JP7242306B2 - 時計及び時計用モータ制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、時計及び時計用モータ制御方法に関する。

現在では、ステッピングモータにより指針を駆動させる時計が広く使用されている。例えば、このような時計の例として、ロータが通常駆動パルスで回転しない場合、第１補助駆動パルスを出力し、ロータが第１補助駆動パルスで回転しない場合、第２補助駆動パルスを出力する電子時計が特許文献１に開示されている。

特許第３６２５３９５号公報

しかし、この電子時計は、ロータの回転負荷が通常運針時よりも大きい場合、通常駆動パルスよりも消費電力が大きな第１駆動パルスや第２駆動パルスを出力するため、消費電力が大きくなってしまうことがあった。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであって、消費電力を低減することができる時計及び時計用モータ制御方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の一態様に係る時計は、自身の回転を歯車に伝達して指針を時計周りに回転させるロータの回転負荷が通常運針時よりも大きくなる場合における前記歯車の回転位置である高負荷回転位置を検出する高負荷回転位置検出部と、前記歯車の回転位置が次に前記高負荷回転位置となった場合、前記通常運針時に出力される主駆動信号よりもエネルギーが大きく、前記主駆動信号により前記ロータが回転しなかった場合に出力される補助駆動信号よりもエネルギーが小さな副駆動信号を出力する駆動信号出力部と、を備える。

また、本発明の一態様に係る時計は、前記歯車の回転位置が前記高負荷回転位置となった場合、前記ロータを回転させる磁束を発生させるコイルに出力される誘起電圧に基づいて前記ロータの回転状態を検出する回転検出処理を停止させる回転検出制御部を更に備える。

また、本発明の一態様に係る時計において、前記駆動信号出力部は、基準回転位置と異なる回転位置が前記高負荷回転位置に該当し、かつ、前記基準回転位置が前記高負荷回転位置に該当した場合、前記主駆動信号のエネルギーを上げる。

また、本発明の一態様に係る時計において、前記駆動信号出力部は、基準回転位置と異なる回転位置が前記高負荷回転位置に該当し、かつ、前記基準回転位置が前記高負荷回転位置に該当しなかった場合、前記主駆動信号のエネルギーを維持する。

また、本発明の一態様に係る時計において、前記駆動信号出力部は、前記歯車の回転位置が所定の数を超えて連続して前記高負荷回転位置に該当した場合、前記主駆動信号のエネルギーを上げる。

上記目的を達成するため、本発明の一態様に係る時計用モータ制御方法は、自身の回転を歯車に伝達して指針を時計周りに回転させるロータの回転負荷が通常運針時よりも大きくなる場合における前記歯車の回転位置である高負荷回転位置を検出する高負荷回転位置検出ステップと、前記歯車の回転位置が次に前記高負荷回転位置となった場合、前記通常運針時に出力される主駆動信号よりもエネルギーが大きく、前記主駆動信号により前記ロータが回転しなかった場合に出力される補助駆動信号よりもエネルギーが小さな副駆動信号を出力する駆動信号出力ステップと、を含む。

本発明によれば、消費電力を低減することができる。

実施形態に係る時計の構成の一例を示す図である。 実施形態に係るモータ駆動回路及びステッピングモータの一例を示す図である。 実施形態に係る時計が駆動期間及び検出期間及びにおいてトランジスタのゲートに印加する信号の一例を示す図である。 実施形態に係るロータの回転負荷と、ロータの回転挙動と、コイルに誘起される誘起電圧及びそのパターンとの対応関係の一例を示す図である。 実施形態に係る時計が実行する処理の一例を示すフローチャートである。

図１から図４を参照しながら、実施形態に係る時計の一例について説明する。図１は、実施形態に係る時計の構成の一例を示す図である。図１に示すように、時計１は、発振回路１０１と、分周回路１０２と、制御回路１０３と、駆動信号出力回路１０４と、検出信号出力回路１０５と、モータ駆動回路１０６と、ステッピングモータ１０７と、輪列１０８と、指針１０９と、高負荷回転位置検出回路１１０と、回転状態検出回路１１１と、回転検出制御回路１１２とを備える。

発振回路１０１は、所定の周波数を有する信号を発生させて分周回路１０２に送信する。分周回路１０２は、発振回路１０１から受信した信号を分周して計時の基準となる時計信号を発生させて制御回路１０３に送信する。制御回路１０３は、分周回路１０２から受信した時計信号等に基づいて、時計１の各部に制御信号を送信し、これらの動作を制御する。

駆動信号出力回路１０４は、制御回路１０３から受信した制御信号に基づいて、主駆動信号、補助駆動信号又は副駆動信号を発生させてモータ駆動回路１０６に出力する。

主駆動信号は、後述するステッピングモータ１０７のロータ２０２を１ステップ、すなわち１８０度正転方向に回転させる目的で通常運針時に出力される信号である。また、主駆動信号は、例えば、櫛歯状又は矩形状の電圧パルスである。なお、ここで言う正転方向は、指針１０９を時計周りに回転させるために後述するロータ２０２が回転する方向である。一方、逆転方向は、正転方向と反対の方向である。

補助駆動信号は、後述するステッピングモータ１０７のロータ２０２が主駆動信号により正転方向に回転しなかった場合に出力される信号であり、主駆動信号よりもエネルギーが大きな信号である。また、補助駆動信号は、例えば、主駆動信号よりもデューティ比が大きな櫛歯状又は矩形状の電圧パルスである。

副駆動信号は、輪列１０８を構成している歯車の回転位置が高負荷回転位置となった場合に出力される信号であり、主駆動信号よりもエネルギーが大きく、補助駆動信号よりもエネルギーが小さな信号である。また、副駆動信号は、例えば、主駆動信号よりもデューティ比が大きく、補助駆動信号よりもデューティ比が小さな櫛歯状又は矩形状の電圧パルスである。

また、ここで言う回転位置は、指針１０９が文字盤に刻まれている各値を示している場合における歯車各々の向きを意味している。輪列１０８を構成している歯車各々は、一部の歯を他の歯と異なる形状とされている場合や一部の歯に粘性が増加した潤滑油が付着している場合がある。このため、歯車各々の向きが考えられる。また、以下の説明では、他の歯と異なる形状とされている歯が他の歯と噛み合っている場合における回転位置を基準回転位置と呼ぶ。なお、輪列１０８は、例えば、指針１０９の一例である秒針が１２時の方向を向いている場合における回転位置が基準回転位置となるように設計されている。また、駆動信号出力回路１０４の詳細については後述する。

検出信号出力回路１０５は、ロータ２０２の回転状態を検出する目的及びロータ２０２の回転負荷を検出する目的でモータ駆動回路１０６にチョッパ信号を出力する。ロータ２０２の回転負荷は、指針１０９の向きにより変動する。ロータ２０２の回転負荷を変動される要因としては、例えば、輪列１０８を構成している歯車の歯の噛み合い方、歯の形状、歯の摩耗の程度、歯各々に付着している潤滑油の粘性、指針１０９の重さ、重力の方向と時計１の向きとの関係、外部磁界の絶対値が挙げられる。なお、検出信号出力回路１０５の詳細については後述する。

図２は、実施形態に係るモータ駆動回路及びステッピングモータの一例を示す図である。図２に示すように、モータ駆動回路１０６は、トランジスタＴＰ１と、トランジスタＴＰ２と、トランジスタＴＰ３と、トランジスタＴＰ４と、トランジスタＴＮ１と、トランジスタＴＮ２と、検出抵抗Ｒs１と、検出抵抗Ｒs２と、端子ОUＴ１と、端子ОUＴ２とを備える。

トランジスタＴＰ１、トランジスタＴＰ２、トランジスタＴＰ３及びトランジスタＴＰ４は、ＰチャネルのＭОＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）であり、ローレベルのゲート信号が印加されているとオンになり、ハイレベルのゲート信号が印加されているとオフになる。また、トランジスタＴＮ１及びトランジスタＴＮ２は、ＮチャネルのＭОＳＦＥＴであり、ローレベルのゲート信号が印加されているとオフになり、ハイレベルのゲート信号が印加されているとオンになる。なお、ハイレベルの電位は、モータ駆動回路１０６の電源電圧であるＶＤＤと等しい電位である。また、ローレベルの電位は、０Ｖ又は基準電圧であるＶＳＳと等しい電位である。

トランジスタＴＰ１、トランジスタＴＰ２、トランジスタＴＰ３及びトランジスタＴＰ４のソースは、互いに電気的に接続されており、モータ駆動回路１０６の電源電圧であるＶＤＤが供給される。トランジスタＴＰ３のドレインは、検出抵抗Ｒｓ１の一端に電気的に接続されている。また、トランジスタＴＰ１のドレイン、トランジスタＴＮ１のドレイン及び検出抵抗Ｒｓ１の他端は、端子ОＵＴ１に電気的に接続されている。トランジスタＴＰ４のドレインは、検出抵抗Ｒｓ２の一端に電気的に接続されている。また、トランジスタＴＰ２のドレイン、トランジスタＴＮ２のドレイン及び検出抵抗Ｒｓ２の他端は、端子ОＵＴ２に電気的に接続されている。トランジスタＴＮ１及びトランジスタＴＮ２のソースは、互いに電気的に接続されており、０Ｖ又は基準電圧であるＶＳＳが供給される。また、端子ОＵＴ１及び端子ОＵＴ２は、図示されていないコンパレータの入力端子に接続されている。さらに、このコンパレータの基準入力端子には、後述する基準電圧Ｖｃｏｍｐが入力される。

図２に示すように、ステッピングモータ１０７は、ステータ２０１と、ロータ２０２と、ロータ収納用貫通孔２０３と、内ノッチ２０４と、内ノッチ２０５と、外ノッチ２０６と、外ノッチ２０７と、磁心２０８と、コイル２０９とを備える。

ステータ２０１は、Ｕ字状に湾曲しており、磁性材料で作製されている部材である。ロータ２０２は、円柱状に形成されており、ステータ２０１に形成されたロータ収納用貫通孔２０３に対して回転可能な状態で挿入されている。また、ロータ２０２は、着磁されているため、Ｎ極及びＳ極を有する。ロータ２０２は、正転方向に回転することにより輪列１０８を介して指針１０９を時計周りに回転させる。

内ノッチ２０４及び内ノッチ２０５は、ロータ収納用貫通孔２０３の壁面に形成された切り欠きであり、ステータ２０１に対するロータ２０２の停止位置を決定している。すなわち、例えば、図２に示すように、ロータ２０２は、コイル２０９が励磁されていない場合、磁極軸が内ノッチ２０４と内ノッチ２０５とを結ぶ線分と直交する位置で静止する。

外ノッチ２０６及び外ノッチ２０７は、それぞれ湾曲しているステータ２０１の外側及び内側に形成されている切り欠きであり、ロータ収納用貫通孔２０３との間に過飽和部を形成している。ここで、過飽和部は、ロータ２０２の磁束により磁気飽和せず、コイル２０９が励磁されたときに磁気飽和して磁気抵抗が大きくなる部分である。

磁心２０８は、磁性材料で作製されている棒状の部材であり、ステータ２１０の両端と接合されている。コイル２０９は、磁心２０８に巻き付けられており、端子ОＵＴ１に一端が接続されており、端子ОＵＴ２に他端が接続されている。

図３は、実施形態に係る時計が駆動期間及び検出期間においてトランジスタのゲートに印加する信号の一例を示す図である。駆動期間は、ロータ２０２を正転方向に１ステップ回転させる目的で駆動信号出力回路１０４が主駆動信号又は副駆動信号を出力する期間である。検出期間は、駆動期間の後に続く期間であり、ロータ２０２の回転状態を検出する目的及びロータ２０２の回転負荷を検出する目的で検出信号出力回路１０５がチョッパ信号を出力する期間である。

例えば、図２に示すように、ロータ２０２の磁極軸が内ノッチ２０４と内ノッチ２０５とを結ぶ線分と直交した状態で静止している場合を考える。この場合、駆動信号出力回路１０４は、駆動期間において、トランジスタＴＰ１、トランジスタＴＰ２、トランジスタＴＰ３、トランジスタＴＰ４、トランジスタＴＮ１及びトランジスタＴＮ２に対して図３に示したゲート信号を印加する。

これにより、トランジスタＴＰ１は、ローレベルのゲート信号が印加されてオンになる。トランジスタＴＰ３及びトランジスタＴＰ４は、ハイレベルのゲート信号が印加されてオフになる。また、トランジスタＴＮ１は、ローレベルのゲート信号が印加されてオフになる。さらに、トランジスタＴＰ２及びトランジスタＴＮ２は、櫛歯状のゲート信号が印加されてオンとオフとを繰り返す。

このようなトランジスタの動作により、図３に示すように、端子ОＵＴ１の電圧がハイレベルとなり、端子ОＵＴ２に櫛歯状の主駆動信号が出力される。そして、図２に示すように、ＶＤＤ、トランジスタＴＰ１、端子ОＵＴ１、コイル２０９、端子ОＵＴ２、トランジスタＴＮ２、ＶＳＳの経路で駆動電流が流れ、コイル２０９に磁束Φ_Ｃが発生する。ロータ２０２のＮ極及びＳ極は、磁束Φ_Ｃによりステータ２０１に発生したＮ極及びＳ極それぞれと反発する。これにより、ロータ２０２は、Ｎ極を図２に示したθ_０方向に向けている状態からＮ極をθ_１方向に向けている状態まで反時計周りに回転する。この回転は、正転方向への１ステップ回転の一例である。

また、駆動信号出力回路１０４は、ロータ２０２のＮ極がθ_１方向を向いている場合、駆動信号出力回路１０４は、駆動期間において、トランジスタＴＰ１、トランジスタＴＰ２、トランジスタＴＰ３、トランジスタＴＰ４、トランジスタＴＮ１及びトランジスタＴＮ２に対して次に述べるゲート信号を印加する。

これにより、トランジスタＴＰ２は、ローレベルのゲート信号を受信してオンになる。トランジスタＴＰ３及びトランジスタＴＰ４は、ハイレベルのゲート信号を受信してオフになる。また、トランジスタＴＮ２は、ローレベルのゲート信号を受信してオフになる。さらに、トランジスタＴＰ１及びトランジスタＴＮ１は、櫛歯状のゲート信号を受信してオンとオフとを繰り返す。

このようなトランジスタの動作により、端子ОＵＴ２の電圧がハイレベルとなり、端子ОＵＴ１に櫛歯状の主駆動信号が出力される。そして、ＶＤＤ、トランジスタＴＰ２、端子ОＵＴ２、コイル２０９、端子ОＵＴ１、トランジスタＴＮ１、ＶＳＳの経路で駆動電流が流れ、コイル２０９に磁束Φ_Ｃと反対方向の磁束が発生する。ロータ２０２のＮ極及びＳ極は、当該磁束によりステータ２０１に発生したＮ極及びＳ極それぞれと反発する。これにより、ロータ２０２は、Ｎ極を図２に示したθ_１方向に向けている状態からＮ極をθ_０方向に向けている状態まで反時計周りに回転する。この回転は、正転方向への１ステップ回転の一例である。

次に、検出信号出力回路１０５は、例えば、図３に示した検出期間において、トランジスタＴＰ１、トランジスタＴＰ２、トランジスタＴＰ３、トランジスタＴＰ４、トランジスタＴＮ１及びトランジスタＴＮ２に対して図３に示したゲート信号を印加する。

これにより、トランジスタＴＰ１及びトランジスタＴＰ４は、ローレベルのゲート信号を受信してオンになる。トランジスタＴＰ３は、ハイレベルのゲート信号を受信してオフになる。トランジスタＴＮ１及びトランジスタＴＮ２は、ローレベルのゲート信号を受信してオフになる。そして、トランジスタＴＰ２は、櫛歯状のゲート信号を受信してオンとオフとを繰り返す。

このようなトランジスタの動作により、図３に示すように、端子ОＵＴ１の電圧がハイレベルとなり、ロータ２０２が回転を続けている間、端子ОＵＴ２にスパイク状の電圧応答が出力される。このスパイク状の電圧応答は、駆動電流と同一の方向に流れる誘起電流をチョッパ信号により増幅して検出することにより得られた応答である。なお、このスパイク状の電圧応答のうちハイレベルよりも高い電圧応答は、電圧の大きさがトランジスタＴＰ２の寄生ダイオードにより一定以下に制限されている。また、チョッパ信号により信号を増幅する処理は、チョッパ増幅と呼ばれる。

輪列１０８は、ロータ２０２の回転を指針１０９に伝達する歯車を少なくとも一つ含む。指針１０９は、時針、分針、秒針その他の針を含む。

図４は、実施形態に係るロータの回転負荷と、ロータの回転挙動と、コイルに誘起される誘起電圧及びそのパターンとの対応関係の一例を示す図である。以下の説明では、図２及び図４に示した第Ｉ象限、第ＩＩ象限、第ＩＩＩ象限及び第ＩＶ象限を使用する。第Ｉ象限、第ＩＩ象限、第ＩＩＩ象限及び第ＩＶ象限は、図２に示したＸ方向とＹ方向により区切られており、第ＩＩ象限と第ＩＩＩ象限との境界及び第ＩＶ象限と第Ｉ象限との境界には、水平磁極が位置している。また、以下の説明では、図４に左から二列目及び三列目に示した期間Ｐ１、期間Ｔ１、期間Ｔ２及び期間Ｔ３を使用する。期間Ｐ１は、主駆動信号が出力されている期間である。期間Ｔ１、期間Ｔ２及び期間Ｔ３は、チョッパ信号が出力されている期間である。高負荷回転位置検出回路１１０は、指針１０９がとり得る向きの全部又は一部について図４を参照しながら説明する処理を実行する。

図４の上から二行目に示すように、ロータ２０２の回転負荷が通常運針時と同程度である場合、ロータ２０２は、期間Ｐ１の間に、θ_０の方向にＮ極を向けている状態から第ＩＩＩ象限にＮ極を向けている状態まで正転方向に回転する。次に、ロータ２０２は、期間Ｔ１の間に、第ＩＩＩ象限にＮ極を向けている状態から外ノッチ２０７の手前にＮ極を向けている状態まで正転方向に回転して停止する。そして、ロータ２０２は、期間Ｔ２の間に、外ノッチ２０７の手前にＮ極を向けている状態から第ＩＩ象限と第ＩＩＩ象限との境界に向かって逆転方向に回転する。

この場合、図４の上から二行目に示すように、期間Ｔ１において基準電圧Ｖｃｏｍｐ以下の誘起電圧が誘起され、期間Ｔ２において基準電圧Ｖｃｏｍｐを超える誘起電圧が誘起され、期間Ｔ３において基準電圧Ｖｃｏｍｐ以下の誘起電圧が誘起される。ただし、この場合、期間Ｔ３において基準電圧Ｖｃｏｍｐを超える誘起電圧が誘起されてもよい。

つまり、この場合、誘起電圧のパターンは、図４の上から二行目の左から四列目に示すように、期間Ｔ１で「０」となり、期間Ｔ２で「１」となり、期間Ｔ３で「‐」となる。図４は、基準電圧Ｖｃｏｍｐ以下の誘起電圧が誘起される場合を「０」で示し、基準電圧Ｖｃｏｍｐを超える誘起電圧が誘起される場合を「１」で示し、誘起電圧と基準電圧Ｖｃｏｍｐとの大小関係を問わない場合を「‐」で示している。高負荷回転位置検出回路１１０は、図４の上から二行目の左から四列目に示したパターンで誘起電圧が誘起された場合、指針１０９の現在の向きにおける回転負荷が通常運針時と同程度であると判定し、この判定結果を記憶媒体に格納する。そして、駆動信号出力回路１０４は、次に指針１０９が当該向きとなった場合、主駆動信号を出力する。

図４の上から三行目に示すように、ロータ２０２の回転負荷が通常運針時の回転負荷と比較的小さな回転負荷との和に等しい場合、ロータ２０２は、期間Ｐ１の間に、θ_０の方向にＮ極を向けている状態から内ノッチ２０５と水平磁極との間にＮ極を向けている状態まで正転方向に回転する。次に、ロータ２０２は、期間Ｔ１の間に、内ノッチ２０５と水平磁極との間にＮ極を向けている状態から外ノッチ２０７の手前にＮ極を向けている状態まで正転方向に回転して停止する。そして、ロータ２０２は、期間Ｔ２の間に、外ノッチ２０７の手前にＮ極を向けている状態から第ＩＩ象限と第ＩＩＩ象限との境界に向かって逆転方向に回転する。

この場合、図４の上から三行目に示すように、期間Ｔ１において基準電圧Ｖｃｏｍｐを超える誘起電圧が誘起され、期間Ｔ２において基準電圧Ｖｃｏｍｐを超える誘起電圧が誘起され、期間Ｔ３において基準電圧Ｖｃｏｍｐ以下の誘起電圧が誘起される。ただし、この場合、期間Ｔ３において基準電圧Ｖｃｏｍｐを超える誘起電圧が誘起されてもよい。

つまり、この場合、誘起電圧のパターンは、図４の上から三行目の左から四列目に示すように、期間Ｔ１で「１」となり、期間Ｔ２で「１」となり、期間Ｔ３で「‐」となる。高負荷回転位置検出回路１１０は、図４の上から三行目の左から四列目に示したパターンで誘起電圧が誘起された場合、指針１０９の現在の向きにおける回転負荷が通常運針時の回転負荷と比較的小さな回転負荷との和に等しいと判定する。すなわち、高負荷回転位置検出回路１１０は、指針１０９の現在の向きにおける歯車の回転位置が高負荷回転位置であると判定する。この判定結果は、記憶媒体に格納される。このように判定される場合の例としては、例えば、基準回転位置となっている場合、一部の歯に粘性が増加した潤滑油が付着している場合が挙げられる。そして、駆動信号出力回路１０４は、次に指針１０９が当該向きとなった場合、主駆動信号を出力する代わりに、副駆動信号を出力する。

図４の上から四行目に示すように、ロータ２０２の回転負荷が通常運針時の回転負荷と比較的大きな回転負荷との和に等しい場合、ロータ２０２は、期間Ｐ１の間に、θ_０の方向にＮ極を向けている状態から内ノッチ２０５付近にＮ極を向けている状態まで正転方向に回転する。次に、ロータ２０２は、期間Ｔ１の間に、内ノッチ２０５付近にＮ極を向けている状態から水平磁極と略平行な方向にＮ極を向けている状態まで正転方向に回転する。その後、ロータ２０２は、期間Ｔ２の間に、水平磁極と略平行な方向にＮ極を向けている状態から外ノッチ２０７の手前にＮ極を向けている状態まで正転方向に回転して停止する。そして、ロータ２０２は、期間Ｔ２の間に、外ノッチ２０７の手前にＮ極を向けている状態から第ＩＩ象限と第ＩＩＩ象限との境界に向かって逆転方向に回転する。

この場合、図４の上から四行目に示すように、期間Ｔ１において基準電圧Ｖｃｏｍｐを超える誘起電圧が誘起され、期間Ｔ２において基準電圧Ｖｃｏｍｐ以下の誘起電圧が誘起され、期間Ｔ３において基準電圧Ｖｃｏｍｐを超える誘起電圧が誘起される。ただし、この場合、期間Ｔ１において基準電圧Ｖｃｏｍｐ以下の誘起電圧が誘起されてもよい。

つまり、この場合、誘起電圧のパターンは、図４の上から四行目の左から四列目に示すように、期間Ｔ１で「‐」となり、期間Ｔ２で「０」となり、期間Ｔ３で「１」となる。高負荷回転位置検出回路１１０は、図４の上から四行目の左から四列目に示したパターンで誘起電圧が誘起された場合、指針１０９の現在の向きにおける回転負荷が通常運針時の回転負荷と比較的大きな回転負荷との和に等しいと判定する。すなわち、高負荷回転位置検出回路１１０は、指針１０９の現在の向きにおける歯車の回転位置が高負荷回転位置であると判定する。この判定結果は、記憶媒体に格納される。このように判定される場合の例としては、例えば、基準回転位置となっている場合、一部の歯に粘性が増加した潤滑油が付着している場合が挙げられる。そして、駆動信号出力回路１０４は、次に指針１０９が当該向きとなった場合、主駆動信号を出力する代わりに、副駆動信号を出力する。

図４の上から五行目に示すように、ロータ２０２の回転負荷が大きく、ロータ２０２が正転方向に１８０度回転することができない場合、ロータ２０２は、期間Ｐ１の間に、θ_０の方向にＮ極を向けている状態から外ノッチ２０６付近にＮ極を向けている状態まで正転方向に回転する。次に、ロータ２０２は、期間Ｔ１の間に、外ノッチ２０６付近にＮ極を向けている状態から回転速度がゼロになるまで正転方向に回転する。その後、ロータ２０２は、期間Ｔ２の間に、回転速度がゼロとなっている状態からθ_０の方向付近にＮ極を向けている状態まで逆転方向に回転する。そして、ロータ２０２は、期間Ｔ３の間に、θ_０の方向付近にＮ極を向けている状態から正転方向に回転する。

この場合、図４の上から五行目に示すように、期間Ｔ１において基準電圧Ｖｃｏｍｐを超える誘起電圧が誘起され、期間Ｔ２において基準電圧Ｖｃｏｍｐ以下の誘起電圧が誘起され、期間Ｔ３において基準電圧Ｖｃｏｍｐ以下の誘起電圧が誘起される。ただし、この場合、期間Ｔ１において基準電圧Ｖｃｏｍｐ以下の誘起電圧が誘起されてもよい。

つまり、この場合、誘起電圧のパターンは、図４の上から五行目の左から四列目に示すように、期間Ｔ１で「‐」となり、期間Ｔ２で「０」となり、期間Ｔ３で「０」となる。高負荷回転位置検出回路１１０は、図４の上から五行目の左から四列目に示したパターンで誘起電圧が誘起された場合、指針１０９の現在の向きにおいてロータ２０２が正転方向に１８０度回転していないと判定し、この判定結果を記憶媒体に格納する。そして、駆動信号出力回路１０４は、補助駆動信号を出力し、ロータ２０２を正転方向に１８０度回転させる。また、駆動信号出力回路１０４は、次に指針１０９が当該向きとなった場合、主駆動信号を出力した後に補助駆動信号を出力する。

また、高負荷回転位置検出回路１１０は、図４を参照しながら説明した方法により周期的に検出された高負荷回転位置がある場合、この高負荷回転位置を基準回転位置に設定する。また、高負荷回転位置検出回路１１０は、高負荷回転位置に該当する回転位置が複数あるか否かを判定する。

また、駆動信号出力回路１０４は、高負荷回転位置検出回路１１０の判定結果に基づいて主駆動信号のエネルギーの大きさを制御する。具体的には、駆動信号出力回路１０４は、主駆動信号のデューティ比を変化させることにより主駆動信号のエネルギーの大きさを制御する。例えば、時計１に内蔵されている電池の電圧が高いことにより主駆動信号のエネルギーが大きくなっている場合、ロータ２０２の回転負荷が多少大きくなっていてもロータ２０２が正転方向に１８０度回転してしまうことがある。そこで、このような場合、駆動信号出力回路１０４は、主駆動信号のデューティ比を低下させ、主駆動信号のエネルギーを小さくする。これにより、ロータ２０２の回転負荷に応じてコイル２０９に誘起される誘起電圧が図４に例示したような適切なパターンに分かれるようになるため、高負荷回転位置検出回路１１０による高精度な回転負荷の検出が可能になる。

また、駆動信号出力回路１０４は、基準回転位置と異なる回転位置が高負荷回転位置に該当し、かつ、基準回転位置が高負荷回転位置に該当した場合、主駆動信号のエネルギーを上げる。このような場合の例としては、歯車の歯に粘性が増加した潤滑油が付着していることにより、当該歯が他の歯と噛み合った際の回転負荷の大きさが基準回転位置における回転負荷の大きさと同等以下になっている場合が挙げられる。

また、駆動信号出力回路１０４は、基準回転位置と異なる回転位置が高負荷回転位置に該当し、かつ、基準回転位置が高負荷回転位置に該当しなかった場合、主駆動信号のエネルギーを維持する。このような場合の例としては、歯車の歯に粘性が増加した潤滑油が付着していることにより、当該歯が他の歯と噛み合った際の回転負荷が基準回転位置における回転負荷よりも大きく、基準回転位置における回転負荷が通常運針時と同程度の回転負荷として検出されてしまっている場合が挙げられる。

また、駆動信号出力回路１０４は、歯車の回転位置が所定の数を超えて連続して高負荷回転位置に該当した場合、主駆動信号のエネルギーを上げる。このような場合の例としては、連続して配置されている歯に粘性が増加した潤滑油が付着していることにより、これらの歯が他の歯と噛み合った際の回転負荷の大きさが基準回転位置における回転負荷の大きさと同等以上となっている場合が挙げられる。

回転状態検出回路１１１は、チョッパ増幅により得られたスパイク状の電圧応答及び基準電圧Ｖｃｏｍｐに基づいてロータ２０２の回転状態を検出する回転検出処理を実行する。

回転検出制御回路１１２は、歯車の回転位置が高負荷回転位置となった場合、ロータ２０２を回転させる磁束を発生させるコイル２０９に出力される誘起電圧に基づいて回転検出処理を停止させる。すなわち、回転検出制御回路１１２は、指針１０９の向きが高負荷回転位置検出回路１１０により記憶媒体に格納された判定結果が示す向きとなった場合、検出信号出力回路１０５によるチョッパ信号の出力を停止させる。

次に、図５を参照しながら実施形態に係る時計の動作の一例を説明する。図５は、実施形態に係る時計が実行する処理の一例を示すフローチャートである。

ステップＳ１０において、高負荷回転位置検出回路１１０は、高負荷回転位置を検出する処理を実行し、処理をステップＳ２０に進める。

ステップＳ２０において、高負荷回転位置検出回路１１０は、基準回転位置と異なる回転位置が高負荷回転位置に該当しているか否かを判定する。高負荷回転位置検出回路１１０は、基準回転位置と異なる回転位置が高負荷回転位置に該当していると判定した場合（ステップＳ２０：ＹＥＳ）、処理をステップＳ３０に進め、基準回転位置と異なる回転位置が高負荷回転位置に該当していないと判定した場合（ステップＳ２０：ＮＯ）、処理をステップＳ９０に進める。

ステップＳ３０において、高負荷回転位置検出回路１１０は、高負荷回転位置が所定の回数を超えて連続しているか否かを判定する。高負荷回転位置検出回路１１０は、高負荷回転位置が所定の回数を超えて連続していると判定した場合（ステップＳ３０：ＹＥＳ）、処理をステップＳ６０に進め、高負荷回転位置が所定の回数を超えて連続していないと判定した場合（ステップＳ３０：ＮＯ）、処理をステップＳ４０に進める。

ステップＳ４０において、高負荷回転位置検出回路１１０は、基準回転位置が高負荷回転位置に該当しているか否かを判定する。高負荷回転位置検出回路１１０は、基準回転位置が高負荷回転位置に該当していると判定した場合（ステップＳ４０：ＹＥＳ）、処理をステップＳ５０に進め、基準回転位置が高負荷回転位置に該当していないと判定した場合（ステップＳ４０：ＮＯ）、処理をステップＳ７０に進める。

ステップＳ５０において、高負荷回転位置検出回路１１０は、周期的に検出された高負荷回転位置を基準回転位置に設定し、処理をステップＳ６０に進める。

ステップＳ６０において、駆動信号出力回路１０４は、主駆動信号のエネルギーを上げ、処理をステップＳ１０に戻す。

ステップＳ７０において、高負荷回転位置検出回路１１０は、高負荷回転位置に該当する回転位置が複数あるか否かを判定する。高負荷回転位置検出回路１１０は、高負荷回転位置に該当する回転位置が複数あると判定した場合（ステップＳ７０：ＹＥＳ）、処理をステップＳ８０に進め、高負荷回転位置に該当する回転位置が複数ないと判定した場合（ステップＳ７０：ＮＯ）、処理をステップＳ１０に戻す。

ステップＳ８０において、高負荷回転位置検出回路１１０は、周期的に検出された高負荷回転位置を基準回転位置に設定し、処理をステップＳ１０に戻す。

ステップＳ９０において、高負荷回転位置検出回路１１０は、基準回転位置が高負荷回転位置に該当しているか否かを判定する。高負荷回転位置検出回路１１０は、基準回転位置が高負荷回転位置に該当していると判定した場合（ステップＳ９０：ＹＥＳ）、処理を終了させ、基準回転位置が高負荷回転位置に該当していないと判定した場合（ステップＳ９０：ＮＯ）、処理をステップＳ１００に進める。

ステップＳ１００において、駆動信号出力回路１０４は、主駆動信号のエネルギーを下げ、処理をステップＳ１０に戻す。

以上、実施形態に係る時計１について説明した。時計１は、高負荷回転位置を検出し、歯車の回転位置が高負荷回転位置となった場合、主駆動信号よりもエネルギーが大きく、補助駆動信号よりもエネルギーが小さな副駆動信号を出力する。これにより、時計１は、ロータ２０２の回転負荷が通常運針時と同程度となる回転位置では主駆動信号を出力し、高負荷回転位置では補助駆動信号の代わりに副駆動信号を出力する。したがって、時計１は、ロータ２０２を正転方向に回転させ、指針１０９を時計周りに回転させる際に、エネルギーが大きな駆動信号を必要以上に出力することを回避するため、消費電力を抑制することができる。

また、時計１は、歯車の回転位置が高負荷回転位置となった場合、コイル２０９に出力される誘起電圧に基づいてロータ２０２の回転状態を検出する回転検出処理を停止させる。したがって、時計１は、主駆動信号では正転方向に１８０度回転させることができないことが事前に分かっている高負荷回転位置でチョッパ信号を出力することを回避するため、消費電力を抑制することができる。

また、時計１は、基準回転位置と異なる回転位置が高負荷回転位置に該当し、かつ、基準回転位置が高負荷回転位置に該当した場合、主駆動信号のエネルギーを上げる。したがって、時計１は、基準回転位置と異なり、高負荷回転位置に該当している回転位置の回転負荷が高負荷回転位置の回転負荷よりも小さい場合、図４を参照した方法により、基準回転位置を判別することができる。

また、時計１は、基準回転位置と異なる回転位置が高負荷回転位置に該当し、かつ、基準回転位置が高負荷回転位置に該当しなかった場合、主駆動信号のエネルギーを維持する。したがって、時計１は、時計１に加わった衝撃によりロータ２０２が正転方向又は逆転方向に回転し、本来の基準回転位置がずれてしまった場合、不必要に主駆動信号のエネルギーを上げず、チョッパ信号を出力して本来の基準回転位置を検出する処理を実行する。つまり、時計１は、不必要に主駆動主駆動信号のエネルギーを上げないため、消費電力を抑制することができる。

また、時計１は、歯車の回転位置が所定の数を超えて連続して高負荷回転位置に該当した場合、主駆動信号のエネルギーを上げる。したがって、時計１は、高負荷回転位置が連続している回転位置でもロータ２０２を正転方向に１８０度確実に回転させることができる。

なお、上述した時計１が備える機能の全部又は一部は、プログラムとしてコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録され、このプログラムがコンピュータシステムにより実行されてもよい。コンピュータシステムは、ＯＳ、周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、コンピュータ読み取り可能な記録媒体は、例えば、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＣＤ－ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置、インターネット等のネットワーク上のサーバ等が備える揮発性メモリ（Random Access Memory：ＲＡＭ）である。なお、揮発性メモリは、一定時間プログラムを保持する記録媒体の一例である。

また、上述したプログラムは、伝送媒体、例えば、インターネット等のネットワーク、電話回線等の通信回線により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。

また、上記プログラムは、上述した機能の全部又は一部を実現するプログラムであってもよい。なお、上述した機能の一部を実現するプログラムは、上述した機能をコンピュータシステムに予め記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるプログラム、いわゆる差分プログラムであってもよい。

以上、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明したが、具体的な構成が上述した実施形態に限られるわけではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲での設計変更等も含まれる。

１…時計、１０１…発振回路、１０２…分周回路、１０３…制御回路、１０４…駆動信号出力回路、１０５…検出信号出力回路、１０６…モータ駆動回路、１０７…ステッピングモータ、１０８…輪列、１０９…指針、１１０…高負荷回転位置検出回路、１１１…回転状態検出回路、１１２…回転検出制御回路、２０１…ステータ、２０２…ロータ、２０３…ロータ収納用貫通孔、２０４，２０５…内ノッチ、２０６，２０７…外ノッチ、２０８…磁心、２０９…コイル、ＯＵＴ１，ＯＵＴ２…端子、Ｒｓ１，Ｒｓ２…検出抵抗、Ｐ１，Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３…期間、ＴＮ１，ＴＮ２，ＴＰ１，ＴＰ２，ＴＰ３，ＴＰ４…トランジスタ、Ｖｃｏｍｐ…基準電圧

Claims (6)

1. 自身の回転を歯車に伝達して指針を時計周りに回転させるロータの回転負荷が通常運針時よりも大きくなる場合における前記歯車の回転位置である高負荷回転位置を検出する高負荷回転位置検出部と、
   前記歯車の回転位置が次に前記高負荷回転位置となった場合、前記通常運針時に出力される主駆動信号よりもエネルギーが大きく、前記主駆動信号により前記ロータが回転しなかった場合に出力される補助駆動信号よりもエネルギーが小さな副駆動信号を出力する駆動信号出力部と、
   を備える時計。
2. 前記歯車の回転位置が前記高負荷回転位置となった場合、前記ロータを回転させる磁束を発生させるコイルに出力される誘起電圧に基づいて前記ロータの回転状態を検出する回転検出処理を停止させる回転検出制御部を更に備える、
   請求項１に記載の時計。
3. 前記駆動信号出力部は、基準回転位置と異なる回転位置が前記高負荷回転位置に該当し、かつ、前記基準回転位置が前記高負荷回転位置に該当した場合、前記主駆動信号のエネルギーを上げる、
   請求項１又は請求項２に記載の時計。
4. 前記駆動信号出力部は、基準回転位置と異なる回転位置が前記高負荷回転位置に該当し、かつ、前記基準回転位置が前記高負荷回転位置に該当しなかった場合、前記主駆動信号のエネルギーを維持する、
   請求項１又は請求項２に記載の時計。
5. 前記駆動信号出力部は、前記歯車の回転位置が所定の数を超えて連続して前記高負荷回転位置に該当した場合、前記主駆動信号のエネルギーを上げる、
   請求項１から請求項４のいずれか一つに記載の時計。
6. 自身の回転を歯車に伝達して指針を時計周りに回転させるロータの回転負荷が通常運針時よりも大きくなる場合における前記歯車の回転位置である高負荷回転位置を検出する高負荷回転位置検出ステップと、
   前記歯車の回転位置が次に前記高負荷回転位置となった場合、前記通常運針時に出力される主駆動信号よりもエネルギーが大きく、前記主駆動信号により前記ロータが回転しなかった場合に出力される補助駆動信号よりもエネルギーが小さな副駆動信号を出力する駆動信号出力ステップと、
   を含む時計用モータ制御方法。

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