JPH1039054A - アナログ式電子時計 - Google Patents
アナログ式電子時計Info
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- JPH1039054A JPH1039054A JP19618096A JP19618096A JPH1039054A JP H1039054 A JPH1039054 A JP H1039054A JP 19618096 A JP19618096 A JP 19618096A JP 19618096 A JP19618096 A JP 19618096A JP H1039054 A JPH1039054 A JP H1039054A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 静電モ−タを用いたステップ運針の可能なア
ナログ電子時計を提案すること 【解決手段】 複数の固定電極を有するステ−タと可動
電極を有するロ−タを微小間隔を介して相対配置し、両
電極間に電圧を印加することによりロ−タが水平方向に
移動する平行吸引型静電モ−タ構造を用い、ロ−タの変
位量から規正される間隔毎にステ−タ上に形成された第
１、第２及び第３の固定電極に順次電圧を掃引印加する
ことにより指針を回転させる。上記静電モ−タ構造は文
字板に対してアナログ指針と反対位置に配置し、かつ指
針はロ−タの動きと呼応して運針するように結合されて
いる。
ナログ電子時計を提案すること 【解決手段】 複数の固定電極を有するステ−タと可動
電極を有するロ−タを微小間隔を介して相対配置し、両
電極間に電圧を印加することによりロ−タが水平方向に
移動する平行吸引型静電モ−タ構造を用い、ロ−タの変
位量から規正される間隔毎にステ−タ上に形成された第
１、第２及び第３の固定電極に順次電圧を掃引印加する
ことにより指針を回転させる。上記静電モ−タ構造は文
字板に対してアナログ指針と反対位置に配置し、かつ指
針はロ−タの動きと呼応して運針するように結合されて
いる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は指針を用いて時刻表
示を行うアナログ式電子時計に関し、更に詳しくは駆動
モ−タとして静電モ−タを用いたアナログ式電子時計に
関する。
示を行うアナログ式電子時計に関し、更に詳しくは駆動
モ−タとして静電モ−タを用いたアナログ式電子時計に
関する。
【０００２】
【従来の技術】近年のデジタル技術の進歩にも拘わら
ず、時刻表示方式としてはいまだにアナログ式が主流と
なっている。この理由として時計には正確性と同時に装
飾性が要求されており、表示品質及びデザイン性の高さ
などからアナログ優位は替わりそうにない。現状のアナ
ログ式電子時計の駆動モ−タにはステッピングモ−タが
用いられており、広く普及している。
ず、時刻表示方式としてはいまだにアナログ式が主流と
なっている。この理由として時計には正確性と同時に装
飾性が要求されており、表示品質及びデザイン性の高さ
などからアナログ優位は替わりそうにない。現状のアナ
ログ式電子時計の駆動モ−タにはステッピングモ−タが
用いられており、広く普及している。
【０００３】近年、エコロジ−意識の高揚から時計に対
しても有害金属を含んだ電池を使用しないことが望まれ
ており、さらには電池交換不要のシステム構築が急がれ
ている。このための方策として前者に対してはリチウム
電池の使用が有効であるが数年に一度の電池交換作業は
煩雑であるため早急に後者を実現する必要がある。後者
に対しては電池容量のアップ、更なる低消費エネルギ−
対策などが考えられるが、腕時計としての外径寸法制約
から大容量電池は使用できず、ステッピングモ−タにつ
いても原理的制約からこれ以上の飛躍的な消費電流低減
は期待できない状況にある。
しても有害金属を含んだ電池を使用しないことが望まれ
ており、さらには電池交換不要のシステム構築が急がれ
ている。このための方策として前者に対してはリチウム
電池の使用が有効であるが数年に一度の電池交換作業は
煩雑であるため早急に後者を実現する必要がある。後者
に対しては電池容量のアップ、更なる低消費エネルギ−
対策などが考えられるが、腕時計としての外径寸法制約
から大容量電池は使用できず、ステッピングモ−タにつ
いても原理的制約からこれ以上の飛躍的な消費電流低減
は期待できない状況にある。
【０００４】また電池交換不要システムとして太陽電池
もしくは発電機構の応用があるが現状では時計駆動のた
めの消費エネルギ−量に比して発電能力が小さいために
初期起動特性や駆動寿命などに課題を残している。
もしくは発電機構の応用があるが現状では時計駆動のた
めの消費エネルギ−量に比して発電能力が小さいために
初期起動特性や駆動寿命などに課題を残している。
【０００５】また、マイクロマシン技術の進展により時
計に静電モ−タを用いることも提案されている。「Ｅｌ
ｅｃｔｒｏｄｅｐｏｓｉｔｅｄ ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａ
ｔｉｃ ｗｏｂｂｌｅ ｍｏｔｏｒｓ ｏｎ ｓｉｌｉ
ｃｏｎ ｆｏｒ ｗｒｉｓｔｗａｔｃｈ ａｐｐｌｉｃ
ａｔｉｏｎ」 Ｌ. Ｐａｒａｔｔｅ、Ｎ. Ｆ. ｄｅＲｏ
ｏｉｊ, Ｓｗｉｔｚｅｒｌａｎｄ，Ｔｈｅ ７ｔｈ Ｉ
ｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏ
ｎ Ｓｏｌｉｄ−ｓｔａｔｅ Ｓｅｎｓｏｒｓ ａｎｄ
Ａｃｔｕａｔｏｒｓ Ｊｕｎｅ ７−１０, １９９３
に開示されている。しかし、いまだ原理的な検討段階に
とどまっており、運動方法についても連続回転が前提と
なっておりステップ運針に関する考察はなされていな
い。
計に静電モ−タを用いることも提案されている。「Ｅｌ
ｅｃｔｒｏｄｅｐｏｓｉｔｅｄ ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａ
ｔｉｃ ｗｏｂｂｌｅ ｍｏｔｏｒｓ ｏｎ ｓｉｌｉ
ｃｏｎ ｆｏｒ ｗｒｉｓｔｗａｔｃｈ ａｐｐｌｉｃ
ａｔｉｏｎ」 Ｌ. Ｐａｒａｔｔｅ、Ｎ. Ｆ. ｄｅＲｏ
ｏｉｊ, Ｓｗｉｔｚｅｒｌａｎｄ，Ｔｈｅ ７ｔｈ Ｉ
ｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏ
ｎ Ｓｏｌｉｄ−ｓｔａｔｅ Ｓｅｎｓｏｒｓ ａｎｄ
Ａｃｔｕａｔｏｒｓ Ｊｕｎｅ ７−１０, １９９３
に開示されている。しかし、いまだ原理的な検討段階に
とどまっており、運動方法についても連続回転が前提と
なっておりステップ運針に関する考察はなされていな
い。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】時計外観は従来のアナ
ログ式の運針状態を踏襲しつつ更なる低消費エネルギ−
化を図るための一手段として静電モ−タは大きな可能性
を有しているが、前述のように実用化に向けてはまだま
だ解決しなければならない問題が多い。特に一般的な静
電モ−タ構造においては発生する回転力が小さいことと
静電モ−タを用いたステップ運針が実現できていないこ
とが大きな課題として挙げられる。
ログ式の運針状態を踏襲しつつ更なる低消費エネルギ−
化を図るための一手段として静電モ−タは大きな可能性
を有しているが、前述のように実用化に向けてはまだま
だ解決しなければならない問題が多い。特に一般的な静
電モ−タ構造においては発生する回転力が小さいことと
静電モ−タを用いたステップ運針が実現できていないこ
とが大きな課題として挙げられる。
【０００７】上記課題に対して、本発明においてはステ
ッピングモ−タに替わる新しい駆動モ−タとして静電モ
−タを用い、更にはアナログ時計の指針を回転駆動する
ための電極構造を工夫することにより、従来時計と同様
に１秒毎のステップ運針を達成しつつ大幅な消費エネル
ギ−の低減化を達成することを目的とする。
ッピングモ−タに替わる新しい駆動モ−タとして静電モ
−タを用い、更にはアナログ時計の指針を回転駆動する
ための電極構造を工夫することにより、従来時計と同様
に１秒毎のステップ運針を達成しつつ大幅な消費エネル
ギ−の低減化を達成することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明におけるアナログ
式電子時計は、時計基準信号を出力する発振回路と、発
振回路の出力信号を入力して分周する分周回路と、分周
回路の出力信号を入力して時刻情報を表示するための出
力信号を合成する波形合成回路と、波形合成回路の出力
信号を入力して静電モ−タを駆動する駆動信号を出力す
るモ−タ駆動回路と、モ−タ駆動回路の出力信号を入力
することによりステ−タと微小間隔を有して回転するロ
−タと、ロ−タの回転により動作する時刻表示機構とを
有することを特徴とする。
式電子時計は、時計基準信号を出力する発振回路と、発
振回路の出力信号を入力して分周する分周回路と、分周
回路の出力信号を入力して時刻情報を表示するための出
力信号を合成する波形合成回路と、波形合成回路の出力
信号を入力して静電モ−タを駆動する駆動信号を出力す
るモ−タ駆動回路と、モ−タ駆動回路の出力信号を入力
することによりステ−タと微小間隔を有して回転するロ
−タと、ロ−タの回転により動作する時刻表示機構とを
有することを特徴とする。
【０００９】更に具体的には、多数の固定電極を有する
ステ−タと可動電極を有するロ−タを微小間隔を介して
相対配置し、両電極間に電圧を印加することによりロ−
タが水平方向に移動する平行吸引型静電モ−タ構造を用
い、ロ−タの変位量から規正される間隔毎にステ−タ上
に形成された第１、第２及び第３の固定電極に順次電圧
を掃引印加することにより指針を回転移動させる。さら
には上記静電モ−タ構造を文字板に対してアナログ指針
と反対位置に配置し、かつ指針はロ−タの動きと呼応し
て運針するように結合されている。
ステ−タと可動電極を有するロ−タを微小間隔を介して
相対配置し、両電極間に電圧を印加することによりロ−
タが水平方向に移動する平行吸引型静電モ−タ構造を用
い、ロ−タの変位量から規正される間隔毎にステ−タ上
に形成された第１、第２及び第３の固定電極に順次電圧
を掃引印加することにより指針を回転移動させる。さら
には上記静電モ−タ構造を文字板に対してアナログ指針
と反対位置に配置し、かつ指針はロ−タの動きと呼応し
て運針するように結合されている。
【００１０】
【作用】上記のような構造を有する静電モ−タにおい
て、可動電極と固定電極間に電圧を印加することにより
ロ−タを移動させその結果として指針を回転移動させる
に際して、固定電極の電圧印加電極を第１、第２、第３
に順次切り換えて選択することによりロ−タは水平方向
への一定変位を繰り返す。
て、可動電極と固定電極間に電圧を印加することにより
ロ−タを移動させその結果として指針を回転移動させる
に際して、固定電極の電圧印加電極を第１、第２、第３
に順次切り換えて選択することによりロ−タは水平方向
への一定変位を繰り返す。
【００１１】例えば秒針の運針を想定した場合には、図
３に示すようにステ−タ２の円周上で３０分割された第
１の固定電極３ａとロ−タ１の円周上で２０分割された
可動電極４ａとの間に電圧印加することにより第１の固
定電極３ａと相対する１０箇所の可動電極４ａとの間に
回転力が発生し可動電極４ａは第１の固定電極３ａと正
対する位置まで回転運動する。この時、第２の固定電極
３ｂに対して前記１０箇所の可動電極４ａと隣接する可
動電極４ｂの一部が相対する位置にある。ついで１秒後
に第２の固定電極３ｂと可動電極４ｂの間に電圧印加す
ることにより上記と同様にして図４に示すように可動電
極４ｂは第２の固定電極３ｂと正対する位置まで回転運
動を行う。同様にして次の１秒後には第３の固定電極３
ｃに、更に次の１秒後には再び第１の固定電極３ａに電
圧印加を順次切り換えていくことにより結果的に１秒毎
のステップ運針を実現できる。
３に示すようにステ−タ２の円周上で３０分割された第
１の固定電極３ａとロ−タ１の円周上で２０分割された
可動電極４ａとの間に電圧印加することにより第１の固
定電極３ａと相対する１０箇所の可動電極４ａとの間に
回転力が発生し可動電極４ａは第１の固定電極３ａと正
対する位置まで回転運動する。この時、第２の固定電極
３ｂに対して前記１０箇所の可動電極４ａと隣接する可
動電極４ｂの一部が相対する位置にある。ついで１秒後
に第２の固定電極３ｂと可動電極４ｂの間に電圧印加す
ることにより上記と同様にして図４に示すように可動電
極４ｂは第２の固定電極３ｂと正対する位置まで回転運
動を行う。同様にして次の１秒後には第３の固定電極３
ｃに、更に次の１秒後には再び第１の固定電極３ａに電
圧印加を順次切り換えていくことにより結果的に１秒毎
のステップ運針を実現できる。
【００１２】この時の回転移動力は固定電極と可動電極
間に発生する。又静電モータ構造は文字板の裏側に構成
されるために時計外観品質とは無関係に形状、大きさを
設定できる。このために最大で時計文字板とほぼ同面積
を静電モ−タ構造のために使用できるようになり、必要
寸法が大きく取れるために十分な回転移動力が得られ
る。また、複数箇所のステ−タとロ−タ間に働く力の総
計が回転移動力として発生するため従来に比して十分大
きな力が得られる。この回転力はロ−タから指針に伝達
されステップ運針を実現する。
間に発生する。又静電モータ構造は文字板の裏側に構成
されるために時計外観品質とは無関係に形状、大きさを
設定できる。このために最大で時計文字板とほぼ同面積
を静電モ−タ構造のために使用できるようになり、必要
寸法が大きく取れるために十分な回転移動力が得られ
る。また、複数箇所のステ−タとロ−タ間に働く力の総
計が回転移動力として発生するため従来に比して十分大
きな力が得られる。この回転力はロ−タから指針に伝達
されステップ運針を実現する。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下に図面を用いて本発明の第１
の実施の形態を説明する。図１は第１の実施の形態に用
いる平行吸引型静電モ−タ構造の一部を示す上面模式
図、図２はロ−タの動きを模式的に説明する模式図であ
る。図１において外径４ｍｍ程度のロ−タ１とステ−タ
２が微小間隔ｄを介して相対することにより静電モ−タ
６を構成している。ここでは、秒針のステップ運針を達
成するためにステ−タ２上に形成された固定電極３をス
テータ２の円周上に均等に３０分割してある。他方、ロ
−タ１の円周上には一つの固定電極３の幅と同じ幅でか
つ均等に２０分割となるように可動電極４を形成した。
の実施の形態を説明する。図１は第１の実施の形態に用
いる平行吸引型静電モ−タ構造の一部を示す上面模式
図、図２はロ−タの動きを模式的に説明する模式図であ
る。図１において外径４ｍｍ程度のロ−タ１とステ−タ
２が微小間隔ｄを介して相対することにより静電モ−タ
６を構成している。ここでは、秒針のステップ運針を達
成するためにステ−タ２上に形成された固定電極３をス
テータ２の円周上に均等に３０分割してある。他方、ロ
−タ１の円周上には一つの固定電極３の幅と同じ幅でか
つ均等に２０分割となるように可動電極４を形成した。
【００１４】ロ−タ１及びステ−タ２はマイクロマシニ
ング技術として有名なＬＳＩ微細加工技術、成膜技術及
び電鋳技術などを用いて試作した。これらの技術は「動
くシリコンへ Ｓｉマイクロマシニング技術」、日経エ
レクトロニクス１９８９．８．２１に開示されている。
ガラス基板上にＬＩＧＡ（ＬｉｔｈｏｇｒａｐｈｉｃＧ
ａｌｖａｎｏｆｏｒｍｕｎｇ Ａｂｆｏｒｍｕｎｇ）プ
ロセスを用いて必要形状の反転形状にレジスト形成し、
次いでＮｉ電鋳を行うことにより必要形状のロ−タ１及
びステ−タ２を形成した。この際、ロ−タ１の下部及び
外周部に予めＣｕメッキ層を形成し工程の最後に電解エ
ッチングを行うことでＣｕメッキ層のみを除去すること
によりロ−タ１の基板からの遊離及びステ−タ２との微
小間隔を得た。今回は可動電極間に固定電極幅の半分の
スペ−スを設けるようにロ−タ歯型形状を形成すること
で上記仕様を満たした。
ング技術として有名なＬＳＩ微細加工技術、成膜技術及
び電鋳技術などを用いて試作した。これらの技術は「動
くシリコンへ Ｓｉマイクロマシニング技術」、日経エ
レクトロニクス１９８９．８．２１に開示されている。
ガラス基板上にＬＩＧＡ（ＬｉｔｈｏｇｒａｐｈｉｃＧ
ａｌｖａｎｏｆｏｒｍｕｎｇ Ａｂｆｏｒｍｕｎｇ）プ
ロセスを用いて必要形状の反転形状にレジスト形成し、
次いでＮｉ電鋳を行うことにより必要形状のロ−タ１及
びステ−タ２を形成した。この際、ロ−タ１の下部及び
外周部に予めＣｕメッキ層を形成し工程の最後に電解エ
ッチングを行うことでＣｕメッキ層のみを除去すること
によりロ−タ１の基板からの遊離及びステ−タ２との微
小間隔を得た。今回は可動電極間に固定電極幅の半分の
スペ−スを設けるようにロ−タ歯型形状を形成すること
で上記仕様を満たした。
【００１５】この構造における発生する回転力を図２を
用いて説明すると、固定電極３及び可動電極４の厚さｂ
と、固定電極３と可動電極４との微小間隔ｄと、固定電
極３と可動電極４との間の比誘電率εを有し、図１に示
すように配置された一対のロ−タ１、ステ−タ２間に発
生する回転力Ｆは数式Ｆ＝（ｂεＶ2 ）／（２ｄ）で表
され、図２中矢印で示した方向に働く。この時の回転力
Ｆは固定電極３と可動電極４の相対位置には依存しな
い。このため固定電極３と可動電極４との間に印可する
電圧Ｖを変えずに回転力Ｆを大きくするためには電極の
厚さｂ及び比誘電率εを大きくし微小間隔ｄを小さくで
きれば良い。しかし、いずれも構造上あるいは製造上の
制約があるために限界があり、回転力Ｆが大きくできな
いという問題があった。今回は微細加工技術などを用い
ることにより電極の厚さｂの値は、ほぼ１００μｍ、微
小間隔ｄの値は、ほぼ１０μｍを得た。尚、この場合の
比誘電率εの値は、１である。
用いて説明すると、固定電極３及び可動電極４の厚さｂ
と、固定電極３と可動電極４との微小間隔ｄと、固定電
極３と可動電極４との間の比誘電率εを有し、図１に示
すように配置された一対のロ−タ１、ステ−タ２間に発
生する回転力Ｆは数式Ｆ＝（ｂεＶ2 ）／（２ｄ）で表
され、図２中矢印で示した方向に働く。この時の回転力
Ｆは固定電極３と可動電極４の相対位置には依存しな
い。このため固定電極３と可動電極４との間に印可する
電圧Ｖを変えずに回転力Ｆを大きくするためには電極の
厚さｂ及び比誘電率εを大きくし微小間隔ｄを小さくで
きれば良い。しかし、いずれも構造上あるいは製造上の
制約があるために限界があり、回転力Ｆが大きくできな
いという問題があった。今回は微細加工技術などを用い
ることにより電極の厚さｂの値は、ほぼ１００μｍ、微
小間隔ｄの値は、ほぼ１０μｍを得た。尚、この場合の
比誘電率εの値は、１である。
【００１６】本発明の第１の実施の形態においては回転
力Ｆを複数箇所に同時に発生させることにより結果とし
て大きな回転力を得、合わせてステップ運針を実現する
ものであり図３を用いて詳細を説明する。固定電極及び
可動電極は上述のようにそれぞれ３０分割、２０分割し
てある。図３は第１固定電極３ａと可動電極４ａ間に電
圧が印加されロ−タ１が右回転運動し第１固定電極３ａ
と可動電極４ａ（図３の斜線の部分。円周上では１０箇
所ある。）とが正対した状態を示している。
力Ｆを複数箇所に同時に発生させることにより結果とし
て大きな回転力を得、合わせてステップ運針を実現する
ものであり図３を用いて詳細を説明する。固定電極及び
可動電極は上述のようにそれぞれ３０分割、２０分割し
てある。図３は第１固定電極３ａと可動電極４ａ間に電
圧が印加されロ−タ１が右回転運動し第１固定電極３ａ
と可動電極４ａ（図３の斜線の部分。円周上では１０箇
所ある。）とが正対した状態を示している。
【００１７】この状態で電圧印加を継続するとロ−タ１
とステ−タ２間に引力が発生するために秒針に対する保
持力として作用する。このためステップ運針後の保持時
に外力が働いても今の状態に戻そうとする復元力のため
に指針は正常位置に留まることが可能である。この復元
力は外力発生時にのみ発生するため正常時においては何
ら特別な力は必要としない。
とステ−タ２間に引力が発生するために秒針に対する保
持力として作用する。このためステップ運針後の保持時
に外力が働いても今の状態に戻そうとする復元力のため
に指針は正常位置に留まることが可能である。この復元
力は外力発生時にのみ発生するため正常時においては何
ら特別な力は必要としない。
【００１８】第１固定電極３ａと可動電極４ａ間に電圧
印加した１秒後に第２固定電極３ｂに電圧印加場所を掃
引し可動電極４ａｂとの間に３０Ｖを印加することによ
りロ−タ１の円周上の１０箇所の第２固定電極３ｂと一
部相対した可動電極４ｂとの間に合計８×１０-7Ｎの回
転力が発生し図４に示すようにロ−タ１は６゜右に回転
する。この時、可動電極４ｂが第２固定電極３ｂと正対
し停止する（図中斜線で示した部分。円周上では１０箇
所ある）。ついで１秒後に第３固定電極３ｃに電圧印加
場所を掃引することで図５に示すようにロ−タ１は更に
６゜右に回転し可動電極４ａが第３の固定電極３ｃと正
対し停止する（図中斜線で示した部分。円周上では１０
箇所ある）。以下同様の操作を繰り返すことにより秒針
は１秒毎のステップ運針を繰り返す。図３、図４及び図
５から明らかなようにロ−タ１は一動作で固定電極ピッ
チの半分に相当する距離を移動するため本発明の第１の
実施の形態においては６°ずつステップ運針できる。更
に電圧を印加する固定電極の順序を第１、第３、第２に
順次掃引することにより逆回転も可能である。
印加した１秒後に第２固定電極３ｂに電圧印加場所を掃
引し可動電極４ａｂとの間に３０Ｖを印加することによ
りロ−タ１の円周上の１０箇所の第２固定電極３ｂと一
部相対した可動電極４ｂとの間に合計８×１０-7Ｎの回
転力が発生し図４に示すようにロ−タ１は６゜右に回転
する。この時、可動電極４ｂが第２固定電極３ｂと正対
し停止する（図中斜線で示した部分。円周上では１０箇
所ある）。ついで１秒後に第３固定電極３ｃに電圧印加
場所を掃引することで図５に示すようにロ−タ１は更に
６゜右に回転し可動電極４ａが第３の固定電極３ｃと正
対し停止する（図中斜線で示した部分。円周上では１０
箇所ある）。以下同様の操作を繰り返すことにより秒針
は１秒毎のステップ運針を繰り返す。図３、図４及び図
５から明らかなようにロ−タ１は一動作で固定電極ピッ
チの半分に相当する距離を移動するため本発明の第１の
実施の形態においては６°ずつステップ運針できる。更
に電圧を印加する固定電極の順序を第１、第３、第２に
順次掃引することにより逆回転も可能である。
【００１９】上記の静電モ−タをアナログ電子時計に組
み込んだ時の概略及び時刻表示システムを図６、図７に
示す。図７は本発明のアナログ式電子時計の実施例を示
すブロック図である。発振回路５１は水晶振動子（図示
せず）などを源振として時間基準信号を出力する。分周
回路５２は発振回路５１の出力信号を入力して分周す
る。波形合成回路５３は分周回路５２の出力信号を入力
して静電モ−タを駆動するためのパルスを合成する。モ
−タ駆動回路５４は波形合成回路５３の出力信号を入力
して静電モ−タを駆動する駆動信号を出力する。
み込んだ時の概略及び時刻表示システムを図６、図７に
示す。図７は本発明のアナログ式電子時計の実施例を示
すブロック図である。発振回路５１は水晶振動子（図示
せず）などを源振として時間基準信号を出力する。分周
回路５２は発振回路５１の出力信号を入力して分周す
る。波形合成回路５３は分周回路５２の出力信号を入力
して静電モ−タを駆動するためのパルスを合成する。モ
−タ駆動回路５４は波形合成回路５３の出力信号を入力
して静電モ−タを駆動する駆動信号を出力する。
【００２０】静電モ−タ６は、ステ−タ２と微小間隔を
有してなるロ−タ１とからなり、ロ−タ１はモ−タ駆動
回路５４の出力信号を入力することにより回転する。時
刻表示機構５５はロ−タ１の回転を受けて相対運動を行
う。
有してなるロ−タ１とからなり、ロ−タ１はモ−タ駆動
回路５４の出力信号を入力することにより回転する。時
刻表示機構５５はロ−タ１の回転を受けて相対運動を行
う。
【００２１】図６は本発明の第１の実施の形態を示す断
面模式図であり、時針、分針、秒針がそれぞれに独立に
構成された静電モ−タにより駆動される様子を示してい
る。秒針４４の動きに注目して説明すると、受け板４６
にはロ−タ１の回転軸の軸受けが設けられ秒針軸４５が
保持されている。この秒針軸４５には、秒針用ロ−タ４
１が組み込まれ秒針用ステ−タ４２と微小間隔を有して
配置される。秒針用ロ−タ４１と秒針用ステ−タ４２に
より秒針用静電モ−タが構成され、外部からの出力信号
を受けて秒針用ロ−タが回転運動を行い、この動きは秒
針軸４５を介して文字板４３に対して反対位置に勘合さ
れた秒針４４に伝わりステップ運針を行う。
面模式図であり、時針、分針、秒針がそれぞれに独立に
構成された静電モ−タにより駆動される様子を示してい
る。秒針４４の動きに注目して説明すると、受け板４６
にはロ−タ１の回転軸の軸受けが設けられ秒針軸４５が
保持されている。この秒針軸４５には、秒針用ロ−タ４
１が組み込まれ秒針用ステ−タ４２と微小間隔を有して
配置される。秒針用ロ−タ４１と秒針用ステ−タ４２に
より秒針用静電モ−タが構成され、外部からの出力信号
を受けて秒針用ロ−タが回転運動を行い、この動きは秒
針軸４５を介して文字板４３に対して反対位置に勘合さ
れた秒針４４に伝わりステップ運針を行う。
【００２２】分針、時針についても同様に中受け板４７
及び地板４８上にそれぞれの駆動用の静電モ−タが形成
され、同様にして分針、時針に運動が伝達される。この
静電モ−タはマイクロマシニング技術を用いて製造され
るために従来のステッピングモ−タに比して非常に薄型
であり秒針、分針、時針用としてのそれぞれ個別の静電
モ−タを図６のように重ねる構造も可能となる。分針及
び時針はロ−タ及びステ−タの電極分割数に従ったステ
ップ運針が可能で例えばロ−タをそれぞれ６０分割、１
８分割しておくことにより３０秒及び２０分に一度の運
針が達成され従来とほとんど違和感のない運針が実現で
きる。あるいは分針及び時針に秒針と同一仕様の静電モ
−タを用いることにより１種類の静電モ−タで１秒、１
分及び１２分に一度の運針が得られる。
及び地板４８上にそれぞれの駆動用の静電モ−タが形成
され、同様にして分針、時針に運動が伝達される。この
静電モ−タはマイクロマシニング技術を用いて製造され
るために従来のステッピングモ−タに比して非常に薄型
であり秒針、分針、時針用としてのそれぞれ個別の静電
モ−タを図６のように重ねる構造も可能となる。分針及
び時針はロ−タ及びステ−タの電極分割数に従ったステ
ップ運針が可能で例えばロ−タをそれぞれ６０分割、１
８分割しておくことにより３０秒及び２０分に一度の運
針が達成され従来とほとんど違和感のない運針が実現で
きる。あるいは分針及び時針に秒針と同一仕様の静電モ
−タを用いることにより１種類の静電モ−タで１秒、１
分及び１２分に一度の運針が得られる。
【００２３】第２の実施の形態を図８に示す。ここでは
分針用ロ−タ及び時針用ロ−タの回転運動が歯車を介し
てそれぞれ分針及び時針と勘合された状況を示してい
る。分針６４を例に説明すると、受け板６６には分針用
ロ−タ６１の回転軸の軸受けが設けられ、分針軸６５が
保持されている。この分針軸６５には分針用ロ−タ６１
が組み込まれ分針用ステ−タ６２と微小間隔を有して配
置される。分針用ロ−タ６１と分針用ステ−タ６２によ
り分針用静電モ−タが構成され外部からの出力信号を受
けて分針用ロ−タが回転運動を行い、この動きは分針用
歯車６７を介して文字板６３に対して反対位置に勘合さ
れた分針６４に伝わり運針する。
分針用ロ−タ及び時針用ロ−タの回転運動が歯車を介し
てそれぞれ分針及び時針と勘合された状況を示してい
る。分針６４を例に説明すると、受け板６６には分針用
ロ−タ６１の回転軸の軸受けが設けられ、分針軸６５が
保持されている。この分針軸６５には分針用ロ−タ６１
が組み込まれ分針用ステ−タ６２と微小間隔を有して配
置される。分針用ロ−タ６１と分針用ステ−タ６２によ
り分針用静電モ−タが構成され外部からの出力信号を受
けて分針用ロ−タが回転運動を行い、この動きは分針用
歯車６７を介して文字板６３に対して反対位置に勘合さ
れた分針６４に伝わり運針する。
【００２４】この構成によれば秒針用、分針用及び時針
用の静電モ−タは同一基板上に作り込むことが可能なた
め生産性が大幅に改善できる。更に秒針用、分針用及び
時針用の静電モ−タを同一仕様とする場合には一プロセ
スですべての静電モ−タを作り込むことが可能である。
用の静電モ−タは同一基板上に作り込むことが可能なた
め生産性が大幅に改善できる。更に秒針用、分針用及び
時針用の静電モ−タを同一仕様とする場合には一プロセ
スですべての静電モ−タを作り込むことが可能である。
【００２５】第２の実施の形態においては分針及び時針
運針のための伝達構造を同一構造としたが、他に静電モ
−タにより分針運針力を発生し、ここからの力の一部を
歯車で時針に伝達することなどでも目的は達成される。
運針のための伝達構造を同一構造としたが、他に静電モ
−タにより分針運針力を発生し、ここからの力の一部を
歯車で時針に伝達することなどでも目的は達成される。
【００２６】図９、図１０及び図１１を用いて第３の実
施形態の詳細を説明する。図９は、第３の実施形態に用
いる平行吸引型静電モ−タ構造の一部を示す上面模式
図、図１０は、ロ−タの動きを模式的に説明する模式
図、図１１は、図９のＡ−Ａ断面を示す模式図である。
第３の実施形態においては静電モ−タにおける構造が第
１及び第２の実施形態とは異なり図１１に示すように可
動電極１４を有するロ−タ１１と固定電極１３を有する
ステ−タ１２は微小間隔ｅを介して積層配置され静電モ
−タ１６を構成している。固定電極１３及び可動電極１
４は、第１の実施形態と同様にしてそれぞれ３０分割、
２０分割されて図９及び図１０に示す位置に配置した。
施形態の詳細を説明する。図９は、第３の実施形態に用
いる平行吸引型静電モ−タ構造の一部を示す上面模式
図、図１０は、ロ−タの動きを模式的に説明する模式
図、図１１は、図９のＡ−Ａ断面を示す模式図である。
第３の実施形態においては静電モ−タにおける構造が第
１及び第２の実施形態とは異なり図１１に示すように可
動電極１４を有するロ−タ１１と固定電極１３を有する
ステ−タ１２は微小間隔ｅを介して積層配置され静電モ
−タ１６を構成している。固定電極１３及び可動電極１
４は、第１の実施形態と同様にしてそれぞれ３０分割、
２０分割されて図９及び図１０に示す位置に配置した。
【００２７】具体的にはここでもマイクロマシニング技
術を用いることにより外径１３ｍｍ程度の静電モ−タ１
６を試作した。この時、可動電極１４と固定電極１３と
が半径方向で重なっている電極の長さｗの値は６ｍｍで
あった。ガラス基板上に固定電極１３の形状にＰｔ電極
を形成した後、ゾルゲル法を用いて５μｍ厚のＰＺＴ薄
膜を形成することにより誘電体層１５を有するステ−タ
１２を構成した。この時に得られたＰＺＴ薄膜の比誘電
率εは１０００近い値を示した。第３の実施形態におい
てはロ−タ１１とステ−タ１２が積層配置されているた
めに前記誘電体層１５がないと微小間隔ｅを維持できず
短絡してしまう。この電極間短絡を防止しかつ両電極間
に発生する力を大きくするためにＰＺＴ薄膜からなる誘
電体層１５の形成は有効である。他方１００μｍ厚のプ
ラスチック板上に可動電極１４の形状にＡｌ電極膜を形
成することによりロ−タ１１を構成し、両者をおよそ１
０μｍの微小間隙ｅを介して積層配置した。
術を用いることにより外径１３ｍｍ程度の静電モ−タ１
６を試作した。この時、可動電極１４と固定電極１３と
が半径方向で重なっている電極の長さｗの値は６ｍｍで
あった。ガラス基板上に固定電極１３の形状にＰｔ電極
を形成した後、ゾルゲル法を用いて５μｍ厚のＰＺＴ薄
膜を形成することにより誘電体層１５を有するステ−タ
１２を構成した。この時に得られたＰＺＴ薄膜の比誘電
率εは１０００近い値を示した。第３の実施形態におい
てはロ−タ１１とステ−タ１２が積層配置されているた
めに前記誘電体層１５がないと微小間隔ｅを維持できず
短絡してしまう。この電極間短絡を防止しかつ両電極間
に発生する力を大きくするためにＰＺＴ薄膜からなる誘
電体層１５の形成は有効である。他方１００μｍ厚のプ
ラスチック板上に可動電極１４の形状にＡｌ電極膜を形
成することによりロ−タ１１を構成し、両者をおよそ１
０μｍの微小間隙ｅを介して積層配置した。
【００２８】この時、図１０において固定電極１３と可
動電極１４との間に発生するに回転力Ｆは、数式Ｆ＝
（ｗεＶ2 ）／（２ｅ）で表され図１０中矢印で示した
方向に働く。この回転力Ｆとして固定電極１３と可動電
極１４とに印可する電圧Ｖを３０Ｖとして、およそ５×
１０-5Ｎの値がが得られた。第１の実施形態との違いは
構造の違いによる電極の長さｗの影響が大きい。固定電
極１３と可動電極１４との関係は第１の実施形態と同様
で第３の実施形態においても固定電極１３への電圧掃引
印加により１秒毎のステップ運針が得られた。第３の実
施形態においては静電モータ１６の外径が１３ｍｍと大
きいが、結果としてこれに比例した大きな力が得られ
る。更にモ−タ自身は文字板の裏に隠れてしまうために
全く実害はない。
動電極１４との間に発生するに回転力Ｆは、数式Ｆ＝
（ｗεＶ2 ）／（２ｅ）で表され図１０中矢印で示した
方向に働く。この回転力Ｆとして固定電極１３と可動電
極１４とに印可する電圧Ｖを３０Ｖとして、およそ５×
１０-5Ｎの値がが得られた。第１の実施形態との違いは
構造の違いによる電極の長さｗの影響が大きい。固定電
極１３と可動電極１４との関係は第１の実施形態と同様
で第３の実施形態においても固定電極１３への電圧掃引
印加により１秒毎のステップ運針が得られた。第３の実
施形態においては静電モータ１６の外径が１３ｍｍと大
きいが、結果としてこれに比例した大きな力が得られ
る。更にモ−タ自身は文字板の裏に隠れてしまうために
全く実害はない。
【００２９】第３の実施形態においてロ−タ１１とステ
−タ１２との間におよそ１０μｍの微小間隙ｅを設けた
が、好ましくは平行吸引力を利用してロ−タ１１が、誘
電体層１５上を移動する構造でも良い。この際には誘電
体層１５の膜厚で微小間隔ｅが規定されるため発生する
回転力は誘電体層１５の比誘電率εに比例して非常に大
きなものが得られるが、両者の接触状態がロ−タ１１の
回転駆動特性に非常に大きな影響を及ぼす。あまりに平
滑な界面は両者が吸着してしまうため適当でなく若干の
凸凹が有効である。更に界面部にダイヤモンドライクカ
−ボン膜を挿入することにより潤滑性、絶縁性及び機械
的特性が大幅に改善される。
−タ１２との間におよそ１０μｍの微小間隙ｅを設けた
が、好ましくは平行吸引力を利用してロ−タ１１が、誘
電体層１５上を移動する構造でも良い。この際には誘電
体層１５の膜厚で微小間隔ｅが規定されるため発生する
回転力は誘電体層１５の比誘電率εに比例して非常に大
きなものが得られるが、両者の接触状態がロ−タ１１の
回転駆動特性に非常に大きな影響を及ぼす。あまりに平
滑な界面は両者が吸着してしまうため適当でなく若干の
凸凹が有効である。更に界面部にダイヤモンドライクカ
−ボン膜を挿入することにより潤滑性、絶縁性及び機械
的特性が大幅に改善される。
【００３０】
【発明の効果】本発明によれば、ロ−タに形成された可
動電極と、ロ−タの変位量から規正される間隔毎にステ
−タ上に分割形成された第１、第２及び第３の固定電極
間に順次電圧を掃引印加することによりロ−タをステッ
プ駆動させることができる。この時ロ−タとステ−タ間
に働く力は複数箇所に発生するので結果的に従来に比し
て大きな駆動力を得ることができる。
動電極と、ロ−タの変位量から規正される間隔毎にステ
−タ上に分割形成された第１、第２及び第３の固定電極
間に順次電圧を掃引印加することによりロ−タをステッ
プ駆動させることができる。この時ロ−タとステ−タ間
に働く力は複数箇所に発生するので結果的に従来に比し
て大きな駆動力を得ることができる。
【００３１】また、本発明の静電モ−タによれば指針が
正常位置にいる時には保持エネルギ−は不要で万が一外
部擾乱が加わり指針が変位しようとした時には静電引力
により指針を正常位置へ戻そうとする力が有効に働くた
めに無駄なエネルギ−消費がない。この結果、全体とし
ての消費エネルギ−は従来ステッピングモ−タと比較し
ておよそ半分に低減できた。ステッピングモ−タ部の電
気機械変換損や輪列部の摩擦損もしくは上記の保持エネ
ルギ−などが影響しているものと考えられる。また、上
記静電モ−タ構造は文字板に対してアナログ指針と反対
側に配置されているので従来時計の外観を損なうことが
ない。さらには構成が簡単でマイクロマシニング技術を
用いてバッチ処理されるのでコイル、輪列部材などの面
倒な部材が不要となり機構の小型化と共に非常に低コス
トに作成できるなど波及効果は大きい。
正常位置にいる時には保持エネルギ−は不要で万が一外
部擾乱が加わり指針が変位しようとした時には静電引力
により指針を正常位置へ戻そうとする力が有効に働くた
めに無駄なエネルギ−消費がない。この結果、全体とし
ての消費エネルギ−は従来ステッピングモ−タと比較し
ておよそ半分に低減できた。ステッピングモ−タ部の電
気機械変換損や輪列部の摩擦損もしくは上記の保持エネ
ルギ−などが影響しているものと考えられる。また、上
記静電モ−タ構造は文字板に対してアナログ指針と反対
側に配置されているので従来時計の外観を損なうことが
ない。さらには構成が簡単でマイクロマシニング技術を
用いてバッチ処理されるのでコイル、輪列部材などの面
倒な部材が不要となり機構の小型化と共に非常に低コス
トに作成できるなど波及効果は大きい。
【図１】本発明の平行吸引型静電モ−タ構造の第１の実
施形態を示す上面模式図。
施形態を示す上面模式図。
【図２】本発明の第１の実施形態の静電モ−タ構造にお
けるロ−タの動きを説明する模式図。
けるロ−タの動きを説明する模式図。
【図３】本発明の静電モ−タにおいてステップ運針を行
うために第１固定電極と可動電極間に電圧印加した状態
を示す模式図。
うために第１固定電極と可動電極間に電圧印加した状態
を示す模式図。
【図４】第２固定電極と可動電極間に電圧印加すること
により図３の状態から６゜右回転した状態を示す模式
図。
により図３の状態から６゜右回転した状態を示す模式
図。
【図５】第３固定電極と可動電極間に電圧印加すること
により図４の状態から更に６゜右回転した状態を示す模
式図。
により図４の状態から更に６゜右回転した状態を示す模
式図。
【図６】本発明の静電モ−タをアナログ式電子時計に組
み込んだ時の指針とモ−タとの関係の概略を示す第１の
実施形態の断面模式図。
み込んだ時の指針とモ−タとの関係の概略を示す第１の
実施形態の断面模式図。
【図７】本発明の静電モ−タを用いた時計表示システム
を示す図。
を示す図。
【図８】本発明の静電モ−タをアナログ式電子時計に組
み込んだ時の指針とモ−タとの関係の概略を示す第２の
実施形態の断面模式図。
み込んだ時の指針とモ−タとの関係の概略を示す第２の
実施形態の断面模式図。
【図９】本発明の平行吸引型静電モ−タ構造の第３の実
施形態を示す上面模式図。
施形態を示す上面模式図。
【図１０】本発明の第３の実施形態の静電モ−タにおけ
るロ−タの動きを説明する模式図。
るロ−タの動きを説明する模式図。
【図１１】図９におけるＡ−Ａ断面を示す模式図。
【符号の説明】 １ ロ−タ ２ ステ−タ ３ 固定電極 ３ａ 第１固定電極 ３ｂ 第２固定電極 ３ｃ 第３固定電極 ４ 可動電極 ４ａ 可動電極 ４ｂ 可動電極 ６ 静電モ−タ １１ ロ−タ １２ ステ−タ １３ 固定電極 １４ 可動電極 １５ 誘電体層 １６ 静電モ−タ ４１ 秒針用ロ−タ ４２ 秒針用ステ−タ ４３，６３ 文字板 ４４ 秒針 ４５ 秒針軸 ４６、６６ 受け板 ４７ 中受け板 ４８ 地板 ５１ 発振回路 ５２ 分周回路 ５３ 波形合成回路 ５４ モ−タ駆動回路 ５５ 時刻表示機構 ６１ 分針用ロ−タ ６２ 分針用ステ−タ ６４ 分針 ６５ 分針軸 ６７ 分針用歯車
Claims (5)
- 【請求項１】 時間基準信号を出力する発振回路と、前
記発振回路の出力信号を入力して分周する分周回路と、
前記分周回路の出力信号を入力して時刻情報を表示する
ための出力信号を合成する波形合成回路と、前記波形合
成回路の出力信号を入力して静電モ−タを駆動する駆動
信号を出力するモ−タ駆動回路と、前記モ−タ駆動回路
の出力信号を入力することによりステ−タと微小間隔を
有して回転するロ−タと、前記ロ−タの回転により動作
する時刻表示機構とを有することを特徴とするアナログ
式電子時計。 - 【請求項２】 複数の固定電極を有する前記ステ−タ
と、微小間隔を介して保持され、指針と結合され、可動
電極を有するロ−タとの両電極間に電圧を印加すること
により指針が水平方向に回転移動する平行吸引力型静電
モ−タにおいて、ステ−タがロ−タの変位量から規正さ
れる間隔毎に順次第１、第２及び第３の固定電極に分割
形成され、可動電極と固定電極間に電圧を印加すること
により指針を回転移動させるに際して第１、第２及び第
３の固定電極に順次電圧が印加されることを特徴とする
請求項１に記載のアナログ式電子時計。 - 【請求項３】ステ−タ円周上に形成された複数個の固定
電極を順次第１、第２及び第３の固定電極とする３組の
固定電極に分割することにより、可動電極と固定電極間
に電圧を印加する際に複数箇所に指針を回転移動させる
力を発生させることを特徴とする請求項２に記載のアナ
ログ式電子時計。 - 【請求項４】 ステ−タ円周上で均等に３０分割され順
次第１、第２及び第３の固定電極とすることにより周期
的に３組の固定電極を１０個ずつ有し、他方ロ−タ上に
はステ−タ上固定電極と同一幅でステ−タとの微小間隔
を保持できるように均等に２０分割された形状を有する
可動電極を有し、秒針を１秒毎にステップ運針させるに
際して固定電極への電圧印加を１秒毎に順次第１、第
２、第３に切り換えてなることを特徴とする請求項２に
記載のアナログ式電子時計。 - 【請求項５】 ステ−タと微小間隔を有するロ−タとか
らなる静電モ−タ構成が文字板に対して指針と反対位置
に結合配置されていることを特徴とする請求項２に記載
のアナログ式電子時計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19618096A JP3742148B2 (ja) | 1996-07-25 | 1996-07-25 | アナログ式電子時計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19618096A JP3742148B2 (ja) | 1996-07-25 | 1996-07-25 | アナログ式電子時計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1039054A true JPH1039054A (ja) | 1998-02-13 |
| JP3742148B2 JP3742148B2 (ja) | 2006-02-01 |
Family
ID=16353538
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19618096A Expired - Fee Related JP3742148B2 (ja) | 1996-07-25 | 1996-07-25 | アナログ式電子時計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3742148B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005331325A (ja) * | 2004-05-19 | 2005-12-02 | Casio Comput Co Ltd | アナログ式電子時計 |
| JP2018160969A (ja) * | 2017-03-22 | 2018-10-11 | シチズン時計株式会社 | 静電モータ |
| JP2020041871A (ja) * | 2018-09-10 | 2020-03-19 | シチズン時計株式会社 | 電子時計 |
-
1996
- 1996-07-25 JP JP19618096A patent/JP3742148B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005331325A (ja) * | 2004-05-19 | 2005-12-02 | Casio Comput Co Ltd | アナログ式電子時計 |
| JP2018160969A (ja) * | 2017-03-22 | 2018-10-11 | シチズン時計株式会社 | 静電モータ |
| JP2020041871A (ja) * | 2018-09-10 | 2020-03-19 | シチズン時計株式会社 | 電子時計 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3742148B2 (ja) | 2006-02-01 |
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Legal Events
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