JP5340183B2 - 薄型キーパッドの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、薄型キーパッドの製造方法に関するものである。

近年の電子機器の市場において、携帯電話、モバイルＰＣ、テレビのリモートコントローラ等の電子機器の薄型化および小型化が強く求められている。このため、当該電子機器に組み込まれるキーパッドにも、その薄型化と、キー間隔の狭小化とが求められている。

しかし、キーの厚さが小さくなると、熱可塑性樹脂を用いた射出成形では、溶融した樹脂の粘度が高いので、金型の形状を正確に転写した凹凸を形成することが難しくなる。溶融した樹脂の温度を上げてその粘度を低下させることも考えられるが、そうすると樹脂中に泡が生成しやすくなり、成形したキーパッド中に気泡が形成される危険性が高くなる。このため、温度を上げることなく金型の形状を正確に転写しやすい光硬化型樹脂を用いる方法が知られている（特許文献１を参照）。

一方、キー間隔を狭くすると、個々に分離された複数のキーを所望のキー間隔で配列することが難しくなる。このため、複数のキーが連接された状態の１個のキーパッドを作製することも試みられている。

特開２００２−１０９９８７

しかし、各キーが連接されていると、各キーが分離されている場合と比較して、操作者にとってキーの押圧感触が重くなり、さらには１個のキーを押したときにそれと隣接する複数のキーが連動して押されるという現象が起きやすくなる。このため、各キーを分離することにより、キーの押圧感触を軽くし、かつ複数のキーが押される危険性を低減するのが好ましい。一体成形後のキーパッドから、各キーを個別に分離する方法として、各キーの周囲に刃を当てて打ち抜く手法が多用されている。しかし、キー間隔が１．０ｍｍ以下になると、キー間隔が上記の刃の厚みより小さくなることもあり、キー自体を傷つけることなく、正確にキーを打ち抜くことができない。

本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであって、薄型で、かつキー間隔の狭いキーパッドを提供することを目的とする。

上記目的を解決するための本発明の一形態は、樹脂製若しくはエラストマー製の弾性シートと、１つのキーシートからレーザーカットされ、レーザーカットされた際の配置状態で弾性シート上に固定される２以上のキーとを備え、キーは厚さ１．０ｍｍ以下の光硬化性樹脂から成るキートップ部を少なくとも有し、キーと、それと隣接する他のキーとの間の最も狭い間隔が０．５ｍｍ以下である薄型キーパッドを製造する方法であって、キートップ部を形成するための複数の凹部を有する金型の凹部の周囲に未硬化状態の光硬化性樹脂を供給する樹脂供給工程と、未硬化状態の光硬化性樹脂の金型と反対側の面にフィルムを配置するフィルム配置工程と、未硬化状態の光硬化性樹脂を凹部に充填しながらフィルムを凹部の開口部側に貼付するフィルム貼付工程と、金型内の光硬化性樹脂に光を照射して硬化させてキーシートを作製する硬化工程と、キーシートをレーザーによりカットして、２以上のキーに分割するカット工程と、キーシート若しくは２以上のキーを、樹脂製若しくはエラストマー製の弾性シート上に固定する固定工程と、
を少なくとも含むことを特徴とする薄型キーパッドの製造方法である。

本発明の別の一形態は、さらに、フィルム貼付工程を、未硬化状態の光硬化性樹脂の上からフィルムを介してローラーを当ててフィルムに沿ってローラーを移動することにより、ローラーの進行方向に向かって、未硬化状態の光硬化性樹脂を凹部内に充填していく工程とする薄型キーパッドの製造方法である。

本発明の別の一形態は、また、カット工程を、カット後に２以上のキーの位置が変わらないように行う工程とし、固定工程を、２以上のキーがカット工程後の状態を保持したまま弾性シートに固定する工程とする薄型キーパッドの製造方法である。

本発明の別の一形態は、また、硬化工程と固定工程との間に、フィルムを除去するフィルム除去工程を含む薄型キーパッドの製造方法である。

本発明の一形態は、樹脂製若しくはエラストマー製の弾性シートと、１つのキーシートからレーザーカットされ、レーザーカットされた際の配置状態で弾性シート上に固定される２以上のキーとを備え、キーは、厚さ１．０ｍｍ以下の光硬化性樹脂から成るキートップ部を少なくとも有し、キーと、それと隣接する他のキーとの間の最も狭い間隔が０．５ｍｍ以下とする薄型キーパッドであっても良い。

本発明の別の一形態は、キートップ部の弾性シート側の面にフランジを有し、そのフランジの厚さが０．１ｍｍ以下の薄型キーパッドであっても良い。

本発明の別の一形態は、キーがキートップ部の直下に固定されるフィルムを有する薄型キーパッドであっても良い。

本発明の一形態は、薄型キーパッドを製造する方法であって、金型内に未硬化状態の光硬化性樹脂を供給する樹脂供給工程と、金型内の光硬化性樹脂に光を照射して硬化させてキーシートを作製する硬化工程と、キーシートをレーザーによりカットして、２以上のキーに分割するカット工程と、キーシート若しくは２以上のキーを、樹脂製若しくはエラストマー製の弾性シート上に固定する固定工程とを少なくとも含む薄型キーパッドの製造方法であっても良い。

本発明の別の一形態は、カット工程を、カット後に２以上のキーの位置が変わらないように行う工程とし、固定工程を、２以上のキーがカット工程後の状態を保持したまま弾性シートに固定される工程とする薄型キーパッドの製造方法であっても良い。

本発明の別の一形態は、樹脂供給工程と硬化工程との間に、未硬化状態の光硬化性樹脂の金型と反対側の面にフィルムを配置するフィルム配置工程を含み、硬化工程と固定工程との間に、フィルムを除去するフィルム除去工程を含む薄型キーパッドの製造方法であっても良い。

本発明の別の一形態は、薄型キーパッドを製造する方法であって、金型内に未硬化状態の光硬化性樹脂を供給する樹脂供給工程と、未硬化状態の光硬化性樹脂の金型と反対側の面にフィルムを配置するフィルム配置工程と、金型内の光硬化性樹脂に光を照射して硬化させてキーシートを作製する硬化工程と、キーシートをレーザーによりカットして、２以上のキーに分割するカット工程と、キーシート若しくは２以上のキーを、樹脂製若しくはエラストマー製の弾性シート上に固定する固定工程とを少なくとも含む薄型キーパッドの製造方法であっても良い。

本発明によれば、薄型で、かつキー間隔の狭いキーパッドを提供することができる。

図１は、第一の実施の形態に係る薄型キーパッドの斜視図である。 図２は、図１に示す薄型キーパッドをＡ−Ａ線にて切断した際の断面図である。 図３は、図１に示す薄型キーパッドの製造工程の概略を示すフローチャートである。 図４は、図３のステップＳＴ１０１で使用する金型の主要部の一例を示す斜視図である。 図５は、第一の実施の形態において、金型内に未硬化状態の光硬化性樹脂を供給し、その上からフィルムを貼付しながら脱気して、フィルム貼付後に硬化させるまでの流れを説明するためのモデル図である。 図６は、第一の実施の形態において、光（好ましくは、紫外線）照射以後の各段階を示す図である。 図７は、第二の実施の形態に係る薄型キーパッドの斜視図である。 図８は、図７に示す薄型キーパッドをＡ−Ａ線にて切断した際の断面図である。 図９は、第二の実施の形態において、薄型キーパッドの製造工程の概略を示すフローチャートである。 図１０は、第二の実施の形態において、光（好ましくは、紫外線）照射以後の各段階を示す図である。

以下に、本発明の薄型キーパッドの製造方法の各実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

１．第一の実施の形態
１．１ 薄型キーパッドの構造
図１は、第一の実施の形態に係る薄型キーパッドの斜視図である。図２は、図１に示す薄型キーパッドをＡ−Ａ線にて切断した際の断面図である。図２中の一点鎖線で囲まれた領域Ｘは、図２に拡大して示す。

図１および図２に示すように、この実施の形態に係る薄型キーパッド１は、キーシート１０と、フィルム２０と、弾性シート４０とを順に積層した構成を有する。フィルム２０と弾性シート４０との間には、接着層３０が介在しており、キーシート１０は、接着層３０によって弾性シート４０に固定されている。

キーシート１０は、キートップ部１１を有している。複数のキー１２は、キートップ部１１とその直下のフィルム２０とから構成されている。キートップ部１１は、フィルム２０側に、その上方よりも大面積であるフランジ１３を有している。キートップ部１１の厚さとしては、０．２〜１．０ｍｍが好ましく、さらに０．３〜０．６ｍｍが好ましい。フランジ１３の厚さ（ｔ１）としては、１０〜１００μｍ（０．０１〜０．１ｍｍ）、さらには２０〜５０μｍ（０．０２〜０．０５ｍｍ）が好ましい。

キートップ部１１を含むキーシート１０は、光硬化性樹脂から成る。光硬化性樹脂としては、好適には、紫外線硬化性樹脂を用いることができる。紫外線硬化性樹脂の一例として、ポリエステル系、ポリエーテル系、ＰＣ系、脂肪族系等からなるウレタン系アクリレートまたはウレタン系メタアクリレート等のアクリレート系樹脂が挙げられる。なお、光硬化性樹脂は、紫外線硬化性樹脂に限定されるものではなく、例えば、可視光線硬化性樹脂、電子線硬化性樹脂等であっても良い。この実施の形態では、キーシート１０は、後述するように、未硬化状態の紫外線硬化性樹脂に、高圧水銀ランプ等を用いて紫外線（ＵＶ）を一定量照射し、当該未硬化状態の紫外線硬化性樹脂を硬化させることによって形成される。また、紫外線硬化性樹脂を硬化させる際には、光重合開始剤が用いられる。光重合開始剤として、例えば、ベンゾフェノン系、ベンゾインエーテル系、アセトフェノン系およびチオキサントン系光重合開始剤等が挙げられる。なお、光重合開始剤の選定は、照射する紫外線の波長領域および各種アクリレート系またはメタアクリレート系の樹脂に基づいて行うのが好ましい。紫外線硬化性樹脂と光重合開始剤の組み合わせとしては、０．５ｍｍ以下の厚さのキーの製造であっても形状対応性と柔軟性に優れ、高い耐光性、接着性、耐薬品性および靭性も持つウレタン系アクリレート樹脂と１−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトンとの組み合わせが、より好ましい。

キートップ部１１に貼付されているフィルム２０は、フランジ１３と略同一面積を有する。フィルム２０の厚さ（ｔ２）としては、２０〜１００μｍ（０．０２〜０．１ｍｍ）、特に、３０〜７０μｍ（０．０３〜０．０７ｍｍ）が好ましい。フィルム２０は、熱硬化性樹脂あるいは熱可塑性樹脂のいずれの種類の樹脂から成るものでも良く、特に、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂を好適に使用できる。

接着層３０は、好適には、接着剤を硬化した層あるいは両面テープから成る層である。接着層３０は、好適には、フランジ１３と同一若しくはそれより小さな面積を有する。

弾性シート４０は、樹脂製若しくはエラストマーから成り、好ましくは、ＰＥＴ樹脂から成る。弾性シート４０の厚さとしては、例えば、０．０３〜０．５ｍｍ、好ましくは、０．０５〜０．２ｍｍとすることができる。弾性シート４０の裏面（接着層３０と反対側の面）におけるキートップ部１１の下方位置には、接着層３０と反対側に向かって突出する押圧子４１が形成されている。押圧子４１の先には、例えばドーム型スイッチ（不図示）が配置され、キートップ部１１の押し下げによって、押圧子４１が当該ドーム型スイッチを押し込む。この結果、ドーム型スイッチが入力される。

図２中の拡大図に示すように、隣接するキー１２のフランジ１３より上方にある間隔（ｗ１）は、好適には、金型成形時に形成される。隣接するキー１２のフランジ１３より上方における間隔（ｗ１）は、フランジ１３同士の間隔（ｗ２）よりも広い。間隔（ｗ１）としては、０．２〜１．０ｍｍが好ましく、さらに、０．４〜０．８ｍｍが好ましい。間隔（ｗ１）が０．２ｍｍ以上の場合、金型成形によって形成しやすく、かつその後のレーザー照射によるフランジ１３間のカットが行いやすくなる。間隔（ｗ１）が１．０ｍｍ以下の場合、キー間の狭小化およびそれに伴う電子機器の小型化の要望にかなう。すなわち、隣接するキー１２の間をレーザーによってカットする工程の容易性と、電子機器の小型化との両立を図るためには、間隔（ｗ１）を０．２〜１．０ｍｍ、さらには０．４〜０．８ｍｍとするのが好ましい。

この実施の形態では、隣接するキー１２のフランジ１３間の間隔（ｗ２）は、当該隣接するキー１２の間隔の中で最も狭い部分である。その間隔（ｗ２）としては、上記間隔（ｗ１）よりも小さく、かつ３０〜５００μｍ（０．０３〜０．５ｍｍ）、さらには５０〜１５０μｍ（０．０５〜０．１５ｍｍ）とするのが好ましい。間隔（ｗ２）が３０μｍ以上の場合、レーザー光の線幅の調整が行いやすく、加えてカット後のキー１２のズレ等により、キー１２同士が接触する危険性を低減できる。また、間隔（ｗ２）が５００μｍ以下の場合、キー間の狭小化およびそれに伴う電子機器の小型化の要望にかなう。すなわち、キー１２同士の接触確率の低減と、電子機器の小型化との両立を図るためには、間隔（ｗ２）を３０〜５００μｍ、さらには５０〜１５０μｍとするのが好ましい。

１．２ 薄型キーパッドの製造方法

図３は、薄型キーパッドの製造工程の概略を示すフローチャートである。

まず、キーシート１０を成形するための金型を用意し、その金型内に、未硬化状態の光硬化性樹脂（より好ましくは紫外線硬化性樹脂）を供給する（ステップＳＴ１０１）。次に、供給した未硬化状態の光硬化性樹脂の表面に、フィルム２０を貼付する（ステップＳＴ１０２）。フィルム２０は、主に、硬化後のキーシート１０の下面の平滑化を図る趣旨およびフィルム２０で未硬化状態の光硬化性樹脂を金型内に充填しながら、金型内の気泡を逃がす趣旨で用いられる。次に、フィルム２０の上方から、金型内の未硬化状態の光硬化性樹脂に向けて、光（好ましくは、紫外線）を照射して、光硬化性樹脂を硬化する（ステップＳＴ１０３）。次に、金型から硬化した光硬化性樹脂の成形体（キーシート１０）を分離し、レーザーカット用の治具にセットして、キーシート１０の各キーの周囲にレーザーを照射して、各キー１２の単位にカットする（ステップＳＴ１０４）。次に、治具内にて各キー１２の位置を維持した状態で、各キー１２と予め用意しておいた弾性シート４０とを接着する（ステップＳＴ１０５）。弾性シート４０への押圧子４１の形成は、弾性シート４０の成形と同時、あるいは成形後のいずれでも良い。レーザーの照射は、既存のいかなる切断用途のレーザー照射装置を用いて行うことができ、より好ましくは、炭酸ガスレーザー照射装置を用いて行う。治具内で２以上のキー１２にカットし、そのカットした配置のまま弾性シート４０と接着するので、カット後の各キー１２を弾性シート４０上に個別に配置して接着するのと比較して、隣接するキー１２同士の隙間を一定にでき、その隙間の狭小化もより容易に実現できる。

図４は、図３のステップＳＴ１０１で使用する金型の主要部の一例を示す斜視図である。

図４に示す金型５０は、一度の成形で９枚のキーシート１０を製造できるものである。金型５０には、未硬化状態の光硬化性樹脂を供給する凹部５１が設けられている。凹部５１には、各キーシート１０の形状を転写するための凹凸を有する合計９個の型枠５２が形成されている。

図５は、金型内に未硬化状態の光硬化性樹脂を供給し、その上からフィルムを貼付しながら脱気して、フィルム貼付後に硬化させるまでの流れを説明するためのモデル図である。

（ステージ Ａ）
金型５０におけるキートップ部１１を形成するための凹部５３の周囲に未硬化状態の光硬化性樹脂６０を配置後、フィルム２０の端部をその近傍に配置し、フィルム２０を介して未硬化状態の光硬化性樹脂６０の上からローラー６５を当て、ローラー６５を矢印Ａの方向に移動する。
（ステージ Ｂ）
ローラー６５を移動すると、未硬化状態の光硬化性樹脂６０は、ローラー６５の進行方向に向かって次々と凹部５３を順に埋めていき、同時に、凹部５３内の気泡もローラー６５の進行方向に向かって移動する。ローラー６５は、所定数の型枠５２へのフィルム２０の添付が完了する位置で停止する。
（ステージ Ｃ）
フィルム２０の貼付が終了すると、フィルム２０の上方から光（好ましくは、紫外線）を照射する。

図６は、光（好ましくは、紫外線）照射以後の各段階を示す図である。

（ステージ Ｄ）
金型５０内で、未硬化状態の光硬化性樹脂が硬化して、フィルム２０が貼付された状態のキーシート１０が形成される。
（ステージ Ｅ）
次に、金型５０内からフィルム２０付きのキーシート１０を分離して、レーザーカット用の治具７０内に当該キーシート１０をセットする。治具７０における各キーの位置には、キー１２を治具７０に固定するために、外部から吸引するための多数の穴７１が設けられている。キーシート１０は、治具７０の外部から多数の穴７１を介して吸引された状態で、レーザーによりカットされる。なお、治具７０には、予め、キー１２を固定するための凹部が形成されているのが好ましい。
（ステージ Ｆ）
各キー１２の周囲にレーザー光を照射して、各キー１２を分離する。このとき、キー１２同士の間隔より、レーザー光の線幅の方が狭いので、各キー１２の周囲にフランジ１３が形成される。レーザー光の照射条件として好適な条件は、レーザー光の線幅：０．１ｍｍ、レーザー光の走査速度：３１０ｍｍ／ｓｅｃ、レーザー出力：１０〜３０Ｗである。レーザー照射装置としては、例えば、サンクス社製のＬＰ−４３０Ｕを好適に用いることができる。
（ステージ Ｇ）
次に、フィルム２０上に、接着層３０を形成する。
（ステージ Ｈ）
各キー１２に、接着層３０を介して、押圧子４１付きの弾性シート４０を固定する。

２．第二の実施の形態
薄型キーパッドの第二の実施の形態は、キートップ部１１の下面にフィルム２０が存在しない点で、第一の実施の形態と異なる。それ以外の形態は、第一の実施の形態と共通する。

２．１ 薄型キーパッドの構造
図７は、第二の実施の形態に係る薄型キーパッドの斜視図である。図８は、図７に示す薄型キーパッドをＡ−Ａ線にて切断した際の断面図である。図８中の一点鎖線で囲まれた領域Ｘは、図８に拡大して示す。

図７および図８に示すように、キーシート１０は、接着層３０を介して弾性シート４０上に固定されている。キートップ部１１の下面にフィルム２０が存在しないので、各キー１２のキートップ部１１のみがカットされている。

２．２ 薄型キーパッドの製造方法

図９は、薄型キーパッドの製造工程の概略を示すフローチャートである。図１０は、光（好ましくは、紫外線）照射以後の各段階を示す図である。

ステップＳＴ２０４以外の工程は、第一の実施の形態における製造方法と共通する。第二の実施の形態では、光照射による硬化工程（ステップＳＴ２０３）後に、フィルム２０を除去し（ステップＳＴ２０４）、その後、各キー１２同士の隙間をレーザーでカットし（ステップＳＴ２０５）、各キー１２と弾性シート４０とを接着する（ステップＳＴ２０６）。図１０に示すように、第二実施の形態では、ステージ Ｄの後に、硬化時に存在していたフィルム２０を除去するようにしている。ステージ Ｆ以降では、キーシート１０をレーザーでカットし、各キー１２の底面部分に直接、接着層３０を存在せしめ、当該接着層３０を介して各キー１２と弾性シート４０とを固定するようにしている。

３．その他の実施の形態
以上、薄型キーパッドおよびその製造方法の好適な実施の形態を説明したが、次のような変形を施すこともできる。

レーザーによりキーシート１０を２以上のキー１２にカットする場合、キーシート１０を治具７０内にセットして外部から吸引する方法以外に、治具７０内にキーシート１０を仮接着し、あるいは凹部に各キー１２を入れて、カット後に各キー１２が動かないようにしても良い。また、キーシート１０を弾性シート４０に固定してから、各キー１２の周囲をレーザーでカットしても良い。すなわち、治具７０の使用の有無を問わず、キーシート１０をカットする際に、キーシート１０は、各キー１２が個々の配置を変えることができない状態にあれば良い。このため、レーザーを用いたカット工程と、弾性シート４０の固定工程とは、どちらが先であっても良い。

弾性シート４０は、ＰＥＴ樹脂以外の樹脂（例えば、ウレタン樹脂やポリカーボネート樹脂）、あるいはシリコーンゴム、天然ゴム等から成るシートでも良い。上述の実施の形態では、キーシート１０に含まれるキー１２は、１２個であったが、１〜１１個あるいは１３個以上であっても良い。フランジ１３は、各キー１２の全周に存在していても、その周囲の一部に存在していても良い。さらに、フランジ１３は、必ずしも各キー１２に必要な部材ではなく、全てのキー１２あるいは一部のキー１２は、フランジレスキーであっても良い。

あるキー１２のフランジ１３と、他のキー１２のフランジのない部分とが隣接する場合には、当該フランジ１３と他のキー１２との間隔が、両方のキー１２にとってのｗ２となる。また、ともにフランジ１３の無い部分で隣接している２つのキー１２が存在する場合、それらのキー１２の間隔の内で最も狭い部分がｗ２となる。

本発明は、電子機器、特に小型の電子機器に利用することができる。

１ 薄型キーパッド
１０ キーシート
１１ キートップ部
１２ キー
１３ フランジ
２０ フィルム
３０ 接着層
４０ 弾性シート
５０ 金型
６０ 未硬化状態の光硬化性樹脂
ｗ２ 最も狭い間隔

Claims (4)

1. 樹脂製若しくはエラストマー製の弾性シートと、１つのキーシートからレーザーカットされ、レーザーカットされた際の配置状態で上記弾性シート上に固定される２以上のキーとを備え、上記キーは厚さ１．０ｍｍ以下の光硬化性樹脂から成るキートップ部を少なくとも有し、上記キーと、それと隣接する他の上記キーとの間の最も狭い間隔が０．５ｍｍ以下である薄型キーパッドを製造する方法であって、
   上記キートップ部を形成するための複数の凹部を有する金型の上記凹部の周囲に未硬化状態の光硬化性樹脂を供給する樹脂供給工程と、
   上記未硬化状態の光硬化性樹脂の上記金型と反対側の面にフィルムを配置するフィルム配置工程と、
   上記未硬化状態の光硬化性樹脂を上記凹部に充填しながら上記フィルムを上記凹部の開口部側に貼付するフィルム貼付工程と、
   上記金型内の上記光硬化性樹脂に光を照射して硬化させて上記キーシートを作製する硬化工程と、
   上記キーシートをレーザーによりカットして、上記２以上のキーに分割するカット工程と、
   上記キーシート若しくは上記２以上のキーを、上記樹脂製若しくはエラストマー製の弾性シート上に固定する固定工程と、
   を少なくとも含むことを特徴とする薄型キーパッドの製造方法。
2. 前記フィルム貼付工程は、前記未硬化状態の光硬化性樹脂の上から前記フィルムを介してローラーを当てて前記フィルムに沿って上記ローラーを移動することにより、上記ローラーの進行方向に向かって、前記未硬化状態の光硬化性樹脂を前記凹部内に充填していく工程であることを特徴とする請求項１に記載の薄型キーパッドの製造方法。
3. 前記カット工程は、カット後に前記２以上のキーの位置が変わらないように行う工程であり、
   前記固定工程は、前記２以上のキーが前記カット工程後の状態を保持したまま前記弾性シートに固定する工程であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の薄型キーパッドの製造方法。
4. 前記硬化工程と前記固定工程との間に、前記フィルムを除去するフィルム除去工程を含むことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の薄型キーパッドの製造方法。

Images