JP2777041B2

JP2777041B2 - 時計用カバーガラス

Info

Publication number: JP2777041B2
Application number: JP5024266A
Authority: JP
Inventors: 芳男上田; 茂實佐々木
Original assignee: Kyocera Corp; Seiko Epson Corp
Current assignee: Kyocera Corp; Seiko Epson Corp
Priority date: 1993-02-12
Filing date: 1993-02-12
Publication date: 1998-07-16
Anticipated expiration: 2013-07-16
Also published as: JPH06242260A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は時計用カバーガラスに関
するものであり、特に耐擦傷性の良い時計用カバーガラ
スに関する。

【０００２】

【従来の技術】以前の時計用カバーガラスは有機ガラス
が主流であったが、無機ガラスの化学強化処理技術確立
により時計用カバーガラスとしての強度を得られるよう
になったため、無機ガラスが有機ガラスに代わって主流
を占めるようになった。また、最近では高級品において
耐擦傷性の良いサファイアも用いられている。

【０００３】上記有機ガラスは、一般的に射出成形によ
り製造し、その硬度が低いものであるのに対して、無機
ガラスは板材を研削砥石で整形し研磨を行った後、化学
強化処理する製造方法であり、その硬度（ビッカース硬
度Ｈｖ）は５００〜９００ｋｇ／ｍｍ²と比較的高いも
のである。また、サファイア板はベルヌーイ法若しくは
引き上げ法による素材を必要サイズに切断後、無機ガラ
ス同様研削整形し研磨を行う製造方法であり、その硬度
（Ｈｖ）は２０００〜３０００ｋｇ／ｍｍ²と極めて高
硬度のものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記有機ガラスからな
る時計用カバーガラスは、射出成形のため数量がまとま
れば低コストであり、形状の自由度もあるが、硬度が低
いため非常に傷が付き易いという問題があった。また数
量が少ない場合には、成形型代が高いため逆にコスト高
となる欠点もあった。

【０００５】一方、無機ガラスからなる時計用カバーガ
ラスは、有機ガラスよりも硬度が高いものの、時計用カ
バーガラスとしては硬度が低過ぎるため傷が付きやす
く、時刻の判読性を阻害するという問題があった。

【０００６】これらに対し、サファイアからなる時計用
カバーガラスは、硬度が高いことから、通常の携帯にお
いても傷が付かず耐擦傷性については問題ないが、その
反面製造に手間がかかり、原料代や加工代が高いという
問題があり、一般には用いられていなかった。

【０００７】そこで本発明は、耐擦傷性とコストの両問
題を解決し、低コストで耐擦傷性の良い時計用カバーガ
ラスを得ることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の時計用カバーガ
ラスは、無機ガラス板の表面にサファイア板を接合した
ことを特徴とする。また、サファイア板の厚みは５０〜
１０００μｍとしたものであるが、これは厚みが５０μ
ｍより薄いとサファイア板の強度が低すぎるため、接合
時の作業性が悪くなり、一方１０００μｍより厚いと低
コストとできなくなるためである。さらに、上記サファ
イア板の接合面はＲ面としたものであるが、これは製造
及び加工が容易で、かつ充分な耐擦傷性と接合性を得ら
れるためである。

【０００９】

【作用】本発明によれば、時計用カバーガラスとしての
厚みを必要とする基材は低コストで加工の容易なガラス
で構成し、耐擦傷性の必要な表面のみをサファイア板で
構成したため、低コストでかつ傷が付かないカバーガラ
スとなる。

【００１０】

【実施例】以下本発明の実施例を図面に基づき説明す
る。

【００１１】図１は本発明の実施例を示す時計用カバー
ガラスの縦断面図であり、ガラス板１の表面にサファイ
ア板２を接着剤３により接合したものである。また、ガ
ラス板１とサファイア板２のエッジ部には面取り１ａ、
２ａがそれぞれ形成されている。そして、このカバーガ
ラスを、サファイア板２が表面側となるように時計ケー
ス（不図示）に取付ればよい。

【００１２】上記ガラス板１は、無機ガラスからなるも
のであり、例えば表裏が研磨された板厚０．７ｍｍの無
機ガラスにイオン交換法による化学強化処理を施したも
のである。また、サファイア板２は、ＥＦＧ法などの引
き上げ法により製造した後研磨したものであり、例えば
ＥＦＧ法による板厚５００μｍのサファイア板を、３０
０μｍの厚みに両面研磨することで得られる。さらに、
接着剤３はエポキシ系などで、液状またはシート状のも
のを用い、その厚みは５０μｍ以下とすることが好まし
い。これは、厚みが５０μｍを超えると、衝撃が加わっ
た際にサファイア板２が局所変形して、割れやクラック
が生じやすくなるためである。

【００１３】そして、上記板厚０．７ｍｍのガラス板１
と板厚３００μｍ（０．３ｍｍ）のサファイア板２を、
最終形状よりも大きな形状として接合し、端面の加工や
面取り部１ａ、２ａの加工をすることで厚み１ｍｍのカ
バーガラスを得ることができる。

【００１４】なお、上記実施例では、サファイア板２を
引き上げ法により製造したものを示したが、その他の方
法で製造したものでもよい。また、ガラス板１とサファ
イア板２をそれぞれ予め最終形状に加工した後、両者を
接合することで本発明のカバーガラスを得ることもでき
る。

【００１５】このようにして得られたカバーガラスの品
質確認を行った結果、耐圧強度、衝撃強度、及び耐擦傷
性はガラス無垢材の場合より向上しており、外観、及び
環境耐久品質についても全く問題がなかった。

【００１６】なお、上記ガラス板１として無機ガラス板
に化学強化処理を行ったのは、実施例のガラス板１が薄
いことから、カバーガラスの強度を上げるために行った
ものであり、ガラス板１が厚い場合は化学強化処理を行
わなくても良い。また、サファイア板２を接合する前に
化学強化処理を行ったのは、接合方法が接着のために、
接着後に処理を行うと処理温度が高いため接着品質の劣
化につながるからである。したがって、後述するよう
に、接合方法が溶着あるいはロウ付けの場合は、接合後
に化学強化処理を行ってもよい。

【００１７】また、上記サファイア板２は酸化アルミニ
ウム（Ａｌ₂Ｏ₃）の単結晶体であり、図７に示すよう
な結晶構造を有している。そして、上記サファイア板２
の主面は、図７に示すＲ面となるようにすれば良い。こ
れは、主面をＲ面としたものは製造および加工が容易で
あり、鏡面研磨しやすいためである。さらに、サファイ
ア板２の厚みは、低コストで充分な強度を持たせるため
に５０〜１０００μｍの範囲内としたものが良い。

【００１８】次に本発明の他の実施例を説明する。

【００１９】図２に示すカバーガラスは、ガラス板１と
サファイア板２を接着剤を用いるこなく、溶着により接
合したものである。具体的には、前記実施例と同様の厚
み３００μｍのサファイア板２と、化学強化処理を行わ
ない厚み０．７ｍｍの無機ガラスからなるガラス板１の
二枚を重ねて加熱した後、鏡面仕上げのセラミック型に
て加圧した状態で徐冷することで得られる。

【００２０】なお、ガラス板１に化学強化処理を行わな
かったのは、溶着時の加熱により強化層はアニーリング
されるため、溶着前の化学強化処理は意味をなさないか
らである。また、溶着時の加熱温度はガラス板１の軟化
点に出来るだけ近付けることが好ましく、冷却時の加圧
型の表面状態はガラス板１の表面にそのまま写るため充
分仕上げを良くし、かつ加圧型も加熱を行った後加圧す
れば良い。この加圧型は耐熱性と仕上性の良い材質でな
くてはならないため、今回はセラミックを用いたが炭化
タングステン（ＷＣ）等の超硬材でも良い。

【００２１】この結果、溶着により得られたカバーガラ
スは、耐薬品性等の面で優位性があり、時計用カバーガ
ラスとしての耐擦傷性、外観、環境耐久品質に付いても
問題がなかった。

【００２２】さらに本発明の他の実施例を説明する。

【００２３】図３に示すように、ガラス板１とサファイ
ア板２をロウ材４を用いてロウ付けによって接合するこ
ともできる。ここで、ロウ材４が金属ロウの場合は、ガ
ラス板１とサファイア板２間に不透明のロウ材４が介在
することとなるが、図３に示す様に、外周部分のみにロ
ウ材４を介在させればよい。また、ロウ材４を低融点透
明ガラスとすることにより、全面にロウ材４を介在させ
ることが可能となり、透明ガラスができるだけでなく、
低融点カラーガラスを用いればカラーデザインも出来
る。さらに、何色かのカラーガラスからなるロウ材４を
組み合わせて模様としてデザインすることも可能であ
る。

【００２４】以上の実施例では、ガラス板１の一方のみ
にサファイア板２を接合したものを示したが、図４に示
すように、サファイア板２をガラス板１の表裏に接合す
ることもできる。これは、時計ケースに組み込まれたカ
バーガラスは外表面のみ傷が付かない様にしてあれば良
いが、カバーガラス単体で取り扱う等の際には内面に傷
が付く可能性があるためであり、図４に示すように、ガ
ラス板１の表裏にサファイア板２を接合することによ
り、カバーガラス単体における傷を防止できる。

【００２５】さらに、図５には、ガラス板１の形状がフ
ラットでない場合の実施例を示す。図５（Ａ）は、凹部
１ｂを備えた箱形のガラス板１の表面にサファイア板２
を接合した実施例であり、図５（Ｂ）は、凹部１ｂの内
面をカットしたガラス板１の表面にサファイア板２を接
合した実施例である。また、図５（Ｃ）は、カレンダー
表示の拡大レンズ１ｃを内面に成形したガラス板１の表
面にサファイア板２を接合した実施例である。

【００２６】このような図５に示す形状のカバーガラス
をサファイアのみで形成しようとすれば、凹部１ｂや拡
大レンズ１ｃ部分を加工することが極めて困難であり、
仮に加工できたとしても、その表面仕上げは満足なもの
とできず、しかも非常にコスト高となってしまう。これ
に対し、本発明では、凹部１ｂや拡大レンズ１ｃは、ガ
ラス板１に加工すればよいことから、容易に得ることが
可能となる。

【００２７】なお、ガラス板１の形状は図５の形状に限
るものではなく、自由なものとできる。また、成形ガラ
スからなるガラス板１とサファイア板２を溶着により接
合する場合は、上記加圧型を成形型にすることにより、
溶着とガラス成形を同時に行うことが可能である。

【００２８】さらに、図６に示すカバーガラスは、サフ
ァイア板２の内面に塗装、印刷、蒸着、イオンプレーテ
ィング等により模様５を施した上で、ガラス板１に接着
したものである。

【００２９】従来のガラスのみからなるものでは、カバ
ーガラスの外表面への印刷や塗装等を行っても次第に剥
がれるという問題点があったが、図６に示す実施例で
は、印刷や塗装等による模様５が直接外表面に露出せ
ず、サファイア板２で覆われているので、剥がれる恐れ
はなく、カバーガラス外表面付近への印刷、塗装等が可
能となるのである。そして、外表面側に印刷、塗装等が
できることにより、カバーガラスの立体感が表現出来る
ようになり、高級感が増し、デザイン自由度も広がるも
のである。さらにガラス板１の下面にも印刷、塗装等の
模様６を形成すれば、カバーガラスの外面と内面の二面
で表現出来るため、より立体的な表現ができる。さらに
接合するガラス板１の枚数を増していけば三面表現、四
面表現、それ以上も可能である。

【００３０】実験例ここで、図１に示す本発明のカバーガラスを試作して、
品質テストを行った。試料として、直径２８．５ｍｍ
で、厚みが０．５ｍｍ、１．２ｍｍ、１．７ｍｍの３種
類のガラス板１に対し、それぞれ化学強化処理の有無に
よる６種類のガラス板１を用意し、各ガラス板１に、同
じ直径で厚みが０．３ｍｍのサファイア板２をエポキシ
系の接着剤３を用いて接着厚み０．０５ｍｍで接合し
た。

【００３１】まず、外観を観察して接着面のゴミや気
泡、表面の傷などを調べたところ、接着作業の条件を適
切に設定すればこれらの問題はなかった。

【００３２】次に耐熱性試験として、−２０〜８０℃の
熱サイクルを３サイクル／日で与えても特に外観の変化
は見られなかった。したがって、時計の品質保証水準と
しては問題ないレベルにあることがわかった。

【００３３】さらに、耐水テストとして常温および４０
℃の水中に２４時間浸漬しても外観の変化はなかった。
また、耐薬品テストとして、エチルアルコールおよび塩
化メチレンによって拭いたり、これらの薬品中に５〜３
０分浸漬したところ、塩化メチレンに浸漬した場合は接
着剤の一部が剥離したため、塩化メチレンによる洗浄は
できないことがわかった。

【００３４】次に、耐擦傷テストとして、４００ｃｃの
砂を９５ｃｍの高さよりカバーガラス上に落下させ、
傷、くもりの発生を観察したところ、いずれも外観の変
化はなく、極めて耐擦傷性に優れていることがわかっ
た。さらに、耐候性テストとして、キセノンランプによ
る３５０ｎｍ波長測定で１５０Ｗ／ｍ²の照度に１１万
ｋＪ／ｍ²の紫外線照射を行ったが、外観の変化はなか
った。

【００３５】次に、耐圧テストとして、内径２６ｍｍの
駒でカバーガラスを支持し、中央に直径１０ｍｍで１０
ｋｇの荷重を１０秒間加えたところ、いずれも割れや接
着剤の剥離、白濁などはなかった。

【００３６】さらに、上記耐圧テストと同様にして、破
壊するまで荷重を加え、破壊した時の荷重を調べた。そ
の結果は表１に示すように、比較例であるガラス板のみ
のカバーガラスに対し、サファイア板を接着した本発明
のカバーガラスは破壊荷重が大きいことがわかる。

【００３７】

【表１】

【００３８】次に、衝撃強度テストとして、内径２５ｍ
ｍのゴム板でカバーガラスを支持し、中央に２８ｇの鋼
球を６０ｃｍ以下のさまざまな高さから落下させ、ヒビ
や割れの発生する高さを調べた。また、カバーガラスを
時計ケースに接合して、樫板上に落下させてヒビ、割れ
の確認をする試験も行った。結果は表２に示す通り、本
発明のカバーガラスは、耐衝撃性にも優れていることが
わかる。

【００３９】

【表２】

【００４０】

【発明の効果】以上述べた通り本発明によれば、無機ガ
ラス板の表面にサファイア板を接合して時計用カバーガ
ラスを構成したことにより、低コストで耐擦傷性の良い
時計用カバーガラスが得られるだけでなく、ガラス板部
分は加工が容易であるから、形状に自由度を持たせら
れ、立体表現等のデザイン自由度も拡大されるなどの非
常に大きな効果をもたらすことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による時計用カバーガラスの実施例を示
す縦断面図である。

【図２】本発明による時計用カバーガラスの他の実施例
を示す縦断面図である。

【図３】本発明による時計用カバーガラスの他の実施例
を示す縦断面図である。

【図４】本発明による時計用カバーガラスの他の実施例
を示す縦断面図である。

【図５】（Ａ）〜（Ｃ）はそれぞれ本発明による時計用
カバーガラスの他の実施例を示す縦断面図である。

【図６】本発明による時計用カバーガラスの他の実施例
を示す縦断面図である。

【図７】サファイアの結晶構造を示す図である。

【符号の説明】

１：ガラス板２：サファイア板３：接着剤４：ロウ材５、６：模様

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平５−333164（ＪＰ，Ａ) 実開昭48−86871（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G04B 39/00 C03C 27/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】無機ガラスの表面に、厚みが50〜1000μｍ
のサファイア板を接合し、接合層の厚みを50μｍ以下と
したことを特徴とする時計用カバーガラス。