JPH08320385A - 腕時計用サファイヤカバーガラス及びその製造方法 - Google Patents
腕時計用サファイヤカバーガラス及びその製造方法Info
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- JPH08320385A JPH08320385A JP14970995A JP14970995A JPH08320385A JP H08320385 A JPH08320385 A JP H08320385A JP 14970995 A JP14970995 A JP 14970995A JP 14970995 A JP14970995 A JP 14970995A JP H08320385 A JPH08320385 A JP H08320385A
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Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Joining Of Glass To Other Materials (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 ボックス形状を構成する足部分と窓部分を分
け、足部分と窓部分を別体で個々に研磨加工し、後に熱
拡散接合で一体化させることにより、ボックス凹部内面
を鏡面研磨する特殊な加工技術を用いずに、従来研磨方
法を応用し、腕時計用ボックスサファイヤカバーガラス
を量産する。 【構成】 ボックス形状の足の部分にＥＦＧ法でしか育
成できないリング状のサファイヤ材を用い、リング端面
及びサファイヤ板の双方の接合部分の面粗度をＲmax=0.
1μm以下、平坦度10μm以下に鏡面研磨し、重ね合わせ
て加熱することにより、ドーピング材を添加したバルク
サファイヤ内において高温状態でイオンが結晶内及び接
合界面内を移動し、熱拡散してサファイヤ面同士が接合
され、ボックス形状のサファイヤカバーガラスを得る。
け、足部分と窓部分を別体で個々に研磨加工し、後に熱
拡散接合で一体化させることにより、ボックス凹部内面
を鏡面研磨する特殊な加工技術を用いずに、従来研磨方
法を応用し、腕時計用ボックスサファイヤカバーガラス
を量産する。 【構成】 ボックス形状の足の部分にＥＦＧ法でしか育
成できないリング状のサファイヤ材を用い、リング端面
及びサファイヤ板の双方の接合部分の面粗度をＲmax=0.
1μm以下、平坦度10μm以下に鏡面研磨し、重ね合わせ
て加熱することにより、ドーピング材を添加したバルク
サファイヤ内において高温状態でイオンが結晶内及び接
合界面内を移動し、熱拡散してサファイヤ面同士が接合
され、ボックス形状のサファイヤカバーガラスを得る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は腕時計用カバーガラスに
関するものであり、特にサファイヤ材の特殊形状カバー
ガラスを用いた高級腕時計デザインの設計等の多様性を
広げるものである。
関するものであり、特にサファイヤ材の特殊形状カバー
ガラスを用いた高級腕時計デザインの設計等の多様性を
広げるものである。
【０００２】
【従来の技術および課題】従来、腕時計用カバーガラス
の材質の種類は、低価格のプラスチックの物からクリス
タルガラス（通称：青板、白板、ＢＫ−７、アルミナ添
加の特殊ガラス）及び高級品腕時計に用いられるサファ
イヤ単結晶材料を使用したサファイヤガラス等があり、
使用目的、価格に見合った各種材質が風防窓として転用
され使用されている。
の材質の種類は、低価格のプラスチックの物からクリス
タルガラス（通称：青板、白板、ＢＫ−７、アルミナ添
加の特殊ガラス）及び高級品腕時計に用いられるサファ
イヤ単結晶材料を使用したサファイヤガラス等があり、
使用目的、価格に見合った各種材質が風防窓として転用
され使用されている。
【０００３】さらに近年においては、単にガラス材質の
違いだけでなく、外観上の美観、形状に特徴を持たせ
た、いわゆる特殊形状タイプ（例えば図１に示すボック
ス形状、及び図３に示すシリンダー形状Ａ、ドーム形状
Ｂ）の腕時計用カバーガラスが一部で製造されており、
一般的なフラットガラスに比べて多種多様な腕時計デザ
インが可能となった。
違いだけでなく、外観上の美観、形状に特徴を持たせ
た、いわゆる特殊形状タイプ（例えば図１に示すボック
ス形状、及び図３に示すシリンダー形状Ａ、ドーム形状
Ｂ）の腕時計用カバーガラスが一部で製造されており、
一般的なフラットガラスに比べて多種多様な腕時計デザ
インが可能となった。
【０００４】この特殊形状タイプのカバーガラスの大半
はプラスチック製及びクリスタルガラス製であり、立体
形状の成形及びデザインはこれら材質で容易に造れる
が、風防窓（カバーガラス）としてはプラスチック及び
クリスタル共に表面キズ・割れ発生等の耐久性の問題
や、サファイヤ製と比較した場合、セールスポイントと
して高級感が得られないという欠点があり、低価格品に
しか用いられなかった。
はプラスチック製及びクリスタルガラス製であり、立体
形状の成形及びデザインはこれら材質で容易に造れる
が、風防窓（カバーガラス）としてはプラスチック及び
クリスタル共に表面キズ・割れ発生等の耐久性の問題
や、サファイヤ製と比較した場合、セールスポイントと
して高級感が得られないという欠点があり、低価格品に
しか用いられなかった。
【０００５】しかし近年の加工技術の進歩により、特殊
形状タイプの形状の中でも、シリンダー形状（図３Ａ参
照）及びドーム形状（図３Ｂ参照）のサファイヤカバー
ガラスについては量産加工技術が確立し、高級品腕時計
への応用が可能となったが、唯一ボックス形状のサファ
イヤカバーガラスについては未だに量産加工には至って
いなかった。
形状タイプの形状の中でも、シリンダー形状（図３Ａ参
照）及びドーム形状（図３Ｂ参照）のサファイヤカバー
ガラスについては量産加工技術が確立し、高級品腕時計
への応用が可能となったが、唯一ボックス形状のサファ
イヤカバーガラスについては未だに量産加工には至って
いなかった。
【０００６】この理由として、プラスチック及びクリス
タルガラスにおいては、射出成形及び熱溶融プレス加工
でボックス形状特有の凹成形が可能であるが、単結晶か
らなるサファイヤ材では機械的な研削加工でしか凹部分
を成形することができず、さらにサファイヤ材が難切削
加工材料であることが、量産加工を不可能としている原
因の一つであった。このため如何にしてボックス形状の
サファイヤカバーガラスを、量産ベースにて効率良く加
工するかが大きな課題となっていた。
タルガラスにおいては、射出成形及び熱溶融プレス加工
でボックス形状特有の凹成形が可能であるが、単結晶か
らなるサファイヤ材では機械的な研削加工でしか凹部分
を成形することができず、さらにサファイヤ材が難切削
加工材料であることが、量産加工を不可能としている原
因の一つであった。このため如何にしてボックス形状の
サファイヤカバーガラスを、量産ベースにて効率良く加
工するかが大きな課題となっていた。
【０００７】
【課題を解決するための手段】これらの問題を鑑み出願
人は、先に出願公開されている本出願人発明の特開平５
−５１２９７号に記載のサファイヤ接合技術を応用し、
ＥＦＧ法で造られたリング状サファイヤ（足の部分）と
平面状のサファイヤ板材（窓部分）から構成される２個
以上のサファイヤ部材を、接合面にメタライズ処理を用
いず、接合表面でのバルクサファイヤ内の酸化物及びイ
オンの熱拡散処理により直接接合し、接合後、外観上一
体成形したのと同等の美観を有する腕時計用ボックスカ
バーガラスを提供するものである。
人は、先に出願公開されている本出願人発明の特開平５
−５１２９７号に記載のサファイヤ接合技術を応用し、
ＥＦＧ法で造られたリング状サファイヤ（足の部分）と
平面状のサファイヤ板材（窓部分）から構成される２個
以上のサファイヤ部材を、接合面にメタライズ処理を用
いず、接合表面でのバルクサファイヤ内の酸化物及びイ
オンの熱拡散処理により直接接合し、接合後、外観上一
体成形したのと同等の美観を有する腕時計用ボックスカ
バーガラスを提供するものである。
【０００８】量産加工技術を確立するため本発明では、
ボックス形状の足の部分にＥＦＧ法でしか育成できない
リング状のサファイヤ材を用い、リング端面及びサファ
イヤ板の双方の接合部分の面粗度をＲmax=0.1μm以下、
平坦度10μm以下に鏡面研磨し、接合面を重ね合わせて
加熱することにより、ドーピング材を添加したバルクサ
ファイヤ内において高温状態でイオンが結晶内及び接合
界面内を移動し、熱拡散してサファイヤ面同士が接合さ
れ、ボックス形状のサファイヤカバーガラスが得られ
る。この時、リング状のサファイヤは丸形状に限らず、
ＥＦＧ法で製造可能な四角等の異型形状でもなんら問題
はない。
ボックス形状の足の部分にＥＦＧ法でしか育成できない
リング状のサファイヤ材を用い、リング端面及びサファ
イヤ板の双方の接合部分の面粗度をＲmax=0.1μm以下、
平坦度10μm以下に鏡面研磨し、接合面を重ね合わせて
加熱することにより、ドーピング材を添加したバルクサ
ファイヤ内において高温状態でイオンが結晶内及び接合
界面内を移動し、熱拡散してサファイヤ面同士が接合さ
れ、ボックス形状のサファイヤカバーガラスが得られ
る。この時、リング状のサファイヤは丸形状に限らず、
ＥＦＧ法で製造可能な四角等の異型形状でもなんら問題
はない。
【０００９】本発明では、ＥＦＧ法で育成したサファイ
ヤ単結晶を組合わせて用いるため結晶成長面は容易に一
致（Ｒmax=3度以内）する。このため、良好な接合状態
及び接合強度等を得るには、接触面の面粗さをＲmax=0.
1μm以下、平行度及び平坦度を10μm以下に鏡面研磨加
工することが必要不可欠となる。つまり平坦度が範囲外
（10μm以上）であると接合部が平面全体での接合では
なく、部分的に平坦度精度を充たす一部平面のみでの接
合となり、接合強度が十分得られない。
ヤ単結晶を組合わせて用いるため結晶成長面は容易に一
致（Ｒmax=3度以内）する。このため、良好な接合状態
及び接合強度等を得るには、接触面の面粗さをＲmax=0.
1μm以下、平行度及び平坦度を10μm以下に鏡面研磨加
工することが必要不可欠となる。つまり平坦度が範囲外
（10μm以上）であると接合部が平面全体での接合では
なく、部分的に平坦度精度を充たす一部平面のみでの接
合となり、接合強度が十分得られない。
【００１０】さらに、接合面において加重圧力を0.5g／
mm2以上とし、サファイヤ部材の間の密着を得ることも
重要なポイントとなる。サファイヤ部材の自重も含め0.
5g／mm2以下の加重圧力では良好な接合は得られない。
また、加熱処理温度は1500℃〜1700℃の温度範囲が好ま
しく、範囲温度以下では拡散接合が不十分であり、範囲
温度以上ではサファイヤ接合部の失透現象発生になる可
能性が大きく、時間管理できない。また処理時間は接合
面積により多少異なるが、最低限処理温度が安定してか
ら１時間以上は必要である。
mm2以上とし、サファイヤ部材の間の密着を得ることも
重要なポイントとなる。サファイヤ部材の自重も含め0.
5g／mm2以下の加重圧力では良好な接合は得られない。
また、加熱処理温度は1500℃〜1700℃の温度範囲が好ま
しく、範囲温度以下では拡散接合が不十分であり、範囲
温度以上ではサファイヤ接合部の失透現象発生になる可
能性が大きく、時間管理できない。また処理時間は接合
面積により多少異なるが、最低限処理温度が安定してか
ら１時間以上は必要である。
【００１１】
【実施例１】本発明の腕時計用ボックスサファイヤカバ
ーガラスの実施例を図１を用いて説明する。まず、サフ
ァイヤリング足部分１の加工材料として TiＯ2をドーピ
ング材とし、これを0.01Wt％含む人造サファイヤ単結晶
を、切断面がリング形状（外径φ35mm：内径φ28mm）に
なるようにＥＦＧ法で育成し、このパイプ形状に育成し
た単結晶サファイヤ丸パイプを幅3mmに輪切りに切断
し、リング内径を研削研磨した後、リング端面の表面粗
度がＲmax=0.1μm以下、及び平坦度が10μm以下に成る
ように接合面を鏡面研磨した。
ーガラスの実施例を図１を用いて説明する。まず、サフ
ァイヤリング足部分１の加工材料として TiＯ2をドーピ
ング材とし、これを0.01Wt％含む人造サファイヤ単結晶
を、切断面がリング形状（外径φ35mm：内径φ28mm）に
なるようにＥＦＧ法で育成し、このパイプ形状に育成し
た単結晶サファイヤ丸パイプを幅3mmに輪切りに切断
し、リング内径を研削研磨した後、リング端面の表面粗
度がＲmax=0.1μm以下、及び平坦度が10μm以下に成る
ように接合面を鏡面研磨した。
【００１２】つぎに同じくサファイヤ板窓部分２となる
加工材料として TiＯ2をドーピング材とし、これを0.01
Wt％含む人造サファイヤをＥＦＧ法で円柱状に育成し、
厚み2mmに切断し、外径をダイヤホイールで成形加工し
た後、サファイヤ板上下面の表面粗度がＲmax=0.1μm以
下、及び平坦度が10μm以下に成るよう接合面を含めて
鏡面研磨した。
加工材料として TiＯ2をドーピング材とし、これを0.01
Wt％含む人造サファイヤをＥＦＧ法で円柱状に育成し、
厚み2mmに切断し、外径をダイヤホイールで成形加工し
た後、サファイヤ板上下面の表面粗度がＲmax=0.1μm以
下、及び平坦度が10μm以下に成るよう接合面を含めて
鏡面研磨した。
【００１３】この２つのサファイヤ部品の接合は、上記
のように鏡面研磨した面をＣ軸方向で一致させ、結晶学
的に同じ方位に重ね合わせることができ、治具にセット
して加重圧力を0.5g／mm2とし、窒素雰囲気中において1
560℃で1.5時間熱処理を行うことにより２つのサファイ
ヤ部品を接合することができた。
のように鏡面研磨した面をＣ軸方向で一致させ、結晶学
的に同じ方位に重ね合わせることができ、治具にセット
して加重圧力を0.5g／mm2とし、窒素雰囲気中において1
560℃で1.5時間熱処理を行うことにより２つのサファイ
ヤ部品を接合することができた。
【００１４】完成したボックス形状のサファイヤカバー
ガラス（ボックスサファイヤ３）は、接合面が透過性の
無色透明であり、接合強度も２Kg/mm2以上の強度を有す
る強固な接合が得られた。また外観上においても、接合
面部分に干渉縞も無く、文字板を見た時も一体物ボック
ス品と同様に違和感なく、高級感及び質感も良いものが
できた。
ガラス（ボックスサファイヤ３）は、接合面が透過性の
無色透明であり、接合強度も２Kg/mm2以上の強度を有す
る強固な接合が得られた。また外観上においても、接合
面部分に干渉縞も無く、文字板を見た時も一体物ボック
ス品と同様に違和感なく、高級感及び質感も良いものが
できた。
【００１５】
【実施例２】本発明の腕時計用サファイヤカバーガラス
の他の実施例を図２を用いて説明する。まず、目玉レン
ズ４の加工材料として TiＯ2をドーピング材とし、これ
を0.01Wt％含む人造サファイヤを、切断面が目玉レンズ
形状（外径約φ5mmの小判形状）になるようにＥＦＧ法
で育成し、育成した単結晶サファイヤ円柱を幅3mmに切
断し、凸レンズ状に上面側を研磨し、さらに下面側の表
面粗度がＲmax=0.1μm以下、及び平坦度が10μm以下に
なるように鏡面研磨した。
の他の実施例を図２を用いて説明する。まず、目玉レン
ズ４の加工材料として TiＯ2をドーピング材とし、これ
を0.01Wt％含む人造サファイヤを、切断面が目玉レンズ
形状（外径約φ5mmの小判形状）になるようにＥＦＧ法
で育成し、育成した単結晶サファイヤ円柱を幅3mmに切
断し、凸レンズ状に上面側を研磨し、さらに下面側の表
面粗度がＲmax=0.1μm以下、及び平坦度が10μm以下に
なるように鏡面研磨した。
【００１６】つぎに同じく窓部分２となる加工材料とし
て TiＯ2をドーピング材とし、これを0.01Wt％含む人造
サファイヤを円柱状に育成し、厚み2mmに切断し、外径
をダイヤホイールで成形加工した後、サファイヤ板上下
面の表面粗度がＲmax=0.1μm以下、及び平坦度が10μm
以下になるように接合面を含めて鏡面研磨した。
て TiＯ2をドーピング材とし、これを0.01Wt％含む人造
サファイヤを円柱状に育成し、厚み2mmに切断し、外径
をダイヤホイールで成形加工した後、サファイヤ板上下
面の表面粗度がＲmax=0.1μm以下、及び平坦度が10μm
以下になるように接合面を含めて鏡面研磨した。
【００１７】この２つのサファイヤ部品の接合面は、上
記のように鏡面研磨した面がＣ軸方向で一致させ、結晶
学的に同じ方位に重ね合わせることができ、治具にセッ
トし、加重圧力0.5g／mm2、窒素雰囲気中において1560
℃で１時間熱処理を行うことにより容易に２つのサファ
イヤ部品を接合することができた。
記のように鏡面研磨した面がＣ軸方向で一致させ、結晶
学的に同じ方位に重ね合わせることができ、治具にセッ
トし、加重圧力0.5g／mm2、窒素雰囲気中において1560
℃で１時間熱処理を行うことにより容易に２つのサファ
イヤ部品を接合することができた。
【００１８】完成した目玉レンズ４付きのサファイヤカ
バーガラスは、接合面が透過性の無色透明であり、接合
強度も２Kg/mm2以上の強度を有する強固な接合が得られ
た。また外観上においても、接合面に干渉縞も無く、文
字板のカレンダーを見た時も鮮明で違和感なく、高級感
及び質感の良いものができた。
バーガラスは、接合面が透過性の無色透明であり、接合
強度も２Kg/mm2以上の強度を有する強固な接合が得られ
た。また外観上においても、接合面に干渉縞も無く、文
字板のカレンダーを見た時も鮮明で違和感なく、高級感
及び質感の良いものができた。
【００１９】
【発明の効果】従来、凹部内面及び表面を研削研磨加工
することが困難とされていたサファイヤ材を用いたボッ
クスカバーガラスにおいて、ボックス形状を構成する足
部分と窓部分を分け、足部分と窓部分を別体で個々に研
磨加工し、後に熱拡散接合で一体化させることにより、
ボックス凹部内面を鏡面研磨する特殊な加工技術を用い
ずに、従来研磨方法を応用することにより腕時計用ボッ
クスサファイヤカバーガラスを量産することが可能とな
った。
することが困難とされていたサファイヤ材を用いたボッ
クスカバーガラスにおいて、ボックス形状を構成する足
部分と窓部分を分け、足部分と窓部分を別体で個々に研
磨加工し、後に熱拡散接合で一体化させることにより、
ボックス凹部内面を鏡面研磨する特殊な加工技術を用い
ずに、従来研磨方法を応用することにより腕時計用ボッ
クスサファイヤカバーガラスを量産することが可能とな
った。
【図１】本発明のボックスサファイヤカバーガラスの接
合手順を示す側断面図。
合手順を示す側断面図。
【図２】本発明の接合手順を用いたサファイヤカバーガ
ラスの一例を示す側断面図。
ラスの一例を示す側断面図。
【図３】腕時計用カバーガラスにおけるシリンダー形状
及びドーム形状を示す上面図と側断面図。
及びドーム形状を示す上面図と側断面図。
１ 足部分 ２ 窓部分 ３ ボックスサファイヤ ４ 目玉レンズ ５ サファイヤ板
Claims (4)
- 【請求項１】 ＥＦＧ法で造られたリング状サファイヤ
と同平面状のサファイヤ板から構成される２個以上のサ
ファイヤ部材を、接合面にメタライズ処理を用いず、同
一結晶軸面同士で表面粗度がＲmax=0.1μm以下、及び平
坦度が10μm以下になるよう接合面を鏡面研磨し組み合
わせ、接合表面でのバルクサファイヤ内の酸化物及びイ
オンの熱拡散処理により直接接合することを特徴とする
腕時計用サファイヤカバーガラス。 - 【請求項２】 接合面において加重圧力0.5g／mm2以
上、温度1500℃〜1700℃で１時間以上加熱することを特
徴とする請求項１記載の腕時計用サファイヤカバーガラ
スの製造方法。 - 【請求項３】 平面状のサファイヤ板と組み合わせるサ
ファイヤ部材に、腕時計用の目玉レンズ形状を少なくと
も１個以上使用することを特徴とする請求項１記載の腕
時計用サファイヤカバーガラス。 - 【請求項４】 サファイヤ材を用いた腕時計用カバーガ
ラスにおいて、ボックス形状を構成する足部分と窓部分
のサファイヤ部品を分け、足部分と窓部分を別体で個々
に研磨加工し、後にバルクサファイヤ内の酸化物及びイ
オンの熱拡散接合で部品を一体化させることにより、ボ
ックス形状のサファイヤカバーガラスを形成させること
を特徴とする腕時計用サファイヤボックスカバーガラス
の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14970995A JPH08320385A (ja) | 1995-05-25 | 1995-05-25 | 腕時計用サファイヤカバーガラス及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14970995A JPH08320385A (ja) | 1995-05-25 | 1995-05-25 | 腕時計用サファイヤカバーガラス及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08320385A true JPH08320385A (ja) | 1996-12-03 |
Family
ID=15481113
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14970995A Withdrawn JPH08320385A (ja) | 1995-05-25 | 1995-05-25 | 腕時計用サファイヤカバーガラス及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08320385A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004095147A1 (ja) * | 2003-04-18 | 2004-11-04 | Namiki Seimitsu Houseki Kabushiki Kaisha | 腕時計用ケース |
| WO2014106036A1 (en) * | 2012-12-27 | 2014-07-03 | Gt Crystal Systems, Llc | A mobile electronic device comprising a sapphire cover plate having a low level of inclusions |
| JP2016130028A (ja) * | 2014-01-28 | 2016-07-21 | 株式会社秋田研磨工業 | 万年筆のペン先 |
-
1995
- 1995-05-25 JP JP14970995A patent/JPH08320385A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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