時計用歯車及び時計
【課題】効率良く製造されて低コスト化が可能とされるうえ、微細且つ高精度の外形形状を有すると共に、耐摩耗性が高く、作動の信頼性が高い高品質な時計用歯車を提供すること。
【解決手段】フォトリソグラフィ技術により歯車状に形成された歯車部１３２を備えた時計用歯車であって、歯車部が、フォトリソグラフィ可能な材料で且つケイ素（Ｓｉ）に比べて硬度及び靭性が高い材料より形成されている時計用歯車１３０を提供する。
【解決手段】フォトリソグラフィ技術により歯車状に形成された歯車部１３２を備えた時計用歯車であって、歯車部が、フォトリソグラフィ可能な材料で且つケイ素（Ｓｉ）に比べて硬度及び靭性が高い材料より形成されている時計用歯車１３０を提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、時計用歯車及びこれを備えた時計に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
機械式時計に代表される時計には、非常に多くの時計用歯車が用いられている。この種の時計用歯車は、用途に応じて様々な形状に形成されているうえ、複雑に組み合わされて動力を伝達している。従来、この時計用歯車は、打ち抜き加工等の機械加工によって主に製造されていたが、近年ではＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）技術の１つであるフォトリソグラフィ技術を利用して製造する方法が採用されている。これは、機械加工に比べて加工精度が小さいうえ、複雑な外形形状であっても精度良く作製することが可能なためである。
【０００３】
そこで、フォトリソグラフィ技術を利用して製造する方法の１つとして、フォトリソグラフィで作製した電鋳型を利用して電鋳を行い、その電鋳物を時計用歯車とする方法が知られている。
しかしながら、この方法は電鋳に費やす工程が増えてしまい、効率の良い製造を行い難かった。また、Ｎｉ等の電鋳材料は硬度が低く（ビッカース硬さＨｖとしては８００以下）、耐摩耗性が劣るという特性を有している。
そのため、図６に示すように、時計用歯車１００の先端部に油溜まり部となる段差部１０１を形成する二次加工を行う必要性があった。
【０００４】
特に、時計用歯車は摺動回数が多いため高い耐摩耗性が求められており、さらなる耐久性の向上化やより正確な時を刻ませるために、今後に向けてさらなる耐摩耗性の改善が望まれている。ところが、上述した電鋳による方法の場合には、油溜まり部への注油が必要なうえ、各油溜まり部における保油性にばらつきが生じて良好な耐摩耗性を確保できない恐れがある。
【０００５】
一方、フォトリソグラフィ技術を利用した別の方法として、半導体材料であるシリコン（ケイ素：Ｓｉ）を母材に採用し、フォトリソグラフィでシリコンの母材を直接外形形成して時計用歯車にする方法も知られている。
この場合には、上述した場合とは異なり電鋳を行う必要がないので、電鋳に費やす工程を省略することが可能とされている。ところが、シリコンは、硬度が高い（ビッカース硬さＨｖとしては数千）反面、靭性が非常に低い（靭性値が約０．９）という特性を有しており、母材だけのままでは時計用歯車として十分な耐摩耗性を確保することが難しい。
【０００６】
そこで、母材としてシリコンを採用した場合には、通常、表面処理を施して保護膜を形成し、該保護膜によって母材を保護して耐摩耗性の向上化を図っている。
この種の表面処理としては、熱酸化処理を施して保護膜を被膜させる方法（特許文献１参照）や、物理蒸着処理（ＰＶＤ：Physical Vapor Deposition）を施して保護膜を被膜させる方法等が知られている。
【０００７】
このような表面処理によって被膜される保護膜は、硬度が非常に高く、例えばビッカース硬さＨｖとしては１５００〜３０００という高い数値を示す保護膜を形成することも可能である。よって、時計用歯車として十分な耐摩耗性を確保することができ、上述した二次加工を行って油溜まり部を形成する必要がなく、注油も不要となる。
そのため、時計用歯車を製造するにあたり、母材としてシリコンを採用し、且つ表面処理により該母材に保護膜を被膜させる方法が好適に用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特表２００８−５４４２９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところが、上記従来の方法には、まだ以下の課題が残されている。
まず、表面処理によって被膜される保護膜は、硬度が高い反面、残留応力が高いという特性を有しており、膜厚を薄くせざるを得なかった。仮に、膜厚を厚くしてしまった場合には、高い残留応力が蓄積してしまい、母材との間に大きな応力差が生じてしまう。そのため、この応力差によって自己破壊による割れやひび等が保護膜や母材自身に生じる可能性があった。よって、保護膜の膜厚は０．１μｍ〜２μｍ程度に薄くせざるを得なかった。ところが、膜厚が薄いために高硬度の保護膜であっても擦れや衝撃等によって膜剥がれが生じてしまう可能性が高く、十分な耐摩耗性を確保することができない場合があった。
【００１０】
また、フォトリソグラフィによりシリコンの母材を時計用歯車の形状に加工した後に表面処理をさらに行う必要があるので、製造工程が増えてしまい、効率の良い製造を行えないばかりか、低コスト化の妨げになってしまっていた。
更に、上述したようにシリコン自身は靭性が非常に低い特性を有しているので、衝撃等を受けた際に変形やチッピング（欠損）を起こし易かった。そのため、摺動回数が多く、衝撃を受け易い時計用歯車においては、高い信頼性を期待し難かった。
【００１１】
本発明は、このような事情に考慮してなされたもので、その目的は、効率良く製造されて低コスト化が可能とされるうえ、微細且つ高精度の外形形状を有すると共に、耐摩耗性が高く、作動の信頼性が高い高品質な時計用歯車、及びこれを備えた時計を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、前記課題を解決するために以下の手段を提供する。
（１）本発明に係る時計用歯車は、フォトリソグラフィ技術により歯車状に形成された歯車部を備えた時計用歯車であって、前記歯車部が、フォトリソグラフィ可能な材料で且つケイ素（Ｓｉ）に比べて硬度及び靭性が高い材料より形成されていることを特徴とする。
【００１３】
本発明に係る時計用歯車によれば、歯車部がフォトリソグラフィ技術により外形形成されているので、機械加工とは異なり、微細且つ高精度の外形形状に仕上げられた高品質な時計用歯車とすることが可能である。
しかも、この歯車部はケイ素（Ｓｉ）に比べて硬度及び靭性が高い材料より形成されているので、従来のように表面処理を施して保護膜を被膜させなくても時計用歯車として十分な耐摩耗性を確保することができる。従って、表面処理に費やす工程を省略することができ、効率の良い製造を行えると共に低コスト化を図り易い。
また、表面処理を施して保護膜を被膜させる必要がないので、歯車部に被膜に起因する割れやひび等が入ることもない。更に、歯車部自身の靭性が高いので、衝撃等を受けた際に変形やチッピングが生じ難い。そのため、摺動回数が多くても長期的に亘って安定して作動させることができ、作動の信頼性を高めることができる。
【００１４】
（２）また、上記本発明の時計用歯車において、前記歯車部が、全面に亘って均一な厚みに形成されていても良い。
【００１５】
この場合には、上述したように歯車部自体の耐摩耗性が十分に確保されているので、潤滑油等を保油する段差部（油溜まり部）を設ける等の一般的な耐摩耗性向上のための対策を施す必要がない。従って、歯車部を全面に亘って均一な厚みに形成することができ、厚み自体を薄くすることが可能である。よって、時計用歯車の軽量化を図ることができると共に、歯車としての動き（追従性）を良くして作動性能を高めることができる。また、上記段差部を設ける必要がないので、形状の単純化を図り易く、さらなる低コスト化を図ることが可能である。
【００１６】
（３）また、上記本発明の時計用歯車において、前記歯車部が、アンクルの爪石が摺動する摺動部が先端部に形成された鉤型状の歯部を複数有するがんぎ車用歯車部とされ、前記歯部の角部が曲面加工されていても良い。
【００１７】
この場合には、時計用歯車を、角度が曲面加工（Ｒ加工）された複数の歯部を有するがんぎ車用歯車部を備えたがんぎ車とすることができる。特に、歯車部自身の靭性が高いので、変形やチッピングを招くことなく、摺動部を含む歯部全体の角部を滑らかに曲面加工することができる。
従って、アンクルの爪石が摺動部に接触して摺動する際、該摺動部に対する爪石の接触位置が多少変化したとしても、両者の接触具合を同じ状態に維持し易い。仮に、歯部の角部が際立った状態である場合には、爪石が角部に線接触したり、平坦面に面接触したりする場合があり、両者が一定の当たり方をしないことが考えられる。しかしながら、歯部の角部を曲面加工することで、爪石と摺動部との接触具合を一定状態に維持し易いので、爪石からのエネルギーをムラなく確実にがんぎ車に伝えることができる。
【００１８】
（４）また、上記本発明の時計用歯車において、前記歯車部が、炭化ケイ素（ＳｉＣ）を主成分とする材料より形成されていても良い。
【００１９】
この場合には、歯車部の主成分が炭化ケイ素（ＳｉＣ）であるので、ダイヤモンドに近い硬度にすることができ、耐摩耗性により優れた時計用歯車にすることができる。
【００２０】
（５）また、本発明に係る時計用歯車は、上記本発明の時計用歯車を備えていることを特徴とする。
【００２１】
本発明に係る時計によれば、効率良く製造されて低コスト化が可能とされ、また、耐摩耗性が高く、作動の信頼性が高い高品質な時計用歯車を備えているので、長期間に亘って正確な時を刻むことができ、作動の信頼性が高い高品質な時計とすることができると共に、低コスト化を図り易い。
【発明の効果】
【００２２】
本発明に係る時計用歯車によれば、効率良く製造されて低コスト化が可能とされているうえ、微細且つ高精度の外形形状を有すると共に、耐摩耗性が高く、作動の信頼性が高い高品質な時計用歯車とすることができる。
本発明に係る時計によれば、上述した時計用歯車を備えているので、長期間に亘って正確な時を刻むことができ、作動の信頼性が高い高品質な時計とすることができると共に低コスト化を図り易い。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明に係る時計用歯車であるがんぎ車を有する機械式時計の、ムーブメント表側の平面図（一部の部品を省略し、受部材は仮想線で示している）である。
【図２】図１に示すムーブメントの香箱車からがんぎ車の部分を図示する概略部分断面図である。
【図３】図１に示すムーブメントのがんぎ車からてんぷの部分を図示する概略部分断面図である。
【図４】図１に示すムーブメントを構成するがんぎ車及びアンクルの平面図である。
【図５】図４に示すがんぎ車の歯部を拡大した斜視図である。
【図６】従来の時計用歯車の歯部を拡大した斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明に係る一実施形態について、図１から図５を参照して説明する。なお、本実施形態では、時計の一例として機械式時計を例に挙げ、また、時計用歯車の一例としてがんぎ車を例に挙げて説明する。
【００２５】
はじめに、機械式時計について、図１から図３を参照して説明する。なお、図１は、ムーブメント表側の平面図である。図２は、香箱車からがんぎ車の部分を図示する概略部分断面図である。図３は、がんぎ車からてんぷの部分を図示する概略部分断面図である。
【００２６】
これら図１から図３に示すように、機械式時計１は、ムーブメント１００を備えている。このムーブメント１００は、該ムーブメント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。また、ムーブメント１００には、文字板１０４（図２及び図３参照）が取り付けられている。
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。また、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。
【００２７】
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）が巻き上げられる。
【００２８】
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。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。
【００２９】
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とで構成されている。てんぷ１４０は、図３に示すように、てん真１４０ａと、ひげぜんまい１４０ｃとを備えている。図２に示すように、二番車１２４の回転に基づいて、筒かな１５０が同時に回転する。そして、筒かな１５０に取り付けられた分針１５２が「分」を表示する。
また、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。そして、筒車１５４に取り付けられた時針１５６が「時」を表示する。
【００３０】
図３に示すようにひげぜんまい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に固定されている。一方、ひげぜんまい１４０ｃの外端部は、てんぷ受１６６（図１参照）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及びてんぷ受１６６に対して回転可能に支持されている。
【００３１】
図２に示すように香箱車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とを備えている。香箱真１２０ｆは、炭素鋼等の金属で形成されている。香箱歯車１２０ｄは、黄銅等の金属で形成されている。
【００３２】
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とを備えている。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、下軸部１２４ｂ及びそろばん玉部１２４ｈは、炭素鋼等の金属で形成されている。歯車部１２４ｄは、ニッケル等の金属で形成されている。
【００３３】
三番車１２６は、上軸部１２６ａと、下軸部１２６ｂと、かな部１２６ｃと、歯車部１２６ｄとを備えている。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。
【００３４】
四番車１２８は、上軸部１２８ａと、下軸部１２８ｂと、かな部１２８ｃと、歯車部１２８ｄとを備えている。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及び下軸部１２８ｂは、炭素鋼等の金属で形成されている。歯車部１２８ｄは、ニッケル等の金属で形成されている。
【００３５】
がんぎ車１３０は、上軸部１３０ａと、下軸部１３０ｂと、がんぎかな部１３０ｃと、がんぎ歯車部（歯車部、がんぎ車用歯車部）１３２と、を備えている。がんぎかな部１３０ｃは、歯車部１２８ｄと噛み合うように構成されている。
図３に示すように、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とを備えている。
【００３６】
香箱車１２０は、図２に示すように、地板１０２及び香箱受１６０に対して回転可能に支持されている。即ち、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ている。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。即ち、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、それぞれ輪列受１６２に対して回転可能に支持されている。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、それぞれ地板１０２に対して回転可能に支持されている。
【００３７】
図３に示すように、アンクル１４２は、地板１０２及びアンクル受１６４に対して回転可能に支持されている。即ち、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ている。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ている。
【００３８】
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、潤滑油が注油されている。
【００３９】
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、潤滑油が注油されている。
上述した潤滑油は、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。
【００４０】
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、又は円錐台状の油溜め部を設けるのが好ましい。この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。
また、地板１０２、香箱受１６０、輪列受１６２及びアンクル受１６４は、黄銅等の金属で形成しても良いし、ポリカーボネート等の樹脂で形成しても良い。
【００４１】
次に、上述したがんぎ車１３０について、より詳細に説明する。
このがんぎ車１３０は、図４及び図５に示すように、所定の厚みに形成されたがんぎ歯車部１３２と、このがんぎ歯車部１３２の中心に打ち込まれた軸部材１３１と、で構成されている。
なお、図４は、互いに噛合したがんぎ車１３０及びアンクル１４２の平面図である。図５は、がんぎ車１３３の歯部１３２ａを拡大した斜視図である。
【００４２】
がんぎ歯車部１３２は、フォトリソグラフィ技術により歯車状に形成された部材である。より具体的には、上面及び下面が平坦面とされているうえ、全面に亘って均一な厚みに形成されており、特殊な鉤型状に形成された複数の歯部１３２ａを有している。これら複数の歯部１３２ａの先端部は、後述するアンクル１４２の爪石１４４ａ、１４４ｂが接触して摺動する摺動部１３２ｂとされている。
【００４３】
また、本実施形態のがんぎ歯車部１３２は、バレル研磨処理等によって、バリ取りや、角部の面取りや、表面の艶出し処理等がなされている。そのため、図５に示すように、複数の歯部１３２ａにおいても、摺動部１３２ｂを含む全体の角度が滑らかに曲面加工（Ｒ加工）されている。
【００４４】
ところで、本実施形態のがんぎ歯車部１３２は、フォトリソグラフィ可能な材料で、且つケイ素（Ｓｉ）に比べて硬度及び靭性が高い材料である、炭化ケイ素（ＳｉＣ）を主成分とする材料から形成されている。
【００４５】
軸部材１３１は、がんぎ歯車部１３２の中心に設けられた図示しない保持孔内に打ち込まれることで取り付けられた部材であり、中心軸ががんぎ歯車部１３２の中心軸と同一とされている。
また、図３に示すように、軸部材１３１の上端部に上述した上軸部１３０ａが設けられ、下端部に下軸部１３０ｂが設けられている。また、上軸部１３０ａの下方にがんぎかな部１３０ｃが設けられている。このがんぎかな部１３０ｃは、上述したように、四番車１２８の歯車部１２８ｄに噛合しており、これによって四番車１２８の回転力を軸部材１３１に伝達してがんぎ車１３０を回転させる役割を果している。
【００４６】
このように構成されたがんぎ車１３０は、図４に示すように、複数の歯部１３２ａがアンクル１４２に噛合するようになっている。アンクル１４２は、３つのアンクルビーム１４３によってＴ字状に形成されたアンクル体１４２ｄと、アンクル真１４２ｆとを備えたもので、軸であるアンクル真１４２ｆによってアンクル体１４２ｄが回転可能に構成されている。
３つのアンクルビーム１４３のうち２つのアンクルビーム１４３の先端には、爪石１４４ａ、１４４ｂが設けられ、残り１つのアンクルビーム１４３先端には、アンクルハコ１４５が取り付けられている。爪石１４４ａ、１４４ｂは、四角柱状に形成されたルビーであり、接着剤等によりアンクルビーム１４３に接着固定されている。
【００４７】
このように構成されたアンクル１４２は、アンクル真１４２ｆを中心に回転した際に、爪石１４４ａ或いは爪石１４４ｂが、がんぎ車１３０の歯部１３２ａの摺動部１３２ｂに接触し、摺動するようになっている。また、この際、アンクルハコ１４５が取り付けられたアンクルビーム１４３が、ドテピン（図示せず）に接触するようになっており、これによってアンクル１４２は、同方向にそれ以上回転しないようになっている。その結果、がんぎ車１３０の回転も一時的に停止するようになっている。
【００４８】
次に、上述したがんぎ車１３０の製法方法について、以下に簡単に説明する。
まず、炭化ケイ素を主成分とする図示しない基板を用意した後、該基板上に感光性材料からなるフォトレジスト膜をスクリーン印刷等によって被膜させる。なお、感光性材料としては、ポジ型でもネガ型でも構わないが、本実施形態ではネガ型を用いた場合を説明する。
次いで、がんぎ歯車部１３２の形状にパターニングされ、それ以外の領域が開口したフォトレジストマスクを準備した後、該マスクをフォトレジスト膜上にセットする。そして、フォトレジストマスクの上方から光を照射し、フォトレジストマスクを通してフォトレジスト膜を露光する。つまり、フォトレジストマスクでマスクされていない領域を部分的に露光する。
【００４９】
露光が終了した後、フォトレジストマスクを除去し、現像液を利用して露光されたフォトレジスト膜を現像する。すると、フォトレジスト膜はネガ型であるので、露光されていない領域が溶解される。これにより、がんぎ歯車部１３２の外形形状に倣ってフォトレジスト膜が部分的に除去されてパターニングされると共に、がんぎ歯車部１３２の外形形状に倣って炭化ケイ素の基板が露出する。
【００５０】
次いで、炭化ケイ素の基板をエッチング加工する。この際、ドライエッチング又はウェットエッチングのいずれでも構わない。すると、パターニングされたフォトレジスト膜で覆われていない部分、即ち、露出している炭化ケイ素の基板の一部分だけが選択的にエッチング加工される。これにより、炭化ケイ素からなる基板を、複数の歯部１３２ａを有するがんぎ歯車部１３２に形成することができる。
【００５１】
そして、エッチング加工後、溶剤等を利用してフォトレジスト膜を除去した後、がんぎ歯車部１３２をバレル研磨処理して、全体のバリ取り、角部の面取りや表面の艶出し処理等を行う。その結果、図５に示すように複数の歯部１３２ａ全体の角部が滑らかに曲面加工された、図４に示すがんぎ歯車部１３２を作製することができる。
特に、がんぎ歯車部１３２は、ケイ素（Ｓｉ）よりも靭性が高い（靭性値が約３．５〜５）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）からなるので、上記バレル研磨処理を行っても変形やチッピングを招くことなく、摺動部１３２ｂを含む歯部１３２ａ全体の角部を滑らかに曲面加工することができる。
【００５２】
そして、最後にがんぎ歯車部１３２の中心に軸部材１３１を打ち込む工程を行うことで、図４に示すがんぎ車１３０を製造することができる。
【００５３】
上述したように、本実施形態の製造方法で製造されたがんぎ車１３０によれば、フォトリソグラフィ技術によりがんぎ歯車部１３２が外形形成されているので、機械加工とは異なり、微細且つ高精度の外形形状に仕上げられた高品質ながんぎ車１３０とすることができる。
しかも、がんぎ歯車部１３２は、ケイ素（Ｓｉ）に比べて硬度及び靭性が高い炭化ケイ素（ＳｉＣ）より形成されているので、従来のように表面処理を施して保護膜を被膜させなくても、時計用歯車としての十分な耐摩耗性を確保することができる。従って、表面処理に費やす工程を省略することができ、効率の良い製造を行えると共に低コスト化を図り易い。
【００５４】
特に、本実施形態のがんぎ車１３０は、炭化ケイ素を主成分とする材料より形成されているので、ダイヤモンドに近い硬度にでき、耐摩耗性により優れたがんぎ車１３０にすることができる。
一般的にがんぎ車は、年間の摺動回数が数百万回を超えるため、非常に摩耗し易い歯車とされている。しかしながら、本実施形態のがんぎ車１３０は、耐摩耗性に非常に優れているので、摺動回数が多くても摩耗し難く、信頼性に優れている。
【００５５】
また、表面処理を施して保護膜を被膜させる必要がないので、被膜に起因する割れやひび等ががんぎ歯車部１３２に入ることがない。更に、がんぎ歯車部１３２の靭性が高いので、衝撃等を受けた際に変形やチッピングが生じ難い。そのため、摺動回数が多くても、長期的に亘って安定して作動させることができ、作動の信頼性を高めることができる。
【００５６】
また、本実施形態のがんぎ車１３０は、がんぎ歯車部１３２の耐摩耗性が十分に確保されているので、潤滑油等を保油する段差部（油溜まり部）を歯部１３２ａに設ける等の一般的な耐摩耗性向上のための対策を施す必要がない。従って、がんぎ歯車部１３２を全面に亘って均一な厚みにすることができ、厚み自体を薄くすることが可能である。よって、がんぎ車１３０の軽量化を図ることができると共に、歯車としての動きを良くして脱進機効率を高めることができる。また、上記段差部を設ける必要がないので、形状の単純化を図り易く、この点からも低コスト化を図り易い。
特に、比重の軽い炭化ケイ素でがんぎ歯車部１３２が形成されているので、動き出し及び追従性に優れたがんぎ車１３０にし易く、脱進機効率を非常に優れたものにすることができる。
【００５７】
また、本実施形態のがんぎ車１３０のがんぎ歯車部１３２は、歯部１３２ａの角部が曲面加工されているので、アンクル１４２の爪石１４４ａ、１４４ｂが歯部１３２ａの先端部に形成された摺動部１３２ｂに接触して摺動する際、摺動部１３２ｂに対する爪石１４４ａ、１４４ｂの接触ポイントが多少変化したとしても、両者の接触具合を同じ状態に維持し易い。仮に、歯部１３２ａの角部が際立った状態である場合には、爪石１４４ａ、１４４ｂが角部に線接触したり、平坦面に面接触したりする場合があり、両者が一定の当たり方をしないことが考えられる。
しかしながら、歯部１３２ａの角部を曲面加工することで、爪石１４４ａ、１４４ｂと摺動部１３２ｂとの接触具合を一定状態に維持し易いので、爪石１４４ａ、１４４ｂからのエネルギーをムラなく確実にがんぎ車１３０に伝えることができる。よって、この点においても、脱進機効率を向上することができる。
【００５８】
また、本実施形態の機械式時計１は、効率良く製造されて低コスト化が可能とされ、また、耐摩耗性が高く、作動の信頼性が高品質ながんぎ車１３０を備えているので、長期的に亘って正確な時を刻むことができ、作動の信頼性が高い高品質な時計とすることができると共に、低コスト化を図り易い。
【００５９】
なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
【００６０】
例えば、上記実施形態では、時計用歯車をがんぎ車１３０に適用した場合を例に挙げて説明したが、がんぎ車１３０に限定されるものではなく、その他の歯車であっても構わない。特に、摺動負荷が高く耐摩耗性が求められる歯車に好適に適用することができる。
具体的には、二番車、三番車や四番車に適用しても構わないし、自動巻き周りの各種歯車（伝え歯車や伝え中間歯車）等に適用することも可能である。
【００６１】
また、上記実施形態では、がんぎ歯車部１３２を炭化ケイ素（ＳｉＣ）から形成した場合を例に挙げて説明したが、炭化ケイ素に限定されるものではなく、フォトリソグラフィ可能な材料で、且つケイ素（Ｓｉ）に比べて硬度及び靭性が高い材料であれば構わない。
例えば、二酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）や、二酸化ジルコニウム（ＺｒＯ2）や、二酸化ケイ素（ＳｉＯ2）でも構わない。これらは、いずれも上記条件を満たし、硬度及び靭性の点で炭化ケイ素（ＳｉＣ）と同程度の特性を有しているので、炭化ケイ素（ＳｉＣ）を採用した場合と同様の作用効果を奏することができる。また、これらの材料は、時計用歯車の種類や設計思想に応じて、適宜伝い分ければ良い。例えば、上述した材料の中において靭性値が最も高いのは二酸化ジルコニウム（ＺｒＯ2）であるので、より粘り強く、チッピング等が生じ難い時計用歯車を所望する場合には、この材料を選択すれば良い。
【符号の説明】
【００６２】
１…機械式時計（時計）
１３０…がんぎ車（時計用歯車）
１３２…がんぎ歯車部（歯車部、がんぎ車用歯車部）
１３２ａ…歯部
１３２ｂ…摺動部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、時計用歯車及びこれを備えた時計に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
機械式時計に代表される時計には、非常に多くの時計用歯車が用いられている。この種の時計用歯車は、用途に応じて様々な形状に形成されているうえ、複雑に組み合わされて動力を伝達している。従来、この時計用歯車は、打ち抜き加工等の機械加工によって主に製造されていたが、近年ではＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）技術の１つであるフォトリソグラフィ技術を利用して製造する方法が採用されている。これは、機械加工に比べて加工精度が小さいうえ、複雑な外形形状であっても精度良く作製することが可能なためである。
【０００３】
そこで、フォトリソグラフィ技術を利用して製造する方法の１つとして、フォトリソグラフィで作製した電鋳型を利用して電鋳を行い、その電鋳物を時計用歯車とする方法が知られている。
しかしながら、この方法は電鋳に費やす工程が増えてしまい、効率の良い製造を行い難かった。また、Ｎｉ等の電鋳材料は硬度が低く（ビッカース硬さＨｖとしては８００以下）、耐摩耗性が劣るという特性を有している。
そのため、図６に示すように、時計用歯車１００の先端部に油溜まり部となる段差部１０１を形成する二次加工を行う必要性があった。
【０００４】
特に、時計用歯車は摺動回数が多いため高い耐摩耗性が求められており、さらなる耐久性の向上化やより正確な時を刻ませるために、今後に向けてさらなる耐摩耗性の改善が望まれている。ところが、上述した電鋳による方法の場合には、油溜まり部への注油が必要なうえ、各油溜まり部における保油性にばらつきが生じて良好な耐摩耗性を確保できない恐れがある。
【０００５】
一方、フォトリソグラフィ技術を利用した別の方法として、半導体材料であるシリコン（ケイ素：Ｓｉ）を母材に採用し、フォトリソグラフィでシリコンの母材を直接外形形成して時計用歯車にする方法も知られている。
この場合には、上述した場合とは異なり電鋳を行う必要がないので、電鋳に費やす工程を省略することが可能とされている。ところが、シリコンは、硬度が高い（ビッカース硬さＨｖとしては数千）反面、靭性が非常に低い（靭性値が約０．９）という特性を有しており、母材だけのままでは時計用歯車として十分な耐摩耗性を確保することが難しい。
【０００６】
そこで、母材としてシリコンを採用した場合には、通常、表面処理を施して保護膜を形成し、該保護膜によって母材を保護して耐摩耗性の向上化を図っている。
この種の表面処理としては、熱酸化処理を施して保護膜を被膜させる方法（特許文献１参照）や、物理蒸着処理（ＰＶＤ：Physical Vapor Deposition）を施して保護膜を被膜させる方法等が知られている。
【０００７】
このような表面処理によって被膜される保護膜は、硬度が非常に高く、例えばビッカース硬さＨｖとしては１５００〜３０００という高い数値を示す保護膜を形成することも可能である。よって、時計用歯車として十分な耐摩耗性を確保することができ、上述した二次加工を行って油溜まり部を形成する必要がなく、注油も不要となる。
そのため、時計用歯車を製造するにあたり、母材としてシリコンを採用し、且つ表面処理により該母材に保護膜を被膜させる方法が好適に用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特表２００８−５４４２９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところが、上記従来の方法には、まだ以下の課題が残されている。
まず、表面処理によって被膜される保護膜は、硬度が高い反面、残留応力が高いという特性を有しており、膜厚を薄くせざるを得なかった。仮に、膜厚を厚くしてしまった場合には、高い残留応力が蓄積してしまい、母材との間に大きな応力差が生じてしまう。そのため、この応力差によって自己破壊による割れやひび等が保護膜や母材自身に生じる可能性があった。よって、保護膜の膜厚は０．１μｍ〜２μｍ程度に薄くせざるを得なかった。ところが、膜厚が薄いために高硬度の保護膜であっても擦れや衝撃等によって膜剥がれが生じてしまう可能性が高く、十分な耐摩耗性を確保することができない場合があった。
【００１０】
また、フォトリソグラフィによりシリコンの母材を時計用歯車の形状に加工した後に表面処理をさらに行う必要があるので、製造工程が増えてしまい、効率の良い製造を行えないばかりか、低コスト化の妨げになってしまっていた。
更に、上述したようにシリコン自身は靭性が非常に低い特性を有しているので、衝撃等を受けた際に変形やチッピング（欠損）を起こし易かった。そのため、摺動回数が多く、衝撃を受け易い時計用歯車においては、高い信頼性を期待し難かった。
【００１１】
本発明は、このような事情に考慮してなされたもので、その目的は、効率良く製造されて低コスト化が可能とされるうえ、微細且つ高精度の外形形状を有すると共に、耐摩耗性が高く、作動の信頼性が高い高品質な時計用歯車、及びこれを備えた時計を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、前記課題を解決するために以下の手段を提供する。
（１）本発明に係る時計用歯車は、フォトリソグラフィ技術により歯車状に形成された歯車部を備えた時計用歯車であって、前記歯車部が、フォトリソグラフィ可能な材料で且つケイ素（Ｓｉ）に比べて硬度及び靭性が高い材料より形成されていることを特徴とする。
【００１３】
本発明に係る時計用歯車によれば、歯車部がフォトリソグラフィ技術により外形形成されているので、機械加工とは異なり、微細且つ高精度の外形形状に仕上げられた高品質な時計用歯車とすることが可能である。
しかも、この歯車部はケイ素（Ｓｉ）に比べて硬度及び靭性が高い材料より形成されているので、従来のように表面処理を施して保護膜を被膜させなくても時計用歯車として十分な耐摩耗性を確保することができる。従って、表面処理に費やす工程を省略することができ、効率の良い製造を行えると共に低コスト化を図り易い。
また、表面処理を施して保護膜を被膜させる必要がないので、歯車部に被膜に起因する割れやひび等が入ることもない。更に、歯車部自身の靭性が高いので、衝撃等を受けた際に変形やチッピングが生じ難い。そのため、摺動回数が多くても長期的に亘って安定して作動させることができ、作動の信頼性を高めることができる。
【００１４】
（２）また、上記本発明の時計用歯車において、前記歯車部が、全面に亘って均一な厚みに形成されていても良い。
【００１５】
この場合には、上述したように歯車部自体の耐摩耗性が十分に確保されているので、潤滑油等を保油する段差部（油溜まり部）を設ける等の一般的な耐摩耗性向上のための対策を施す必要がない。従って、歯車部を全面に亘って均一な厚みに形成することができ、厚み自体を薄くすることが可能である。よって、時計用歯車の軽量化を図ることができると共に、歯車としての動き（追従性）を良くして作動性能を高めることができる。また、上記段差部を設ける必要がないので、形状の単純化を図り易く、さらなる低コスト化を図ることが可能である。
【００１６】
（３）また、上記本発明の時計用歯車において、前記歯車部が、アンクルの爪石が摺動する摺動部が先端部に形成された鉤型状の歯部を複数有するがんぎ車用歯車部とされ、前記歯部の角部が曲面加工されていても良い。
【００１７】
この場合には、時計用歯車を、角度が曲面加工（Ｒ加工）された複数の歯部を有するがんぎ車用歯車部を備えたがんぎ車とすることができる。特に、歯車部自身の靭性が高いので、変形やチッピングを招くことなく、摺動部を含む歯部全体の角部を滑らかに曲面加工することができる。
従って、アンクルの爪石が摺動部に接触して摺動する際、該摺動部に対する爪石の接触位置が多少変化したとしても、両者の接触具合を同じ状態に維持し易い。仮に、歯部の角部が際立った状態である場合には、爪石が角部に線接触したり、平坦面に面接触したりする場合があり、両者が一定の当たり方をしないことが考えられる。しかしながら、歯部の角部を曲面加工することで、爪石と摺動部との接触具合を一定状態に維持し易いので、爪石からのエネルギーをムラなく確実にがんぎ車に伝えることができる。
【００１８】
（４）また、上記本発明の時計用歯車において、前記歯車部が、炭化ケイ素（ＳｉＣ）を主成分とする材料より形成されていても良い。
【００１９】
この場合には、歯車部の主成分が炭化ケイ素（ＳｉＣ）であるので、ダイヤモンドに近い硬度にすることができ、耐摩耗性により優れた時計用歯車にすることができる。
【００２０】
（５）また、本発明に係る時計用歯車は、上記本発明の時計用歯車を備えていることを特徴とする。
【００２１】
本発明に係る時計によれば、効率良く製造されて低コスト化が可能とされ、また、耐摩耗性が高く、作動の信頼性が高い高品質な時計用歯車を備えているので、長期間に亘って正確な時を刻むことができ、作動の信頼性が高い高品質な時計とすることができると共に、低コスト化を図り易い。
【発明の効果】
【００２２】
本発明に係る時計用歯車によれば、効率良く製造されて低コスト化が可能とされているうえ、微細且つ高精度の外形形状を有すると共に、耐摩耗性が高く、作動の信頼性が高い高品質な時計用歯車とすることができる。
本発明に係る時計によれば、上述した時計用歯車を備えているので、長期間に亘って正確な時を刻むことができ、作動の信頼性が高い高品質な時計とすることができると共に低コスト化を図り易い。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明に係る時計用歯車であるがんぎ車を有する機械式時計の、ムーブメント表側の平面図（一部の部品を省略し、受部材は仮想線で示している）である。
【図２】図１に示すムーブメントの香箱車からがんぎ車の部分を図示する概略部分断面図である。
【図３】図１に示すムーブメントのがんぎ車からてんぷの部分を図示する概略部分断面図である。
【図４】図１に示すムーブメントを構成するがんぎ車及びアンクルの平面図である。
【図５】図４に示すがんぎ車の歯部を拡大した斜視図である。
【図６】従来の時計用歯車の歯部を拡大した斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明に係る一実施形態について、図１から図５を参照して説明する。なお、本実施形態では、時計の一例として機械式時計を例に挙げ、また、時計用歯車の一例としてがんぎ車を例に挙げて説明する。
【００２５】
はじめに、機械式時計について、図１から図３を参照して説明する。なお、図１は、ムーブメント表側の平面図である。図２は、香箱車からがんぎ車の部分を図示する概略部分断面図である。図３は、がんぎ車からてんぷの部分を図示する概略部分断面図である。
【００２６】
これら図１から図３に示すように、機械式時計１は、ムーブメント１００を備えている。このムーブメント１００は、該ムーブメント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。また、ムーブメント１００には、文字板１０４（図２及び図３参照）が取り付けられている。
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。また、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。
【００２７】
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）が巻き上げられる。
【００２８】
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。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。
【００２９】
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とで構成されている。てんぷ１４０は、図３に示すように、てん真１４０ａと、ひげぜんまい１４０ｃとを備えている。図２に示すように、二番車１２４の回転に基づいて、筒かな１５０が同時に回転する。そして、筒かな１５０に取り付けられた分針１５２が「分」を表示する。
また、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。そして、筒車１５４に取り付けられた時針１５６が「時」を表示する。
【００３０】
図３に示すようにひげぜんまい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に固定されている。一方、ひげぜんまい１４０ｃの外端部は、てんぷ受１６６（図１参照）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及びてんぷ受１６６に対して回転可能に支持されている。
【００３１】
図２に示すように香箱車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とを備えている。香箱真１２０ｆは、炭素鋼等の金属で形成されている。香箱歯車１２０ｄは、黄銅等の金属で形成されている。
【００３２】
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とを備えている。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、下軸部１２４ｂ及びそろばん玉部１２４ｈは、炭素鋼等の金属で形成されている。歯車部１２４ｄは、ニッケル等の金属で形成されている。
【００３３】
三番車１２６は、上軸部１２６ａと、下軸部１２６ｂと、かな部１２６ｃと、歯車部１２６ｄとを備えている。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。
【００３４】
四番車１２８は、上軸部１２８ａと、下軸部１２８ｂと、かな部１２８ｃと、歯車部１２８ｄとを備えている。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及び下軸部１２８ｂは、炭素鋼等の金属で形成されている。歯車部１２８ｄは、ニッケル等の金属で形成されている。
【００３５】
がんぎ車１３０は、上軸部１３０ａと、下軸部１３０ｂと、がんぎかな部１３０ｃと、がんぎ歯車部（歯車部、がんぎ車用歯車部）１３２と、を備えている。がんぎかな部１３０ｃは、歯車部１２８ｄと噛み合うように構成されている。
図３に示すように、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とを備えている。
【００３６】
香箱車１２０は、図２に示すように、地板１０２及び香箱受１６０に対して回転可能に支持されている。即ち、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ている。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。即ち、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、それぞれ輪列受１６２に対して回転可能に支持されている。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、それぞれ地板１０２に対して回転可能に支持されている。
【００３７】
図３に示すように、アンクル１４２は、地板１０２及びアンクル受１６４に対して回転可能に支持されている。即ち、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ている。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ている。
【００３８】
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、潤滑油が注油されている。
【００３９】
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、潤滑油が注油されている。
上述した潤滑油は、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。
【００４０】
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、又は円錐台状の油溜め部を設けるのが好ましい。この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。
また、地板１０２、香箱受１６０、輪列受１６２及びアンクル受１６４は、黄銅等の金属で形成しても良いし、ポリカーボネート等の樹脂で形成しても良い。
【００４１】
次に、上述したがんぎ車１３０について、より詳細に説明する。
このがんぎ車１３０は、図４及び図５に示すように、所定の厚みに形成されたがんぎ歯車部１３２と、このがんぎ歯車部１３２の中心に打ち込まれた軸部材１３１と、で構成されている。
なお、図４は、互いに噛合したがんぎ車１３０及びアンクル１４２の平面図である。図５は、がんぎ車１３３の歯部１３２ａを拡大した斜視図である。
【００４２】
がんぎ歯車部１３２は、フォトリソグラフィ技術により歯車状に形成された部材である。より具体的には、上面及び下面が平坦面とされているうえ、全面に亘って均一な厚みに形成されており、特殊な鉤型状に形成された複数の歯部１３２ａを有している。これら複数の歯部１３２ａの先端部は、後述するアンクル１４２の爪石１４４ａ、１４４ｂが接触して摺動する摺動部１３２ｂとされている。
【００４３】
また、本実施形態のがんぎ歯車部１３２は、バレル研磨処理等によって、バリ取りや、角部の面取りや、表面の艶出し処理等がなされている。そのため、図５に示すように、複数の歯部１３２ａにおいても、摺動部１３２ｂを含む全体の角度が滑らかに曲面加工（Ｒ加工）されている。
【００４４】
ところで、本実施形態のがんぎ歯車部１３２は、フォトリソグラフィ可能な材料で、且つケイ素（Ｓｉ）に比べて硬度及び靭性が高い材料である、炭化ケイ素（ＳｉＣ）を主成分とする材料から形成されている。
【００４５】
軸部材１３１は、がんぎ歯車部１３２の中心に設けられた図示しない保持孔内に打ち込まれることで取り付けられた部材であり、中心軸ががんぎ歯車部１３２の中心軸と同一とされている。
また、図３に示すように、軸部材１３１の上端部に上述した上軸部１３０ａが設けられ、下端部に下軸部１３０ｂが設けられている。また、上軸部１３０ａの下方にがんぎかな部１３０ｃが設けられている。このがんぎかな部１３０ｃは、上述したように、四番車１２８の歯車部１２８ｄに噛合しており、これによって四番車１２８の回転力を軸部材１３１に伝達してがんぎ車１３０を回転させる役割を果している。
【００４６】
このように構成されたがんぎ車１３０は、図４に示すように、複数の歯部１３２ａがアンクル１４２に噛合するようになっている。アンクル１４２は、３つのアンクルビーム１４３によってＴ字状に形成されたアンクル体１４２ｄと、アンクル真１４２ｆとを備えたもので、軸であるアンクル真１４２ｆによってアンクル体１４２ｄが回転可能に構成されている。
３つのアンクルビーム１４３のうち２つのアンクルビーム１４３の先端には、爪石１４４ａ、１４４ｂが設けられ、残り１つのアンクルビーム１４３先端には、アンクルハコ１４５が取り付けられている。爪石１４４ａ、１４４ｂは、四角柱状に形成されたルビーであり、接着剤等によりアンクルビーム１４３に接着固定されている。
【００４７】
このように構成されたアンクル１４２は、アンクル真１４２ｆを中心に回転した際に、爪石１４４ａ或いは爪石１４４ｂが、がんぎ車１３０の歯部１３２ａの摺動部１３２ｂに接触し、摺動するようになっている。また、この際、アンクルハコ１４５が取り付けられたアンクルビーム１４３が、ドテピン（図示せず）に接触するようになっており、これによってアンクル１４２は、同方向にそれ以上回転しないようになっている。その結果、がんぎ車１３０の回転も一時的に停止するようになっている。
【００４８】
次に、上述したがんぎ車１３０の製法方法について、以下に簡単に説明する。
まず、炭化ケイ素を主成分とする図示しない基板を用意した後、該基板上に感光性材料からなるフォトレジスト膜をスクリーン印刷等によって被膜させる。なお、感光性材料としては、ポジ型でもネガ型でも構わないが、本実施形態ではネガ型を用いた場合を説明する。
次いで、がんぎ歯車部１３２の形状にパターニングされ、それ以外の領域が開口したフォトレジストマスクを準備した後、該マスクをフォトレジスト膜上にセットする。そして、フォトレジストマスクの上方から光を照射し、フォトレジストマスクを通してフォトレジスト膜を露光する。つまり、フォトレジストマスクでマスクされていない領域を部分的に露光する。
【００４９】
露光が終了した後、フォトレジストマスクを除去し、現像液を利用して露光されたフォトレジスト膜を現像する。すると、フォトレジスト膜はネガ型であるので、露光されていない領域が溶解される。これにより、がんぎ歯車部１３２の外形形状に倣ってフォトレジスト膜が部分的に除去されてパターニングされると共に、がんぎ歯車部１３２の外形形状に倣って炭化ケイ素の基板が露出する。
【００５０】
次いで、炭化ケイ素の基板をエッチング加工する。この際、ドライエッチング又はウェットエッチングのいずれでも構わない。すると、パターニングされたフォトレジスト膜で覆われていない部分、即ち、露出している炭化ケイ素の基板の一部分だけが選択的にエッチング加工される。これにより、炭化ケイ素からなる基板を、複数の歯部１３２ａを有するがんぎ歯車部１３２に形成することができる。
【００５１】
そして、エッチング加工後、溶剤等を利用してフォトレジスト膜を除去した後、がんぎ歯車部１３２をバレル研磨処理して、全体のバリ取り、角部の面取りや表面の艶出し処理等を行う。その結果、図５に示すように複数の歯部１３２ａ全体の角部が滑らかに曲面加工された、図４に示すがんぎ歯車部１３２を作製することができる。
特に、がんぎ歯車部１３２は、ケイ素（Ｓｉ）よりも靭性が高い（靭性値が約３．５〜５）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）からなるので、上記バレル研磨処理を行っても変形やチッピングを招くことなく、摺動部１３２ｂを含む歯部１３２ａ全体の角部を滑らかに曲面加工することができる。
【００５２】
そして、最後にがんぎ歯車部１３２の中心に軸部材１３１を打ち込む工程を行うことで、図４に示すがんぎ車１３０を製造することができる。
【００５３】
上述したように、本実施形態の製造方法で製造されたがんぎ車１３０によれば、フォトリソグラフィ技術によりがんぎ歯車部１３２が外形形成されているので、機械加工とは異なり、微細且つ高精度の外形形状に仕上げられた高品質ながんぎ車１３０とすることができる。
しかも、がんぎ歯車部１３２は、ケイ素（Ｓｉ）に比べて硬度及び靭性が高い炭化ケイ素（ＳｉＣ）より形成されているので、従来のように表面処理を施して保護膜を被膜させなくても、時計用歯車としての十分な耐摩耗性を確保することができる。従って、表面処理に費やす工程を省略することができ、効率の良い製造を行えると共に低コスト化を図り易い。
【００５４】
特に、本実施形態のがんぎ車１３０は、炭化ケイ素を主成分とする材料より形成されているので、ダイヤモンドに近い硬度にでき、耐摩耗性により優れたがんぎ車１３０にすることができる。
一般的にがんぎ車は、年間の摺動回数が数百万回を超えるため、非常に摩耗し易い歯車とされている。しかしながら、本実施形態のがんぎ車１３０は、耐摩耗性に非常に優れているので、摺動回数が多くても摩耗し難く、信頼性に優れている。
【００５５】
また、表面処理を施して保護膜を被膜させる必要がないので、被膜に起因する割れやひび等ががんぎ歯車部１３２に入ることがない。更に、がんぎ歯車部１３２の靭性が高いので、衝撃等を受けた際に変形やチッピングが生じ難い。そのため、摺動回数が多くても、長期的に亘って安定して作動させることができ、作動の信頼性を高めることができる。
【００５６】
また、本実施形態のがんぎ車１３０は、がんぎ歯車部１３２の耐摩耗性が十分に確保されているので、潤滑油等を保油する段差部（油溜まり部）を歯部１３２ａに設ける等の一般的な耐摩耗性向上のための対策を施す必要がない。従って、がんぎ歯車部１３２を全面に亘って均一な厚みにすることができ、厚み自体を薄くすることが可能である。よって、がんぎ車１３０の軽量化を図ることができると共に、歯車としての動きを良くして脱進機効率を高めることができる。また、上記段差部を設ける必要がないので、形状の単純化を図り易く、この点からも低コスト化を図り易い。
特に、比重の軽い炭化ケイ素でがんぎ歯車部１３２が形成されているので、動き出し及び追従性に優れたがんぎ車１３０にし易く、脱進機効率を非常に優れたものにすることができる。
【００５７】
また、本実施形態のがんぎ車１３０のがんぎ歯車部１３２は、歯部１３２ａの角部が曲面加工されているので、アンクル１４２の爪石１４４ａ、１４４ｂが歯部１３２ａの先端部に形成された摺動部１３２ｂに接触して摺動する際、摺動部１３２ｂに対する爪石１４４ａ、１４４ｂの接触ポイントが多少変化したとしても、両者の接触具合を同じ状態に維持し易い。仮に、歯部１３２ａの角部が際立った状態である場合には、爪石１４４ａ、１４４ｂが角部に線接触したり、平坦面に面接触したりする場合があり、両者が一定の当たり方をしないことが考えられる。
しかしながら、歯部１３２ａの角部を曲面加工することで、爪石１４４ａ、１４４ｂと摺動部１３２ｂとの接触具合を一定状態に維持し易いので、爪石１４４ａ、１４４ｂからのエネルギーをムラなく確実にがんぎ車１３０に伝えることができる。よって、この点においても、脱進機効率を向上することができる。
【００５８】
また、本実施形態の機械式時計１は、効率良く製造されて低コスト化が可能とされ、また、耐摩耗性が高く、作動の信頼性が高品質ながんぎ車１３０を備えているので、長期的に亘って正確な時を刻むことができ、作動の信頼性が高い高品質な時計とすることができると共に、低コスト化を図り易い。
【００５９】
なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
【００６０】
例えば、上記実施形態では、時計用歯車をがんぎ車１３０に適用した場合を例に挙げて説明したが、がんぎ車１３０に限定されるものではなく、その他の歯車であっても構わない。特に、摺動負荷が高く耐摩耗性が求められる歯車に好適に適用することができる。
具体的には、二番車、三番車や四番車に適用しても構わないし、自動巻き周りの各種歯車（伝え歯車や伝え中間歯車）等に適用することも可能である。
【００６１】
また、上記実施形態では、がんぎ歯車部１３２を炭化ケイ素（ＳｉＣ）から形成した場合を例に挙げて説明したが、炭化ケイ素に限定されるものではなく、フォトリソグラフィ可能な材料で、且つケイ素（Ｓｉ）に比べて硬度及び靭性が高い材料であれば構わない。
例えば、二酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）や、二酸化ジルコニウム（ＺｒＯ2）や、二酸化ケイ素（ＳｉＯ2）でも構わない。これらは、いずれも上記条件を満たし、硬度及び靭性の点で炭化ケイ素（ＳｉＣ）と同程度の特性を有しているので、炭化ケイ素（ＳｉＣ）を採用した場合と同様の作用効果を奏することができる。また、これらの材料は、時計用歯車の種類や設計思想に応じて、適宜伝い分ければ良い。例えば、上述した材料の中において靭性値が最も高いのは二酸化ジルコニウム（ＺｒＯ2）であるので、より粘り強く、チッピング等が生じ難い時計用歯車を所望する場合には、この材料を選択すれば良い。
【符号の説明】
【００６２】
１…機械式時計（時計）
１３０…がんぎ車（時計用歯車）
１３２…がんぎ歯車部（歯車部、がんぎ車用歯車部）
１３２ａ…歯部
１３２ｂ…摺動部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フォトリソグラフィ技術により歯車状に形成された歯車部を備えた時計用歯車であって、
前記歯車部は、フォトリソグラフィ可能な材料で且つケイ素（Ｓｉ）に比べて硬度及び靭性が高い材料より形成されていることを特徴とする時計用歯車。
【請求項２】
請求項１に記載の時計用歯車において、
前記歯車部は、全面に亘って均一な厚みに形成されていることを特徴とする時計用歯車。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の時計用歯車において、
前記歯車部は、アンクルの爪石が摺動する摺動部が先端部に形成された鉤型状の歯部を複数有するがんぎ車用歯車部とされ、
前記歯部は、角部が曲面加工されていることを特徴とする時計用歯車。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の時計用歯車において、
前記歯車部は、炭化ケイ素（ＳｉＣ）を主成分とする材料より形成されていることを特徴とする時計用歯車。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の時計用歯車を備えていることを特徴とする時計。
【請求項１】
フォトリソグラフィ技術により歯車状に形成された歯車部を備えた時計用歯車であって、
前記歯車部は、フォトリソグラフィ可能な材料で且つケイ素（Ｓｉ）に比べて硬度及び靭性が高い材料より形成されていることを特徴とする時計用歯車。
【請求項２】
請求項１に記載の時計用歯車において、
前記歯車部は、全面に亘って均一な厚みに形成されていることを特徴とする時計用歯車。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の時計用歯車において、
前記歯車部は、アンクルの爪石が摺動する摺動部が先端部に形成された鉤型状の歯部を複数有するがんぎ車用歯車部とされ、
前記歯部は、角部が曲面加工されていることを特徴とする時計用歯車。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の時計用歯車において、
前記歯車部は、炭化ケイ素（ＳｉＣ）を主成分とする材料より形成されていることを特徴とする時計用歯車。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の時計用歯車を備えていることを特徴とする時計。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−６３１６２（Ｐ２０１２−６３１６２Ａ）
【公開日】平成２４年３月２９日（２０１２．３．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２０５６９３（Ｐ２０１０−２０５６９３）
【出願日】平成２２年９月１４日（２０１０．９．１４）
【出願人】（０００００２３２５）セイコーインスツル株式会社 (3,629)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月２９日（２０１２．３．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月１４日（２０１０．９．１４）
【出願人】（０００００２３２５）セイコーインスツル株式会社 (3,629)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]