(57)【要約】【課題】樹脂を用いた筐体において剛性の低下を抑制しつつ薄型軽量化を図る。【解決手段】樹脂により形成された薄板部４を有する筐体３において、薄板部４の内表面４ａに、複数の六角形セル７が配列されたハニカム構造を形成するハニカム溝６を形成し、薄板部４の板厚Ａを１．５ｍｍ以下とし、六角形セル７の内接円の直径Ｂを５０００μｍ以下とする。また、樹脂に無機充填材を含有することが好ましく、無機充填材としてガラス繊維を用いた場合は、六角形セルの内接円の直径Ｂが３００μｍ以上とする。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂により形成された薄板部を有する筐体であって、
前記薄板部の表面に、ハニカム構造に配列された六角形セルの輪郭を形成するハニカム溝が形成されており、
前記薄板部の板厚が１．５ｍｍ以下であり、
前記六角形セルの内接円の直径が５０００μｍ以下である、
筐体。
【請求項２】
前記樹脂に無機充填材が含有されており、
前記六角形セルの内接円の直径が３００μｍ以上である、
請求項１に記載の筐体。
【請求項３】
樹脂により成形される薄板部を有する筐体を成型するための金型であって、
前記薄板部を１．５ｍｍ以下の板厚に形成する薄板部形成部を有し、
前記薄板部形成部には、ハニカム構造に配列された六角形セルの輪郭を形成するハニカム溝を形成するハニカム溝形成凸部が形成されており、前記六角形セルの内接円の直径が５０００μｍ以下である、
金型。
【請求項４】
前記六角形セルの内接円の直径が３００μｍ以上である、
請求項３に記載の金型。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯電話、スマートフォン、パソコン、タブレット、ＰＤＡ、ゲーム機、ＧＰＳ、ナビゲーション、カメラ、魚群探知機、歩数計、ヘルスメーター、電卓などのモバイル機器などに使用される筐体及び金型に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、生活の多様化により誰でも気軽にモバイル機器を使用するようになり、ハンドリング性からの軽量化やデザイン面からの薄型化のニーズが高まり、今まで以上の筐体としての平面剛性向上を要求されるようになってきた。
【０００３】
このような筐体の平面剛性は、簡易的に材料力学で曲げこわさと定義され、次の式（１）で表される。
１／（Ｅ×Ｉ）…（１）
ここで、Ｅは材料の弾性率、Ｉは弾性二次モーメントである。
【０００４】
また、弾性二次モーメントＩは、次の式（２）で表される。
Ｉ＝（ｂ×ｔ３）／１２  …（２）
ここで、ｂは板の幅、ｔは板の板厚である。
【０００５】
すなわち、筐体の平面剛性は、材料の弾性率と板の厚みの３乗とに比例し、薄肉化とは反比例の関係にある。
【０００６】
しかし、モバイル機器はその機能上、薄肉軽量化が求められるため、軽量な樹脂を主要材料とした筐体が多く採用されており、樹脂の薄肉剛性化技術として、特許文献１が開示されている。特許文献１には、射出成型により、球状に隆起した複数の凸部を平面部に配列させ、この凸部の直径を１０ｍｍ以上１６ｍｍ以下にすることで、板厚を厚くすることなく十分な剛性を確保することができると記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１０−０２３３２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に記載された技術は、凸部の内接円の直径が１０ｍｍ以上１６ｍｍ以下と大きいため、板厚が薄くなると、凸部の形状が大きくなりすぎてしまい、十分な剛性を確保することができなくなる。
【０００９】
そこで、本発明は、樹脂を用いた筐体において剛性の低下を抑制しつつ薄型軽量化を図ることができる筐体及び金型を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
ところで、一般的な樹脂の成型は金型に溶融樹脂を射出することにより行っており、金型の微細加工は製造コストが極端に高くなる。このため、樹脂成型品を安価に大量生産する樹脂成型の分野においては、樹脂成型品の表面に微細な凹凸を形成するのは非経済的であることから、樹脂成型品の表面に微細な凹凸を形成すること自体考えられてこなかった。
【００１１】
しかしながら、本発明者らは、当業者の常識を超えて鋭意研究した結果、カーボングラファイトによる放電加工や、レーザによる加工や、エッチング液を使用した化学的処理などを行うことで金型を微細加工し、樹脂製の筐体表面に微細なハニカム構造を形成することで、樹脂を用いた筐体においても、剛性の低下を抑制しつつ薄型軽量化を図ることができる筐体を得ることができるとの知見を得た。
【００１２】
すなわち、本発明に係る筐体は、樹脂により形成された薄板部を有する筐体であって、薄板部の表面に、ハニカム構造に配列された六角形セルの輪郭を形成するハニカム溝が形成されており、薄板部の板厚が１．５ｍｍ以下であり、六角形セルの内接円の直径が５０００μｍ以下である。
【００１３】
本発明に係る筐体によれば、薄板部の板厚を１．５ｍｍ以下と薄くしても、薄板部の表面にハニカム溝を形成するとともに、このハニカム溝により形成される六角形セルの内接円の直径を５０００μｍ以下と小さくすることで、様々な方向からの荷重に対して高い剛性を発揮するハニカム構造を細密充填することができるため、剛性の低下を最大限に抑制しつつ、薄型軽量化を図ることができる。
【００１４】
また、本発明に係る筐体は、樹脂に無機充填材が含有されており、六角形セルの内接円の直径が３００μｍ以上であるものとすることができる。これにより、筐体を無機充填材で補強して剛性を高めることができる。樹脂に含有させる無機充填材としては、様々なものを採用することができ、コスト面からガラス繊維を採用することができる。無機充填材を樹脂に含有させると、樹脂の成型により無機充填材が細かく折れて短くなる。無機充填材の中でも安価なガラス繊維は、成型後の数平均ガラス繊維長が他の無機充填材よりも長い２００μｍ以上３００μｍ未満となる。しかしながら、六角形セルの内接円の直径が３００μｍ以上であるため、無機充填材として安価なガラス繊維を採用したとしても、六角形セル内に無機充填材を充填させることができる。
【００１５】
本発明に係る金型は、樹脂により成形される薄板部を有する筐体を成型するための金型であって、薄板部を１．５ｍｍ以下の板厚に形成する薄板部形成部を有し、薄板部形成部には、ハニカム構造に配列された六角形セルの輪郭を形成するハニカム溝が形成されており、六角形セルの内接円の直径が５０００μｍ以下である。
【００１６】
また、本発明に係る金型は、六角形セルの内接円の直径が３００μｍ以上であるものとすることができる。
【００１７】
このような金型を用いることで、上記の作用効果を得られる筐体を容易に形成することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、樹脂を用いた筐体において剛性の低下を抑制しつつ薄型軽量化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】実施形態に係る製品の概略斜視図である。
【図２】図１に示す製品の分解斜視図である。
【図３】図１に示すＩＩＩ−ＩＩＩ線における断面図である。
【図４】薄板部の拡大斜視図である。
【図５】図４に示すＶ−Ｖ線における断面図である。
【図６】実施形態に係る金型の概略断面図である。
【図７】内側金型の内表面を示した拡大斜視図である。
【図８】図７に示すＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線における断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照して、本発明に係る筐体及び金型の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、全図中、同一又は相当部分には同一符号を付すこととする。
【００２１】
本実施形態に係る筐体は、モバイル機器を機能させる基板などを含む機器本体部（不図示）を覆う箱体である。この筐体は、樹脂の射出成型により形成されており、適宜、無機充填材（無機フィラー）が含有された樹脂の射出成型により形成することができる。
【００２２】
筐体を形成する樹脂の種類としては、生産性を考慮して、押出し、射出成形、熱プレス、真空成形に使用されている熱可塑性樹脂を使用することができる。熱可塑性の樹脂の内、ポリアミドイミド、ＰＰＳ樹脂、ＬＣＰ樹脂、ポリカーボネート、ポリアセタール、ポリアミド、ＰＢＴ樹脂、ＰＥＴ樹脂、変性ＰＰＯ樹脂、変性ＰＰＥ樹脂、ＡＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンや、これらを一構成成分とするアロイ材料および共重合体等も使用することができる。
【００２３】
この場合、モバイル機器に使用する筐体として薄肉でも剛性を上げる必要があるため、筐体を形成する樹脂に無機充填材を添加（含有）させることが好ましい。また、筐体に対して無機充填材を２０〜７０％ｗｔに高密度添加することが好ましく、この場合、使用する樹脂は、押出し性と薄肉流動性を考慮して結晶性の樹脂が好ましい。
【００２４】
樹脂に添加する無機充填材の種類としては、ガラス繊維、ＰＡＮ系やピッチ系の炭素繊維、ステンレス繊維、アルミニウム繊維や黄銅繊維などの金属繊維、芳香族ポリアミド繊維などの有機繊維、石膏繊維、セラミック繊維、アスベスト繊維、ジルコニア繊維、アルミナ繊維、シリカ繊維、参加チタン繊維、炭化ケイ素繊維、ロックウール、チタン酸カリウムウィスカー、窒化ケイ素ウィスカー、ワラステナイトなどの繊維状、ウィスカー状充填材、ガラスビーズ、ガラスバルーン、タルク、硫酸バリウムなどの充填材が挙げられる。その中でも、剛性、強度、コスト面からガラス繊維が好ましい。ガラス繊維は、ペレット造粒時の押出し工程、射出成型工程において添加時よりも短くなり、その数平均ガラス繊維長が約２００μｍ以上３００μｍ未満になってしまう。また、ガラス繊維の平均径φ（直径）は、３μ以上５０μｍ未満のものが使用でき、コスト面と強度面から５μｍ以上３０μｍ未満のものを使用することが好ましい。
【００２５】
更に、無機充填材は、その表面を、シラン系カップリング剤、チタネート系カップリング剤などのカップリング剤、その他の表面処理剤および膨潤性の層状珪酸塩では有機化オニウムイオンで予備処理したものとすることで、より優れた機械的強度を得ることができるため好ましい。
【００２６】
次に、図１〜図３を参照して、実施形態に係る筐体の形状について説明する。
【００２７】
図１は、実施形態に係る製品の概略斜視図である。図２は、図１に示す製品の分解斜視図である。図３は、図１に示すＩＩＩ−ＩＩＩ線における断面図である。図１〜図３に示すように、本実施形態に係る製品１は、薄い直方体に形成されており、モバイル機器の表側に配置されてモバイル機器の表示・操作パネルＰなどが配置される筐体２と、モバイル機器の裏側などに配置される筐体３とで構成されている。また、図では示していないが、二次電池を交換しやすいように、筐体２に樹脂製の電池蓋を付けてもよい。
【００２８】
筐体３は、矩形平板状の薄板部４と、薄板部４の周縁から立設されて筐体２と接続される周縁部５と、を備えている。
【００２９】
図４は、薄板部４の拡大斜視図である。図５は、図４に示すＶ−Ｖ線における断面図である。図４及び図５に示すように、薄板部４は、内表面４ａ及び外表面４ｂが略平面状に形成されている。内表面４ａには、内表面４ａを外表面４ｂ側に窪ませたハニカム溝６により、ハニカム構造に配列された複数の六角形セル７、すなわち、六角形セル７の輪郭が形成されている。
【００３０】
六角形セル７は、ハニカム構造を構成する正六角形のセルであり、内表面４ａと面一な平面状に形成されている。ハニカム溝６は、六角形セル７を囲むように網状に延びており、六角形セル７の周縁から外表面４ｂ側に向けてＶ字状（三角谷状）に窪んでいる。なお、ハニカム溝６により形成される凸状及び凹状の角部（コーナー）は、筐体３に作用する応力の集中を抑制するために、曲面状となるように丸められている（Ｒが付けられている）。
【００３１】
薄板部４の板厚Ａは、１．５ｍｍ以下であり、製造容易性の観点から０．５０ｍｍ以上とすることが好ましい。板厚Ａを１．５ｍｍ以下とすることで、モバイル機器の薄型軽量化を図ることができる。一方、板厚Ａを０．５０ｍｍ以上とすることで、射出成形による安価な方法で筐体３を生産する場合であっても、溶融樹脂を容易に金型全体に行き渡らせることができるため、歩留まりを向上させることができる。
【００３２】
ハニカム構造を構成する六角形セル７の内接円の直径Ｂは、５０００μｍ以下であり、樹脂に添加した無機充填材８の配向の観点から３００μｍ以上であることが好ましい。直径Ｂを５０００μｍ以下とすることで、様々な方向からの荷重に対して高い剛性を発揮するハニカム構造を細密充填することができるため、剛性の低下を最大限に抑制しつつ、筐体３の薄型軽量化を図ることができる。また、上述したように、ガラス繊維を無機充填材８として樹脂に添加した場合、ペレット造粒時の押出し工程、射出成型工程において添加時よりも短くなり、その数平均ガラス繊維長が約２００μｍ以上３００μｍ未満になる。そこで、直径Ｂを３００μｍ以上とすることで、六角形セル７内にガラス繊維の無機充填材８を充填させることができるため、筐体３をガラス繊維の無機充填材８で補強して剛性を高めることができる。
【００３３】
ハニカム溝６の深さＣは、５μｍ以上５００μｍ以下であり、樹脂の配向の観点から５０μｍ以上３００μｍであることが好ましい。深さＣを５μｍ以上とすることで、肉盗み量を増やすことができるため、筐体３の軽量化を図ることができ。一方、深さＣを５００μｍ以下とすることで、筐体３の剛性を保持することができる。
【００３４】
ハニカム溝６の幅Ｄは、５μｍ以上５００μｍ以下であり、５μｍ以上２００μｍ以下であることが好ましい。幅Ｄを５μｍ以上とすることで、肉盗み量を増やすことができるため、筐体３の軽量化を図ることができ。一方、幅Ｄを５００μｍ以下とすることで、筐体３の剛性を保持することができる。
【００３５】
次に、図６〜図８を参照して、本実施形態に係る金型について説明する。
【００３６】
図６は、実施形態に係る金型の概略断面図である。図６に示すように、本実施形態に係る金型１１は、上記の筐体３を射出成型するための金型であり、筐体３の外表面を形成する外側金型１２と、筐体３の内表面を形成する内側金型１３と、を備えている。
【００３７】
外側金型１２の溶融樹脂が流し込まれる内面には、筐体３の薄板部４の外表面４ｂを形成するための薄板部形成部１４が形成されている。また、内側金型１３の溶融樹脂が流し込まれる内面には、筐体３の薄板部４の内表面４ａを形成するための薄板部形成部１５が形成されている。
【００３８】
この金型１１は、外側金型１２と内側金型１３とを重ね合わせた状態で、内部に溶融樹脂を射出し、その後冷却して外側金型１２と内側金型１３とを分離させることで、筐体３の樹脂成型品を形成することが可能となっている。そして、薄板部４の板厚Ａを１．５ｍｍ以下とするために、外側金型１２と内側金型１３とが重ね合わされた際の薄板部形成部１４と薄板部形成部１５との離間距離が１．５ｍｍ以下となっている。
【００３９】
図７は、内側金型の内表面を示した拡大斜視図である。図８は、図７に示すＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線における断面図である。図７及び図８に示すように、薄板部形成部１５には、内表面４ａに対応して、内表面４ａの凹凸と逆の凹凸が形成されている。すなわち、薄板部形成部１５には、ハニカム溝６を形成するためのハニカム溝形成凸部１６と、六角形セル７を形成するための六角形セル形成平面部１７と、が形成されている。
【００４０】
六角形セル形成平面部１７は、平面状の正六角形に形成されており、ハニカム溝形成凸部１６は、六角形セル形成平面部１７の周縁から逆Ｖ字状（三角山状）に隆起した形状となっている。なお、ハニカム溝形成凸部１６により形成される凸状及び凹状の角部（コーナー）は、筐体３と同様に、曲面状となるように丸められている（Ｒが付けられている）。
【００４１】
六角形セル形成平面部１７の内接円の直径ｂは、六角形セル７の内接円の直径Ｂと同様に、５０００μｍ以下であり、３００μｍ以上であることが好ましい。
【００４２】
六角形セル形成平面部１７に対するハニカム溝形成凸部１６の隆起高さｃは、ハニカム溝６の深さＣと同様に、５μｍ以上５００μｍ以下であり、５０μｍ以上３００μｍ以下であることが好ましい。
【００４３】
ハニカム溝形成凸部１６の幅ｄは、ハニカム溝６の幅Ｄと同様に、５μｍ以上５００μｍ以下であり、５μｍ以上２００μｍ以下であることが好ましい。
【００４４】
ハニカム溝形成凸部１６及び六角形セル形成平面部１７の形成は、例えば、平面状の薄板部形成部１５に、カーボングラファイトによる放電加工や、レーザによる加工や、エッチング液を使用した化学的処理などを行い、六角形セル形成平面部１７を窪ませることにより行うことができる。また、ハニカム溝形成凸部１６及び六角形セル形成平面部１７を形成した後、サンドブラスト処理などを行うことで、ハニカム溝形成凸部１６及び六角形セル形成平面部１７により形成される凸状及び凹状の角部（コーナー）を丸めることができる。
【００４５】
以上説明したように、本実施形態によれば、薄板部４の板厚Ａを１．５ｍｍ以下と薄くしても、薄板部４の表面にハニカム溝６を形成し、六角形セル７の内接円の直径Ｂを５０００μｍ以下と小さくすることで、様々な方向からの荷重に対して高い剛性を発揮するハニカム構造を細密充填することができるため、剛性の低下を最大限に抑制しつつ、薄型軽量化を図ることができる。
【００４６】
また、樹脂に無機充填材８を含有させることで、筐体３を無機充填材８で補強して剛性を高めることができ、更に、無機充填材８としてガラス繊維を採用したとしても、直径Ｂを３００μｍ以上とすることで、六角形セル７内にガラス繊維の無機充填材８を充填させることができるため、筐体３をガラス繊維の無機充填材８で補強して剛性を高めることができる。
【００４７】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
【００４８】
例えば、上記実施形態では、モバイル機器の裏側に配置される筐体３の薄板部４にハニカム溝６を形成するものとして説明したが、筐体の薄板部であれば、如何なる部位にハニカム溝を形成してもよく、例えば、外表面４ｂや、周縁部５や、モバイル機器の表側に配置される筐体２などに形成してもよい。また、上記実施形態では、筐体が薄い直方体に形成されるものとして説明したが、筐体の形状は、特に限定されるものではなく、デザインなどにより種々の変形が可能である。
【符号の説明】
【００４９】
１…製品、２…筐体、３…筐体、４…薄板部、４ａ…内表面、４ｂ…外表面、５…周縁部、６…ハニカム溝、７…六角形セル、８…無機充填材、１１…金型、１２…外側金型、１３…内側金型、１４…薄板部形成部、１５…薄板部形成部、１６…ハニカム溝形成凸部、１７…六角形セル形成平面部、Ａ…薄板部の板厚、Ｂ…六角形セルの内接円の直径、Ｃ…ハニカム溝の深さ、Ｄ…ハニカム溝の幅、ａ…薄板部に対応する部分の空間の厚み、ｂ…六角形セル形成平面部の内接円の直径、ｃ…ハニカム溝形成凸部の隆起高さ、ｄ…ハニカム溝形成凸部の幅、Ｐ…表示・操作パネル。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2014007283.tif 000008
【図７】
2014007283.tif 000009
【図８】
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