JP7066361B2 - 時計、電子機器、および時計の制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、時計、電子機器、および時計の制御方法に関するものである。

時計には、時針や分針、秒針等の指針を動作させるためのモータユニットが搭載される場合がある。モータユニットは、指針を回転させるステッピングモータを備えている。ステッピングモータのロータは、駆動制御部（ドライバＩＣ）から出力されたパルスがコイルに印加されると、正転または逆転する。

ステッピングモータのうち、コイルを１つ備えるステッピングモータでは、ロータを逆転させる際に、ロータを静止位置から一旦正方向に回転させた後、ロータの静止位置に戻ろうとする反動を利用して逆方向に回転させる（例えば、特許文献１および特許文献２参照）。このため、逆転時のロータは、正転時と比較して複雑な動作を行う。また、ロータを逆転させる際にコイルに印加されるパルス（以下、逆転パルスという。）は、ロータを正転させる際にコイルに印加されるパルスと比較して複雑に構成される。

特開昭５５－３３６４２号公報 特開２０１４－１１７０２８号公報

ところで、モータユニットは、多品種の時計に搭載可能とされる。時計が備える電源は、時計の品種によって異なる場合がある。電源の種類が異なると、ステッピングモータのコイルに印加される電圧に違いが生じる。このため、モータユニットは、搭載先の時計が備える様々な電源に対応する必要がある。すなわち、ステッピングモータは、様々な電圧のパルスにより、ロータを正確に正転および逆転させる必要がある。特に、ステッピングモータの逆転駆動は、正転駆動と比較して、複雑なパルスがコイルに印加されるので、コイルに印加されるパルスの電圧が変化すると、正確に逆転させることが困難となる可能性がある。

そこで本発明は、ステッピングモータのコイルに印加される電圧が変化してもロータの逆転の回転精度を確保できる時計、電子機器、および時計の制御方法を提供するものである。

本発明の時計は、指針を駆動するステッピングモータに印加される電圧を検出し、電圧検出結果を出力する電圧検出部と、前記ステッピングモータのロータを正転方向に回転させる正転パルスと同極性であり、かつ前記ロータを正転方向に回転させる第１パルス、前記第１パルスと逆極性であり、かつ前記ロータを逆転方向に回転させる第２パルス、および前記第２パルスと逆極性であり、かつ前記ロータをさらに前記ロータの磁極の位置に応じて逆転方向に回転させる第３パルス、をこの順で含む逆転パルスにより前記ロータを逆転させる第１制御部と、を備え、前記第１パルスおよび前記第３パルスはそれぞれ、前記電圧検出結果に応じて設定されるパルス幅を有し、前記第２パルスは、前記電圧検出結果によらず一定のパルス幅を有することを特徴とする。

上記の時計において、前記第３パルスのパルス幅に関する複数の第３パルスランクと前記電圧検出結果の電圧との対応関係が記憶される記憶部と、前記電圧検出結果に応じて、前記第３パルスランクと前記電圧検出結果の電圧との対応関係から設定されるパルス幅の前記第３パルスにより、前記ロータを逆転させるように前記第１制御部に指示する第２制御部と、を備えることが望ましい。

上記の時計において、出力電圧の電圧領域が相違する２種類以上の電源を搭載可能に形成され、前記記憶部には、前記２種類以上の電源それぞれの出力電圧の変動幅より大きい電圧幅を包含する前記第３パルスランクと前記電圧検出結果の電圧との対応関係が記憶される、ことが望ましい。

上記の時計において、前記第３パルスランクと前記電圧検出結果の電圧との対応関係は、前記電圧検出結果の電圧が高くなるに従い、前記第３パルスのパルス幅が小さくなるように設定されている、ことが望ましい。

上記の時計において、前記記憶部には、前記第１パルスのパルス幅に関する複数の第１パルスランクと前記電圧検出結果の電圧との対応関係がさらに記憶され、前記第２制御部は、前記電圧検出結果に応じて、前記第１パルスランクと前記電圧検出結果の電圧との対応関係から設定されるパルス幅の前記第３パルス、および前記電圧検出結果に応じて設定されるパルス幅の前記第１パルスにより、前記ロータを逆転させるように前記第１制御部に指示する、ことが望ましい。

上記の時計において、前記第３パルスランクと前記電圧検出結果の電圧との対応関係は、前記電圧検出結果の電圧が高くなるに従い、前記第３パルスのパルス幅が小さくなるように設定され、前記第１パルスランクと前記電圧検出結果の電圧との対応関係は、前記電圧検出結果の電圧が高くなるに従い、前記第１パルスのパルス幅が小さくなるように設定されている、ことが望ましい。

上記の時計において、前記第３パルスは、前記第３パルスの前半部分を構成する前半パルスと、前記第３パルスの後半部分を構成し、前記前半パルスよりもデューティ比の小さいチョッピングパルスである後半パルスと、を備える、ことが望ましい。

上記の時計において、前記第１制御部が設けられる支持体を備え、前記第２制御部は、前記支持体とは別体に設けられている、ことが望ましい。

上記の時計において、前記第１制御部は、前記第１パルスを前記ステッピングモータに印加する前に、前記第１パルスと同じ極性の消磁パルスを前記ステッピングモータに印加する、ことが望ましい。

本発明の電子機器は、上記の時計により構成されたことを特徴とする。

本発明の時計の制御方法は、電圧検出部が、指針を駆動するステッピングモータに印加される電圧を検出して電圧検出結果を出力する電圧検出ステップと、第１制御部が、前記ステッピングモータのロータを正転方向に回転させる正転パルスと同極性であり、かつ前記ロータを正転方向に回転させる第１パルス、前記第１パルスと逆極性であり、かつ前記ロータを逆転方向に回転させる第２パルス、および前記第２パルスと逆極性であり、かつ前記ロータをさらに前記ロータの磁極の位置に応じて逆転方向に回転させる第３パルス、をこの順で含む逆転パルスにより前記ロータを逆転させるステップと、を備え、前記ロータを逆転させるステップは、前記電圧検出結果に応じて設定されるパルス幅の前記第１パルス、前記電圧検出結果によらず一定のパルス幅の前記第２パルス、および前記電圧検出結果に応じて設定されるパルス幅の前記第３パルス、により前記ロータを逆転させるステップである、ことを特徴とする。

本発明によれば、ステッピングモータのコイルに印加される電圧が変化してもロータの逆転の回転精度を確保できる時計、電子機器、および時計の制御方法を提供できる。

実施形態に係る時計の構成例を示すブロック図である。 ステッピングモータの平面図である。 実施形態に係る正転パルスの例を示す図である。 実施形態に係るステッピングモータの正転動作を示す動作図である。 実施形態に係る正転早送りパルスの例を示す図である。 実施形態に係る逆転パルスの例を示す図である。 実施形態に係るステッピングモータの逆転動作を示す動作図である。 実施形態に係るステッピングモータの逆転動作を示す動作図である。 実施形態に係るステッピングモータの逆転動作を示す動作図である。 実施形態に係るステッピングモータの逆転動作を示す動作図である。 電圧検出結果の電圧と逆転パルスのランクと逆転パルスのパルス幅との関係の一例を示す表である。 実施形態に係る時計の処理のフローチャートである。 逆転パルスの第１パルスおよび第３パルスそれぞれのパルス幅とステッピングモータを駆動可能な電圧範囲との関係を示す図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお以下の説明では、同一または類似の機能を有する構成に同一の符号を付す。そして、それら構成の重複する説明は省略する場合がある。

本実施形態の時計１は、指針を有するアナログ時計や電子機器（スマートウォッチやウェアラブル端末等）である。以下の実施形態では、時計１がスマートウォッチ等の電子機器を構成している例を説明する。

図１は、実施形態に係る時計の構成例を示すブロック図である。
図１に示すように、時計１は、指針３～５と、電源部１０と、電圧検出部２０と、発振回路３０と、分周回路４０と、記憶部５０と、主制御部６０（第２制御部）と、モータユニット１００と、を備えている。

指針３～５は、第１指針３と、第２指針４と、第３指針５と、である。第１指針３は、例えば時針である。第２指針４は、例えば分針である。第３指針５は、例えば秒針である。指針３～５は、モータユニット１００に対して回転可能に設けられている。

電源部１０は、主制御部６０およびモータユニット１００の後述する駆動制御部１５０（第１制御部）に電力を供給する。電源部１０には、例えば一次電池や二次電池等の電源が配置される。二次電池はソーラーパネルを利用することもできる。本実施形態では、時計１の電源部１０は、２種類以上の電源に対応することができる。すなわち、時計１は、２種類以上の電源を搭載可能に形成されている。それぞれの電源は、出力電圧（端子電圧）の電圧領域が相違する。例えば、一次電池および二次電池は、それぞれ放電深度に伴い出力電圧が降下するのが一般的であり、それにより異なる電圧領域帯を有する。

電圧検出部２０は、電源部１０の出力電圧（以下、電源電圧という。）を検出する。電圧検出部２０は、電圧検出結果を主制御部６０へ出力する。

発振回路３０は、水晶振動子と組み合わせることで発振器を実現する回路であり、生成した第１周波数の信号を分周回路４０に出力する。
分周回路４０は、発振回路３０が出力した第１周波数の信号を所望の周波数に分周し、分周した信号を主制御部６０に出力する。

記憶部５０は、例えば、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ、ランダムアクセスメモリ）やＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ、読み出し専用メモリ）等の不揮発性の記憶媒体である。記憶部５０に記憶されるデータについては後述する。

主制御部６０は、時計１が備える各構成要素の制御を行う。主制御部６０は、第１周波数に基づく駆動周波数による信号のタイミングで動作する。主制御部６０は、例えばＣＰＵ（中央演算装置）である。主制御部６０は、モータユニット１００を駆動するための指示信号の定義等を記憶部に記憶させる。主制御部６０は、電圧検出部２０が出力した電圧検出結果、および記憶部５０に記憶されたデータに基づいて、モータユニット１００を駆動するための指示信号をモータユニット１００の駆動制御部１５０へ出力する。

モータユニット１００は、支持体１１０と、複数のステッピングモータ１２０Ａ，１２０Ｂ，１２０Ｃと、複数の輪列１４０Ａ，１４０Ｂ，１４０Ｃと、駆動制御部１５０と、を備えている。

支持体１１０は、モータユニット１００の外郭を形成する。支持体１１０は、ステッピングモータ１２０Ａ，１２０Ｂ，１２０Ｃや輪列１４０Ａ，１４０Ｂ，１４０Ｃ、駆動制御部１５０等、モータユニット１００の各構成要素を支持している。支持体１１０は、時計本体に対して着脱可能の別体のユニットの形態として構成され、当該形態はいわゆるカセットタイプやカートリッジタイプと称することもできる。この場合、モータユニット１００は、時計本体を完成品とした場合の半製品、中間製品として取り扱われるものである。

支持体１１０は、基板やベースとなる地板、地板上に配置された部品を反対側から抑える受板、その他ケース部、ステッピングモータ１２０Ａ，１２０Ｂ，１２０Ｃの回転軸が接合する軸受等を含む。地板上に基板が配置され、基板上に配線や入力部、駆動制御部、ステッピングモータ１２０Ａ，１２０Ｂ，１２０Ｃ、輪列１４０Ａ，１４０Ｂ，１４０Ｃ等が配置される。これら部品を、受板により留めることでユニットが組み立てられる。なお、地板には、接続端子となる電極が配置され、この電極がモータユニット１００内の電子部品とモータユニット１００の外部（時計本体側）とを電気的に導通する役目を担う。

複数のステッピングモータ１２０Ａ，１２０Ｂ，１２０Ｃは、第１指針３を駆動する第１ステッピングモータ１２０Ａと、第２指針４を駆動する第２ステッピングモータ１２０Ｂと、第３指針５を駆動する第３ステッピングモータ１２０Ｃと、である。なお、以下の説明では、第１ステッピングモータ１２０Ａ、第２ステッピングモータ１２０Ｂおよび第３ステッピングモータ１２０Ｃのうち１つを特定しない場合は、単にステッピングモータ１２０という。

図２は、ステッピングモータの平面図である。
図２に示すように、ステッピングモータ１２０は、ロータ収容孔１２５を有するステータ１２１と、径方向に２極に着磁されることにより磁気的な極性を有し、ロータ収容孔１２５に回転可能に配設されたロータ１３１と、を備えている。

ステータ１２１は、ロータ収容孔１２５および一対の外切欠部１２７が形成されたヨーク１２２と、ヨーク１２２に接合された磁心１２３と、磁心１２３に巻回されたコイル１２４と、を備えている。ヨーク１２２は、例えばパーマロイ等の高透磁率材料を用いた板材により形成されている。ヨーク１２２は、ロータ収容孔１２５を中間部分に有するとともに、ロータ収容孔１２５を挟んで所定方向Ｘ両側に延びている。

ロータ収容孔１２５は、円孔状に形成されている。ロータ収容孔１２５の内周面には、一対の切欠部１２６が形成されている。一対の切欠部１２６は、円弧状に切り欠かれている。一対の切欠部１２６は、ロータ収容孔１２５の中心回りに互いに１８０°ずれた位置に形成されている。一対の切欠部１２６は、ロータ収容孔１２５の中心回りに、所定方向Ｘに対してずれた位置に形成されている。本実施形態では、一対の切欠部１２６は、ロータ収容孔１２５の中心回りに、所定方向Ｘに対してロータ１３１の正転方向Ｄｎに例えば約１３５°ずれた位置に形成されている。なお、ロータ１３１の正転方向Ｄｎは、指針３～５を時計回りに回転させる方向である。一対の切欠部１２６は、ロータ１３１の停止位置を決めるための位置決め部として構成されている。

一対の外切欠部１２７は、ヨーク１２２におけるロータ収容孔１２５の周囲に形成されている。具体的に、一対の外切欠部１２７は、平面視におけるヨーク１２２の外縁からロータ収容孔１２５に向かって切り欠かれている。一対の外切欠部１２７は、円弧状に切り欠かれている。一対の外切欠部１２７は、ロータ収容孔１２５の中心回りに互いに１８０°ずれた位置に形成されている。一対の外切欠部１２７は、ロータ収容孔１２５の中心回りに、所定方向Ｘに対して約９０°ずれた位置に形成されている。

ヨーク１２２におけるロータ収容孔１２５の周囲は、各外切欠部１２７によって局所的に狭くなっている。これにより、ヨーク１２２は、狭小部が磁気飽和しやすく、かつ磁気飽和が生じることによってロータ収容孔１２５の周囲において磁気的に２つに分割されている。ヨーク１２２は、ロータ収容孔１２５よりも所定方向Ｘの一方側に設けられた第１磁極部１２８と、ロータ収容孔１２５よりも所定方向Ｘの他方側に設けられた第２磁極部１２９と、を有している。

磁心１２３は、例えばパーマロイ等の高透磁率材料により形成されている。磁心１２３は、ヨーク１２２の両端部に磁気的に接続されている。
コイル１２４は、磁心１２３に巻回され、ヨーク１２２の第１磁極部１２８および第２磁極部１２９に磁気的に結合している。

このように構成されたステータ１２１は、コイル１２４から磁束が生じると、磁心１２３およびヨーク１２２に沿って磁束が流れる。そして、コイル１２４への通電状態に応じて、第１磁極部１２８および第２磁極部１２９の極性が切り替えられる。ステータ１２１は、ロータ収容孔１２５内に、所定方向Ｘに沿う磁界を発生させる。

ロータ１３１は、ロータ１３１の磁極軸が一対の切欠部１２６を結ぶ線分と直交する位置にあるときに、最もポテンシャルエネルギーが低くなり、安定して停止する。以下、ロータ１３１の磁極軸が一対の切欠部１２６を結ぶ線分と直交する位置に位置し、ロータが安定して停止する位置を静止位置という。具体的に、静止位置は、ロータ１３１の磁極軸が所定方向Ｘから正転方向Ｄｎに例えば約４５°ずれた位置である。

図１に示すように、複数の輪列１４０Ａ，１４０Ｂ，１４０Ｃは、第１ステッピングモータ１２０Ａの動力を第１指針３に伝達する第１輪列１４０Ａと、第２ステッピングモータ１２０Ｂの動力を第２指針４に伝達する第２輪列１４０Ｂと、第３ステッピングモータ１２０Ｃの動力を第３指針５に伝達する第３輪列１４０Ｃと、である。第１輪列１４０Ａは、少なくとも１つの歯車を含み、第１ステッピングモータ１２０Ａのロータ１３１に連結している。第２輪列１４０Ｂは、少なくとも１つの歯車を含み、第２ステッピングモータ１２０Ｂのロータ１３１に連結している。第３輪列１４０Ｃは、少なくとも１つの歯車を含み、第３ステッピングモータ１２０Ｃのロータ１３１に連結している。

駆動制御部１５０は、例えばモータドライバＩＣ（集積回路）である。駆動制御部１５０は、主制御部６０が出力した指示信号を受信する。駆動制御部１５０は、主制御部６０が出力した指示信号の種別を判定する。駆動制御部１５０は、指示信号の判定結果に基づいて、ステッピングモータ１２０を駆動する駆動パルスを生成する。駆動制御部１５０は、生成した駆動パルスをステッピングモータ１２０のコイル１２４に印加することにより、ロータ１３１を１ステップ正転または１ステップ逆転させる。なお、駆動制御部１５０は、レギュレータを備えていない。このため、駆動パルスの電圧は、電源部１０から印加される電圧によって変動する。電圧検出部２０は、電源電圧を検出することで、ステッピングモータ１２０に印加される電圧を間接的に検出している。

次に、駆動制御部１５０が出力する駆動パルスについて詳述する。なお、以下の説明では、駆動パルスをステッピングモータ１２０のコイル１２４に印加する際に、ロータ１３１は静止位置に静止しているものとする。
駆動パルスは、ロータ１３１を１Ｈｚで１８０°ずつ正転させる正転パルスと、ロータ１３１を例えば６４Ｈｚで１８０°ずつ正転させる正転早送りパルスと、ロータ１３１を例えば３２Ｈｚで１８０°ずつ逆転させる逆転パルスと、を含む。

図３は、実施形態に係る正転パルスの例を示す図である。図４は、実施形態に係るステッピングモータの正転動作を示す動作図である。図３において、横軸は時刻、縦軸は電圧を示している。
図３および図４に示すように、正転パルスは、チョッピングパルスである。正転パルスは、オン時間Ａの電圧印加と、オフ時間Ｂの電圧遮断と、を交互にｎ回繰り返す。正転パルスは、ロータ１３１の極性と逆極性となるように、ロータ１３１の磁極と対向する各磁極部１２８，１２９を励磁する。

正転パルスには、複数のランクが設定されている。正転パルスのランクは、正転パルスのパルス幅の大きさに関する。なお、正転パルスのパルス幅とは、ロータ１３１を１ステップ正転させる際に印加される１つの正転パルスにおけるオン時間の合計値である（以下で説明する他のパルスのパルス幅についても同様）。正転パルスのパルス幅は、電圧検出結果に応じて設定されている。例えば、正転パルスのランクと電圧検出結果の電圧との対応関係は、電圧検出結果の電圧が高くなるに従い、正転パルスのパルス幅が小さくなるように設定されている。正転パルスのランクと電圧検出結果の電圧との対応関係は、テーブルとして記憶部５０に記憶されている。正転パルスのランクと電圧検出結果の電圧との対応関係は、時計１に搭載可能な複数種類の電源それぞれの出力電圧の変動幅より大きい電圧幅を包含している。

図５は、実施形態に係る正転早送りパルスの例を示す図である。図５において、横軸は時刻、縦軸は電圧を示している。
図４および図５に示すように、正転早送りパルスは、正転早送りパルスの前半部分を構成する前半パルスと、正転早送りパルスの後半部分を構成する後半パルスと、を含んでいる。前半パルスは、オン時間Ｃの矩形パルスである。前半パルスのデューティ比は、１００％である。前半パルスは、ロータ１３１の極性と逆極性となるように、ロータ１３１の磁極と対向する各磁極部１２８，１２９を励磁する。前半パルスは、ロータ１３１を静止位置から正転させる。例えば、前半パルスは、ロータ１３１の磁極軸と一対の切欠部１２６を結ぶ線分とが平行となる位置をロータ１３１が越えるまで印加される。後半パルスは、前半パルスを印加後、オフ時間Ｄをあけて印加される。後半パルスは、前半パルスと同極性、かつ前半パルスよりもデューティ比の小さいチョッピングパルスである。後半パルスは、オン時間Ｅの電圧印加と、オフ時間Ｆの電圧遮断と、を交互にｍ回繰り返す。

正転早送りパルスには、複数のランクが設定されている。正転早送りパルスのランクは、正転早送りパルスの前半パルスのパルス幅、および後半パルスのパルス幅の大きさに関する。以下では、正転早送りパルスの前半パルスのパルス幅、および後半パルスのパルス幅をまとめて正転早送りパルスのパルス幅と称する場合がある。正転早送りパルスのパルス幅は、電圧検出結果に応じて設定されている。例えば、正転早送りパルスのランクと電圧検出結果の電圧との対応関係は、電圧検出結果の電圧が高くなるに従い、正転早送りパルスの前半パルスおよび後半パルスそれぞれのパルス幅が小さくなるように設定されている。さらに、正転早送りパルスのランクと電圧検出結果の電圧との対応関係は、電圧検出結果の電圧が高くなるに従い、正転早送りパルス全体のパルス幅が小さくなるように設定されている。正転早送りパルスのランクと電圧検出結果の電圧との対応関係は、テーブルとして記憶部５０に記憶されている。正転早送りパルスのランクと電圧検出結果の電圧との対応関係は、正転パルスのランクと電圧検出結果の電圧との対応関係と同様に、時計１に搭載可能な複数種類の電源それぞれの出力電圧の変動幅より大きい電圧幅を包含している。

図６は、実施形態に係る逆転パルスの例を示す図である。図７から図１０は、実施形態に係るステッピングモータの逆転動作を示す動作図である。図６において、横軸は時刻、縦軸は電圧を示している。
図６に示すように、逆転パルスは、正転パルスと同極性の消磁パルスと、正転パルスと同極性の第１パルスと、第１パルスと逆極性の第２パルスと、第２パルスと逆極性の第３パルスと、を含んでいる。消磁パルスは、オン時間Ｇの矩形パルスである。消磁パルスは、各磁極部１２８，１２９の残留磁束を消磁する。

図６および図７に示すように、第１パルスは、消磁パルスを印加後、オフ時間Ｈをあけて印加される。第１パルスは、オン時間Ｉの矩形パルスである。第１パルスは、ロータ１３１の極性と逆極性となるように、ロータ１３１の磁極と対向する各磁極部１２８，１２９を励磁する。第１パルスは、ロータ１３１を静止位置から正転させる。例えば、第１パルスは、ロータ１３１の磁極軸と一対の外切欠部１２７を結ぶ線分とが平行となる位置にロータ１３１が到達する直前まで印加される。その後、第１パルスの遮断後、ロータ１３１は、第２パルスにより各磁極部１２８，１２９が実効的に励磁されるまで、慣性により正転する。これにより、ロータ１３１は、第１パルスによる磁力、および第１パルスの遮断後の慣性により、例えばロータ１３１の磁極軸と一対の外切欠部１２７を結ぶ線分とが平行となる位置を越え、かつロータ１３１の磁極軸と一対の切欠部１２６を結ぶ線分とが平行となる位置を越えない位置（例えば図８に示すロータ１３１の位置）まで正転する。

図６および図８に示すように、第２パルスは、第１パルスを印加後、連続して印加される。第２パルスは、オン時間Ｊの矩形パルスである。第２パルスは、第１パルスの印加時とは逆極性となるように、各磁極部１２８，１２９を励磁する。ロータ１３１は、第２パルスを印加する時点で、静止位置から正転した位置にある。このため、第２パルスを印加する時点では、ロータ１３１には、静止位置に向けて戻ろうとする逆転方向の力が働いている。これにより、第２パルスは、ロータ１３１を加速的に逆転させる。第２パルスは、例えばロータ１３１の磁極軸と所定方向Ｘとが平行となる位置にロータ１３１が到達する直前まで印加される。その後、ロータ１３１は、第３パルスにより各磁極部１２８，１２９が実効的に励磁されるまで、慣性により逆転する。これにより、ロータ１３１は、静止位置に向けて戻ろうとする逆転方向の力、第２パルスによる磁力、および第２パルスの印加遮断後の慣性により、例えばロータ１３１の磁極軸と所定方向Ｘとが平行となる位置を越える位置（例えば図９に示すロータ１３１の位置）まで逆転する。
なお、これらパルスの設定は、第１パルスによる逆振りと第２パルスによる戻りの反動を利用可能な設定であれば、前述のようなロータ位置との関係に限定されるものではない。

図６および図９に示すように、第３パルスは、第２パルスを印加後、連続して印加される。第３パルスは、前半パルスと、後半パルスと、を備えている。前半パルスは、オン時間Ｋの矩形パルスである。前半パルスのデューティ比は、１００％である。前半パルスは、ロータ１３１の極性と逆極性となるように、ロータ１３１の磁極と対向する各磁極部１２８，１２９を励磁する。前半パルスは、第２パルスによりロータ１３１の磁極軸と所定方向Ｘとが平行となる位置を越える位置まで逆転したロータ１３１を、さらに逆転させる。例えば、前半パルスは、ロータ１３１の磁極軸と一対の切欠部１２６を結ぶ線分とが平行となる位置を越える位置にロータ１３１が到達するまで印加される。

後半パルスは、前半パルスと同極性、かつ前半パルスよりもデューティ比の小さいチョッピングパルスである。後半パルスは、オン時間Ｍの電圧印加と、オフ時間Ｎの電圧遮断と、を交互にｌ回繰り返すパルスである。後半パルスは、前半パルスを印加後、オフ時間Ｌをあけて印加される。後半パルスは、ロータ１３１の磁極軸と一対の切欠部１２６を結ぶ線分とが平行となる位置を越える位置まで逆転したロータ１３１を、前半パルスよりも低エネルギーで逆転させる。後半パルスは、ロータ１３１が静止位置を越える位置（図１０参照）まで逆転し、回転方向が正転方向Ｄｎに転じるまで印加される。図１０に示すように、ロータ１３１は、第３パルスの後半パルスの印加停止後、静止位置に向けて自由振動により振動を収束させる。

逆転パルスには、複数のランクが設定されている。逆転パルスのランク（第１パルスランク、第３パルスランク）は、逆転パルスの第１パルスのパルス幅、第２パルスのパルス幅、第３パルスの前半パルスのパルス幅、および第３パルスの後半パルスのパルス幅の大きさに関する。以下では、逆転パルスの第１パルスのパルス幅、第２パルスのパルス幅、第３パルスの前半パルスのパルス幅、および第３パルスの後半パルスのパルス幅をまとめて逆転パルスのパルス幅と称する場合がある。逆転パルスのパルス幅は、電圧検出結果に応じて設定される。逆転パルスのランクと電圧検出結果の電圧との対応関係は、テーブルとして記憶部５０に記憶されている。逆転パルスのランクと電圧検出結果の電圧との対応関係は、正転パルスのランクと電圧検出結果の電圧との対応関係と同様に、時計１に搭載可能な複数種類の電源それぞれの出力電圧の変動幅より大きい電圧幅を包含している。例えば、リチウムイオン二次電池の初期電圧が３．６Ｖ、一次電池の終止電圧が１．８Ｖであることを想定し、上記対応関係は、１．８Ｖから３．６Ｖの電圧幅を包含するように設定される。

図１１は、電圧検出結果の電圧と逆転パルスのランクと逆転パルスのパルス幅との関係の一例を示す表である。
図１１に示すように、本実施形態では、逆転パルスのランクは、高ランクおよび低ランクの２つのランクが設定されている。電圧検出結果の電圧が２．４Ｖ以上３．６Ｖ未満の場合、逆転パルスのランクは、高ランクに設定されている。これに対し、電圧検出結果の電圧が１．８Ｖ以上２．４Ｖ未満の場合、逆転パルスのランクは、低ランクに設定されている。高ランクの逆転パルスでは、消磁パルスのオン時間Ｇが０．２４４ｍｓに設定されている。低ランクの逆転パルスでは、消磁パルスのオン時間Ｇが０．４８８ｍｓに設定されている。すなわち、逆転パルスの消磁パルスのパルス幅は、電圧検出結果の電圧が高くなるに従い、小さくなるように設定されている。
この消磁パルスは第１パルスと同じ極性に設定されており、これにより、ロータが第１パルスを受けて回転を始める際の応答性を確保することができる。よって、より精度の高い逆転駆動が可能となる。

また、高ランクの逆転パルスでは、第１パルスのオン時間Ｉが０．９７７ｍｓに設定されている。低ランクの逆転パルスでは、第１パルスのオン時間Ｉが１．３４３ｍｓに設定されている。すなわち、逆転パルスのランクと電圧検出結果の電圧との対応関係は、電圧検出結果の電圧が高くなるに従い、逆転パルスの第１パルスのパルス幅が小さくなるように設定されている。なお、消磁パルスと第１パルスとの間のオフ時間Ｈは、高ランクの場合、５．１２７ｍｓに設定され、低ランクの場合、５．３７１ｍｓに設定されている。また、逆転パルスの第２パルスのオン時間Ｊは、逆転パルスのランクによらず２．１９７ｍｓに設定されている。

また、高ランクの逆転パルスでは、第３パルスの前半パルスのオン時間Ｋが３．６６２ｍｓに設定されている。低ランクの逆転パルスでは、第３パルスの前半パルスのオン時間Ｋが１１．２３０ｍｓに設定されている。すなわち、逆転パルスのランクと電圧検出結果の電圧との対応関係は、電圧検出結果の電圧が高くなるに従い、逆転パルスの第３パルスの前半パルスのパルス幅が小さくなるように設定されている。

また、高ランクの逆転パルスでは、第３パルスの後半パルスのオン時間Ｍが０．４８８ｍｓ、オフ時間Ｎが０．４８８ｍｓ、電圧印加回数ｌが１２回に設定されている。低ランクの逆転パルスでは、第３パルスの後半パルスのオン時間Ｍが０．４８８ｍｓ、オフ時間Ｎが０．４８８ｍｓ、電圧印加回数ｌが４回に設定されている。すなわち、逆転パルスのランクと電圧検出結果の電圧との対応関係は、電圧検出結果の電圧が高くなるに従い、逆転パルスの第３パルスの後半パルスのパルス幅が大きくなるように設定されている。さらに、逆転パルスのランクと電圧検出結果の電圧との対応関係は、電圧検出結果の電圧が高くなるに従い、逆転パルスの第３パルス全体のパルス幅が小さくなるように設定されている。なお、前半パルスと後半パルスとの間のオフ時間Ｌは、逆転パルスのランクによらず０．４８８ｍｓに設定されている。

次に、時計１の制御方法について説明する。
図１２は、実施形態に係る時計の処理のフローチャートである。なお、以下の処理フローは、一定時間毎に実施される。
図１２に示すように、ステッピングモータ１２０を１ステップ駆動する場合、最初に電圧検出ステップＳ１０の処理を行う。電圧検出ステップＳ１０では、主制御部６０は、電圧検出部２０が出力した電圧検出結果を取得する。

続いて、駆動指示出力ステップＳ２０の処理を行う。駆動指示出力ステップＳ２０では、主制御部６０は、モータユニット１００を駆動するための指示信号を駆動制御部１５０へ出力する。指示信号は、モータユニット１００の駆動の種類（正転駆動、正転早送り駆動、または逆転駆動）、およびパルスのランクに応じて定義付けられている。主制御部６０は、記憶部５０に記憶された各パルスのランクと電圧検出結果の電圧との対応関係を参照し、電圧検出結果に基づいたパルスのランクに対応する指示信号を出力する。

続いて、駆動パルス選択ステップＳ３０の処理を行う。駆動パルス選択ステップＳ３０では、駆動制御部１５０は、主制御部６０が出力した指示信号の種別を判別し、指示信号に基づいた駆動パルスを生成する。

続いて、駆動パルス出力ステップＳ４０（逆転ステップ）の処理を行う。駆動制御部１５０は、駆動パルス選択ステップＳ３０において生成した駆動パルスを出力し、駆動パルスをステッピングモータ１２０のコイル１２４に印加する。これにより、駆動制御部１５０は、電圧検出結果に応じて設定されるパルス幅の正転パルス、正転早送りパルスまたは逆転パルスによりロータ１３１を回転させる。

以下、本実施形態の作用について説明する。
図１３は、逆転パルスの第１パルスおよび第３パルスそれぞれのパルス幅とステッピングモータを駆動可能な電圧範囲との関係を示す図である。図１３において、横軸はパルス幅、縦軸はステッピングモータ１２０のコイル１２４に印加する電圧（駆動電圧）を示している。
図１３に示すように、逆転パルスの第１パルスおよび第３パルスのそれぞれには、ロータ１３１を正確に回転させることが可能な電圧範囲が存在する。ロータ１３１を正確に回転させることが可能な電圧範囲は、逆転パルスの第１パルスおよび第３パルスそれぞれのパルス幅によって決まる。逆転パルスの第１パルスまたは第３パルスの電圧が、図１３に示す電圧範囲を外れた場合、ロータ１３１は１ステップ逆転できず、ステッピングモータ１２０の脱調が生じる。

ここで、ステッピングモータ１２０の逆転駆動時の脱調について詳述する。
逆転パルスの第１パルスをコイル１２４に印加する際、第１パルスに関する電圧範囲の上限を越えた電圧の第１パルスをコイル１２４に印加すると、ロータ１３１の磁極軸と一対の切欠部１２６を結ぶ線分とが平行となる位置を越える位置まで、ロータ１３１が正転する。これにより、第２パルスをコイル１２４に印加した際に、ロータ１３１を所望の位置まで逆転させることができないおそれがある。また、逆転パルスの第１パルスをコイル１２４に印加する際、第１パルスに関する電圧範囲の下限に満たない電圧の第１パルスをコイル１２４に印加すると、第１パルスによるロータ１３１の正転量が不足する。これにより、ロータ１３１の静止位置に戻ろうとする力が不足し、第２パルスをコイル１２４に印加した際に、ロータ１３１を所望の位置まで逆転させることができないおそれがある。このように、逆転パルスをコイル１２４に印加する際に、第１パルスのパルス幅によって決まる電圧範囲内の電圧で第１パルスを印加することができない場合には、ステッピングモータ１２０の脱調が生じるおそれがある。

また、逆転パルスの第３パルスをコイル１２４に印加する際、第３パルスに関する電圧範囲の上限を越えた電圧の第３パルスをコイル１２４に印加すると、ロータ１３１が静止位置を越え、さらにロータ１３１の磁極軸と一対の切欠部１２６を結ぶ線分とが平行となる位置を越える位置まで、ロータ１３１が逆転する。これにより、第３パルスをコイル１２４に印加した際に、ロータ１３１が２ステップ（３６０°）逆転するおそれがある。また、逆転パルスの第３パルスをコイル１２４に印加する際、第３パルスに関する電圧範囲の下限に満たない電圧をコイル１２４に印加すると、ロータ１３１が磁極部１２８，１２９間を移動するためのエネルギーが不足し、ロータ１３１の磁極軸と一対の切欠部１２６を結ぶ線分とが平行となる位置を越える位置まで逆転できない。このように、逆転パルスをコイル１２４に印加する際に、第３パルスのパルス幅によって決まる電圧範囲内の電圧で第３パルスを印加することができない場合には、ステッピングモータ１２０の脱調が生じるおそれがある。

本実施形態では、駆動制御部１５０は、電圧検出結果に応じて設定されるパルス幅の第３パルスによりロータ１３１を逆転させるように制御する。これにより、ロータ１３１の回転位置の検出を行うことなく、第３パルスによるステッピングモータ１２０の脱調を抑制し、様々な電圧でロータ１３１を正確に逆転させることが可能となる。したがって、ステッピングモータ１２０のコイル１２４に印加される電圧が変化してもロータ１３１の逆転の回転精度を確保できる。

また、時計１は、第３パルスのパルス幅に関する複数のランクと電圧検出結果との対応関係が記憶される記憶部５０と、電圧検出結果に応じて、逆転パルスのランクと電圧検出結果の電圧との対応関係から設定されるパルス幅の第３パルスによりロータ１３１を逆転させるように駆動制御部１５０を指示する主制御部６０と、を備える。これにより、時計１は、外部機器からの指示を必要とせずに、電圧検出結果に応じて自発的にロータ１３１を正確に逆転させることができる。

また、時計１は、出力電圧の電圧領域が相違する２種類以上の電源を搭載可能に形成され、記憶部５０には、２種類以上の電源それぞれの出力電圧の変動幅より大きい電圧幅を包含する第３パルスのパルス幅と電圧検出結果の電圧との対応関係が記憶される。これにより、１種類の電源が搭載される時計においてのみ駆動する場合と比較してステッピングモータ１２０のコイル１２４に印加される電圧範囲が広くなる場合であっても、記憶部５０に記憶された第３パルスのパルス幅と電圧検出結果の電圧との対応関係により、ロータ１３１を正確に逆転させることができる。

また、逆転パルスのランクと電圧検出結果の電圧との対応関係は、電圧検出結果の電圧が高くなるに従い、第３パルスのパルス幅が小さくなるように設定されている。このため、電圧検出結果の電圧が高くなるに従ってステッピングモータ１２０に供給されるエネルギーが大きくなる傾向を抑制できる。これにより、高電圧の第３パルスによるエネルギー過多の脱調の抑制、および低電圧の第３パルスによるエネルギー不足の脱調の抑制を両立できる。したがって、ロータ１３１を正確に逆転させることができる。

また、主制御部６０は、電圧検出結果に応じて、逆転パルスのランクと電圧検出結果の電圧との対応関係から設定されるパルス幅の第１パルスにより、ロータ１３１を逆転させるように駆動制御部１５０に指示する。これにより、第３パルスによるステッピングモータ１２０の脱調の抑制に加え、第１パルスによるステッピングモータ１２０の脱調を抑制し、様々な電圧でロータ１３１を正確に逆転させることが可能となる。したがって、ステッピングモータ１２０のコイル１２４に印加される電圧が変化してもロータ１３１の逆転の回転精度を確保できる。

また、逆転パルスのランクと電圧検出結果の電圧との対応関係は、電圧検出結果の電圧が高くなるに従い、第１パルスのパルス幅が小さくなるように設定されている。このため、電圧検出結果の電圧が高くなるに従ってステッピングモータ１２０に供給されるエネルギーが大きくなる傾向を抑制できる。これにより、高電圧の第１パルスによるエネルギー過多の脱調の抑制、および低電圧の第１パルスによるエネルギー不足の脱調の抑制を両立できる。したがって、ロータ１３１を正確に逆転させることができる。

また、逆転パルスの第３パルスは、第３パルスの後半部分を構成し前半パルスよりもデューティ比の小さいチョッピングパルスである後半パルスを備える。これにより、第３パルスの全体がデューティ比１００％の矩形パルスである場合と比較して、第３パルス印加時後半におけるロータ１３１の回転速度を低下させることができる。したがって、高電圧の第３パルスによるエネルギー過多の脱調を抑制できる。

また、逆転パルスの第３パルスの前半パルスは、デューティ比が１００％の矩形パルスである。このため、逆転パルスの第３パルスの全体がチョッピングパルスである場合と比較して、ロータ１３１に供給されるエネルギーを大きくできる。これにより、低電圧の第３パルスによるエネルギー不足の脱調を抑制できる。したがって、逆転パルスの第３パルスの後半パルスがチョッピングパルスである場合であっても、ロータ１３１を正確に逆転させることができる。

また、ロータ１３１が第３パルスにより逆転方向に回転している状態で第３パルスの後半パルスの印加を停止すると、ロータ１３１が静止位置を越え、ロータ１３１の磁極軸が一対の切欠部１２６を結ぶ線分を越える位置までロータ１３１が慣性により逆転し、脱調が生じるおそれがある。本実施形態では、駆動制御部１５０は、逆転パルスをコイル１２４に印加する際に、ロータ１３１が静止位置を越える位置まで逆転しロータ１３１の回転方向が正転方向Ｄｎに転じるまで第３パルスの後半パルスを印加する。これにより、ロータ１３１の磁極軸が一対の切欠部１２６を結ぶ線分を越える位置までロータ１３１が慣性により逆転することを抑制し、ロータ１３１を静止位置に向けて移動させることができる。したがって、ロータ１３１を正確に逆転させることができる。

また、時計１は、駆動制御部１５０が設けられる支持体１１０を備え、主制御部６０は、支持体１１０とは別体（例えば時計１の地板）に設けられている。これにより、主制御部６０が設けられる時計本体とは別体で、支持体１１０を備えるモータユニット１００を構成することが可能となる。よって、モータユニット１００を中間製品とし、完成品である時計本体に搭載する場合に、モータユニット１００の搭載先の時計本体が備える電源の種類によらず、モータユニット１００のステッピングモータ１２０を逆転駆動させることができる。したがって、本実施形態の構成、および制御方法は、支持体１１０を備えるモータユニット１００を搭載する時計１において好適である。

なお、本発明は、図面を参照して説明した上述の実施形態に限定されるものではなく、その技術的範囲において様々な変形例が考えられる。
例えば、上記実施形態においては、２種類以上の電源に対応できる電源部１０が時計１に搭載されているが、これに限定されない。上記実施形態の構成および制御方法は、ステッピングモータの逆転駆動を様々な電源電圧で実現することを可能とするので、例えば１種類の電源のみに対応できる電源部が搭載されていてもよい。

また、上記実施形態においては、電圧検出部２０および記憶部５０がモータユニット１００の外部に設けられているが、これに限定されない。例えば、電圧検出部および記憶部がモータユニットの支持体に設けられていてもよい。この場合、例えば、主制御部が駆動制御部に対して駆動の種類を指示し、駆動制御部が電圧検出結果に基づいて各パルスのランクを決定するように構成されていてもよい。この構成によれば、上記実施形態における作用効果に加え、さらに時計本体に設けられる主制御部において実行する処理を簡略化できるという効果を奏することができる。したがって、モータユニットを中間製品とし、完成品である時計本体に搭載する場合に、より効果的である。

また、上記実施形態においては、駆動制御部１５０が駆動パルスを出力しているが、これに限定されない。例えば主制御部が上記実施形態における駆動制御部１５０の機能を有し、主制御部が駆動パルスを出力するように構成されていてもよい。

また、上記実施形態においては、電圧検出部２０は、電源電圧を検出することにより、ステッピングモータ１２０に印加される電圧を間接的に検出しているが、これに限定されない。電圧検出部は、ステッピングモータ１２０に印加される電圧を直接的に検出可能であってもよい。

また、上記実施形態においては、逆転パルスの第３パルスの前半パルスは、デューティ比が１００％の矩形パルスであるが、これに限定されない。逆転パルスの第３パルスの前半パルスは、チョッピングパルスであってもよい。この場合であっても、前半パルスのデューティ比を、後半パルスのデューティ比よりも大きく設定することで、上述した作用効果を奏することができる。

また、上記実施形態においては、各パルスのランクとして、高ランクおよび低ランクの２つのランクが設定されているが、３つ以上のランクが設定されていてもよい。

また、上記実施形態においては、主制御部６０は、記憶部５０に記憶された各パルスのランクと電圧検出結果の電圧との対応関係に基づいて各パルスのランクを決定しているが、これに限定されない。例えば、主制御部は、電圧検出結果の電圧から所定の式に基づいて各パルスのランクを算出してもよい。

また、上記実施形態においては、逆転パルスにおける第１パルス、第２パルスおよび第３パルスのランクがまとめて逆転パルスのランクとして設定されているが、これに限定されない。例えば、第１パルスのランク、第２パルスのランク、および第３パルスのランクが各別に設定されていてもよい。

また、上記実施形態においては、時計１がモータユニット１００を備えているが、これに限定されず、支持体を介さずにステッピングモータおよび輪列が時計の地板等に直接設けられる構成であってもよい。

その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能である。

１…時計（電子機器） ３…第１指針（指針） ４…第５指針（指針） ５…第３指針（指針） １０…電源部（電源） ２０…電圧検出部 ５０…記憶部 ６０…主制御部（第２制御部） １１０…支持体 １２０…ステッピングモータ １３１…ロータ １５０…駆動制御部（第１制御部）

Claims (11)

1. 指針を駆動するステッピングモータに印加される電圧を検出し、電圧検出結果を出力する電圧検出部と、
   前記ステッピングモータのロータを正転方向に回転させる正転パルスと同極性であり、かつ前記ロータを正転方向に回転させる第１パルス、前記第１パルスと逆極性であり、かつ前記ロータを逆転方向に回転させる第２パルス、および前記第２パルスと逆極性であり、かつ前記ロータを前記ロータの磁極の位置に応じてさらに逆転方向に回転させる第３パルス、をこの順で含む逆転パルスにより前記ロータを逆転させる第１制御部と、
   を備え、
   前記第１パルスおよび前記第３パルスはそれぞれ、前記電圧検出結果に応じて設定されるパルス幅を有し、
   前記第２パルスは、前記電圧検出結果によらず一定のパルス幅を有する、時計。
2. 前記第３パルスのパルス幅に関する複数の第３パルスランクと前記電圧検出結果の電圧との対応関係が記憶される記憶部と、
   前記電圧検出結果に応じて、前記第３パルスランクと前記電圧検出結果の電圧との対応関係から設定されるパルス幅の前記第３パルスにより、前記ロータを逆転させるように前記第１制御部に指示する第２制御部と、
   を備える請求項１に記載の時計。
3. 出力電圧の電圧領域が相違する２種類以上の電源を搭載可能に形成され、
   前記記憶部には、前記２種類以上の電源それぞれの出力電圧の変動幅より大きい電圧幅を包含する前記第３パルスランクと前記電圧検出結果の電圧との対応関係が記憶される、
   請求項２に記載の時計。
4. 前記第３パルスランクと前記電圧検出結果の電圧との対応関係は、前記電圧検出結果の電圧が高くなるに従い、前記第３パルスのパルス幅が小さくなるように設定されている、
   請求項２または３に記載の時計。
5. 前記記憶部には、前記第１パルスのパルス幅に関する複数の第１パルスランクと前記電圧検出結果の電圧との対応関係がさらに記憶され、
   前記第２制御部は、前記電圧検出結果に応じて、前記第１パルスランクと前記電圧検出結果の電圧との対応関係から設定されるパルス幅の前記第３パルス、および前記電圧検出結果に応じて設定されるパルス幅の前記第１パルスにより、前記ロータを逆転させるように前記第１制御部に指示する、
   請求項２から４のいずれか１項に記載の時計。
6. 前記第３パルスランクと前記電圧検出結果の電圧との対応関係は、前記電圧検出結果の電圧が高くなるに従い、前記第３パルスのパルス幅が小さくなるように設定され、
   前記第１パルスランクと前記電圧検出結果の電圧との対応関係は、前記電圧検出結果の電圧が高くなるに従い、前記第１パルスのパルス幅が小さくなるように設定されている、
   請求項５に記載の時計。
7. 前記第３パルスは、
   前記第３パルスの前半部分を構成する前半パルスと、
   前記第３パルスの後半部分を構成し、前記前半パルスよりもデューティ比の小さいチョッピングパルスである後半パルスと、
   を備える、
   請求項２から６のいずれか１項に記載の時計。
8. 前記第１制御部が設けられる支持体を備え、
   前記第２制御部は、前記支持体とは別体に設けられている、
   請求項２から７のいずれか１項に記載の時計。
9. 前記第１制御部は、前記第１パルスを前記ステッピングモータに印加する前に、前記第１パルスと同じ極性の消磁パルスを前記ステッピングモータに印加する、
   請求項１から８のいずれか１項に記載の時計。
10. 請求項１から９のいずれか１項に記載の時計により構成された電子機器。
11. 電圧検出部が、指針を駆動するステッピングモータに印加される電圧を検出して電圧検出結果を出力する電圧検出ステップと、
    第１制御部が、前記ステッピングモータのロータを正転方向に回転させる正転パルスと同極性であり、かつ前記ロータを正転方向に回転させる第１パルス、前記第１パルスと逆極性であり、かつ前記ロータを逆転方向に回転させる第２パルス、および前記第２パルスと逆極性であり、かつ前記ロータをさらに前記ロータの磁極の位置に応じて逆転方向に回転させる第３パルス、をこの順で含む逆転パルスにより前記ロータを逆転させるステップと、
    を備え、
    前記ロータを逆転させるステップは、前記電圧検出結果に応じて設定されるパルス幅の前記第１パルス、前記電圧検出結果によらず一定のパルス幅の前記第２パルス、および前記電圧検出結果に応じて設定されるパルス幅の前記第３パルス、により前記ロータを逆転させるステップである、時計の制御方法。

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