JP2003075555A - 時計用文字板の成形型とこれを用いた時計用文字板の製造方法とそれによる時計用文字板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の時計用文字板は、目盛りの凸マークの
外観品質が十分でなかったり、脱落しやすかったりとい
う問題があったが、これらの問題を解決して、凸マーク
が一体に形成された新しい外観の文字板を提供するこ
と。 【解決手段】 シリコン基板に異方性エッチングを施し
て凸マーク１３に相当する窪みを設け、このシリコン基
板を成形型に組み付けて、プラスチック文字板を射出成
形する。シリコン基板の窪みは鏡面になるので、凸マー
クも鏡面構成のものが得られる。凸マークは時目盛りだ
けでなく商品名の表示等に用いてもよく、文字板全面に
凸模様をつけることもできる。凸マークと凸模様を両方
設けることも可能である。文字板の下面に金属の反射膜
を蒸着すれば、プリスム作用で虹色を呈し、従来にない
外観の文字板になる。シリコン基板に電鋳を行って得ら
れる金属の複製品で成形型を作れば、耐久性があって量
産に適する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、時計用文字板、特
に腕時計等の小型時計の文字板に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】いわゆるアナログ時計は文字板に時間や
分の目盛りであるマークを設けてあり、指針で時刻を指
示する。これらのマークにはドットや数字を平面的に印
刷しただけのものもあるが、文字板上に隆起した凸マー
クを設けることも多く、特に時間目盛りを凸マークにし
たものが多い。図８（Ａ）は時計の文字板面の一例で、
文字板１上を時針２、分針３と秒針４が回転して時刻を
示し、文字板外周には時間目盛りとして凸マーク５が設
けてある。さらに凸マーク５の間に分目盛りを印刷する
のも普通であるが、ここでは省略する。

【０００３】このように、文字板１上に凸マーク５を設
ける方法は幾通りかある。その一つは文字板の上に別体
のマークを固定することで、図８（Ｂ）は直方体の凸マ
ーク５を文字板１に接着剤や点溶接によって接合するも
のである。また同図（Ｃ）は、凸マーク５に足５ａを設
け、これを文字板１の穴１ａに押し込んで固定してお
り、文字板１の下面側から足５ａをかしめたり、接着剤
を併用したりすることもある。図（Ｄ）では文字板１と
凸マーク５が一体で、これはコイニング加工等によって
金属文字板１に凸マーク５の箇所を盛り上がらせ、上面
を仕上げ切削したものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】時計の文字板は時計の
顔に相当する部分であって、高度の装飾性が求められる
が、文字板に凸マークを設ける方法の種類が前記の程度
であったため、出来栄えも自ずと限られて、あまり斬新
なものが得られない状況が続いていた。また、前記の方
法にはそれぞれ問題点があった。すなわち、凸マークを
接着やかしめで取り付けたものは剥がれて脱落しやす
く、溶接したものは熱の影響で文字板表面の装飾層が焦
げたりする。さらに、コイニング加工の場合は凸マーク
上面と文字板表面に傷が入りやすい。本発明は凸マーク
付き文字板の新規な製造方法を提案することにより、前
記の欠点を解消し、従来は得られなかった外観を持つ時
計用文字板を実現するものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明は、プラスチックを成形して凸マークが文字
板と一体になったものを形成し、表面に被膜を作って単
なるプラスチックとは異なる質感を持たせるようにした
ものである。被膜は文字板の上面に形成してもよく、全
面に被覆してもよいが、文字板材料に透明のプラスチッ
クを用い、下面だけに金属等の反射膜を形成すれば、表
側から見た時、文字板のプリズム作用で虹色の珍しい外
観を生じるものになる。

【０００６】このような文字板を成形する成形型には際
立った特徴がある。すなわち、シリコン基板に異方性エ
ッチングを施して、文字板の凸マークの鋳型となる窪み
を作り、そのようなシリコン基板そのもの、あるいはそ
のようなシリコン基板から電鋳等で作った金属複製品を
用いて成形型を製作するのである。

【０００７】シリコン基板は結晶の（１００）面をマス
クし、その一部に正方形、長方形等の露出部を設けてエ
ッチングすると、結晶学的異方性により、露出部分を底
面として各辺から（１００）面に対し５４．７°の一定
角度の面に沿う先細りの窪みを生じて行き、最後は正角
錐あるいは頂上に稜線のある屋根型などの窪みとなって
終了する。窪みの内面は結晶の（１１１）面であって鏡
面であり、これを成形型にして形成される文字板の凸マ
ークの構成面もまた美麗な鏡面になる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施形態を説明する。図１は本発明による時計用文字板の
一例で、（Ａ）に見るように文字板１１は中央に指針軸
の通る穴１２があり、外周に等間隔に１２箇所、時間目
盛りとなる凸マーク１３が設けてある。前述のように、
文字板１１はプラスチック製で、凸マーク１３は文字板
１１に一体成形されている。凸マーク１３の拡大斜視図
を（Ｃ）に示すが、小さな正四角錐を１箇所に４個配置
して構成してある。

【０００９】図１（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ断面図で、文
字板の下面に蒸着等の方法で金属の反射膜１４を被覆し
てある。このように構成すると、文字板１１の上面から
入射した光が反射膜１４で反射するが、凸マーク１３の
部分は、反射光が表面から出射するまでの光路長の違い
によって虹色などの干渉色を生じ、通常の文字板のよう
に表面で光を反射するものでは得られない彩りのある外
観を生じる。

【００１０】図２（Ａ）は時計用文字板の他の実施形態
である。凸マーク１５は図１のような正四角錐でなく、
（Ｃ）に拡大斜視図を示すように、底面が長方形で頂上
に稜線のある屋根型の凸部を二つ並べたものである。
（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ断面を時計方向に９０°回転し
た図で、図１と同様に文字板１１の下面に金属を蒸着し
て反射膜１４を形成してある。しかし反射膜１４は金属
膜に限らず、反射率のよい白色塗装等であってもよい
し、そもそも下面に限らず上面を被覆してもよく、それ
によって多様な質感の文字板を得ることができる。

【００１１】次に、上記のように凸マーク１３、１５等
が一体になった文字板１１のプラスチック成形型を、シ
リコン基板を用いて製作する方法を説明する。 １）図３のようなシリコン基板１６を用意する。結晶の
（１００）面に平行にスライスしたもので、（１１０）
面をＯ．Ｆ．（Orientation Flat）にしてある。このシ
リコン基板に、以下の手順で異方性エッチングを施す。

【００１２】２）シリコン基板１６の上下面にＣｒを蒸
着し、次いでＡｕを蒸着する。Ｃｒを蒸着するのはＡｕ
の密着性を高めるためであり、Ａｕ膜はエッチングに対
するマスクである。Ｃｒ膜は厚さの範囲が１００〜１，
０００オングストロームで、好ましくは４００〜６００
オングストロームであり、本実施例では約５００オング
ストロームとした。またＡｕ膜は厚さの範囲が５００〜
１０，０００オングストロームで、好ましくは２，００
０〜５，０００オングストロームであり、本実施例では
約３，０００オングストロームとした。

【００１３】Ｃｒの膜厚が１００オングストロームより
薄いと、Ａｕ膜とシリコン基板との接触面積が増えて定
着性に問題が発生し、１，０００オングストロームより
厚くなると、生産性とコスト面の不利、および内部応力
によるシリコン基板の反りの問題が生じるため、Ｃｒ膜
厚の最適範囲は４００〜６００オングストロームといえ
る。

【００１４】また、一般的な文字板の凸マークの高さの
範囲は３０〜１，３００μｍであるが、Ａｕ膜厚が５０
０オングストロームより薄いと、所要の深さまでエッチ
ングする前にＡｕマスクが侵され、一方、１０，０００
オングストロームより厚いと生産性とコスト面で不利に
なるので、Ａｕ膜厚の最適範囲は２，０００〜５，００
０オングストロームといえる。

【００１５】３）シリコン基板の上下面にスピンナーで
レジスト膜を塗布する。 ４）上面のレジスト膜をフォトリソグラフィでパターニ
ングし、レジスト膜のなくなった部分のＡｕ膜、Ｃｒ膜
をそれぞれに適するエッチャントでエッチングして除去
する。こうしてマスクが除去されて露出した領域が、エ
ッチングで形成する窪みの開口部（すなわち文字板の凸
マークの底面）である。

【００１６】５）次に、ＫＯＨ（水酸化カリウム）溶液
（４００ｇ／水１lit.）でエッチングして、シリコン基
板に窪みを形成する。前述のように、結晶格子の（１１
１）面の連なりが窪みの内面を形成し、これは鏡面にな
る。窪みの深さはエッチング時間によって定まり、文字
板の凸マークの場合、７時間のエッチングで約４００μ
ｍの深さが得られた。エッチングが完了するまで続けれ
ば、窪みの開口部形状によって正四角錐や稜線のある屋
根型となるが、それ以前にエッチングを停止すれば上端
に平面部のある正四角錐台（図４）や、上端に平面部の
ある屋根型（図５）等の形状になる。なお、Ａｕ膜やＣ
ｒ膜のパターニングに用いた上下面のレジスト膜は、Ｋ
ＯＨ溶液で除去されてしまう。

【００１７】６）上下面のＡｕ膜とＣｒ膜を、順次、そ
れぞれのエッチャントで除去する。 ７）こうして窪みの形成されたシリコン基板を加工し、
これを組み付けてプラスチックの成形型を製作する。 ８）射出成形を行い、透明なプラスチック文字板を得
る。これによって得られる凸マークは鏡面で構成されて
いる。 ９）最後に、下面にＡｌ蒸着、Ａｕ蒸着などを施して反
射膜を形成する。もちろん金属蒸着膜に限定する必要は
なく、反射率の高い白色塗装などでもよいし、仕様によ
っては上面に被覆する場合もある。

【００１８】被覆材料には、例えば金色系としては金や
金合金、白色系としては銀、アルミニウムあるいはそれ
らの合金、着色系としては発色性のある金属酸化膜など
を用いることができる。

【００１９】上記の方法によって、図１、図２のような
凸マーク１３、１５を持つ文字板１１、あるいは図４、
図５の凸マークを持つ文字板を製作できるが、これ以外
にも本発明を利用した文字板加工ができる。その一つは
図６に示すような文字板表面の模様付けで、文字板１１
は中心に穴１２があるが、その他の全面に細かくて丈の
低い正四角錐台の凸模様１７を設けてある。同図（Ｃ）
は凸模様１７の拡大斜視図である。このような文字板
も、異方性エッチングでシリコン基板の全面に浅い窪み
を設け、これを用いて成形型を作ることにより製作でき
る。図（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ断面図で、下面に金属の
反射膜１４を蒸着してある。

【００２０】図６では時刻を示す凸マーク５は、図８の
従来例と同様に別体のマーク部品を文字板１１に固定し
たものであるが、デザインを適切に行って、フォトリソ
グラフィとエッチングを所要の回数繰り返せば、図６の
ような凸模様１７と図１、図２のような凸マーク１３、
１５の両方に相当する窪みをシリコン基板に形成するこ
とができ、これを組み込んだ射出成形型で凸模様と凸マ
ークが両方ある文字板を成形できる。

【００２１】あるいはまた、時目盛りを凸マークにし、
それ以外の文字板面にヘアラインをつけたり、梨地にし
たりすることもできる。これは異方性エッチングで凸マ
ーク形成用の窪みを設けたシリコン基板を、ブラシでこ
すってヘアラインをつけたり、サンドブラスト等で梨地
にしたりして行われる。もっともこれらの表面加工の際
には、エッチングの窪み内にゴム材料などを充填して保
護する必要があり、表面加工後、充填材を溶剤で除去す
る。

【００２２】以上述べたような、異方性エッチングを施
したシリコン基板を材料にして作った成形型は、耐久性
がそれほど大きくないから、試作品を作ってデザイン検
討する場合などにはよくても、文字板を大量生産するに
は適しない。電鋳技術によりシリコン基板の複製品を金
属材料で作り、これを用いて耐久性のある成形型を作る
方法を次に説明する。

【００２３】図７（Ａ）のシリコン基板２１は、図３の
シリコン基板１６に異方性エッチングで凸マークや凸模
様の窪みを設けたものである。前述のように、シリコン
基板２１の下面が（１００）面であり、窪みの内面が
（１１１）面である。このようなシリコン基板２１を用
い、プラスチック転写技術で、図（Ｂ）のプラ複製Ａ
（２２）を作る。プラ複製Ａ（２２）の表面に金属の電
極膜を蒸着して電鋳を行い、図（Ｃ）のようにＮｉ等の
金属のマスター２３を仮に１個得るとする。これは窪み
のあるシリコン基板２１の精度のよい複製品である。次
にマスター２３を用いて再びプラスチック転写を行い、
図（Ｄ）のプラ複製Ｂ（２４）を作るが、マスター２３
は金属製なので耐久性があり、控え目に見ても例えば
１，０００個のプラ複製Ｂ（２４）が得られる。

【００２４】プラ複製Ｂ（２４）を用いて再び電鋳を行
い、図（Ｅ）のようにプラ複製Ｂ（２４）と同数の１，
０００個のＮｉのスタンパー２５を得る。このスタンパ
ー２５を組み付けてプラスチック用の成形型を作って射
出成形すれば、窪み部分が金属製の型であるからシリコ
ン基板を直接用いた型よりもはるかに耐久性があり、こ
れも控え目に見て１，０００個の成形が可能としても、
最初の１枚のシリコン基板から１，０００×１，０００
＝１００万個の文字板を成形することができて量産的で
ある。

【００２５】表面が（１００）面の上述のようなシリコ
ン基板でなく、表面が（１１０）面であるシリコン基板
も、エッチングして内面が鏡面の窪みを作ることができ
るが、その場合は窪みの側面が、実施形態のように基板
の表面に対して傾斜した面でなく垂直な面になって、溝
状の窪みが得られる。それでは抜き勾配がついてないの
で成形型を作るには不向きであり、本発明を行うには、
前記の実施形態のような（１００）面に沿ってスライス
したシリコン基板を用いるのがよい。

【００２６】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
には次のような効果がある。 １）従来、文字板の凸マークは別体のものを文字板に固
定したり、文字板をコイニングして盛り上げたりする必
要があったが、本発明によれば、凸マークを一体に形成
したプラスチック文字板を射出成形で量産でき、文字板
から凸マークが脱落したり、コイニング作業で文字板に
傷がついたりすることがない。 ２）凸マークはダイヤモンド切削などを行わなくとも、
美麗な鏡面で構成されたものが得られる。 ３）文字板は全面を蒸着膜や塗装膜で覆ってもよいし、
また下面だけに金属の蒸着膜や白色塗装の反射膜を設け
るなら、プリズム作用で従来にない多彩な虹色などを呈
するものとなる。 ４）凸マークは時目盛りを構成するほか、メーカー名や
ブランド名等の表示に用いてもよく、また、この技術に
よって文字板全面に凸模様をつけることもできる。この
ようにして、従来の技術では得られない多様な時計用文
字板を、廉価に大量生産できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態で、（Ａ）は平面図、（Ｂ）
は（Ａ）のＢ−Ｂ断面図、（Ｃ）は拡大斜視図である。

【図２】本発明の別の実施形態で、（Ａ）は平面図、
（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ断面を９０°時計方向に回転し
た図、（Ｃ）は拡大斜視図である。

【図３】本発明に用いるシリコン基板の平面図である。

【図４】本発明のさらに別の実施形態の拡大斜視図であ
る。

【図５】本発明のさらに別の実施形態の拡大斜視図であ
る。

【図６】本発明のさらに別の実施形態で、（Ａ）は平面
図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ断面図、（Ｃ）は拡大斜視
図である。

【図７】本発明の文字板の製造工程図である。

【図８】従来の例で、（Ａ）は平面図、（Ｂ）、
（Ｃ）、（Ｄ）はいずれも（Ａ）のＢ−Ｂ断面図であ
る。

【符号の説明】

１、１１、２６ 文字板 ２ 時針 ３ 分針 ４ 秒針 ５、１３、１５ 凸マーク １２ 穴 １４ 反射膜 １６、２１ シリコン基板 １７ 凸模様 ２２ プラ複製Ａ ２３ マスター ２４ プラ複製Ｂ ２５ スタンパー

フロントページの続き (72)発明者 山本 悦夫 東京都西東京市田無町６丁目１番12号 シ チズン時計株式会社内 (72)発明者 池田 智夫 東京都西東京市田無町６丁目１番12号 シ チズン時計株式会社内 (72)発明者 山口 克行 東京都西東京市田無町６丁目１番12号 シ チズン時計株式会社内 (72)発明者 佐藤 正昭 山梨県南都留郡河口湖町船津6663番地の２ 河口湖精密株式会社内 (72)発明者 高山 泰彦 山梨県南都留郡河口湖町船津6663番地の２ 河口湖精密株式会社内 Ｆターム(参考） 4F202 AH81 CA11 CB01 CD01 CD12

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プラスチックで時計用文字板を成形する
   成形型であって、 異方性エッチングにより窪みを設けたシリコン基板、ま
   たはそのようなシリコン基板から電鋳で得た金属複製品
   を組み付けて製作した成形型。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の成形型を用いて、該成
   形型の窪みに対応する凸部を表面に有するプラスチック
   部品を成形し、 該プラスチック部品の外面の一部または全部に蒸着ある
   いは塗装等により被膜を形成して文字板とすることを特
   徴とする時計用文字板の製造方法。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の製造方法により製造し
   た時計用文字板であって、 プラスチック製で表面に凸部を有し、外面の一部または
   全部に蒸着あるいは塗装等により被膜を形成したことを
   特徴とする時計用文字板。
4. 【請求項４】 請求項３に記載の時計用文字板におい
   て、 表面の凸部は時目盛りをなす凸マーク、あるいはブラン
   ド名や商標等の表示、あるいは凸模様、あるいはこれら
   の組み合わせであることを特徴とする時計用文字板。
5. 【請求項５】 請求項３に記載の時計用文字板におい
   て、 外面の被膜は透明プラスチック文字板の下面に形成した
   金属膜あるいは高反射率の塗装等による反射膜であるこ
   とを特徴とする時計用文字板。