JP5475931B2 - 携帯型物体のケースの上部を閉じるために用いられるクリスタル及びこのタイプのクリスタルを溶接する方法 - Google Patents

Description

本発明は、携帯型物体のケースの上部を閉じるために用いられるクリスタル（腕時計のガラス）に関する。より具体的には、本発明は、携帯型物体のケースの上に超音波溶接される透明なプラスチック材料で作製されたクリスタルに関する。

本発明において、「携帯型物体」とは、例えば、腕時計のような、ユーザの手首に付けることができる小さい寸法の物体である。これは携帯電話又は携帯型コンピュータとすることもできる。要するに、このタイプの物体は、電子部品又は電気機械部品を収容し、その基部が裏カバーにより閉じられ、その上部がクリスタル又はスクリーンにより閉じられるケースを含む。

静電容量式タッチキーを有する腕時計の具体的事例を検討する。これらのタッチキーは、透明な導電性材料で作製された電極を腕時計のクリスタルの底面（すなわち、腕時計のダイヤル側に面する表面）上に堆積することにより生成される。指を腕時計のクリスタル表面の近づけることにより、ユーザは、自分の指と対向する電極との間の静電容量に変動を生じさせる。この静電容量の変動は、腕時計の制御回路によって検出され、制御回路により命令の入力であると解釈される。次いで、入力された命令と関連した動作が、腕時計の制御回路により行われる。

静電容量の変動を感知するための電極は、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）のような透明な導電性材料で作製される。これらの電極は、クリスタルの底面上に構築され、クリスタルの周縁部まで延びて、腕時計のケース内に配置された電子制御回路への接続を可能にする。クリスタルは、透明なプラスチック材料で作製され、同じくプラスチック製の腕時計のケースに超音波溶接される。より具体的には、導波管として知られる要素がクリスタルの周縁部上に配置される。この導波管は、超音波を集中させ、局所的加熱を生じさせ、その結果、クリスタルと腕時計のケースを溶融して溶接部をもたらす。

電極はクリスタルの周縁部に近接して延びるため、従って、超音波溶接中、厳しい機械的及び熱的応力を受ける。電極は剛性であるので、この応力に耐えるのは困難であり、電極が応力によって損傷すること又は基板から外れることさえあり得る。

さらに、このタイプのクリスタルを超音波溶接しようとしても、透明な導電性経路を作製する材料は、クリスタルを作製するプラスチック材料よりもずっと硬いため、透明な導電性経路の存在が、この作業を行うことを難しくする。その結果、プラスチックのクリスタルを腕時計の中間部に固定するのに通常用いられる解決法は、接着剤により結合することである。この解決法の欠点は周知であり、すなわち、時間の経過と共に接着剤が劣化し、そのことが密封の問題、さらに機械的抵抗の問題を生じさせる。

従って、本発明の目的は、クリスタルの底面から離れた超音波溶接面が設けられた透明なプラスチック材料製のクリスタルを提供することにより、他のものに加えて、この欠点を克服することである。

従って、本発明は、携帯型物体のケースの上部を閉じるために用いられるクリスタルに関し、このクリスタルは、透明なプラスチック材料で作製され、超音波溶接によって携帯型物体のケースに固定され、上面と、透明な導電材料で作製された１つ又はそれ以上の導電性経路を支持する底面とを有し、かつ、クリスタルの周囲の少なくとも一部に沿って延びる周辺リムを有し、この周辺リムは、クリスタルを携帯型物体のケースに超音波溶接するための少なくとも１つの表面を提供することによって特徴づけられる。

これらの特徴の結果、本発明は、超音波溶接の位置を、クリスタルの底面が延びる平面から離れた領域に移動させるための周辺リムを有する、携帯型物体のケースを閉じるためのクリスタルを提供する。このことにより、クリスタルの底面上に支持される、ＩＴＯなどの透明な導電材料で作製された導電性経路の損傷が防止される。実際は、この導電性経路は延性ではなく、従って、超音波溶接のために温度が上昇した場合の層間剥離の影響により剥離する傾向がある。周辺リムの存在により、超音波溶接は、透明な導電層がない表面上で、かつ、透明な導電層から十分離れて行われるので、超音波溶接により生じる機械的応力が、クリスタルの底面へのこれらの層の接着に影響を与えることはない。さらに、その断面が、周辺リムがクリスタルに接続される領域におけるクリスタルの断面より小さい周辺リムを提供することにより、必要とされる超音波エネルギーの量を低減させるので、超音波溶接がより容易になる。このことは、クリスタルの底面上に支持される構造体を保護する助けにもなる。

本発明の補完的な特徴によると、周辺リムは、上面及び底面を含み、周辺リムの底面は、クリスタルの底面よりも上面に近い。その結果、溶接領域は、熱及び熱により誘起される機械的応力に対して敏感な要素が構築されるクリスタルの底面からできるだけ遠く離れるので、これらの要素を可能な限り保護する。

本発明は、携帯型物体のケースの上部を閉じるために用いられるクリスタルのための超音波組み立て方法にも関し、このクリスタルは、透明なプラスチック材料で作製され、上面と対向する底面上に、透明な導電材料で作製された１つ又はそれ以上の導電性経路を支持し、この方法は、クリスタルが、該クリスタルの周囲の少なくとも一部に沿って延びる周辺リムを含み、この周辺リムは、クリスタルを携帯型物体のケース上に超音波溶接するための底面を提供し、底部溶接面はクリスタルの底面よりも上面に近いことにより特徴づけられる。

本発明の他の特徴及び利点は、本発明によるクリスタルの１つの実施形態の以下の詳細な説明からより明らかになり、この例は、添付図面に関する単なる限定されない例示として与えられる。

クリスタルが腕時計の中間部及びベゼルに接続される領域における、本発明による実質的に正方形の断面の周辺リムが提供され、周辺リムにより提供された第１の底部溶接面を介して腕時計の中間部に超音波溶接された、腕時計のクリスタルの部分断面図である。 周辺リムが、クリスタルがベゼルに超音波溶接される第１の溶接面に対して実質的に直角である第２の周辺溶接面を提供し、ベゼルもまた中間部に溶接されて腕時計の密封を保証する、図１のものと同様の図である。 周辺リムが、第１の底部溶接面に対して実質的に平行に延びる第３の上部溶接面を提供し、クリスタルが第３の表面を介してベゼルの上に超音波溶接され、ベゼルもまた中間部に超音波溶接されて腕時計の密封を保証する、図１のものと同様の図である。 クリスタルが、第２及び第３の溶接面を介してベゼルの上に同時に超音波溶接され、ベゼルもまた中間部の上に溶接された、図３のものと同様の図である。

本発明は、透明プラスチック材料で作製され、例えば、周辺カラーが接続される領域においてその断面がクリスタルの断面より小さい周辺カラーで腕時計のケースを閉じるクリスタルを設けるという、一般的な発明力のある着想から発する。従って、このカラーは、クリスタルの超音波溶接のための少なくとも１つの領域を与えるが、カラーの厚さが低減しているため、より少ない超音波エネルギーの提供が要求され、従って、溶接中にクリスタルを損傷するリスクが低減される。さらに、このカラーは、溶接位置を、クリスタルの底面から遠ざけ、このことも溶接中にクリスタルを保護する。これらの特徴は、ＩＴＯなどの透明な導電材料で作製されており、例えば、データを腕時計の制御回路に入力するための静電容量式タッチキー又はアンテナを形成する導電性経路が、クリスタルの底面上に構築される場合に特に有利である。実際は、ＩＴＯは硬質であり、従って脆く、その結果、超音波溶接中の局所的加熱によって生じる温度の上昇及び機械的応力に耐性がない。さらに、ＩＴＯで覆われた表面を超音波溶接することはできない。その結果、溶接位置を、ＩＴＯで作製された導電性経路から遠ざけることにより、ＩＴＯで作製された導電性経路を損傷するあらゆるリスクを回避することに加えて、溶接品質が大きく改善される。従って、本発明は、その欠点がよく知られている、すなわち、密封が不良であり、機械的抵抗が乏しいリスクをもつ接着剤を用いたクリスタルの結合に対する代替的な技術を提案する。

本発明は、腕時計ケースの上部を閉じるために用いられるクリスタルに関して説明される。言うまでもなく、本発明は、本実施形態に限定されるものではなく、携帯電話又はコンピュータの画面のような他の携帯型物体にも適用することができる。そうした場合、クリスタルは、下にある表示セルを保護するように意図された要素、又は、表示セルの実際の基板の１つとすることができる。

ここで、本発明による腕時計クリスタルの部分断面図である図１を参照する。全体として一般的な参照符号１により示される腕時計クリスタルは、ユーザの側に面する上面２と、腕時計のムーブメント６の側に面する底面４とを含む。図面を検証すると、上面２及び底面２は湾曲しており、互いに実質的に一定の距離をおいて延びていることが留意される。当然、図示されていない実施形態によると、クリスタル１の上面２及び底面２は平坦とすることができ、又は、互いに可変の距離をおいて延びることができる。クリスタル１は、超音波溶接することができる透明なプラスチック材料で作製される。

本発明によると、クリスタル１は、クリスタル１の周囲の少なくとも一部に沿って延びる周辺リム８を有する。腕時計クリスタルの場合、この周辺リムが、クリスタルの周囲全体にわたって延びることが好ましい。図１に見ることができるように、周辺リム８は、周辺リム８がクリスタル１に接続される領域において、クリスタル１の断面ｓより薄い厚さｅを有する。

図１に示される例において、周辺リム８は、実質的に正方形の断面を有し、従って、互いに平行に、ある距離をおいて延びる第１の底部溶接面１０及び第２の上部溶接面１２を提供し、これらは、第１の底部溶接面１０及び第２の上部溶接面１２に対して実質的に直角に延びる第３の溶接面１４により互いに接続される。

ここでは、周辺リム８を正方形の断面のカラーの形態で示すように選択された。もちろん、この例は、単に例証として与えられたものであり、周辺リムは、矩形、三角形、円形又は他の断面のような異なる断面を有することができる。

周辺リム８の底部溶接面１０は、クリスタル１の底面４よりもクリスタル１の上面２に近い。以下により詳細に説明されるように、この構成は、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）などの透明な導電材料で作製された導電性経路すなわち電極１６がクリスタル１の底面４上に構築される場合に特に有利である。これらの電極１６は、クリスタル１の上面２に軽くタッチするユーザの指と所定の電極１６との間の静電容量を変化させることによりデータを腕時計の制御回路１８に入力するためのタッチキーの製造に使用することができる。

この組立体は、特に、腕時計の制御回路１８を収容するケーシング・リング２０によって完成する。ベゼル２２もまたクリスタル１の上面２に当接し、クリスタル１及びベゼル２２によって形成される組立体が中間部２４上に取り付けられて、腕時計のケース２５を形成する。

図１の例において、クリスタル１は、中間部２４の対応する肩部２６に当接する第１の底部溶接面１０を介して腕時計の中間部２４の上に溶接される。溶接領域は、図１における円で示される。この第１の底部溶接面１０は、クリスタル１の底面上に構築された電極１６に対して平行に、かつ、電極１６からある距離をおいて延びる。この構成は、クリスタル１を超音波溶接することを可能にする。実際は、現在まで、ＩＴＯの導電性経路によってクリスタルを超音波溶接することは不可能に近かったため、その底面がＩＴＯ又は別の透明な導電性材料で作製された導電性経路で被覆されたこのタイプのクリスタルは、接着剤でしか結合できなかった。ＩＴＯは硬質材料であり、ＩＴＯが堆積されるプラスチック材料の層の超音波溶接・溶融を妨げる。さらに、ＩＴＯは、硬質であるため、脆く、従って、超音波溶接によって生じる温度上昇及び機械的応力に耐性がない。従って、ＩＴＯ導電性経路を、超音波溶接が行われる領域から遠ざけることにより、導電性経路を損傷するリスクが回避される。ベゼル２２は、クリスタル１の直径における対応する局所的増大部３２の下にロックされた、基部における隆起部３０を有するリング２８を介して、クリスタル１の上に単にスナップ嵌めされるだけである。この場合、ベゼル２２は単に装飾的機能を有するだけであり、クリスタル１と中間部２４との間の溶接により保証される腕時計の密封に関与しない。

図２において、クリスタル１は、第１の底部溶接面１０及び第２の上部溶接面１２に対して実質的に直角に、すなわち、ケーシング・リング２０が延びる平面に対して直角に延びる第３の溶接面１４を介して、ベゼル２２の上に超音波溶接される。溶接領域は、図２における円で示される。クリスタル１は、リング２８の内面２８ａ上でベゼル２２に溶接され、一方、ベゼル２２はリング２８の外面２８ｂ上で中間部２４に溶接され、腕時計の密封肢を保証することが分かる。

図３において、クリスタル１は、第１の底部溶接面１０に対して平行に、かつ、この上に延びる第２の上部溶接面１２を介して、ベゼル２２に溶接される。溶接領域は、図３における円で示される。腕時計の密封を保証するために、ベゼル２２が、肩部３６に当接する環状リム３４により、中間部２４に溶接される。

図４に示される本発明の変形によると、第２の溶接面１２及び第３の溶接面１４を介して、クリスタル１をベゼル２２に同時に溶接することが可能である。溶接領域は、図４における円で示される。従って、クリスタル１は、一方では、リング２２の内面２８ａ上、他方では、第１の底部溶接面１０に対して平行に、かつ、この上に延びる第２の上部溶接面１２上で、ベゼル２２に溶接されることが分かる。密封目的のために、ベゼル２２は、その環状リム３４上で中間部２４に溶接される。

クリスタル１を、一方では、図１に示されるように、第１の底部溶接面１０を介して中間部２４に溶接し、他方では、第２の溶接面１２又は第３の溶接面１４を介してベゼル２２に溶接することを考えることも可能であることが明らかである。

１：クリスタル
２：上面
４：底面
６：腕時計のムーブメント
８：周辺リム
１０：第１の底部溶接面
１２：第２の上部溶接面
１４：第３の溶接面
１６：電極
１８：腕時計の制御回路
２０：ケーシング・リング
２２：ベゼル
２４：中間部
２６、３６：肩部
２８：リング
２８ａ：リングの内面
２８ｂ：リングの外面
３０：隆起部
３２：クリスタルの直径の局所的増大部
３４：環状リム
ｅ：厚さ
ｓ：断面

Claims (8)

1. 携帯型物体のケース（２５）の上部を閉じるために用いられるクリスタルであって、前記クリスタル（１）は、透明なプラスチック材料で作製され、超音波溶接によって携帯型物体のケース（２５）に固定され、上面（２）と、透明な導電性材料で作製された１つ又はそれ以上の導電性経路（１６）を支持する底面（４）と、前記クリスタル（１）の周囲の少なくとも一部に沿って延びる周辺リム（８）とを有し、前記周辺リム（８）はクリスタル（１）を前記携帯型物体の前記ケースに超音波溶接するための少なくとも１つの表面を提供し、かつ、上部超音波溶接面（１２）及び底部超音波溶接面（１０）を含み、前記周辺リム（８）の前記底面（１０）は、前記クリスタル（１）の前記底面（４）よりも前記クリスタル（１）の前記上面（２）に近く、前記周辺リム（８）の前記上面（１２）及び前記底面（１０）は、第３の超音波溶接面（１４）によって互いに接続されることを特徴とするクリスタル。
2. 前記周辺リム（８）は、前記周辺リム（８）が前記クリスタル（１）に接続される領域において、前記クリスタル（１）の断面（ｓ）よりも薄い厚さ（ｅ）を有することを特徴とする、請求項１に記載のクリスタル。
3. 前記周辺リム（８）の前記断面は矩形又は正方形であることを特徴とする、請求項１〜請求項２のいずれか１項に記載のクリスタル。
4. 請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のクリスタル（１）によって上部が閉じられる携帯型物体のケース（２５）であって、前記ケース（２５）は、前記クリスタル（１）の前記上面（２）上に当接するベゼル２２を含み、前記クリスタル（１）及び前記ベゼル（２２）によって形成される組立体が中間部（２４）上に取り付けられて携帯型物体の前記ケース（２５）を形成し、前記クリスタル（１）は、前記周辺リム（８）によって提供される前記溶接面（１０、１２、１４）の少なくとも１つを介して前記中間部（２４）又は前記ベゼル（２２）に超音波溶接されることを特徴とするケース。
5. 請求項１〜請求項３までのいずれか１項に記載のクリスタル（１）の携帯型物体のケース（２５）への超音波組み立て方法であって、前記ケース（２５）の上部は前記クリスタル（１）によって閉じられ、前記方法は、前記クリスタル（１）を保持するステップと、前記周辺リム（８）によって提供される前記溶接面（１０、１２、１４）の少なくとも１つの上で、前記クリスタル（１）を前記携帯型物体の前記ケース（２５）に超音波溶接するステップとを含むことを特徴とする方法。
6. 請求項１〜請求項３までのいずれか１項に記載のクリスタル（１）の携帯型物体のケース（２５）への超音波組み立て方法であって、前記ケース（２５）の上部は前記クリスタル（１）により閉じられ、前記携帯型物体の前記ケース（２５）は、前記クリスタル（１）の前記上面（２）上に当接するベゼル（２２）を含み、前記クリスタル（１）及び前記ベゼル（２２）によって形成される組立体が中間部（２４）上に取り付けられて前記携帯型物体の前記ケースを形成し、前記方法は、前記クリスタル（１）を保持するステップと、前記クリスタル（１）を、前記底部溶接面（１０）によって前記ケース（２５）の前記中間部（２４）に超音波溶接し、かつ、前記上部溶接面（１２）及び前記第３の溶接面（１４）の少なくとも１つによって前記ベゼル（２２）に超音波溶接するステップと、を含むことを特徴とする方法。
7. 前記周辺リム（８）は、前記周辺リム（８）が前記クリスタル（１）に接続される領域において、前記クリスタル（１）の断面（ｓ）より薄い厚さ（ｅ）を有することを特徴とする、請求項５〜請求項６のいずれか１項に記載の組み立て方法。
8. 前記周辺リム（８）の前記断面は矩形又は正方形であることを特徴とする、請求項７に記載の組み立て方法。

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