JP2020005482A - ステップモータ駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】消費電力を抑制しつつステップモータを確実に回転させること。【解決手段】ステップモータ駆動装置は、ロータと、ステータと、コイルとを有するステップモータと、前記コイルへ測定駆動信号を出力する駆動回路と、前記測定駆動信号の出力の後に前記コイルに生じる逆起電流を検出し、前記検出された逆起電流に基づいて前記ロータの位相が所期の位相であるか判定する位相検出回路と、前記位相が所期の位相である場合に、前記ロータを１ステップ回転させる第１駆動信号を前記駆動回路が出力する第１の駆動方式により制御し、前記位相が前記所期の位相と異なる場合に前記第１の駆動方式と異なる第２の駆動方式により前記ロータの回転を制限するよう制御する制御部と、を含む。【選択図】図２

Description

本発明は、ステップモータ駆動装置に関する。

例えばアナログ表示手段を備えた電子時計では、ステップモータがその指針を駆動している。１つのコイルを有し１ステップでロータが半回転するステップモータでは、コイルに１つのパルスを印加するだけで確実に正転させるために、コイルに通電されてない際にロータの磁極が安定する位置と、コイルに通電された際に磁極が安定する位置とがずれている。ロータを逆転させる際には、ロータが正方向に少し回転させる第１パルスをコイルに印加し、その後、逆方向の電位の第２パルスをコイルに印加することで反動を利用して逆方向に回転させる。また、さらに第１パルスと同じ極性の第３パルスをコイルに印加し、ロータがより確実に所望の位置で安定するようにしている。

特許文献１には、ステップモータを逆転させる際に、反発パルスＧ１、吸引パルスＧ２、反発パルスＧ３を順にコイルに印加することが開示されている。反発パルスＧ１はロータを正転方向に回転させ、吸引パルスＧ２はロータを逆転方向に回転させて引き戻し、反発パルスＧ３は逆転方向に回転しているロータの回転を後押しする。特許文献２には、ステップモータを正転させる際に、駆動パルスの印加後に揺動パルスを印加してロータを揺動し、ロータの揺動により生じる電圧に基づいてロータの回転、非回転を検出すること、また非回転の場合に補正駆動パルスを印加することが開示されている。

特開２０１６−３８７７号公報 特開昭６３−７３１８１号公報

発明者らは、ステップモータを逆転させる際の消費電力を削減するために、第３パルスをできる限り出力しないことを検討している。一方で、衝撃等の外部要因によってロータの位置が本来の状態から半回転ずれることがある。このような場合に第１パルスおよび第２パルスのみを出力すると、ロータが正転してしまい、以降のステップでもロータが正転してしまう。このようなケースでは補正が非常に難しいため、第３パルスの出力を削減することができなかった。

本発明の目的は上記課題を鑑みてなされたものであって、その目的は、消費電力を抑制しつつステップモータを確実に逆転させることが可能なステップモータ駆動装置を提供することである。

上記課題を解決するために、本発明にかかるステップモータ駆動装置は下記記載の構成を採用する。

（１）２極以上着磁されたロータと、前記ロータへ磁力を伝達するステータと、前記ステータに向けて磁力を発生するコイルとを有するステップモータと、前記コイルへ測定駆動信号を出力する駆動回路と、前記測定駆動信号の出力の後に前記コイルに生じる逆起電流を検出し、前記検出された逆起電流に基づいて前記ロータの位相が所期の位相であるか判定する位相検出回路と、前記位相が所期の位相である場合に、前記ロータを１ステップ回転させる第１駆動信号を前記駆動回路が出力する第１の駆動方式により制御し、前記位相が前記所期の位相と異なる場合に前記第１の駆動方式と異なる第２の駆動方式により前記ロータの回転を制限するよう制御する制御部と、を含むステップモータ駆動装置。

（２）（１）において、前記制御部は、前記位相が所期の位相である場合に、前記ロータを１ステップ逆回転させる第１駆動信号を前記駆動回路が出力する第１の駆動方式により制御する、ステップモータ駆動装置。

（３）（１）または（２）において、前記第１の駆動方式において、第１の極性の磁力を前記コイルに発生させる第１部分信号と、前記第１部分信号のあとに前記第１の極性と反対である第２の極性の磁力を前記コイルに発生させる第２部分信号と、を含む第１駆動信号を前記駆動回路が出力する、ステップモータ駆動装置。

（４）（１）から（３）のいずれかにおいて、前記第２の駆動方式において、前記第１の極性の磁力を前記コイルに発生させる第１部分信号と、前記第１部分信号のあとに前記第２の極性の磁力を前記コイルに発生させる第２部分信号と、前記第２部分信号のあとに前記第１の極性の磁力を前記コイルに発生させる第３部分信号と、を含む第２駆動信号を前記駆動回路が出力する、ステップモータ駆動装置。

（５）（３）において、前記第２の駆動方式において、前記駆動回路は駆動信号を出力しない、ステップモータ駆動装置。

（６）（３）から（５）のいずれかにおいて、前記第１の駆動方式において、前記駆動回路は、前記第１部分信号を出力することなしに前記第２部分信号を出力する、ステップモータ駆動装置。

（７）（３）から（６）のいずれかにおいて、前記制御部は、前記第１駆動信号の出力後に前記コイルに生じる逆起電流を検出し、前記検出された逆起電流に基づいて、前記ロータの回転力を判定し、前記判定された回転力に基づいて前記駆動回路が出力する前記第１駆動信号の強さを示すランクを変更するランク決定部をさらに含む、ステップモータ駆動装置。

（８）（７）において、前記ランクが所定のランクである場合に、前記駆動回路は、前記測定駆動信号として前記第１の極性の磁力を前記コイルに発生させる信号を出力し、前記第１駆動信号として、前記第２部分信号を出力し、前記ランクが前記所定のランクより強い信号に対応する場合に、前記駆動回路は、前記第１駆動信号として、前記第１部分信号と、前記第２部分信号とを出力する、ステップモータ駆動装置。

（９）（７）または（８）において、前記ランク決定部は、前記第１駆動信号が出力されたのちに、閾値を超える信号が検出される期間が所定の期間より短いか否かに基づいて、前記ランクを変更し、前記ランク決定部は、前記第１駆動信号が出力されてから前記閾値を超える逆起電流が検出されるまでの間に当該逆起電流と異なる極性の逆起電流が検出された場合に、前記ランクをより弱い信号に対応するランクに変更する、ステップモータ駆動装置。

（１０）（７）から（９）のいずれかにおいて、前記ランク決定回路は、前記第１駆動信号の出力後に前記コイルに生じる逆起電流を検出し、前記検出された逆起電流に基づいて、前記ロータが所定の回転をしたか否かを判定し、前記駆動回路は、前記ロータが所定の回転をしなかったと判定された場合に、前記第１駆動信号より前記ロータを強く回転させる補正駆動信号を出力する、ステップモータ駆動装置。

（１１）（１）から（１０）のいずれかにおいて、前記駆動回路は、前記測定駆動信号の後に、複数の断続的な第１の部分パルスを含む位相検出パルスにより、逆起電流を検出する回路と前記コイルとを接続し、前記前記第１駆動信号が出力された後に、複数の断続的な第２の部分パルスを含む回転検出信号により、逆起電流を検出する回路と前記コイルとを接続し、前記第１の部分パルスの出力間隔は前記第２の部分パルスより小さい、または、前記第１の部分パルスのそれぞれの印加期間は前記第２の部分パルスより大きい、ステップモータ駆動装置。

本発明によれば、消費電力を抑制しつつステップモータを確実に逆転させることができる。

第１の実施形態にかかる電子時計の一例を示す平面図である。 第１の実施形態にかかる電子時計の回路構成を示すブロック図である。 同相の場合のロータの回転を説明する図である。 逆相の場合のロータの動作を示す図である。 第１の実施形態にかかる逆回転の処理のフローチャートである。 １ステップの逆回転の際に出力されるパルスの一例を示す波形図である。 同相の場合の逆起電流、端子Ｏ１，Ｏ２の電圧の波形図の一例を示す図である。 逆相の場合の逆起電流、端子Ｏ１，Ｏ２の電圧の波形図の一例を示す図である。 同相で非回転の場合の逆起電流、端子Ｏ１，Ｏ２の電圧の波形図の一例を示す図である。 逆相検出を行わずかつ逆相の場合のロータの状態を示す図である。 逆相の場合の逆起電流、端子Ｏ１，Ｏ２の電圧の波形図の他の一例を示す図である。 同相の場合の逆起電流、端子Ｏ１，Ｏ２の電圧の波形図の他の一例を示す図である。 逆相の場合の逆起電流、端子Ｏ１，Ｏ２の電圧の波形図の他の一例を示す図である。 同相の場合の逆起電流、端子Ｏ１，Ｏ２の電圧の波形図の他の一例を示す図である。 第２の実施形態にかかる逆回転の処理のフローチャートである。 逆回転の際に出力されるパルスの一例を示す波形図である。 前兆波形が検出される場合の逆起電流、端子Ｏ１，Ｏ２の電圧の波形図の一例を示す図である。 異常回転が生じる場合の逆起電流、端子Ｏ１，Ｏ２の電圧の波形図の一例を示す図である。 電池の電圧変動に応じた駆動ランクの変化を伴う動作の一例を示す波形図である。 第２の実施形態にかかる電子時計の回路構成を示すブロック図である。

以下では、図面とともに本発明の実施の形態について詳述する。以下では、携帯型の電子時計１に本発明を適用した場合について説明する。

［第１の実施形態］
図１は、第１の実施形態の電子時計１の一例を示す平面図であり、図２は、電子時計１の回路構成を概略的に示す図である。電子時計１は、アナログ表示方式の電子時計である。電子時計１は、文字板５１と、時針５２ａと、分針５２ｂと、秒針５２ｃと、モータ制御部２と、電源３と、ステップモータ２０と、図示しない輪列と、を含む。ステップモータ２０は、１つのコイル２１とロータ２２とを有する。ステップモータ２０は輪列に機械的に接続されている。電源３は例えば二次電池を含む。

モータ制御部２は、発振回路１１と、分周回路１２と、通常駆動パルス生成回路３１と、測定駆動パルス生成回路３２と、位相検出パルス生成回路３３と、追加パルス生成回路３４と、補正駆動パルス生成回路３５と、回転検出パルス生成回路３６と、セレクタ６と、ドライバ回路７と、回転検出回路４１と、位相検出回路４２と、駆動方式切替回路４３とを含む。モータ制御部２は、例えばマイクロコントローラを含む集積回路として実装されている。

発振回路１１は、水晶振動子（図示せず）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１２に入力される。分周回路１２はクロック信号分周し、分周回路１２により分周されたクロック信号は、通常駆動パルス生成回路３１と、測定駆動パルス生成回路３２と、位相検出パルス生成回路３３と、追加パルス生成回路３４と、補正駆動パルス生成回路３５と、回転検出パルス生成回路３６とに入力される。

測定駆動パルス生成回路３２は、ステップモータ２０の逆転駆動を開始する際に、ロータ２２へ所定の向き（極性）の磁界をコイル２１に生じさせるための測定駆動パルスＧを生成する。位相検出パルス生成回路３３は、測定駆動信号の出力後のロータ２２の動きにより生じる逆起電流を検出するための位相検出パルスＧＰを生成する。通常駆動パルス生成回路３１は、仮にモータ制御部２が想定する位相とロータ２２の位相とが同じ場合に、ステップモータ２０を逆転方向に駆動するための駆動パルスＳＰを生成し出力する。回転検出パルス生成回路３６は、回転の検出のための回転検出パルスＤＰを生成し出力する。補正駆動パルス生成回路３５は、ステップモータ２０の回転がされない、または回転したか否かが不確実な場合に、ステップモータ２０を確実に回転させるための補正パルスＦＰを生成し出力する。補正パルスＦＰによるロータ２２の駆動力は、駆動パルスＳＰより大きい。追加パルス生成回路３４は、仮にモータ制御部２が想定する位相とロータ２２の位相とが反対の場合に、モータ制御部２が想定する位相とロータ２２の位相とを合わせるための信号（追加パルスＣ）を生成し出力する。

セレクタ６には、測定駆動パルスＧ、駆動パルスＳＰ、補正パルスＦＰ、追加パルスＣ、位相検出パルスＧＰ、回転検出パルスＤＰが入力される。そして、セレクタ６は、モータ制御部２に含まれるロジック回路やマイクロコントローラの制御に基づいて、これらのパルスのいずれか１つをドライバ回路７へ出力する。

ドライバ回路７は、セレクタ６から入力された測定駆動パルスＧ、駆動パルスＳＰ、補正パルスＦＰ、追加パルスＣのいずれかに応じた駆動信号をステップモータ２０のコイル２１の端子Ｏ１，Ｏ２に供給し、ステップモータ２０を駆動する。またドライバ回路７はセレクタ６から回転検出パルスＤＰが入力されると、コイル２１と回転検出回路４１との間に設けられたスイッチを制御することにより、コイル２１のＯ１端子、Ｏ２端子に生じた逆起電流を回転検出回路４１へ入力させる。ドライバ回路７はセレクタ６から位相検出パルスＧＰが入力されると、コイル２１と位相検出回路４２との間に設けられたスイッチを制御することにより、コイル２１のＯ１端子、Ｏ２端子に生じた逆起電流を位相検出回路４２に入力させる。

回転検出回路４１は、回転検出パルスＤＰがドライバ回路７に入力された際にコイル２１に生じた逆起電流を検出する回路である。回転検出回路４１は、例えばコンパレータを含み、検出抵抗に基づいて定まる閾値ｄＶｔを超える逆起電流が生じているか否かを検出する。また、回転検出回路４１は、検出された逆起電流に基づいてロータ２２が次のステップへ逆回転したか否かを判定する。回転検出回路４１は、逆回転しないと判断した場合に、セレクタ６を制御し、補正パルスＦＰをドライバ回路７へ入力させる。

位相検出回路４２は、位相検出パルスＧＰがドライバ回路７に入力された際にコイル２１に生じた逆起電流を検出する回路である。位相検出回路４２は、例えばコンパレータを含み、検出抵抗に基づいて定まる閾値ｇＶｔを超える逆起電流が生じているか否かを検出する。また、位相検出回路４２は、検出された逆起電流に基づいて、ロータ２２の位相が、これまでのモータ制御部２の動作から予期される位相（前回のステップの動作に基づいてモータ制御部２が予測しメモリ等に格納した現在の位相）と同じ（同相）か、反対（逆相）かを判定する。

駆動方式切替回路４３は、位相検出回路４２により判定されたロータ２２の位相に基づいて、ドライバ回路７からコイル２１へ入力される駆動信号を切り替える。駆動信号の切り替えの詳細については後述する。駆動方式切替回路４３は、マイクロコントローラにより実現されてもよい。

次に、本発明の実施形態にかかるステップモータ２０の逆転時の動作の概要を説明する。図３は、同相の場合のロータ２２の回転を説明する図であり、ロータ２２の状態の変化を示すである。ステップモータ２０は、ロータ２２へ磁力を伝達する２つのステータ２３ａ，２３ｂを含んでいる。ロータ２２はＮとＳとの２極着磁されており、ステータ２３ａ，２３ｂはロータ２２を挟んで対向している。コイル２１の一端および他端から発生した磁力は、それぞれステータ２３ａ，２３ｂに伝達される。図３の直線Ｌは、コイル２１が磁力を発生しない場合にロータ２２が静止する位置を示し、静止時のロータ２２のＮ極およびＳ極を通っている。直線Ｌはステータ２３ａ，２３ｂを正転方向にｊ°（ｊは９０度未満）回転させた方向に延びている。ロータ２２が静止する位置はロータ２２が減衰しながら自由振動する際の中心であり、以下では「安定位置」と記載する。ステップモータ２０の１ステップは半回転であり、ロータ２２は半回転ごとに安定位置に達する。

時間Ｔ１０は、初期状態であり、ロータ２２は安定位置に静止している。時間Ｔ１１には、測定駆動パルスＧがドライバ回路７へ入力され、測定駆動信号がコイル２１に入力されている。コイル２１はステータ２３ａ，２３ｂを介して第１の極性の磁力をロータ２２に伝達する。第１の極性の磁力により、時間Ｔ１１かつ同相の場合にロータ２２の磁極とステータ２３ａ，２３とが反発する。これにより、ロータ２２は正転方向に少し回転している。その後、位相検出パルスＧＰがドライバ回路７に入力され、位相検出回路４２によりロータ２２の位相が判定される。ここではロータ２２の位相が予期された位相と同じである（同相）と判定される。

次に、同相の場合に駆動パルスＳＰがドライバ回路７に入力され、コイル２１にはロータ２２を次のステップへ逆回転させる駆動信号が供給される。時間Ｔ１２には、駆動パルスＳＰに含まれるパルスＡがドライバ回路７に供給され、それに応じてドライバ回路７が出力する部分駆動信号によりコイル２１に第１の極性の磁力が生じ、その磁力はロータ２２へ伝達される。ロータ２２は測定駆動パルスＧの場合より大きくかつ１ステップに達しないように、正転方向に回転している。時間Ｔ１３には、駆動パルスＳＰに含まれるパルスＢがドライバ回路７に供給され、それに応じてドライバ回路７が出力する部分駆動信号によりコイル２１に第１の極性と反対の第２の極性の磁力が生じ、その磁力はロータ２２へ伝達される。第２の極性の磁力により、時間Ｔ１３かつ同相の場合にロータ２２の磁極とステータ２３ａ，２３ｂとが引き合う。第２の極性の磁力により、ロータ２２は逆転方向に回転し、慣性により次のステップまで逆転し（時間Ｔ１４）、最終的には次のステップの安定位置で静止する（時間Ｔ１５）。ロータ２２の極性が反転しているため、その後さらに１ステップ逆回転させる際には、前ステップとは反対の極性の磁力がコイル２１から供給される（時間Ｔ１６参照）。

図４は、逆相の場合のロータ２２の動作を示す図である。時間Ｔ２０は、初期状態であり、ロータ２２は安定位置に静止している。ここで、モータ制御部２の動作から予期される位相は図３の時間Ｔ１０の状態であり、時間Ｔ２０のロータ２２の位相はモータ制御部２の動作から予期される位相と反対（逆相）であるとする。

時間Ｔ２１には、測定駆動パルスＧがドライバ回路７へ入力され、測定駆動信号がコイル２１に入力されている。コイル２１はステータ２３ａ，２３ｂを介して第１の極性の磁力をロータ２２に伝達する。第１の極性は、同相の場合と同じであるが、時間Ｔ２１においてはロータ２２が逆相であるので、第１の極性ではロータ２２の磁極とステータ２３ａ，ｂとが引き合い、ロータ２２は逆転方向に少し回転する。その後、位相検出パルスＧＰがドライバ回路７に入力され、位相検出回路４２によりロータ２２の位相が判定される。ここではロータ２２の位相が予期された位相と反対である（逆相）と判定される。

次に、逆相の場合に駆動パルスＳＰとそれに続く追加パルスＣとがドライバ回路７に入力され、ドライバ回路７はロータ２２の次のステップへの回転を制限する。時間Ｔ２２には、駆動パルスＳＰに含まれるパルスＡがドライバ回路７に供給され、それに応じて第１の極性の磁力がコイル２１からロータ２２へ伝達される。ロータ２２は測定駆動パルスＧの場合より大きくかつ１ステップに達しないように、逆転方向に回転している。時間Ｔ２３には、駆動パルスＳＰに含まれるパルスＢがドライバ回路７に供給され、それに応じて第１の極性と反対の第２の極性の磁力がコイル２１からロータ２２へ伝達される。第２の極性の磁力により、時間Ｔ２３かつ逆相の場合にロータ２２の磁極とステータ２３ａ，２３ｂとが反発する。第２の極性の磁力により、ロータ２２は正転方向に回転する（時間Ｔ２３）。

時間Ｔ２４には追加パルスＣがドライバ回路７に入力され、コイル２１から第１の極性の磁力がロータ２２に伝達される。第１の極性の磁力により、時間Ｔ２４かつ逆相の場合にロータ２２の磁極とステータ２３ａ，２３ｂとが反発し、ロータ２２は逆転方向に回転する。このため、ロータ２２は最終的には測定駆動パルスＧが供給される前と同じ安定位置で静止する。駆動パルスＳＰとそれに続く追加パルスＣは、特許文献１に示されるものと同様であり、即ち、逆相の場合には従来と同様の逆転用の逆転パルスが測定駆動パルスＧに続いて出力される。なお、仮に位相検出回路４２が同相の状態を逆相であると誤判定し、駆動パルスＳＰのあと（図３における時間Ｔ１３の後）に追加パルスＣがドライバ回路７に入力された場合には、第１の極性の磁力により、ロータ２２の磁極とステータ２３ａ，２３ｂとが引き合い、ロータ２２は最終的に１ステップ逆転した安定位置で静止する。即ち、仮に同相で追加パルスＣが誤って出力されたとしても針の位置がずれることはない。また、図４の例では、逆相と判定された場合に駆動パルスＳＰとそれに続く追加パルスＣが出力されたが、代わりにこれらのパルスが出力されなくてもよい。即ち、図４の例において時間Ｔ２１で１ステップが終了するため、ロータ２２は最終的には測定駆動パルスＧが供給される前と同じ安定位置で静止する。

次に、逆回転の際の制御についてさらに詳細に説明する。図５は、第１の実施形態にかかる逆回転の処理のフローチャートである。図６は、１ステップの逆回転の際に出力されるパルスの一例を示す波形図である。図６のａ１は、測定駆動パルス生成回路３２からコイル２１の端子Ｏ１へ向けて出力される信号の波形を示しており、ｂ１，ｃ１，ｄ１，ｅ１，ｆ１は、それぞれ、位相検出パルス生成回路３３、通常駆動パルス生成回路３１、追加パルス生成回路３４、補正駆動パルス生成回路３５、回転検出パルス生成回路３６から端子Ｏ１に向けて出力される信号の波形を示している。ｃ２，ｆ２は、それぞれ、通常駆動パルス生成回路３１、補正駆動パルス生成回路３５から端子Ｏ２に向けて出力される信号の波形を示している。１ステップ毎、端子Ｏ１から出力される信号の波形と端子Ｏ２から出力される信号の波形とが切り替わる。

はじめに、測定駆動パルス生成回路３２が測定駆動パルスＧを生成し、測定駆動パルスＧを入力されたドライバ回路７はコイル２１へ測定駆動信号を出力する（ステップＳ１０１）。測定駆動信号が出力されると、図３のＴ１１，図４のＴ２１に示されるようにロータ２２はその際の位相に応じた方向に回転する。そして、位相検出パルス生成回路３３は位相検出パルスＧＰを出力し、ドライバ回路７はコイル２１の端子Ｏ１と位相検出回路４２とを接続し、位相検出回路４２はコイル２１に生じた逆起電流を計測し、また位相検出回路４２は、計測された逆起電流に基づいて、ロータ２２の位相を判定する（ステップＳ１０２）。

図６に示されるように、位相検出パルスＧＰは所定の間隔で出力される複数の部分パルスからなり、それぞれの部分パルスは短時間（１６μｓ）印加される。図６において部分パルスのそれぞれに示されている数字は、測定駆動パルス生成回路３２が測定駆動パルスＧの出力を開始する時を０とした場合における、部分パルスが出力されるタイミングを示している。また部分パルスが出力されるタイミングで逆起電流が計測される。

また、より具体的には、ステップＳ１０２において、位相検出回路４２は、閾値ｇＶｔを超える電圧（逆起電流に相当）が２回以上計測された場合にロータ２２が同相であると判定し、そうでない場合に逆相であると判定する。図７は、同相の場合の逆起電流、端子Ｏ１，Ｏ２の電圧の波形図の一例を示す図である。図７において、位相検出パルスＧＰとして書かれている複数の線は、位相検出パルスＧＰに含まれる部分パルスが出力された時点における逆起電流の強さを示している。図７の例では、測定駆動パルスＧの出力後の、位相検出パルスＧＰの５つの部分パルスのうち２つにおいて、閾値ｇＶｔを上回る逆起電流が計測されており、位相検出回路４２は、ロータ２２の位相が予期された位相と同じである（同相）と判定する。

図８は、逆相の場合の逆起電流、端子Ｏ１，Ｏ２の電圧の波形図の一例を示す図であり、図７に対応する図である。図８の例では、測定駆動パルスＧの出力後の、位相検出パルスＧＰの５つの部分パルスのいずれにおいても閾値ｇＶｔを上回る逆起電流が計測されず、位相検出回路４２は、ロータ２２の位相が予期された位相と異なる（逆相）と判定する。

そして、逆相と判定された場合には（ステップＳ１０３のＹ）、駆動方式切替回路４３の制御に基づいて、ドライバ回路７が逆相用の駆動信号を出力する（ステップＳ１０４）。より具体的には、駆動方式切替回路４３は、通常駆動パルス生成回路３１が図６のｃ１およびｃ２に示される駆動パルスＳＰを出力したのちに、追加パルス生成回路３４に図６のｄ１に示される追加パルスＣを出力させ、さらにセレクタ６にドライバ回路７へ駆動パルスＳＰおよび追加パルスＣを入力させることで、ドライバ回路７に逆相用の駆動信号を出力させる。図６に示されるように、追加パルスＣは、電源電圧に応じた電位（フルパルス）が印加される区間（１．０ｍｓ）と、それに続き、０．２５ｍｓ周期でデューティ比１６／３２のパルス信号が印加される区間（１０．０ｍｓ）とを有する。逆相用の駆動信号により、図４の時間Ｔ２２からＴ２４に示されるように、ロータ２２が逆相の場合に正転することが抑えられる。なお、この状態ではモータ制御部２でメモリ等に格納されている指針等の位置と実際の指針等の位置とはずれることになるが、位置検出機構を別途設けておくことにより指針等が特定の位置に達したことを検出することで、そのずれを補正することは容易である。ステップＳ１０４の後に、モータ制御部２は測定駆動パルスＧの出力開始から３２ｍｓ経過するまで待機し、その後に次のステップの逆回転などの処理を開始する（ステップＳ１０９）。なお、測定駆動パルスＧの出力開始から待機終了までの待機時間はロータ２２の振動が収まる時間に応じて設定されている。

一方、同相と判定された場合には（ステップＳ１０３のＮ）、駆動方式切替回路４３の制御に基づいて、ドライバ回路７が同相用の駆動信号を出力する（ステップＳ１０５）。より具体的には、駆動方式切替回路４３は、通常駆動パルス生成回路３１が図６のｃ１およびｃ２に示される駆動パルスＳＰを出力するが、追加パルス生成回路３４には追加パルスＣを出力させない。またセレクタ６からドライバ回路７へ駆動パルスＳＰを入力させる。これにより、ドライバ回路７は同相用の駆動信号を出力する。同相用の駆動信号により、図３の時間Ｔ１２からＴ１４に示されるように、ロータ２２は１ステップ逆回転する。

また、通常駆動パルス生成回路３１が駆動パルスＳＰを出力したのちに、駆動方式切替回路４３は回転検出パルス生成回路３６に回転検出パルスＤＰを生成させ、セレクタ６からドライバ回路７へ回転検出パルスＤＰを出力させる（ステップＳ１０６）。またドライバ回路７は回転検出パルスＤＰに基づいて、コイル２１の端子Ｏ１と回転検出回路４１とを接続し、回転検出回路４１はコイル２１に生じた逆起電流を計測し、計測された逆起電流に基づいて、ロータ２２が１ステップ逆回転したか否かを判定する（ステップＳ１０６）。

図６に示されるように、回転検出パルスＤＰは所定の間隔で出力される複数の部分パルスからなり、それぞれの部分パルスは短時間（１６μｓ）印加される。図６において部分パルスのそれぞれに示されている数字は、測定駆動パルス生成回路３２が測定駆動パルスＧの出力を開始する時を０とした場合における、部分パルスが出力されるタイミングを示している。また部分パルスが出力されるタイミングで逆起電流が計測される。

なお、図６に示すように位相検出パルスＧＰの部分パルスが出力される間隔は回転検出パルスＤＰの間隔よりも密である。これは位相検出パルスＧＰの期間では逆起電流が出づらいため、密にすることで検出の精度を高めている。またこれら位相検出パルスＧＰや回転検出パルスＤＰはコイルをハイインピーダンスの状態にして、ロ−タ２２の自由振動によってコイルに発生する誘起電圧を検出し、判定を行うものである。ハイインピーダンスの状態を続けることで、コイルにロータ２２の自由振動によって発生する磁束の変化を妨げる向きに磁界を生じるような誘導起電力、即ち電磁ブレーキが生じることはなくなる。そのため、部分パルスが出力される間隔を密にすることで、電磁誘導に基づく電磁ブレーキを抑えられ、ロータ２２の回転に基づく逆起電流を増加させる効果も有している。また今回、位相検出パルスＧＰの部分パルスが出力される間隔を密にしたが、部分パルス単体の印加幅（１６μｓ）を回転検出パルスＤＰより大きくしてもよい。この場合も同様の効果が期待できる。

ステップＳ１０６において、より具体的には、回転検出回路４１は、閾値ｄＶｔを超える電圧（逆起電流に相当）が４回以上計測された場合にロータ２２が逆方向に１ステップ回転したと判定し、そうでない場合には回転していないと判定する。図７の例では、回転検出パルスＤＰの複数の部分パルスのうち５つにおいて、閾値ｄＶｔを上回る電圧が計測されており、回転検出回路４１は、ロータ２２が逆方向に１ステップ回転したと判定する。なお、閾値ｄＶｔを上回る電圧が５つ見られた時点で回転検出パルスＤＰの出力を終了してもよい。また、回転検出パルスＤＰの出力終了を起点として次ステップの駆動パルス等の出力開始タイミングを逐次切り替えてもよい。これにより、逆転の高速運針の際のスピードを高めることができる。ここで、図７では、回転検出パルスＤＰとして書かれている複数の線は、回転検出パルスＤＰに含まれる部分パルスが出力された時点における逆起電流の強さを示している。またこの例では、１０ｍｓ経過時点でロータ２２が逆方向に半回転した位置にほぼ収束する。

図９は、同相で非回転の場合の逆起電流、端子Ｏ１，Ｏ２の電圧の波形図の一例を示す図である。図９の例では、位相検出パルスＧＰの５つの部分パルスのうち２つにおいて、閾値ｇＶｔを上回る逆起電流が計測されており、同相と判定されているが、一方で、回転検出パルスＤＰの複数の部分パルスのうち閾値ｄＶｔを超える電圧が計測された回数が４回未満であるため、回転検出回路４１は、ロータ２２が回転しなかったと判定する。そのため、図９の例では、図示されていないが、３２ｍｓから補正パルスＦＰが出力される。なお、回転検出回路４１は、閾値ｄＶｔを超える電圧が初めて検出されたタイミングに基づいて回転、非回転を判断してもよい。回転検出回路４１は、例えば図６の例において、回転の場合では回転検出パルスＤＰの出力開始から１つめの部分パルスで電圧を検出しており、図９の非回転の場合では回転検出パルスＤＰの出力開始から６つめの部分パルスで電圧を初めて検出している。例えば、回転検出回路４１は、回転検出パルスＤＰの出力開始から３つめの部分パルスを基準とし、その基準までに初めて電圧を検出したかどうかに基づいて回転非回転を判断してもよい。また、回転検出回路４１は、電圧が検出されるタイミングと、その検出回数との組み合わせに基づいて回転、非回転を判定してもよい。

なお、図９の例では回転検出パルスＤＰの出力開始の時点で閾値ｄＶｔを上回る逆起電流は見られないものの、閾値ｄＶｔに近い電圧の検出信号が見られており、単なる検出回数のカウントでは状況によっては誤判定の可能性がある。回転検出回路４１が、単純に期間内の検出回数に基づいて判断するのではなく、連続して検出できた検出回数に基づいて回転非回転を判断することにより、より判定の精度が高まる。

ステップＳ１０６において１ステップ逆回転したと判定された場合には（ステップＳ１０７のＹ）、モータ制御部２は測定駆動パルスＧの出力開始から２４ｍｓ経過するまで待機し、その後に次のステップの逆回転などの処理を開始する（ステップＳ１１０）。なお、測定駆動パルスＧの出力開始から待機終了までの待機時間はロータ２２の振動が収まる時間に応じて設定されており、追加パルスＣの出力がないためステップＳ１０９における時間より短い。

ステップＳ１０６において逆回転していないと判定された場合には（ステップＳ１０７のＮ）、回転検出回路４１はセレクタ６を制御し、補正駆動パルス生成回路３５が生成した補正パルスＦＰをドライバ回路７へ入力し、ドライバ回路７は補正駆動信号を出力する（ステップＳ１０８）。図６に示されるように、補正パルスＦＰは、パルスＦＰ１、パルスＦＰ２、パルスＦＰ３を有する。パルスＦＰ１、パルスＦＰ２、パルスＦＰ３は、それぞれパルスＡ、パルスＢ、追加パルスＣに相当するが、補正駆動信号の駆動力を大きくするため、パルスＦＰ１、パルスＦＰ２、パルスＦＰ３のうち少なくとも一部の期間は、対応するパルスより長い。補正パルスＦＰにより、例えばカレンダの動作等の外部負荷によってステップモータ２０が逆回転できなかった場合にも、確実にステップモータ２０を動作させることができる。

補正駆動信号が出力されると、モータ制御部２は測定駆動パルスＧの出力開始から６４ｍｓ経過するまで待機し、その後に次のステップの逆回転などの処理を開始する（ステップＳ１１１）。なお、待機時間は、補正パルスＦＰの出力があるためステップＳ１０９における時間より長い。なお、待機時間は逆相か否か、回転したか否かに応じた値になっているが、一律の時間であってもよい。

本実施形態にかかる電子時計１では、測定駆動パルスＧと位相検出パルスＧＰに基づくロータ２２の位相の検出を行い、ロータ２２の位相に応じた駆動信号の出力をしている。仮に、位相の検出を行わず、かつ同相の場合の駆動パルスＳＰを用いてステップモータ２０を駆動した場合、ロータ２２が正転する現象が発生し、またそれを止めることが難しい。

図１０は、ステップＳ１０３に示される逆相検出を行わず、かつ逆相の場合のロータ２２の状態を示す図であり、図４に対応する図である。ここで、時間Ｔ９０のロータ２２の位相はモータ制御部２の動作から予期される位相と反対（逆相）であるとする。図１０の例では位相の検出を行わないので、逆相である場合にも同相の場合と同じ駆動信号が供給される。すると、追加パルスＣが供給されないので、ロータ２２は時間Ｔ９３において正転方向に回転すると、時間Ｔ９４において半回転だけ正転した安定位置で静止する。

一方、同相で問題なく逆回転した場合も半回転しており、次のステップにおいて予期される位相も反対になる。すると、逆相で半回転した場合は、次のステップにおいても逆相になるため、さらに１ステップ逆回転させようとするとさらに正転してしまう。したがって、この場合は、一度逆相になると、位置検出機構を用いてもそのずれを補正することは困難である。

ここで、仮に、同相の場合にも、逆相の場合に生成される駆動パルスＳＰおよび追加パルスＣを用いて、ステップモータ２０に供給する場合について考える。この場合、追加パルスＣにより生じる磁力は、同相の場合はロータ２２が逆回転した状態に維持し、逆相の場合はロータ２２を当初の安定位置へ向けて戻すため、本実施形態と同様の安定位置まで回転させることは可能である。しかしながら、この場合には、比較的期間の長い追加パルスＣによる駆動信号を毎回出力する必要があるため、消費電力が増加し、また回転に必要な時間が増加してしまう。

本実施形態においては、同相の場合に低消費電力で逆回転を行いつつ、逆相の場合に補正が困難になることを防ぐことができる。これにより、電子時計１の消費電力を抑制しつつステップモータ２０を確実に逆転させることができる。

ロータ２２の駆動の方法や位相の検出の手法は、これまでに説明したものと異なっていてもよい。図１１は、逆相の場合の逆起電流、端子Ｏ１，Ｏ２の電圧の波形図の他の一例を示す図である。図１２は、同相の場合の逆起電流、端子Ｏ１，Ｏ２の電圧の波形図の他の一例を示す図である。図１１，１２はそれぞれ図８，７に対応する。

図１１，１２の例では、測定駆動パルスＧによる測定駆動信号の極性が、図７，８の例と反対になっている。これにより、コイル２１はステータ２３ａ，２３ｂを介して第２の極性の磁力をロータ２２に伝達する。図１１，１２の例では測定駆動信号が入力される端子がＯ２となっており、ロータ２２は図７，８の例と反対の向きに少し回転する。そのため、図１１に示されるように、位相検出回路４２は、閾値ｇＶｔを超える電圧（逆起電流に相当）が２回以上計測された場合にロータ２２が逆相であると判定し、ドライバ回路７は駆動パルスＳＰと追加パルスＣとに基づく駆動信号を出力する。一方、図１２に示されるように、位相検出回路４２は、閾値ｇＶｔを超える電圧（逆起電流に相当）が２回以上計測されない場合にはロータ２２が同相であると判定し、駆動パルスＳＰに基づく駆動信号を出力する。なお、図１１，１２の例では、パルスＡはデューティ比１６／３２のパルス信号が印加される区間を有している。図１１，１２の例でも、ロータ２２の位相が検出でき、電子時計１の消費電力を抑制しつつステップモータ２０を確実に逆転させることができる。

また、測定駆動パルスＧと駆動パルスＳＰに含まれるパルスＡとが兼用であってもよい。図１３は、逆相の場合の逆起電流、端子Ｏ１，Ｏ２の電圧の波形図の他の一例を示す図である。図１４は、同相の場合の逆起電流、端子Ｏ１，Ｏ２の電圧の波形図の他の一例を示す図である。図１３，１４はそれぞれ図８，７に対応する。図１３，１４の例では、測定駆動パルスＧがドライバ回路７に供給され、それに応じてドライバ回路７が測定駆動信号を出力し、測定駆動信号によりコイル２１に第１の極性の磁力が生じ、その磁力はロータ２２へ伝達される。ロータ２２は１ステップに達しないように、正転方向に回転している。その後、位相検出パルス生成回路３３は位相検出パルスＧＰを出力し、位相検出回路４２はロータ２２の位相を判定する。同相であるか逆相であるかの判定手法の詳細は図７，８の例で説明したものと同様である。

同相と判定された場合には、駆動パルスＳＰに含まれるパルスＢがドライバ回路７に供給され、それに応じてドライバ回路７が出力する部分駆動信号によりコイル２１に第１の極性と反対の第２の極性の磁力が生じ、その磁力はロータ２２へ伝達される（図１４参照）。測定駆動パルスＧに起因する回転がパルスＡによる回転の代わりとなるため、この手法でもロータ２２を１ステップ逆回転することができる。なお、この場合は、図７の例に比べてロータ２２の回転力は低くなる。

逆相と判定された場合には、駆動パルスＳＰに含まれるパルスＢがドライバ回路７に供給され、コイル２１に第１の極性と反対の第２の極性の磁力が生じる。さらに、追加パルスＣがドライバ回路７に入力され、コイル２１から第１の極性の磁力がロータ２２に伝達される（図１３参照）。これにより、図８の例と同様に、ロータ２２の回転は制限される。

［第２の実施形態］
以下では本発明の第２の実施形態について説明する。第２の実施形態は、第１の実施形態に比べ、駆動信号の強さを示す駆動ランクを調整する点が異なる。以下では、主に第１の実施形態との相違点について説明する。

図２０は、第２の実施形態にかかる電子時計１の回路構成を示すブロック図であり、第１の実施形態の図２に対応する図である。第２の実施形態では、通常駆動パルス生成回路３１はランク決定回路４４を含み、ランク決定回路４４は回転検出回路４１と接続されている。

ランク決定回路４４は、駆動パルスＳＰに応じた駆動信号が出力された後に検出された逆起電流に基づいて、ロータ２２の回転力を判定し、判定された回転力に基づいてドライバ回路７が出力する駆動信号の強さを示す駆動ランクを変更する。

図１５は、第２の実施形態にかかる電子時計１の逆回転の処理のフローチャートである。はじめに、測定駆動パルス生成回路３２が測定駆動パルスＧを生成し、測定駆動パルスＧを入力されたドライバ回路７はコイル２１へ測定駆動信号を出力する（ステップＳ２０１）。そして、位相検出パルス生成回路３３は位相検出パルスＧＰを出力し、位相検出回路４２はコイル２１に生じた逆起電流を計測し、また位相検出回路４２は、計測された逆起電流に基づいて、ロータ２２の位相を判定する（ステップＳ２０２）。これらの処理は第１の実施形態におけるステップＳ１０１，Ｓ１０２の処理と同様であるので詳細の説明を省略する。

そして、逆相と判定された場合には（ステップＳ２０３のＹ）、駆動方式切替回路４３の制御に基づいて、ドライバ回路７が逆相用の駆動信号を出力する（ステップＳ２０４）。ステップＳ２０４の処理は、第１の実施形態のステップＳ１０４の処理と同様である。図示はしないが、その後、第１の実施形態と同様に、モータ制御部２は測定駆動パルスＧの出力開始から所定の期間が経過するまで待機し、その後に次のステップの逆回転などの処理を開始する。

一方、同相と判定された場合には、（ステップＳ２０３のＮ）、ランク決定回路４４は、現在の駆動ランクが最低の駆動ランクである１であるか否かを判定する（ステップＳ２０５）。

ここで、駆動ランクについてさらに説明する。本実施形態では、駆動ランクは１から３まである。駆動ランクが１の場合に出力される駆動信号はその駆動力が最も弱く、駆動ランクの値が大きくなるにつれて駆動力が大きくなる。図１６は、第２の実施形態において、逆回転の際に出力されるパルスの一例を示す波形図であり、第１の実施形態の図６に対応する。図１６の例では、駆動ランクが３の場合に波形ｃ１に示されるパルスＡが通常駆動パルス生成回路３１から出力される。波形ｃ１に示されるパルスＡは、図６に示されるものと同じであり、その期間ずっと電源電圧に応じた電位（フルパルス）が印加される。駆動ランクが２の場合には、波形ｋｃ１に示される、デューティ比が２６／３２と波形ｃ１より小さいパルスＡが通常駆動パルス生成回路３１から出力される。一方、駆動ランクが１の場合には、パルスＡは出力されない。

駆動ランクは、電源電圧の変化等によるステップモータ２０の駆動力の変化に起因する問題の発生を緩和するために用いられる。駆動ランクの設定の詳細については後述する。なお、駆動ランクの数は３でなくてもよく、２以上であればよい。例えば、駆動ランクの数が４以上の場合は、デューティ比を駆動ランクに応じてさらに細かく変化させてよい。

現在の駆動ランクが１である場合には（ステップＳ２０５のＹ）、駆動力を小さくするため、通常駆動パルス生成回路３１はパルスＡを出力せずに、ドライバ回路７へ向けてパルスＢを出力する。それにより、セレクタ６はドライバ回路７へパルスＢを出力する（ステップＳ２０６）。パルスＢに基づいてドライバ回路７は同相用の駆動信号としてパルスＢに対応する部分駆動信号を出力し、コイル２１に生じた第２の極性の磁力はロータ２２へ伝達される。ステップＳ２０６の動作であっても、第１の実施形態における図１４の例と同様に、測定駆動パルスＧを駆動信号に含まれるパルスＡの代わりに用いることで、ロータ２２が逆回転できる。なお、パルスＢなど、これ以降の信号の出力開始タイミングは、順序が変わらなければ図１６に示されるタイミングより早くするなど、適宜調整されてもよい。

現在の駆動ランクが１でない場合には（ステップＳ２０５のＮ）、通常駆動パルス生成回路３１は駆動ランクに応じた駆動パルスＳＰを出力し、ドライバ回路７は、駆動ランクに応じた強さの同相用の駆動信号を出力する（ステップＳ２０７）。これにより、駆動ランクに応じてロータ２２の駆動力が調整される。

ステップＳ２０６またはステップＳ２０７の処理が実行されると、回転検出パルス生成回路３６はドライバ回路７へ回転検出パルスＤＰを出力する（ステップＳ２０８）。また回転検出回路４１はコイル２１に生じた逆起電流を計測し、計測された逆起電流に基づいて、ロータ２２が１ステップ逆回転したか否かを判定する（ステップＳ２０８）。ステップＳ２０８において逆回転していないと判定された場合には（ステップＳ２０９のＮ）、補正パルスＦＰがドライバ回路７へ入力され、ドライバ回路７は補正駆動信号を出力する（ステップＳ２１０）。またこの場合には、ランク決定回路４４は、駆動ランクを１上げることで、次のステップにおける逆回転をより容易にする（ステップＳ２１１）。ステップＳ２０８およびステップＳ２１０の動作は、第１の実施形態のステップＳ１０６，ステップＳ１０８の動作と同様であるので詳細の説明は省略する。なお、図示していないが、第１の実施形態と同様に、ステップＳ２１１の後、かつ測定駆動パルスＧの出力開始から一定時間経過した際に次のステップの動作を開始する。

一方、ステップＳ２０８において１ステップ逆回転したと判定された場合には（ステップＳ２０９のＹ）、回転検出回路４１は異常回転の前兆を示す前兆波形Ｘが検出されたか否かを判定する（ステップＳ２１２）。

図１７は、同相かつ前兆波形Ｘが検出される場合の逆起電流、端子Ｏ１，Ｏ２の電圧の波形図の一例を示す図である。図１７の例では、電源電圧に対して駆動ランクが高いため、パルスＡによるロータ２２の正方向の回転量が大きくなっている。この場合、パルスＢの出力が終了した直後かつ回転検出のための所定の極性（パルスＢによる部分駆動信号と同じ極性）の逆起電流が検出される前に、その所定の極性と反対の極性の逆起電流の前兆波形Ｘが生じる。図１７の例では、回転検出パルスＤＰの複数の部分パルスのうち閾値ｄＶｔを超える電圧が計測された回数が４回以上であり逆方向に半回転したと判定されており、ロータ２２の回転角をみても逆転方向に半回転している。しかしながら、外的要因によりさらにロータ２２の回転力が強くなると、次のステップでパルスＡに起因して正転方向に回転する可能性が高くなる。

図１８は、異常回転が生じる場合の逆起電流、端子Ｏ１，Ｏ２の電圧の波形図の一例を示す図である。図１８の例では、図１７の例より電源電圧が高くなっており、パルスＡによりロータ２２は正転方向に大きく回転し、その後のパルスＢが出力されるタイミングで正転方向に半回転してしまう。

前兆波形Ｘの検出についてより具体的に説明する。パルスＢの生成終了直後に、回転検出パルス生成回路３６が前兆検出パルスＥＰを出力し、前兆検出パルスＥＰはドライバ回路７に入力される。ドライバ回路７はコイル２１の端子Ｏ２と回転検出回路４１を接続し、回転検出回路４１は、逆起電流により生じる電圧が閾値ｅＶｔを超えているか否かを判定する。回転検出回路４１に接続されるコイル２１の端子が回転検出パルスＤＰと異なるため、逆起電流により生じる電圧が閾値ｅＶｔを超える場合は、回転検出にかかる逆起電流と異なる極性の電流が検出される。つまり、回転検出回路４１は、逆起電流により生じる電圧がｅＶｔを超えるか否かを判定することで、異常回転の前兆波形Ｘが検出された否かを判定する。

異常回転の前兆を示す前兆波形Ｘが検出されると（ステップＳ２１２のＹ）、ランク決定回路４４は、駆動ランクを２下げる（ステップＳ２１３）。なお、現在の駆動ランクが２の場合には、ランク決定回路４４は駆動ランクを１に変更する。

異常回転の前兆が検出されない場合には（ステップＳ２１２のＮ）、ランク決定回路４４は、今回のステップで出力される複数の回転検出パルスＤＰのうち、閾値ｄＶｔを超える電圧（逆起電流に相当）が計測された回数に応じて駆動ランクを調整する。より具体的には、回転検出の際に逆起電流により５回未満の閾値ｄＶｔを超える電圧が検出された場合には（ステップＳ２１４のＹ）、ランク決定回路４４は駆動ランクを１下げ（ステップＳ２１５）、７回を超えて閾値ｄＶｔを超える電圧が検出された場合には（ステップＳ２１６のＹ）、ランク決定回路４４は駆動ランクを１上げる（ステップＳ２１１）。駆動力が減るにつれ、閾値ｄＶｔを超える電圧が検出される回数が増えるため、これらの処理により、駆動力が過大または過少になることを防ぎ、消費電力を減らすことが可能になる。また、突然の電圧変動などにより異常回転などが起きる可能性を低減することも可能になる。なお、図示していないが、第１の実施形態と同様に、ステップＳ２１６の後、かつ測定駆動パルスＧの出力開始から一定時間経過した際に次のステップの動作を開始する。

図１９は、リチウム電池といった充放電可能な電池の電圧変動に応じた駆動ランクの変化を伴う動作の一例を示す波形図である。図１９には、逆起電流の波形と、コイル２１の端子Ｏ１，Ｏ２に印加される信号の波形とが記載されている。期間ａａ，ｂｂ，ｃｃ，ｄｄ，ｅｅは、それぞれロータ２２が半回転するステップの動作についての波形を示している。期間ａａでは、電源電圧が２．０Ｖかつ駆動ランクが２である。期間ａａは図７の例に相当し、期間ａａでは回転検出パルスＤＰにより閾値ｄＶｔ以上の電圧が検出された回数（以下では検出回数と記載します）が５回であるので、駆動ランクは変化しない。期間ｂｂは次のステップの半回転をする期間であり、測定駆動パルスＧ、駆動パルスＳＰ（パルスＡ，Ｂ）、それらに基づく測定駆動信号および駆動信号の極性は、期間ａａに対して反対になっている。以降も次のステップの期間になるたびに極性は反転している。電源電圧および検出回数は期間ａａと同じであり、駆動ランクは変化しない。

期間ｃｃでは電源電圧が２．３Ｖへ上昇しており、検出回数は４回まで下がっている。これに対応して駆動方式切替回路４３は駆動ランクを１へ下げる。期間ｄｄでは、電源電圧は２．３Ｖのままであり、駆動ランクの低下によりパルスＡに対応する部分駆動信号がデューティ比を有する連続的なパルスに変化している。これによりロータ２２の駆動力が低下し、検出回数は５回となり、駆動ランクは変化しない。期間ｅｅになると、電源電圧が２．０Ｖに低下し、検出回数が７回になる。これにより、駆動ランクが２に戻る。図１９に示されるように、電源電圧の変化に応じた駆動力の変化に応じて駆動ランクを変更することにより、必要以上の強さの駆動信号を用いることや、必要より弱い駆動信号に起因する補正駆動信号の出力を抑えることができ、消費電力を抑えることができる。

なお、図１６の例では、ｄＶｔを超える電圧が検出される回数が５回以上７回以下の場合には駆動ランクが変化しないが、所定の数（たとえば２００）の逆回転のステップで正常に逆回転できた場合に、ランク決定回路４４が駆動ランクを１下げてもよい。ある駆動ランクにおいて安定的に回転している場合、その下の駆動ランクでも問題なく回転できる可能性が高いので、消費電力をさらに低減できる蓋然性が高い。また、仮にロータ２２の駆動力が不足する場合でも補正パルスＦＰの出力や駆動ランクの増加により問題の発生は抑えられる。また電源電圧検出回路を用意しておき、ランク決定回路４４が電池電圧に基づいて駆動ランクを切り替えてもよい。

なお、本発明の各実施形態で示した構成図、回路図、波形図等は、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を満たすものであれば、任意に変更することができる。

１ 電子時計、２ モータ制御部、３ 電源、６ セレクタ、７ ドライバ回路、１１ 発振回路、１２ 分周回路、２０ ステップモータ、２１ コイル、２２ ロータ、２３ａ，２３ｂ ステータ、３１ 通常駆動パルス生成回路、３２ 測定駆動パルス生成回路、３３ 位相検出パルス生成回路、３４ 追加パルス生成回路、３５ 補正駆動パルス生成回路、３６ 回転検出パルス生成回路、４１ 回転検出回路、４２ 位相検出回路、４３ 駆動方式切替回路、４４ ランク決定回路、５１ 文字板、５２ａ 時針、５２ｂ 分針、５２ｃ 秒針、Ａ，Ｂ パルス、Ｃ 追加パルス、ＤＰ 回転検出パルス、ＥＰ 前兆検出パルス、ＦＰ 補正パルス、ＦＰ１，ＦＰ２，ＦＰ３ パルス、Ｇ 測定駆動パルス、ＧＰ 位相検出パルス、ＳＰ 駆動パルス、ｄＶｔ，ｅＶｔ，ｇＶｔ 閾値、Ｌ 直線、Ｘ 前兆波形。

Claims (11)

1. ２極以上着磁されたロータと、
   前記ロータへ磁力を伝達するステータと、前記ステータに向けて磁力を発生するコイルとを有するステップモータと、
   前記コイルへ測定駆動信号を出力する駆動回路と、
   前記測定駆動信号の出力の後に前記コイルに生じる逆起電流を検出し、前記検出された逆起電流に基づいて前記ロータの位相が所期の位相であるか判定する位相検出回路と、
   前記位相が所期の位相である場合に、前記ロータを１ステップ回転させる第１駆動信号を前記駆動回路が出力する第１の駆動方式により制御し、前記位相が前記所期の位相と異なる場合に前記第１の駆動方式と異なる第２の駆動方式により前記ロータの回転を制限するよう制御する制御部と、
   を含むステップモータ駆動装置。
2. 請求項１に記載のステップモータ駆動装置において、
   前記制御部は、前記位相が所期の位相である場合に、前記ロータを１ステップ逆回転させる第１駆動信号を前記駆動回路が出力する第１の駆動方式により制御する、
   ステップモータ駆動装置。
3. 請求項１または２に記載のステップモータ駆動装置において、
   前記第１の駆動方式において、第１の極性の磁力を前記コイルに発生させる第１部分信号と、前記第１部分信号のあとに前記第１の極性と反対である第２の極性の磁力を前記コイルに発生させる第２部分信号と、を含む第１駆動信号を前記駆動回路が出力する、
   ステップモータ駆動装置。
4. 請求項１から３のいずれかに記載のステップモータ駆動装置において、
   前記第２の駆動方式において、前記第１の極性の磁力を前記コイルに発生させる第１部分信号と、前記第１部分信号のあとに前記第２の極性の磁力を前記コイルに発生させる第２部分信号と、前記第２部分信号のあとに前記第１の極性の磁力を前記コイルに発生させる第３部分信号と、を含む第２駆動信号を前記駆動回路が出力する、
   ステップモータ駆動装置。
5. 請求項３に記載のステップモータ駆動装置において、
   前記第２の駆動方式において、前記駆動回路は駆動信号を出力しない、
   ステップモータ駆動装置。
6. 請求項３から５のいずれかに記載のステップモータ駆動装置において、
   前記第１の駆動方式において、前記駆動回路は、前記第１部分信号を出力することなしに前記第２部分信号を出力する、
   ステップモータ駆動装置。
7. 請求項３から６のいずれかに記載のステップモータ駆動装置において、
   前記制御部は、前記第１駆動信号の出力後に前記コイルに生じる逆起電流を検出し、前記検出された逆起電流に基づいて、前記ロータの回転力を判定し、前記判定された回転力に基づいて前記駆動回路が出力する前記第１駆動信号の強さを示すランクを変更するランク決定部をさらに含む、
   ステップモータ駆動装置。
8. 請求項７に記載のステップモータ駆動装置において、
   前記ランクが所定のランクである場合に、前記駆動回路は、前記測定駆動信号として前記第１の極性の磁力を前記コイルに発生させる信号を出力し、前記第１駆動信号として、前記第２部分信号を出力し、
   前記ランクが前記所定のランクより強い信号に対応する場合に、前記駆動回路は、前記第１駆動信号として、前記第１部分信号と、前記第２部分信号とを出力する、
   ステップモータ駆動装置。
9. 請求項７または８に記載のステップモータ駆動装置において、
   前記ランク決定部は、前記第１駆動信号が出力されたのちに、閾値を超える信号が検出される期間が所定の期間より短いか否かに基づいて、前記ランクを変更し、
   前記ランク決定部は、前記第１駆動信号が出力されてから前記閾値を超える逆起電流が検出されるまでの間に当該逆起電流と異なる極性の逆起電流が検出された場合に、前記ランクをより弱い信号に対応するランクに変更する、
   ステップモータ駆動装置。
10. 請求項７から９のいずれかに記載のステップモータ駆動装置において、
    前記ランク決定回路は、前記第１駆動信号の出力後に前記コイルに生じる逆起電流を検出し、前記検出された逆起電流に基づいて、前記ロータが所定の回転をしたか否かを判定し、
    前記駆動回路は、前記ロータが所定の回転をしなかったと判定された場合に、前記第１駆動信号より前記ロータを強く回転させる補正駆動信号を出力する、
    ステップモータ駆動装置。
11. 請求項１から１０のいずれかに記載のステップモータ駆動装置において、
    前記駆動回路は、前記測定駆動信号の後に、複数の断続的な第１の部分パルスを含む位相検出パルスにより、逆起電流を検出する回路と前記コイルとを接続し、前記前記第１駆動信号が出力された後に、複数の断続的な第２の部分パルスを含む回転検出信号により、逆起電流を検出する回路と前記コイルとを接続し、
    前記第１の部分パルスの出力間隔は前記第２の部分パルスより小さい、または、前記第１の部分パルスのそれぞれの印加期間は前記第２の部分パルスより大きい、
    ステップモータ駆動装置。

Images