JPH07306274A

JPH07306274A - アナログ電子時計及びその充電方法

Info

Publication number: JPH07306274A
Application number: JP6124143A
Authority: JP
Inventors: Joji Kitahara; 丈二北原; Yasuhiro Oshima; 康弘大島
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1994-05-13
Filing date: 1994-05-13
Publication date: 1995-11-21
Anticipated expiration: 2015-03-21
Also published as: JP3024482B2; JP2000088976A; JP3296243B2; JPH1026674A

Abstract

(57)【要約】【目的】正確なアナログ表示を行うことができるアナ
ログ電子時計を提供すること。【構成】使用者の動作にともなう運動エネルギーを電
気エネルギーに変換し、発電コイル２２から充電用出力
電圧として出力して２次電池４０を充電し、前記２次電
池４０の充電エネルギーを用いて時計回路７０からモー
タ駆動パルスを出力し、運針用のロータを回転駆動する
アナログ電子時計である。前記２次電池４０の電圧が所
定電圧に達すると、リミッタ回路５０を用い前記２次電
池に対するバイパス回路を形成し、過充電を防止する。
そして、前記時計回路７０は、前記２次電源の過充電防
止動作を検出し、前記過充電防止動作が検出されている
ときに、前記モータ駆動パルスの後半に逆転防止エリア
を含ませて出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、アナログ電子時計、特
に使用者の動作にともない発生する運動エネルギーを用
いて発電し、２次電源を充電するアナログ電子時計に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来の電子時計では、時計駆動のエネル
ギー源となる電気は、電池から供給されている。しか
し、電池はエネルギーを使い果たすと交換が必要とな
る。このため、使用者の腕の自然な動きにより時計駆動
に必要な電気エネルギーを生み出す自動巻き発電機構を
搭載した電子式の腕時計の開発が行われている。このタ
イプの電子時計は、煩わしい電池交換の必要がないばか
りではなく、使用済み電池などの廃棄物を生み出すこと
がないため、省資源、環境保護の観点からも注目されて
いる。

【０００３】この電子時計は、内部に発電機を備えてお
り、使用者の動作にともなう運動エネルギーを、電気エ
ネルギーに変換し、発電コイルから充電電圧を出力す
る。この充電電圧を用いて２次電源を充電し、この充電
エネルギーを時計回路の電源として用いる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この構成の電子時計を
用いてアナログ表示を行う場合には、アナログ表示針を
動かす運針用モータが発電機と同じ時計ケース内に配置
される。このため、発電機の発電コイルで発生した磁束
が原因で、運針用モータの動作不良が発生するという問
題があった。

【０００５】すなわち、腕時計などでは、狭い時計ケー
ス内に部品を効率よく実装するため、前記発電機と運針
用モータとが隣接配置されることが多い。このため、発
電コイルに比較的大きな電流が流れると、発生する磁束
の一部が漏れ磁束となって運針用モータの動作不良を引
き起こす場合があるという問題があった。

【０００６】この問題は２次電源の過充電を防止するた
め、発電コイルと２次電源との間にバイパス回路を形成
する場合に顕著に現れる。すなわち、２次電源の電圧が
ある基準レベル以上になると、発電コイルの両端をリミ
ッタ等で短絡し、２次電源の充電を停止する。このとき
発電コイルに大きな短絡電流が流れる。この状態で、運
針用モータの駆動コイルに駆動パルスが通電されると、
発電機からの漏れ磁束によって運針用モータに動作不良
が発生し、正確な時刻表示が行えなくなる。

【０００７】特に、水晶発振器等を用いたアナログ電子
時計は、極めて高い精度が要求されるため、前述した動
作不良が発生すると、クオーツ式電子時計として商品価
値が著しく低下する。

【０００８】本発明は、このような従来の課題に鑑みな
されたものであり、その目的は、２次電源の過充電防止
動作中における運針用モータの誤動作を防止し、正確な
アナログ表示を行うことができるアナログ電子時計およ
びその充電方法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明は、使用者の動作にともなう運動エネルギー
を電気エネルギーに変換し、発電コイルから充電用電気
エネルギーとして出力する発電手段と、前記充電用電気
エネルギーにより充電される２次電源と、前記２次電源
の電圧が所定電圧に達すると前記２次電源に対する前記
充電用電気エネルギーのバイパス回路を形成し、２次電
源の過充電防止動作を行う過充電防止手段と、前記２次
電源の充電エネルギーを用いて作動し、モータ駆動パル
スを出力する時計回路と、前記モータ駆動パルスが駆動
コイルに通電されることにより、運針用のロータを回転
駆動する運針用モータと、を含み、前記時計回路は、後
半に前記運針用ロータの逆転防止エリアを含んだモータ
駆動パルスを出力するよう形成されたことを特徴とす
る。

【００１０】請求項２の発明は、請求項１において、前
記時計回路は、前記２次電源の過充電防止動作を検出
し、前記過充電防止動作が検出されているときに、前記
モータ駆動パルスの後半に前記逆転防止エリアを含ませ
て出力することを特徴とする。

【００１１】請求項３の発明は、請求項１，２のいずれ
かにおいて、前記時計回路は、前記逆転防止エリアを間
欠パルスで構成したことを特徴とする。

【００１２】請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれ
かにおいて、前記発電手段は、回転自在に取付けられ、
使用者の動作に伴い発生する運動エネルギーを回転運動
に変換する回転錘と、前記回転運動により回転駆動され
る発電用ロータを含み、この発電用ロータの回転により
前記発電コイルから充電用電気エネルギーとしての充電
電圧を出力する発電機と、を含むことを特徴とする。

【００１３】請求項５の発明は、使用者の動作にともな
う運動エネルギーを電気エネルギーに変換し、発電コイ
ルから充電用電気エネルギーとして出力する発電手段
と、前記充電用電気エネルギーにより充電される２次電
源と、前記２次電源の電圧が所定電圧に達すると前記２
次電源に対する前記充電用電気エネルギーのバイパス回
路を形成し、２次電源の過充電防止動作を行う過充電防
止手段と、前記２次電源の充電エネルギーを用いて作動
し、モータ駆動パルスを出力する時計回路と、前記モー
タ駆動パルスが駆動コイルに通電されることにより、運
針用のロータを回転駆動する運針用モータと、を含み、
前記２次電源の過充電防止動作中は、前記モータ駆動パ
ルスの電圧レベルを、前記運針用モータの戻り誤動作領
域以下に低下させて出力することを特徴とする。

【００１４】請求項６の発明は、請求項５において、前
記２次電源は、前記充電用電気エネルギーにより充電さ
れる２次電池と、前記２次電池の電圧を昇圧する昇圧回
路と、昇圧回路の出力電圧で充電される補助電池と、を
含み、前記昇圧回路は、前記２次電源の過充電防止動作
中は、前記モータ駆動パルスの電圧レベルが前記戻り誤
動作領域以下となるよう、昇圧レベルを低下させること
を特徴とする。

【００１５】請求項７の発明は、請求項５において、前
記時計回路は、前記２次電源の過充電防止動作中は、前
記モータ駆動パルスの電圧レベルを前記戻り誤動作領域
以下に低下させることを特徴とする。

【００１６】請求項８の発明は、運針用モータの駆動コ
イルに向けモータ駆動パルスを出力する時計回路の駆動
電源となる２次電源を充電する方法において、使用者の
動作にともなう運動エネルギーを電気エネルギーに変換
し、発電コイルから充電用電気エネルギーを出力し２次
電源を充電する工程と、前記２次電源の電圧が所定電圧
に達すると前記２次電源に対する前記充電用電気エネル
ギーのバイパス回路を形成し、２次電源の過充電を防止
する工程と、前記バイパス回路が形成されているとき
は、前記モータ駆動パルスの後半に前記運針用ロータの
逆転防止エリアを含ませて出力させる工程と、を含むこ
とを特徴とする。

【００１７】請求項９の発明は、運針用モータの駆動コ
イルに向けモータ駆動パルスを出力する時計回路の駆動
電源となる２次電源を充電する方法において、使用者の
動作にともなう運動エネルギーを電気エネルギーに変換
し、発電コイルから充電用電気エネルギーを出力し２次
電源を充電する工程と、前記２次電源の電圧が所定電圧
に達すると前記２次電源に対する前記充電用電気エネル
ギーのバイパス回路を形成し、２次電源の過充電を防止
する工程と、前記バイパス回路が形成されているとき
は、前記モータ駆動パルスの電圧レベルを、前記運針用
モータの戻り誤動作領域以下に低下させて出力させる工
程と、を含むことを特徴とする。

【００１８】

【作用】請求項１のアナログ電子時計によれば、使用者
の動作にともない発生する運動エネルギーが、発電手段
により電気エネルギーに変換され、発電コイルから充電
用電気エネルギーとして出力される。これにより２次電
源が充電される。

【００１９】そして、時計回路は、２次電源の充電エネ
ルギーを用いて作動し、駆動パルスを出力する。この駆
動パルスが駆動コイルに通電されることにより、運針用
モータのロータが回転駆動され、時刻がアナログ表示さ
れる。

【００２０】ところで、前記発電手段により２次電源が
充電され、２次電源が過充電の状態になると、過充電防
止手段が、バイパス回路を形成する。これにより、発電
手段の発電コイルから出力される充電エネルギーは、２
次電源を充電することなく前記バイパス回路を通過す
る。

【００２１】この際、発電コイルには大きな電流が通電
されることになる。このため、発電コイルの発生磁束の
一部が漏れ磁束となって、運針用モータと鎖交し動作不
良を引き起こす。

【００２２】本発明者は、この動作不良の原因をより詳
細に解析したところ、次のような事実が判明した。

【００２３】図１には、アナログ電子時計に用いられる
運針用モータの特性図が示されている。同図において、
横軸は駆動パルスのパルス幅、縦軸は電圧を表す。

【００２４】運針用モータが、発電コイルからの磁束の
影響を受けない場合には、作動停止領域１０００を除く
正常動作領域１３００の範囲内で、駆動パルスのパルス
幅及び電圧レベルを設定すれば、運針用モータが正常に
動作する。ここで、作動停止領域１０００は、モータの
駆動パルスのエネルギーが足りず、ロータが回転できな
い領域である。

【００２５】このため、モータ駆動パルスのパルス幅
は、作動停止領域１０００を避けるよう設定される。し
かも、駆動パルスの基準電圧レベルも、多少の電圧変動
があっても作動停止領域１０００まで低下することがな
いよう、多少余裕をもって大きめに設定される。

【００２６】このようにして駆動パルスを設定すること
により、通常は運針用モータを確実に動作させることが
できる。

【００２７】しかし、前述した２次電源の過充電防止動
作により、発電コイルに大きな電流が通電されると、こ
の時発生する磁束の一部が洩れ磁束となって、運針用モ
ータと鎖交する。これにより、運針用モータには、図１
に示すよう戻り誤動作領域１１００が発生してしまう。
この戻り誤動作領域１１００とは、駆動パルスのエネル
ギーが強過ぎ、回転したはずのロータが元の位置まで戻
ってしまうという戻り誤動作をする領域である。結果的
には、ロータが全く回らないのと同じ状態となる。

【００２８】しかも、過充電防止動作中は、当然のこと
ながら２次電源の電圧も非常に高くなっており、この結
果、時計回路から出力されるモータ駆動パルスも、その
影響を受けて電圧レベルが高くなる。この結果、駆動パ
ルスが、新たに発生した戻り誤動作領域１１００に含ま
れやすくなってしまい、モータの動作不良が発生してし
まう場合があることを、本発明者らは見出した。

【００２９】そこで、本発明では、モータ駆動パルスと
して、後半に運針用ロータの逆転防止エリアを含んだパ
ルスを出力する構成とした。これにより、運針用モータ
のロータが、回転方向を反転させて目標となる静的安定
位置を通過して元の静的安定位置にへ戻ることを阻止す
ることができ、運針用ロータを確実に回転駆動すること
ができる。

【００３０】このようにして、本発明によれば、２次電
源の過充電防止装置における運針用モータの誤動作を防
止し、正確なアナログ表示を行うことができる。

【００３１】なお、原理的には、前記モータ駆動パルス
に、常に逆転防止エリアを含ませて出力するようにして
も良いが、電力消費の面から問題が発生する。このた
め、請求項２の発明のように、通常は、逆転防止エリア
を含まないモータ駆動パルスを出力し、２次電源の過充
電防止動作が検出された場合に、逆転防止エリアを含ん
だモータ駆動パルスを出力するように形成することが好
ましい。

【００３２】さらに、請求項３の発明のように、前記逆
転防止エリアを間欠パルスで構成することが好ましい。
このようにすることにより、２次電源の電力消費をさら
に少なくすることができ、しかも同じ消費電力ならば、
逆転防止エリアを長く設定できるため、運針用ロータの
戻り誤動作をより確実に防止することができる。

【００３３】また、請求項５〜７の発明によれば、駆動
パルスの電圧レベルを、新たに発生した戻り誤動作領域
１１００以下の値に低下させて出力する構成としてい
る。これにより、請求項１の発明と同様に、２次電源の
過充電防止動作中における運針用モータの誤動作を防止
することができる。

【００３４】このとき、前記モータ駆動パルスの電圧レ
ベルの制御は、請求項６に示すよう、昇圧回路で行って
も良く、また請求項７に示すよう時計回路で行うように
構成しても良い。

【００３５】また、請求項８，９によれば、アナログ電
子時計の２次電池の充電を、過充電防止動作中における
運針用モータの誤動作を引き起すことがないように行
う、アナログ電子時計の充電方法を得ることができる。

【００３６】

【実施例】次に、本発明をアナログ表示型の電子腕時計
に適用した場合を例にとり詳細に説明する。

【００３７】図２には、実施例の電子時計に用いられる
発電手段１０および運針機構９２の構成が示されてい
る。

【００３８】前記発電手段１０は、時計ケース内の地板
に回動自在に取り付けられた半円形の回転錘１２と、こ
の回転錘１２の回転を増速する輪列機構１４と、この輪
列機構１４により発電ロータ１８が回転駆動される発電
機１６とを含む。

【００３９】そして、使用者が電子時計を装着し腕を動
かすと、回転錘１２が回転し、その時の運動エネルギー
が図中矢印方向の回転運動となる。この回転錘１２の回
転は輪列機構１４により約１００倍に増速されて発電ロ
ータ１８に伝達される。そして、Ｎ極およびＳ極の永久
磁石から構成された発電ロータ１８の高速回転によっ
て、発電ステータ２０を介して発電コイル２２に鎖交す
る磁束が変化する。

【００４０】磁束が変化すると、電磁誘導により、発電
コイル２２から交流電圧が出力され、この交流電圧が、
図３に示す整流ダイオード３０で整流され、２次電池と
してのキャパシタ４０を充電する。そして、このキャパ
シタ４０から、平準化された電気エネルギーが供給され
て、クオーツ７２を使用した時計回路７０が駆動される
ことになる。

【００４１】図３に示すよう、前記キャパシタ４０は、
昇圧回路４４、補助コンデンサ４２と共に２次電源を構
成する。そして、発電機１６が稼動すると、キャパシタ
４０が充電されていく。本実施例において、このキャパ
シタ４０は０．３３Ｆの大容量のものを用い、キャパシ
タ電圧が０．４５〜２．２Ｖの範囲で充電が行われるよ
うに構成されている。そして、キャパシタ電圧が低くて
時計の駆動ができないときは、昇圧回路４４によりキャ
パシタ電圧を高電圧に変換して時計を駆動する構成とし
ている。電圧変換された電力は、補助コンデンサ４２に
蓄電される。従って、実際の時計の駆動電源は補助コン
デンサ４２となる。実施例において、この補助コンデン
サ４２は、１５μＦに形成され、昇圧回路４４によりそ
の出力電圧が１．１〜２．２Ｖの範囲となるように充電
される。

【００４２】また、キャパシタ４０の過充電を防止する
ため、過充電防止手段として機能するリミッタ回路５０
が設けられている。前記リミッタ回路５０は、バイパス
回路をオン，オフするスイッチ素子５２を含み、キャパ
シタ４０の充電電圧が過充電検出用基準値（実施例では
２．２Ｖ）を上回わると、スイッチ素子５２をオンしキ
ャパシタ充電回路に対するバイパス回路を形成する。こ
れにより、図４（Ａ）に示すようキャパシタ４０を充電
していた充電電流２００は、図４（Ｂ）に示すようリミ
ッタ回路５０を用いて構成されるバイパス回路を図中２
１０に示すように流れ、キャパシタ４０の過充電が防止
されることになる。

【００４３】また、前記時計回路７０は、振動部にクオ
ーツ７２（図２参照）を用いた発振回路と、その発振出
力を分周する分周回路と、分周出力に基づき１秒ごとに
駆動パルスを出力する駆動回路とを含み、前記駆動パル
スを運針用モータ８０に向け出力する。これにより、運
針用モータとして機能するステップモータ８０には、そ
の駆動コイル８２へ図６に示すような極性の異なる駆動
パルス３００が１秒毎に通電され、図２に示すロータ８
６はその都度回転駆動されることになる。

【００４４】そして、このロータ８６の回転出力は、図
２に示す３針駆動用輪列機構９０を介し、秒針１０４、
分針１０６、時針１０８へそれぞれ伝達され、時刻をア
ナログ表示するように構成されている。

【００４５】このように、自動巻き発電機構を採用した
アナログ電子時計では、時計ケース内に、発電機１６と
運針用のステップモータ８０とを実装することとなる。
特に、今日の高密度実装型電子時計では、前記発電機１
６とステップモータ８０とは図５に示すよう、時計ケー
ス２の内部において隣接配置されることが多い。このた
め、発電機１６で発生する磁束がステップモータ８０の
動作に悪影響を与える。この悪影響は、発電機１６から
発生する磁束が大きいほど強くなる。

【００４６】特に、リミッタ回路５０のスイッチ素子５
２がオンされ、過充電防止動作が行われている場合に、
回転錘１２が回転し発電動作が行われると、図４（Ｂ）
に示すよう発電コイル２２に短絡電流（バイパス電流）
が流れる。これが、発電機１６から発生する磁束量の増
加を引き起こし、ステップモータ８０に駆動パルス３０
０が印加されているにもかかわらず、ロータ８６が回転
しないなどといった誤動作発生の原因となる。

【００４７】本発明者らは、このような誤動作発生のメ
カニズムおよびその対策を詳細に検討した。その内容を
以下に説明する。

【００４８】図８には、ステップモータ８０の一般的動
作原理が示されている。

【００４９】時計回路７０から、ステップモータ８０の
駆動コイル８２へ向け、図６に示すよう極性の異なるパ
ルス３００が一秒毎に出力されると、ロータ８６はその
都度１８０°づつ回転し、輪列機構９０を駆動する。

【００５０】例えば、図８（Ａ）に示すよう、ロータ８
６が運針していない時、つまりモータ駆動パルスが通電
されていない時には、同図で示す静的安定位置４００に
ロータ８６の磁極が制止している。これは、ロータ８６
のＮ、Ｓの各磁極が、内ノッチ８８ａ、８８ｂからなる
べく遠いところに行こうとするためであり、この結果、
各磁極は、内ノッチ８８ａ、８８ｂに対し９０°位相の
ずれた静的安定位置４００で静止する。

【００５１】この状態で、同図（Ｂ）に示すよう、駆動
コイル８２に駆動パルス３００を通電すると、電磁石と
同じ原理でコイル８２に磁界が発生し、磁芯、ステータ
８４に図中矢印で示すような磁束が発生し、スタータ８
４上にＮ、Ｓ極ができる。そして、ステータのＮと、ロ
ータ８６のＮ極が、またステータ８４のＳ極と、ロータ
８６のＳ極が反発し、ロータ８６は矢印の方向へ１８０
°回転する。なお、図７（Ａ）に示すよう、この時使用
される駆動パルス３００は、電力消費を節減するため、
ロータ８６を確実に回転させるために必要な最小限のパ
ルス幅ｔ_w、電圧レベルに設定される。

【００５２】そして、図８（Ｃ）に示すよう、ロータ８
６が１８０°回転すると、ロータ８６のＮ、Ｓの磁極
は、静的安定位置４００で制止する。これは、ロータ８
６の惰性回転力より、内ノッチ８８ａ、８８ｂによるロ
ータを停止させようとする力の方が強いからである。こ
こでは、ロータ８６のＮ、Ｓ極は、図８（Ａ）に示す状
態と逆になる。

【００５３】なお、前記駆動パルス３００は必要最少限
のパルス幅に設定されていることは前述した。従って、
駆動パルス３００を印加しても、何らかの原因でロータ
８６が図８（Ｂ）の位置まで回りきらず、同図（Ｂ）と
（Ｃ）の中間位置に停止する中間止まりという現象が発
生する場合がある。この中間止まりの発生は、コイル８
２の電流変化により検出される。そして、中間止まり検
出時には、図７（Ａ）に一点鎖線で示す安定化パルス３
１０を出力し、ロータ８６を図８（Ｃ）に示す次の静的
安定位置４００まで移動させる。この技術の詳細は、特
公昭６２−４３１４９号公報に詳細に記載されている。

【００５４】次に、図８（Ｄ）に示すよう、駆動コイル
８２に極性の異なる駆動パルス３００を通電すると、ロ
ータ８６が図中矢印方向へ１８０°回転し、図８（Ａ）
に示す静的安定位置で停止する。

【００５５】このようにして、駆動パルスが出力される
毎に、ステップモータ８０はロータ８６を１８０°づつ
回転するように動作する。

【００５６】このとき、ステップモータ８０を確実に動
作させるためには、時計回路で出力されるモータ駆動パ
ルスをどのように設定するかが問題となる。

【００５７】図１には、本モータ駆動パルスに対するス
テップモータ８０の動作特性が示されている。また、こ
の動作特性は、ステップモータ８０を、時計ケース内に
実装した状態での特性である。

【００５８】発電コイル２２による磁束の影響がない場
合には、図中、１０００で示す作動停止領域が存在する
ことは前述した。したがって、モータ駆動パルス３００
は、正常動作領域１３００に含まれるように設定する。

【００５９】このように設定された駆動パルス３００を
用いることにより、通常の動作時には、ステップモータ
８０を確実に駆動することができる。

【００６０】しかし、キャパシタ４０の過充電を防止す
るため、リミッタ回路５０が動作し、図４（Ｂ）に示す
短絡電流が流れると、発電機１６から発生する磁束の量
が増加し、ステップモータ８０に新たに戻り誤動作領域
１１００が発生することも前述した。

【００６１】しかも、この過充電状態では、キャパシタ
４０の電圧が２．２Ｖとなっているため、この電圧上昇
に連動して補助コンデンサ４２の電圧も２．２Ｖに上昇
し、時計回路７０から出力される駆動パルス３００の電
圧レベルも上昇してしまう。この結果、駆動パルス３０
０の電圧も上昇し、戻り誤動作領域１１００に含まれし
まう事態が発生してしまう。

【００６２】このように、通常動作時を基準にして設定
されたモータ駆動パルスをキャパシタ４０の過充電防止
動作中にも使用すると、ロータ８６に戻り誤動作が発生
してしまう場合がある。

【００６３】図９（Ａ）〜（Ｅ）には、ステップモータ
８０に生ずる戻り誤動作が示されている。

【００６４】同図（Ａ）に示すよう、駆動コイル８２に
駆動パルスを通電すると、ロータ８６はつぎの静的安定
位置４００に向け図中矢印方向へ向けて回転を開始す
る。このとき、駆動パルス３００のパルス幅は、ロータ
８６が通常回転をしている際、ロータ８６のＮ極，Ｓ極
が内ノッチ８８ａ，８８ｂを通過する前後で速やかにオ
フ状態となるように設定されている。しかし、２次電池
の過充電防止動作中においては、駆動パルス３００の電
圧が上昇するため、ロータ８６に作用する回転力が通常
より大きなものとなってしまい、ロータ８６は通常より
速い加速度で回転する。この結果、同図（Ｂ）で示すよ
う、ロータ８６のＮ極、Ｓ極が、次の静的安定位置４０
０を通り越し反転位置に到達しても駆動パルスがオフさ
れず、ロータのＮ極はステータ８４のＳ極、ロータ８６
のＳ極はステータ８４のＮ極による電磁吸引力により目
標とする静的安定位置４００へ向け加速されながら反転
していくことになる。

【００６５】そして、図９（Ｃ）に示す位置で、駆動パ
ルス３００がオフされると、ロータ８６はその慣性によ
って目標とする静的安定位置４００を通り越し、しかも
図９（Ｄ）に示すよう内ノッチ８８ａ、８８ｂの位置も
通り越して、図９（Ｅ）に示すよう駆動パルス印加前の
静的安定位置４００まで戻ってしまう。

【００６６】このようにして、ロータ８６の戻り誤動作
が発生する。その結果、ロータ８６は、駆動パルスを印
加しても全く回転しないことと同じになってしまう。

【００６７】このようなロータ８６の戻り誤動作を防止
するため、本実施例の装置には、図３に示すよう、スイ
ッチ素子５２のオン、オフ動作からキャパシタ４０に対
する過充電防止動作が行われているか否かを検出する過
充電防止検出回路６０が設けられている。そして、この
検出回路６０の検出出力は、時計回路７０へ向け出力さ
れるようになっている。

【００６８】時計回路７０は、過充電防止動作が行われ
ていない場合には、図７（Ａ）に示す通常のパルス幅ｔ
_Wの駆動パルス３００を出力し、過充電防止動作が検出
されると、図７（Ｂ）に示すよう、本来の駆動パルスエ
リア３００ａの後半に運針用ロータの逆転防止エリア３
００ｂを含んだ駆動パルス３００を出力するように形成
されている。

【００６９】これにより、例えば図９（Ｃ）に示すロー
タ位置が、図７（Ａ），（Ｂ）に示す駆動パルスエリア
３００ａの終了時ｔ_bであっても、実施例の時計回路７
０からは、図７（Ｂ）に示すよう引き続いて逆転防止エ
リア３００ｂのパルスが出力されることになる。このた
め、図９（Ｆ）に示すよう、このロータ８６が慣性によ
り、目標とする静的安定位置４００を通り越すと、ステ
ータ８４のＳ、Ｎ極とロータ８６のＮ、Ｓ極間でロータ
８６を正転方向へ引き戻す電磁吸引力が発生し、その後
駆動パルス３００がオフされた場合でも、ロータ８６は
図９（Ｇ）に示す目標とする静的安定位置４００へ復帰
して停止することになる。

【００７０】このように、本実施例によれば、駆動パル
ス３００の後半に、運針用ロータ８６の逆転防止エリア
３００ｂを含ませて出力することにより、キャパシタ４
０の過充電防止動作中におけるロータ８６の戻り誤動作
を確実に防止することができる。

【００７１】なお、図７（Ｂ）に示すよう、後半に逆転
防止エリアを含んだモータ駆動パルスを、過充電防止動
作が行われているか否かに拘らず常時出力するように構
成しても良いが、このようにすると電力消費の面で問題
が発生する。

【００７２】これに対し、本実施例のように、通常的に
は図７（Ａ）に示すような駆動パルス３００を出力し、
過充電防止動作が行われている場合のみに、図７（Ｂ）
に示すような逆転防止エリア３００ｂを含んだ駆動パル
ス３００を出力するように構成する。これにより、ロー
タ８６の戻り誤動作を防止するための電力消費を節約
し、キャパシタ４０の充電エネルギーを効率的に使用す
ることができる。

【００７３】なお、図７（Ｂ）に示す実施例では、過充
電防止動作中に出力されるモータ駆動パルス３００を連
続的なパルス波形として形成した場合を例にとり説明し
たが、本発明はこれに限らず、必要に応じ各種のパルス
構成を採用することができる。

【００７４】例えば、図７（Ｃ）に示すよう、モータ駆
動パルス３００の逆転防止エリア３００ｂを、間欠パル
スとして形成することもできる。このようにすることに
より、パルス出力時における電力をさらに節約し、エネ
ルギーの有効利用を図ることができる。

【００７５】また、通常のパルスエリア３００ａの後半
から、逆転防止エリア３００ｂにかけて、間欠パルスを
出力するような構成としても良い。

【００７６】以上説明したように本実施例のアナログ電
子時計では、リミッタ回路５０が動作していない場合に
は、図７（Ａ）に示すような駆動パルス３００を用い、
リミッタ回路５０が動作しキャパシタ４０の過充電防止
動作を行っている場合には、図７（Ｂ）〜（Ｄ）に示す
ような逆転防止エリア３００ｂを含んだモータ駆動パル
ス３００を用いることにより、キャパシタ４０の過充電
防止動作時における運針用モータの誤動作を確実に防止
し、正確な時刻表示を行うことが可能となる。

【００７７】なお、本発明は前記実施例に限定されるも
のではなく、本発明の要旨の範囲内で各種の変形実施が
可能である。

【００７８】例えば、前記実施例では、モータ駆動パル
スの後半に逆転防止エリアを設定して、ロータの戻り誤
動作を防止したが、本発明はこれに限らず、モータ駆動
パルスの電圧レベルを、例えば図１に示す戻り誤動作領
域１１００以下の値に低下させて出力するようにしても
良い。すなわち、過充電防止動作中は、キャパシタ４０
の電圧が高くなり、この影響を受けて駆動パルスの電圧
レベルも上昇することは前述した。従って、この電圧上
昇分だけ、過充電防止動作中は、モータ駆動パルスの電
圧レベルを下げて出力することにより、前記実施例と同
様にして運針用のモータの誤動作を防止することができ
る。

【００７９】なお、このような電圧制御は、例えば図３
に示すよう、過充電防止動作検出回路６０の検出出力を
昇圧回路４４に入力して、昇圧回路４４で前記電圧制御
を行うように形成しても良い。この場合、昇圧回路４４
は、前記キャパシタ４０の過充電防止動作中は、モータ
駆動パルス３００の電圧レベルが前記戻り誤動作領域１
１００以下の値となるよう、昇圧レベルを低下させて補
助コンデンサ４２へ向け充電電圧を出力するように形成
される。

【００８０】また、これ以外にも、過充電防止動作検出
回路６０の検出に基づき、時計回路７０自身が、モータ
駆動パルス３００の電圧レベルを調整するように形成し
ても良い。すなわち、２次電源の過充電防止動作中は、
時計回路７０は、モータ駆動パルス３００の電圧レベル
を前記戻り領域以下の電圧に低下させて出力するように
構成すれば良い。

【００８１】また、前記実施例では、本発明の腕時計に
適用した場合を例にとり説明したが、本発明はこれ以外
の各種の携帯用時計に適用可能であることは言うまでも
ない。

【００８２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
使用者の動作にともない発生する運動エネルギーを利用
して、２次電池を充電するタイプのアナログ電子時計に
おいて、２次電池の過充電防止動作中における運針用モ
ータの誤動作を防止し、正確な時刻表示を行うことを可
能とするアナログ電子時計およびその充電方法を提供で
きるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】モータ駆動パルスに対するステップモータの動
作特性の説明図である。

【図２】本実施例の電子時計の機械構成の要部を示す説
明図である。

【図３】実施例のアナログ電子時計の回路図である。

【図４】同図（Ａ）は２次電池に対する充電動作の概略
説明図であり、同図（Ｂ）は過充電保護動作の概略説明
図である。

【図５】腕時計の時計ケース内に収納された発電機とス
テップモータとの位置関係の説明図である。

【図６】ステップモータに出力されるモータ駆動パルス
の説明図である。

【図７】モータ駆動パルスの詳細な説明図である。

【図８】本発明の電子時計に用いられるステップモータ
の動作説明図である。

【図９】ステップモータの戻り誤動作発生原理と、本発
明の原理の説明図である。

【符号の説明】

１０発電手段１２回転錘１４輪列機構１６発電機２２発電コイル４０キャパシタ４２補助コンデンサ４４昇圧回路５０リミッタ回路６０過充電動作検出回路７０時計回路８０ステップモータ８２駆動コイル

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】使用者の動作にともなう運動エネルギー
を電気エネルギーに変換し、発電コイルから充電用電気
エネルギーとして出力する発電手段と、前記充電用電気エネルギーにより充電される２次電源
と、前記２次電源の電圧が所定電圧に達すると前記２次電源
に対する前記充電用電気エネルギーのバイパス回路を形
成し、２次電源の過充電防止動作を行う過充電防止手段
と、前記２次電源の充電エネルギーを用いて作動し、モータ
駆動パルスを出力する時計回路と、前記モータ駆動パルスが駆動コイルに通電されることに
より、運針用のロータを回転駆動する運針用モータと、を含み、前記時計回路は、後半に前記運針用ロータの逆転防止エリアを含んだモー
タ駆動パルスを出力するよう形成されたことを特徴とす
るアナログ電子時計。
【請求項２】請求項１において、前記時計回路は、前記２次電源の過充電防止動作を検出し、前記過充電防
止動作が検出されているときに、前記モータ駆動パルス
の後半に前記逆転防止エリアを含ませて出力することを
特徴とするアナログ電子時計。
【請求項３】請求項１，２のいずれかにおいて、前記時計回路は、前記逆転防止エリアを間欠パルスで構成したことを特徴
とするアナログ電子時計。
【請求項４】請求項１〜３のいずれかにおいて、前記発電手段は、回転自在に取付けられ、使用者の動作に伴い発生する運
動エネルギーを回転運動に変換する回転錘と、前記回転運動により回転駆動される発電用ロータを含
み、この発電用ロータの回転により前記発電コイルから
充電用電気エネルギーとしての充電電圧を出力する発電
機と、を含むことを特徴とするアナログ電子時計。
【請求項５】使用者の動作にともなう運動エネルギー
を電気エネルギーに変換し、発電コイルから充電用電気
エネルギーとして出力する発電手段と、前記充電用電気エネルギーにより充電される２次電源
と、前記２次電源の電圧が所定電圧に達すると前記２次電源
に対する前記充電用電気エネルギーのバイパス回路を形
成し、２次電源の過充電防止動作を行う過充電防止手段
と、前記２次電源の充電エネルギーを用いて作動し、モータ
駆動パルスを出力する時計回路と、前記モータ駆動パルスが駆動コイルに通電されることに
より、運針用のロータを回転駆動する運針用モータと、を含み、前記２次電源の過充電防止動作中は、前記モータ駆動パ
ルスの電圧レベルを、前記運針用モータの戻り誤動作領
域以下に低下させて出力することを特徴とするアナログ
電子時計。
【請求項６】請求項５において、前記２次電源は、前記充電用電気エネルギーにより充電される２次電池
と、前記２次電池の電圧を昇圧する昇圧回路と、昇圧回路の出力電圧で充電される補助電池と、を含み、前記昇圧回路は、前記２次電源の過充電防止動作中は、前記モータ駆動パ
ルスの電圧レベルが前記戻り誤動作領域以下となるよ
う、昇圧レベルを低下させることを特徴とするアナログ
電子時計。
【請求項７】請求項５において、前記時計回路は、前記２次電源の過充電防止動作中は、前記モータ駆動パ
ルスの電圧レベルを前記戻り誤動作領域以下に低下させ
ることを特徴とするアナログ電子時計。
【請求項８】運針用モータの駆動コイルに向けモータ
駆動パルスを出力する時計回路の駆動電源となる２次電
源を充電する方法において、使用者の動作にともなう運動エネルギーを電気エネルギ
ーに変換し、発電コイルから充電用電気エネルギーを出
力し２次電源を充電する工程と、前記２次電源の電圧が所定電圧に達すると前記２次電源
に対する前記充電用電気エネルギーのバイパス回路を形
成し、２次電源の過充電を防止する工程と、前記バイパス回路が形成されているときは、前記モータ
駆動パルスの後半に前記運針用ロータの逆転防止エリア
を含ませて出力させる工程と、を含むことを特徴とするアナログ電子時計の充電方法。
【請求項９】運針用モータの駆動コイルに向けモータ
駆動パルスを出力する時計回路の駆動電源となる２次電
源を充電する方法において、使用者の動作にともなう運動エネルギーを電気エネルギ
ーに変換し、発電コイルから充電用電気エネルギーを出
力し２次電源を充電する工程と、前記２次電源の電圧が所定電圧に達すると前記２次電源
に対する前記充電用電気エネルギーのバイパス回路を形
成し、２次電源の過充電を防止する工程と、前記バイパス回路が形成されているときは、前記モータ
駆動パルスの電圧レベルを、前記運針用モータの戻り誤
動作領域以下に低下させて出力させる工程と、を含むことを特徴とするアナログ電子時計の充電方法。