GRAND SEIKO 9F系列石英機芯 精準實用的最高等級

雖然精工SEIKO在1969年推出的Astron 35SQ石英腕錶，掀起了撼動全球的石英錶革命。不過，精工卻不是石英錶的發明者，而是在此領域急起直追的後進，但是透過天時地利人和，以及瑞士錶廠的輕忽，一舉擊潰瑞士錶廠百餘年來的霸業，直到1980年代末的機械錶復興，瑞士錶廠才重新以製錶工藝、奢侈品為號召，重返製錶的巔峰。

石英錶的概念，最早誕生於1922年，當時美國的物理學家（也是工程師）沃爾特·卡迪Walter Cady發表了關於石英晶體與電源相連時，會產生穩定振動的論文；而這種僅需少許電力便能夠穩定運作的石英電子振盪器Crystal Oscillators，便成為石英錶的基礎。在1927年，貝爾電話實驗室的沃倫·馬里森（Warren Marrison）和喬·霍頓（J. W. Horton），運用石英晶體震盪器，於1927年製造了世界上第一個石英鐘，經過修改之後，提供給貝爾電話系統進行報時服務。

不過當時所推出的石英鐘，不僅體積驚人（需要如同衣櫃的大小），同時耗電量也非常可觀，直到第二次世界大戰時，人們才將石英鐘的體積縮小至牛奶箱的大小。而受限於體積的緣故，當時人們都將石英鐘當做官方的精密計時工具，因此，精工在1958年替日本國家廣播公司NHK製作一個石英鐘，就是為了規範NHK每一小時的無線電定時訊號。 

隨後為了迎接1964年東京奧運的來臨，諏訪精工（現在的SEIKO EPSON）在中村恒也的帶領之下，於1963年推出小型可攜帶式（僅3公斤）的QC-951天文台石英計時器，其每日的誤差值在+/0.2秒之內，同時耗電量大幅降低到僅 0.003W，這是日後Astron 35SQ石英腕錶能推出的重要關鍵—超低耗電量。

在此同時，瑞士已展開石英錶的研究計畫，由瑞士多家鐘錶公司組成的電 子製錶中心CEH（Centre Electronique Horloger）打造出Beta 1石英機芯，並於1967年推出世界上第一只石英腕錶（實驗型），同年並提交出耗電量更低的 Beta 2石英機芯，也就是1970年的量產款Beta 21石英機芯的前身。 

不過，在1969年的12月25日，精工則是搶先在所有瑞士錶商之前，推出第一款上市銷售的石英腕錶Astron 35SQ，錶款內部搭載具8,192Hz的石英振盪器機芯，以及省電的步進式馬達（1秒跳一下），月誤差在+/-5秒內，其振頻與Beta 1石英機芯相同。不過這款腕錶可說是要價不斐，45萬日圓的價格，在當時已能購買一輛豐田的中小型客車，因此這款腕錶僅銷售數百只。 

由於內部的35型石英機芯與瑞士的 Beta 21石英機芯同樣屬於手工製作，所以價格比傳統機械錶還貴。但是精工看好未來石英錶的市場，與許多瑞士錶廠僅是測試水溫不同，所以精工與當時著名的半導體廠商英特矽爾Intersil合作（其股東之一還是以歐米茄為首的 SSIH集團），生產低耗電量的CMOS積體電路晶片（日後諏訪精工自行設立晶片生產線），結合低廉的人工與逐步提升的技術（振頻也從8,192 Hz提升至 32,768Hz），還有授權石英機芯專利與 銷售晶片給其他廠商，使得精工在1970年代後期，幾乎擊潰了瑞士製錶產業。

追求卓越的精準
在此同時，精工為了追求更高的精準度，持續鑽研石英機芯的技術。由於石英震盪器的振頻往往會隨著溫度高低而有所變化，因此精工在機芯內裝入兩支石英震盪器，其中一支用於偵測溫度，由此校正另一支石英振盪器因為溫度變化而產生的誤差。於是在1978年完成 的Twin Quartz機芯帶領腕錶的精準度進入了年誤差的等級，其中Grand Twin Quartz的精準度高達年差+/-10秒，而「SEIKO Superior Twin Quartz」還更上一層樓，達到了年差+/-5秒的水準。

但是這一系列的高精準度石英錶款，錶款外觀都極為相似，代表當時錶廠忽略了製錶產業原有的設計精神與工藝價值。因此精工在1988年推出新一代的GRAND SEIKO石英錶，就是回歸昔日的設計精神，內部搭載年差+/-10秒的9581與9587石英機芯，不過這兩款機芯具備較小的扭力，無法採用較大型的指針與日期窗，因此受到不少批判。 

所以研發團隊以昔日的GS錶款為目標，重新設立機芯所需的標準，由SEIKO EPSON研發全新的石英機芯，並 於1993年推出年差+/-10秒的9F83石英 機芯，成為日後GS錶款的主力機種。為了追求高精度，9F機芯所使用的石英振盪器，是特別挑選經過90天「熟成」的石英晶體；許多的石英晶體會在25度恆溫與50%濕度環境下，持續通電三個月，並記錄其表現，只有通過標準篩選出來的石英晶體，才會拿來製造9F機芯所需的石英振盪器。由於石英振盪器容易受到溫度的影響，每秒振盪32,768Hz的頻率會有所波動，因此每一個石英振盪器先前測試的資訊都會記載於機芯的IC晶片之中，透過量身打造的設計，使其能完美運作。此外，機芯每天都會偵測540次錶款內部的溫度，並將溫度資訊傳遞至IC晶片且進行處裡，補償溫差所帶來的影響。

由於9F機芯每天進行多次偵測溫度的任務，相較於一般石英機芯根本無此功能，廠方特別採用耗電量極低的溫度校正系統（省電晶片），避免耗損電池的壽命。同時，9F機芯還具有少見的快慢針設計，如果因為外在環境或是其他影響，使得機芯走時偏快或是偏慢，就可透過快慢針來校正誤差，然後繼續維持高精準的運作。

結構上的革新除此之外，石英機芯在結構上與傳統機械錶不盡相同，因此廠方透過結構上的革新與創新科技，提升實用性與整體 品質。首先，就是可驅動寬大GS指針的雙脈衝步進馬達，不僅能推動較重的指針，同時還保有省電的效果。因為傳統的石英機芯都是採取一秒一跳的設計，而9F機芯則是每秒鐘連續移動兩次，由連續的兩脈衝驅動，因此增加了步進馬達的扭力，不過因為移動速度太快，秒針看起來還是移動一次的感覺。

另外，石英機芯的走時輪系並不像機械錶有強大的回傳動能，每一個嚙合的齒輪之間仍有齒隙的存在，當步進馬達傳遞動能時，秒針會產生些微的抖動，為了減少此一缺失，廠方特別在輪系的末端安裝齒隙調整機制，此結構擁有一組游絲，利用其微小動力，能穩定秒針的抖動狀況，使秒針的移動更為精確。

9F石英機芯系列錶款

傳統石英機芯受限於步進馬達的微弱動能，日期結構往往需要跨越3-4個小時，才能完成換日。由於9F機芯擁有強大的扭力，廠方特別設置一組凸輪、槓桿與日期輪結構，每當換日之前，時針輪會將動能累積於槓桿彈簧之間，最後抵達凸輪位置時，會將動力釋放出來，在1/2000秒以內完成換日動作，這是石英機芯中少見的成就，而廠方將此時間設定於在午夜12點的前5分鐘內。

為了讓指針得以順暢運作，9F機芯具備3軸獨立結構，讓時、分、秒針的小齒輪間都有墊片分隔，所以每一個指針軸都可以獨立運作，避免摩擦；而新加入的9F86機芯更採用4軸獨立結構，在調整時間時，能在不影響其他指針的情況下，順暢地轉動指針，這也是9F機芯有別於一般石英機芯的高級做法。

119-機