JP5872181B2

JP5872181B2 - Machine parts, machine assemblies and watches

Info

Publication number: JP5872181B2
Application number: JP2011079140A
Authority: JP
Inventors: 未英佐藤; 新輪　隆; 隆新輪; 岸　松雄; 松雄岸; 博紀内山
Original assignee: Seiko Instruments Inc
Current assignee: Seiko Instruments Inc
Priority date: 2011-01-27
Filing date: 2011-03-31
Publication date: 2016-03-01
Anticipated expiration: 2031-03-31
Also published as: JP2012167808A

Description

本発明は、機械部品、機械組立体、機械部品の製造方法および時計に関するものである。 The present invention relates to a machine part, a machine assembly, a machine part manufacturing method, and a timepiece.

時計などの精密機械に用いられる歯車などの機械部品には、機械的な強度、精度、軽量化等が要求される。このような要求に応えるため、精密機器用の機械部品には、金属やプラスチックを加工する技術に加え、近年ではシリコン（Ｓｉ）などの半導体加工技術が応用されるようになってきた。半導体加工技術を応用すれば、微細で高精度なＳｉ製部品を製造することができる。 Mechanical parts such as gears used in precision machines such as watches are required to have mechanical strength, accuracy, weight reduction, and the like. In order to meet such demands, in addition to techniques for processing metals and plastics, in recent years, semiconductor processing techniques such as silicon (Si) have been applied to machine parts for precision equipment. By applying semiconductor processing technology, it is possible to manufacture fine and highly accurate Si parts.

例えば時計などに用いられる歯車は、軸部材に嵌合させて使用する方法が知られている。ここで、時計などの精密機械に用いられる歯車は外形が小さく、厚さも薄いため、歯車に軸部材を嵌合させる際の応力が大きい。そのため、脆性材料であるＳｉ製の歯車に軸部材を嵌合させた場合、歯車が変形・破損してしまうことがある。このような課題を受け、Ｓｉ製歯車の強度を増す方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１の機械部品は、Ｓｉ製歯車の表面全てを合金で覆っている。このような構造により、部品の機械強度を増し、Ｓｉの破壊を防止している。 For example, a method of using a gear used for a timepiece or the like by fitting it to a shaft member is known. Here, since gears used in precision machines such as watches have a small outer shape and a small thickness, a large stress is caused when the shaft member is fitted to the gears. Therefore, when the shaft member is fitted to a Si gear that is a brittle material, the gear may be deformed or damaged. In response to such a problem, a method of increasing the strength of the Si gear has been proposed (see, for example, Patent Document 1). The mechanical component of Patent Document 1 covers the entire surface of the Si gear with an alloy. With such a structure, the mechanical strength of the parts is increased and the destruction of Si is prevented.

特開２００９−７９２３４号公報JP 2009-79234 A

ところで、特許文献１の機械部品は、Ｓｉ製の機械部品全体を金属で覆っているため、Ｓｉのみで構成される歯車と比較して重量が大きい。そのため、歯車などの回動運動をする機械部品に用いた場合、慣性モーメントが大きくなる。慣性モーメントが大きくなると、回動運動をさせるために必要なエネルギーが大きくなるので、例えば機械式時計では持続時間が短くなるという問題があった。 By the way, since the mechanical part of patent document 1 has covered the whole Si mechanical part with the metal, compared with the gear wheel comprised only by Si, its weight is large. Therefore, when it is used for a mechanical part that rotates such as a gear, the moment of inertia increases. When the moment of inertia increases, the energy required for the rotational movement increases. For example, a mechanical watch has a problem that the duration is shortened.

そこで、本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、慣性モーメントが小さく、かつ軸部材を嵌合する際に応力を緩和できる機械部品、機械組立体、機械部品の製造方法および時計を提供するものである。 Accordingly, the present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a mechanical component, a mechanical assembly, a manufacturing method of a mechanical component, and a timepiece that have a small moment of inertia and can relieve stress when a shaft member is fitted. It is to provide.

上記の課題を解決するために、本発明は以下の手段を提供する。
本発明に係る機械部品は、Ｓｉを主成分として構成され、軸部材を嵌合可能な貫通孔を有する機械部品において、前記貫通孔の内周面のみが金属層で覆われており、前記金属層が前記軸部材に当接可能に構成されていることを特徴としている。
このように構成することで、機械部品に軸部材を嵌合する際の応力が金属層で緩和される。すなわち、その応力は機械部品の金属層で吸収されるため、機械部品全体には反りや割れなどの発生を抑制することができる。 In order to solve the above problems, the present invention provides the following means.
The mechanical component according to the present invention is composed of Si as a main component and has a through hole into which a shaft member can be fitted, and only the inner peripheral surface of the through hole is covered with a metal layer, and the metal The layer is configured to be able to contact the shaft member.
By comprising in this way, the stress at the time of fitting a shaft member to mechanical parts is relieved by a metal layer. That is, since the stress is absorbed by the metal layer of the machine part, it is possible to suppress the occurrence of warpage, cracking, and the like in the entire machine part.

また、本発明に係る機械部品は、前記金属層が前記貫通孔の深さよりも小さい範囲に形成され、前記貫通孔における前記軸部材が嵌合される軸方向の少なくとも一端部の内径が、軸方向中央部の内径より拡径されていることを特徴としている。
このように構成することで、上端部が拡径されている場合は、貫通孔に軸部材を嵌合する際に、軸部材を容易に貫通孔内に挿入することができる。また、下端部が拡径されている場合は、軸部材が機械部品の貫通孔に挿通された状態で、貫通孔の下端部側と軸部材との間に空間が形成されるため、その空間に軸部材を嵌合させたときに発生する削り屑を溜めることができる。したがって、削り屑が機械部品の貫通孔から外部へ落下して外観を損ねたり、その削り屑が他の摺動部などに詰まって機能低下を引き起こしたりするのを防止することができる。 In the mechanical component according to the present invention, the metal layer is formed in a range smaller than the depth of the through hole, and the inner diameter of at least one end portion in the axial direction in which the shaft member is fitted in the through hole is The diameter is larger than the inner diameter of the central portion in the direction.
By comprising in this way, when an upper end part is expanded in diameter, when fitting a shaft member in a through-hole, a shaft member can be easily inserted in a through-hole. Further, when the lower end portion is enlarged in diameter, a space is formed between the lower end portion side of the through hole and the shaft member in a state where the shaft member is inserted into the through hole of the machine part. The shavings generated when the shaft member is fitted to can be stored. Therefore, it is possible to prevent the shavings from dropping from the through-holes of the machine parts to impair the appearance, and the shavings from clogging with other sliding parts and the like to cause a functional deterioration.

また、本発明に係る機械部品は、前記金属層が前記貫通孔における前記軸部材が嵌合される軸方向の上部と下部に分かれて形成され、前記貫通孔における前記軸部材が嵌合される軸方向中央部に周方向に延びる溝が形成されていることを特徴としている。
このように構成することで、貫通孔に軸部材を嵌合する際に、上部の金属層で発生した応力が溝で一旦逃げ、下部の金属層と嵌合する。このように応力の逃げ場を設けることによって、金属層の応力緩和効果がより向上する。 In the mechanical component according to the present invention, the metal layer is divided into an upper part and a lower part in an axial direction in which the shaft member in the through hole is fitted, and the shaft member in the through hole is fitted. A groove extending in the circumferential direction is formed in the central portion in the axial direction.
With this configuration, when the shaft member is fitted into the through hole, the stress generated in the upper metal layer once escapes in the groove and is fitted to the lower metal layer. By providing a stress escape field in this way, the stress relaxation effect of the metal layer is further improved.

また、本発明に係る機械部品は、前記金属層が、前記Ｓｉと前記軸部材よりも軟らかいことを特徴としている。
このように構成することで、機械部品に軸部材を嵌合する際の応力が金属層でさらに緩和される。 The mechanical component according to the present invention is characterized in that the metal layer is softer than the Si and the shaft member.
By comprising in this way, the stress at the time of fitting a shaft member to machine parts is further relieved by a metal layer.

また、本発明に係る機械組立体は、前記機械部品と前記軸部材とを備え、前記機械部品が前記軸部材を中心に回動可能に構成されていることを特徴としている。
このように構成することで、回動運動する際に、機械部品全体が金属でできている場合や全体が金属層で覆われている場合と比較して、慣性モーメントを小さくすることができる。したがって、機械部品を回動させるのに必要なエネルギーを小さくすることができる。 The mechanical assembly according to the present invention includes the mechanical component and the shaft member, and the mechanical component is configured to be rotatable about the shaft member.
By configuring in this way, the moment of inertia can be reduced during the rotational movement as compared to the case where the entire machine part is made of metal or the case where the entire machine part is covered with a metal layer. Therefore, the energy required to rotate the machine part can be reduced.

また、本発明に係る機械組立体は、前記機械部品と前記軸部材とを備え、前記機械部品が歯車であることを特徴としている。
このように構成することで、歯車が回動運動する際に必要なエネルギーを小さくすることができる。 The mechanical assembly according to the present invention includes the mechanical component and the shaft member, and the mechanical component is a gear.
By comprising in this way, energy required when a gear rotates can be made small.

また、本発明に係る機械部品の製造方法は、Ｓｉ基板を用いて、軸部材を嵌合可能な貫通孔を有する機械部品の製造方法であって、前記Ｓｉ基板の上層における前記機械部品の形成領域にマスクを形成する工程と、該マスクを用いて前記上層を下層まで異方性エッチングするエッチング工程と、エッチングされた前記Ｓｉ基板の前記貫通孔の内周面を金属層で覆う金属膜積層工程と、を有していることを特徴としている。
このように半導体プロセスを利用することにより、精密機械加工を用いることなく低コストで応力緩和のための金属層を形成することができる。また、機械部品を精度よく製造することができる。このようにして製造された機械部品に軸部材を嵌合すると、軸部材を保持するための応力が金属層で緩和される。すなわち、その応力は機械部品の金属層で吸収されるため、機械部品全体には反りや割れなどの発生を抑制することができる。 The method for manufacturing a mechanical component according to the present invention is a method for manufacturing a mechanical component having a through hole into which a shaft member can be fitted using a Si substrate, and forming the mechanical component on the upper layer of the Si substrate. A step of forming a mask in the region, an etching step of anisotropically etching the upper layer to the lower layer using the mask, and a metal film lamination for covering the inner peripheral surface of the through hole of the etched Si substrate with a metal layer And a process.
By utilizing the semiconductor process in this way, a metal layer for stress relaxation can be formed at low cost without using precision machining. In addition, machine parts can be manufactured with high accuracy. When the shaft member is fitted to the machine part thus manufactured, the stress for holding the shaft member is relieved by the metal layer. That is, since the stress is absorbed by the metal layer of the machine part, it is possible to suppress the occurrence of warpage, cracking, and the like in the entire machine part.

また、本発明に係る機械部品の製造方法は、前記金属膜積層工程が、前記機械部品の表面を前記金属層で覆う工程と、前記金属層の表面にレジストを塗布する工程と、前記貫通孔の内部を残して前記レジストを除去する工程と、前記貫通孔の内部を残して前記金属層を除去する工程と、を有していることを特徴としている。
このように、貫通孔の内周面のみ前記金属層を形成することができるため、慣性モーメントを小さくすることができる。したがって、機械部品を回動させるのに必要なエネルギーを小さくすることができる。 In the mechanical component manufacturing method according to the present invention, the metal film laminating step includes a step of covering the surface of the mechanical component with the metal layer, a step of applying a resist to the surface of the metal layer, and the through hole. And the step of removing the resist leaving the inside of the metal and the step of removing the metal layer leaving the inside of the through hole.
Thus, since the metal layer can be formed only on the inner peripheral surface of the through hole, the moment of inertia can be reduced. Therefore, the energy required to rotate the machine part can be reduced.

また、本発明に係る機械部品の製造方法は、前記エッチング工程が、前記マスクを用いて前記上層を所定深さまで異方性エッチングするエッチング工程と、エッチングされた前記Ｓｉ基板の前記貫通孔の内周面を金属層で覆う工程と、前記Ｓｉ基板の下層を所定深さまでエッチングする工程と、を有していることを特徴としている。
このようにプロセスの最後にＳｉ基板から機械部品を得るため、複数の機械部品を一枚の基板で同時に製造することができる。したがって、生産効率を向上することができる。 Further, in the method of manufacturing a mechanical component according to the present invention, the etching step includes an etching step in which the upper layer is anisotropically etched to a predetermined depth using the mask, and an inner portion of the through-hole in the etched Si substrate. The method includes a step of covering the peripheral surface with a metal layer, and a step of etching the lower layer of the Si substrate to a predetermined depth.
Thus, in order to obtain a machine part from the Si substrate at the end of the process, a plurality of machine parts can be manufactured simultaneously on a single substrate. Therefore, production efficiency can be improved.

また、本発明に係る時計は、上述した機械部品と時刻を計時する装置の組立部品とを備えていることを特徴としている。
また、本発明に係る時計は、前記組立部品が、番車、がんぎ車およびアンクルの少なくともいずれか一つであることを特徴としている。
このように構成することで、貫通孔に形成された金属層により軸部材を嵌合する際の応力を金属層で吸収することができるため、時計の組立部品に反りや割れなどが生じるのを抑制することができる。したがって、番車、がんぎ車、およびアンクルが正確に回動するために時計の精度を向上させることができる。また、貫通孔の内周以外は軽量のＳｉで構成されているため、組立部品の慣性モーメントを小さくすることができる。したがって、番車、がんぎ車、およびアンクルが回動するために必要なエネルギーが小さくなるために時計の持続時間を長時間にすることができる。 In addition, a timepiece according to the present invention is characterized by including the above-described mechanical parts and an assembly part of a device for measuring time.
The timepiece according to the present invention is characterized in that the assembly part is at least one of a wheel, an escape wheel and an ankle.
By configuring in this way, the stress at the time of fitting the shaft member by the metal layer formed in the through-hole can be absorbed by the metal layer, so that the watch assembly parts are warped or cracked. Can be suppressed. Therefore, since the wheel, the escape wheel, and the ankle are accurately rotated, the accuracy of the timepiece can be improved. Moreover, since it consists of lightweight Si except the inner periphery of a through-hole, the moment of inertia of an assembly component can be made small. Accordingly, the time required for the watch, the escape wheel, and the ankle to rotate is reduced, so that the time duration of the watch can be extended.

本発明に係る機械部品によれば、機械部品と軸部材を嵌合すると、機械部品の貫通孔に形成された金属層により応力が緩和される。すなわち、その応力は金属層の部分で吸収されるため、機械部品全体には反りや割れなどの発生を抑制することができる。さらに、機械部品の貫通孔内周以外はＳｉで構成されているため、機械部品が回動する際の慣性モーメントが小さくなり、回動するために必要なエネルギーを小さくすることができる。したがって、本発明の機械部品を用いた時計の持続時間を長時間にすることができる。 According to the mechanical component according to the present invention, when the mechanical component and the shaft member are fitted, the stress is relieved by the metal layer formed in the through hole of the mechanical component. That is, since the stress is absorbed by the metal layer portion, it is possible to suppress the occurrence of warpage or cracking in the entire machine part. Furthermore, since the parts other than the inner periphery of the through hole of the machine part are made of Si, the moment of inertia when the machine part rotates is reduced, and the energy required for the rotation can be reduced. Therefore, the time duration of the timepiece using the mechanical component of the present invention can be extended.

本発明の実施形態における機械式時計のムーブメント表側の平面図である（一部の部品を省略し、受部材は仮想線で示している）。FIG. 4 is a plan view of the movement front side of the mechanical timepiece according to the embodiment of the present invention (some parts are omitted and the receiving member is indicated by a virtual line). 本発明の実施形態における香箱からがんぎ車の部分を示す概略部分断面図である。It is a schematic fragmentary sectional view which shows the part of the escape wheel from the barrel in the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態におけるがんぎ車からてんぷの部分を示す概略部分断面図である。It is a general | schematic fragmentary sectional view which shows the part of the balance with the escape wheel & pinion in embodiment of this invention. 本発明の実施形態における三番車を示す上面図である。It is a top view showing the third wheel & pinion in the embodiment of the present invention. 図４のＡ−Ａ線に沿う断面図である。It is sectional drawing which follows the AA line of FIG. 本発明の実施形態における三番歯車の製造方法を示す説明図（１）である。It is explanatory drawing (1) which shows the manufacturing method of the 3rd gearwheel in embodiment of this invention. 本発明の実施形態における三番歯車の製造方法を示す説明図（２）である。It is explanatory drawing (2) which shows the manufacturing method of the 3rd gearwheel in embodiment of this invention. 本発明の実施形態における三番歯車の製造方法を示す説明図（３）である。It is explanatory drawing (3) which shows the manufacturing method of the 3rd gearwheel in embodiment of this invention. 本発明の実施形態における三番歯車の製造方法を示す説明図（４）である。It is explanatory drawing (4) which shows the manufacturing method of the 3rd gearwheel in embodiment of this invention. 図９の状態を示す平面図である。It is a top view which shows the state of FIG. 本発明の実施形態における三番歯車の製造方法を示す説明図（５）である。It is explanatory drawing (5) which shows the manufacturing method of the 3rd gearwheel in embodiment of this invention. 図１１の状態を示す平面図である。It is a top view which shows the state of FIG. 本発明の実施形態における三番歯車の製造方法を示す説明図（６）である。It is explanatory drawing (6) which shows the manufacturing method of the 3rd gearwheel in embodiment of this invention. 本発明の実施形態における三番歯車の製造方法を示す説明図（７）である。It is explanatory drawing (7) which shows the manufacturing method of the 3rd gearwheel in embodiment of this invention. 図１４の状態を示す平面図である。It is a top view which shows the state of FIG. 本発明の実施形態における三番歯車の製造方法を示す説明図（８）である。It is explanatory drawing (8) which shows the manufacturing method of the 3rd gearwheel in embodiment of this invention. 本発明の実施形態における三番歯車の製造方法を示す説明図（９）である。It is explanatory drawing (9) which shows the manufacturing method of the 3rd gearwheel in embodiment of this invention. 図１７の状態を示す平面図である。It is a top view which shows the state of FIG. 本発明の実施形態における三番歯車の製造方法を示す説明図（１０）である。It is explanatory drawing (10) which shows the manufacturing method of the 3rd gear in embodiment of this invention. 本発明の実施形態における三番歯車の製造方法を示す説明図（１１）である。It is explanatory drawing (11) which shows the manufacturing method of the 3rd gearwheel in embodiment of this invention. 本発明の実施形態における三番歯車の製造方法を示す説明図（１２）である。It is explanatory drawing (12) which shows the manufacturing method of the 3rd gearwheel in embodiment of this invention. 図２１の状態を示す平面図である。It is a top view which shows the state of FIG. 本発明の実施形態における三番歯車の製造方法を示す説明図（１３）である。It is explanatory drawing (13) which shows the manufacturing method of the 3rd gearwheel in embodiment of this invention. 図２３の状態を示す平面図である。It is a top view which shows the state of FIG. 図５の三番かなを嵌合する前の状態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the state before fitting the 3rd kana of FIG. 本発明の実施形態における三番歯車の別の製造方法を示す説明図（１）である。It is explanatory drawing (1) which shows another manufacturing method of the 3rd gearwheel in embodiment of this invention. 本発明の実施形態における三番歯車の別の製造方法を示す説明図（２）である。It is explanatory drawing (2) which shows another manufacturing method of the 3rd gearwheel in embodiment of this invention. 本発明の実施形態における三番歯車の別の製造方法を示す説明図（３）である。It is explanatory drawing (3) which shows another manufacturing method of the 3rd gearwheel in embodiment of this invention. 本発明の実施形態における三番歯車の別の製造方法を示す説明図（４）である。It is explanatory drawing (4) which shows another manufacturing method of the 3rd gearwheel in embodiment of this invention. 図２９の状態を示す平面図である。It is a top view which shows the state of FIG. 本発明の実施形態における三番歯車の別の製造方法を示す説明図（５）である。It is explanatory drawing (5) which shows another manufacturing method of the 3rd gearwheel in embodiment of this invention. 図３１の状態を示す平面図である。It is a top view which shows the state of FIG. 本発明の実施形態における三番歯車の別の製造方法を示す説明図（６）である。It is explanatory drawing (6) which shows another manufacturing method of the 3rd gearwheel in embodiment of this invention. 本発明の実施形態における三番歯車の別の製造方法を示す説明図（７）である。It is explanatory drawing (7) which shows another manufacturing method of the 3rd gearwheel in embodiment of this invention. 本発明の実施形態における三番歯車の別の製造方法を示す説明図（８）である。It is explanatory drawing (8) which shows another manufacturing method of the 3rd gearwheel in embodiment of this invention. 本発明の実施形態における三番歯車の別の製造方法を示す説明図（９）である。It is explanatory drawing (9) which shows another manufacturing method of the 3rd gearwheel in embodiment of this invention. 本発明の実施形態における三番歯車の別の製造方法を示す説明図（１０）である。It is explanatory drawing (10) which shows another manufacturing method of the 3rd gearwheel in embodiment of this invention. 本発明の実施形態における三番歯車の別の製造方法を示す説明図（１１）である。It is explanatory drawing (11) which shows another manufacturing method of the 3rd gearwheel in embodiment of this invention. 図３８の状態を示す平面図である。It is a top view which shows the state of FIG. 本発明の実施形態における三番歯車の別の製造方法を示す説明図（１２）である。It is explanatory drawing (12) which shows another manufacturing method of the 3rd gearwheel in embodiment of this invention. 図４０の状態を示す平面図である。It is a top view which shows the state of FIG. 本発明の実施形態における三番歯車の別の製造方法を示す説明図（１３）である。It is explanatory drawing (13) which shows another manufacturing method of the 3rd gearwheel in embodiment of this invention. 図４２の状態を示す平面図である。It is a top view which shows the state of FIG. 本発明の実施形態における三番歯車の別の製造方法を示す説明図（１４）である。It is explanatory drawing (14) which shows another manufacturing method of the 3rd gearwheel in embodiment of this invention. 図４４の状態を示す平面図である。It is a top view which shows the state of FIG. 本発明の実施形態における三番歯車の別の製造方法に用いるフォトマスクを示す平面図である。It is a top view which shows the photomask used for another manufacturing method of the 3rd gear in embodiment of this invention. 本発明の第二実施形態における三番歯車の断面図である。It is sectional drawing of the 3rd gearwheel in 2nd embodiment of this invention. 本発明の第二実施形態における三番車の製造方法を示す説明図（１）である。It is explanatory drawing (1) which shows the manufacturing method of the 3rd wheel in 2nd embodiment of this invention. 図４８の露光方法を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the exposure method of FIG. 本発明の第二実施形態における三番車の製造方法を示す説明図（２）である。It is explanatory drawing (2) which shows the manufacturing method of the third wheel & pinion in 2nd embodiment of this invention. 図５０の状態を示す平面図である。It is a top view which shows the state of FIG. 本発明の第二実施形態における三番車の製造方法を示す説明図（３）である。It is explanatory drawing (3) which shows the manufacturing method of the 3rd wheel in 2nd embodiment of this invention. 図５２の状態を示す平面図である。It is a top view which shows the state of FIG. 本発明の第二実施形態における三番歯車の三番かなとの嵌合方法を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the fitting method with the 3rd pinion of the 3rd gearwheel in 2nd embodiment of this invention. 本発明の実施形態における三番歯車の別の態様を示す断面図である。It is sectional drawing which shows another aspect of the 3rd gear in embodiment of this invention. 本発明の実施形態における三番歯車の製造に用いる基板の別の態様を示す断面図である。It is sectional drawing which shows another aspect of the board | substrate used for manufacture of the 3rd gear in embodiment of this invention.

（実施形態）
次に、本発明に係る機械部品の第一実施形態を図１〜図４６に基づいて説明する。なお、本実施形態では、機械部品として機械式時計に用いられる歯車（番車）の場合について説明する。 (Embodiment)
Next, a first embodiment of a mechanical component according to the present invention will be described with reference to FIGS. In the present embodiment, the case of a gear (number wheel) used as a mechanical part in a mechanical timepiece will be described.

（機械式時計）
図１〜図３に示すように、機械式時計のムーブメント１００は、ムーブメント１００の基板を構成する地板１０２を有している。地板１０２の巻真案内穴１０２ａには、巻真１１０が回転可能に組み込まれている。文字板１０４（図２参照）はムーブメント１００に取り付けられる。一般に、地板１０２の両側のうち、文字板１０４が配される側をムーブメント１００の裏側と称し、文字板１０４が配される側の反対側をムーブメント１００の表側と称する。ムーブメント１００の表側に組み込まれる輪列を表輪列と称し、ムーブメント１００の裏側に組み込まれる輪列を裏輪列と称する。 (Mechanical watch)
As shown in FIGS. 1 to 3, the movement 100 of the mechanical timepiece has a base plate 102 that constitutes a substrate of the movement 100. A winding stem 110 is rotatably incorporated in the winding stem guide hole 102 a of the main plate 102. The dial 104 (see FIG. 2) is attached to the movement 100. In general, of both sides of the main plate 102, the side on which the dial plate 104 is disposed is referred to as the back side of the movement 100, and the opposite side of the side on which the dial plate 104 is disposed is referred to as the front side of the movement 100. A train wheel incorporated on the front side of the movement 100 is referred to as a front train wheel, and a train wheel incorporated on the back side of the movement 100 is referred to as a back train wheel.

おしどり１９０、かんぬき１９２、かんぬきばね１９４、裏押さえ１９６を含む切換装置により、巻真１１０の軸線方向の位置が決められている。きち車１１２は巻真１１０の案内軸部に回転可能に設けられている。巻真１１０が、回転軸線方向に沿ってムーブメント１００の内側に一番近い方の第１の巻真位置（０段目）にある状態で巻真１１０を回転させると、つづみ車の回転を介してきち車１１２が回転する。丸穴車１１４は、きち車１１２の回転により回転する。また、角穴車１１６は、丸穴車１１４の回転により回転する。角穴車１１６が回転することにより、香箱車１２０に収容されたぜんまい１２２（図２参照）を巻き上げる。 The position of the winding stem 110 in the axial direction is determined by a switching device including the setting lever 190, the yoke 192, the yoke spring 194, and the back presser 196. The chisel wheel 112 is rotatably provided on the guide shaft portion of the winding stem 110. When the winding stem 110 is rotated in a state where the winding stem 110 is in the first winding stem position (0th stage) closest to the inside of the movement 100 along the rotation axis direction, the rotation of the handwheel is caused. The chic wheel 112 is rotated through. The round hole wheel 114 is rotated by the rotation of the chichi wheel 112. Further, the square hole wheel 116 is rotated by the rotation of the round hole wheel 114. As the square hole wheel 116 rotates, the mainspring 122 (see FIG. 2) accommodated in the barrel complete 120 is wound up.

二番車１２４は、香箱車１２０の回転により回転する。がんぎ車１３０は、四番車１２８、三番車１２６、二番車１２４の回転を介して回転する。香箱車１２０、二番車１２４、三番車１２６、四番車１２８は表輪列を構成する。 The center wheel & pinion 124 is rotated by the rotation of the barrel complete 120. The escape wheel & pinion 130 rotates through the rotation of the fourth wheel 128, the third wheel 126, and the second wheel 124. The barrel wheel 120, the second wheel 124, the third wheel 126, and the fourth wheel 128 constitute a front train wheel.

表輪列の回転を制御するための脱進・調速装置は、てんぷ１４０と、がんぎ車１３０と、アンクル１４２とを含む。てんぷ１４０は、てん真１４０ａと、ひげぜんまい１４０ｃとを含む。二番車１２４の回転に基づいて、筒かな１５０が同時に回転する。筒かな１５０に取り付けられた分針１５２が「分」を表示する。筒かな１５０には、二番車１２４に対するスリップ機構が設けられている。筒かな１５０の回転に基づいて、日の裏車の回転を介して、筒車１５４が回転する。筒車１５４に取り付けられた時針１５６が「時」を表示する。 The escapement and speed control device for controlling the rotation of the front wheel train includes a balance with hairspring 140, escape wheel 130 and ankle 142. The balance with hairspring 140 includes a balance stem 140a and a hairspring 140c. Based on the rotation of the center wheel & pinion 124, the cylindrical pinion 150 rotates simultaneously. The minute hand 152 attached to the cylindrical pinion 150 displays “minute”. The cylindrical pinion 150 is provided with a slip mechanism for the center wheel & pinion 124. Based on the rotation of the hour pinion 150, the hour wheel 154 rotates through the rotation of the minute wheel. An hour hand 156 attached to the hour wheel 154 displays “hour”.

ひげぜんまい１４０ｃは、複数の巻き数をもったうずまき状（螺旋状）の形態の薄板ばねである。ひげぜんまい１４０ｃの内端部は、てん真１４０ａに固定されたひげ玉１４０ｄに固定され、ひげぜんまい１４０ｃの外端部は、てんぷ受１６６に固定されたひげ持受１７０に取り付けたひげ持１７０ａを介してねじ締めにより固定されている。緩急針１６８は、てんぷ受１６６に回転可能に取り付けられている。また、てんぷ１４０は、地板１０２およびてんぷ受１６６に対して回転可能に支持されている。 The hairspring 140c is a thin leaf spring having a spiral shape having a plurality of winding numbers. An inner end portion of the hairspring 140c is fixed to a hairball 140d fixed to the balance stem 140a, and an outer end portion of the hairspring 140c has a hairspring 170a attached to a hairspring holder 170 fixed to the balance holder 166. It is fixed by screwing. The slow / fast needle 168 is rotatably attached to the balance holder 166. The balance with hairspring 140 is supported so as to be rotatable with respect to the main plate 102 and balance holder 166.

香箱車１２０は、香箱歯車１２０ｄと、香箱真１２０ｆと、ぜんまい１２２とを備えている。香箱真１２０ｆは、上軸部１２０ａと、下軸部１２０ｂとを含む。香箱真１２０ｆは、炭素鋼などの金属で形成されている。香箱歯車１２０ｄは黄銅などの金属で形成されている。 The barrel complete 120 includes a barrel complete gear 120d, a barrel complete 120f, and a mainspring 122. The barrel complete 120f includes an upper shaft portion 120a and a lower shaft portion 120b. The barrel complete 120f is made of a metal such as carbon steel. The barrel gear 120d is formed of a metal such as brass.

二番車１２４は、上軸部１２４ａと、下軸部１２４ｂと、かな部１２４ｃと、歯車部１２４ｄと、そろばん玉部１２４ｈとを含む。二番車１２４のかな部１２４ｃは香箱歯車１２０ｄと噛み合うように構成されている。上軸部１２４ａと、下軸部１２４ｂと、そろばん玉部１２４ｈは、炭素鋼などの金属で形成されている。歯車部１２４ｄはニッケルなどの金属で形成されている。 The center wheel & pinion 124 includes an upper shaft portion 124a, a lower shaft portion 124b, a pinion portion 124c, a gear portion 124d, and an abacus ball portion 124h. The pinion portion 124c of the center wheel & pinion 124 is configured to mesh with the barrel gear 120d. The upper shaft portion 124a, the lower shaft portion 124b, and the abacus ball portion 124h are made of a metal such as carbon steel. The gear portion 124d is formed of a metal such as nickel.

三番車１２６は、上軸部１２６ａと、下軸部１２６ｂと、かな部１２６ｃと、歯車部１２６ｄとを含む。三番車１２６のかな部１２６ｃは歯車部１２４ｄと噛み合うように構成されている。 The third wheel & pinion 126 includes an upper shaft portion 126a, a lower shaft portion 126b, a pinion portion 126c, and a gear portion 126d. The pinion 126c of the third wheel & pinion 126 is configured to mesh with the gear portion 124d.

四番車１２８は、上軸部１２８ａと、下軸部１２８ｂと、かな部１２８ｃと、歯車部１２８ｄとを含む。四番車１２８のかな部１２８ｃは歯車部１２６ｄと噛み合うように構成されている。上軸部１２８ａと、下軸部１２８ｂは、炭素鋼などの金属で形成されている。歯車部１２８ｄはニッケルなどの金属で形成されている。 The fourth wheel & pinion 128 includes an upper shaft portion 128a, a lower shaft portion 128b, a pinion portion 128c, and a gear portion 128d. The pinion portion 128c of the fourth wheel & pinion 128 is configured to mesh with the gear portion 126d. The upper shaft portion 128a and the lower shaft portion 128b are formed of a metal such as carbon steel. The gear portion 128d is formed of a metal such as nickel.

がんぎ車１３０は、上軸部１３０ａと、下軸部１３０ｂと、かな部１３０ｃと、歯車部１３０ｄとを含む。がんぎ車１３０のかな部１３０ｃは歯車部１２８ｄと噛み合うように構成されている。アンクル１４２は、アンクル体１４２ｄと、アンクル真１４２ｆとを備えている。アンクル真１４２ｆは、上軸部１４２ａと、下軸部１４２ｂとを含む。 The escape wheel & pinion 130 includes an upper shaft portion 130a, a lower shaft portion 130b, a pinion portion 130c, and a gear portion 130d. The pinion 130c of the escape wheel & pinion 130 is configured to mesh with the gear portion 128d. The ankle 142 includes an ankle body 142d and an ankle true 142f. The ankle true 142f includes an upper shaft portion 142a and a lower shaft portion 142b.

香箱車１２０は、地板１０２および香箱受１６０に対して回転可能に支持されている。すなわち、香箱真１２０ｆの上軸部１２０ａは、香箱受１６０に対して回転可能に支持される。香箱真１２０ｆの下軸部１２０ｂは、地板１０２に対して、回転可能に支持される。二番車１２４、三番車１２６、四番車１２８、がんぎ車１３０は、地板１０２および輪列受１６２に対して回転可能に支持されている。すなわち、二番車１２４の上軸部１２４ａ、三番車１２６の上軸部１２６ａ、四番車１２８の上軸部１２８ａ、がんぎ車１３０の上軸部１３０ａは、輪列受１６２に対して回転可能に支持される。また、二番車１２４の下軸部１２４ｂ、三番車１２６の下軸部１２６ｂ、四番車１２８の下軸部１２８ｂ、がんぎ車１３０の下軸部１３０ｂは、地板１０２に対して、回転可能に支持される。 The barrel complete 120 is rotatably supported with respect to the main plate 102 and the barrel holder 160. That is, the upper shaft portion 120 a of the barrel complete 120 f is supported so as to be rotatable with respect to the barrel holder 160. The lower shaft part 120b of the barrel complete 120f is supported to be rotatable with respect to the main plate 102. The second wheel 124, the third wheel 126, the fourth wheel 128, and the escape wheel 130 are supported rotatably with respect to the main plate 102 and the train wheel bridge 162. That is, the upper shaft portion 124a of the center wheel & pinion 124, the upper shaft portion 126a of the third wheel & pinion 126, the upper shaft portion 128a of the fourth wheel & pinion 128, and the upper shaft portion 130a of the escape wheel & pinion 130 are And is rotatably supported. In addition, the lower shaft portion 124b of the center wheel 124, the lower shaft portion 126b of the third wheel 126, the lower shaft portion 128b of the fourth wheel 128, and the lower shaft portion 130b of the escape wheel 130 are defined with respect to the main plate 102. It is rotatably supported.

アンクル１４２は、地板１０２およびアンクル受１６４に対して回転可能に支持されている。すなわち、アンクル１４２の上軸部１４２ａは、アンクル受１６４に対して回転可能に支持される。アンクル１４２の下軸部１４２ｂは、地板１０２に対して、回転可能に支持される。 The ankle 142 is rotatably supported with respect to the main plate 102 and the ankle receiver 164. That is, the upper shaft portion 142 a of the ankle 142 is supported so as to be rotatable with respect to the ankle receiver 164. The lower shaft portion 142b of the ankle 142 is rotatably supported with respect to the main plate 102.

香箱真１２０ｆの上軸部１２０ａを回転可能に支持する香箱受１６０の軸受部と、二番車１２４の上軸部１２４ａを回転可能に支持する輪列受１６２の軸受部と、三番車１２６の上軸部１２６ａを回転可能に支持する輪列受１６２の軸受部と、四番車１２８の上軸部１２８ａを回転可能に支持する輪列受１６２の軸受部と、がんぎ車１３０の上軸部１３０ａを回転可能に支持する輪列受１６２の軸受部と、アンクル１４２の上軸部１４２ａを回転可能に支持するアンクル受１６４の軸受部には、潤滑油が注油される。また、香箱真１２０ｆの下軸部１２０ｂを回転可能に支持する地板１０２の軸受部と、二番車１２４の下軸部１２４ｂを回転可能に支持する地板１０２の軸受部と、三番車１２６の下軸部１２６ｂを回転可能に支持する地板１０２の軸受部と、四番車１２８の下軸部１２８ｂを回転可能に支持する地板１０２の軸受部と、がんぎ車１３０の下軸部１３０ｂを回転可能に支持する地板１０２の軸受部と、アンクル１４２の下軸部１４２ｂを回転可能に支持する地板１０２の軸受部には、潤滑油が注油される。この潤滑油は、精密機械用油であるのが好ましく、いわゆる時計油であるのが特に好ましい。 The bearing portion of the barrel holder 160 that rotatably supports the upper shaft portion 120a of the barrel complete 120f, the bearing portion of the train wheel ring 162 that rotatably supports the upper shaft portion 124a of the center wheel & pinion 124, and the third wheel & pinion 126 The bearing portion of the train wheel bridge 162 that rotatably supports the upper shaft portion 126a, the bearing portion of the train wheel bridge 162 that rotatably supports the upper shaft portion 128a of the fourth wheel & pinion 128, and the escape wheel 130 Lubricating oil is injected into the bearing portion of the train wheel bridge 162 that rotatably supports the upper shaft portion 130a and the bearing portion of the ankle receiver 164 that rotatably supports the upper shaft portion 142a of the ankle 142. Further, the bearing portion of the main plate 102 that rotatably supports the lower shaft portion 120b of the barrel complete 120f, the bearing portion of the main plate 102 that rotatably supports the lower shaft portion 124b of the center wheel & pinion 124, and the third wheel 126 A bearing portion of the main plate 102 that rotatably supports the lower shaft portion 126b, a bearing portion of the main plate 102 that rotatably supports the lower shaft portion 128b of the fourth wheel & pinion 128, and a lower shaft portion 130b of the escape wheel 130. Lubricating oil is injected into the bearing portion of the base plate 102 that is rotatably supported and the bearing portion of the base plate 102 that rotatably supports the lower shaft portion 142 b of the ankle 142. This lubricating oil is preferably a precision machine oil, particularly preferably a so-called watch oil.

地板１０２のそれぞれの軸受部、香箱受１６０の軸受部、輪列受１６２のそれぞれの軸受部には、潤滑油の保持性能を高めるために、円錐状、円筒状、または円錐台状の油溜め部を設けるのが好ましい。油溜め部を設けると、潤滑油の表面張力により油が拡散するのを効果的に阻止することができる。地板１０２、香箱受１６０、輪列受１６２、アンクル受１６４は、黄銅などの金属で形成してもよいし、ポリカーボネートなどの樹脂で形成してもよい。 In order to improve the retention performance of the lubricating oil, the conical, cylindrical, or frustoconical oil sump is provided on each bearing portion of the main plate 102, the bearing portion of the barrel holder 160, and each bearing portion of the train wheel bridge 162. It is preferable to provide a part. Providing the oil reservoir can effectively prevent the oil from diffusing due to the surface tension of the lubricating oil. The main plate 102, the barrel holder 160, the train wheel bridge 162, and the ankle receiver 164 may be formed of metal such as brass, or may be formed of resin such as polycarbonate.

（番車の構造）
次に、本実施形態の番車の構造について説明する。なお、番車の構造は略同一であるため、三番車１２６を用いて説明する。 (Structure of the wheel)
Next, the structure of the number wheel of this embodiment will be described. In addition, since the structure of a number wheel is substantially the same, it demonstrates using the number 3 wheel 126. FIG.

図４〜図５に示すように、三番車１２６は、三番かな１２６ｆと、三番歯車１２６ｇとを備えている。三番歯車１２６ｇの厚さＴ０は、例えば、１０μｍ以上１０ｍｍ以下である。三番かな１２６ｆは、上軸部１２６ａと、下軸部１２６ｂと、かな部１２６ｃとを備えている。三番歯車１２６ｇは、応力緩和層１２６ｓ、中心支持部１２６ｈと、あみだ部１２６ｊ（本実施形態では、５本）と、歯車部１２６ｄとを備えている。三番かな１２６ｆは、炭素鋼などの金属で形成されている。三番歯車１２６ｇは、応力緩和層１２６ｓはニッケル（Ｎｉ）などの金属で形成され、中心支持部１２６ｈと、あみだ部１２６ｊと、歯車部１２６ｄはシリコン（Ｓｉ）で形成されている。そして、三番車１２６は、三番歯車１２６ｇの中心に形成された貫通孔１２６ｋに三番かな１２６ｆを挿通して固定されている。ここで、図５に示すように、Ｓｉ基板で形成された中心支持部１２６ｈには、直径Ｄ１の貫通孔１２６ｌが形成されている。応力緩和層１２６ｓは中心支持部１２６ｈの貫通孔１２６ｌの内周面に形成されている。そして、応力緩和層１２６ｓの内周面が、三番歯車１２６ｇの貫通孔１２６ｋを形成している。この応力緩和層１２６ｓが三番かな１２６ｆに当接されて固定されている。また、応力緩和層１２６ｓの厚さＴ１は、例えば、１μｍ以上１００μｍ以下である。 As shown in FIGS. 4 to 5, the third wheel & pinion 126 includes a third pinion 126f and a third gear 126g. The thickness T0 of the third gear 126g is, for example, not less than 10 μm and not more than 10 mm. The third kana 126f includes an upper shaft portion 126a, a lower shaft portion 126b, and a kana portion 126c. The third gear 126g is provided with a stress relaxation layer 126s, a center support portion 126h, an edging portion 126j (five in this embodiment), and a gear portion 126d. The third kana 126f is made of a metal such as carbon steel. In the third gear 126g, the stress relaxation layer 126s is formed of a metal such as nickel (Ni), and the center support portion 126h, the ridge portion 126j, and the gear portion 126d are formed of silicon (Si). The third wheel & pinion 126 is fixed by inserting a third pinion 126f through a through hole 126k formed at the center of the third gear 126g. Here, as shown in FIG. 5, a through hole 126l having a diameter D1 is formed in the center support portion 126h formed of the Si substrate. The stress relaxation layer 126s is formed on the inner peripheral surface of the through hole 126l of the center support portion 126h. The inner peripheral surface of the stress relaxation layer 126s forms a through hole 126k of the third gear 126g. The stress relaxation layer 126s is fixed in contact with the third pinion 126f. The thickness T1 of the stress relaxation layer 126s is, for example, not less than 1 μm and not more than 100 μm.

（番車の製造方法）
次に、本実施形態の歯車（三番歯車１２６ｇ）の製造方法について説明する。図６〜図２４は三番歯車１２６ｇの製造方法を説明する図である。
図６は、三番歯車１２６ｇを形成するためのＳｉ基板１０である。Ｓｉ基板１０の厚さは、製造する三番歯車１２６ｇの厚さＴ０とする。 (Manufacturing method of the wheel)
Next, a method for manufacturing the gear (third gear 126g) of the present embodiment will be described. 6-24 is a figure explaining the manufacturing method of the third gear 126g.
FIG. 6 shows the Si substrate 10 for forming the third gear 126g. The thickness of the Si substrate 10 is the thickness T0 of the third gear 126g to be manufactured.

図７は、ＳｉＯ₂膜１２（マスク）を形成した図である。Ｓｉ基板１０の上に、二酸化ケイ素（ＳｉＯ₂）膜１２を形成する。ＳｉＯ₂膜１２は、スパッタやＣＶＤ（ＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）などの方法を用いて製造することができる。ＳｉＯ₂膜１２の厚さは１０nm以上１０μm以下で形成する。 FIG. 7 is a diagram in which the SiO ₂ film 12 (mask) is formed. A silicon dioxide (SiO ₂ ) film 12 is formed on the Si substrate 10. The SiO ₂ film 12 can be manufactured using a method such as sputtering or CVD (Chemical Vapor Deposition). The thickness of the SiO ₂ film 12 is 10 nm or more and 10 μm or less.

図８は、フォトレジスト１１を塗布した図である。ＳｉＯ₂膜１２上にフォトレジスト１１を堆積する。フォトレジスト１１はネガ型でもポジ型でもよい。フォトレジスト１１の厚さは１μm以上１mm以下で形成する。 FIG. 8 is a view in which a photoresist 11 is applied. A photoresist 11 is deposited on the SiO ₂ film 12. The photoresist 11 may be a negative type or a positive type. The thickness of the photoresist 11 is 1 μm or more and 1 mm or less.

図９は、フォトレジスト１１を露光・現像した図である。貫通孔１２６ｋにあたる円の径が、図５のＤ１に相当する三番歯車１２６ｇのパターンが形成されたフォトマスク（不図示）を用いて、フォトレジスト１１に紫外線やX線等の露光光を照射し、三番歯車１２６ｇに当たる部分のフォトレジスト１１を硬化させる。ただし、貫通孔１２６ｋにあたる部分は、応力緩和層１２６ｓの厚さＴ１の分だけ径が大きい。そして、未硬化のフォトレジスト１１部分を除去し、ＳｉＯ₂膜１２のエッチングパターンが完成する。図１０は、図９の平面図である。 FIG. 9 is a diagram showing the photoresist 11 exposed and developed. The photo resist 11 is irradiated with exposure light such as ultraviolet rays and X-rays using a photomask (not shown) in which a pattern of a third gear 126g corresponding to D1 in FIG. Then, the photoresist 11 corresponding to the third gear 126g is cured. However, the diameter of the portion corresponding to the through hole 126k is larger by the thickness T1 of the stress relaxation layer 126s. Then, the uncured photoresist 11 portion is removed, and the etching pattern of the SiO ₂ film 12 is completed. FIG. 10 is a plan view of FIG.

図１１は、ＳｉＯ₂膜１２をエッチングした図である。フォトレジスト１１の部分を残して、露出しているＳｉＯ₂膜１２をエッチングする。エッチングはドライエッチングでもウエットエッチングでもよい。例えば、ドライエッチングの場合は、エッチングガスに三フッ化メタン（ＣＨＦ₃）などを用い、ウエットエッチングの場合は、エッチング液にフッ酸（ＨＦ）などを用いる。図１２は図１１の平面図である。 FIG. 11 is a diagram obtained by etching the SiO ₂ film 12. The exposed SiO ₂ film 12 is etched leaving the portion of the photoresist 11. Etching may be dry etching or wet etching. For example, in the case of dry etching, trifluoromethane (CHF ₃ ) or the like is used as an etching gas, and in the case of wet etching, hydrofluoric acid (HF) or the like is used as an etchant. FIG. 12 is a plan view of FIG.

図１３は、フォトレジスト１１を除去した図である。エッチングによってフォトレジスト１１を除去する。この工程は、後の工程に差し支えなければ省略してもよい。 FIG. 13 is a view with the photoresist 11 removed. The photoresist 11 is removed by etching. This step may be omitted if there is no problem with a later step.

図１４は、Ｓｉ基板をエッチングした図である。ＳｉＯ₂１２の部分を残して、Ｓｉ基板１０を底面側まで垂直な方向に異方性エッチングする。Ｓｉ基板１０の異方性エッチングは、ＤＲＩＥ（ＤｅｅｐＲｅａｃｔｉｖｅＩｏｎＥｔｃｈｉｎｇ）などのドライエッチング加工で行う。エッチングガスには、例えば六フッ化硫黄（ＳＦ₆）などを用いる。図１５は図１４の平面図である。 FIG. 14 is a view obtained by etching the Si substrate. The Si substrate 10 is anisotropically etched in the direction perpendicular to the bottom surface side, leaving the SiO ₂ 12 portion. The anisotropic etching of the Si substrate 10 is performed by dry etching processing such as DRIE (Deep Reactive Ion Etching). For example, sulfur hexafluoride (SF ₆ ) is used as the etching gas. FIG. 15 is a plan view of FIG.

図１６は、ＳｉＯ₂膜１２を除去した図である。エッチングによってＳｉＯ₂膜１２を除去する。エッチングはドライエッチングでもウエットエッチングでもよい。例えば、ドライエッチングの場合は、エッチングガスにＣＨＦ₃などを用い、ウエットエッチングの場合は、エッチング液にＨＦなどを用いる。この工程は、後の工程に差し支えなければ省略してもよい。 FIG. 16 is a view in which the SiO ₂ film 12 is removed. The SiO ₂ film 12 is removed by etching. Etching may be dry etching or wet etching. For example, in the case of dry etching, CHF ₃ or the like is used as an etching gas, and in the case of wet etching, HF or the like is used as an etching solution. This step may be omitted if there is no problem with a later step.

図１７は、金属層１３を形成した図である。Ｓｉ基板１０の表面に金属層１３を形成する。金属層１３は、蒸着、スパッタ、めっき等の方法を用いて製造することができる。金属層１３は、Ｓｉ基板１０の側面１０ｊ、１０ｋにも形成されている。なお、図１７では金属層１３はＳｉ基板１０の底面１０ｈにも形成されているが、底面１０ｈには形成しなくてもよい。金属層１３を形成する材料は、Ｓｉや三番かな１２６ｆを構成する材料よりも軟らかいＮｉ、金（Ａｕ）、コバルト（Ｃｏ）、アルミニウム（Ａｌ）、スズ（Ｓｎ）、銅（Ｃｕ）などの金属や、Ｎｉ−Ａｕ、Ｃｕ−Ａｕなどの合金である。金属層１３の厚さは三番歯車１２６ｇの金属層１２６ｓの厚さＴ１と同様の厚さに形成する。図１８は、図１７の平面図である。 FIG. 17 is a diagram in which the metal layer 13 is formed. A metal layer 13 is formed on the surface of the Si substrate 10. The metal layer 13 can be manufactured using methods such as vapor deposition, sputtering, and plating. The metal layer 13 is also formed on the side surfaces 10j and 10k of the Si substrate 10. In FIG. 17, the metal layer 13 is also formed on the bottom surface 10h of the Si substrate 10, but it may not be formed on the bottom surface 10h. The material for forming the metal layer 13 is softer than the material forming Si or the third kana 126f, such as Ni, gold (Au), cobalt (Co), aluminum (Al), tin (Sn), copper (Cu), etc. It is a metal or an alloy such as Ni—Au or Cu—Au. The thickness of the metal layer 13 is the same as the thickness T1 of the metal layer 126s of the third gear 126g. FIG. 18 is a plan view of FIG.

図１９は、フォトレジスト２５を塗布した図である。Ｓｉ基板１０の、三番歯車１２６ｇの貫通孔１２６ｋにあたる部分、つまり図１９ではＳｉ基板１０の側面１０ｋに形成された金属層１３ｓに囲まれた部分をネガ型のフォトレジスト２５で埋める。 FIG. 19 is a view in which a photoresist 25 is applied. A portion of the Si substrate 10 corresponding to the through hole 126k of the third gear 126g, that is, a portion surrounded by the metal layer 13s formed on the side surface 10k of the Si substrate 10 in FIG.

図２０はフォトレジスト２５を露光・現像した図である。フォトレジスト２５にＳｉ基板１０の底面１０ｈの側から紫外線やX線等の露光光を照射し、Ｓｉ基板１０の側面１０ｋに形成された金属層１３ｓに囲まれた部分のフォトレジスト２５を硬化させる。そして、未硬化のフォトレジスト２５部分を除去し、Ｓｉ基板１０の側面１０ｋに形成された金属層１３ｓに囲まれた部分のみフォトレジスト２５を残す。 FIG. 20 shows the photoresist 25 exposed and developed. The photoresist 25 is irradiated with exposure light such as ultraviolet rays and X-rays from the bottom surface 10 h side of the Si substrate 10, and the photoresist 25 in a portion surrounded by the metal layer 13 s formed on the side surface 10 k of the Si substrate 10 is cured. . Then, the uncured photoresist 25 portion is removed, and only the portion surrounded by the metal layer 13s formed on the side surface 10k of the Si substrate 10 is left.

図２１は、金属層１３をエッチングした図である。Ｓｉ基板１０の側面１０ｋに形成された金属層１３ｓを残して金属層１３をエッチングする。エッチングは、ウエットプロセスの方が簡便である。例えば、金属層１３を形成する材料がＡｕの場合、エッチング液にはヨウ素とヨウ化カリウムの溶液などを用いる。このとき残った金属層１３ｓが、三番歯車１２６ｇの応力緩和層１２６ｓにあたる。図２２は、図２３の平面図である。 FIG. 21 is a diagram obtained by etching the metal layer 13. The metal layer 13 is etched leaving the metal layer 13 s formed on the side surface 10 k of the Si substrate 10. Etching is simpler in the wet process. For example, when the material for forming the metal layer 13 is Au, a solution of iodine and potassium iodide is used as the etching solution. The metal layer 13s remaining at this time corresponds to the stress relaxation layer 126s of the third gear 126g. FIG. 22 is a plan view of FIG.

図２３は、フォトレジスト２５を除去した図である。フォトレジスト２５をエッチングあるいは物理的な力等によって除去し、三番歯車１２６ｇが完成する。図２４は図２３の平面図である。 FIG. 23 is a diagram with the photoresist 25 removed. The photoresist 25 is removed by etching or physical force to complete the third gear 126g. 24 is a plan view of FIG.

このようにして製造された三番歯車１２６ｇは、貫通孔１２６ｋに応力緩和層１２６ｓを有している。このように構成することで、三番歯車１２６ｇの貫通孔１２６ｋに三番かな１２６ｆを嵌合すると、応力緩和層１２６ｓと三番かな１２６ｆの外周面とが接触することとなり、応力が緩和される。図２５は、図５の三番かな１２６ｆを嵌合する前の状態である。三番かな１２６ｆを嵌合する前の応力緩和層１２６ｓの厚さＴ２は、三番かな１２６ｆを嵌合した後の応力緩和層１２６ｓの厚さＴ１よりも大きい。三番かな１２６ｆを嵌合すると、応力緩和層１２６ｓは三番かな１２６ｆや三番歯車１２６ｇの主成分であるＳｉよりも軟らかいので、応力緩和層１２６ｓが優先的に変形し、応力緩和層１２６ｓの厚さＴ２が厚さＴ１になる。一方、Ｓｉで形成される中心支持部１２６ｈの貫通孔１２６ｌの直径Ｄ１は変化しない。つまり、三番かな１２６ｆを三番車１２６ｇの貫通孔１２６ｋに嵌合する際の応力は、三番歯車１２６ｇの応力緩和層１２６ｓの部分で抑制されるため、三番歯車１２６ｇ全体に反りや割れなどが生じるのを抑制することができる。Ｓｉのビッカース硬度は１０００程度であり、三番かな１２６ｆを構成する炭素鋼に一般的に要求される硬さはビッカース硬度７００以上である。よって、応力緩和層１２６ｓを構成する材料はビッカース硬度７００以下とする。 The third gear 126g manufactured in this way has a stress relaxation layer 126s in the through hole 126k. With this configuration, when the third pinion 126f is fitted into the through hole 126k of the third gear 126g, the stress relaxation layer 126s and the outer peripheral surface of the third pinion 126f come into contact with each other, and the stress is relieved. . FIG. 25 shows a state before the third kana 126f of FIG. 5 is fitted. The thickness T2 of the stress relaxation layer 126s before fitting the third pinion 126f is larger than the thickness T1 of the stress relaxation layer 126s after fitting the third pinion 126f. When the third pinion 126f is fitted, the stress relaxation layer 126s is softer than Si, which is the main component of the third pinion 126f and the third gear 126g. Therefore, the stress relaxation layer 126s is preferentially deformed, and the stress relaxation layer 126s The thickness T2 becomes the thickness T1. On the other hand, the diameter D1 of the through hole 126l of the center support portion 126h formed of Si does not change. That is, since the stress when fitting the third pinion 126f into the through hole 126k of the third wheel 126g is suppressed at the portion of the stress relaxation layer 126s of the third gear 126g, the entire third gear 126g is warped or cracked. Etc. can be suppressed. The Vickers hardness of Si is about 1000, and the hardness generally required for the carbon steel constituting the third kana 126f is a Vickers hardness of 700 or more. Therefore, the material constituting the stress relaxation layer 126s is set to Vickers hardness 700 or less.

また、三番歯車１２６ｇは、応力緩和層１２６ｓ以外の部分は金属で覆われておらず、Ｓｉのみから成るので、全体が金属でできている場合や全体が金属層で覆われている場合と比較して慣性モーメントを小さくすることができる。したがって、三番歯車１２６ｇを回動させるのに必要なエネルギーを小さくすることができ、三番歯車１２６ｇを用いた時計の持続時間を長くすることができる。 Further, the third gear 126g is not covered with metal except for the stress relaxation layer 126s, and is made of only Si. Therefore, the third gear 126g is made entirely of metal or covered entirely with a metal layer. In comparison, the moment of inertia can be reduced. Therefore, the energy required to rotate the third gear 126g can be reduced, and the duration of the timepiece using the third gear 126g can be increased.

次に、三番歯車１２６ｇの別の製造方法について説明する。図２６〜図４５は三番歯車１２６ｇの製造方法を説明する図である。 Next, another method for manufacturing the third gear 126g will be described. 26 to 45 are views for explaining a method of manufacturing the third gear 126g.

図２６は、三番歯車１２６ｇを形成するためのＳｉ基板１０である。Ｓｉ基板１０の厚さは、製造する三番歯車１２６ｇの厚さＴ０と応力緩和層の厚さＴ１を足した厚さ以上とする。 FIG. 26 shows the Si substrate 10 for forming the third gear 126g. The thickness of the Si substrate 10 is not less than the sum of the thickness T0 of the third gear 126g to be manufactured and the thickness T1 of the stress relaxation layer.

図２７は、ＳｉＯ₂膜１２を形成した図である。Ｓｉ基板１０の上に、ＳｉＯ₂膜１２を形成する。ＳｉＯ₂膜１２は、スパッタやＣＶＤなどの方法を用いて製造することができる。ＳｉＯ₂膜１２の厚さは１０nm以上１０μm以下で形成する。 FIG. 27 is a diagram in which the SiO ₂ film 12 is formed. An SiO ₂ film 12 is formed on the Si substrate 10. The SiO ₂ film 12 can be manufactured using a method such as sputtering or CVD. The thickness of the SiO ₂ film 12 is 10 nm or more and 10 μm or less.

図２８は、フォトレジスト１１を塗布した図である。ＳｉＯ₂膜１２上にフォトレジスト１１を堆積する。フォトレジスト１１はネガ型でもポジ型でもよい。フォトレジスト１１の厚さは１μm以上１mm以下で形成する。 FIG. 28 is a diagram in which a photoresist 11 is applied. A photoresist 11 is deposited on the SiO ₂ film 12. The photoresist 11 may be a negative type or a positive type. The thickness of the photoresist 11 is 1 μm or more and 1 mm or less.

図２９は、フォトレジスト１１を露光・現像した図である。貫通孔１２６ｋにあたる円の径が、図５のＤ１に相当する三番歯車１２６ｇのパターンが複数形成されたフォトマスク４５（図４６）を用いて、フォトレジスト１１に紫外線やX線等の露光光を照射し、三番歯車１２６ｇに当たる部分のフォトレジスト１１を硬化させる。そして、未硬化のフォトレジスト１１部分を除去し、ＳｉＯ₂膜１２のエッチングパターンが完成する。なお、図４６では複数の三番歯車１２６ｇのパターンがあり、複数個の三番歯車１２６ｇを同時に作製することができる。しかし、図２９〜図４５では説明を簡略化するために三番歯車１２６ｇ一つを含む範囲を取り上げて示す。図３０は、図２９の平面図である。 FIG. 29 shows the photoresist 11 exposed and developed. Exposure light such as ultraviolet rays and X-rays is applied to the photoresist 11 using a photomask 45 (FIG. 46) in which a plurality of patterns of the third gear 126g corresponding to D1 in FIG. Is applied to cure the portion of the photoresist 11 corresponding to the third gear 126g. Then, the uncured photoresist 11 portion is removed, and the etching pattern of the SiO ₂ film 12 is completed. In FIG. 46, there is a pattern of a plurality of third gears 126g, and a plurality of third gears 126g can be manufactured simultaneously. However, in FIG. 29 to FIG. 45, for simplification of description, a range including one third gear 126g is taken up and shown. 30 is a plan view of FIG.

図３１は、ＳｉＯ₂膜１２をエッチングした図である。フォトレジスト１１の部分を残して、露出しているＳｉＯ₂膜１２をエッチングする。エッチングはドライエッチングでもウエットエッチングでもよい。例えば、ドライエッチングの場合は、エッチングガスにＣＨＦ₃などを用い、ウエットエッチングの場合は、エッチング液にＨＦなどを用いる。図３２は図３１の平面図である。 FIG. 31 is a diagram obtained by etching the SiO ₂ film 12. The exposed SiO ₂ film 12 is etched leaving the portion of the photoresist 11. Etching may be dry etching or wet etching. For example, in the case of dry etching, CHF ₃ or the like is used as an etching gas, and in the case of wet etching, HF or the like is used as an etching solution. FIG. 32 is a plan view of FIG.

図３３は、フォトレジスト１１を除去した図である。エッチングによってフォトレジスト１１を除去する。この工程は、後の工程に差し支えなければ省略してもよい。 FIG. 33 shows the photo resist 11 removed. The photoresist 11 is removed by etching. This step may be omitted if there is no problem with a later step.

図３４は、Ｓｉ基板をエッチングした図である。ＳｉＯ₂膜１２の部分を残して、Ｓｉ基板１０を三番歯車１２６ｇの厚さＴ０と応力緩和層１２６ｓの厚さＴ１を足した厚さまで垂直な方向に異方性エッチングする。異方性エッチングはドライエッチング加工で行う。エッチングガスには、例えばＳＦ₆などを用いる。このとき、エッチングはＳｉ基板１０の底面１０ｈに至らない。 FIG. 34 is a diagram obtained by etching the Si substrate. The Si substrate 10 is anisotropically etched in a direction perpendicular to the thickness obtained by adding the thickness T0 of the third gear 126g and the thickness T1 of the stress relaxation layer 126s, leaving the SiO ₂ film 12 portion. Anisotropic etching is performed by dry etching. For example, SF ₆ is used as the etching gas. At this time, the etching does not reach the bottom surface 10 h of the Si substrate 10.

図３５は、ＳｉＯ₂膜１２を除去した図である。エッチングによってＳｉＯ₂膜１２を除去する。エッチングはドライエッチングでもウエットエッチングでもよい。例えば、ドライエッチングの場合は、エッチングガスにＣＨＦ₃などを用い、ウエットエッチングの場合は、エッチング液にＨＦなどを用いる。この工程は、後の工程に差し支えなければ省略してもよい。 FIG. 35 is a diagram with the SiO ₂ film 12 removed. The SiO ₂ film 12 is removed by etching. Etching may be dry etching or wet etching. For example, in the case of dry etching, CHF ₃ or the like is used as an etching gas, and in the case of wet etching, HF or the like is used as an etching solution. This step may be omitted if there is no problem with a later step.

図３６は、金属層１３を形成した図である。Ｓｉ基板１０の表面に金属層１３を形成する。金属層１３は、蒸着、スパッタ、めっき等の方法を用いて製造することができる。金属層１３は、Ｓｉ基板１０の側面１０ｊ、１０ｋ、エッチング終了面１０ｆにも形成されている。なお、図３６では金属層１３はＳｉ基板１０の底面１０ｈにも形成されているが、底面１０ｈには形成しなくてもよい。金属層１３を形成する材料は、Ｓｉや三番かな１２６ｆを構成する材料よりも軟らかいＮｉ、Ａｕ、Ｃｏ、Ａｌ、Ｓｎ、Ｃｕなどの金属や、Ｎｉ−Ａｕ、Ｃｕ−Ａｕなどの合金である。金属層１３の厚さは三番歯車１２６ｇの応力緩和層１２６ｓの厚さＴ１と同様の厚さに形成する。 FIG. 36 is a diagram in which the metal layer 13 is formed. A metal layer 13 is formed on the surface of the Si substrate 10. The metal layer 13 can be manufactured using methods such as vapor deposition, sputtering, and plating. The metal layer 13 is also formed on the side surfaces 10j and 10k and the etching end surface 10f of the Si substrate 10. In FIG. 36, the metal layer 13 is also formed on the bottom surface 10h of the Si substrate 10, but it may not be formed on the bottom surface 10h. The material for forming the metal layer 13 is a metal such as Ni, Au, Co, Al, Sn, Cu, or an alloy such as Ni—Au or Cu—Au, which is softer than the material constituting Si or the third kana 126f. . The thickness of the metal layer 13 is the same as the thickness T1 of the stress relaxation layer 126s of the third gear 126g.

図３７は、フォトレジスト２５を塗布した図である。Ｓｉ基板１０上にフォトレジスト２５を堆積する。フォトレジスト２５は、Ｓｉ基板１０の、三番歯車１２６ｇの貫通孔１２６ｋにあたる部分、つまり図３７ではＳｉ基板１０の側面１０ｋとエッチング終了面１０ｆに形成された金属層１３ｓに囲まれた部分にも存在する。フォトレジスト２５はネガ型でもポジ型でもよい。 FIG. 37 is a view in which a photoresist 25 is applied. A photoresist 25 is deposited on the Si substrate 10. The photoresist 25 is also applied to the portion of the Si substrate 10 corresponding to the through hole 126k of the third gear 126g, that is, the portion surrounded by the metal layer 13s formed on the side surface 10k of the Si substrate 10 and the etching end surface 10f in FIG. Exists. The photoresist 25 may be a negative type or a positive type.

図３８はフォトレジスト２５を露光・現像した図である。三番歯車１２６ｇの貫通孔１２６ｋのパターンが形成されたフォトマスク（不図示）を用いて、フォトレジスト２５に紫外線やX線等の露光光を照射し、Ｓｉ基板１０の側面１０ｋとエッチング終了面１０ｆに形成された金属層１３ｓに囲まれた部分のフォトレジスト２５を硬化させる。そして、未硬化のフォトレジスト２５部分を除去し、Ｓｉ基板１０の側面１０ｋとエッチング終了面１０ｆに形成された金属層１３ｓに囲まれた部分のみフォトレジスト２５を残す。図３９は図３８の平面図である。 FIG. 38 shows the photoresist 25 exposed and developed. Using a photomask (not shown) in which the pattern of the through-hole 126k of the third gear 126g is formed, the photoresist 25 is irradiated with exposure light such as ultraviolet rays and X-rays, and the side surface 10k of the Si substrate 10 and the etching end surface The portion of the photoresist 25 surrounded by the metal layer 13s formed in 10f is cured. Then, the uncured photoresist 25 portion is removed, and only the portion surrounded by the metal layer 13s formed on the side surface 10k and the etching end surface 10f of the Si substrate 10 is left. FIG. 39 is a plan view of FIG.

図４０は、金属層１３をエッチングした図である。Ｓｉ基板１０の側面１０ｋとエッチング終了面１０ｆに形成された金属層１３ｓを残して金属層１３をエッチングする。エッチングは、ウエットプロセスの方が簡便である。例えば、金属層１３を形成する材料がＡｌの場合、エッチング液にはＨＦなどを用いる。図４１は、図４０の平面図である。 FIG. 40 is a diagram obtained by etching the metal layer 13. The metal layer 13 is etched leaving the metal layer 13s formed on the side surface 10k of the Si substrate 10 and the etching end surface 10f. Etching is simpler in the wet process. For example, when the material for forming the metal layer 13 is Al, HF or the like is used as the etchant. 41 is a plan view of FIG.

図４２はＳｉ基板１０の底面部を除去した図である。Ｓｉ基板が三番歯車１２６ｇの厚さＴ０となるよう、Ｓｉ基板１０の底面１０ｆの側からドライエッチングを行い、底面部を除去する。エッチングガスには、例えばＳＦ₆などを用いる。また、Ｓｉ基板１０の側面１０ｋとエッチング終了面１０ｆに形成された金属層１３ｓのうち、エッチング終了面１０ｆに形成された金属層１３ｓも除去する。例えば、金属層１３を形成する材料がＡｌの場合、エッチングガスには塩素などを用いる。この工程で、同一のＳｉ基板１０上で作製していた複数の三番歯車１２６ｇが一つずつに分割される。図４３は図４２の平面図である。 FIG. 42 is a view in which the bottom surface of the Si substrate 10 is removed. Dry etching is performed from the bottom surface 10f side of the Si substrate 10 so that the Si substrate has the thickness T0 of the third gear 126g, and the bottom surface portion is removed. For example, SF ₆ is used as the etching gas. Further, the metal layer 13s formed on the etching end surface 10f is also removed from the metal layer 13s formed on the side surface 10k and the etching end surface 10f of the Si substrate 10. For example, when the material for forming the metal layer 13 is Al, chlorine or the like is used as the etching gas. In this step, a plurality of third gears 126g produced on the same Si substrate 10 are divided one by one. FIG. 43 is a plan view of FIG.

図４４は、フォトレジスト２５を除去した図である。フォトレジスト２５をエッチングあるいは物理的な力等によって除去し、三番歯車１２６ｇが完成する。図４５は図４４の平面図である。 FIG. 44 is a diagram with the photoresist 25 removed. The photoresist 25 is removed by etching or physical force to complete the third gear 126g. FIG. 45 is a plan view of FIG.

このような方法で三番歯車１２６ｇを製造することにより、上述の図３４の工程を終了した時点で、Ｓｉ基板１０が底面１０ｈまでエッチングされないので、Ｓｉ基板１０で複数の歯車を製造する場合、個々の歯車が分割されず、この後の工程でも複数の歯車を一枚の基板として扱うことができる。 When the third gear 126g is manufactured by such a method, the Si substrate 10 is not etched up to the bottom surface 10h when the above-described process of FIG. 34 is completed. Individual gears are not divided, and a plurality of gears can be handled as a single substrate in the subsequent steps.

そして、上述した製造方法を用いて時計の組立部品である二番車１２４、四番車１２８、がんぎ車１３０およびアンクル１４２を製造することにより、機械式時計の組立部品を軽量にすることができる。したがって、番車１２４，１２６，１２８、がんぎ車１３０およびアンクル１４２が回動する際の慣性モーメントを小さくすることができ、機械式時計の持続時間を長くすることができる。それと同時に、機械式時計の組立部品に反りや割れなどが生じるのを抑制することができる。したがって、番車１２４，１２６，１２８、がんぎ車１３０およびアンクル１４２が正確に回動するために機械式時計の精度を向上させることができる。 Then, by manufacturing the second wheel 124, the fourth wheel 128, the escape wheel 130, and the ankle 142 as the watch assembly parts using the manufacturing method described above, the assembly parts of the mechanical watch are reduced in weight. Can do. Accordingly, the moment of inertia when the wheel wheels 124, 126, 128, the escape wheel 130 and the ankle 142 are rotated can be reduced, and the duration of the mechanical timepiece can be increased. At the same time, it is possible to suppress warping or cracking in the assembly parts of the mechanical timepiece. Accordingly, the precision of the mechanical timepiece can be improved because the wheel wheels 124, 126, and 128, the escape wheel 130, and the ankle 142 are accurately rotated.

（第二実施形態）
次に、本発明に係る機械部品の第二実施形態を図４７〜図５４に基づいて説明する。なお、本実施形態は、第一実施形態と歯車（三番歯車）の応力緩和層の形状が異なるのみであり、その他の部分いついては第一実施形態と略同一であるため、同一箇所には同一符号を付して詳細な説明は省略する。また、本実施形態における三番車の符号を２２６とし、三番歯車の符号を２２６ｇ、三番かなの符号を２２６ｆとする。 (Second embodiment)
Next, a second embodiment of the machine part according to the present invention will be described with reference to FIGS. This embodiment is different from the first embodiment only in the shape of the stress relaxation layer of the gear (third gear), and other parts are substantially the same as those in the first embodiment. The same reference numerals are assigned and detailed description is omitted. Further, in this embodiment, the third wheel is denoted by 226, the third gear is denoted by 226g, and the third kana is denoted by 226f.

図４７に示すように、三番車２２６は、三番かな２２６ｆと、三番歯車２２６ｇとを備えている。三番歯車２２６ｇの厚さＴ０は、例えば、１０μｍ以上１０ｍｍ以下である。三番かな２２６ｆは、上軸部２２６ａと、下軸部２２６ｂと、かな部２２６ｃとを備えている。三番歯車２２６ｇは、応力緩和層２２６ｓ、中心支持部２２６ｈと、あみだ部２２６ｊと、歯車部２２６ｄとを備えている。三番かな２２６ｆは、炭素鋼などの金属で形成されている。三番歯車２２６ｇは、応力緩和層２２６ｓはＮｉなどの金属で形成され、中心支持部２２６ｈと、あみだ部２２６ｊと、歯車部２２６ｄはＳｉで形成されている。そして、三番車２２６は、三番歯車２２６ｇの中心に形成された貫通孔２２６ｋに三番かな２２６ｆを挿通して固定されている。ここで、図４７に示すように、Ｓｉ基板で形成された中心支持部２２６ｈには、直径Ｄ１の貫通孔２２６ｌが形成されている。応力緩和層２２６ｓは中心支持部２２６ｈの貫通孔２２６ｌの内周面に形成されている。ただし、応力緩和層２２６ｓの幅Ｗ１は、三番歯車２２６ｇの厚みＴ０よりも小さい。そして、応力緩和層２２６ｓの内周面が、三番歯車２２６ｇの貫通孔２２６ｋを形成している。この応力緩和層２２６ｓが三番かな２２６ｆに当接されて固定されている。ただし、三番歯車２２６ｇの厚みＴ０は応力緩和層２２６ｓの幅Ｗ１よりも大きく、貫通孔２２６ｋにおける三番かな２２６ｆが挿入される軸方向の両端部の内径が拡径される。つまり、貫通孔２２６ｌと三番かな２２６ｆとの間に隙間２２６ｔが形成される。また、応力緩和層２２６ｓの厚さＴ１は、例えば、１μｍ以上１００μｍ以下である。 As shown in FIG. 47, the third wheel & pinion 226 includes a third pinion 226f and a third pinion gear 226g. A thickness T0 of the third gear 226g is, for example, not less than 10 μm and not more than 10 mm. The third kana 226f includes an upper shaft portion 226a, a lower shaft portion 226b, and a kana portion 226c. The third gear 226g includes a stress relaxation layer 226s, a center support portion 226h, an abutment portion 226j, and a gear portion 226d. The third kana 226f is made of a metal such as carbon steel. In the third gear 226g, the stress relaxation layer 226s is formed of a metal such as Ni, and the center support portion 226h, the ridge portion 226j, and the gear portion 226d are formed of Si. The third wheel & pinion 226 is fixed by inserting a third pinion 226f through a through hole 226k formed at the center of the third gear 226g. Here, as shown in FIG. 47, a through hole 226l having a diameter D1 is formed in the center support portion 226h formed of the Si substrate. The stress relaxation layer 226s is formed on the inner peripheral surface of the through hole 226l of the center support portion 226h. However, the width W1 of the stress relaxation layer 226s is smaller than the thickness T0 of the third gear 226g. The inner peripheral surface of the stress relaxation layer 226s forms the through hole 226k of the third gear 226g. The stress relaxation layer 226s is fixed in contact with the third pinion 226f. However, the thickness T0 of the third gear 226g is larger than the width W1 of the stress relaxation layer 226s, and the inner diameters of both end portions in the axial direction in which the third kana 226f is inserted in the through hole 226k are expanded. That is, a gap 226t is formed between the through hole 226l and the third pinion 226f. The thickness T1 of the stress relaxation layer 226s is, for example, not less than 1 μm and not more than 100 μm.

（番車の製造方法）
次に、本実施形態の歯車（三番歯車２２６ｇ）の製造方法について説明する。図４８〜図５３は三番歯車２２６ｇの製造方法を説明する図である。なお、フォトレジスト２５を塗布する工程までは、第一実施形態と同様の工程なので、説明を省略する。 (Manufacturing method of the wheel)
Next, the manufacturing method of the gear (third gear 226g) of this embodiment will be described. 48 to 53 are views for explaining a method of manufacturing the third gear 226g. Since the steps up to the step of applying the photoresist 25 are the same as those in the first embodiment, the description thereof is omitted.

図４８はフォトレジスト２５を露光・現像した図である。ポジ型のフォトレジスト２５に紫外線やX線等の露光光を照射し、Ｓｉ基板１０の側面１０ｋに形成された金属層１３ｓに囲まれた部分のフォトレジスト２５を硬化させる。そして、未硬化のフォトレジスト２５部分を除去し、三番歯車２２６ｇの金属部２２６ｓの幅Ｗ１に相当する範囲にのみフォトレジスト２５を残す。 FIG. 48 shows the photoresist 25 exposed and developed. The positive photoresist 25 is irradiated with exposure light such as ultraviolet rays and X-rays, and the photoresist 25 in a portion surrounded by the metal layer 13 s formed on the side surface 10 k of the Si substrate 10 is cured. Then, the uncured photoresist 25 portion is removed, and the photoresist 25 is left only in a range corresponding to the width W1 of the metal portion 226s of the third gear 226g.

図４９は、露光方法を説明する図である。Ｓｉ基板１０を軸Ｃを基準に回転させながら、Ｓｉ基板１０に対して斜めに露光光４６を照射する。Ｓｉ基板１０と露光光４６の角度は、三番歯車２２６ｇの応力緩和層２２６ｓの幅Ｗ１に応じて決まる。図４９では、Ｓｉ基板１０の上下両側から露光光４６を照射しているが、隙間２２６ｔを片側にしか設けない場合は、隙間２２６ｔを設ける側からのみ露光光４６を照射すればよい。 FIG. 49 is a view for explaining an exposure method. While rotating the Si substrate 10 with respect to the axis C, the exposure light 46 is irradiated obliquely to the Si substrate 10. The angle between the Si substrate 10 and the exposure light 46 is determined according to the width W1 of the stress relaxation layer 226s of the third gear 226g. In FIG. 49, the exposure light 46 is irradiated from both the upper and lower sides of the Si substrate 10. However, when the gap 226t is provided only on one side, the exposure light 46 may be irradiated only from the side where the gap 226t is provided.

図５０は、金属層１３をエッチングした図である。Ｓｉ基板１０の内周面１０ｋに形成された、三番歯車２２６ｇの金属部２２６ｓの幅Ｗ１に相当する範囲の金属層１３ｓを残して金属層１３をエッチングする。エッチングは、ウエットプロセスの方が簡便である。例えば、金属層１３を形成する材料がＡｌの場合、エッチング液にはＨＦなどを用いる。このとき残った金属層１３ｓが、三番歯車２２６ｇの応力緩和層２２６ｓにあたる。図５１は、図５０の平面図である。 FIG. 50 is a diagram obtained by etching the metal layer 13. The metal layer 13 is etched while leaving the metal layer 13s in the range corresponding to the width W1 of the metal portion 226s of the third gear 226g formed on the inner peripheral surface 10k of the Si substrate 10. Etching is simpler in the wet process. For example, when the material for forming the metal layer 13 is Al, HF or the like is used as the etchant. The metal layer 13s remaining at this time corresponds to the stress relaxation layer 226s of the third gear 226g. FIG. 51 is a plan view of FIG.

図５２は、フォトレジスト２５を除去した図である。フォトレジスト２５をエッチングあるいは物理的な力等によって除去し、三番歯車２２６ｇが完成する。図５３は図５４の平面図である。 FIG. 52 is a diagram with the photoresist 25 removed. The photoresist 25 is removed by etching or physical force to complete the third gear 226g. FIG. 53 is a plan view of FIG.

このようにして製造された三番歯車２２６ｇは、隙間２２６ｔを有している。このように構成することで、第一実施形態と略同一の作用を得ることができるとともに、隙間２２６ｔを貫通孔２２６ｋにおける三番かな２２６ｆが挿入される軸方向の上端部に形成した場合、貫通孔２２６ｋに三番かな２２６ｆを嵌合する際に、図５４に示すように隙間２２６ｔがガイドとなり、三番かなを真っ直ぐに嵌合させやすくなる。したがって、三番車２２６の偏心を防ぐことができるので、三番車２２６を使用した時計の精度を向上させることができる。さらに、隙間２２６ｔを貫通孔２２６ｋにおける三番かな２２６ｆが挿入される軸方向の下端部に形成した場合、貫通孔２２６ｋに三番かな２２６ｆを嵌合する際に、削れ屑が発生しても隙間２２６ｔに削れ屑が留まるので、三番車２２６の外観を損ねることがない。また、削れ屑が三番歯車２２６ｇや他の機械部品との摺動部に詰まって機能低下を引き起こすのを防止することができる。したがって、三番車２２６を使用した時計の精度を向上させることができる。 The third gear 226g thus manufactured has a gap 226t. With this configuration, substantially the same operation as in the first embodiment can be obtained, and when the gap 226t is formed at the upper end portion in the axial direction in which the third kana 226f in the through hole 226k is inserted, When the third kana 226f is fitted into the hole 226k, the gap 226t serves as a guide as shown in FIG. 54, and the third kana is easily fitted straight. Therefore, since the eccentricity of the third wheel & pinion 226 can be prevented, the accuracy of the timepiece using the third wheel & pinion 226 can be improved. Further, when the gap 226t is formed at the lower end of the through hole 226k in the axial direction where the third kana 226f is inserted, the gap does not occur even when shavings are generated when the third kana 226f is fitted into the through hole 226k. Since shavings remain on 226t, the appearance of the third wheel & pinion 226 is not impaired. Further, it is possible to prevent the shavings from clogging the sliding portion with the third gear 226g and other machine parts and causing a deterioration in function. Therefore, the accuracy of the timepiece using the third wheel & pinion 226 can be improved.

また、図５５に示すように、隙間３２６ｔを貫通孔３２６ｋにおける三番かな３２６ｆが挿入される軸方向の両端部ではなく、中央部に形成してもよい。このように構成することで、貫通孔３２６ｋに三番かな３２６ｆを嵌合する際に、一段目の応力緩和層３２６ｓ部分で発生した応力が隙間３２６ｔに逃げ、二段目の応力緩和層３２６ｓと嵌合する。このように応力の逃げ場を設けることによって、応力緩和層３２６ｓの応力緩和効果がより向上する。なお、このような構造を持つ歯車（三番歯車３２６ｇ）は、ＳｉｌｉｃｏｎＯｎＩｎｓｕｌａｔｏｒ基板（ＳＯＩ基板）を基板１０に用いることで製造することができる。図５６は、三番歯車３２６ｇを形成するための基板１０である。基板１０は、支持層１０ａと活性層１０ｂの間にＢＯＸ層１０ｃが挟まれたＳＯＩ基板であり、支持層１０ａと活性層１０ｂはＳｉ、ＢＯＸ層１０ｃはＳｉＯ₂で形成されている。図１７に示す金属膜形成工程において、電気めっき法で金属膜１３を形成すると、絶縁体であるＳｉＯ₂で形成されているＢＯＸ層１０ｃには電気が流れないので、金属膜１３が形成されない。したがって、貫通孔３２６ｋに隙間３２６ｔが形成される。 Further, as shown in FIG. 55, the gap 326t may be formed at the central portion, not at both ends in the axial direction in which the third kana 326f in the through hole 326k is inserted. With this configuration, when the third kana 326f is fitted into the through hole 326k, the stress generated in the first-stage stress relaxation layer 326s escapes to the gap 326t, and the second-stage stress relaxation layer 326s Mating. By providing a stress relief field in this manner, the stress relaxation effect of the stress relaxation layer 326s is further improved. The gear having such a structure (third gear 326g) can be manufactured by using a silicon on insulator substrate (SOI substrate) for the substrate 10. FIG. 56 shows the substrate 10 for forming the third gear 326g. The substrate 10 is an SOI substrate in which a BOX layer 10c is sandwiched between a support layer 10a and an active layer 10b. The support layer 10a and the active layer 10b are formed of Si, and the BOX layer 10c is formed of SiO ₂ . In the metal film forming step shown in FIG. 17, when the metal film 13 is formed by electroplating, electricity does not flow through the BOX layer 10c formed of SiO ₂ that is an insulator, so the metal film 13 is not formed. Accordingly, a gap 326t is formed in the through hole 326k.

１０…基板１１…フォトレジスト１２…ＳｉＯ₂膜１３…金属層２５…フォトレジスト４５…フォトマスク１２４…二番車（番車）１２６…三番車（番車）１２６ｆ…三番かな（軸部材）１２６ｇ…三番歯車（機械部品）１２６ｋ…貫通孔１２６ｓ…応力緩和層１２８…四番車（番車）１３０…がんぎ車１４２…アンクル 10 ... substrate 11 ... photoresist 12 ... SiO ₂ film 13 ... metal layer 25 ... photoresist 45 ... photomask 124 ... second wheel (vans) 126 ... third wheel (vans) 126 f ... third pinion (shaft member 126g ... Third gear (mechanical part) 126k ... Through hole 126s ... Stress relaxation layer 128 ... Fourth wheel (number wheel) 130 ... escape wheel 142 ... ankle

Claims

In mechanical parts that are composed mainly of silicon and have through-holes that can be fitted with shaft members,
A metal layer configured to be able to contact the shaft member on a part of the inner peripheral surface of the through hole ;
A machine part comprising a gap formed by a portion of the inner peripheral surface where the metal layer is not formed and the shaft member .

The metal layer is formed in a range smaller than the depth of the through hole, and the inner diameter of at least one end portion in the axial direction in which the shaft member is fitted in the through hole is expanded from the inner diameter of the central portion in the axial direction. The machine part according to claim 1, wherein:

The metal layer is formed to be divided into an upper portion and a lower portion in the axial direction in which the shaft member is fitted in the through hole, and a groove extending in the circumferential direction in an axial center portion of the through hole in which the shaft member is fitted. The machine part according to claim 1, wherein:

The mechanical part according to claim 1, wherein the metal layer is softer than the silicon and the shaft member.

A mechanical assembly comprising the mechanical component according to any one of claims 1 to 4 and the shaft member, wherein the mechanical component is configured to be rotatable about the shaft member. Mechanical assembly.

6. The machine assembly according to claim 5, wherein the machine part is a gear.

A timepiece comprising the mechanical part according to claim 1 and an assembly part of a device for measuring time .

The timepiece according to claim 7, wherein the assembly part is at least one of a wheel, an escape wheel and an ankle .