JP6057732B2 - 装飾構造体、回転錘および時計 - Google Patents

Description

この発明は、装飾構造体、回転錘および時計に関するものである。

一般に、チタンやチタン合金は軽量であり、かつ比強度が大きいという特徴を有し、さらに耐食性などの点で優れた金属であるため、幅広い分野においてチタンやチタン合金の利用量が増大している。例えば、機械式時計に用いられる部品には、落下等による耐衝撃性が高く、高強度、高弾性、高振動吸収性等が求められるため、チタンやチタン合金等は使用に適していると言える。また、チタンやチタン合金は十分な耐食性を有するため、防錆等の後処理は必要ないが、部品がチタンやチタン合金以外の金属である場合、鉄等のような防錆処理が必要になる。防錆処理としては、例えばメッキ等を施すことが考えられるが、メッキが薄膜であるとピンホールを生じやすく耐久性が低下する虞がある。一方、メッキを厚膜にすると、公差の厳しい時計部品においては寸法誤差が大きくなる虞がある。このため、部品をチタンやチタン合金で形成し、陽極酸化処理を施すことにより、防錆処理を必要とせず、且つ発色させて装飾性を高めることができる（例えば、特許文献１参照）。

特開平１１−２５６３５２号公報

ところで、上述の従来技術にあっては、表面付近以外がチタンまたはチタン合金（以下、チタン材料）で形成されていても装飾には関係しないことから、高価なチタン材料において不要な部分を多く有してしまう。また、表面付近にのみチタン材料を形成する場合には、母材との密着性を確保することが困難であり、色むらや外観性の低下を招いてしまう虞がある。

本発明は、かかる事情を考慮してなされるものであり、表面付近にチタン層を形成することにより不要なチタン材料を減らし、かつ酸化膜による色むらが抑制される装飾構造体、回転錘および時計を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明に係る装飾構造体は、母材と、母材上に形成され、微小開口を有する下地層と、下地層上に形成され、下地層が形成される側とは反対側の表面にチタンの酸化膜が形成されるチタン層とを備え、チタン層は、微小開口の内部に埋め込まれる埋め込み部を有するように形成されることを特徴とする。

かかる特徴により、チタン材料の表面に酸化膜が形成されるとともに、かかる酸化膜の母材となるチタン材料により埋め込み部が形成されるので、チタン材料が装飾と接合強度確保とを併せて担うことができ、不要なチタン材料を減らしつつ、減らしたチタン材料が置き換えられた母材と、かかるチタン材料との接合強度が確保されるようになり、チタン材料の接合不足による色むらを抑制することができる。よって、効率的な量のチタン材料により安定した装飾状態を確保することができる。

また、本発明に係る装飾構造体は、埋め込み部が、チタンの化合物により形成されることを特徴とする。かかる特徴により、上述の効果に加え、さらに接合状態を強固に確保することができる。
また、本発明に係る回転錘は、上述の装飾構造体が軸中心に回転可能に形成される回転錘体と、装飾構造体の外周側に形成される回転重錘とを備え、外部振動により軸を中心として回転することを特徴とする。かかる特徴により、上述の効果を回転状態においても発揮することができる。

本発明に係る時計は、上述の回転錘を有する時計であって、回転錘が内部に回転可能に収容されることを特徴とする。かかる特徴により、上述の効果を有する時計を提供することができる。

本発明によれば、不要なチタン材料を減らしつつ、チタン材料表面の酸化膜の色むらが抑制される装飾構造体、回転錘および時計を提供することができる。すなわち、チタン材料を薄膜のチタン膜とすることでその下地となる下地層を形成し、かかる下地層にチタン層の埋め込み部を形成することで、表面に酸化膜が形成されるチタン層の母材に対する密着性を確保することができる。よって、かかる酸化膜の色彩を安定して確保することができるようになる。

本発明の第１実施形態におけるムーブメントを表側からみた平面図である。 本発明の第１実施形態における自動巻機構の概略構成図である。 本発明の第１実施形態における装飾構造体を有する回転錘の平面図である。 本発明の第１実施形態における装飾構造体の断面図である。 本発明の第２実施形態における装飾構造体の断面図である。 本発明の第３実施形態における装飾構造体の断面図である。 （ａ）：本発明の第１実施形態の製造方法における、ニッケル層を形成する前 に母材上に形成したニッケル層成長の起点の断面図である。（ｂ）：（ａ）形成後に形 成したニッケル層を含む装飾構造体の断面図である。（ｃ）：（ｂ）を形成した後、チ タン層を形成した後の装飾構造体の断面図である。 （ａ）：本発明の第３実施形態の製造方法におけるニッケル層を形成する前に 母材上に形成したレジストの断面図である。（ｂ）：（ａ）形成後に形成したニッケル 層を含む装飾構造体の断面図である。（ｃ）：（ｂ）を形成した後、レジストを除去し 、チタン層を形成した後の装飾構造体の断面図である。

以下において、本発明の第１実施形態を図面に基づいて説明する。まず、自動巻腕時計について説明する。図１は、自動巻機構を取り外した状態でムーブメントを表側からみた平面図、図２は、自動巻機構の概略構成図である。

図１、図２に示すように、本発明に係る装飾構造体（例えば、後述の回転錘１６０または回転錘体１６４）が組み込まれた自動巻腕時計（時計）１０は、ムーブメント１００と、このムーブメント１００を収納する不図示のケーシングとにより構成され、ムーブメント１００に不図示の文字板が取り付けられている。ムーブメント１００は、基板を構成する地板１０２と、一番受１０５と、二番受１０６と、てんぷ受１０８と、アンクル受１０９とを備えている。二番受１０６は、一番受１０５と地板１０２との間に配置される。地板１０２には巻真案内孔１０３が形成されており、ここに巻真１１０が回転可能に組み込まれている。ここで、地板１０２の両側のうち、文字板が配置される側（図１、図２における紙面奥側）をムーブメント１００の裏側と称し、文字板が配置される側とは反対側（図１、図２における紙面手前側）をムーブメント１００の表側と称する。ムーブメント１００の裏側には、裏輪列と称する輪列や、おしどり１４０、かんぬき１４２、及びおしどり押さえ１４４を含む切換装置が配置されている。この切換装置により、巻真１１０の軸方向の位置が決定するようになっている。一方、ムーブメント１００の表側には、表輪列と称する輪列、表輪列の回転を制御するための脱進・調速装置４０、および自動巻機構６０等が組み込まれている。表輪列は、香箱車１２０、二番車１２４、三番車１２６、四番車１２８により構成されている。香箱車１２０は、一番受１０５と地板１０２とにより回転可能に支持されており、不図示のぜんまいを有している。そして、巻真１０４を回転させると不図示のつづみ車が回転し、さらにきち車、丸穴車（何れも不図示）、及び角穴車１１８を介してぜんまいが巻き上げられる。さらに、角穴車１１８の歯部には、板状のこはぜ１１７が噛合されており、これにより、角穴車１１８の回転が規制されるようになっている。一方、ぜんまいが巻き戻される際の回転力により香箱車１２０が回転し、さらに二番車１２４が回転するように構成されている。二番車１２４は、二番受１０６と地板１０２とにより回転可能に支持されている。二番車１２４が回転すると、三番車１２６が回転する。三番車１２６は、一番受１０５と地板１０２とにより回転可能に支持されている。三番車１２６が回転すると、四番車１２８が回転する。四番車１２８は、一番受１０５と二番受１０６とにより回転可能に支持されている。四番車１２８が回転することにより脱進・調速装置４０が駆動する。

次に、脱進調速装置について説明する。脱進・調速装置４０は、てんぷ１３６と、がんぎ車１３４と、アンクル１３８とを備えている。アンクル１３８は、アンクル受１０９と地板１０２とにより回転可能に支持されている。てんぷ１３６は、てんぷ受１０８と地板１０２とにより回転可能に支持されている。てんぷ１３６は、てん真１３６ａと、てん輪１３６ｂと、ひげぜんまい１３６ｃとを有している。このような構成のもと、脱進・調速装置４０は、二番車１２４が１時間に１回転するように制御する。二番車１２４の回転に基づいて不図示の筒かなが同時に回転するように構成されており、この筒かなに取り付けられた不図示の分針が「分」を表示するようになっている。また、筒かなには、二番車１２４に対するスリップ機構が設けられている。筒かなの回転に基づいて、日の裏車の回転を介し、筒車（何れも不図示）が１２時間に１回転するように構成されている。そして、筒車に取付けられた不図示の時針が「時」を表示するようになっている。さらに、二番車１２４の回転により、三番車１２６の回転を介し、四番車１２８が１分間に１回転するように構成されている。四番車１２８には、不図示の秒針が取り付けられている。

次に、自動巻機構について説明する。自動巻機構６０は、この自動巻機構６０を構成する回転錘１６０をユーザーの腕の動きで動かし、香箱車１２０の不図示のぜんまいを巻き上げるものである。回転錘１６０は、ボールベアリング１６２と、回転錘体１６４と、回転重錘１６６とを有している。ボールベアリング１６２は、内輪と、外輪と、これら外輪と内輪との間に設けられた複数のボール（何れも不図示）とを有しており、内輪がボールベアリング止めねじ１６８を介して一番受１０５に固定されている。

次に、図３に基づいて、回転錘について説明する。図３は、回転錘の平面図である。図２、図３に示すように、回転錘１６０の回転錘体１６４は、陽極酸化処理が可能なチタン（Ｔｉ）、及びチタン合金の何れか一方により、平面視略扇状に形成されたものである。回転錘体１６４の回転中心には、ボールベアリング１６２が配置され、ボールベアリング１６２の外輪と回転錘体１６４とが固定されている。これにより回転錘体が軸中心に回転可能に支持される。

また、回転錘体１６４の外周縁には、この外周縁に沿うように湾曲した回転重錘１６６が取り付けられている。回転錘体１６４と回転重錘１６６とは締結部材を介して固定されている。また、接着材等で接着されてもよい。尚、回転錘体１６４と回転重錘１６６とが一体成形されていてもよい。回転錘体１６４のボールベアリング１６２の外輪には、回転錘かな１７８が設けられている。

この回転錘かな１７８は、一番伝え車１８２の一番伝え歯車１８２ａに噛合わされる。一番伝え歯車１８２ａは、一番受１０５と地板１０２とにより回転可能に支持されている。さらに、一番伝え車１８２と一番受１０５との間には、つめレバー１８０が組み込まれている。つめレバー１８０は、一番伝え車１８２の軸心から偏心した形で取り付けられたものであって、引きつめ１８０ａ、および押しつめ１８０ｂを有している。これら引きつめ１８０ａ、および押しつめ１８０ｂは、二番伝え車１８４の二番伝え歯車１８４ａに噛合わされる。二番伝え車１８４は、二番伝え歯車１８４ａの他に二番伝えかな１８４ｂを有している。二番伝え歯車１８４ａは、回転錘体１６４と一番受１０５との間に位置している。一方、二番伝えかな１８４ｂは、角穴車１１８と噛み合うようになっている。そして、二番伝え歯車１８４ａに噛合うつめレバー１８０の引きつめ１８０ａ、および押しつめ１８０ｂは、二番伝え歯車１８４ａの中心に向かって弾性力により付勢されている。

このような構成のもと、回転錘１６０が回転すると、回転錘かな１７８も同時に回転し、回転錘かな１７８の回転により、一番伝え車１８２が回転する。この一番伝え車１８２の軸心から偏心した形で取り付けられているつめレバー１８０は、一番伝え車１８２の回転により往復運動を行う。そして、引きつめ１８０ａ、および押しつめ１８０ｂにより二番伝え車１８４を一定の方向に回転させる。すると、二番伝え車１８４の回転により角穴車１１８が回転し、香箱車１２０の不図示のぜんまいを巻き上げる。ここで、自動巻腕時計１０の不図示のケーシングの裏側は、内部が視認可能なように透明になっている。このため、不図示のケーシングを介して視認される回転錘１６０の表面が発色されており、自動巻腕時計１０のデザイン性が向上されている。

次に、図４に基づいて、装飾構造体としての回転錘体１６４について説明する。図４は、本実施形態の回転錘体１６４の表面付近の断面図を模式的に表した図である。回転錘体１６４は、母材となる真鍮材２０２の表面にニッケル層２０４を形成してある。ニッケル層２０４の上には、ニッケル層２０４を下地層としてチタン層２０６が形成されている。さらに、チタン層の表面には陽極酸化膜２２が形成されている。チタン層２０６はチタンまたはチタン合金で形成されている。陽極酸化膜２２は、チタン層２０６の表層を酸化させて形成されている。

ニッケル層２０４は、チタン層２０６と真鍮材２０２とを連通する微小開口２０８が形成されており、かかる微小開口２０８がニッケル層２０４の貫通孔となっている。微小開口２０８の開口径はおよそ０．１マイクロメートルから５０マイクロメートルとなっている。また、チタン層２０６の膜厚はおよそ０．１マイクロメートルから５．０マイクロメートルとなっている。陽極酸化膜２２の膜厚は、その表層のおよそ０．０５マイクロメートルから０．３マイクロメートルとなっている。微小開口２０８は、チタン層２０６の埋め込み部２０６ａにより埋められており、埋め込み部２０６ａが真鍮材２０２に接触している。チタン層２０６は、一方の面側にチタン層２０６自体が酸化された陽極酸化膜２２と、他方の面側にニッケル層２０４の微小開口２０８を埋め、同じチタンまたはチタン合金で形成される埋め込み部２０６ａとを有している。

陽極酸化膜２２を含むチタン層２０６の表面は、微小開口２０６の上部においても周囲と同様に均一に形成されており、陽極酸化膜２２により均一に発色、または色むらが抑制されている。埋め込み部２０６はニッケル層２０４の微小開口２０８とのアンカー効果により接合面積が確保されるので、チタン層２０６とニッケル層２０４および／または真鍮材２０２との接合強度を所望の値に確保できる。このように、チタン層２０６の表面に酸化膜２２が形成されるとともに、かかる酸化膜２２の基材となるチタン層２０６により埋め込み部２０６ａが形成されるので、チタン層２０６が装飾と接合強度確保とを併せて担うことができる。従って、不要なチタン材料を減らしつつ、減らしたチタン材料が置き換えられた母材である真鍮材２０２とかかるチタン層２０６との接合強度が確保されるようになる。よって、効率的な量のチタン材料により安定した装飾状態を確保することができる。

ニッケル層２０４の膜厚は１〜２マイクロメートル以下であるが、微小開口の幅に対する深さの比がおよそ２以下となるように開口が形成されることで微小開口２０８が埋め込み部２０６ａにより埋められ、チタン層２０６の表面の陽極酸化膜２２が均一に発色することができる。

尚、微小開口は一つではなく、母材表面上に複数形成されていてもよく、複数形成されていた場合、接合強度は更に強化される。また、微小開口２０８はチタン層２０６と真鍮材２０２とを連通していなくてもよい。

次に、このような埋め込み部２０６ａと陽極酸化膜２２とを有するチタン層２０６が形成される回転錘体１６４の形成方法について説明する。まず、母材となる真鍮材２０２で形成される回転錘体１６４を準備し、回転錘体１６４の表面にニッケル層２０４を電解めっきおよび無電解めっきにより成膜する。このとき、ニッケル層２０４の厚みをおよそ１マイクロメートル以下となるような厚みとすることで、母材表面に残った不純物の影響や洗浄時に吸蔵された水素などの影響を考慮することでニッケル層におよそ１マイクロメートル以下の微小開口２０８を形成する。このニッケル層２０４が成膜された真鍮材２０２を真空中又はアルゴン雰囲気中に設置し、イオンプレーティング法により、ニッケル層２０４上にチタン層２０６を成膜する。このとき、ニッケル層２０４の微小開口２０８にはチタン層２０６の埋め込み部２０６ａが成膜される。その後、電解液中に回転錘体１６４を浸漬して陽極に接続し、陰極との間を通電する、所謂陽極酸化処理を行う。これにより水が電気分解され、回転錘体１６４の表面に陽極酸化膜２２が形成される。この後、純水で洗浄し、エアブローで回転錘体１６４を乾燥させ、酸化膜２２が形成された回転錘体１６４が得られる。

次に、上述の第１実施形態とは別の第２実施形態について図５を用いて説明する。図５は本実施形態の装飾構造体である回転錘体１６４の表面付近の断面図を模式的に表した図である。本実施形態の第１実施形態と重複する部分については、同一符号を付して、説明を省略する。本実施形態が、第１実施形態と異なる点は、チタン層２０６がチタンの化合物である窒化チタン層２１０を有する点である。

窒化チタン層２１０は、ニッケル層２０４が形成される側に形成されている。よって、ニッケル層２０４の微小開口２０８を埋める埋め込み部２０６ａは、チタンの化合物である窒化チタンにより形成されており、埋め込み部２０６ａが窒化チタン層２１０の一部を構成している。窒化チタンはイオンプレーティングにおける膜形成時にチタンと共に窒素ガスを導入し窒化チタン膜を形成する。従って、チタン膜のみ形成する場合よりもガスによるチタン粒子の回り込みが増加し、微小開口２０８への付き回り及び埋め込み性が向上する。これにより、チタン層２０６とニッケル層２０４および／または真鍮材２０２との接合強度を更に向上することができる。

次に、上述の実施形態と異なる第３実施形態について図６に基づき説明する。図６は、本実施形態の装飾構造体である回転錘体１６４の表面付近の断面図を模式的に表した図である。本実施形態の第１実施形態と重複する部分については、同一符号を付して、説明を省略する。本実施形態が上述の実施形態と異なる点は、微小開口の形状が、真鍮材２０２に向うに従い絞られる略錐状だったのに対し、真鍮材２０２に向うに従い拡径となる略逆錐状となっている点である。

図６に示すように、本実施形態の微小開口３０８は、真鍮材２０２側を下面として逆錐状のテーパー形状となっている。微小開口３０８に埋め込まれるチタン層２０６の埋め込み部２０６ａは、ニッケル層２０４の上部が狭窄されていることにより、ニッケル層２０４や真鍮材２０２との密着強度がさらに向上するようになっている。

次に、上述の第１実施形態の製造方法について図７（ａ）〜図７（ｃ）を用いて説明する。図７（ａ）は本実施形態の回転錘体１６４の表面付近においてニッケル層及びイオンプレーティングによるチタン層を形成する前の断面図を模式的に表した図である。図７（ａ）に示すように、ニッケル層を形成する前に、フラッシュ蒸着等で母材上に島状にニッケル層成長の起点２０４ａを複数形成しておく。この状態でニッケル層２０４を形成することにより、図７（ｂ）に示すように起点２０４ａを中心に起点間の間においてもニッケル層２０４が成長していき、微小開口２０８が形成される。この後、図７（ｃ）に示すように、イオンプレーティングにてチタン層を形成することにより微小開口２０８を埋める埋め込み部２０６ａを形成することができる。このような起点２０４ａを形成することによって微小開口２０８を形成することにより、微小開口２０８の数をコントロールすることができ、更にニッケル層の厚みと微小開口２０８のアスペクト比をコントロールすることや、より目的に応じた接合強度を得ることができる。なお、上述の第２実施形態の製造方法は、ニッケル層２０４の直上に窒化チタン層２１０を形成する点が異なる以外は同様である。

次に、上述の第３実施形態の製造方法について図８（ａ）〜図８（ｃ）を用いて説明する。図８（ａ）は本実施形態の回転錘体１６４の表面付近においてニッケル層及びイオンプレーティングによるチタン層を形成する前の断面図を模式的に表した図である。図８（ａ）に示すように、ニッケル層を形成する前に母材上にレジストによりパターン２０４ｂを形成しておく。この状態でニッケル層２０４を形成することにより、図８（ｂ）に示すようにレジストパターン２０４ｂの部分にはニッケル層は形成されない。この後、ウェットエッチング等によりレジストパターン２０４ｂを剥離し、図８（ｃ）に示すように、イオンプレーティングにてチタン層を形成することにより微小開口２０８を埋める埋め込み部２０６ａを形成することができる。このような微小開口形成方法を採用することにより、微小開口２０８の数をコントロールすることができ、また、ニッケル層の厚みと微小開口２０８のアスペクト比をコントロールすることができる。また、レジストパターンの形状を図８（ａ）のように逆錐状のテーパーを作成することにより、チタン層をより強固に接合することができる。

また、上述の実施形態では、母材を真鍮材２０２としたが、洋白材としてもよい。
また、上述の実施形態では、回転錘体１６４における所望の表面箇所を陽極酸化した場合を説明したが、回転重錘１６６を含む回転錘１６０の表面を陽極酸化して、陽極酸化膜２２を形成してもよい。
また、上述の実施形態では、微小開口２０８の底面は母材となっているが、ニッケル層が形成されていてもよい。

この他、自動巻腕時計１０に用いられるさまざまな部品に本発明を適用することができる。例えば、回転錘１６０の他に、地板１０２、一番受１０５、二番受１０６、てんぷ受１０８、アンクル受１０９、各車１２０〜１２８、てん輪１３６ｂ等、さまざまな部品に本発明の適用することができる。さらには、自動巻腕時計１０を構成する部品に限らず、酸化膜を形成することで発色させるさまざまな部品に本発明を適用することができる。

本発明は、上述の各実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。さらに、各実施形態の開示する複数の構成要件における適宜な組み合わせが可能である。

１０ 自動巻時計（時計）
２２ 陽極酸化膜（酸化膜）
１６０ 回転錘（装飾構造体）
２０２ 真鍮材（母材）
２０４ ニッケル層（下地層）
２０８，３０８ 微小開口
２０６ チタン層
２０６ａ 埋め込み部
２０８ 微小開口
２１０ 窒化チタン層
１６４ 回転錘体（装飾構造体）
１６６ 回転重錘
１６０ 回転錘（装飾構造体）
１６２ 回転軸（軸）

Claims (4)

1. 母材と、
   前記母材上に形成され、微小開口を有する下地層と、
   前記下地層上に形成され、前記下地層が形成される側とは反対側の表面にチタンの酸化膜が形成されるチタン層とを備え、
   前記チタン層は、前記微小開口の内部に埋め込まれる埋め込み部を有し、
   前記微小開口は、前記母材に向うに従い拡径となるテーパー形状であることを特徴とする装飾構造体。
2. 請求項１に記載の装飾構造体であって、
   前記埋め込み部は、前記チタンの化合物により形成されることを特徴とする装飾構造体。
3. 請求項１または２に記載の装飾構造体が軸中心に回転可能に形成される回転錘体と、前記装飾構造体の外周側に形成される回転重錘とを備え、外部振動により前記軸を中心として回転することを特徴とする回転錘。
4. 請求項３に記載の回転錘を有する時計であって、
   前記回転錘が内部に回転可能に収容されることを特徴とする時計。

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