【０００１】
【発明の属する技術分野】
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金属メッキ・キーに文字・記号をマーキングする方法、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。
【０００２】
【従来の技術】
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、柔軟なゴム製キーパッドの表面に取り付けられた硬質樹脂等からなるキートップと、キーパッド裏面に形成されるスイッチ押圧突起（いわゆる「押し子」）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密着させれば、各キーに対応する位置にキースイッチが形成される。
【０００３】
キートップ（以下、単に「キー」ともいう。）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。金属メッキを施したキー（以下、「金属メッキ・キー」）は耐久性と高級感を兼ね備えるので好まれる。金属メッキ・キーは、プラスチック製のキートップに、厚さ数ミクロンの高い表面反射率を有する金属メッキを施したものである。
【０００４】
通常、金属メッキ・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。このように、キーの表面に文字・記号等を形成する工程を「マーキング」と呼ぶ。ここに「シボ加工」と呼ばれるマーキング方法がある。これは多数の微小凹点(直径と深さが１０〜３０マイクロメートル程度の窪み)の平面的集合をもって文字等の形を表す方法で、従来は電鋳型を用いて行われていた。電鋳型はキートップ成形用のプラスチック・モールドであり、底面にシボ加工による文字等が反転転写された微小凸点の集合を有する。ＡＢＳ等メッキ可能な樹脂をこの電鋳型に注入してキートップを成形し、次いでこのキートップに金属メッキを施せば、シボ加工による文字・記号等がマーキングされた金属メッキ・キーが得られる。
【０００５】
電鋳型作成工程の一例は次のようである。先ず合成樹脂又は銅合金により表面無印のキートップを作成し、このキートップに適宜な表面粗化手段により所要の文字・記号等を印字して原型とする。この原型に離型剤の膜を付着させ、さらに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「電鋳」と呼ばれる。電鋳終了後原型を除去すれば電鋳型が得られる。電鋳型は文字・記号等の変更に対して迅速に対応できないという欠点がある。
【０００６】
そこで、電鋳型を用いないで金属メッキ・キーに対してシボ加工を行う方法を考える。この場合、レーザ・マーキングは重要な候補である。現に鉄板やアルミニウム板では、レーザによる文字等のシボ加工マーキングが行われている。しかしながらに、金属メッキ・キーにレーザ・マーキングにより直接シボ加工の文字・記号等を形成することは、単純な金属板等へのマーキングと異なって、次に述べるような困難がある。
【０００７】
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であるＮｄ：ＹＡＧレーザ(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・ガーネットレーザ)の基本波である、波長１０６４ナノメートルの近赤外光を用いて直接文字・記号等をシボ加工で印字しようとすると、目的とする文字等が形成される前に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、近赤外光が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、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。
【０００８】
【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、携帯電話機等に用いるプラスチック製キートップの表面に施した、高い表面反射率を有する金属メッキ面にレーザ光を照射して、照射部分に多数の微小凹点の平面的集合を形成(シボ加工)することにより、当該メッキ面に直接かつ単一工程で、文字・記号等をマーキングする方法を提供することである。
【０００９】
【課題を解決する手段】
上記課題は、レーザ光として、波長が概略５００ナノメートル以下の可視光又は近紫外光を使用することにより達成される。
【００１０】
上記手段において、波長が概略５００ナノメートル以下であるレーザ光を採用する主な理由は３つある。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１のグラフ(金岡 優著「レーザ加工」1995/5 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、５００ナノメートル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１０〜３０マイクロメートルのスポット径を容易に得られることである。
【００１１】
レーザ・マーキングによるシボ加工に際しては、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、その間、スポット径は最大でも３０マイクロメートル程度に制御される。このような制御は、コンピュータ制御された反射鏡システムにより精密に行うことができる。
【００１２】
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、メッキ面の光吸収率が概ね５００ナノメートル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、概ね５００ナノメートル以下の可視光又は近紫外光であれば良い。
【００１３】
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、照射点以外の部分の温度を許容温度以下に保ちながら、速やかにシボ加工による文字・記号等をマーキングすることができる。この場合、レーザの動作は、必要な光パワーが供給される限り、連続的あるいはパルス状のいずれでも良い。
【００１４】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
上記レーザ光として、Ｎｄ：ＹＡＧレーザの波長１０６４ナノメートルの基本波を半波長変換した５３２ナノメートルの光を利用するというものである。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装置は「２倍波ＹＡＧレーザ」と称され、発生する波長５３２ナノメートルのレーザ光は緑色を呈するので「グリーンレーザ」と呼ばれる。図２は、２倍波ＹＡＧレーザの構成を示す概念図である(小林春洋著「レーザのはなし」1992/1 日刊工業新聞社 より引用)。
【００１５】
（第２実施形態）
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３５５ナノメートルの近紫外光を利用するというものである。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、その構成は図２に示すものとほぼ同様である。
【００１６】
【実施例】
添付した図３を参照して本願発明の一実施例について説明する。図において参照符号１はＡＢＳ(アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合樹脂)製のキートップ、２はシリコーンゴム製のキーパッド、３はドームスイッチ、４はキートップ・キーパッド間の透光性接着剤層、５はキートップ表面に施した金属メッキ層、６はレーザビームを表す。
【００１７】
金属メッキ層５は例えば２層からなり、下層が厚さ３〜７マイクロメートルのＮｉ(ニッケル)無電解メッキ層、上層が厚さ０．１〜２マイクロメートルのＣｒ(クロム)又はＡｕ(金)のメッキ層である。下層は光漏れ防止のためピンホールレスとしている。勿論メッキ層の構成には各種あり、上記のものに限られる訳でない。
【００１８】
レーザビーム６は上記のグリーンレーザである。金属メッキ面５の上でグリーンレーザのスポット径を１０〜３０マイクロメートルに絞り、シボ加工により描くべき文字・記号の平面形状に沿って走査しつつ照射して、メッキ面５に微小凹点の集合を刻印する。この場合、文字・記号等の字体部分をシボ加工する方法と、当該字体を囲む外側にシボ加工を施す方法がある。
【００１９】
【発明の効果】
請求項１又は２記載の発明によれば、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金属メッキを施したものに文字・記号等のレーザ・マーキングを行う際に、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、照射点におけるエネルギー吸収密度が向上し、照射点以外の部分の温度を許容温度以下に保ちながら、速やかに微小凹点の集合を刻印してシボ加工によるマーキングを行うことができる。
【００２０】
このようなレーザによるシボ加工は、対象となる文字・記号等の変更に対して電鋳型に比較すれば遙かに迅速に適応できる。しかも、加工内容の指示は全てコンピュータに対して行われるので、電鋳型における現物管理のような煩雑な作業を必要としない。
【００２１】
さらに、請求項１又は２記載の発明によれば、無印に仕上げられた金属メッキ・キーの表面に、事後的に必要な文字・記号等を単一工程でマーキングできるので、これを利用して請求項３に記載した新たなキーユニットの製造方法を構築することができる。この新たな製造方法により、仕向地等の決定から製品出荷までの時間を大幅に短縮して、ユーザーサービスを向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】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。
【図２】２倍波ＹＡＧレーザの構成を説明する概念図である。
【図３】本発明の実施例における金属メッキ・キーの構成を説明する概念図である。
【符号の説明】
１…キートップ
２…キーパッド
３…ドームスイッチ
４…接着剤層
５…金属メッキ層
６…レーザビーム[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method of marking characters / symbols on a metal plating key in a key unit for mobile devices such as a mobile phone and a personal digital assistant (PDA), and a method of manufacturing a key unit using the method.
[0002]
[Prior art]
The key unit is a kind of parts constituting mobile devices such as a mobile phone, and is a set of a large number of switch operation keys (push buttons) assembled and arranged on one sheet surface. One key is composed of a key top made of hard resin or the like attached to the surface of a flexible rubber keypad, and a switch pressing projection (so-called “presser”) formed on the back surface of the keypad. The keys are connected by a keypad. When a circuit board having a switch element is brought into close contact with the lower surface of the key unit configured as described above, a key switch is formed at a position corresponding to each key.
[0003]
Since the key top (hereinafter also simply referred to as “key”) is placed at the most prominent place in the target mobile device, special attention is paid to its design and decoration. Metal-plated keys (hereinafter “metal-plated keys”) are preferred because they combine durability and luxury. The metal plating key is a key top made of plastic with metal plating having a high surface reflectance of several microns.
[0004]
Usually, characters / symbols or the like representing the function of the key are formed on the surface of the metal plating key. The process of forming characters / symbols on the surface of the key in this way is called “marking”. Here is a marking method called “texturing”. This is a method of expressing the shape of a character or the like with a planar set of a large number of minute recesses (indentations having a diameter and a depth of about 10 to 30 micrometers), and is conventionally performed using an electroforming mold. The electroforming mold is a plastic mold for key top molding, and has a set of minute convex points on the bottom surface to which characters and the like by embossing are inverted and transferred. By casting a resin that can be plated, such as ABS, into the electroforming mold to form a key top, and then subjecting the key top to metal plating, a metal plating key on which characters, symbols, etc. are marked by embossing can be obtained.
[0005]
An example of the electroforming process is as follows. First, a key top having no surface marking is made of a synthetic resin or a copper alloy, and necessary characters / symbols are printed on the key top by an appropriate surface roughening means to obtain a prototype. A mold release agent film is attached to the original mold and further subjected to silver mirror treatment to impart conductivity, and then metal plating is performed until the thickness reaches several millimeters. This plating process takes several tens of days and is called “electroforming”. An electroforming mold can be obtained by removing the prototype after completion of electroforming. The electric mold has the disadvantage that it cannot respond quickly to changes in characters and symbols.
[0006]
Therefore, a method is considered in which the embossing is performed on the metal plating key without using the electroforming mold. In this case, laser marking is an important candidate. Actually, iron plates and aluminum plates are subjected to texturing marking such as letters by laser. However, it is difficult to form a textured character / symbol or the like directly on a metal plating key by laser marking unlike the simple marking on a metal plate or the like.
[0007]
For example, the fundamental wave of Nd: YAG laser (yttrium, aluminum, garnet laser doped with neodymium ions), which is a widely used solid-state laser, on the surface of a plastic key with mirror plating such as chromium When trying to print characters / symbols directly by applying near-infrared light with a wavelength of 1064 nanometers, the temperature of the part other than the irradiation point rises before the target characters are formed. There is a problem that satisfactory processing cannot be performed because the underlying plastic melts. This is presumably because the energy density at the irradiation point is insufficient due to the fact that near-infrared light is difficult to reduce the spot diameter in the lens optical system.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
The problem to be solved by the present invention is to irradiate a metal plating surface having a high surface reflectivity on the surface of a plastic key top used for a cellular phone or the like with a laser beam, and to irradiate a large number of minute indentations on the irradiated portion. A method of marking characters / symbols directly on the plated surface in a single step by forming a flat assembly (texture processing) is provided.
[0009]
[Means for solving the problems]
The above object is achieved by using visible light or near ultraviolet light having a wavelength of approximately 500 nanometers or less as the laser light.
[0010]
In the above means, there are three main reasons for employing laser light having a wavelength of approximately 500 nanometers or less. First, the energy of the laser beam is relatively higher for shorter wavelengths if the amplitude is the same. Second, as shown in the graph of Fig. 1 (quoted from Yutaka Kanaoka, "Laser Processing" 1995/5 published by Nikkan Kogyo Shimbun), the reflectance on the plated surface is close to 1 on the long wavelength side, but 500 nanometers. Decrease (increased absorption rate) on the short-wavelength side near the meter. Third, unlike near-infrared to infrared, visible light to near-ultraviolet light can easily obtain a spot diameter of 10 to 30 micrometers by lens focusing.
[0011]
When embossing by laser marking, the beam spot (focal point) is moved in a plane by scanning characters / symbols to be drawn, while the spot diameter is controlled to about 30 μm at the maximum. Such control can be precisely performed by a computer controlled reflector system.
[0012]
The wavelength of the laser beam to be used is preferably shorter if attention is paid to the fact that the energy of the laser beam is higher as the wavelength is shorter. However, the energy density can also be improved by reducing the spot diameter. On the other hand, from the standpoint of utilizing the fact that the light absorptance of the plated surface increases on the short wavelength side at about 500 nanometers as a boundary, visible light or near ultraviolet light of about 500 nanometers or less may be used.
[0013]
By using laser light having a wavelength satisfying the above conditions, it is possible to quickly mark characters / symbols or the like by embossing while keeping the temperature of the portion other than the irradiation point below the allowable temperature. In this case, the laser operation may be continuous or pulsed as long as the necessary optical power is supplied.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(First embodiment)
As the laser light, 532 nm light obtained by converting a fundamental wave of Nd: YAG laser having a wavelength of 1064 nm by half wavelength is used. This half-wavelength conversion is realized by taking out the second harmonic of the Nd: YAG laser. The laser device thus configured is referred to as a “double harmonic YAG laser”, and the generated laser light having a wavelength of 532 nm exhibits a green color and is therefore referred to as a “green laser”. FIG. 2 is a conceptual diagram showing the configuration of a double-wave YAG laser (quoted from Nikkan Kogyo Shimbun, 1992/1, “Harashi no Laser” written by Haruhiro Kobayashi).
[0015]
(Second Embodiment)
As the laser light, near-ultraviolet light having a wavelength of 355 nanometers obtained by taking out the third harmonic of the Nd: YAG laser is used. The Nd: YAG laser for extracting the third harmonic is called a “third harmonic YAG laser”, and its configuration is substantially the same as that shown in FIG.
[0016]
【Example】
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the figure, reference numeral 1 is a key top made of ABS (acrylonitrile / butadiene / styrene copolymer resin), 2 is a key pad made of silicone rubber, 3 is a dome switch, and 4 is a translucent adhesive between the key top and key pad. Layers 5 and 5 are metal plating layers applied to the key top surface, and 6 represents a laser beam.
[0017]
The metal plating layer 5 is composed of, for example, two layers, the lower layer is a Ni (nickel) electroless plating layer having a thickness of 3 to 7 micrometers, and the upper layer is Cr (chromium) or Au (gold) having a thickness of 0.1 to 2 micrometers. ) Plating layer. The lower layer is pinhole-less to prevent light leakage. Of course, there are various configurations of the plating layer, and the present invention is not limited to the above.
[0018]
The laser beam 6 is the green laser described above. The spot diameter of the green laser is reduced to 10 to 30 micrometers on the metal plating surface 5, and irradiation is performed while scanning along the planar shape of characters / symbols to be drawn by embossing. Engrave the set. In this case, there are a method of embossing a font part such as a character / symbol, and a method of embossing the outside surrounding the character font.
[0019]
【The invention's effect】
According to the first or second aspect of the present invention, when laser marking such as letters and symbols is performed on a metal key-plated surface of a plastic key top used in a mobile phone or the like, the light energy at the irradiation point is reduced. Since the absorption rate can be increased and the beam spot diameter can be narrowed, the energy absorption density at the irradiation point is improved, and a set of minute concave points is imprinted quickly while keeping the temperature of the part other than the irradiation point below the allowable temperature. Marking can be performed by embossing.
[0020]
Such texturing with a laser can be applied much more quickly compared to the electric mold for changes in the target characters and symbols. In addition, since all the processing contents are instructed to the computer, a complicated operation such as actual management in the electroforming mold is not required.
[0021]
Furthermore, according to the first or second aspect of the present invention, since it is possible to mark the surface of the metal plating key finished unmarked on the surface of the metal plating key after the fact in a single step, this is utilized. The manufacturing method of the new key unit described in claim 3 can be constructed. With this new manufacturing method, it is possible to greatly shorten the time from determination of the destination and the like to product shipment and improve user service.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a graph showing changes in reflectance (vertical axis) of various plated surfaces with respect to the wavelength (horizontal axis) of laser light.
FIG. 2 is a conceptual diagram illustrating a configuration of a second harmonic YAG laser.
FIG. 3 is a conceptual diagram illustrating the configuration of a metal plating key in an embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Key top 2 ... Keypad 3 ... Dome switch 4 ... Adhesive layer 5 ... Metal plating layer 6 ... Laser beam
