JP6308810B2 - 時計用部品、ムーブメント、時計及び時計用部品の製造方法 - Google Patents
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Description
特許文献1には、歯車の歯先に潤滑油を保持する溝が形成された構成が記載されている。また、特許文献2には、歯車の歯と係合するアンクルの爪にチャネルが形成された構成が記載されている。
また、電鋳型及び電鋳型から露出した導電膜の表面に、電鋳法により金属材料で少なくとも機能部を形成するので、複雑な形状の機能部であっても、簡単且つ精度良く形成することができる。
(時計用部品)
図1は、本発明の一実施形態に係る時計用部品10の斜視図である。
図2は、上記時計用部品10の歯部14の拡大斜視図である。
本実施形態では、時計用部品10として、がんぎ車10(以下、単に歯車10と称する。)を例に挙げて説明する。
尚、本実施形態に係る中間部13は、複数のアーム部13c及び貫通部16を有するが、これに限られない。例えば、中間部13は、貫通部16を有していなくてもよい。即ち、中間部13は、一定の厚さを有する円環状であってもよい。
尚、外側円環部13bと歯部14との間には、貫通部17が形成されていなくてもよい。即ち、歯部14が外側円環部13bの外周に沿って隙間なく形成されていてもよい。
歯部14の接触面14aを含む外周面14sは、後述する電鋳型からの転写により、全周に亘って凹曲面状に窪んでいる。
以下の説明においては、便宜上、歯部14の外周面14sの一部である接触面14aの凹曲面状について説明する。接触面14a以外の面の凹曲面状については、接触面14aの凹曲面状と同様の形状であるため、詳細な説明は省略する。
図4は、図3のI−I線における断面図である。
図5は、図3のII−II線における断面図である。
尚、図3において、横軸Xは接触面14aの正面視における左右長さ(以下、接触面14aの幅という。)であり、縦軸Yは接触面14aの正面視における上下長さ(以下、接触面14aの厚みという。)である。図4において、横軸Xは接触面14aの幅であり、縦軸Zは接触面14aの歯車10の径方向に沿う高さ(以下、接触面14aの高さという。)である。図5において、横軸Yは接触面14aの厚みであり、縦軸Zは接触面14aの高さである。
接触面14aは、幅方向(X方向)及び厚み方向(Y方向)のそれぞれにおいて、凹曲線状を有している。
接触面14aの幅方向(X方向)及び厚み方向(Y方向)のそれぞれにおいて、接触面14aの最大高さと最小高さとの差(接触面14aの最大深さ)は、例えば50nm以上1000nm以下となっている。
次に、図6から図14を用いて、時計用部品10の製造方法について説明する。本実施形態では、時計用部品10の製造方法として、上記歯車10の製造方法について説明する。
図6から図14は、本実施形態に係る歯車10の製造方法を説明する工程図である。尚、図9(b)は歯部14の先端部に相当する部分の上面図である。図6から図9(a)及び図10から図14は、図9(b)のIII−III線に相当する部分における断面図である。
電鋳型配置工程は、導電膜21が形成された基板20の表面に、歯部14の外周面14sに相当する部分と対向する部分が凸曲面状を有する電鋳型26を配置する工程である。本実施形態において、電鋳型配置工程は、レジスト層形成工程と、露光工程と、加熱工程と、電鋳型形成工程と、を含む。
電鋳工程は、電鋳型26及び電鋳型26から露出した導電膜21の表面に、電鋳法により金属材料で、電鋳型26からの転写により、歯部14を形成する工程である。歯部14の外周面14sは、電鋳型26からの転写により、全周に亘って凹曲面状に窪む。
例えば、シリコンやガラス等で構成される基板20の表面に、電鋳電極として導電膜21を形成する。導電膜21は、例えば、金や銀、銅、ニッケル等の金属材料で構成されている。導電膜21の形成は、例えば、スパッタリングや蒸着、無電解めっき等の方法により行うことができる。
レジスト層22の厚みは、歯車10の厚み程度の厚みとする。本実施形態では、レジスト層22として、ネガ型のフォトレジストを用いる。レジスト層22の形成材料としては、例えば、エポキシ樹脂を主成分とした樹脂材料である「SU−8」を用いる。「SU−8」は、粘度が高い高分子構造を有するため、高アスペクト比の構造物を形成する上で好適である。本実施形態では、当該樹脂材料の液状体を導電膜21が形成された基板20の表面に塗布することで、レジスト層22を形成する。
フォトマスク25には、紫外線を遮光する遮光パターン25aが形成されている。遮光パターン25aの形状及び寸法は、平面視における歯車10の形状及び寸法に対応している。
硬化部23は、レジスト層22のうち紫外線が照射される領域(平面視で遮光パターン25aと重ならない領域)に形成される。硬化部23は、後述する加熱工程において所望の量だけ膨張するように、完全には硬化されず、半硬化(半乾き状態)とされている。尚、硬化部23は、露光工程において僅かに(例えば1nmから数十nm程度で)膨張している。
非硬化部24は、レジスト層22のうち紫外線が照射されない部分(平面視で遮光パターン25aと重なる領域)に形成される。非硬化部24は、露光工程前のレジスト層22の状態(例えば液状体)となっている。
具体的に、硬化部23を例えば90度程度で所定の時間加熱し、非硬化部24の側及び導電膜21とは反対側(上側)に膨張させる。これにより、硬化部23において膨張部23aが形成される。非硬化部24は、硬化部23が膨張して膨張部23aが形成される過程で押し上げられて上側に膨らんだ状態となる。
尚、膨張部23aの膨張量は、加熱工程における加熱温度によって制御することができる。これにより、歯部14において潤滑油を多く必要とする部分は、適宜、膨張量を大きくすることができる。
具体的に、膨張部23aに紫外線を照射して完全に硬化させると共に(本硬化)、ウエットエッチング等により非硬化部24を除去する。これにより、膨張部23aにより電鋳型26が形成される。電鋳型26は、歯部14の外周面14sに相当する部分と対向する部分が凸曲面状を有する。電鋳型26には、歯部14(歯車10)の形状と対応した空間部27が形成される。
電鋳工程では、電鋳部材28は、空間部27が埋まると共に、空間部27から電鋳型26の上側に少しはみ出す程度に電鋳部材28が成長したとき、電鋳部材28の形成を終了する。
研磨工程では、歯部14(歯車10)が所望の厚み寸法となるように、電鋳部材28を電鋳型26と併せて研磨する。本実施形態では、電鋳型26の表面の電鋳部材28が除去されるように研磨を行い、歯部14(歯車10)の上面と電鋳型26の上面とが面一となるようにする。これにより、歯部14(歯車10)が形成される。
そして、歯部14(歯車10)を基板20から剥離することで、図14に示すように、歯部14(歯車10)が取り出される。
尚、歯部14(歯車10)の取り出し方法は、上記のような溶解に限らず、物理的な方法を用いてもよい。
また、電鋳型26及び電鋳型26から露出した導電膜21の表面に、電鋳法により金属材料で歯車10を形成するので、複雑な形状の歯車10であっても、簡単且つ精度良く形成することができる。
次に、機械式の腕時計(請求項の「時計」に相当。)及びこの腕時計に組み込まれたムーブメント(請求項の「ムーブメント」に相当。)について説明する。
図15に示すように、本実施形態の時計1のコンプリートは、図示しないケース裏蓋、及びガラス2からなる時計ケース3内に、ムーブメント100と、時に関する情報を示す目盛り等を有する文字板4と、時を示す時針5、分を示す分針6及び秒を示す秒針7を含む指針と、を備えている。文字板4には、日付を表す数字を明示させる日窓4aが開口している。これにより、時計1は、時刻に加え、日付を表示することが可能とされている。
また、二番車124、三番車126、四番車128及びがんぎ車130は、地板102及び輪列受162に対してそれぞれ回転可能に支持されている。これら香箱車120、二番車124、三番車126及び四番車128は、表輪列を構成する。この二番車124、三番車126、及び四番車128のうち少なくとも一つに、前述した実施形態の歯車が採用されている。
がんぎ車130の外周には歯が形成されている。アンクル142は、地板102とアンクル受(不図示)との間で回転可能に支持されており、一対のつめ石を備えている。アンクル142の一方のつめ石が、がんぎ車130の歯に係合した状態で、がんぎ車130は一時的に停止している。
てんぷ140は、てんぷ受(不図示)と地板102との間において回転可能に支持されており、一定周期で往復回転することにより、がんぎ車130の歯に、アンクル142の一方のつめ石及び他方のつめ石を、交互に係合及び解除させている。これにより、がんぎ車130を一定速度で脱進させている。
例えば、上記実施形態においては、時計用部品の一例として、歯車を挙げ、歯車としてがんぎ車の構成を例に挙げて説明したが、これに限らない。例えば、歯車は、がんぎ車に限らず、平歯車であってもよい。また、時計用部品は、歯車に限らず、アンクルやレバー類、軸受部等であってもよい。
Claims (8)
- 部品本体と、
他部品に接する接触面を有する機能部と、を備え、
少なくとも前記機能部は、電鋳法により形成され、
前記機能部の表面のうち少なくとも前記接触面は、電鋳型からの転写により、全面に亘って、前記部品本体の径方向の内側に向かってすり鉢状に凹む形状であることを特徴とする時計用部品。 - 前記部品本体と前記機能部とが電鋳法により一体に形成されていることを特徴とする請求項1に記載の時計用部品。
- 前記時計用部品は、中心部に配置された軸打込み部と、周縁部に配置された歯部と、前記軸打込み部と前記歯部との間に配置され、前記軸打込み部と前記歯部とを連結する中間部と、を備える歯車であり、
前記部品本体は、前記軸打込み部と前記中間部とによって構成され、
前記機能部は、前記歯部であることを特徴とする請求項1又は2に記載の時計用部品。 - 前記歯部の外周面は、前記電鋳型からの転写により、全周に亘って凹曲面状に窪んでいることを特徴とする請求項3に記載の時計用部品。
- 請求項1から4のいずれか一項に記載の時計用部品を備えたことを特徴とするムーブメント。
- 請求項5に記載のムーブメントを備えたことを特徴とする時計。
- 部品本体と、他部品に接する接触面を有する機能部と、を備えた時計用部品の製造方法であって、
導電膜が形成された基板の表面に、前記機能部の表面のうち少なくとも前記接触面に相当する部分と対向する部分が凸曲面状を有する電鋳型を配置する電鋳型配置工程と、
前記電鋳型及び前記電鋳型から露出した前記導電膜の表面に、電鋳法により金属材料で、少なくとも前記機能部を形成する電鋳工程と、を含み、
前記機能部の表面のうち少なくとも前記接触面は、前記電鋳型からの転写により、全面に亘って、前記部品本体の径方向の内側に向かってすり鉢状に凹む形状であることを特徴とする時計用部品の製造方法。 - 前記電鋳型配置工程は、
前記導電膜が形成された前記基板の表面に、前記電鋳型の形成材料となるレジスト層を形成するレジスト層形成工程と、
前記レジスト層の上にフォトマスクを配置して前記レジスト層を露光し、硬化部と非硬化部とを形成する露光工程と、
前記硬化部を加熱して前記硬化部を膨張させて膨張部を形成する加熱工程と、
前記非硬化部を除去し、前記膨張部により前記電鋳型を形成する電鋳型形成工程と、
を含むことを特徴とする請求項7に記載の時計用部品の製造方法。
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