(57)【要約】携帯電話機等に用いるプラスチック製キートップの表面に施した金属膜に、マーキング用レーザ光として、Ｎｄ：ＹＡＧレーザの第２高調波を取り出して得られる波長が５３２ｎｍのレーザ光、又は同レーザの第３高調波を取り出して得られる波長が３５５ｎｍのレーザ光のいずれかを用いて、被照射部分の金属膜を完全に除去、又は、被照射部分の金属膜の表面部分のみを除去して微小凹点の平面的集合を形成することにより、当該金属膜の表面に直接文字・記号等がマーキングされたキーユニットを得る。
2004038746.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
略シート状をしたシリコーンゴム製又は柔軟で透光性を有する熱可塑性エラストマー製のキーパッド上に多数のキートップが配置され、光源からの光によって各キートップの文字・記号等が照光されるようにした、携帯電話機等のモバイル機器に用いられるキーユニットであって、上記キートップのうち少なくとも１つは、透明な硬質樹脂から成る本体の底面を除く天面及び又は側面が金属膜によって覆われた構造を有し、上記キートップは、レーザ光の照射によって被照射部分の金属膜が除去されて文字・記号等の所定のパターンが形成されると共に、該文字・記号等の所定のパターンから光が導出することによって照光されることを特徴とするキーユニット。
【請求項２】
レーザ光を照射して表面の金属膜の一部を除去することによって形成された文字・記号等の所定のパターンの形成位置に対応して、キートップの天面又は底面に着色層が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のキーユニット。
【請求項３】
キートップ表面の金属膜が、メッキ、蒸着、スパッタリング，ＣＶＤのいずれかの方法によって生成されたものであることを特徴とする請求項１に記載の照光式キーユニット。
【請求項４】
略シート状をしたシリコーンゴム製又は柔軟な熱可塑性エラストマー製のキーパッド上に多数のキートップが配置された携帯電話機等のモバイル機器に用いられるキーユニットであって、上記キートップのうち少なくとも１つは、透明な硬質樹脂から成る本体の底面を除く天面及び又は側面がメッキによって生成された金属膜によって覆われた構造を有し、上記キートップにレーザ光を照射し、被照射部分の金属膜の表層部分のみを除去して多数の微小凹点の平面的集合を構成することによって文字・記号等のパターンを形成したことを特徴とするキーユニット。
【請求項５】
前記レーザ光として、Ｎｄ：ＹＡＧレーザの第２高調波を取り出して得られる波長が５３２ｎｍのレーザ光、又は当該レーザの第３高調波を取り出しで得られる波長が３５５ｎｍのレーザ光、波長が１０６４ｎｍのＹＡＧレーザで被照射部への収束径を３０μｍ以下としたレーザ光、波長が１８０ｎｍで被照射部への収束径が分子レベルとなるエキシマレーザ光の、いずれかが用いられることを特徴とする請求項１又は請求項４に記載のキーユニット。
【請求項６】
略シート状をしたシリコーンゴム製又は柔軟な熱可塑性エラストマー製のキーパッド上に多数のキートップが配置された携帯電話機等のモバイル機器に用いられるキーユニットの、キートップ表面の金属膜にレーザ光を照射し、被照射部分の金属膜を除去して文字・記号等の所定のパターンを形成するキートップへのマーキング方法において、当該レーザ光が、１１００ｎｍ以下の波長を有するものであることを特徴とするキートップへのマーキング方法。
【請求項７】
略シート状をしたシリコーンゴム製又は柔軟な熱可塑性エラストマー製のキーパッド上に多数のキートップが配置された携帯電話機等のモバイル機器に用いられるキーユニット中の、メッキによって生成されたキートップ表面の金属膜にレーザ光を照射し、被照射部分の金属膜の表層部分のみを除去して多数の微小凹点の平面的集合を構成することによって文字・記号等のパターンを形成するキートップへのマーキング方法において、当該レーザ光が、１１００ｎｍ以下の波長を有するものであることを特徴とするキートップへのマーキング方法。
【請求項８】
前記レーザ光として、Ｎｄ：ＹＡＧレーザの第２高調波を取り出して得られる波長が５３２ｎｍのレーザ光、又は当該レーザの第３高調波を取り出して得られる波長が３５５ｎｍのレーザ光のいずれかを用いるか、又は波長が１０６４ｎｍで被照射部への収束径が１０〜３０μｍとなるＹＡＧレーザ光若しくは波長が１８０ｎｍで被照射部への収束径が分子レベルとなるエキシマレーザ光であることを特徴とする請求項６又は請求項７に記載のキートップへのマーキング方法。
【請求項９】
キーユニットに金属膜を有するキートップを含む無印のキートップを組み付け、当該キートップへのマーキングを除く他の全ての工程を完了した状態で一旦その製造を中断し、当該製品に必要な文字・記号等の内容が確定するのを待って、請求項６又は７のいずれかに記載のマーキング方法により、当該文字・記号等のマーキングを行ってキーユニットを完成させることを特徴とするキーユニットの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は、携帯電話機、携帯情報端末装置（ＰＤＡ）等モバイル機器用キーユニット中の表面に、金属膜を有するキートップを備えたキーユニット、該金属膜を有するキートップに文字・記号等の所定のパターンを形成するキートップへのマーキング方法、及び当該方法を利用するキーユニットの製造方法に関する。
【背景技術】  キーユニットは、携帯電話機等モバイル機器を構成する部品の一種であって、多数のスイッチ操作用キー（押釦）を一枚のシート面に集合、配列したものである。１個のキーは、シリコーンゴムや熱可塑性エラストマーなどの柔軟な材質から成るキーパッドの表面に取り付けられた硬質樹脂等から成るキートップと、裏面にスイッチ押圧突起（いわゆる「押し子」）を有するキーパッドからなる。キー間はキーパッドにより連結される。このように構成されるキーユニットの下面にスイッチ要素を備えた回路基板を配置すれば、各キーに対応する位置にキースイッチが形成される。なお、上記キーユニットの一種である照光式キーユニットは、光源からの光によって各キートップの文字・記号等が照光される構造を有するものである。
キートップは、対象モバイル機器中の最も目立つ個所に配置されるから、そのデザインや装飾性に特別な注意が払われる。キートップの表面全体またはキーパッドと対向する面である底面を除く側面及び天面にメッキなどによって金属膜が生成されたキートップ（以下、「メタリックキー」という。）は耐久性と高級感を兼ね備えるので好まれる。
通常、メタリックキーの表面には、当該キーの機能を表す文字・記号等が形成される。メタリックキーへ文字・記号等を形成する方法として、レーザによるマーキング加工が考えられる。しかしながら、プラスチック製のキートップにメッキなどによって厚さ０．１乃至３０μｍの高い表面反射率を有する金属膜が生成されたメタリックキーに、被照射部分の金属膜を完全に除去するレーザマーキングにより直接文字・記号等を形成することは、レーザによる単純な金属板等へのマーキングや切断と比較すると難しい点がある。
例えば、プラスチック製のキーの表面にクロム等の鏡面メッキを施したものに対して、広く用いられている固体レーザ、Ｎｄ：ＹＡＧ（ネオジウムイオンをドープしたイットリウム・アルミニウム・ガーネット結晶）レーザの基本波である波長１０６４ｎｍの近赤外光を用いて直接文字・記号等を形成しようとすると、目的とする文字等が形成される以前に被照射点以外の部分の温度が上昇し、下地のプラスチックが溶融するなどして満足な加工ができないという問題がある。これは、近赤外光は波長が比較的長いためレンズ光学系でスポット径を絞り難いことなどに起因して、被照射点におけるエネルギー密度が不足するためと考えられる。
メタリックキーに対するレーザマーキングのこのような困難性のために、メッキ面に非メッキ部分である文字・記号等が混在する部分メッキ・キーを製造するのに、最近まで、次のような複雑な加工が行われていた（例えば特開２００１−７３１５４号公報）。すなわち、同公報によれば、「プラスチック製キートップの成形→表面粗化／活性化→銅を無電解メッキ→銅の上に錫を無電解メッキ→錫メッキ層にレーザマーキング加工（銅メッキ層露出）→文字部分の銅メッキ層をエッチングで除去→ニッケルを無電解メッキ（文字部以外）→ニッケル上へ金を電解メッキ」というような加工手順となる。
また、「シボ加工」と称されるマーキング方法がある。これはメタリックキー表面の金属膜に多数の微小凹点（直径と深さが１０乃至３０μｍ程度の窪み）の平面的集合を形成する方法である。このシボ加工によって文字等の形状を表すために、従来では電鋳型が一般的に用いられていた。電鋳型は、キートップ成型用の型に組み込まれて使用されるものであり、キートップ表面に文字等を形成する微小凹点の平面的集合が反転転写された部分を有する。
電鋳型製作工程の一例は次のとおりである。まず、合成樹脂や銅合金などで表面無印のキートップの母型を作成し、この母型に適宜な表面粗化手段によって所要の文字・記号等のパターンを形成する。そして、この母型に離型剤の膜を付着させ、さらに、母型が合成樹脂の場合では銀鏡処理などを施して導電性を付与した後、暑さが数ミリメートルに達するまで金属メッキを施す。このメッキ工程には数十日を要し、この工程が「電鋳」と呼ばれる。電鋳終了後、母型からメッキによって生成された部分を剥離すれば、電鋳型が得られる。そして、キートップを、ＡＢＳ（アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体）樹脂などのメッキ可能な樹脂を電鋳型が組み込まれたキートップ成形用の型内に注入してキートップを形成する。次いでこのキートップにメッキによって表面に金属膜を生成すれば、シボ加工によって文字・記号等のパターンが形成されたメタリックキーが得られる。しかしながら、電鋳型は文字・記号等のパターンの変更に対して迅速に対応できないという欠点がある。
そこで、前記被照射部分の金属膜を完全に除去するレーザマーキングにより直接文字・記号等を形成する場合と同様に、レーザマーキングにより金属膜の一部、すなわち、金属膜の表層部分のみを除去して多数の微小凹点の平面的集合を形成してシボ加工を行うことが考えられる。現に、鉄板やアルミニウム板にレーザによって文字等のシボ加工によるマーキングが行われている。しかしながら、金属の膜厚が薄すぎる場合にはシボ加工を施すことは不可能であるし、また、膜厚が比較的厚い場合であっても、単純な金属板などへ行う場合と比べて多くの困難な問題があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】  本願発明が解決しようとする課題は、携帯電話機等のモバイル機器に用いる合成樹脂製キートップの表面に施した金属膜にレーザ光を照射して、被照射部分の金属膜を完全に除去又は被照射部分の金属膜の表層部分のみを除去して多数の微小凹点の平面的集合を形成することにより、当該金属膜に直接かつ単一工程で、文字・記号等の所定のパターンをマーキングする方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】  上記課題は、レーザ光として、波長が１０６４ｎｍで被照射部への収束径を３０μｍ以下としたＹＡＧレーザや、第２高調波を取り出して得られる波長が５３２ｎｍのＹＡＧレーザや、波長が１８０ｎｍで被照射部への収束径が分子レベルとなるエキシマレーザを使用することにより達成される。
上記手段において、上記レーザ光を採用する主な理由は次の通りである。第１には、レーザ光のエネルギーは振幅同一ならば短波長ほど相対的に高いこと。第２には、図８のグラフ（金岡優著「レーザ加工」１９９５年５月／日刊工業新聞社刊から引用）に示すように、メッキ面における反射率は長波長側では１に近いが、５００ｎｍ付近を境にして短波長側では低下（吸収率が上昇）すること。第３には、近赤外〜赤外線と異なり、可視光〜近紫外光はレンズ集光により１０乃至３０μｍのスポット径を容易に得られること。第４には、エキシマレーザーでは分子レベルのスポット径が得られることである。
レーザマーキングに際しては、ビームスポット（焦点）は描くべき文字・記号等を走査して平面的に動かされ、また、金属膜を完全に除去する場合には金属膜の深さ方向にも動かされる。その間、スポット径は最大でも３０μｍ程度に制御される。また、ビームスポットの深さ方向での動きに関し、下地のプラスチック層に直接レーザ光が当たらないように、金属メッキ層の厚さの範囲に制御されなければならない。このような制御は、ビームスポットを形成する光学系がコンピュータによって厳格に制御されたレーザ照射装置を用いることにより精密に行うことができる。
上記レーザ照射装置で使用するレーザ光の波長は、レーザ光のエネルギーが短波長ほど高いことに着目すれば短い方が好ましいが、エネルギー密度はスポット径を小さくすることでも向上させうる。
一方、金属メッキ面の光吸収率が概ね５００ｎｍ付近を境にして短波長側で増大する事実を利用する立場からすれば、５５０ｎｍ以下の可視光又は近紫外光であれば良い。
上記の条件を満たす波長のレーザ光を用いることにより、被照射点以外の部分の温度を許容温度以下に保ちながら、速やかに金属膜を除去又は被照射部分の金属膜の表層部分のみを除去して多数の微小凹点の平面的集合を形成して文字・記号等の所定のパターンをマーキングすることができる。この場合、レーザの照射方式は、必要な光パワーが供給される限り、連続あるいはパルスのいずれでも良い。
【図面の簡単な説明】  図１は本発明で用いるレーザ照射装置の構成を概略的に示す図である。
図２は２倍波ＹＡＧレーザの構成を説明する概念図である。
図３は本発明におけるキーユニット（文字・記号等のマーキング前）を示す平面図である。
図４は本発明におけるキーユニット（文字・記号等のマーキング後）を示す平面図である。
図５はキーユニットの第１の実施例の構造を拡大して示す縦断面図である。
図６はキーユニットの第２の実施例の構造を拡大して示す縦断面図である。
図７は本発明キーユニットの製造方法における製造工程の流れを示すブロック図である。
図８は、レーザ光の波長（横軸）に対する各種メッキ面の反射率（縦軸）の変化を示すグラフである。
【符合の説明】
１…レーザ発振手段、２…データ入力手段、３…制御手段、４…レーザ発振手段、５…光学系、５ａ、５ｂ…ミラー、５ｃ…レンズ、１０…キーユニット、１０Ａ…キーユニット、１１…キーパッド、１１ａ…押圧突起、１２…キートップ、１２ａ…天面、１２ｂ…側面、１２ｃ…底面、１３…文字・記号等のパターン、１４…本体、１５…金属膜、１６…レーザ光、１７…着色層、１８…透光性接着剤、１９…ドームスイッチ、２０…基板、２１…文字・記号等のパターン
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、キートップ表面の金属膜に、文字・記号等のパターンがレーザ光によって刻印されるので、装飾性に富み、且つ、磨耗等により剥落、消失することがない優れた耐摩耗性を有するキーユニットを得ることができる。
請求項２に記載の発明によれば、キートップ天面の文字・記号等のパターンの形成位置に対応して、キートップ底面に着色層を設けたので、文字・記号等を任意の色で照光することができる。
請求項３に記載した発明によれば、キートップ表面の金属膜の生成にメッキ、蒸着、スパッタリング、ＣＶＤなどの各種金属膜生成手段を用いることができ、特に、蒸着スパッタリング及びＣＶＤを用いる場合にはキートップ本体を構成する材質に制限が無く、様々な合成樹脂を用いることができる。
請求項４に記載の発明によれば、メッキによって生成されたキートップ表面の金属膜に、文字・記号等がレーザ光によるシボ加工によって刻印されるので、装飾性に富み、且つ、磨耗等により剥落、消失することがない優れた耐摩耗性を有するキーユニットを得ることができる。
請求項５に記載した発明によれば、キートップにマーキングを行う際に、被照射点における光エネルギーの吸収率を上げ、ビームスポット径を絞り込むことができるので、被照射点におけるエネルギー吸収密度が向上し、被照射点以外の部分の温度を許容温度以下に保ちながら、速やかに金属メッキ層にマーキングを行うことができるので、熱変形の無い装飾性に富んだキーユニットを得ることができる。
請求項６に記載の発明によれば、携帯電話機等のモバイル機器に用いるプラスチック製キートップの表面に金属膜を生成したものに文字・記号等のパターンのレーザマーキングを行う際に、被照射点における光エネルギーの吸収率を上げ、ビームスポット径を絞り込むことができるので、被照射点におけるエネルギー吸収密度が向上し、被照射点以外の部分の温度を許容温度以下に保ちながら、速やかに金属膜を除去してマーキングを行うことができる。
請求項７に記載の発明によれば、携帯電話機等のモバイル機器に用いるプラスチック製キートップの表面にメッキによって金属膜を生成したものに文字・記号等のレーザマーキングを行う際に、被照射点における光エネルギーの吸収率を上げ、ビームスポット径を絞り込むことができるので、被照射点におけるエネルギー吸収密度が向上し、被照射点以外の部分の温度を許容温度以下に保ちながら、速やかに被照射部分の金属膜の表層部分のみを除去して多数の微小凹点の平面的集合を形成するマーキングを行うことができる。
請求項８に記載した発明によれば、キートップにマーキングを行う際に、被照射点における光エネルギーの吸収率を上げ、ビームスポット径を絞り込むことができるので、被照射点におけるエネルギー吸収密度が向上し、被照射点以外の部分の温度を許容温度以下に保ちながら、速やかに金属メッキ層にマーキングを行うことができる。
請求項９に記載した発明によれば、仕向け地未定のまま実行可能な全ての工程を終了しておき、仕向け地に関連ずる文字・記号部分が確定され次第、キートップ天面へレーザ光によるマーキングを行って全工程を終了するので、仕向け地決定後最も短時間でキーユニットを完成させることができるとともに、見込み生産による無駄な在庫も排除することができる。
【発明を実施するための最良の形態】  以下に本発明の実施の形態に付いて、添付図面を参照して説明する。
最初に、レーザ照射装置について説明する。図１及び図２は、本発明で用いるレーザ照射装置１の構成を説明する概念図である。レーザ照射装置１は、データ入力手段２、制御手段３、レーザ発振手段４、複数のミラーやレンズを含む光学系５などによって構成される。
データ入力手段２は、文字・記号等のパターンに関するデータ（立体データ）の入力、入力されたデータの記憶などを行うものであり、入力されるデータは、例えば、コンピュータによって作成されたＣＡＤデータなどの形式で入力される。制御手段３は、上記データ入力手段２から入力されたデータにより、レーザ発振手段４や光学系５の動作を制御して実際の加工に用いるための加工データを生成する。
レーザ発振手段４は、レーザ光として、Ｎｄ：ＹＡＧレーザの波長１０６４ｎｍの基本波を半波長変換した、波長５３２ｎｍの光を発振するものである。この半波長変換は、Ｎｄ：ＹＡＧレーザの第２高調波を取り出すことで実現される。そのように構成されたレーザは「２倍波ＹＡＧレーザ」と称される。波長５３２ｎｍのレーザ光は緑色を呈するので「グリーンレーザ」とも呼ばれる。図２は、２倍波ＹＡＧレーザにおけるレーザ発振手段４の構成の一例を示す概念図である（小林春洋著「レーザのはなし」１９９２年１月／日刊工業新聞社刊より引用）。
また、上記レーザ光として、Ｎｄ：ＹＡＧレーザの第３高調波を取り出すことで得られる波長３５５ｎｍの近紫外光を利用することも可能である。この第３高調波を取り出すＮｄ：ＹＡＧレーザは「３倍波ＹＡＧレーザ」と称され、この場合のレーザ発振手段４の構成も基本的には図２に示すものとほぼ同様である。
さらに、上記レーザ光として、Ｎｄ（ネオジウム）イオンがドープされてなるガラスレーザ又はＹＶＯ４レーザ等、固体レーザの第２乃至第４高調波のうちのいずれかを用いることも可能である。
光学系５は、図１に示すように、レーザ光の照射方向を制御する、それぞれ異なる方向に回動する２つのミラー（ガルバノスキャナー）５ａ、５ｂと、レーザ光を集光させるレンズ（Ｆ０レンズ）５ｃなどによって構成される。
以上に説明したような構造を有するレーザ照射装置１は、入力されたデータに基づいて生成された加工データによって光学系などの動作を制御して、レーザ光のビームスポットの立体的位置（ＸＹＺ各軸上の位置）と、レーザ光照射のオン−オフのタイミングを関連させて制御し、キートップ１２の天面１２ａの金属膜１５への文字・記号等のマーキングを全自動で行う。
したがって、このレーザ照射装置１によって、後述するキーユニットの各キートップ天面にレーザ光が照射されて、そのビームスポット（焦点）は描くべき文字・記号等を走査して平面的に動かされ、また、金属膜を完全に除去する場合には金属膜の深さ方向にも動かされることによって、被照射部分の金属膜を完全に除去又は被照射部分の金属膜の表層部分のみを除去して多数の微小凹点の平面的集合を形成する加工（以下、単に「シボ加工」という。）を施して文字・記号等のパターンがマーキングされる。
次に、上記レーザ照射装置１を用いて文字・記号等のパターンがマーキングされるキーユニットの第１の実施例１０の構造について説明する。
なお、該キーユニットの第１の実施例１０及び後述するキーユニットの第２の実施例１０Ａにおいては、全てのキートップが金属膜を有し、該金属膜にレーザ光によるマーキングを行うようにしたものを一例として示したが、本発明はこれに限定されるわけではなく、少なくとも１個以上、金属膜を有し、これにレーザ光によるマーキングを行うようにしたキートップを用いたものであれば良い。また、キーユニット中での文字・記号等のマーキング方法を統一するために、金属膜を有しないキートップとしては、従来から用いられている、表面に積層された印刷や塗装による層を有し、該印刷や塗装による層にレーザ光を用いて文字・記号等のマーキングを行うようにされたキートップを用いることが望ましい。
キーユニット１０は、図３及び図４に概略的に示すように、シリコーンゴムや熱可塑性エラストマー等の柔軟なエラストマー製の透光性を有するキーパッド１１と、該キーパッド１１上に配設された多数のキートップ１２、１２、…とによって構成される。図３は文字・記号等のパターンのマーキング前のキーユニット１０を示し、図４は文字・記号等のパターン（一例として、アラビア文字によるものを示す。）１３、１３、…のマーキング後のキーユニット１０を示すものである。なお、キートップ１２、１２、…の中で、上部中央に位置する外形が最も大きいもの１２Ａは、いわゆる多方向キーとして用いられるものである。
図６は、レーザ照射装置１による文字・記号等のパターン１３、１３、…のマーキング後のキーユニット１０の一部を縦断面にて示すものである。
すなわち、キートップ１２は、適宜な透明合成樹脂製の本体１４の天面１２ａ及び側面１２ｂにメッキ、蒸着、スパッタリング、ＣＶＤ（化学気相成長法）などの各種金属膜生成手段によって、０．１乃至３０μｍの厚みの金属膜１５が生成されたものである。
なお、スパッタリングなどのメッキを除く各種金属膜生成手段の場合では、金属膜１５を生成する金属はこれらの金属膜生成手段によって対応することができるものであれば、特に限定はしない。要は、携帯電話機等のモバイル機器用のキートップとして要求される耐摩耗性、耐食性、耐薬品性などの諸条件を満たせば、後は、色調や質感などでデザイン面での要求との兼ね合いとなる。
また、キートップ１２の本体１４の材質は、金属膜１５がメッキによって生成されたものである場合には、ＡＢＳ樹脂などのメッキ可能な樹脂（メッキグレードの樹脂）に限定されるが、金属膜１５が蒸着、スパッタリング、ＣＶＤなどメッキを除く各種金属膜生成手段によって生成されたものである場合には、ＰＣ（ポリカーボネート）樹脂、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）樹脂などの各種透明樹脂を広く用いることができる。
通常、金属膜１５が蒸着、スパッタリング、ＣＶＤなど膜厚が比較的薄い場合には、耐摩耗性、耐食性などを高めるために、金属膜１５の上からＵＶ（紫外線）硬化樹脂塗料などによる図示しないオーバーコートが施される。このオーバーコートは、レーザ光１６の照射によって金属膜１５と共に被照射部分が除去されてしまうので、レーザ光１６による加工後にキートップ１２表面に施すことが望ましい。
キートップ１２の天面１２ａの金属膜１５には、上記レーザ照射装置１によるレーザ光１６の照射によって、被照射部分の金属膜１５が完全に除去されて、キートップ１２を上方より見た場合、金属膜１５の下の合成樹脂製の本体１４の表面が露出して見えるように文字・記号等のパターン１３が形成されている。また、キートップ１２の金属膜１５の無い底面１２ｃには、スクリーン印刷、パッド（タンポ）印刷、含浸印刷、スプレー塗装などの印刷法又は塗装法によって適宜な色の着色層１７が形成されている。
上記着色層１７は、キートップ１２の底面１２ｃに形成する他に、キートップ１２の天面で金属膜１５直下（本体部１４の表面）に金属膜１５の生成前に形成するようにしても良い。上記着色層１７は、照光された文字に着色しない場合には不要である。金属膜１５は、その生成方法によって厚みが異なるが、概ね０．１乃至３０μｍの範囲の厚みを有する。すなわち、金属膜１５は、蒸着、スパッタリング、ＣＶＤなどによって生成されたものである場合は厚みが比較的薄く、１μｍ以下の一種類の金属による層であるが、メッキによって生成されたものである場合には、例えば、最下層の厚さ０．２乃至１μｍの無電解ニッケルメッキ層、下層の７乃至１５μｍ程度の電解銅メッキ層、上層の厚さ４乃至８μｍのニッケル電解メッキ層と最上層の０．１乃至２μｍのクロムや金などのメッキ層などが積層された多層構造となっている。上記無電解メッキの下層は光漏れ防止のために、ピンホールレス構造になっている。勿論、メッキ層の構造には多種あり、上記の構造に限られるわけではない。
また、金属膜１５が蒸着（真空蒸着など）によって生成されたものである場合は、適宜な合成樹脂性のキートップ１２の本体１４上に形成される層は、以下に示すような多層構造を有する。すなわち、上記多層構造は、例えば、本体１４上に塗布された最下層である厚さ１０乃至２０μｍのベース（アンダー）コート層と、その上に蒸着によって生成された１μｍ以下の金属膜１５と、該金属膜１５の上から塗布された厚さ１０乃至２０μｍの透明のオーバーコート層からなる。
金属膜１５がスパッタリングやＣＶＤによって生成されたものである場合には、上記と同様に適宜な合成樹脂性のキートップ１２の本体１４上に形成される層は、以下に示すような多層構造を有する。すなわち、上記多層構造は、例えば、本体１４を構成する樹脂の上に直接、スパッタリングやＣＶＤによって生成された１μｍ以下の金属膜１５と、該金属膜１５の上から塗布された厚さ１０乃至２０μｍの透明のオーバーコート層からなる。
前述したように、金属膜１５が蒸着、スパッタリング、ＣＶＤなどの比較的膜厚が薄い金属膜生成手段によって生成されたものである場合には、ＵＶ硬化樹脂塗料などによって金属膜１５の上からオーバーコートを施すことによって、金属膜１５の耐摩耗性、耐食性などを向上させることができる。また、このオーバーコートに有色透明の塗料を用いることにより、金属膜１５を任意の色に着色することも可能である。
以上のような構造を有するキートップ１２、１２、…は、透光性接着剤１８によってキーパッド１１の天面に固着される。キーパッド１１の一方の面には各キートップ１２に対応して設けられたドームスイッチ１９、１９、…（一個のみ図示）を押圧するための押圧突起（押し子）１１ａ、１１ａ、…（一個のみ図示）が一体に形成されている。上記ドームスイッチ１９は図示しない固定接点などを含む適宜な回路パターンを有する基板２０上に配置される。
図６に示すキーユニット１０の場合の文字・記号等のパターン１３の形成工程を概略的に述べれば以下のようになる。すなわち、図１に示すように、レーザ照射装置１から照射されるレーザ光１６として前記グリーンレーザを用いてキーユニット１０の各キートップ１２の天面１２ａに照射する。そして、図５に示すように、金属膜１５の表面上でビームスポット径を１０乃至３０μｍに絞り、形成すべき文字・記号等のパターン１３の平面形状に沿って金属膜１５上を走査する。このとき、ビームスポットの深さ方向の位置を数回にわたって変更しつつ、照射を繰り返すことにより、文字・記号等のパターン１３の形状に被照射部分の金属膜１５が完全に除去されて本体部１４が露出する。
上記以外のレーザとして、波長が１０６４ｎｍで被照射部への収束径を３０μｍ以下としたＹＡＧレーザや、第３高調波を取り出して得られる波長が３５５ｎｍのＹＡＧレーザや、波長が１８０ｎｍで被照射部への収束径が分子レベルとなるエキシマレーザ使用することも可能である。
したがって、上記キーユニット１０は携帯電話機に組み込まれた場合には、使用時において図示しない光源からの光が、透光性を有するキーパッド１１を透過し、着色層１７を通してキートップ１２の底面に入射し、文字・記号等のパターン１３から外部に出射するので、携帯電話機の利用者がキートップ１２の文字・記号等を容易に認識することができる。キートップ１２を下方に押圧すると、キートップ１２の下方への移動に伴ってキーパッド１１が変形するため、押圧突起１１ａによってドームスイッチ１９が押圧されて変形し、これによって基板２０上の図示しない固定接点間が導通される。
また、キートップ１２のレーザ光１６の照射部分において、金属膜１５を完全に除去しないで、被照射部分の金属膜の表層部分のみを除去して多数の微小凹点の平面的集合を形成、いわゆるシボ加工を行うようにしても良い。なお、上記シボ加工は、金属膜１５の表層部分のみを除去する加工であるため、金属膜１５が蒸着、スパッタリング、ＣＶＤなどの比較的膜厚が薄い金属膜生成手段で生成されたものである場合（厚みが概ね１μｍ以下である）には、その厚みが薄すぎるため対応することが不可能である。したがって、この場合の金属膜１５としては、メッキなど金属層の膜厚が比較的厚いもの（厚みが３乃至３０μｍ）が対象となる。
図６は、マーキングをレーザ光によるシボ加工によって施した、キーユニットの第２の実施例１０Ａの一部を縦断面にて示すものである。なお、この第２の実施例において、上記第１の実施例におけるキーユニット１０と構造的に同一の部分については、第１の実施例において使用した符号と同じ符号を用いることによってその説明を省略する。
図６に示すように、キーユニット１０Ａの場合の文字・記号等のパターン２１の形成工程を概略的に述べれば以下のようになる。図１に示すように、レーザ照射装置１から照射されるレーザ光１６として前記グリーンレーザを用いてキーユニット１０Ａの各キートップ１２の天面１２ａに照射する。そして、図６に示すように、金属膜１５の表面上でビームスポット径を１０乃至３０μｍに絞り、形成すべき文字・記号等のパターン１３の平面形状に沿って金属膜１５上を走査する。このとき、ビームスポットの深さ方向の位置を一定にして照射することにより、金属膜１５の表層部分のみを除去し凹部を形成して底面に多数の微小凹点の平面的集合を形成することによって文字・記号等のパターン２１が形成される。この場合、メッキなどによって形成されたものである場合には金属膜１５の厚みは１０乃至３０μｍであるので、文字記号等のパターン２１を構成する微小凹点は最大でも２０μｍ以下とすることが望ましい。
なお、上記文字・記号等のパターン２０は、文字・記号等の外形をそのままシボ加工する方法と、当該文字・記号等の外形を囲む外側にシボ加工によって凹部を形成する方法とがある。また、文字・記号等のパターン２１の底面の金属膜１５の厚みをメタリック感を失わないで透光性を有する程度に薄く加工すると、キートップ１２の底面１２ｃから入射した光源からの光が文字・記号等のパターン２１から出射させることが可能になって、文字・記号等を照光式とすることができる。この場合、前記キーユニット１０と同様に、キートップ１２の底面１２ｃなどに着色層１７を設けると、文字・記号等を任意の色で照光することも可能である。
次に、本発明キーユニット１０又は１０Ａの製造方法について説明する。
すなわち、図７に示すように、キーパッド１１及びキートップ１２、１２、…を別々に射出成型等の適宜な成型方法によって形成（工程Ｓ１、工程Ｓ２）し、さらに、キートップ１２、１２、…の天面１２ａ及び側面１２ｂには、メッキ、蒸着、スパッタリング、ＣＶＤなどの各種金属膜生成手段によって金属膜１５を生成する（キーユニット１０Ａの場合ではメッキによる生成のみ）し（工程Ｓ３）、さらに、必要であれば、キートップ１２の底面１２ｃに着色層１７を設ける（工程Ｓ４）。そして最後に、キートップ１２、１２、…を透光性接着剤１８等を用いて接合する（工程Ｓ５）。なお、キーユニット１０又は１０Ａが、金属膜１５を有するキートップ１２と、表面の印刷又は塗装による層にレーザ光で文字・記号等のパターンをマーキングするようにされたキートップが混在する場合、これら金属膜１５を有しないキートップは上記工程Ｓ３を経ずに、工程Ｓ４で表面の印刷又は塗装などが行われる。
キーユニット１０又は１０Ａの仕向け地が決定され、使用言語に依存した文字・記号等が確定すると、キーユニット１０又は１０Ａの各キートップに対する文字・記号等のマーキングがレーザ照射装置１を用いてマーキングされる（工程Ｓ６）。このキートップ１２、１２、…へのマーキングの終了後、キーユニット１０又は１０Ａは、単独で又は所定のモバイル機器に組み込まれて出荷される。
上記キーユニットの第１の実施例１０及び第２の実施例１０Ａにおいては、キートップ１２、１２、…が全て金属膜１５を有し、これらキートップ１２、１２、…の文字・記号等を全て、金属膜１５をレーザ光によってマーキングするとして説明したが、本発明はこれに限定されるわけではなく、少なくとも１個のキートップ１２に上記マーキング方法によって文字・記号等のパターン１３又は２０が形成されるものであれば良い。
また、上記文字・記号等のパターン１３又は２０は、レーザ光の照射時においてキートップ１２の金属膜１５の厚み方向におけるビームスポットの位置の制御方法が異なるだけであるので、一つのキーユニット上に両者を適宜に混在させることも可能である。さらに、キートップ１２、１２、…は、全てのものが金属膜１５を有するものではなく、金属膜１５を有するキートップ１２と、金属膜１５を有しないキートップが混在していても良い。このように構造の異なるキートップが混在している場合、文字・記号等のパターンのマーキングは全てレーザ照射装置１を用いたレーザ光によるものに統一することが望ましい。
【図１】
2004038746.tif 000003
【図２】
2004038746.tif 000004
【図３】
2004038746.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【手続補正書】
【提出日】平成16年11月30日(2004.11.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
略シート状をしたシリコーンゴム製又は柔軟な熱可塑性エラストマー製のキーパッド上に多数のキートップが配置された携帯電話機等のモバイル機器に用いられるキーユニットであって、上記キートップのうち少なくとも１つは、透明な硬質樹脂から成る本体の底面を除く天面及び又は側面がメッキによって生成された金属膜によって覆われた構造を有し、上記キートップにレーザ光を照射し、被照射部分の金属膜の表層部分のみを除去して多数の微小凹点の平面的集合を構成することによって文字・記号等のパターンを形成したことを特徴とするキーユニット。
【請求項２】
前記レーザ光として、Ｎｄ：ＹＡＧレーザの第２高調波を取り出して得られる波長が５３２ｎｍのレーザ光、又は当該レーザの第３高調波を取り出しで得られる波長が３５５ｎｍのレーザ光、波長が１０６４ｎｍのＹＡＧレーザで被照射部への収束径を３０μｍ以下としたレーザ光、波長が１８０ｎｍで被照射部への収束径が分子レベルとなるエキシマレーザ光の、いずれかが用いられることを特徴とする請求項１に記載のキーユニット。
【請求項３】
略シート状をしたシリコーンゴム製又は柔軟な熱可塑性エラストマー製のキーパッド上に多数のキートップが配置された携帯電話機等のモバイル機器に用いられるキーユニット中の、メッキによって生成されたキートップ表面の金属膜にレーザ光を照射し、被照射部分の金属膜の表層部分のみを除去して多数の微小凹点の平面的集合を構成することによって文字・記号等のパターンを形成するキートップへのマーキング方法において、当該レーザ光が、１１００ｎｍ以下の波長を有するものであることを特徴とするキートップへのマーキング方法。
【請求項４】
前記レーザ光として、Ｎｄ：ＹＡＧレーザの第２高調波を取り出して得られる波長が５３２ｎｍのレーザ光、又は当該レーザの第３高調波を取り出して得られる波長が３５５ｎｍのレーザ光のいずれかを用いるか、又は波長が１０６４ｎｍで被照射部への収束径が１０〜３０μｍとなるＹＡＧレーザ光若しくは波長が１８０ｎｍで被照射部への収束径が分子レベルとなるエキシマレーザ光であることを特徴とする請求項３に記載のキートップへのマーキング方法。
【請求項５】
キーユニットに金属膜を有するキートップを含む無印のキートップを組み付け、当該キートップへのマーキングを除く他の全ての工程を完了した状態で一旦その製造を中断し、当該製品に必要な文字・記号等の内容が確定するのを待って、請求項３記載のマーキング方法により、当該文字・記号等のマーキングを行ってキーユニットを完成させることを特徴とするキーユニットの製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯電話機、携帯情報端末装置（ＰＤＡ）等モバイル機器用キーユニット中の表面に、金属膜を有するキートップを備えたキーユニット、該金属膜を有するキートップに文字・記号等の所定のパターンを形成するキートップへのマーキング方法、及び当該方法を利用するキーユニットの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
キーユニットは、携帯電話機等モバイル機器を構成する部品の一種であって、多数のスイッチ操作用キー(押釦)を一枚のシート面に集合、配列したものである。１個のキーは、シリコーンゴムや熱可塑性エラストマーなどの柔軟な材質から成るキーパッドの表面に取り付けられた硬質樹脂等から成るキートップと、裏面にスイッチ押圧突起(いわゆる「押し子」)を有するキーパッドからなる。キー間はキーパッドにより連結される。このように構成されるキーユニットの下面にスイッチ要素を備えた回路基板を配置すれば、各キーに対応する位置にキースイッチが形成される。なお、上記キーユニットの一種である照光式キーユニットは、光源からの光によって各キートップの文字・記号等が照光される構造を有するものである。
【０００３】
キートップは、対象モバイル機器中の最も目立つ個所に配置されるから、そのデザインや装飾性に特別な注意が払われる。キートップの表面全体またはキーパッドと対向する面である底面を除く側面及び天面にメッキなどによって金属膜が生成されたキートップ(以下、「メタリックキー」という。)は耐久性と高級感を兼ね備えるので好まれる。
【０００４】
通常、メタリックキーの表面には、当該キーの機能を表す文字・記号等が形成される。メタリックキーへ文字・記号等を形成する方法として、レーザによるマーキング加工が考えられる。しかしながら、プラスチック製のキートップにメッキなどによって厚さ０．１乃至３０μmの高い表面反射率を有する金属膜が生成されたメタリックキーに、被照射部分の金属膜を完全に除去するレーザマーキングにより直接文字・記号等を形成することは、レーザによる単純な金属板等へのマーキングや切断と比較すると難しい点がある。
【０００５】
例えば、プラスチック製のキーの表面にクロム等の鏡面メッキを施したものに対して、広く用いられている固体レーザ、Ｎｄ：ＹＡＧ(ネオジウムイオンをドープしたイットリウム・アルミニウム・ガーネット結晶)レーザの基本波である波長１０６４ｎｍの近赤外光を用いて直接文字・記号等を形成しようとすると、目的とする文字等が形成される以前に被照射点以外の部分の温度が上昇し、下地のプラスチックが溶融するなどして満足な加工ができないという問題がある。これは、近赤外光は波長が比較的長いためレンズ光学系でスポット径を絞り難いことなどに起因して、被照射点におけるエネルギー密度が不足するためと考えられる。
【０００６】
メタリックキーに対するレーザマーキングのこのような困難性のために、メッキ面に非メッキ部分である文字・記号等が混在する部分メッキ・キーを製造するのに、最近まで、次のような複雑な加工が行われていた(例えば特開２００１−７３１５４号公報)。すなわち、同公報によれば、「プラスチック製キートップの成形→表面粗化/活性化→銅を無電解メッキ→銅の上に錫を無電解メッキ→錫メッキ層にレーザマーキング加工(銅メッキ層露出)→文字部分の銅メッキ層をエッチングで除去→ニッケルを無電解メッキ(文字部以外)→ニッケル上へ金を電解メッキ」というような加工手順となる。
【０００７】
また、「シボ加工」と称されるマーキング方法がある。これはメタリックキー表面の金属膜に多数の微小凹点（直径と深さが１０乃至３０μｍ程度の窪み）の平面的集合を形成する方法である。このシボ加工によって文字等の形状を表すために、従来では電鋳型が一般的に用いられていた。電鋳型は、キートップ成型用の型に組み込まれて使用されるものであり、キートップ表面に文字等を形成する微小凹点の平面的集合が反転転写された部分を有する。
【０００８】
電鋳型製作工程の一例は次のとおりである。まず、合成樹脂や銅合金などで表面無印のキートップの母型を作成し、この母型に適宜な表面粗化手段によって所要の文字・記号等のパターンを形成する。そして、この母型に離型剤の膜を付着させ、さらに、母型が合成樹脂の場合では銀鏡処理などを施して導電性を付与した後、厚さが数ミリメートルに達するまで金属メッキを施す。このメッキ工程には数十日を要し、この工程が「電鋳」と呼ばれる。電鋳終了後、母型からメッキによって生成された部分を剥離すれば、電鋳型が得られる。そして、キートップを、ＡＢＳ（アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体）樹脂などのメッキ可能な樹脂を電鋳型が組み込まれたキートップ成形用の型内に注入してキートップを形成する。次いでこのキートップにメッキによって表面に金属膜を生成すれば、シボ加工によって文字・記号等のパターンが形成されたメタリックキーが得られる。しかしながら、電鋳型は文字・記号等のパターンの変更に対して迅速に対応できないという欠点がある。
【０００９】
そこで、前記被照射部分の金属膜を完全に除去するレーザマーキングにより直接文字・記号等を形成する場合と同様に、レーザマーキングにより金属膜の一部、すなわち、金属膜の表層部分のみを除去して多数の微小凹点の平面的集合を形成してシボ加工を行うことが考えられる。現に、鉄板やアルミニウム板にレーザによって文字等のシボ加工によるマーキングが行われている。しかしながら、金属の膜厚が薄すぎる場合にはシボ加工を施すことは不可能であるし、また、膜厚が比較的厚い場合であっても、単純な金属板などへ行う場合と比べて多くの困難な問題があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本願発明が解決しようとする課題は、携帯電話機等のモバイル機器に用いる合成樹脂製キートップの表面に施した金属膜にレーザ光を照射して、被照射部分の金属膜を完全に除去又は被照射部分の金属膜の表層部分のみを除去して多数の微小凹点の平面的集合を形成することにより、当該金属膜に直接かつ単一工程で、文字・記号等の所定のパターンをマーキングする方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題は、レーザ光として、波長が１０６４ｎｍで被照射部への収束径を３０μｍ以下としたＹＡＧレーザや、第２高調波を取り出して得られる波長が５３２ｎｍのＹＡＧレーザや、波長が１８０ｎｍで被照射部への収束径が分子レベルとなるエキシマレーザを使用することにより達成される。
【００１２】
上記手段において、上記レーザ光を採用する主な理由は次の通りである。第１には、レーザ光のエネルギーは振幅同一ならば短波長ほど相対的に高いこと。第２には、図８のグラフ(金岡優著「レーザ加工」１９９５年５月／日刊工業新聞社刊から引用)に示すように、メッキ面における反射率は長波長側では１に近いが、５００ｎｍ付近を境にして短波長側では低下(吸収率が上昇)すること。第３には、赤外光〜近赤外光と異なり、可視光〜近紫外光はレンズ集光により１０乃至３０μｍのスポット径を容易に得られること。第４には、エキシマレーザーでは分子レベルのスポット径が得られることである。
【００１３】
レーザマーキングに際しては、ビームスポット(焦点)は描くべき文字・記号等を走査して平面的に動かされ、また、金属膜を完全に除去する場合には金属膜の深さ方向にも動かされる。その間、スポット径は最大でも３０μｍ程度に制御される。また、ビームスポットの深さ方向での動きに関し、下地のプラスチック層に直接レーザ光が当たらないように、金属メッキ層の厚さの範囲に制御されなければならない。このような制御は、ビームスポットを形成する光学系がコンピュータによって厳格に制御されたレーザ照射装置を用いることにより精密に行うことができる。
【００１４】
上記レーザ照射装置で使用するレーザ光の波長は、レーザ光のエネルギーが短波長ほど高いことに着目すれば短い方が好ましいが、エネルギー密度はスポット径を小さくすることでも向上させうる。
【００１５】
一方、金属メッキ面の光吸収率が概ね５００ｎｍ付近を境にして短波長側で増大する事実を利用する立場からすれば、５５０ｎｍ以下の可視光又は近紫外光であれば良い。
【００１６】
上記の条件を満たす波長のレーザ光を用いることにより、被照射点以外の部分の温度を許容温度以下に保ちながら、速やかに金属膜を除去又は被照射部分の金属膜の表層部分のみを除去して多数の微小凹点の平面的集合を形成して文字・記号等の所定のパターンをマーキングすることができる。この場合、レーザの照射方式は、必要な光パワーが供給される限り、連続あるいはパルスのいずれでも良い。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１に記載の発明によれば、メッキによって生成されたキートップ表面の金属膜に、文字・記号等がレーザ光によるシボ加工によって刻印されるので、装飾性に富み、且つ、磨耗等により剥落、消失することがない優れた耐摩耗性を有するキーユニットを得ることができる。
【００１８】
請求項２に記載した発明によれば、キートップにマーキングを行う際に、被照射点における光エネルギーの吸収率を上げ、ビームスポット径を絞り込むことができるので、被照射点におけるエネルギー吸収密度が向上し、被照射点以外の部分の温度を許容温度以下に保ちながら、速やかに金属メッキ層にマーキングを行うことができるので、熱変形の無い装飾性に富んだキーユニットを得ることができる。
【００１９】
請求項３に記載の発明によれば、携帯電話機等のモバイル機器に用いるプラスチック製キートップの表面にメッキによって金属膜を生成したものに文字・記号等のレーザマーキングを行う際に、被照射点における光エネルギーの吸収率を上げ、ビームスポット径を絞り込むことができるので、被照射点におけるエネルギー吸収密度が向上し、被照射点以外の部分の温度を許容温度以下に保ちながら、速やかに被照射部分の金属膜の表層部分のみを除去して多数の微小凹点の平面的集合を形成するマーキングを行うことができる。
【００２０】
請求項４に記載した発明によれば、キートップにマーキングを行う際に、被照射点における光エネルギーの吸収率を上げ、ビームスポット径を絞り込むことができるので、被照射点におけるエネルギー吸収密度が向上し、被照射点以外の部分の温度を許容温度以下に保ちながら、速やかに金属メッキ層にマーキングを行うことができる。
【００２１】
請求項５に記載した発明によれば、仕向け地未定のまま実行可能な全ての工程を終了しておき、仕向け地に関連する文字・記号部分が確定され次第、キートップ天面へレーザ光によるマーキングを行って全工程を終了するので、仕向け地決定後最も短時間でキーユニットを完成させることができるとともに、見込み生産による無駄な在庫も排除することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下に本発明の実施の形態に付いて、添付図面を参照して説明する。
【００２３】
最初に、レーザ照射装置について説明する。図１及び図２は、本発明で用いるレーザ照射装置１の構成を説明する概念図である。レーザ照射装置１は、データ入力手段２、制御手段３、レーザ発振手段４、複数のミラーやレンズを含む光学系５などによって構成される。
【００２４】
データ入力手段２は、文字・記号等のパターンに関するデータ(立体データ)の入力、入力されたデータの記憶などを行うものであり、入力されるデータは、例えば、コンピュータによって作成されたＣＡＤデータなどの形式で入力される。制御手段３は、上記データ入力手段２から入力されたデータにより、レーザ発振手段４や光学系５の動作を制御して実際の加工に用いるための加工データを生成する。
【００２５】
レーザ発振手段４は、レーザ光として、Ｎｄ：ＹＡＧレーザの波長１０６４ｎｍの基本波を半波長変換した、波長５３２ｎｍの光を発振するものである。この半波長変換は、Ｎｄ：ＹＡＧレーザの第２高調波を取り出すことで実現される。そのように構成されたレーザは「２倍波ＹＡＧレーザ」と称される。波長５３２ｎｍのレーザ光は緑色を呈するので「グリーンレーザ」とも呼ばれる。図２は、２倍波ＹＡＧレーザにおけるレーザ発振手段４の構成の一例を示す概念図である(小林春洋著「レーザのはなし」１９９２年１月／日刊工業新聞社刊より引用)。
【００２６】
また、上記レーザ光として、Ｎｄ：ＹＡＧレーザの第３高調波を取り出すことで得られる波長３５５ｎｍの近紫外光を利用することも可能である。この第３高調波を取り出すＮｄ：ＹＡＧレーザは「３倍波ＹＡＧレーザ」と称され、この場合のレーザ発振手段４の構成も基本的には図２に示すものとほぼ同様である。
【００２７】
さらに、上記レーザ光として、Ｎｄ(ネオジウム)イオンがドープされてなるガラスレーザ又はＹＶＯ４レーザ等、固体レーザの第２乃至第４高調波のうちのいずれかを用いることも可能である。
【００２８】
光学系５は、図１に示すように、レーザ光の照射方向を制御する、それぞれ異なる方向に回動する２つのミラー（ガルバノスキャナー）５ａ、５ｂと、レーザ光を集光させるレンズ（Ｆ０レンズ）５ｃなどによって構成される。
【００２９】
以上に説明したような構造を有するレーザ照射装置１は、入力されたデータに基づいて生成された加工データによって光学系などの動作を制御して、レーザ光のビームスポットの立体的位置（ＸＹＺ各軸上の位置）と、レーザ光照射のオンーオフのタイミングを関連させて制御し、キートップ１２の天面１２ａの金属膜１５への文字・記号等のマーキングを全自動で行う。
【００３０】
したがって、このレーザ照射装置１によって、後述するキーユニットの各キートップ天面にレーザ光が照射されて、そのビームスポット(焦点)は描くべき文字・記号等を走査して平面的に動かされ、また、金属膜を完全に除去する場合には金属膜の深さ方向にも動かされることによって、被照射部分の金属膜を完全に除去又は被照射部分の金属膜の表層部分のみを除去して多数の微小凹点の平面的集合を形成する加工(以下、単に「シボ加工」という。)を施して文字・記号等のパターンがマーキングされる。
【００３１】
次に、上記レーザ照射装置１を用いて文字・記号等のパターンがマーキングされるキーユニットの第１の実施例１０の構造について説明する。
【００３２】
なお、該キーユニットの第１の実施例１０及び後述するキーユニットの第２の実施例１０Ａにおいては、全てのキートップが金属膜を有し、該金属膜にレーザ光によるマーキングを行うようにしたものを一例として示したが、本発明はこれに限定されるわけではなく、少なくとも１個以上、金属膜を有し、これにレーザ光によるマーキングを行うようにしたキートップを用いたものであれば良い。また、キーユニット中での文字・記号等のマーキング方法を統一するために、金属膜を有しないキートップとしては、従来から用いられている、表面に積層された印刷や塗装による層を有し、該印刷や塗装による層にレーザ光を用いて文字・記号等のマーキングを行うようにされたキートップを用いることが望ましい。
【００３３】
キーユニット１０は、図３及び図４に概略的に示すように、シリコーンゴムや熱可塑性エラストマー等の柔軟なエラストマー製の透光性を有するキーパッド１１と、該キーパッド１１上に配設された多数のキートップ１２、１２、…とによって構成される。図３は文字・記号等のパターンのマーキング前のキーユニット１０を示し、図４は文字・記号等のパターン（一例として、アラビア文字によるものを示す。）１３、１３、…のマーキング後のキーユニット１０を示すものである。なお、キートップ１２、１２、…の中で、上部中央に位置する外形が最も大きいもの１２Ａは、いわゆる多方向キーとして用いられるものである。
【００３４】
図６は、レーザ照射装置１による文字・記号等のパターン１３、１３、…のマーキング後のキーユニット１０の一部を縦断面にて示すものである。
【００３５】
すなわち、キートップ１２は、適宜な透明合成樹脂製の本体１４の天面１２ａ及び側面１２ｂにメッキ、蒸着、スパッタリング、ＣＶＤ（化学気相成長法）などの各種金属膜生成手段によって、０．１乃至３０μmの厚みの金属膜１５が生成されたものである。
【００３６】
なお、スパッタリングなどのメッキを除く各種金属膜生成手段の場合では、金属膜１５を生成する金属はこれらの金属膜生成手段によって対応することができるものであれば、特に限定はしない。要は、携帯電話機等のモバイル機器用のキートップとして要求される耐摩耗性、耐食性、耐薬品性などの諸条件を満たせば、後は、色調や質感などでデザイン面での要求との兼ね合いとなる。
【００３７】
また、キートップ１２の本体１４の材質は、金属膜１５がメッキによって生成されたものである場合には、ＡＢＳ樹脂などのメッキ可能な樹脂（メッキグレードの樹脂）に限定されるが、金属膜１５が蒸着、スパッタリング、ＣＶＤなどメッキを除く各種金属膜生成手段によって生成されたものである場合には、ＰＣ（ポリカーボネート）樹脂、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）樹脂などの各種透明樹脂を広く用いることができる。
【００３８】
通常、金属膜１５が蒸着、スパッタリング、ＣＶＤなど膜厚が比較的薄い場合には、耐摩耗性、耐食性などを高めるために、金属膜１５の上からＵＶ（紫外線）硬化樹脂塗料などによる図示しないオーバーコートが施される。このオーバーコートは、レーザ光１６の照射によって金属膜１５と共に被照射部分が除去されてしまうので、レーザ光１６による加工後にキートップ１２表面に施すことが望ましい。
【００３９】
キートップ１２の天面１２ａの金属膜１５には、上記レーザ照射装置１によるレーザ光１６の照射によって、被照射部分の金属膜１５が完全に除去されて、キートップ１２を上方より見た場合、金属膜１５の下の合成樹脂製の本体１４の表面が露出して見えるように文字・記号等のパターン１３が形成されている。また、キートップ１２の金属膜１５の無い底面１２ｃには、スクリーン印刷、パッド（タンポ）印刷、含浸印刷、スプレー塗装などの印刷法又は塗装法によって適宜な色の着色層１７が形成されている。
【００４０】
上記着色層１７は、キートップ１２の底面１２ｃに形成する他に、キートップ１２の天面で金属膜１５直下（本体部１４の表面）に金属膜１５の生成前に形成するようにしても良い。上記着色層１７は、照光された文字に着色しない場合には不要である。金属膜１５は、その生成方法によって厚みが異なるが、概ね０．１乃至３０μmの範囲の厚みを有する。すなわち、金属膜１５は、蒸着、スパッタリング、ＣＶＤなどによって生成されたものである場合は厚みが比較的薄く、１μm以下の一種類の金属による層であるが、メッキによって生成されたものである場合には、例えば、最下層の厚さ０.２乃至１μmの無電解ニッケルメッキ層、下層の７乃至１５μm程度の電解銅メッキ層、上層の厚さ４乃至８μｍのニッケル電解メッキ層と最上層の０．１乃至２μｍのクロムや金などのメッキ層などが積層された多層構造となっている。上記無電解メッキの下層は光漏れ防止のために、ピンホールレス構造になっている。勿論、メッキ層の構造には多種あり、上記の構造に限られるわけではない。
【００４１】
また、金属膜１５が蒸着（真空蒸着など）によって生成されたものである場合は、適宜な合成樹脂性のキートップ１２の本体１４上に形成される層は、以下に示すような多層構造を有する。すなわち、上記多層構造は、例えば、本体１４上に塗布された最下層である厚さ１０乃至２０μmのベース（アンダー）コート層と、その上に蒸着によって生成された１μm以下の金属膜１５と、該金属膜１５の上から塗布された厚さ１０乃至２０μmの透明のオーバーコート層からなる。
【００４２】
金属膜１５がスパッタリングやＣＶＤによって生成されたものである場合には、上記と同様に適宜な合成樹脂性のキートップ１２の本体１４上に形成される層は、以下に示すような多層構造を有する。すなわち、上記多層構造は、例えば、本体１４を構成する樹脂の上に直接、スパッタリングやＣＶＤによって生成された１μm以下の金属膜１５と、該金属膜１５の上から塗布された厚さ１０乃至２０μmの透明のオーバーコート層からなる。
【００４３】
前述したように、金属膜１５が蒸着、スパッタリング、ＣＶＤなどの比較的膜厚が薄い金属膜生成手段によって生成されたものである場合には、ＵＶ硬化樹脂塗料などによって金属膜１５の上からオーバーコートを施すことによって、金属膜１５の耐摩耗性、耐食性などを向上させることができる。また、このオーバーコートに有色透明の塗料を用いることにより、金属膜１５を任意の色に着色することも可能である。
【００４４】
以上のような構造を有するキートップ１２、１２、…は、透光性接着剤１８によってキーパッド１１の天面に固着される。キーパッド１１の一方の面には各キートップ１２に対応して設けられたドームスイッチ１９、１９、…（一個のみ図示）を押圧するための押圧突起（押し子）１１ａ、１１ａ、…（一個のみ図示）が一体に形成されている。上記ドームスイッチ１９は図示しない固定接点などを含む適宜な回路パターンを有する基板２０上に配置される。
【００４５】
図６に示すキーユニット１０の場合の文字・記号等のパターン１３の形成工程を概略的に述べれば以下のようになる。すなわち、図１に示すように、レーザ照射装置１から照射されるレーザ光１６として前記グリーンレーザを用いてキーユニット１０の各キートップ１２の天面１２ａに照射する。そして、図５に示すように、金属膜１５の表面上でビームスポット径を１０乃至３０μｍに絞り、形成すべき文字・記号等のパターン１３の平面形状に沿って金属膜１５上を走査する。このとき、ビームスポットの深さ方向の位置を数回にわたって変更しつつ、照射を繰り返すことにより、文字・記号等のパターン１３の形状に被照射部分の金属膜１５が完全に除去されて本体部１４が露出する。
【００４６】
上記以外のレーザとして、波長が１０６４ｎｍで被照射部への収束径を３０μｍ以下としたＹＡＧレーザや、第３高調波を取り出して得られる波長が３５５ｎｍのＹＡＧレーザや、波長が１８０ｎｍで被照射部への収束径が分子レベルとなるエキシマレーザ使用することも可能である。
【００４７】
したがって、上記キーユニット１０は携帯電話機に組み込まれた場合には、使用時において図示しない光源からの光が、透光性を有するキーパッド１１を透過し、着色層１７を通してキートップ１２の底面に入射し、文字・記号等のパターン１３から外部に出射するので、携帯電話機の利用者がキートップ１２の文字・記号等を容易に認識することができる。キートップ１２を下方に押圧すると、キートップ１２の下方への移動に伴ってキーパッド１１が変形するため、押圧突起１１ａによってドームスイッチ１９が押圧されて変形し、これによって基板２０上の図示しない固定接点間が導通される。
【００４８】
また、キートップ１２のレーザ光１６の照射部分において、金属膜１５を完全に除去しないで、被照射部分の金属膜の表層部分のみを除去して多数の微小凹点の平面的集合を形成、いわゆるシボ加工を行うようにしても良い。なお、上記シボ加工は、金属膜１５の表層部分のみを除去する加工であるため、金属膜１５が蒸着、スパッタリング、ＣＶＤなどの比較的膜厚が薄い金属膜生成手段で生成されたものである場合(厚みが概ね１μm以下である)には、その厚みが薄すぎるため対応することが不可能である。したがって、この場合の金属膜１５としては、メッキなど金属層の膜厚が比較的厚いもの(厚みが３乃至３０μm)が対象となる。
【００４９】
図６は、マーキングをレーザ光によるシボ加工によって施した、キーユニットの第２の実施例１０Ａの一部を縦断面にて示すものである。なお、この第２の実施例において、上記第１の実施例におけるキーユニット１０と構造的に同一の部分については、第１の実施例において使用した符号と同じ符号を用いることによってその説明を省略する。
【００５０】
図６に示すように、キーユニット１０Ａの場合の文字・記号等のパターン２１の形成工程を概略的に述べれば以下のようになる。図１に示すように、レーザ照射装置１から照射されるレーザ光１６として前記グリーンレーザを用いてキーユニット１０Ａの各キートップ１２の天面１２ａに照射する。そして、図６に示すように、金属膜１５の表面上でビームスポット径を１０乃至３０μｍに絞り、形成すべき文字・記号等のパターン１３の平面形状に沿って金属膜１５上を走査する。このとき、ビームスポットの深さ方向の位置を一定にして照射することにより、金属膜１５の表層部分のみを除去し凹部を形成して底面に多数の微小凹点の平面的集合を形成することによって文字・記号等のパターン２１が形成される。この場合、メッキなどによって形成されたものである場合には金属膜１５の厚みは１０乃至３０μmであるので、文字記号等のパターン２１を構成する微小凹点は最大でも２０μm以下とすることが望ましい。
【００５１】
なお、上記文字・記号等のパターン２０は、文字・記号等の外形をそのままシボ加工する方法と、当該文字・記号等の外形を囲む外側にシボ加工によって凹部を形成する方法とがある。また、文字・記号等のパターン２１の底面の金属膜１５の厚みをメタリック感を失わないで透光性を有する程度に薄く加工すると、キートップ１２の底面１２ｃから入射した光源からの光が文字・記号等のパターン２１から出射させることが可能になって、文字・記号等を照光式とすることができる。この場合、前記キーユニット１０と同様に、キートップ１２の底面１２ｃなどに着色層１７を設けると、文字・記号等を任意の色で照光することも可能である。
【００５２】
次に、本発明キーユニット１０又は１０Ａの製造方法について説明する。
【００５３】
すなわち、図７に示すように、キーパッド１１及びキートップ１２、１２、…を別々に射出成型等の適宜な成型方法によって形成（工程Ｓ１、工程Ｓ２）し、さらに、キートップ１２、１２、…の天面１２ａ及び側面１２ｂには、メッキ、蒸着、スパッタリング、ＣＶＤなどの各種金属膜生成手段によって金属膜１５を生成する（キーユニット１０Ａの場合ではメッキによる生成のみ）し（工程Ｓ３）、さらに、必要であれば、キートップ１２の底面１２ｃに着色層１７を設ける（工程Ｓ４）。そして最後に、キートップ１２、１２、…を透光性接着剤１８等を用いて接合する（工程Ｓ５）。なお、キーユニット１０又は１０Ａが、金属膜１５を有するキートップ１２と、表面の印刷又は塗装による層にレーザ光で文字・記号等のパターンをマーキングするようにされたキートップが混在する場合、これら金属膜１５を有しないキートップは上記工程Ｓ３を経ずに、工程Ｓ４で表面の印刷又は塗装などが行われる。
【００５４】
キーユニット１０又は１０Ａの仕向け地が決定され、使用言語に依存した文字・記号等が確定すると、キーユニット１０又は１０Ａの各キートップに対する文字・記号等のマーキングがレーザ照射装置１を用いてマーキングされる（工程Ｓ６）。このキートップ１２、１２、…へのマーキングの終了後、キーユニット１０又は１０Ａは、単独で又は所定のモバイル機器に組み込まれて出荷される。
【００５５】
上記キーユニットの第１の実施例１０及び第２の実施例１０Ａにおいては、キートップ１２、１２、…が全て金属膜１５を有し、これらキートップ１２、１２、…の文字・記号等を全て、金属膜１５をレーザ光によってマーキングするとして説明したが、本発明はこれに限定されるわけではなく、少なくとも１個のキートップ１２に上記マーキング方法によって文字・記号等のパターン１３又は２０が形成されるものであれば良い。
【００５６】
また、上記文字・記号等のパターン１３又は２０は、レーザ光の照射時においてキートップ１２の金属膜１５の厚み方向におけるビームスポットの位置の制御方法が異なるだけであるので、一つのキーユニット上に両者を適宜に混在させることも可能である。さらに、キートップ１２、１２、…は、全てのものが金属膜１５を有するものではなく、金属膜１５を有するキートップ１２と、金属膜１５を有しないキートップが混在していても良い。このように構造の異なるキートップが混在している場合、文字・記号等のパターンのマーキングは全てレーザ照射装置１を用いたレーザ光によるものに統一することが望ましい。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
図１は本発明で用いるレーザ照射装置の構成を概略的に示す図である。
図２は２倍波ＹＡＧレーザの構成を説明する概念図である。
図３は本発明におけるキーユニット（文字・記号等のマーキング前）を示す平面図である。
図４は本発明におけるキーユニット（文字・記号等のマーキング後）を示す平面図である。
図５はキーユニットの第１の実施例の構造を拡大して示す縦断面図である。
図６はキーユニットの第２の実施例の構造を拡大して示す縦断面図である。
図７は本発明キーユニットの製造方法における製造工程の流れを示すブロック図である。
図８は、レーザ光の波長(横軸)に対する各種メッキ面の反射率(縦軸)の変化を示すグラフである。
【符合の説明】
【００５８】
１…レーザ発振手段、２…データ入力手段、３…制御手段、４…レーザ発振手段、５…光学系、５ａ、５ｂ…ミラー、５ｃ…レンズ、１０…キーユニット、１０Ａ…キーユニット、１１…キーパッド、１１ａ…押圧突起、１２…キートップ、１２ａ…天面、１２ｂ…側面、１２ｃ…底面、１３…文字・記号等のパターン、１４…本体、１５…金属膜、１６…レーザ光、１７…着色層、１８…透光性接着剤、１９…ドームスイッチ、２０…基板、２１…文字・記号等のパターン
【国際調査報告】
2004038746.tif 000011
2004038746.tif 000012
2004038746.tif 000013
2004038746.tif 000014