JPH06300114A - ギヤ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 感光性樹脂フィルムからなる構造体を型とし
て電鋳報により、微細なギヤ及びその製造方法を提供す
ることを目的とする。 【構成】 導電層を形成した基板上１３に、ドライフィ
ルム１６−１から１６−５により歯車のパターンを形成
し、電鋳による金属層１７−１、１７−２、２０、２１
−１および２１−２を形成した後、ドライフィルム１６
−１から１６−５を剥離する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ウオッチに用いるギヤ
及びギヤの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ウオッチの構成要素であるギヤは、ウオ
ッチの付加機能の追加、有効スペースの拡充のため、小
型化が要求されている。そして従来ギヤの小型化は、切
削加工や鍛造加工や射出成形等が行われ、さらにギヤの
小型化及び大量生産を目指して日経メカニカル，ｐ７
２，１９９２．１１．２６（日経ＢＰ社）に示されてい
るように、感光性樹脂にシンクロトロン放射のＸ線を照
射して高アスペクト比の構造体をつくり、その構造体を
型にして電鋳法で金属製のギヤを製造する方法がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来の技
術は、以下のような課題を有した。

【０００４】第一に切削、鍛造、射出成形は、加工精度
が約１０ミクロンのため小型化の点で限界があった。

【０００５】第二にシンクロトロン放射のＸ線を用いた
電鋳法は、高アスペクト比のギヤを製造できるが、Ｘ線
源の装置が大がかりで、製造工程も複雑となり、実用性
に課題があった。

【０００６】第三に感光性樹脂を用いたギヤの製造で
は、感光性樹脂の剥離の工程において、感光性樹脂の膨
潤による応力のため、表面積が小さい金属層の上に表面
積の大きい金属層を積層したギヤは、金属層の界面より
剥離が起こる場合があった。

【０００７】第四に感光性樹脂を用いた超小型化したギ
ヤは、取扱が難しいため、輪列を組む時間が非常に長く
なり、製造効率が悪かった。

【０００８】本発明は、以上記した課題を解決するもの
でありその目的は、感光性樹脂からなる構造体を簡便で
安価な方法で製造し、金属層の界面強度が高い、輪列を
容易に組み立てることのできるギヤ及びその製造方法を
提供するものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明のギヤの製造方法
は、電鋳によりギヤを製造する方法において、基板上に
導電層を形成する工程と、感光性樹脂フィルムによって
パターンを形成する工程と、金属層を積層する工程を含
むことを特徴とする。

【００１０】また電鋳によりギヤを製造する方法におい
て、基板上に第ｎ導電層を形成する工程と、感光性樹脂
フィルムによってパターンを形成する工程と、金属層を
積層する工程と、前記金属層を含む感光性樹脂フィルム
の上に第ｎ＋１導電層を形成し、感光性樹脂フィルムに
よってパターンを形成する工程と、金属層を積層する工
程を含むことを特徴とする。

【００１１】また本発明のギヤは、２以上の金属層から
なり、第ｎ金属層の表面積が第ｎ＋１金属層の表面積よ
りも小さいギアにおいて、第ｎ金属層をマッシュルーム
形状に形成し、前記第ｎ金属層上に第ｎ＋１金属層を積
層することを特徴とする。

【００１２】また本発明の製造方法は、感光性フィルム
によってパターンを形成する工程が、感光性樹脂フィル
ムを基板へ貼付して、露光する工程を２以上繰り返した
後現像する工程であることを特徴とする。

【００１３】また金属層を積層する工程の後、軸受け基
板に接着して、感光性樹脂フィルムを剥離し、基板より
金属層を離型することを特徴とする。

【００１４】

【作用】本発明は、感光性樹脂の構造体を型として電気
めっき法により小型の金属を積層しギヤを製造する。こ
の方法は、紫外線を利用するため露光現像装置が安価
で、取扱が容易である。そしてこの感光性樹脂フィルム
を２層以上積み重ねることで、任意の高さの構造体がつ
くることができ、任意の大きさのギヤが製造できる。

【００１５】また本発明は、２以上の金属層を積層した
ギヤにおいて、第ｎ＋１金属層よりも表面積の小さい第
ｎ金属層をマッシュルーム形状に形成することにより、
第ｎ＋１金属層との接着面積が増え、密着強度の向上が
実現できる。

【００１６】また本発明においては、感光性樹脂フィル
ムの膜厚が均一なので、一定品質のギヤを、一回の製造
によって非常に大量に生産することができる。

【００１７】また本発明は、ギヤを製造した後に、感光
性樹脂フィルムと金属層の面を軸受け基板へ接着させ、
感光性樹脂フィルムを剥離し、金属層を導電層から離型
することにより、ギヤを軸受けへ一括して搭載すること
ができる。

【００１８】

【実施例】以下実施例により、本発明を詳細に説明す
る。

【００１９】（実施例１）図１から図９は、各工程にお
ける断面図である。図にはギヤが一つしか表されていな
いが、実際には直径３インチの円形基板上に最低でも５
００個程度は作製可能である。

【００２０】まず図１のホウケイ酸ガラス基板１を洗
浄、乾燥させる。このホウケイ酸ガラス基板１には、メ
ッキ時の導電膜２として、クロムを３００オングストロ
ーム、銅を５０００オングストローム蒸着する。

【００２１】本実施例では、基板にホウケイ酸ガラスを
用いたが、メッキ液、ドライフィルムの現像液などに不
溶で、平滑ならば種類を問わない。また導電膜の種類、
厚さも、クロム３００オングストロームと銅５０００オ
ングストロームの蒸着膜に限定されず、メッキ液、基板
の種類、製造条件などを考慮して変更される。

【００２２】次に図２のように、導電膜２を蒸着したホ
ウケイ酸ガラス基板１に、ラミネーターによって一層目
のドライフィルム３−１をラミネートし、露光する前に
室温で１５から３０分間放置する。ここで使用したドラ
イフィルムは、三菱レイヨン製のダイヤロンＦＲＡ−０
６３で、厚さは３８ミクロンである。ドライフィルムの
種類や厚さは、形成しようとするギヤの寸法、メッキの
種類、厚さ等の条件によって変更される。

【００２３】所定の放置時間が経過した後、図３のよう
に歯車のパターン４、アライメントマーク５−１が付い
たマスク６−１を通して紫外線を照射し、未露光部７−
１と露光部８−２を形成する。その後、現像まで１５分
間室温で放置する。

【００２４】次に、摂氏３０度、１％炭酸ナトリウム水
溶液のスプレー現像によって、ドライフィルム３−１の
未露光部７−１を除去した後、紫外線洗浄、酸浸漬によ
る親水化、活性化処理を行う。

【００２５】その後、ニッケル板をアノード、基板をカ
ソードとしてニッケルメッキを行い、図４のように歯車
９、アライメントマーク１０−１を積層する。メッキ終
了後は、十分に水洗した後乾燥させる。

【００２６】次に図５のように、メッキ終了後の基板上
に、ラミネーターによって２層目のドライフィルム３−
２をラミネートし、露光する前に１５から３０分間室温
で放置する。

【００２７】所定の放置時間が経過した後、図６のよう
にかなのパターン１１、アライメントマーク５−２が付
いたマスク６−２を通して紫外線を照射し、未露光部７
−２と露光部８−２を形成する。その後、次の工程まで
１５分間室温で放置する。

【００２８】次に図７のように、基板上にラミネーター
によって３層目のドライフィルム３−３をラミネート
し、露光する前に１５から３０分間室温で放置する。

【００２９】所定の放置時間が経過した後、図８のよう
にかなのパターン１１、アライメントマーク５−２が付
いたマスク６−２を通して紫外線を照射し、未露光部７
−３と露光部８−３を形成する。その後、現像まで１５
分間室温で放置する。

【００３０】次に、摂氏３０度、１％炭酸ナトリウム水
溶液のスプレー現像によって、ドライフィルム３−２お
よび３−３の未露光部７−２および７−３を除去した
後、紫外線洗浄、酸浸漬による親水化、活性化処理を行
う。

【００３１】その後、ニッケル板をアノード、基板をカ
ソードとしてニッケルメッキを行い、図１０のようにか
な１２、アライメントマーク１０−２を積層する。メッ
キ終了後は、十分に水洗した後乾燥させる。

【００３２】メッキの積層が終了した基板は、３％の水
酸化ナトリウム水溶液に浸漬し、ドライフィルム３−１
から３を剥離する。ドライフィルム除去後の基板は、十
分水洗した後乾燥させる。

【００３３】基板からギヤを剥離する場合は、直角な辺
を有する物体を用い、ギヤの側面から力を加える事によ
り、容易に剥離可能である。

【００３４】（実施例２）図１０から図１６は、各工程
における断面図である。図にはギヤが一つしか表されて
いないが、実際には直径３インチの円形基板上に最低で
も５００個程度は作製可能である。

【００３５】まず図１０のホウケイ酸ガラス基板１３を
洗浄、乾燥させる。このホウケイ酸ガラス基板１３の裏
面には、ガラスエッチングによって位置合わせのための
アライメントマーク１４を設けてある。メッキ時の導電
膜１５として、クロムを３００オングストローム、銅を
５０００オングストローム蒸着する。

【００３６】次に図１１のように、導電膜１５を蒸着し
たホウケイ酸ガラス基板１３に、ラミネーターによって
一層目のドライフィルム１６−１をラミネートし、露光
する前に室温で１５から３０分間放置する。所定の放置
時間が経過した後、ギヤの軸パターン、アライメントマ
ークが付いたマスクを用い、アライメントマークによっ
て基板裏面と位置合わせを行ない、紫外線を照射しパタ
ーンを焼き付ける。その後、現像まで１５分間室温で放
置する。次に、摂氏３０度、１％炭酸ナトリウム水溶液
を用いてスプレー現像した後、紫外線洗浄、酸浸漬によ
る親水化、活性化処理を行う。その後、ニッケル板をア
ノード、基板をカソードとしてニッケルメッキを行い、
第一の軸１７−１、アライメントマーク１８−１を積層
する。この時、メッキ層表面がドライフィルムの開口部
に達してもメッキを継続し、開口部より上方、および側
方に２から１０ミクロン成長させ、軸１７−１をマッシ
ュルーム状の形状とする。メッキ終了後は、十分に水洗
した後乾燥させる。

【００３７】その後、歯車をメッキする時の導電膜１９
として、図１２のようにクロムを１００オングストロー
ム、銅を１０００オングストローム蒸着する。

【００３８】次に図１３のように、蒸着終了後の基板上
に、ラミネーターによって２層目のドライフィルム１６
−２をラミネートし、露光する前に室温で１５から３０
分間放置する。所定の放置時間が経過した後、ギヤの歯
車パターン、アライメントマークが付いたマスクを用
い、アライメントマークによる基板裏面と位置合わせを
行い、紫外線を照射しパターンを焼き付ける。その後、
現像まで１５分間室温で放置する。次に、摂氏３０度、
１％炭酸ナトリウム水溶液を用いてスプレー現像した
後、紫外線洗浄、酸浸漬による親水化、活性化処理を行
う。その後、ニッケル板をアノード、基板をカソードと
してニッケルメッキを行い、歯車２０、アライメントマ
ーク１８−２を積層する。メッキ終了後は、十分に水洗
した後乾燥させる。

【００３９】次に図１４のように、メッキ終了後の基板
上に、ラミネーターによって３層目のドライフィルム１
６−３をラミネートし、露光する前に室温で１５から３
０分間放置する。所定の放置時間が経過した後、ギヤの
かなのパターン、アライメントマークが付いたマスクを
用い、アライメントマークによる基板裏面と位置合わせ
を行い、紫外線を照射しパターンを焼き付ける。その
後、現像まで１５分間室温で放置する。次に、摂氏３０
度、１％炭酸ナトリウム水溶液を用いてスプレー現像し
た後、紫外線洗浄、酸浸漬による親水化、活性化処理を
行う。その後、ニッケル板をアノード、基板をカソード
としてニッケルメッキを行い、かな２１−１、アライメ
ントマーク１８−３を積層する。メッキ終了後は、十分
に水洗した後乾燥させる。

【００４０】次に図１５のように、メッキ終了後の基板
上に、ラミネーターによって４層目のドライフィルム１
６−４をラミネートし、露光する前に室温で１５から３
０分間放置する。所定の放置時間が経過した後、ギヤの
かなのパターン、アライメントマークが付いたマスクを
用い、アライメントマークによる基板裏面と位置合わせ
を行い、紫外線を照射しパターンを焼き付ける。その
後、現像まで１５分間室温で放置する。次に、摂氏３０
度、１％炭酸ナトリウム水溶液を用いてスプレー現像し
た後、紫外線洗浄、酸浸漬による親水化、活性化処理を
行う。その後、ニッケル板をアノード、基板をカソード
としてニッケルメッキを行い、かな２１−２、アライメ
ントマーク１８−４を積層する。メッキ終了後は、十分
に水洗した後乾燥させる。

【００４１】次に図１６のように、メッキ終了後の基板
上に、ラミネーターによって５層目のドライフィルム１
６−５をラミネートし、露光する前に室温で１５から３
０分間放置する。所定の放置時間が経過した後、ギヤの
軸パターン、アライメントマークが付いたマスクを用
い、アライメントマークによる基板裏面と位置合わせを
行い、紫外線を照射しパターンを焼き付ける。その後、
現像まで１５分間室温で放置する。次に、摂氏３０度、
１％炭酸ナトリウム水溶液を用いてスプレー現像した
後、紫外線洗浄、酸浸漬による親水化、活性化処理を行
う。その後、ニッケル板をアノード、基板をカソードと
してニッケルメッキを行い、第二の軸１７−２、アライ
メントマーク１８−５を積層する。メッキ終了後は、十
分に水洗した後乾燥させる。

【００４２】このようにしてメッキが全て終了した基板
は、１０％の水酸化ナトリウム水溶液に浸漬し、ドライ
フィルムを剥離する。

【００４３】この時、第一の軸１７−１をマッシュルー
ム形状にしなかったギヤは、水酸化ナトリウム水溶液に
浸漬してドライフィルムが膨潤すると、第一の軸１７−
１と歯車２０の界面で１５５個中７２個が剥離してしま
い、密着性不良であった。これに対し、第一の軸１７−
１をマッシュルーム形状にしたギヤは、水酸化ナトリウ
ム水溶液に浸漬してドライフィルムが膨潤しても、第一
の軸１７−１と歯車２０の界面から剥離するものは１５
５個中で一つもなく、明らかに密着性が向上していた。

【００４４】ドライフィルムを除去した基板は、十分に
水洗した後乾燥させる。

【００４５】基板からギヤを剥離するには、ピンセット
などによって歯車の側面から軽く力を加えるだけで、剥
離可能である。

【００４６】今回の実施例では、ニッケルの電気メッキ
によって形成したが、ニッケルに限定されるものではな
く、電気メッキによって厚膜を形成できる金属であれ
ば、銅などでも良い。また、フッ素樹脂、二硫化モリブ
デン等を用いて共析メッキすることにより、ギヤの噛み
合わせにおける摩擦を低減することも可能である。

【００４７】また硬度が低く、耐摩耗性に劣る金属によ
ってギヤを形成した場合には、無電解メッキにより、ギ
ヤの表面に耐摩耗性に優れた被膜を形成するのも一つの
手段である。無電解メッキによって形成する被膜として
は、Ｎｉ−Ｐ、Ｎｉ−Ｂ、Ｎｉ−Ｗ−Ｂ、Ｎｉ−Ｗ−
Ｐ、Ｐｄ−Ｐ、Ｒｕ、Ｒｈ等が挙げられる。

【００４８】（実施例３）実施例１及び２のようにギヤ
をメッキする場合、軸受けに設けられた軸穴または軸に
対応する基板上の位置に、ドライフィルム−メッキプロ
セスによってギヤを形成する。その後ドライフィルムを
除去し、水洗乾燥させる。

【００４９】基板上のギヤに軸受けを挿入し、エッチン
グ等の化学的な手法で基板とギヤを分離する。その後基
板を取り除くと、全てのギヤは、軸受けの所定の位置に
全て収まる。

【００５０】基板とギヤの分離方法には、本実施例のエ
ッチングによる化学的手法の他、基板とギヤの密着力を
意図的に低くしておき、軸受けを挿入して固定し、基板
を横方向に移動させてギヤをはぎ取る等、物理的手法に
よっても可能である。

【００５１】

【発明の効果】以上記したように本発明のギヤ及びその
製造方法は、基板上に導電層を形成する工程と、感光性
樹脂フィルムによってパターンを形成する工程と、めっ
きにより金属層を積層する工程を含むこと、または基板
上に第ｎ導電層を形成する工程と、感光性樹脂フィルム
によってパターンを形成する工程と、めっきにより金属
層を積層する工程と、前記金属層を含む感光性樹脂フィ
ルムの上に第ｎ＋１導電層を形成し、感光性樹脂フィル
ムによってパターンを形成する工程を含むことにより、
微小なギヤを高い精度で、一度に大量に製造できる効果
を有した。

【００５２】また感光性樹脂フィルムによってパターン
を形成する工程において、感光性樹脂フィルムを基板へ
貼付して、露光する工程を２以上繰り返した後現像する
ことにより、任意の高さのギヤが製造できる効果を有し
た。さらに膜厚が薄い感光性樹脂フィルムを積み重ねる
ことにより、完成した構造体のアスペクト比が高められ
る効果も有した。

【００５３】また、２以上の金属層からなり、第ｎ金属
層の表面積が第ｎ＋１金属層の表面積よりも小さいギア
において、第ｎ金属層をマッシュルーム形状に形成し、
前記第ｎ金属層上に第ｎ＋１金属層を積層するギヤの製
造方法は、金属層界面の密着強度を増加させ、ギヤの耐
久品質を維持する効果を有した。

【００５４】そして金属層を積層した後、軸受け基板に
接着して、感光性樹脂フィルムを剥離し、金属層を基板
から離型することにより、一括した超小型ギヤの輪列を
簡便に製造できる効果を有した。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１における、蒸着後の断面図。

【図２】本発明の実施例１における、第一層目のドライ
フィルムをラミネート後の断面図。

【図３】本発明の実施例１における、第一層目のドライ
フィルム露光時の断面図。

【図４】本発明の実施例１における、第一層目の金属層
積層後の断面図。

【図５】本発明の実施例１における、第二層目のドライ
フィルムをラミネート後の断面図。

【図６】本発明の実施例１における、第二層目のドライ
フィルム露光時の断面図。

【図７】本発明の実施例１における、第三層目のドライ
フィルムをラミネート後の断面図。

【図８】本発明の実施例１における、第三層目のドライ
フィルム露光時の断面図。

【図９】本発明の実施例１における、第二層目の金属層
積層後の断面図。

【図１０】本発明の実施例２における、導電膜蒸着後の
断面図。

【図１１】本発明の実施例２における、第一層目の金属
層積層後の断面図。

【図１２】本発明の実施例２における、第二の導電膜蒸
着後の断面図。

【図１３】本発明の実施例２における、第二層目の金属
層積層後の断面図。

【図１４】本発明の実施例２における、第三層目の金属
層積層後の断面図。

【図１５】本発明の実施例２における、第四層目の金属
層積層後の断面図。

【図１６】本発明の実施例２における、第五層目の金属
層積層後の断面図。

【符号の説明】

１ ホウケイ酸ガラス基板 ２ 導電膜 ３−１ ドライフィルム ３−２ ドライフィルム ３−３ ドライフィルム ４ 歯車パターン ５−１ アライメントマークパターン ５−２ アライメントマークパターン ６−１ マスク ６−２ マスク ７−１ 未露光部 ７−２ 未露光部 ７−３ 未露光部 ８−１ 露光部 ８−２ 露光部 ８−３ 露光部 ９ 歯車 １０−１ アライメントマーク １０−２ アライメントマーク １０−３ アライメントマーク １１ かなのマスクパターン １２ かな １３ ホウケイ酸ガラス基板 １４ 基板裏面アライメントマーク １５ 導電膜 １６−１ ドライフィルム １６−２ ドライフィルム １６−３ ドライフィルム １６−４ ドライフィルム １６−５ ドライフィルム １７−１ 第一の軸 １７−２ 第二の軸 １８−１ アライメントマーク １８−２ アライメントマーク １８−３ アライメントマーク １８−４ アライメントマーク １８−５ アライメントマーク １９ 導電膜 ２０ 歯車 ２１−１ かな ２１−２ かな

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電鋳によりギヤを製造する方法におい
   て、基板上に導電層を形成する工程と、感光性樹脂フィ
   ルムによってパターンを形成する工程と、金属層を積層
   する工程を含むことを特徴とするギヤの製造方法。
2. 【請求項２】 電鋳によりギヤを製造する方法におい
   て、基板上に第ｎ（ｎは１以上の任意の整数）導電層を
   形成する工程と、感光性樹脂フィルムによってパターン
   を形成する工程と、めっきにより金属層を積層する工程
   と、前記金属層を含む感光性樹脂フィルムの上に第ｎ＋
   １導電層を形成し、感光性樹脂フィルムによってパター
   ンを形成する工程と、金属層を積層する工程を含むこと
   を特徴とするギヤの製造方法。
3. 【請求項３】 ２以上の金属層からなり、第ｎ（ｎは１
   以上の任意の整数）金属層の表面積が第ｎ＋１金属層の
   表面積よりも小さいギアにおいて、第ｎ金属層をマッシ
   ュルーム形状に形成し、前記第ｎ金属層上に第ｎ＋１金
   属層を積層することを特徴とするギヤ。
4. 【請求項４】 請求項１または請求項２記載の感光性フ
   ィルムによってパターンを形成する工程が、感光性樹脂
   フィルムを基板へ貼付して、露光する工程を２以上繰り
   返した後現像する工程であることを特徴とするギアの製
   造方法。
5. 【請求項５】 請求項１または請求項２記載の金属層を
   積層する工程の後、軸受け基板に接着し、感光性樹脂フ
   ィルムを剥離した後、基板より金属層を離型することを
   特徴とするギヤの製造方法。