコイルを備えるシート状フィルム（以下、「コイル担持フィルム」と称する）を概略的に示している。また、図２は、図１に示すコイル担持フィルムの部分拡大断面図である。図１や図２に示すコイル担持フィルム１０は、例えばフィルムインサート成形品（表面に一体的にフィルムが貼り付けられた成形品）に使用される。

コイル担持フィルム１０は、図１に示すように、基材フィルム１２と、基材フィルム１２の表面に形成された透明なコイル１４とからなる。

基材フィルム１２は、例えば、アクリル、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリウレタン、ポリ塩化ビニルなどの樹脂のシート状フィルムである。基材フィルム１２は、後述するようにコイル担持フィルム１０がフィルムインサート成形品に使用される場合、延伸性に優れた材料で作製されるのが好ましい。また、基材フィルム１２は、透明または有色のいずれでもよいが、例えばコイル担持フィルム１０がフィルムインサート成形品に使用され、且つ成形品本体を透けて見えるようにする場合は、透明なものが選択される。なお、基材フィルム１２が有色である場合、絵柄や模様を備えてもよい。

透明コイル１４は、図２に示すように、多数の銀のナノファイバー１６と、銀ナノファイバー１６を保持する透明なバインダー樹脂１８からなる透明導電性材料２０によって形成されている。

銀ナノファイバー１６は、直径が例えば０．３〜３００nmであって、長さが例えば０．１〜３０μmの銀の極細短繊維であり、バインダー樹脂１８内に分散されている。銀ナノファイバー１６は、例えば、銀イオンを担持する前駆体の表面にプローブの先端から電圧または電流を印加し、このプローブの先端を前駆体から離れるように移動させることにより、前駆体から連続的に引き出されて作製される。

バインダー樹脂１８は、例えばアクリル、ポリエステル、ポリウレタン、ポリ塩化ビニルなどの透明な樹脂である。なお、バインダー樹脂１８は、後述するようにコイル担持フィルム１０がフィルムインサート成形品に使用される場合、延伸性に優れた樹脂が好ましい。

このバインダー樹脂１８に分散する銀ナノファイバー１６の分散量は、主に、透明導電性材料２０に対して要求される透明性と導電性とによって決定される。

透明導電性材料２０の透明性は、実質的には、銀ナノファイバー１６が小さいために、光がバインダー樹脂１８内を銀ナノファイバー１６に反射されるまたは吸収されることなく透過することにより実現される。しかし、銀ナノファイバー１６の分散量が多すぎると、透明導電性材料２０の透明性（透明度）は低下する。このように、透明導電性材料２０の透明性は、透明バインダー樹脂１８に対する銀ナノファイバー１６の分散量によって決まる。

透明導電性材料２０の導電性は、バインダー樹脂１８内の導電性の銀ナノファイバー１６の分散量によって決まる。銀ナノファイバー１６の分散量が多量であればあるほど透明導電性材料２０の導電性は上がり、すなわち透明導電性材料２０で作製された透明コイル１４の抵抗が低くなる。これとは反対に、銀ナノファイバー１６の分散量が少量であれば、透明導電性材料の導電性は下がり、透明コイル１４の抵抗が高くなる。

例えば、アクリル樹脂材料のバインダー樹脂から透明度９０％、導電性絶縁抵抗値１×１０^８Ωの透明導電性材料を作製する場合、バインダー樹脂１００質量部あたり、銀ナノファイバーは６質量部だけ分散される。

コイル１４は、例えばグラビア印刷、オフセット印刷、スクリーン印刷などの印刷方法、またはインクジェット、ダイコータなどの塗布方法によって、上述の透明導電性材料２０を基材フィルム１２の表面にスパイラル（らせん）形状に印刷（塗布）することにより、形成される。なお、図１のコイル１４の形状は、方形のスパイラルであるが、円形や楕円形のスパイラルであってもよい。また、コイル１４の形状は、必要な磁束が発生するのであれば、スパイラル形状に限らず、例えばループ形状であってもよい。

このような透明コイル１４によれば、コイル１４が設けられた電子機器の意匠性は、コイル１４が設けられていない場合と同様に維持される。

また、この透明コイル１４は、実質的には樹脂であるので、後述において説明する図３および図４に示すように、透明導電性材料２０と同様に透明な導電性材料であるＩＴＯ（酸化インジウムスズ）から作製されたものに比べて可撓性に優れている。そのため、図３および図４に示すように、透明コイル１４を湾曲させて曲面に設けることができる。

次に、本発明の一実施形態に係る、コイルを備える成形品および電子機器について説明する。

具体的には、本明細書で言う「コイルを備える成形品」は、非接触充電用のコイルを必要とする電子機器の筐体などとして使用される成形品であって、特には、上述のコイル担持フィルム１０を使用して作製されたフィルムインサート成形品である。

また、本明細書で言う「電子機器」は、コイルを介して非接触充電を行う電子機器であって、例えば、携帯電話などの携帯デバイス、電動歯ブラシであって、コイルと電気的に接続する電子部品、例えば二次電池などを有しているものを言う。

図３は、本発明に係る電子機器を示している。図３に示す電子機器５０は、コイル１４を介して非接触充電を行う電子デバイスである。コイル１４は、電子デバイス５０の裏側の筐体部品５２（充電時に、図示されていない充電スタンドと接触する部品）に内蔵されている。

図４は、コイル１４を内蔵する裏側筐体部品５２の断面図である。この裏側筐体部品５２は、コイル担持フィルム１０が一体的に表面に貼り付けられたフィルムインサート成形品である。図４に示すように、フィルムインサート成形品（裏側筐体部品）５２は、上述したコイル担持フィルム１０と、表面にコイル担持フィルム１０が一体的に貼り付けられた成形品本体５４とからなる。なお、コイル担持フィルム１０の貼り付け方法については後述する。

図３に示すフィルムインサート成形品５２では、コイル担持フィルム１０の基材フィルム１２として、透明なフィルムが選択されている。また、コイル１４も上述したように透明な導電性材料２０から作製されている。したがって、コイル担持フィルム１０を介して成形品本体５４が透けて見える。

また、図３に示すように、フィルムインサート成形品５２は、コイル１４がコイル担持フィルム１０の基材フィルム１２と成形品本体５４との間に位置するように作製されている。これにより、コイル１４は、基材フィルム１２によって保護されている。

なお、この場合、基材フィルム１２の厚さは、給電側電子機器のコイルと受電側電子機器（充電スタンド）のコイルとの間の距離が両コイルの間で短絡がおこらない最低限の距離になるような厚さに設定されている。

ここからは、図４に示すフィルムインサート成形品５２の製造方法について説明する。図５は、フィルムインサート成形品５２の作製工程を概略的に示す図である。

フィルムインサート成形品５２は、射出成形によって作製される。まず、図５（Ａ）に示すように、コイル担持フィルム１０が、射出成形金型６０の一方の型６０ａにクランプ装置（図示せず）によって固定される。このとき、コイル担持フィルム１０は、コイル１４が形成されている表面が他方の型６０ｂに対向するように、一方の型６０ａに固定される。

次に、射出成形金型６０の一方の型６０ａに固定されているコイル担持フィルム１０が、ヒータ（図示せず）によって加熱される。これにより、コイル担持フィルム１０が軟化する。

コイル担持フィルム１０が十分に軟化すると、射出成形金型６０の一方の型６０ａの成形面６２で開口する複数の吸引孔６４により、軟化したコイル担持フィルム１０を一方の型６０ａの成形面６２に吸引する。これにより、図４（Ｂ）に示すように、コイル担持フィルム１０が一方の型６０ａの成形面６２に密着して成形される。

コイル担持フィルム１０が射出成形金型６０の一方の型６０ａの成形面６２に密着すると、図４（Ｃ）に示すように、射出成形金型６０が閉じられる。そして、他方の型６０ｂに形成されたゲート６６を介してキャビティ６８に溶融した樹脂Ｐが射出される。すなわち、コイル担持フィルム１０のコイル１４側に溶融した樹脂Ｐが射出される。

キャビティ６８内の樹脂Ｐが硬化すると、図４（Ｄ）に示すように、射出成形金型６０が開けられる。そして、余分なコイル担持フィルム１０の部分を切り落とせば、図４に示すコイル１４を備えるフィルムインサート成形品５２が得られる。

なお、コイルを備える成形品の製造方法は、図４に示す方法に限らない。

例えば、コイル担持フィルム１０を、射出成形金型に固定する前に、完成品（製品）時の形状に成形してもよい。例えば、射出成形金型に固定される前に、真空成形金型によってコイル担持フィルム１０を成形してもよい。

この場合、図６（Ａ）に示すように、例えば真空成形金型（図示せず）によって成形されたコイル担持フィルム１０を、射出成形金型１６０の一方の型１６０ａに固定する。その後、図６（Ｂ）に示すように、射出成形金型１６０が閉じられ、他方の型１６０ｂに形成されたゲート１６６を介してキャビティ１６８に溶融した樹脂Ｐが射出される。キャビティ１６８内の樹脂Ｐが硬化すると、図６（Ｃ）に示すように、射出成形金型１６０が開けられる。そして、余分なコイル担持フィルム１０の部分を切り落とせば、図４に示すコイル１４を備えるフィルムインサート成形品５２が得られる。

また、別の方法として、射出成形金型に固定したシート状のコイル担持フィルム１０に溶融した樹脂を射出し、この樹脂の熱と射出圧とによってコイル担持フィルム１０を軟化して射出成形金型の成形面に密着させるようにしてもよい。

本実施形態によれば、非接触充電に使用するコイル１４が透明であるため、コイル１４が非透明である場合に比べて、コイル１４を設けることによって起こる電子機器５０の意匠上の制約、言い換えると外観デザインの自由度の低下を抑制することができる。

すなわち、本実施形態においては、図４を用いて説明すると、コイル１４が透明でない場合、ココイル１４によって成形品本体５４が部分的に見えなくなる（あたかも、スパイラル形状の模様が描かれているように見える）。

また、コイル１４が透明でない場合、コイル１４が透けて見えないように基材フィルム１２を厚く有色のものにする必要がある。その結果、成形品本体５４が見えなくなる。また、副次的なマイナスの作用として、基材フィルム１２を厚くした分、電子機器５０のコイル１４と、充電スタンドのコイル（図示せず）との間の距離が大きくなり、充電効率が低下する。

以上、上述の実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されない。

例えば、本発明に係る図１に示すような透明なコイル１４は、受電側電子機器のみに限定されず、給電側電子機器にも使用可能である。また、非接触充電を行う受電側電子機器と給電側電子機器との両方に使用可能である。

また、上述の実施形態の場合、図１に示すように、透明なコイル１４は基材フィルム１２の表面に形成されているが、本発明は、これに限らない。例えば、上述の透明導電性材料２０を成形品の表面に直接塗布して透明なコイル１４を該表面に形成することも可能である。

さらに、上述の実施形態の場合、図１に示すコイル担持フィルム１０は、射出成形によって成形品の表面に一体的に貼り付けられているが（フィルムインサート成形品のフィルムとして使用されているが）、接着剤を介在させて成形品に貼り付けてもよい。このとき、コイル担持フィルム１０を介して成形品を透けて見えるようにする場合、透明な接着剤が使用される。

さらにまた、上述の実施形態の場合、図４に示すように、コイル１４は基材フィルム１２と成形品本体５４との間に配置されているが、すなわちフィルムインサート成形品５２の内部に配置されているが、本発明はこれに限らない。コイル１４は電子機器の外面上にあってもよい。ただし、受電側電子機器のコイルまたは給電側電子機器のコイルのいずれか一方は内部に配置される必要がある。受電側電子機器のコイルと給電側電子機器のコイルの両方が外面上に配置されていると、コイル同士が直接接触するからである。

１４コイル
１６銀ナノファイバー
１８バインダー樹脂
２０透明導電性材料

Claims

非接触充電に使用されるコイルを備える成形品の製造方法であって、
銀のナノファイバーを透明なバインダー樹脂に分散してなる透明導電性材料を用いて透明コイルをフィルムの表面に形成し、
透明コイルが形成されたフィルムを射出成形金型に固定し、
射出成形金型に固定したフィルムを加熱して軟化し、
軟化したフィルムを金型の一方の型の成形面に吸引して密着させ、
軟化したフィルムが一方の型の成形面に吸引密着した状態で、溶融樹脂をフィルムの密着していない表面側に射出してフィルムが一体的に貼り付けられた成形品を作製する、コイルを備える成形品の製造方法。
溶融樹脂をフィルムの透明コイルが形成された表面側に射出する請求項１に記載のコイルを備える成形品の製造方法。