(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シート成形押ボタンを備えた制御パネルにおいて、
印刷層を有するシートを熱成形して外皮とし、凹状部の形成された成形シートと、
この成形シートの凹部に外縁周囲に跨って射出成形により張り出し充填される溶融樹脂と、
この溶融樹脂の充填された前記シートを切断して作られる複数の押ボタンと、
この複数の押ボタンの前記凹部に外縁周囲に跨って形成された樹脂部分を下から弾性的に撓んで支持し、この押ボタンと一体化された押ボタン支持体と
からなる押ボタンユニット。
【請求項２】
シート成形押ボタンを備えた制御パネルにおいて、
印刷層を有するシートを熱成形によって凹部状の成形シートに成形する行程と、
この成形シートを射出成形金型内に挿入して前記凹部及び該凹部の外縁周囲に跨がって溶融樹脂の充填された前記シートを切断して複数の押ボタンを形成する行程と、
この複数の押ボタンの前記凹部に外縁周囲に跨って形成された樹脂部分を押ボタン支持体で弾性的に撓んで支持し、この押ボタンと一体にする行程と
からなる押ボタンユニットの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、汎用のシートを成形して作られた押ボタンユニットおよびその製造方法に関する。更に詳しくは、熱可塑性の合成樹脂シートを熱成形して作り、その成形シートにより作られた押ボタンおよびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年のコンピュータ関連機器、通信機器の普及に伴い、これらに情報を入出力するための制御パネルなどの入力操作部は、操作性を犠牲にすることなくしかも極端な低コスト化が要請されている。他方では電子部品の高精度化とともに、防塵、静電気による電子部品の破壊を防ぐために密封性も要求されている。
【０００３】
例えば、携帯用電話器等の電子機器に使用される部品の制御パネルについて、これらの機器を低価格で普及させるために究極的なコストダウンが求められ、しかも前記した機械的、電気的な諸機能の向上も要求されている。また、機能面、デザイン面、安全面等においては、消費者の使用目的あるいは意匠上で満足するもの、安心して使えるものを市場に供給することが一層強く求められている。
【０００４】
本出願人は、このためにシートを使用した電子機器の制御パネルを提案している（特開平９−２５９６９６号公報、特開平９−２５９６９７号公報、特開２０００−２８５７６２号公報）。提案したもののうち前者の２つの発明においては、制御パネルと押ボタンとの組立は機械的な組立構造が採用されている。この機械的な組立構造を採用すると、構造が複雑になるのと部品点数が増加する傾向がある。
【０００５】
後者の発明はこれを改良し熱接合によって組立工数を削減するようにしている。しかし、シート成形品母材であるフィルムは透明であり、また溶着する溶融樹脂も透明であることから、スイッチング動作をする際、切断して貼り付けた押ボタンの場合、その溶着周囲の部分、即ち、成形されたシート成形品の溶着された部分と溶着されていない境の部分が乱反射で、見にくいという不具合も生じている。誤操作を防止する上で、すっきりしたデザインで、安定的で機能向上の伴ったシート成形品が要望されていた。また、コストを下げる点においてはさらに改良されることが要望されていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような技術的背景に基づいてなされたもので、下記の目的を達成するものである。
本発明の目的は、シートを熱成形して誤操作のおそれのない押ボタンを製造し、且つ低廉化を図った押ボタンユニットおよびその製造方法を提供することにある。
本発明のさらに他の目的は、成形シートの凹部外縁に亘って均一なシートの製造ができ、量産性に優れた押ボタンユニットおよびその製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために次のような手段を採る。
本発明の押ボタンユニットは、シート成形押ボタンを備えた制御パネルにおいて、 印刷層を有するシートを熱成形して外皮とし、凹状部の形成された成形シートと、 この成形シートの凹部に外縁周囲に跨って射出成形により張り出し充填される溶融樹脂と、この溶融樹脂の充填された前記シートを切断して作られる複数の押ボタンと、この複数の押ボタンの前記凹部に外縁周囲に跨って形成された樹脂部分を下から弾性的に撓んで支持し、この押ボタンと一体化された押ボタン支持体とからなっている。
【０００８】
また、押ボタンユニットの製造方法は、シート成形押ボタンを備えた制御パネルにおいて、印刷層を有するシートを熱成形によって凹部状の成形シートに成形する行程と、この成形シートを射出成形金型内に挿入して前記凹部及び該凹部の外縁周囲に跨がって溶融樹脂の充填された前記シートを切断して複数の押ボタンを形成する行程と、この複数の押ボタンの前記凹部に外縁周囲に跨って形成された樹脂部分を押ボタン支持体で弾性的に撓んで支持し、この押ボタンと一体にする行程とからなる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。本発明を理解する意味で、先ず本発明の押ボタンユニットを適用する電子機器の制御パネルが携帯用電話器に採用された例として、パネル本体構成の概要について説明する。また、本発明は前記特開２０００−２８５７６２号公報の発明の技術を改良発展させたものでもある。従って本体構成の詳細はこの公報に記載されているので、詳細な説明は省略する。
【００１０】
図１に示すものは、本発明の押ボタンユニットを備えた携帯用電話器の斜視図である。携帯用電話器１は、合成樹脂製等の電話器本体２から構成されており、この電話器本体２内には電話の機能を実現するＩＣ等の電子機器が内装されている。
【００１１】
電話器本体２は２体からなり、その厚さの間の分割面６で２分割される。電話器本体２の上面にはケースカバー３が配置され、この裏面には裏面本体５が配置されている。ケースカバー３は、制御パネルの機能と電話器本体２としての両方の機能を果たすものであり、複数の押ボタン４が配置されキー群７を構成する。ケースカバー３と裏面本体５とは、ビス又はノッチ等の固定手段で一体に固定される。
【００１２】
（表示部の印刷）
ケースカバー３には、後述する方法で作られた押ボタン４が配設されている。
以下、この製造方法について詳述する。押ボタン４の外皮として図２の平面図に示されるような均一な厚さの平面で一層のシートである単体シート１０を使用する。単体シート１０は、例えば厚さ０．２５ｍｍ〜０．８ｍｍ程度の透明体、又は半透明体、すなわち光透過性の矩形状にカットされた薄いフィルム状の熱可塑性合成樹脂である。
【００１３】
具体的には、ポリカーボネート（PC）、ポリブチレンテレフタレート（PBT）とPCの混合物、ポリエチレンテレフタレート（PET）、PBT、ABS樹脂、ポリウレタン（PUR）等の樹脂を用いると良い。単体シート１０は、引張り強度が高く破れにくく多くのメーカーによって量産されており、極めて安価に市販されている汎用品が望ましい。
【００１４】
単体シート１０の表面には、複数の数字、文字、記号等の表示部１３が配置されている。表示部１３は、押ボタン４の表側から見ると裏面の全面に印刷されて印刷層１１として形成されている。図２に示されるように、単体シート１０の各印刷層１１を上面にした状態（図示上）で、押ボタン４の指接触部９の裏面に必要な表示部１３を印刷し印刷層１１とする。
【００１５】
ただし、この印刷層１１は、数字、文字、記号等の表示部１３のみを印刷せずに生地のままとし、単体シート１０の全面に地色を変えて重ねて印刷するものであってもよい。単体シート１０は、透明材料であるから裏面から印刷のインクの色を表示部１３として使用できる。
【００１６】
この印刷層１１の印刷は、シルク印刷等の公知の印刷手段で行う。単体シート１０は、平板であるためにこの表面上への印刷は特別な装置が必要でなく容易にできるメリットがある。単体シート１０の上下位置には、位置決め用の孔１２が配置されている。単体シート１０の各印刷層１１の表示部１３をキー群として使用するために、各表示部１３を裏面側から後述する熱成形により凸状に熱成形される。単体シート１０の裏側から凸状に熱成形された部分は、押ボタン４となりこの表側は指接触部９となる。
【００１７】
（熱成形）
次に、キーシートの成形を圧空成形（プレッシャ成形）で行った場合の成形手順につき説明する。図３は単体シート１０に突状の裏面側となる凹状部を成形する工程の説明図である。印刷が完了した単体シート１０の印刷層１１を下面になるように、下金型１５上に載置する。この下金型１５への単体シート１０の載置は、印刷層１１の表示部１３に対応して熱成形用凹部１６が形成された位置に配置する。金型１５の直上には、下金型１５の熱成形用凸部１６に対応して加熱板（別部材で構成してもよい）を兼用した上金型１７が配置されている。
【００１８】
単体シート１０の下金型１５への位置決めは、単体シート１０の位置決め用の孔１２に位置決めピン（図示せず）を係合させて行う。次に単体シート１０に上金型１７を圧接させると共に、単体シート１０を加熱し軟化させる。
【００１９】
軟化された状態の単体シート１０の上面に、上金型１７側から１ｋｇ／ｃｍ2以下の圧縮空気（図示せず）を供給しつつ、下金型１５の下方からは熱成形用凸部１６内の空気を排気させて単体シート１０の下面側を吸引する。この吸引と加熱により、各表示部１３に対応した複数のシート凹状部１４が形成される。これにより、単体シート１０の各表示部１３がシート凹状部１４の底面内側（凸状の裏面）に位置し、その反対側の表面が押ボタン４の指接触部９、すなわち押ボタン４の外皮となる成形シート１９として形成される。
【００２０】
なお、この指接触部９は、押ボタン４の形状に合わせて成形されるものであり、四角形状、円形状または楕円形状等の任意の形に形成される。また、単体シート１０の熱成形は、前述した圧空成型ではなく、熱可塑性合成樹脂である単体シート１０を金型上に固定し、ヒータで加熱して軟化したシートを真空で型に吸付けて成形する真空成形であっても良い。単体シート１０から成形シート１９を成形する熱成形方法は、各種の方法が周知であり前述したような成形が可能であれば、いかなる成形方法であってもよい。
【００２１】
（キー内部の射出成形）
図４は、成形シート１９に形成された各シート凹状部１４内に射出成形により樹脂が充填される工程の説明図である。可動側型板２０のキャビティ１８に形成されたキャビィティ凹部２２に成形シート１９の指接触部９を挿入配置する。成形シート１９をキャビィティ凹部２２に挿入させた状態で可動側型板２０に載置し、この状態で固定側型板２５を圧接させる。可動側型板２０と固定側型板２５とを圧着した状態で、成形シート１９の各シート凹状部１４に固定側型板２５で空間が形成されキャビテイ１８を構成する。
【００２２】
従来は、図１２に示すようにシート凹状部Ｂは金型の一部が張り出しキャビテイとなっていなかった。これは、この部分のシートを押ボタン操作で撓ませる必要があったためである。このため完成品はこの部分が乱反射する原因となっていた。本発明はこれを解消し、改良された押ボタンユニットとしたものである。前述のキャビテイ１８は図５に示す如くシート凹状部１４の外縁１４ａに張り出して空間部が設けられている。
【００２３】
このキャビテイ１８にゲート２６を介して溶融樹脂２７が供給され、この溶融樹脂２７はシート凹状部１４に張り出し充填され、図５に示すようにキーシート（成型シート）が完成する。キャビテイ１８は図６に示すように凹状部１４の形状に沿って外縁１４ａ周囲に張り出し凹み状にしても良い。この場合、溶融樹脂の使用量は少なくてすむ。また、後述する押ボタン支持体３５の熱溶着力は接触する面積が広くなることから強固になる。
【００２４】
このように、凹状部１４の外縁１４ａに跨って溶融樹脂を供給し固化するようにしたので、押ボタン４としてパネルに組み立てられたとき、この押ボタン４の周囲に屈折する光乱反射が解消される。この結果、目視で押ボタン４を操作する際、誤操作のおそれはなくなった。また、デザイン的にもすっきりした構成となり、視覚上も問題のない構成となった。
【００２５】
なお、必要に応じて一部のシート凹状部１４は、内部を空洞の状態にしておくこともある。ゲート２６を介して供給された溶融樹脂２７を固化した後金型２０，２５から取り外すと、前述のとおりキーシート２４として、シート成形押ボタンユニットを構成する。
【００２６】
キャビティ１８に供給された溶融樹脂２７の部分が成形後押ボタン４の部分になり、指接触部９を押すことにより溶融樹脂２７の凸部、アクチュエータ４４が相手スイッチング素子の湾曲形状部を押し、スイッチング動作をするようになっている。前述のように、この溶融樹脂２７はキャビティ１８の凹状部の外縁１４ａ部にかけて、はみ出る部分まで、言い換えると成形シート１９の凹状部１４の外縁１４ａを下面から覆うように供給される。
【００２７】
凹状部１４に充填される溶融樹脂はエンジニアリングプラスチックまたは合成樹脂エラストマー等の押ボタンに要求される特性によって任意に選択する。好ましくは、成型シート１９と射出される溶融樹脂２７とは、相互に熱溶着する合成樹脂材料を選択して用いた方が望ましい。成形シート２３に溶融樹脂２７を供給されたものがキーシート２４となるが、このキーシート２４は余分な部分を切断して１個単位の押ボタン４として切断される。
【００２８】
図７は、キーシート２４をレーザ光で切断した後の平面図である。キーシート２４は、レーザ切断装置（図示せず）によりレーザ光で切断線２３に沿って溶断により切断される。切断線２３は、一定の溝幅を有しており成形された押ボタン４の外周に沿って切断される。切断線２３の形状は、レーザ切断装置に備えられたＮＣ装置により制御されるので、任意の形状に選択できる。ただし、切断線２３の一部は切断されずに残っており、各押ボタン４間は連結部２１として残されている。図８は、レーザ切断装置により切断線２３に沿って切断され、切屑を除去した後のものであり、連結部２１に連結されたキー群７のみとなる。
【００２９】
図９に示すように、前述したキー群７は、射出成形金型３０の移動側型板３１内に挿入される。移動側型板３１と固定側型板３２との間のキャビテイ３３には、ゲート３４を通して溶融樹脂が射出される。キャビテイ３３は、キー群７を弾性的に支持するための押ボタン支持体３５を構成する。押ボタン支持体３５は、合成樹脂弾性体（エラストマー）で構成される。望ましくは、押ボタン支持体３５はキー群７と一体に射出成形金型３０内で熱融着される素材から選択されたものが良い。
【００３０】
こうして作られたキー群７と押ボタン支持体３５とが一体に組み立てられて制御パネル３６を作る。次に制御パネル３６を前述した携帯用電話気に組み込むときの組立方法を示す。図１０は、制御パネル３６を携帯電話のケースカバー３に固定したときの状態を示す断面図である。制御パネル３６の各押ボタン４がケースカバー３の開口部８から突出するように挿入配置される。
【００３１】
ケースカバー３の内部の裏面には、各開口部８を囲むようにリブ４０が形成されている。リブ４０の端面には、制御パネル３６の連結部２１及び押ボタン支持体３５が熱溶着されている。この熱溶着は超音波溶着は超音波振動エネルギーを連結部２１及び押ボタン支持体３５に与えると、リブ４０の端面４１と制御パネル３６の接合面で機械的振動に変化し、接合面に摩擦熱を発生させ、その部分を溶融させて溶着して、両者を溶着する。
【００３２】
ケースカバー３と制御パネル３６とは、一体にユニット化され、しかもリブ４０の端面４１と制御パネル３６の押ボタン支持体３５の接合が熱溶着されているので、外部から電子機器の内部に異物、湿気等が侵入することがない。押ボタン４のアクチュエータ４２を介してプリント基板４３上に搭載されたスイッチング素子４４等を図１１で示すようにＰの方向に押圧する。
【００３３】
このとき、主に合成樹脂弾性体で作られている押ボタン支持体３５の部分が図に示すように弾性変形する。スイッチング素子４４は回路の一部が湾曲状に盛り上がって湾曲部を構成している。この湾曲部は裏面が可動接点になっており、皿バネ状の弾性変形をする。
【００３４】
回路基板はエポキシ樹脂等からなり、表面に固定接点と、発光体、クリック板等が設けられている。スイッチング素子部４４の湾曲部は、クリック板の一部である。押しボタン４を押すと、アクチュエータ４２の先端が湾曲部に接触押圧し、この湾曲部が変形し固定接点と接触しスイッチングする。押しボタン４から指が離れると、押しボタン４は元に復帰し、また、湾曲部も元に戻る。
【００３５】
【発明の効果】
以上詳記したように、本発明を適用することにより、機密性が良く誤操作のおそれのない押ボタンユニットの製造が、より少ない工数で、低コストでできる。
また、外皮でカバーされ、裏面に配置されている押ボタンのスイッチング動作が安定したものとなった。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明が採用された携帯用電話器の斜視図である。
【図２】図２は、押ボタンの外皮となる印刷された単体シートの平面図である。
【図３】図３は、単体シートから成形シートに熱成形する工程の説明図である。
【図４】図４は、成形シートからキーシートの製造プロセスを示す射出成形金型の断面図である。
【図５】図５は、溶融樹脂がシート凹状部に充填された状態を示す断面図である。
【図６】図６は、溶融樹脂がシート凹状部に充填された状態の他の実施形態を示す断面図である。
【図７】図７は、切断されたキーシートの平面図である。
【図８】図８は、複数の押ボタンが連結部により連結されたキー群を示す平面図である。
【図９】図９は、キー群から制御パネルをケースカバーに取り付けた状態を示す断面図である。
【図１０】図１０は、押ボタンユニットをケースカバーに取り付けた状態を示す断面図である。
【図１１】図１１は、ケースカバーに取り付けた状態の押ボタンを押した状態を示す断面図である。
【図１２】図１２は、従来の押ボタンユニットの状態を示す断面図である。
【符号の説明】
１…携帯用電話器
２…電話器本体
３…ケースカバー
４…押ボタン
８…開口部
９…指接触部
１０…単体シート
１１…印刷層
１４…シート凹状部
１４ａ…外縁
１５…金型
１７…加熱板
１９…成形シート
２４…キーシート
２６…ゲート
２７…溶融樹脂
【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】
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【図７】
0004628553.tif 000008
【図８】
0004628553.tif 000009
【図９】
0004628553.tif 000010
【図１０】
0004628553.tif 000011
【図１１】
0004628553.tif 000012
【図１２】
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