JP5518651B2 - 押釦スイッチ用部材の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、押釦スイッチ用部材の製造方法に関する。

携帯電話、携帯情報端末（ＰＤＡ）などの電子機器には、ユーザが操作するための押釦スイッチ用部材が配置される場合がある。押釦スイッチ用部材として、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等からなるフィルム上に、厚さが０．１〜１．０ｍｍのポリカーボネート等からなるキートップを配置したものが知られている（例えば、特許文献１を参照）。かかる押釦スイッチ用部材では、キートップを押し込むと、ＰＥＴシートが屈曲変形し、キートップの下方に配置されたスイッチを入力することができる。

近年、上記の電子機器の薄型化および小型化に伴い、押釦スイッチ用部材のさらなる薄型化および小型化が強く求められている。そこで、薄型の成形品を形成するのに適する光硬化性樹脂によりキートップ等の構成部材を形成し、ＰＥＴシートよりも屈曲変形しやすい弾性シートをキートップの裏面側に配置する例も知られている（特許文献２を参照）。

特開２００３−３１１７７７号公報 特開２００９−００９７３５号公報

しかし、上述のような押釦スイッチ用部材では、良好な外観の押釦スイッチ用部材を安定的に生産するのが難しいという問題がある。これは、充填した光硬化性樹脂部分に所定の張力を加えながら弾性シートを配置するため、その張力を解放すると、弾性シートが縮む場合があるためである。また、その弾性シートへ加える張力により、弾性シートが元の寸法よりも伸びてしまう場合もある。

本発明は、上記問題を解決すべくなされたものであって、外観がより良好な押釦スイッチ用部材を安定的に提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の押釦スイッチ用部材の製造方法の実施の形態は、光硬化性樹脂から主になる１若しくは２以上のキートップと、その裏面側に固着される弾性シートとを有する押釦スイッチ用部材の製造方法であって、キートップの形状に合わせた下型に、未硬化状態の光硬化性樹脂組成物を充填する充填ステップと、弾性シートと支持シートとを積層した積層体を、弾性シート側を光硬化性樹脂組成物と接するように配置する積層体配置ステップと、光硬化性樹脂組成物を硬化させる硬化ステップと、硬化ステップにより硬化した硬化体を離型する離型ステップと、を有すると共に、支持シートは、弾性シートよりも弾性率が大きいものである。

また、離型ステップの前に支持シートを剥離する剥離ステップを有し得る。

また、支持シートおよび弾性シートは、透光性であるのが好ましい場合もある。

本発明によれば、外観がより良好な押釦スイッチ用部材を安定的に提供できる。

本発明の実施の形態に係る押釦スイッチ用部材の製造方法により製造された押釦スイッチ用部材を備える携帯端末の正面図である。 図１に示す携帯端末に組み込まれる押釦スイッチ用部材の斜視図である。 図２に示す押釦スイッチ用部材を図２のＡ−Ａ線で切断した場合の断面図である。 本発明の実施の形態に係る押釦スイッチ用部材の製造の概略的な流れを示すフローチャートである。 図４の各工程において操作面側を紙面下側に向けた状態を示す図であって、図３と同様の断面図である。

次に、本発明の実施の形態に係る押釦スイッチ用部材の製造方法、およびその製造方法により製造される押釦スイッチ用部材の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

１．押釦スイッチ用部材の構成
図１は、本発明の実施の形態に係る押釦スイッチ用部材の製造方法により製造される押釦スイッチ用部材２を備える電子機器の一例である携帯端末１の正面図である。図２は、図１に示す携帯端末１に組み込まれる押釦スイッチ用部材２の斜視図である。図３は、図２に示す押釦スイッチ用部材２のＡ−Ａ線断面図である。以後、操作面側（図３の紙面上側）を表面側、操作面と逆側を裏面側という。また、表裏方向の距離を厚さという。

図１に示すように、携帯端末１は、押釦スイッチ用部材２を備える。また、図２に示すように、押釦スイッチ用部材２は、表面側から、キーシート１０および弾性シート２０を配置して構成されている。

キーシート１０の表面側には、複数のキートップ１１が、キーシート１０を貫通しない溝１２を介して配置されている。各キートップ１１は、溝１２の底部にある薄肉部１３にて連接されて、１枚のキーシート１０を構成する。キートップ１１の厚さは、１０〜１０００μｍの範囲となっている。また、薄肉部１３の厚さは、５〜５０μｍの範囲となっている。キートップ１１の厚さを１００μｍ以上とすることにより、キートップ１１に十分な剛性を持たせることができる。また、キートップ１１の厚さを５００μｍ以下とすることにより、押釦スイッチ用部材２の薄型化およびそれに伴う携帯端末１の薄型化を達成できる。すなわち、キーシート１０の形成しやすさと携帯端末１の薄型化の要求の両立を図るためには、キーシート１０の厚さを上記範囲にするのが好ましい。

キーシート１０の構成材料である光硬化性樹脂としては、紫外線硬化性樹脂、可視光線硬化性樹脂あるいは、電子線硬化樹脂等を好適に用いることができる。その中でも、紫外線硬化性樹脂を好適に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、ポリカーボネート系、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。本実施の形態では、キーシート１０は、後述するように、未硬化状態の光硬化性樹脂組成物に、メタルハライドランプや高圧水銀ランプ等を用いて紫外線（ＵＶ）を一定量照射し、当該未硬化状態の光硬化性樹脂組成物を硬化させることによって形成される。また、光硬化性樹脂組成物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。光硬化性樹脂組成物と光重合開始剤の組み合わせとしては、薄いキーシート１０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を併せ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。光硬化性樹脂組成物を用いてキーシート１０を製造することにより、加熱や冷却の工程を経ずに、かつ短時間でキーシート１０を製造できる。さらに、射出成形と異なり、極めて薄い成形体でも製造することができる。また、キーシート１０の表面にハードコートを行わなくても、十分な硬度をもったキーシート１０を製造できる。

弾性シート２０は、キーシート１０が表面側から押圧された場合に、その下方に設けられたスイッチ部材（不図示）等を押し込むことができるように、柔軟な樹脂若しくはエラストマーから成るフィルムを用いることができる。たとえば、ウレタン系フィルム、オレフィン系フィルム、スチレン系フィルム、ポリエステル系フィルム、塩化ビニル系フィルム、シリコーン系フィルムあるいはゴム系フィルム等の柔軟性および伸縮性の高いフィルムが用いられる。それらの中でも、耐久性が高いウレタン系エラストマー、シリコーンゴムあるいはそれらの複合品から成る弾性シート２０がより好ましい。弾性シート２０の厚さとしては、例えば、１０〜２００μｍとすることができる。弾性シート２０の厚さが１０〜２００μｍの場合には、キートップ１１の押し込みを、弾性シート２０下方のスイッチ（不図示）に伝達しやすい。

また、弾性シート２０は、キーシート１０の構成部材である光硬化性樹脂を硬化させるために用いられる光を透過できるような部材であるのが好ましい。たとえば、光重合開始剤の感光領域の紫外線を５０％以上透過できるような部材から構成されているのが好ましい。

上述のような構成部材から押釦スイッチ用部材２を構成することにより、射出成形と異なり、極めて薄い押釦スイッチ用部材２を成形できる。さらに、十分な硬度をもったキートップ１１を有することから、よりクリック感に優れた押釦スイッチ用部材２を製造できる。また、光硬化性樹脂組成物を用いてキーシート１０を製造することにより、加熱や冷却の工程を経ずに、短時間でキーシート１０を製造できる。

２．押釦スイッチ用部材の製造方法
次に、本実施の形態に係る押釦スイッチ用部材２の製造方法について説明する。図４は、押釦スイッチ用部材２の製造の概略的な流れを示すフローチャートである。図５は、各工程における押釦スイッチ用部材２の状態を示す断面図であって、図３と同様の断面において、押釦スイッチ用部材２の表面側を下に向けた図である。

まず、図５の（Ａ）に示すように、下型４０ａを用意し、その下型４０ａ内に、未硬化状態の光硬化性樹脂組成物Ｌを充填する（ステップＳ１０１：充填ステップ）。より具体的には、下型４０ａ内の型枠４２の外縁であって積層体２１を被せていく川上側に、ディスペンサー等（不図示）を用いて未硬化状態の光硬化性樹脂組成物Ｌを供給する。

次に、図５の（Ｂ）に示すように、次に、凹部４１内における未硬化状態の光硬化性樹脂組成物Ｌの表面に、積層体２１を配置する（ステップＳ１０２：積層体配置ステップ）。積層体２１は、弾性シート２０と支持シート２２とが積層された部材である。

ステップＳ１０２では、まず、弾性シート２０が光硬化性樹脂組成物Ｌと接するように積層体２１が配置される。また、積層体２１を介して未硬化状態の光硬化性樹脂組成物Ｌの上からローラ４３を当て、当該ローラ４３を矢印方向（図５の紙面右方向）に移動する。積層体２１は、弾性シート２０が下になるように配置される。したがって、弾性シート２０は、未硬化状態の光硬化性樹脂組成物Ｌを下型４０ａの型枠４２内に充填しながら、ローラ４３で光硬化性樹脂組成物Ｌ上に配置される。ローラ４３を移動すると、未硬化状態の光硬化性樹脂組成物Ｌは、ローラ４３の進行方向に向かって型枠４２内を順に満たしていき、同時に、型枠４２内の気泡もローラ４３の進行方向に向かって移動して外部に排出される。ローラ４３を積層体２１の支持シート２２側から押し当てながら移動することにより、弾性シート２０が伸びるのを防ぎ、かつ、弾性シート２０と光硬化性樹脂組成物Ｌとの間に気泡が混入するのを防ぐことができる。ローラ４３は、所定数の型枠４２への積層体２１の貼付が完了する位置で停止する。

支持シート２２は、たとえば、ポリエステル系、アクリル系、ポリカーボネート系、ＡＢＳ系、ポリプロピレン系、塩化ビニル系あるいはそれらのアロイ配合物等の樹脂フィルム、紙等から構成される。また、ＪＩＳ Ｋ７１１３に基づく測定方法等で測定された支持シート２２の弾性率は、ＪＩＳ Ｋ７３１１等に基づく測定方法で測定された弾性シート２０の弾性率よりも大きい。したがって、ローラ４３から積層体２１に圧力を加えて移動した場合、支持シート２２が伸びにくいため、その裏側の弾性シート２０が伸びるのを防ぐことができる。また、上型４０ｂ側から光硬化性樹脂組成物Ｌに光を照射する場合には、支持シート２２および弾性シート２０は、透明であるのが好ましい。さらに、支持シート２２および弾性シート２０は、光吸収材等が含まれないのが好ましい。たとえば、支持シート２２としては、透明色のＰＥＴあるいはポリカーボネート等から主になる支持シート２２が挙げられる。

さらに、支持シート２２は、弾性シート２０が支持シート２２から容易に剥離できるように、メラミン樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂あるいはワックス等から主に構成される剥離層（不図示）を有しているのが好ましい。また、支持シート２２は、弾性シート２０と貼り付けられる側に接着層（不図示）を有していてもよい。また、支持シート２２の弾性シート２０に貼り付けられる側の面の摩擦係数が弾性シート２０よりも小さい場合には、光硬化性樹脂組成物Ｌと固着された弾性シート２０の外面は、平滑になるため、光沢感のある表面となる。一方、紙等の表面が粗い部材から構成される支持シート２２を用いた場合には、弾性シート２０の外面は、粗くなるため、いわゆるシボ調となる。

次に、図５の（Ｃ）に示すように、上型４０ｂを下型４０ａの方向へ１０秒〜５分間加圧しながら、未硬化状態の光硬化性樹脂組成物Ｌに向けて紫外線を照射することで、光硬化性樹脂組成物Ｌを硬化する（ステップＳ１０３：硬化ステップ）。光硬化性樹脂組成物Ｌの硬化は、メタルハライドランプ等のランプ５０により、光硬化性樹脂組成物Ｌに紫外線を照射することで開始する。光硬化性樹脂組成物Ｌの硬化によりキーシート１０が形成されると共に、弾性シート２０がキーシート１０に固着される。なお、ステップＳ１０３における加圧は、光硬化性樹脂組成物Ｌに向けて紫外線を照射するよりも前あるいは同時に開始するのが好ましい。さらに、紫外線の照射終了後も、硬化反応が終了するまで加圧を続けるのが好ましい。加圧力により、硬化中の光硬化性樹脂組成物Ｌが硬化収縮により下型４０ａから離れるのを防ぐことができるからである。そのため、硬化収縮率が５〜１０％の光硬化性樹脂組成物Ｌを用いて、比較的厚みの大きいキートップ１１を成型した場合でも、キートップ１１部分にヒケが生じにくい。

次に、成型した押釦スイッチ用部材２から支持シート２２を剥離する（ステップＳ１０４：剥離ステップ）。最後に、押釦スイッチ用部材２を下型４０ａから離型する（ステップＳ１０５：離型ステップ）。押釦スイッチ用部材２のキートップ１１部分と型枠４２との間は、真空に近い密閉状態にある。したがって、押釦スイッチ用部材２を離型する際には、押釦スイッチ用部材２の一端側を把持し持ち上げることで、キートップ１１部分を一つずつ型枠４２の面から離す。この際、弾性シート２０が成す内角θ（図５の（Ｅ）参照）を小さくするほど、押釦スイッチ用部材２を離型しやすくなる。

上述のような製造方法により押釦スイッチ用部材２を成型することで、外観がより良好な押釦スイッチ用部材２を安定的に得ることができる。ステップＳ１０２では、弾性シート２０を支持シート２２と共に貼り付けるため、ローラ４３等により積層体２１に圧力を加えて移動しても、支持シート２２が弾性シート２０の伸びを防ぐことができる。また、積層体２１に圧力を加えるのを止めた場合に、弾性シート２０が歪むのを防ぐことができる。くわえて、支持シート２２が弾性シート２０の伸びを防ぐことができるため、弾性シート２０が伸びたまま元の寸法に復帰しないという状況が生じにくい。

さらに、上述のような製造方法により押釦スイッチ用部材２を成型することで、キーシート１０部分の外観がより良好な押釦スイッチ用部材２を安定的に得ることができる。離型する前に、支持シート２２を剥離しているからである。支持シート２２を剥離しない状態で押釦スイッチ用部材２の一端側を把持し、小さい内角θで押釦スイッチ用部材２を離型した場合には、内側に位置する支持シート２２により、最も外側に位置するキーシート１０のうち、大きく曲げられた部分（図５の（Ｅ）においてＢで示す領域）に局所的な延伸力が働く。一方、支持シート２２を剥離してから離型すると、内側に支持シート２２が存在しないため、キーシート１０へ働く延伸力が小さくなる。そのため、支持シート２２を剥離してから離型することで、大きく曲げられた部分（Ｂで示す領域）に加わる延伸力が小さくなる。この結果、キーシート１０の中でも最も薄い部分である薄肉部１３等に亀裂や変形等が生じるのを防ぐことができる。

３．その他の実施の形態
以上、本発明の押釦スイッチ用部材の製造方法、およびその方法により製造された押釦スイッチ用部材２を説明したが、本発明は、上述の実施の形態に限定されることなく、種々変形を施して実施可能である。

たとえば、弾性シート２０の裏面には、押圧子（不図示）を形成しても良い。押圧子の下方には、スイッチ（不図示）が配置されるので、キートップ１１の押し下げによって押圧子が当該スイッチを押し込むのが容易となる。押圧子は、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂などの如何なる種類の樹脂で構成されても良く、特に、薄い凸部を加熱あるいは冷却することなく、紫外線等の光の照射のみで形成可能な光硬化性樹脂にて構成するのが好ましい。

また、上述の実施の形態では、複数のキートップ１１の間にキーシート１０を貫通しない溝１２が形成され、各キートップ１１は、溝１２の底部にある薄肉部１３にて連接されているが、このような形態に限らない。キーシート１０は、連接したキートップ１１を有していてもよいし、別個独立の複数のキートップ１１を有していてもよい。たとえば、複数のキートップ１１は、薄肉部１３にて連接されず、それぞれ離間していてもよい。たとえば、押釦スイッチ用部材２を下型４０ａから取り出した後、薄肉部１３をレーザカット等により切断することで、薄肉部１３を除去し、複数のキートップ１１を別個独立させてもよい。

また、ステップＳ１０３では、上型４０ｂを下型４０ａの方向へ加圧する際に、上型４０ｂと積層体２１との間に弾性体を介在させてもよい。また、弾性体としては、圧縮気体を用いてもよい。

また、上述の実施の形態では、支持シート２２は、弾性シート２０と貼り付けられる側に接着層を有するものとしているが、このような形態に限らない。たとえば、接着層は、弾性シート２０側に設けられていてもよい。同様に、支持シート２２に剥離層が設けられなくてもよい。

また、上述の実施の形態では、ローラ４３を移動させることで、積層体２１に圧力を加えながら光硬化性樹脂組成物Ｌに弾性シート２０を貼り付けたが、たとえば、ローラ４３を使用せずに、スキージ等別の部材を用いて、積層体２１を光硬化性樹脂組成物Ｌに配置してもよい。

また、上述の実施の形態では、離型ステップの前に支持シートを剥離する剥離ステップを有しているが、このような形態に限らない。支持シート２２を十分に薄くし、支持シート２２を貼り付けたまま押釦スイッチ用部材２を下型４０ａから離型してもキーシート１０に延伸力が働かない場合には、剥離ステップを離型ステップの後に行ってもよい。

本発明は、たとえば、各種電子機器の押釦スイッチ等に用いることができる。

２ 押釦スイッチ用部材
１０ キーシート
１１ キートップ
２０ 弾性シート（積層体の一部）
２１ 積層体
３２ 支持シート（積層体の一部）
４０ａ 下型
４０ｂ 上型

Claims (2)

1. 光硬化性樹脂から主になる１若しくは２以上のキートップと、その裏面側に固着される弾性シートとを有する押釦スイッチ用部材の製造方法であって、
   上記キートップの形状に合わせた下型に、未硬化状態の上記光硬化性樹脂組成物を充填する充填ステップと、
   上記弾性シートと支持シートとを積層した積層体を、上記弾性シート側を上記光硬化性樹脂組成物と接するように配置する積層体配置ステップと、
   上記光硬化性樹脂組成物を硬化させる硬化ステップと、
   上記硬化ステップにより硬化した硬化体を離型する離型ステップと、を有すると共に、
   上記支持シートは、上記弾性シートよりも弾性率が大きく、
   前記離型ステップの前に上記支持シートを剥離する剥離ステップを有することを特徴とする押釦スイッチ用部材の製造方法。
2. 請求項１に記載の押釦スイッチ用部材の製造方法であって、
   前記支持シートおよび前記弾性シートは、透光性であることを特徴とする押釦スイッチ用部材の製造方法。

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