JP6846476B2 - 色付きの熱補償されるらせん状体及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、機械式の腕時計や懐中時計のような携行可能な時計の調整要素を提供するように設計されているコイルばねに関する。

機械式携行可能な時計の価値は、その部品の外観に関連することが多い。これに関連して、スケルトン腕時計が顧客によって高く評価されている。その顧客は、スケルトン腕時計を構成する複雑な要素や主な機能の動作を見ることができる。運動の源であるコイルばねの表示は特に評価される。したがって、この部品の美的外観には特に配慮する必要がある。

色付けは、部品の美的外観を改善する１つの方法である。一般的には、ＰＶＤ、ＡＬＤ、直流電気的なプロセス、陽極酸化のような、層を堆積させる様々な方法によって、携行可能な時計用部品に色付けをすることができる。しかし、コイルばねを用いる特定のケースにおいては、このような審美的な層を堆積させると、この部品の必要な性質を害することがある。なぜなら、この部品は、磁場の影響を受けずに異なる温度における動作の差が最小限であることを確実にするように振り子と一緒にふるまうことが必要であるからである。

このような状況で、本発明の主題は、基部の特性（スチフネスの調整、反磁性、ばね仕掛けバランスアセンブリーの熱変動の補償など）を確実にしつつ、自身の可視面に色付けをすることを可能にするようなコイルばねを提案することである。

このために、当該製造方法は、コイルばねのコアの少なくとも１つの面上にて薄膜を形成することを伴い、干渉効果の結果として前記面に色付けをする。当該薄膜は、酸化ケイ素のより厚い層によって被覆される他の面とともに当該コイルばねの熱補償に貢献する酸化ケイ素（ＳｉＯ₂）の薄膜である。当該薄膜の厚みを調整することによって、多くの色を選択することができる。

より詳細には、当該方法は、
− 前記コアの面のすべての上にて、熱補償される前記コイルばねを形成するために必要な厚みに対して特定の割合の厚みを後で有する第１の酸化ケイ素層を形成する第１のステップと、
− 色付けされるように設計されたコアの面から前に形成された第１の酸化物層を除去することを伴う第２のステップと、
− 第１のステップの面と同じ面上に、１μｍ以下である必要な厚みに対して残りの割合の厚みを有する第２の酸化ケイ素層を形成して、その一又は複数の面に干渉効果の結果として色を与えることを伴う第３のステップと
によって酸化ケイ素層の厚みを増加させることを伴う。

好ましくは、前記熱補償層は、コアの側面及び携行可能な時計内で見えるように設計されている面とは反対側の面上に形成される。

この方法には、色付けされた層を形成してもコイルばねの製造方法及びコイルばねの機能にほとんど影響を及ぼさないという利点がある。より正確には、コイルばねの側面上の熱補償層の形成は、温度についての良好なふるまいが考慮に入れると、当該方法に影響されず、又は当該方法に最小限しか影響されない。

添付の図面を参照する好ましい実施形態についての以下の説明において、本発明の他の特徴や利点が与えられている。なお、これは例として与えられるものであって、これには何ら限定されない。

図１ａは、本発明に係るコイルばねの斜視図である。図１ｂは、図１ａのコイルばねのループの横断方向の断面図である。 本発明に係る方法のいくつかのステップを概略的に示しているコイルばねのループの横断方向の断面図である。

本発明は、可視面に色付けすることを可能にする携行可能な時計部品を製造する方法に関する。

本発明について、図１ａ及び１ｂに示しているようなコイルばね１の単純化された例を用いて説明する。なお、これに限定されない。また、当然、本発明に係る他の部品を作ることも可能である。

本発明は、熱補償されるコイルばねであって、熱補償のために酸化ケイ素層３によって被覆された単結晶又は多結晶のケイ素コア２を有するものに関し、これによって、全体のコイルバランス（図１ｂ）のふるまいに応じてコイルばねの熱弾性係数の変化を調整することが可能になる。本発明によると、携行可能な時計ケース内に組み付けられた後に見えるように設計されているコアの少なくとも1つの面には、干渉効果の結果として色付けされる酸化ケイ素層があり、この層は干渉層と呼ばれる。図示した例において、面２ａは、携行可能な時計ケースの透明板を通して見えるように設計されているコイルばねの上面である。１つの変種において、この面は、携行可能な時計の基部を通して見えるように設計された下面２ｃであることができる。別の変種において、上面２ａ及び下面２ｃは、干渉層を有することができる。この干渉層は、所望の色に調整される１μｍ以下である厚みを有する薄膜の形態であり、この厚み範囲によって、強い色であって、したがって、より容易に見ることができる色（例、より鮮明）を得ることが可能になる。例えば、表１は、薄膜の厚みに応じて干渉によって得ることができる色のいくつかの例を示している。

薄膜によって被覆されていない一又は複数の面は、同様に酸化ケイ素によって作られた熱補償層で被覆されている。好ましくは、当該コイルばねは、コア２の側面２ｂ、２ｄ上に少なくとも１つの熱補償層を有する。好ましくは、コアは、当該区画にある４つの面のうちの３つの面、すなわち、図示した例において側面２ｂ、２ｄと下面２ｃ上に、熱補償層を有する。熱補償層は、厚みが干渉層と異なり、その厚みは、干渉層の厚みよりも大きく、より正確には１μｍよりも大きい。しかし、干渉層がコイルばねの熱補償に部分的に関与することが規定される。

さらに、当該コイルばねは、熱補償層を有する面のすべて又は一部にわたって導電層４を有することができる。図示した例において、連続的な導電層４は、下面２ｃを被覆し、側面２ｂ、２ｄを部分的に被覆する。当該導電層を、例えば、好ましくは厚みが５０ｎｍ未満である、金、白金、クロム、タンタル、チタン、ロジウム又はパラジウムのような金属材料によって形成することができる。前記導電層は、静電防止機能を有し、部分的なシールを確実にする。

図２に、熱補償され色付けされるコイルばねを作るために用いられる方法をコイルばねのループの断面図を用いて部分的に示している。この図に、酸化ケイ素が成長しているときに行われるいくつかの異なるステップを示している。ケイ素コアを備えたコイルばねをケイ素チップ（ウェハー法）から予め得ることができる。例えば、既知の方法で、湿潤プロセスによる化学攻撃、プラズマによる乾式機械加工プロセス、又はコイルの所望の輪郭に対応する適切なマスクを用いることによる反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）を行うことができる。

本発明は、熱補償層を形成するように設計されている伝統的な酸化プロセスを以下の一連のシーケンスに置き換えることを伴う。以下において、側面２ｂ、２ｄと下面２ｃに補償層を有し上面２ａに干渉層を有するコア２に関して当該方法を説明する。

図２ａを参照すると、第１のステップは、ケイ素コア２上に酸化ケイ素層３を成長させることを伴う。この酸化ケイ素層３は、熱補償を得るために必要な厚みに対して特定の割合の厚みを有する。このステップは、例えば、熱酸化によって行うことができる。図２ｂに示している第２のステップにおいて、上面２ａ上にて成長された酸化層が完全に除去される。この酸化層の除去は、刻み込み（engraving）によって行うことができる。この刻み込みは、関心事の面のみに影響を与えるために、異方性、すなわち、指向性である。すなわち、側面２ｂ、２ｄ及び下面２ｃ上の層３は、刻み込みの影響を受けない。当該方法は、乾式刻み込みを用いることができる。

図２ｃに示している第３のステップは、所望の干渉層の厚み及び所望の熱補償層の厚みを得るように、面２ａ、２ｂ、２ｃ及び２ｄのすべての上に酸化ケイ素層を成長させることを伴う。また、このステップを熱酸化によって行うこともできる。

随意的に、第４のステップ（図２ｄ）において、下面２ｃ上、そして、側面２ｂ及び２ｄのすべて又は一部上に、導電層４が堆積される。この堆積は、ＰＶＤ、イオン注入又は電解堆積のような様々な既知のプロセスによって行うことができる。

このようにして、最終的には、このように、コイルばねは、側面２ｂ、２ｃ及び２ｄ上の層が熱補償のために調整され上面２ａ上の層が所望の色を得るように調整されるコア２の面のすべての上にＳｉＯ₂の連続層を有する。熱補償を可能にする層の厚みは、色付けされる層の厚みよりも大きい。

当然、このような方法は熱補償されたコイルばねに限定されず、ケイ素によって作られた歯車、アンカー又は他の部品に適用することができる。

１ コイルばね
２ コア
３ 酸化ケイ素層
４ 導電層

Claims (11)

1. 熱補償され色付けされる携行可能な時計用コイルばね（１）を製造する方法であって、
   （ａ）ケイ素コア（２）を有するコイルばね（１）を用意するステップと、
   （ｂ）前記コイルばね（１）の前記コア（２）のすべての面（２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ）上に、熱補償を達成するために必要な厚みに対して特定の割合の厚みを有する第１の酸化ケイ素層（３）を形成するステップと、
   （ｃ）干渉効果の結果として色付けされるように設計されている前記コア（２）の１つの面（２ａ）から前記第１の酸化ケイ素層（３）を除去するステップと、
   （ｄ）干渉効果の結果として色付けされるように設計されている前記コア（２）の面（２ａ）上及び熱補償を行うように設計されている前記コア（２）の他の面（２ｂ、２ｃ、２ｄ）上に第２の酸化ケイ素層（３）を形成するステップと
   を備え、
   前記第２の酸化ケイ素層（３）は、熱補償を達成するために所定の厚みを有し、
   干渉効果の結果として色付けされるように設計されている前記コア（２）の前記面（２ａ）が色付けされる
   ことを特徴とする方法。
2. 前記第２の酸化ケイ素層（３）の厚みは、所望の色を得るように調整される
   ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記第１及び第２の酸化ケイ素層（３）は、前記ステップ（ｂ）及び（ｄ）において熱酸化によって形成される
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記ステップ（ｃ）は、異方性の刻み込みによって行われる
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
5. 前記ステップ（ｄ）の後に、熱補償を行うように設計されている前記コア（２）の前記少なくとも他の面（２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ）のすべて又は一部にわたって導電層（４）を堆積させるステップ（ｅ）を有する
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
6. 前記第１及び第２の酸化ケイ素層（３）は、前記コア（２）の前記面（２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ）のすべての上に形成され、
   前記第１の酸化ケイ素層（３）は、前記ステップ（ｃ）において、携行可能な時計の外部から見えるように設計されている面（２ａ、２ｃ）上にて除去される
   ことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の方法。
7. ケイ素コア（２）を有し熱補償され色付けされる携行可能な時計のためのコイルばね（１）であって、
   前記コア（２）は、携行可能な時計内における組み付けの後に見えるように設計された面（２ａ）にあり１μｍ以下の厚みを有し干渉効果の結果として前記面（２ａ）に色を与える酸化ケイ素の干渉層（３）と、及び他の面（２ｂ、２ｃ、２ｄ）上にあり前記干渉層よりも大きい厚みを有する酸化ケイ素の熱補償層（３）とを有する
   ことを特徴とするコイルばね（１）。
8. 前記コア（２）は、その上面（２ａ）及び／又は下面（２ｃ）に前記干渉層を有し、
   その２つの側面（２ｂ、２ｄ）に熱補償層とを有する
   ことを特徴とする請求項７に記載のコイルばね（１）。
9. 前記コア（２）は、その２つの側面（２ｂ、２ｄ）、及びその上面（２ａ）又は下面（２ｃ）に前記熱補償層を有する
   ことを特徴とする請求項８に記載のコイルばね（１）。
10. 前記熱補償層のすべて又は一部を被覆する導電層（４）を有する
    ことを特徴とする請求項７〜９のいずれかに記載のコイルばね（１）。
11. 請求項７〜１０のいずれかに記載のコイルばね（１）を有する
    ことを特徴とする携行可能な時計。

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