『時計技術の系統化調査』～機械式時計からクオーツ時計へ、更なる高精度を求めて～
Systematic Survey on Watch and Clock Technology in Japan From Mechanical Movements to Quartz – the Quest for Precision

青木1

茂 Shigeru Aoki

■ 要旨
社会生活の基本となっている時間、日の出から日没を一日とした時代から、いつでもどこでも正確な時刻を手に入れられる時計が発明され、さらに便利で新しい機能を付加したウエアラブル機器へと進化している。
わが国における近代的時計の製造は、ヨーロッパの機械式腕時計を模倣して作るところから始まり、時計の部品を購入して組立てる方法から、国内で加工できる部品は国内製造し、主要部品をヨーロッパから調達して組立てる方法へと移る。模倣だけでは性能、品質の良い時計はできないと国産化への動きが高まり、1956（昭和31）年わが国初めて、独自の設計による機械式腕時計が発売された。狙いは、いかに高精度を出せるか、部品製造、組立 ･ 時間調整 ･ 修理等をし易くできるかという点であり、更に、多くの人々が購入できる価格を目指した。小型薄型化はもとより、耐振機構、自動巻機構の搭載等品質向上や利便性を考えた機械式腕時計の技術開発
活動がスタートした。作りやすい時計、精度の良い時計、品質の良い時計を目指して改良改善を続け、機械式腕時計でスイスに劣らない腕時計を完成するに至った。
日本の機械式腕時計が世界に認められ、生産数量が拡大する中、時計技術者は更なる高精度を可能にする多くの技術に挑戦した。そして、1969 年スイスに先駆けて、世界で初めてクオーツ腕時計の開発 ･ 発売を実現する。
クオーツ時計の持つ高精度、高品質、小型薄型、リーズナブルな価格が市場に受け入れられ、急速にクオーツ化が進み腕時計の主流はクオーツ式になった。同時に日本の電子部品、素材産業の進歩も目覚ましく、クオーツ腕
時計の小型薄型化の速度は早まる。また、電子技術との組合せによる多くの高付加価値商品が上市された。
本報告書では、腕時計に的を絞り精度の高い時刻情報を得られる高精度化技術を中心とした技術の系統化について、独自設計の機械式腕時計からクオーツ腕時計、更なる高精度化技術について報告する。また、腕時計が低消費電力であるが故に可能となった小型発電の技術、腕時計の多機能化にも触れる。
第 2 章では、機械式時計、電子時計であるてんぷ式電子時計、音叉式電子時計、クオーツ時計、およびセシ
ウム原子時計をもとに作られる標準時刻情報の電波を受信し、時刻を修正する電波修正時計の各機構別の構造について述べる。
第 3 章では、わが国における初めての独自設計による機械式腕時計の誕生と、その設計に盛り込まれた時間
精度、品質、部品加工 ･ 組立作業性向上の技術について述べる。
第 4 章では、時間精度を向上させるための、機械式腕時計からクオーツ腕時計に至る過程での、ぜんまいを巻く煩わしさの解消を目指し、ぜんまいエネルギーを一次電池エネルギーに置き換えた、てんぷ式電子腕時計、音叉式電子腕時計について述べる。
第 5 章では、機械式時計の 100 倍の精度を実現した世界初のクオーツ腕時計の開発技術、腕時計サイズへの小型化に挑戦した技術活動、およびクオーツ時計ならではの高付加価値商品等多機能化技術について、アナログ
式、デジタル式各々について述べる。
第 6 章では、クオーツ腕時計が出現し、その後の小型薄型化、多機能化への進化を可能にした低消費電力化技術、特に消費電流の大きいステップモーターの改良技術、電子素子の小型化技術、生産加工技術、および長年スイスに頼っていた時計用潤滑油の開発技術について述べる。
第 7 章では、クオーツ腕時計の省電力化が画期的に進み、微弱電力での時計駆動が可能となった結果、一次電池エネルギーに代わる、腕時計用の特徴ある小型発電技術として実現されてきた、太陽電池、熱発電、手巻き
発電、自動巻発電、ぜんまい駆動発電の原理、特徴について述べる。
第 8 章では、クオーツ腕時計の時間精度の更なる高精度化を目指して、月差レベル、年差レベル、数十年レベルの高精度を可能にする以下の技術について述べる。
①時間標準である一般的な 32kHz 音叉型水晶振動子の周波数温度特性を補正する方式②高周波数帯の AT カット水晶振動子を採用する方式③セシウム原子時計の標準時刻情報により時刻補正する方式
第 9 章では、日本の時計産業の歴史を、「東洋のスイス」を目指し日本独自の時計作りをスタートし、現在に至るまでの現代日本時計産業の推移と、現在（2015 年）の概況として纏める。
付表としてクオーツ腕時計用発電技術および高精度化技術、時計に関する公的規格、高精度化 ･ 高機能化の製品の流れ、時計メーカー各社製品推移を掲載する。
尚、本報告書における機械式時計、クオーツ時計の時計用語は、一般社団法人日本時計協会「時計用語：
Horological vocabulary」2015 年版に準ずる。

■ Abstract
Timekeeping is the foundation of life in society, and has been evolving since the era when the time
between sunrise and sunset was designated as a day, through the invention of watches and clocks that kept
the time accurately anytime and anywhere, toward useful feature-rich wearable devices.
Modern watch manufacturing in Japan began with the copying of mechanical watches from Europe, firstby buying and assembling watch components, then by manufacturing components that could be madedomestically and assembling them with critical components from Europe. The trend toward domestic
production increased because watches with good performance and quality could not be built by copying
Western watches, and the first mechanical watch to be designed entirely in this country was released in
1956. The aim was to see what degree of precision could be attained, whether component manufacturing
and tasks such as assembly, adjustment and repair could be made easier, and to make it for a price thatmany people could afford. From that point forward, the technical development of mechanical watches began
in earnest; watches were equipped with shock-resistant mechanisms, self-winding mechanisms, and soon, always with miniaturization, quality improvement and convenience in mind. The watch manufacturers
continued refining their creations with easy-to-make watches, precise watches, and high-quality watches,
until they reached a level of mechanical watch quality that was not inferior to that of the Swiss.
Japanese mechanical watches gained international recognition, and as production increased, Japanesewatch engineers attempted to master technologies that would enable even greater precision. Then, in 1969,ahead of the Swiss, Japan succeeded in developing and bringing to market the first quartz watch in theworld. As the quartz watch was enthusiastically received by the market on account of its great accuracy,high quality, compact size, and reasonable price, quartz rapidly became the mainstay of the watch industry.
At the same time, with the spectacular advancement of the Japanese electronic component and raw material
industries, the miniaturization of quartz watches accelerated. Moreover, the incorporation of electronics
allowed the commercialization of many products with high added value.
This report will focus on the systematization of high-precision timekeeping technologies for watches, fromJapan-designed mechanical watches to quartz watches, and on to even more accurate technologies. We will
also touch on the subject of micro power generators and the increase in the functionality of watches affordedby their low power consumption.
Chapter 2 will describe the construction of mechanical watches, electronic balance-wheel watches,
electronic tuning-fork watches, quartz watches, and radio-controlled watches that are synchronized with atime standard based on cesium atomic clocks.
Chapter 3 will give an account of the birth of the first mechanical watch to be designed in Japan, and will
describe the technologies that were incorporated in the design to enhance accuracy, quality, component
processing, and assembly.
Chapter 4 will describe the process of improving accuracy that led from mechanical watches to quartz
watches, the attempts to dispense with the trouble of winding them up, and the replacement of the energy ofa spring with that of a primary battery in electric watches with balance-wheels or tuning-forks as timekeeping
elements.
Chapter 5 will explore the technologies behind the world’s first quartz watch – a timepiece one hundred
times more accurate than a mechanical watch– and its miniaturization. It also looks at the possibilities thatquartz watches offer in terms of multifunctional technology with high added value, and the respective featuresof analog and digital.
Chapter 6 will describe the low power consumption technologies that were developed after the release of
the quartz watch that made miniaturization and a variety of new features possible (with particular regard to
the improvements made in stepper motor technology) and will also describe the miniaturization of electronic
components, the development of industrial processing technologies, and the end of our long dependency on
the Swiss for watch oil.
Chapter 7 will describe the principles and characteristics of solar, thermoelectric, kinetic direct drive, selfwinding, and micro spring-drive electricity generation alternatives to primary batteries that became possible
due to the revolutionary energy efficiency of quartz watches and movements powered by extremely low

electric currents.
Chapter 8 will describe technologies that promise to supersede the accuracy of quartz watches andachieve extremely high accuracy on the order of seconds per month, per year, and even per decade; namely:（1）Methods of compensating for the frequency-temperature characteristics of the standard 32 kHz tuningfork quartz oscillator.
（2）Methods of adopting high-frequency band AT-cut quartz oscillators.
（3）Methods of correcting time with time codes based on cesium atomic clocks.
Chapter 9 will recount the history of the Japanese horological industry that aimed to be the “Switzerland of
the East” up to its present state as of 2015.
Attached is an appendix covering technologies for recharging quartz watches and increasing theiraccuracy, public standards relating to watches, advancements that have been made in terms of accuracy andfunctionality, and the evolution of the products of the various manufacturers.
The horological terminology for mechanical watches and quartz watches in this report conforms to the2015 edition of Horological Vocabulary (Japan Clock & Watch Association).

■ Contents■ Profile青木茂

Shigeru Aoki

国立科学博物館産業技術史資料情報センター主任調査員
昭和 47 年 3 月 国立長野工業高等専門学校機械工学科卒業
昭和 47 年 4 月	（株）諏訪精工舎（現セイコーエプソン株式会社）時計設計部入社
腕時計のムーブメント開発および設計に従事
		
		
腕時計の組立技術および品質保証に従事
平成 23 年 11 月	セイコーエプソン（株） ウオッチ事業部定年退職
平成 28 年 4 月	国立科学博物館 産業技術史資料情報セン
ター主任調査員

1．はじめに… …………………………………………

4

2．時計の機構別構造… ………………………………

5

3．国産独自設計の機械式腕時計の誕生… …………

23

4．電子腕時計の出現… ………………………………

31

5．世界初クオーツ腕時計の開発と多機能化… ……

35

6．アナログクオーツ腕時計の進化を支えた技術… …

56

7．クオーツ腕時計用発電技術… ……………………

65

8．クオーツ腕時計の更なる高精度化… ……………

82

9．日本時計産業の変遷および生産推移について……

97

10．むすび・謝辞… …………………………………… 103

1｜はじめに時間を計測する道具として、日時計、水、ローソク、初のクオーツ腕時計を生み出し、世界の時計市場に確油などを用いた「時」を計り、知るための時計が作らたる地位を築くに至った。和時計という昼夜の長さがれた。技術者は常に身近で時間を知ることができる、

季節により変化する時間を、ものの見事に表現する日

携帯性の良い腕時計へと進化させる努力を続け、時間

本独自の複雑な機構を、創意工夫により生み出し育て

精度の向上と日常生活を快適に送ることのできるウエてきた過去も、何らかの精神的背景として成功の歴史

アラブル機器へと発展させた。

に寄与しているようにも感じる。志を持つ技術者たち

1300 年頃、重りを動力とする機械時計が誕生し、ぜの結集したチームが、新しい機構、分野に挑戦し、幾んまいを動力とする小型時計へと発達する。時計技術

多の困難を協力しあって乗り越え、達成する日本人のの革新は、ガリレオが振り子の等時性原理を発見した

気質も忘れてはならない。

ことにより、それを時計の振り子に応用する振り子時

世界初のクオーツ腕時計は、1964 年、東京オリン計の開発によって飛躍的に精度が高まった。更に小さ

ピックの計時を日本が担当することをきっかけに、技くするため、ひげぜんまいによるてんぷ式調速機が発術開発に拍車がかかり、その 5 年後に誕生した。おり明されて携帯時計が作られ、その後、脱進機や調速機

しも、2020 年に日本でのオリンピックの開催が決定などの改良改善が加えられ機械式腕時計が発達する。

し、再び時間に関心が持たれ、身近な時計に意識が戻「東洋のスイス」を目指し、時計産業国として先行

ろうとしている。このようなタイミングで、当該技術するスイスに追いつき、追い越すことを目標に、わが開発に携わったものとして、この足跡の記録と分析は国の近代時計産業はスタートを切ったといえる。第二大変意義深いことと信じ、技術の系統化という形で本次大戦後、国内周辺技術の進化とのシナジーも含め、報告書を纏めた。

驚異的なスピードで技術開発に取組み、ついには世界4

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.24 2017. March

2｜時計の機構別構造
時間を正確かつ即座に認識できる道具が時計であダーを修正する修正部（図示していない）、エネルギーる。時計の形状は様々であり、時計の大きさで分類すを蓄積するぜんまいを巻き上げる手巻き部、自動巻部

れば、掛時計、置時計、懐中時計、腕時計等

1）

明ら（図示していない）より構成されている。

かな違いがある。常に、時刻をどこに居ても確認でき
2.1.1

る究極な形として腕時計が存在している。

駆動エネルギー部

時計の基本である時間精度は、時間標準の種類に時計を駆動する駆動エネルギー部は、図 2.2 に示す

よって精度が決定される。ガリレオの振り子の等時性ようにエネルギーを溜め込むぜんまい、ぜんまいに蓄を応用した機械式時計、ゼンマイのエネルギーではな積されたエネルギーを輪列部に伝達する香箱車（動力く電気エネルギーでてん輪を振動させるてんぷ式電子源となるぜんまいを収納する車）より構成されている。

わ

こう ばこ ぐるま

時計、金属音叉の振動を標準にした音叉式電子時計、クオーツの音叉振動を標準にしたクオーツ時計、セシ
ウム原子時計の標準時間を受信し、時刻修正する電波
修正時計等、時間標準となる振動体の振動が安定すればするほど精度は向上する。
本章では、機械式時計、てんぷ式電子時計、音叉式電子時計、クオーツ時計の構造と原理について説明する。電波修正時計、衛星電波修正（GPS：Global
Positioning System）時計はクオーツ時計がベースになっており、違いの部分について記述する。

図 2.2


2.1 機械式時計の構造

駆動エネルギー部、巻き上げ機構（出典：JIS B 7010:2013

時計部品 - 名称）

機械式時計の精度は、てんぷ（時計の時間基準になる部材で、一定の周期で往復回転振動しアンクルの動

機械式時計は、図 2.1 に示すように、時計を駆動す

きを制御する部品）の保有エネルギーが大きいほど良るエネルギーを蓄積する駆動エネルギー部、駆動エネ

くなることが知られている。すなわち、精度の良い時

ルギーを伝達し時刻表示する輪列・時刻表示部、時計計を作るには、大きなエネルギーを供給するぜんまいの精度を決定する脱進・調速部、時刻あるいはカレンが必要である。また、ぜんまいがほどけるにつれてぜ

りんれつ

だっしん

手巻き部

ちょうそく

駆動エネルギー部

輪列・時刻表示部

図 2.1

機械式時計の概構造図

脱進・調速部『時計技術の系統化調査』～機械式時計からクオーツ時計へ、更なる高精度を求めて～5

んまいトルクが低下する割合（変動率）が小さいこと、

リュート歯形であるのに対して、すべり率一定の歯形

長期間にわたって劣化せず安定していることが必要でであるサイクロイド歯形が基本となっており、摩擦力、加工性の容易さなどを考慮して修正を加えた円弧

2）

ある 。
その制約の中で、香箱車の内容積が時計の精度、持続時間を決定する重要なファクターであり、限られたサイズの中でいかに大きくできるかが設計のポ歯形を採用している 2）4）5）6）。
さらに、伝達効率を上げるため、図 2.4 の通り歯車の支持軸、歯車どうしの接触面を磨き上げている。

イントである。図 2.3 は、ぜんまいの形状を示しており、香箱車の中に渦巻き状に収められ断面が矩形の
薄い金属の弾性材である。ぜんまいを解放すると、S字形を呈しており巻き締めた時の応力を、どの部分も一定にすることができる。ぜんまいに使われる材
料は、駆動に必要なトルクを長時間持続できる材質を選択している。コバルト、ニッケル、クロム、モ
リブデン等を含有した合金で、高弾性率を持ち、錆
びない材料である 2）3）。

図 2.3

ゼンマイの形状
図 2.4

2.1.2

輪列・時刻表示部

歯磨き効果



図 2.1 に示すとおり輪列部は、歯車段が多くなれば（出典：セイコーエプソン）
あな いし

エネルギー伝達効率も悪くなりエネルギーロスが発生

歯車の支持部には、穴石（軸受の機能をする部品）する。そのため、香箱車に蓄積されたエネルギーを効として主にルビーが使用されているが、ほかにサファ

率よく伝達する歯車構成、歯形形状となっている。

イア等も使われている。これらは、容易に摩耗せず、
ほぞ

ぜんまいに蓄積されたエネルギーは、香箱車→二番

加工後の変形もなく、研磨によって枘との摩擦抵抗が車→三番車→四番車と伝達され、脱進機とてんぷによ

小さく、化学的に安定している。以前は、天然産のもり正確に刻まれた時間で運針する。

のを使っていたが、現在では人造宝石が一般的であ輪列部は、時刻表示部も兼ねており四番車には秒る。このほかに金属軸受も使われている。

針、二番車には分針、二番車から分岐し伝達された筒図 2.5 は穴石の種類を示す断面図で、スラスト方向

車（図示していない）には時針が取り付けられている。

とラジアル方向の位置決めができる穴石およびラジア

三針時計においては、秒針が一周 60 秒、分針が一ル方向のみ位置決めする穴石がある。油溜部に時計油

周 60 分、時針は一周 12 時間で運針するよう増速比が調整され、歯車段が決められている。さらに、時刻の視認性を高めるため、針の大きさや形を工夫している。しかしながら、針を大きくすると駆動するためのトルクも必要になり、大きなぜんまいトルクを必要とするが、機械式の場合、クオーツ時計のステップモー
ターの駆動トルクに比べ大きなぜんまいトルクである

スラスト、ラジアル方向の位置決め
ボンベ
オリーベ

ため、重厚な針を取り付けた時計が可能である。
また、輪列部に使われる歯車の歯形にも特徴がある。時計の歯車モジュールは大変小さく、また機械式

6

時計は増速輪列で増速比が大きいという特徴を持ってラジアル方向の位置決めいる。このため、時計用歯形は、一般の歯車がインボ

図 2.5

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.24 2017. March

穴石の種類

を保油して潤滑している。特殊なものに図 2.6 の受石品。がんぎ車と噛み合う部分には二つのつめ石が固定がありスラスト方向の位置決めに用いられ、図 2.5 のされている）、がんぎ車（四番車とアンクルの間をつラジアル方向の位置決めの穴石との組合せで使用するなぐ部材で、四番車からの駆動力によってアンクルを

2）

往復運動させる車）、振り座からなっている。脱進機のが一般的である 。
ボンベ

は調速機にエネルギーの補給をし、調速機の一定周期

フラット

運動を輪列に伝える。また、輪列の一方向の回転運動
を調速機の往復運動に変換する機能も有する 8）。

スラスト方向の位置決め

図 2.6

2.1.3

時計の基本品質である精度は、脱進・調速部に入る

受石の種類

エネルギーの大きさ、およびその変動が大きく影響を

脱進・調速部与える。振り子の等時性が良いことが基本品質を決定

機械式時計の時間精度は、ガリレオが発見した振りする。てんぷは完全な等時性を有しているとは言い難子の等時性を応用している。図 2.7 および図 2.8 に示

いので、精度の良い時計を得るには、てんぷの保有エ

す通り、振り子の紐をひげぜんまい、重りをてん輪でネルギーを大きくして、等時性を乱す外乱等の影響を置き換え、ぜんまいからのエネルギーで振動し精度を少なくする必要がある。

維持する振動体である。ひげぜんまいとてん輪を組立

通常、てん輪は一秒間に 5 回あるいは 6 回の振動をてた完成品をてんぷと呼ぶ。ひげぜんまいの長さを緩しており、高精度の時計では 10、12 振動のものもあ

急針（ひげぜんまいの有効長さを変化させて、時計のる。なお、時計でいう振動数は、物理における振動数

時間精度を調整する部品）で調整することにより時間とは異なり 2 振動＝ 1Hz で換算されている。

かん

きゅうしん

を進めたり遅らせたりする調速機能を有する調速機である。

てんぷの保有エネルギー振動数の関係は以下の通り
である 2）。

てん輪

Ｉ：てんぷの慣性能率
θ：てんぷの回転角
Ｂ：てんぷの粘性抵抗係数（てんぷの速度に比例する空気抵抗）Ｋ：ひげぜんまいのバネ定数
Ｒ：てんぷの固体抵抗（軸受摩擦）
Ｅ：てんぷの保有エネルギー
として、てんぷの自由減衰運動の運動方程式は

ひげぜんまい
図 2.7

d 2θ
dθ
+ B + Kθ ± R = 0 ・・・（1）dt 2dt（1）式において、てんぷが定常状態で振動しているとI

ひげぜんまいとてん輪

きは

d 2θ
+ Kθ = 0dt 2
両辺に dθ dt をかけてI

d 2θ dθdθ=0· + Kθ
dt 2 dt
dt
両辺を積分してI

図 2.8
脱進 ･ 調速部の構造（出典：JIS B 7010:2013

時計部品 - 名称）

調速機は摩擦抵抗、空気抵抗等の影響によって失わ

2

1  dθ 1
I   + Kθ 2 = E
2  dt 
2・・・（2）れるエネルギーをぜんまいから常に受ける必要があ（2）式の左辺第 1 項はてんぷの運動エネルギーである。図 2.8 に脱進・調速部の構造を示す。輪列と調速り、第 2 項は位置のエネルギーであって、右辺はその機の間にあり、両者を連係する機構を脱進機と呼びア

和が一定値Ｅであることを表している。

ンクル（がんぎ車とてんぷの間をつなぐ部材で、がん

一般には、てんぷの保有エネルギーは（2）においぎ車からの駆動力によっててんぷを往復運動させる部『時計技術の系統化調査』～機械式時計からクオーツ時計へ、更なる高精度を求めて～

7

（9）式より、てんぷ慣性、振り角および Q 値が同て、 dθ dt ＝ 0 即ちθがてんぷの最大振角Ａをとった

一である場合、単位時間あたりのてんぷの消費エネル

としてギーは振動数の 3 乗に比例する。5 振動が 10 振動に

E=

1
KA 2
2

なれば、消費エネルギーは 8 倍になる。

・・・
（3）

このように、振動数を上げるとてんぷの保有エネルで表します。

ギーは増加して外乱等に対して強くなるが、消費エネ（3）式より、てんぷの保有エネルギーはひげぜんま

ルギーは保有エネルギーの増加以上に多くなり、ぜんいのバネ定数Ｋと、振角が大きいほど大きいといえる。

まいの持つ供給できるエネルギーとのバランスを考えた設計が必要になる。

ここで周期の基本式

T=

I
1
= 2π
f
K

ひげぜんまいは温度特性に優れ外的な衝撃で変形し難い、また磁気に帯磁し難い材料を選択し時間精度を

・・・
（4）

維持している。ひげぜんまいは、コエリンバー等炭素1ｆ：周波数（時計の振動数の 2）鋼に比べて磁気に強く、温度変化に対して弾性係数の変化が少ない恒弾性材を使用している 2）7）。

（4）式を用いて、（3）式を変形すると精度を維持するため、振動体であるてんぷに、エネル

E = 2π 2f 2 IA 2 ・・・（5）

ギーを与え続け振動を持続させる必要がある。ぜんまい（5）式よりてんぷ慣性および振角が同一である場のエネルギーによって振動体の振動を持続させるととも合、てんぷの保有エネルギーは振動数の 2 乗に比例に、振動体に同期して輪列を作動させる機構を脱進機し、例えば 5 振動と 10 振動では、てんぷの保有エネと呼ぶ。脱進機は、図 2.9 に示すようにアンクルとがん

ルギーは 4 倍になる。このように振動数を上げること

ぎ車により構成されており、歯車からもらうトルク（エネは時計精度にとっては良い方向である。

ルギー）を振動体てんぷに与える機能を持つ。

次に、てんぷの消費エネルギーと振動数の関係は、∆E をてんぷの 1 周期あたりの消費エネルギーとしてQ = 2π

がんぎ車

E
∆E

・・・
（6）

で定義される値を、てんぷの Q 値と呼びてんぷの性能の目安とする。
Q 値は振動体の持つ保有エネルギー（E）と 1 サイ
クルあたりの損失エネルギー（∆E）の比で、Q 値が高い（∆E が小さい）ほど良い振動体である。
振動数を変えた場合の単位時間あたりの消費エネル
ギーを考えると、（3）式を微分して∆E = KA・∆A→∆A = π

がんぎ車とアンクル

がんぎ車の先端がゴルフのクラブヘッドに似ているこ

・・・
（7）

E
A
=π
∆E
∆A

図 2.9

代表的な脱進機を説明する。図 2.10 に示すのは、とからクラブツース脱進機と呼ばれ、携帯時計に最も（6）式に、（3）式および（7）式を代入すると

Q = 2π

アンクル

A
Q

・・（8）

広く用いられている。
てんぷ振り石がアンクルのハコを衝撃し、図 2.9 〇印部のように爪石をがんぎから解除させる。この時、（7）式に（4）式と（8）式を代入して
2∆E = ( 2 πf ) I · A · π

AA2= 4 π3f 2 I ·QQ

したがって、単位時間あたりの消費エネルギーはこれを f 倍して∆E = 4π3f 3I ·

8

A2
Q

・・・
（9）

国立科学博物館技術の系統化調査報告

図 2.10Vol.24 2017. March

クラブツース脱進機 2）

がんぎ車はわずかな角度逆転する。解除されるとがんぎは輪列から得るトルクで回転し、アンクルの爪石の衝撃面を衝撃し、アンクルを作動させ、同時にアンクルのハコがてんぷの振り石を衝撃してんぷにエネル
ギーを与える。衝撃が終わると、反対側の爪石がガンギ車を停止させる。
図 2.11 はピンレバー脱進機と呼ばれ、目覚時計や置時計に多く用いられている。原理的には、クラブ
ツース脱進機と全く同じ作動をする。クラブツース脱進機に比べて、振り石と爪石が銅製であり摩耗損失が大きい。また、アンクルが大きいために損失エネル
ギーが大きく、がんぎ車の有効回転角（エネルギーを

図 2.12


てんぷ軸受構造（出典：JIS B 7010:2013

時計部品 - 名称）変換する回転角）が小さいため変換効率が低い。変換効率が低いため伝達する力が大きくアンクルを停止させる力が大きくなり、てんぷがアンクルを解除する力が大きくてんぷの振動を攪乱し精度が悪い 2）8）。
図 2.132.1.4

組合せ軸受構造

時刻・カレンダー修正部

時刻の進み遅れを修正したり、カレンダーを合わせる修正部は、図 2.1 および図 2.2 に示す時計の外部に出ているりゅうず、巻真、つづみ車（巻真と連動して
巻真からの回転力を伝える車）、針合わせ修正輪列（図示していない）等で構成されている。りゅうずを引き
図 2.11

出すことによりつづみ車が移動して修正輪列に噛み合

ピンレバー脱進機 2）い、りゅうずの左右回転で修正が可能となる。特に、カレンダー修正においては巻真の押し込み、或いは別腕時計の軸類のうち、衝撃に最も弱い箇所は最も細い枘を持つてんぷである。時間標準であるてんぷの保のプッシュボタン（図示していない）で修正する方式もある。

持機構は、あらゆる角度からの衝撃のエネルギーを、
枘以外の強度のある部分で吸収する耐振装置を備えて

2.1.5

手巻き、自動巻部

いる。図 2.12 は代表的なてんぷ軸受であり、図 2.5 ラ

ぜんまいにエネルギーを蓄積させる手巻き機構は、ジアル軸受である穴石、図 2.6 スラスト軸受である受

図 2.2 に示すようにりゅうず、巻真、つづみ車､ きち

石および耐振押さえばねにより構成されている。衝撃車（香箱車のぜんまいを巻き上げるため、巻真を回転の際、てん真の太い部分が軸受の肩に当たるまで移動

軸にしてつづみ車と噛み合う部材で、巻真の回転力をしエネルギーを吸収する。てんぷの枘が折れないこと伝える車）等より構成され、りゅうずを回転させるこは勿論のこと、その後の大幅な歩度狂いがないよう工とによりぜんまいを巻き上げる。ぜんまいの解ける力

夫されている。

をこはぜ（角穴車を一方向にのみ回転するように規制

図 2.13 に示す軸受は、組合せ軸受と呼ばれ、図 2.5に示すスラスト、ラジアル両荷重用軸受の穴石に比べ、保油性を向上させ、スラスト、ラジアル方向とも
摩擦損失を少なくしている

2）9）

。

する部品。香箱車のぜんまいの巻戻しを防止する）でロックしている。
自動巻構造は、手巻き部とは全く独立した構成となっており、ヘビーメタル（タングステンを主成分とし比重が約 18g/㎤と大きい合金）で作られた片重りのある回転すいが、人間の腕の動きで回転し小刻みにぜんまいを巻上げエネルギーを蓄積していく。自動巻『時計技術の系統化調査』～機械式時計からクオーツ時計へ、更なる高精度を求めて～

9の構造は、各社より様々な機構が開発されて部品点数

2.2.1

てんぷ式電子時計の構造 11）13）の削減、巻上げ効率、組立て性向上に寄与している。

てんぷ式電子時計の構造は機械式時計と同様、駆動

図 2.14 は爪レバー方式（第 3 章 3.2 で説明する。）のエネルギー部（電池）、時間標準であるてんぷ、てん

自動巻構造を示している。回転すいをボールベアリン

ぷの振動を輪列に伝達する脱進 ･ 調速部、指針部およグで支持し、ボールベアリングに固定された偏心ピンび輪列部、時刻あるいはカレンダーを修正する修正部が回転し、爪レバーを往復運動させ伝え車を回転させなどである。

る。伝え車の回転は角穴車に減速して伝達され、ぜん機械式時計と大きく異なる部分は、駆動エネルギー

まいを巻き上げる。爪レバーの採用により、構造の単部と脱進 ･ 調速部である。駆動エネルギー部は電子時純化に伴い、部品点数の削減、組立て性向上に繋がっ

計では電池を使用するので、エネルギーを蓄積する必

2）

ている 。

要はない。しかし、時計の駆動時間を長くするためには時計の消費するエネルギーを少なくすることが必要である。低消費電力化についてはクオーツ時計の中で述べる。
次に、脱進 ･ 調速部である。まず、エネルギーの伝達経路を考えると以下の通りである。
＜機械式時計＞香箱車→→

輪列（指針） →

アンクル

→

がんぎ車

てんぷ

＜てんぷ式時計＞
電池→→

てんぷ（電子回路含む）

アンクル

→

がんぎ車

→

輪列（指針）

このように、機械式の場合はがんぎ車、アンクルか
図 2.14

爪レバー方式の自動巻構造

らてんぷにエネルギーを与え、振動させて時間を刻んでいる。てんぷ式電子時計は電池からのエネルギー

回転すいがどんなに小さな腕の動きでも拾うことがをてんぷに与え、その往復運動をアンクル、がんぎ車

できれば、ぜんまいには多くのエネルギーが蓄積されで一方向の回転に変換して指針に伝達している。した時計の持続が維持される。人の日常生活をシミュレー

がって、機械式時計とは逆の伝達駆動になるので、脱ションし、それに伴う時計の動きすなわち回転すいの進機に対して逆脱進機と呼ぶ。

運動量を把握し、小さな動きでも効率よく巻上げられる構造を採用している。

2.2 電子時計の構造

本項では図 2.15 に示すてんぷ駆動部、アンクルがんぎ車逆脱進機について述べる。図に示すように、て10）

ん輪は対の永久磁石が磁束を閉じるように取り付けら
11）

れた上下二枚のてん輪板で構成され、上下のてん輪板の間にはてんぷを駆動するための、駆動コイル、検出

電気エネルギーを動力源とする時計の呼び方としコイルが配置されている。

て、電気時計、電池時計、電子時計などがある。電子
時計については日本時計国際規格委員会で、1971（昭和 46）年に次のように定義している 12）。
「少なくとも源振部（振り子、てんぷ、水晶などが用いられる）を能動素子、すなわち発振、増幅、検波などのエネルギーを発生する半導体または電子管を含む電子回路を用いて制御し、または外部の源振部の振動を能動素子を含む電子回路を用いて受信し、その振動に同期して時計機能を維持するものを電子時計という 12）。
」
本報告書では品質面、構造面で優れた電子時計の構造について、てんぷ式電子時計、音叉式電子時計、クオーツ時計の代表例を述べる。

10

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.24 2017. March

図 2.15

てんぷおよび逆脱進機 14）

てんぷの駆動部の構成には可動磁石型、可動鉄片型、可動コイル型、アンクル駆動型がある。
（1）図 2.16 に示すのは、可動磁石型でてんぷが二枚のてん輪板からなり、この上下のてん輪板間に磁束が閉じるように一対から数対の永久磁石を固定し、この磁束を直交するように駆動、検出コイルを固定する。この駆動コイルにてんぷの振動位相に合った
タイミングで電流を流すと、てんぷに駆動力がかか

図 2.18可動コイル型 11）る。このてんぷの振動位相の検出は、検出コイルに生じる誘起電圧で行う。この方式はてんぷに永久磁（4）図 2.19 はアンクル駆動型で、機械式時計ではて石を取り付けるため、てんぷの慣性が大きくなり効

んぷの振り石をアンクルのはこがたたくことによっ率を上げても電流を流さなければならない欠点があて駆動されるが、この原理をアンクルに取り付けたるが、時計の信頼性はてんぷ式の中で最良である。

永久磁石と電磁石で電磁的に行わせる駆動方式である。図にあるコイルを構成する継鉄には、駆動コイ
ルと検出コイルが巻かれている。駆動時にアンクルのはこに振り石が入っていれば、てんぷは振り上げられる。てんぷの振動位相の検出は、接点を使う方
式、アンクルの停止解除時の磁束変化を検出コイル
によって検出する方式がある。
以上のように、てんぷの駆動方法にはいろいろな構

図 2.16造があるが、コイルを使って電磁石を構成してんぷの可動磁石型 11）振動位相を検出して、駆動力を与え振動を継続させる
動作は同じである。この振動位相を検出する方式が、（2）図 2.17 は可動鉄片型を示しており、磁性体で構各構造によって異なる部分である。

成されたてんぷを電磁石で吸引し、てんぷの振動位

てんぷの振動位相を検出する方式には、機械式の接相を接点で合わせる方式が一般的である。てんぷの点方式とコイルの誘起電圧を検出する方式がある。接慣性は小さくできるので、効率が低い構造であるが点式は接点部の耐久性、接点部の汚れ等による信頼性

消費電流を下げることができる。

に課題を持っている。コイルの誘起電圧を検出する方式は、接点式に比べ耐久性等の問題はないが、外部の図 2.17可動鉄片型 11）（3）図 2.18 は可動コイル型で、コイルを取り付けた
てんぷとこのコイルに直交するように磁束を流す永久磁石が固定部材に固定されている。振動するてん
ぷのコイルからコイル端子を取り出す必要があるた
め、接点での駆動が一般的である。
図 2.19

アンクル駆動型 11）『時計技術の系統化調査』～機械式時計からクオーツ時計へ、更なる高精度を求めて～

11

音叉式腕時計はてんぷ式腕時計に比べて時間精度が日交流磁界による影響を受けやすい。
次に、図 2.15 に示すアンクルとがんぎ車による逆差± 2 秒以内と優れているが、外部からの衝撃に対し脱進機について説明する。逆脱進機にはアンクル ･ がて音叉、爪車変換器は好ましくない挙動を示す。以下

んぎ車逆脱進機、ピン（ツメ）送り式逆脱進機、歯車に、音叉振動部、爪車変換器の概要について述べる。

式逆脱進機、磁気脱進機等あるが、本項ではアンクル

図 2.21 に示すように、音叉、駆動用磁石、駆動検出用コイル、駆動スイッチング回路より構成されてい･ がんぎ車逆脱進機について述べる。
図 2.20 はアンクル ･ がんぎ車逆脱進機を示す作動る。音叉振動子は、音叉先端部に永久磁石を保持し、図である。作動原理は、てんぷ振り石がアンクルのは音叉振動が漏れない節の部分を時計体の固定部材に固こを衝撃し、アンクルの一方のつめ石をがんぎ車より定されている。音叉先端の永久磁石の周囲に駆動、検解除する。解除されると、他方のつめ石はがんぎ車の出コイルが位置し、音叉振動子と同様固定部材に固定

歯先の衝撃面にあたり、振り石がアンクルのはこを押されている。この駆動検出コイル、駆動スイッチング

し続けている力で、がんぎ車衝撃面を押しがんぎ車を回路と電池により制御、駆動する。音叉振動の動きが半ピッチ回転させる。てんぷの逆回転時にも同様の作爪に伝達され、ラチェット車を一方向に回転し指示輪動をしがんぎ車を半ピッチ送る。時刻表示輪列等に負列へ繋がる。

荷が生じた場合には、がんぎ車が逆転しアンクルつめ
石とがんぎ車歯先が突っ張らないよう、がんぎ車に逆転止め装置が付いている。逆転防止には引き磁石、機械的なばね等が使われており、図 2.20 では引き磁石と引きピンを使った方法を示してある。

図 2.21

音叉振動部と爪車変換器 16）

図 2.22 に爪車方式の変換部分を摸式的に示す。爪車、音叉に取り付けられた送り爪レバー、時計体の固
定部材に固定された止め爪レバーより構成されている。この爪車方式は送り爪石と止め爪石との位相差の
図 2.20

アンクル・がんぎ車逆脱進機

11）調整および送り爪レバー、止め爪レバーが爪車を押す力の調整が重要となる。図 2.23 に示すように、振2.2.2

音叉式電子時計の構造 11）13）15）

腕時計として音叉式腕時計が発売されたのは、1960（昭和 35）年アメリカのブローバ（Bulova）社のア

動の平衡点（音叉を止めた状態）で爪車のピッチを Pとして、送り爪石と止め爪石とは互に P/2 だけ位相差を持たせることが必要である。

キュトロン（Accutron）が最初であり、音叉の微少運動を伝える爪レバー、爪車による優れた変換機構を持っている。音叉時計の変換機構は、ブローバ社が開発した爪車方式と音叉置時計に採用されている
C.F.Clifford が発明した磁気脱進機方式がある。腕時計用の変換機構には爪車方式が、小型化、効率面で適しており採用されている。
音叉振動子の周波数は、温度変化、姿勢の変化、磁場の影響、電池電圧の変化、音叉のエージングなどによって歩度が変化する。温度変化に対しては、恒弾性材（コエリンバー材など）を適正に熱処理して±0.1sec/day/deg 以内に入れることができ、てんぷ式の時計に比べ著しく温度による誤差を小さくできる。

12

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.24 2017. March

図 2.22爪車方式の駆動部 11）図 2.24 は、アナログクオーツ時計の構造を構成要素に分解した図で、大きく電源、電子回路部、機械駆動部に分かれる。ここでは、電源、電子回路部、機械駆動部を構成する電気－機械変換部について説明し、
輪列・指針は機械式時計と同様なので説明を省く。
図 2.232.2.3

振動の平衡点での爪位置 11）（1）腕時計用電池

クオーツ時計の構造

腕時計用電池には、一次電池と太陽電池等で発電しクオーツ時計とは、時間標準に水晶振動子を用いた時計である。機械式時計はてんぷ、音叉式時計は金属
音叉の振動をそれぞれ時間標準としている。クオーツ
時計を遡れば水晶が持つ圧電現象の発見から始まる。

た電気を蓄える二次電池があるが、本項では主に一次電池について述べる。
腕時計用の電池に要求される特性は、以下の通りである 11）。

1880 年、有名なキュリー（Curie）兄弟が水晶片に機①単位体積当りのエネルギー密度が大きいこと。

械的な歪を加えると、電荷が生じることを発見する。

②耐漏液性が長期保証できること。

その翌年、逆圧電現象（水晶片に電圧を加えると歪が③温度特性が、-10℃～＋ 60℃の範囲で良好なこと。

生じる現象）も確認された。

④放電特性が良好なこと。（放電電圧がフラットで、

その後 1920 年代前半、水晶による極めて安定度の放電時の電圧降下が少ない）

高い周波数制御が可能であることが発見され、その原⑤保存性に優れていること。

理を応用して高安定の周波数標準と時間標準を得る。

⑥帯磁しにくいこと。

この原理を使ったクオーツ時計が、1927 年アメリカ⑦振動、衝撃に強いこと。

のベル研究所で開発されたが、駆動用の電子回路も真⑧接点との接触抵抗が小さいこと。

空管式であり、箪笥サイズの大きさだったと言われて⑨電池の入手が容易なこと。

いる。小型化への道は、トランジスタの発明が大きく以上の要求特性の中で、最優先されるのが単位体積影響を与え、今日のクオーツ腕時計への開発が進んで当りのエネルギー密度が大きいことである。エネル

いく。

ギー密度が大きくなれば、今までの電池サイズであれ

クオーツ時計は、大きく 3 つの時刻表示方法があば時計を長時間駆動することができ、同じ駆動時間でり、時刻を針等機械的構造で表示するものをアナログ

あれば、小さいサイズの電池で可能となり、クオーツ

クオーツ時計、液晶等電子的構造で表示するものをデ腕時計の薄型・小型化、長時間駆動クオーツ腕時計へ

ジタルクオーツ時計、アナログクオーツ時計とデジタの展開を可能にする。

ルクオーツ時計の表示機能を併せ持つものをコンビ
ネーションクオーツ時計と呼ぶ 1）。

腕時計に使われた一次電池は、水銀電池 18）19）と酸化銀電池が代表的なものである。表 2.1 に水銀電池と酸化

図 2.24アナログクオーツ時計の構成要素『時計技術の系統化調査』～機械式時計からクオーツ時計へ、更なる高精度を求めて～

13

銀電池の主な特性を比較した。表より酸化銀電池と水ない安定した単結晶である。水晶から棒状、薄板状の銀電池との差は、電圧値の違いだけであるが、クオー

水晶片を切り出し、適当な電極を配置し交流電界を加ツ腕時計の当初は、単位体積当りのエネルギー密度、

えると圧電効果により、これに等しい周波数の応力、保存性が高く、自己放電も低い水銀電池が使われていひずみを生じる。電界の周波数が水晶の弾性振動の固た。その後、有機水銀の有害性、環境への影響が指摘

有振動数に一致した場合、水晶片は共振して大きな振され、無機水銀（有機水銀より毒性は小さい）を使っ動になる。水晶振動子はこの現象を利用したもので、ている水銀電池にもその目は向けられ、酸化銀電池へ電界を加えるための電極、機械的な支持機構を設け、と切り替わっていく。クオーツ腕時計の薄型・小型化、容器に真空封入したものであり、共振周波数が極めて

長電池寿命化の技術開発とともに、酸化銀電池の開発

安定しており振動損失が少ない特徴を持っている 11）。

も著しく加速し、単位体積当りのエネルギー密度は飛時計用水晶振動子に要求される特性は以下の通りで躍的に改善され、電池サイズの展開も多くなった。
表 2.1

酸化銀電池と水銀電池の性能比較ある。
①できる限り小型であること②耐衝撃性に優れていること③周波数温度特性が良いこと④周波数経時変化（加工歪、支持および封入等の条
件による）が少ないこと⑤低消費電力であることすべての条件をクリアする水晶振動子はないので、どの特性を重視するかによって水晶振動子の種類が決定する。
水晶の結晶は三次元の直交座標系を持っており、結クオーツ腕時計の技術開発は、電池のエネルギー密晶軸に対する電界のかけ方によりいろいろな振動モー度の向上と長期信頼性の確保の技術開発とともに大き

ド、温度特性が得られる。図 2.25 に示すように、電く前進したと言って過言ではない。

気軸、機械軸、光軸の三つの座標系として表すことが腕時計用電池は、一番小さいサイズで直径 4.8mm

でき、結晶軸の電界成分により伸縮のひずみあるいは厚 み 1.65mm、 大 き い サ イ ズ で 直 径 11.6mm 厚 み

すべりのひずみを引き起こすことができる 20）21）22）。

5.4mm であり、その間に何種類かの組合せサイズが存在する。詳細は、電池メーカーのボタン電池（直径が厚みより大きい電池）カタログを参照されたい。
（2）電子回路部
電 子 回 路 部 は、 水 晶 振 動 子、CMOS-IC（Complementary-Metal Oxide Semiconductor：相補型電界効
果形トランジスタ 11））等が実装された回路ブロック

図 2.25と呼ばれ、クオーツ時計の高い時間精度を維持する重要な要素である。

水晶の切り出し角度によりいろいろな振動モードが得

電子回路部の機能は、大きく水晶振動子を振動させられるが、本項では時計用に使われている代表的な振る発振部、水晶振動子の高い振動信号を次の電気－機動モード、＋ 5°X カット音叉型屈曲水晶振動子、AT械変換器に合う低い振動信号に変換する分周部、電気カット厚みすべり水晶振動子について説明する（表－機械変換器に適した波形を形成し、変換器を駆動す2.2）。各々の振動モードを摸式的に表したのが図 2.26

る駆動部に分かれる。

である。

水晶振動子は水晶を素材とする機械振動体であるが、水晶固有の物性により他の振動子とは違う電気的性質を持っている。この電気的特性を前述の圧電効果（ピエゾ効果）と呼ぶ。水晶は SiO2 の化学組成を持ち常温常圧の下ではフッ酸以外の酸にはほとんど溶解し14水晶の結晶軸

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.24 2017. March

表 2.2

時計用水晶振動子の代表振動モード比較

屈曲振動

図 2.26

厚みすべり振動屈曲および厚みすべり振動子の振動モード

図 2.27 に上記 2 種類の水晶振動子のカット方位を示してある。X カット水晶振動子は Y 軸に対して 5°傾けた角度、AT カット水晶は Z 軸に対して 35°15′の角度で切り出す。
図 2.28

図 2.27

各種水晶振動子の温度特性

各種水晶振動子のカット方位＋ 5°
X カット水晶振動子の特徴は、低周波数が可能なことであり共振周波数を変えずに小型化が可能である。音叉基部に節点が存在するため、水晶振動子の電極の取り出し、支持固定が大変容易であり強固にできるため、小型で耐衝撃性の優れた水晶振動子を作ることができる。殆どのクオーツ腕時計にはこの振動モードが使われており、振動周波数は 32,768Hz が主流である。この水晶振動子は、図 2.28 に示すような二次の温度特性を持つので、温度の変化により周波数が変動し誤差を生じる。ただし、腕時計の場合、常に腕に着けることにより安定した温度環境が得られるので大きな誤差とはならない。
音叉型水晶振動子の外形加工は、ワイヤーソーでの機械加工によるカット方法とフォトリソグラフィの技
術による方法がある。クオーツ時計の初期は、水晶振図 2.29水晶振動子製造工程と振動子例 21）

動子をワイヤーソーでカットして作っていたが、フォ

図 2.30 にフォトリソグラフィによる水晶振動子のトリソグラフィの技術が出現することにより同じ品質

完成ウエハー（Wafer）を示す 21）。振動子の外形エッの水晶振動子が大量に作られるようになった。従来のチング後、励振させるための電極膜を形成し、電極端方法とフォトリソグラフィの方法の製造工程比較が図子（リード端子）に固定する。水晶振動子の周波数調

2.29 である。水晶のエッチングにはフッ酸系のエッチ

整は、音叉の先端部に金属を蒸着させる、あるいはング液を用い、水晶振動子の音叉形状を作り出す。

レーザーで調整用電極を飛ばす方法で行う。周波数調
整後、図 2.31 に示す通りケースに真空封入する。時計用の音叉型水晶振動子は円筒型形状が一般的で、そ『時計技術の系統化調査』～機械式時計からクオーツ時計へ、更なる高精度を求めて～

15

14φ

9φ

単位：mm
3.08

1.45

2.4MHzAT 板水晶振動子（オメガ社）

4.2MHzAT 板水晶振動子（シチズン社）

図 2.32

ＡＴカット水晶振動子 20）

完成した水晶振動子は、発振回路により安定した周波数で発振する発振器となる。この発振器の基準信号
図 2.30リソグラフによる水晶振動子の完成ウエハー

21）を、電気 - 機械変換部（ステップモーター）を動かす
信号まで周波数を逓降する回路を分周回路と呼ぶ。分
周回路はバイナリーカウンタ（周波数を 1/2 に逓降させる回路）で構成されており、発振周波数、例えば
32,768Hz を電気 - 機械変換部のステップモーターを駆動する一秒に一回の信号に落とすため、バイナリーカ
ウンタ 16 段を要している。バイナリーカウンタの最終段の出力波形をそのまま駆動回路に導くと、ステップ
モーターには常に大電流が流れ電池寿命は大変短くなる。効率よく低電力で動作させるため、波形整形回路

図 2.31

音叉型水晶振動子

17）により出力パルスの幅を最適な幅に設定する 11）。一般
的には、10msec. 以下の出力パルス幅に設定している。

のサイズは直径 2mm、長さ 6mm が一般的であるが、その分周波形の状態を示すのが図 2.33 である 17）。

直径 1.2mm、長さ 4.6mm 等の小型サイズもある。
AT カット水晶振動子は、図 2.27 に示すように Z
軸より 35°15′傾いた面に平行に切り出され、Z′軸面と垂直方向の電界で厚み方向のすべり歪を生じ、厚みすべり振動と呼ばれる振動モードで励振される。時計用の AT カット水晶振動子の周波数は、振動子の大きさ、消費電流等のバランスより 2MHz 帯、4MHz帯が採用されている。

図 2.33分周波形 17）

AT カット水晶振動子の優れている点は、①周波数温度特性が三次特性を持っているため、時計の携帯温度付近（0°～40°）で極めて平坦な温度特性が得られる。
（図 2.28 参照）（3）電気－機械変換部 11）17）23）
アナログクオーツ時計の電気－機械変換部は、アナログクオーツ腕時計が 1969 年に商品化されて以来、②一般に、周波数が高くなるにしたがって周囲の気各種の構造が発案され、現在主流の平面型 2 極ステッ

体の圧力変化に対し、周波数、Q 値等が影響を受

プモーターに淘汰された。その間、腕時計用に適したけ難くなる。

小型化、薄型化、低消費電流化と飛躍的な進歩を遂げその反面、以下の課題があり腕時計への展開が難しい。
①高周波数のため、発振および分周回路の消費電力が大きい。

た。本項では、代表的な平面型 2 極ステップモーター
を中心に述べる。
図 2.24 の機械駆動部に示すように、ステップモー②水晶振動子が大きい。

ターはステーター、コイル、ローターの三部品で構成

図 2.32 に、腕時計用 AT カット水晶振動子を容器にされている。各々組立工程において各部品が組立て封入した状態を示す。

られ、ステップモーターとしての機能を果たす。一般的なモーターの構造は、ステーター、コイル、ロー16

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.24 2017. Marchターの各機能部品が組込まれたモーター完成体であ的である。コイルには、ポリウレタンで被覆された極る。モーター完成体から出ているコイル端子に駆動信細銅線（線径φ 12～22µm）が約 2000～10000 ターン

号を与えることによりモーターが作動する。このよう巻かれている。

に各機能部品を組立完成したモーターをユニットタイ

駆動信号によりコイルに電流が流れるとコイルは電プモーターと呼び、図 2.34 に示す構造である。クオー

磁石となり、ステーターに磁極が発生する。ステー

ツ腕時計の初期には、このタイプのモーターを採用しターには、ローターを安定静止状態に保つノッチ部

た海外メーカーもあった。図に沿って時計用のユニッ（切り欠き部）（図 2.35 参照）、微小電流でもコイルか

トタイプモーターの構造を簡単に説明する。永久磁石

らの磁束により磁気飽和する極小断面の肉薄部（図からなる円柱状のローターを取り囲むように空芯に巻

2.36 参照）が設けられている。コイルに微小電流が流かれたコイル、その外周に配置された円筒状の磁性材

れると、肉薄部が磁気飽和により等価的に接続部分より構成されている。磁性材にはローターの引き位置がなくなった状態となり、N および S 極が発生する。

を決めるため、対称の位置に 2ヶ所穴を開けてある。

肉薄部を切断して磁気抵抗を大きくする形状のステー

コイルと引き位置とは回転に方向性を持たせるため、ターもあるが（ステーターが 2 体に別れたタイプ）、

一定角度ずらして配置している。ローターは 1 回の反肉薄部を設けることによりステーター穴形状をプレス

発パルスで 180°回転する。

で精度良く加工できる利点がある。

一方、現在主流となっている組立工程で組立てる構造をオープンタイプモーターと呼んでいる。オープン
タイプモーターの利点は、時計のような小型・薄型化を追求する構造設計において、少ない空間にステー
ター、コイル、ローターを分散させ、性能確保のための効果的形状を作り出せることにある。この発想により、クオーツ腕時計の小型化、薄型化が可能となり、多くのデザイン展開によりクオーツ腕時計の需要を広げた。

図 2.35

図 2.34

時計用ユニットタイプモーター11）

ローター回転モデル 23）

図 2.36 に示す複数の曲線は、磁束の流れを表しており、磁石から切り欠き部と直角方向に磁束が流れて

オープンタイプモーターの構造および作動原理についるのが分かる。この状態がローターの安定静止位置

いて述べる。図 2.24 に示すようにステップモーター

で、ステーターに設けられたノッチの角度によって決は、円筒形の 2 つの磁極（N および S）を持つ永久磁

まり、静止する力はノッチの大きさによって制御でき石を保持するローター、高透磁率材よりなるコイルコ

る。ローターが安定静止位置に留まる力をコギングト

アに巻線されたコイル、ローターの周囲を囲みコイル

ルク（cogging torque）と呼び、ステップモーター性で発生する磁束をローターへ導く高透磁率材よりな能の重要ファクターである。腕時計の携帯には様々なるステーターで構成されている。ローターを構成する

外部からの外乱があり、特に落下衝撃により秒針が、

ローター磁石の材料は、サマリウムコバルト磁石が主針の慣性モーメントにより針飛びを起こし、時刻狂い流であり、直径 0.8～1.5mm、厚み 0.3～0.5mm が一般を生じることがある。針飛びが発生しないようコギン『時計技術の系統化調査』～機械式時計からクオーツ時計へ、更なる高精度を求めて～

17

グトルクを大きくすると、ローターを駆動する電流を

消費電力の大きい要素部分は、水晶振動子の源振を駆大きくしなければならない。従って、消費電流と針飛動信号まで分周する分周回路と電気－機械変換部のス

びのバランスを考慮したモーター設定をしている。

テップモーターの駆動部である。低消費電力化の鍵
は、分周回路を含めた電子回路とステップモーターの省エネルギー技術である。
ローターの回転が輪列に伝達され時刻表示される。
ローターが 1 回の駆動信号で 180°回転すると、その回転を秒針が 6°回転するよう 30 分の 1 に減速し、さらに 60 分の 1 減速して分針、さらに 12 分の 1 減速して時針に伝達する。このように、クオーツ時計は、機械式時計の増速輪列とは逆のローターの回転を減速して指針に伝える減速輪列である。
世界初のクオーツ腕時計は、図 2.38 に示すように
白金コバルトの 6 極磁石を使い、1 回の駆動信号で

図 2.36

ステーター穴形状

ローターを 60°回転させ、輪列で 10 分の 1 に減速し17）

秒針に伝達する 6 極ステップモーターを採用してい時計用ステップモーターは、磁極の反発作用によりた。指示輪列の減速段が少なくなる利点を持ってい回転する方式である。図 2.35（A）に示すようにローたが、ローターの安定静止位置の調整の難しさ、ローターは磁路に対してある安定静止位置を保っている。

ターの慣性が大きいため駆動電流が大きい、ローター

図 2.35（B）でコイルに駆動パルス Pw が印加されスコストが高い等欠点があり、その後のステップモー

テーターは励磁され、ローターの磁極と反発しあい

ターの主流にはなり得なかった。

ローターは正回転（指針が時計回りに進む方向）方向に回転する。ローターが 180°回転すると図 2.35（C）のように磁路に対して安定静止位置に静止する。この動作を繰り返すことにより正回転が継続される。図2.37 に回転が継続する動作を示している。端子①から
端子②に流れる電流によって発生する磁極と、端子②から逆に流れる電流による磁極が異なるため、常に反発パルスによる駆動となる。
クオーツ腕時計の 1 秒間の平均消費電流は 1µA 以
下であるが、駆動パルス幅 10msec 以下の時間では、
瞬間的に 1mA を超える電流が流れる。時計における
図 2.382.2.4

6 極ステップモーター11）

電波修正時計 24）25）および衛星電波修正時計の構造

電波修正時計、衛星電波修正時計とは何かを、一般
社団法人日本時計協会では次のように定義している 1）。
電波修正時計：「標準電波を受信し、自動的に時刻やカレンダー修正を行う機能をもつ時計」
衛星電波修正時計：「GPS 衛星等 GNSS の電波を受信して、自動的に時刻やカレンダーの修正を行う機
能をもつ時計」
時計の精度を決定する基本部分は、電波修正時計も
図 2.3718

ステップモーターの動作

国立科学博物館技術の系統化調査報告

17）Vol.24 2017. March

衛星電波修正時計も、数 10 万年に 1 秒の精度を持つ

セシウム原子時計をもとに作られる標準時の情報を持

時計メーカー各社のアイデアが盛り込まれている。

つ電波を受信し、時刻或いはカレンダーを修正する機

通常、電波修正時計は、標準電波を受信できない場

能を有している点は同じである。大きな違いを以下に合にもクオーツの時間精度で作動しているので分単位示す。

のずれを生じるのは稀である。電波修正時計には、毎・電波修正時計は、固定局（福島局：おおたかどや山

日自動的に受信を実施する自動受信と、受信できない

標準電波送信所（周波数 40kHz）、九州局：はがね

状況が長く続いた場合や電池交換等時計が停止したと

山標準電波送信所（周波数 60kHz））から発信されきの手動で行う強制受信の 2 通りがある。

る長波標準電波を受信し、2 つの局により日本全域

まず、時計の電子回路が持つ内部時刻情報と指針がをカバーしている。1999 年 6 月に福島局が開設さ示す時刻情報について述べる。時計の電子回路の基準

れ、2001 年 10 月に九州局が運用される。両局の周と指針の基準位置を合わせることが必要である。合わ

波数が違うのは、お互いの伝搬範囲の重なり合う地

せた後、時計を作動させることにより、電子回路のカ域において、電波が干渉しないよう配慮されたもの

ウンターが 1 秒づつ刻み、このカウントと同時にスである。世界で標準電波を出している国は、日本、

テップモーターに駆動パルスが送られ秒針が動作す

アメリカ、イギリス、ドイツ、中国であり、日本とる。時計にはこの積算量が時間としてカウントされ指同じ周波数を使っている国もあるが、送信するタイ

針により時刻表示される。時計の電子回路は、標準電ムコード（時刻情報の送信フォーマット）などが異波から送られた時刻情報により現在時刻を取得し、時なるため、日本仕様の時計では電波修正の機能を果計内部の時刻情報と比較することによりずれ量を算出たさない。

し、ステップモーターを駆動する信号を送る。電子回・衛星電波修正時計は、地球全体をカバーする GPS

路と指針の基準位置合わせは、電気回路は電気的なリ衛星から発信された極超短波（周波数：1.5GHz 帯）

セット動作で基準を認識させ、指針は時計の使用者がを利用しており、4 つの衛星情報から時刻、緯度、

午前 0 時 0 分にステップモーターの早送り駆動で合わ

経度、高度が分かるので、時差含めた時刻修正が瞬せるのが一般的である。これを針位置の基準位置合わ時に可能である。

せと呼ぶ。

・電波修正時計の受信時は、標準電波が長波帯であり次に、電波修正時計、衛星電波修正時計共通に付随

ステップモーターの発生する磁気の影響を受け易いする代表的な 2 つの技術について述べる。指針を高速ため、針（ステップモーター動作）を停止させる。

で早送りさせるステップモーターの早送り駆動および

衛星電波修正時計は、極超短波帯により磁気の影響

秒針、分針、時針の針位置を自動で認識する針位置自を受けず針を停止させる必要はない。

動修正機能である。

標準電波の詳しい情報は、国立研究開発法人情報通信研究機構（NICT:National Institute of Information
and Communications Technology）のホームページ
を参照されたい。

（1）ステップモーターの早送り駆動 23）
図 2.39 に示すのは、1 秒正回転駆動パルス（左）と早送り正回転パルス（右）の出力波形である。通常、

尚、電波修正時計の時刻修正方法と付随する 2 つの

1 秒に 1 回反発パルスが出力され、ローターが 180°
回技術について簡単に述べる。日本の標準電波（JJY）

転し秒針が 1 秒動く。前述した電波修正時計の早送りには、時、分、1 月 1 日からの通算日、年（西暦下 2 桁）、は、図の右側にある 1 秒間に何パルスか出力し回転

曜日等がタイムコード情報として乗っている。電波修

させ指針を送る動作である。早送り周波数は数 10Hz

正時計は、電波ノイズの少ない真夜中に標準電波を受で、最大で 128Hz の高速駆動するステップモーター

信し、このタイムコードを分析し現在時刻を読み取る。

も商品化されている。

受信を何回か実施することにより不確かな時刻情報をキャンセルし、現在時刻の確度を高めている。
時計の電子回路は、送られた現在時刻と時計内の時刻を比較し時間のずれ量を算出する。その後、ずれている分指針を動かし現在時刻に補正する。アナログク
オ－ツ時計における時刻補正のやり方は、進み、遅れ
時間に応じて正転或いは逆転で現在時刻に合わせる。

1 秒正回転駆動パルス

図 2.39

早送り正回転駆動パルス

1 秒および早送り正回転駆動パルスの比較

針を駆動させる方法は、時刻補正時間が短くなるよう、『時計技術の系統化調査』～機械式時計からクオーツ時計へ、更なる高精度を求めて～19

図 2.40 に示すように、ローターは駆動パルスの印

プモーターを、特殊なパルス発生タイミングで強引に加で動き出し、パルスが切れた後も安定静止位置付近

逆回転させている仕様なので、正回転と同じような高を振動している。高速早送りになればなるほど、出力速回転は難しい。

パルス間隔が短くなるためローターが振動している状
態で駆動パルスが印加される。高速時の出力パルスのステップモーターの早送りで、時刻修正など針を駆動する修正方式を電子修正と呼ぶ。

間 隔 は、 例 え ば 64Hz で 15.6msec（1000msec／64）、
128Hz で 7.8msec であり、早くなれば、ローターの振幅が大きいときに駆動パルスが印加されるため、ローターの振動に合わせた出力タイミングを設定することが重要である。合わない場合にはローターのミスリ（ローターが回転しない状態をいう）が発生し指示狂い

PE：消磁パルス
Pr1～Pr3：駆動パルスとなる。ローターの駆動パルス印加後の振動状況は、
ローターの慣性、コギングトルク、油の粘性等の影響

図 2.41逆回転駆動パルスのタイミング例 23）を受ける。ローターの慣性およびコギングトルクは、
ステップモーターの基本設計時に決定されるが、油の粘性は、温度特性を持ち、低温になれば粘性が増加するするため、低温状態での十分な確認が必要となる。

図 2.40

ローターの回転状態

逆回転について述べる。図 2.41 および図 2.42 に示
すのは、印加する駆動パルスとローターの逆回転動作を図示したものである。図 2.42（A）の安定静止位置の状態から、図 2.42（B）のように Pr1 パルスが印加されると、ローターは反発して正回転（右回転）する
が、磁極が変化するノッチ部を超えられず元の安定静止位置に戻ろうとする。図 2.42（C）Pr2 パルスによって吸引し逆回転させ、図 2.42（D）でローター挙動の

図 2.42

ローター逆回転モデル 23）

タイミングに合わせ Pr3 の反発パルスで逆回転を継続させる。この一連のパルス発生により 180°の逆回転が終了する。

20（2）針位置自動修正機能
針位置自動修正機能とは、「一定時間ごとに針位置

逆回転の早送りは、正回転と同様に駆動パルスの印をチェックし衝撃や磁気など外部からの影響で針がず

加タイミングを早くすることにより可能である。しかれた場合に自動的に補正して正しい時刻を保持する機

し、逆回転は、正回転時に合わせた条件設定のステッ

能 1）」と定義されている。

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.24 2017. March電波修正時計では、電子回路と指針の基準位置を合せることが必要であると前述した。例えば、午前 0 時
0 分に合わせるため、時計に付いている修正ボタンを押し続ける必要がある。また、時計が外部からの大きな磁界に遭遇してステップモーターが停止、遅れを生じた場合、時計内部の電子回路のカウンター数と指針の指示がずれるため、基準位置を再度合わせなければならない。使用者にとっては大変煩わしい操作であり、ほとんど時刻合わせが必要ない電波修正時計にとっては大きな欠点である。この問題を解決するのが、針位置自動修正機能であり、基準合わせ等使用者に負担を掛けない電波修正時計を完成させた。
一般的に、電波時計の 3 針時計は、秒針用モーターと時分針用モーター、或いは分秒針用モーターと時針用モーターの 2 つを備えている。これは、1 つのモーター仕様だと 1 時間の時刻修正に多くの時間を要すか
らである。例えば、前者のモーター仕様の場合、64Hzの早送りモーターで 1 時間の時刻修正したとすると、3600 秒（1 時間）/64Hz で 56 秒を要する。電子修正
での最大修正時間は、日付なしの時計で修正分が 11

図 2.43

針位置自動修正機能の構造（出典：セイコーエプソン）

時間 59 分であるので、修正時間は約 11 分にもなる。

輪列を各々位相を決めて組立てる組立技術、基準位置

このように基準位置を合わせる初期の操作で大きなに針を取り付ける針取付技術が可能にする。

煩わしさを感じる。2 つのモーターに分けることにより、時分針モーターのコギングトルクを上げ、駆動パ

参考・引用文献

ルスの印加間隔を 10 秒（10 秒運針と呼ぶ）、或いは

1） 一般社団法人日本時計協会：「時計用語」2015 年

20 秒（20 秒運針）にすることができ、基準位置合わ

版

せの電子修正時間は、秒針修正で 1 秒弱、時分針修正

2） 株式会社

で 20 秒運針の場合、約 33 秒の短時間で修正が終わる。

基礎教育

更に、時分針モーターの駆動パルスの印加間隔を大きくできるので、消費電流の低減にも寄与している。
針位置自動修正機能について説明する 26）。アナロ
グクオーツ時計は、秒針を取り付ける秒車、分針を取り付ける二番車、時針を取り付ける筒車の 3 種類の車で時刻表示する。自動で指針の位置を補正し、常に正確な時刻表示を可能にするため、針取付け車を含めた指示輪列の歯車噛合い位置を合わせる必要がある。
図 2.43 は、針位置自動修正機能の構造を示している。3 種類の指針取付け歯車に直径約 0.4～0.5mm の穴を設け、穴の上下にそれぞれ LED とフォトトラン

諏訪精工舎 監修 安川英昭：「時計学
理論編 1」昭和 49 年 5 月刊

3） 佐藤二郎，池田国男，鎌田伸男：「腕時計用動力ゼ
ンマイに要求される諸性質とその材料について」
生産研究

11（11） pp.535-539

1959 年

4） 石原達也：「円弧歯形のトルク伝達について」日
本時計学会誌 No.3

pp.6-201957 年5） 野口順正：「時計用歯車に関する一考案」日本時計学会誌 No.4

pp.7-21

1957 年

6） 西村源六郎，武藤英一：「時計歯車系の伝達トル ク 特 性 に 関 す る 研 究 」 日 本 時 計 学 会 誌 No.6
pp.17-34

1958 年7） 増本量，斉藤英夫：「時計のひげぜんまい用恒弾

ジスタを配置し、指針の全てが 0 時に位置したとき、性材料（その 1）」日本時計学会誌 No.16

穴位置が一致するように組立てる。LED の光がその41穴を通過し、その光をフォトトランジスタが検出し針位置を認識する。

pp.30-

1960 年8） 高附辰男：「新講機械時計学入門（4）」マイクロ
メカトロニクス（日本時計学会誌）Vol.43No.4

高い精度の針位置自動修正機能は、指針を取り付けるかな（歯形を有する金属部材）と検出用の穴を有する歯車との位相を合わせるアセンブル加工技術、指示

pp.70-74

1999 年

9） 谷口紀男：「時計に用いられる貴石」日本時計学会誌 No.22

pp.41-55

1962 年『時計技術の系統化調査』～機械式時計からクオーツ時計へ、更なる高精度を求めて～

21

10）岩沢央，榎本広男：「自動巻腕時計に対する人間の巻上げ能力」日本時計学会誌 No.38

pp.20-34

11）株式会社

諏訪精工舎

基礎教育

監修 安川英昭：「時計学いて」日本時計学会誌 No.59

pp.49-50

1971 年13） 川 中 洋：「 電 池 腕 時 計 」 日 本 時 計 学 会 誌 No.41
1967 年14）高宗寛暁：「X-8
計学会誌 No.44

電子腕時計の回路解析」日本時
pp.1-14

1967 年

展望」日本時計学会誌 No.41

pp.67-73

1967 年

pp.74-81

1967 年

時計学会誌 Vol.56，No.206〃

pp.40-44〃

pp.75-79

日本
2012 年〃

時計学会誌 Vol.57，No.208

pp.43-47

日本

2012 年〃

時計学会誌 Vol.56，No.207：

日本
2013 年

18）篠原正男：「時計の電池」日本時計学会誌 No.22
pp.56-59

22

計学会 No.83

pp.57-73

1977 年21）菊山昭：「水晶振動子」日本時計学会 No.100
57-68

pp.

1982 年

1962 年

国立科学博物館技術の系統化調査報告

計学会誌 No.150

pp.95-106

日 本 時 計 学 会 誌 No.150

1994 年 9 月
pp.107-117

24）岩倉良樹 :「長波標準電波時計技術の歴史と動
マイクロメカトロニクス（日本時計学会誌）Vol.59，No.212

pp.36-39

2015 年
25）国立研究開発法人情報通信研究機構 HP．http://
jjy.nict.go.jp/jjy/trans/index.html（2016 年 11
月 19 日）26）宮原史明：「アナログ電波ウオッチの歩み（セイコーエプソン）」マイクロメカトロニクス（日本
時計学会誌）Vol.59，No.212

Vol.24 2017. March

1994 年 9月向」に関する分科会報告17）長尾昭一：「時計技術解説」クオーツ時計〃

1972 年23）池西正孝，間中三郎：「時計用モータの現状と展望」

16）吉田裕彦：「音叉時計の現状と将来」日本時計学：

pp.40-46

22）川島宏文：「時計用振動子の現状と展望」日本時

15）園部史郎，岩城宏一：「音叉時計の進歩と将来の会誌 No.41

誌 No.63

1971 年 6 月号より」日本時計学会

20）吉田裕彦：「時計用振動子の現状と展望」日本時

理論編 2」昭和 49 年 5 月刊12）日本時計国際規格委員会：「電子時計の定義につ〃

抄訳：「電子時計に用いられる電池（La

Suisse Horlogere et Revue Internationale delʼHorlogerie

1966 年

pp.41-50

19）神保泰雄

pp.50-53

2015 年

3｜国産独自設計の機械式腕時計の誕生
終戦後、ウオッチの生産を再開するが、機械、設備

1）3）4）た。（図 3.1 参照）

については、スイスがウオッチ製造の拡散防止のため、時計法によって専用機輸出を禁止し汎用機のみ輸出した。戦時中、時計企業に課せられた兵器生産の主要なものは、時限信管で、大きさは中、大型懐中時計並みであった。さらに工作機械、産業機械は酷使され、新設、増設なく補修も困難であったため、摩耗、老朽化が著しく、ウオッチ生産に復帰しても、腕時計用の必
要な部品精度の確保は困難であった。戦前のウオッチの設計、構造は、海外技術、すなわちそのアーキテク

図 3.1

89 ストップウオッチ 1/5, 1/10, 1/100 秒（昭和 38 年）3）

チャ、要素、理論の受け継ぎであり、時計理論、生産設備等スイス時計生産から大きく後れを取っていた。

機械式腕時計で日本が市場で名を成し、スイス時計

昭和 20 年代の製品は、戦前の継承か、或いは欧米の模産業を事業的に混乱させたのは、自動巻腕時計と腕ク

倣的なもので技術に独自性があるとは言えなかった。

ロノグラフであった。自動巻腕時計は日本より早くス

終戦後 5 年ほどは、スイス法の範囲内で、スイスの製イスが商品化に成功していたが、クロノグラフととも品、機械設備、測定機器、工具、加工法などを調査、に機構的にシンプル、高信頼、低価格を実現し、世界研究する時期であった。
「東洋のスイス」を目指す声が市場特に北米マーケットで優位に立ったのは、1960～

多く、1946 年から 48 年に日本学術振興会第 95 小委員

1970 年の日本製品であった。

会（大越諄委員長（当時東大工学部教授））が設置され、1946（昭和 21）年セイコーは、新 10 型 1（ムーブメ

研究成果「時計生産技術の研究」2）として発行された。

ント（動力源、時間標準などの装置からなる時計の機

時計理論、機械要素、材料等について専門の研究者が械体）の外径φ 23.75mm）腕時計を販売した。中二

欧米の理論の上に新しい研究を行った。

針（中心に時分針を配置）、小秒針付きの紳士用腕時

機械式腕時計の機能面では、18 世紀半ばに非常に計であり、昭和 20 年代前半の主力製品となる。
（図

大きな進歩があった。スイスのニューシャテルに生

3.2 参照）しかし、スイスにおいて腕時計は二針からま れ、 フ ラ ン ス で 活 躍 し た ブ レ ゲ（Abraham-Luis
Breguet 1747-1823）は、機構発明の天才であり、自動巻、クロノグラフ（時刻の指示の他に時間の測定もできる時計）、パーペチュアル（永久）カレンダー（うるう年の 2 月 29 日を含み、毎月末の日付修正を必要としない機能）、トゥールビヨン（tourbillon watch：
脱進機構の全パーツとその中央に調速機（てんぷ）を収めた可動ケージをもつウオッチがんぎかなは、固定

昭和 21 年 8 月完成した新 10 型された四番車の周りを回転する。ケージは通常、1 分
間で 1 回転し、回転しながら垂直姿勢差が最小になるよう調整する。
）などがある。ブレゲの複雑機構（コンプリケーション）を凌ぐメーカーは現れていないといわれる。
しかし、ブレゲ以後、クロノグラフのストップウ
オッチ機構で発進、停止装置に新機構を用いて、その誤差を量的に示したのは、1964 年の東京オリンピッ

昭和 20 年代後半をリードしたスーパー本中三針

クに正式計時として認められたセイコーのストップウ

図 3.2

オッチである。この後、計時は電子方式となり、機械式の正式計時ストップウオッチとしては最後であっ

2 針（小秒針付き）、本中 3 針 3）1 型とは、ムーブメントの大きさを表す単位。1 型が 2.256mmに相当する。(ISO6426-2)『時計技術の系統化調査』～機械式時計からクオーツ時計へ、更なる高精度を求めて～

23

三針の時代に移行しつつあった。1948（昭和 23）年、

部分的に改良が行われていった。しかし、そういっ

従来の二針に手を加え「改良中三針（中心に時分秒針

たこともすでに飽和点に達し、つまり、それらをすを配置）」を商品化する。ところが、時計店、修理屋

べて集大成し、まとまった新しい時計を作るというがこれを見て、二針の時計を購入して三針に改造、セ段階がきていた。こうした動きの中から誕生したのイコー製品として高く売るという状況が現れ、本格的がマーベルであるということがいえると思う」

な中三針腕時計を作る必要に迫られる。

技術者たちが、設計変更、部分改良だけでは限界が1950（昭和 25）年から販売されたセイコー「スーあることを認識し始め、また時計生産設備が充実し、

パー中三針」はこれまでの二針をベースに改良された生産能力にも手ごたえが出て、外国とくにスイスの追中三針とは異なり、最初から中三針として設計、製

従から脱却する時が熟したと筆者は考える。市場にお造された本格的な中三針腕時計（本中三針形式と呼いては、他社の薄型の製品による競争力低下も危惧さぶ）である。（図 3.2 参照）日本市場も中三針時代にれ始めた時期でもある。

入り、スーパーは好評で生産も伸び、昭和 20 年代後

セイコー「マーベル」（以降マーベルと呼ぶ）は、半をリードした製品となった。1950 年には、国産品

1956（昭和 31）年の「時の記念日」6 月 10 日に一般

質比較審査会において「10 型 10 石入中三針」が通産公開された。その後、順調に生産され市場に投入さ大臣賞を受賞し、1952 年に「10 型 8 石入中三針」がれる。図 3.3 にマーベルの外観写真を示す。ムーブ

同じく大臣賞を受賞した。各メーカーともこうしたコメントの概仕様は、直径 26.0mm（11･1/2 型）、厚み

ンクールを契機に、品質面の向上努力を続けた。昭和

4.4mm、5 振動、17 石である。

20 年代後半にいたって機械設備の強化も図られ、設備能力をフルに発揮する製品の製造が目標となったが、製品的には依然として海外、特にスイス製品の模倣であった。

国産独自設計の機械式腕時計セイコー
3.1 「マーベル」
3）4）

この状況を打破するため、昭和 20 年代に築かれた
図 3.3

品質実績および順調に生産数量を伸ばすことができ

マーベルの外観 3）た生産技術力の基盤のうえに、第二精工舎諏訪工場（現セイコーエプソン株式会社）は、昭和 30 年代前

時計の基本機能である精度を一層高めるために、半をリードする、わが国初めての独自設計のセイコー

ムーブメントのサイズを 10 型から 11･1/2 型へ一回り「マーベル」をスタートさせる。マーベルの誕生の背大きくした。当時の流行として紳士用腕時計のムーブ

景について、設計者である中村恒也は、自書「技術メント外径は 10 型が主流であったが、取り付けられ5）は人びとのために－諏訪と時計と私」 の中でこうるケースの大きさが、ムーブメントサイズ 13 型（直語っている。「昭和二十年代の十年間は、今考えてみ

径 29mm）、14 型（直径 31mm）のモデルがほとんどると腕時計についての勉強の期間ではなかったかとで、さらに大型化する傾向があった。そのため、時計思う。昭和二十八年ころまでは外国の事情がわから

完成品の大きさとして適正な 11･1/2 型を採用した。

ず、技術が入ってこなかったから自分たちで勉強し、ムーブメントサイズを大きくすれば精度のうえで問題

我々なりに、技術、技能を高めてきた。そしてそのになる所に重点的な設計ができる。一方製造上では加後外国の技術が入ってきて、さらに我々の技能、技工精度を高めることが可能である。そのポイントは以術が高まり新しい腕時計を作りだそうという機運が下のとおりである。

高まってきた。外国の腕時計に関する技術がはじめ・てんぷを大きくして歩度の安定性が得られる。てんて入ってきたのは、昭和 29 年に大阪で開催された第ぷを大きくすることにより、てんぷの慣性が増加し一回大阪国際見本市であったと思う。そうした新し

外乱に強くなる。

い技術の導入によって、これまでの腕時計をかえていくことが必要であった。スーパーも送品を続けな

24

・香箱を大きくして高い性能のぜんまいトルクが得られる。

がら（マーベルの前機種であるスーパーの送品を続・歯車を大きくして歯数を増し、トルク伝達の効率向けながら＜筆者追記＞）、設計変更が行われるなど、上、トルクの変動を防ぐ（トルク変動率を小さくす

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.24 2017. March

る）。
・輪列受等の受け類の案内距離を大きくして、歯車の
上下案内の通り違いを防ぎキシミを少なくする。
このように精度を高めるための大きな利点を持っている。もちろん、むやみに外径が大きくなれば良いかというと、懐中時計に近づき腕に着けるには大きすぎる。部品加工能力と腕時計としての携帯性、デザイ
ン面のバランスを考えると 11･1/2 型は最適なサイズだったと考えられる。
前出の中村恒也は、「THE SEIKO BOOK －時の革

図 3.4

案内方法の説明図6）

新者セイコー腕時計の軌跡－」 の中でこう言っている。「（前略）構造も分かるようになってきたんです。

し歯面等の仕上げを改善し、噛合いのトルク変動を最そこで上司に『自分で新しい時計を作りたいのです

小に抑え効率を上げた。

が』と相談すると、なんと『おまえは思いきってそれ

製造技術面でも、格段に進歩した体制が整いつつをやれ』と言うんです。今思えばその上司は偉かったあった。一番効果が大きかったのは、プレス加工技術

ですね。
（後略）
」
「
（前略）私の心にあったのは “ 理想の進歩で、以前は枘穴、受足穴をドリルで穴開けをしの時計とはなんだろう ” という思いでした。ところが

たが、精度を出しにくくプレスで抜くことが可能にな

ね、理想の時計なんて簡単なんです。“ 止まらなくて、り精度が大幅に向上した。スーパー時代の 1954 年に時間が合って、デザインがいい ” この 3 つだけ。」中

前年度比で生産量が倍増し、積極的に設備投資を行っ

村の時計の理想を追求する強い思いと上司の挑戦させたこと、また、海外出張の機会が増え、最新設備の調る勇気と判断力に感銘を受ける。

査が可能となり、新型工作機械を導入できるように精度向上の設計ポイントを詳細に述べる。受の案内なったことが大きい。
穴抜きのプレス加工技術はさらに進歩を続け、この構造では、以下の点を考慮した。
・枘穴（軸受穴）の通り違い（軸受穴の中心軸ずれ）を防ぐため、軸の上下に異なった方向から力が加わ後セイコーエプソンのインクジェットプリンターのヘッド穴抜き加工へ応用展開された。
マーベルの品質は、通産省主催のコンクール－中央ることを考慮し、穴の位置を補正した。
・てんぷ受は、取り付ける際ねじを締め込むと案内ガ

計量検定所による国産時計比較審査において、上位をタ分ねじの回転方向にずれるため、回転量を見込ん独占した。表 3.1 は 1957 年の審査結果であり、セイで穴位置を決め、ずれを補正した。

コー11 型がマーベルのことで「特別調整時計」「一般

・案内部の中心距離を長く取ることにより、案内ガタ

製品から抽出した時計」の両部門において第一位との影響を少なくできるよう考慮した。図 3.4 に示すなった。また、同年度の米国時計学会日本支部で行ように、案内穴 A,B,C を持つ受があり、輪列は案内なった腕時計コンクールにおいても、マーベルがオメ穴の中側に位置する。案内穴 A と案内穴 B の距離を L1、案内穴 A と案内穴 C の距離を L2、案内穴

表 3.1

国産時計比較審査結果（1957 年結果）

A と輪列との距離を L とし、L1>L>L2 とした場合、案内位置を A および B にした場合のほうが、受の案内ガタの影響が少ない。この場合、輪列に影響するガタは、案内ガタ× L/L1 によって少なくなる。
案内位置を A および C にすると、案内ガタ× L/L2となり案内ガタより大きくなる。したがって、なるべく案内位置を長く取ることが必要である。
時計歯車は、かなの歯数が少なく（6 枚など）一歯の噛合いが長く、また中心距離の誤差などによって噛合い中の伝達トルク変動が生じやすい。マイクロダイ
ナグラフ（スイス製時計試験機）、輪列トルク試験機（自社製）で試験し、この結果に基づいて歯形を改良『時計技術の系統化調査』～機械式時計からクオーツ時計へ、更なる高精度を求めて～

25

ガをはじめ外国品を抜いて第一位にランクされた 4）。

ブメントの薄型化を可能にする超小型ボールベアリン

マーベルは当初、耐震装置のない 17 石のもの一種類

グについて詳細を述べる。

であったが、後に耐震装置付を出すことになる。

3.2 自動巻機械式腕時計セイコー「ジャイロマーベル」
4）5）（1）マジックレバー3）5）7）
図 3.5 に示すのは、一番上段にあるのが一般的な歯車を使用した自動巻機構である。片重りの回転錘の回

自動巻腕時計の誕生は、1920 年代になってフラン

転が、歯車列を介して香箱車に伝わる。回転錘は、時ス人が初めて製作し、その後、イギリスの時計技術者

計回り、反時計回りに回転するので、この機構には、ジョン・ハーウッドが大量生産方式で自動巻腕時計を片巻方式或るいは両巻方式の構造が取られる。腕の動つくることに成功、1924（大正 13）年にスイスで特きのエネルギーをロスなく伝えるには両巻方式が良い許を取得したときに始まる。1931（昭和 6）年スイス

が、構造が複雑になり部品点数も増加する。

のローレックス社が、防水ケースに自動巻ムーブメン

次の（1）にあるのが、シェフィールド社の自動巻トを封入し、自動巻防水腕時計を「オイスター・パー機構である。レバーに付いている偏心ピンが回転錘とペチュアル」と名づけ販売した。これを機に自動巻腕

ともに、図の P 点を中心に回転する。偏心ピンの軌

時計が、実用時計として日常生活の必需品となった。

跡に沿ってレバーが、図の左右方向に作動してレバー

国内でも、セイコー、シチズンより自動巻腕時計に付いている爪が、噛合っている車を回転させる。こ

（小売り価格、約 1 万円）が出されるが、昭和 30 年
代前半、紳士用の手巻き腕時計が 4,000 円代であったので、普及価格まで至っていなかった。セイコー「ジャイロマーベル」（以降ジャイロマーベルと呼ぶ）
は、自動巻腕時計の普及を目指し独自の設計がスタートする。
自動巻腕時計の商品化は、海外著名メーカーより
10 数年以上遅れてのスタートであり、すでに市場に出ているものを参考に設計することになる。市場に出回っている製品調査から、手巻き時計をベースとし、自動巻機構を積み重ねる構造とすることを決定する。
各社の自動巻機構の多くは、大変複雑な歯車方式を採用しており、部品点数も多くコスト的にも不利であった。もともとの狙いである普及価格帯への投入を考えると、自動巻構造を如何に安くするかも大きな課題であった。部品点数の少ない単純な構造にすることにより、品質は安定しコストも安くできると考え、レバー式を採用することに決めていた。モデルにした時計
は、ドイツのシェフィールド社のものであった。ほぼ試作が終わった段階で、1958（昭和 33）年 10 月自動巻装置に関する特許公告が出されたことが判明し、自動巻構造を大きく見直すことになる。独自の巻き上げ機構として種々のアイデアの中から、爪レバー（社外に対しては、一部品で果たす複合機能と力学的な考慮がされた作動から「マジックレバー」と命名し公表した。本報告書も以降マジックレバーと呼ぶ）による全
く新しい独自の巻き上げ機構を完成させた。ジャイロ
マーベルには、マジックレバーの他に超小型ボールベ
アリングも初めて採用されている。セイコーの機械式
自動巻腕時計を代表するマジックレバー機構と、ムー

26

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.24 2017. March

図 3.5

マジックレバーの開発過程 5）

の場合、回転錘の回転が左右どちらの回転でも一方向込む工程を入れ、ばねの外径抜きでの変形を抑えた。

に巻きあげる。ぜんまいの力で逆回転しないよう逆転

このようにプレス加工、熱処理工程での変形防止策

止めつめが付いている。

など数々の創意工夫により、マジックレバーの完成に（2）は、シェフィールド社の機構からヒントを得てこぎ着けた。完成したマジックレバーが図 3.5 の（3）

考え出した爪レバーの形状である。大きく発想を変えである。

たのは、、つめとばねを一体化し、逆転止め機能も複ジャイロマーベルのムーブメントを分解したものを合化させ、7 部品を 1 部品としたことにある。ぜんま図 3.7 に示してある。ほぼ中央にあるのがマジックレ

いの巻上げによりトルクが上昇してくると、押し爪がバーである。マジックレバーは、1958（昭和 33）年

車より逃げてしまう課題も発生した。ばね力を強くすに実用新案出願をし 1962 年 6 月に公告された。

ると、逃げは防げるが回転錘の回転ロスに繋がる。ばね力を小さくし座屈方向で逃げを抑えるよう、レバーのばね方向、ばねの座屈、たわみ等考慮し設計に盛り（2）超小型ボールベアリング
ヘビーメタルで構成された回転錘の支持部は、外部からの衝撃を受けると大きな力を支えなければならな込んだ。
量産化するには、どうしてもプレス抜き加工が必要い。従来の貴石軸受では軸の摩耗、貴石の破損などがであった。プレス加工は、何回かの工程に分けて行う

発生し対策が必要であった。ジャイロマーベルでは、ことにした。 図 3.6 に示すように、プレス機を 3 台並

ボール径 0.7mm の超小型ボールベアリングを使い、べて、フープ材（リボン状の金属材料）連続加工とし衝撃に対しても破損せず回転が非常にスムーズな構造

た。ばね部は板厚よりばね幅が狭いという難しい加工を採用した。（図 3.8 参照）に挑戦することになる。考え出された加工は、第 2 工
程でばねの中抜きをした後、もう一度抜きカスをはめ

図 3.6

マジックレバーの加工 7）『時計技術の系統化調査』～機械式時計からクオーツ時計へ、更なる高精度を求めて～27

る。てんぷの支持部てん真は、摩擦負荷を極力減らす
ため、その枘径を先端部で約 0.1mm（人の髪の毛の太さ）以下にし、根本部に向かいテーパ状にしている。
てんぷの重量をこの枘で支持するため、日常の携帯の中で、壁にぶつけたり、着脱時に床に落下させたり等の衝撃で枘の折れや変形を生じ、時間狂い或るいは止まりが発生する。この対策として、従来の固定式軸受を改良したのが「耐振軸受」である。
1933～1938 年 頃 の ス イ ス で は、 す で に 多 く の 耐振装置が発明され腕時計に搭載されていた。日本では、1956（昭和 31）年シチズン時計が、独自開発したシチズン「パラショック」（以降パラショックと呼ぶ）を発売する。図 3.9 にパラショックの外観写真を示す。ムーブメント概仕様は、直径 23.3mm（10･1/2型）、厚み 4.5mm、5 振動、17 石、持続時間 45 時間である。パラショックという名前は、防護するという意味の「Para」と、衝撃を意味する「Shock」を組合わせて付けたといわれる 9）。また、その年の「時の記念日」にヘリコプターから落下させる公開実験を行ない耐振装置の信頼性と技術の裏付けを証明した。

図 3.7

ジャイロマーベル 3）

図 3.9

パラショックの外観 8）（1）パラショックの構造
パラショックの構造と原理および公開実験の様子を詳細に述べる。
図 3.8

超小型ベアリング 7）

時計に衝撃が加わった場合について、固定軸受構造の場合を説明する。図 3.10 の左側に示すように受石、

3.3

国産初耐振機能付機械式腕時計シチズ
ン「パラショック」8）9）

穴石が固定されているため、てん真に衝撃が加わると、てん真にてんぷ全体の荷重がかかり、てん真の枘部が変形または折れに繋がる。この損傷を防ぐのがパラショック構構の目的である。図の右側は、てんぷ分

携帯腕時計は、常にいろいろな環境に晒されてい28

解図とパラショックの機造を説明したものである。

る。特に、機械式腕時計において外部からの衝撃は、

図 3.11 に具体的にパラショックの構造を示す。パ

時計精度を保証する調速部に大きな影響を与える。機

ラショック受石座（A）、パラショック渦巻きばね

械式腕時計の精度は、第 2 章機械式時計の構造で述べ（B）、パラショック枠（C）より構成されており、てたように、ひげぜんまい、てん輪、てん真（てんぷをん真はパラショック渦巻きばねに固定された穴石に水支える軸）等で構成されるてんぷの振動によって決ま

平方向、パラショック受石座に固定された受石に垂直

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.24 2017. March図 3.10

パラショックの構造と効果 9）

方向を支持されている。時計が静置状態では、図に示護する。
・衝撃後、穴石、受石が元の位置に戻るときは、ばねすようにてん真は中心に位置している。
時計に図の垂直方向の衝撃が加わると、てん真は受の力によるため摩擦負荷もなく、確実に迅速である。

石に当たり、受石と一体化されているパラショック受・構造が簡単で取り扱いが容易である。

石座のばねがたわみ、力を逃がしてん真には大きな力・ムーブメントを分解せず、穴石および受石の洗浄注が加わらない。また、図の水平方向の衝撃が加わった油が可能である。

場合、穴石にてん真の枘が当たるが、パラショック渦

その後、国内のメーカーでも耐振軸受が採用され、巻きばねが水平方向にたわみ、力を逃がすことにより日本製の機械式腕時計の品質がスイスと同等であると枘には大きな衝撃が加わらない。このようにばねがた認められるようになった。

わむことにより、衝撃を和らげ損傷を防ぐ構造となっている。直径 2～3mm のスペースに耐振機構を設け、衝撃吸収のばね部材の複雑加工にも、精密加工技術が役立っている。

（2）パラショックの耐衝撃性公開実験の様子
スイス製にしか搭載されていなかった耐振装置を、国内独自の構造を採用して実現したが、その信頼性
をいかに理解してもらうか。その手段として、パラショックの耐衝撃性の公開実験を実施した。発売後の 1956（昭和 31）年 6 月 10 日の「時の記念日」、大阪御堂筋において、米国時計学会日本支部の依頼で飛行中のヘリコプターから、パラショック装置の腕時計
10 個を落下させその性能テストを実施した。
（図 3.12参照）前年に、スイス製のアンチショックの腕時計 3
個を 30m 上空より落下させ成功していた。1957（昭和 32）年も同じ条件で行った結果、100% の成功を収め国産腕時計のレベルが世界水準を抜いている事実を証明した。

図 3.11

投下実験の様子は、新聞、テレビ等多くのマスコミ

パラショックの構造 9）に取り上げられた。その後も、京都、神戸、仙台、鹿パラショックは、次のような特長を持っている。

児島等主要都市で公開実験を行なった。

・各方向のショックも完全に吸収し、てん真の枘を保『時計技術の系統化調査』～機械式時計からクオーツ時計へ、更なる高精度を求めて～

29

参考・引用文献
1） 久保田浩司：「時計工業技術開発小史－第二次大戦後におけるウオッチの進歩発展－」マイクロメ
カトロニクス（日本時計学会誌）Vol.50
pp.80-95

No.1942006 年

2） 日本学術振興会編：「時計生産技術の研究」1951
年 8 月 30 日発行
3）「SEIKO 時計の戦後史」編集委員会：「SEIKO 時
計の戦後史」1996 年 3 月 28 日発行
4） セイコーエプソン株式会社：「腕時計の歴史を変えた世界初のクオーツウオッチ」2004 年 2 月発行5） 中村恒也：「技術は人びとのために－諏訪と時計と私－」1996（平成 8 年）11 月 3 日発行
6） グ ッ ズ プ レ ス 編 集 部 特 別 編 集：「THE SEIKO
BOOK時の革新者－セイコー腕時計の軌跡－」

pp.58-59

1999 年 5 月 1 日発行

7） セイコーエプソン株式会社：「年表で読むセイコー
エプソン［1881～2000 年］」2001 年 2 月発行
8） シチズン時計株式会社
台帳

時計資料室：社史腕時計

011-11A（091-28）

9） シチズン時計株式会社：社内資料
図 3.1230

公開実験を報じる写真（そごう大阪店（御堂筋）1956 年 6 月 10 日）（出典：シチズン時計）

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.24 2017. March

4｜電子腕時計の出現

1）

機械式腕時計の基本性能は、自動巻機能、耐震機能、開発を目指した。当時、クオーツ時計の原理は知られ防水機能、カレンダー付等実用時計として、スイスにていたが、腕時計までの小型化には時間がかかると考追いつき追い抜く完成領域に達した。また、精度におえ、てんぷ式電子時計の実用モデルを作ることを目標

いても 5 振動（周波数 2.5Hz）から 10 振動（周波数とした。

5Hz）という高振動化により追求した。その結果、機海外ではクオーツとは全く異なる音叉式時計の開械式腕時計の携帯精度においても、約日差± 30 秒か発も進んでおり、1960 年にアメリカ、ブローバ社がらクロノメーター級（CICC（国際クロノメーター管

発表した音叉調速式の「アキュトロン」（図 4.1 参照）

理委員会）の管理下にある公的機関によって検定を受があり、シチズンも特許を導入しのちに国産化する

け、合格した高精度機械時計に与えられる称号。検定が、精度は優れていたが価格の高さと外乱に弱い点がの方法及び合格水準は［ISO3159･ 時計－てんぷ式腕大きな障害であった。

2）

クロノメーター］で規定している 。
）の日差±数秒
まで追い込むことが可能となった。しかし、この精度の確保も、ぜんまいおよびひげぜんまいの性能、歯車の伝達効率向上、長期に安定した潤滑剤の開発、精度を作り込む技能等によって可能になったが、部品組立
製造コストの負担は大きかった。したがって、高振動の機械式腕時計は、高価格帯商品として存在したが、その精度を一般化するのは難しかった。また、ぜんま
いをいっぱいに巻き上げた時と、巻がほどけた時とでぜんまいトルクに差があり、これが歩度に影響を与えるという問題もあった。

図 4.1

ブローバ「アキュトロン」3）

4.1 てんぷ式電子腕時計シチズン「エックスエイト X-8」
1）4）5）6）

機械式腕時計の駆動時間にも課題があった。機械式
腕時計には、手巻き式と自動巻式があるが、手巻きは1966 年シチズン時計が発売したシチズン「エック毎日一回巻かなければならず、自動巻は常に腕に着スエイト

けていないと止まってしまう欠点がある。当時の機

ぷ式電池時計の問題であった機械式接点を廃止し、ト械式腕時計の持続時間は、約 48 時間（2 日間）であランジスタなどで構成された電子回路で制御する電磁り、現在の週休 2 日制では金曜日に時計を外しておく

駆動機構を搭載していた。これにより耐久性と信頼性と、月曜日には止まってしまうことになる。この時間が飛躍的に向上し、電池による安定したエネルギー供精度、基本性能の課題を解決する難しさを時計技術者

給、駆動磁石のついた大きな慣性モーメントを持ったは、はっきりと認識していた。新しい技術により解をてんぷとも相俟って、機械式クロノメーターに匹敵す

求めようとする動きが始まった。

る精度がコンスタントに出せる性能を有していた。

X-8」（以降 X-8 と呼ぶ）は、海外のてん

わが国、フランス、アメリカでは、機械式に代わる

図 4.2 に X-8 の外観写真を示してある。ムーブメン

次世代腕時計の研究が行われていた。その先駆けが、トの概仕様は、外径 28.0mm（12･1/2 型）、厚さ 5.5mm、

1952 年にアメリカ、エルジン社とフランス、リップ

5 振動（周波数 2.5Hz）、持続時間 1 年以上である。

社が共同開発したてんぷ調速式電池時計である。これ

図 4.3 に X-8 のしくみの説明図を示す。電池、電子は発表にとどまり、上市されたモデルは、1957 年に回路、てんぷ調速機、輪列、指針から構成されている。

アメリカ、ハミルトン社が開発、発表した「ハミルト

動力源は直径 11.6mm の小型酸化銀電池を使い、このン 500」であった。これを契機に各社からこのタイプ

電気エネルギーを電子回路に通し、電磁駆動装置によっのてんぷ式電池腕時計が発表されるが、すべて機械式て、可動磁石と一体になったてんぷを動かす。世界で初接点方式のため、接触時のスパーク等で摩耗や接点不めて採用した可動磁石型のてんぷは、第 2 章の電子時

良を発生し、時間精度に問題が多かった。

計の構造で説明したように、可動磁石型、可動鉄片型、国内メーカーのシチズン時計は、この欠点を解決するため、機械式接点を持たないてんぷ式電子腕時計の可動コイル型、アンクル駆動型がある中で、最も構造および品質等において信頼性のある構造である。

『時計技術の系統化調査』～機械式時計からクオーツ時計へ、更なる高精度を求めて～

31

を駆動する微小時間しか力が作用しないため、機械式に比べ輪列に掛かる力が小さく機構全体の耐久性に優れている。
図 4.4 に X-8 全体のエネルギーの流れを示す。図の矢印の方向は、エネルギーが流れる方向を示しており、電池から供給されるエネルギーは電子回路を介して、駆動装置にある駆動回路とてんぷの永久磁石との相互作用で力を発生し、てんぷ調速機の運動エネル
図 4.2

シチズン

エックスエイト（X-8）5）

ギーとして伝達される。振動するてんぷの運動エネル
ギーは逆脱進機、歯車を回し針を動かし時刻を示す 6）。

（矢印はエネルギーの流れる方向を示す）

図 4.4
図 4.3

シチズン X-8 のしくみ 4）

X-8 の構成 6）

信頼性を追求したてんぷ電子腕時計で重要な電子回路は、トランジスタ、コンデンサ、抵抗で構成され可動磁石型の作動原理は、上下二枚の電磁純鉄製のているが、当時時計用に適したものはほとんど無かっ

てん輪に固定された永久磁石（白金コバルト合金）にた。国内メーカーのトランジスタにおいては、リークより磁路が形成されている。その状態で始動装置を作

電流が大きく一般用なら使えても、数マイクロアンペ

動（りゅうずを押し込む）させると、発停レバーによアしか許されない腕時計にあっては許されるものでは

りてんぷの蹴り出しが行われる。これは駆動コイルになかった。コンデンサ、抵抗も時計に使うにはサイズ電流を流しても、てんぷが自起動しないため、外部が大きすぎ、サイズダウンすると信頼性が失われる。

の力でてんぷを動かす構造である。てんぷが振動を始

これらの問題解決が X-8 の商品化には必要条件であっめ、ひげぜんまいで振動するてん輪に付いた駆動磁石

た。電子部品の小型化、信頼性を確保し時計用としてが、コイルの位置を通過するときを検出コイルが検出実用に足るものを、それぞれのメーカーと折衝し、協し、その瞬間、検出コイルと一体となった駆動コイル

力しながら試作、テストを繰り返し改良を進めた。

に電流を流すと、コイルから発生した磁場と永久磁石

時計に電子化の動きが出始めた当時、一般製品と時の間に駆動力が発生し（フレミングの法則）、てんぷの計用との要求品質、特にサイズ、消費電流には大き振動が持続する。また、てん輪に設けられた重り（黄な差があったのは仕方ないことである。電源である

銅製）によりてん輪のバランスを取りながら振動し、小型電池はどうだったのか。X-8 の電池は水銀電池で電子回路に設けられた可変抵抗器により、駆動コイル

は な く、EVEREADY SILVER CELL No.301（ サ イに流れる電流を制御し、てんぷの振幅すなわち振り角

ズを調整することにより、てんぷの振動はさらに安定すしている。銀電池は、水銀電池（1.3V）に比べて電圧る。このようにして安定した時間精度が得られる。

が 1.5V と高く、トランジスターなど電子部品を利用

てんぷの振動は、逆脱進機構（アンクル・がんき車）

するには使い易いほか、次のようないくつかの長所をにより機械式時計とは逆の経路を辿り、アンクルから持っている。

がんぎ車へと一定方向の回転に変えられ、四番車、三・電気容量が大きい：100mAh 以上の容量を持っている。

番車、二番車の輪列を経て針を駆動する。針を動かす

・放電時の電圧が平坦である：内部抵抗が小さく、常輪列の負荷は小さく、輪列には、アンクルががんぎ車

32

直径 11.6mm、厚み 4.2mm）という銀電池を使用

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.24 2017. Marchに一定の作動電圧を保持する。

・耐漏液性、保存性が良い。
・微電流の長時間放電に適している。
電池の性能 ･ サイズは、時計の小型薄型化に大きく影響
し、電池品質が時計の品質をも左右するほど重要な要素である。これらの特徴から、この後の水晶腕時計などに使用する小型電池は、酸化銀電池が定着していく。
当初は、海外メーカーに依存していた酸化銀電池も、国内での開発が進み電池の安定供給が可能になった。

図 4.5

時計産業が持つ精密技術に加え、線径 18µmm のコ
イル用銅線材の量産化、白金コバルト磁石、超小型タシチズン「ハイソニック」9）

数 360Hz で日差± 2 秒という桁違いの精度である。

ンタルコンデンサーなど、国内の電子部品メーカーの

図 4.6 にハイソニックの仕組みを示してある。電池

協力が X-8 を実現し、時計の電子化に大きな力になっから供給されたエネルギーは、電子回路に入り音叉をたことは間違いない。こうした国内メーカーとの開発

振動させる。音叉の振動は図 4.7 にある送りつめでインと協力が、次に続くクオーツ腕時計時代への大きな発デックス車を回転させ、輪列から指針へと伝達される。
音叉は、先端に永久磁石の付いたカップが固定され展を支えることになる。

4.2

音 叉 式 電 子 腕 時 計 シ チ ズ ン「 ハ イ ソニック」の誕生 7）8）9）10）ている、可動磁石型の振動体である。この永久磁石の周辺に電磁石が配置されており振動が継続する。
日ノ裏車

シチズン時計は、シチズン「エックスエイト

X-8」の販売をスタートし、電子腕時計の利便性を多くの人びとに供給するとともに、X-8 の改良新機種の投入で時計の商品化に向かう。

簡車

中心車
止メツメ
送リツメ

インデックス車音叉
永久磁石

より良い時計へと進化させた。更に、高精度の電子腕

永久磁石

1971 年 10 月音叉式電子腕時計シチズン「ハイソニッ

電磁石ク」（以降ハイソニックと呼ぶ）の販売を開始する。しかし、この製品は独自に開発したものではなく、アメ

電池

電磁石

リカブローバ社との合弁会社「株式会社ブローバ・シ

第二コイル
（検出）

チズン」により製造されたものである。この商品が販複合回路売された約 2 年前、セイコーが金ケースのクオーツ腕
時計を 45 万円で販売した。シチズン時計にはクオー
ツ腕時計が一般化するには、時間がかかると判断し音叉腕時計を市場に出すとともに、高性能腕時計の需要に応えるため国内市場にいち早く打って出て、市場のリーダーシップを取るという経営判断があったに違い

図 4.6

シチズン「ハイソニック」のしくみ 9）ない。国内の品質管理、生産技術力を活かした製品を作り上げた。本項では、音叉式腕時計ハイソニックの音叉駆動部の構造と調整技能について述べる。
ハイソニックのムーブメント外観を図 4.5 に示す。
ムーブメントの概仕様は、直径 28.5mm、厚み 5.3mm、
小型水銀電池（直径 11.6mm、厚み 3.4mm）で 1 年以
上、時間精度月差 1 分以内である。てんぷを時間標準とする機械式時計の振動数は 2.5～5Hz（5～10 振動）で、一般品の時間精度は日差± 30 秒程度、調整技能士
による時間調整で日差± 10 秒弱が限界であった。てんぷ式電子時計は、振動数 2.5～4Hz（5～8 振動）で日差± 10 秒程度である。これに比して、金属音叉の振動

図 4.7

音叉振動子と振動伝達部 10）『時計技術の系統化調査』～機械式時計からクオーツ時計へ、更なる高精度を求めて～33

送りつめ方式の変換機は、図 4.8 に示すように送り

2）送りつめは 8 の歯を 1 歯分左へ進める。

つめの往復運動が、インデックス車の歯先に伝達され

3）その時、止めつめは 1 の歯から 2 の歯に落ちる。

一方向に回転し、回転の戻りは止めつめにより規制さこのように、音叉の 1 振動毎にインデックス車は 1 歯れている。図 4.9 は、つめの先端形状とインデックス送られる。

車の歯先形状を示しており、送りつめ、止めつめの先

この正確な作動を保証するには、インデックス車の端には 180µm × 180µm × 60µm の貴石が固定されて鋸歯状歯形の加工精度、送りつめ、止めつめの先端へいる。インデックス車は板厚み 40µm で、歯の形状はの貴石固定技能がなくしてはできなかった。日本の技

深さ約 10µm、長さ約 20µm の 320 枚の鋸歯状になっ能の高さを十二分に発揮した製品だと考える。

ている。音叉の取り付けられた永久磁石部の振動の両振幅が 90µm、送り爪部の固定されている部分の振幅が 47µm で、この振動が送り爪レバーを介してピッチ
20µm の爪車を回転させる。

止めツメ
図 4.8

インデックス車とつめ 10）

図 4.10

インデックス車とつめ位置 10）

図 4.11

インデックス車の作動原理 10）

参考・引用文献
1） 徳間書店

Good Press：「シチズン X-8（エック

スエイト）の全貌」pp.149-155

1999 年 8 月

2） 	 一般社団法人日本時計協会：「時計用語」2015 年
版
3） セイコーエプソン株式会社：「年表で読むセイコー
エプソン［1881～2000 年］」p.35
4） シチズン時計株式会社
図 4.9

つめ先端とインデックス車歯形状 10）作動原理について説明する。図 4.10 に示すように、台帳

デックス車に逆回転方向の力を作用しているので、イ

計学会誌 No.44ている。（第 2 章 2.2.2 参照）送りつめ（音叉）の振幅がインデックス車の 1 歯分に相当する場合（図 4.11）、

電子腕時計の回路解析」日本時
pp.1-14

1967 年

7） シチズン時計株式会社：社内報「CITIZEN ALL
OVER THE WORLD」pp.30-31
8） シチズン時計株式会社
台帳

1970 年 6 月

時計資料室：社史腕時計

041-089） シチズン時計株式会社：シチズンマーケティング

以下の作動をする。
1）送りつめが右へ半歯分移動し、7 の歯から 8 の歯ニュース No.25
10）シチズン時計株式会社：技術解説書に落ちる。

国立科学博物館技術の系統化調査報告

時計資料室：社史腕時計

031-106） 高宗寛暁：「X-8

はインデックス車の歯の中央に接するように調整され

社内報：「商品研究レポー

これが電子腕時計だ！」pp.7-14

5） シチズン時計株式会社

音叉が止まっている状態では、止めつめは常にインンデックス車の歯と隙間なく噛合っている。送りつめ34

ト2001 年 2 月

Vol.24 2017. March

37 系

5｜世界初クオーツ腕時計の開発と多機能化

1）2）

クオーツ時計の歴史は、1880 年フランスの物理学

5.1 国内初商業用クオーツ時計者ピエール・キュリー（Pierre Curie）とジャック・キュリー（Jacques Curie）兄弟が、水晶などの鉱物

2）3）4）に電気をかけると変形する「圧電効果」、翌年、歪を

図 5.1 に示すのが、国内初の商業用クオーツ時計でかけると石の表面に電荷が発生する「逆圧電効果」をある。トランジスタは開発されてはいたが、低い電発見したことに始まる。更に、水晶の「圧電効果」は圧において分周段階の周波数が崩れて誤作動が生じ顕著に反応すること、化学的安定性が高いことが判明るなど疑問が多く、素性の分かっている真空管を採する。クオーツ時計の誕生は、時計の時間精度を一気用した。水晶振動子の加工にも慎重を期し、熟練加に機械式時計の 100 倍に向上させた。

工技能者により数か月かけて制作した。結果、精度

1927 年アメリカのベル研究所にいたウオーレン ･は日差換算で 0.08 秒以内という高精度なクオーツ時

A･ マ リ ソ ン（Warren A.Marrison） が、 ク オ ー

計を完成させた。サイズは、真空管、恒温槽等の採ツ 時 計 の 試 作 品 を 作 っ た。X カ ッ ト の 水 晶 振 動 子用で高さ 2m、幅 1m、奥行き 0.5m と箪笥ほどの大きを 100kHz で発振させ、真空管を用いた分周回路でさであった。納入後、時間精度が設計値に収まらな

1kHz まで落とし、1kHz の同期モーターを回して時いことが判明し、測定されていたデータの記録を解刻表示した。しかし、何百本もの真空管を使用したた析した結果、水晶には時間の経過とともに振動数がめ消費電力と体積（部屋全体ほどの大きさといわれ変化する「経時変化」が生じることが分かった。水る）は非常に大きく、連続運転によって真空管自体の晶の特性が完全に解明されていないことから発生し発熱で真空管が切れやすくなる弱点を持っていた。また課題であった。以後、水晶振動子の生産工程にはた、温度変化の影響を小さくするため、水晶振動子を「エージング」（水晶振動子に電気を通電し、水晶を恒温槽に入れたが恒温状態の維持に多くの電力が必要

枯らすことによって、振動数を安定させる作業）工であった。したがって、当時のクオーツ時計は、環境程を組み入れた。この後、1960 年に日差± 0.8 秒のを管理された中で運転され「時間標準器」として使用

可搬型のクオーツ時計を開発、翌年市販した。真空された。原理的には、クオーツ時計の可能性は証明さ

管を使用し、サイズは高さ 20cm、幅 25cm、奥行き

れたが、家庭用として一般化するには、電力、サイズ、50cm、重さ 16kg で、研究所、鉄道、船舶などの標使用環境等時計技術だけではなく多方面に亘る多くの準時計として使われた。

技術開発が必要であり、ウオッチともなれば限りなく高い壁が存在していた。
1950 年代に入ると、1953 年ブローバ社による音叉式腕時計の特許申請、レオン・アト社からトランジス
タを利用した時計の特許申請があり、多くの海外メー
カーが電池式ウオッチを市場に出すようになる。このように海外での開発、市販の情報が入ってくる状況になると、国内のメーカーも電池式ウオッチの開発方向を定め、スピードを持って商品化のスタートを切る必要に迫られた。
クオーツ時計においては、クロックメーカーでの開発が先行しており、ウオッチより 10 年も早い 1958 年
日本で最初の商業用のクオーツ時計を、精工舎 2 が製造した。これは、中部日本放送局向けの注文品であり、当時の先端技術と技能を駆使して製造にあたっ
た。

図 5.1


国内初商業用クオーツ時計（出典：セイコークロック）2 現セイコークロック株式会社、セイコープレシジョン株式会社、セイコータイムシステム株式会社等『時計技術の系統化調査』～機械式時計からクオーツ時計へ、更なる高精度を求めて～

35

5.2 家庭用クオーツ掛時計「スパイラル水
晶時計 SPX-961」
5）1968 年セイコーから世界で初めての家庭用クオー
ツ 掛 時 計「 ス パ イ ラ ル 水 晶 時 計

SPX-961」（ 以 降SPX-961 と呼ぶ）が販売される。時間精度は、日差± 1 秒以下、単一乾電池 2 個で 1 年以上の持続時間、38,000 円の価格であった。図 5.2 に表裏外観を示してあるが、ムーブメントの構成は振動子、機械体、電子回路等機能毎に配置固定されているところに特徴がある。掛時計の平面スペースを上手く利用し、水晶時計
としてはリーズナブルな価格で一般家庭用に作り上げたことも評価したい。開発製造は商業用のクオーツ時計を開発した精工舎で、この製品の技術的な大きな特徴は、現在のクオーツ腕時計用振動子の形状と全く異なる水晶振動子を使用したことにある。

図 5.2

スパイラル水晶時計

図 5.3

SPX-961 の水晶振動子 5）

SPX-9615）
図 5.4

スパイラル水晶振動子断面図 5）

図 5.3 に SPX-961 に使用されたスパイラル水晶振動板（上）と水晶振動子の外観（下）、図 5.4 にスパイが入る中、セイコーの腕時計製造を担当する諏訪精工

ラル振動子の断面図を示してある。スパイラル水晶振舎（現セイコーエプソン株式会社）は、1959 年電池

動板は、外径 20mm、厚み 0.245mm の円板の中を渦腕時計開発の新しいプロジェクトを発足させた。その巻き状に打ち抜き、振動片を長くし、その先端に小さ名称を「59A プロジェクト」とし、1959 年の重要プな永久磁石を取り付け、コイルによる電磁駆動方式にロジェクトと位置付けスタートする。しかし、プロ

よって 156Hz で振動する。外部からの影響を遮断す

ジェクトメンバーは機械技術者が多く、電気に関するるため、吊ばねで保持し全体を真空に封じてある。こ

知識が必要な電池時計ともなると何から手を付けて良の振動モードは、ねじり振動であるため、広い温度範

いか分からなかった。大学教授から電子工学の講義を囲（-20℃～＋ 60℃）で十分な温度特性が得られる。

聞いたり、てんぷ式電池時計、電子デバイス等の勉強

SPK-961 の分周回路は、水晶振動子の 156Hz の信から始める。プロジェクトを電子時計の商品化を研究

号を、同期モーター（毎秒 6.5 回転）を駆動するためするグループとスイス・ニューシャテル天文台のクロに、19.5Hz すなわち 1/8 にする分周機能を有する。

ノメーターコンクール用の時計を作るグループに分け

クオーツ腕時計の開発の動きはどうであったのか。

た体制で進めた。コンクール用プロジェクトは、ク

ブローバ社の音叉腕時計「アキュトロン」が販売されオーツ腕時計などの先を睨んだ研究とし、高精度のマた時は世界的に大きな反響があり、今後の電池時計は

リンクロノメーターの開発を目指した。当時、高精度

音叉時計になるともいわれた。国内でクオーツ腕時計を保証できる時間標準は、音叉振動子があり腕時計との開発が進んだのは、ブローバ社が音叉腕時計の特許

して実用段階にあった。しかし、音叉式時計には、静を公開しなかったことも要因の一つである。

止状態で日差± 2 秒でも外乱で爪が飛び時間がずれる

海外メーカーの電池腕時計の販売、特許申請の情報

36

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.24 2017. March

欠点があり、この現象の改善は難しく、腕時計の主流

にはなり得ないと判断した。一方、クオーツ時計も多このクリスタルクロノメーターを携えて、1963 年

くの乗り越えなければならない課題を持っており、な

度のスイス・ニューシャテル天文台クロノメーターコ

かなか開発の方向が定まらなかった。

ンクールに参加した。結果は、マリンクロノメーター

同時期に、1964 年に開催されるオリンピック東京

部門で 10、11、12 位に入賞した。スイス勢以外で初大会の計時をセイコーが担当することに決まる。公式

めての参加にしては、上々の成績であった。第 1 位か計時はスイスのオメガが独占し、スポーツ界から絶大

ら 9 位まではスイス勢の水晶時計が占め、時代の流れな信頼があり、セイコーが担当することによる失敗ははクオーツ時計に向かっていることを示した。この成許されない状況であった。セイコーグループの製造会

績を自信に、改良した QC-951 をもってオリンピック

社三社、精工舎、第二精工舎（現セイコーインスツル

東京大会に臨み、大きな成功を収めたことは周知の事

株式会社）、諏訪精工舎は、開発分担を次のように決

実である。

定した。

搬 型 セ イ コ ー「 ク リ ス タ ル ク ロ ノ
5.3 可メーター QC-951」

・精工舎：観客用大時計

1）7）8）9）・第二精工舎：ストップウオッチ、水泳用電子計時装置

可 搬 型 ク リ ス タ ル ク ロ ノ メ ー タ ーQC-951 は、 平・諏訪精工舎：クリスタルクロノメーター、デジタル

均 日 差 ± 0.2 秒、 単 一 乾 電 池 2 個 直 列 で 持 続 時 間 1

ストップクロック

年、外径寸法長さ 20cm、幅 16cm、高さ 7cm、体積

クリスタルクロノメーターの担当決定に伴い、プロ

1,400cc、総重量 3kg と片手で持ち運びできるまで作

ジェクトはオリンピック計時で必要となる高精度を出り込んだ。課題であった水晶振動子の耐衝撃性は、図せるクオーツ式の開発へと舵を切る。今までのクオー

5.6 に示すように棒状水晶振動子（振動数 6,300Hz）

ツ時計の大型で、消費電力が大きいという欠点を克服

を、外径 20 × 100mm の真空カプセルの中に吊るししなければならなかった。目標を乾電池で動き、持ちた状態で封入し解決した。温度変化に対しては、恒温運び可能な大きさのクオーツ時計とし、クリスタルマ

槽に代わるサーモバリコン（温度補正装置）で対応しリンクロノメーターをターゲットとした。

た。サーモバリコンはバイメタルを使って容量を変化

競技用時計としては、読取りの誤りがなく、見やす

させ、温度が変わっても水晶振動子の周波数が一定にい時計であることが求められる。しかも、可搬可能になる装置を開発した。図 5.7 にサーモバリコンの構造するため電池駆動が前提となる。水晶振動子には大き図を示す。渦巻き形バイメタルの先端の温度による変な欠点があり、振動子に強い衝撃が加わったり、温度

位を空気バリコンのローターの回転に変え、ローターが変化すると振動数が変動し、正確な振動を得られなとステーターの極板で構成するコンデンサの容量を変くなる。多くの難題を解決し開発されたのが、「クリ化させる。これによって、20℃の温度変化で 1 日に 2

スタルクロノメーターQC-951」である。
（図 5.5 参照）

秒の狂いが生じる恐れがあったクオーツ時計の問題点を解決し、小型化への道が拓けた。

図 5.5

クリスタルクロノメーター6）

図 5.6


QC-951 の水晶発振器（出典：セイコーエプソン）『時計技術の系統化調査』～機械式時計からクオーツ時計へ、更なる高精度を求めて～

37

メーター（953 型）を出品する。（図 5.10 参照）、（3）1966 年度、初めて懐中型クオーツ時計を出品する。水晶振動子は音叉型振動子 4,096Hz を採用し、体積が 18cc と大幅に小型化された。（図 5.11 参照）（4）1967 年度、最も注目を集めたのが、諏訪精工舎と ス イ ス の CEH（Centre Electronique Horloger
S.A（スイス電子時計センター：各時計メーカーからの時計技術の開発依頼による時計研究所））が同時に出品したクオーツ腕時計のプロトタイプである。諏訪精工舎のプロトタイプは、サイズ 30mm
× 23.5mm の角型ムーブメントで厚み 5.3mm、体積 3.7cc、自社開発した長さ 20mm の音叉型超小型水晶振動子（サーミスタ式温度補正付 8,192Hz）を採用、アンクル・がんぎ歯車脱進機の変換機を使用
図 5.7

サーモバリコンの原理した。ローター、ステーター、ステーター周りの形

9）状、寸法およびコイルへの印加電圧波形など、あら図 5.8 に QC-951 の内部構造（左）、特殊水晶発振器

ゆる点で消費電力を削減した。

（中）、小型低電力同期モーター（右）を示す。特殊コンクールの結果は、11 位と 13～15 位に終わり、水晶発振器の左側に位置するのがサーモバリコンで精度で CEH との差を認めざるを得なかった。しかし、ある。

スイス勢が依然棒状の水晶振動子に頼っていることにその後もスイスニューシャテル天文台クロノメー

自信を持つ。何故なら、棒状振動子と音叉型振動子にターコンクールにおいて、スイスメーカーとの小型は大きな違いがあった。図 5.12 の上が棒状水晶振動化、精度競争は熾烈を極め、しだいにクオーツ腕時計

子、下が音叉型水晶振動子の実装例を示す。棒状水晶

サイズへと近づいて行く。諏訪精工舎がコンクール用

振動子は、水晶の加工が容易という反面、図のようにに開発した経過は次の通りである。

二つのノード（振動の静止点）を 4 本の支持線で吊る（1）1964 年度のコンクールには、ボード部門に「ボーため、Q 値が高くかつ耐衝撃性の良いものを安定生産

952 型」を出品する。
（図 5.9 参照）

できない。一方、音叉型は音叉そのものの加工は面倒

サ イ ズ は、 縦 59mm、 横 63mm、 奥 行 き 50mmであるが、所定の寸法精度に加工されると、水晶の振で 体 積 200cc、 水 晶 振 動 子 は 輪 郭 滑 り 128kHz の動時に変位しないノード相当部分が広く、振動部に悪

振動数であった。QC-951 の同期モーターをアンク

影響を与えず強固な固定が可能である。そのため、腕ル・がんぎ歯車脱進機の 1 秒ステップ運針に変更し時計にとって重要な耐衝撃性の対策を取りやすい。

ド型水晶時計て消費電力を抑えた。
（2）1965 年度のコンクールに、体積 180cc のクロノ

図 5.8

38

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.24 2017. March

QC-951 の内部と構成部品 7）図 5.9ボード型水晶時計 952 型 7）

図 5.12水晶振動子の形状 10）異なる方式の「ロンジン・ウルトラクオーツ」を発表、18 か月後の発売を予定していたが、時期は早まるとみていた。当時、機械式腕時計のクロノメーター・コ
ンクールにおいても、日本勢の勢いに圧されていたス
イス勢が、クオーツ腕時計商品化の一番乗りを狙っていることは明らかであった。
「スイス勢も必死で開発している。絶対に後れを取
図 5.10

るな！」の経営トップの指示により、59A プロジェ

クロノメーター（953 型）6）

クトで進めていたいくつかの電池時計開発を、クオー
ツ腕時計の商品化に一本化し経営資源を集中させた。
プロトタイプと全く異なる発想による商品化がスタートする。

界 初 ク オ ー ツ 腕 時 計 セ イ コ ー「 ク5.4 世オーツアストロン 35SQ」
水晶腕時計の基本的な要素技術は、水晶発振部、電子回路、電気・機械変換部である。これらを如何に小さく、薄く、安定的に動作するように作り込み、腕時計サイズに組み込むかに商品化が掛かっている。
「機
図 5.11

懐中型水晶時計械設備でも材料でも、外に優れた製品があれば購入6）

し、なければ必要なものはすべて自社で作る」を基本
日本およびスイスが、クオーツ腕時計のプロトタイに、商品化をスタートさせる。

プを出品したことにより、クオー腕時計の実用化が現実に近づいた。しかし、プロトタイプはコンクールの（1）独自の音叉型水晶振動子の開発 1）

ための物で、制作個数も限られ長期的な信頼性も必要

水晶振動子に求められる条件は、小型、温度特性がない。ところが、実用時計ともなると長期信頼性、耐良い、低消費電力、高い耐衝撃性等であり、この条件

衝撃性等日常生活に十分耐えなければならない。もを満足するため、棒状より音叉型が有利であると判断

ちろん、諏訪精工舎の技術者たちにも商品化の目途はした。腕時計サイズに適した 20mm 以下の小型水晶振

立ってはいない。スイスのメーカーは、コンクールで動子はなく、水晶振動子の加工を水晶専業メーカーに発表した CEH のムーブメントを使って、エボーシュ

依頼したが、この時点で市場性の全くない、先の読めが「S800」の機種名で量産化の予定を明らかにしてない小物には関心を示さず取り合ってくれなかった。

いた。更に、ロンジンが 1968 年 8 月、CEH とは全く加工方法も分からなかったが、自分たちで作ること『時計技術の系統化調査』～機械式時計からクオーツ時計へ、更なる高精度を求めて～39にした。音叉形の型に、研磨剤と振動を加えての加工、砥石で研削する方法等試み、砥石加工により音叉形状を作りクラックを研磨で除去しサンプルを作った。図 5.13 の左側の図は、35SQ の実際の水晶振動子
であり、右側は水晶振動子を吊った状態を示す模式図である。

図 5.14

水晶振動子の形状の変遷（出典：セイコーエプソン）

腕時計用に使える小型のものは市場になく、半導体専業メーカーに依頼しても、実需が伴わない時計用には関心はなかった。
「ないものは自前」の方針でも、CMOS-IC は理論的には解明されていても、製造技術はかなり難しい。日程が厳しい中、とりあえず自社技
術で間に合わせるしかなく、バイポーラトランジスタ
によるハイブリッド IC で回路設計をスタートした。
ハイブリッド IC とは、セラミック基板上に抵抗、コ
35SQの水晶振動子(左)図 5.13

模式図(右)

水晶振動子の吊り構造

（出典：セイコーエプソン）

ンデンサの配線を蒸着やスパッタリングで行ない、これにトランジスタを取り付ける。クオーツ腕時計を 1個作るには、発振回路、駆動回路、その他で裸のトラ
ンジスタ、印刷抵抗、コンデンサ等 180 数個が必要でこのように、水晶振動子を細いばねで吊るし、真空あった。これらの素子を厚さ 0.25mm のセラミック基

カプセルに浮かせて封入した。これにより落下試験に

板上にハンダ付けして作り上げた。高い技能を持ったも十分耐えた。水晶振動子のサイズは振動数との関係

組立技能者が、顕微鏡下で根気よく繋ぐ職人芸であっがあり、腕時計用に水晶振動子のサイズを小さくするた。大変な作業ではあったが、信頼性は低かったのもと、振動数が高くなり分周回路の段数が増え、消費電事実である。

力が多くなる。総合的に判断した結果、コンクール用

CMOS-IC に関する特許について触れる。諏訪精工

懐中時計では 4,096Hz であったものを、倍の 8,192Hz

舎がクオーツ腕時計の商品化を目指し、スタートをとし、発振器サイズは、外径 4.2mm、長さ 19mm の大切った 1968 年、ハミルトンが「水晶振動子と CMOS-

きさを実現した。温度補正は、QC-951 のサーモバリモ

IC を用いたデジタルおよびアナログクオーツ時計」

ンに替え、チタン酸・ジルコン酸系セラミックコンデの特許を取得した。この請求範囲は、水晶振動子とンサによるサーミスタ式温度補正方式を採用した。

CMOS-IC を使ったすべての時計を包含する広範なも

図 5.14 に示すのは、一番左側の水晶振動子が採用ので、逃れようがない。世の中に水晶腕時計はまだなされたサイズである。その後、クオーツ腕時計の小型かったが、特許だけは存在していた。ハミルトンとラ薄型化の開発、商品化に伴って水晶振動子サイズ、性イセンス契約をしない限り、CMOS-IC を使った水晶能も大きく進歩を遂げる。

腕時計は特許侵害になる。ハミルトンとの特許交渉に入るが、幸いなことにハミルトンは特許を取ったもの（2）ハイブリッド回路の作成

1）

水晶振動子の振動数 8,192Hz をフリップフロップ回の、クオーツ腕時計を自社で商品化する意思はなく、パテント料を払うことで決着している。

路で 1/2 ずつ分周して、1 秒に 1 駆動の信号にするには、13 段の分周回路が必要になる。低消費電力の電40（3）分散モーターによる 1 秒運針の採用 1）子回路を設計するには、処理速度は遅くても定常状態

アナログクオーツ腕時計の場合、水晶振動子が発すでの消費電力が少ない CMOS（相補型金属酸化膜半る電気信号を、機械的運動に変換する方法には、①が導体）IC が適している。

んぎとてんぷ、②つめ送り、③磁気脱進機、④モー

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.24 2017. Marchターなどがある。クロノメーターでの実績は、QC-

1969 年 12 月 25 日、諏訪精工舎がスイスに先駆け951 では同期モーターを採用したが、連続運針の同期て開発した世界初のセイコー「クオーツアストロン

モーターは消費電力が大きい。952 型や腕時計のプロ

35SQ」（以降アストロンと呼ぶ）が、18K 金ケース価

トタイプでは、1 秒送りの間欠駆動のアンクル磁気脱格 45 万円（当時の大衆車の値段ともいわれる）で販進機を採用した。信号毎にアンクルが作動する往復運売される。（図 5.15 参照）

動のため、耐久性の面でクオーツ腕時計への採用は見ムーブメントの仕様は、以下の通りである。

送られた。変換機は回転式が望ましい方向ではあった・ムーブメントサイズ：外径 30mm

が、消費電力の削減が大きな壁であった。

厚み 5.3mm（電池部 6.1mm）

様々なモーターの実験をしている中で、遊び半分で・水晶振動数：8,192Hz

試みたことが次のステップへと進めた。3 枚重ねた 2・精度：日差± 0.2 秒／月差± 5 秒

極の白金コバルトの磁石を、60 度間隔に広げて駆動

・電池寿命：1 年 以 上（ 使 用 電 池： 酸 化

パルスを与えたところ回転することを見つける。更銀電池に、駆動パルス幅を短くして消費電力を減少できるこ

5.4mm）とも分かった。結果的に 1 秒運針の超小型腕時計用 6

直径 11.6mm

厚み・秒針を正時に合せる秒規正装置付き

極モーターが誕生した。
ローターは、白金コバルト（6 極）、直径 2.8mm

厚み 0.5mm、コイルは 0.02mm の極細線を約 2 万回巻
き、消費電力 7.5mw、耐振性 100G 以上の性能を持つ
超小型モーターになった。1 秒に 1 回、100 分の数秒
間だけ間欠的に電気を流し、ステップモーターを 60
度ずつ回転させ針を動かす。電気が流れていない時
は、ローターとステーターが引き合ってブレーキの役
割を果たす。この構造と 1 秒運針によって電池寿命は大幅に伸びた。（第 2 章時計の機構別構造

図 2.386

極ステップモーターを参照）
このモーターをムーブメントの中にどう収めるかが残った。モーターの機能部品で分けられるものは分けて、ムーブメントの隙間に配置することを検討する。
白金コバルトのローター、2 極ステーターとコイルを分散する形に収めた。磁気抵抗が少なく磁気エネル
ギーを永久磁石まで導くため、高透磁率材（高ニッケル材）を三層に重ねて使い、渦電流損を低減するなど

図 5.15

セイコー「クオーツアストロン 35SQ」6）

効率を上げる対策を講じた。ムーブメントの隙間を利用するこの方式は、分散型或いはオープン型ステップ

図 5.16 は、アストロンの機能ブロック毎の写真であモーターと呼ばれ、今日もアナログクオーツ腕時計のる。1 が水晶振動子、発振回路ブロック、2 が IC ユ

世界標準として使われている。

ニット、分周回路ブロック、3 がステップモーター、

この 1 秒運針については、「機械式時計と一目で判

輪列ブロックである。

別でき小気味よくて良い」とする意見と、「時計の針

1970 年 4 月に開かれたスイスのバーゼルフェア（スは滑らかに動くものだ。こんなものは時計じゃない。」

イス・バーゼルにて、毎年 3 月、4 月頃の一週間かけという反対意見とがあった。商品化した技術者も、滑て行われる世界最大の宝飾と時計の見本市）におい

らかに動かすことを理想としながらも、新しい技術をて、CEH 社のβ-21（ラドー、ブローバ、ユニバーサ

導入することの難しさを感じる。開発したリーダー

ルなどのブランドメーカー）、オメガ社など数社が、は、ステップ運針は機械式時計にはない「これがクアナログクオーツ腕時計を出展したことから、前年

オーツの特徴」と説得した。意見が二分する中、ス

12 月に発売できたことで世界的にアピールでき、懸テップ運針を選択し、特徴を活かした戦略を取った経命の推進が実った 7）。

営トップの判断は間違っていなかった。

後日、59A プロジェクト・リーダーであった中村恒『時計技術の系統化調査』～機械式時計からクオーツ時計へ、更なる高精度を求めて～

41

晶腕時計の世界標準として定着した。
2004 年 11 月 25 日にセイコー「クオーツアストロン
35SQ」 は、IEEE（INSTITUTE OF ELECTRICAL
AND ELECTRONIC ENGINEERS）マイルストーンを受賞した。当時、日本では過去に 3 回受賞しており、「八木アンテナ」、「富士山レーダー」、「東海道新幹線（弾丸列車）」に次ぐ、4 回目の受賞である 11）。
クオーツ腕時計の量産化にあたっては、電子回路部
が大きな障害となった。コストを考慮して、いかに量産タイプの電子回路に変えていくかが最大の課題で、低電力の CMOS-IC での分周回路構成が必要不可欠であった。そのような状況の中、アメリカのシリコン1水晶振動子・発振回路

２IC ニユット、分周回路

バレーのインターシル社から CMOS-IC を使った時計

３

ステップモーター、輪列部用分周回路の提案を受け、1969 年 1 月、諏訪精工舎、

図 5.16

アストロンの機能ブロック 6）

第二精工舎は共同で開発委託契約を結ぶ。
翌年、初めての CMOS-IC が届いたが、提示した仕也は、こう語っている。
「コンクールを通して分かっ様に対して、品質、性能にばらつきが多く歩留まりたスイスと当社との大きな違いは、スイスが分散型なが悪かった。また、IC 表面の安定した酸化膜の作りのに対し、こちらは一貫メーカーであること。当社方が解決されてなく、非常に静電気に弱く、ちょっとは、必要なら自社のマネージメントの範囲内でどんどの静電気で壊れてしまう状況であった。第二精工舎

ん手を打てる。ところがスイスでは、そうはいかな

では、品質、性能において選別した CMOS-IC に静電い。といって C.E.H のような研究所は、ある程度まで

気対策を取り、1970 年 12 月クオーツ腕時計で初めて作ったら、“ あとは民間で ” という形。しかし、コン

CMOS-IC を搭載したクオーツ 36SQC（図 5.17 参照）

クールと一般商品では、技術的な問題はまったく違いを発売した。

ます。コンクール用なら 45 日間の検査が終われば止まってもいいし、ショックも関係ないんですからね」8）
クオーツ腕時計の基本となる、以下のステップモー
ターの分散配置等の基本構成に関する特許、水晶発振器に関する特許等多数を出願し、世界的な範囲で権利化している。
・発明の名称：水晶腕時計（基本構成に関する）出願日：1969 年 6 月 24 日

公告番号

：特公昭

48-18872

・発明の名称：水晶腕時計（水晶発振器に関する）出願日：1969 年 10 月 3 日

公告番号

：特公昭

49-31146など

これにより、諏訪精工舎の許諾なしには、1 秒 1 運針のステップモーターを使った水晶腕時計は、どこも作れなくなった。諏訪精工舎は、1 社独占では技術は広まらないと考え、これらの特許を原則公開する方針で

セイコー

クオーツ 36SQC12）

5.5 セイコー「クオーツ 36SQC」

12）13）

臨んだ。これらの特許を使わない限り、品質面で太刀初めて分周回路部に C-MOS IC を使用したクオー

打ちできないことを認め、エボーシュなどスイス勢もツ 36SQC は、アストロンと比較していくつかの技術

特許料支払いに応じた。この結果、35SQ 以来の分散的相違点がある。

配置型モーター、1 秒運針、音叉型水晶振動子は、水42

図 5.17

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.24 2017. March

（1）水晶振動子の振動数を 8,192Hz から 16,384Hz へ

1 秒間に 1 ピッチずつラチェット・ホイールを動か上げている。水晶振動子の振動数が高ければ高いほす。ラチェット・ホイールの歯数は 60 枚で、1 秒

ど精度は向上する。しかし、高くなると分周段数がに 1 歯送り 1 分間で 1 回転する。

多くなり、分周回路の消費電流が増えることになるが、分周回路に CMOS-IC を採用することにより、低電力化が図られている。
36SQC の構成図を、図 5.18 に示す。回路構成は、発振回路、分周回路、パルス発生回路、増幅回路であ る が、CMOS-IC（1.8mm × 1.9mm 厚 さ 0.13mmに約 270 個の素子が構成されている）が使われているのは消費電流の大きい分周回路のみである。その他は、ハイブリッド IC となっている。

図 5.1836SQC の構成図 12）（2）アストロンでは、白金コバルトの 6 極磁石のローターを使い 1 秒に 1 回 60 度の回転運動で針を送ったが、36SQC は 2 極磁石のローターを使用し、独特のエレクトロ - メカニカル トランスジューサー

図 5.19

36SQC の駆動方式メカニカル・エレクトロニクス・
トランスジューサー12）（ELECTRO-MECHANICAL TRANSDUCER） と呼ぶ、往復運動の変換機により針を送る。

（3）小型銀電池 2 個使用して、電池寿命 3 年を実現し

図 5.19 に作動を示す。電流が流れていないとき、た。

トランスジューサーの永久磁石は図㋑の位置にあクオーツ 36SQC のムーブメント仕様は、以下のる。電流 A が流れると、コイルブロックの磁心に通りである。

図㋺のように N 極と S 極が発生し、永久磁石は左ムーブメントサイズ

方へ一定の角度回転する。次に電流 B が流れ、コ

イルブロックの磁心には前と逆の位置に N 極と S

水晶振動子極が生じ、永久磁石は図㋩のように右方へ反転す

時間精度：日差± 0.2 秒 / 月差± 5 秒

る。永久磁石と一体の駆動体が作動し、図㋺の動作

電池寿命： 3 年（小型酸化銀電池 2 個）

：25 × 28mm

厚み 5.45mm（電池部 6.75mm）
振動数：16,384Hz

で 1/2 ピッチ、図㋩の動作で 1/2 ピッチ、合計して『時計技術の系統化調査』～機械式時計からクオーツ時計へ、更なる高精度を求めて～43

1973 年 8 月には、シチズン時計もクオーツ腕時計

オーツ式では針を大きく重厚感のあるデザインにできの販売を開始した。この後、国内各社はクオーツ腕時なかったからである。1993 年、初めてのクオーツ式計の量産化に向けて、電子回路部の低消費電力化が大

GS を大幅に改善した「グランドセイコー Cal.9F」

きな課題と考え、CMOS-IC の自社製造を目指し、IC（以降、Cal.9F と呼ぶ）が発売される。初期の GS を開発、製造のための実験用製造設備、更には小規模生

強く意識し、設計の根本から見直したクオーツ腕時計

産用の本格的半導体製造設備の導入に向けてスタート

GS を完成させた。図 5.20 にグランドセイコーの歴代する。

の初回モデルを示す。機械式腕時計 GS（上）、クオー

その後、国内時計メーカーは、電子部品とりわけCMOS-IC、小型酸化銀電池の進歩とともに、クオー

ツ腕時計 GS（1988 年発売）
（中）、クオーツ腕時計
GS（1993 年発売）（下）のモデル比較を示す。

ツ腕時計の小型化、薄型化競争へ突入する。アナログ
クオーツ腕時計は、カレンダー機能、クロノグラフ機
能等機械式腕時計と同様な付加機能を装備した腕時計が市場に出回る。機械式腕時計は、大きな針を回せる
トルクを持っており、付加機能を付けるには有利であるが、トルクの小さいクオーツ式ではいろいろなアイ
デアと工夫で製品化に繋げた。また、逆にクオーツだから可能となる製品も、多く市場に送り出された。
アナログクオーツ腕時計の基本機能を追求した、セイコーエプソンが開発した機械式腕時計を超え、実用時計を極めたクオーツ腕時計、およびシチズン時計が機械式腕時計GS開発したクオーツ腕時計の限界を極めた超極小クオー
ツ腕時計を紹介する。

5.6 最高峰クオーツ腕時計セイコー「グランドセイコー Cal.9F」
セイコーは、1960 年代に国産機械式腕時計の最高峰である GS（グランドセイコー）を生み出したが、国内にも多くの崇拝者を持つスイス製腕時計に対抗するための戦略商品でもあった。しかし、クオーツ腕時

クオーツ腕時計GS(1988年発売)

計の出現によって、機械式腕時計の時間精度を競うことは事実上無意味になり、徐々に、機械式腕時計のGS は影が薄くなり消えていく運命にあった。クオー
ツが圧倒的優位な中、1980 年代の半ば世界的な時計ブームが興り、機械式腕時計が再び脚光を浴びることになる。この動きによって、しばらく沈滞していたス
イス時計も息を吹き返した。日本の時計産業は、クオーツの市場では圧倒的なシェアを誇るものの機械式
高級腕時計の分野では、スイスに一歩も二歩も後れをクオーツ腕時計GS(1993年発売)取っていた 8）。
このような状況において、“GS の復活 ” の声がセイ
コー内外から湧き上がって来るのも当然だった。セイ44

図 5.20

グランドセイコー歴代モデル（出典：セイコーウオッチ）

コーエプソンは、1988 年クオーツムーブメントを搭

Cal.9F の狙いは、セイコーの最高峰である GS を、載した第 2 世代の GS を誕生させるが、クオーツが故クオーツで復活させることにあった。企画、デザイの技術的課題があり、機械式腕時計の GS に比べるとン、ムーブメント設計の担当メンバーは、機械式腕時

ひ弱さを感じた。それは、クオーツ式と機械式では、

計 GS のモデルから勉強し直す。その結果、導かれた時計の顔である針を動かすトルクが大きく異なり、ク設計のポイントは以下の通りである。

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.24 2017. March

・機械式と同じように大きな針を回せること。
・クオーツ式の秒針のふらつきをなくし、文字板の秒目盛りに乗ること。
・耐久性を上げるため、保油性を確保し輪列部の防塵対策を施すこと。
（1）ツインパルス駆動モーターの採用
一般的なクオーツ腕時計は 1 秒に 1 回、駆動パルス
を 100 分の数 msec 流しモーターを回転させる。実用

図 5.22時計の場合の出力トルクは、分針が取付けられる 2 番

車換算で約 3g-cm が得られる。機械式腕時計の 1/2～
1/3 のトルクである。

ローターの保油性確保（出典：セイコーエプソン）

Cal.9F のムーブメント仕様は、以下の通りである。

9F では、1 秒に 2 回の駆動パルスを印加し、2 番車
換算トルクで倍以上の値を引き出した。更に、ステッ（図 5.23 参照）
ムーブメントサイズ

プモーターのコギングトルクを上げ、落下衝撃時の秒：直径 29.0mm × 26.0mm（サイドカット） 厚み 3.1mm

針アンバランスによる針飛びをなくした。針の動きも

水晶振動子

クオーツ腕時計の特徴である 1 秒の小気味よい動きを

時間精度：年差± 10 秒

犠牲にしないよう、駆動パルスの印加タイミングを調

電池寿命：3 年（小型酸化銀電池

振動数

整しながら決定した。

：32,768Hz

径 9.5mm

直厚み 2,1mm）（2）バ ックラッシュ・オートブレーキング・ホイー
ルの採用
図 5.21 に示すように、指示精度を上げるため歯車機構の適度な隙間（バックラッシュ）を一定の方向に詰める機構を搭載している。図の一番右がひげぜんまい（機械式腕時計に用いられるてんぷのひげぜんまいと同様のもの）を内蔵する制動車（60 番）で、ひげぜんまいの広がろうとする力が、2 番車→ 3 番車→ 4番車と伝わり、秒針の付いた 4 番車のふらつきを除去する。この構造により常に正確に 6°ずつ秒針は回転する。

図 5.23


Cal.9F のムーブメント外観（出典：セイコーエプソン）

世界最小ムーブメント搭載シチズン「ミー5.7 ム･ オブ ･ シチズン Cal.G720」
14）15）

シチズン時計の時計開発者の飽くなき挑戦、“ どこまで小さくできるのか ” その限界を極めた製品、シチ
図 5.21

バックラッシュオートブレーキングホイール機 構

ズン「ミーム ･ オブ ･ シチズン（MIM of CITIZEN）（出典：セイコーエプソン）

Cal.G720」（以降、G720 と呼ぶ）は 2002 年 8 月市場
デビューした。
（図 5.24 参照） ウオッチ ･ デザイン

（3）ローターの上下枘部に組合せ軸受を採用の自由度を高め、デザイン制約を限りなく “ ゼロ ” に

図 5.22 に示すように、ステップモーターのローター

近付ける理想のムーブメント開発で、今までに無い新

上下枘部に組合せ軸受を採用し、保油性を確保するとしい時計デザインの創出へ繋げる。G720 の開発目標

ともに、ゴミの侵入を防ぎ、長期信頼性を保証する。

として、シチズン時計内部では世界最小より、超極小
ムーブメントと言うに値するサイズを定めた。

『時計技術の系統化調査』～機械式時計からクオーツ時計へ、更なる高精度を求めて～

45

ず方式から、隠しプッシュボタン電磁修正方式に割り切り、省スペース構造の実現と外部操作用の突出部の廃止によるデザイン性向上を図った。
・各機能部品の複合化により、スペースの有効活用（機能部品の固定用スペースの廃止）と部品点数の削減を図った。
・電圧書込み式歩度調整の超小型 IC の開発により省スペース実装を実現した。
・電池メーカーの協力により、最小電池（SR410SW）を開発し薄型化を図った。
図 5.24

シチズン「ミーム ･ オブ ･ シチズン

Cal.G720」（出典：シチズン時計）（2）G720 と Cal.1500 とのムーブメントスペック
比較（（）内が Cal.1500）（図 5.25、図 5.26）

G720 の企画は、1980 年 11 月に販売した当時世界

ムーブメントサイズ：直 径 7.0mm

最小ムーブメント Cal.1500 の商品開発の思想を引き

厚み 2.5mm

継いでいる。Cal.1500 の企画意図は “ より小さい、よ（直 径 9.0mm 7.0mm × 9.0mm

り美しい時計作り ”、目指すは世界一であった。その5.0mm × 6.0mm

厚み 2.05mm）

開発ステップは従来とは異なる方法をとった。通常の運針間隔：1 分運針（30 秒運針）

時計の商品開発のように、技術対応可能なエレメント

時間精度：月差± 20 秒（月差± 15 秒）を寄せ集めてムーブメントスペックを作り上げるので使用電池：SR410SW（ 直 径 4.8mm

はなく、最小の平面サイズ 5.0mm × 5.0mm（現在の1.0mm）（SR610SW（

ボタン型電池の最小サイズφ 4.8mm とほぼ同じ矩形）6.8mmを達成するために、どんなエレメント開発が必要か明

電池寿命

厚み
直

径

厚み 1.0mm）：約 2 年（約 1.5 年）

確化することでスタートした。1980 年代前半、薄型小型の製品が各社から出される中、Cal.1500 のムーブ
メントサイズ（直径 9.5mm、7mm × 9mm（サイドカット）厚み 2.05mm）は充分な競争力を持っており、これを更に小型化する他社の動きはなかった。理由は
超小型を追求する技術的な難しさだけでなく、デザイン上も適当に小型化されていれば充分という見方が
図 5.25あったと思われる。
G720 は「自分たちが身に着けたい時計」
、女性が自



Cal.G720 ムーブメント（表）、（裏）（出典：シチズン時計）

分らしさを表現できて、しかも楽しく、幸せになれる時計。また、今までにない形の追求も「奇抜さ」でなく、シンプルな美しさを持ちながら、新鮮なスタイリ
ングのウオッチとなった。
（1）超極小ムーブメント実現のための技術ポイント 16）・ステップモーターの動作安定化のため、高容量コン
デンサ（10µF）を使用し、超小型、高性能モーターを開発した。

図 5.26・1 分運針による輪列スペースの大幅な縮小と超小型Cal.1500（左）と Cal.G720（右）（出典：シチズン時計）

時計における時刻の読み取り易さを実現した。また、超精密加工技術により、輪列部品の極小化を商品開発者の思いを、今までにない発想とともに超図った。

精密加工技術が達成に導き、Cal.1500 に比べ、面積で・時刻修正を針合せ機構スペースを必要とするりゅう46

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.24 2017. March-50%、容積で -39% と世界一の超極小ムーブメントを完成した。図 5.27 に示すのは、G720 と 1 円玉を比較ちょっとした工夫で楽しい不思議なクロックを完成でしたものであるが、如何に小さいかが分かる。

きた背景には、クオーツ化等の電子技術が大きく影響していると考えられる。

図 5.27

Cal.G720 と 1 円玉比較

（出典：シチズン時計）

2002 年 12 月、図 5.24 の左側のモデル（ワールドタイム

図 5.28

ミラクル時計「クレヴィス」18）

5 個時計）は、株式会社ワールドプレス社主催「ウオッチオブザイヤー2002」の、機能やデザイン等
個性的なモデルに送られる “ ユニークウオッチ部門 ”
金賞を受賞 17）し、2007 年世界最小ムーブメントとして、ギネスレコードに認定された。

5.8 日常生活を楽しく快適にするクロック
クオーツ化、電子化は、クロックの製品にも大きな影響を与えた。日常生活で時を知るとともに楽しさも味わえる時計、今までの時計では満足できない部分を補ってくれる時計等、クロックならではの商品を紹介する。クロックでの楽しさと言えば “ からくり時計 ”
が思い浮かぶが、本格からくり時計は高価格帯に属することが多い。電子化により、ちょっとした工夫で

図 5.29

リニアムーブメント 18）

リーズナブルな価格で楽しく、快適にするクロックが多く生まれた。リズム時計工業より販売されたクロッ（2）夜眠る報時時計「フレグランス」、夜眠る秒針の電波時計「パルウエーブ」19）

クを紹介する。

（2）-1 夜眠る報時時計「フレグランス」（1）リ ニアムーブメントでミラクル時計「クレヴィス」 （図 5.28 参照）
18）

時刻を視覚ではなく、報時によって確認できる時計
ができ、ながら仕事ができるようになり生活が便利に

1987 年に、駆動方法が分からない不思議さを追求なった。従来、夜間の報時停止は IC による固定時刻

した時計を普及価格で販売する。従来、ミラクル時計（例えば、23 時から翌日 5 時まで停止）の方法であっは一品仕立てで、一部のマニア向けであったが、リニた。しかし、ユーザーの生活（活動）状況により、「明

アムーブメントの使用によりデザイン展開が広がり、るいのに報時しない、暗いのに報時する」という不都

一般向けの商品を実現した。

合を生じる場合があった。この「フレグランス」では、「新しい生活感覚のあるデザイン時計の展開」を企

明暗センサーにより報時の作動、停止を自動で行う機画目標にスタートする。ムーブメント形状は、四角、能を搭載した。

円形ではなく、リニア形状で他機種との部品共通化を（2）-2 夜眠る秒針の電波時計「パルウエーブ」

前提で設計を進めるが、設計の難易度は高くならざる

クオーツ時計の 1 秒ステップ音は、深夜の静寂な中を得なかった。図 5.29 にリニアムーブメントを示す。

では気になるユーザーもいる。
「パルウエーブ」は、『時計技術の系統化調査』～機械式時計からクオーツ時計へ、更なる高精度を求めて～47

静かな夜を実現するため、周囲が暗くなると自動的に秒針を停止し、秒針のステップ音がしない「スリープステップ」機能を搭載した。
尚、この機能の付加により、秒針停止による省エネ
ルギー化約 20％ダウン、ステップモーターの作動ノイズを抑えることにより、電波受信時の感度アップを実現し使い勝手を向上した。

6 桁表示液晶デジタルクオーツ腕
5.9 世界初
時計セイコー「クオーツ 06LC」
1）7）20）

図 5.30 に示すように、時刻表示にはアナログ方式（プロトタイプ）

図 5.31

セイコークオーツ 06LC6）（針表示）、デジタル方式（数字表示）の 2 通りがある。

06LC は、時間を正確に読み取れるデジタルの特徴

高精度な水晶振動子の振動を、分周回路により 1 秒にを生かすため、秒の桁まで表示する世界初の 6 桁表

1 回の信号に変換し、電気機械変換器であるステップ

示 を 採 用 し た。 液 晶 の 種 類 は、TNFEM（Twisted

モーターを用いて針で時刻を表示するアナログ式と、

Nematic Field Effect Mode：ねじれ電界効果）型とLED（Light Emitting Diode：発光ダイオード）、LCD

呼ばれ、腕時計用表示体の中でも、もっとも利点が多（Liquid Crystal Display：液晶ディスプレイ）で時刻いとされている。腕時計表示体としては、平均使用表示するデジタル式である。LED は、自発光である

電力が約 1.5µW、表示電圧 3～6V と、発光ダイオー

ので暗い場所では良く見えるが、消費電力が大きいた

ドや他の液晶表示方式（DSM：Dynamic Scattering

めウオッチでの常時表示が不可能で、ボタンプッシュ

Mode）に比べて桁違いに低い。尚、液晶表示の詳細での表示が必要になる。一方 LCD は、受光型なのでについては、国立科学博物館産業技術史資料情報セン

バックライトを必要とするが、低消費電力、高耐久性

ターの技術系統化調査報告「液晶ディスプレイ発展ので多機能表示に適している。したがって、実用性にお系統化調査」を参照いただきたい。

いて LCD が優っているため、デジタルクオーツ腕時
計の主流は LCD 表示へとなっていった。

簡単に構造について説明する。図 5.32 に示すように、LCD 素子は、2 枚の透明電極を設けたガラス板の間に液晶を保持 ･ シールし、必要に応じ電圧を与える。封止したガラスのセルを液晶パネルと呼ぶ。液晶
パネルの両側に偏光板を置き、光の透過、不透過によりセグメント表示する。構造は比較的簡単ではあるが、透明電極の作成や液晶分子が 90 度ねじれながら並ぶためには、電極の表面に配向が必要で、ある種の被膜を付けラビング等で段を付ける。

図 5.30

クオーツ腕時計の仕組み

（出典：セイコーエプソン）

LCD のデジタル表示が主流となるに伴い、各種製品の表示に液晶ディスプレイが使われるようになる。
1973 年 10 月、第二精工舎と諏訪精工舎が共同開発
して、前年 12 月に発表したプロトタイプをベースと

48

図 5.32FE 方式構造断面図 6）

した、世界初の液晶表示のクオーツ腕時計セイコー

図 5.33 に 7 セグメントによる数字表示を示してある。

「クオーツ 06LC」（以降 06LC と呼ぶ）が販売された。

日の字型した 7 つのセグメントに分割された電極が電気機械変換器を持たない全電子化ウオッチである。

あって、その組合せによって数字を表示する。IC の

図 5.31 に 06LC の外観（右）とプロトタイプ（左）を中の分配回路は、秒、分、時の信号を数字に表すため示す。

に、先のセグメントに順序良く信号を送る。液晶表示

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.24 2017. March

の駆動回路は、液晶の寿命を長持ちさせるほか、低電

CMOS-IC の中に入れ込むことが可能となる。多くの力を図るため、32Hz の交流駆動信号を出す。図 5.34

機能を入れ込むと、必然的に CMOS-IC のサイズは大に液晶パネル透明電極パターンの一例を示す。電極

きくなるが、半導体プロセスの進歩とともに小さくなは、（a）上透明電極（セグメント用）と（b）下透明る。1970 年代後半から 1980 年代は、CMOS-IC の集電極（共通電極）で構成されており、上下の電極パ積化にともない、腕時計の多機能化は進んだ。基本機

ターンの組合せ部分（c）で表示される。

能であるカレンダーにおいて、機械式のカレンダー装
置では、偶数月の月末修正が必ず必要であったが、デジタルクオーツ腕時計では自動的にカレンダーが修正され、うるう年でも 2 月の月末修正を自動で行なうこ

図 5.33

7 セグメントによる数字表示 20）とが可能になった。クロノグラフ（時刻の指示の他に時間の計測もできる時計）、タイマー機能は、機械式の機構で構成すると構造的にも、コスト面でも負荷の大きい付加機能であるが、デジタル表示機能に置き換えると簡単に実用化できる。第 8 章で温度センサーを
IC に作り込み、水晶振動子の温度特性を補正し、時間精度を年差レベルまで引き上げる技術について述べるが、高集積化した低電力の CMOS-IC を使い、時計
内外部の情報を分析、処理し時計の付加価値を上げるという考え方をベースに、各種センサーによる環境情図 5.34液晶パネル透明電極パターンの一例 7）報（温度、圧力、気圧、加速度、磁気 etc）を計測す
る腕時計も市場に現れる。腕時計用センサーは、低電力でなければ使えないが、時計用に適した小型、低電

06LC に使われた液晶表示体の TNFEM 型液晶は、力センサーの完成によって、多くの小型家電製品へのホフマン・ロッシェ（Hoffman La Roche）社との特応用も図られている。デジタル表示は、時刻の視認性

許契約に基づく自社製造である。水晶振動子の振動数が高いため、幅広くスポーツ分野へ展開し、ランニン

は、32,768Hz とこれまでの振動数の倍にした。以後、グ時にも携帯可能なように、エンジニアリングプラス

この振動数が水晶腕時計の標準となって世界中に広チックによる軽い外装の時計、激しい動きにも耐えるがっていった。

耐衝撃腕時計等高付加価値の製品がある。

06LC のムーブメント仕様は次の通りである。
ムーブメントサイズ ：29.2 × 26mm

厚み 8.3mm

デジタルクオーツ腕時計は、時計の基本機能である
時間精度の追求より、デジタルしかできない、デジタ

時間精度：月差± 10 秒

ルだからリーズナブルな価格でできる分野、すなわち電池寿命：2 年（小型銀電池 1 個）

高付加価値、多機能商品の開発へと向かった。本項では、デジタルクオーツ腕時計の高付加価値・多機能化

ケースに初めて純チタン材を使用
液晶表示は、時刻情報以外にもいろいろな情報を数字技術を中心に述べる。

データ表示できるため、多機能化ウオッチの進化には必要不可欠の技術となり、現在もデジタルクオーツ腕

5.10.1

世界初の完全自動カレンダー付コンピュータ時計の代表的な表示方法である。

5.10 デジタルクオーツ腕時計の多機能化

ウオッチ「カシオトロン」21）

1974 年カシオ計算機が、世界初の完全自動カレンダー付デジタル腕時計「カシオトロン」を発売した。
（図 5.35 参照） 70 年代半ば、アナログ腕時計全盛のデジタルクオーツ腕時計の出現により、全電子腕時

時にマイナーなデジタル腕時計をリリースするカシオ計への夢と期待が大きくなった。全電子時計の大きなのポリシーとは、卓上電卓で先んじたという自負と、

利点は、作動部品がないため機械式腕時計、アナロ

新しい技術を用いることで生活を変革することにあっグクオーツ腕時計のような耐久性や保油性に関するた。カシオトロンは、電卓で蓄積した技術を生かし配慮は必要ないことである。時計の機能、例えば時時計開発を手掛けた第 1 号の製品である。図 5.36 に、

刻機能、カレンダー機能等いろいろな機能をすべて発売時の広告を示したが、コンピュータ・ウオッチと『時計技術の系統化調査』～機械式時計からクオーツ時計へ、更なる高精度を求めて～49謳っているところに、当時として画期的な商品である型高機能腕時計カシオ「超軽量 10 気圧防水ウオッチ

ことを感じる。

W-100」を発売した。
（図 5.37 参照） 大きな特徴は、高強度、耐熱性、耐薬品性に優れたエンジニアリング
プラスチックを採用し軽量化、デザイン性の自由度、低価格、大量生産を可能にしたことである。初めてのプラスチックケースでの 10 気圧防水機能を確保するため、生産技術面で多くの創意工夫があった。
裏蓋構造には、防水性能の安定したスクリュー裏蓋を採用し、射出成形におけるスクリューねじ部の金型からの離型方式の技術を確立した。また、ガラスの圧入構造において、ガラス抜け力を向上するため、ケース内面のアンダーカット成形を実現した。10 気圧中でのボタン動作試験においても、試験機がなく手作業で繰り返し試験を実施した。現在は、試験方法、ノウ

図 5.35

カシオ「カシオトロン」

ハウを盛り込んだ試験機で行なっている。

（出典：カシオ計算機）

プラスチック外装の防水性に関する設計ノウハウや試験方法は、その後の携帯電話やデジタルカメラ等の開発に活かされている。

図 5.36カシオトロン発売時の広告

（出典：カシオ計算機）「カシオトロン」は、アナログではできない計算をデジタルならできるという着想から生まれた。画期的

図 5.37

カシオ「硬質樹脂製 10 気圧防水

W-100」（出典：カシオ計算機）

な完全自動カレンダーを内蔵し、
「大の月」
「小の月」
カ シオ

耐衝撃デジタルクオーツ腕時計

を自動で行なう機能を有している。数字表示は 4 桁を「カシオ

ヘビーデューティスポーツ

採用し、常時、時、分、10 秒カウント（秒フラッシュ）

DW-5000C」23）「うるう年における 2 月」を自動で判別し、月末修正

5.10.3の 3 つの表示をする。日付ボタンを押すと、月、日、

カシオ計算機が、1983 年 4 月に発売した耐衝撃デ

曜日が表示される。基本性能の時間精度も月差± 5 秒

ジタルクオーツ腕時計「カシオ ヘビーデューティス

を保証し、他社デジタル腕時計の半値で市場投入されポーツ DW-5000C」は、今や全世界で多くの人に知らた。これを機に、低価格製品を次々に投入し、デジタれている「G-SHOCK」の第 1 号である。（図 5.38 参ル腕時計のシェアを急激に伸ばしていった。

照） 時計は精密機械、落とせば狂う、壊れると思われていた当時、アナログ、デジタル腕時計で “ 耐衝撃5.10.2

カシオ

超軽量 10 気圧（100m）防水ウ

腕時計 ” と謳って販売されているものはなかった。技

オッチ

W-100

術者は、“ 壊れない腕時計 ” そんなエポックメーキン

22）1980 年 8 月、カシオ計算機は実用機能を追求し、日常生活に必要な防水機能を、さらに強化した防水50

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.24 2017. March

グな製品を作りたかった。

図 5.39

図 5.38


カシオ「G-SHOCK

G-SHOCK

耐衝撃構造分解図（出典：カシオ計算機）

DW-5000C」（出典：カシオ計算機）

開発者の伊部菊雄が次のように語った。
「高校の入学祝で買ってもらった時計を落としてバラバラに壊した実体験から、少々乱暴に扱っても、キズをつけても、かえって味になるような、シンプルで丈夫な時計を作ってみたい 24）。
」ケースの擦れ、傷が、勲章のよ
うな気持ちを抱かせてくれる言葉である。
構造をいかに完成させるか。デジタルクオーツ腕時計において保護すべき部位は、ムーブメント部（電図 5.40

池、液晶パネル、電子部品の集まったデジタル時計の心臓部）とガラス部である。ムーブメントを衝撃からG-SHOCK 5 段階衝撃吸収構造＋点接触の心臓部浮遊構造（出典：カシオ計算機）

守る構造確立の実験が始まる。ムーブメントの周辺を緩衝材、例えば、ゴム、ウレタン樹脂で保護し、ビル

G-SHOCK のネーミングは、重力（GRAVITY）の Gの 3 階の高さからの落下実験を繰り返して確認作業をと衝撃（SHOCK）から造られた名称である。新しい行なった。しかし、ムーブメントの周囲を緩衝材で保発想と技術により商品化し市場投入された G-SHOCK

護して 5 段階衝撃吸収構造を考え出したものの、あるであったが、薄くて軽い時計を求める日本市場では、程度までは耐えるが 10m 落下には耐えられなかった。

芳しい成績を収められなかった。一方、アメリカで更に構造開発の必要に迫られ、悩んで公園でボーッはアウトドアファンを中心に、G-SHOCK の持つ実用とボール遊びをする女の子を眺めていたとき、ボール性が評価され、徐々にシェアを伸ばしていった。契の中に時計の心臓部が浮いている光景が浮かんだ。心機となったのは、カシオがアメリカで行なっていた臓部を浮かせた状態に近づける構造を見つけ出し、「5G-SHOCK の CM だった。アイスホッケーの選手が、段階衝撃吸収構造＋点接触の心臓部浮遊構造」を確立

思いっきり G-SHOCK をショットしても壊れないといした。図 5.39 は、G-SHOCK の 5 段階衝撃吸収構造のう内容のものだったが、これが誇大広告か否かが話

分解図、図 5.40 は、5 段階衝撃吸収構造および点接触

題となり、テレビ番組で実際に検証実験を行なったの心臓部（電子部品のパッケージ）浮遊構造の断面図

ところ、全く壊れることなく動き続けた。これによを示す。あらゆる衝撃に対し、いかに保護しているかり、全米で高い信頼を勝ち取った。その後、アメリがよく分かる。それまでの研究、実験から得られたノカで空前のヒット商品となり、逆輸入される形で日本

ウハウを活かして、時計の外装面を、弾性ゴム素材を上陸すると、たちまち若者たちを虜にした。これは、主材料にした保護パーツで覆う構造の実用新案登録をG-SHOCK が誕生してから 8 年後の 1991 年のことで

行なった。

ある。

『時計技術の系統化調査』～機械式時計からクオーツ時計へ、更なる高精度を求めて～51

5.10.4

カ シオ

気圧 / 高度・方位・温度が計測できる「カシオ

トリプルセンサー ATC-

1100」25）26）27）（2）圧力センサー部
圧力センサーとしてピエゾ抵抗効果を利用した拡散型の半導体圧力センサーを使用している。半導体圧力1994 年 2 月、カシオ計算機より圧力、方位、温度センサーは、シリコン単結晶の表面にピエゾ抵抗が形の 3 種類のセンサーを内蔵したアウトドア用腕時計

成されており、裏面からエッチングによりシリコン基「カシオ トリプルセンサー ATC-1100」が発売され板自体を薄くしてダイヤフラムになっている。圧力をた。（図 5.41 参照） それまでに、さまざまな用途に受けると、ダイヤフラムがたわみピエゾ抵抗に応力が合わせて温度、圧力、磁気、光、加速度などのセンサー加わる。この応力に比例してピエゾ抵抗の抵抗率が変を用いて、必要とされる環境情報を提供する腕時計が化する。半導体圧力センサーは、ピエゾ抵抗でブリッあったが、単独の環境情報を持つもので多くても 2 種ジを構成し、定電流を印加することで圧力に比例した類の仕様であった。
「ATC-1100」は、一台で 3 種類の出力電圧を得る。

センサーを搭載し、複数の環境情報を知るために開発

圧力センサーにより気圧計測ができ、自動的に 2 時された。温度、圧力、磁気センサーの概要と計測内容

間間隔で過去 26 時間分の気圧グラフを表示する。こについて述べる。

の気圧グラフで気圧が上昇傾向なら天気は回復に向かっており、逆に気圧が下降傾向にあれば悪天候に向かっているというように、天気の傾向を予測することができる。また、高度計測も可能で高度が高くなると圧力が低くなる関係から、圧力センサーで測定した気圧から高度を算出する。
気圧計測機能は以下の通りである。
・計測範囲：610～1100hpa、表示範囲：610～1100hpa
・表示単位：1hpa
・常時気圧計測、気圧調整機能・センサー精度：表 5.1 による。
表 5.1

図 5.41

カシオ「トリプルセンサー



圧力センサーの精度

ATC-1100」（出典：カシオ計算機）（1）温度センサー部
温度センサーとしてサーミスタを使用している。
サーミスタはマンガン、コバルト、ニッケルを主体とする金属酸化物を原料とし、焼結されたファインセラ

磁気センサーは、一般的に①フラックスゲート、②

ミックス半導体の感熱素子である。温度の変化に対しホール素子、③ MR（Magneto Resistance：磁気抵抗）て抵抗値が変化し、その抵抗値により温度を算出す

素子の 3 種類が使われるが、ATC-1100 には MR 素子

る。サーミスタのチップは、耐熱性および経年変化をが用いられている。磁気抵抗素子とは、固体の電気抵考慮し、ガラスコーティングされている。

抗が磁界によって変化する現象を持つ素子で、化合物内蔵されたサーミスタにより、刻々と変化する温度

半導体である InSb（アンチモン化インジウム）が使を計測し、5 分毎に表示する。

われる。可搬型の電子コンパスの多くが①を使用して温度計測機能は以下の通りである。

いるが、センサー自体の小型化が困難、交流駆動のた・ 計 測 範 囲：-10.0 ℃ ～60.0 ℃、 表 示 範 囲：-10.0 ℃ ～め回路が必要になる等問題がある。②③は直流駆動が60.0℃可能で素子も小型であるが、地磁気レベルの微弱磁界・表示単位：0.1℃を検出するには磁気収束器が必要で、温度特性も悪い

・常時温度計測（5 分毎に表示）、温度調節機能という欠点があった。カシオ計算機は、MR 素子にバ・センサー精度：計測精度

イアス磁界発生用コイルを組合わせた小型、低消費電

証範囲

52

（3）磁気センサー部± 2℃以内（精度温度保-10℃～60℃）

国立科学博物館技術の系統化調査報告

流の磁気センサーを開発し、製品化に結び付けた。な

Vol.24 2017. Marchお、バイアス磁界発生用コイルの原理、効果について

EC（エレクトロクロミック）は、電気・化学変化の詳細は、日本時計学会誌 No.149「MR 素子を用いによって生じる物質（酸化タングステン）の着色、脱た電子方位計ウオッチの開発」（1994 年）を参照いた

色現象である。受光型の表示のため、周囲が明るいほだきたい。

ど表示が良く見える。F623 の表示は、白地に青の鮮

方位計測機能は以下の通りである。

明な表示であり、LCD とは異なり、どの角度からで・16 方位計測、方角計測範囲：0°～359°、方位補正も見え、見栄えが非常に優れている。従来から ECD

機能付きは知られていたが、応答が遅い、寿命が短い、駆動が・メモリー5 本（計測月日、時刻、進行方位、方角）

難しいなど多くの課題があり実用化が遅れた。この課

・センサー精度：計測精度

題を、EC 現象を生じる物質の膜形成と駆動方法に新度範囲± 10°以内（精度保証温

10℃～40℃）

しい技術を開発し実用化に結び付けた。

16 方位表示で± 1/16 方位以内、方位グラフでは± 2 目盛以内

5.11

ECD の表示は、発色するまでの時間は 10msec 程度と短いが、消去時間は 0.1 秒程度と比較的長い。メ 表示素子を用いたデジタルクオーツ
新腕時計

デジタル表示は、多機能情報を伝達する表示としモリー効果があるので、1 回発色させれば、電圧を加えなくても 24 時間以上消えない利点を持つ。
F623 のムーブメント仕様は、次の通りである。
ムーブメントサイズ：外

径 27mm（24 × 24.3mm）

厚み 3.59mmて最適な表示方法であるが、液晶表示にも弱点がある。それは、視線を液晶面に対して真正面からずら

時間精度：月差± 15 秒

していくと液晶表示が見にくくなる視野角依存性を

電池寿命：約 2 年持っていることである。時計メーカー各社は、そのような欠点をなくす新しい表示方法の模索を始める。

5.11.2 世界初 EPD ウオッチ「SEIKO SPECTRUM」、

表示品質向上のためいろいろな表示方式が開発され、「SEIKO SPIRIT SMART S771」

セ イ コ ー は、ECD（Electrochromic Display）、EPD

書き換え可能な表示体として、電気泳動ディスプレ（Electrophoretic Display：電気泳動ディスプレイ）

イ技術を腕時計に応用し、従来にないデジタル腕時計などを使った独創的なクオーツ腕時計を販売する。

を目指した。EPD は、表示保持性を有しており、非常に小さなバッテリーであっても長時間の表示閲覧と5.11.1

世 界初セイコー「E.C.D

デジタルクオーツ F623」28）29）

書き換えが可能になる。この EPD を用いた世界初の商品は、書き換え可能な電子ブックとして 2004 年にどの角度からも見える特徴を持つ ECD 表示の時計

ソニーより市場投入された。セイコーエプソン株式

デジタ

会社が開発し、セイコーが販売した液晶表示と同様

ルクオーツ F623」（以降 F623 と呼ぶ）として開発し、の 7 セグメント表示とアクティブマトリックス表示のセイコーより販売された。
（図 5.42 参照）

EPD ウオッチについて述べる。

を、第二精工舎が 1980 年にセイコー「E.C.D（1）セイコー「SEIKO SPECTRUM」30）
2006 年 1 月、セイコーが EPD を搭載した「SEIKO
SPECTRUM」（ 以 降 SPECTRUM と 呼 ぶ ） を 世 界に先駆けて発売した。EPD の高コントラスならびに表示部の可撓性などの特徴を生かし、今までにないブレスレット型のウオッチを実現した。図 5.43 にSPECTRUM の外観（左）、外装ケースを含む断面図（右）、図 5.44 にその表示用ディスプレイの外観を示してある。SPECTRUM は、ブレスレットを考慮して
おり表示部を湾曲させて、腕にフィットするようなデザインとなっている。ディスプレイも、ケースに組込
図 5.42ECD デジタルクオーツ F62328）

むときに表示部に歪が加わらないよう、湾曲させて製造している。

『時計技術の系統化調査』～機械式時計からクオーツ時計へ、更なる高精度を求めて～

53

一定期間電力供給が不要である。表示動作そのものに関しても、EPD ならではの新しい表現を試みた。毎分の時刻が切り替わるたびに、アニメーション表現を取り入れ、表示動作に付加価値を加えた。
白黒粒子の顔料を直接視認するため白黒の品質が高く、印刷物を見るような高コントラスの表示が可能である。液晶表示に比較して、特に白色を高品位に表現
図 5.43

SEIKO SPECTRUM

30）

でき、視野角依存性がないため、どの角度からも視認性が良い。ただし、EPD は完全反射型のディスプレ
イのため、バックライトの使用が不可能である。
（2）セイコー「SEIKO SPIRIT SMART S771」31）
EPD に高精細な TFT（Thin Film Transistor）基板 を 組 合 わ せ、2010 年 に ア ク テ ィ ブ マ ト リ ッ ク ス
EPD ウオッチ（Cal.S770）、翌年派生機種（Cal.S771、

図 5.44

ディスプレイの外観

30）

図 5.46）を商品化した。アクティブマトリックス方式になることにより、図 5.47 に示すように、表示内容

表 示 材 料 に は、E Ink Corporation 製 の マ イ ク ロに自由度が広がり、いろいろな表現が可能になった。

カプセル型電気泳動材料を用いている。図 5.45 は、

時刻表示においても、7 セグメントの表示より変形さ

EPD 表示体の断面図を示してある。図を基に簡単にせた楽しい数字表現ができ、時刻表示のデザイン展開

動作の説明をする。マイクロカプセル型 EPD は、溶が大きく広がった。

媒中に分散させた白黒二種類の顔料粒子を封入した、直径数十 µm 程度のマイクロカプセルを透明基板と駆動基板に挟み込んだ構造である。マイクロカプセル内部には、それぞれ極性が異なる白黒の顔料粒子（白はマイナス、黒はプラス）が溶媒とともに封入されており、表示面側に形成された ITO（Indium Tin Oxide）などの透明共通電極と、裏面側に形成されたセグメン
ト電極の間に電位差を発生させることにより、白黒粒子を上下に移動させ表示動作を行なう。

図 5.46

図 5.45

SEIKO SPIRIT SMART（Cal.S771）31）

EPD 表示体の断面図 30）

例えば、表示面側である共通電極にプラス、セグメ
ント電極にマイナスの電位差を与えた場合、マイナスに帯電された白粒子が表示面側に移動し、表示面側に集まった白色粒子の色を認識できる。EPD の表示保持性は、上下電極への電圧印加をなくした場合にも、白黒粒子がその場に留まり表示を継続するため、省電力での表示が可能である。特に、静止画を表示中は、

54

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.24 2017. March

図 5.47

EPD での表示例

参考・引用文献

16）シチズン時計株式会社：G72

1） セイコーエプソン株式会社：「腕時計の歴史を変17）シチズン時計株式会社

えた世界初のクオーツウオッチ」2004 年 2 月発

No.02-16「G720-05A」

18）リズム時計工業株式会社：社内資料「リニアムー

行2） 株式会社ワールドフォトプレス：「世界の腕時計QUARTZ

クオーツウオッチの開発秘話 - 基本

原理の考案から商品化まで」No.45

pp.116-119

3） 精工舎 社内報：
「せいこう」p.4

1959 年 12 月号

4） 株式会社服部時計店：「SEIKO NEWS
晶時計の紹介」pp.10-11

精工舎水19）リズム時計工業株式会社：内部資料
20）諏訪精工舎：「液晶表示式水晶時計

セイコーク21）カシオ計算機株式会社：「カシオトロン」報道関1974 年 10 月 7 日22）カシオ計算機株式会社：「超軽量 10 気圧（100m）
防水ウオッチ」報道関係者向け新製品説明資料

差± 1 秒以内の高精度」 1968 年 6 月号
6） セイコーエプソン株式会社：「年表で読むセイコー
エプソン［1881～2000 年］」p.47，
64，
65

pp.70-76

1974 年 12 月
係者向け新製品説明資料

1960 年 1 月号

5） 精工舎 社内報：
「せいこう」新製品技術解説「日2001 年

1980 年 7 月 31 日
23）カシオ計算機株式会社：「カシオヘビーデュー

ティスポーツ」報道関係者向け新製品説明資料

2 月発行
7）「SEIKO 時計の戦後史」編集委員会：「SEIKO 時
計の戦後史」pp.149-162

1996 年 3 月 28 日発行

8） グ ッ ズ プ レ ス 編 集 部 特 別 編 集：
「THE SEIKO
BOOK

ブメント商品展開」

オ ー ツ 06LC」 日 本 時 計 学 会 誌 No.72

2000 年 6 月 20 日

時の革新者－セイコー腕時計の軌跡－」

pp.88-99

ついて」日本時計学会誌 No.30

pp.1-101983 年 4 月 7 日24）カシオ計算機株式会社：内部資料
25）カシオ計算機株式会社：「気圧 / 高度・方位・温度が計測できる

3 種類のセンサーを内蔵した腕時計」報道関係者向け新製品説明資料

1999 年 5 月 1 日発行

9） 相沢進：「セイコークリスタルクロノメーターに1964 年10）小口昭：「水晶腕時計の現状と展望」日本時計学会誌 No.83

pp.4-1626）奥薗祥彦，中鉢治幸：「トリプルセンサウオッチ

IEEE マイルストーン受賞」マイクロメカトロニ
No.19212）株式会社第二精工舎

pp.61-62

2005 年 6 月

社内報：水晶発振式電子腕

時計「SEIKO QUARTZ 36SQC」No.179

pp.10-

27）中鉢治幸，奥薗祥彦，小野治夫：「MR 素子を用No.1491994 年 6 月

28）株 式 会 社 第 二 精 工 舎
JOURNAL
化社 内 報：SEIKOECD デジタルを世界で初めて実用

1980 年 3 月

29）株式会社第二精工舎：新製品説明書「E.C.D

デ

ジタルクオーツ F623」 1981 年 10 月

1970 年 11 月号

13）株式会社服部時計店：「SEIKO NEWS」水晶発振式電子腕時計1997 年 12 月

いた電子方位計ウオッチの開発」日本時計学会誌

1977 年 12 月

11）久保田浩司：「セイコークオーツ「アストロン」
クス Vol.49

1994 年 1

月 17 日の開発」日本時計学会誌 No.163

6月

19

台帳

広報資料

時計資料館：社史腕時計

SEIKO ク オ ー ツ 36SQC 発 売30）石井潤一郎，上林葉月，小須田司：「電気泳動
ディスプレイ搭載ブレスレットウオッチの開発」
マイクロメカトロニクス Vol.52,No.198

1970 年 10 月
14）リクルート：週刊就職情報「“ 浮気 ” の仕事が “ 本pp.36-44

2008 年 6 月
31）村山哲朗，小越剛，関重彰：「アクティブマトリ

気 ” なってしまった」pp.82-85
15）シチズン時計株式会社：シチズンライフ「商品 ･技術が語るものづくりのこころ」2002 年 10 号

クス EPD ウオッチの開発」マイクロメカトロニ
クス Vol.57,No.208

pp.26-32

2013 年 6 月『時計技術の系統化調査』～機械式時計からクオーツ時計へ、更なる高精度を求めて～

55

6｜アナログクオーツ腕時計の進化を支えた技術
クオーツ「アストロン」が市場にデビューしてか（1）ローターの改良 1）

ら、急速にクオーツ化が進んだ。クオーツ腕時計の進一般的にステップモーターは、動作上多極の方が有化は、小さく、薄く、精度よくという時計本来の性能利であるといわれるが、ウオッチ用の小型モーターを追求することから始まった。特に、小型、薄型化は、は、非常に小さいため 2 極の着磁のし易さ、また、異CMOS-IC の普及、小型酸化銀電池の性能向上ととも方性の強力な永久磁石が使えるメリットを活かしていに進んだ。時計の小型、薄型化と並行して、時計の基る。一方、2 極のデメリットとして、1 ステップ当り

本性能である高精度化への技術開発もスタートする。

180°回転することになり、ステップ周期を短くした場

クオーツ腕時計は、アナログクオーツの主要構成部

合ローター自身の慣性モーメントによって回転が乱れである、ステップモーターの改良による低消費電力化、水晶振動子の小型化、小型酸化銀電池の高エネル

やすい。
ローターの半径：r

厚さ：t

磁石の密度：ρ

ギー密度化、エンジニアリングプラスチックによる部

円柱の慣性モーメント：I とすると、I= πρ tr4/2 と品の軽量化と複雑部品の製造など加工技術を含めて大なり、ローター厚みおよび密度に比例し、ローターのきく変化している。

径の 4 乗に比例する。したがって、ローターは厚みよ6.1 ステップモーターの低消費電力化技術

り径をできる限り小さく抑える形状が良い。ローターの加工性、磁石の磁束量を考え、磁石の最大エネル
ギー積 B･Hmax が大きい、強力な異方性の希土類磁クオーツ腕時計の当初は、電池寿命 1 年を可能にす

石（サマリウム ･ コバルト系）を使いローター体積をるレベルであったが、以下に述べる技術開発により、小さくしている。使われている磁石の最大エネルギー

電池寿命 2～3 年、或いは 5 年を可能にした。

積 B･Hmax は、当初は約 10MGOe 程度であったが、クオーツ腕時計の普及に当たって、男持ちから女

27～30MGOe ぐらいまで上がって来ている。

持ちサイズまで可能にするためには、小さな電池でも最低 1 年或いは 2 年動かすことが必要である。小型ス（2）2 極ステップモーターのステーターの改良 1）

テップモーターに要求されることは以下の通りである。

2 極ステップモーターの改良は、調整工程を廃止し・モーターの安定性を確保し、消費電力を下げること。

モーター性能をより安定させるための技術開発であ・小型化しても効率が良いこと。

る。アストロン 35SQ のステップモーターで説明した・調整工程をなくし安定したモーターであること。

ように、ステーターとローターの平面隙間を調整し最（クオーツアストロン 35SQ のステップモーターは、適な条件に設定することが、モーター性能を確保する

白金コバルト磁石の 6 極ローター、ステーターには重要項目である。2 極ステップモーターでも同様に、ステーターとローターの平面隙間（ギャップ）を調駆動信号により常に決まった方向に回転するよう、整し、ローターのコギングトルク調整を行う調整機

ローターの静止位置を決定する必要がある。当初は、構を設けて、ローターの挙動を安定させ、出力トル

ステーターの固定位置を、ローターの静止位置とコギ

ク、消費電流を規格に追い込んだ。この調整作業

ングトルクを調整しながら決めていた。ステーターのは、技能と時間を要する重要な工程であった。）

加工は、プレス抜きで行うが、機械加工には加工ばらつきが必ず発生する。ステーターの加工公差のばらつ

6.1.1

ステップモーターの改良

きの影響を最小限にし、調整工程を廃止するため、調小型化、効率を高めるためには、構成している部品

整タイプステーター、無調整 2 体ステーター、ノッチの加工精度を上げることが必要になる。例えば、ロー式 1 体ステーターと多くの無調整化と安定化に向けた

ターの外径が小さくなり加工の公差が同じであれば、技術開発を行なった。無調整化に向けたステーターの公差の影響は大きくなる。したがって、ローター、ス

安定化技術を中心に述べる。

テーターの加工精度が出るような加工方法、工程を開①調整タイプのステーター1）

発することが重要となる。

図 6.1 に示すのは、ステーターの位置をステーター
調整用偏心ピンでずらす方式の図である。ステーターの内円をローターの軸と同心円の状態にしておくと、

56

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.24 2017. March

ローターの静止位置は定まらずコイルからステーター②無調整 2 体ステーターに磁束を流しても、ローターの回転方向は定まらな

図 6.3 に示すのは、無調整を可能にした 2 体ステーい。従って、何らかの方法でローターの磁極の向き

ターの構造を示す。加工工程について説明すると、2を、コイルから供給される磁束の方向とわずかにずら

体ステーターはステーター体とステーター下座の 2 体

せてローターの回転方向を決める必要がある。

で構成されている。ステーター体は、図の極細部○部

ステーター調整用
偏心ピン

ステーター

が繋がった状態でプレス加工される。ローターが入る中心穴は、シェービング加工され全剪断の面状態に仕上がっている。極細部には、調整タイプステー
ターで述べたように、ローターの静止位置が決まるよ
うに、ローター入り部内周に段差δを設けてある。スθ

テーター下座は、ステンレス材で作られておりステー
ターと溶接によって接合されている。溶接後、刃の幅δ0.2mm のカッターで極細部を切断し、高透磁率材のステーターを左右に分断する。この加工時に極細部に

ローター
図 6.1

ステーターずらし方式

変形等が発生しないよう、また穴の真円度を規格に入れるよう配慮している。切断後、高透磁率材の熱処理

1）を行ない透磁率、飽和磁束密度等モーター性能に必要ずらす方法としては、機械的または磁気的にずらな規格値に入れ込む。

す方法があるが、磁気的にずらす方法が一般的である。図では、右側のステーターをステーター調整用
偏心ピンで、ローター軸と同心円から少しずらせて（図 6.1 では、角度θ分）磁気的なアンバランスを生じさせ、ローターの回転方向を決めている。図 6.2 は、ローターを回転させた時の磁気ポテンシャルエネル
ギーE の変化を、ステーターのずらし量δ=0～6（×1/100mm）について磁場解析で求めたグラフである。
δを大きくしていくとローターの静止位置（磁気ポテンシャルカーブの極小点）が少しずつ移動するとともに、磁気エネルギー差ΔE（磁気ポテンシャルカーブ
の極小点と極大点の差、コギングトルクとも呼ぶ）が大きくなる。ウオッチ用モーターとしては、このエネルギー差ΔE を一定の量に調整することが最も重要な
図 6.3

ポイントである。

無調整 2 体ステーター

作り込みが出来ればムーブメントへの組込みによって、調整なしで必要なモーター性能を得られることになるが、極細部の段差δ、ステーター中心穴の偏心量
等基準寸法の決定には、サンプルによるモーター試験が必要である。試験サンプルは、段差δの水準、偏心量の水準を作成し、各々の組合せ試験を繰り返す。
③ノッチ式および 1 体ステーター1）①で説明したステーターずらし式では、ステーターのわずかな形状ばらつきによって、磁気エネルギー差ΔE に変動を来たした。図 6.4 は、ステーター形状の
図 6.2

ローター回転角と磁気ポテンシャルエネルギー1）

ばらつきによる影響を極力抑え、加工能力、公差も配慮できるノッチ式のステーターを示す。ローター軸に『時計技術の系統化調査』～機械式時計からクオーツ時計へ、更なる高精度を求めて～57

関して点対称に凹部（ノッチ）を設け、ローターの回・ステーター中心穴とローター軸の偏心を抑える。

転方向決めを行なう方式である。図 6.5 のグラフは、・ステーターの中心穴の形状精度が良いこと。

ステーターずらし式のδ量およびノッチ深さ d の変・簡単に組立でき、所定の性能が得られること。

化と磁気エネルギー差ΔE の関係を示している。

この要求を解決するため、図 6.6 に示すような、左右繋がった 1 体ステーターを開発した。ローターの回

ステーター

転は、左右のステーター間に大きな磁気抵抗部分を作り、ステーター中心穴内に多くの漏洩磁束が流れることによる。2 体ステーターは、漏洩磁束を迅速に効率

ノッチ

よく発生させるのが狙いである。したがって、1 体ス
テーターが必要とする条件は、2 体ステーターと同様に動作するために、ステーターの左右繋がっている部
ノッチ
ローター

図 6.4

ノッチ式ステーター1）分の断面積を極力小さくし磁気抵抗を上げ、しかもある程度の機械的強度を持っていることが必要である。
この 1 体ステーターでの磁束の流れを解析すると、コイルからの磁束が微少のとき、最小幅部分（左右ス
テーターの繋がっている部分）でも通常に磁束が通過し磁気飽和は起こらない。しかし、磁束が多くなり最小幅部分の磁束密度が、ステーター材料の飽和磁束密度を超え、磁気飽和状態になると 2 体の場合と同様ス
テーター中心穴部に多くの漏洩磁束を生じ、ローターに回転力を与える。

図 6.5

ステーターずらし量δおよびノッチ深さ d と磁気エネ
ルギーΔE1）

例えば、ウオッチ用モーターとして所定の性能を満足するΔE（図では 13erg）から± 2erg の範囲に収め

図 6.6

1 体ステーター

る必要がある。ステーターずらし式の場合、グラフの58

点線で示すように± 2erg に対して、ずらし量δの許このことはコイルのインダクタンスにも現われる。

容範囲はわずかに± 0.5（× 1/100mm）となる。この

図 6.7 は、2 体ステーターおよび 1 体ステーターのコような厳しい公差での加工 ･ 調整は非常に難しい。

イルに電流を流した時の電流の時間的変化を示した

一方、ノッチ式の場合、ノッチ深さ d の許容範囲はものである。2 体ステーターの場合あるインダクタン± 2（× 1/100mm）と比較的広く、ステーター加工

ス L に対し、1 体ステーターは最初のある時間 Ts だ

時ノッチ深さ d をこの加工公差範囲に抑えることはけ電流変化が小さい。最初のインダクタンス L1 は大容易である。このように、プレス加工能力に合った、

きく、その後ほぼ 2 体ステーターのインダクタンス

モーター性能に必要な磁気ネネルギー差ΔE の安定しL と同じぐらいのインダクタンス L2 になっている。1たステーター形状を決定した。しかし、ローター磁石

体ステーターでは、コイルに電流を流すとき、ステーとステーターの中心穴の偏心の影響も無視できず、偏ターへの供給磁束が増えていく過程でインダクタンス

心量が大きいと 1 ステップ毎モーター性能に変化が発が変化する。前述のように、1 体ステーターの最小幅

生する。無調整化の実現のためには、以下のことが要部分での磁気飽和によって、透磁率が空気に近くな求される。

り磁気回路抵抗が増加し 2 体ステーターと同じ状態に

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.24 2017. Marchしなかった場合には、破線で示す P2 が同じ方向よりなったためである。
最小幅部分が飽和するまでの時間 Ts に流れるコイ
ル電流は、ローターの回転に何ら寄与しないので、この時間はできる限り短い方がモーター性能上有利であるが、開発したモーターでは Ts=500µsec 以下と短
く、消費されるエネルギーは極めて小さい。

出力され回転が終了する。図にある IT および DT の
詳細は、後述するが次の通りである。
IT ；Idling Time は P1 印加後検出動作が行われるまでの時間
DT；Detecting Time はローターの回転検出を行な
う時間

コイル電流

I

二体ステーター
一体ステーター

図 6.8

時間

図 6.7

2 体ステーター、1 体ステーターのコイルに流れる電流の変化 1）駆動タイミング 2）

更に、適応制御システムには 2 つのルールによってス
テップモーターを駆動し、低消費電力を達成している。
ルール 1：あるパルス幅（P1）でステップモーター

6.1.2

ステップモーターの駆動方式の改良を駆動した直後、ローターが回転したか

この無調整化に向けて開発した 1 体ステーターは、どうか検出する。このとき検出回路が、多くの機種に搭載されクオーツ腕時計の普及に多いに非回転と判断した場合には、直ちに時計貢献した。その後、生産技術の向上に伴いステーター

仕様の最悪条件のときでも回転しうる出寸法公差も追い込めるようになり、アナログクオーツ

力の出るパルス幅（P2）で再度駆動し、腕時計用ステップモーターの改良は、更なる低消費電

次の 1 秒後のパスル幅を少し長目に設定

力化へと加速する。第二精工舎は、1978 年ステップする。

モーターの駆動に制御機能を盛り込む画期的な駆動方

ルール 2：N 秒毎（例えば 60 秒）に通常パルス P1

式を取り入れ、従来の約半減の低消費電力化を図ったを強制的に短くする。

製品、Cal.59 系を市場投入する。その駆動方式の特徴

ルール 1 とルール 2 により通常パルス P1 が変化するである、適応制御システムの概要、ローターの回転検様子を図 6.9 に示す。このフローチャートの流れを説

出の原理、適応制御システムによる低消費電力の効果明する。

について述べる。尚、詳細については、日本時計学会

ここで、誌 No.92（1980 年 3 月）
「ウオッチ用ステップモーター

P0=2.4msec

ΔP=0.24msec

における適応制御の研究」を参照願いたい。

n=0,1,･･･,6

N=0,1,･･･,60

P2=6.8msecとする。

初期設定で n=0、N=0 とし、通常パルス P1 のパルス
（1）適応制御駆動システムの概要

2）幅を計算する。P1=P0+n･ ΔP により P1=P0=2.4msec

適応制御を実行するために、駆動パルスとして通常と な り、P1=2.4msec の 駆 動 パ ル ス で ス テ ッ プ モ ー

駆動パルス P1 と補正駆動パルス P2 を用意する。通常

ターを駆動する。ここで、ローターが非回転だったと

駆動パルス P1 は、1 秒毎にステップモーターを駆動

するとルール 1 により、P2=6.8msec のパルスが再度するためのパルスであり、このパルス幅は自動的に変印加され、ローターは回転する。このとき n=1 とす化する。補正駆動パルス P2 は、通常駆動パルス P1 でる。次にルール 2 により N=1 がセットされる。

ローターが回転できなかったときのみ出力され、時計

1 秒後の通常駆動パルスは P1=P0+1 ×ΔP=2.7msec

仕様の最大出力トルクを決定するパルスである。通常となる。2.7msec で回転したとすると、ルール 1 によ

駆動パルスの P1 の出力トルクは、輪列部の摩擦負荷

る変化はなく、ルール 2 で N=2 とする。N は 60 にはなど微小トルクで十分である。

なっていないので、n および N とも変化しない。ここの P1 と P2 の駆動タイミングを図 6.8 に示す。この流れを 60 回繰り返すと、ルール 2 により N=0 とのタイミングで分かるように、P1 でローターが回転

な り n の 値 は 1 だ け 減 ず る。 こ の 次 の P1 パ ル ス は『時計技術の系統化調査』～機械式時計からクオーツ時計へ、更なる高精度を求めて～

59

・非回転のとき：図（D）に示す X2 から X2' まで磁極が通過する区間回転のときローターの磁極は X1 から X1' の間に最も大きな誘起電圧を発生する場所であるステーターの両極間（可飽和部）を通過しないので、コイルの両端を短絡してもあまり制動が掛からない。そのため X1'
後のローター振動の振幅は大きく誘起電圧も大きい。
非回転でのローター磁極は、X2 から X2' の間に最も誘起電圧の大きくなるステーターの可飽和部を通過するので誘起電圧が大きく、ローターに大きな制動力が加わる。そのため X 後のローター振動の振幅は小さ
く、すぐ安定点に静止する。このようにローターが回転した場合と、非回転の場合では検出時間（DT）での誘起電圧が異なることを利用して、ローターの回転検出が可能となる。尚、非回転での大きな誘起電圧を検出しないようアイドリングタイム（IT）を設けている。

図 6.9

制御フローチャート 2）

0.24msec 短くなる。この動作により、ステップモー
ターに対する機械負荷が大きくなると自動的に通常駆動パルス P1 は長くなり、機械負荷が小さくなると自動的に通常駆動パルス P1 は短くなる。
この方式では、60 回回転が繰り返された場合、通常駆動パルス P1 をΔP1 段ずつ短くする適応制御であるが、回転している場合、設定された 1 番短い駆動パ
ルス P0 に即減ずる制御もある。
（2）ローターの回転検出の原理

ローターとステーターの位置関係 2）（3）適応制御システムによる低消費電力化の効果

図 6.10 は、ローターとステーターの位置関係を示

表 6.1 に、3 針 Day/Date 仕 様 の 時 計 を 1 日 分、す。図（A）はローターが静止している状態であり、

86,400 ステップ駆動したときの通常駆動パルス P1 のローターの磁極は、ステーターのノッチに対し約 90°

パルス幅発生状況を示す。

の位置に静止する。通常駆動パルス P1 で駆動するとこの時計の平均消費電流は、それぞれの P1 パルス幅

ステーターは、図（B）に示すように磁化し、ローターでの消費電流にそのパルスの発生確率（P）を掛けて、の各磁極と反発し合いローターは反時計方向に回転す総和をとった値 0.781µA に、補正駆動パルス P2 の消費る。通常駆動パルス P1 の印加後は、ローターの運動

電流にその発生確率を掛けた値を加えた 0.813µA となによりコイルに起電力が発生する。

る。この時計の最大出力トルクは、補正駆動パルス P2

このとき、検出回路がコイルの両端を短絡し、ローの出力トルク 4.2g･cm であり、従来の固定パルス方式

ターに制動力が働くよう構成される。ローターに制動で分針トルク T2#=4.2g･cm を得るには、常に通常パル力が働く場合は次の通りである。

ス幅 6.8msec、平均消費電流 1.9µA を必要とした。し・回転のとき：図（C）に示す点 X1 から X1' まで磁極たがって、適応制御システムの駆動方式を用いること
により、消費電流を半分以下に減少した。

が通過する区間60

図 6.10

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.24 2017. March表 6.13 針 Day/Date 仕様の 1 日分のパルス幅発生 2）

このシステムを初めて搭載した Cal.59 のムーブメン
ト仕様は以下の通りである。
ムーブメントサイズ：
直径 22.5mm（3 時 -9 時

20.0mm）

厚み 1.98mm（電池部 2.22mm）
時間精度：月差± 15 秒以内

使用電池サイズ：直径 7.9mm

電池寿命：約 2 年

厚み 2.0mm

図 6.11

 気ポテンシャルエネルギーの違いによるロー磁ターの挙動 3）

更に低消費電力化を図るためには、ローターの静止

図 6.13 は、 図 6.11 の 破 線 と 同 じ 磁 気 ポ テ ン シ ャトルク（コギングトルク）を小さくし、ローター駆動

ルエネルギー差のステップモーターを、新駆動パル

時の反発力を小さくしなければならない。ローターのスで駆動した場合のローターの挙動を示す。図 6.11

コギングトルクをさらに小さくすると、量産時の部品（a）破線の場合、モーター駆動パルス Pw が切れた後、の加工精度、材料特性によるコギングトルクのばらつ

モーター駆動電流が急激に小さくなり、ローター慣性きにより、モーター性能が影響を受け易くなる。このによる回転力（逆回転方向）が磁気ポテンシャルエネ

ようにコギングトルクを小さくしたモーターをできる

ルギー差に勝り、ローターは初期位置に戻る。図 6.13

3）だけ安定させる駆動パルスの開発を進める 。その効の場合は、パルス Pw が切れた後にチョッパ式パルス果について、従来の固定パルス駆動で説明する。

が印加され、かつコイルのインダクタンスによって

図 6.11 は、従来の固定パルス（パルス幅 7.3msec）

モーター駆動電流は平滑化されている。このときの磁で駆動した、実線（コギングトルクが大きい）; 磁気

気ポテンシャルエネルギー差は大きく、ローターの慣-7

ポテンシャルエネルギー差ΔE=3.5 × 10 （Joul）、破-7

性による回転力では磁気ポテンシャルエネルギーの最線（コギングトルクが小さい）; ΔE=2.3 × 10 （Joul）

大点を越えられない。また、この間にローターの回転のローターの挙動をシミュレートした図である。図角速度が急激に小さくなり、ローターの慣性による回（a）の実線では、t=35msec でローターは 180°回転

転力も小さくなるので、その後の後戻り現象も起こらした位置に落ち着く。しかし、破線では t=6msec でない。

ローターは 180°以上回転しているにもかかわらず、
t=35msec ではパルス入力前の位置に戻ろうとしている。図の（b）は、モーターの駆動電流波形である。
同じ駆動パルス幅でも磁気ポテンシャルエネルギー差が変わると、駆動後のローターの安定位置が異なる。
図 6.12 に示すのは、新しい駆動パルスで Pw の後に間欠的（チョッパ式）パルスを付加した例であり、Pw=7.3msec、Prf=0.49msec、Pro=0.49msec の 仕 様 で

図 6.12新駆動パルス 3）ある。

『時計技術の系統化調査』～機械式時計からクオーツ時計へ、更なる高精度を求めて～

61

低消費電力化に向けた、ステップモーターの駆動方
式の考え方である “ 通常時最小限の駆動力で動かし、大きな駆動力が必要な時（カレンダー送り、外乱による衝撃時等）大きな駆動エネルギーを与える ” 技術の導入は、時計メーカー各社が採用している。

6.2 生産技術による小型化、高機能化技術
クオーツ腕時計の中で、最も消費電力が大きいス
テップモーターの低消費電力化について述べたが、小型薄型化を可能にするためには、電池、水晶振動子の小型化、生産技術面での加工精度、品質向上等も大きく影響する。
（1）小型酸化銀電池の高エネルギー密度化
電池の性能向上は、電池メーカーとの共同開発であり、クオーツ腕時計の小型、薄型化は、電池メーカー
図 6.13新駆動パルスによるローターの挙動の協力があってこそ可能であった。電池の小型薄型化

3）は、要求サイズの中にいかに電極剤を詰め込み、必要
ローターの回転安定性に影響を与える要因として、な電気容量の確保、耐漏液特性、放電特性等を犠牲に

ローター磁気ポテンシャルエネルギー差（コギングト

せず作ることができるかどうかである。また、同じ電ルク）、ローターの慣性モーメント、ダンピング抵抗

池サイズにおいても、より多くの容量を確保できるよ（油の粘性等）、負荷トルク、駆動電圧等がある。新駆う、電極剤の選択、電極剤の増量化等と同時に、設計

動パルスでは、これらの要因の変化に対して従来の駆上の電池構造の見直し、電池の封口部の構造開発等を

動パルスより優れた動作安定性が得られる。

進めた。試作サンプルによる品質評価を十分行った上前述した適応制御システムのモーターは、通常時ので、新機種に搭載する。電池に関する大きな問題は、駆動パルスを小さくして消費電流を下げるため、コギ時計への組込み後に電解液の漏液が発生し、時計部品

ングトルクを固定パルスより小さく設定する必要があ

が破損し時計機能を失うことである。したがって、試り、新駆動パルスの効果は非常に大きい。

作サンプルでの品質評価は、電池メーカーの品質評価

図 6.14 に示すのは、前述の適応制御システムに新駆動パルスを搭載した P1 と P2 パルスのタイミングに加え、時計メーカー各社においても必要な評価を行ない、充分な品質を確保したうえで採用した。

図である。図に示すように、適応制御システムのス
テップモーターの最大出力トルクを発生させる駆動（2）水晶振動子の小型化

パルス P2 の後に、チョッパ式のパルスを付加したも「クオーツアストロン 35SQ」の項で述べたように、のである。

クオーツ腕時計の小型、薄型化にともなって、フォト
リソグラフィーによる加工方法の確立により、水晶振動子の音叉サイズもより小型化され、大量に製造できるようになった。クオーツ腕時計の水晶振動子は、音叉型形状で振動数は腕時計に適した 32,768Hz が世界的標準となった。
（3）生産技術の革新
アナログクオーツ腕時計の小型、薄型化が進み、いろいろな付加機能を搭載できるようになった背景に

図 6.14

適応制御システムへの新駆動パルス搭載

3）

は、時計部品の加工技術が関わっている。ステーターのプレス加工技術におけるシェービング抜き、ロー62

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.24 2017. Marchター磁石の高密度エネルギー磁石の焼結加工、極細銅線の高速巻き等部品加工面での革新によって、モーターの高効率化を実現した。更に、エンジニアリング
プラスチックの採用により、プレス加工では製造が難しい部品形状や部品の複合化が可能となり、時計の新しい構造に挑戦できるようになった。
（4） 国内初腕時計用潤滑油 AO（エーオー）オイルの開発 4）5）
機械式腕時計の時代から、時計用油はスイス製が使われてきた。例えば、クオーツ腕時計へ使われる油は、機能毎に適した 3 種類の油種を用いる。特に、ステップモーターのローターの油種が不適切だとモー
ター性能を十分発揮することが難しい。更に、数年での経時劣化と部品腐食による寿命があった。この課題を解決し、クオーツ腕時計の長期信頼性およびステッ
プモーターの温度特性およびモーター性能低下を防図 6.15

従来の 3 油種との粘土比較 4）

ぎ、作業効率向上のための時計専用油の開発が急がれた。2002 年シチズン時計は、国内初の腕時計用潤滑

消費電流の変化を示す。従来油は -20℃以下での消費

油 AO オイルを開発、販売する。

電流の増加が激しいのに対して、開発油 AO の消費

時計の用途も多様化し、腕時計ムーブメントの低温

電流はほぼ一定の値を示す。図 6.17 に従来油と開発に対する使用温度範囲の拡大が要求されている。時計

油 AO の動作開始電圧と -30℃～80℃の範囲での変化

性能は、潤滑油の粘度特性に依存していることから、を示す。開発油 AO は、全温度範囲において低電圧

温度に対して優れた粘度特性を持つ潤滑油が待ち望ま

1V 以下の電圧で動作する。

れる。これまで、腕時計には 3 種類（MV; 基本となる潤滑油、LV; 低粘度の潤滑油、HV; 高粘度の潤滑油）を使用し、低温環境下では駆動力の小さいローター部には低粘度の LV を使った。高温度で油流れが発生し機能に影響を与える部分には、粘度の高い HV を使用することで対応してきた。新潤滑油 AO オイルは、粘度の温度依存性を抑制することで低温特性の向上と3 油種の統合を目的とした。
潤滑油は基油と添加剤からなっており、基油に依存する性能としては、潤滑性、低温特性、高温特性、蒸発性があげられる。腕時計の使用温度範囲の -20～
80℃を考慮して、蒸発率が低く、低温流動性および安定性に優れるエステル系のポリオールエステルおよび、エンジニアリングプラスチックにも使用できる
PAO（ポリアルファオレフィン）を選択した。
図 6.15 は、従来の 3 油種と開発油 AO の粘度の温度特性を示す。開発油 AO は低温度で LV 油より低粘図 6.16

温度－消費電流 4）度で、高温度（使用温度範囲内）で HV 油よりも粘度が低く、3 油種の統合の可能性を示している。
①時計性能評価
図 6.16 に従来油と開発油 AO の室温から -30℃での『時計技術の系統化調査』～機械式時計からクオーツ時計へ、更なる高精度を求めて～63このように、温度特性に優れ、部品腐食と経時劣化がしにくい時計油により、広範囲の温度環境においても長期に時計性能を維持することを実現し、油種の削減による作業効率およびアフターサービス性を向上させた。
この腕時計用潤滑油 AO は、セイコーインスツル、
セイコーエプソン、オリエント時計 3 社も評価に加わり、国産時計メーカーの標準油となった。また、以下の賞を受賞した。
2003 年度

第 2 回モノづくり部品大賞（日刊工業新聞創刊 90 周年特別賞）
2007 年度

第 7 回グリーン・サスティナブル

ミストリー賞図 6.17温度－動作開始電圧

ケ

環境大臣賞

4）

参考・引用文献
1） 福島康博：「超小型モータの開発」日本時計学会②輪列耐久評価
20 年間分の輪列部分の加速試験を実施した結果を、誌 No.76

pp.23-29

1976 年 3 月

図 6.18 に消費電流、図 6.19 に動作開始電圧の推移と

2） 上田洵，志田政春：「ウオッチ用ステップモータ

して示す。20 年間の範囲において、両特性ともほぼにおける適応制御の研究」日本時計学会誌 No.92
pp.1-13初期値から変化がない。

1980 年 3 月

3） 大 多 和 脩 二， 上 田 洵， 志 田 政 春：
「ステップ
モータの安定駆動方式」日本時計学会誌 No.101
pp.25-34

1982 年 6 月

4） 赤尾祐司：「時計用潤滑油の開発」マイクロメ
カ ト ロ ニ ク ス（ 日 本 時 計 学 会 誌 ）Vol.45No.1
pp.27-33

2001 年 3 月

5） 赤尾祐司：「時計駆動部品の潤滑と信頼性」月刊
トライボロジー
図 6.18

図 6.1964

輪列耐久年数－消費電流 4）輪列耐久年数－動作開始電圧 4）

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.24 2017. March

pp.57-61

2003 年 4 月

7｜クオーツ腕時計用発電技術
クオーツ腕時計の出現によって、時間精度も機械式される。本項では、太陽電池式、手巻き発電式、自動腕時計の 100 倍と格段に向上した。駆動エネルギー源

巻発電式、熱発電式、ぜんまい駆動式クオーツ腕時計に小型ボタン型電池を使うことにより、手巻き機械式の技術を紹介する。

腕時計のように毎日ぜんまいを巻く煩わしさから解放

世界初太陽電池アナログクオーツ腕時計シチ7.1 ズンクオーツ「クリストロン ソーラーセル」

され、高い時間精度を維持して最低 1 年間動き続ける

2）3）

ことの利便性を享受できるようになった。しかし、1
年或いは数年に 1 回の電池交換を必要とし、電池寿命

アナログ時計のムーブメントが機械式からクオーツ

予告機能が付いていても、時計を使おうと取り出したへと、技術転換され始めた頃、シチズン時計はソー時に止まっている場合もあった。電池交換を自分ででラーセルを使って「電池交換不要の腕時計を作るこ

きれば、直ちに交換し使うことが可能であるが、腕時と」を目指した。販売からも「世界初のアナログ式光計の場合には防水性、防塵性の面よりお店での電池交発電時計に挑みたい」との提案、要望があった。当時、換が必須である。このように、クオーツ腕時計は高い

腕時計用の小型二次電池（繰り返し充放電が可能な化

時間精度と、突然来る電池寿命により使いたいときに学反応を利用した電源用部品）がなく可能性は低かっ

使えない不便さを合わせ持っている。機械式自動巻腕た。その後、銀電池なら一次電池でも充電可能という

時計は腕に着けていれば動き続け止まらない。止まっ

情報を手掛かりに開発がスタートする。現在では、一ている状態でも、使用者が時計を振って動かすことが般的な太陽電池と二次電池の組合せであるが、一次電できる利点は大きい。クオーツ腕時計も、止まった時池である銀電池を使って太陽電池時計を作ることは大にお店で電池交換せず、使用者が駆動エネルギーを作

きな挑戦であった。

り出し溜め込める技術の要望が強まった。

1974 年 2 月、シチズン時計は、太陽電池腕時計の国内情勢も 1973 年の「第一次オイルショック」、

プロトタイプを発表した。発表後、各国の時計メー

1979 年の「第二次オイルショック」騒動や 1974 年のカーから太陽電池腕時計の発表、発売があったが、全「サンシャイン計画」のスタート等、省資源、省エネてデジタル式のものでありアナログ式の技術的難し

ルギー意識が高まる。クオーツ腕時計の多くは、酸化さを物語っている。プロトタイプ発表から 2 年半後、銀電池或いはリチウム電池を搭載しているが、電池交

1976 年世界初のアナログ式太陽電池腕時計シチズン

換の煩わしさからの解放、環境への配慮などの理由か

クオーツ「クリストロン ソーラーセル」（以降、クリら、数々の発電方式が考え出された。腕時計におけるストロン ソーラーセルと呼ぶ）（図 7.1 参照）を発売

エネルギー生成手段を以下に示す 。

した。

1）

（1）化学 / 電気エネルギー変換・・一次電池①酸化銀
電池②リチウム電池（2）光 / 電気エネルギー変換・・・太陽電池（蓄積手段：二次電池）（3）熱 / 電気エネルギー変換・・・熱電効果（蓄積手段：二次電池）（4）運動 / 電気エネルギー変換・・機械エネルギー①
手巻き②自動巻（蓄積手段：二次電池）（5）運動 / 機械エネルギー変換・・機械エネルギー①
手巻き②自動巻（蓄積手段：ぜんまい）図 7.1 シチズンクオーツ「クリストロン ソーラーセル Cal.8629」
（出典：シチズン時計）

クオーツ腕時計の低電力化が進んだこともあり、あまり大きなエネルギーの創出を必要とせず、腕時計サイズの中で発電の可能性があったことも開発への弾みがつく要因となった。

（1）太陽電池腕時計の原理 4）
太陽電池腕時計の原理を図 7.2 に示す。時計に照射された太陽エネルギーが太陽電池により電気エネル

1970 年代後半から 80 年代にかけ、各社よりクオー

ギーに変換され、ここで発生した電気エネルギーは制ツ腕時計用発電装置を搭載した種々の製品が市場投入

御回路を通って、二次電池へ充電され二次電池から『時計技術の系統化調査』～機械式時計からクオーツ時計へ、更なる高精度を求めて～65

ムーブメントに常に平均化した電気エネルギーが供給

でまだ市販されないが日本で初めての太陽電池付腕時

され時計を駆動する。

計」と紹介された。これが、今日のシチズン時計「エコ・ドライブ」の原型である。図 7.3 にプロトタイプの外観を示す。ソーラーセルは 6 段の構造である。
クリストロン ソーラーセルの仕様 6）は以下の通りである。
ムーブメントサイズ：直径 26.4mm
時間精度：月差± 15 秒

持続時間

：5 年

厚み 5.17mm（最 初の 2 年間は全く光を当てなくても動き続ける）
図 7.2

太陽電池腕時計の構成

4）太陽電池仕様波長：7000Å～9000Åの光に最高感度を示す。
（太クリストロン ソーラーセルの太陽電池は、1 個当

陽光だけでなく室内光でも充電可能）

たり 0.5V 程度の起電力のため、時計の駆動に必要な充電能力：1 日約 10 分の太陽光照射で、時計を 1

電圧に上げるため 8 個のソーラーセルを直列に繋いで日駆動できる。

いた。
制御回路は以下の働きをしている。
①太陽光が照射しない時に二次電池から太陽電池の方に逆に電流が流れることを防止する。
②あまり強い光で、一度に大電流が流れることによる二次電池の損傷を防ぐ。
（2）二次電池に銀電池を使う挑戦 3）
当時の銀電池の品質レベルは低く、漏液性が悪く 1
週間ぐらいで漏液が始まるような状況であった。実用になったのは、唯一、先に紹介したシチズン「エック
スエイト

図 7.3

プロトタイプ 5）

X-8」に搭載した銀電池であった。これを無尽蔵にある太陽のエネルギーを電気エネルギーに使っての実験がスタートする。銀電池を使った場合の変換する太陽電池であるが、太陽電池が持つ独特の色問題は、充電時の水素ガスの発生で、水素ガスの発生に対していろいろな意見があった。腕時計のように身は充電をしている証明であるが、電池の膨らみと液漏に着ける装飾品と太陽電池の色は合わないと、太陽電れを引き起こす。これを抑えながら充電する回路条件

池の素地をそのまま時計表面にデザインすることは主を見つけ出し、水素ガスの発生をコントロールした。

流にはなり得なかった。そこで太陽電池を腕時計に搭

太陽電池により多くの電気エネルギーを作っても、主電源が満タンになってしまえば、電気を捨てなけれ載するための技術活動が始まる。
①太陽電池表面を隠す方法

ばならず、せっかく作ったエネルギーを無駄にしてい太陽電池は直接太陽光に当たることにより、より多た。エネルギーを溜め込む時計の主電源の開発が進

くのエネルギーを取り込み電気エネルギーを発生させみ、ゴールドキャパシタ→二次電池へと変わり、エネることが可能である。しかし、隠すことにより変換効

ルギー変換や充電効率は大きく向上した。

率は低下し期待する電気エネルギーを作り出せない。
作り出せるエネルギーが少なければ、時計自体の低電（3）太陽電池 4）5）力化を更に実施するとともに、電池に蓄積できる効率

プロトタイプの開発スタートは、1971 年頃シャープ（株）の Si 単結晶太陽電池を用いての充放電実験であ66

および容量の向上に向けた二次電池の開発、太陽電池の変換効率向上をメーカーと強力に推進した。

る。その結果、腕時計への太陽電池搭載の可能性を見時計メーカーは、太陽光などの光を透過する材料

出し、試作へと動き出す。この試作した太陽電池腕時（プラスチック材料等）を用いて文字板を作成し、装計は、1974 年 6 月の朝日新聞に「太陽電池が高いの飾品として相応しい文字板の外観開発に邁進する。プ

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.24 2017. Marchラスチックの表面処理、文字板厚み、材料色調等透過率と外観バランスの取り組みである。

世界初透明ソーラーセル搭載シチズン
7.2 「エコ･ ドライブ ビトロ」
7）②太陽電池の配置 5）太陽電池の配置を工夫する製品も登場した。シチ太陽電池腕時計の課題である、文字板の見栄えを解

ズン時計が、2001 年フレキシブルソーラーセルを採消すべく開発したソーラーセルは、全く太陽電池と気用した「エコ・ドライブ

エクリッセ」を販売する。

づかせない技術である。シチズン時計の技術研究所のソーラーセルをフィルム状に形成し、風防ガラスの下

三好幸三は、「開発の最初の動機は、実はシチズン商の本体ケース内側面（文字板外周部）にリング状に配事の人に、透明な太陽電池はできないですか？と、唐置しており、文字板の材質に制限をなくし従来の金属突に言われたのがキッカケなんです 7）」と語る。社内

文字板等の使用を可能にした。
（図 7.4 参照）

展示会での透明ソーラーセルの発表と、ソーラー腕時
計で普通の文字板を使いたいという要望が出始めた時期と重なり商品開発がスタートする。
図 7.6 に、従来の文字板の裏側に搭載された構造と、透明ソーラーセルを搭載した「ビトロ」の構造を示す。従来型では、光を効率よく吸収するために文字板に様々な工夫が施された。

図 7.4

リングソーラー「エコ ･ ドライブ エクリッセ」5）

シチズン時計は、2000 年のバーゼルフェアで太陽電池そのもののイメージを変える、最先端技術の結晶「世界初透明ソーラーセル」を搭載した新製品を発表
し、10 月、シチズン「エコ ･ ドライブ

ビトロ」
（以

降、ビトロと呼ぶ）を発売した。
（図 7.5 参照）

図 7.6 ソ
 ーラーセルの配置
セル（下）8）

従来（上） 透明ソーラー（1）透明ソーラーセルの原理 7）
透明ソーラーセルの作成には、大きく 2 つの方法、
図 7.5


シチズン「エコ ･ ドライブ ビトロ」
（出典：シチズン時計）

セルのパターンを微細化する方法およびセルを極力薄くする方法が考案された。薄くする方法は、アモル
ファスシリコンの屈折率が高いため、いくら薄くしても黄色い色が付いてしまい満足のいく透明度が得られなかった。したがって、セルの微細パターンの方法が『時計技術の系統化調査』～機械式時計からクオーツ時計へ、更なる高精度を求めて～67採用される。ガラス基板上に ITO（酸化インジウム

Cal.8T」をセイコー電子工業（現セイコーインスツル

錫）の透明薄膜、アモルファス ･ シリコン、ITO の株式会社）が開発し、セイコーより販売された。

順番でセルが構成される。一般的には 100µm 以下の

図 7.8 に示すように、大ぶりのりゅうずと文字板の間隔で線が並んでいる場合、肉眼でその存在を確認す

6 時位置に設けられた発光ダイオードの表示がデザイることが困難になる。また、10µm 以下の点も同じく

ンの特徴である。りゅうずはこの時計のコンセプトの目視は難しい。ガラス基板上に形成されたセルを半導一つ、人と時計の接点に当たる所で、回転のしやすさ

体技術を駆使した「反応性イオンエッチング」により、を考え直径を大きくしてある。発光ダイオードは電源

忠実にパターンを再現させることで、セルの幅 6µm、に用いられているコンデンサの充電完了を知らせるこ

間隔が 94µm の透明ソーラーセルが完成した。図 7.7とで、人と時計の接点となっている。

に透明ソーラーセルを示してある。1 つのユニットに275 本のセルが配置されている。

図 7.7

透明ソーラーセル 8）

図 7.8

セイコー



（出典：セイコーウオッチ）

インパクト

図 7.9 にムーブメントの展開図示す。発電機本体は（2）透明ソーラーセルの効果

図 7.10 に示すように、一対の発電用コイルとヨーク

透明ソーラーセルの効果は、太陽電池の素地が時計と 2 極の永久磁石からなる発電ローターで構成されての表面に出ないため、文字板の材質、仕上げに制限をいる。巻真の回転力はきち車と発電用輪列を介して発加えずに自由なデザインを可能にした。更に、線によ電用ローターに伝達される。発電用輪列はきち車も含るパターン化を実現したことで、通常の太陽電池セル

め 5 段の伝え車で構成され、巻真 1 回転に対し発電用のように一方向の光だけでなく、文字板に反射したローターは 300 回転する増速輪列になっている。

光、セルのサイドからの光も電気に変えることが可能になった。
ビトロのムーブメント仕様 9）は以下の通り。
ムーブメントサイズ：1 4.9（12-6H）
×12.5（3-9H）mm

厚み 2.5mm

持続時間（フル充電時）：約 5 か月
仕様電池：リチウム二次電池（φ 6.8mm
厚み 2.1mm）

7.3 世界初手巻き発電クオーツ腕時計「セイコー インパクト Cal.8T」
10）11）

手巻き発電クオーツ腕時計は、腕時計のムーブメン
トに小型の発電機構を内蔵し、使用者がりゅうずを使って時計にエネルギーを与えるクオーツ腕時計である。1986 年、電池式腕時計にはなかった人間と時計のコミュニケーション、接点を回復する狙いを持ち世界初の手巻き発電機構搭載「セイコー68

国立科学博物館技術の系統化調査報告

インパクトVol.24 2017. March

図 7.9

ムーブメント展開図 10）

コンデンサの電圧が 0V から充電を開始し、電圧がVs を超えるまで運針は停止状態である。この電圧 Vs
は、IC の発振開始電圧とモーターの最小駆動電圧とによって決まる。電圧 Vs～V3 の間は、2 秒運針を行ない、V3 を超えた段階で通常運針となる。これを充電量目安表示機能と呼び、通常運針に移行した段階で充電を止めても、1 日以上、30 数時間は運針を持続す
図 7.10Cal.8T の発電機 11）

る。さらに充電を続け VF を超えると、発光ダイオー
ドが点灯し、充電完了を伝える。

（1）作動原理

10）

通常運針になれば、電圧が V1 を切るまで通常運針

図 7.11 は Cal.8T の作動原理を示すブロック図であが続き、さらに放電が続き電圧 Vs までの間は 2 秒運る。太い矢印はエネルギーの流れ、細い矢印は制御の針となる。この 2 秒運針はエネルギー切れ予告を示

流れを示す。りゅうずに加えられた回転力は、発電用す。発光ダイオード点灯から運針停止までの持続時間

輪列を介して発電機へ伝えられ交流電力に変換されは、約 75 時間を達成している。

る。交流電力は、整流回路により全波整流されコンデンサを充電し、このコンデンサを電源とし IC および
ステップモーターを駆動する。
IC はコンデンサの電圧検出を行ない、充電が進みコンデンサの電圧が所定の電圧に達したことを検出した場合、過充電防止回路を作動させる。これにより余剰電力は発光ダイオードを通して放出され、発光ダイ
オードの点灯により充電完了を知らせる。また、IC はコンデンサの電圧に応じてモーターの駆動パルス仕様
を制御し、低消費電力で安定した駆動を達成している。

図 7.12

コンデンサ電圧と運針状態 10）（2）小型発電機の開発
小型発電機の開発ポイントは以下の通りである。
①発電用ローター磁石に高エネルギー密度の磁石を使い、磁束の絶対量を大きくし効率を上げる。
②発電用コイルを 1 対のコイルブロックに構成し、省スペースの空間を有効に活用し、発電に必要な巻数を確保した。
③できる限り太い径のコイル線を用い、さらに整列巻
きとすることでコイルのインピーダンスの低減を図った。
④発電用輪列の増速比を 300 倍とし、発電用ローターの回転速度を高め発電機本体の小型化と、充電時の使用者の個人差を吸収するように設定した。
図 7.11

発電機の開発目標を、充電時間 3 分間を可能にする

ブロック図 10）充電電流を確保し、周波数に対する充電電流の変化を

図 7.12 は、コンデンサ電圧と運針状態の関係を示す。縦軸にコンデンサの端子電圧を、横軸に時間をとってある。時間軸の充電時は拡大して表している。

小さくし、充電時間の個人差を吸収できることと定めた。
りゅうずの回転数と開放実効電圧を図 7.13 に示す。

『時計技術の系統化調査』～機械式時計からクオーツ時計へ、更なる高精度を求めて～

69

縦軸は、発生する電圧は交流なので実効値にしてあり、横軸はローターの回転周波数（即ち、発生する交（3）低 消費電力で広い電源電圧範囲に対応するス
テップモーターの開発

流電圧の周波数）で、これに対応するりゅうずの回転モーター駆動電圧範囲は、コンデンサの電圧から数も表示している。発電実験において、周波数のピー

0.9V～3V までを想定した。モーターの駆動方式は、

クは 3.5kHz、開放電圧 15V ぐらいまで発生し、コン

低消費電力を目的とした前述の適応制御システムを採

デンサを充電するに十分な電圧が得られた。

用する。一般にモーターは、電圧の上昇に伴い出力ト

更に、充電時の負荷すなわちコイルのインピーダン
ス、整流回路のダイオード、コンデンサの内部抵抗をルクも上がっていくが、あまり高電圧になると駆動できなくなる。

考慮したローターの回転数（周波数）と充電電流の関図 7.15 に示すように、電源電圧範囲を適当に区分係を調べる。図 7.14 にコンデンサ 0V 時の充電電流特し、それぞれ分割された電圧範囲に適したパルス仕様

性を示してある。充電電流は周波数の増大に伴い飽和を選定する。電圧 Vs から VF までを 3 つの電圧点で 4していく傾向があり、これは開放電圧の増分よりもイ

分割し、VF から V3 まではこの電圧範囲に最も適した

ンピーダンスの増分が大きいことによる。充電電流が適応制御のパルス仕様 A でモーターを駆動する。以大きければ、より早く充電することができるので、飽下電圧に応じて、パルス仕様 B、パルス仕様 C と設

和特性はこの点では不利であるが、周波数に対し充電定する。V1 から Vs までは電圧が低いので出力トルク

電流の変化が小さければ、充電時間の個人差を吸収でを確保するため、固定パルスにより駆動する。各電圧きる利点がある。

範囲に適した 4 種類のパルス仕様を設定することにより、変動するコンデンサ電圧に対して、安定駆動できるステップモーターを可能にした。

図 7.13

図 7.15開放電圧特性 10）電圧とパルス仕様 10）

Cal.8T のムーブメント仕様は以下の通りである。
ムーブメントサイズ：直 径 26mm × 25mm

厚み

3.4mm
時間精度

：月差± 15 秒

二次電源：キ ャ パ シ タ（ 直 径 9.5mm
厚み 2.1mm）

持続時間：75 時間7.4 世界初自動巻発電クオーツ腕時計「SEIKOKINETIC（キネティック）Cal.7M」
12）13）

クオーツ腕時計の電池交換の煩わしさを無くした
図 7.1470

充電電流特性（コンデンサ 0V）10）

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.24 2017. Marchい。機械式自動巻腕時計のように腕に着けていれば止
まらず、しかも機械式腕時計の 100 倍の高精度を常に身に着けていられる。こんな理想的な腕時計を目指し構の改善に取り組んだ。
自動巻発電腕時計は以下に上げる 4 つの目的を達成て自動巻発電クオーツ腕時計が開発された。セイコー
エプソンの技術者は、世界初のクオーツ腕時計「アスするために開発された。

トロン」を発売後、「発電することで電池を不要にす①機械式自動巻腕時計のように人間の運動エネルギーる」というアイデアを持っていた。1971 年には、自を時計の駆動エネルギー源として利用し、かつク

動巻発電関連の最初の特許を出願している。

オーツ腕時計としての精度を得ること。

当時は、発電量と消費電力の差に大きな開きがあ②ソーラー腕時計のように、日照条件や携帯状態に影響されないこと。

り、プロジェクトとして開発をスタートするが何回か頓挫している。一般的に発電機で効率よく発電するた③電池調達の不便な地域でも使用できるクオーツ腕時計であること。

めには、ある一定のレベルの運動エネルギーが続くことが条件である。腕時計の小さな回転錘の不規則な動④電池廃却を不要としたクリーンエネルギーなクオー
ツ腕時計であること。

きで、発電できる電気量はごくわずかである。
1980 年代前半、新しい開発プロジェクトがスター

1986 年 10 月の欧州時計学会で「自動巻発電クオー

トする。とりあえず、紳士用腕時計を改造して、腕時ツ腕時計」の技術発表を行なう。キネティック技術は計サイズで発電実験したが、取り出せた電流は、当時スイスで予想外の大きな反響があり、特に、日照時間のクオーツ腕時計の消費電流などを考慮すると 100 分の少ない北ヨーロッパでは、ソーラー腕時計より優れの 1 であった。まず、回転錘の動きと発電量の関係をたシステムだと評価された。

詳細に調査することから始めた。目標値の 10 分の 1

1988 年 1 月、「AGS」（Automatic Generating

までの発電量を作り出せたが、クオーツ腕時計の消費

System）の名前で世界初の自動巻発電クオーツ腕時

電力を前提に製品化すると、回転錘をもっと大きく重計 Cal.7M が、ドイツ・インフォルゲンタ見本市で発くする必要があり、電池式のクオーツ腕時計に比べる

表、発売された。
（図 7.17 参照）次いで、4 月に国内とはるかに重く厚い腕時計になる。小型発電機の開発

で「オートクオーツ」の名称で発売され、後に、国内だけでは限界を迎える。しかし、1980 年代に入ると

海外とも名称を「KINETIC」に統一した。図 7.18 にクオーツ腕時計のステップモーターの低電力化技術もは紳士用（左）、ほぼ 1 円玉と同サイズの婦人用（中）大きく前進し、可能性の兆しが見え始めた。

のムーブメントで、クロノグラフ付き（右）の外観を

図 7.16 に示すのは、セイコーエプソンが進めた低示す。

電力化の推移であるが、世界初のクオーツ腕時計の開発から約 20 年間でクオーツムーブメントの消費電流は、30 分の 1 に低減されている。

図 7.17

SEIKO KINETIC（キネティック）（出典：セイコーウオッチ）

自動巻発電クオーツ腕時計の特徴、および電子回路を含めた駆動方式について述べる。

図 7.16
（1）自動巻発電クオーツ腕時計の作動について

省エネルギー化の歩み（出典：セイコーエプソン）

このような技術の流れの中で、技術者の夢である自図 7.19、図 7.20 に自動巻発電・蓄電機構を分解した図と機能説明を示す。
①腕の動きで、機械式自動巻腕時計と同様の回転錘

動巻発電腕時計の開発は進められた。実現のために、（タングステン合金製）が回転する。

更なるムーブメント全体の低消費電力、発電・蓄電機②回転を歯車列によって約 100 倍に増速して、サマリ『時計技術の系統化調査』～機械式時計からクオーツ時計へ、更なる高精度を求めて～

71

図 7.18 左から紳士用、婦人用、クロノグラフ付
（出典：セイコーウオッチ ･ セイコーエプソン）

ウムコバルト磁石製の発電用ローターを超高速で回転させる。

（2）発電の原理 14）
図 7.21 は回転錘が 1 回転したときの発電電流波形③それにより、発電用コイルに電磁誘導作用で交流電圧が発生し電流が流れる。

を示す。これはローターの回転により発生した交番電流を半波整流して得られた電流波形である。個々の④発電された電流は、制御回路の整流回路で整流さ電流波形はローターの半回転で発生する電流波形でれ、二次電源であるキャパシタ（コンデンサ）に充あり回転錘の回転に応じて図に示すように変化する。

電される。

ローター半回転の電荷量 qn は、電流波形の時間積分⑤この充電された電気エネルギーにより時計用回路が駆動される。

である。
tn

qn = ∫ idt（C）

・・・（1）

0i：発電電流（A）
tn：発電時間（s）
ここで電流波形の数を M とすると、回転錘が 1 回転することによって発電される電荷量 Q は、式（2）で表すことができる。
（C）・・・（2）

したがって、発電量を決定する大きな要因は、発電
図 7.19KINETIC のシステム



電流 i と発電時間 tn であることが分かる。

（出典：セイコーエプソン）

図 7.21発電電流波形 14）

回転錘を用いた超小型自動巻発電機の理論解析を行なった結果、発電量を決定する発電電流 i と発電時間
tn は、図 7.22 に示す閉ループを流れて決定される。
i ：発電電流（A）
Tb ：電磁ブレーキ（N･m）
図 7.2072

AGS のしくみ

国立科学博物館技術の系統化調査報告

13）Vol.24 2017. March

Tr ：発電に有効なトルク（N･m）ω ：ローターの回転角速度（rad/s）

以下に開発のポイントを述べる。

tn ：発電時間（s）①概略システム

発電に有効なトルク Tr によってローターがある回

図 7.24 は、回路システムの基本構成図と電力の流転角速度ωで回転すると、この回転角速度ωに応じてれを水力の流れに置き換えた仮想システム図である。

発電時間 tn と発電電流 i が決まり、この発電電流 i にキャパシタ電圧が低く時計の駆動可能電圧に至らない

よってローターに電磁ブレーキ Tb がかかり、電磁ブ

時は、昇圧回路によりキャパシタ電圧を高電圧に変換

レーキ Tb によって発電に有効なトルク Tr が決定さ

して時計を駆動する。電圧変換された電力は補助コれる。

ンデンサに蓄積される。したがって、時計の駆動は

尚、発電電流、電磁ブレーキ、発電に有効なトルク、

補助コンデンサによって行う。キャパシタの静電容

発電時間の詳細は、日本時計学会誌 No．120「ウオッ

量は 0.33F と高容量のものを用い、補助コンデンサは

チ用自動発電機構の開発」を参照願いたい。

15µF を用いた。
仮想システム図で説明すると、キャパシタと補助コ
ンデンサを容量の極端に異なる水槽に置き換えている。すなわち、大水槽には発電機より水が供給されて水量が増えても、水槽が大きいのでなかなか水位（電圧）が上がらない。そこでポンプによって小水槽に水を汲みだして小水槽の水力で時計を駆動する。小水槽

図 7.22発電のメカニズム

はわずかの水量でも高水位が得られ、時計駆動可能と14）なる。また、ポンプにより常時、水を供給されている（3）多段昇圧回路による駆動システム

15）ので水量不足も問題とならない。

二次電源にキャパシタを使うため、クオーツ腕時計
を駆動する際に、図 7.23 に示すような広い電源電圧変化を想定しなければならない。一方、一次電池の場
合には電圧変動を考える必要がない。キャパシタ電圧
は充電状態にあると上昇していき、放電状態にあると下降する。図のキャパシタ電圧遷移は模擬的に示したもので、実際には、その放電状態により 0V から VDC（キャパシタの直流耐圧）までの種々の値を取る。
図に示すように一次電池と同様な持続時間と、発振回路、モーター駆動回路を駆動電源電圧の各値におい

図 7.24て確実に動作し、クオーツ腕時計としての基本性能を確保するとともに、「止まっている状態からでも振れ

概略回路システム図 15）②回路の低電圧側作動領域の拡大ばすぐ動く時計」「放置しておいても長い期間動き続

キャパシタ電圧を 4 段階に昇圧する多段昇圧回路にける時計」を可能にするための開発は以下の通りであより低電圧側の作動領域を拡大した。多段昇圧の概る。

念、回路構成を説明する。

・回路の低電圧側作動領域の拡大② -1 多段昇圧の概念

・電圧変動に対する回路の動作安定化

図 7.25 に多段昇圧の概念図を示す。
VSC：キャパシタ電圧

VSS

：昇圧電圧

VON

：昇圧開始電圧

Vdown ：昇圧倍率切換電圧（高倍率→低倍率）
Vup：昇圧倍率切換電圧（低倍率→高倍率）

VLIMIT ：リミッター作動電圧
キャパシタ電圧 VSC は、時計が振られて充電されている時は上昇し、時計が放置されていて放電状態にあ
図 7.23

キャパシタ電圧と一次電池電圧15）るときは下降していく。この状態を充電期間、放電期『時計技術の系統化調査』～機械式時計からクオーツ時計へ、更なる高精度を求めて～73

図 7.25間として模擬的に示してある。昇圧電圧 VSS は、キャパシタ電圧 VSC に昇圧倍率を掛け合わせた電圧で、時計は昇圧電圧 VSS によって駆動される。
図にあるように、昇圧倍率はキャパシタ電圧 VSC が低い状態から 3 倍、2 倍、1.5 倍、1 倍の 4 段階となっている。

多段昇圧概念図 15）

圧される。
例えば、1.5 倍昇圧（VSS=1.5VSC）を説明する。
状態 a・・・キャパシタ電圧が VSC の時、昇圧コンデ
ンサにはそれぞれ 1/2VSC が充電される。
状態 b・・・キャパシタ電圧 VSC と昇圧コンデンサ
1/2VSC の和が補助コンデンサに充電される。

② -2 多段昇圧方式② -3 即スタート回路

昇圧方式としては、コンデンサ切換によるチャージ

すべての回路系を駆動している電源は補助コンデンポンプ方式を採用している。この方式は低電力用では

サであり昇圧電圧 VSS であるが、これから昇圧動作をあるが変換効率が高く回路規模も小さい。図 7.26 に開始しようとする時点では、まだ補助コンデンサ電圧

コンデンサ切換方法を示す等価回路図である。キャ

VSS は高くなっていない。したがって、発振回路は発パシタを含めて 4 個のコンデンサにより構成されてい振しておらず、昇圧クロックを供給できないため昇圧る。昇圧動作は所定の昇圧クロック f により、各コン動作に移行できない。この問題点を解決する回路が即デンサの接続状態をトランジスタで切換えることによ

スタート回路である。昇圧回路とは別手段で補助コンり行なう。1 倍昇圧以外は昇圧クロック f の切換周波

デンサ電圧 VSS を高めるのが目的である。図 7.27 に数で状態 a と状態 b を交互に繰り返すことにより昇即スタート回路を示す。動作原理は、キャパシタに直列に挿入した即スタート用直列抵抗に発生する電圧降下を利用している。発電電流 i がキャパシタに流れ込
んだ時に限って、補助コンデンサ電圧 VSS は、 VSS=i

図 7.2674

コンデンサ切換方法 15）

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.24 2017. March

図 7.27

即スタート回路 15）

（R ＋ r）＋ VSC となる。すなわち、即スタート回路

ク）Cal.6C」（以降、サーミックと呼ぶ）が発売された。

動作中は、時計を振ると補助コンデンサ電圧 VSS は高熱の放出をイメージさせるダイナミックかつ先進的なくなる。このように、多段昇圧回路、即スタート回路

スタイルを創った。（図 7.28 参照）

を採用することにより、時計が止まっている状態から動き出すまでの時間を短縮でき、時計の動作期間を大幅に伸ばすことが可能である。
Cal.7M のムーブメント仕様は以下の通りである。
ムーブメントサイズ：直径 27.6mm

厚み 4.5mm

時間精度：月差± 15 秒

二次電源：キャパシタ

持続時間：75 時間（フル充電から）（直径 9.5mm

厚み 2.1mm）

この腕時計サイズの小型発電機構技術は、「小型発
電 装 置（ 内 容： 発 電 機 構 造 ）」特公平

H7-056517、「電子時計（内容：昇圧駆動システム）
」特公平

H7-

図 7.28 SEIKO THERMIC（サーミック）

052230 等多くの特許となり、1996 年、「自動巻発電ク

オーツウオッチの開発」により、第 42 回大河内記念（出典：セイコーウオッチ）（1）熱 - 電気変換原理 17）

技術賞を受賞する。

ゼーベック効果を用い、p 型と n 型の接合体による熱発電クオーツ腕時計「SEIKO THERMIC（サーミック）Cal.6C」16）

熱電半導体エレメントを 52 対、104 本使用して 1 モ

電気的に異なる二種類の導体（または半導体）の熱して 1 ユニットとした。1 ユニットの熱電半導体エレ電効果として「電気→熱：ペルチェ効果」「熱→電気：

メント数は 1040 本である。熱電半導体エレメントのゼーベック効果」があり、電気エネルギーを熱に変換

材料は、常温付近で比較的性能の良い BiTe（ビスマするペルチェ効果を応用した小型冷蔵庫やコンピュース－テルル）系焼結材の半導体を用いる。この材料のターの CPU 冷却用として実用化されている。人の身ゼーベック係数は p 型 n 型とも約 200µV/K である。

体から発生している熱エネルギーは、100% 電気エネ

よって、1 ユニットの起電圧は約 0.2V/K となる。

7.5

ジュールとし、このモジュール 10 個をパッケージ化

ルギーに変換できたとすると、60W の電球を点灯できる能力を持つといわれる。この数 % を利用できれ（2）熱発電モジュールとユニット 17）

ばの思いで、セイコーインスツルの技術者は、人の腕

図 7.29 に熱発電モジュールの簡略図（左）と熱発から放出される熱エネルギーに着目し、腕の体温と外電モジュール（右）を示す。p 型 n 型とも熱発電半導

気温との温度差で発電し、その電気エネルギーを二次体エレメントのサイズは、縦横 80µm、高さ 600µm

電池に蓄えながら時計を動かすウオッチの開発に挑戦である。シリコン基板上に熱発電半導体エレメントをした。

p 型と n 型を交互に直列接続するよう配線し、接続し熱電変換の基本的な原理は、1821 年に T.J.Seebeckている。熱発電モジュールのサイズは上側の基板がが発見したゼーベック効果であり、最も利用されてい1.7mm × 2.14mm、 下 側 が 2.36mm × 2.14mm、 総 高

るのが、宇宙開発分野である。1977 年に打ち上げらさ 1.27mm である。下側の基板には他のモジュールとれたボイジャー1 号に、この原理を応用した熱発電機の接続用パッドを設けている。

が搭載された。その後、地球環境問題がクローズアッ
プされるに従い、新しい発電方式として注目され、廃熱利用等様々な分野で研究開発が進められた。
腕時計においては、大きな起電力は必要としないものの、腕時計として成立するサイズにする必要があ
り、熱発電素子の大幅な小型化と高度な微細加工技術が要求される。1998 年 12 月、セイコーインスツルが開発し、セイコーより「SEIKO THERMIC（サーミッ

図 7.29

熱発電モジュール
（出典：セイコーインスツル）『時計技術の系統化調査』～機械式時計からクオーツ時計へ、更なる高精度を求めて～

75

図 7.30 に熱発電ユニトを示す。ユニットのサイズ
は、縦横 15.2mm × 10.0mm、高さ 2.7mm である。上の充電が可能である。二次電源はチタン系リチウム二次電池（1.5V）を使用している。

下の板は加工性と熱伝導性を考慮して Bs 材を用い、

図 7.32 にスイッチドキャパシタ昇圧回路の 1 段分

枠の材料は熱が伝わり難く、かつ丈夫なプラスチックを示す。図中 A と B に逆相のパルスをクロックとし材を用いた。

て入力する。A 入力のトランジスタが OFF のとき、
B 入力のトランジスタが ON となり、C1 がチャージされる。次に、A 入力のトランジスタが ON のとき
B 入力のトランジスタは OFF となり、C1 ＋ IN（約2 倍）の電圧が C2 へチャージされ OUT 出力となる。
この昇圧回路を 4 列直列に配置して、1,2,4,8,16 倍の昇圧を行なう。昇圧倍数は入力電力の大きさにより最適倍率となるように制御回路で制御する。昇圧回路の昇圧効率は、熱発電ユニットの出力電圧が 0.2V から
0.3V のときに最大になるように設定している。

図 7.30

熱発電ユニット（出典：セイコーインスツル）

図 7.31 に熱伝導のイメージ図を示す。腕からの体温は腕時計の裏蓋を介し熱発電モジュールに伝わり、

図 7.32スイッチドキャパシタ昇圧回路（1 段分）17）

熱伝導板を通して時計外部の外気へと放熱される。体温が必ず熱発電モジュールを通過するよう断熱材で遮断している。

（4）発電量 17）
図 7.33 に熱発電式ウオッチで得られる起電力の時間的推移の一例を示す。熱発電式ウオッチを室温と同温度にした後、腕に装着して約 1 時間の発電電圧を記録した。熱発電ユニットの発電電圧は無負荷状態での測定値である。携帯直後はケースが温まっていないので起電力が大きいが、装着してから時間が経つと熱平衡状態になり、ほぼ一定の起電圧となる。

図 7.31

熱伝導のイメージ図 16）（3）昇圧回路 17）
携帯時に熱発電ユニットは、0.2V から 0.3V 程度の起電力を発生する。この発電電力を時計駆動および二次電池へ充電するために昇圧が必要となる。昇圧回路
はスイッチドキャパシタ昇圧回路を 4 回路直列接続した構成である。これにより 16 倍の昇圧電圧が得られ、昇圧回路への入力電圧が 0.1V 以上あれば二次電池へ

76

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.24 2017. March

図 7.33起電力の時間的推移 17）

世界初ぜんまい駆動クオーツ腕時計「SEIKO
7.6 SPRING
DRIVE（スプリングドライブ）Cal.7R」

18）
19）

機械式時計技術と電子時計技術、そして日本の匠の技が創り上げた、世界初の「SEIKO SPRING DRIVE（スプリングドライブ）Cal.7R」（以降、スプリングド
ライブと呼ぶ）をセイコーエプソン（株）が開発し、セイコー（株）が 1998 年スイスバーゼル・フェアで発表、1999 年 12 月発売した。
（図 7.34 参照）

図 7.35


実験用ムーブメント（出典：セイコーエプソン）

1997 年最終の開発プロジェクトがスタートする。
これは、1988 年に発売したキネティックによってウオッチの低消費電力化が大幅に進み、“ クオーツロッ
ク ” 式ウオッチの実用化への目途が見えたことと、スイスでも同様の研究をやっているとの情報が入ったことによる。1997 年秋のスイス時計学会で、スプリ
図 7.34

SEIKO SPRING DRIVE（スプリングドライブ）（出典 : セイコーウオッチ）

ングドライブの制御方式の原理についての技術発表を行なった。同時に、スイス時計の研究開発機関である
Asulab 社から「クオーツ式ムーブメントの精度を持

スプリングドライブの大まかな仕組みは、機械式時

つ自動巻き機械式ムーブメント」（SALTO）の研究発計と同じぜんまいの力でローターを回転させ、その表がされた。原理は全くスプリングドライブそのもの

回転運動を電気エネルギーに変換、その電気エネル

であったが、試作機およびテスト結果より、発電機はギーで水晶振動子を駆動しローターの回転速度を調

厚く消費電力もまだ桁違いに多いことを知って関係者速する。この発想は、1977 年セイコーエプソン（株）

は安心した。ローターの回転速度制御の方法、発電機の赤羽好和によって生まれた。赤羽は、「機械式腕時の改良、IC の低消費電力化等の解決により、1998 年

計の時間精度をもっと高めたい」「長く愛着を持ってスイスバーゼル ･ フェアでの発表にこぎ着けた。
スプリングドライブの原理、ローターの速度制御方

使って欲しい、なおかつ精度も良い」の思いがあり、精度の高い標準器で補正してやれば、機械式腕時計の法、機械損失低減等について述べる。

精度を飛躍的に高められるとの考えから、1978 年「クオーツの標準器で機械式腕時計を補正する “ クオーツ

（1）スプリングドライブの原理
図 7.36 に示すように、坂道を自転車で下ることをロック ”」の基本特許を出願する。
開発のスタートは、図 7.35 に示すように機械式ムーブメントのてんぷ周りを、永久磁石を取り付けた回転
体とバウムクーヘン型のコイルに改良して、動作および制御の確認から始めた。図の端子部が、コイルの両端を短絡させることによりブレーキをかけ、回転速度を制御する接点である。速度制御を含めた基本的な機構の可能性は見えたが、永久磁石での発電電力と水晶振動子を発振させ制御する電子回路を動かす電力とに大きな差がありすぎ頓挫する。発電量を多くするには、ローターの回転速度を大きくすれば良いが、大きくすると時計の持続時間が短くなる。発電のエネル
ギー効率、IC の消費電力の大幅な改善が必要不可欠であった。

図 7.36

クオーツロックの考え方（出典：セイコーエプソン）『時計技術の系統化調査』～機械式時計からクオーツ時計へ、更なる高精度を求めて～77

想定する。坂道の勾配がぜんまいを巻いたときのエネ（2）発電調速機の構成

ルギー、自転車を時刻表示の針および輪列、ペース

図 7.38、図 7.39 に示すように、2 個のコイルブロッ

メーカーを時間標準源とする。坂の上より自転車で下クと、磁石を備えたローターとで構成される。コイル

り始めるが、ブレーキを掛けないと速度は速くなる。

ブロックの小型化で磁気損失を低減し、ローターのそこで、ペースメーカーに合せブレーキングをして、回転検出を考慮して左右対称の 2 体構造を採用した。

速度を調整すると一定速度で下ることが可能である。

ローターは 2 極の円柱形磁石を有し、ステーターを介

通常の機械式時計は、巻かれたぜんまいの解ける力

してコイルに磁束を鎖交させる。また、ローターは携を輪列に伝え、脱進機がその力を一定の速度に制御す

帯中の外乱に対し、回転が安定するように慣性円板をることで運針が安定する。スプリングドライブも同様備えている。ぜんまいからのトルクでローターが回転に、ぜんまいの解ける力が輪列に伝わり、その力が制すると、2 個直列に接続されたコイル端子から誘起電

御され運針が一定に保たれる。ただし、力を制御する

圧が発生する。この誘起電圧は整流回路を経て IC に構成が機械式時計と異なっている。機械式時計でい電力を供給する。

う、脱進機（がんぎ車、アンクル、てんぷ）が図 7.37のトライシンクロレギュレーター 3（ローター、コイル、IC、水晶振動子）に置き換わっている。
トライシンクロレギュレーターの働きについて詳細に説明する。
①ぜんまいの解ける力をエネルギーとしてローターが回転し、コイルに電流が流れ、IC と水晶振動子を動かす。（ソーラーやキネティックは二次電池を使用しているため、二次電池に電気が溜まるまで作動しないが、スプリングドライブは二次電池を使用していないので、ぜんまいを少し巻くだけで動き出

図 7.38スプリングドライブ

ムーブメント図 19）

す。
② IC が水晶振動子の正確な信号とローターの回転速度を比較する。
（水晶振動子の 32,768Hz を 12 回分周すると正確な 8Hz が割り出せる。その高い時間標準源で補正するため高精度が可能となる。）③水晶振動子の正確な信号にしたがって磁力でブレーキを掛けたり外しながら、ローターの回転速度を調整する。

図 7.39発電調速機の断面図 19）

この一連の動作を行なう機構を発電調速機と呼ぶ。
（3）速度制御の概要
ぜんまいの解ける力は増速輪列を介して発電調速機のローターに伝えられる。ぜんまい特性や輪列の増速
比は、制御を行なわない状態ではローターの回転数が設定速度 8Hz より速く回転するように設定してある。
時刻表示の針は輪列に固定されているため、輪列の回転とともに回転する。
図 7.37

トライシンクロレギュレーター

（出典：セイコーエプソン）

発電調速機はぜんまいから伝わる機械エネルギーを
電気エネルギーに変換し、発電した電力で制御回路を駆動する。制御回路は発電調速機のローターの速度を
1 回転ごと検出する。水晶振動子が発生する信号を基

3 TRI：3 つの ①機械的な力 ( ぜんまい：動力源 ) ②磁力 ( 発電機：ブレーキ ) ③電気信号（クオーツ：基準信号）の同期した調整器を、TRI SYNCHRO REGULATOR と命名した。

78

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.24 2017. March

準に、輪列の速度が設定速度の 8Hz になるように発電調速機のローターにブレーキを掛ける。ブレーキは
コイルを短絡することで生じる電磁ブレーキである。

このようにして発電調速機のローターの回転が設定速

コイルに流れる電流は、ブレーキデューティ比が大き度になるように制御される。増速輪列に取り付けられくなるほど大きくなるため、大きい誘起電圧が得られた秒針は 1rpm で回転し、正確な時刻を表示する。

る。ただし、ブレーキデューティ比が 90％を超えると、この電流は飽和し発電電圧も大きくならない。実（4）発電調速機の技術ポイント

験結果から、最も高い発電電圧を得るには、70％～

発電調速機のローターの回転数は、設定回転数 8Hz

90％のブレーキデューティ比であることがわかった。

より速くなるように設定されている。したがって、調したがって、チョッピングの周波数を一定にして、速機能は、常にローターにブレーキをかけ減速させる

大きなブレーキ量が必要な場合は、ブレーキデュー

動作である。ブレーキを掛ける調速制御に伴う大きなティ比を大きくし、小さなブレーキ量の場合にはブ課題が以下の 2 点である。

レーキデューティ比を小さくする方法で発電量を確保①ぜんまいのトルクが大きい領域では、ローターに伝した。

わるトルクが大きくなり、ローター回転も速くなる
ためブレーキ時間が長くなる。ローターにブレーキを掛ける（コイルの両端を短絡させる）と、誘起電圧が発生しないため発電しない。ブレーキ制御期間
中の発電量の低下を抑え、制御回路の駆動に必要な電力を確保する開発が必要である。
②速度制御のために発電コイルの誘起電圧からロー
ターの回転検出をし、コイルの両端を短絡させブ
レーキ制御をすると、原理的にブレーキをかけている間は誘起電圧が発生しないため、ローターの回転検出ができない。ブレーキ制御期間中のローターの回転検出方法の開発が必要である。
（4）-1

図 7.41（4）-2ブレーキ制御期間中の発電量を確保する方法

発電電圧とブレーキデューティの関係 19）

ブレーキ制御期間中のローターの回転検出方法

発電波形は、図 7.42 の上段の波形のように正弦波

この方式は、チョッピング制御のブレーキ印加によの発電波形に、チョッピング制御による誘起電圧を重り発電電圧の低下を防ぎ、かつブレーキ印加期間を長畳させた波形である。前項のブレーキ期間中での発電

くすることによって、高い発電電圧が得られるブレー量を確保するチョッピング制御を利用することで回転キ制御である。図 7.40 にチョッピング制御のブレー検出を可能にした。チョッピングによるブレーキ制御

キ信号波形を示す。図の破線期間内（デューティ比表

では、ブレーキ期間を長くすることはブレーキデュー示部）がブレーキ期間である。例として、チョッピン

ティ（短絡期間）を大きくすることで、必ずチョッピ

グ周期が 256Hz で、ブレーキデューティが 80％（強ング周期毎に誘起電圧が発生する。長期にわたる波形

いブレーキ）のときと、ブレーキデューティが 30％の欠落期間がないことを利用し、回転波形（図 7.42 の（弱いブレーキ）のブレーキ信号波形を示す。

下段の波形）を検出するタイミングを誘起電圧発生時とし、このタイミングで発電電圧と基準電圧の比較を行なう。図では、3 回連続して検出したときに始めて下段のようなパルスを作成する検出アルゴリズムとし

図 7.40ブレーキ制御信号 19）

図 7.41 は、発電電圧（充電用コンデンサの充電電圧）とブレーキデューティ比の測定データである。図において、チョッピングの周波数が大きい領域では、発電機に印加されるブレーキデューティ比が大きくなるにつれ、発電電圧が上昇する。これは、発電コイ
ルの両端を OFF（すなわちブレーキ解除）する瞬間、

図 7.42

ローター回転検出タイミングチャート 19）『時計技術の系統化調査』～機械式時計からクオーツ時計へ、更なる高精度を求めて～79た。尚、技術の詳細については、マイクロメカトロニ
クス Vol.44 No.1「ゼンマイ駆動高精度ウオッチの発電･ 調速制御システムの開発」を参照いただきたい。
（5）スプリングドライブを支える生産技術
ぜんまいのエネルギーを出来るだけ効率良く伝達

単体

し、発電機の発電効率を高くすることにより持続時間を延ばす生産技術を紹介する。
（5）-1

伝達車の歯車面および枘部の磨き技術

香箱車から発電機のローターまで歯車列により増速させ発電を行なうが、ぜんまいエネルギーをロスなくローターに伝達し、発電量に置き換えることが必要である。第 2 章 2.1.2 で述べたように、歯車段が多くな

積層後れば噛合い効率は低下し伝達エネルギーも少なくなる。図 2.4 に示すように、各々の歯車の噛合い部および枘部を磨きあげ、噛合い効率と耐久性を向上してい
る。
（5）
-2

発電用コイルの整列巻技術

発電量を多くするため、細線を多く巻く必要がある。ランダムに巻き線を行なうと、図 7.43 の従来コ
イルの写真のように、コイル線の間に隙間が生じて巻密度が非常に粗くなりコイル抵抗が高くなってしまう。写真の新しいコイルのように、巻き線を整列させて行なうことにより同じ巻き数なら抵抗を小さくでき、同じ抵抗なら巻き数を多くすることができる。

図 7.44

発電用アモルファスステーター（出典：セイコーエプソン）（6）スプリングドライブの特徴
スプリングドライブは、ぜんまいの力から伝わるエネルギーで駆動され、クオーツの標準信号で制御される腕時計で画期的な特徴を持つ。
①機械式腕時計と同じぜんまいの力で駆動するため、大きくしっかりした表示針を用いることができる。

図 7.43


コイル整列巻（出典：セイコーエプソン）

更に、クオーツ腕時計の 1 秒ステップ運針ではな
く、完全なスイープ（連続）運針であり、時の流れを表現できる。
②時間標準は水晶振動子であるため、月差± 15 秒以（5）-3

発 電用ステーター用アモルファス材のプレス

内とクオーツ腕時計と同等の高い時間精度を実現で
きる。

抜き技術
ステーター材として磁性材料の中で最も損失の少な③エネルギー源はぜんまいであるため、一次電池や二いアモルファスの磁性材料を採用した。この材料の加次電池等を必要としない、地球環境に配慮した製品

工上の特徴は、硬くて脆く薄い板厚（25µm）の素材である。

のためプレス抜きが大変難しいことである。このアモCal.7R 以降、スプリングドライブは進化を続け、ルファスコアを積層して発電用ステーターを完成させ持続の長時間化、クロノグラフ付き等高付加価値製品た。図 7.44 の写真（上）がアモルファスコアの単体の展開を図っている。

で、写真（中）に積層した発電用ステーターの完成品80を示す。写真（下）は積層した発電ローター入り部のスプリングドライブ Cal.7R のムーブメント仕様

断面を示す拡大写真である。

ムーブメントサイズ：直径 29.0mm

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.24 2017. March

厚み 3.5mm

時間精度：平均月差± 15 秒

イコークオーツ Cal.8T23〉 pp.430-435（平均日差± 1 秒相当）

12 月 15 日

持続時間：約 48 時間

駆動方式

：ぜんまい

12） グ ッ ズ プ レ ス 編 集 部 特 別 編 集：「THE SEIKO
BOOK時の革新者－セイコー腕時計の軌跡－」

pp.103-109
参考・引用文献
術の最前線」マイクロメカトロニクス（日本時計pp.1-6

SCALE

エプソン［1881～2000 年］」2001 年 2 月発行
14）長尾昭一，安川尚昭，吉野雅士：「ウオッチ用自 動 発 電 機 構 の 開 発 」 日 本 時 計 学 会 誌 No.120

2000 年 12 月

2） シチズン時計株式会社：REAL

Vol.16

pp.40-48

1987 年 3 月

15） 早 川 求， 矢 部 宏， 吉 野 雅 士：「 自 動 巻 発 電 ウ

043） シチズン時計株式会社：「受け継がれるシチズンのモノづくり精神」Hours Vol.36

pp.10-13

4） シチズン時計株式会社：シチズンライフ「製品の話1999 年 5 月 1 日発行

13）セイコーエプソン株式会社：「年表で読むセイコー

1） 春日政雄：「腕時計にみるマイクロエネルギー技学会誌）Vol.44No.4

1986 年

シチズンクオーツ

ソーラーセル」pp.18-19

pp.28-40

1988 年 9 月

16）セイコー株式会社，セイコーインスツルメンツ株
式会社：広報資料

1998 年 11 月 16 日

17）金坂俊哉，小棚木進，中林靖，間峠彰弘：「熱発1976 年 11 月
5） シチズン時計技術研究所：40 年史「ソーラー」
pp.94-95 「ビトロ」pp.180-183
6） シチズン時計株式会社

オッチ用駆動回路の開発」日本時計学会 No.126

電ウオッチの開発」マイクロメカトロニクス
Vol.43,No.3

pp.29-36

1999 年 9 月

時計資料室：社史腕時計

18）株式会社ワールドプレス社：世界の腕時計 No.58-

7） 	 シチズン商事株式会社：LAPITA SELECTION

19）小池邦夫，茂木正俊：「ゼンマイ駆動高精度ウオッ

台帳

051-0261 より「7R88 に見る独創性」「ミクロの世界のチャレンジャー」pp.73-75
8） シチズン時計株式会社：社内資料
9） 	 シチズン時計株式会社

チの発電・調速制御システムの開発」マイクロメ
カトロニクス Vol.44No.1

pp.15-24

2000 年 3 月

時計資料館：社史腕時計

台帳 No.00-2210）猿渡朋澄，池田仁志，野尻和夫：「発電機付腕時計」
日本時計学会誌 No.120

pp.17-27

1987 年 3 月

11）国際時計通信社：国際時計通信 Vol.27,No.320〈セ『時計技術の系統化調査』～機械式時計からクオーツ時計へ、更なる高精度を求めて～

81

8｜クオーツ腕時計の更なる高精度化
機械式腕時計の時間精度より、100 倍高精度のク

1）数秒の高精度を実現している。

オーツ腕時計を開発した後、1970 年代に入り時計メー
カー各社は、クオーツ腕時計のより高精度化を求める（2）音 叉型水晶振動子の周波数二次温度特性カーブ
をできる限りフラットに補正する方式

技術開発をスタートする。
クオーツ腕時計の時間精度は、月差レベルが一般的（2）-1

音叉型水晶振動子の周波数特性は、上に凸のであるが、この精度を年差レベル、或いは数十年レベ

二次温度特性カーブを持っている。この特性を強誘ルまで高める技術をシチズン時計、セイコーインス

電材料よりなる温度補正コンデンサ（主としてチタ

ツル、セイコーエプソンが開発し製品化に繋げた。クン酸バリウム（BaTiO3）を主成分とした強誘電セ

オーツ時計に使われている音叉型水晶振動子の周波数

ラミックス）を組合わせて、平坦な温度周波数特性

温度特性は、第 2 章図 2.28 に示すように、20℃近辺を得る方法 2）を頂点にした上に凸の二次カーブを有する。携帯時の原理について概略を述べる。図 8.1 にコンデンサ

時計に加わる温度環境は、＋ 5℃～＋ 35℃ぐらいであによる温度補正を行なった回路の例を示す。通常イるので、20℃に対して低温側および高温側では歩度がンバータのドレイン側に温度補正コンデンサ、ゲー

遅れ側にシフトする傾向を持つ。

ト側に周波数調整用の可変コンデンサを接続して使クオーツ腕時計の高精度化には種々の方式が考えら用する。図 8.2 に、温度補正による水晶振動子の温れ、多くの製品が市場に投入された。クオーツ腕時計

度補正の原理を示す。水晶振動子は図の左下に示すの更なる高精度化技術には、クオーツ腕時計の中で完

周波数－温度特性を持ち、回路に直列に接続したコ結する方式（スタンドアローン方式）、セシウム原子ンデンサの容量に対して、図の右下に示す周波数－

時計の標準時をもとに作られる時刻情報を受信する方

容量特性を持つ。温度 t0 のとき、c0 の容量を接続す式がある。

ると、f0 の周波数で振動する。温度が t1 になったと

8.1

腕時計の中で完結した（スタンドアローン
方式）高精度化する技術

すると、c0 の容量のままでは f1 の周波数で振動するが、このとき容量を c1 にすると最初の f0 を保つことができる。したがって、このとき図の右上に示さクオーツ腕時計の中で完結する方式には、大きくれる容量－温度特性を持つコンデンサを接続し、水分けて周波数温度特性が 3 次特性を持つ（時計の携

晶振動子の頂点温度と、コンデンサのキュリー点と帯温度範囲でフラットな周波数温度特性を持つ）高を一致させ、水晶振動子の周波数変化率（⊿ f）と周波数帯の水晶振動子を使う方法、32kHz の音叉型

コンデンサの容量変化率（⊿ c）との間に相関を持

水晶振動子の周波数温度特性をフラットに補正する

たせることにより、温度補正が可能である。

方法がある。
（1）水 晶振動子の持つ周波数温度特性カーブが、フラットに近い振動モードの高周波水晶振動子を使用する方式第 2 章図 2.28 に示すような周波数温度特性が三次特性となる、厚みすべり振動の振動モードを持つ AT
カット水晶振動子を用いることにより、携帯温度近辺の温度特性がフラットになり携帯時の時間精度が格段に向上する。また、音叉型水晶振動子のカット角を変えて、ねじり屈曲振動という 2 つの振動モード（ツインモード）により、同じように周波数温度特性が三次特性の水晶振動子も使われている。これらの振動モードの周波数は、通常の屈曲振動の音叉型水晶振動子より高周波振動数であるため、消費電力面では不利な点がある。しかし、AT カット水晶振動子では、年差±82

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.24 2017. March

図 8.1

コンデンンサによる補正回路例 2）

図 8.3
図 8.2

水晶振動子の温度補正の原理 2）2 本水晶による周波数温度補償特性（計算値）3）

20℃付近になるように TP の組合せを選択するのが良い。本方式での時間精度は、年差± 10 秒以内が可能

本方式による時間精度は月差± 5 秒程度であるである。

が、水晶振動子と温度補正コンデンサを選択することにより、日差± 0.07 秒（月差換算で± 2 秒）以内も可能である。
（2）-2

頂点温度の異なる音叉型水晶振動子を 2 本使用して、同じ発振回路または別の発振回路で発振させ、その合成した周波数温度特性を利用する方法①同じ発振回路で 2 本の水晶振動子を並列に接続して振動源に使う方法 3）
1978 年、セイコーインスツルで開発した「Cal.92
ツインクオーツ」の技術紹介をする。概要について述

図 8.4

ツインクオーツ Cal.92 の回路構成 3）

べるが、詳細については、時計学会誌 No.91「並列接続 2 本水晶による腕時計の開発」を参照いただきた②水晶発振器 2 個による精度論理補正回路方式 4）い。周波数が補償される温度範囲は、2 本の水晶振動

1978 年、セイコーエプソンで開発した「ツインク子の頂点温度（以下 TP と略す）の間の温度である。

オーツ Cal.99」の技術紹介をする。図 8.5 にツインク

32kHz の低周波では高温側の TP に限界があることがオーツの外観を示す。6 時位置にあるマークは、ク

知られているが、実験結果によって高温側 TP は 50℃

オーツが 2 本使われていることを表している。

近辺が限界であることが分かった。腕時計の携帯時の温度を考えれば、高温側水晶振動子の TP が 50℃以下でも良好な周波数温度補償特性が得られることが理論的に解析できた。その結果を図 8.3 に示す。T が-10℃と +50℃との組合せで得られた周波数温度補償特性である。5℃～35℃での誤差は± 0.1ppm 以内である。
図 8.4 に回路構成を示す。2 本並列接続による周波数温度補償方法は、従来の時計用回路をそのまま採用できるため、従来 1 本の水晶振動子にもう 1 本の水晶振動子を追加するだけで、高精度化を実現できる効果がある。また、並列接続のため水晶振動子のインピー
ダンスは、1 本に比べて小さく水晶振動子を駆動する

図 8.5

ツインクオーツ Cal.99

（出典 : セイコーウオッチ）

パワーは小さくできる。腕時計における周波数を温度

従来の音叉型水晶振動子を 2 個使用して温度補償す

補償する温度範囲は、5℃～35℃の間のため低温側 TPることによって高精度腕時計を可能にした。音叉型水を TPL、高温側 TP を TPH とすると、（TPL+TPH）/2 は晶振動子は、温度の 2 次関数に近似される周波数温度『時計技術の系統化調査』～機械式時計からクオーツ時計へ、更なる高精度を求めて～83

特性を持つ。また、2 次項の係数は比較的一定の値をて制御される。タイマーの時間が長ければ補正が大き持っていることも知られている。本項の精度向上技術

く、短ければ補正が小さいことになる。尚、本補正方

は、この基本的な性能を論理的に利用するものである。

式の理論の詳細は、日本時計学会誌「ツインクオーツ

図 8.6 に温度補正の原理図を示す。頂点温度の異による高精度腕時計の開発」を参照いただきたい。

なる 2 つの水晶発振器の周波数差（周波数 A およびB）を考えると温度の 1 次関数に近似される（図のC=|B-A|）。音叉型水晶発振器の周波数温度特性は、上に凸の曲線を持ち頂点からの低温側および高温側の温度に対して、マイナスの周波数誤差を与える。2 つの発振器の周波数差の 2 乗の関数を求めると、周波数差が 0 となる温度からの低温側および高温側の温度

図 8.7

2
に対し正の周波数を与える（図の D=K（B-A））
。周

波数差 0 となる温度と被補償信号の頂点温度を一致さ

ブロック図 4）本補正方式での、時間精度における誤差要因としてせ、2 乗した上で適当な係数を乗じ加算することによ考えられるものは以下の通りである。

り、平坦な温度特性を得るのが基本原理である（図の

・温度変化

2

F=A+K（B-A））。水晶振動子 A および B の周波数の差を利用して、温度センサーの役目をさせる。

2 つの水晶発振器熱容量差、熱浴環境の差により温度追従性が異なる場合誤差を生じるので、時計回路設計において、その均一化に配慮が必要である。
・タイマー
タイマー周期は、回路構造を簡単にするため対応す
る補償誤差が考えられる。主､ 副いずれの水晶振動子の温度変化でも通常環境温度では、10-9～10-10 のオー
ダーの誤差である。
・2 次温度係数の差および 3 次項の影響
2 次温度係数に差がある場合、ビート周波数の温度に関する一次依存性が崩れ、誤差を生じる。また、周波数温度特性の 2 次係数の近似が本補正のベースになっているが、3 次項の影響でもこの関数性に影響を

図 8.6

温度補正原理図4）

与える。これらの誤差は実際の振動子の温度特性に依存するが、2 次係数のバラつきは比較的小さく、3 次作動原理の概要を説明する。2 本の水晶振動子は、項の影響もそれ自体 10-10 のオーダーであり、実際上

あらかじめ設定されたある一定の温度（図 8.6 では、の影響は小さい。

水晶振動子 A と B の交点温度）では、振動数に差が実測に使用した水晶振動子のディメンジョンを以下にないが、その点から温度が変動すると、その温度差に示す。

応じて振動数に差が出るように選定する。すなわち、

振動子サイズ：X カットタイプ

2 本の振動子の振動数の差を、ある特定の温度からの4.70mm × 1.14mm × 0.1mm

温度変動に読み替えることができる。基準になる振動

Q値：12 万 Typ

子の温度特性は分かっている（前もって測定する必要

CI 値

：20kΩ

がある）ので、演算処理により歩度の補正を加えるこ

Tp：25℃（水晶振動子 B は 12℃）とができる。

2 次温度係数 ：2.9 × 10-3 秒 / 日 / 度 2

図 8.7 に補正回路のブロック図を示す。図において、Typ

図 8.8 に実測の温度特性データの例を示す。

従来の時計部分は破線より上の部分で構成される。破84

線より下が補正回路であり、最も特徴ある部分の 1 つ32kHz 音叉型水晶振動子を 2 本使用した（2）-2 のが、デジタル的に 2 つの主および副の発振器の周波数補正方式は、2 本の水晶振動子の周波数の温度特性を差（ビート）信号を取り出す回路である。また、ビー

許用範囲内で合わせる必要があり、その組合せの量産

ト周波数の補正信号の割り込み時間はタイマーによっ製造工程での作り込みが難しい課題がある。

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.24 2017. March図 8.9図 8.8

シチズン クリストロン ･ メガ

温度特性（実測値）4）（出典：シチズン時計）

シチズン クリストロン ･ メガのしくみの概要を、
時間標準である水晶振動子の環境温度（水晶

図 8.10 の ブ ロ ッ ク 図 に 示 す。 図 に お い て、SOS-C/

振動子が組込まれた電子回路部の温度）を測定し、

MOS-LSI および高周波水晶振動子を用いていること

その温度の水晶振動子の周波数を、歩度± 0 秒に近を除けば、全てアナログクオーツ腕時計の構成と共通付くように補正する方法である。

（2）-3

腕時計の内部の温度計測は、温度センサーを腕時計

時計用の小型高周波数 4.2MHz の厚みすべり振動

内部に組込む方法で、温度センサーとして音叉型水晶モードの振動子の開発、周波数の増加に伴う消費電流

振動子、サーミスタ、或いは IC 内部の温度センサー増の低減技術、高精度を作り込む測定技術について述（IC 内に設計されたトランジスタのダイオード PN 接

べる。

合の温度特性を利用する、或いは CR 発振の半導体抵
抗の温度特性を利用する）を使用する。水晶振動子の周波数温度特性を前もって測定する必要があるが、正確な温度補正が可能となる。
次項以降で、スタンドアローン方式について、代表的な AT カット水晶振動子搭載クオーツ腕時計と IC
温度補正機能搭載クオーツ腕時計について紹介する。
8.1.1

AT カ ッ ト 水 晶 振 動 子 搭 載 年 差 ク オ ー ツ
腕 時 計「 シ チ ズ ン ク リ ス ト ロ ン ･ メ ガ
Cal.8650」

6）7）8）

図 8.10シチズン クリストロン ･ メガのしくみ 5）（1）高 周波超高精度腕時計用 AT カット水晶振動子の開発
AT カット水晶振動子は、AT カット水晶の上下のクオーツ腕時計が初めて発売されてから 6 年を経主面に電極を取り付けて厚み方向に電界を加えると、て、1975 年 12 月、シチズン時計より世界一の精度を厚みと垂直な方向にすべりを生じる振動モードを持持つ「シチズン クリストロン ･ メガ

つ。このときの周波数 f は以下のように表される。

Cal.8650」（図8.9 参照）が発売された。時計の精度は機械式で日差

f=K/t・・・（1）レベル、クオーツ時計で月差レベル、このメガでは年

ただし、K は周波数定数、t は厚みである。

差± 3 秒以内という驚異的な精度である。クリストロ

例えば、f が 4.2MHz の場合、厚み t は約 0.4mm とな

ン ･ メガに搭載されている AT カット水晶振動子は、る。AT カット水晶振動子に厚みすべり振動を起こさ発振周波数 4.2MHz、厚みすべり振動モードである。

せると、音叉型の屈曲振動子よりはるかに良好な周波

高周波数の振動子を使った腕時計では、スイスのオメ

数温度特性が得られる。

ガ 社 の「MEGAQUARTZ（2.4MHz）」、Smiths 社 の（1）-1 小型サイズでの温度特性を確保するポイント「Quasar Quartz（1.5MHz）」があり、さらに高い周波数を採用し高精度を実現した。

腕時計用の場合、輪郭寸法は大きくできず、せいぜ い 6mm 程 度 で あ る。 厚 み 寸 法 を t を 小 さ く す ると、（1）式より周波数 f が高くなり消費電力が増え『時計技術の系統化調査』～機械式時計からクオーツ時計へ、更なる高精度を求めて～85

る の で、 厚 み は 0.4mm 以 下 に は で き な い。 辺 比 は6mm/0.4mm=15 が限度である。平面形状を円形の端部に行くほど厚みを小さくするコンベックス型にすることにより、振動を中央部に閉じ込め、純粋の厚みすべり振動に近い振動をさせ、周波数温度特性を確保した。
辺比が 15 程度の小さいものは、当時、世の中には存在せず、具体的な形状設計に際しては有限要素法での振動モードの追跡、確認実験により最適形状を求めた。また、サブミクロンの加工技術を開発し、水晶振動子の形状精度を向上した。
（1）-2 AT カット水晶振動子の支持方法
コンベックス型の円形 AT カット水晶振動子の周辺部はほとんど振動しないので、図 8.11 に示すよう

図 8.12

クリストロン ･ メガの水晶振動子② 7）に、テフロン等で一体的に形成され、温度特性に悪影響を与えることなく、押さえばね部に挟み込まれ支持は、さらに電圧を上げるか、消費電流を増やすことにリングで固定される。電極と気密端子のリードステム

なる。大容量の電池が必要となり腕時計として成り立は金線で接続される。

たない。

図 8.12 は、4.2MHzAT カット水晶振動子②と一般的な 32kHz 音叉型水晶振動子①の外観を示す。

新しいプロセス技術である SOS-CMOS-LSI（Silicon
on Sapphire Complementary Metal Oxide Semiconductor-Large Scale Integrated Circuit） の 採 用、 お
よび通常のフリップフロップ分周回路ではなくダイナ
ミック分周回路により、大幅な低電力化（20～30％の低減）を達成した。SOS は、絶縁体であるサファイ
ア単結晶の基板上に、シリコン単結晶の薄膜を成長させ MOS 構造を作り込んである。サファイアを用いる
ことにより、通常の CMOS に比べて不要な寄生トラ
ンジスタの影響や寄生容量が少なく、構成する素子間の距離を短くでき、集積密度を高められる。以下にSOS-CMOS-LSI の特徴を述べる。
①集積度が、従来の CMOS-IC の 3 倍程度に高まる。
② IC の集積度が上がり小型化によりコストダウンが

図 8.11

腕時計用 AT 水晶振動子（4.2MHz）6）（2）SOS-C/MOS-LSI の採用による低消費電力の実現図れる。
③ 4MHz 以上の高周波数での高速性が図れる。
④寄生容量が小さく、特に高周波領域での低消費電力化が図れる。

第 5 章 の ク オ ー ツ 腕 時 計 で 紹 介 し た よ う に、
CMOS-IC により低消費電力化および省スペースが実86（3）年差± 3 秒を保証する高度な調整技術現できた。最初使われた CMOS-IC は分周回路だけでクリストロン ･ メガは年差± 3 秒、これを日差に換あったが、その後、電子回路全体を CMOS で高集積算すると、約± 0.008 秒となる。普通のクオーツ腕時

化した LSI（Large Scale Integrated Circuit）が開発

計では無視できる範囲の誤差も問題となり、これを調された。クオーツ腕時計で一般的に使われている音叉

整するための高い調整技術や制御技術が必要となる。

型水晶振動子は、周波数 32kHz でありこの程度の周したがって、電池交換以外はすべてメーカーでの調整

波数であれば、CMOS-LSI で足りていたが、クリストとなっている。時間調整は、一定温度の恒温槽中に静ロン ･ メガのように高周波数のクオーツ腕時計になる置した超高精度の水晶発振器と直結した測定器を使用と、CMOS-LSI を使用して発振分周を行なうためにし、毎日の時計の指示値の測定は JJY の信号（当時の国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.24 2017. March郵政省電波研究所より発射している標準時刻信号）と比較して、1/1000 秒単位まで読み取って検査する 8）。
クリストロン ･ メガのムーブメント仕様 5）

シチズン

は以下の通りである。
ムーブメントサイズ：直径 26.4mm

厚み 5.17mm

水晶振動子：AT カット厚みすべり水晶振
動子

水晶周波数

：4,194,304Hz

時間精度：年差± 3 秒

電池寿命：約 1 年

仕様電池：小型酸化銀電池（直径 11.6mm

図 8.13

ムーブメント構成図 9）路の動作電圧を外部端子により設定する。
厚み 5.6mm）

当時、外装、バンド等 18 金ムク仕様の限定販売で450 万円であった。

（2）温度補償機能について 9）
図 8.14 は音叉型水晶振動子の温度特性を示す。時計の歩度は、水晶振動子の温度特性を考慮して次の式

8.1.2

世界初 IC 内温度補正機能搭載クオーツ腕時計

で表される。

「シチズン エクシード  Cal.1930」10）11）

高周波数帯の水晶振動子を使わず 32kHz の音叉型水晶振動子での高精度化を紹介したが、量産工程での

2
T=-a（tz-t θ）

ここで
数

T：歩度

a：水晶振動子の二次温度係

tz：ゼロ温度係数を示す温度t θ：周囲温度

水晶振動子の周波数温度特性の組合せ、水晶振動子とこの式は、歩度が周囲温度と水晶振動子周波数温度特コンデンサとの組合せが必要であり、量産上の課題で性の頂点温度の差の 2 乗に比例することを示す。頂点あった。

温度から遠ざかるほど急激に歩度が遅れ側になる。

時間標準である水晶振動子の環境温度を直接測定し、その温度での周波数に対して補正する方法について述べる。温度測定には、温度センサーとしてサーミ

例えば、頂点温度 24℃ 周囲温度 0℃ a を 0.035ppmとしたとき、
2
T=-0.035（24-0）
ppm=-20.16ppm

これを日差にスタ等別素子を回路実装するのが一般的であるが、小換算すると、-1.74 秒 / 日に相当する。二次温度係数

型化、薄型化を追求する腕時計では温度センサーそのa の値は、水晶振動子の製造によって決められる値でものを、CMOS-IC 内に作り込み温度計測し、音叉型あるが、0℃に 1 日放置されると 1 日に 2 秒近く遅れ

水晶振動子の持つ上に凸の 2 次の周波数温度特性を補ることとなる。

正する方法を開発した。シチズン時計は、1981 年世
界で初めて IC 内温度補正機能付のクオーツ腕時計を発売した。
（1）ムーブメントの構成について 9）
図 8.13 にムーブメントの構成をブロック図で示す。
主要機能の概要について説明する。
①温度補償機能
周囲温度に対応した補正信号を作成し、発振回路にフィードバックさせることで温度変化に対して周波数変化を抑える。

図 8.14水晶振動子の温度特性 9）② FT 回路
周波数を粗調整する機能で、その後トリマーコンデ

図 8.15 にコンデンサ容量と水晶振動子の周波数のンサで微調整する。

関係を示す。コンデンサ容量が大きくなるほど周波数③調整型定電圧回路が小さくなる。
（歩度は遅れる）例えば、コンデンサ

最適動作電流を発振回路に供給するため、定電圧回を 2 つ用意して上手く切り替えることができれば、周『時計技術の系統化調査』～機械式時計からクオーツ時計へ、更なる高精度を求めて～

87

波数をコントロールできる。C1 の容量を持つコンデ
ンサと C2 の容量を持つコンデンサに接続する時間によって、最大 P の分だけ周波数変化がある。

図 8.15

コンデンサ容量と周波数 9）（3）温度補償システムについて 9）
CMOS-IC 内 の MOS ト ラ ン ジ ス タ お よ び 抵 抗 に
よって温度センサーを構成している。一般的に、IC の特性は温度および電圧により変化するが、これは電圧を一定にすると温度のみにより特性が変わることを意

図 8.16温度補償機能の具体化 9）

味する。これを利用して温度センサーを設けている。
図 8.16 は、温度補償機能の概要を表している。
①はコンデンサを接続させたときの周波数温度特性を示す。

（5）温度補償システムの効果 10）
図 8.17 に実際に 2 次温度係数を有する水晶振動子②はコンデンサを切断させたときの周波数温度特性をの温度補償を行なったときの周波数特性を示す。若示す。
（コンデンサが無い分だけ進みになる。）

干低温もしくは高温側で過補償ぎみとなるが、0℃③は温度センサーの勾配を示し、温度によって補正信～50℃内では± 1ppm の範囲に入る高精度の補償が号数を変える。

行われている。無補償の水晶振動子の周波数温度特④は温度センサーで得られた情報をカウンターで計測し、各温度に見合った補正信号を作る。
⑤は④の各温度に見合った信号を 2 乗回路に通したもので、水晶振動子のもつ温度特性と全く逆の形の性は、20℃を基点とすると、0℃もしくは 40℃で約-16ppm、-20℃もしくは 60℃では約 -64ppm まで変化する。したがって、0℃～50℃範囲内での± 1ppm の値は、非常に高精度であることが分かる。

カーブが描かれる。
⑥は⑤で得られたカーブを実際の水晶振動子のカーブに合成した図で、温度㋑～温度㋺の間では平坦な周波数になり、また㋑～㋺の範囲外でも温度補償機能

シチズン エクシード Cal.193 のムーブメント仕様 11）は以下の通りである。
ムーブメントサイズ ：直径 26.0 × 20.8 × 23.7mmがないものに比べ有利に働く。
（4）IC 内蔵検出温度の感度について：厚み 1.95mm
9）：音叉型水晶振動子（32,768Hz）

時間精度：年差± 10 秒

温度センサーは－ 5℃～＋ 50℃の間を約 500 に分割

電池寿命

：2 年

した細かい区間ごとに補正信号を作っている。した

使用電池：小型酸化銀電池

がって、感度は 55/500=0.11℃、つまり 0.11℃の温度変化があると補正信号が出る。IC 内温度補償機能を持った時計では、0.11℃の温度変化を感知して常に誤差が少なくなるように精度を維持する。

88

水晶振動子

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.24 2017. March：（直径 9.5mm

厚み 1.6mm）

イコークロックから 1963 年クロックの電波時計が発売され、腕時計では 1993 年シチズン時計より世界初の多局受信型アナログ電波修正時計が発売された。海外では、1991 年ドイツ ユンハンス社よりドイツ国内
仕様のデジタル式電波修正時計が発売された。
衛 星 電 波 修 正 時 計 は、1999 年 カ シ オ 計 算 機 よ り
GPS 機能を内蔵したデジタル式ウオッチ「プロトレックサテライトナビ」が発売され、2011 年シチズン

時計より太陽電池駆動のアナログ式「エコ ･ ドライブ
サテライトウエーブ」、2012 年セイコーエプソンの太陽電池駆動のアナログ式 GPS ソーラーウオッチが、「セイコーアストロン」の名称でセイコーより発売さ
図 8.17水晶温度補償周波数特性れた。いずれも機能に特徴があり、世界初の商品とし10）て上市されている。

8.2 セシウム原子時計の標準時をもとに作られる時刻情報を受信し時刻表示する技術

8.2.1

腕時計の中で完結した方式によってクオーツ腕時計

振子時計と組合わせて進められた。その後てんぷ式電の精度が、月差レベルから年差数秒という高精度を可子時計と組合わせ、取り扱い易さ、デザイン性も格段能にした。時計の高精度化は更に開発が進み、数十万に上がった。（図 8.18 参照）

セイコー電波時計 12）13）14）クロックの電波時計の開発は、当初はトランジスタ

年に 1 秒の誤差といわれるセシウム原子時計の標準時

原理の概略は、通常はてんぷ式トランジスタクロッをもとに作られる時刻情報を受信して、時刻表示する

クとして動いているが、NHK から発信されるラジオ時計が開発される。常に時刻が高精度で合う機能との時報音を受信し、時計本体に伝え、時刻を修正する

太陽電池による発電機能を合わせ持つことにより、時しくみである。電波修正時計では、時報情報を確実に

刻、日付合わせ、数年に一度の電池交換等、時計を扱選別する必要があり、不正確な時刻情報を拾うと正確

う煩わしさから解放したウエアラブル機器へと進化しな時刻表示は不可能である。当時、ラジオの時報は、た。セシウム原子時計の時刻情報を受信する方法とし民間放送においては時報の方式が統一されていなかって 2 通りの方式がある。

たため、NHK の時報を利用するのが一般的であった。

（1）各国各地に立てられた電波塔より送信される、国また、サービスエリアが全国をカバーしていること

家基準の時計装置であるセシウム原子時計の時刻情も、有利な条件であった。NHK 第 1 放送の周波数は、報を持つ標準電波（長波帯）を受信して時刻 , カレ

現在 531kHz～1,584kHz となっており、当時も現在よンダー等を表示する電波修正方式。

り周波数範囲は限られているが、全国の地域により異（2）約 2 万 Km 上空を周回する衛星からの時刻情報

なる周波数を使用していたので、クロック完成品ではの信号を受信して正確な時刻、カレンダー等を表示

周波数 535kHz～1,605kHz の範囲で調整可能になってする衛星電波修正方式。1 基の衛星からの電波（極いる。

超短波）を受信し時刻表示する機能と 4 基以上の衛星からの電波で、GPS モジュールによって時刻および位置（緯度、経緯、高度）を認識して、その地域の時刻（時差）を表示する機能がある。
電波修正時計においては、通常の電子時計に比べて電波を受信する受信用アンテナのスペースが増加する。受信感度を考えるとできる限り大きなアンテナを設けたい。また、受信時の消費電力等も大きくなり必
然的に大きいサイズの時計から開発が進んだ。国内に

図 8.18セイコー電波時計 12）

おいては、腕時計の電波修正時計よりかなり早く、セ『時計技術の系統化調査』～機械式時計からクオーツ時計へ、更なる高精度を求めて～

89

図 8.19 にセイコー電波時計の構造を示す。特定の計を作りたいとの思いから、1980 年代後半、電波時

時間（7 時の約 1 分 30 秒前）になると④接点機構に計の開発に着手した。電波としては、AM/FM 等い

よって⑥、⑦、⑧の電源⑤が入り、放送を受信する。

ろいろ考えられたが、FM は周波数ごとにカバーする

正時に時報音（NHK880Hz）を検出し、⑧修正機構

範囲が限定されており、時刻情報が入っていないため駆動回路に電流が流れ、修正機構が働く。このとき、実現には、放送局との連携、莫大なアンテナ建設費負⑩時刻表示に進み遅れがある場合は、輪列を回して正担等単独での自己開発は難しいと判断し、AM ラジオ

時に修正する。修正が終わり一定時間（約 1 分 30 秒）

放送の時報を受信して修正する方法を検討した。試作

経つと受信機の電源が切れる。12 時間後に再び同じ

品は 1989 年～90 年頃完成したが、各国の時報を調査

動作を繰り返す。分針の位置の修正は、分針軸に固定

すると、日本のような時報を出しているのは日本以外されたハートカムを規正レバーが押し、分針が正時ので東南アジアの一部しかなく、ワールドワイドな商品位置になるように分針軸を回転させて行なう。

として成り立たないため企画は保留となる。
1990 年 6 月、長波（AM）の標準時刻電波についての情報を入手し、各国の長波（AM）標準時刻電波の情報を収集すると、日本、ドイツ、イギリス、スイス、アメリカ等で標準時刻電波が出ていることが分かった。長波標準電波は、国家の標準周波数を供給するために存在し、標準時刻電波とは、この標準電波に
1 コード / 秒のスロータイムコード（時・分・秒・やカレンダー情報）を振幅変調したものである。ドイツ

図 8.19セイコー電波時計構造図

13）（DCF77：77.5kHz）、 イ ギ リ ス（MSF：60kHz）、ス
イス（HBG:75kHz）、アメリカ（WWVB:60kHz）、日

市場からの信頼度は高く、時計店や学校、家庭など

本（JG2AS:40kHz、 実 験 局 ） な ど が あ る。1991 年 5の標準時計として愛用された。昭和 45 年 6 月「放送月頃から具体的な商品化に向けてスタートした年は、文化」という月刊誌に電波時計の興味深い記事が載っ

日本の実験局が本局化へ向け予算取りが検討され出している。「NHK の時報を巧みに利用したおもしろい

た時期でもあった。開発の成果が、1992 年 4 月のス掛け時計がある。
［中略］これは正確な時計を作る努

イス バーゼルフェアで発表された。海外では 1991 年

力を放棄して、局の時報に頼る他力本願スタイルだ（シチズン電波修正時計の 2 年前）に、ドイツのユンが、まさに時計づくりの鮮やかな水平思考、しかも、ハンス社よりデジタル式の電波修正時計が市場投入さコスト当たりの正確さは世界最高であろう」

れていた。

セイコー電波時計の仕様は以下の通りである。

1993 年 1 月、シチズン時計より、世界初の多局受・表示方法：2 針時計（時分針のみ）

信型アナログ電波修正時計 Cal.7400 が発売された。

・持続時間：1 年（図 8.20 参照） 時計の中央に受信アンテナがある独

時計駆動用（単一乾電池（単三乾電池1 個） ラジオ駆動用

特のデザインである。Cal.7400 は、時、分、秒、24
時間、カレンダー、受信の有無識別などの情報を 7 つ

4 個）

ラジオ電波受信による消費電力増に加え、スペース面
において腕時計では多くの開発項目があり、商品化はの針で表示するアナログ多針タイプである。
外観および仕様の概要は、図 8.21 において大きく 3

容易ではないが、クロックサイズになると可能性は高つの表示に分けられる。

まる。また、駆動用の電池交換もユーザーが簡単にで①モード表示（7 時位置の表示針）

きることからも商品として成立し、高精度と信頼性を・8 時位置のボタンを押すと、モード切り換えができる。

獲得できた良い開発事例である。

・モード針・・・1 周 6 ステップで 6 モード表示
8.2.2

世界初多局受信型アナログ電波修正時計「シチズン電波修正時計 Cal.7400」

・同軸で、24 時、時、分、秒の時刻表示を行なう。

シチズン時計は、1975 年に年差± 3 秒という高精・24 時、時、分表示と秒表示の 2 個のモーターを度の腕時計を商品化していたが、何時かは修正しなければならないと考え、電波受信を利用して狂わない時

90②時刻表示（3 時位置の表示針）

15）16）18）19）

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.24 2017. March使用する。

・外装は金属にこだわる。
・ワールドワイドな時計仕様とする。（世界の複数地域で使用できるもの）
他社にない多局仕様とする。日本（茨城県三和町）、
ドイツ（マインフリンゲン）、イギリス（ラグビー）、
アメリカを検討地域とする。後にアメリカ（時差が大陸内で 4 つあり、世界標準時 1 つのみでは時差を識別できないため）を外した。図 8.22 に受信地域を示す。開発当時、日本の時刻標準電波は、茨城県三和町にある名崎送信所（当時、郵政省通信総合研究所の実験局）から 1 キロワットで送信されていたが、半径約500km 内で全国をカバーできていなかった。1999 年
図 8.20 ナログ電波修正時計「シチズン電波修正時計
アCal.7400」

（出典：シチズン時計）

6 月から福島局で運用が始まると同時に、電波の出力が 50kw へと強化され、受信範囲も約 1,200km と広がった。さらに、2001 年 10 月、新たに九州局からも電波が送信されるようになり、日本全国で電波の受信ができるようになった。

③機能表示（10 時位置の表示針）
・通常はサマータイムのセット状態を表示する。
・10 時位置のボタンを押している間、カレンダー表示する。
・2 時位置のボタンを押している間、受信結果を表示する。
前回の受信タイミングで受信成功の場合：
機能針（日針）が "ON“ を表示する。
前回の受信タイミングで受信失敗の場合：
機能針（日針）が "OFF“ を表示する。

図 8.21

電波時計の表示の見方 17）

図 8.22

シチズン電波修正時計の差別化の開発ポイントは以受信地域 17）

開発ポイントを達成するための、技術テーマは以下の下の通りである。

通りである。

・防水時計とする。ドイツ ユンハンス社製は、皮バ

・アナログモーターのノイズ対策、アンテナの小型

ンドにアンテナが組込まれており防水性は難しい。

化、各部品の受信影響を軽減したノイズシールドと・アンテナは、時計本体のヘッドの中に組込む。
・時計メーカーらしい電波時計を作る。

・外装部品の金属化でアンテナが受信し難くなるた・時計本来のアナログ式電波修正時計とする。難しい技術開発に挑戦する。

部品レイアウト。
め、外装のベゼルのみセラミックスの採用。
・受信し易いようアンテナを文字板中央に配置するこ『時計技術の系統化調査』～機械式時計からクオーツ時計へ、更なる高精度を求めて～91

とによるセパレート表示方法。
（4 モーター構成等）

ステップモーターの漏洩磁束であり、その影響を排除

・できる限り厚みを抑えるため、風防ガラスのアンテするため、アンテナとムーブメントの間をシールド板

ナ逃げ部の特殊加工を実施する。
（図 8.23 参照）従来の風防製作会社では出来ず、レンズメーカーに依で遮蔽する。
結果、中央ヨーロッパモード（ドイツ）、イギリス
モードでは電界強度が 55µdBV/m、日本モードでは頼する。

電界強度が 50µdBV/m でも受信できるようにした。
図 8.24 の長波電波の距離と電界強度の関係より、中央ヨーロッパモード、イギリスモードでは約 800km、日本モードでは約 500km の地点でも受信できることが分かる。

図 8.23

電波時計の断面図 18）アンテナを時計ケースに内蔵するための主要技術である、小型アンテナの開発、受信感度に関する時計
ケース構造、ムーブメントのノイズ対策について述べる。
（1）小型アンテナの開発
長波を受信するための小型アンテナは、軟磁性体を磁心にして銅線を巻いたバーアンテナを使用する。ア
ンテナ感度を高めるには、できる限り大きくする必要がある。しかし、ウオッチという限られたスペースで

図 8.24長波電波の距離と電界強度の関係 19）

は難しい課題である。
Cal.7400 では、長さ 30mm 径 3mm のマンガン・亜Cal.7400 の特徴とムーブメント仕様は以下の通りであ

鉛フェライトコアに 480 ターンの巻線で構成し、長る。

さ 30mm 径 4mm という超小型のバーアンテナを実現①特徴

し、ムーブメントのレイアウト設計においても、金属・モード切り換えにより、日本、中央ヨーロッパ、イ

部品等から極力遠くになるよう配置し、時計ケース内に内蔵した。また、多局選択であるため、モード選択
スイッチを同調容量の切り換えスイッチを兼ね、同調
容量の選択を行なう。

ギリスの電波も受信できる。
・通常時刻の他に任意のローカルタイムを 2 つ設定でき、合計 5 つの地域の時刻を持っている。
・電池交換時などには、針位置記憶機能によって針を停止して、その針位置情報を不揮発性メモリーに記（2）受信感度に関する時計ケース構造憶させる。電池交換後、不揮発性メモリーから針位

図 8.23 に示すように、電波の入口であるアンテナ

置を読み出し運針を開始し、受信可能地域では電波の両端を金属で遮蔽しないよう、断面的にアンテナのを受信すれば標準時刻が設定できる。この機能によ

高さの部分にはセラミックベゼルを採用し、金属ケー

り、ユーザーは基準位置に針を合わせる必要がなく

ス部はアンテナの磁心の下面までとする。金属のケース胴が可能となり、高級感のある時計となった。

なり、操作フリーの腕時計が完成した。
②ムーブメント仕様
・ムーブメントサイズ：直径 35mm

（3）ムーブメントのノイズ対策
アンテナを時計ケース内に入れたことにより、アン

92・自動受信機能

厚み 5.4mm：偶数日

午前 2 時

奇数日

午前 4 時テナとムーブメントが近づきムーブメントから発生す（電波が反射する電離層が、るノイズが、受信に影響を与える。最大のノイズは、

昼より夜中の方が高くなり、反射波が遠くまで届

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.24 2017. March

度の計測が可能で、自分のいる場所や目的地までの距

く。）
・時間精度

：受信時
度

-9

月差± 10 秒以内

非受信時
・電池寿命

セシウム原子時計精離と方角を手軽に確認できる。また、デジタル表示により、目的地の緯度 ･ 経度を設定することで、現在地

月差± 15 秒以内：約 2 年（自動受信
1 回 / 日、強制受
信 1 回 / 週）・使用電池

：リチウム電池（直径 20.0mm

厚み 1.6mm）

1999 年 6 月実験局から本局運用に、また電波出力が大きくなるのを機に、国内各社より電波修正時計
が市場に出回るようになる。その後、ステップモー
ター、電子回路等の低電力化により、電波修正時計も

図 8.25

Cal．941020）

図 8.26

Cal.A41020）

図 8.27

Cal.H41020）

太陽電池と二次電池を組合わせた太陽電池電波修正時計へと移る。電波修正での時刻合わせ不要、数年での電池交換不要など操作フリーの腕時計として完成度を高めた。シチズン時計も電波時計をエコドライブ化へと開発を進めた。シチズン電波修正時計の開発経緯を示す 20）。
・1994 年、アンテナを 9 時側のプラケースに収納して外部アンテナのデザインとする。
（Cal.8410）
・1996 年、 ア ン テ ナ の 配 置 は、CAL.8410 と 同
じ、光発電エコドライブ電波時計を商品化する。
（Cal.9410

図 8.25 参照）

・2001 年、デザインを一般のクオーツ腕時計に近付
ける、アンテナ内蔵型電波時計（セラミックケース）を商品化する。アンテナを時計内に収納する場合、アンテナサイズを従来の 1/2 にする必要があり、受信性能低下が避けられないが、アンテナ性能、受信IC の 改 善 に よ り 対 応 し た。
（Cal.A410

図 8.26 参照）
・2003 年、世界初フルメタル電波時計の商品化により、一般のエコドライブ腕時計（太陽電池腕時計）に近づき、多いに市場に受け入れられた。アンテナ
を金属ケース内に収納する場合、受信性能が従来の 1/10 まで低下するが、アンテナ性能、受信 IC、外装の改善により受信性能を確保した。
（Cal.H410
図 8.27 参照）
8.2.3

世界初 GPS 内蔵ウオッチ プロトレック “ サテライト ナビ ”21）

1999 年カシオ計算機より、GPS 機能を内蔵したデ
ジタル式アウトドアウオッチ、プロトレック “ サテラ
イト ナビ ” が発売された。
（図 8.28 参照） アウトド

図 8.28

アシーンにおいて、GPS 機能による現在の緯度 ･ 経プロトレック “ サテライトナビ ”（出典：カシオ計算機）『時計技術の系統化調査』～機械式時計からクオーツ時計へ、更なる高精度を求めて～93

了すると、秒針が現在時刻を表示から見た方角と距離をグラフィックに表示する。

する。

GPS 計測時間の短縮を図るため、衛星から配信される軌道データ（アルマナックデータ）を EEPROM

環境受信の場合：72 時間以上、人工衛星からの受に記憶させ、このデータとあらかじめ登録したエリ

信操作をしていない場合に腕時計

ア、時間をもとに、現在上空にある衛星の位置を想定が自動で受信を行なう。（環境受して計測を行う方式である。電源は一次電池を採用し信は、時間帯や発電 ･ 充電状態なている。

ど様々な条件を満たした場合のみ
行なう。）

8.2.4

世界初シチズン太陽電池アナログ式衛星電波

その後、GPS システムを利用した全世界のタイムゾー

修正腕時計「エコ ･ ドライブ サテライトウ

ンに対応した製品も開発、発売している。

エーブ Cal.H990」

22）23）

2011 年シチズン時計より、世界どのような場所に

8.2.5

世 界初アナログ式 GPS ソーラーウオッチ「セイコーアストロン」24）25）

おいても、正確な時刻、カレンダー情報を受信し、正しい時刻を表示できる世界初太陽電池アナログ式衛星

セイコーエプソンは 1969 年世界初クオーツ腕時計

電波修正腕時計「エコ ･ ドライブ サテライトウエー「アストロン」を開発し、機械式の 100 倍の精度を得ブ」が発売された。地球から約 2 万 km 離れた宇宙空た。腕時計の高精度化は、世界の限られたエリアでは間で周回する人工衛星から時刻情報を受信して正しいあるが、電波修正時計の出現により更に進んだ。2012

時刻を表示する。長波帯の電波修正時計は、日本、中

年に世界初アナログ式 GPS ソーラーウオッチがセイ国、アメリカ、イギリス、中央ヨーロッパ地域のエリコーより発売され、限られたエリアではなく、世界でアでの受信に対して、人工衛星を用いることで全世界初めて地球上のあらゆる場所で、いつでもすばやくで受信が可能となる。図 8.29 にモデルを示すが、デユーザーの位置情報を特定して、その位置の正確な現ザイナーの思いは「人工衛星と繋がる時計であること

在時刻を得ることが可能となった。（図 8.30 参照）

から、宇宙という言葉が浮かび、太陽や光、地球と衛星の関係などをデザインに落とし込む」ことであった。大変斬新なデザインである。

図 8.30GPS ソーラーウオッチ＜セイコーアストロン＞

（出典：セイコーウオッチ）

GPS を使った測位システムとの融合で、世界全 39
図 8.29エコ ･ ドライブ サテライトウエーブのタイムゾーンのどこに居るのかを判断して、その場（出典 : シチズン時計）

所の正確な時刻を表示する方式である。独自開発のGPS モジュールが、4 基以上の GPS 衛星からの電波によって緯度 ･ 経度 ･ 高度情報を特定し、ユーザーの①サテライトウエーブの特徴

94

時刻 ･ カレンダー情報のみを受信するため、見えて現在地を特定する。この方式は約 2 万 km 上空からのいる人工衛星は 1 基あれば受信でき、受信時間は大変

微弱な衛星信号を受信する必要があり、標準電波を受

短く時刻表示も素早く処理できる特徴がある。

信する電波修正時計の約 1000 倍の電力を必要とする。

②受信の操作方法

GPS モジュールはいずれのメーカーも時計用の低消

手動受信の場合：4 時位置のプッシュボタンを 2 秒

費電力化の要望にはとても対応できなかったため、結間押し続ける。→秒針が受信中を果的には、セイコーエプソンの開発部門において開発

指し、受信を始める。→受信が完されることになった。

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.24 2017. Marchまた、一般的な GPS 機器に使用されるパッチアン

電率の高いリング状の基材に無電解めっきでアンテナ

テナは、ウオッチの金属外装と干渉して十分な感度をパターンを形成し、外周のフックでムーブメントに固得られないという大きな課題であった。本項では、そ定する構造である。

の大きな課題に対する解決技術について述べる。
（1）低消費電力について
低消費電力化については、効率的な受信システムの構築、デバイスの低消費電力化の 2 点より進めた。
①効率的な受信システム
本ウオッチでは、ユーザーがタイムゾーンの修正を必要とする場合と、時刻だけの修正でよい場合に分けて受信モードを選択するシステムを採用している。

図 8.31

・ユーザーがタイムゾーンを跨ぐ移動をした場合、リングアンテナ部 25）

ユーザーのボタン操作で通常の GPS 機器と同様に、この構造による利点は以下の通りである。

4 基以上の衛星の軌道情報を取得し測位演算する。

・通常 GPS 機器に用いられるパッチアンテナの場合、ユーザーのいる位置と正確な時刻を算出し、それに金属外装の干渉を抑えるため外装から離し外装が大応じたタイムゾーンを内部メモリから読み出し、そきくなる。また、パッチアンテナを文字板上に配置の場所に適したローカルタイムに修正する。（受信できないため、ムーブメント内部に入れ込む必要が環境の良い場所で、最短 30 秒程度の時間が必要であり、ステップモーターや電子部品からの発生ノイある。
）

ズによって受信感度が劣化する課題がある。このリ・タイムゾーンを跨ぐ移動がない日常生活では、ユーングアンテナ構造により、課題が解決できムーブメ

ザーが特定な操作をしなくても、ウオッチが受信可

ントのレイアウトも自由にできるようになる。

能な環境か判断して、受信可能であれば自動で時刻

・ソーラーパネルも受信に影響を与えるため、アンテだけを受信する。
（時刻情報だけの取得なので、最ナを文字板より下に配置する場合は、アンテナの上

短で 6 秒程度の短時間である。
）に位置するソーラーパネルにアンテナ部の切り欠き

このように、ユーザーの生活にあった受信モードをが必要になるが、リングアンテナによってソーラー

選択することにより、受信時間を大幅に短縮しエネル

パネルを文字板全体に配置でき、発電量の確保に貢ギー収支に貢献している。

献する。

②デバイスの低消費電力化
デ バ イ ス の 消 費 電 力 に お い て は、 特 に GPS モ

GPS ソーラーウオッチ＜セイコーアストロン＞の受ジュールと電源制御 IC の消費電力が大きい。

信性能であるが、図 8.32 に示すように空が十分見え・GPS モジュールは、デジタル処理を徹底的に見直る場所（Open Sky）でのフィールド試験結果は、時し、時刻取得に特化した専用の制御方式を取り入

刻取得は最短で 6 秒、平均 10 秒程度の受信時間でほれ、大幅な低消費電力化を実現した。当時の低消費電力の GPS モジュールに対して約 1/5 の消費電力となっている。
・電源制御 IC は、GPS ソーラーウオッチ用に開発した小型リチウム二次電池に合わせた充放電制御方
法、電圧制御方法を開発し、ニ次電池の安全性の確保とともに制御の効率化を図り、従来の電源制御
IC の 1/10 の低消費電力化を実現した。
（2）受信感度向上と高品位外装の実現
GPS ソーラーウオッチのアンテナ部の構造は、図8.31 に示すように、文字板の上に文字板を囲むようなリング形状でアンテナを配置している。アンテナは誘

図 8.32

Open Sky の例 25）『時計技術の系統化調査』～機械式時計からクオーツ時計へ、更なる高精度を求めて～95

ぼ 100％の取得結果であった。タイムゾーン取得は最9） シチズン時計株式会社：技術解説書「Cal.193」

短で 30 秒でほぼ 100％の結果となった。

10） 	関根光雄：「高精度周波数温度補償システム」日

一 方、 図 8.33 に 示 す よ う な ビ ル 街（Urban

本時計学会誌 No.106

Canyon）における受信でも、時刻取得は平均 9 秒程

11）シチズン時計株式会社

度の受信時間でほぼ 100％、タイムゾーン取得は約

pp.1-101983 年 9 月

時計資料室：社史台帳

053-0812）「SEIKO 時計の戦後史」編集委員会：「SEIKO 時

80％と高い受信性能を確保している。

計の戦後史」pp.188-189
13）精工舎1996 年 3 月 28 日発行

社内報：
「せいこう

新製品紹介」p.37

1963 年 7 月
14）精工舎：クロック技術解説書「セイコー電波時計」
pp.TTR1-20
15）シチズン時計株式会社：Cal.7400 電波修正時計開発物語メモ（長谷川忠史） 2002 年 6 月 25 日
16）シチズン時計株式会社：「シチズンライフ
時計・新発売」pp.10-11

1993 年 4 月

17）シチズン時計株式会社：シチズンライフ
度のあくなき追求」p.8
図 8.33

1993 年 9 月

木昭雄：「長波電波ウオッチの開発」日本時計学会誌 No.146

pp.51-63

1993 年 9 月

19）八宗岡正，藤田憲二，中村文雄：「長波電波ウ

1） 政木広幸：「年差時計の技術動向と展望」マイクロメカトロニクス Vol.53No.200 pp.74-83 2009 年

オッチの受信システム」日本時計学会誌 No.146
pp.64-72

1993 年 9 月

20）八宗岡正：「シチズン電波時計の歩み」マイクロ

6月
2） 山田邦晴：「水晶時計の温度補正について」日本
時計学会誌 No.78

pp.64-71

日本時計学会誌 No.91

pp.2-131979 年 12 月

4） 赤羽好和，小河徳門：「ツインクオーツによる高精度腕時計の開発」日本時計学会誌 No.89

pp.1-

5）
 	 シチズン時計株式会社：技術解説書「シチズン〈クオーツ〉クリストロン ･ メガ 8650」p.3
6） シチズン時計株式会社：「シチズン技術研究所 40
腕時計用水晶振動子の開発」pp.54-55

7）
 	 シチズン時計株式会社：社内報「クリストロン－8） 国際時計通信社：「クリストロン－ MEGA Cal.
－ f4.2MHz のシチズン〈クオーツ〉－」

p.413

国立科学博物館技術の系統化調査報告

2015

界初 GPS 機能を内蔵したアウトドアウオッチ」
1999 年 1 月22）シチズン時計株式会社：社内報

Hours「サテラ2012 年 1 月 6 日23） 	シ チ ズ ン 時 計 株 式 会 社 HP.（http://citizen.jp/
news/2011/20110615.html）：製品と技術
24）セイコーウオッチ株式会社：広報資料

2012 年 3月25）本田克行，柳澤利昭：「GPS ソーラーウオッチの開発」マイクロメカトロニクス Vol.58,No.210

MEGA」pp.20-21
8650A

pp.46-49

21）カシオ計算機株式会社：NEWS RELEASE「世イト」Vol.20

1979 年 6 月

年史

メ カ ト ロ ニ ク ス Vol.59 No.212
年6月

1976 年 9 月

3） 野中啓：「並列接続 2 本水晶による腕時計の開発」

96

時間精

18）梅本隼雄，昼田俊雄，八宗岡正，五十嵐清貴，青Urban Canyon の例 25）

参考・引用文献19

電波

Vol.24 2017. March

pp.1-62014 年 6 月

9｜日本時計産業の変遷および生産推移について
人の一日の生活を振り返ると、常に時間と密接に繋がり時間と共に行動している。その基準となる時間
を、身近な存在にさせたのが時計である。いつの世にも、時間標準は異なるが時間を計測する道具は存在した。人々は、その道具をウエアラブル機器へと進化させ、時間精度と携帯性の向上を限りなく求め続け、エレクトロニクス製品の中でも小型薄型 ･ 省電力機器（軽薄短小）の先頭を走るクオーツ腕時計に辿りついた。高級ブランドの機械式腕時計分野は、スイスメー
カーのブランド力が強く国内メーカーは苦戦を強いられている。
「時計はスイス」という言葉があるように、
日本の時計作りは海外の模倣から始まり、先人の努力によって精度・品質ともに追いつき今日に至った。現

図 9.1

クロックの側塗装工場 1）

在、世界をリードする魅力的な商品を、数々生み出している日本の時計産業について述べる。

9.1 日本時計産業の変遷

1894（明治 27）年に大阪時計製造が、米国企業より機械設備を導入し米国人技師のもと、アンクル脱進

1）機の懐中時計を製造したのが、工場生産の始まりとされている。明治後期の時計工場数は、20 を数え、全日本時計産業の歴史を、「東洋のスイス」を目指し

国の生産数（置掛時計）は年間約 380 万個であったと

日本独自の時計作りをスタートさせ、現在に至る現代いわれている。日本の時計産業は、手工業型であるが日本時計産業とそれ以前の概況について述べる。

日本人の器用さにより技術力が向上し、後の発展の牽引力となった。

9.1.1

現代日本時計産業の幕開けまで

日本における時計産業の歴史は、16 世紀中期のキ

9.1.2

現代日本時計産業の概況

リスト教の伝来とともに始まったといわれる。宣教師

戦後、日本時計産業は「東洋のスイス」をめざしスに時計、オルガン、天文機械等の制作法を教わった。

タートするが、第二次世界大戦の傷跡は大きく、戦災

江戸時代に入り、外国から輸入された機械時計を参による設備能力の喪失は、ウオッチで 60%、クロッ

考に時計が多く作られるようになる。江戸時代の時計

クで 30% に及び、残った機械類も軍需生産に酷使さ作りに大きな影響を与えたのが鎖国である。鎖国時れ甚だしい性能低下を来たしていた。このような状況

代、欧米で用いていた「定時法」ではなく、「不定時の下でも、豊富な労働力、残された機械、僅かに保有

法（日出と日没を境に昼と夜に分け、それぞれ 6 等分していた資材を利用して生産に乗り出した。その後する）」を採用しており、日本独特の和時計を生み出も、資材の入手難および材質の低下、電力供給の悪化、している。夏と冬では昼と夜の長さが異なるため、そ労働問題など、他産業と共通の課題を抱えていた。
しかし、戦時中の時計不足を満たすための需要は内れに対応した複雑な機構を作り出した。
1872（明治 5）年に太陰暦から太陽暦に変わるとと外ともに多く、作れば売れる状況であり、生産は年々

もに、時刻の表し方も「不定時法」から「定時法」へ

増加の一途を辿り、一時は、企業数 50 社近くに、工と変わった。和時計の終焉を迎え、欧米からの時計生

場数約 70、従業員数約 1 万人を数えたといわれてい産技術の導入が積極的に図られた。

る。この好況は、戦中の供給不足が生んだ一時的現象

1875（明治 8）年に東京麻布の金元社で、柱時計（ボであり、機械設備の老朽化、海外技術導入の途絶など

ンボン時計と呼ばれた）を作り出す。その後、木曽川課題が露呈し始めて、質的には戦前より劣っていた。

の木材集散地であり、木工職人、小物鍛冶職人が多く（図 9.2 参照）

居た名古屋地方で発達した。図 9.1 にクロックの側塗装工場の様子を示す。

『時計技術の系統化調査』～機械式時計からクオーツ時計へ、更なる高精度を求めて～97

1950（昭和 25）年 7 月に勃発した朝鮮動乱に負うところが大きい。偶々、高度な精密機械をスイスより輸入することができ、従来の老朽化した機械に替わり、最新の精密機械によって高品質の時計が生産できるようになった。朝鮮動乱による日本経済の急激な立ち直りに伴い国内需要は活発化し、1954 年には、戦前の最高生産高を上回る 560 万個を記録した。また、質的にも、本格的な部品の互換性をもつ段階に近づいて、精度でスイスの時計を追う兆しを見せ始めた。当時
は、外国時計に対する輸入制限と高率の関税障壁に国
内市場は守られていたが、朝鮮動乱以来、激増した密輸時計と米軍兵士が持込む中古時計が氾濫、横行し、時計の正式輸入が認可された 1952（昭和 27）年以降も安価な密輸時計で市場は混乱し、国産時計の売行き
図 9.2

昭和 20 年代の工場の様子

1）

1948（昭和 23）年商工省が実施した第 1 回の品質比

第二次世界大戦は、日本の時計産業に計り知れない

較審査会（時計コンクール）の結果では、止まりの故

技術的後進性をもたらした。戦中の 5 年間、時計生産

障が極めて多く、ウオッチで 34％、クロックで 28.7％

技術の進歩が阻止され、中立国スイスとの間に大きなの比率を示しており、翌年 1949（昭和 24）年第 2 回開きを生じた。例えば、次のような点は日本の水準をにおいても、それぞれ 21.6％、14.9％と向上したもの

遥かに抜いていた。

の、全般的にはまだ戦前の水準には及ばなかった。

・自動巻ウオッチの完成

1950（ 昭 和 25） 年 初 め、 通 産 省 が 手 動 機 200 台、・防塵、防水装置の実用化

半自動機 300 台の自動化を含む、「時計工業合理化目

・磁気不感性ぜんまいの開発標及び進捗状況」を発表したが、中小企業の多い国内

・耐震装置の一般化

時計業界にとって、一私企業の力での設備資金の調達

これに対し日本は、1949（昭和 24）年に紳士用中は、極めて困難であり、合理化目標の達成は遠かった。

三針形式を採用し始め、1952（昭和 27）年にはカレン

しかしながら、輸入制限および保護関税による国内市

ダー付時計、1955（昭和 30）年には自動巻時計、そし場の確保とともに、1947（昭和 22）年 8 月以来の貿て 1956（昭和 31）年に耐震装置付きの時計を発表す

易再開後は、為替安によって主に東南アジア市場に輸る。当初、輸入の合金ヒゲぜんまいを使っていたが、出し、国内の旺盛な需要にも支えられて生産を伸長さ

やがて国産化に成功して部品精度、部品の仕上げでもせることができたが、品質を買われたとは思われぬ状

スイス製品の水準に迫っていた。しかし、1957 年頃ま態であった。

では正規輸入あるいは密輸入でのスイス時計が、依然

この後、国内市場においては、ドッジ ･ プラン「緊縮健全財政政策」および時計の高い物品税（時計にはとして品質と流行をリードし、性能、デザイン、コスト等あらゆる面で優っていた時期でもあった。

戦時から 1947（昭和 22）年 3 月まで 60%、以後 1948

昭和 30 年代、日本時計産業界は技術の遅れを取り

年 7 月末まで 50%、その後 30% の物品税）により、戻すことが急務となり、各種施策が以下のように実施

国内景気の冷え込み、国民の購買力の減退が起こっされている。1956（昭和 31）年、中小クロック企業

た。更に、1949（昭和 24）年 4 月、時計の 2 本建ての時計生産技術の改善発達を目的にした「（財）日本

レート（懐中 ･ 目覚 -430 円、腕 ･ 置 ･ 掛 -410 円）が、時計生産技術開放研究所」の設立、1957（昭和 32）年、360 円の円高単一レートに変更された。また、当時時

企業近代化のための「企業合理化促進法」、1959（昭計輸出の 70% がポンド地域向けであったが、1949（昭和 34）年の「機械工業振興臨時措置法」の業種指定

和 24）年 9 月のポンド切下げ実施などにより、輸出である。

が大きな影響を受けた。このような状況により、国内

民間側においても、品質の一層の向上を目標に、脱需要の停滞を輸出により回復しようとする時計産業

進機、調速機、歯形、真類（金属よりなる棒状の部品）、は、甚大な打撃を被ることになる。

軸受の研究分析、材料、部品、工具類の研究開発が産

日本の時計産業が本格的に立ち直りを見せたのは、98にも多大な影響を及ぼした。

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.24 2017. March

学共同で進められた。生産の合理化を図るため、高性能の自動加工機、測定器、工作機械等を導入した。
数年の間に、工場設備は全く一新され、生産効率、加工精度も著しく向上したと同時に、ベルトコンベアシステムによる流れ作業が可能となった。また、品質

（百万個）
110

資料：政府統計、54年は日本時計協会統計
100

管理をはじめ各種管理技術を生産工程に導入し、作業

90の標準化、工程管理の充実が図られ近代的な量産体制80が確立された。
（図 9.3 参照）

70

ウオッチ・クロッ
ク
生産数量合計
ウオッチ・クロッ
ク
輸出数量合計

60
50

クロック
生産数量

ウオッチ
生産数量

40
30

ウオッチ
輸出数量

20
クロック
輸出数量

10
0

昭,21 24

27

図 9.4

30

33

36

39

42

45

48

51

52

53

54

戦後の時計生産、輸出推移 1）に達しており、コストダウンにより価格も安く、十分な国
際競争力も備えていたが、日本品に対する信頼性、ブランドイメージの低さなどが、輸出促進の阻害要因となっており、各センターは、各地の情報収集、現地マスコミ
図 9.3

流れ作業、コンベアシステム作業の様子 1）

を媒体とした広範な宣伝活動などを展開した。
1964（昭和 39）年のオリンピック東京大会で、競昭和 30 年代後半に入り、品質は海外品と遜色のな

技計測システムに国産時計が初めて採用され、その正いほど向上し、機能、デザインなど変化に富んだ製品

確で統一されたシステムが一躍注目を集める一方、スが多くなり、1959（昭和 34）年以降の一般景気の上

イスでの時計コンクールにおいて、国産ウオッチが上昇による内需拡大に伴って、生産は急伸長を遂げた。

位を独占するなど、日本の時計技術の高さが広く世界

特に 1955（昭和 30）年から 1964（昭和 39）年の 10に認識されるとともに、ブランド知名度も一挙に上が年間の伸びは、ウオッチが 5.9 倍、クロックが 3.2 倍り、以降の飛躍的な輸出拡大に繋がる。図 9.4 に示すと著しかった。
（図 9.4 参照）

ように、1955（昭和 30）年代、旺盛な内需に支えら国内需要が急拡大したのは、国産品の品質向上とともれた生産の伸びは、1965（昭和 40）年代以降になると、にその評価が高まったことと、以下のことが考えられる。

急速な輸出拡大が大きく伸びに寄与している。日本の・戦後の空白期間により膨大な潜在需要が生じたこと

代表的輸出産業の一つとして発展を続け、国内の不景・所得水準の上昇に伴って、需要層が低年齢層にいた気に遭遇し内需不振となっても、輸出でカバーし得る体制を確立した。この結果、1963（昭和 38）年の輸るまで拡大したこと
・時計に対する意識が、貴重品、奢侈品（しゃしひん）

出比率 23% から 1970 年に 31%、1974 年には 42% にから生活必需品、流行商品、装飾品へと移行したこと上昇した。特に、ブランドが強化されたウオッチの伸

この後、普及の頭打ち、内需の伸びの鈍化の見込み

びは著しく、1974 年の輸出比率は 56% に達し、スイから、成長力維持のためには輸出拡大の方策を講じスに次ぐ生産、輸出国となった。

る必要に迫られ、1959（昭和 34）年頃より海外市場

日本における電子化への動きは、クロックにおいてに対する本格的な調査が始まる。1963（昭和 38）年、は 1955 年代から始まっていたが、ウオッチでは 1965

軽機械の他の 7 業種と共同の軽機械センターが開設さ年代に入りスタートする。1966（昭和 41）年、動力

れ、輸出振興、市場調査の面で期待された。

源をぜんまいの替わりに電池に置き換えたウオッチがこの頃になると、日本の時計は、品質面で国際水準出現する。自動巻が主流であった当時、ぜんまいを巻『時計技術の系統化調査』～機械式時計からクオーツ時計へ、更なる高精度を求めて～99

く必要のない電池式ウオッチは、新機軸なものではで低減したため、国の内外における価格競争は一段とあったが、精度上の貢献は少なかった。

激しい方向に進む。

1970（昭和 45）年、機械技術と電子技術の融合を1968（昭和 43）年頃より始まった国内企業の海外目指す、金属音叉を調速機とする電子音叉式ウオッチ

進出は、生産の海外移転による効果のみならず、投資が現れる。音叉式ウオッチは、日差を一躍 2～3 秒程

先からの逆輸入、投資先への資本財、半製品輸出など

度に縮め、時間精度の向上に一役果たしたものの、クの効果を通じて、国内産業構造の変化を推進した。労

オーツ腕時計の出現によって世界的な趨勢にまでは発働集約型産業である時計工業は、豊富な労働力と低賃展しなかった。

金を求めて、韓国、台湾、香港、シンガポール、フィ一方、クロック類には 1962 年頃より採用され、その高精度が認められていた水晶振動子をウオッチに利リピン等に第二の生産拠点を求めると同時に、これら
発展途上国の経済発展にも貢献した。

用することが試みられていた。スペース上制約がある

技術面のイノベーションの進行と共に、生産、輸出

ウオッチの中に、如何に入れ込み携帯可能な小型なもとも順調に推移し、1979（昭和 54）年の生産は、ウのにするか研究が進められた。

オッチ 5,970 万個、クロック 4,350 万個、総生産は 11967（昭和 42）年、クオーツ腕時計の試作モデルが、億個を超え、名実共に世界第一の時計生産国に成長

日本とスイスにおいて同時に完成する。そして、1969

した。競争相手国であるスイスが、クオーツ腕時計の（昭和 44）年水晶式アナログタイプのウオッチが、世将来予測を誤ったための電子化への対応の立遅れ、ス

界で最初に日本によって商品化された。時計本来の特イスフランの高騰などにより、低迷 ･ 後退を余儀なく性である高精度化を追求し、日差 0.3 秒前後という機されているのに反し、日本は、価格競争力の強み、ク

械式時計の 100 倍近い精度を有するウオッチとして市

オーツ式の技術での先行から、着実に国際的なシェア場に出された。この商品化を可能にした電子技術の応を伸ばしていった。図 9.6 に示すように、その後の主用は、日本のみならず世界の時計産業に大きな変革を流となるクオーツの生産比率を年毎高めており、1978もたらした。電子技術の導入は、企業に生産体制の変（昭和 53）年 40%、1979 年 57% となっている。図 9.7

革を促すと同時に生産性を著しく向上させ、さらには画期的製品をも生み出すことになる。1973（昭和 48）
年、機械部分を全く持たない全電子ウオッチ、すなわ
ち液晶デジタルウオッチを、日本が世界に先駆けて商品化する。
（図 9.5 参照）

図 9.6 1970 年代の日本のウオッチ生産（電子化への推移）1）

図 9.5


世界初のクオーツ腕時計（出典 : セイコーウオッチ）

時計の電子化への進展は、普及の飽和状態にあった市場に新たな需要を喚起すると同時に、従来以上に量産工程を可能にし、他業種からの参入もあり、日本では新たにウオッチで 2 社、クロックで 4 社が時計産業に加わった。各構成部品の性能は急向上し、量産化によってコストダウンも急速に進み、機械式の価格帯ま100

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.24 2017. March

図 9.7 1970 年代の日本のクロック生産（電子化への推移）1）

に示すのは、クロックの電子化による機種の変遷の状況であるが、ウオッチと同様、機械式、交流式が落ち込み、水晶式がその一部を占める電池式が急速に伸びている。クオーツ式は、1979 年においてクロック全生産の 50% に達した。
時計の電子化への変化は、流通面にも大きな変革をもたらした。機械式時計時代は、保守的な流通秩序が維持され時計専門店中心であったものが、電子化と共図 9.8 ウオッチ（完成品 + ムーブ・シャブロン）の
総出荷の推移（2000～2015 年）2）に、スーパー、ディスカウントストア等大型流通店、
その他電器店など他業界販売に中心が移り、小型の時ツおよぼ機械式は微増の傾向にある。総合計として、

計専門店等に多大な影響を与えた。
国内時計メーカー各社は、時計の時間精度、信頼性、2009 年 54､ 290 万個、2015 年 51,615 万個とアナログ

携帯性等の向上、追求に様々な知恵を結集してきた。

クオーツの減少分が影響している。金額面では、2009

太陽電池発電、自動巻発電、熱発電、ぜんまい駆動発

年から上昇傾向にあり、特に 2012 年からの上昇率は

電等エネルギーを作り出し、利用する知恵で地球資源

12～15％と非常に高くなっている。数量の減少と金額の保護、各種センサーによる計測機能付き時計、金属の上昇傾向を考えると、時計完成品の単価アップ、付アレルギー対応等の消費者保護に力点をおいた商品作

加価値の高い商品へ移行していると判断できる。

りを進めた。時計は、更なる高機能化、高時間精度化、通信機能、健康分野への応用、太陽電池発電電波修正

表 9.1

時計、太陽電池発電衛星電波修正時計等多様化、高度 オッチ（完成品 + ムーブ・シャブロン）の総出
ウ
荷の推移（2000～2015 年）化されたウエアラブル機器へと進化を続けている。

9.2 日本の時計生産推移について

2）

現在の日本市場は、太陽電池発電式電波修正時計、
高価格帯腕時計、高級機械式腕時計等高付加価値商品が売り上げを伸ばしている。一般社団法人日本時計協会の推定では、2015 年の国内市場規模でウオッチが（日本の時計産業統計より抜粋）

金額で 9,002 億円、数量で 3,690 万個、クロックが金

図 9.9 は、クロックの完成品、ムーブメントの総出額で 554 億円、数量で 2,880 万個としている。ここ数

荷の推移のグラフを示す。ウオッチと同様、2008 年

年、海外観光旅行者、特に中国人観光客の購入が増加

より国内出荷価格の算出基準を変更したため、前年し売り上げへの影響は大きい。

までの金額との比較はできない。表 9.2 に数値を示す

本項では、日本の時計生産推移の概況とともに、世界の生産数における日本の生産比率について述べる。
9.2.1

が、置目覚・掛の数量は微減傾向にあるが、金額面では大きな変動はしていない。

日本の時計生産推移について

日本の時計生産推移を出荷の推移よりみると、図9.8 にウオッチの完成品、ムーブメント・シャブロン（ムーブメントの構成部品の完全なセット）の総出荷の推移のグラフを示す。尚、2007 年と 2008 年の不連
続は、2008 年より国内出荷価格の算出基準を変更したため、前年までの金額との比較はできない。
表 9.1 より、2009 年はリーマンショクの影響で落ち込み、2010 年はその反動もあり 2008 年の数量をカバーしている。しかし、アナログクオーツの生産数

図 9.9

クロック（完成品 + ムーブメント）の総出荷の推移（2000～2015 年）2）

量は 2010 年から減少しており、逆にデジタルクオー『時計技術の系統化調査』～機械式時計からクオーツ時計へ、更なる高精度を求めて～

101

表 9.2

クロック（完成品 + ムーブメント）の総出荷の推移（2000～2015 年）

図 9.11 は、同じく世界のクロック生産数量の推移を示している。日本の生産数量と同じく、2011 年に6.97 億個であった生産数が、2015 年 5.79 億個と年々減少している。2015 年において、日本のクロックの生産数量が約 0.19 億個、世界に占める割合は 3.3% にすぎない。クロックの生産は、日本ではなく海外での製造が主体になっている。

（日本の時計産業統計より抜粋）

9.2.2

世界のウオッチ生産数量（推定値）の推移（2011 年～2015 年）

図 9.10 は、一般社団法人日本時計協会の推計によるウオッチ世界生産数の推移を示す。2011 年からの推移であるが、約年間 14 億個が生産されている。内訳は、アナログクオーツが約 79%、デジタルクオー
ツが約 19%、機械式が約 2% の割合である。

図 9.11

世界のクロック生産数量（推定値）の推移 2）2015 年の数量において、世界の生産量と日本の生産量を比較する。ウオッチの世界の生産数量は約 14.6

引用・参考文献

億個、日本の生産数量が約 5.2 億個であり、35.6% の

1） 一 般 社 団 法 人 日 本 時 計 協 会 HP.（http://www.

生産比率となっている。アナログクオーツで比較する

jcwa.or.jp）「時」と「時計」のエトセトラ（日本と、世界生産数量は約 11.9 億個、日本の生産数量は約の時計産業概史）（2016 年 11 月 19 日）

4.9 億個であり、約 41% の生産比率である。日本の生産数量は、世界において大きな占有率を有している。

図 9.10102

世界のウオッチ生産数量（推定値）の推移 2）

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.24 2017. March

2） 一般社団法人日本時計協会：「日本の時計産業統
計－ 2015 －」 2016 年 4 月

10｜むすび・謝辞
日本は「東洋のスイス」を目指し、自らの手で時計る。液晶デジタルクオーツの開発と腕時計の低消費電産業を作り上げ、機械式に比べて格段に優れた時間精力技術により、多くの家電製品にそのデジタル表示技

度を手に入れて今日に至っている。日本の時計産業は術が応用されている。例えば、カメラの年月日等の写

成熟産業といわれて久しいが、今なお新しい機能、高し込み機能は代表的な事例である。もちろん、スイス

精度の時計が開発され人々の生活を快適に便利にしてにおいてもクオーツ腕時計の開発も進んでおり、機械

いる。国内市場の時計売り上げ規模は、約 9000 億円

式腕時計の耐久性向上、精度向上の技術も開発し製品（2015 年）ともいわれている。もっとも 2015 年は円に盛り込んできている。

高の影響もあり、海外旅行者特に中国人旅行者による本報告書では、飽くなき精度向上をベースとした

大量の時計購入の影響があり、今後は落ち着いてくる

時計技術に焦点を絞ったが、時計は機能面の他に装飾であろうと予測する。売り上げの内訳をみると、スイ性、ステータス性等いろいろな面を持っており、そのス高級ブランドの機械式腕時計が大半を占める。国内

方面における技術の深堀も必要と考えるが、これは他

市場はこのように高級品、高価格帯分野と低価格帯分日のこととしたい。また、本報告書では完成品を中心

野の大きく 2 つの商品分野に分かれている。

とした技術紹介に終わった憾みがあり、忸怩たらざる

1969 年世界初のクオーツ腕時計の実用化に伴い、を得ない。時計技術の系統化であるからには、加工技

日本の時計産業は電子化へ凄まじい勢いで進んだ。ク

術、電子回路実装技術などの掘り下げも必要であり、オーツ腕時計こそ小型薄型 ･ 省電力機器（軽薄短小）

系統化開始当初はこの辺りについてもカバーする予定の先頭を走るウエアラブル機器であり、世界に誇れるであったが、時間の制約上果たし得なかった。とはい

省電力技術の塊である。反面、機械式腕時計の地位をえ、機械式時計、てんぷ式電子時計、音叉式電子時計、確立していたスイスは、クオーツで日本に先を越されクオーツ時計、電波修正時計など、直径 30mm の小さ

消費者の嗜好がクオーツに向くに伴い、スイス時計産な腕時計の中に、高精度を追い求める技術者のアイデ業が壊滅的なダメージを受けたことは事実である。そアと技術が凝縮された日本の時計技術の神髄についての後、スイスの有名ブランドはこの状況を打破するたは、読者に伝え得たのではないかと、いささかの自負

め、スイス時計宝飾展であるバーゼル ･ フェアにおいをもつものである。尚、完成品の技術紹介においては、て、新製品を発表することではなくスイス時計ブラン

紙面の都合上数をかなり絞った点はご容赦願いたい。

ドの歴史、付加価値を前面に出した紹介を何年も続

今回、本報告書を纏めるに当たり、一般社団法人日ける。世界において、スイス機械式腕時計の歴史、ブ

本時計学会の「日本時計学会誌（現、マイクロメカト

ランド力は、誰もが認める存在であり価値を持ってい

ロニクス）」に、基礎技術から新しい技術までしっかりる。このような努力の結果、スイス高級ブランドの機記録されており大変参考になった。今後とも、新しい

械式腕時計は往年の輝きを取り戻し、現在でも確固た世界に誇れる時計技術を、日本の時計技術としてしっる地位を築いているのである。

かり記録に残していくことを切に願うものである。

日本の時計産業の歴史を振り返ると、人々に品質がこれからも日本時計メーカーが、新しい商品分野へ

良い壊れない時計をリーズナブルな価格で提供し、日挑戦し続け、世界をリードする製品、技術を出し続け

常生活の質を高めることが目的であった。結果、実用ることが、スイスブランドに立ち向かっていく方策で時計として品質の良い頑丈な付加価値を持った時計とあると信じる。スイスが目指す機械式時計のブランド

して世界に認知されて来た。したがって、スイス時計

指向と異なり、日本の技術開発の特徴を生かした道を

ブランドと同じ土俵で勝負することは、得策ではない進むことが、機能品質に優れ、長く安心して使用できことは明らかであった。クオーツ時計をベースに、スる時計として、日本ブランドの伝統を築き、付加価値

イス時計産業にはできない高付加価値商品を開発し、を作り上げて行くことに繋がると確信する。最後に、世界の先頭を突っ走ることを目指した。幸い日本の時

若い技術者にとって、本報告書が新しい製品開発、技計産業は、クオーツ腕時計の進化に並行して電子部品術への挑戦意欲を後押しできれば幸いである。

メーカーの開発技術も目覚ましく進歩し、素材、部品メーカーとのコラボレーションにより、新しい機能の開発も進み世界をリードする製品を多く上市してい『時計技術の系統化調査』～機械式時計からクオーツ時計へ、更なる高精度を求めて～

103

謝辞

シチズンビジネスエキスパート株式会社

本報告書を纏めるにあたり、下記の諸氏をはじめ多くの方々からご指導、ご教示をいただき、またお忙しい中、インタビューや貴重な資料を提供いただいたこ

藤原佳弥子
セイコーエプソン株式会社	今井博一、小池邦夫、とに、この場を借りて深く感謝申し上げます。

長尾昭一、小池信宏、



伊藤美貴子

（敬称略、順不同）

一般社団法人日本時計協会	山本尚、鈴木順一、

セイコークロック株式会社

佐々木淳、齊藤輝明

佐藤孝雄

セイコーミュージアム

渡邉オリエント時計株式会社

守屋克美

リコーエレメックスエーティー株式会社

カシオ計算機株式会社日原

リズム時計工業株式会社

喜多村

樫尾俊雄発明記念館

小林毅彦

元リズム時計工業株式会社

宮城久、奥山正良シチズン時計株式会社	中川喜之、藤井浩司、
和泉

104

坂巻靖之

セイコーインスツル株式会社	重城幸一郎、

国立科学博物館技術の系統化調査報告

輝Vol.24 2017. March

淳、宮嵜美祢子
勇茂

田中浩

『時計技術の系統化調査』～機械式時計からクオーツ時計へ、更なる高精度を求めて～

105

年代

時計技術の変遷

時間標準源

標準電波／
周波数標準

水晶振動
振動数

1960年

１９５６年

1927年
アメリカ ベル研究所
クオーツ時計の試作

1966年

<機能>

手巻き発電式1974年 オートカレンダー付
1980年 硬質樹脂外装
1983年 高耐衝撃構造

衛星電波修正腕時計
1999年 GPSデジタル式

1993年

太陽電池式

2020年

EPD表示

2012年 太陽電池GPSアナログ式

2011年 太陽電池アナログ式

1994年 トリプルセンサー付（温度・方位・圧力etc）

2006年 電気泳動表示(EPD）

2006年

2000年 透明ソーラーセル

1999年 ぜんまい駆動式

1998年 熱発電式
2000年 透明ソーラーセル

2002年 時計用潤滑剤開発

実用機能クオーツ
2002年 超極小ムーブメント

1996年

1993年 多局受信型アナログ式

電波腕時計

１９９３年

1980年 エレクトロクロミック表示(ECD)

1973年 6桁液晶表示

2010年

セシウム原子振動
振動数 ：9,192,631,770Hz 時間精度：数10万年に1秒（非受信時：クオーツ精度）

1988年 自動巻き発電式

1986年

1981年 ＩＣ温度補正機能<表示> 1969年 LED表示(ﾊﾐﾙﾄﾝ）

デジタルクオーツ腕時計

1978年 ツインクオ－ツ

1975年 ＡＴカット水晶振動子

クオーツの高精度化技術（スタンドアローン型）＜ソーラーセルの変遷＞
ガラス基盤→SUS基盤→フィルム

太陽電池式

1976年

水銀電池→酸化銀電池

2000年▶1999年 JJY40kHz長波標準電波正式運用開始▶2001年 JJY60kHz送信開始※ 1967年10月、国際度量衡総会で「秒は、セシウム133原子の基底状態の二つの超微細準位の間の遷移に対する放射の9,192,631,770周期の継続時間である」と定義される。

1990年

1978年 適応制御駆動システム搭載

一次電池

発電技術

<低消費電力技術>
1970年 CMOS‐IC搭載

1969年 アナログクオーツ

基本機能･小型･薄型化技術

アナログクオーツ腕時計

１９６９年

電波時計(NHK時報）

1971年 音叉式

1966年 てんぷ式

電子腕時計

小型･薄型化技術の進化：数1000Hz～4.2MNz 時間精度：月差±数秒～年差±5秒▶1966年 ルビジウム周波数標準器にて、長波実験局JG2AS、40kHz開局

１９６３年

クオーツ時計1958年<高精度の工夫>
てんぷ慣性大･高振動化
トルク伝達効率の向上

国産機械式腕時計

1980年▶1970年 JG2AS、※セシウム標準器で電波発射▶1975年 JJY セシウム標準器で電波発射

1970年

てんぷ振動（てん輪＋ひげぜんまい）振動数 ：2.5Hz～5Hz 時間精度：日差±数秒～数10秒▶1940年 標準電波を正式に発射

時計技術の系統図

106

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.24 2017. March

クオーツ腕時計の高精度化技術

クオーツ腕時計用発電技術

付表．１

セシウム原子時計の標準
時刻情報を受信する方法

腕時計の中で完結する方法(スタンドアローン型）（第7章 7.4）（第7章 7.3）（第7章 7.5）（第7章 7.1,7.2）

周波数温度特性に合わせて補正する

環境温度を測定して周波数を補正する（温度センサーで温度を測定）

1978年～
水晶振動子2本の場合(第8章 8.1）
（水晶振動子の組合せで周波数を補正する）

1999年～(極超短波帯）衛星電波修正（第8章 8.2.3,8.2.4,8.2.5）

1993年～（長波帯）電波修正（第8章 8.2.1,8.2.2）

32kHz音叉型水晶振動子(周波数温度特性をフラットに補正する）

水晶振動子1本の場合

ぜんまい駆動発電（第7章 7.6）

1999年～

自動巻き発電1988年～

手巻き発電

1986年～

熱発電

1998年～

太陽電池

1975年～
高周波振動水晶振動子（第8章 8.1.1）（ＡＴカット型、ツインモード型etc）

人の体温、動きのエネルギー

自然エネルギー

クオーツ腕時計用発電技術および高精度化技術

温度補正用セラミックコンデンサ（第8章 8.1）
（チタン酸バリウムコンデンサ）

水晶振動子
1981年～
ＩＣ内温度センサー（第8章 8.1.2）

外付け温度センサー

サーミスタ

付表．2

時計に関する公的規格 1）

時計に関する公的規格（日本 JIS 規格、国際規格 ISO の対照表）について下記に示す。詳細は各規格を参照されたい。
2014 年 10 月 31 日現在
JIS 番号

JIS 規格

名称

ISO 番号

ISO 規格

名称

JIS

B

7001

時計－試験方法

対応 ISO 規格なし

但し、脚注参照※

JIS

B

7010

時計部品名称

ISO

3831「廃止」 時計部品の分類とコードシステム及び名称

JIS

B

7021

一般用防水携帯時計の種類及び防水性能

ISO

22810

防水ウオッチ

JIS

B

7023

潜水用携帯時計－種類及
び性能

ISO

6425

ダイバーズウオッチ

JIS

B

7024

耐磁携帯時計－種類及び
性能

ISO

764

耐磁ウオッチ

JIS

B

7025

時計－精度表示

ISO

10553

水晶ウオッチの精度の評価方法

JIS

B

7026

時計－電池寿命の表示

ISO

12819

電池駆動ウオッチの電池寿命の評価方法

JIS

B

7009

時計のムーブメントの大きさの表し方ISO

3764

ムーブメントの－種類、寸法及び名称

JIS

B

7022

腕時計ケースのバンド取
付部寸法

ISO

3765

腕時計－バンド取付部寸法

ISO

14856

腕時計－非ばね棒タイプの取付寸法

ISO

1112

機能石及び非機能石

ISO

1413

耐衝撃ウオッチISO

3157

夜光時計－仕様ISO3158

測定姿勢の記号ISO3159

てんぷ式腕クロノメーター

ISO

3160-1

ウオッチケース－金合金被膜

ISO

3160-2

ウオッチケース－金合金被膜－第 2 部 : 金
相、厚さ、耐食性及び密着性試験方法

ISO 23160（ISO 3610-3）

時計のケース及び附属品－摩耗、擦傷、及び衝撃に対する耐性試験

ISO

4168

放射性発光塗料の試験実施条件

ISO

6426-1

時計用語－第 1 部 : 技術 ･ 科学定義

ISO6426-2

時計用語－第 2 部 : 技術 ･ 商業定義

ISO

9701

ウオッチ－時針、分針、秒針の取付け直径

ISO

10552

りゅうずと防水パッキン－設計及び寸法

ISO

13074

アナログクオーツクロック－ムーブメントの針かん合寸法ISO

14368-1

無機及びサファイアガラス－第 1 部 : 寸法及
び公差

ISO

14368-2

無機及びサファイアガラス－第 2 部 : 接着又はガスケットによるケースへの組立ISO

14368-3

無機及びサファイアガラス－第 3 部 : 品質基準及び試験方法

ISO

16253

ウオッチケース－気相被膜

ISO

17514

蓄光塗料－試験方法及び要求事項『時計技術の系統化調査』～機械式時計からクオーツ時計へ、更なる高精度を求めて～

107※関連規格･ISO 764:Horology-Antimagnetic watches･ISO 1413:Horology-Shock-resistant watches･ISO 3158:Timekeeping instruments-Symbolization of control positions･ISO 3159:Timekeeping instruments-Wrist-chronometers with spring balance oscillator･ISO 310-2:Watchcases and accessories-Goldalloycoverings-part2:
Determination of fineness,thickness ,corrosion resistance and adhesion･ISO 6425:Divers’ watches
参考 ･ 引用文献
1） 一般社団法人日本時計協会 HP.（http://www.jcwa.or.jp） 時計に関する知識（2016 年 11 月 19 日）

108

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.24 2017. March

『時計技術の系統化調査』～機械式時計からクオーツ時計へ、更なる高精度を求めて～

109

日差：数１０秒

てんぷ振動

高精度化

時間標準

計

時

式

晶

水

音叉振動

日差：数秒

数十年に1秒

水晶振動(非受信）

1960年

1970年

高精度水晶時計1980年

電波修正時計

1990年▶1971年 音叉式電子腕時計▶1966年 てんぷ式電子腕時計

てんぷ式時計音叉式▶1996年 太陽電池電波修正腕時計▶1993年 世界初多極受信型アナログ電波修正腕時計▶1999年 世界初デジタル式GPS内蔵ウオッチ▶2012年 世界初アナログ式GPS太陽電池衛星電波修正腕時計▶2011年 世界初アナログ式太陽電池衛星電波修正腕時計

2010年

1963年 NHK時報を基準とする電波時計（ｾｲｺｰｸﾛｯｸ)

1993年 世界初多極受信型電波修正腕時計(ｼﾁｽﾞﾝ時計)
1999年 世界初GPS内蔵デジタル 2011年 世界初アナログ式太陽電池
衛星電波修正腕時計（シチズン時計）
衛星電波修正腕時計(カシオ計算機)
2012年世界初アナログ式GPS太陽電池
衛星電波修正腕時計(ｾｲｺｰエプソン)

1975年 ATカット水晶振動子搭載年差クオーツ腕時計(ｼﾁｽﾞﾝ時計)
1978年 2本の水晶振動子搭載年差クオーツ腕時計(ｾｲｺｰエプソン)
1981年 世界初IC温度補正機能搭載ｸｵｰﾂ腕時計(ｼﾁｽﾞﾝ時計)

1958年 国産初商業用クオーツ時計(ｾｲｺｰｸﾛｯｸ)
1963年 世界初卓上型クオーツ時計(ｾｲｺｰエプソン)
1968年 世界初家庭用クオーツ掛時計(ｾｲｺｰｸﾛｯｸ)1969年 世界初アナログクオーツ腕時計(ｾｲｺｰエプソン)
1970年 CMOSｰIC搭載クオーツ腕時計(ｾｲｺｰインスツル)
1978年 世界初補正パルス方式モーター制御搭載クオーツ腕時計(ｾｲｺｰインスツル)
1993年 最高峰クオーツ腕時計セイコー「グランドセイコー」
2002年 国内初腕時計用潤滑剤(ｼﾁｽﾞﾝ時計)
2002年 世界最小ムーブメント搭載腕時計
1973年 世界初6桁表示液晶デジタルクオーツ腕時計(ｾｲｺｰエプソン)
1974年 世界初オートカレンダー付デジタルクオーツ腕時計(カシオ計算機)
1980年 世界初エレクトロクロミック表示デジタルクオーツ腕時計(ｾｲｺｰインスツル)
1980年 硬質樹脂ケース採用デジタルクオーツ腕時計(ｶｼｵ)1983年 耐衝撃(GｰSHOCK)デジタルクオーツ腕時計(ｶｼｵ計算機)
1987年 家庭用からくり時計、駆動がわからない置時計(ﾘｽﾞﾑ時計)
1994年 世界初トリプルセンサー搭載デジタルクオーツ腕時計(ｶｼｵ計算機)
2006年 世界初EPD搭載クオーツ腕時計(ｾｲｺｰエプソン)
1976年 世界初太陽電池クオーツ腕時計(ｼﾁｽﾞﾝ時計)
1986年 世界初手巻き発電クオーツ腕時計(ｾｲｺｰインスツル)
1988年 世界初自動巻発電ｸｵｰﾂ腕時計(ｾｲｺｰエプソン)
1998年 熱発電ｸｵｰﾂ腕時計(ｾｲｺｰインスツル)
1999年 世界初ぜんまい駆動クオーツ腕時計(ｾｲｺｰエプソン)
2000年 世界初透明太陽電池クオーツ腕時計(ｼﾁｽﾞﾝ時計)

1971年 国産初音叉式電子腕時計(ｼﾁｽﾞﾝ時計)

1966年 国産初てんぷ式電子腕時計(ｼﾁｽﾞﾝ時計)

1956年 国産独自設計の機械式腕時計（セイコーエプソン：当時、第二精工舎諏訪工場）
1956年 耐振装置搭載機械式腕時計(ｼﾁｽﾞﾝ時計)
1959年 爪レバー式自動巻腕時計(ｾｲｺｰエプソン)

2000年
衛星電波修正腕時計

高精度化・高機能化の製品の流れ▶1975年 ＡＴカット水晶振動子搭載腕時計▶1976年 世界初太陽電池クオーツ腕時計▶1969年 世界初アナログクオーツ腕時計 ▶1981年世界初IC温度補正機能搭載クオーツ腕時計▶1973年 世界初デジタルクオーツ腕時計

水晶時計▶1956年 独自設計の国産機械式腕時計

機械式時計

電波修正時計 セシウム原子振動＋
GPS時計

高精度化技術

発電技術

多機能化技術

基本機能技術 水晶振動
小型･薄型技術 月差：数秒～年差

音叉式電子時計日差：数秒～数１０秒

てんぷ式電子時計 てんぷ振動

機械式時計

時計種類・技術

付表．3

付表.４

付表．4

時計メーカー各社製品推移
時計メーカー各社製品推移
1950

1960

1970

1980

1990
1990

▶1975年 高精度クオーツ腕時計（年差クラス）
高精度クオーツ腕時計（年差クラス）

高精度水晶腕時計（月差～年差）▶1969年 世界初国産クオーツ腕時計▶1976年
世界初国産クオーツ腕時計▶1976年 世界初太陽電池水晶腕時計

水晶腕時計
（（月差）
月差）

太陽電池水晶腕時計

（月差）
（月差）
▶1971年 国産音叉式腕時計
国産音叉式腕時計

音叉式腕時計▶1966年 てんぷ式電池腕時計

てんぷ式電池腕時計
独自設計の国産機械式腕時計▶1956年 独自設計の国産機械式腕時計

機械式腕時計
機械式腕時計（日差）
オリエント時計オリエント時計1958 国産初高耐磁性機械式腕時計（ﾊﾟﾗｴﾏﾝ（耐磁腕時計））

1976
1976 世界初接触ｽｲｯﾁ搭載LED表示ﾃﾞｼﾞﾀﾙｸｵｰﾂ腕時計（ﾀｯﾁﾄﾛﾝ）
世界初接触ｽｲｯﾁ搭載LED表示ﾃﾞｼﾞﾀﾙｸｵｰﾂ腕時計（ﾀｯﾁﾄﾛﾝ）

1964 最多石（100石）機械式腕時計（ｸﾞﾗﾝﾌﾟﾘ100）
最多石（100石）機械式腕時計（ｸﾞﾗﾝﾌﾟﾘ100）
1965 20年間の日付け、曜日表示機械式腕時計(万年ｶﾚﾝﾀﾞｰ）
1965 100気圧防水機能付機械式腕時計(ｷﾝｸﾞﾀﾞｲﾊﾞｰ100）
1967 世界一薄型自動巻機械式腕時計 厚み3.9mm（ﾌｧｲﾈｽ）1967 文字板の多色化した機械式腕時計(ｸﾛﾉｴｰｽ）

カシオ計算機
カシオ計算機1974 世界初ｵｰﾄｶﾚﾝﾀﾞ付ﾃﾞｼﾞﾀﾙｸｵｰﾂ腕時計（ｶｼｵﾄﾛﾝ）
世界初ｵｰﾄｶﾚﾝﾀﾞ付ﾃﾞｼﾞﾀﾙｸｵｰﾂ腕時計（ｶｼｵﾄﾛﾝ）

1982
1982 温度計測機能付ﾃﾞｼﾞﾀﾙｸｵｰﾂ腕時計（TS-1000J
温度計測機能付ﾃﾞｼﾞﾀﾙｸｵｰﾂ腕時計（TS-1000J
1989
1989 世界初
世界初

1980
1980 硬質樹脂ｹｰｽ採用ﾃﾞｼﾞﾀﾙｸｵｰﾂ腕時計（W-100系10気圧防水
硬質樹脂ｹｰｽ採用ﾃﾞｼﾞﾀﾙｸｵｰﾂ腕時計（W-100系10気圧防水
1983
1983 耐衝撃ﾃﾞｼﾞﾀﾙｸｵｰﾂ腕時計（DW-5000系GｰSHO
耐衝撃ﾃﾞｼﾞﾀﾙｸｵｰﾂ腕時計（DW-5000系GｰSHO

シチズン時計シチズン時計1949 国産初本中三針機械式腕時計（CITIZEN
国産初本中三針機械式腕時計（CITIZEN ﾆｭｰｼﾁｽﾞﾝ）
ﾆｭｰｼﾁｽﾞﾝ）
1975
19491975 世界初ATｶｯﾄ水晶振動子採用年差±3秒ｸｵｰﾂ腕時計（8650系ｸﾘｽﾄﾛﾝ
世界初ATｶｯﾄ水晶振動子採用年差±3秒ｸｵｰﾂ腕時計（8650系ｸﾘｽﾄﾛﾝ ﾒｶﾞ）ﾒｶﾞ）1952 国産初日、曜、月付ｶﾚﾝﾀﾞｰ機械式腕時計（C系手巻きｶﾚﾝﾀﾞｰ
国産初日、曜、月付ｶﾚﾝﾀﾞｰ機械式腕時計（C系手巻きｶﾚﾝﾀﾞｰ CITIZEN
CITIZEN ｶﾚﾝ1966
ｶﾚﾝ1966 国産初ﾃﾝﾌﾟﾓｰﾀ方式採用本格電子式腕時計
1981
1952
（0800系ｴｯｸｽｴｲﾄ(X-8)）
1981 世界初IC温度補正機能搭載ｸｵｰﾂ腕時計（1930系ｴｸｼ
世界初IC温度補正機能搭載ｸｵｰﾂ腕時計（1930系ｴｸ
国産初ﾃﾝﾌﾟﾓｰﾀ方式採用本格電子式腕時計（0800系ｴｯｸｽｴｲﾄ(X-8)）
1956 国産初耐震装置搭載機械式腕時計（910(S)系ﾊﾟﾗｼｮｯｸ）
国産初耐震装置搭載機械式腕時計（910(S)系ﾊﾟﾗｼｮｯｸ）
1970
1956
1970 世界初純Tiｹｰｽ採用電子式腕時計（0802系ｴｯｸｽｴｲﾄ(X-8)
世界初純Tiｹｰｽ採用電子式腕時計（0802系ｴｯｸｽｴｲﾄ(X-8) ｺｽﾓﾄﾛﾝ）
ｺｽﾓﾄﾛﾝ）1958
国産初ｱﾗｰﾑ機構付機械式腕時計（9800系ｱﾗｰﾑ）
1970
世界初ICを採用した電子式婦人用腕時計（5800系IC-12）
1958 国産初ｱﾗｰﾑ機構付機械式腕時計（9800系ｱﾗｰﾑ）
1970 世界初ICを採用した電子式婦人用腕時計（5800系IC-12）
1959 国産初完全防水手巻き中三針機械式腕時計（920(2B)系ﾊ
国産初完全防水手巻き中三針機械式腕時計（920(2B)系ﾊ
1971
1959
1971 国産初音叉式電子腕時計（3700系ﾊｲｿﾆｯｸ）
国産初音叉式電子腕時計（3700系ﾊｲｿﾆｯｸ）
1960 国産初視覚障害者向け機械式腕時計（9120系手巻き二針ﾝｼｬｲﾝ1972
世界初秒帰零装置付電子式腕時計(7801系ｺｽﾓﾄﾛﾝｽﾍﾟｼｬﾙ）
1960
国産初視覚障害者向け機械式腕時計（9120系手巻き二針ﾝｼｬｲﾝ1972 世界初秒帰零装置付電子式腕時計(7801系ｺｽﾓﾄﾛﾝｽﾍﾟｼｬﾙ）
1965
国産初ｸﾘｽﾀﾙｶﾞﾗｽ、世界最薄の日曜付機械式腕時計（
5200系ｸﾘｽﾀﾙｾﾌﾞﾝ））
1965 国産初ｸﾘｽﾀﾙｶﾞﾗｽ、世界最薄の日曜付機械式腕時計（5200系ｸﾘｽﾀﾙｾﾌﾞﾝ
1970
1970 婦人用として世界初の日曜付自動巻中三針婦人用機械式腕時計（6600系ｺｽﾓｽﾀｰV2）
婦人用として世界初の日曜付自動巻中三針婦人用機械式腕時計（6600系ｺｽﾓｽﾀｰV2）
1978
1978 世界初ﾑｰﾌﾞ厚み１ｯm以下二針ｸｵｰﾂ腕時計（7900系ｴｸｼｰﾄﾞｺﾞｰﾙﾄﾞ）
世界初ﾑｰﾌﾞ厚み１ｯm以下二針ｸｵｰﾂ腕時計（7900系ｴｸｼｰﾄﾞｺﾞｰﾙﾄﾞ）
1986
1986 世界初精密星座機能付
世界初精密星座機能付
1989
1989 世界初
世界初
1976
1987
1987 世界初ｿｰﾗｰ発電
世界初ｿｰﾗｰ発電
1976 世界初ｿｰﾗｰ発電式ｸｵｰﾂ腕時計(8629系ｸﾘｽﾄﾛﾝｿｰﾗ
世界初ｿｰﾗｰ発電式ｸｵｰﾂ腕時計(8629系ｸﾘｽﾄﾛﾝｿｰﾗ
1982
1982 多機能ｾﾝｻｰ付ﾃﾞｼﾞﾀﾙｸｵｰﾂ腕時計（9610系ｿｰﾗ
多機能ｾﾝｻｰ付ﾃﾞｼﾞﾀﾙｸｵｰﾂ腕時計（9610系ｿｰﾗ
1982
世界初電子温度測定機能付ｺﾝﾋﾞﾈｰｼｮﾝｸｵｰﾂ腕1982 世界初電子温度測定機能付ｺﾝﾋﾞﾈｰｼｮﾝｸｵｰﾂ腕1985
1985 世界初水深計付ﾀﾞｲﾊﾞｰｽﾞｺﾝﾋ
世界初水深計付ﾀﾞｲﾊﾞｰｽﾞｺﾝﾋ
1988
1988 世界初ｼｮｯｸ
世界初ｼｮｯｸ1977
国産初計算機能付ﾃﾞｼﾞﾀﾙｸｵｰﾂ腕時計（9090系ﾃﾞｼﾞﾀﾙｶﾘｷ
1989
1989 世界初
世界初
1977 国産初計算機能付ﾃﾞｼﾞﾀﾙｸｵｰﾂ腕時計（9090系ﾃﾞｼﾞﾀﾙｶﾘｷ
1978
1978 国産初ﾃﾞｼﾞﾀﾙ､ｱﾅﾛｸﾞ表示ｺﾝﾋﾞﾈｰｼｮﾝｸｵｰﾂ腕時計（8900系ﾃﾞｼﾞｱ
国産初ﾃﾞｼﾞﾀﾙ､ｱﾅﾛｸﾞ表示ｺﾝﾋﾞﾈｰｼｮﾝｸｵｰﾂ腕時計（8900系ﾃﾞｼﾞｱ
1980
1980 国産初ｱﾅﾛｸﾞ主体のｺﾝﾋﾞﾈｰｼｮﾝｸｵｰﾂ腕時計（8920系ｱﾅﾃﾞｼ
国産初ｱﾅﾛｸﾞ主体のｺﾝﾋﾞﾈｰｼｮﾝｸｵｰﾂ腕時計（8920系ｱﾅﾃﾞｼ
1984
1984 世界初ICﾒﾓﾘｰ録音再生機能付ｺﾝﾋﾞ
世界初ICﾒﾓﾘｰ録音再生機能付ｺﾝﾋ

1942 セイコー経線儀（艦船用精密時計）
セイコー経線儀（艦船用精密時計）
セイコーインスツル 1942
セイコーインスツル

1970
1986
1970 世界初CMOSｰIC搭載ｸｵｰﾂ腕時計（36系ｸｵｰﾂSQC）
世界初CMOSｰIC搭載ｸｵｰﾂ腕時計（36系ｸｵｰﾂSQC）
1986 世界初手巻き発電ｸｵｰﾂ
世界初手巻き発電ｸｵｰ
1955 国産初自動巻機械式腕時計（ｾｲｺｰｵｰﾄﾏﾁｯｸ）
国産初自動巻機械式腕時計（ｾｲｺｰｵｰﾄﾏﾁｯｸ）
1974
1955
1974 世界初2極ｽﾃｯﾌﾟﾓｰﾀ搭載ｸｵｰﾂ腕時計(08系ｸｵｰﾂQTW/08QZW）
世界初2極ｽﾃｯﾌﾟﾓｰﾀ搭載ｸｵｰﾂ腕時計(08系ｸｵｰﾂQTW/08QZW）
1958 自社設計機械式腕時計
自社設計機械式腕時計（54系ｾｲｺｰｸﾛﾉｽ）
1979
1958
（54系ｾｲｺｰｸﾛﾉｽ）
1979 世界初逆転駆動ﾓｰﾀ搭載ｸｵｰﾂ腕時計（1320系ｸｵｰﾂﾌﾞﾚｽﾚｯﾄ）
世界初逆転駆動ﾓｰﾀ搭載ｸｵｰﾂ腕時計（1320系ｸｵｰﾂﾌﾞﾚｽﾚｯﾄ）
1959 国産最小、鋼製脱進機搭載婦人用機械式腕時計（15系ﾚﾃﾞｨｰｾｲｺｰ
国産最小、鋼製脱進機搭載婦人用機械式腕時計（15系ﾚﾃﾞｨｰｾｲｺｰ ﾀﾞｲﾔﾌｨｯｸｽで保油性）
ﾀﾞｲﾔﾌｨｯｸｽで保油性）
1979
1959
1979 世界初ｶﾗｰ二層液晶ﾊﾟﾈﾙ採用ﾃﾞｼﾞﾀﾙｸｵｰﾂ腕時計(A239系ｾｲｺｰ
世界初ｶﾗｰ二層液晶ﾊﾟﾈﾙ採用ﾃﾞｼﾞﾀﾙｸｵｰﾂ腕時計(A239系ｾｲｺｰ
1960 世界最薄中三針機械式腕時計（60系ｾｲｺｰｺﾞｰﾙﾄﾞﾌｪｻﾞｰ）
1978
1960
世界最薄中三針機械式腕時計（60系ｾｲｺｰｺﾞｰﾙﾄﾞﾌｪｻﾞｰ）1978 世界初補正ﾊﾟﾙｽ方式ﾓｰﾀ制御搭載ｸｵｰﾂ腕時計（Cal．59）
世界初補正ﾊﾟﾙｽ方式ﾓｰﾀ制御搭載ｸｵｰﾂ腕時計（Cal．59）
1963 世界初四捨五入式針停止機構ｽﾄｯﾌﾟｳｵｯﾁ（89
世界初四捨五入式針停止機構ｽﾄｯﾌﾟｳｵｯﾁ（89系東京五輪向け）
1983
1963
系東京五輪向け）
1983 世界初時速計算機能付腕時計(A82系ｾｲ
世界初時速計算機能付腕時計(A82系ｾｲ1963
国産初婦人用中三針機械式腕時計(21系ｾｲｺｰﾏﾁｯｸﾚﾃﾞｨｰ）
1986
1963 国産初婦人用中三針機械式腕時計(21系ｾｲｺｰﾏﾁｯｸﾚﾃﾞｨｰ）1986 世界初時分針独立駆動
世界初時分針独立駆動
1964
1964 ﾇｰｼｬﾃﾙ天文台ｸﾛﾉﾒｰﾀｰｺﾝｸｰﾙ参加時計（965系、052系）
ﾇｰｼｬﾃﾙ天文台ｸﾛﾉﾒｰﾀｰｺﾝｸｰﾙ参加時計（965系、052系）
1967 世界初婦人用機械式腕時計（19系10振動）1967
世界初婦人用機械式腕時計（19系10振動）1968
国内唯一天文台ｸﾛﾉﾒｰﾀｰ規格合格機械式腕時計（45系）
1968 国内唯一天文台ｸﾛﾉﾒｰﾀｰ規格合格機械式腕時計（45系）
1980
1980 世界初ﾄﾞｯﾄﾏﾄﾘｯｸｽ表示ﾃﾞｼﾞﾀﾙｸｵｰﾂ腕時計（D031系ﾃﾞｼﾞﾀﾙ
世界初ﾄﾞｯﾄﾏﾄﾘｯｸｽ表示ﾃﾞｼﾞﾀﾙｸｵｰﾂ腕時計（D031系ﾃﾞｼﾞﾀﾙ
1964
1980
1964 国産初ｿｰﾗｰ発電式電気時計（ｾｲｺｰ光電時計）
国産初ｿｰﾗｰ発電式電気時計（ｾｲｺｰ光電時計）
1980 世界初ｴﾚｸﾄﾛｸﾛﾐｯｸ表示ﾃﾞｼﾞﾀﾙｸｵｰﾂ腕時計（F623系ECDﾃﾞ世界初ｴﾚｸﾄﾛｸﾛﾐｯｸ表示ﾃﾞｼﾞﾀﾙｸｵｰﾂ腕時計（F623系ECDﾃ
1966
世界初丸棒振動子搭載電気時計（ｾｲｺｰ音叉時計）
1966 世界初丸棒振動子搭載電気時計（ｾｲｺｰ音叉時計）
1981
1981 世界初心電位式心拍計付ﾃﾞｼﾞﾀﾙｸｵｰﾂ腕時計（S229系
世界初心電位式心拍計付ﾃﾞｼﾞﾀﾙｸｵｰﾂ腕時計（S229系
1982
1982 国産初音声合成ﾃﾞｼﾞﾀﾙｸｵｰﾂ腕時計（Y82系世界
国産初音声合成ﾃﾞｼﾞﾀﾙｸｵｰﾂ腕時計（Y82系世界

1984
1984 世界初腕ｺﾝﾋﾟｭｰﾀｰ（UC2000系ｾｲｺｰ
世界初腕ｺﾝﾋﾟｭｰﾀｰ（UC2000系ｾｲｺ

セイコーエプソン
セイコーエプソン

1956 自社設計機械式腕時計（55系ﾏｰﾍﾞﾙ）
自社設計機械式腕時計（55系ﾏｰﾍﾞﾙ）
1969
1978
1956
1969 世界初ｸｵｰﾂ腕時計（35SQ系ASTRON）
世界初ｸｵｰﾂ腕時計（35SQ系ASTRON）
1978 世界初２つの水晶振動子搭載高精度腕時計（9983系ｽｰﾍﾟﾘｱﾂｲﾝｸｵｰﾂ）
世界初２つの水晶振動子搭載高精度腕時計（9983系ｽｰﾍﾟﾘｱﾂｲﾝｸｵｰﾂ
1959 爪ﾚﾊﾞｰ式自動巻腕時計（55系ｼﾞ
爪ﾚﾊﾞｰ式自動巻腕時計（55系ｼﾞｬｲﾛﾏｰﾍﾞﾙ）
1972
1983
1959
ｬｲﾛﾏｰﾍﾞﾙ）1972 女持ちの小型化（03SQ系）
女持ちの小型化（03SQ系）
1983 TM振動子搭載年差腕時計（906系）
TM振動子搭載年差腕時計（906系）
1960 国内初ｽｲｽｸﾛﾉﾒｰﾀｰ規格ｸﾘｱ機械式腕時計（3180ｸﾞﾗﾝﾄﾞｾｲｺｰ）
国内初ｽｲｽｸﾛﾉﾒｰﾀｰ規格ｸﾘｱ機械式腕時計（3180ｸﾞﾗﾝﾄﾞｾｲｺｰ）
1974
1987
1960
1974 小型薄型普及版ｸｵｰﾂ腕時計（41系）
小型薄型普及版ｸｵｰﾂ腕時計（41系）
1987 温度補正IC搭載年
温度補正IC搭載年
1963
世界初日付、曜日一体窓採用機械式腕時計（6606ｽﾎﾟｰﾂﾏﾁｯｸ）
1978
極薄型ｸｵｰﾂ腕時計(ﾑｰﾌﾞ厚0.9mm
1963 世界初日付、曜日一体窓採用機械式腕時計（6606ｽﾎﾟｰﾂﾏﾁｯｸ）1978 極薄型ｸｵｰﾂ腕時計(ﾑｰﾌﾞ厚0.9mm ｺﾝﾌﾟ厚2.5mm）
ｺﾝﾌﾟ厚2.5mm）
1964
1984
1964 国産初ｸﾛﾉｸﾞﾗﾌ付機械式腕時計（5719系）
国産初ｸﾛﾉｸﾞﾗﾌ付機械式腕時計（5719系）
1984 超小型ｸｵｰﾂ腕時計（1E系φ9.0mm）
超小型ｸｵｰﾂ腕時計（1E系φ9.0mm
1965
1989
1965 国産初機械式ﾀﾞｲﾊﾞｰｽﾞｳｵｯﾁ（6217系）
国産初機械式ﾀﾞｲﾊﾞｰｽﾞｳｵｯﾁ（6217系）
1989 超薄型
超薄型
1969
1988
1988 世界初自動巻
世界初自動巻1969 世界初垂直ｸﾗｯﾁ･ｺﾗﾑﾎｲｰﾙ機構採用自動巻ｸﾛﾉｸﾞﾗﾌ（6139系ｽﾋﾟｰﾄﾞﾏｽﾀｰ）
世界初垂直ｸﾗｯﾁ･ｺﾗﾑﾎｲｰﾙ機構採用自動巻ｸﾛﾉｸﾞﾗﾌ（6139系ｽﾋﾟｰﾄﾞﾏｽﾀｰ）
1969
1969 国産初高精度自動巻機械式腕時計（6185系10振動日差2秒）
国産初高精度自動巻機械式腕時計（6185系10振動日差2秒）
1963 世界初卓上型ｸｵｰﾂ時計（QCｰ951）
世界初卓上型ｸｵｰﾂ時計（QCｰ951）
1963

1973
1973 世界初6桁表示液晶ﾃﾞｼﾞﾀﾙｸｵｰﾂ腕時計（06LC系LC
世界初6桁表示液晶ﾃﾞｼﾞﾀﾙｸｵｰﾂ腕時計（06LC系LC VFA）
VFA）
1975
1975 世界初多機能ﾃﾞｼﾞﾀﾙｸｵｰﾂ腕時計（0634系ﾃﾞｼﾞﾀﾙ多機能ｸﾛﾉｸﾞﾗﾌ）
世界初多機能ﾃﾞｼﾞﾀﾙｸｵｰﾂ腕時計（0634系ﾃﾞｼﾞﾀﾙ多機能ｸﾛﾉｸﾞﾗﾌ）

1975
1975 世界初ﾁﾀﾝ外装飽和潜水ﾀﾞｲﾊﾞｰｽﾞ腕時計（600mﾌﾟﾛﾌｪｯｼｮﾅﾙﾀﾞｲﾊﾞｰ）
世界初ﾁﾀﾝ外装飽和潜水ﾀﾞｲﾊﾞｰｽﾞ腕時計（600mﾌﾟﾛﾌｪｯｼｮﾅﾙﾀﾞｲﾊﾞｰ）
1986
1986 世界初ｾﾗﾐｯｸ外胴式飽和世界初ｾﾗﾐｯｸ外胴式飽
1979
1979 世界初Ａ／Ｄ複合表示腕時計（H1系ﾊｲﾌﾞﾘｯﾄﾞ）
世界初Ａ／Ｄ複合表示腕時計（H1系ﾊｲﾌﾞﾘｯﾄﾞ）
1982
1982 世界初ﾃﾚﾋﾞ付ﾃﾞｼﾞﾀﾙ腕時計（T001系ｾｲｺｰTVｳｵ
世界初ﾃﾚﾋﾞ付ﾃﾞｼﾞﾀﾙ腕時計（T001系ｾｲｺｰTVｳ
1983
1983 世界初録音機能付ﾃﾞｼﾞﾀﾙ腕時計（ﾎﾞｲｽﾉｰ
世界初録音機能付ﾃﾞｼﾞﾀﾙ腕時計（ﾎﾞｲｽﾉ
1990
1990

リコーエレメックスエーティー
リコーエレメックスエーティー

1960 世界一薄型手巻き機械式腕時計
厚み3.5mm（531系ﾀｶﾉｼｬﾄｰ500）
1960
世界一薄型手巻き機械式腕時計 厚み3.5mm（531系ﾀｶﾉｼｬﾄｰ500）19711971 腕時計ｻｲｽﾞで発信周波数32768Hz採用したｸｵｰﾂ腕時計（550系ﾘｸｵｰﾂ
腕時計ｻｲｽﾞで発信周波数32768Hz採用したｸｵｰﾂ腕時計（550系ﾘｸｵｰﾂ

セイコークロック
セイコークロック

リズム時計工業
リズム時計工業

1958 国産初商業用水晶時計（月差±0.08秒）
国産初商業用水晶時計（月差±0.08秒）
1958

1968
1968 世界初家庭用ｸｵｰﾂ掛け時計（ｸｵｰﾂ掛け時計）
世界初家庭用ｸｵｰﾂ掛け時計（ｸｵｰﾂ掛け時計）
1976
1976 世界初ｸｵｰﾂ目覚まし時計（ｸｵｰﾂ目覚まし）
世界初ｸｵｰﾂ目覚まし時計（ｸｵｰﾂ目覚まし）1963 NHK時報を基準とする電波時計
NHK時報を基準とする電波時計
1963
1973
1973 業界初割れ目のない木目年輪置き時計（年輪時計）
業界初割れ目のない木目年輪置き時計（年輪時計）

1985
1985 世界一薄型ﾑｰﾌﾞﾒﾝﾄ採用婦人
世界一薄型ﾑｰﾌﾞﾒﾝﾄ採用婦人1989
1989 超超薄超超薄1986
1986 ELﾊﾟﾈﾙ照明付きｸｵｰﾂ時
ELﾊﾟﾈﾙ照明付きｸｵｰﾂ時
1986
1986 ﾏｲｸﾛｶｾｯﾄ式録音/再生
ﾏｲｸﾛｶｾｯﾄ式録音/再生
1987
1987 業界初駆動方法が業界初駆動方法が1987
1987 業界初家庭用から業界初家庭用から

1988
1988 明暗ｾﾝｻｰ搭
明暗ｾﾝｻｰ搭

1986
1986 業界初3Dﾃﾞｻﾞｲﾝ採用ｸｵ
業界初3Dﾃﾞｻﾞｲﾝ採用ｸｵ

時計メーカー各社製品推移
時計メーカー各社製品推移
2015年12月

980
980

1990
1990

2000
2000

2010

▶1999年 世界初GPS内蔵デジタルウオッチ
世界初GPS内蔵デジタルウオッチ▶2011年 世界初太陽電池アナログ衛星電波修正腕時計
世界初太陽電池アナログ衛星電波修正腕時計▶2012年 世界初アナログＧＰＳソーラー腕時計
世界初アナログＧＰＳソーラー腕時計

GPS腕時計▶1993年▶1993年 電波修正腕時計
1996年
1996年 太陽電池電波修正腕時計
太陽電池電波修正腕時計

電波腕時計(受信時：標準時刻電波に準ずる）(受信時：標準時刻電波に準ずる）

ツ腕時計（年差クラス）
ツ腕時計（年差クラス）

陽電池水晶腕時計
陽電池水晶腕時計

腕時計

ﾁ搭載LED表示ﾃﾞｼﾞﾀﾙｸｵｰﾂ腕時計（ﾀｯﾁﾄﾛﾝ）
ﾁ搭載LED表示ﾃﾞｼﾞﾀﾙｸｵｰﾂ腕時計（ﾀｯﾁﾄﾛﾝ）

ｵｰﾂ腕時計（ｶｼｵﾄﾛﾝ）
ｵｰﾂ腕時計（ｶｼｵﾄﾛﾝ）

1999
2014 世界初GPS電波受信機能と標準電波受信機能搭載
1999 世界初GPS内蔵デジタルウオッチ
世界初GPS内蔵デジタルウオッチ
1997
ﾌﾙﾒﾀﾙ電波修正腕時計（OCWｰG1000系）
1997 ﾃﾞｰﾀｰﾊﾞﾝｸ搭載ｺﾝﾋﾞﾈｰｼｮﾝ電波修正腕時計（FKT-200系）
ﾃﾞｰﾀｰﾊﾞﾝｸ搭載ｺﾝﾋﾞﾈｰｼｮﾝ電波修正腕時計（FKT-200系）
ﾌﾙﾒﾀﾙ電波修正腕時計（OCWｰG1000系）
1982
2004
1982 温度計測機能付ﾃﾞｼﾞﾀﾙｸｵｰﾂ腕時計（TS-1000J系）
温度計測機能付ﾃﾞｼﾞﾀﾙｸｵｰﾂ腕時計（TS-1000J系）
2004 世界初ｸﾛﾉｸﾞﾗﾌ機能搭載ﾌﾙﾒﾀﾙｿｰﾗｰ電波修正腕時計（OCW-500系）
世界初ｸﾛﾉｸﾞﾗﾌ機能搭載ﾌﾙﾒﾀﾙｿｰﾗｰ電波修正腕時計（OCW-500系）
1989
1989 世界初気圧、高度/水深計内蔵ﾃﾞｼﾞﾀﾙｸｵｰﾂ腕時計（BM-100系）
世界初気圧、高度/水深計内蔵ﾃﾞｼﾞﾀﾙｸｵｰﾂ腕時計（BM-100系）
1994
1994 世界初ﾄﾘﾌﾟﾙｾﾝｻｰ（高度/気圧、方位、温度計測）搭載ﾃﾞｼﾞﾀﾙｸｵｰﾂ腕時計（ATC-1100系）
世界初ﾄﾘﾌﾟﾙｾﾝｻｰ（高度/気圧、方位、温度計測）搭載ﾃﾞｼﾞﾀﾙｸｵｰﾂ腕時計（ATC-1100系）

1980
1980 硬質樹脂ｹｰｽ採用ﾃﾞｼﾞﾀﾙｸｵｰﾂ腕時計（W-100系10気圧防水）
硬質樹脂ｹｰｽ採用ﾃﾞｼﾞﾀﾙｸｵｰﾂ腕時計（W-100系10気圧防水）
1983
1983 耐衝撃ﾃﾞｼﾞﾀﾙｸｵｰﾂ腕時計（DW-5000系GｰSHOCK）
耐衝撃ﾃﾞｼﾞﾀﾙｸｵｰﾂ腕時計（DW-5000系GｰSHOCK）

動子採用年差±3秒ｸｵｰﾂ腕時計（8650系ｸﾘｽﾄﾛﾝ
動子採用年差±3秒ｸｵｰﾂ腕時計（8650系ｸﾘｽﾄﾛﾝ ﾒｶﾞ）
ﾒｶﾞ）
1981
1981 世界初IC温度補正機能搭載ｸｵｰﾂ腕時計（1930系ｴｸｼｰﾄﾞ）
世界初IC温度補正機能搭載ｸｵｰﾂ腕時計（1930系ｴｸｼｰﾄﾞ）ﾄ(X-8)ﾄ(X-8) ｺｽﾓﾄﾛﾝ）
ｺｽﾓﾄﾛﾝ）-12）
C-12）

2014 Bluetooth V4.0対応ｽﾏﾎと連携した腕時計（EQBｰ500系）

1993
2011
1993 世界初多極受信型電波修正腕時計（7400系多針表示電波時計）
世界初多極受信型電波修正腕時計（7400系多針表示電波時計）
2011 世界初ｻﾃﾗｲﾄｼｽﾃﾑ搭載太陽電池アナログ衛星電波修正腕時計（H990系ｴｺ･ﾄﾞﾗｲﾌﾞｻﾃﾗｲﾄｳｪｰﾌﾞ）世界初ｻﾃﾗｲﾄｼｽﾃﾑ搭載太陽電池アナログ衛星電波修正腕時計（H990系ｴｺ･ﾄﾞﾗｲﾌﾞｻﾃﾗｲﾄｳｪｰﾌﾞ）2003
2003 世界初ﾌﾙﾒﾀﾙｹｰｽ採用電波修正腕時計（H410系ｱﾃｯｻｴｺ･ﾄﾞﾗｲﾌﾞ電波時計）
世界初ﾌﾙﾒﾀﾙｹｰｽ採用電波修正腕時計（H410系ｱﾃｯｻｴｺ･ﾄﾞﾗｲﾌﾞ電波時計）
2005
2005 世界最小ﾑｰﾌﾞ搭載婦人用電波修正腕時計（H330系ｴｸｼｰﾄﾞｴｺ･ﾄﾞﾗｲﾌﾞ電波時計）
世界最小ﾑｰﾌﾞ搭載婦人用電波修正腕時計（H330系ｴｸｼｰﾄﾞｴｺ･ﾄﾞﾗｲﾌﾞ電波時計）

01系ｺｽﾓﾄﾛﾝｽﾍﾟｼｬﾙ）
1系ｺｽﾓﾄﾛﾝｽﾍﾟｼｬﾙ）

機械式腕時計（6600系ｺｽﾓｽﾀｰV2）
機械式腕時計（6600系ｺｽﾓｽﾀｰV2）
初ﾑｰﾌﾞ厚み１ｯm以下二針ｸｵｰﾂ腕時計（7900系ｴｸｼｰﾄﾞｺﾞｰﾙﾄﾞ）
界初ﾑｰﾌﾞ厚み１ｯm以下二針ｸｵｰﾂ腕時計（7900系ｴｸｼｰﾄﾞｺﾞｰﾙﾄﾞ）
1986
1986 世界初精密星座機能付ｸｵｰﾂ腕時計（4380系ｺｽﾓｻｲﾝ）
世界初精密星座機能付ｸｵｰﾂ腕時計（4380系ｺｽﾓｻｲﾝ）
1989
ｱﾊﾞﾛﾝｽｰﾊﾟｰｶﾚﾝﾀﾞｰ）
1989 世界初電子式ｱﾅﾛｸﾞﾊﾟｰﾍﾟﾁｭｱﾙｶﾚﾝﾀﾞｰ搭載ｸｵｰﾂ腕時計（6700系多針表示
世界初電子式ｱﾅﾛｸﾞﾊﾟｰﾍﾟﾁｭｱﾙｶﾚﾝﾀﾞｰ搭載ｸｵｰﾂ腕時計（6700系多針表示 ｱﾊﾞﾛﾝｽｰﾊﾟｰｶﾚﾝﾀﾞｰ）
電式ｸｵｰﾂ腕時計(8629系ｸﾘｽﾄﾛﾝｿｰﾗ
1987
1987 世界初ｿｰﾗｰ発電式ｺﾝﾋﾞﾈｰｼｮﾝｸｵｰﾂ腕時計（C030系ｿｰﾗｰCQ）
世界初ｿｰﾗｰ発電式ｺﾝﾋﾞﾈｰｼｮﾝｸｵｰﾂ腕時計（C030系ｿｰﾗｰCQ）
電式ｸｵｰﾂ腕時計(8629系ｸﾘｽﾄﾛﾝｿｰﾗ
1982
1997
1982 多機能ｾﾝｻｰ付ﾃﾞｼﾞﾀﾙｸｵｰﾂ腕時計（9610系ｿｰﾗｰｾﾝｻｰ）
多機能ｾﾝｻｰ付ﾃﾞｼﾞﾀﾙｸｵｰﾂ腕時計（9610系ｿｰﾗｰｾﾝｻｰ）
1997 世界初年差精度ｿｰﾗｰｸｵｰﾂ腕時計（A730系ｴｸｼｰﾄﾞﾕｰﾉｽｴｺ･ﾄﾞﾗｲﾌﾞ）
世界初年差精度ｿｰﾗｰｸｵｰﾂ腕時計（A730系ｴｸｼｰﾄﾞﾕｰﾉｽｴｺ･ﾄﾞﾗｲﾌﾞ）
1982
2000
1982 世界初電子温度測定機能付ｺﾝﾋﾞﾈｰｼｮﾝｸｵｰﾂ腕時計（8980系ｻｰﾓｾﾝｻｰ）
世界初電子温度測定機能付ｺﾝﾋﾞﾈｰｼｮﾝｸｵｰﾂ腕時計（8980系ｻｰﾓｾﾝｻｰ）
2000 世界初透明ｿｰﾗｰｾﾙ採用ｿｰﾗｰ発電式ｸｵｰﾂ腕時計（B080系ｴｺ･ﾄﾞﾗｲﾌﾞ
世界初透明ｿｰﾗｰｾﾙ採用ｿｰﾗｰ発電式ｸｵｰﾂ腕時計（B080系ｴｺ･ﾄﾞﾗｲﾌﾞ ﾋﾞﾄﾛ）
ﾋﾞﾄﾛ）
1985
2001
1985 世界初水深計付ﾀﾞｲﾊﾞｰｽﾞｺﾝﾋﾞﾈｰｼｮﾝｸｵｰﾂ腕時計（C020系ｽﾎﾟﾙﾃﾃﾞﾌﾟｽﾒｰﾀｰ）
世界初水深計付ﾀﾞｲﾊﾞｰｽﾞｺﾝﾋﾞﾈｰｼｮﾝｸｵｰﾂ腕時計（C020系ｽﾎﾟﾙﾃﾃﾞﾌﾟｽﾒｰﾀｰ）2001 世界初ﾌﾚｷｼﾌﾞﾙｿｰﾗｰｾﾙ採用ｿｰﾗｰ発電式ｸｵｰﾂ腕時計（F810系ｴｺ･ﾄﾞﾗｲﾌﾞ
世界初ﾌﾚｷｼﾌﾞﾙｿｰﾗｰｾﾙ採用ｿｰﾗｰ発電式ｸｵｰﾂ腕時計（F810系ｴｺ･ﾄﾞﾗｲﾌﾞ ｴｸﾘｯｾ）
ｴｸﾘｯｾ）
1988
2002
1988 世界初ｼｮｯｸｾﾝｻｰ付ﾃﾞｼﾞﾀﾙｸｵｰﾂ腕時計（D130系ｽﾎﾟﾙﾃｼｮｯｸｾﾝｻ
世界初ｼｮｯｸｾﾝｻｰ付ﾃﾞｼﾞﾀﾙｸｵｰﾂ腕時計（D130系ｽﾎﾟﾙﾃｼｮｯｸｾﾝｻ
2002 世界最小ﾑｰﾌﾞﾒﾝﾄ搭載ｼﾁｽﾞﾝ「G720系ﾐｰﾑ･ｵﾌﾞ･ｼﾁｽﾞﾝ」
世界最小ﾑｰﾌﾞﾒﾝﾄ搭載ｼﾁｽﾞﾝ「G720系ﾐｰﾑ･ｵﾌﾞ･ｼﾁｽﾞﾝ」
算機能付ﾃﾞｼﾞﾀﾙｸｵｰﾂ腕時計（9090系ﾃﾞｼﾞﾀﾙｶﾘｷ
1989
世界初高度、気圧計付ｺﾝﾋﾞﾈｰｼｮﾝｸｵｰﾂ腕時計(C040系ｽﾎﾟﾙﾃｱﾙﾃｨﾒｰﾀｰ）2006
世界初通話着信通知機能付ﾃﾞｼﾞﾀﾙｸｵｰﾂ腕時計（W700系ｱｲﾊﾞｰﾄ）
1989 世界初高度、気圧計付ｺﾝﾋﾞﾈｰｼｮﾝｸｵｰﾂ腕時計(C040系ｽﾎﾟﾙﾃｱﾙﾃｨﾒｰﾀｰ）2006 世界初通話着信通知機能付ﾃﾞｼﾞﾀﾙｸｵｰﾂ腕時計（W700系ｱｲﾊﾞｰﾄ）
算機能付ﾃﾞｼﾞﾀﾙｸｵｰﾂ腕時計（9090系ﾃﾞｼﾞﾀﾙｶﾘｷ
初ﾃﾞｼﾞﾀﾙ､ｱﾅﾛｸﾞ表示ｺﾝﾋﾞﾈｰｼｮﾝｸｵｰﾂ腕時計（8900系ﾃﾞｼﾞｱ
1991
2007
産初ﾃﾞｼﾞﾀﾙ､ｱﾅﾛｸﾞ表示ｺﾝﾋﾞﾈｰｼｮﾝｸｵｰﾂ腕時計（8900系ﾃﾞｼﾞｱ
1991 世界初ｱﾅﾛｸﾞ式水深計付ｸｵｰﾂ腕時計（5810系多針表示
世界初ｱﾅﾛｸﾞ式水深計付ｸｵｰﾂ腕時計（5810系多針表示 ｽﾎﾟﾙﾃｱﾅﾛｸﾞﾃﾞﾌﾟｽﾒｰﾀｰ
ｽﾎﾟﾙﾃｱﾅﾛｸﾞﾃﾞﾌﾟｽﾒｰﾀｰ
2007 世界初携帯電話とBluetoothで接続し、各機能操作可能なﾃﾞｼﾞﾀﾙｸｵｰﾂ腕時計（W710系ｱｲﾊﾞｰﾄM）
世界初携帯電話とBluetoothで接続し、各機能操作可能なﾃﾞｼﾞﾀﾙｸｵｰﾂ腕時計（W710系ｱｲﾊﾞｰﾄM）
1980
1994
1980 国産初ｱﾅﾛｸﾞ主体のｺﾝﾋﾞﾈｰｼｮﾝｸｵｰﾂ腕時計（8920系ｱﾅﾃﾞｼﾞ）
国産初ｱﾅﾛｸﾞ主体のｺﾝﾋﾞﾈｰｼｮﾝｸｵｰﾂ腕時計（8920系ｱﾅﾃﾞｼﾞ）1994 世界初水深計付ﾃﾞｼﾞﾀﾙｸｵｰﾂ腕時計（D200系ﾌﾟﾛﾏｽﾀｰﾊｲﾊﾟｰｱｸｱﾗﾝﾄﾞ）
世界初水深計付ﾃﾞｼﾞﾀﾙｸｵｰﾂ腕時計（D200系ﾌﾟﾛﾏｽﾀｰﾊｲﾊﾟｰｱｸｱﾗﾝﾄﾞ）
1984
ｱﾅﾛｸﾞﾃﾞﾌﾟｽﾒｰﾀｰ））
ﾌﾟﾛﾏｽﾀｰｱｸｱﾗﾝﾄﾞｴｺ･ﾄﾞﾗｲﾌﾞ ｱﾅﾛｸﾞﾃﾞﾌﾟｽﾒｰﾀｰ
1984 世界初ICﾒﾓﾘｰ録音再生機能付ｺﾝﾋﾞﾈｰｼｮﾝｸｵｰﾂ腕時計（C010系ﾎﾞｲｽﾒﾓ）
世界初ICﾒﾓﾘｰ録音再生機能付ｺﾝﾋﾞﾈｰｼｮﾝｸｵｰﾂ腕時計（C010系ﾎﾞｲｽﾒﾓ） 1998
1998 ｱﾅﾛｸﾞ水深計側機能付ｿｰﾗｰｸｵｰﾂ腕時計（B740系多針表示
ｱﾅﾛｸﾞ水深計側機能付ｿｰﾗｰｸｵｰﾂ腕時計（B740系多針表示 ﾌﾟﾛﾏｽﾀｰｱｸｱﾗﾝﾄﾞｴｺ･ﾄﾞﾗｲﾌﾞ
2002
2002 国内初腕時計用潤滑油（AOｼﾘｰｽﾞ）
国内初腕時計用潤滑油（AOｼﾘｰｽﾞ）

））
1986
1998
1986 世界初手巻き発電ｸｵｰﾂ腕時計（8T系ｾｲｺｰｲﾝﾊﾟｸﾄ）
世界初手巻き発電ｸｵｰﾂ腕時計（8T系ｾｲｺｰｲﾝﾊﾟｸﾄ）
1998 国産初熱発電式ｸｵｰﾂ腕時計（6C系ｾｲｺｰｻｰﾐｯｸ）
国産初熱発電式ｸｵｰﾂ腕時計（6C系ｾｲｺｰｻｰﾐｯｸ）
ｰﾂ腕時計(08系ｸｵｰﾂQTW/08QZW）系ｸｵｰﾂQTW/08QZW）
ｵｰﾂ腕時計(089 世界初逆転駆動ﾓｰﾀ搭載ｸｵｰﾂ腕時計（1320系ｸｵｰﾂﾌﾞﾚｽﾚｯﾄ）
世界初逆転駆動ﾓｰﾀ搭載ｸｵｰﾂ腕時計（1320系ｸｵｰﾂﾌﾞﾚｽﾚｯﾄ）
9 世界初ｶﾗｰ二層液晶ﾊﾟﾈﾙ採用ﾃﾞｼﾞﾀﾙｸｵｰﾂ腕時計(A239系ｾｲｺｰｱﾄﾗｽ）
世界初ｶﾗｰ二層液晶ﾊﾟﾈﾙ採用ﾃﾞｼﾞﾀﾙｸｵｰﾂ腕時計(A239系ｾｲｺｰｱﾄﾗｽ）
初補正ﾊﾟﾙｽ方式ﾓｰﾀ制御搭載ｸｵｰﾂ腕時計（Cal．59）
界初補正ﾊﾟﾙｽ方式ﾓｰﾀ制御搭載ｸｵｰﾂ腕時計（Cal．59）
1983
1983 世界初時速計算機能付腕時計(A82系ｾｲｺｰｽﾎﾟｰﾂ）
世界初時速計算機能付腕時計(A82系ｾｲｺｰｽﾎﾟｰﾂ）
1986
1986 世界初時分針独立駆動ﾓｰﾀ搭載ｸｵｰﾂ腕時計（8M系りゅうずによ
世界初時分針独立駆動ﾓｰﾀ搭載ｸｵｰﾂ腕時計（8M系りゅうずによ
1991
1991 世界初超音波ﾓｰﾀ駆動式ｱﾗｰﾑ機構搭載ｸｵｰﾂ腕時計（9M系ｾｲｺｰｻｲﾚﾝﾄｱﾗｰﾑ）
世界初超音波ﾓｰﾀ駆動式ｱﾗｰﾑ機構搭載ｸｵｰﾂ腕時計（9M系ｾｲｺｰｻｲﾚﾝﾄｱﾗｰﾑ）
1991
1991 世界初1400ｰ2499年ﾌﾙｵｰﾄｶﾚﾝﾀﾞｰ搭載ｸｵｰﾂ腕時計（6M系SEIKO
世界初1400ｰ2499年ﾌﾙｵｰﾄｶﾚﾝﾀﾞｰ搭載ｸｵｰﾂ腕時計（6M系SEIKO The
The Age
Age Of
Of Discovery）
Discovery）
1980
1980 世界初ﾄﾞｯﾄﾏﾄﾘｯｸｽ表示ﾃﾞｼﾞﾀﾙｸｵｰﾂ腕時計（D031系ﾃﾞｼﾞﾀﾙ（ﾄﾞｯﾄﾏﾄﾘｯｸｽ）
世界初ﾄﾞｯﾄﾏﾄﾘｯｸｽ表示ﾃﾞｼﾞﾀﾙｸｵｰﾂ腕時計（D031系ﾃﾞｼﾞﾀﾙ（ﾄﾞｯﾄﾏﾄﾘｯｸｽ）
1980
1980 世界初ｴﾚｸﾄﾛｸﾛﾐｯｸ表示ﾃﾞｼﾞﾀﾙｸｵｰﾂ腕時計（F623系ECDﾃﾞｼﾞﾀﾙ）
世界初ｴﾚｸﾄﾛｸﾛﾐｯｸ表示ﾃﾞｼﾞﾀﾙｸｵｰﾂ腕時計（F623系ECDﾃﾞｼﾞﾀﾙ）

1995
1995 世界初PN液晶表示搭載ﾃﾞｼﾞﾀﾙｸｵｰﾂ腕時計（W620系ｱﾙﾊﾞｽﾌﾟｰﾝ）
世界初PN液晶表示搭載ﾃﾞｼﾞﾀﾙｸｵｰﾂ腕時計（W620系ｱﾙﾊﾞｽﾌﾟｰﾝ）
2001
time ware
ware TRIAXTRIAX Sｼﾘｰｽﾞ）
Sｼﾘｰｽﾞ）2001 世界初曲面液晶ﾊﾟﾈﾙ搭載ﾃﾞｼﾞﾀﾙｸｵｰﾂ腕時計（WG7系Nike
世界初曲面液晶ﾊﾟﾈﾙ搭載ﾃﾞｼﾞﾀﾙｸｵｰﾂ腕時計（WG7系Nike time

1981
1997
1981 世界初心電位式心拍計付ﾃﾞｼﾞﾀﾙｸｵｰﾂ腕時計（S229系ｾｲｺｰﾗﾝﾅｰｽﾞ）
世界初心電位式心拍計付ﾃﾞｼﾞﾀﾙｸｵｰﾂ腕時計（S229系ｾｲｺｰﾗﾝﾅｰｽﾞ）1997 世界初ﾎﾟﾝﾌﾟ式ｴｱﾌｨッﾃｨﾝｸﾞｼｽﾃﾑ搭載ｸｵｰﾂ腕時計（S651系ｾｲｺｰｴｱﾌﾟﾛ）
世界初ﾎﾟﾝﾌﾟ式ｴｱﾌｨッﾃｨﾝｸﾞｼｽﾃﾑ搭載ｸｵｰﾂ腕時計（S651系ｾｲｺｰｴｱﾌﾟﾛ）
1982
1982 国産初音声合成ﾃﾞｼﾞﾀﾙｸｵｰﾂ腕時計（Y82系世界最小電磁ｽﾋﾟｰｶｰ搭載ｱﾙﾊﾞｱﾗｰﾑｸﾛﾉ）
国産初音声合成ﾃﾞｼﾞﾀﾙｸｵｰﾂ腕時計（Y82系世界最小電磁ｽﾋﾟｰｶｰ搭載ｱﾙﾊﾞｱﾗｰﾑｸﾛﾉ）
1984
1984 世界初腕ｺﾝﾋﾟｭｰﾀｰ（UC2000系ｾｲｺｰ腕ｺﾝﾋﾟｭｰﾀｰ）世界初腕ｺﾝﾋﾟｭｰﾀｰ（UC2000系ｾｲｺｰ腕ｺﾝﾋﾟｭｰﾀｰ）1998
1998 世界初PCｱｰｷﾃｸﾁｬｰ採用腕時計型携帯情報端末（AP110/MP12系ﾗﾋﾟｭｰﾀｰ）世界初PCｱｰｷﾃｸﾁｬｰ採用腕時計型携帯情報端末（AP110/MP12系ﾗﾋﾟｭｰﾀｰ）2003
WRISTOMO）
2003 世界初ﾜﾝｱｸｼｮﾝで電話へ連携可能なｸｵｰﾂ腕時計（腕時計型PHS
世界初ﾜﾝｱｸｼｮﾝで電話へ連携可能なｸｵｰﾂ腕時計（腕時計型PHS WRISTOMO）

初２つの水晶振動子搭載高精度腕時計（9983系ｽｰﾍﾟﾘｱﾂｲﾝｸｵｰﾂ）
2012
界初２つの水晶振動子搭載高精度腕時計（9983系ｽｰﾍﾟﾘｱﾂｲﾝｸｵｰﾂ）2012 世界初太陽電池アナログGPSｿｰﾗｰ腕時計（7X52系ｾｲｺｰASTRON）
世界初太陽電池アナログGPSｿｰﾗｰ腕時計（7X52系ｾｲｺｰASTRON）
1983
1983 TM振動子搭載年差腕時計（906系）
TM振動子搭載年差腕時計（906系）
計（41系）
1987
計（41系）
1987 温度補正IC搭載年差腕時計（953B系）
温度補正IC搭載年差腕時計（953B系）
型ｸｵｰﾂ腕時計(ﾑｰﾌﾞ厚0.9mm
ｺﾝﾌﾟ厚2.5mm）
1993
世界初ﾂｲﾝﾊﾟﾙｽﾓｰﾀｰ年差腕時計（9F8系ｸﾞﾗﾝﾄﾞｾｲｺ-）
薄型ｸｵｰﾂ腕時計(ﾑｰﾌﾞ厚0.9mm ｺﾝﾌﾟ厚2.5mm）
1993 世界初ﾂｲﾝﾊﾟﾙｽﾓｰﾀｰ年差腕時計（9F8系ｸﾞﾗﾝﾄﾞｾｲｺ-）
1984
1984 超小型ｸｵｰﾂ腕時計（1E系φ9.0mm）
超小型ｸｵｰﾂ腕時計（1E系φ9.0mm）
1989
1989 超薄型ｸｵｰﾂﾑｰﾌﾞﾒﾝﾄ（9A85系ｸｵｰﾂ発売20周年記念ﾓﾃﾞﾙ）
超薄型ｸｵｰﾂﾑｰﾌﾞﾒﾝﾄ（9A85系ｸｵｰﾂ発売20周年記念ﾓﾃﾞﾙ）
39系ｽﾋﾟｰﾄﾞﾏｽﾀｰ）
1988
1999
1999 世界初ぜんまい駆動式ｸｵｰﾂ腕時計（7R68系ｾｲｺｰｽﾌﾟﾘﾝｸﾞﾄﾞﾗｲﾌﾞ）
世界初ぜんまい駆動式ｸｵｰﾂ腕時計（7R68系ｾｲｺｰｽﾌﾟﾘﾝｸﾞﾄﾞﾗｲﾌﾞ）
1988 世界初自動巻発電ｸｵｰﾂ腕時計（7M系ｾｲｺｰAGSｵｰﾄｸｵ
世界初自動巻発電ｸｵｰﾂ腕時計（7M系ｾｲｺｰAGSｵｰﾄｸｵ
39系ｽﾋﾟｰﾄﾞﾏｽﾀｰ）
秒）
2006
秒）
2006 国産初ｿﾇﾘ機構を備えたｺﾝﾌﾟﾘｹｰｼｮﾝ腕時計（ｽﾌﾟﾘﾝｸﾞﾄﾞﾗｲﾌﾞSONERIE）
国産初ｿﾇﾘ機構を備えたｺﾝﾌﾟﾘｹｰｼｮﾝ腕時計（ｽﾌﾟﾘﾝｸﾞﾄﾞﾗｲﾌﾞSONERIE）
2010
2010 国産初宇宙遊泳ｸｵｰﾂ腕時計（5R86系Spacewalk）
国産初宇宙遊泳ｸｵｰﾂ腕時計（5R86系Spacewalk）
腕時計（06LC系LC
2006
腕時計（06LC系LC VFA）
VFA）
2006 世界初「EPD」搭載ｸｵｰﾂ腕時計（G510系ｾｲｺｰｽﾍﾟｸﾄﾗﾑ）
世界初「EPD」搭載ｸｵｰﾂ腕時計（G510系ｾｲｺｰｽﾍﾟｸﾄﾗﾑ）
ｸｵｰﾂ腕時計（0634系ﾃﾞｼﾞﾀﾙ多機能ｸﾛﾉｸﾞﾗﾌ）
ｸｵｰﾂ腕時計（0634系ﾃﾞｼﾞﾀﾙ多機能ｸﾛﾉｸﾞﾗﾌ）

潜水ﾀﾞｲﾊﾞｰｽﾞ腕時計（600mﾌﾟﾛﾌｪｯｼｮﾅﾙﾀﾞｲﾊﾞｰ）
潜水ﾀﾞｲﾊﾞｰｽﾞ腕時計（600mﾌﾟﾛﾌｪｯｼｮﾅﾙﾀﾞｲﾊﾞｰ）
1986
1986 世界初ｾﾗﾐｯｸ外胴式飽和潜水ﾀﾞｲﾊﾞｰ腕時計（7C46系1000mﾀﾞｲﾊﾞｰｳｵｯﾁ）
世界初ｾﾗﾐｯｸ外胴式飽和潜水ﾀﾞｲﾊﾞｰ腕時計（7C46系1000mﾀﾞｲﾊﾞｰｳｵｯﾁ）
9 世界初Ａ／Ｄ複合表示腕時計（H1系ﾊｲﾌﾞﾘｯﾄﾞ）
世界初Ａ／Ｄ複合表示腕時計（H1系ﾊｲﾌﾞﾘｯﾄﾞ）
1982
1982 世界初ﾃﾚﾋﾞ付ﾃﾞｼﾞﾀﾙ腕時計（T001系ｾｲｺｰTVｳｵｯﾁ）
世界初ﾃﾚﾋﾞ付ﾃﾞｼﾞﾀﾙ腕時計（T001系ｾｲｺｰTVｳｵｯﾁ）
1983
1983 世界初録音機能付ﾃﾞｼﾞﾀﾙ腕時計（ﾎﾞｲｽﾉｰﾄ）
世界初録音機能付ﾃﾞｼﾞﾀﾙ腕時計（ﾎﾞｲｽﾉｰﾄ）
1990
1990 世界初ﾍﾟｰｼﾞﾝｸﾞ機能付腕時計（MA50系ｾｲｺｰﾚｾﾌﾟﾀｰ）
世界初ﾍﾟｰｼﾞﾝｸﾞ機能付腕時計（MA50系ｾｲｺｰﾚｾﾌﾟﾀｰ）

ｵｰﾂ腕時計（550系ﾘｸｵｰﾂ
ｵｰﾂ腕時計（550系ﾘｸｵｰﾂ

覚まし時計（ｸｵｰﾂ目覚まし）
覚まし時計（ｸｵｰﾂ目覚まし）き時計（年輪時計）
き時計（年輪時計）

1985
1985 世界一薄型ﾑｰﾌﾞﾒﾝﾄ採用婦人用ｸｵｰﾂ腕時計
世界一薄型ﾑｰﾌﾞﾒﾝﾄ採用婦人用ｸｵｰﾂ腕時計 厚み1,6mm（N2系ﾘｸｵｰﾂ505）
厚み1,6mm（N2系ﾘｸｵｰﾂ505）
1989
1989 超超薄型高精度長寿命ｸｵｰﾂ掛け時計
超超薄型高精度長寿命ｸｵｰﾂ掛け時計 完成品厚み
完成品厚み 9.5mm（超超薄高精度長寿命時計）
9.5mm（超超薄高精度長寿命時計）
1999
1999 標準電波による電波修正ｸﾛｯｸ（電波修正ｸﾛｯｸ）
標準電波による電波修正ｸﾛｯｸ（電波修正ｸﾛｯｸ）2013
2013 世界初家庭向け衛星電波修正クロック（衛星電波ｸﾛｯｸ）
世界初家庭向け衛星電波修正クロック（衛星電波ｸﾛｯｸ）

1986
2000
1986 ELﾊﾟﾈﾙ照明付きｸｵｰﾂ時計（人感ｾﾝｻｰ付きELﾊﾟﾈﾙ照明時計）
ELﾊﾟﾈﾙ照明付きｸｵｰﾂ時計（人感ｾﾝｻｰ付きELﾊﾟﾈﾙ照明時計）
2000 暗い環境で秒針を停止させる機能付電波時計（夜眠る秒針の電波時計）
暗い環境で秒針を停止させる機能付電波時計（夜眠る秒針の電波時計）
1986
2001
1986 ﾏｲｸﾛｶｾｯﾄ式録音/再生機能付ｸｵｰﾂ目覚まし時計（おしゃべりｸﾛｯｸ伝言くん）
ﾏｲｸﾛｶｾｯﾄ式録音/再生機能付ｸｵｰﾂ目覚まし時計（おしゃべりｸﾛｯｸ伝言くん）
2001 業界初ｻｲﾚﾝﾄｽﾃｯﾌﾟ秒針搭載電波時計（ｻｲﾚﾝﾄｽﾃｯﾌﾟ秒針の電波時計）
業界初ｻｲﾚﾝﾄｽﾃｯﾌﾟ秒針搭載電波時計（ｻｲﾚﾝﾄｽﾃｯﾌﾟ秒針の電波時計）
1987
2003
1987 業界初駆動方法が分からないﾐﾗｸﾙｸｵｰﾂ置き時計（ｸﾚｳﾞｨｽ系ﾐﾗｸﾙ時計）
業界初駆動方法が分からないﾐﾗｸﾙｸｵｰﾂ置き時計（ｸﾚｳﾞｨｽ系ﾐﾗｸﾙ時計）
2003 電池交換後、直ちに正しい時刻表示する電波時計（快速表示の電波時計）
電池交換後、直ちに正しい時刻表示する電波時計（快速表示の電波時計）
1987
2004
1987 業界初家庭用からくり時計（家庭用からくり時計）
業界初家庭用からくり時計（家庭用からくり時計）
2004 業界初ｿｰﾗｰ発電式電波時計（乾電池不要のｴｺﾗｲﾌ）
業界初ｿｰﾗｰ発電式電波時計（乾電池不要のｴｺﾗｲﾌ）
2006
2006 標準電波（60khz、40khz）とAMﾗｼﾞｵ時報のｽﾘｰｳｪｰﾌﾞ受信電波時計（ｽﾘｰｳｪｰﾌﾞ高感度電波時計）
標準電波（60khz、40khz）とAMﾗｼﾞｵ時報のｽﾘｰｳｪｰﾌﾞ受信電波時計（ｽﾘｰｳｪｰﾌﾞ高感度電波時計）
1988
明暗ｾﾝｻｰ搭載ｸｵｰﾂ掛け、置き時計（夜眠る報時時計）1988 明暗ｾﾝｻｰ搭載ｸｵｰﾂ掛け、置き時計（夜眠る報時時計）1986
1986 業界初3Dﾃﾞｻﾞｲﾝ採用ｸｵｰﾂ目覚まし時計（3Dﾃﾞｻﾞｲﾝのﾕﾆｰｸ目覚まし時計）
業界初3Dﾃﾞｻﾞｲﾝ採用ｸｵｰﾂ目覚まし時計（3Dﾃﾞｻﾞｲﾝのﾕﾆｰｸ目覚まし時計）『時計技術の系統化調査』～機械式時計からクオーツ時計へ、更なる高精度を求めて～

111

112

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.24 2017. March

国内初商業用クオーツ時計

3

シチズン時計
株式会社

第二精工舎
諏訪工場

製作者

量産品

量産品

セイコーイン
1980年 スツル株式会社

世界初セイコー「E.C.D

世界初IC内温度補正機能搭載
シチズン時計
クオーツ腕時計「シチズン エ 1981年
株式会社
クシード Cal.1930」13

12 タルクオーツF623」

デジ

写真カシオ計算機
株式会社

1980年

量産品

量産品

量産品

カシオ超軽量10気圧(100m)防ATカット水晶振動子搭載年差
シチズン時計
クオーツ腕時計「シチズン ク 1975年
株式会社
リストロン･メガ Cal.8650」
世界初太陽電池アナログク
オーツ腕時計 シチズンク
シチズン時計
1976年
オーツ 「クリストロン ソー
株式会社
ラーセル」
世界初適応制御駆動システム
セイコーイン
搭載のアナログクオーツ腕時 1978年 スツル株式会
計社

11 水ウオッチ W-100

10

9

8

量産品

世界初液晶デジタルクオーツ
腕時計セイコー「クオーツ
06LC」

7

セイコーエプソン株式会社

量産品

世界初CMOS-IC搭載クオーツ腕
セイコーイン
時計セイコー「クオーツ1970年 スツル株式会
36SQC」
社

6

1973年

量産品

セイコーエプソン株式会社

1969年

世界初クオーツ腕時計セイコー「クオーツ アストロン
35SQ」

量産品

5

シチズン時計株式会社

1966年

国産初てんぷ式電子腕時計シチズン「エックスエイト X8」

原寸大画像

量産品

量産品

展示

展示

展示

保存

展示

展示

展示

展示

展示

展示

展示

展示

展示

資料種類 資料現状

4

1958年 精工舎

1956年

国産初耐振機能付機械式腕時計シチズン「パラショック」

2

製作年

1956年

称

国産独自設計の機械式腕時計
セイコー「マーベル」

名

1

番号

時計技術 産業技術史資料 所在確認

4MHzのATカット水晶振動子を搭載して、世界初の年差±3秒以内を実現した
クオーツ腕時計である。スタンドアローン方式のクオーツ腕時計では最高精度を誇る。
世界初の太陽電池アナログクオーツ腕時計で、単結晶シリコン太陽電池を8枚使用して、一次電池である銀電池に充電するという大きな挑戦を行い商品化した。その後、キャパシタ→二次電池へと進み太陽電池腕時計の発展を遂げ、現在のシチズン「エコ･ドライブ」へと繋がる。
アナログクオーツ腕時計の小型薄型化を支えた大きな技術である。ステップモーターの消費電力を大幅に削減し、長電池寿命･超小型時計等多くの付加価値商品を可能にしたアナログクオーツ腕時計の基本技術である。
日常生活に必要な防水機能、軽量化、デザイン展開を可能にする10気圧防
水ウオッチである。スポーツ用分野への展開を可能にした硬質樹脂ケース
ウオッチのマーケットを拡大し、プラスチックの筐体利用が他業界の製品にも波及する。

シチズン時計株式会社
シチズンミュージアム
(東京都西東京市田無)世界初のIC内温度補正機能により、クオーツ腕時計の標準である32kHz音叉型水晶振動子の周波数温度特性をフラットに補正し、幅広い温度範囲で安定した時間精度を確保する。32kHz音叉型水晶振動子を用いた年差技術の基本である。

セイコーミュージアム
ECDディスプレイの応答性、寿命等を改良し、世界で初めて腕時計の実用化(東京都墨田区東向島）に成功する。白地に青の鮮明な表示であり、視野角がなく見栄えに優れて
セイコーインスツル株式会社にいる。
も保存されている樫尾俊雄発明記念館(東京都世田谷区成城)

セイコーインスツル株式会社(千葉県千葉市美浜区中瀬）

シチズン時計株式会社
シチズンミュージアム
(東京都西東京市田無)

シチズン時計株式会社
シチズンミュージアム
(東京都西東京市田無)

セイコーミュージアム
(東京都墨田区東向島)
液晶表示による世界初の時・分･秒の6桁表示を実現したデジタルクオーツ
セイコーエプソン株式会社にも 腕時計である。この後、6桁表示のデジタル腕時計が世界的な標準となる。
展示あり(長野県諏訪市大和)

世界で初めて低消費電力化駆動のCMOS-ICを搭載することにより、大幅に電池寿命を延ばすことが可能となった。クオーツ腕時計の小型薄型化には、
CMOS-ICは不可欠な電子デバイスとなる。

時計先進国のスイスに先駆けた世界初のクオーツ腕時計であり、自社開発の小型水晶振動子、1秒間欠運針のオープンタイプ型ステップモーターの開発、機能部品の分散配置等、この後のクオーツ腕時計の基本を作りあげ世界標準となる。

セイコーミュージアム
(東京都墨田区東向島)
セイコーエプソン株式会社にも展示あり(長野県諏訪市大和)
セイコーミュージアム
東京都墨田区東向島）

国内初の本格電子腕時計で、トランジスタ駆動による可動磁石型てんぷ調
速式の逆脱進機構を採用し、機械式自動巻腕時計が主流の時代に1年間動き続けることの反響は大きかった。

シチズン時計株式会社
シチズンミュージアム
(東京都西東京市田無)

当時、まだ不安定であったトランジスタではなく真空管を用いた国内初のクオーツ時計である。

由セイコーミュージアム
東京都墨田区東向島）

理

独自設計の耐振装置を開発し、ヘリコプターからの投下による耐衝撃性の公開実験を行い、パラショック構造を持つ時計の優秀さを実証した。

定

シチズン時計株式会社
シチズンミュージアム
(東京都西東京市田無)選

海外の模倣から精度の良い作り易い時計を目指して、わが国初めて技術者
独自のアイデアを設計に盛り込んだ機械式腕時計で品質に対する評価は大変高く、通産省主催のコンクールで上位を独占した。海外に国産時計の品
質の高さを示した。

所 在 地
セイコーミュージアム
(東京都墨田区東向島)
セイコーエプソン株式会社にも展示あり(長野県諏訪市大和)『時計技術の系統化調査』～機械式時計からクオーツ時計へ、更なる高精度を求めて～

113

量産品

セイコーエプ
1993年
ソン株式会社

セイコーイン
1998年 スツル株式会社
カシオ計算機株式会社

最高峰クオーツ腕時計セイコー「グランドセイコー
Cal.9F」

国内初熱発電クオーツ腕時計「SEIKO THERMIC（サーミック） Cal.6C」

17

18

19

20 トレック”サテライトナビ”ン」

25 ウオッチ「セイコーアストロ

世界初アナログ式GPSソーラー

24 「SEIKO SPECTRUM」

世界初EPDウオッチセイコー

ン Cal.G720」

2012年

2006年

セイコーエプソン株式会社

セイコーエプソン株式会社

量産品

量産品

量産品

シチズン時計株式会社

世界最小ムーブメント搭載シ23 チズン「ミーム･オブ･シチズ

2002年

量産品

世界初透明ソーラーセル搭載

シチズン時計22 シチズン 「エコ･ドライブ ビ 2000年 株式会社
トロ」

21
量産品

量産品

量産品

セイコーエプ
1999年
ソン株式会社

世界初ぜんまい駆動クオーツ
腕時計「SEIKO SPRING DRIVE（スプリングドライブ）
Cal.7R」

世界初GPS内蔵ウオッチ プロ

1999年

量産品

シチズン時計株式会社

1993年

世界初多局受信型アナログ電波修正時計「シチズン電波修
正時計Cal.7400」

16
量産品

セイコーエプ1988年
ソン株式会社

Cal.8T」

15 時計「セイコー インパクト
量産品

量産品

世界初自動巻発電クオーツ腕
時計「SEIKO KINETIC（キネティック） Cal.7M」

カシオ計算機株式会社

セイコーイン
1986年 スツル株式会
社

1983年

世界初手巻き発電クオーツ腕14

カシオ耐衝撃デジタルクオー
ツ腕時計「カシオ ヘビー
デューティースポーツ DW5000C」（G-SHOCK）

展示

展示

展示

展示

展示

展示

展示

展示

展示

展示

保存

展示

世界初の自動巻発電クオーツ腕時計で、機械式自動巻腕時計のように人間の運動エネルギーで発電し時計が駆動され、機械式時計の100倍の時間精度を確保できる腕に着けてさえいれば、常に発電され駆動エネルギーが蓄積され続ける機構である。

セイコーインスツル株式会社(千葉県千葉市美浜区中瀬）
セイコーミュージアム
(東京都墨田区東向島)
セイコーエプソン株式会社にも展示あり(長野県諏訪市大和)

小さく薄くのクオーツ腕時計が主流の中、機械式腕時計でしか出来なかった”大きく見やすいしっかりした針”を可能にしたクオーツ腕時計である。クオーツ腕時計がデザインで機械式腕時計に追いつき、時間精度で追い越したクオーツ腕時計である。

セイコーミュージアム
(東京都墨田区東向島)
セイコーエプソン株式会社にも展示あり(長野県諏訪市大和)世界初のGPS機能を内蔵し、現在の緯度･経度の計測が可能で、自分のいる場所や目的地までの距離と方角を即座に取得できる。

機械式腕時計をサイズで凌駕した世界最小ムーブメントを搭載したクオーツ腕時計である。極小サイズを利用した多くのデザイン展開も可能であり、クオーツだからできた時計である。

シチズン時計株式会社
シチズンミュージアム
(東京都西東京市田無)

セイコーミュージアム
世界初のアナログ式GPSソーラーウオッチで、4機以上のGPS衛星からの信号(東京都墨田区東向島)を受信して、世界中どこにいてもその場所の時刻を知ることができる。数セイコーエプソン株式会社にも十万年に1秒という高精度を持ち、操作フリーを可能にした腕時計である。
展示あり(長野県諏訪市大和)

セイコーミュージアム
世界初の電気泳動ディスプレイを持ち、高いコントラストで広い視野角を(東京都墨田区東向島)
有するデジタルクオーツ腕時計である。表示部分を曲げられる自由さによセイコーエプソン株式会社にもり、デザインの自由度を広げ近未来的なフォルムを実現した。
展示あり(長野県諏訪市大和)

世界初の透明ソーラーセルにより発電し時計を駆動する。太陽電池を使用して、いかに時計の美しさを表現するかを実現したクオーツ腕時計である。

シチズン時計株式会社
シチズンミュージアム
(東京都西東京市田無)世界初のぜんまいの動力で駆動する機械式時計と高精度のクオーツ時計を
セイコーミュージアム
融合したぜんまい駆動のクオーツ腕時計である。クオーツ時計が一次電池(東京都墨田区東向島)
あるいは二次電池の電気エネルギーで駆動されるのとは異なり、ぜんまいセイコーエプソン株式会社にもという機械式エネルギーを電気エネルギーに変換し、時計を駆動する画期展示あり(長野県諏訪市大和)的な機構を持つクオーツ腕時計である。

樫尾俊雄発明記念館(東京都世田谷区成城)

セイコーミュージアム
(東京都墨田区東向島）
国内初のゼーベック効果を利用し、人間の体温と外気の温度差によって発セイコーインスツル株式会社に 電し時計を動かすクオーツ腕時計である。
も保存されている

世界初の多局長波受信型アナログ電波修正時計で、日本･イギリス･ドイツ(中部ヨーロッパ)の世界の3地域をカバーできる。時計本来のアナログ時計に拘り、時計の美しさ携帯性等を考慮した電波修正時計である。この後の開発の中で、太陽電池との組合せにより使用者の煩わしさを無くし、操作
フリーのソーラー電波修正時計へと進化する。

シチズン時計株式会社
シチズンミュージアム
(東京都西東京市田無)樫尾俊雄発明記念館(東京都世田谷区成城)

初めて耐衝撃腕時計を謳って販売されたデジタルクオーツ腕時計で、ISO国
際規格の”ショックレジスタント･リストウオッチ”の規格を上回る実力を保持する。衝撃、振動等、様々な悪条件下で安心して使用できる。「GSHOCK」の商品名が、一つのブランドを形成したとも言える世界的な商品である。
世界初の手巻き発電機構を持ち、使用者がりゅうずを使って時計にエネルギーを与えるクオーツ腕時計である。何時、何処でもりゅうずにより発電することができ、電池供給の不便な地域においても安心して使用できる。

時計技術の系統化調査 正誤表
ページ

段落

行

技術の系統化調査報告 共同研究編第10集
2017年3月(誤）全文PDF版
2017年8月
(正）

7

左

4

のが一般的である２）７）。

35

右

7～9

水 晶 振 動 子 は 高 精 度 を 出 せ る AT カ ッ ト
4.8MHzを製作して、摂氏60度の恒温槽に 削除
入れ安定した振動を得た。

35

右

21

振動数をを安定させる

振動数を安定させる

42

右

6

「富士レーダー」「富士山レーダー」

48

左

8

世界初液晶デジタルクオーツ腕時計

世界初6桁表示液晶デジタルクオーツ腕時計

82

左

11

第2章図2.27に示すよう

第2章図2.28に示すよう

82

左

33

88

左

27

＋50℃の間に約500に＋50℃の間を約500に

94

左

6

電源は一時電池を

電源は一次電池を

103

左

18

ウエラブル機器

ウエアラブル機器

112

3

選定理由

のが一般的である２）。

ATカット水晶振動子を恒温槽に入れ振動を削除
安定させ、