JP4466165B2 - 時計 - Google Patents

Description

本発明は、集積回路により駆動制御される時計に関する。

従来、集積回路（以下、ＩＣと称する場合がある）を備えた電子回路で駆動制御される電子時計が利用されている。このような時計では、制御用ＩＣとして一般的なバルクＭＯＳ構造の集積回路が用いられている。しかし、時計の小型化、長寿命化を実現するためには、更なる低消費電力を実現するための集積回路が必要とされている。中でも、二次電池を搭載した光発電時計や回転錘による発電時計、あるいは、電池を持たない電子制御式機械時計といった時計では、低消費電力の集積回路による省エネルギー化が特に重要である。

一方、薄膜半導体等からなる低消費電力型の集積回路は、耐外乱特性の他、特に耐静電気特性が従来の集積回路に比べて劣っており、静電気の影響をより受けやすい。従って、例えば時刻合わせを行うために竜頭（巻真）を操作する際に、この竜頭を通じて静電気が内部に進入し、集積回路が誤動作し、破壊するおそれがあった。

そこで、電子時計用のムーブメントとしては、耐静電気特性に優れた構造のものが知られている。（例えば、特許文献１参照）
この特許文献１に開示された電子時計では、それぞれ導電性を有する巻真および裏蓋の両方に接触する導電板を設け、この導電板の作用により、巻真を回転操作する際に、人体や衣服に帯電した静電気を巻真から裏蓋へ逃がし、巻真を通じて静電気が内部に進入しても、静電気がＩＣに到達しないようになっている。

特開平９−１７８８６７号公報（図１）

しかしながら、特許文献１に記載された電子時計では、導電板といった追加部品が必要であり、また、導電板の裏蓋への固定手段が必要で、コスト高につながっている。
さらに、回転錘が備わった発電時計、あるいは電子制御機械時計においては、裏蓋と巻真の間で回転錘が回転するため、導電板を巻真に接続させることは可能であるが、裏蓋に接続させることができないという問題がある。

本発明の目的は、回転錘の有無にかかわらず、外部操作部材を通じて内部に進入した静電気に対する耐静電気特性に優れ、かつコスト高を引き起こすことのない時計を提供することにある。

本発明の時計は、半導体素子を用いた集積回路により駆動制御される時計であって、
それぞれ導電性を有する地板および外部操作部材と、前記外部操作部材を案内する案内部材とを備え、前記案内部材は、導電性を有するとともに、前記地板に接触し、前記外部操作部材は、前記地板と前記案内部材とで囲まれ、かつ前記地板及び前記案内部材の少なくとも一方に電気的に接続されることを特徴とする。
なお、ここでの外部操作部材とは、外部から指針の時刻等の修正を行う巻真、またはクロノグラフ機能に代表される多機能時計にあっては、指針の回転、停止を操作する操作ボタン等である。
なお、ここでの案内部材とは、例えば、外部操作部材が巻真である場合では、この巻真を覆う巻真受等の部材であり、もとより時計に一般的に用いられる部材である。
また、電気的な接続方法としては、前記外部操作部材を直接、地板や案内部材に接触させてもよいが、外部操作部材と地板や案内部材とのギャップを極端に狭くすることで、静電気がスパークすること等により、わずかな空気層を伝搬して前記地板や案内部材へ逃げる構造でもよい。この場合でも、電気的に接続されているといえる。
このような本発明によれば、外部操作部材からの静電気は、案内部材を介して、あるいは直接、地板に流れるようになる。そして、これらの案内部材および地板により外部操作部材が囲まれているため、静電気が速やかに地板に流れるようになり、集積回路等が確実に保護される。

このような本発明によれば、外部操作部材と、最も大きい体積を占める地板、すなわち大きな静電容量を有する地板とを直接、あるいは案内部材を介して電気的に接続するので、たとえ外部操作部材から時計内部に静電気が入っても、この静電気が外部操作部材から静電容量の大きい地板に速やかに伝達され、除去される。これにより駆動回路には静電気が伝わらない。
この際、外部操作部材および地板は直接、あるいは案内部材を介して電気的に接続されるので、従来のような導電板は不要であり、コストアップとなる心配もない。
そして、導電板を用いずに、静電気を静電容量の大きい地板に逃がすので、回転錘を備えた時計においても、本発明を何ら支障なく適用可能である。
また、上記の極小のギャップを使用すると、静電気除去を図りながら、時計の薄型化を実現することができる。

さらに、本発明の時計では、前記外部操作部材と前記地板または前記案内部材との間には、導電性を有する潤滑層が形成されていることが好ましい。
なお、ここでの潤滑層とは、例えば、防錆潤滑オイル等と導電性粒子の混合剤の層である。また、導電性粒子としては、例えば、金、銀、銅、ニッケル、カーボン、炭素、黒鉛を用いることができる。
このような発明によれば、外部操作部材と地板または案内部材とにおいて、大きい静電容量を有する地板との間に導電性の潤滑層を形成することにより、例えば、導電性粒子が、オイルの表面張力につられて、外部操作部材と地板とのギャップ、あるいは外部操作部材と案内部材のギャップの狭い所に向かって集まり、さらに、導電粒子が外部操作部材の表面や、地板表面、案内部材表面の凹凸に入り込み、互いの導電面積を拡大する。
また、潤滑層は、外部操作部材と地板または案内部材との間に、前述のオイルを注油することで形成されるため、外部操作部材や地板に特別な加工を施す必要がなく、従来のオイルに導電粒子を加えるだけで簡単に静電気が除去される。さらに、潤滑層は、外部操作部材に係合される他の部材にも使用されることになるため、これらの部材に帯電された静電気をも簡単に除去できる。

そして、本発明の時計では、前記半導体素子は、絶縁膜上に半導体を形成した構造の集積回路であってもよい。
なお、ここでの半導体とは、単結晶半導体、多結晶半導体、アモルファス半導体である。
このような本発明によれば、従来のようなバルクの半導体ではなく、絶縁膜上に半導体を形成した薄膜半導体を使用するので、集積回路は低消費電力駆動が可能となり、省エネルギ化が促進される。

また、本発明の時計では、前記地板の電位と前記集積回路の基準電位とが等しいことが望ましい。
このような本発明によれば、集積回路に影響を及ぼそうとする静電気は、集積回路の例えばグランド（ＧＮＤ）ラインを通って地板に逃げるので、静電気による誤動作、破壊が防止される。さらに、グランドを共通にすることにより、集積回路の基準電位が安定し、より誤動作しにくくなる。

また、本発明の時計では、前記集積回路を含む電子回路形成部材と前記外部操作部材とが、平面的に重ならない位置に配置されていることが望ましい。
このような本発明によれば、電子回路形成部材を平面的に重ならない位置に配置することにより、静電気は電子回路形成部材上の集積回路に流れず、静電容量の大きい地板により確実に流れるようになり、静電気に対する耐静電気特性が一層向上する。

また、本発明の時計では、導電性を有する外装ケースを備えているとともに、この外装ケース内には、前記地板を含んで構成される駆動体が収容され、前記外装ケースと前記駆動体の前記地板とが電気的に導通されていることが望ましい。
このような本発明によれば、外部操作部材からの静電気は、駆動体を構成する地板を通して、外装ケースに流れ、この外装ケースから速やかに外部へ流れるため、地板の静電容量を超えて静電気が帯電することがなくなり、耐静電気特性がより一層向上する。

本発明によれば、回転錘の有無にかかわらず、外部操作部材を通じて内部に進入した静電気に対する耐静電気特性に優れ、かつコスト高を引き起こすことのない時計を提供することができるという効果がある。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本実施形態に係る電子制御式機械時計１に用いられるムーブメント（駆動体）の概略を示す平面図。図２は、ムーブメントの断面図。図３は、ムーブメントの要部を示す断面図であり、図２のIII−III線断面図である。

図１ないし図３において、電子制御式機械時計１のムーブメントは、外装ケース１０内に収容されており、地板２０と、指針の時刻を修正するための巻真（外部操作部材）３０と、この巻真３０を案内する巻真受（案内部材）４０と、機械エネルギーが蓄えられるぜんまい５０と、ぜんまい５０の機械エネルギで回転する輪列６０と、この輪列６０の回転で駆動される発電機７０とを備え、発電機７０での電気エネルギでＩＣ８１を含む電子回路８０を作動させ、ロータ７１の回転を制御することにより、前記輪列６０に固定された指針を正確に運針させるように構成されている。また、電子制御式機械時計１は、ぜんまい５０を手動で巻き上げて機械的エネルギーを入力する手動入力機構９０と、自動で巻き上げて機械的エネルギーを入力する自動入力機構１００とを備えている。

以下には、各構成について具体的に述べる。
外装ケース１０、地板２０、巻真３０、および巻真受４０は、導電性を有する材料からなる。導電性材料としては、ステンレス、金、チタン材等の金属材料が採用される。この中で地板２０は、やはり導電性材料からなる保持部材２１により、外装ケース１０の内周面１１に保持されているとともに、この保持部材２１を介して外装ケース１０との電気的な接続がなされている。

図２に示すように、巻真３０と外装ケース１０と間には、ケース１０の防水性の確保するためのパッキン１３が介装されている。このパッキン１３は、電気を導通させない絶縁材料から形成されている。また、絶縁材料としては、合成樹脂エラストマやプラスチック等の弾性を有する電気絶縁体が採用されている。

巻真３０は、ムーブメント内において、図中の上方側と側方側が巻真受４０によって囲まれている。さらに巻真３０と地板２０との間や、巻真３０と巻真受４０との間には、巻真３０の摺動操作の摩擦抵抗を低減するための導電性の潤滑層２３が形成されている。ここでの潤滑層２３は、例えば、防錆潤滑オイルと導電性粒子の混合剤の層である。また、導電性粒子としては、例えば、金、銀、ニッケル、カーボン、炭素、黒鉛を用いることができる。

巻真３０の先端部３１（竜頭とは反対側）は、地板２０と巻真受４０とで形成された接合孔２４に貫挿されており、その接合孔２４に対して先端部３１の外周面が絶えず接触し、電気的に接続されている。
なお、このような電気的な接続とは、わずかな空気層を介して電気接続された構造でもよい。つまり、本実施形態の場合でいえば、先端部３１と接合孔２４との間に僅かな隙間があって、静電気がスパークして流れるような場合にも電気的な接続といえる。

巻真受４０は、前述したように、導電性材料からなる。ただし、巻真受４０用の導電性材料としては、これに限らず、例えば、焼結含油部材を用いることにより、導電性と巻真３０とのすべり性の両方を兼ね備えたものを用いることができる。
このような巻真受４０は、巻真３０を地板２０とで囲うように断面凹状の溝４１を有している。溝４１の図中上方の上面と、巻真３０の大径部３２の外周面とは、絶えず接触しており、電気的に接続されている。
ただし、ここでの電気的な接続についても、前述した通り、静電気が伝搬する程度の隙間があっても、接触していると見なされる。

ぜんまい５０は、香箱歯車５１、香箱真５４、香箱蓋（図示しない）からなる香箱５３に収容され、内端が香箱真５４に固定され、外端があるトルク以上で香箱歯車５１をスリップするように取り付けられている。香箱真５４には角穴車５５が固定されていて、手動入力機構９０または自動入力機構１００によって角穴車５５が一方向に回転することによって、香箱真５４は角穴車５５と一体で回転するように構成されている。角穴車５５は、時計方向に回転し、反時計回りに回転しないようにこはぜ（図示しない）と噛み合っている。ぜんまい５０は内側から巻き上がり、反対にその外側から巻き戻ることで香箱歯車５１を回転させ、香箱歯車５１は、これに噛み合う輪列６０を回転させている。

輪列６０は、香箱歯車５１の回転を受ける二番車６２と、以下順に増速するように噛み合った三番車６３と、四番車６４と、五番車６５と、六番車６６とを備えている。輪列６０の構造については、周知の構造のため作動については説明を省略する。

発電機７０は、輪列６０の六番車６６と噛み合う回転するロータ７１と、このロータ７１に取り付けられる永久磁石７２の磁束を鎖交させる磁気回路形成のためのステータ７３と、このステータ７３を構成する一対のステータ材７３Ａに巻線され、かつ永久磁石７２が回転することで生じるステータ材７３Ａでの磁束変化を電力に変換する一対のコイル７４とを備えている。このコイル７４には、水晶振動子８２およびＩＣ８１を含む運針制御用の電子回路８０が形成され、電気的に接続されており、発電機７０によって発電された電力でこの電子回路を駆動し、ロータ７１に制動をかけて輪列６０を調速し、運針制御を行っている。なお、ロータ７１は、一体に回転する慣性板７５を備え、ステータ７３に形成されたロータ収容穴内７６に配置されている。

電子回路８０は、薄膜半導体からなるＣ−ＭＯＳ構造の小型のＩＣ８１や、水晶振動子８２等を含んで形成され、搭載したフレキシブルプリント基板８３に設けられている。このフレキシブルプリント基板８３は、巻真３０と平面的に重ならない位置に配置されている。
また、電子回路８０は、フレキシブルプリント基板８３に挿入されたねじ２２により地板２０に位置決め固定され、さらに前記ねじ２２をフレキシブルプリント基板８３のグランドパターンと接続させることにより、電子回路８０のマイナス電位が地板２０に確実に落ちることになり、これにより、地板２０、巻真３０、巻真受４０、および電子回路８０のグランドラインが同じ電位となる。

手動入力機構９０は、巻真３０を用いてぜんまい５０を巻上げ可能に構成されている具体的に、巻真３０にはこれと一体に回転するつづみ車３７が貫挿されており、巻真３０が引き出されていない通常の状態では、巻真３０の回転がつづみ車３７に伝達され、つづみ車３７から巻真３０に同様に貫挿されたきち車３３に伝達される。きち車３３の回転は、丸穴車３４を介して伝え中間車３５に伝達され、伝え車（蓄積手段側伝え車）３６を介して角穴車５４に伝達され、ぜんまい５０を巻き上げる。そして、巻真３０から伝え中間車３５まで含んで手動入力機構９０を形成している。

一方、自動入力機構１００は、回転錘１０１と、回転錘１０１と一体に同心上で回転する回転錘歯車（回転錘伝え車）１０２と、回転錘歯車１０２に噛み合って回転する鉄系材料製の一番伝え車（回転錘伝え車）１０３と、一番伝え車１０３の回転に連動して偏心駆動され、これにより伝え車１０４側に進退運動する鉄系材料製の爪レバー１０５とを備えている。この爪レバー１０５は、爪レバー本体１０６と、この爪レバー本体１０６から延長された弾性変形可能な引き爪１０７および押し爪１０８とを備え、一番伝え車１０３に対して地板２０側に設けられている。

一番伝え車１０３が回転すると、偏心した偏心軸部（図示しない）も回転し、これに勘合した爪レバー本体１０６が伝え車１０９に対して進退運動する。引き爪１０７および押し爪１０８は、爪レバー本体１０６が往復運動すると、それらの先端が伝え車１０９の径方向に対向した歯に交互に一脱する。これら交互に繰り返すことにより、伝え車１０９を一方向に間欠的に回転させ、角穴車５４を介してぜんまい５０を巻き上げる。

次に図２を用いて、静電気の流れについて説明する。
図２において、竜頭から巻真３０を通して侵入した静電気またはパッキン１３で発生した静電気は、巻真３０を伝わりながらムーブメント内に伝わる。巻真３０の先端部３１は、絶えず接合孔２４と接触し、また、大径部３２は巻真受４０の溝４１と絶えず接触していることから、巻真３０の静電気は、巻真受４０、地板２０、保持部材２１、およびケース１０を経由する導通経路を通ってケース外部へ排除される。

また、巻真３０の周囲には潤滑層２３が形成されているが、この潤滑層２３は、導電性粒子を含んでおり、潤滑層２３に含まれるオイルの表面張力につられ、導電性粒子が地板２０および巻真受４０とのギャップの狭いところに入り込んでいる。このため、巻真３０からの静電気は、速やかに地板２０、巻真受４０、ケース１０を経由する導通経路を通ってケース外部へ排除される。なお、このギャップは、巻真の操作性および静電気除去を考慮すると、２μｍ以上０．０５ｍｍ以下であることが好ましい。
さらに、つづみ車３７、きち車３３、丸穴車３４といった部材に蓄えられた静電気も、巻真３０に直接または間接的に接触していることと、導電性を有した潤滑層２３とにより、より確実に巻真３０側に流れたり、地板２０に潤滑層２３を介して流れやすくなり、ケース１０外部へ排除される。

そして、図１において、ＩＣ８１を含んだ電子回路８０と巻真３０との距離は、巻真受４０および地板２０の距離よりも大きく、また、電子回路８０と巻真３０とが平面的に重ならないため、巻真３０を流れる静電気は、電子回路８０を通らずに、静電容量の大きい地板２０または巻真受４０を経由して、ケース１０外部へ確実に流れる。しかも、地板２０などは、電子回路８０のグランドラインと導通しているから、たとえ静電気が電子回路８０に流れても、電子回路８０のグランドおよび地板２０を経由して、ケース１０外部へ流れ、確実に排除される。

このような本実施形態によれば、以下のような効果がある。
（１）電子制御式機械時計１では常時、巻真３０の先端部３１が接合孔２４を介して大容量の地板２０と電気的に接続されていたり、巻真３０の大径部３２が巻真受４０の溝４１と接触し、この巻真受４０を介して地板２０に電気的に接続されているので、たとえ巻真３０からムーブメント内部に静電気が入っても、この静電気を巻真３０から地板２０に速やかに伝達でき、除去できる。これにより電子回路８０へ静電気は流れるのを防止でき、ＩＣ８１の誤動作等を抑制できる。
この際、巻真３０と地板２０、巻真受４０とは直接的に接続されるので、従来のような導電板を不要にでき、コストアップとなる心配もない。そして、導電板を用いずに、静電気を地板２０に逃がすので、回転錘を備えた時計においても、本発明を何ら支障なく適用できる。

（２）巻真３０の長手方向の途中には、つづみ車３７、きち車３３、丸穴車３４といった部材が係合しているが、巻真３０の先端部３１において地板２０との電気的接続をとるようにしているため、地板２０との電気的接続をとるにあたっては、それらの部材との設計上のとりあいもなく、設計の自由度が大きい。従って、地板２０と接続する部分を確実に設けることができ、耐静電気対策を向上させることができる。

（３）また、特に巻真３０がこれを囲む巻真受４０と絶えず接触しているから、静電気を速やかに地板２０に逃がすことができる。

（４）巻真３０と地板２０との間には、導電性粒子が含有された潤滑層２３が形成されているため、この潤滑層２３を介しても静電気を地板２０に逃がすことができる。さらには、巻真３０に接触しているつづみ車３７、きち車３３、丸穴車３４などの部材で生じた静電気も、この巻真３０を介して地板２０に逃がすことができるうえ、潤滑層２３を介しても地板２０に逃がすことができ、静電気をよりスムーズに逃がすことができる。
しかも、潤滑層２３は、従来の潤滑油に導電性粒子を加えるだけで、簡単に形成できるというメリットもある。この導電性粒子の形状が、特に球形である場合には、巻真３０によって手巻き等の行う場合の操作トルクを軽減することができるから、操作性も向上される。

（５）地板２０の電位とＩＣ８１の基準電位とが等しいので、ＩＣ８１に影響を及ぼそうとする静電気を、ＩＣ８１のグランドラインを通って地板２０に逃がすことができ、静電気による誤動作、破壊をより確実に防止できる。さらに、グランドを共通にすることにより、ＩＣ８１の基準電位を安定させることができ、この点でも誤動作を防止できる。

（６）ＩＣ８１を含む電子回路８０の形成部材と外部操作部材とが、平面的に重ならない位置に配置されているため、静電気は電子回路８０の形成部材上のＩＣ８１に流れず、静電容量の大きい地板２０により確実に流れるようになり、静電気に対する耐静電気特性を一層向上させることができる。

（７）前記実施形態では、ＩＣ８１に対する静電気の影響が少ないため、電子回路８０に薄膜半導体からなるＩＣ８１を搭載しても何ら支障なく駆動させることができ、これによって低消費電力駆動を実現できて、時計１での省エネルギ化を実現できる。

（８）外装ケース１０と地板２０とが電気的に導通されているため、巻真３０からの静電気を、地板２０を通して外装ケース１０に流し、この外装ケース１０から人体等へ速やかに流すことができる。このため、地板２０の静電容量を超えて静電気が帯電することがなく、耐静電気特性をより一層向上させることができる。

なお、本発明は、前記実施形態に限定されるのでなく、本発明の目的を達成できる他の構成等を含み、以下に示すような変形等も本発明に含まれる。
例えば、前記実施形態では、外装ケース１０、地板２０、巻真受４０などは、これ全体が導電性を有する材料で形成されていたが、巻真３０と接触する接触部分や、その他の接触部分、さらに、互いの接触部分などが導電性材料で形成すればよく、部材全体が導電性を有している必要はない。

前記実施形態において、巻真３０と巻真受４０や地板２０との接触部分は、巻真３０側では、先端部３１および大径部３２であり、地板２０や巻真受４０側では、接合孔２４や溝４１であったが、これらは、両方同時に設けられている必要はなく、先端部３１および接合孔２４のみが設けられていたり、大径部３２および溝４１のみが設けられた場合でも、本発明に含まれる。

その他、本発明を実施するための最良の構成、方法などは、以上の記載で開示されているが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、本発明は主に特定の実施の形態に関して特に図示され、かつ、説明されているが、以上述べた実施の形態に対し、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、形状、材質、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができる。
従って、上記に開示した形状、材質など限定した記載は、本発明の理解を容易にするための例示的に記載したいものであり、本発明を限定するものではないから、それら形状、材質などの限定の一部もしくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。

本発明の一実施形態に係る時計のムーブメントを示す平面図。 本実施形態を示す断面図。 本実施形態の要部を示す断面図であり、図２のIII−III線断面図。

符号の説明

１…電子制御式機械時計（時計）、１０…外装ケース、２０…地板、２３…潤滑層、３０…巻真（外部操作部材）、３２…大径部、４０…巻真受（案内部材）、８０…電子回路、８１…集積回路（ＩＣ）。

Claims (6)

1. 半導体素子を用いた集積回路により駆動制御される時計であって、
   それぞれ導電性を有する地板および外部操作部材と、
   前記外部操作部材を案内する案内部材とを備え、
   前記案内部材は、導電性を有するとともに、前記地板に接触し、
   前記外部操作部材は、前記地板と前記案内部材とで囲まれ、かつ前記地板及び前記案内部材の少なくとも一方に電気的に接続される
   ことを特徴とする時計。
2. 請求項１に記載の時計において、
   前記外部操作部材と前記地板または前記案内部材との間には、導電性を有する潤滑層が形成されている
   ことを特徴とする時計。
3. 請求項１または請求項２に記載の時計において、
   前記半導体素子は、絶縁膜上に半導体を形成した構造の集積回路である
   ことを特徴とする時計。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の時計において、
   前記地板の電位と前記集積回路の基準電位とが等しい
   ことを特徴とする時計。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の時計において、
   前記集積回路を含む電子回路形成部材と前記外部操作部材とが、平面的に重ならない位置に配置されている
   ことを特徴とする時計。
6. 請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の時計において、
   導電性を有する外装ケースを備えているとともに、この外装ケース内には、前記地板を含んで構成される駆動体が収容され、前記外装ケースと前記駆動体の前記地板とが電気的に導通されている
   ことを特徴とする時計。

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