電子機器用筐体およびその製造方法
【課題】 筐体全体の強度と曲げ剛性を向上することで、外力が加わった場合の撓み変形量を小さくして、液晶表示装置などを損傷させず、また、携帯型情報機器用としてより軽量にすることでき、さらに、塗装などの表面処理を施すことで意匠性を向上し得る、筐体およびその製造方法を得る。
【解決手段】 素材として、押出法や圧延法などで成形された、表面性状が鋳造材などに比較して格段に優れる展伸材を用い、しかも、この素材を筐体の各部に応じて不等肉厚として、鍛造加工を施す。
【解決手段】 素材として、押出法や圧延法などで成形された、表面性状が鋳造材などに比較して格段に優れる展伸材を用い、しかも、この素材を筐体の各部に応じて不等肉厚として、鍛造加工を施す。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子機器用筐体およびその製造方法に関し、例えばノートブック型パーソナルコンピュータ（以下、「ノートパソコン」と言う）に代表される電子機器用筐体およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図７は、ノートパソコンの一例の側面図である。図７に示すノートパソコン７０は、主基板やキーボードなどが搭載される本体７７と、表示部７２からなっている。表示部７２は、主に、液晶表示装置７３（表示面７３ａ）と、この液晶表示装置７３を収納する筐体７４からなっている。筐体７４は、液晶表示装置７３の表示面７３ａ以外の面を保護する背面筐体（以下、「背面筐体」および「電子機器用筐体」を略して単に「筐体」という）７１と、表示面７３ａの周囲を保護する枠筐体７６により構成されている。表示部７２は、本体７７と適度な摩擦を持たせたヒンジ７８を介して開閉自在に取付けられ、液晶表示装置７３が見やすいように適宜な開き角度Θで保持されるようになっている。ヒンジ７８は、表示部７２側では、ヒンジ７８の取付部７８ａが、筐体７１の取付面７９に形成されたボス７５に小ネジなどで取り付けられている。
【０００３】
さて、筐体７１は、機械的強度の向上や電磁シールドおよび液晶表示装置７３から発生する熱を放つため、また軽量化を図るため、アルミニウム合金よりも密度が小さく強度の大きいマグネシウム合金により成形されたものが普及してきている。例えば、特許文献１には、マグネシウム合金をダイカスト法で成形し、略矩形状の中央部に凸状の隆起部を形成した筐体が提案されている。図８は、特許文献１に提案されるノートパソコン８０用の筐体を示し、（ａ）は、主基板やキーボードなどが搭載される本体８７に対して表示部８２を閉じた状態の斜視図、（ｂ）は表示部８２の一部断面図である。図８（ａ）（ｂ）で、８１は表示部８２のうちの筐体で、この筐体８１と枠筐体８６の間に液晶表示装置８３（表示面８３ａ）が配置されている。筐体８１には、平面部８１ａから１〜３ｍｍの隆起部８１ｂ（段差Ｈ８１）が設けられている。この特許文献１によれば、１〜３ｍｍの隆起部８１ｂ（段差Ｈ８１）を設けることで、断面２次モーメントが高くなって、剛性が向上し、筐体８１の中央に外力Ｆが加わった場合でも、隆起部８１ｂ（段差Ｈ８１）がない場合に比較して撓み変形量が小さくなり、許容できる範囲で筐体８１の平均肉厚ｔ８１を薄くできるとしている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２０４１７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図７に戻り、ノートパソコン７０の表示部７２は、使用されるその都度、ヒンジ７８を介して開閉されるが、この開閉は通常、表示部７２の上端７２ａを持って行われる。その際、ヒンジ７８が取り付けられるボス７５の取付面７９には、ねじりや曲げ応力が集中し、しかも繰り返しかかることになる。特許文献１に提案される筐体には、ヒンジの取り付けについて具体的な提案はないが、ヒンジ７８を取り付けるボス７５の取付面７９に、ねじりや曲げ応力が集中してかかると、ボス７５の取付面７９や上端７２ａが大きく撓み変形して、収納している液晶表示装置を損傷させるおそれがある。また、特許文献１に提案される筐体は、マグネシウム合金溶湯を射出成形することで、図８での主要部肉厚Ｔ８１を０．８ｍｍ程度まで薄くできるとしているが、マグネシウム合金溶湯を射出成形して得られる筐体は、その製法上の制約から、比較的厚肉のものに限定され、ノートパソコンなどの携帯型情報機器用として、より軽量にすることは難かしい。さらに、特許文献１に提案される筐体は、その製造過程中に鋳造欠陥や酸化物を内部および表面に介在させる恐れが皆無ではないため、品質の良好なものを工業的に量産しにくいという問題があり、意匠性を上げようと、塗装などの表面処理を施そうとしても、これが困難となるおそれもある。
【０００６】
したがって、本発明の課題は、筐体全体の強度と曲げ剛性を向上することで、外力が加わった場合の撓み変形量を小さくして、液晶表示装置などを損傷させず、また、携帯型情報機器用としてより軽量にすることでき、さらに、塗装などの表面処理を施すことで意匠性を向上し得る、筐体およびその製造方法を得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、素材として、押出法や圧延法などで成形された、表面性状が鋳造材などに比較して格段に優れる展伸材を用い、しかも、この素材を筐体の各部に応じて不等肉厚として、鍛造加工を施すことで、上記課題が解決できるとの知見を得、本発明に想到した。
【０００８】
すなわち、本発明の筐体は、金属材料に鍛造加工が施され、略矩形状の平面部と、該矩形状の平面部の一部に補強面と、前記平面部の両側に立設する側壁とを備えるようにした電子機器用筐体であって、前記補強面の主要部肉厚が、前記平面部の主要部肉厚より厚肉に形成され、かつ、前記側壁の主要部肉厚が、前記補強面の主要部肉厚と同じかまたは厚肉に形成されていることを特徴とする。
【０００９】
この構成とすることで、筐体全体の強度と曲げ剛性が向上され、外力が加わった場合の撓み変形量を小さくして、液晶表示装置などを損傷させず、また、携帯型情報機器用としてより軽量にすることでき、さらに、塗装などの表面処理を施すことで意匠性を向上し得るようになる。
【００１０】
本発明において、前記筐体は、マグネシウム合金からなり、平面視で、幅が２００〜３５０ｍｍ、奥行きが１５０〜３００ｍ、前記平面部の主要部肉厚が０．５〜０．８ｍｍ、前記補強面の主要部肉厚が０．７〜１．２ｍｍ、前記側壁の主要部肉厚が１．０〜１．５ｍｍに形成され、その内面に液晶表示装置を収納する、ノートパソコン用の筐体であり、前記補強面が、ヒンジを取り付けるためのボス取付面であることが好ましい。
【００１１】
マグネシウム合金は、密度が１．８であり、軽量化材料として多用されているアルミニウムの密度２．７と比較しても、非常に小さい。したがって、マグネシウム合金を用いて携帯型情報機器とすることで、さらに軽量化することできる。また、鍛造により、筐体の各部を上記の異なる肉厚として、ヒンジを取り付けるためのボス取付面を含めた筐体全体の強度と曲げ剛性が向上され、外力が加わった場合の撓み変形量を小さくして、ノートパソコン用の筐体として、液晶表示装置などを損傷させないようになる。
【００１２】
次に、本別発明の筐体の製造方法は、金属材料からなる不等肉厚展伸材に鍛造加工が施され、もって、略矩形状の平面部と、該矩形状の平面部の一部に補強面と、前記平面部の両側に立設する側壁とを備えると共に、前記平面部、補強面、および側壁のうちの少なくとも１つが、互いの主要部肉厚を異なるように成形されることを特徴とする。この構成とすることで、強度と曲げ剛性が向上され、軽量で、しかも意匠性が向上された筐体を製造することができる。
【００１３】
本別発明の筐体の製造方法において、前記不等肉厚展伸材は、前記鍛造加工が施される前、前記補強面となる中間部の肉厚が、前記平面部となる中央部の肉厚より厚肉とされ、かつ、前記側壁となる外側の肉厚が、前記中間部の肉厚と同じまたは厚肉とされていることが好ましい。この構成とすることで、鍛造加工が施された後、容易に、不等肉厚展伸材の中央部を筐体の平面部、中間部をヒンジの取付面、外側を側壁とすることができる。
【００１４】
本別発明の筐体の製造方法において、前記不等肉厚展伸材は、鍛造加工が施された後、前記中間部の一部が、前記中央部と実質的に同じ肉厚にされていることが好ましい。この構成とすることで、中間部の一部が、中央部と実質的に同じ肉厚まで薄くされるので、さらに軽量の筐体を製造することができ、また筐体内に収納する部品の容積を増すことができ、また、内蔵部品との干渉を防止することができる。
【００１５】
本別発明の筐体の製造方法において、前記不等肉厚展伸材は、マグネシウム合金からなり、前記中央部の肉厚が０．５〜０．８ｍｍ、前記中間部の肉厚が０．７〜１．２ｍｍ、前記外側の肉厚が１．０〜１．５ｍｍとされていることが好ましい。この構成とすることで、強度と曲げ剛性が向上され、軽量な筐体を製造することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の筐体およびその製造方法によれば、筐体全体の強度と曲げ剛性を向上することで、外力が加わった場合の撓み変形量を小さくして、液晶表示装置などを損傷させず、また、携帯型情報機器用としてより軽量にすることでき、さらに、塗装などの表面処理を施すことで意匠性を向上し得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、発明の実施の形態を、図面に基づき詳細に説明する。
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に係るノートパソコン用の筐体１１を示し、（ａ）はヒンジの取付面１３側から見た平面図、（ｂ）は（ａ）でのＸ−Ｘ断面図、（ｃ）は（ａ）でのＹ−Ｙ断面図、（ｄ）は（ｃ）でのＺ部拡大図である。図１で、筐体１１は、金属材料の一つのマグネシウム合金からなり、略矩形状の平面部１２と、この平面部１２の一部の角隅に補強面１３と、平面部１２の両側に立設する側壁１４とを備えている。補強面１３には、ヒンジ（図示せず）が取り付られるボス１５ａ〜１５ｄが、スタッド溶接により接合されている。そして、補強面１３の主要部肉厚ｔ１３が、平面部１２の主要部肉厚ｔ１２より厚肉に形成され、かつ、側壁１４の主要部肉厚ｔ１４が、補強面１３の主要部肉厚ｔ１３と同じかまたは厚肉に形成されている。具体的には、筐体１１は、（ＡＳＴＭ規格）ＡＺ３１マグネシウム合金からなり、平面視で、幅Ｗが２６０ｍｍ、奥行きＤが２１０ｍｍ、平面部１２の主要部肉厚ｔ１２が０．７ｍｍ、補強面１３の主要部肉厚ｔ１３が０．９ｍｍ、補強面１３の寸法が（Ｅ）４０ｍｍ×（Ｆ）２５ｍｍ、側壁１４の主要部肉厚ｔ１４が１．２ｍｍで、側壁の高さＨが１０ｍｍとされている。前後壁１６の中央部の主要部肉厚ｔ１２は、平面部１２の肉厚ｔ１２と同じにされている。また、補強面１３に接合されるボス１５ａ〜１５ｄは、外径が６ｍｍとされ、ヒンジ（図示せず）を固定するための雌ねじ１５ｓが形成されている。このように、補強面１３の主要部肉厚ｔ１３が０．９ｍｍと、平面部１２の主要部肉厚ｔ１２の０．７ｍｍより厚肉に形成されているので、補強面１３の強度と曲げ剛性が向上されている。さらに、側壁１４の主要部肉厚ｔ１４が１．２ｍｍと、補強面１３の主要部肉厚ｔ１３の０．９ｍｍより厚肉に形成されているので、筐体１１全体の強度と曲げ剛性が向上されている。したがって、筐体１１が、ヒンジ（図示せず）を介して開閉され、ボス１５が取り付けられる補強面にねじりや曲げ応力が集中し、しかも繰り返しかかっても、筐体１１の撓み変形量を小さくして、収納する液晶表示装置などを損傷させず、また、携帯型情報機器用としてより軽量にされている。
【００１８】
次に、図２に基づき、図１に示した筐体１１の製造方法について説明する。図２は、筐体１１の製造工程を示す図であり、（Ａ）は、ビレットを不等肉厚展伸材に押出している状態、（Ｂ）は、押出した不等肉厚展伸材を切断している状態、（Ｃ）は、不等肉厚展伸材にボスを接合している状態、（Ｄ）はボスと共に不等肉厚展伸材を鍛造している状態の、左側は各工程の断面図、右側は成形体の平面図である。なお、各工程（Ａ）〜（Ｄ）ごとに、主要部肉厚は変化するのであるが、説明の簡略化のため、各工程（Ａ）〜（Ｄ）を通じ、同じ部位の主要部肉厚は同符号で示している。
【００１９】
（Ａ）押出
図２（Ａ）で、２１ａはコンテナと呼ばれる耐熱容器、Ｂはコンテナ２１ａに装填される、金属材料の一つの（ＡＳＴＭ規格）ＡＺ３１マグネシウム合金からなるビレット、２１ｂはビレットＢを押し出すステム、２１ｃは、図に対して直角方向の中央部、この中央部と外側の中間部、外側にかけ３段に幅が増されたダイス、１１Ａは押出加工された不等肉厚展伸材である。ビレットＢは、耐熱容器に挿入された後、ステム２１ｂに加えた押込力Ｐで押し込まれ、ダイス２１ｃにより不等肉厚展伸材１１Ａとされる。このとき、耐熱容器２１ａは４００℃に加熱され、ビレットＢは耐熱容器２１ａ挿入前に４６０℃に加熱され、ダイス２１ｃは４７０℃に加熱されている。ダイス２１ｃから押出加工された不等肉厚展伸材１１Ａは、全幅（図示せず）が３０５ｍｍで、中間部の肉厚ｔ１３が０．９ｍｍで、中央部の肉厚ｔ１２の０．７ｍｍより厚肉とされ、かつ、外側の肉厚ｔ１４が１．２ｍｍで、中間部の肉厚ｔ１３の０．９ｍｍより厚肉にされている。
【００２０】
（Ｂ）切断
図２（Ｂ）で、下刃２２ａと上刃２２ｂは、不等肉厚展伸材１１Ａを切断するための切断刃である。押出加工された不等肉厚展伸材１１Ａは、下刃２２ａ上に載置された後、上刃２２ｂが下降されて、幅Ｗｂが３００ｍｍで、奥行きＤｂが２５０ｍｍに切断されると共に、隅角にＲ加工が施され、鍛造後の筐体形状を見込んだ形状の切断材（ブランク材）１１Ｂとされている。
【００２１】
（Ｃ）ボス接合
図２（Ｃ）で、Ｘ−Ｙステージ付きの自動スタッド溶接装置（図示せず）の保持台上に不等肉厚展伸材１１Ａが載置された後、把持具で把持されたボス１５ａ〜１５ｄが、各々、正確に位置決めされ、スタッド溶接されている。これにより、不等肉厚展伸材１１Ａと４個のスタッド１５ａ〜１５ｄが仮接合され、ボス接合材１１Ｃとされている。
【００２２】
（Ｄ）鍛造
図２（Ｄ）で、２４ａは下型、２４ｂは上型である。下型２４ａ、上型２４ｂともに３８０℃に加熱保持され、鍛造前のボス接合材１１Ｃは４３０℃に加熱されている。ボス接合材１１Ｃは、下型２４ａ上に載置された後、上型２４ｂが下降されて、鍛造速度３０ｓｐｍ、荷重９０００ｋＮで鍛造されている。そして、鍛造後の素材１１Ｄは、側壁１４がほぼ直角に立ち上げられ、幅Ｗが２６０ｍｍ、奥行きＤが２１０ｍｍで、さらに、中間部の肉厚ｔ１３の一部が中央部の肉厚ｔ１２と同じ肉厚にされ、平面部１２の主要部肉厚ｔ１２が０．７ｍｍ、補強面１３の主要部肉厚ｔ１３が０．９ｍｍ、側壁１４の主要部肉厚ｔ１４が１．１ｍｍとされている。鍛造後の素材１１Ｄには、周辺にバリが発生するので、このバリを除去するトリミング処理が行われ、次いで、ボス１５への雌ねじほかの機械加工（図示せず）が施され、さらに、仮防食の後、塗装や陽極酸化皮膜処理などの表面処理が施され、図１に示す筐体１１とされている。
【００２３】
上記の製造方法によれば、品質の良好な筐体を工業的に量産でき、しかも、筐体に塗装などの表面処理を施すことで意匠性を向上し得るようになる。
【００２４】
（実施の形態２）
本発明の筐体は、実施の形態１に限らず、例えば図３（ａ）〜（ｃ）に示す、実施の形態２、３、４とすることもできる。
先ず、図３（ａ）は、実施の形態２に係る筐体１１−２の幅方向断面図である。図３（ａ）で、筐体１１−２は、マグネシウム合金からなり、略矩形状の平面部１２と、この矩形状の平面部１２の一部に補強面１３と、平面部１２の両側に立設する側壁１４とを備えている。筐体１１−２は、中央部が周囲より突出している。そして、補強面１３の主要部肉厚ｔ１３が、平面部１２の主要部肉厚ｔ１２より厚肉に形成され、かつ、側壁１４の主要部肉厚ｔ１４が、補強面１３の主要部肉厚ｔ１３と同じまたは厚肉に形成されている。補強面１３は、ヒンジ（図示せず）を取り付けるためのボス取付面とされ、ボス取付面を除く部位は平面部１２の肉厚ｔ１２とほぼ同じにされている。実施の形態２に係る筐体１１−２は、中央部が周囲より突出しているので、全体の剛性をさらに向上することができる。
【００２５】
（実施の形態３）
図３（ｂ）は、実施の形態３に係る筐体１１−３の補強面１３側から見た平面図である。図３（ｂ）で、筐体１１−３は、マグネシウム合金からなり、略矩形状の平面部１２と、この矩形状の平面部１２の一部に補強面（二点鎖線で示す)１３と、平面部１２の両側に立設する側壁１４とを備えている。そして、補強面１３の主要部肉厚ｔ１３が、平面部１２の主要部肉厚ｔ１２より厚肉に形成され、かつ、側壁１４の主要部肉厚ｔ１４が、補強面１３の主要部肉厚ｔ１３と同じまたは厚肉に形成されている。前後壁１６の中央部の主要部肉厚ｔ１２は、平面部１２の肉厚ｔ１２と同じにされている。補強面１３は、ヒンジ（図示せず）を取り付けるためのボス取付面とされている。ボス取付面を除く面１５も、補強面１３の肉厚ｔ１３と同じにされている。実施の形態３に係る筐体１１−３は、ボス取付面を除く面１５も、補強面１３の肉厚ｔ１３と同じにされているので、やや軽量でなくなるものの、筐体１１−３の剛性をさらに向上することができる。
【００２６】
（実施の形態４）
図３（ｃ）は、実施の形態４に係る筐体１１−４の幅方向断面図である。図３（ｃ）で、筐体１１−４は、マグネシウム合金からなり、略矩形状の平面部１２と、この矩形状の平面部１２の一部の略中央に補強面１３と、平面部１２の両側に立設する側壁１４とを備えている。そして、補強面１３の主要部肉厚ｔ１３が、平面部１２の主要部肉厚ｔ１２より厚肉に形成され、かつ、側壁１４の主要部肉厚ｔ１４が、補強面１３の主要部肉厚ｔ１３と同じまたは厚肉に形成されている。実施の形態４に係る筐体１１−４は、中央の補強面により、全体の剛性を向上することができ、液晶表示装置を内蔵する場合はこれを保護することができる。
【実施例】
【００２７】
（実施例１）
次に、筐体の形状と、（１）筐体全体の強度、（２）撓み変形量、（３）軽量化、および（４）意匠性との関係について、具体例をもとに説明する。図４で、（ａ）は実施例に係る筐体１１の、左側は部分平面図、右側は矢視Ｅ−Ｅ断面図、（ｂ）は比較例に係る筐体４１の、左側は部分平面図、右側は矢視Ｆ−Ｆ断面図、（ｃ）は従来例に係る筐体５１の、左側は部分平面図、右側は矢視Ｇ−Ｇ断面図である。
【００２８】
図４（ａ）に示す、実施例に係る筐体１１は、前述した実施の形態１と同じにしている。すなわち、図１に戻り、実施例の筐体１１は、（ＡＳＴＭ規格）ＡＺ３１マグネシウム合金からなり、平面視で、幅Ｗを２６０ｍｍ、奥行きＤを２１０ｍｍ、平面部１２の主要部肉厚ｔ１２を０．７ｍｍ、補強面１３の主要部肉厚ｔ１３を０．９ｍｍ、補強面１３の寸法を（Ｅ）４０ｍｍ×（Ｆ）２５ｍｍ、側壁１４の主要部肉厚ｔ１４を１．２ｍｍとしている。また、補強面１３に接合するボス１５ａ〜１５ｄは、外径を６ｍｍとしている。
【００２９】
図４（ｂ）に示す、比較例に係る筐体４１は、（ＡＳＴＭ規格）ＡＺ３１マグネシウム合金からなり、等肉厚の展伸材を素材とし、この素材の平面部４２にボス４５をスタッド溶接で接合した後、鍛造加工を施している。そして、鍛造加工を施した後の筐体４１は、平面視で、幅Ｗを２６０ｍｍ、奥行きＤを２１０ｍｍ、実施例のような補強面は形成せず、平面部４２の肉厚ｔ４２および側壁４４の肉厚ｔ４４ともに同じ肉厚の０．７ｍｍとしている。ボス４５は、外径を６ｍｍとし、雌ねじ４５ｓを形成している。
【００３０】
図４（ｃ）に示す、従来例に係る筐体５１は、（ＡＳＴＭ規格）ＡＭ２０マグネシウム合金からなり、ボス５５を含めて特許文献１と同様に射出成形している。そして、射出成形した後の筐体５１は、平面視で、幅Ｗを２６０ｍｍ、奥行きＤを２１０ｍｍ、実施例のような補強面は形成せず、平面部５２の肉厚ｔ５２を０．７ｍｍとし、側壁５４は上下で肉厚を異ならせ、上部の肉厚ｔ５４−１を１．５ｍｍ、下部の肉厚ｔ５４−２を２．２ｍｍとしている。また、ボス５５は外径を６ｍｍとし、雌ねじ５５ｓを形成し、ボス５５の外周には補強のためのリブ５５Ｌを形成している。
【００３１】
次に、上述した（ａ）実施例の筐体１１、（ｂ）比較例の筐体４１、（ｃ）従来例の筐体５１について、（１）筐体全体の強度、（２）撓み変形量、（３）軽量化、および（４）意匠性との関係について、調査した。（１）の強度は、４個のボスを完全拘束した状態で、筐体の右上端部に、筐体を開閉するときに負荷されるヒンジトルク相当の力０．５２Ｎｍを加えたときの、ボスの根元に発生する最大のミゼス応力（ＭＰａ）から求めた。なお、ミゼス応力（ＭＰａ）とは、複数の荷重による３軸応力状態をまとめ、１軸引張り試験から求めた材料強度と直接比較できるようにしたものである。（ＡＳＴＭ規格）ＡＺ３１とＡＭ２０のマグネシウム合金での、許容ミゼス応力は４５ＭＰａである。（２）の撓み変形量（ｍｍ）は、上述した（１）の強度を求める際に、筐体の右上端部の変形量（ｍｍ）から求めた。（３）の軽量化は、各筐体の体積（ｃｍ３）とマグネシウム合金の密度１．８を積算した質量から求めた、（４）の意匠性は、筐体の外表面に塗装を何回施した後に意匠性が確保されたかで評価し、１〜２回のものを優、３回以上を良とした。また、（１）〜（４）を総合して、優と良に評価した。その結果を表１に示す。また、図５に、各筐体の撓み変形量（ｍｍ）を解析した図を示す。
【００３２】
【表１】
【００３３】
表１から、実施例の筐体１１は、ミゼス応力が４０．３Ｐａと、許容ミゼス応力４５ＭＰａ以下であり、材料強度が確保されていることわかった。また、実施例の筐体１１は、撓み変形量が１．１ｍｍと小さく、ノートパソコン用としてその内面に液晶表示装置を収納しても、液晶表示装置を損傷させないことがわかった。また、実施例の筐体１１は、質量が６７．６ｇと、従来例と同等であり、軽量化されていることがわかった。また、実施例の筐体１１は、不等肉厚展伸材に鍛造加工を施したものであるので、塗装などの表面処理を施すことで、意匠性に優れていることもわかった。
【００３４】
一方、比較例の筐体４１は、質量が６０．０ｇと比較的小さく、意匠性にも優れるものの、ミゼス応力が２６６ＭＰａと、許容ミゼス応力４５ＭＰａを大きく超えており、材料強度が不足していることわかった。
また、従来の筐体５１は、ミゼス応力が４３ＭＰａと許容ミゼス応力４５ＭＰａ以下であり、撓み変形量も１．３ｍｍと小さく、質量も６８．０ｇと実施例と殆ど同じであるが、塗装などの表面処理を施した後でも、表面に凹凸が僅かではあるが現れ、意匠性を出すのが困難であった。
以上のことから、（１）筐体全体の強度、（２）撓み変形量、（３）軽量化、および（４）意匠性を総合すると、実施例の筐体１１が、特に優れていることがわかった。
【００３５】
（実施例２）
実施例の筐体１１で、補強面１３の肉厚ｔ１３を０．７〜２．５ｍｍの間で変え、また補強面１３の寸法（Ｅ×Ｆ）を４０ｍｍ×２５ｍｍと３５ｍｍ×２０ｍｍの２種類とし、ボス１５の直径を５ｍｍと６ｍｍの２種類とし、不等肉厚展伸材に鍛造加工を施して作製した。そして、実施例１と同様に、４個のボス１５を完全拘束した状態で、筐体の右上端部に、筐体を開閉するときに負荷されるヒンジトルク相当の力０．５２Ｎｍを加え、ボス１５の根元に発生する最大のミゼス応力（ＭＰａ）から求めた。補強面１３の肉厚ｔ１３とボス１５部に発生するミゼス応力（ＭＰａ）との関係を調査した。その結果を図６に示す。
【００３６】
図６から、マグネシウム合金からなる実施例の筐体１１では、許容ミゼス応力４５ＭＰａ以下とするためには、補強面の寸法（Ｅ×Ｆ）、ボス１５の直径の違いがあっても、補強面１３の肉厚ｔ１３は０．９ｍｍ以上であれば良いことがわかった。また、補強面１３の肉厚ｔ１３が２．５ｍｍになると、ミゼス応力が１０ＭＰａまで低下されており、補強面１３の肉厚ｔ１３を増すことで、ミゼス応力を小さくできることがわかった。そして、実施例の筐体１１においては、補強面１３の肉厚ｔ１３は、軽量化も図ることを考えに入れると、０．９〜２．５ｍｍが良いことがわかった。
【００３７】
なお、実施の形態１〜４、および実施例では、金属材料の一つとしてマグネシウム合金により説明したが、本発明はマグネシウム合金に限らず、アルミニウム合金、チタン合金、ステンレス材を適用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】実施の形態１に係るノートパソコン用の筐体１１を示し、（ａ）はヒンジの取付面１３側から見た平面図、（ｂ）は（ａ）でのＸ−Ｘ断面図、（ｃ）は（ａ）でのＹ−Ｙ断面図、（ｄ）は（ｃ）でのＺ部拡大図である。
【図２】筐体１１の製造工程を示す図であり、（Ａ）は、ビレットを不等肉厚展伸材に押出している状態、（Ｂ）は、押出した不等肉厚展伸材を切断している状態、（Ｃ）は、不等肉厚展伸材にボスを接合している状態、（Ｄ）はボスと共に不等肉厚展伸材を鍛造している状態の、左側は各工程の断面図、右側は成形体の平面図である。
【図３】（ａ）は、実施の形態２に係る筐体１１−２の幅方向断面図、（ｂ）は、実施の形態３に係る筐体１１−３の補強面１３側から見た平面図、（ｃ）は、実施の形態４に係る筐体１１−４の幅方向断面図である。
【図４】（ａ）は実施例に係る筐体１１の、左側は部分平面図、右側は矢視Ｅ−Ｅ断面図、（ｂ）は比較例に係る筐体４１の、左側は部分平面図、右側は矢視Ｆ−Ｆ断面図、（ｃ）は従来例に係る筐体５１の、左側は部分平面図、右側は矢視Ｇ−Ｇ断面図である。
【図５】実施例、比較例、従来例の各筐体の撓み変形量を解析した図である。
【図６】補強面１３の肉厚ｔ１３とボス１５部に発生するミゼス応力（ＭＰａ）との関係を示す図である。
【図７】ノートパソコンの一例の側面図である。
【図８】特許文献１に提案されるノートパソコン用の筐体８０を示し、（ａ）は、主基板やキーボードなどが搭載される本体８７に対して表示部８２を閉じた状態の斜視図、（ｂ）は表示部８２の一部断面図である。
【符号の説明】
【００３９】
１１、１１−２、１１−３、１１−４、４１、５１、７１、７４、８１：背面筐体（筐体）
１１Ａ：不等肉厚展伸材
１１Ｂ：切断材（ブランク材）
１１Ｃ：ボス接合材
１１Ｄ：鍛造後の素材
１２：平面部
１３：補強面
１４：側壁
１５、１５ａ〜１５ｄ、４５、５５、７５：ボス
１５ｓ、４５s、５５ｓ：雌ねじ
１６：前後壁
２１ａ：耐熱容器
２１ｂ：ステム
２１ｃ：ダイス
２２ａ：下刃
２２ｂ：上刃
２４ａ：下型
２４ｂ：上型
７０、８０：ノートパソコン
７２、８２：表示部
７２ａ：上端
７３、８３：液晶表示装置
７３ａ、８３ａ：表示面
７６、８６：枠筐体
７７、８７：本体
７８：ヒンジ
７８ａ：取付部
７９：取付面
８１ａ：平面部
８１ｂ：隆起部
Ｂ：ビレット
Ｄ、Ｄｂ、Ｄｃ：奥行き
Ｈ：側壁の高さ
Ｈ８１：段差
Ｆ：外力
Ｐ：押込力
ｔ１２：平面部の主要部肉厚（中央の厚さ）
ｔ１３：補強面の主要部肉厚（中間部の厚さ）
ｔ１４：側壁の主要部肉厚（外側の厚さ）
Θ：開き角度
Ｗ、Ｗｂ、Ｗｃ：幅
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子機器用筐体およびその製造方法に関し、例えばノートブック型パーソナルコンピュータ（以下、「ノートパソコン」と言う）に代表される電子機器用筐体およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図７は、ノートパソコンの一例の側面図である。図７に示すノートパソコン７０は、主基板やキーボードなどが搭載される本体７７と、表示部７２からなっている。表示部７２は、主に、液晶表示装置７３（表示面７３ａ）と、この液晶表示装置７３を収納する筐体７４からなっている。筐体７４は、液晶表示装置７３の表示面７３ａ以外の面を保護する背面筐体（以下、「背面筐体」および「電子機器用筐体」を略して単に「筐体」という）７１と、表示面７３ａの周囲を保護する枠筐体７６により構成されている。表示部７２は、本体７７と適度な摩擦を持たせたヒンジ７８を介して開閉自在に取付けられ、液晶表示装置７３が見やすいように適宜な開き角度Θで保持されるようになっている。ヒンジ７８は、表示部７２側では、ヒンジ７８の取付部７８ａが、筐体７１の取付面７９に形成されたボス７５に小ネジなどで取り付けられている。
【０００３】
さて、筐体７１は、機械的強度の向上や電磁シールドおよび液晶表示装置７３から発生する熱を放つため、また軽量化を図るため、アルミニウム合金よりも密度が小さく強度の大きいマグネシウム合金により成形されたものが普及してきている。例えば、特許文献１には、マグネシウム合金をダイカスト法で成形し、略矩形状の中央部に凸状の隆起部を形成した筐体が提案されている。図８は、特許文献１に提案されるノートパソコン８０用の筐体を示し、（ａ）は、主基板やキーボードなどが搭載される本体８７に対して表示部８２を閉じた状態の斜視図、（ｂ）は表示部８２の一部断面図である。図８（ａ）（ｂ）で、８１は表示部８２のうちの筐体で、この筐体８１と枠筐体８６の間に液晶表示装置８３（表示面８３ａ）が配置されている。筐体８１には、平面部８１ａから１〜３ｍｍの隆起部８１ｂ（段差Ｈ８１）が設けられている。この特許文献１によれば、１〜３ｍｍの隆起部８１ｂ（段差Ｈ８１）を設けることで、断面２次モーメントが高くなって、剛性が向上し、筐体８１の中央に外力Ｆが加わった場合でも、隆起部８１ｂ（段差Ｈ８１）がない場合に比較して撓み変形量が小さくなり、許容できる範囲で筐体８１の平均肉厚ｔ８１を薄くできるとしている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２０４１７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図７に戻り、ノートパソコン７０の表示部７２は、使用されるその都度、ヒンジ７８を介して開閉されるが、この開閉は通常、表示部７２の上端７２ａを持って行われる。その際、ヒンジ７８が取り付けられるボス７５の取付面７９には、ねじりや曲げ応力が集中し、しかも繰り返しかかることになる。特許文献１に提案される筐体には、ヒンジの取り付けについて具体的な提案はないが、ヒンジ７８を取り付けるボス７５の取付面７９に、ねじりや曲げ応力が集中してかかると、ボス７５の取付面７９や上端７２ａが大きく撓み変形して、収納している液晶表示装置を損傷させるおそれがある。また、特許文献１に提案される筐体は、マグネシウム合金溶湯を射出成形することで、図８での主要部肉厚Ｔ８１を０．８ｍｍ程度まで薄くできるとしているが、マグネシウム合金溶湯を射出成形して得られる筐体は、その製法上の制約から、比較的厚肉のものに限定され、ノートパソコンなどの携帯型情報機器用として、より軽量にすることは難かしい。さらに、特許文献１に提案される筐体は、その製造過程中に鋳造欠陥や酸化物を内部および表面に介在させる恐れが皆無ではないため、品質の良好なものを工業的に量産しにくいという問題があり、意匠性を上げようと、塗装などの表面処理を施そうとしても、これが困難となるおそれもある。
【０００６】
したがって、本発明の課題は、筐体全体の強度と曲げ剛性を向上することで、外力が加わった場合の撓み変形量を小さくして、液晶表示装置などを損傷させず、また、携帯型情報機器用としてより軽量にすることでき、さらに、塗装などの表面処理を施すことで意匠性を向上し得る、筐体およびその製造方法を得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、素材として、押出法や圧延法などで成形された、表面性状が鋳造材などに比較して格段に優れる展伸材を用い、しかも、この素材を筐体の各部に応じて不等肉厚として、鍛造加工を施すことで、上記課題が解決できるとの知見を得、本発明に想到した。
【０００８】
すなわち、本発明の筐体は、金属材料に鍛造加工が施され、略矩形状の平面部と、該矩形状の平面部の一部に補強面と、前記平面部の両側に立設する側壁とを備えるようにした電子機器用筐体であって、前記補強面の主要部肉厚が、前記平面部の主要部肉厚より厚肉に形成され、かつ、前記側壁の主要部肉厚が、前記補強面の主要部肉厚と同じかまたは厚肉に形成されていることを特徴とする。
【０００９】
この構成とすることで、筐体全体の強度と曲げ剛性が向上され、外力が加わった場合の撓み変形量を小さくして、液晶表示装置などを損傷させず、また、携帯型情報機器用としてより軽量にすることでき、さらに、塗装などの表面処理を施すことで意匠性を向上し得るようになる。
【００１０】
本発明において、前記筐体は、マグネシウム合金からなり、平面視で、幅が２００〜３５０ｍｍ、奥行きが１５０〜３００ｍ、前記平面部の主要部肉厚が０．５〜０．８ｍｍ、前記補強面の主要部肉厚が０．７〜１．２ｍｍ、前記側壁の主要部肉厚が１．０〜１．５ｍｍに形成され、その内面に液晶表示装置を収納する、ノートパソコン用の筐体であり、前記補強面が、ヒンジを取り付けるためのボス取付面であることが好ましい。
【００１１】
マグネシウム合金は、密度が１．８であり、軽量化材料として多用されているアルミニウムの密度２．７と比較しても、非常に小さい。したがって、マグネシウム合金を用いて携帯型情報機器とすることで、さらに軽量化することできる。また、鍛造により、筐体の各部を上記の異なる肉厚として、ヒンジを取り付けるためのボス取付面を含めた筐体全体の強度と曲げ剛性が向上され、外力が加わった場合の撓み変形量を小さくして、ノートパソコン用の筐体として、液晶表示装置などを損傷させないようになる。
【００１２】
次に、本別発明の筐体の製造方法は、金属材料からなる不等肉厚展伸材に鍛造加工が施され、もって、略矩形状の平面部と、該矩形状の平面部の一部に補強面と、前記平面部の両側に立設する側壁とを備えると共に、前記平面部、補強面、および側壁のうちの少なくとも１つが、互いの主要部肉厚を異なるように成形されることを特徴とする。この構成とすることで、強度と曲げ剛性が向上され、軽量で、しかも意匠性が向上された筐体を製造することができる。
【００１３】
本別発明の筐体の製造方法において、前記不等肉厚展伸材は、前記鍛造加工が施される前、前記補強面となる中間部の肉厚が、前記平面部となる中央部の肉厚より厚肉とされ、かつ、前記側壁となる外側の肉厚が、前記中間部の肉厚と同じまたは厚肉とされていることが好ましい。この構成とすることで、鍛造加工が施された後、容易に、不等肉厚展伸材の中央部を筐体の平面部、中間部をヒンジの取付面、外側を側壁とすることができる。
【００１４】
本別発明の筐体の製造方法において、前記不等肉厚展伸材は、鍛造加工が施された後、前記中間部の一部が、前記中央部と実質的に同じ肉厚にされていることが好ましい。この構成とすることで、中間部の一部が、中央部と実質的に同じ肉厚まで薄くされるので、さらに軽量の筐体を製造することができ、また筐体内に収納する部品の容積を増すことができ、また、内蔵部品との干渉を防止することができる。
【００１５】
本別発明の筐体の製造方法において、前記不等肉厚展伸材は、マグネシウム合金からなり、前記中央部の肉厚が０．５〜０．８ｍｍ、前記中間部の肉厚が０．７〜１．２ｍｍ、前記外側の肉厚が１．０〜１．５ｍｍとされていることが好ましい。この構成とすることで、強度と曲げ剛性が向上され、軽量な筐体を製造することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の筐体およびその製造方法によれば、筐体全体の強度と曲げ剛性を向上することで、外力が加わった場合の撓み変形量を小さくして、液晶表示装置などを損傷させず、また、携帯型情報機器用としてより軽量にすることでき、さらに、塗装などの表面処理を施すことで意匠性を向上し得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、発明の実施の形態を、図面に基づき詳細に説明する。
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に係るノートパソコン用の筐体１１を示し、（ａ）はヒンジの取付面１３側から見た平面図、（ｂ）は（ａ）でのＸ−Ｘ断面図、（ｃ）は（ａ）でのＹ−Ｙ断面図、（ｄ）は（ｃ）でのＺ部拡大図である。図１で、筐体１１は、金属材料の一つのマグネシウム合金からなり、略矩形状の平面部１２と、この平面部１２の一部の角隅に補強面１３と、平面部１２の両側に立設する側壁１４とを備えている。補強面１３には、ヒンジ（図示せず）が取り付られるボス１５ａ〜１５ｄが、スタッド溶接により接合されている。そして、補強面１３の主要部肉厚ｔ１３が、平面部１２の主要部肉厚ｔ１２より厚肉に形成され、かつ、側壁１４の主要部肉厚ｔ１４が、補強面１３の主要部肉厚ｔ１３と同じかまたは厚肉に形成されている。具体的には、筐体１１は、（ＡＳＴＭ規格）ＡＺ３１マグネシウム合金からなり、平面視で、幅Ｗが２６０ｍｍ、奥行きＤが２１０ｍｍ、平面部１２の主要部肉厚ｔ１２が０．７ｍｍ、補強面１３の主要部肉厚ｔ１３が０．９ｍｍ、補強面１３の寸法が（Ｅ）４０ｍｍ×（Ｆ）２５ｍｍ、側壁１４の主要部肉厚ｔ１４が１．２ｍｍで、側壁の高さＨが１０ｍｍとされている。前後壁１６の中央部の主要部肉厚ｔ１２は、平面部１２の肉厚ｔ１２と同じにされている。また、補強面１３に接合されるボス１５ａ〜１５ｄは、外径が６ｍｍとされ、ヒンジ（図示せず）を固定するための雌ねじ１５ｓが形成されている。このように、補強面１３の主要部肉厚ｔ１３が０．９ｍｍと、平面部１２の主要部肉厚ｔ１２の０．７ｍｍより厚肉に形成されているので、補強面１３の強度と曲げ剛性が向上されている。さらに、側壁１４の主要部肉厚ｔ１４が１．２ｍｍと、補強面１３の主要部肉厚ｔ１３の０．９ｍｍより厚肉に形成されているので、筐体１１全体の強度と曲げ剛性が向上されている。したがって、筐体１１が、ヒンジ（図示せず）を介して開閉され、ボス１５が取り付けられる補強面にねじりや曲げ応力が集中し、しかも繰り返しかかっても、筐体１１の撓み変形量を小さくして、収納する液晶表示装置などを損傷させず、また、携帯型情報機器用としてより軽量にされている。
【００１８】
次に、図２に基づき、図１に示した筐体１１の製造方法について説明する。図２は、筐体１１の製造工程を示す図であり、（Ａ）は、ビレットを不等肉厚展伸材に押出している状態、（Ｂ）は、押出した不等肉厚展伸材を切断している状態、（Ｃ）は、不等肉厚展伸材にボスを接合している状態、（Ｄ）はボスと共に不等肉厚展伸材を鍛造している状態の、左側は各工程の断面図、右側は成形体の平面図である。なお、各工程（Ａ）〜（Ｄ）ごとに、主要部肉厚は変化するのであるが、説明の簡略化のため、各工程（Ａ）〜（Ｄ）を通じ、同じ部位の主要部肉厚は同符号で示している。
【００１９】
（Ａ）押出
図２（Ａ）で、２１ａはコンテナと呼ばれる耐熱容器、Ｂはコンテナ２１ａに装填される、金属材料の一つの（ＡＳＴＭ規格）ＡＺ３１マグネシウム合金からなるビレット、２１ｂはビレットＢを押し出すステム、２１ｃは、図に対して直角方向の中央部、この中央部と外側の中間部、外側にかけ３段に幅が増されたダイス、１１Ａは押出加工された不等肉厚展伸材である。ビレットＢは、耐熱容器に挿入された後、ステム２１ｂに加えた押込力Ｐで押し込まれ、ダイス２１ｃにより不等肉厚展伸材１１Ａとされる。このとき、耐熱容器２１ａは４００℃に加熱され、ビレットＢは耐熱容器２１ａ挿入前に４６０℃に加熱され、ダイス２１ｃは４７０℃に加熱されている。ダイス２１ｃから押出加工された不等肉厚展伸材１１Ａは、全幅（図示せず）が３０５ｍｍで、中間部の肉厚ｔ１３が０．９ｍｍで、中央部の肉厚ｔ１２の０．７ｍｍより厚肉とされ、かつ、外側の肉厚ｔ１４が１．２ｍｍで、中間部の肉厚ｔ１３の０．９ｍｍより厚肉にされている。
【００２０】
（Ｂ）切断
図２（Ｂ）で、下刃２２ａと上刃２２ｂは、不等肉厚展伸材１１Ａを切断するための切断刃である。押出加工された不等肉厚展伸材１１Ａは、下刃２２ａ上に載置された後、上刃２２ｂが下降されて、幅Ｗｂが３００ｍｍで、奥行きＤｂが２５０ｍｍに切断されると共に、隅角にＲ加工が施され、鍛造後の筐体形状を見込んだ形状の切断材（ブランク材）１１Ｂとされている。
【００２１】
（Ｃ）ボス接合
図２（Ｃ）で、Ｘ−Ｙステージ付きの自動スタッド溶接装置（図示せず）の保持台上に不等肉厚展伸材１１Ａが載置された後、把持具で把持されたボス１５ａ〜１５ｄが、各々、正確に位置決めされ、スタッド溶接されている。これにより、不等肉厚展伸材１１Ａと４個のスタッド１５ａ〜１５ｄが仮接合され、ボス接合材１１Ｃとされている。
【００２２】
（Ｄ）鍛造
図２（Ｄ）で、２４ａは下型、２４ｂは上型である。下型２４ａ、上型２４ｂともに３８０℃に加熱保持され、鍛造前のボス接合材１１Ｃは４３０℃に加熱されている。ボス接合材１１Ｃは、下型２４ａ上に載置された後、上型２４ｂが下降されて、鍛造速度３０ｓｐｍ、荷重９０００ｋＮで鍛造されている。そして、鍛造後の素材１１Ｄは、側壁１４がほぼ直角に立ち上げられ、幅Ｗが２６０ｍｍ、奥行きＤが２１０ｍｍで、さらに、中間部の肉厚ｔ１３の一部が中央部の肉厚ｔ１２と同じ肉厚にされ、平面部１２の主要部肉厚ｔ１２が０．７ｍｍ、補強面１３の主要部肉厚ｔ１３が０．９ｍｍ、側壁１４の主要部肉厚ｔ１４が１．１ｍｍとされている。鍛造後の素材１１Ｄには、周辺にバリが発生するので、このバリを除去するトリミング処理が行われ、次いで、ボス１５への雌ねじほかの機械加工（図示せず）が施され、さらに、仮防食の後、塗装や陽極酸化皮膜処理などの表面処理が施され、図１に示す筐体１１とされている。
【００２３】
上記の製造方法によれば、品質の良好な筐体を工業的に量産でき、しかも、筐体に塗装などの表面処理を施すことで意匠性を向上し得るようになる。
【００２４】
（実施の形態２）
本発明の筐体は、実施の形態１に限らず、例えば図３（ａ）〜（ｃ）に示す、実施の形態２、３、４とすることもできる。
先ず、図３（ａ）は、実施の形態２に係る筐体１１−２の幅方向断面図である。図３（ａ）で、筐体１１−２は、マグネシウム合金からなり、略矩形状の平面部１２と、この矩形状の平面部１２の一部に補強面１３と、平面部１２の両側に立設する側壁１４とを備えている。筐体１１−２は、中央部が周囲より突出している。そして、補強面１３の主要部肉厚ｔ１３が、平面部１２の主要部肉厚ｔ１２より厚肉に形成され、かつ、側壁１４の主要部肉厚ｔ１４が、補強面１３の主要部肉厚ｔ１３と同じまたは厚肉に形成されている。補強面１３は、ヒンジ（図示せず）を取り付けるためのボス取付面とされ、ボス取付面を除く部位は平面部１２の肉厚ｔ１２とほぼ同じにされている。実施の形態２に係る筐体１１−２は、中央部が周囲より突出しているので、全体の剛性をさらに向上することができる。
【００２５】
（実施の形態３）
図３（ｂ）は、実施の形態３に係る筐体１１−３の補強面１３側から見た平面図である。図３（ｂ）で、筐体１１−３は、マグネシウム合金からなり、略矩形状の平面部１２と、この矩形状の平面部１２の一部に補強面（二点鎖線で示す)１３と、平面部１２の両側に立設する側壁１４とを備えている。そして、補強面１３の主要部肉厚ｔ１３が、平面部１２の主要部肉厚ｔ１２より厚肉に形成され、かつ、側壁１４の主要部肉厚ｔ１４が、補強面１３の主要部肉厚ｔ１３と同じまたは厚肉に形成されている。前後壁１６の中央部の主要部肉厚ｔ１２は、平面部１２の肉厚ｔ１２と同じにされている。補強面１３は、ヒンジ（図示せず）を取り付けるためのボス取付面とされている。ボス取付面を除く面１５も、補強面１３の肉厚ｔ１３と同じにされている。実施の形態３に係る筐体１１−３は、ボス取付面を除く面１５も、補強面１３の肉厚ｔ１３と同じにされているので、やや軽量でなくなるものの、筐体１１−３の剛性をさらに向上することができる。
【００２６】
（実施の形態４）
図３（ｃ）は、実施の形態４に係る筐体１１−４の幅方向断面図である。図３（ｃ）で、筐体１１−４は、マグネシウム合金からなり、略矩形状の平面部１２と、この矩形状の平面部１２の一部の略中央に補強面１３と、平面部１２の両側に立設する側壁１４とを備えている。そして、補強面１３の主要部肉厚ｔ１３が、平面部１２の主要部肉厚ｔ１２より厚肉に形成され、かつ、側壁１４の主要部肉厚ｔ１４が、補強面１３の主要部肉厚ｔ１３と同じまたは厚肉に形成されている。実施の形態４に係る筐体１１−４は、中央の補強面により、全体の剛性を向上することができ、液晶表示装置を内蔵する場合はこれを保護することができる。
【実施例】
【００２７】
（実施例１）
次に、筐体の形状と、（１）筐体全体の強度、（２）撓み変形量、（３）軽量化、および（４）意匠性との関係について、具体例をもとに説明する。図４で、（ａ）は実施例に係る筐体１１の、左側は部分平面図、右側は矢視Ｅ−Ｅ断面図、（ｂ）は比較例に係る筐体４１の、左側は部分平面図、右側は矢視Ｆ−Ｆ断面図、（ｃ）は従来例に係る筐体５１の、左側は部分平面図、右側は矢視Ｇ−Ｇ断面図である。
【００２８】
図４（ａ）に示す、実施例に係る筐体１１は、前述した実施の形態１と同じにしている。すなわち、図１に戻り、実施例の筐体１１は、（ＡＳＴＭ規格）ＡＺ３１マグネシウム合金からなり、平面視で、幅Ｗを２６０ｍｍ、奥行きＤを２１０ｍｍ、平面部１２の主要部肉厚ｔ１２を０．７ｍｍ、補強面１３の主要部肉厚ｔ１３を０．９ｍｍ、補強面１３の寸法を（Ｅ）４０ｍｍ×（Ｆ）２５ｍｍ、側壁１４の主要部肉厚ｔ１４を１．２ｍｍとしている。また、補強面１３に接合するボス１５ａ〜１５ｄは、外径を６ｍｍとしている。
【００２９】
図４（ｂ）に示す、比較例に係る筐体４１は、（ＡＳＴＭ規格）ＡＺ３１マグネシウム合金からなり、等肉厚の展伸材を素材とし、この素材の平面部４２にボス４５をスタッド溶接で接合した後、鍛造加工を施している。そして、鍛造加工を施した後の筐体４１は、平面視で、幅Ｗを２６０ｍｍ、奥行きＤを２１０ｍｍ、実施例のような補強面は形成せず、平面部４２の肉厚ｔ４２および側壁４４の肉厚ｔ４４ともに同じ肉厚の０．７ｍｍとしている。ボス４５は、外径を６ｍｍとし、雌ねじ４５ｓを形成している。
【００３０】
図４（ｃ）に示す、従来例に係る筐体５１は、（ＡＳＴＭ規格）ＡＭ２０マグネシウム合金からなり、ボス５５を含めて特許文献１と同様に射出成形している。そして、射出成形した後の筐体５１は、平面視で、幅Ｗを２６０ｍｍ、奥行きＤを２１０ｍｍ、実施例のような補強面は形成せず、平面部５２の肉厚ｔ５２を０．７ｍｍとし、側壁５４は上下で肉厚を異ならせ、上部の肉厚ｔ５４−１を１．５ｍｍ、下部の肉厚ｔ５４−２を２．２ｍｍとしている。また、ボス５５は外径を６ｍｍとし、雌ねじ５５ｓを形成し、ボス５５の外周には補強のためのリブ５５Ｌを形成している。
【００３１】
次に、上述した（ａ）実施例の筐体１１、（ｂ）比較例の筐体４１、（ｃ）従来例の筐体５１について、（１）筐体全体の強度、（２）撓み変形量、（３）軽量化、および（４）意匠性との関係について、調査した。（１）の強度は、４個のボスを完全拘束した状態で、筐体の右上端部に、筐体を開閉するときに負荷されるヒンジトルク相当の力０．５２Ｎｍを加えたときの、ボスの根元に発生する最大のミゼス応力（ＭＰａ）から求めた。なお、ミゼス応力（ＭＰａ）とは、複数の荷重による３軸応力状態をまとめ、１軸引張り試験から求めた材料強度と直接比較できるようにしたものである。（ＡＳＴＭ規格）ＡＺ３１とＡＭ２０のマグネシウム合金での、許容ミゼス応力は４５ＭＰａである。（２）の撓み変形量（ｍｍ）は、上述した（１）の強度を求める際に、筐体の右上端部の変形量（ｍｍ）から求めた。（３）の軽量化は、各筐体の体積（ｃｍ３）とマグネシウム合金の密度１．８を積算した質量から求めた、（４）の意匠性は、筐体の外表面に塗装を何回施した後に意匠性が確保されたかで評価し、１〜２回のものを優、３回以上を良とした。また、（１）〜（４）を総合して、優と良に評価した。その結果を表１に示す。また、図５に、各筐体の撓み変形量（ｍｍ）を解析した図を示す。
【００３２】
【表１】
【００３３】
表１から、実施例の筐体１１は、ミゼス応力が４０．３Ｐａと、許容ミゼス応力４５ＭＰａ以下であり、材料強度が確保されていることわかった。また、実施例の筐体１１は、撓み変形量が１．１ｍｍと小さく、ノートパソコン用としてその内面に液晶表示装置を収納しても、液晶表示装置を損傷させないことがわかった。また、実施例の筐体１１は、質量が６７．６ｇと、従来例と同等であり、軽量化されていることがわかった。また、実施例の筐体１１は、不等肉厚展伸材に鍛造加工を施したものであるので、塗装などの表面処理を施すことで、意匠性に優れていることもわかった。
【００３４】
一方、比較例の筐体４１は、質量が６０．０ｇと比較的小さく、意匠性にも優れるものの、ミゼス応力が２６６ＭＰａと、許容ミゼス応力４５ＭＰａを大きく超えており、材料強度が不足していることわかった。
また、従来の筐体５１は、ミゼス応力が４３ＭＰａと許容ミゼス応力４５ＭＰａ以下であり、撓み変形量も１．３ｍｍと小さく、質量も６８．０ｇと実施例と殆ど同じであるが、塗装などの表面処理を施した後でも、表面に凹凸が僅かではあるが現れ、意匠性を出すのが困難であった。
以上のことから、（１）筐体全体の強度、（２）撓み変形量、（３）軽量化、および（４）意匠性を総合すると、実施例の筐体１１が、特に優れていることがわかった。
【００３５】
（実施例２）
実施例の筐体１１で、補強面１３の肉厚ｔ１３を０．７〜２．５ｍｍの間で変え、また補強面１３の寸法（Ｅ×Ｆ）を４０ｍｍ×２５ｍｍと３５ｍｍ×２０ｍｍの２種類とし、ボス１５の直径を５ｍｍと６ｍｍの２種類とし、不等肉厚展伸材に鍛造加工を施して作製した。そして、実施例１と同様に、４個のボス１５を完全拘束した状態で、筐体の右上端部に、筐体を開閉するときに負荷されるヒンジトルク相当の力０．５２Ｎｍを加え、ボス１５の根元に発生する最大のミゼス応力（ＭＰａ）から求めた。補強面１３の肉厚ｔ１３とボス１５部に発生するミゼス応力（ＭＰａ）との関係を調査した。その結果を図６に示す。
【００３６】
図６から、マグネシウム合金からなる実施例の筐体１１では、許容ミゼス応力４５ＭＰａ以下とするためには、補強面の寸法（Ｅ×Ｆ）、ボス１５の直径の違いがあっても、補強面１３の肉厚ｔ１３は０．９ｍｍ以上であれば良いことがわかった。また、補強面１３の肉厚ｔ１３が２．５ｍｍになると、ミゼス応力が１０ＭＰａまで低下されており、補強面１３の肉厚ｔ１３を増すことで、ミゼス応力を小さくできることがわかった。そして、実施例の筐体１１においては、補強面１３の肉厚ｔ１３は、軽量化も図ることを考えに入れると、０．９〜２．５ｍｍが良いことがわかった。
【００３７】
なお、実施の形態１〜４、および実施例では、金属材料の一つとしてマグネシウム合金により説明したが、本発明はマグネシウム合金に限らず、アルミニウム合金、チタン合金、ステンレス材を適用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】実施の形態１に係るノートパソコン用の筐体１１を示し、（ａ）はヒンジの取付面１３側から見た平面図、（ｂ）は（ａ）でのＸ−Ｘ断面図、（ｃ）は（ａ）でのＹ−Ｙ断面図、（ｄ）は（ｃ）でのＺ部拡大図である。
【図２】筐体１１の製造工程を示す図であり、（Ａ）は、ビレットを不等肉厚展伸材に押出している状態、（Ｂ）は、押出した不等肉厚展伸材を切断している状態、（Ｃ）は、不等肉厚展伸材にボスを接合している状態、（Ｄ）はボスと共に不等肉厚展伸材を鍛造している状態の、左側は各工程の断面図、右側は成形体の平面図である。
【図３】（ａ）は、実施の形態２に係る筐体１１−２の幅方向断面図、（ｂ）は、実施の形態３に係る筐体１１−３の補強面１３側から見た平面図、（ｃ）は、実施の形態４に係る筐体１１−４の幅方向断面図である。
【図４】（ａ）は実施例に係る筐体１１の、左側は部分平面図、右側は矢視Ｅ−Ｅ断面図、（ｂ）は比較例に係る筐体４１の、左側は部分平面図、右側は矢視Ｆ−Ｆ断面図、（ｃ）は従来例に係る筐体５１の、左側は部分平面図、右側は矢視Ｇ−Ｇ断面図である。
【図５】実施例、比較例、従来例の各筐体の撓み変形量を解析した図である。
【図６】補強面１３の肉厚ｔ１３とボス１５部に発生するミゼス応力（ＭＰａ）との関係を示す図である。
【図７】ノートパソコンの一例の側面図である。
【図８】特許文献１に提案されるノートパソコン用の筐体８０を示し、（ａ）は、主基板やキーボードなどが搭載される本体８７に対して表示部８２を閉じた状態の斜視図、（ｂ）は表示部８２の一部断面図である。
【符号の説明】
【００３９】
１１、１１−２、１１−３、１１−４、４１、５１、７１、７４、８１：背面筐体（筐体）
１１Ａ：不等肉厚展伸材
１１Ｂ：切断材（ブランク材）
１１Ｃ：ボス接合材
１１Ｄ：鍛造後の素材
１２：平面部
１３：補強面
１４：側壁
１５、１５ａ〜１５ｄ、４５、５５、７５：ボス
１５ｓ、４５s、５５ｓ：雌ねじ
１６：前後壁
２１ａ：耐熱容器
２１ｂ：ステム
２１ｃ：ダイス
２２ａ：下刃
２２ｂ：上刃
２４ａ：下型
２４ｂ：上型
７０、８０：ノートパソコン
７２、８２：表示部
７２ａ：上端
７３、８３：液晶表示装置
７３ａ、８３ａ：表示面
７６、８６：枠筐体
７７、８７：本体
７８：ヒンジ
７８ａ：取付部
７９：取付面
８１ａ：平面部
８１ｂ：隆起部
Ｂ：ビレット
Ｄ、Ｄｂ、Ｄｃ：奥行き
Ｈ：側壁の高さ
Ｈ８１：段差
Ｆ：外力
Ｐ：押込力
ｔ１２：平面部の主要部肉厚（中央の厚さ）
ｔ１３：補強面の主要部肉厚（中間部の厚さ）
ｔ１４：側壁の主要部肉厚（外側の厚さ）
Θ：開き角度
Ｗ、Ｗｂ、Ｗｃ：幅
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属材料に鍛造加工が施され、略矩形状の平面部と、該矩形状の平面部の一部に補強面と、前記平面部の両側に立設する側壁とを備えるようにした電子機器用筐体であって、前記補強面の主要部肉厚が、前記平面部の主要部肉厚より厚肉に形成され、かつ、前記側壁の主要部肉厚が、前記補強面の主要部肉厚と同じかまたは厚肉に形成されていることを特徴とする電子機器用筐体。
【請求項２】
前記筐体は、マグネシウム合金からなり、平面視で、幅が２００〜３５０ｍｍ、奥行きが１５０〜３００ｍ、前記平面部の主要部肉厚が０．５〜０．８ｍｍ、前記補強面の主要部肉厚が０．７〜１．２ｍｍ、前記側壁の主要部肉厚が１．０〜１．５ｍｍに形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電子機器用筐体。
【請求項３】
前記筐体は、その内面に液晶表示装置を収納する、ノートパソコン用の背面筐体であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電子機器用筐体。
【請求項４】
前記補強面が、ヒンジを取り付けるためのボス取付面であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電子機器用筐体。
【請求項５】
金属材料からなる不等肉厚展伸材に鍛造加工が施され、もって、略矩形状の平面部と、該矩形状の平面部の一部に補強面と、前記平面部の両側に立設する側壁とを備えると共に、前記平面部、補強面、および側壁のうちの少なくとも１つが、互いの主要部肉厚を異なるように成形されることを特徴とする電子機器用筐体の製造方法。
【請求項６】
前記不等肉厚展伸材は、前記鍛造加工が施される前、前記補強面となる中間部の肉厚が、前記平面部となる中央部の肉厚より厚肉とされ、かつ、前記側壁となる外側の肉厚が、前記中間部の肉厚と同じまたは厚肉とされていることを特徴とする請求項５に記載の電子機器用筐体の製造方法。
【請求項７】
前記不等肉厚展伸材は、鍛造加工が施された後、前記中間部の一部が、前記中央部と実質的に同じ肉厚にされていることを特徴とする請求項６に記載の電子機器用筐体の製造方法。
【請求項８】
前記不等肉厚展伸材は、マグネシウム合金からなり、前記中央部の肉厚が０．５〜０．８ｍｍ、前記中間部の肉厚が０．７〜１．２ｍｍ、前記外側の肉厚が１．０〜１．５ｍｍとされていることを特徴とする請求項６または請求項７に記載の電子機器用筐体の製造方法。
【請求項１】
金属材料に鍛造加工が施され、略矩形状の平面部と、該矩形状の平面部の一部に補強面と、前記平面部の両側に立設する側壁とを備えるようにした電子機器用筐体であって、前記補強面の主要部肉厚が、前記平面部の主要部肉厚より厚肉に形成され、かつ、前記側壁の主要部肉厚が、前記補強面の主要部肉厚と同じかまたは厚肉に形成されていることを特徴とする電子機器用筐体。
【請求項２】
前記筐体は、マグネシウム合金からなり、平面視で、幅が２００〜３５０ｍｍ、奥行きが１５０〜３００ｍ、前記平面部の主要部肉厚が０．５〜０．８ｍｍ、前記補強面の主要部肉厚が０．７〜１．２ｍｍ、前記側壁の主要部肉厚が１．０〜１．５ｍｍに形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電子機器用筐体。
【請求項３】
前記筐体は、その内面に液晶表示装置を収納する、ノートパソコン用の背面筐体であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電子機器用筐体。
【請求項４】
前記補強面が、ヒンジを取り付けるためのボス取付面であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電子機器用筐体。
【請求項５】
金属材料からなる不等肉厚展伸材に鍛造加工が施され、もって、略矩形状の平面部と、該矩形状の平面部の一部に補強面と、前記平面部の両側に立設する側壁とを備えると共に、前記平面部、補強面、および側壁のうちの少なくとも１つが、互いの主要部肉厚を異なるように成形されることを特徴とする電子機器用筐体の製造方法。
【請求項６】
前記不等肉厚展伸材は、前記鍛造加工が施される前、前記補強面となる中間部の肉厚が、前記平面部となる中央部の肉厚より厚肉とされ、かつ、前記側壁となる外側の肉厚が、前記中間部の肉厚と同じまたは厚肉とされていることを特徴とする請求項５に記載の電子機器用筐体の製造方法。
【請求項７】
前記不等肉厚展伸材は、鍛造加工が施された後、前記中間部の一部が、前記中央部と実質的に同じ肉厚にされていることを特徴とする請求項６に記載の電子機器用筐体の製造方法。
【請求項８】
前記不等肉厚展伸材は、マグネシウム合金からなり、前記中央部の肉厚が０．５〜０．８ｍｍ、前記中間部の肉厚が０．７〜１．２ｍｍ、前記外側の肉厚が１．０〜１．５ｍｍとされていることを特徴とする請求項６または請求項７に記載の電子機器用筐体の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００７−５２６１６（Ｐ２００７−５２６１６Ａ）
【公開日】平成１９年３月１日（２００７．３．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２３７０１０（Ｐ２００５−２３７０１０）
【出願日】平成１７年８月１７日（２００５．８．１７）
【出願人】（０００００５０８３）日立金属株式会社 (2,051)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年３月１日（２００７．３．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年８月１７日（２００５．８．１７）
【出願人】（０００００５０８３）日立金属株式会社 (2,051)
【Ｆターム（参考）】
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