JP7438271B2 - 測時器の石（３０）の表面を処理する方法 - Google Patents

Description

本発明は、特に時計製造産業のための、測時器の石の表面を処理する方法に関する。

時計製造の従来技術において、てんぷ等の回転車のセットは、典型的には、２つの枢動体を含み、これらの２つの枢動体の端部は、枢動体が回転できるように石に挿入される。典型的には、ルビー、ＺｒＯ_２又はサファイア型の石を使用して、軸受けと呼ばれる受石又は案内要素を形成する。これらの受石及び案内要素は、これらを最小摩擦で回転移動可能にするため、枢動体と接触させることが意図される。したがって、受石及び案内要素は、例えば、車セットが回転するように組み付けられる、車セットの心棒の軸受けの全て又は一部を形成する。枢動体のための回転案内要素として使用される石は、典型的には、受石を圧迫するように枢動体が挿入される貫通孔を有する。

図１は、石２を備える組立体１の従来技術からの一例であり、石２は、穴３と、穴３への入口を形成する半球状凹部４とを備える。組立体１は、枢動体７を更に備え、枢動体７は、穴３に挿入され、図示しない可動要素が回転可能であるように構成される。

原則的に、測時器ムーブメントでは、合成石が使用される。特に、単結晶型の石の製造にベルヌーイ方法が公知である。多結晶型の石も存在し、多結晶型の石は、前駆体をプレス加工し、プレス加工ツールから将来の石の未焼結体を得ることによって製造される。

石が形成されると、石は、典型的には、エピラメを石上に堆積する方法を受ける。エピラメは、石表面の物理特性の修正を可能にする薄層である。

特に、石を滑らかにするための液体との接触、例えば枢動体との接触にとって、表面の仕上がりは重要である。より詳細には、石の表面上に堆積される液滴は、表面の仕上がりに応じて様々である接触角を形成する。接触角が小さいほど、液滴は表面上に広がり、接触角が大きいほど、液滴は、石の表面上により膨れた状態で残る。例えば、エピラメを被覆された石の場合、潤滑油の液滴角度は、約４４°である一方で、エピラメがない場合、液滴は、より小さな角度を形成するため、更に広がる。典型的には、潤滑を改善させるための液滴の広がりは、例えば、石と枢動体との間でのみ望ましい。

しかし、エピラメ層の欠点は、エピラメが接触角を効果的に増大させるにもかかわらず、エピラメの効果は、５０°未満の角度に依然として制限されることである。その一方で、エピラメ層は、石に対するエピラメ層の接着が最適ではないため、経時的に摩耗する。したがって、エピラメ層の摩耗により、潤滑油の接着が低減する。

本発明の目的は、上述の欠点を克服することであり、潤滑油に対してより大きな接触角を有し、寿命がより長い石を提供することを目的とする。

この目的で、本発明は、石、特に測時器の石を処理する方法に関し、石は、石の形状を画定する本体を備える。

方法は、前記表面の粗さを修正するために本体の表面上にイオンを注入するステップを含むという点で注目すべきである。

イオン注入は、石の表面の起伏を増大又は低減させ、これにより、表面粗さを変更する。注入されるイオンのサイズに応じて、イオンが表面の構造を様々に形成するので、異なる粗さが得られる。一部のイオンは、粗さを増大させる一方で、他のイオンは、表面粗さを低下させる。

したがって、イオン注入は、注入のために選択されるイオンに応じて、特定の重要性をもつ２つの反対の効果をもたらし得る。一部のイオンの場合、イオン注入は、液体との接触角の低減を可能にする一方で、他のイオンの場合、液体との接触角は増大する。

例えば、表面接触角を低減することによって、このイオン注入表面上に堆積されるエピラメ層の接着が増大する。したがって、エピラメ層の寿命が増大し、イオン注入のない石上に堆積された層ほど急速に摩耗しない。

一方で、石の表面接触角を低減することによって、エピラメ層の必要性を省くことができ、潤滑油を石上に直接配設することができる。このことにより、エピラメ層を堆積する必要性をなくすために、石の製造方法を簡略化し、エピラメ層で得られる接触角よりも高い接触角を達成することさえできる。

本発明の１つの特定の実施形態によれば、方法は、石の表面上にエピラメ層を堆積するステップを含む。

本発明の１つの特定の実施形態によれば、エピラメ層は、窒化クロムを含み、好ましくは、窒化クロムから完全に作製される。

本発明の１つの特定の実施形態によれば、エピラメ層を堆積するステップは、ＰＶＤ、ＰＥＣＶＤによって実行される。

本発明の１つの特定の実施形態によれば、表面上に注入されるイオンは、液滴に対する接触角を低減し、接触角は、水滴に対して４０°未満である。

本発明の１つの特定の実施形態によれば、注入されるイオンは、ヘリウム又はアルゴンである。

本発明の１つの特定の実施形態によれば、本体の表面上に注入されるイオンは、液滴に対する接触角を増大させ、接触角は、水滴に対して５０°超、又は更には７０°超である。

本発明の１つの特定の実施形態によれば、注入されるイオンは、窒素である。

本発明の１つの特定の実施形態によれば、イオン注入ステップは、ＥＣＲ型磁気電子サイクロトロン共鳴によって実行される。

本発明の１つの特定の実施形態によれば、イオン注入ステップは、プラズマを使用して実行される。

本発明の１つの特定の実施形態によれば、石の本体は、単結晶石のためのベルヌーイ型方法によって、又は多結晶石のための焼結方法によって、第１のステップで既に形成されている。

本発明の１つの特定の実施形態によれば、石は、Ａｌ_２Ｏ_３又はＺｒＯ_２を含み、好ましくは、Ａｌ_２Ｏ_３又はＺｒＯ_２から完全に作製される。

他の特徴及び利点は、添付の図面を参照しながら、決して限定的な案内としてではなく、概略的な案内として示す、以下の説明で明らかになるであろう。

従来技術からの１つの公知の実施形態による、枢動体のための軸受けの概略図である。 本発明による石を作製する方法のブロック図である。 本発明による方法の第１の実施形態を使用して得られる石の概略図である。 本発明による方法の第２の実施形態を使用して得られる石の概略図である。

上記で説明したように、本発明は、図１に示す計時器の案内要素を形成可能な、石の表面処理のための方法１０に関する。石は、例えば天真の、トラニオンとも呼ばれる枢動体と接触させ、天真を最小の摩擦で回転させることが意図される。したがって、本発明は、石の処理を可能にするものであり、この石は、特に、図１に示すもの等の天真が回転できるように、組み付けられる天真の軸受けの全て又は一部を形成可能であることは理解されよう。

図２に示す方法１０によれば、石の本体は、第１のステップ１１で形成される。

多結晶型の石の場合、前駆体は、少なくとも１つの粉体材料と結合剤との混合物から生成する。この材料は、非限定的、非網羅的な様式で、セラミックとし得る。この背景において、セラミックベースの粉体は、少なくとも１つの酸化金属、窒化金属又は炭化金属を含有し得る。例示のために、セラミックベースの粉体は、合成サファイアを生成する酸化アルミニウム、又はＡｌ_２Ｏ_３型ポリルビーを生成する酸化アルミニウムと酸化クロムとの混合物、又はＺｒＯ_２型ジルコニウム・セラミックを含有し得る。更に、結合剤は、例えば、ポリマー又は有機型等の様々な性質を有し得る。

次に、将来の石の未焼結体を生成するため、プレス加工デバイスの上側ダイ及び下側ダイを用いて前駆体をプレス加工するステップが実行される。

次に、将来の石の鉱物体を生成して前記少なくとも１つの材料にするため、前記未焼結体に対して焼結が実行される。材料は、上述のように、セラミックとし得る。言い換えれば、このステップは、将来穿孔される石のセラミック体を生成するために未焼結体を焼結することが意図される。好ましくは、本発明によれば、焼結ステップは、例えば、熱による結合剤除去による熱分解を含み得る。

鉱物体は、例えば、事前に規定した石の厚さを得るため、上面及び底面を成形するように機械加工し得る。機械加工は、必要な場合、石を通る穴をあけること、及び本体の表面を機能化することから構成することもできる。

鉱物体のラッピング及び／又はブラッシング及び／又は研磨により、特殊な仕上がりをもたらす。この仕上げステップは、使用に適合する表面仕上げを石に与える。そのような仕上げステップは、最終寸法の調節及び／又は縁部の除去及び／又は表面粗さの局所的な修正を更に可能にする。

単結晶石の場合、本体は、ベルヌーイ型方法を使用して形成される。ベルヌーイ型方法は、単結晶シードと接触すると結晶化する材料を融解させるステップを含む。コランダム（Ａｌ_２Ｏ_３）は、出発材料として典型的に使用される。機械加工及びラッピングは、多結晶型の石の実施形態と同様である。

本発明によれば、方法１０の第２のステップ１２は、イオン注入によって本体の表面の少なくとも一部を処理することから構成される。イオン注入は、イオンを材料の中に導入可能にする技術である。

したがって、イオン注入は、本体表面の起伏を修正することによって、ナノ構造の形成を可能にする。より詳細には、表面へのイオン注入により起伏をもたらし、これにより、表面粗さを修正する。注入されるイオンの種類に応じて、イオンが、表面の構造を様々に形成する異なるサイズを有するので、異なる粗さが得られる。一部のイオンは、粗さを増大させる一方で、他のイオンは、表面粗さを低下させる。粗さを増大させると、接触角を増大させる一方で、粗さを低下させると、接触角を低下させる。

イオン源と、イオン・ビームを生成する静電気特性を使用する粒子加速器と、イオンを受ける石の本体を収容する筐体とを備える、そのような処理のための施設が存在する。

好ましい代替実施形態では、注入は、石の本体をイオン・プラズマに浸漬することによって、実行される。石は、例えば、ＥＣＲ型電子サイクロトロン共鳴方法によってイオン・プラズマに沈められる。

方法１０の第２のステップ１２の第１の実施形態は、石の表面にイオンを注入することから構成され、このイオンは、前記表面上での液体に対する接触角を低減可能にするものである。得られる接触角は、好ましくは、水滴に対して４０°未満である。したがって、そのような表面は、本体の表面上に堆積される層、例えば、エピラメ層の接着の改善を可能にする。好ましくは、石の表面上に注入されるイオンは、ヘリウムイオン又はアルゴンイオンである。というのは、これらは接触角を低減するためである。

第２のステップ１２の第２の実施形態では、イオンが石に注入され、このイオンは、石の表面上で液滴に対する接触角を増大可能にするものである。好ましくは、石の表面上に注入されるイオンは、窒素イオンである。接触角は、水滴に対して６０°超、又は更に７０°超である。このことにより、エピラメ層を不要にする。

好ましくは、イオンは、１５０ｎｍまでの深さで本体に注入される。

方法１０の第３のステップ１３は、選択される実施形態に応じて、任意であり、好ましくは、第１の実施形態に適用される。第３のステップ１３は、第２のステップでイオン注入によって処理された表面の一部の上にエピラメ層を堆積することから構成される。エピラメ層は、好ましくは、窒化クロム層である。エピラメ層は、典型的には、ＰＶＤ又はＰＥＣＶＤ型方法によって気相で堆積される。エピラメ層は、好ましくは、０．００３から０．００６μｍの厚さを有する。

任意で、第４のステップ１４において、エピラメ層に対してレーザーによるナノ構造の形成を実行し得る。したがって、石の表面のどの部分がエピラメ層を有するかを選択することが可能である。

図３に示す石２０の部分は、第１の実施形態により処理された石に対応する。石２０は、本体２５と、液体に対する接触角を低減させるイオンが注入されている表面２４とを備える。石２０は、この表面２４上に堆積されたエピラメ層２１を更に含む。図示のように、エピラメ層上に堆積された液滴は、油滴に対して４０°超の接触角を形成する。

図４に示す石３０の部分は、第２の実施形態により処理された石に対応する。石３０は、本体２５と、液滴に対する接触角を増大可能にするイオンが注入されている表面２７とを備える。この石は、エピラメ層を必要とせず、エピラメ層は図にない。水滴は、このイオン注入のために、例えば、少なくとも７０°の接触角を形成する。

２０ 石
２１ エピラメ層
２３ 液滴
２４ 表面
２５ 本体
２６ 液滴
２７ 表面
３０ 石

Claims (9)

1. 測時器の、単結晶型の石（２０）又は多結晶型の石（３０）の表面を処理する方法（１０）であって、前記石（２０、３０）が、Ａｌ _２ Ｏ _３ 又はＺｒＯ _２ を含み、前記石（２０、３０）の形状を画定する本体（２５）を備える、方法（１０）において、前記方法（１０）は、前記本体（２５）の前記表面（２７）の粗さを修正するため、前記本体（２５）の少なくとも一部の前記表面（２７）上にイオンを注入するステップ（１２）を含み、
   前記本体（２５）の前記表面（２７）上に注入される前記イオンは、液滴（２６）に対する接触角を増大させ、前記接触角は、水滴に対して５０°超、又は更には７０°超であることを特徴とする、方法（１０）。
2. 測時器の、単結晶型の石（２０）又は多結晶型の石（３０）の表面を処理する方法（１０）であって、前記石（２０、３０）が、Ａｌ _２ Ｏ _３ 又はＺｒＯ _２ を含み、前記石（２０、３０）の形状を画定する本体（２５）を備える、方法（１０）において、前記方法（１０）は、前記本体（２５）の前記表面（２７）の粗さを修正するため、前記本体（２５）の少なくとも一部の前記表面（２７）上にイオンを注入するステップ（１２）と、前記イオンが注入される前記表面（２４）上にエピラメ層（２１）を堆積するステップ（１３）とを含み、
   前記表面（２４）上に注入されるイオンは、液滴（２３）に対する接触角を低減し、前記接触角は、水滴に対して４０°未満であることを特徴とする、方法（１０）。
3. 前記エピラメ層（２１）は、窒化クロムを含むことを特徴とする、請求項２に記載の方法。
4. 前記エピラメ層（２１）を堆積する前記ステップ（１３）は、ＰＶＤ、ＰＥＣＶＤによって実行することを特徴とする、請求項２に記載の方法。
5. 注入する前記イオンは、ヘリウム又はアルゴンであることを特徴とする、請求項２に記載の方法。
6. 注入する前記イオンは、窒素であることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
7. 前記イオン注入ステップ（１２）は、ＥＣＲ型磁気電子サイクロトロン共鳴によって実行することを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の方法。
8. 前記イオン注入ステップ（１２）は、プラズマを使用して実行することを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の方法。
9. 前記石（２０、３０）の前記本体（２５）は、単結晶石のためのベルヌーイ型方法によって、又は多結晶石のための焼結方法によって、第１のステップ（１１）で既に形成されていることを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の方法。

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