(57)【要約】【課題】  高精度な検出孔と歯列を有する高精度歯車と、この高精度歯車を低コストで実現する歯車の製造方法と、この歯車を搭載する時計を提供する。【解決手段】  高精度歯車は、合成樹脂を射出成形によって成形される歯車であって、前記歯車の回転位置を検出するための検出孔３１と、前記歯車の回転方向に略等間隔で設けられる複数のゲート部３７Ａ〜３７Ｃと、が設けられ、検出孔３１が、隣り合うゲート部３７Ｂと３７Ｃの略中央に設けられている。検出孔３１の位置は、射出成形の際に発生するウエルドライン３９近傍にあり、収縮時の歯列、検出孔３１の変形を低減することができる。【選択図】      図４
2006194592.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
射出成形によって成形される合成樹脂からなる歯車であって、
前記歯車の回転位置を検出するための検出孔と、
前記歯車の回転方向に略等間隔で設けられる複数のゲート部と、が設けられ、
前記検出孔が、隣り合う前記ゲート部の略中央に設けられていることを特徴とする高精度歯車。
【請求項２】
請求項１に記載の高精度歯車において、
前記歯車の回転位置を検出する手段が、前記検出孔を透過する光を検出する光検出であって、
前記歯車の所定の厚みにおいて、遮光率が８０％以上である材料から成形されていることを特徴とする高精度歯車。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の高精度歯車において、
前記歯車が、基材としての合成樹脂に顔料が混練されることによって、所定の厚みにおいて遮光率が８０％以上となる材料によって成形されていることを特徴とする高精度歯車。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載の高精度歯車において、
前記歯車が、基材としての合成樹脂に強化繊維が混練されることによって、所定の厚みにおいて遮光率が８０％以上となる材料によって成形されていることを特徴とする高精度歯車。
【請求項５】
請求項１または請求項２に記載の高精度歯車において、
前記歯車が、所定の厚みにおいて遮光率が８０％以上となる結晶性樹脂から成形されていることを特徴とする高精度歯車。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の高精度歯車において、
前記歯車の少なくとも一方の主面に、光を乱反射する乱反射層が形成されていることを特徴とする高精度歯車。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の高精度歯車を射出成形によって成形する高精度歯車の製造方法であって、
金型キャビティ内に前記合成樹脂を射出する複数のゲートを備え、
前記複数のゲートを前記歯車の回転方向に略等間隔に設け、
前記歯車の回転位置を検出するための検出孔を形成する成形軸を、隣り合う前記ゲート部の略中央に設けることを特徴とする高精度歯車の製造方法。
【請求項８】
請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の構成、及び、請求項７に記載の製造方法によって製造された高精度歯車が、時刻表示のための時針、分針、秒針のいずれかを駆動する歯車であって、
前記歯車に設けられた検出孔を透過する光を検出する光検出装置が備えられ、
前記歯車の所定回転位置が、前記光検出装置によって検出されることによって、前記時針、前記分針、前記秒針のいずれかの所定指示位置を検出することを特徴とする時計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高精度歯車、高精度歯車の製造方法、及びこの高精度歯車を搭載する時計に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、外周に歯列が刻設された射出成形による繊維強化熱可塑性プラスチック材料からなる高精度円形歯車において、歯車はその中心軸を決定する主軸円柱と歯列との中間のウェブ部分において、前記円柱と同心円状の複数個所に等間隔に設けられた射出成形金型のゲートに対応する位置より外側の略同心円上に概ね等間隔で所要の直径の貫通小孔が設けられ、射出成形時にウエルドラインを増加して歯車の変形を解消するというものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、インサートの外周に歯列を形成する樹脂層を有するインサート入り樹脂歯車の射出成形方法において、射出成形金型のキャビティ中央部にインサートを支持した状態で、金型内に溶融樹脂を５点以上のピンゲートから注入すると共に、ピンゲートとインサートの距離を０．５ｍｍ以上として注入した溶融樹脂を一旦、インサートに当ててから外周の歯の部分に送り込むようにする歯車の製造方法が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
さらには、標準電波を受信して時刻を修正する時計において、光検出センサを上ケースの壁面に固定された回路基板に取り付けられた発光素子と上ケースの壁面に固定、発光素子と並列に回路基板に取り付けられた発光素子により構成し、本体部が下ケースの内壁近傍または一体的に配置され、一端部が第１の四番車の第３の透孔の形成領域を挟んで、発光素子の光出射部と対向するよう配置され、他端部が、分針車の透孔、時針車の透孔、第２の三番車の透孔及び第２の四番車の透孔が重なり合うことができる領域を挟んで、受光部と対向するように配置された光導体を設ける時計が知られている（例えば、特許文献３参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−３４７６２号公報（第３頁、図１）
【特許文献２】特開２００２−２４８６４９号公報（第３頁、図３）
【特許文献３】特開２００２−１０７４６５号公報（第９〜１１頁、図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このような特許文献１では、同心円状の複数個所に等間隔に設けられた射出成形金型のゲートに対応する位置より外側の略同心円上に、金型キャビティに概ね等間隔で所要の直径の小円柱を設け、射出成形時にウエルドラインを増加して歯車の変形を解消することが可能であるが、歯車に、前述した特許文献３のような光を透過させる透孔を開設する場合においては、この透孔を設けることによって、溶融樹脂の流動状態が変化し、射出成形時に歯車が変形し、高精度な歯列を形成することが困難であることが推測される。
【０００７】
また、前述のような透孔は、光検出により、歯車の回転位置を正確に検出するためのものであり、透孔の位置、形状は正確に管理されなければならないが、金型キャビティに小円柱を設けるだけでは、透孔の位置、形状を正確に管理することは困難であるというような課題がある。
【０００８】
また、前述の特許文献２によれば、射出成形金型のキャビティ中央部にインサートを支持した状態で、金型内に溶融樹脂を５点以上のピンゲートから注入すると共に、ピンゲートとインサートの距離を０．５ｍｍ以上として注入した溶融樹脂を一旦、インサートに当ててから外周の歯の部分に送り込むようにし、溶融樹脂を均一に流動するようにしているが、これは、金属製のインサートを有する歯車には効果があっても、インサートを含まない小型の歯車には採用できない。また、前述のような光検出用の透孔を有する歯車には十分な効果を見出すことはできないというような課題がある。
【０００９】
さらに、前述の特許文献３によれば、歯車の回転位置を検出するため、第１の四番車の第３の透孔、または、分針車の透孔、時針車の透孔、第２の三番車の透孔及び第２の四番車の透孔を設けているが、これらの歯車を射出成形する際に、透孔の位置、形状がずれてしまい、正確な検出をすることができないという課題を有している。
【００１０】
また、射出成形による歯車の製造においては、樹脂の材質、色によっては、光を透過することが考えられ、透孔以外の場所で、発光素子からの光が透過すると誤検出するという課題が考えられる。
【００１１】
本発明の目的は、前述した課題を解決することを要旨とし、高精度な検出孔と歯列を有する高精度歯車と、この高精度歯車を低コストで実現する歯車の製造方法と、この歯車を搭載する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】
本発明の高精度歯車は、射出成形によって成形される合成樹脂からなる歯車であって、前記歯車の回転位置を検出するための検出孔と、前記歯車の回転方向に略等間隔で設けられる複数のゲート部と、が設けられ、前記検出孔が、隣り合う前記ゲート部の略中央に設けられていることを特徴とする。
ここで、ゲート部とは、歯車を射出成形によって成形する際に、合成樹脂を金型キャビティに流入させるゲートの位置を示している。
【００１３】
この発明によれば、検出孔が、隣り合うゲート部の中間に開設される。隣り合うゲート部から流入される溶融された合成樹脂は、両ゲート部の中間で合流し、歯車の中心から放射状にウエルドラインを形成する。ウエルドラインの周辺は、成形後の合成樹脂の収縮による変形が小さいため、隣り合うゲート部の中間に配置される検出孔は、ウエルドライン上または近傍に開設されることになるので、検出孔の変形や位置ずれを小さくすることができる。
【００１４】
また、ゲート部が、歯車の回転方向に略等間隔で複数設けられているために、収縮が少ないウエルドライン周辺領域が増え、収縮しやすい領域を少なくすることができ、歯車の歯列の変形を小さく抑えることができるという効果がある。
【００１５】
さらに、収縮の小さいウエルドライン近傍に検出孔が開設されていることから、検出孔を設けることによる歯列の変形に対する影響を小さくできるという効果もある。
【００１６】
また、前記歯車の回転位置を検出する手段が、前記検出孔を透過する光を検出する光検出であって、前記歯車の所定の厚みにおいて、遮光率が８０％以上である材料から成形されていることが好ましい。
【００１７】
詳しくは、後述する実施の形態で説明するが、歯車の回転位置の検出は検出孔に光が透過することを検出して行われる。従って、歯車の検出孔以外の部分の遮光率を８０％以上にすることで、検出孔が所定の検出位置に達する前、または後において、光が透過することによる誤検出を防止することができる。
【００１８】
また、前記歯車が、基材としての合成樹脂に顔料が混練されることによって、所定の厚みにおいて遮光率が８０％以上となる材料によって成形されていることが好ましい。
ここで、顔料としては、例えば、黒色のカーボン顔料を採用することができる。
【００１９】
このように、遮光性が高い顔料を混練することによって、遮光性を高めるために歯車を厚くする必要がなく、薄くても遮光性が高い歯車を提供することができる。また、顔料を混練するために金型構造等を変更する必要もなく、成形性も変わらない。
【００２０】
また、前記歯車が、基材としての合成樹脂に強化繊維が混練されることによって、所定の厚みにおいて遮光率が８０％以上となる材料によって成形されていることが好ましい。
ここで、強化繊維としては、例えば、ガラス繊維（ＧＦ）、チタン酸カリウム、カーボン繊維（ＣＦ）、ガラスビーズ等を採用することができる。
【００２１】
このようにすれば、歯車の構造的強度を高くすることができる他、前述の強化繊維は、それ自体に遮光性があるとともに、基材としての合成樹脂に混練することで、光が強化繊維によって乱反射するため、遮光性が高まり、歯車の回転位置の誤検出を少なくすることができる。
【００２２】
また、前記歯車が、所定の厚みにおいて遮光率が８０％以上となる結晶性樹脂から成形されていることが好ましい。
ここで、結晶性樹脂とは、融点以下の温度では、高分子鎖が規則正しく配列する性質がある樹脂を示す。
【００２３】
結晶性樹脂は、硬化した後に結晶化した部分の密度が高く不透明になるため遮光性が高まり、歯車の回転位置検出の誤検出を低減することができる。
【００２４】
さらに、前記歯車の少なくとも一方の主面に、光を乱反射する乱反射層が形成されていることが望ましい。
乱反射層としては、例えば、金型キャビティの歯車の主面に相当する面にサンドブラスト等の手段で細かい凹凸を形成することで得られる。
【００２５】
歯車を構成する主面（平面部）に乱反射層を形成することで、検出のための光を歯車表面で乱反射させ、歯車内における光の透過量を減ずることができる。この乱反射層は、歯車の主面の一方、または両方に形成することができ、両方に形成すれば、なお効果が大きい。
【００２６】
また、本発明の高精度歯車の製造方法は、前述した高精度歯車を射出成形によって成形する高精度歯車の製造方法であって、金型キャビティ内に前記合成樹脂を射出する複数のゲートを備え、前記複数のゲートを前記歯車の回転方向に略等間隔に設け、前記歯車の回転位置を検出するための検出孔を形成する成形軸を、隣り合う前記ゲート部の略中央に設けることを特徴とする。
【００２７】
この発明によれば、金型キャビティにおけるゲートと成形軸を前述したように配置することで、安価な金型で高精度な歯車を成形することができる。また、前述したように、合成樹脂に顔料、強化繊維等を混練しても、所定の収縮率を設定することで、金型構造を変えることなく容易に高精度歯車を製造することができる。また、歯車の主面に乱反射層を形成することも、金型キャビティの内面に凹凸を形成することで容易に形成することができ、低コストの高精度歯車を提供することができる。
【００２８】
本発明の時計は、前述した構成、及び製造方法によって製造された高精度歯車が、時刻表示のための時針、分針、秒針のいずれかを駆動する歯車であって、前記歯車に設けられた検出孔を透過する光を検出する光検出装置が備えられ、前記歯車の所定回転位置が、前記光検出装置によって検出されることによって、前記時針、前記分針、前記秒針のいずれかの所定指示位置を検出することを特徴とする。
【００２９】
ここで、前述したような時計は、例えば、標準時刻電波信号を受信し、時計の指針位置を標準時刻に合わせる際に、指針を駆動する歯車に開設される検出孔を光検出装置によって検出し、標準時刻電波信号と指針との差を導き出し、正確な時刻に自動修正する電波修正時計が考えられる。
【００３０】
このような発明によれば、高精度な位置と形状を有している検出孔を光検出装置で検出することができるので、標準時刻電波と時計の指針表示とのアジャストを精度よく行うことができる。また、歯車の歯列も高精度で形成することができるため、安定した駆動を維持する時計を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１、図２は、本発明の実施形態に係る時計の部分断面図、図３は、実施形態に係る時計の光検出と検出電圧との関係を示すグラフ、図４は、実施形態に係る三番車の断面図及び平面図、図５は、実施形態に係る歯車の製造方法と歯列の精度の関係を示す説明図、図６は、検出孔の説明図、図７は、従来技術による歯車の製造方法と歯列の精度を示す説明図、図８は、従来技術による検出孔の説明図である。
（実施形態）
【００３２】
図1、図２は本発明に係る実施形態の時計の回転位置検出部が示されている。
図１は、本実施形態の時分針位置を検出する第１の光検出装置を含む輪列の一部を示す断面図、図２は、秒針位置を検出する第２の光検出装置を含む輪列の一部を示す断面図である。本実施形態による時計１は、図示しない時刻表示部としての時針、分針を駆動する分ステッピングモータと、この分ステッピングモータの駆動を時針、分針に伝達する輪列と、秒針を駆動する秒ステッピングモータと、この秒ステッピングモータの駆動を秒針に伝達する輪列と、これらの輪列を支持する第１の機枠１０と、第２の機枠２０と、第１及び第２の光検出装置と、図示しない無線受信装置と制御回路、とから構成されている。
【００３３】
図１において、時計の輪列構造は周知であるので詳しくは説明しないが、図示しない分ステッピングモータは５秒毎に１８０度回転する５秒ステップ駆動のステッピングモータで、分針が軸止される二番車６０が１時間に１回転するように五番車５０、三番車３０によって減速される。二番車には、図示しない筒状の軸部が設けられ、この軸部に分針が軸止されている。
【００３４】
二番車６０からの駆動力は、図示しない日の裏車を経て筒車７０に伝達され、筒車７０が１２時間で１回転するように減速される。筒車７０には、図示しない筒部に時針が軸止されている。
【００３５】
また、秒ステッピングモータは、１秒毎に１８０度回転し、秒中間車４２を経て１分間に１回転するように減速して秒車４０を駆動する。秒車４０には、図示しない秒針軸に秒針が軸止されている。秒車４０と二番車６０と筒車７０とは同軸で回転し、時針、分針、秒針で時刻を表示する。
【００３６】
筒車７０には検出孔７１、二番車６０には検出孔６１、三番車３０には検出孔３１、五番車５０には検出孔５１が、秒車４０には検出孔４１が開設されている。これらの検出孔７１，６１，３１，５１，４１が全て重なりあったときに光検出装置によって、これらの検出孔を透過する光が電圧に変換されて検出される。第１の機枠１０には、光軸８２と中心が一致している光透過ようの貫通孔１１が開設されている。
【００３７】
第１の光検出装置は、発光部としてのＬＥＤ(Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ)８０と受光部としてのフォトトランジスタ９０と、図示しない受発光制御回路とＣＰＵ(Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ)とから構成されている。ＬＥＤ８０は、第１回路基板８５に接着等の固着手段で固着され、フォトトランジスタ９０は、第２回路基板８６にやはり接着等の固着手段で固着されている。ＬＥＤ８０とフォトトランジスタ９０は、光軸８２上にそれぞれ対向して備えられ、前述した検出孔も所定の時刻において、ＬＥＤ８０から射出される光がフォトトランジスタ９０まで透過するよう重なり合う。
【００３８】
ＬＥＤ８０とフォトトランジスタ９０とは、同じ電位の電圧（電源電圧）が印加されており、本実施形態においては、ＬＥＤ８０から射出された光がフォトトランジスタ９０で受光した際に、フォトトランジスタ９０が、初期に印加されている電圧の８０％の電位のときを閾値電圧としており、仮に電源電圧が１．５Ｖのときに閾値電圧は１．２Ｖに設定されている。つまり、フォトトランジスタ９０が、１．２Ｖを超えた電圧を検出したときに、前述した検出孔７１，６１，３１，５１，４１が全て重なりあっていることを検出する。
【００３９】
これらの検出孔が重なりあっているときには、時針、分針、秒針が全て所定の位置にあることを示している。本実施形態では、これらの指針が全て１２時位置に重なりあっている状態を意味している。つまり、０時０分を第１の光検出装置で検出している。秒単位の検出については、より精度を求めるために単独の光検出を行う。
【００４０】
なお、本実施形態では、筒車７０、二番車６０、秒車４０は、時針、分針、秒針などの指針が取り付けられるので構造的強度を要し、金属で形成されており、三番車３０と五番車５０とは合成樹脂で形成されている。
【００４１】
次に、秒単位の検出について説明する。
図２は、秒針位置を検出する第２の光検出装置を含む輪列の一部を示す断面図である。図２において、第２の光検出装置は、第１の光検出装置と同様に、発光部としてのＬＥＤ８１と受光部としてのフォトトランジスタ９１と、図示しない受発光制御回路とＣＰＵとから構成されている。なお、受発光制御回路とＣＰＵとは、前述した第１の光検出装置用と共通に使用される。ＬＥＤ８１は、第１回路基板８５に接着等の固着手段で固着され、フォトトランジスタ９１は、第２回路基板８６にやはり接着等の固着手段で固着されている。
【００４２】
本実施形態においては、分ステッピングモータとは別の秒ステッピングモータ（図示せず）を備え、秒ステッピングモータは、１秒毎に１８０度回転し、秒中間車４２を経て１分間に１回転するように減速して秒車４０を駆動すると共に、１秒単位の歯車の回転位置を検出するための秒検出車４４を備えている。秒検出車４４は、秒車４０と同じ歯数を有し、秒車４０と連動する。
【００４３】
秒中間車４２には検出孔４３が開設され、秒検出車４４には検出孔４５が開設されている。また、これらの輪列部品を軸支する第１の機枠１０、及び第２の機枠２０には、ＬＥＤ８１とフォトトランジスタ９１を結ぶ光軸８３上に、検出孔１２と検出孔２１がそれぞれ開設され、所定の時刻において、検出孔４３と検出孔４５とが重なり合ったときに、ＬＥＤ８１から射出される光がフォトトランジスタ９１まで透過することにより、秒車４０が所定の位置（本実施形態では、秒針が０秒位置）に在ることを検出することができる。
【００４４】
本発明の時計１は、郵政省通信総合研究所（ＣＲＬ）から送信される時刻標準電波信号を受信し、時刻を正確に自動修正するもので、前述した光検出装置によって時針、分針、秒針の所定位置を正確に検出し、時刻標準信号とのずれを修正する。本実施形態においては、それぞれの指針が０時０分０秒位置のときと時刻標準信号とのずれを検出し、時刻標準信号より指針が遅れているときには、ステッピングモータを早送りし、進んでいるときにはステッピングモータを停止または逆送りすることで、時刻標準電波信号に整合する正確な時刻を表示している。
【００４５】
ここで、時計１には、秒ステッピングモータと分ステッピングモータ（共に図示せず）を有し、１分以内のずれの際には、秒ステッピングモータを駆動し、１分以上のずれがある際には、分ステッピングモータと秒ステッピングモータを駆動して短時間で指針の表示を正確に修正することができる構成としている。
【００４６】
続いて、本実施形態に係る光検出の方法について説明する。
図３は、本実施形態による検出孔３１の位置と検出電圧の関係を示すグラフである。図３では、三番車３０を例示して説明する。図６も参照して説明する。図３において、横軸には、ＬＥＤ８０の光軸８２を中心とした検出孔３１の位置（角度）が示され、縦軸には、フォトトランジスタ９０の検出電圧が示されている。直線９５は、検出電圧と検出孔３１の位置（開口利率）との関係を示している。
【００４７】
ここで、本実施形態による三番車３０の設計値について説明すると、検出孔３１は、直径０．４ｍｍ、中心Ｇからの中心距離は１．２ｍｍ、従って、中心Ｇから検出孔３１直径の範囲の角度（中心角）は９．５度である。三番車３０は、分ステッピングモータの１ステップ（５秒毎）で３．７５度回転する。検出孔３１は、初期設定として、光軸８２と検出孔３１の中心ｇとが一致した状態（図中、（ａ）で示す）で指針が１２時位置に取り付けられる。このとき検出孔３１は全開口（開口率１００％）されており検出電圧はピーク電圧１．５Ｖを示し、この電圧は電源電圧と一致している。
【００４８】
検出電圧は、三番車３０が回転して（図中、矢印方向）、検出孔３１が検出光を透過し始めてから発生し（図中、（ｂ）で示す）、三番車３０が回転して検出孔３１の開口率が高まるに従い上昇し、（ａ）で示す位置において開口率が１００％でピーク電圧１．５Ｖとなる。検出孔３１の中心ｇ光軸８２を通過して検出孔３１の開口率が低くなると、検出電圧は低下する。この閾値電圧１．２Ｖを超えたときに三番車３０が所定の位置、つまり時針、分針が１２時位置（０位置）を示していると判断する。
【００４９】
三番車３０がさらに回転し、検出孔３１が光軸８２から１度ずれた場合（図中、（ｄ）で示す）、検出電圧は閾値１．２Ｖよりも小さくなり、所定位置外に検出孔３１があることを判定する。
【００５０】
図３で示すように、閾値電圧１．２Ｖを超える範囲は、光軸８２に対して±１度の範囲であり、この±１度の範囲に検出孔３１の中心ｇがあれば、初期の設定からずれることはないことを示している。±１度を超えた位置にある場合には、三番車３０の１ステップ分の５秒だけ初期設定からずれていることになる。
【００５１】
三番車３０の回転ピッチ（分ステッピングモータの１ステップ）は、３．７５度であり、検出孔３１の中心角が９．５度であり、光軸８２に対して±４．７５度に割り振ったとき、三番車３０の回転ピッチ３．７５度とは、片側で絶対値１度の差となり、閾値電圧範囲と一致するように設計される。
【００５２】
ここで、前述した検出孔３１の設計値から、検出孔の中心ｇの許容範囲±１度は、検出孔３１の形状（半径）に換算すると±０．０２ｍｍに相当する。従って、検出孔３１の形状は、設計値に対して中心ｇを通る円周方向に±０．０２ｍｍの範囲にあれば、指針位置と０位置検出とが一致する。
【００５３】
次に、図３において説明した検出孔３１の位置と検出電圧の関係から、検出精度には検出孔の位置精度及び形状精度が影響するため、本実施形態に係る合成樹脂で射出成形される高精度歯車の製造方法について説明する。
図４（ａ），(ｂ)は、本実施形態による高精度歯車の一例を示す断面図及び平面図であり、三番車３０を例示している。図４（ａ），(ｂ)において、三番車３０は、大径の歯車部３４と、ピニオン３２と、回転支軸３３Ａ，３３Ｂとから構成されている。三番車３０は、ポリオキシメチレン（ＰＯＭ）を基材として、重量比１％のカーボン顔料（カーボン顔料の粒径：１００ｎｍ）を混練した合成樹脂を射出成形によって一体に成形される。
【００５４】
このような合成樹脂で成形される三番車３０の歯車部３４の厚み方向（本実施形態では歯車部３４の厚みは０．１２ｍｍ）の遮光率は８０％以上を有し、ＬＥＤ８０から射出される光が、歯車部３４を僅かに透過することがあるが、フォトトランジスタ９０において閾値電圧１．２Ｖを超えないため、検出孔３１が所定位置に達しないときには検出はキャンセルされる。閾値電圧は、電源電圧の８０％に設定されているため、歯車部３４の遮光率は８０％以上に設定される。
【００５５】
歯車部３４の一方の主面（図４（ａ）の上面）には、略同心円上に３個の凹部３６がそれぞれ１２０度の角度で等間隔に穿設されている。この凹部３６は、金型キャビティ内に溶融された合成樹脂を射出するゲートが設けられる場所であり、凹部３６の底部には射出成形後にゲートが除去された際の痕跡としてゲート部３７Ａ，３７Ｂ，３７Ｃが残る。凹部３６の深さは、このゲート部３７Ａ〜３７Ｃが歯車部３４の上面には突出しないように設定されている。
【００５６】
ゲート部３７Ｂと３７Ｃとの中間の外側に検出孔３１が開設されている。この検出孔３１は、金型キャビティに植立される成形軸（図示せず）によって形成される。また、歯車部３４の他方の主面（図４（ａ）の下面）には中央部に段部３５が形成されている。この段部３５は、三番車３０の中央付近の合成樹脂の流動性を高めることと、歯車部の構造的強度を高めるために設けられている。
【００５７】
前述した三番車３０に設けられる検出孔３１とゲート部３７Ａ〜３７Ｃとの関係についてさらに詳しく説明する。ここでは、従来技術と本実施形態とを比較して説明する。
図７は、従来技術により成形された三番車３０の歯車部３４を示す平面図である。ここで、従来技術においては、ゲートは１箇所のみに設けられ、その位置をゲート部３７として表している。金型には、歯車部３４の中心Ｇからゲート部３７までの距離に近い距離で４個のエジェクタ３８Ａ〜３８Ｄがほぼ同間隔で設けられている。
【００５８】
検出孔３１は、中心Ｇとゲート部３７を結んだ位置から時計まわりに６０度離れた位置に開設されている。ゲート部３７から射出された合成樹脂は、徐々にゲート部３７から遠ざかる方向に流動していき（図中、矢印方向）、中心Ｇを挟んでゲート部３７の反対側で合流する。この合流する位置がウエルドライン３９である。合成樹脂は温度低下により硬化を始め、収縮する。
【００５９】
合成樹脂が所定の温度（所定の硬化深度）に達すると金型に設けられたエジェクタ３８Ａ〜３８Ｄによって、金型キャビティから三番車３０が除材されて、三番車３０が完成する。ここで、歯車部３４の中心Ｇから歯列の歯先までの距離を測定した結果を点で表示し、これらの点を結んだ曲線１３４で表示している。この曲線１３４は、中心Ｇから歯列の歯先までの距離を結んでおり、本来、真円となるはずの歯先までの距離との差が変形量である。
【００６０】
図７では、変形量をわかりやすくするために測定値を模式的に曲線１３４で表している。ここで、ウエルドライン３９の延長線の付近は変形量が小さく、ウエルドライン３９に対して直角方向の変形量は大きくなっている。また、検出孔３１の中心と中心Ｇを結んだ直線上の周辺の歯先の変形量は大きくなっている。
【００６１】
このような歯先と中心Ｇとの距離の実験による測定値は、三番車３０の歯先の直径を３．８ｍｍとしたとき、最大値と最小値の差が６．４μｍとなり、また、そのばらつきを３σでとらえると５μｍであった。このような歯先の変形があると、五番車５０に駆動力を正確に伝達することができない、あるいは、五番車の５０のピニオンとの所定の歯合関係が得られず停止してしまうことが考えられる。
【００６２】
次に、検出孔３１の変形について説明する。
図８は、従来技術によって成形された三番車３０の歯車部３４の一部を模式的に表した説明図である。図８において、検出孔３１は、中心Ｇとゲート部３７とを結んだ直線から角度θだけ回転させた位置に開設される。本実施形態ではθ＝６０度である。射出成形後において、合成樹脂が収縮する際に、前述したようにウエルドライン３９に向かって収縮するために（矢印Ｂ方向）、検出孔３１も本来真円に形成されるところが周方向に拡がり、また、中心方向にも拡がり図に示す３１Ａのような形状となる。
【００６３】
この変形した検出孔３１の中心ｇを通り円周方向の変形量は、実験による測定値において、設計値（検出孔３１で示す）に対して片側０．０３ｍｍ大きくなっている。前述したように、検出孔の大きさは、設計値に対して０．０２ｍｍ以下に管理されなければならない。従って、前述した従来技術によれば、検出孔３１の変形量が大きく正確な位置の検出が困難であることを示している。
三番車３０は、分ステッピングモータによって矢印Ａ方向（反時計回り）に回転されるが、３１Ａのように周方向（回転方向）に変形量が大きいため、光検出装置による回転位置の検出を正確に行うことができない。
【００６４】
次に、本実施形態による方法で成形された三番車３０について説明する。
図５は、前述した本実施形態の製造方法によって成形された三番車３０の歯車部３４を示す平面図である。本実施形態では、ゲートは３箇所に設けられ、その位置をゲート部３７Ａ〜３７Ｃとして表している。金型には、歯車部３４の中心Ｇからゲート部までの距離に近い距離で４個のエジェクタ３８Ａ〜３８Ｄが図で示す位置に設けられている。
【００６５】
検出孔３１は、ゲート部３７Ｂと３７Ｃとの中央に開設される（図６、参照）。ゲート部３７Ａ〜３７Ｃから射出された合成樹脂は、徐々にゲート部から遠ざかる方向に流動していき、ゲート部の中間位置で合流する。この合流する位置がウエルドライン３９であり、本実施形態では、ゲート部３７Ａと３７Ｂ、ゲート部３７Ｂと３７Ｃ、ゲート部３７Ｃと３７Ａの中間それぞれにウエルドライン３９が形成される。射出成形後、合成樹脂は温度低下により硬化を始め、収縮する。
【００６６】
合成樹脂が所定の温度（所定の硬化深度）に達すると金型に設けられたエジェクタ３８Ａ〜３８Ｄによって、金型キャビティから三番車３０が除材されて、三番車３０が完成する。ここで、歯車部３４の中心Ｇから歯列の歯先間での距離を測定した結果を点で表示し、これらの点を結んだ曲線１３４で表示している。この曲線１３４は、中心Ｇから歯列の歯先までの距離を結んでおり、本来、真円となるはずの歯先までの距離との差が変形量である。
【００６７】
図５では、変形量をわかりやすくするために測定値を模式的に曲線１３４で表している。ここで、ウエルドライン３９の延長線の付近は変形量が小さく、ウエルドライン３９に対して離れた位置の変形量は大きくなっている。また、検出孔３１の中心ｇと歯車部３４の中心Ｇを結んだ直線上の歯先の変形量は、ウエルドライン３９上に開設されているために、変形量は小さくなり、その周辺は変形量が大きくなっている。
【００６８】
このような歯先と中心Ｇとの距離の測定値は、本実施形態によれば、三番車３０の歯先外径を３．８ｍｍとしたとき、最大値と最小値の差が４．３μｍとなり、また、そのばらつきを３σでとらえると３．２μｍであった。従って、前述した従来技術に比べ、歯先の変形量は約３３％、ばらつきも約３６％低減している。
【００６９】
次に、検出孔３１の変形について説明する。
図６は、本実施形態によって成形された三番車３０の歯車部３４の一部を模式的に表した説明図である。図６において、検出孔３１は、ゲート部３７Ｂ，３７Ｃから角度θの位置に開設される。本実施形態ではθ＝６０度である。射出成形後において、合成樹脂が収縮する際に、前述したようにウエルドライン３９に向かって収縮するが（矢印Ｂ方向）、金型に検出孔３１を形成するための成形軸が植立されているために、収縮が規制され、回転方向（矢印Ａ方向）の変形はほとんどなく、中心Ｇ方向にのみ僅かに拡がるように変形する。
【００７０】
この変形した検出孔３１の中心ｇを通り円周方向の変形量は、実験による測定値において、設計値（検出孔３１で示す）に対して、実験値では、片側＋０．０１ｍｍ以下であった。前述したように、検出孔の大きさは、設計値に対して０．０２ｍｍ以下に管理されなければならない。従って、本実施形態の製造方法によれば、検出孔３１の変形量が許容範囲以内にあるため、正確な位置の検出を行うことができることを示している。
【００７１】
なお、前述の実施形態では、三番車３０を例示して説明しているが、合成樹脂を射出成形によって製造される他の歯車でも、本発明を応用することができる。
【００７２】
また、前述の実施形態では、検出孔３１は、ゲート部３７Ｂと３７Ｃとの中央（角度θ＝６０度の位置）に開設したが、検出孔３１は必ずしも中央でなくてもよく、隣り合うゲート部の略中央、例えば、ウエルドライン３９の近傍に開設すれば同等の効果が得られる。
【００７３】
また、前述の実施形態（図４，５、参照）では、ゲートは３個所設けられているが、３ヶ所に限らず数を増やすほどウエルドラインの数も増え、収縮による歯車部３４の変形を小さくすることができる。
【００７４】
また、前述の実施形態による三番車３０は、ポリオキシメチレン（ＰＯＭ）を基材として採用しているが、基材としては、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、変性ポリフェニレノキサイド（ＰＰＯ）、ポリカーボネイト（ＰＣ），ポリアミド（ＰＡ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）などを採用することができる。
【００７５】
これらの基材は、結晶性樹脂と呼ばれる材料であって、融点以下の温度では、高分子鎖が規則正しく配列する性質がある合成樹脂であり硬化した後に結晶化した部分の密度が高く不透明になるため遮光性が高まり、また、構造的強度も高いため、細密な高精度歯車に適している。
【００７６】
また、前述の実施形態では、ポリオキシメチレン（ＰＯＭ）に、重量比１％の黒色のカーボン顔料を混練しているが、遮光性顔料としては、黒色カーボン顔料に限らず遮光性、特に赤外線波長領域の光を遮光するものであれば採用することができる。
【００７７】
さらに、基材に混練する強化繊維としては、チタン酸カリウム、炭素繊維（ＣＦ），ガラス繊維（ＧＦ），ガラスビーズ（ＧＢ）等を採用することができる。特に強化繊維は、射出成形の際に、繊維の配向によって流動異方性、収縮違法性が現れやすいため、本実施形態による歯車の構成、製造方法の効果が大きく現れるという特徴がある。なお、本実施形態においては、基材に対して重量比３０％の強化繊維を混練しているが、強化繊維の混練量は、射出成形時の流動性、収縮率、構造的強度、遮光性から適宜選択することができる。
【００７８】
また、歯車部３４の遮光性を高める手段として、歯車部３４の少なくとも一方（表面または裏面）に光の乱反射層を設けることができる。この乱反射層は、金型キャビティの歯車部３４の主面に相当する部位にサンドブラスト等の手段で小さな凹凸を形成することで得ることができる。このようにすれば、乱反射層でＬＥＤ８０から射出される光を乱反射させることで、歯車部３４を透過する量を抑えることができる。乱反射層は、歯車部３４の主面の一方だけに形成してもよいが、両面に形成することで遮光性をより高めることができる。
【００７９】
従って、前述した実施形態によれば、検出孔３１が、隣り合うゲート部３７Ｂと３７Ｃの中間に開設され、隣り合うゲート部から流入される溶融された合成樹脂は、両ゲート部の中間で合流し、歯車部３４の中心Ｇから放射状にウエルドライン３９を形成する。ウエルドライン３９の周辺は、成形後の合成樹脂の収縮による変形が小さいため、隣り合うゲート部の中間に配置される検出孔３１は、ウエルドライン３９上、または近傍に開設されることになるので、変形や位置ずれを小さくすることができる。
【００８０】
また、ゲート部が、歯車部３４の回転方向に等間隔で３個設けられているために、収縮が少ないウエルドライン３９周辺領域が増え、収縮しやすい領域を少なくすることができ、歯車の歯列の変形を小さく抑えることができるという効果がある。
【００８１】
さらに、収縮の小さいウエルドライン３９近傍に検出孔３１が開設されていることから、検出孔３１を設けることによる歯列の変形に対する影響を小さくできるという効果もある。
【００８２】
また、三番車３０の回転位置の検出は検出孔３１に光が透過することを検出して行われる。従って、歯車部３４の検出孔３１以外の部分の所定の厚みにおいて、遮光率を８０％以上にすることで、検出孔３１が所定の検出位置に達する前、または後において、光が透過することによる誤検出を防止することができる。
【００８３】
また、歯車部３４の遮光性を高める手段として、基材に遮光性が高い黒色カーボン顔料等を混練することにより、遮光性を高めるために歯車を厚くする必要がなく、薄くても遮光性が高い歯車を提供することができる。また、顔料を混練することにより金型構造等を変更する必要もなく、成形性も変わらない。
【００８４】
また、他の遮光性を高める手段として、基材に前述の強化繊維を混練する方法を採用し、そのことによって、歯車の構造的強度を高くすることができる他、前述した強化繊維は、それ自体に遮光性があるとともに、合成樹脂に混練することで、光が強化繊維によって乱反射するため、遮光性が高まり、歯車の回転位置の誤検出を少なくすることができる。
【００８５】
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、前述の実施形態では、基材としてポリオキシメチレン（ＰＯＭ）、遮光性顔料として黒色カーボン顔料と強化繊維を混練している材料を例示しているが、前述した複数種類の基材、強化繊維、顔料をそれぞれ適宜組み合わせて使用することができる。この場合、組み合わせは、時計内において、使用個所、使用目的によって選択することが好ましい。
【００８６】
また、本実施形態では、検出孔３１は円形形状で一つ設ける例について説明したが、検出孔は複数あっても、また変形形状であっても、前述の実施形態で説明したゲート部の数、ゲート部との位置関係の考え方を踏襲することで、同様な効果を得ることができる。
【００８７】
また、本実施形態の時計は、電波修正時計の光検出に関して説明したが、本発明は、電波時計に限らず、時計を構成する部品の位置、形状等を光検出によって検出する場合に応用することができる他、検出孔が他の正確な位置を必要とする機能を有する孔であっても、その形成に応用することができる。
【００８８】
従って、前述の実施形態によれば、高精度な検出孔と歯列を有する高精度歯車と、この高精度歯車を低コストで実現する歯車の製造方法と、この歯車を搭載する時計を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】本発明の実施形態に係る第１の光検出装置を含む輪列の一部を示す断面図。
【図２】本発明の実施形態に係る第２の光検出装置を含む輪列の一部を示す断面図。
【図３】本発明の実施形態に係る検出孔の位置と検出電圧の関係を示すグラフ。
【図４】（ａ）は本発明の実施形態に係る三番車を示す断面図、（ｂ）は平面図。
【図５】本発明の実施形態に係る製造方法によって成形された三番車を示す平面図。
【図６】本発明の実施形態に係る三番車の歯車部の一部を模式的に表した説明図。
【図７】従来技術により成形された三番車を示す平面図。
【図８】従来技術により成形された三番車の歯車部の一部を模式的に表した説明図。
【符号の説明】
【００９０】
１…時計、１０…第１の機枠、２０…第２の機枠、３０…三番車、３１…検出孔、３４…歯車部、３７Ａ〜３７Ｃ…ゲート部、４０…秒車、５０…五番車、６０…二番車、７０…筒車、８０，８１…ＬＥＤ、８２，８３…光軸、９０，９１…フォトトランジスタ。
【図１】
2006194592.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2006194592.tif 000008
【図７】
2006194592.tif 000009
【図８】
2006194592.tif 000010