JP2022007183A - 電子時計、駆動パルス設定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ステップモータ３０の回転状態を精度良く判定し、駆動パルスＤＲＰの駆動力を適切な大きさに設定する。【解決手段】電子時計１は、ステップモータ３０と、ステップモータ３０を駆動するための駆動パルスＤＲＰを出力する駆動パルス出力回路５と、駆動パルスＤＲＰが出力された後の第１の区間Ｔ１において、コイル３３に発生する逆起電力のうち駆動パルス出力中に現れる波形と同極性の電圧値ＶがＶｔｈ１以上であるか否かを判定し、第１の区間Ｔ１後の第２の区間Ｔ２において、コイル３３に発生する逆起電力による電圧波形のうち駆動パルス出力中に現れる波形と同極性の電圧値ＶがＶｔｈ２以上であるか否かを判定する判定回路９と、判定回路９による判定結果に基づいて、駆動パルス出力回路５が次回出力する駆動パルスＤＲＰの駆動力を設定するパルス設定回路８と、を有する。【選択図】図５

Description

本発明は、電子時計、及び駆動パルス設定方法に関する。

例えば、特許文献１には、駆動パルスを出力した後に発生する逆起電力の電圧値を複数の区間で検出し、検出結果に応じて駆動パルスを制御する技術を用いた電子時計が開示されている。

特開２０１４－６６６９８号公報

ここで、特許文献１においては、駆動パルスの出力直後の所定の区間に発生する逆起電力の電圧値の強さと長さに基づいて、ステップモータの回転状態を判定している。しかしながら、駆動パルスの出力直後の所定の区間に発生する逆起電力の電圧値は、絶対値が小さく、また、指針の慣性や外部磁場等の何らかの影響によっては回転状態に関わらず現れないこともあるため、検出が難しい。そのため、ステップモータの回転状態を精度よく判定できない可能性がある。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、ステップモータの回転状態を精度良く判定し、駆動パルスの駆動力を適切な大きさに設定する電子時計、及び駆動パルス設定方法を提供することにある。

上記課題を解決すべく本出願において開示される発明は種々の側面を有しており、それら側面の代表的なものの概要は以下の通りである。

（１）コイルとロータを有し、指針を駆動させるステップモータと、前記ステップモータを駆動するための駆動パルスを出力する駆動パルス出力回路と、前記駆動パルスが出力された後の第１の区間において、前記コイルに発生する逆起電力のうち前記駆動パルス出力中に現れる波形と同極性の電圧値が第１の閾値以上であるか否かを判定し、前記第１の区間後の第２の区間において、前記コイルに発生する逆起電力による電圧波形のうち前記駆動パルス出力中に現れる波形と同極性の電圧値が第２の閾値以上であるか否かを判定する判定回路と、前記判定回路による判定結果に基づいて、前記駆動パルス出力回路が次回出力する前記駆動パルスの駆動力を設定するパルス設定回路と、を有する、電子時計。

（２）（１）において、前記ステップモータを強制的に回転させる補正パルスを出力する補正パルス出力回路を有し、前記判定回路は、前記第２の区間後の第３の区間において、前記コイルに発生する逆起電力による電圧波形のうち前記駆動パルス出力中に現れる波形と異極性の電圧値が第３の閾値以上であるか否かを判定し、前記補正パルス出力回路は、前記判定回路により、前記第３の区間において、前記電圧値が第３の閾値未満であると判定された場合、前記補正パルスを出力する、電子時計。

（３）（２）において、前記パルス設定回路は、前記補正パルスが出力されるのに伴って、前記駆動パルス出力回路が次回出力する前記駆動パルスの駆動力を上げる、電子時計。

（４）（１）～（３）のいずれかにおいて、前記第１の閾値と、前記第２の閾値とは、共通である、電子時計。

（５）（１）～（４）のいずれかにおいて、前記判定回路は、前記第１の区間において、前記コイルに発生する逆起電力のうち前記駆動パルス出力中に現れる波形と同極性の電圧値が前記第１の閾値よりも小さい閾値以上であるか否かをさらに判定し、前記パルス設定回路は、前記判定結果に基づいて、前記駆動パルス出力回路が次回出力する前記駆動パルスの駆動力を設定する、電子時計。

（６）（５）において、前記判定回路は、前記第２の区間において、前記コイルに発生する逆起電力のうち前記駆動パルス出力中に現れる波形と同極性の電圧値が前記第２の閾値よりも小さい閾値以上であるか否かをさらに判定し、前記パルス設定回路は、前記判定結果に基づいて、前記駆動パルス出力回路が次回出力する前記駆動パルスの駆動力を設定する、電子時計。

（７）（６）において、前記第１の閾値よりも小さい閾値と前記第２の閾値よりも小さい閾値とは、共通である、電子時計。

（８）（６）又は（７）において、前記パルス設定回路は、前記判定回路により、前記第１の区間において、前記電圧値が前記第１の閾値よりも小さい閾値以上前記第１の閾値未満であって、前記第２の区間において、前記電圧値が前記第２の閾値以上であって、前記第３の区間において、前記電圧値が前記第３の閾値以上であると判定された場合、前記駆動パルス出力回路が次回出力する前記駆動パルスの駆動力を維持する、電子時計。

（９）（６）～（８）のいずれかにおいて、前記パルス設定回路は、前記判定回路により、前記第１の区間において、前記電圧値が前記第１の閾値以上であって、前記第３の区間において、前記電圧値が前記第３の閾値以上であると判定された場合、前記駆動パルス出力回路が次回出力する前記駆動パルスの駆動力を下げる、電子時計。

（１０）（６）～（９）のいずれかにおいて、前記判定回路により、前記第２の区間において、前記電圧値が前記第２の閾値よりも小さい閾値以上前記第２の閾値未満であると判定された場合、前記第２の区間後であって前記第３の区間前に、前記駆動パルスを補助する加速パルスを出力する加速パルス出力回路を有する、電子時計。

（１１）（６）～（１０）のいずれかにおいて、前記パルス設定回路は、前記判定回路により、前記第１の区間において、前記電圧値が前記第１の閾値よりも小さい閾値未満であると判定された場合、前記駆動パルス出力回路が次回出力する前記駆動力を上げる、電子時計。

（１２）（１）～（１１）のいずれかにおいて、前記パルス設定回路は、前記判定回路により、前記第２の区間において、前記電圧値が前記第２の閾値未満であると判定された場合、前記駆動パルス出力回路が次回出力する駆動力を上げる、電子時計。

（１３）（２）又は（３）において、前記パルス設定回路は、前記判定回路により、前記第１の区間において、前記電圧値が前記第１の閾値未満であって、前記第２の区間において、前記電圧値が前記第２の閾値以上であって、前記第３の区間において、前記電圧値が前記第３の閾値以上であると判定された場合、前記駆動パルス出力回路が次回出力する前記駆動力を維持する、電子時計。

（１４）（２）、（３）、（１３）のいずれかにおいて、前記判定回路は、前記第１の区間において、前記電圧値が前記第１の閾値未満であって、前記第２の区間において、前記電圧値が前記第２の閾値未満であると判定した場合、前記第３の区間において、前記電圧値が前記第３の閾値以上であるか否かの判定を省略し、前記パルス設定回路は、前記駆動パルス出力回路が次回出力する前記駆動力を上げ、前記補正パルス出力回路は、前記補正パルスを出力する、電子時計。

（１５）（２）～（７）、又は（１３）のいずれかにおいて、前記パルス設定回路は、前記判定回路により、前記第１の区間において、前記電圧値が前記第１の閾値未満であって、前記第２の区間において、前記電圧値が前記第２の閾値未満であって、前記第３の区間において、前記電圧値が前記第３の閾値以上であると判定された場合、前記駆動パルス出力回路が次回出力する前記駆動力を上げる、電子時計。

（１６）（２）～（７）、（１３）～（１５）のいずれかにおいて、前記判定回路は、前記第１の区間において、前記電圧値が前記第１の閾値以上であると判定した場合、前記第２の区間において前記電圧値が前記第２の閾値以上であるか否かの判定を省略すると共に、前記第３の区間において、前記電圧値が前記第３の閾値以上であるか否かを判定する、電子時計。

（１７）（２）～（７）、（１３）～（１６）のいずれかにおいて、前記判定回路は、前記第１の区間において、前記電圧値が前記第１の閾値以上であって、前記第３の区間において、前記第３の閾値以上であると判定された場合、前記駆動パルス出力回路が次回出力する前記駆動力を下げる、電子時計。

（１８）（１）～（１７）のいずれかにおいて、前記第１の区間は、前記コイルに発生する逆起電力のうち前記駆動パルス出力中に現れる波形と同極性の山の立ち上がりが現れる期間を含むように予め設定された期間である、電子時計。

（１９）（１）～（１８）のいずれかにおいて、前記第２の区間は、前記山のピークが現れる期間を含むように予め設定された区間である、電子時計。

（２０）（１）～（１９）のいずれかにおいて、前記第１の区間は、前記駆動パルスが出力された後の前記ロータの減衰自由振動の周期の５分の１以上であって、３分の１以下の長さである、電子時計。

（２１）コイルとロータを有し、指針を駆動させるステップモータを駆動するための駆動パルスを出力するステップと、前記駆動パルスが出力された後の第１の区間において、前記コイルに発生する逆起電力のうち前記駆動パルス出力中に現れる波形と同極性の電圧値が第１の閾値以上であるか否かを判定すると共に、前記第１の区間後の第２の区間において、前記コイルに発生する逆起電力による電圧波形のうち前記駆動パルス出力中に現れる波形と同極性の電圧値が第２の閾値以上であるか否かを判定するステップと、前記判定するステップにおける判定結果に基づいて、次回出力する前記駆動パルスの駆動力を設定するステップと、を含む駆動パルス設定方法。

上記本発明の（１）～（２１）の側面によれば、ステップモータの回転状態を精度良く判定し、駆動パルスの駆動力を適切な大きさに設定することができる。

本実施形態に係る電子時計の構成の概略を示すブロック図である。 本実施形態のドライバ回路の構成の一例を示す回路図である。 本実施形態のステップモータを示す図である。 実施形態において、ステップモータのコイルに発生する電圧波形の一例を示す図である。 本実施形態において、駆動パルスの駆動力が適切であり、ステップモータが正常に回転した場合における電圧波形の一例を示す図である。 本実施形態における、ステップモータの回転状態の判定結果、及び判定結果に基づく処理について示す図である。 本実施形態において、実行処理Ａが実行される場合の電圧波形の一例を示している。 本実施形態において、実行処理Ｂが実行される場合の電圧波形の一例を示している。 本実施形態において、実行処理Ｃが実行される場合の電圧波形の一例を示している。 本実施形態において、実行処理Ｄが実行される場合の電圧波形の一例を示している。 本実施形態において、実行処理Ｅが実行される場合の電圧波形の一例を示している。 本実施形態において、実行処理Ｇが実行される場合の電圧波形の一例を示している。 本実施形態において、実行処理Ｈが実行される場合の電圧波形の一例を示している。 本実施形態におけるステップモータの回転状態の判定処理を示すフローチャートである。 実行処理Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｅ，Ｇを示すフローチャートである。 実行処理Ｄを示すフローチャートである。 実行処理Ｈを示すフローチャートである。 実行処理Ｆを示すフローチャートである。 本実施形態の変形例における、ステップモータの回転状態の判定結果、及び判定結果に基づく処理について示す図である。 本実施形態の変形例において、実行処理ＤＤが実行される場合の電圧波形の一例を示している。 本実施形態の変形例において、実行処理ＡＡが実行される場合の電圧波形の一例を示している。 本実施形態の変形例において、実行処理ＡＡが実行される場合の電圧波形の一例を示している。 本実施形態の変形例において、実行処理ＢＢが実行される場合の電圧波形の一例を示している。 本実施形態の変形例において、実行処理ＣＣが実行される場合の電圧波形の一例を示している。 本実施形態の変形例において、実行処理ＥＥが実行される場合の電圧波形の一例を示している。 本実施形態の変形例において、実行処理ＦＦが実行される場合の電圧波形の一例を示している。

以下、本発明の実施形態（以下、本実施形態という）について図面に基づき詳細に説明する。

本実施形態に係る電子時計１は、駆動パルスを出力した後にステップモータ３０から発生する逆起電力の電圧値の大きさを複数の区間で判定し、判定結果に応じて次回出力される駆動パルスの駆動力を設定するものである。また、電子時計１は、秒針、分針、時針等の指針４０によって時刻を表示するアナログ表示式時計であり、電源となる電池、操作部材、輪列等を有するが、これらの図示は省略する。

図１～図３を参照して、本実施形態の電子時計１の構成を説明する。図１は、本実施形態の電子時計の構成の概略を示すブロック図である。図２は、本実施形態のドライバ回路の構成の一例を示す回路図である。図３は、本実施形態のステップモータを示す図である。

電子時計１は、発振回路２と、分周回路３と、検出パルス出力回路４と、駆動パルス出力回路５と、加速パルス出力回路６と、補正パルス出力回路７と、パルス設定回路８と、判定回路９とを有する。

さらに、電子時計１は、制御回路１０と、ドライバ回路２０と、ステップモータ３０と、指針４０とを有する。

発振回路２は、水晶振動子（不図示）によって所定のクロック信号を出力する。クロック信号は分周回路３に入力される。分周回路３は、クロック信号を分周する。

制御回路１０は、メモリ等を内蔵するマイクロコンピュータであって、メモリに記憶されるプログラムに従って、電子時計１に含まれる各種回路等の動作を制御するものである。制御回路１０は、分周回路３から入力されたクロック信号を制御信号として出力する。制御信号は、検出パルス出力回路４、駆動パルス出力回路５、加速パルス出力回路６、補正パルス出力回路７に入力される。

駆動パルス出力回路５は、制御回路１０からの制御信号に基づいて駆動パルスＤＲＰを生成し、パルス設定回路８へ出力する。駆動パルスＤＲＰは、ステップモータ３０を駆動するために出力されるパルスである。

検出パルス出力回路４は、制御回路１０からの制御信号に基づいて検出パルスＤＴＰを生成し、パルス設定回路８へ出力する。検出パルスＤＴＰは、駆動パルス出力回路５による駆動パルスＤＲＰ出力後に、ステップモータ３０が備えるロータ３１の動きによりコイル３３に生じる逆起電力を検出するために出力されるパルスである。

加速パルス出力回路６は、制御回路１０からの制御信号に基づいて駆動パルスＤＲＰを補助する加速パルスＡＰを生成し、パルス設定回路８へ出力する。加速パルスＡＰは、駆動パルスＤＲＰ出力後に生じる逆起電力の波形のうち、ロータ３１が回転した場合において後述の第３の期間Ｔ３に現れる表の山のピークを強く出すために出力される。または、加速パルスＡＰは、ロータ３１が非回転時において現れる、誤検出の要因となる表の山のピークを打ち消すために出力される。加速パルスＡＰは、駆動パルスＤＲＰよりも駆動力が小さいパルスであるとよい。

補正パルス出力回路７は、制御回路１０からの制御信号に基づいて駆動パルスＤＲＰよりも駆動力の大きい補正パルスＦＰを生成し、パルス設定回路８へ出力する。補正パルスＦＰは、ステップモータ３０が非回転の場合、又は、回転したか否かが不確実な場合に、ステップモータ３０を強制的に回転させるために出力されるパルスである。

パルス設定回路８には、制御回路１０に制御され、検出パルスＤＴＰ、駆動パルスＤＲＰ、加速パルスＡＰ、補正パルスＦＰのいずれかを設定パルスとしてドライバ回路２０へ出力する。

本実施形態においては、パルス設定回路８は、判定回路９の判定結果に基づいて、駆動パルス出力回路５が次回出力する駆動パルスＤＲＰの駆動力（例えば、デューティ比に応じたランク）を設定する。駆動パルスＤＲＰの駆動力は、例えば、デューティ比を変えることにより変更可能であるとよい。駆動パルス出力回路５が出力可能な駆動パルスＤＲＰのデューティ比は、例えば、１６／３２、２０／３２、２４／３２等に予め設定されているとよい。なお、ここで、デューティ比とは、所定の期間内で駆動パルスＤＲＰ等のパルスが出力される割合を示す

出力される駆動パルスＤＲＰの駆動力が大きい場合、ステップモータ３０は回りやすく、その回転力が大きくなる。一方で、出力される駆動パルスＤＲＰの駆動力が小さい場合、ステップモータ３０は回りにくく、その回転力は小さくなる。

ドライバ回路２０は、パルス設定回路８から入力された設定パルスに応じた信号（駆動波形）をステップモータ３０のコイル３３の端子Ｏ１，Ｏ２に供給し、ステップモータ３０を駆動する。

ドライバ回路２０は、二つのバッファ回路を内蔵し、二つの出力端子Ｏ１、Ｏ２から駆動パルスＤＲＰ、加速パルスＡＰ、又は補正パルスＦＰを出力し、ステップモータ３０を駆動する。また、ドライバ回路２０は、検出パルスＤＴＰに対しては、その短いパルス幅の期間だけ二つの出力端子Ｏ１、Ｏ２を共にオープン（高インピーダンス）とするように動作するとよい。もしくは、一方の出力端子のみをオープン（高インピーダンス）とするように動作してもよい。こちらの方がＧＮＤレベルに対しての電位が精度よく確定するため、通常は一方の出力端子のみをオープン（高インピーダンス）とすることが多い。

これにより、ステップモータ３０のコイル３３の両端が、検出パルスＤＴＰによって短期間オープン状態となるので、そのオープン期間にコイル３３に発生する逆起電力が現れる。そのパルス状の逆起電力は検出信号ＤＳとして判定回路９に入力される。すなわち、検出信号ＤＳは、検出パルスＤＴＰと同一タイミングに発生するパルス状の信号である。

判定回路９は、検出パルスＤＴＰがドライバ回路２０に入力された際にコイル３３に生じた逆起電力を検出し、ステップモータ３０の回転状態および回転したか否かを判定する回路である。判定回路９は、判定回路９に含まれるカウンタ（不図示）によりカウントされる期間のうち所定の区間において、検出抵抗Ｒ１、Ｒ２（図２参照）に基づいて定まる閾値以上の電圧値が検出されたか否かを判定する。判定回路９は、その判定結果を判定信号として制御回路１０及びパルス設定回路８へ出力する。なお、検出パルスＤＴＰの出力によるサンプリングは、後述の第１の区間Ｔ１、第２の区間Ｔ２、第３の区間Ｔ３のそれぞれにおいて所定間隔で連続的に行われるとよい。

ここで、主に図２を参照して、ドライバ回路２０の詳細について説明する。

ドライバ回路２０は、ＯＮ抵抗が小さいＰチャンネルＭＯＳトランジスタであるドライブトランジスタＰ１（以下、トランジスタＰ１とする）とＯＮ抵抗が小さいＮチャンネルＭＯＳトランジスタであるドライブトランジスタＮ１（以下、トランジスタＮ１とする）とのコンプリメンタリ接続でなる第１ドライバ回路２１を含む。また、ドライバ回路２０は、ＯＮ抵抗が小さいＰチャンネルＭＯＳトランジスタであるドライブトランジスタＰ２（以下、トランジスタＰ２とする）とＯＮ抵抗が小さいＮチャンネルＭＯＳトランジスタであるドライブトランジスタＮ２（以下、トランジスタＮ２とする）とのコンプリメンタリ接続でなる第２ドライバ回路２２を含む。

第１ドライバ回路２１の出力端子は、ステップモータ３０のコイル３３（図２及び図３参照）の一方の端子に接続され、第２ドライバ回路２２の出力端子は、ステップモータ３０のコイル３３の他方の端子に接続される。また、図示は省略するが、トランジスタＰ１、Ｎ１、Ｐ２、Ｎ２の各ゲート端子Ｇは、パルス設定回路８に接続されており、設定パルスが入力される。

この構成によって、駆動パルスＤＲＰ、加速パルスＡＰ、補正パルスＦＰのいずれかのパルスが、設定パルスとしてドライバ回路２０に入力され、ドライバ回路２０の出力端子から交互に出力される。

図２に示すＰチャンネルＭＯＳトランジスタＴＰ１、ＴＰ２（以下、トランジスタＴＰ１、ＴＰ２とする）と検出抵抗Ｒ１、Ｒ２は、検出パルスＤＴＰに基づいて検出信号ＤＳを発生させる機能を有する。

トランジスタＴＰ１、ＴＰ２のソース端子Ｓは電源ＶＤＤに接続される。また、トランジスタＴＰ１のドレイン端子Ｄは検出抵抗Ｒ１の一方の端子に接続され、トランジスタＴＰ２のドレイン端子Ｄは検出抵抗Ｒ２の一方の端子に接続される。

検出抵抗Ｒ１の他方の端子は、第１ドライバ回路２１の出力端子に接続され、さらに、判定回路９の入力回路であるインバータ回路ＩＮＶ１、ＩＮＶ２に接続される。また、検出抵抗Ｒ２の他方の端子は、第２ドライバ回路２２の出力端子に接続され、さらに、判定回路９の入力回路であるインバータ回路ＩＮＶ１、ＩＮＶ２に接続される。

ここで、検出抵抗Ｒ１、Ｒ２が接続されたインバータ回路ＩＮＶ１、ＩＮＶ２に入力される一対の信号が、ステップモータ３０からの検出信号ＤＳである。すなわち、検出信号ＤＳは、ステップモータ３０からの誘起電流が検出抵抗Ｒ１、Ｒ２に流れることによって、検出抵抗Ｒ１、Ｒ２の両端に発生する。判定回路９は、検出抵抗Ｒ１、Ｒ２に発生する検出信号ＤＳを入力して内部に設定している閾値を超えたか否かを判定する。

インバータ回路ＩＮＶ１は、例えば、電源電圧の約１／４が後述の第１の閾値Ｖｔｈ１よりも小さい閾値Ｖｔｈ１′及び第２の閾値Ｖｔｈ２よりも小さい閾値Ｖｔｈ２′となるＣ－ＭＯＳのインバータ回路であるとよい。また、インバータ回路ＩＮＶ２は、例えば、電源電圧の約１／２が後述の第１の閾値Ｖｔｈ１及び第２の閾値Ｖｔｈ２となるＣ－ＭＯＳのインバータ回路であるとよい。本実施例においては、インバータ回路の数を抑えるため、第１の閾値Ｖｔｈ１よりも小さい閾値Ｖｔｈ１′と第２の閾値Ｖｔｈ２よりも小さい閾値Ｖｔｈ２′を共通の閾値とし、第１の閾値Ｖｔｈ１と第２の閾値Ｖｔｈ２を共通の閾値としたが、それぞれ共通でない閾値としてもよい。また、電圧の倍率の設定は、一例でありこの場合に限らない。なお、これら閾値を可変にして、検出信号ＤＳに対する検出感度を調節できる回路を用いてもよい。あるいは、複数種類の検出抵抗を設け、それらの一部を選択して使用することにより、検出感度を調整できる回路を用いてもよい。

判定回路９は、Ｖｔｈ１、Ｖｔｈ１′、Ｖｔｈ２及びＶｔｈ２′に対して、それぞれ閾値以上である場合に出力される検出信号ＤＳの有無を判定し、判定結果に応じてステップモータ３０の回転状態を判定する。また、判定回路９は、その判定結果を判定信号として制御回路１０及びパルス設定回路８へ出力する。

次に、図３を参照して、ステップモータ３０の基本構成を説明する。ステップモータ３０は、ロータ３１、ステータ３２、コイル３３を含み、指針４０を駆動させるものである。

ロータ３１は２極磁化された円盤状の回転体であり、径方向にＮ極、Ｓ極に着磁されている。ステータ３２は、軟磁性材により成り、ロータ３１を囲む半円部３２ａ、３２ｂがスリットで分割されている。また、半円部３２ａ、３２ｂが結合している基部３２ｅに単相のコイル３３が巻装されている。単相とはコイルが１個であり、駆動パルスＤＲＰを入力する入力端子Ｏ１、Ｏ２が２個であることを意味している。

また、ステータ３２の半円部３２ａ、３２ｂの内周面の対向する所定の位置に、凹状のノッチ３２ｈ、３２ｉが形成されている。このノッチ３２ｈ、３２ｉによって、ステータ３２の電磁的安定点（直線Ａで示す）に対してロータ３１の静的安定点（制止時の磁極の位置：斜線Ｂで示す）がずれることになる。このずれによる角度差を初期位相角θｉと称し、この初期位相角θｉによって、ロータ３１が所定の方向に回転しやすいように癖付けされることになる。

次に、図３、図４を参照して、ステップモータ３０の基本動作を説明する。図４は、実施形態において、ステップモータのコイルに発生する電圧波形の一例を示す図である。図４において、横軸は時間を示しており、縦軸は電圧を示している。

駆動パルスＤＲＰは、図３に図示するように連続する複数のパルス群によって構成される。このパルス群のパルス幅（すなわち、デューティ）を変更することにより、駆動パルスＤＲＰの駆動力が調整される。

駆動パルスＤＲＰがステップモータ３０の入力端子Ｏ１、Ｏ２へ交互に供給されることで、ステータ３２が交互に反転磁化されてロータ３１が回転する。

ステップモータ３０のコイル３３に駆動パルスＤＲＰが供給されると、ステータ３２は磁化され、ロータ３１は静的安定点Ｂから１８０度回転（図３において、左回転）するが、その位置で直ちに停止することはなく、実際には１８０度の位置をオーバーランして振動し、しだいに振幅が小さくなり停止する（図３の曲線矢印Ｃで軌跡を示す）。このときのロータ３１の減衰振動はコイル３３への磁束変化となり、電磁誘導による逆起電力が発生してコイル３３に誘起電流が流れる。

図４は、ロータ３１が駆動パルスＤＲＰによって正常に１８０度回転したときにコイル３３に発生する電圧波形の一例を示している。ここで、駆動パルスＤＲＰが供給されている駆動パルス出力期間Ｔａでの電圧波形は、複数のパルス群による駆動電圧と誘起電圧が重なった電圧波形となる。また、駆動パルスＤＲＰ出力後の減衰期間Ｔｂでは、ロータ３１の減衰振動に対応する電圧波形となる。

本実施形態は、図４で示す駆動パルスＤＲＰ出力後の減衰期間Ｔｂにおける逆起電流による電圧波形を複数の検出区間に分けて検出し、ロータ３１の回転状態を判定するものである。

ここで、前述した図３の正常回転した場合の電圧波形を例として、どのようにロータ３１の回転状態を検出するかの基本動作を説明する。

駆動パルスＤＲＰがステップモータ３０に供給されると、ロータ３１が矢印Ｃのように１８０度回転して、その後、減衰振動する。駆動パルス出力期間Ｔａの終了後、ロータ３１の減衰振動によって、駆動パルスＤＲＰ出力中に現れる波形と同極性側（ＧＮＤに対してプラス側）に誘起電圧が発生する。本実施形態においては、図４に図示するように、この電圧波形の山形状を「裏の山」と称する。駆動パルスＤＲＰの駆動力が小さいと、裏の山が遅れて現れることとなり、一方で、駆動パルスＤＲＰの駆動力が大きいと、裏の山が早く現れることとなる。

また、この裏の山のあと、ロータ３１の減衰振動によって、駆動パルスＤＲＰ出力中に現れる波形と極性が異なる側（ＧＮＤに対してマイナス側）に誘起電圧が発生する。本実施形態においては、この電圧波形の山形状を「表の山」と称する。駆動パルスＤＲＰの駆動力が小さいと、表の山が現れない場合がある。本実施形態においては、表の山が現れているか否かを判定することにより、ステップモータ３０が回転か非回転かを判定することができる。そして、ステップモータ３０が非回転の場合、具体的には、後述のように区間Ｔ３における逆起電力の電圧値Ｖが第３の閾値Ｖｔｈ３未満の場合、補正パルス出力回路７が補正パルスＦＰを出力し、ステップモータ３０を強制的に回転させる。

また、図４に示すように、駆動パルス出力期間Ｔａの終了直後で、且つ、裏の山の直前に、駆動パルスＤＲＰ出力中に現れる波形と極性が異なる側（ＧＮＤに対してマイナス側）に誘起電圧が発生する。本実施形態においては、この電流の山形状を「ダミーの表の山」（以下、ダミーと略す）と称する。このダミーは、駆動パルスＤＲＰの出力が終了しても、ロータ３１が１８０－θｉ度（図３参照）を回り終えていない場合に出現する。

また、図示しないが、ダミーが発生しない場合もあり、これは、駆動パルスＤＲＰの出力中にロータ３１が１８０－θｉ度を回り切っている場合（駆動パルスＤＲＰの駆動力が大きく、ロータ３１の回転が早い場合）である。

ダミーは、そもそもの絶対値が小さく、また、指針４０の慣性や外部磁場等の何らかの影響によっては回転状態に関わらず現れないこともあるため、回転状態の判定に用い難い。

以上、正常回転した場合を説明したが、次に、ロータ３１が回転できずに元の位置に戻ってしまう場合を説明する。図３の曲線矢印Ｄは、指針４０の慣性や外部磁場等の何らかの影響によって、駆動パルスＤＲＰが供給されたのにもかかわらず、ロータ３１が回転できずに元の位置に戻ってしまう場合の軌跡を示している。

ロータ３１が回転できなかった場合の減衰期間Ｔｂにおける電圧波形は、ロータ３１が回転しないために、図４で示す電圧波形と比較して振幅が小さく周期も異なる。また、この場合は、「表の山」が現れないことが多いため、この「表の山」が所定の閾値以上か否かによって回転、非回転を判断する。ただし、大きな慣性量の針を付けている場合などは、その影響で元の位置から大きくオーバーランして振動し、しだいに振幅が小さくなり停止する場合も考えられる。この場合は、振幅が小さいにもかかわらず、誤検出の要因となりうる「表の山」が現れてしまう可能性がある。

次に、図５～図１３を参照して、本実施形態におけるステップモータ３０の回転状態の判定処理の詳細について説明する。図５は、本実施形態において、実行処理Ｆが実行される場合の電圧波形の一例を示している。具体的には、図５は、駆動パルスの駆動力が適切であり、ステップモータが正常に回転した場合における電圧波形の一例を示す図である。図６は、本実施形態における、ステップモータの回転状態の判定結果、及び判定結果に基づく処理について示す図である。なお、図６において、「〇」は逆起電力の電圧値Ｖが閾値以上であり、「×」は逆起電力の電圧値Ｖが閾値未満であることを示している。

図７は、本実施形態において、実行処理Ａが実行される場合の電圧波形の一例を示している。図８は、本実施形態において、実行処理Ｂが実行される場合の電圧波形の一例を示している。図９は、本実施形態において、実行処理Ｃが実行される場合の電圧波形の一例を示している。図１０は、本実施形態において、実行処理Ｄが実行される場合の電圧波形の一例を示している。図１１は、本実施形態において、実行処理Ｅが実行される場合の電圧波形の一例を示している。図１２は、本実施形態において、実行処理Ｇが実行される場合の電圧波形の一例を示している。図１３は、本実施形態において、実行処理Ｈが実行される場合の電圧波形の一例を示している。

本実施形態においては、判定回路９は、第１の区間Ｔ１における、逆起電力の電圧値ＶがＶｔｈ１′及びＶｔｈ１以上であるか否かを判定する。なお、Ｖｔｈ１´は、Ｖｔｈ１より小さい電圧値である。

ここで、第１の区間Ｔ１とは、図５に図示するように駆動力が適切であり、ステップモータが理想的な回転状態である場合（以下、理想回転の場合という）において、駆動パルスＤＲＰ出力中に現れる波形と同極性の山（すなわち、「裏の山」）の立ち上がりが現れる期間を含むように予め設定された区間である。本実施形態においては、判定回路９は、駆動パルスＤＲＰ出力中に現れる波形と同極性側に大きく現れる「裏の山」の立ち上がりのタイミングが第１の区間Ｔ１に現れているか否かを検出することにより、ステップモータ３０の回転が速すぎないか、又は遅すぎないかを判定している。

本実施形態においては、第１の区間Ｔ１を、駆動パルスＤＲＰが出力された後のロータ３１の減衰自由振動の周期の４分の１の長さとした。なお、これに限らず、第１の区間Ｔ１は、駆動パルスＤＲＰが出力された後のロータ３１の減衰自由振動の周期の５分の１以上であって、３分の１以下の長さであるとよい。

ここで、第１の区間Ｔ１の長さをロータ３１の減衰自由振動の周期に基づいて設定する理由について説明する。単相（１コイル）２極（磁極が２個）のステップモータが１ステップあたり１８０ｄｅｇ回転する際、前半の９０ｄｅｇは保持トルクにより、初期の安定位置にとどまろうとするトルクが作用する。また、後半の９０ｄｅｇは逆に保持トルクにより次の安定位置まで回転しようとするトルクが作用する。低消電化のために、ステップモータ３０はおおむね前半の９０ｄｅｇ程度の間、駆動パルスＤＲＰを印加することにより回転した後、後半の９０ｄｅｇ及び行き過ぎ分＋αｄｅｇは、保持トルクによって回転させるのが一般的である。特に、回転の終盤では、ステップモータ３０のロータ３１は、保持トルクにより減衰振動しながら最終的に安定位置に停止する。この際の減衰自由振動の周期は、ステップモータ３０のロータ３１およびそこから駆動される輪列や針などによる慣性量と、ロータ磁力とステータ形状から定まる保持トルクの大きさとの比で定まる固有振動の周期となる。そして、今回対象としている逆起電力の電圧波形は、このロータ３１の減衰振動と同じ周期で発生する。そのため、第１の区間Ｔ１を設定する際に、ロータ３１の減衰自由振動の周期を考慮して設定すればよい。なお、第２の区間Ｔ２、第３の区間Ｔについても同様である。

また、判定回路９は、第２の区間Ｔ２における、逆起電力の電圧値ＶがＶｔｈ２′及びＶｔｈ２以上であるか否かを判定する。ここで、第２の区間Ｔ２とは、第１の区間Ｔ１後であって、理想回転の場合において、駆動パルスＤＲＰ出力中に現れる波形と同極性の山（すなわち、「裏の山」）のピークが現れる期間を含むように予め設定された区間である。なお、Ｖｔｈ２´は、Ｖｔｈ２より小さい電圧値である。本実施形態においては、判定回路９は、駆動パルスＤＲＰ出力中に現れる波形と同極性側に大きく現れる裏の山のピークのタイミングが第２の区間Ｔ２に現れているか否かを検出することにより、ステップモータ３０の回転が速すぎないか、又は遅すぎないかを判定している。また、ステップモータ３０の回転速度は、裏の山のピークの高さにも関係し、回転が速いほどピークは高くなる。そのため、Ｖｔｈ２は、理想回転の場合における裏の山のピークの電圧値よりも少し低い値に設定されているとよい。本実施形態では、図５に図示するように、Ｖｔｈ１´とＶｔｈ２´を同電圧値に設定し、Ｖｔｈ１とＶｔｈ２を同電圧値に設定した。しかし、それぞれを同電圧値としなくてもよい。

また、判定回路９は、第３の区間Ｔ３における、逆起電力の電圧値ＶがＶｔｈ３以上であるか否かを判定する。ここで、第３の区間Ｔ３とは、第２の区間Ｔ後であって、理想回転の場合において、駆動パルスＤＲＰ出力中に現れる波形と異なる極性の山（すなわち、「表の山」）のピークが現れる期間を含むように予め設定された区間である。なお、Ｖｔｈ３は、Ｖｔｈ１′、Ｖｔｈ１、Ｖｔｈ２′及びＶｔｈ２と極性が異なる。

パルス設定回路８は、第１の区間Ｔ１において、逆起電力の電圧値ＶがＶｔｈ１′未満であると、判定回路９により判定された場合（図７にその場合の電圧波形の一例を示す）、駆動パルス出力回路５により次回出力される駆動パルスＤＲＰの駆動力を上げる。駆動パルス出力回路５により次回出力される駆動パルスＤＲＰの駆動力を上げるのは、ステップモータ３０の回転が遅く非回転の可能性が高いためである。また、この場合、ステップモータ３０を確実に回転させるために、補正パルス出力回路７が補正パルスを出力するとよい。ここで行われる処理を実行処理Ａと呼ぶこととする（図６参照）。

また、パルス設定回路８は、第１の区間Ｔ１において、逆起電力の電圧値Ｖが値Ｖｔｈ１′以上Ｖｔｈ１未満であり、第２の区間Ｔ２において、逆起電力の電圧値ＶがＶｔｈ２′未満であると、判定回路９により判定された場合（図８にその場合の電圧波形の一例を示す）、駆動パルス出力回路５により次回出力される駆動パルスＤＲＰの駆動力を上げる。これは、ステップモータ３０の回転が遅く非回転の可能性が高いためである。また、この場合、ステップモータ３０を確実に回転させるために、補正パルス出力回路７が補正パルスを出力するとよい。ここで行われる処理を実行処理Ｂと呼ぶこととする（図６参照）。

また、パルス設定回路８は、第１の区間Ｔ１において、逆起電力の電圧値ＶがＶｔｈ１′以上Ｖｔｈ１未満であり、第２の区間Ｔ２において、逆起電力の電圧値ＶがＶｔｈ２′以上Ｖｔｈ２未満であり、第３の区間Ｔ３において、逆起電力の電圧値ＶがＶｔｈ３未満であると、判定回路９により判定された場合（図９にその場合の電圧波形の一例を示す）、駆動パルス出力回路５により次回出力される駆動パルスＤＲＰの駆動力を上げる。これは、ステップモータ３０が非回転である可能性が高いためである。また、この場合、ステップモータ３０を確実に回転させるために、補正パルス出力回路７が補正パルスを出力するとよい。ここで行われる処理を実行処理Ｃと呼ぶこととする（図６参照）。

一方、パルス設定回路８は、第１の区間Ｔ１において、逆起電力の電圧値ＶがＶｔｈ１′以上Ｖｔｈ１未満であり、第２の区間Ｔ２において、逆起電力の電圧値ＶがＶｔｈ２′以上Ｖｔｈ２未満であり、第３の区間Ｔ３において、逆起電力の電圧値ＶがＶｔｈ３以上であると、判定回路９により判定された場合（図１０にその場合の電圧波形の一例を示す）、補正パルスを出力せずに、駆動パルス出力回路５により次回出力される駆動パルスＤＲＰの駆動力を上げる。駆動パルス出力回路５により次回出力される駆動パルスＤＲＰの駆動力を上げるのは、ステップモータ３０が回転はしているものの、回転が遅い可能性が高いためである。これはすなわち、駆動力がステップモータ３０を回転させるために必要な負荷に対してわずかに上回っている状態であると考えられるためであり、負荷が変動した場合、あるいは温度が変動してコイル抵抗が変動した場合に、非回転となってしまう可能性があるからである。ここで行われる処理を実行処理Ｄと呼ぶこととする（図６参照）。

なお、加速パルス出力回路６は、第１の区間Ｔ１において、逆起電力の電圧値ＶがＶｔｈ１′以上Ｖｔｈ１未満であり、第２の区間Ｔ２において、逆起電力の電圧値ＶがＶｔｈ２′以上Ｖｔｈ２未満であると、判定回路９により判定された場合、第２の区間Ｔ２後であって第３の区間Ｔ２の前に、ロータ３１の回転を強めるための加速パルスＡＰを出力するとよい。このような判定がされた場合は、第２の区間Ｔ２が終了した時点で、ステップモータ３０の回転が若干遅い可能性が高い。これは、例えば大きな慣性量の針を付けている場合に起こることがある。回転が若干遅い場合、回転、非回転を判断する「表の山」の振幅が小さくなり、たとえロータ３１が正常に回転した場合であっても、第３の区間Ｔ３において、逆起電力の電圧値ＶがＶｔｈ３を超えられない可能性がある。そのため、加速パルスＡＰを出力することで表の山の振幅を大きくして、ロータ３１が回転している場合に、第３の区間Ｔ３において、確実にＶｔｈ３を超えられるようにするとよい。一方、ロータが回転できずにロータ３１が元の位置に戻る動きをしている場合には、加速パルスはロータを回転方向に加速させるように出力されているので、ロータ３１が元の位置に戻るときには動きを抑制するように力がかかる。その結果、第３の区間Ｔ３における「表の山」の振幅は小さくなるので、ロータ３１が非回転であるのに、第３の区間Ｔ３において逆起電力の電圧値Ｖが第３の閾値Ｖｔｈ３を超えてしまうといった誤判定を防ぐことができる。

つまり、加速パルスを出力することで、加速パルス出力以降に判定される第３の区間Ｔ３での回転・非回転の判断の精度を上げることが可能である。また、本実施形態のように、回転が若干遅い場合にのみ加速パルスを出力することで、不要に加速パルスが出力されることを防ぎ、消費電力を抑制することができる。

また、パルス設定回路８は、第１の区間Ｔ１において、逆起電力の電圧値ＶがＶｔｈ１′以上Ｖｔｈ１未満であり、第２の区間Ｔ２において、逆起電力の電圧値ＶがＶｔｈ２以上であり、第３の区間において、逆起電力の電圧値ＶがＶｔｈ３未満であると、判定回路９により判定された場合（図１１にその場合の電圧波形の一例を示す）、駆動パルス出力回路５により次回出力される駆動パルスＤＲＰの駆動力を上げる。これは、ステップモータ３０が非回転である可能性が高いためである。また、この場合、ステップモータ３０を確実に回転させるために、補正パルス出力回路７が補正パルスを出力するとよい。ここで行われる処理を実行処理Ｅと呼ぶこととする（図６参照）。

また、パルス設定回路８は、第１の区間Ｔ１において、逆起電力の電圧値ＶがＶｔｈ１′以上Ｖｔｈ１未満であり、第２の区間Ｔ２において、逆起電力の電圧値ＶがＶｔｈ２以上であり、第３の区間において、逆起電力の電圧値ＶがＶｔｈ３以上であると、判定回路９により判定された場合（図５がその場合の電圧波形の一例に該当する）、駆動パルス出力回路５により次回出力される駆動パルスＤＲＰの駆動力を維持する。これは、現状の駆動パルスＤＲＰの駆動力が最適である可能性が高いためである。ここで行われる処理を実行処理Ｆと呼ぶこととする（図６参照）。

また、パルス設定回路８は、第１の区間Ｔ１において、逆起電力の電圧値ＶがＶｔｈ１以上であり、第３の区間Ｔ３において、逆起電力の電圧値ＶがＶｔｈ３未満であると、判定回路９により判定された場合（図１２にその場合の電圧波形の一例を示す）、駆動パルス出力回路５により次回出力される駆動パルスＤＲＰの駆動力を上げる。これは、ステップモータ３０が非回転である可能性が高いためである。また、この場合、ステップモータ３０を確実に回転させるために、補正パルス出力回路７が補正パルスを出力するとよい。ここで行われる処理を実行処理Ｇと呼ぶこととする。

また、パルス設定回路８は、第１の区間Ｔ１において、逆起電力の電圧値ＶがＶｔｈ１以上であり、第３の区間Ｔ３において、逆起電力の電圧値ＶがＶｔｈ３以上であると、判定回路９により判定された場合（図１３にその場合の電圧波形の一例を示す）、駆動パルス出力回路５により次回出力される駆動パルスＤＲＰの駆動力を下げる。これは、ステップモータ３０が回転しているものの、回転が早すぎる可能性が高いためである。すなわち、駆動パルスＤＲＰの駆動力を下げることにより、ステップモータ３０を適切な回転速度に変更することで、駆動パルスＤＲＰの駆動に必要な消費電力を抑制することができる。ここで行われる処理を実行処理Ｈと呼ぶこととする。

以上説明した本実施形態における回転状態の判定処理をまとめると以下のようになる。

第３の区間Ｔ３において、逆起電力の電圧値ＶがＶｔｈ３未満である場合、第１の区間Ｔ１、第２の区間Ｔ２の逆起電力の電圧値Ｖに関わらず、ステップモータ３０は回転していない可能性が高い。そのため、この場合、駆動パルス出力回路５により次回出力される駆動パルスＤＲＰの駆動力を上げると共に、補正パルス出力回路７により補正パルスＦＰを出力する（実行処理Ｃ、Ｅ、Ｇ）。これにより、ステップモータ３０を確実に回転させることができる。

第１の区間Ｔ１において、逆起電力の電圧値ＶがＶｔｈ１′未満の場合、ステップモータ３０の回転が遅く非回転の可能性が高いため、第２の区間Ｔ２、第３の区間Ｔ３における電圧値を検出するまでもなく、駆動パルス出力回路５により次回出力される駆動パルスＤＲＰの駆動力を上げると共に、補正パルス出力回路７により補正パルスＦＰを出力する（実行処理Ａ）。これにより、ステップモータ３０を確実に回転させることができる。また、第２の区間Ｔ２及び第３の区間Ｔ３において検出パルスＤＴＰを出力することなく、回転状態の判定処理を終了することができるため、消費電力を抑制することができる。

第１の区間Ｔ１において、逆起電力の電圧値ＶがＶｔｈ１より大きい場合、ステップモータ３０の回転が早すぎる可能性が高い。この場合は、第２の区間Ｔ２における逆起電力の電圧値Ｖの検出を省略するとよい。さらに、この場合であって、第３の区間Ｔ３において、逆起電力の電圧値ＶがＶｔｈ３以上である場合、ステップモータ３０は回転しており、かつ、その回転が早すぎる可能性が高い。したがって、この場合、駆動パルス出力回路５により次回出力される駆動パルスＤＲＰの駆動力を下げる（実行処理Ｈ）。これにより、駆動パルスＤＲＰの駆動力が必要以上に大きい状態を回避し、消費電力を抑制することができる。また、第２の区間Ｔ２において検出パルスＤＴＰを出力することなく、回転状態の判定処理を実行することができるため、消費電力を抑制することができる。

第２の区間Ｔ２において、逆起電力の電圧値ＶがＶｔｈ２′未満である場合、ステップモータ３０の回転が遅く、ステップモータ３０が回転していない可能性が高い。したがって、この場合、駆動パルス出力回路５により次回出力される駆動パルスＤＲＰの駆動力を上げると共に、補正パルス出力回路７により補正パルスＦＰを出力する（実行処理Ｂ）。これにより、ステップモータ３０を確実に回転させることができる。また、第３の区間Ｔ３において検出パルスＤＴＰを出力することなく、回転状態の判定処理を終了することができるため、消費電力を抑制することができる。

第１の区間Ｔ１において、逆起電力の電圧値ＶがＶｔｈ１′以上Ｖｔｈ１未満であり、第２の区間Ｔ２において、逆起電力の電圧値ＶがＶｔｈ２′以上Ｖｔｈ２未満である場合、ステップモータ３０の回転が若干遅い可能性が高い。そのため、第２の区間Ｔ２後であって第３の区間Ｔ３前に、加速パルス出力回路６により、加速パルスＡＰを出力するとよい。加速パルスＡＰを出力したにも関わらず、第３の区間Ｔ３において、逆起電力の電圧値ＶがＶｔｈ３未満である場合、ステップモータ３０は回転していない可能性が高い。この場合、駆動パルス出力回路５により次回出力される駆動パルスＤＲＰの駆動力を上げると共に、補正パルス出力回路７により補正パルスＦＰを出力する（実行処理Ｃ）。これにより、ステップモータ３０を確実に回転させることができる。

一方、加速パルスＡＰを出力した後の第３の区間Ｔ３において、逆起電力の電圧値ＶがＶｔｈ３以上である場合、ステップモータ３０は回転している可能性が高い。そのため、補正パルスＦＰは出力しないが、第１の区間Ｔ１及び第２の区間Ｔ２における判定結果からステップモータ３０の回転が遅いと判断できるため、次回出力される駆動パルスＤＲＰの駆動力を上げる。（実行処理Ｄ）。これにより、駆動力が大きく消費電力の大きい補正パルスＦＰを不要に出力することを抑制できる。

以上説明した回転状態の判定処理を繰り返し実行することにより、駆動パルスＤＲＰの駆動力を適切な大きさにすることができる。すなわち、ステップモータ３０の回転又は非回転を判定するのみでなく、ステップモータ３０の回転状態をより精度良く判定することで、適切な駆動力の駆動パルスＤＲＰを出力することができる。その結果、ステップモータ３０を確実に回転させると共に、余計に電力を消耗することを抑制することができる。

特に、本実施形態においては、電圧波形の裏の山の検出を、第１の区間Ｔと第２の区間Ｔ２に分けると共に、それら第１の区間Ｔ１及び第２の区間Ｔ２のそれぞれにおける電圧値を２つの閾値（Ｖｔｈ１′、Ｖｔｈ１、Ｖｔｈ２′及びＶｔｈ２）と比較する構成を採用するため、より精度良くステップモータ３０の回転状態を判定することができる。さらに、第１の区間Ｔ１及び第２の区間Ｔ２は、電圧波形のうち比較的ピークが大きい裏の山が現れる期間を含むように予め設定された区間であることより、より精度良くステップモータ３０の回転状態を判定することができる。

なお、実行処理Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｅ，Ｇにおいては、いずれも補正パルスＦＰが出力されるが、出力される補正パルスＦＰの駆動力は実行処理毎にそれぞれ異なっていてもよい。なお、補正パルスＦＰの駆動力は、駆動パルスＤＲＰと同様に、例えば、デューティ比を変えることにより変更可能である。

また、本実施形態においては、第２の区間Ｔ２を、第１の区間Ｔ１直後の区間としたが、これに限らず、第２の区間Ｔ２は、第１の区間Ｔ１から所定期間後の区間であってもよい。

さらに、図１４～図１８を参照して、本実施形態におけるステップモータの回転状態の判定処理のフローについて説明する。図１４は、本実施形態におけるステップモータの回転状態の判定処理を示すフローチャートである。図１５は、実行処理Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｅ，Ｇを示すフローチャートである。図１６は、実行処理Ｄを示すフローチャートである。図１７は、実行処理Ｈを示すフローチャートである。図１８は、実行処理Ｆを示すフローチャートである。

まず、駆動パルス出力回路５により駆動パルスＤＲＰを出力する（ステップＳ１）。また、判定回路９に含まれるカウンタが時間のカウントを開始する（ステップＳ２）。そして、判定回路９により、第１の区間Ｔ１を経過したか否かが判定される（ステップＳ３）。

第１の区間Ｔ１を経過した後（ステップＳ３のＹＥＳ）、判定回路９により、第１の区間Ｔ１における電圧値ＶがＶｔｈ１′以上であるか否かが判定される（ステップＳ４）。第１の区間Ｔ１における電圧値ＶがＶｔｈ１′未満であると判定された場合（ステップＳ４のＮＯ）、実行処理Ａが実行される。

図１５に示すように、実行処理Ａにおいては、補正パルス出力回路７により補正パルスＦＰが出力される（ステップＳ２１）。また、パルス設定回路８により、次回出力される駆動パルスＤＲＰのランクアップが設定される（ステップＳ２２）。なお、以下で説明する実行処理Ｂ，Ｃ，Ｅ，Ｇも図１５で示す処理と同様の処理であるため、説明は省略する。

ステップＳ４において、第１の区間Ｔ１における電圧値ＶがＶｔｈ１′以上であると判定された場合（ステップＳ４のＹＥＳ）、判定回路９により、第１の区間Ｔ１における電圧値ＶがＶｔｈ１以上であるか否かが判定される（ステップＳ５）。

第１の区間Ｔ１における電圧値ＶがＶｔｈ１以上であると判定された場合（ステップＳ５のＹＥＳ）、判定回路９により、第３の区間Ｔ３を経過したか否かが判定される（ステップＳ６）。

第３の区間Ｔ３を経過した後（ステップＳ６のＹＥＳ）、判定回路９により、第３の区間Ｔ３における電圧値ＶがＶｔｈ３以上であるか否かが判定される（ステップＳ７）。

第３の区間Ｔ３における電圧値ＶがＶｔｈ３未満であると判定された場合（ステップＳ７のＮＯ）、実行処理Ｇが実行される。

第３の区間Ｔ３における電圧値ＶがＶｔｈ３以上であると判定された場合（ステップＳ７のＹＥＳ）、実行処理Ｈが実行される。図１６に示すように、実行処理Ｈにおいては、パルス設定回路８により、次回出力される駆動パルスＤＲＰのランクダウンが設定される（ステップＳ３１）。

ステップＳ５において、第１の区間Ｔ１における電圧値Ｖが第２の閾値Ｖｔｈ２未満であると判定された場合（ステップＳ５のＮＯ）、判定回路９により、第２の区間Ｔ２を経過したか否かが判定される（ステップＳ８）。

第２の区間Ｔ２を経過した後（ステップＳ８のＹＥＳ）、判定回路９により、第２の区間Ｔ２における電圧値ＶがＶｔｈ２′以上であるか否かが判定される（ステップＳ９）。

第２の区間Ｔ２における電圧値ＶＶｔｈ２′未満であると判定された場合（ステップＳ９のＮＯ）、実行処理Ｂが実行される。

第２の区間Ｔ２における電圧値ＶがＶｔｈ２′以上であると判定された場合（ステップＳ９のＹＥＳ）、第２の区間Ｔ２における電圧値ＶがＶｔｈ２以上であるか否かが判定される（ステップＳ１０）。

第２の区間Ｔ２における電圧値ＶがＶｔｈ２以上であると判定された場合（ステップＳ１０のＹＥＳ）、判定回路９により、第３の区間Ｔ３を経過したか否かが判定される（ステップＳ１１）。

第３の区間Ｔ３を経過した後（ステップＳ１１のＹＥＳ）、判定回路９により、第３の区間Ｔ３における電圧値ＶがＶｔｈ３以上であるか否かが判定される（ステップＳ１２）。

第３の区間Ｔ３における電圧値ＶがＶｔｈ３未満であると判定された場合（ステップＳ１２のＮＯ）、実行処理Ｅが実行される。

第３の区間Ｔ３における電圧値ＶがＶｔｈ３以上であると判定された場合（ステップＳ１２のＹＥＳ）、実行処理Ｆが実行される。図１７に示すように、実行処理Ｆにおいては、パルス設定回路８により、次回出力される駆動パルスＤＲＰのランク維持が設定される（ステップＳ４１）。

ステップＳ１０において、第２の区間Ｔ２における電圧値ＶがＶｔｈ２未満であると判定された場合（ステップＳ１０のＮＯ）、加速パルス出力回路６により加速パルスＡＰが出力される（ステップＳ１３）。なお、ステップＳ１３は省略することも可能である。

さらに、判定回路９により、第３の区間Ｔ３を経過したか否かが判定される（ステップＳ１４）。

第３の区間Ｔ３を経過した後（ステップＳ１４のＹＥＳ）、判定回路９により、第３の区間Ｔ３における電圧値ＶがＶｔｈ３以上であるか否かが判定される（ステップＳ１５）。

第３の区間Ｔ３における電圧値ＶがＶｔｈ３未満であると判定された場合（ステップＳ１５のＮＯ）、実行処理Ｃが実行される。

第３の区間Ｔ３における電圧値ＶがＶｔｈ３以上であると判定された場合（ステップＳ１５のＹＥＳ）、実行処理Ｄが実行される。図１８に示すように、実行処理Ｄにおいては、パルス設定回路８により、次回出力される駆動パルスＤＲＰのランクアップが設定される（ステップＳ５１）。

なお、本実施形態においては、第１の区間Ｔ１における逆起電力の電圧値ＶがＶｔｈ１′及びＶｔｈ１以上か否かを判定し、第２区間Ｔ２における逆起電力の電圧値ＶがＶｔｈ２′及びＶｔｈ２以上か否かを判定したが、第１の区間Ｔ１における逆起電力の電圧値ＶがＶｔｈ１′以上か否かを判定せず、Ｖｔｈ１以上か否かのみを判定する構成であってもよく、また、第２の区間Ｔ２における逆起電力の電圧値ＶがＶｔｈ２′以上か否かを判定せず、Ｖｔｈ２以上か否かのみを判定する構成であってもよい。ただし、第１の区間Ｔ１における逆起電力の電圧値ＶがＶｔｈ１′以上か否かを判定することで、図７のように第１の区間Ｔ１における逆起電力の電圧値ＶがＶｔｈ１′未満の場合に、第２の区間Ｔ２、第３の区間Ｔ３における電圧値を検出するまでもなく、非回転の可能性が高いと判断できるため、第２の区間Ｔ２及び第３の区間Ｔ３における検出パルスＤＴＰの出力を省略することができ、消費電力を抑制することができる。また、第２の区間Ｔ２における電圧値ＶがＶｔｈ２′以上か否かを判定することで、図９及び１０のように、第１の区間Ｔ１において、逆起電力の電圧値ＶがＶｔｈ１′以上Ｖｔｈ１未満であり、第２の区間Ｔ２において、逆起電力の電圧値ＶがＶｔｈ２′以上Ｖｔｈ２未満の場合である、ステップモータ３０の回転が若干遅い場合を、第２の区間Ｔ２を経過した際に判別することが可能となるため、加速パルスを適切な場合にのみ出力することができる。

次に、図１９～図２６を参照して、本実施形態の変形例について説明する。上記本実施形態においては、第１の区間Ｔ１における逆起電力の電圧値ＶがＶｔｈ１′及びＶｔｈ１以上か否かを判定し、第２区間Ｔ２における逆起電力の電圧値ＶがＶｔｈ２′及びＶｔｈ２以上か否かを判定したが、変形例においては、第１の区間Ｔ１において電圧値Ｖが第１の閾値Ｖｔｈ１以上であるか否かのみを判定し、第２の区間Ｔ２において電圧値Ｖが第２の閾値Ｖｔｈ２以上であるか否かのみを判定することとした。なお、変形例においては、本実施形態と異なり、Ｖｔｈ１とＶｔｈ２は共通でない閾値を用いた。Ｖｔｈ１とＶｔｈ２は共通であってもよい。また、変形例に係る電子時計の基本的な構成は、図１～図３等で示したものと同様であるため、その説明については省略する。

図１９は、本実施形態の変形例における、ステップモータの回転状態の判定結果、及び判定結果に基づく処理について示す図である。図２０は、本実施形態の変形例において、実行処理ＤＤが実行される場合の電圧波形の一例を示している。図２１、図２２は、本実施形態の変形例において、実行処理ＡＡが実行される場合の電圧波形の一例を示している。図２３は、本実施形態の変形例において、実行処理ＢＢが実行される場合の電圧波形の一例を示している。図２４は、本実施形態の変形例において、実行処理ＣＣが実行される場合の電圧波形の一例を示している。図２５は、本実施形態の変形例において、実行処理ＥＥが実行される場合の電圧波形の一例を示している。図２６は、本実施形態の変形例において、実行処理ＦＦが実行される場合の電圧波形の一例を示している。

本実施形態の変形例においては、判定回路９は、第１の区間Ｔ１における、逆起電力の電圧値ＶがＶｔｈ１以上であるか否かを判定する。また、判定回路９は、第２の区間Ｔ２における、逆起電力の電圧値ＶがＶｔｈ２以上であるか否かを判定する。また、判定回路９は、第３の区間Ｔ３における、逆起電力の電圧値ＶがＶｔｈ３以上であるか否かを判定する。

パルス設定回路８は、第１の区間Ｔ１において、逆起電力の電圧値ＶがＶｔｈ１未満であり、第２の区間Ｔ２において、逆起電力の電圧値ＶがＶｔｈ２以上であり、逆起電力の電圧値ＶがＶｔｈ３以上であると、判定回路９により判定された場合（図２０にその場合の電圧波形の一例を示す）、駆動パルス出力回路５により次回出力される駆動パルスＤＲＰを維持する。これは、現状の駆動パルスＤＲＰの駆動力が最適である可能性が高いためである。ここで行われる処理を実行処理ＤＤと呼ぶこととする（図１９参照）。

判定回路９は、第１の区間Ｔ１において、逆起電力の電圧値ＶがＶｔｈ１未満であって、第２の区間Ｔ２において、逆起電力の電圧値ＶがＶｔｈ２未満であると判定した場合（図２１及び図２２にその場合の電圧波形の一例を示す）、第３の区間Ｔ３において、逆起電力の電圧値ＶがＶｔｈ３以上であるか否かの判定を省略するとよい。そして、パルス設定回路８は、駆動パルス出力回路５により次回出力される駆動パルスＤＲＰの駆動力を上げるとよい。駆動パルス出力回路５により次回出力される駆動パルスＤＲＰの駆動力を上げるのは、ステップモータ３０の回転が遅く非回転の可能性が高いためである。また、この場合、ステップモータ３０を確実に回転させるために、補正パルス出力回路７が補正パルスを出力するとよい。ここで行われる処理を実行処理ＡＡと呼ぶこととする（図１９参照）。

または、判定回路９は、第１の区間Ｔ１において、逆起電力の電圧値ＶがＶｔｈ１未満であって、第２の区間Ｔ２において、逆起電力の電圧値ＶがＶｔｈ２未満であると判定した場合、第３の区間Ｔ３において、逆起電力の電圧値ＶがＶｔｈ３以上であるか否かの判定を行ってもよい。そして、第３の区間Ｔ３において、逆起電力の電圧値ＶがＶｔｈ３以上の場合（図２３にその場合の電圧波形の一例を示す）、駆動パルス出力回路５により次回出力される駆動パルスＤＲＰの駆動力を上げる。ここで行われる処理を実行処理ＢＢと呼ぶこととする（図１９参照）。

なお、第１の区間Ｔ１において、逆起電力の電圧値ＶがＶｔｈ１未満であって、第２の区間Ｔ２において、逆起電力の電圧値ＶがＶｔｈ２未満である場合においては、実行処理ＡＡと実行処理ＢＢのいずれか一方が行われるように予め設定しておくとよい。

パルス設定回路８は、第１の区間Ｔ１において、逆起電力の電圧値ＶがＶｔｈ１未満であり、第２の区間Ｔ２において、逆起電力の電圧値ＶがＶｔｈ２以上であり、第３の区間Ｔ３において、逆起電力の電圧値ＶがＶｔｈ３未満の場合（図２４にその場合の電圧波形の一例を示す）、駆動パルス出力回路５により次回出力される駆動パルスＤＲＰの駆動力を上げる。駆動パルス出力回路５により次回出力される駆動パルスＤＲＰの駆動力を上げるのは、第３の区間Ｔ３において、逆起電力の電圧値ＶがＶｔｈ３未満であるので、ステップモータ３０が非回転の可能性が高いためである。また、この場合、ステップモータ３０を確実に回転させるために、補正パルス出力回路７が補正パルスを出力するとよい。ここで行われる処理を実行処理ＣＣと呼ぶこととする（図１９参照）。

パルス設定回路８は、第１の区間Ｔ１において、逆起電力の電圧値ＶがＶｔｈ１以上であり、第３の区間Ｔ３において、逆起電力の電圧値Ｖが未満の場合（図２５にその場合の電圧波形の一例を示す）、駆動パルス出力回路５により次回出力される駆動パルスＤＲＰの駆動力を上げる。また、この場合、ステップモータ３０を確実に回転させるために、補正パルス出力回路７が補正パルスを出力するとよい。なお、第１の区間Ｔ１において、逆起電力の電圧値ＶがＶｔｈ１以上である場合、回転が早い可能性が高いことより、第２の区間Ｔ２における判定は行わないこととした。ただし、第３の区間Ｔ３における逆起電力の電圧値ＶがＶｔｈ３未満であるので、回転していない可能性が高いため、次回出力される駆動パルスＤＲＰの駆動力を上げると共に、補正パルスを出力することとした。ここで行われる処理を実行処理ＥＥと呼ぶこととする（図１９参照）。

パルス設定回路８は、第１の区間Ｔ１において、逆起電力の電圧値ＶがＶｔｈ１以上であり、第３の区間Ｔ３において、逆起電力の電圧値ＶがＶｔｈ３以上の場合（図２６にその場合の電圧波形の一例を示す）、回転しているものの、回転が速すぎる可能性が高いため、駆動パルス出力回路５により次回出力される駆動パルスＤＲＰの駆動力を下げる。なお、第１の区間Ｔ１において、逆起電力の電圧値ＶがＶｔｈ１以上である場合、回転が早い可能性が高いことより、第２の区間Ｔ２における判定は行わないこととした。ここで行われる処理を実行処理ＦＦと呼ぶこととする（図１９参照）。

以上、本発明に係る実施形態及びその変形例について説明したが、これら実施形態及び変形例に示した具体的な構成は一例として示したものであり、本発明の技術的範囲をこれに限定することは意図されていない。当業者は、これら開示された実施形態を適宜変形してもよく、本明細書にて開示される発明の技術的範囲は、そのようになされた変形をも含むものと理解すべきである。

１ 電子時計、２ 発振回路、３ 分周回路、４ 検出パルス出力回路、５ 駆動パルス出力回路、６ 加速パルス出力回路、７ 補正パルス出力回路、８ パルス設定回路、９ 判定回路、１０ 制御回路、２０ ドライバ回路、３０ ステップモータ、３１ ロータ、３２ ステータ、３３ コイル、４０ 指針、ＤＲＰ 駆動パルス、ＦＰ 補正パルス、ＤＴＰ 検出パルス、ＤＳ 検出信号、ＡＲ 加速パルス。

Claims (21)

1. コイルとロータを有し、指針を駆動させるステップモータと、
   前記ステップモータを駆動するための駆動パルスを出力する駆動パルス出力回路と、
   前記駆動パルスが出力された後の第１の区間において、前記コイルに発生する逆起電力のうち前記駆動パルス出力中に現れる波形と同極性の電圧値が第１の閾値以上であるか否かを判定し、前記第１の区間後の第２の区間において、前記コイルに発生する逆起電力による電圧波形のうち前記駆動パルス出力中に現れる波形と同極性の電圧値が第２の閾値以上であるか否かを判定する判定回路と、
   前記判定回路による判定結果に基づいて、前記駆動パルス出力回路が次回出力する前記駆動パルスの駆動力を設定するパルス設定回路と、
   を有する、
   電子時計。
2. 前記ステップモータを強制的に回転させる補正パルスを出力する補正パルス出力回路を有し、
   前記判定回路は、前記第２の区間後の第３の区間において、前記コイルに発生する逆起電力による電圧波形のうち前記駆動パルス出力中に現れる波形と異極性の電圧値が第３の閾値以上であるか否かを判定し、
   前記補正パルス出力回路は、前記判定回路により、前記第３の区間において、前記電圧値が第３の閾値未満であると判定された場合、前記補正パルスを出力する、
   請求項１に記載の電子時計。
3. 前記パルス設定回路は、前記補正パルスが出力されるのに伴って、前記駆動パルス出力回路が次回出力する前記駆動パルスの駆動力を上げる、
   請求項２に記載の電子時計。
4. 前記第１の閾値と、前記第２の閾値とは、共通である、
   請求項１～３のいずれか１項に記載の電子時計。
5. 前記判定回路は、前記第１の区間において、前記コイルに発生する逆起電力のうち前記駆動パルス出力中に現れる波形と同極性の電圧値が前記第１の閾値よりも小さい閾値以上であるか否かをさらに判定し、
   前記パルス設定回路は、前記判定結果に基づいて、前記駆動パルス出力回路が次回出力する前記駆動パルスの駆動力を設定する、
   請求項１～４のいずれか１項に記載の電子時計。
6. 前記判定回路は、前記第２の区間において、前記コイルに発生する逆起電力のうち前記駆動パルス出力中に現れる波形と同極性の電圧値が前記第２の閾値よりも小さい閾値以上であるか否かをさらに判定し、
   前記パルス設定回路は、前記判定結果に基づいて、前記駆動パルス出力回路が次回出力する前記駆動パルスの駆動力を設定する、
   請求項５に記載の電子時計。
7. 前記第１の閾値よりも小さい閾値と前記第２の閾値よりも小さい閾値とは、共通である、
   請求項６に記載の電子時計。
8. 前記パルス設定回路は、前記判定回路により、前記第１の区間において、前記電圧値が前記第１の閾値よりも小さい閾値以上前記第１の閾値未満であって、前記第２の区間において、前記電圧値が前記第２の閾値以上であって、前記第３の区間において、前記電圧値が前記第３の閾値以上であると判定された場合、前記駆動パルス出力回路が次回出力する前記駆動パルスの駆動力を維持する、
   請求項６又は７に記載の電子時計。
9. 前記パルス設定回路は、前記判定回路により、前記第１の区間において、前記電圧値が前記第１の閾値以上であって、前記第３の区間において、前記電圧値が前記第３の閾値以上であると判定された場合、前記駆動パルス出力回路が次回出力する前記駆動パルスの駆動力を下げる、
   請求項６～８のいずれか１項に記載の電子時計。
10. 前記判定回路により、前記第２の区間において、前記電圧値が前記第２の閾値よりも小さい閾値以上前記第２の閾値未満であると判定された場合、前記第２の区間後であって前記第３の区間前に、前記駆動パルスを補助する加速パルスを出力する加速パルス出力回路を有する、
    請求項６～９のいずれか１項に記載の電子時計。
11. 前記パルス設定回路は、前記判定回路により、前記第１の区間において、前記電圧値が前記第１の閾値よりも小さい閾値未満であると判定された場合、前記駆動パルス出力回路が次回出力する前記駆動力を上げる、
    請求項６～１０のいずれか１項に記載の電子時計。
12. 前記パルス設定回路は、前記判定回路により、前記第２の区間において、前記電圧値が前記第２の閾値未満であると判定された場合、前記駆動パルス出力回路が次回出力する駆動力を上げる、
    請求項１～１１のいずれか１項に記載の電子時計。
13. 前記パルス設定回路は、前記判定回路により、前記第１の区間において、前記電圧値が前記第１の閾値未満であって、前記第２の区間において、前記電圧値が前記第２の閾値以上であって、前記第３の区間において、前記電圧値が前記第３の閾値以上であると判定された場合、前記駆動パルス出力回路が次回出力する前記駆動力を維持する、
    請求項２又は３に記載の電子時計。
14. 前記判定回路は、前記第１の区間において、前記電圧値が前記第１の閾値未満であって、前記第２の区間において、前記電圧値が前記第２の閾値未満であると判定した場合、前記第３の区間において、前記電圧値が前記第３の閾値以上であるか否かの判定を省略し、
    前記パルス設定回路は、前記駆動パルス出力回路が次回出力する前記駆動力を上げ、
    前記補正パルス出力回路は、前記補正パルスを出力する、
    請求項２、３、又は１３のいずれか１項に記載の電子時計。
15. 前記パルス設定回路は、前記判定回路により、前記第１の区間において、前記電圧値が前記第１の閾値未満であって、前記第２の区間において、前記電圧値が前記第２の閾値未満であって、前記第３の区間において、前記電圧値が前記第３の閾値以上であると判定された場合、前記駆動パルス出力回路が次回出力する前記駆動力を上げる、
    請求項２～７、又は１３のいずれか１項に記載の電子時計。
16. 前記判定回路は、前記第１の区間において、前記電圧値が前記第１の閾値以上であると判定した場合、前記第２の区間において前記電圧値が前記第２の閾値以上であるか否かの判定を省略すると共に、前記第３の区間において、前記電圧値が前記第３の閾値以上であるか否かを判定する、
    請求項２～７、１３～１５のいずれか１項に記載の電子時計。
17. 前記判定回路は、前記第１の区間において、前記電圧値が前記第１の閾値以上であって、前記第３の区間において、前記第３の閾値以上であると判定された場合、前記駆動パルス出力回路が次回出力する前記駆動力を下げる、
    請求項２～７、１３～１６のいずれか１項に記載の電子時計。
18. 前記第１の区間は、前記コイルに発生する逆起電力のうち前記駆動パルス出力中に現れる波形と同極性の山の立ち上がりが現れる期間を含むように予め設定された期間である、
    請求項１～１７のいずれか１項に記載の電子時計。
19. 前記第２の区間は、前記山のピークが現れる期間を含むように予め設定された区間である、
    請求項１～１８のいずれか１項に記載の電子時計。
20. 前記第１の区間は、前記駆動パルスが出力された後の前記ロータの減衰自由振動の周期の５分の１以上であって、３分の１以下の長さである、
    請求項１～１９のいずれか１項に記載の電子時計。
21. コイルとロータを有し、指針を駆動させるステップモータを駆動するための駆動パルスを出力するステップと、
    前記駆動パルスが出力された後の第１の区間において、前記コイルに発生する逆起電力のうち前記駆動パルス出力中に現れる波形と同極性の電圧値が第１の閾値以上であるか否かを判定すると共に、前記第１の区間後の第２の区間において、前記コイルに発生する逆起電力による電圧波形のうち前記駆動パルス出力中に現れる波形と同極性の電圧値が第２の閾値以上であるか否かを判定するステップと、
    前記判定するステップにおける判定結果に基づいて、次回出力する前記駆動パルスの駆動力を設定するステップと、
    を含む駆動パルス設定方法。

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