特開 2022-188877 時計部品、時計

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022188877

(43)【公開日】2022-12-22

(54)【発明の名称】時計部品、時計

(51)【国際特許分類】

   G04B 37/22 20060101AFI20221215BHJP

【ＦＩ】

G04B37/22 J

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021097137

(22)【出願日】2021-06-10

(71)【出願人】

【識別番号】000002369

【氏名又は名称】セイコーエプソン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100179475

【弁理士】

【氏名又は名称】仲井 智至

(74)【代理人】

【識別番号】100216253

【弁理士】

【氏名又は名称】松岡 宏紀

(74)【代理人】

【識別番号】100225901

【弁理士】

【氏名又は名称】今村 真之

(72)【発明者】

【氏名】澤井 丈徳

(57)【要約】

【課題】使用に伴い、程よい使用感のある外観、または、アンティーク風な外観に変化する時計部品を提供すること。
【解決手段】時計部品は、基材と、前記基材の上に設けられた第１層と、前記第１層の上に設けられた第２層とを備え、前記第２層は、前記第１層よりも硬度が低い。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

基材と、
前記基材の上に設けられた第１層と、
前記第１層の上に設けられた第２層とを備え、
前記第２層は、前記第１層よりも硬度が低い、
時計部品。

【請求項2】

前記第２層のビッカース硬度が１４００以上１８００以下である、
請求項１に記載の時計部品。

【請求項3】

Ｘ線光電子分光分析において、
前記第２層のＮ１ｓスペクトルのピーク値が、Ｎ－Ｏスペクトルのピーク値以下である、
請求項１または２に記載の時計部品。

【請求項4】

前記第１層は、窒化膜、または、炭窒化膜であり、
前記第２層は、酸化膜である、
請求項１から３のいずれか一項に記載の時計部品。

【請求項5】

請求項１から４のいずれか一項に記載の時計部品を備える、
時計。

【請求項6】

前記時計部品として、胴、裏蓋の少なくとも一つを有し、
さらに、リュウズを含む所定部品を備え、
前記所定部品には、前記第２層が設けられていない、
請求項５に記載の時計。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、時計部品、および、当該時計部品を備えた時計に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、腕時計の外装部品には、豊かな装飾性や、使用に伴う傷のつき難さなどが求められていた。例えば、特許文献１には、基材の表面に黒色硬質皮膜を形成した装飾品が開示されている。当該文献によれば、当該被膜を設けることにより、装飾性を損なうことなく、使用に伴う傷などの外観品質低下を抑制できるとしている。また、装飾品の一例として、時計が挙げられている。

【0003】

他方、使い込むにつれて色味や質感が変わる使用感のある外観や、アンティーク風の外観などを嗜好するニーズもあった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１８－５３３６５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１の技術では、傷つき難く新品の状態が持続するため、使用に伴う外観変化を楽しむことは困難であった。つまり、使用に伴い、程よい使用感のある外観、または、アンティーク風な外観に変化する時計部品が求められていた。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本願に係る時計部品は、基材と、前記基材の上に設けられた第１層と、前記第１層の上に設けられた第２層とを備え、前記第２層は、前記第１層よりも硬度が低い。

【0007】

本願に係る時計は、上記時計部品を備える。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】実施形態１に係る時計の平面図。

【図2】胴の断面図。

【図3】表面処理の流れを示すフローチャート図。

【図4】第２層の表面における元素組成及び化学結合状態を示す光電子スペクトル図。

【図5】研磨による胴の表面変化を示す写真図。

【図6】胴を構成する基材、第１層、第２層の組合せを示す一覧表。

【図7】異なる構成の組合せを示す一覧表。

【発明を実施するための形態】

【0009】

実施形態１
＊＊＊時計の概要＊＊＊
図１は、本実施形態に係る時計の正面から見た平面図である。
本実施形態の時計１００は、ストップウォッチ機能を備えたアナログ式の腕時計である。

【0010】

時計１００は、胴２０、文字板８、リュウズ３０、ボタン３１、ボタン３２、風防ガラス４０などから構成されている。なお、胴２０の背面には、裏蓋が設けられているが図示を省略している。
時計部品としての胴２０は、ケースであり、好適例ではチタンから構成されている。また、胴２０に後述の表面処理を施してあるため、時計１００の使用に伴い、程よい使用感のある外観に変化してゆく。詳細は後述する。なお、チタンに限定するものではなく、質感が良く、硬質な材料であれば良く、例えば、ステンレスなどの金属や、セラミックスであっても良い。

【0011】

文字板８には、時針２、分針３、クロノグラフ秒針４、２４時間針５、クロノグラフ分針６、秒針７などが設けられている。
時針２、分針３、クロノグラフ秒針４は、円形をなした文字板８の中央に配置されている。２４時間針５は、文字板８の３時方向に配置された小文字板の中心に設けられる。クロノグラフ分針６は、文字板８の６時方向に配置された小文字板の中心に設けられる。秒針７は、文字板８の９時方向に配置された小文字板の中心に設けられ、秒を指示する。

【0012】

リュウズ３０は、胴２０における３時側に設けられた龍頭であり、胴２０と同様な材料から構成される。好適例ではチタンから構成される。
ボタン３１は、胴２０の２時方向に設けられた操作用の押しボタンであり、１押しするとクロノグラフが開始し、もう１押しするとクロノグラフが停止する。クロノグラフが開始すると、クロノグラフ秒針４、クロノグラフ分針６、２４時間針５が、それぞれ経過時間を表示する。ボタン３１の材質は、胴２０と同様な材料から構成される。好適例ではチタンから構成される。

【0013】

ボタン３１は、胴２０の４時方向に設けられた操作用の押しボタンであり、クロノグラフをリセットする機能が割り当てられている。クロノグラフ計時後に、ボタン３１を押すと、クロノグラフ秒針４、クロノグラフ分針６、２４時間針５が、リセットされて１２時位置に戻る。ボタン３２の材質は、ボタン３１と同じである。
風防ガラス４０は、透明なガラスから構成された風防ガラスである。

【0014】

＊＊＊胴の表面処理方法＊＊＊
図２は、図１のｂ－ｂ断面における断面図である。図３は、胴の表面処理方法の流れを示すフローチャート図である。
ここでは、胴２０の断面構成、および、表面処理方法について図２、図３を用いて説明する。

【0015】

図２に示すように、胴２０は、基材１０の表面に、第１層１１と、第２層１２との２つの層を積層した構成となっている。換言すれば、胴２０は、基材１０と、基材１０の上に設けられた第１層１１と、第１層１１の上に設けられた第２層１２とを備える。
ここで、第２層１２は、第１層１１よりも硬度が低い膜で構成されている。好適例では、チタンからなる基材１０の上に、窒化チタン（ＴｉＮ）膜からなる第１層１１を形成し、第１層１１の上に酸化チタン（ＴｉＯ₂）膜からなる第２層１２を形成する。

【0016】

続いて、図３に沿って具体的な表面処理方法を説明する。
ステップＳ１では、基材１０を準備する。好適例では、材料のチタンを胴の形状に加工した胴２０を準備する。

【0017】

ステップＳ２では、基材１０の表面に第１層１１を形成する。詳しくは、基材１０を反応室に入れ、加熱した状態で窒素ガスを供給し、基材１０の表面に窒化チタン膜を堆積する。なお、熱ＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition)法に限定するものではなく、窒化チタン膜が形成できれば良く、例えば、プラズマＣＶＤ法を用いても良い。

【0018】

ステップＳ３では、第１層１１の上に第２層１２を形成する。詳しくは、第１層１１が設けられた基材１０を、溶液中に浸漬させる。好適例では、溶液として過酸化水素水（Ｈ₂Ｏ₂）を用いる。溶液温度は約４０℃とし、浸漬時間は３０分以上とする。
ここでは、窒化チタン膜からなる第１層１１と、溶液の過酸化水素水とが反応し、窒化チタン膜から窒素が引き抜かれる。詳しくは、以下の反応式（１）の通りである。

【0019】

ＴｉＮ＋Ｈ₂Ｏ₂＝ＴｉＯ＋ＮＯｘ＋Ｈ₂Ｏ……式（１）
これにより、第１層１１の上に、酸化チタン膜からなる第２層１２が形成される。
そして、上記工程により、図２に示す、基材１０の表面に、窒化チタン膜からなる第１層１１と、酸化チタン膜からなる第２層１２とを備えた胴２０が形成される。

【0020】

＊＊＊酸化処理の好適条件＊＊＊
図４は、走査型Ｘ線光電子分光分析装置を用いて測定した、第２層の表面における元素組成及び化学結合状態を示す光電子スペクトル図である。図４では、横軸は測定電子の原子核に対する結合エネルギー値（ｅＶ）を取り、縦軸は放出光電子強度（ｃ／ｓ）を取っている。なお、走査型Ｘ線光電子分光分析装置による測定条件は次の通りである。
光電子分光分析装置の型番：ＰＨＩ Ｘ－ｔｏｏｌ（アルバック・ファイ株式会社製）
Ｘ線源：（Ｍｇｋα）１５.０ｋＶ２６.７ｍＡ(４００Ｗ)
検出深さ：１０ｎｍ（検出器取込角度４５°）
また、前処理として被測定物（胴）をアセトン溶剤中に浸漬し、超音波洗浄機を用いて３８ｋＨｚで５分間洗浄した後、上記光電子分光分析装置にて測定した。

【0021】

図４において、グラフ７０は、ステップＳ３の溶液浸漬前における窒化チタン膜からなる第１層１１での測定結果を示している。グラフ７０に示すように、初期の窒化チタン膜においては、４０１ｅＶ付近で約１２５ｃ／ｓの１つ目のスペクトルピークがあり、３９７ｅＶ付近で約２７５ｃ／ｓの２つ目のスペクトルピークが観察される。
ここで、１つ目のスペクトルピークはＮ－Ｏのピーク値であり、２つ目のスペクトルピークはＮ１ｓのピーク値である。なお、図４では、Ｎ－Ｏを表す結合エネルギー値を線分８２、Ｎ１ｓを表す結合エネルギー値を線分８１で示している。また、Ｎ－Ｏのピーク値を線分９５で示す。

【0022】

グラフ７１は、ステップＳ３の溶液浸漬工程で３０分間浸漬した後における第２層１２の酸化チタン膜での測定結果を示している。グラフ７１に示すように、４０１ｅＶ付近の１つ目のスペクトルピークはグラフ７０と略一致しているが、３９７ｅＶ付近の２つ目のスペクトルピークはグラフ７０のピーク値から大きく減少していることが解る。詳しくは、グラフ７１のＮ１ｓのピーク値は、Ｎ－Ｏのピーク値を示す線分９５よりも低く、半分以下に小さくなっている。これは、第２層１２の酸化が進行し酸化膜となっていることを示す。換言すれば、Ｘ線光電子分光分析において、第２層１２のＮ１ｓスペクトルのピーク値が、Ｎ－Ｏスペクトルのピーク値以下となっている。

【0023】

グラフ７２は、ステップＳ３の溶液浸漬工程における浸漬時間を６０分とした際の第２層１２の酸化チタン膜での測定結果を示している。同様に、グラフ７３は浸漬時間を１８０分とし、グラフ７４は浸漬時間を２４０分としたときの測定結果を示している。
グラフ７２では、Ｎ１ｓのピーク値がグラフ７１よりも若干大きくなっているが、全体の傾向は、グラフ７１と同じ傾向であり誤差の範疇と認識される。
グラフ７３では、Ｎ１ｓのピーク値がグラフ７１よりも小さくなっている。その他の傾向は、グラフ７１と同様である。
グラフ７４は、グラフ７３と同じ傾向であり、両者は略重なっている。また、図示は省略しているが、浸漬時間を４８０分とした測定も行っており、グラフ７４と同じ傾向であることが確認されている。

【0024】

上記の通り、ステップＳ３の溶液浸漬工程で３０分間以上浸漬することにより、酸化チタン膜からなる第２層１２が形成されることが解る。なお、浸漬後３０分位で気泡が多数発生し、６０分経過すると第１層１１の窒化チタン膜による金属光沢が梨地状の外観に変化する。その後、梨地化が進行し、２４０分経過後にはくすんだ梨地状の外観となる。

【0025】

＊＊＊硬度の好適例＊＊＊
前述したように、第２層１２は、第１層１１よりも硬度が低くなっている。換言すれば、第２層１２は、下地の第１層１１よりも柔らかい被膜である。
ここでは、好適例における基材１０、第１層１１、第２層１２の硬度について説明する。なお、硬度は、ビッカース硬度（ＨＶ）を用いる。

【0026】

まず、基材１０を構成するチタンの硬度は、約１３０ＨＶである。なお、チタン合金を用いた場合は、約３１０ＨＶとなる。
次いで、第１層１１の窒化チタン膜の硬度は、約２２００ＨＶである。
そして、第２層１２の酸化チタン膜の硬度は、約１０００ＨＶである。

【0027】

図５は、研磨による胴の表面変化を示す写真である。図５は、図１の胴２０における上部のバンドとの接合部であるかんの拡大写真である。
図５において、左側のかん２１は、初期状態の第２層１２のままであり、前述したように、梨地状の外観となっている。
これに対して、右側のかん２２は、研磨剤で研磨することにより、下地の第１層１１が露出した状態となっている。第１層１１が露出することで、かん２２は金属光沢が表出している。

【0028】

ここで、研磨剤は、硬度が１４００ＨＶ以上１８００ＨＶ以下のアルミナを研磨粒子として含有した物を使用した。
前述の第１層１１、第２層１２の硬度との関係性は、下記の式（２）となる。

【0029】

ビッカース硬度：第１層（ＴｉＮ）＞研磨剤＞第２層（ＴｉＯ）……式（２）
なお、研磨剤の硬度は、時計１００を日常使いする中で想定される硬度である。
つまり、第２層１２の硬度が１４００ＨＶ以上１８００ＨＶ以下であれば、日常使いの中で、徐々に削られることが想定される。

【0030】

＊＊＊変形例＊＊＊
図６は、胴を構成する基材、第１層、第２層の組合せを示す一覧表である。
上記では、好適例として、図６の表８５の組合せＮｏ１に示すように、基材１０がチタンで、第１層１１を窒化チタン膜、第２層１２を酸化チタン膜として説明したが、この構成に限定するものではなく、第２層１２が第１層１１よりも硬度が低い組合せであれば良い。

【0031】

例えば、表８５の組合せＮｏ２のように、基材１０がチタンで、第１層１１を炭窒化チタン（ＴｉＣＮ）、第２層１２を酸化チタン（ＴｉＯ₂）としても良い。この場合、ステップＳ２の第１層１１の形成工程では、窒素ガスに加えて、メタン（ＣＨ₄）ガスを供給し、基材１０の表面に炭窒化チタン膜を堆積する。その他の工程は、組合せＮｏ１と同じである。この構成であっても、第２層１２が、下地の第１層１１よりも柔らかい被膜構成となるため、組合せＮｏ１と同様の作用効果を得ることができる。

【0032】

また、基材１０は、チタンに限定するものではなく、質感が良く、硬質な材料であれば良く、金属や、セラミックスであっても良い。
例えば、表８５の組合せＮｏ３のように、基材１０がタンタルで、第１層１１を窒化タンタル（ＴａＮ）、第２層１２を酸化タンタル（Ｔａ₂Ｏ₅）としても良い。または、表８５の組合せＮｏ４のように、基材１０がジルコニアで、第１層１１を窒化ジルコニウム（ＺｒＮ）、第２層１２を酸化ジルコニウム（ＺｒＯ₂）としても良い。これらの製造方法は、組合せＮｏ１と同じである。これらの構成であっても、第２層１２が、下地の第１層１１よりも柔らかい被膜構成となるため、組合せＮｏ１と同様の作用効果を得ることができる。

【0033】

このように、基材１０の材質に拘らず、第１層１１は、窒化膜、または、炭窒化膜であり、第２層１２が酸化膜となる構成であれば良い。

【0034】

以上述べた通り、本実施形態の胴２０、および、時計１００によれば、以下の効果を得ることができる。
時計部品としての胴２０は、基材１０と、基材１０の上に設けられた第１層１１と、第１層１１の上に設けられた第２層１２とを備え、第２層１２は、第１層１１よりも硬度が低い。

【0035】

これによれば、使用に伴い、硬度が低い第２層１２が部分的に傷ついたり、剥がれることにより、使用に伴う外観変化を楽しむことができる。特に、下地の第１層１１が部分的に露出した場合は、より豊かな外観変化を楽しむことができる。
従って、使用に伴い、程よい使用感のある外観、または、アンティーク風な外観に変化する胴２０、および、胴２０を備えた時計１００を提供することができる。

【0036】

また、第２層１２のビッカース硬度が１４００以上１８００以下である。
これによれば、日常使いの中で、第２層１２が徐々に削られるため、使用に伴う外観変化を楽しむことができる。

【0037】

また、Ｘ線光電子分光分析において、第２層１２のＮ１ｓスペクトルのピーク値が、Ｎ－Ｏスペクトルのピーク値以下である。
これによれば、第１層１１よりも硬度が低い第２層１２を確実に形成することができる。

【0038】

また、第１層１１は、窒化膜、または、炭窒化膜であり、第２層１２は酸化膜である。
これによれば、表層の第２層１２が下地の第１層１１よりも柔らかい被膜構成とすることができる。

【0039】

実施形態２
＊＊＊表面処理の異なる態様＊＊＊
図７は、本実施形態に係る胴を構成する基材、第１層、第２層の組合せを示す一覧表であり、図６に対応している。

【0040】

実施形態１では、溶液を用いた酸化により第２層１２を形成していたが、この方法に限定するものではなく、第１層１１よりも硬度が低い第２層１２を形成可能な方法であれば良い。以下、実施形態１と同じ構成部位には、同一の付番を付し、重複する説明は省略する。

【0041】

例えば、図７の表８６の組合せＮｏ１１のように、基材１０がチタンで、第１層１１を酸化チタン（ＴｉＯ₂）、第２層１２をチタンとしても良い。この場合、第１層１１の酸化チタンは、熱ＣＶＤ法、または、過酸化水素水溶液への浸漬により形成する。そして、第２層１２のチタンは、蒸着法を用いて形成する。蒸着法は、物理蒸着法、化学蒸着法のいずれでも良い。

【0042】

または、表８６の組合せＮｏ１２のように、基材１０がチタンで、第１層１１を窒化チタン、第２層１２をチタンとしても良い。この場合も、第２層１２のチタンは、蒸着法を用いて形成する。
または、表８６の組合せＮｏ１３のように、基材１０がチタンで、第１層１１を炭窒化チタン、第２層１２をチタンとしても良い。この場合も、第２層１２のチタンは、蒸着法を用いて形成する。

【0043】

または、表８６の組合せＮｏ１４のように、基材１０がジルコニアで、第１層１１を酸化ジルコニウム、第２層１２をジルコニアとしても良い。この場合も、第２層１２のジルコニアは、蒸着法を用いて形成する。
または、表８６の組合せＮｏ１５のように、基材１０がジルコニアで、第１層１１を窒化ジルコニウム、第２層１２をジルコニアとしても良い。この場合も、第２層１２のジルコニアは、蒸着法を用いて形成する。

【0044】

または、表８６の組合せＮｏ１６のように、基材１０がタンタルで、第１層１１を酸化タンタル、第２層１２をタンタルとしても良い。この場合も、第２層１２のタンタルは、蒸着法を用いて形成する。
または、表８６の組合せＮｏ１７のように、基材１０がタンタルで、第１層１１を窒化タンタル、第２層１２をタンタルとしても良い。この場合も、第２層１２のタンタルは、蒸着法を用いて形成する。

【0045】

これらの構成であっても、第２層１２が、下地の第１層１１よりも柔らかい被膜構成となるため、組合せＮｏ１と同様の作用効果を得ることができる。
また、基材１０としては、上記の他に、タングステン、パラジウム、マグネシウム、アルミニウム、プラチナ、金、銀、銅を用いても良い。また、第２層１２としては、上記の他に、金、銀、銅、マグネシウム、アルミニウムなどを用いても良い。

【0046】

図１に戻る。
また、上記では、好適例における時計部品として胴２０について説明したが、これに限定するものではなく、時計１００のその他の外装部品に適用しても良い。外装部品としては、例えば、裏蓋や、バンドなどに上記表面処理を施しても良く、胴２０と同様の作用効果を得ることができる。
また、リュウズ３０や、ボタン３１、ボタン３２も時計部品であるが、機能に係る所定部品であるため、敢えて上記表面処理を施さなくても良い。詳しくは、リュウズ３０や、ボタン３１、ボタン３２などの所定部品では、第１層１１までの処理に留めて、第２層１２は設けなくても良い。また、胴２０においても、ネジ穴、ボタン穴や、防水パッキンと接触する部分など、機能を有する部分については、マスキング処理をして、第２層１２を設けないことが好ましい。

【0047】

以上述べた通り、本実施形態によれば、実施形態１での効果に加えて、以下の効果を得ることができる。
図７の表８６の組合せＮｏ１１～１７の構成であっても、第２層１２が、下地の第１層１１よりも柔らかい被膜構成となるため、組合せＮｏ１と同様の作用効果を得ることができる。

【0048】

また、時計１００は、時計部品として、胴２０、裏蓋の少なくとも一つを有し、さらに、リュウズ３０を含む所定部品を備え、所定部品には、第２層１２が設けられていない。これによれば、機能に係る所定部品においては、初期の外観を維持させることができる。

【符号の説明】

【0049】

２…時針、３…分針、７…秒針、８…文字板、１０…基材、１１…第１層、１２…第２層、２０…胴、３０…リュウズ、３１…ボタン、３２…ボタン、４０…風防ガラス、７０…グラフ、７１…グラフ、７２…グラフ、７３…グラフ、７４…グラフ、８１…線分、８２…線分、８５…表、８６…表、９５…線分、１００…時計。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】