JP2000285762A - シート成形押ボタンユニットを備えた制御パネルとその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】密閉性、明瞭性、操作性を満たし低廉化を図
る。 【構成】市販される光透過性の熱可塑性合成樹脂製の単
体シート１０が基体として使用され、この単体シート１
０の表面に形成した各印刷層１１が底面内側に位置する
シート凹状部１４を形成して成形シートを作る。これに
合成樹脂を充填させて押しボタン４を備えたキーシート
２４を作る。キーシート２４をケースカバー３の裏面に
超音波により熱溶着をして両者を一体のユニットとす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野 】本発明は、汎用のシートを
成形して作られたシート成形押ボタンユニットを備えた
制御パネルと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った成形シート
により作られたシート成形押ボタンユニットを備えた制
御パネルと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が要求されている。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
パネルは、これらの機器を低コストで普及を図るために
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。

【０００３】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た（特開平９−２５９６
９６号公報、特開平９−２５９６９７号公報）。提案し
たものは、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。

【０００４】

【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
て製造された成形シートを制御パネルに一体にして工程
数を減少させた、シート成形押ボタンユニットを備えた
制御パネルとその製造方法を提供することにある。本発
明の他の目的は、低廉化を図ることができるシート成形
押ボタンユニットを備えた制御パネルとその製造方法を
提供することにある。本発明の更に他の目的は、量産性
に優れたシート成形押ボタンユニットを備えた制御パネ
ルとその製造方法を提供することにある。

【０００５】

【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。本発明の第１のシート成形押
ボタンユニットを備えた制御パネルは、電子機器等の制
御パネル（３）の開口部（８）に挿入された押ボタン
（４）と、前記制御パネル（３）に固定され、前記押ボ
タンを前記制御パネル（３）に弾性的に撓んで支持し、
かつ前記押ボタンの外皮となるように成形された成形シ
ート（２３）とからなる。

【０００６】前記成形シート（２３）と前記制御パネル
（３）とは熱接合により一体に固定すると良い。熱接合
とは、熱可塑性の合成樹脂の内部又は外部から加熱し
て、両部材を連結固定することを意味する。具体的に
は、加熱された部材を押しつけて変形させてカシメる方
法、超音波振動エネルギによる超音波溶着である。

【０００７】本発明の第２のシート成形押ボタンユニッ
トを備えた制御パネルは、 電子機器等の制御パネル
（３）の開口部（８）に挿入された押ボタン本体（４
５）と、前記制御パネル（３）に固定され、前記押ボタ
ン本体（４５）を前記制御パネル（３）に弾性的に撓ん
で支持し、かつ前記押ボタン本体（４５）が固定され成
形された成形シート（４２）とからなる。前記成形シー
トと前記制御パネル（３）とは熱接合により一体に固定
すると良い。熱接合とは、前述した意味と同様の意味で
ある。

【０００８】本発明の第１のシート成形押ボタンユニッ
トを備えた制御パネルの製造方法は、次の工程で作られ
る。すなわち、単体シート（１０）に熱成形により、複
数の押ボタン外皮となる凹部を成形して成形シート（２
３）を作り、前記成形シート（２３）を射出成形金型
（２０，２５）内に挿入して前記凹部に溶融樹脂を充填
してキーシート（２４）とし、前記キーシート（２４）
を制御パネル（３）に一体に熱接合により固定するもの
である。

【０００９】本発明の第２のシート成形押ボタンユニッ
トを備えた制御パネルの製造方法は、次の工程で作られ
る。すなわち、単体シート（１０）に熱成形により成形
シート（４２）を作り、前記成形シート（４２）と、押
ボタン本体（４５）及び前記制御パネル（３）とを熱接
合により固定するものである。前記熱接合とは、前述し
た意味と同様の意味である。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。 ［実施の形態１］本発明の電子機器の制御パネルを携帯
用電話器に採用した例を説明する。図１に示すものは、
本発明の制御パネル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
中心の分割面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内には、
後述する押ボタン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０．２
５ｍｍ〜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。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、AB
S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。

【００１３】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１
３は、裏面から印刷されて印刷層１１として形成されて
いる。図３（ａ）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、指接触部
９の裏面の位置に必要な表示部１３を印刷し印刷層１１
とする。ただし、この印刷層１１は、数字、文字、記号
等の表示部１３のみを抜いて単体シート１０の全面に地
色として印刷してもよいし、多色であっても良い。単体
シート１０は、透明材料であるから裏面から合成樹脂材
料の色で表示部１３を表示できる。

【００１４】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に対応する部分をキー群として使
用するために、各印刷層１１の裏面側が押ボタン４とし
て形成されたとき、指接触部９となるよう後述する熱成
形により凸状に熱成形される。

【００１５】（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（ａ）〜（ｄ）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を上面にな
るように、金型１５に載置する。この金型１５への載置
は、図３（ｂ）に示されるように単体シート１０の直下
に各印刷層１１に対応して熱成形用凹部１６が形成され
た上に配置する。金型１５の直上には接合面が平面状の
加熱板１７が配置されている。

【００１６】図３（ｃ）に示されるように、金型１５の
上面に単体シート１０の印刷層１１と、金型１５の熱成
形用凹部１６がそれぞれ対応するように単体シート１０
の位置決め用の孔１２に位置決めピン（図示せず）を係
合させて載置する。単体シート１０の上面に加熱板１７
を圧接させた状態で単体シート１０を加熱し軟化させ
る。

【００１７】軟化された状態の単体シート１０の上面
に、加熱板１７側から１ｋｇ／ｃｍ²以下の圧縮空気を
供給しつつ、金型１５の下方からは熱成形用凹部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、各印刷層１１に対応した複
数のシート凹状部１４が形成される。これにより図３の
（ｄ）に示されるように、単体シート１０の各印刷層１
１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２３して形成さ
れる。

【００１８】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、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、圧空成型ではなく、熱可塑性シートを金型上
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。加熱板１
７を凸型とし、金型１５の凹部に挿入するものであって
も良い。

【００１９】（キー内部の射出成形）図４（ａ）〜
（ｃ）は、成形シート２３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。図４（ａ）に示されるように、複数のシート凹
状部１４が形成された成形シート２３の指接触部９を可
動側型板２０キャビティ１８に形成されたキャビィティ
凹部２２に挿入配置する。成形シート２３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又は固定
側型板２５に載置し、この状態で両型を圧接させる。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２３の各シート凹状部１４に対応して固定側型
板２５のゲート２６が連通するように構成されている。

【００２０】図４（ｂ）は可動側型板２０の接合面を示
を示す。図４（ｃ）に示されるように、成形シート２３
の各シート凹状部１４内にゲート２６を介して溶融樹脂
２７が供給され、これが成形シート２３の面と面一に充
填されて凸状のキー群７を配設したキーシート２４が完
成する。ただし、一部のシート凹状部１４は、内部が空
洞の状態にしておく。

【００２１】シート凹状部１４に充填される合成樹脂
は、エンジニアリングプラスチック又は合成樹脂エラス
トマー等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、成形シート２３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
用いた方が良い。

【００２２】（制御パネルへのキーの組立）次に、この
完成したキーシート２４を制御パネルに組み込むときの
組立方法を示す。図５は、実施の形態１としてのキーシ
ート２４を電子機器の制御パネルに固定したときの状態
を示す断面図である。キーシート２４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。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３０が形成されている。

【００２３】リブ３０の端面３１には、キーシート２４
の固定部３２が熱溶着されている。この熱溶着は超音波
溶着であり、超音波溶着は超音波振動エネルギを固定部
３２に与えると、リブ３０の端面３１とキーシート２４
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。

【００２４】図６は、リブ３０の端面３１とキーシート
２４の接合を熱かしめで行う例である。リブ３０の端面
３１に突起３５を形成する。キーシート２４の固定部３
２には予め孔３６が形成されている。ケースカバー３に
キーシート２４を組立するときは、突起３５にキーシー
ト２４の孔３６を挿入する。次に加熱されたかしめ工具
３７をあてがって突起３５の先端を押し潰して、かしめ
部３８を形成して、ケースカバー３とキーシート２４を
接合させる。

【００２５】かしめ部３８は、各開口部８の周囲に複数
箇所配置されている。ケースカバー３とキーシート２４
とは、一体にユニット化され、しかもリブ３０の端面３
１とキーシート２４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。キーシート２４の樹脂が充填されていないシート
凹状部１４には、アクチュエータ３９が挿入して配置さ
れる。押ボタン４は、アクチュエータ３９を介してプリ
ント基板４０上に搭載されたスイッチング素子４１等を
駆動する。

【００２６】［実施の形態２］図７は、実施の形態２を
示すものであり、他のキーシートを電子機器の制御パネ
ルに固定したときの状態を示す断面図である。前述した
実施の形態１のキーシート２４は、射出成形で押ボタン
４の内部に本体部分を充填していた。本実施の形態２
は、押ボタン本体４５は、他の工程で作られたものを溶
着により成形シート４２に固定するものである。前述し
たような熱成形により、単体シート１０を図７に示す断
面構造のような形状に熱成形して撓みやすいような成形
シート４２とする。

【００２７】一方、予めエンジニアリング合成樹脂のよ
うな材料で押ボタン本体４５を成形しておき、個別の押
ボタン本体４５とする。押ボタン本体４５の下面には、
一体に円筒状のアクチュエータ４６が形成されている。
熱成形された成形シート４２には、押ボタン本体４５の
配置に対応して孔４３が開けられている。この孔４３に
押ボタン本体４５のアクチュエータ４６が挿入される。
成形シート４２の固定部４４は、リブ３０の端面３１と
熱溶着されている。同様に、押ボタン本体４５の下面と
成形シート４２の上面は、熱溶着されている。これらの
熱溶着は、超音波超音波溶着が望ましいが、前述したよ
うに熱かしめで行う方法であっても良い。

【００２８】［その他の実施の形態］前記実施の形態で
は、携帯電話のケースカバーに押ボタンが配置されてい
る例を説明したが、他の部材であっても押ボタンを支持
する同様の機能を果たすものであれば良い。従って、本
発明ではこれらの部材を総称して制御パネルとも称す
る。なお、本実施の形態２の表示部は、前記した方法で
成形シート４２に印刷するか、押ボタン本体４５の上面
又は下面に印刷する。

【００２９】成形シート４２に表示部を配置したもの
は、押ボタン本体４５は透明素材が良い。印刷層を有す
る成形シート４２と押ボタン本体４５との超音波溶着の
場合は、溶着性能を向上させるために印刷層にプライマ
ー剤を混入させると良い。

【００３０】更に、前記実施の形態ではケースカバー３
のリブ３０の端面３１とキーシート２４の固定部３２と
は超音波溶着である。しかしながら、熱融着ではなくシ
リコン系のプライマー等のプライマー剤を予めリブ３０
に塗布して、これを介在させて熱融着させるものであっ
ても良い。更に、射出成形の溶融樹脂の温度が低い状態
で射出成形するときは、熱融着ではなく接着作用によっ
て両者を結合させても良い。

【００３１】この場合、接着剤を予めケースカバー３の
リブ３０に塗布させてキーシート２４の固定部３２と接
着させる。このとき、キーシート２４とケースカバー３
とは、熱融着ではなく主に接着作用によって両者は結合
されていることになる。従って、ケースカバー３は、エ
ンジニアリングプラスチックだけではなく、射出成形で
成形されるマグネシューム合金、塑性加工によって成形
された金属板、ダイキャスト法で作られたダイキャスト
用合金等であっても良い。

【００３２】前述したものは加熱されたかしめ工具３７
をあてがって突起３５の先端を押し潰して、かしめ部３
８を形成して、ケースカバー３とキーシート２４を接合
させたものであった。ケースカバー３が金属の場合、か
しめ工具３７は、加熱したものではなく、通常のかしめ
工具３７であっても良い。かしめ工具３７により、突起
３５の部分が塑性変形してキーシート２４をケースカバ
ー３に固定する。

【００３３】

【発明の効果】以上詳記したように、本発明は、少ない
工程で機密性の良い制御パネルとその製造ができる。ま
た、押ボタンの表示部が外皮でカバーされ、又は裏面に
配置されているので、指の接触等による汚れ、剥離等を
防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の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（ａ）〜（ｄ）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（ａ）〜（ｃ）は、成形シートからキーシ
ートの製造プロセスを示す断面図である。

【図５】図５（ａ）〜（ｄ）は、実施の形態１としての
電子機器の制御パネルの構造を示す断面図である。

【図６】図６（ａ）〜（ｂ）は、熱かしめでキーシート
とケースカバーを固定する構造を示す断面図である。

【図７】図７は、実施の形態２としての電子機器の制御
パネルの構造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 １５…金型 １７…加熱板 １９…押ボタン外皮 ２３…成形シート ２４…キーシート

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電子機器等の制御パネル（３）の開口部
   （８）に挿入された押ボタン（４）と、 前記制御パネル（３）に固定され、前記押ボタンを前記
   制御パネル（３）に弾性的に撓んで支持し、かつ前記押
   ボタンの外皮となるように成形された熱可塑性合成樹脂
   の成形シート（２３）とからなるシート成形押ボタンユ
   ニットを備えた制御パネル。
2. 【請求項２】請求項１に記載のシート成形押ボタンユニ
   ットを備えた制御パネルにおいて、 前記制御パネル（３）は、熱可塑性合成樹脂であり、 前記成形シート（２３）と前記制御パネル（３）とは、
   加熱により塑性変形させて行う熱接合により一体に固定
   されていることを特徴とするシート成形押ボタンユニッ
   トを備えた制御パネル。
3. 【請求項３】請求項１に記載のシート成形押ボタンユニ
   ットを備えた制御パネルにおいて、 前記制御パネル（３）は、金属製であり、 前記成形シート（２３）と前記制御パネル（３）とは、
   前記制御パネル（３）を塑性変形させて行うかしめによ
   り一体に固定されていることを特徴とするシート成形押
   ボタンユニットを備えた制御パネル。
4. 【請求項４】請求項２に記載のシート成形押ボタンユニ
   ットを備えた制御パネルにおいて、 前記熱接合された部分は、超音波振動エネルギによる超
   音波溶着されたものであることを特徴とするシート成形
   押ボタンユニットを備えた制御パネル。
5. 【請求項５】電子機器等の制御パネル（３）の開口部
   （８）に挿入された押ボタン本体（４５）と、 前記制御パネル（３）に固定され、前記押ボタン本体
   （４５）を前記制御パネル（３）に弾性的に撓んで支持
   し、かつ前記押ボタン本体（４５）が固定され成形され
   た熱可塑性合成樹脂の成形シート（４２）とからなるシ
   ート成形押ボタンユニットを備えた制御パネル。
6. 【請求項６】請求項５に記載のシート成形押ボタンユニ
   ットを備えた制御パネルにおいて、 前記制御パネル（３）は、熱可塑性合成樹脂であり、 前記成形シートと前記制御パネル（３）とは、加熱によ
   り塑性変形させて行う熱接合により一体に固定されてい
   ることを特徴とするシート成形押ボタンユニットを備え
   た制御パネル。
7. 【請求項７】請求項６に記載のシート成形押ボタンユニ
   ットを備えた制御パネルにおいて、 前記熱接合の部分は、超音波振動エネルギにより超音波
   溶着させたものであることを特徴とするシート成形押ボ
   タンユニットを備えた制御パネル。
8. 【請求項８】熱可塑性合成樹脂の単体シート（１０）に
   熱成形により、複数の押ボタン外皮となる凹部を成形し
   て成形シート（２３）を作り、 前記成形シート（２３）を射出成形金型（２０，２５）
   内に挿入して前記凹部に溶融樹脂を充填してキーシート
   （２４）とし、 前記キーシート（２４）を制御パネル（３）に一体に熱
   接合により固定することを特徴とするシート成形押ボタ
   ンユニットを備えた制御パネルの製造方法。
9. 【請求項９】熱可塑性合成樹脂の単体シート（１０）に
   熱成形により成形シート（４２）を作り、 前記成形シート（４２）と、押ボタン本体（４５）及び
   熱可塑性合成樹脂の制御パネル（３）とを熱接合により
   固定することを特徴とするシート成形押ボタンユニット
   を備えた制御パネルの製造方法。
10. 【請求項１０】請求項８又は９に記載のシート成形押ボ
    タンユニットを備えた制御パネルの製造方法において、 前記熱接合は、超音波振動エネルギによる超音波溶着す
    るものであることを特徴とするシート成形押ボタンユニ
    ットを備えた制御パネルの製造方法。
11. 【請求項１１】請求項８又は９に記載のシート成形押ボ
    タンユニットを備えた制御パネルの製造方法において、 前記制御パネル（３）は、金属製であり、 前記成形シート（２３，４２）と前記制御パネル（３）
    とは、前記制御パネル（３）を塑性変形させて行うかし
    めにより一体に固定することことを特徴とするシート成
    形押ボタンユニットを備えた制御パネルの製造方法。