(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
往復動可能な状態で支持された作動部材と、
ステップモータを含んで構成され該ステップモータへ入力されたパルスに応じて前記作動部材を正逆所望の向きへ所定量ずつ移動させる駆動機構と、
前記作動部材の移動可能な範囲（以下「可動範囲」という）を機械的に制限した規制機構と、
前記ステップモータへパルスを入力することで、前記作動部材を所定の範囲内で往復動させる処理と、前記往復動の範囲のずれと前記ステップモータのロータの磁極ずれを修正する修正処理とを行う制御手段とを備え、
前記制御手段による前記修正処理は、所定の補正パルスを前記ステップモータへ入力することで前記作動部材を前記可動範囲の末端位置に到達させ、補正パルス入力後、前記末端位置から離れる方向に前記作動部材を移動させる調整パルスを前記ステップモータへ１個入力するものであることを特徴とする電子時計。
【請求項２】
前記作動部材を前記可動範囲の末端位置に到達させるために入力される補正パルスの数は、前記作動部材の移動量が前記可動範囲よりも長くなる数であることを特徴とする請求項１に記載の電子時計。
【請求項３】
前記制御手段は、所定の間隔ごとに前記修正処理を行うことを特徴とする請求項１または２に記載の電子時計。
【請求項４】
前記間隔は、時間に基づいて規定されていることを特徴とする請求項３記載の電子時計。
【発明の詳細な説明】
【発明の属する技術分野】
本発明は電子時計、特に、ステップモータを用いて指針などを往復動させる機構を備えた電子時計に関する。
【従来の技術】
一般に、マイクロコンピュータを搭載した電子時計は、ＩＣ論理回路の初期動作位置と、指針の初期位置を一致させることが必要である。このための位置検出機構としては、接点方式、光検出方式、ピン方式等がある。
【０００１】
ここで、接点方式とは、指針を駆動する歯車の一部と、歯車に常時接触する接点部分との接触状態を検出することで、位置を検出する方式である。また、光検出方式とは、光学的に歯車等の角度位置を検出する方式である。この光検出方式の従来技術としては、例えば、特開平８−１７９０５８号公報に開示されている技術がある。
【０００２】
ピン方式とは、指針を位置決め用のピンに接触させることで、正確な位置決めを実現する方式である。このピン方式の従来技術としては、例えば、特開昭６２−２９１５９１号公報に開示されている技術がある。
【発明が解決しようとする課題】
ところで、時計は、単に計時装置としての機能の追求のみならず、装飾品としてのデザインや玩具的な遊び心を付加することで、他の時計との差別化を図り、商品としての価値を高める工夫が施されてきた。特に、十分な高精度化が実現した現在では、その価格と付加価値とが商品としての時計にとって大きな要素となっており、これまで以上に様々な工夫が施されるようになっている。このような時計の一例として、これまで単に回転させていた指針を、所定の範囲内で往復動させるようにしたものが知られている。
【０００３】
しかしながら、この一例の場合、ある範囲内でのみ針を往復動させるとすると、従来の針位置検出機構では、耐久性の低下、コストの上昇、検出精度の低下、消費電力の増大といった問題があった。また、位置ずれを修正するための操作（例えば、リューズの操作）といった、使用者に煩雑な作業を要求してしまうという問題があった。
【０００４】
本発明は、特別な指針を所定の範囲内で往復動することのできる電子時計において、コストの上昇を招くことなく、その往復動の範囲を修正することができる電子時計を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するためになされたものであり、第１の発明によれば、往復動可能な状態で支持された作動部材と、ステップモータを含んで構成され該ステップモータへ入力されたパルスに応じて前記作動部材を正逆所望の向きへ所定量ずつ移動させる駆動機構と、前記作動部材の移動可能な範囲（以下「可動範囲」という）を機械的に制限した規制機構と、前記ステップモータへパルスを入力することで、前記作動部材を所定の範囲内で往復動させる処理と前記往復動の範囲のずれを修正する修正処理とを行う制御手段とを備え、前記制御手段による前記修正処理は、所定のパルスを前記ステップモータへ入力することで前記作動部材を前記可動範囲の末端位置に到達させ、その後、前記末端位置から離れる方向に前記作動部材を移動させるためのパルスを前記ステップモータへ入力するものであることを特徴とする電子時計が提供される。
【０００６】
また、第２の発明は、第１の発明の電子時計において、前記作動部材を前記可動範囲の末端位置に到達させるために入力されるパルスの数は、前記作動部材の移動量が前記可動範囲よりも長くなるような数であることを特徴とする。
【０００７】
また、第３の発明は、第１または第２の発明の電子時計において、前記制御手段は、前記修正処理を所定の間隔ごとに行うものであることを特徴とする。
【０００８】
また、第４の発明は、第３の発明の電子時計において、前記間隔は、時間に基づいて規定されていることを特徴とする。
【０００９】
以下に、上記した発明による作用について説明する。作動部材は、往復動可能な状態で支持されている。但し、その可動範囲は、規制機構によって制限されている。制御手段は、通常、駆動機構のステップモータへパルスを入力することで、作動部材を所定の範囲内で往復動させている。
【００１０】
また、制御手段は、適宜（例えば、時間等に基づいて決定される所定の間隔で）、この往復動の範囲のずれを修正する修正処理を行う。この修正処理は、パルスをステップモータへ入力して作動部材を以下のように作動させることで行われる。すなわち、まず、作動部材を可動範囲の末端位置に到達させる。その後、この末端位置から離れる方向に作動部材を移動させる。
【００１１】
この場合、作動部材を可動範囲の末端位置に到達させるために入力されるパルスの数は、計算上の作動部材の移動量が可動範囲の幅よりも長くなるような数にしておくことが好ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係る電子時計の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１３】
この実施の形態の電子時計は、所定の範囲において往復動を繰り返す指針を備えるとともに、その往復動の範囲が何らかの原因でずれた場合にこれを自動修正する機能を備えたことを特徴としている。まず、本実施の形態の時計１０の概要を説明する。
【００１４】
この時計１０は、図１に示すとおり、時針１１、分針１２、指針１３を備えている。また、これらの位置を修正等するための操作部として、プッシュスイッチ１４およびリューズ１５を備えている。時針１１および分針１２は、時刻を指し示すためのものであり、それぞれ１２時間ごとまたは１時間ごとに１回転するように構成されている。これら時針１１、分針１２については、使用者がリューズ１５を操作することでその針位置を所望の位置に修正可能に構成されている。
【００１５】
指針１３は、主に装飾目的、特にこの場合玩具的な付加価値として設けられたものであり、正常な状態においては、図中に示した、本来的な動作範囲（初期位置を起点とした場合の動作範囲）内において往復動を繰り返す構成となっている。したがって、この指針１３は、時刻を示すものではなく、このような上記した動作のために特別に設けられた要素である。
【００１６】
正常な状態では、この指針１３は先に述べた本来的な動作範囲内でのみ往復動をしている。ただし、機構上は、指針１３は図中に示した可動範囲内であればこの動作範囲を越えた領域に到達し得るようになっている。このため、この時計１０が衝撃を受けた場合などには、この動作範囲が本来的な位置からずれてしまうことがある。そこで、この時計１０はこの動作範囲を修正するための修正機能を備えている。先に述べたとおりこの修正機能がこの実施の形態の最大の特徴点であるため、これ以降はこの点を中心に説明を行うことにする。
【００１７】
この時計１０の機構要部を図２，図３，図４を用いて説明する。指針１３はその根本側端部（図２における下側端部）が、表示車３５に固定されている。また、この表示車３５は回転可能な状態で回転中心軸４３に支持されている。そして、この表示車３５（すなわち、指針１３）には、輪列３０を介してステップモータ２０の回転力が伝達される構成となっている。
【００１８】
この輪列３０は、５番車３１、中間車Ａ３２、中間車Ｂ３３を含んで構成されている。このうち、中間車Ｂ３３には、窓部３３０が形成されている。そして、この窓部３３０には、図３に示すように、地板４０に固定されたピン４１が通されており、これが中間車Ｂ３３の回転可能な範囲を制限している。つまり、中間車Ｂ３３は、ピン４１がこの窓部３３０の末端縁部分に当たらない範囲内においてのみ、その角度位置を変更可能に構成されている。先に述べた指針１３の可動範囲は、図４に示すように、この窓部３３０の大きさ、形成位置によって規定されている。
【００１９】
このような構成をとることで、指針１３は、その角度位置が可動範囲内に制限されている。そして、指針１３は、この可動範囲内にさらに設定された動作範囲内で、往復動することになる。この動作範囲は、後述する制御部５０からの動作指令（パルス）の内容に起因して定まっている。
【００２０】
つぎに、この指針１３を作動させる制御構成を図５を用いて説明する。指針１３の駆動を司る制御部５０は、発振回路５１、システムクロック発生回路５２、分周回路５３、割込信号発生回路５４、ＣＰＵ５５、ＲＯＭ５６、ＲＡＭ５７および駆動回路６０を備えて構成されている。
【００２１】
発振回路５１は、この時計１０の動作タイミングの基となる所定周波数の発振信号を生成するものである。発振回路５１は、これをシステムクロック発生回路５２および分周回路５３へ出力する構成となっている。
【００２２】
割込信号発生回路５４は、発振回路５１から入力される発振信号に基づいてシステムクロックを生成するものである。割込信号発生回路５４は、このシステムクロックをＣＰＵ５５に出力する構成となっている。
【００２３】
分周回路５３は、発振回路５１から入力される発振信号を分周することで、所定サイクルのクロックを生成するものである。これを割込信号発生回路５４へ出力している。このクロックは、各種動作を開始するタイミングの決定等に用いられている。この分周回路５３は、このクロックを割込信号発生回路５４へ出力する構成となっている。
【００２４】
割込信号発生回路５４は、指針１３の動作範囲の修正動作を開始するタイミングを検出するためのものである。具体的には、分周回路５３からのクロックをカウントすることでこのタイミングを検出している。この実施の形態では、２０分ごと（６０往復ごと、１ステップ＝１秒）に、修正動作の開始を指示する割込信号を出力するように構成されている。
【００２５】
ＣＰＵ５５は、この時計１０全体を制御統括するものであり、システムクロックに同期してプログラムを実行することで、各種機能を実現している。例えば、割込信号発生回路５４から割込信号が入力された場合には、駆動回路６０を介して動作範囲の修正動作を行わせる機能を備えている。なお、この修正動作の内容を規定した制御プログラム、各種データ等は、ＲＯＭ５６およびＲＡＭ５７にあらかじめ格納されている。
【００２６】
この制御部５０（直接的には、駆動回路６０）からは、ステップモータ２０を作動させるための様々なパルスを出力するようになっている。この実施の形態では、正転パルス、逆転パルス、補正パルス、調整パルスを出力可能に構成されている。ここで、「正転パルス」とは、指針１３を１ステップ分だけ正転方向（初期位置から離れてゆく方向）に進めるためのパルスである。「逆転パルス」とは、指針１３を１ステップ分だけ逆転方向（初期位置へ近づいてゆく方向）に進めるためのパルスである。但し、後述するとおり、ステップモータ２０の状態によっては、指針１３を進めることができない（つまり、ステップモータ２０が回転しない）場合もある。
【００２７】
「補正パルス」とは、指針１３の動作範囲修正の際に、指針１３を強制的に初期位置に戻すために出力されるものである。この補正パルスは、逆転パルスによって構成されており、指針１３を確実に初期位置に戻すことができるようにするため、その発せられる数は、全体としての（計算上の）移動可能距離が、可動範囲の長さよりも長くなるような数である。
【００２８】
「調整パルス」とは、動作範囲修正の際に、ステップモータ２０の状態（具体的には、ステータ２２とロータ２３との磁極の位置関係）を調整するためのものである。この調整パルスは、具体的には、１個の正転パルスによって構成されており、指針１３の動作範囲修正処理の際に、補正パルスに続いて出力されるようになっている。なお、これらパルスの役割等については、後ほど図７、図８等を用いて詳しく説明する。
【００２９】
なお、ここでいう正転方向とは、後述する図６，図８における左へ向かう方向（初期位置から遠ざかる方向）である。逆転方向とは、これらの図において右へ向かう方向（初期位置へ戻る方向）である。
【００３０】
特許請求の範囲において言う「作動部材」とは、この実施の形態においては指針１３に相当する。「ステップモータ」とはステップモータ２０に相当する。「駆動機構」とは、輪列３０、ステップモータ２０等によって構成されている。「規制機構」とは、中間車Ｂ３３（特に、その窓部３３０）およびピン４１によって実現されている。「制御手段」とは制御部５０に相当する。「修正処理」とは、動作範囲の修正処理に相当する。修正処理の際に作動部材が到達される「可動範囲の末端位置」とは、初期位置に相当する。「作動部材を可動範囲の末端位置に到達させるために入力されるパルス」とは、補正パルスに相当する。「末端位置から離れる方向に作動部材を移動させるためのパルス」とは、調整パルスに相当する。
【００３１】
つぎに指針１３の修正動作を図６、図７および図８を用いて説明する。ここでは、本来、図６（ａ）のような状態であるべき指針１３の動作範囲が、既にずれており、図６（ｂ）の状態になっているものとする。この状態（図６（ｂ））においても、制御部５０は、正転パルスと逆転パルスとを１０個ずつ交互に出力している。つまり、指針１３は現状の動作範囲内（図６（ｂ））において往復動させられている。
【００３２】
このような状態において、制御部５０が所定のタイミングにおいて動作範囲の修正動作を開始する。この修正動作において、制御部５０は、まず、補正パルスを出力する。この補正パルスによって、指針１３は強制的に初期位置に戻される。なお、指針１３が初期位置に到達した後も、補正パルスの残りの部分の出力は継続されるが、指針１３がこれ以上動くことはない。
【００３３】
ところで、指針１３が初期位置に戻った時点以降、補正パルスが終わるまでの間、ステップモータ２０は２つの異なる状態（図７（ａ）、図７（ｂ））を交互にとることになる。１番目の状態は、ロータ２３の磁極と、その時入力されたパルスによってステータ２２に生じた磁極との位置関係が、図７（ａ）に示した状態となる場合である。この場合にはステータ２２とロータ２３とは互いに極性の同じ磁極が向かい合っているため、ロータ２３を回転させようとする力が発生する。しかし、既に指針１３が初期位置に戻っているため、ロータ２３は回転できない。この結果、このときのパルスを出力し終わった時点でも、ロータ２３はこの図に示したままの向きとなっている。
【００３４】
２番目は、ロータ２３の磁極と、その時入力されたパルスによってステータ２２に生じた磁極との位置関係が、図７（ｂ）に示した状態となる場合である。この場合には、ステータ２２とロータ２３とは互いに極性の異なる磁極が向かい合っており、互いに引き合うことになる。このため、このときにはロータ２３を回転させようとする力がそもそも発生しない。この結果、このパルスを出力し終わった時点でも、ロータ２３はこの図に示したままの向きとなっている。
【００３５】
ステップモータ２０の駆動においては、周知の通りステータ２２への通電の向きがステップごとに逆向きにされる。したがって、補正パルスを出力し終わった時点でのステップモータ２０の状態は、この図７（ａ）と、図７（ｂ）とのいずれかの状態となっている。
【００３６】
補正パルスの出力が完了した後、制御部５０が調整パルス（すなわち、１個の正転パルス）を出力する。この調整パルスによってステータ２２に生じる磁極と、ロータ２３の磁極との位置関係が、図７（ｂ）と同様のものであった場合には、この調整パルスの入力によって指針１３が正転方向に進むことはない（図８（ａ）参照）。この修正動作が完了した後、指針１３を作動させるために正転パルスが入力された場合には、図７（ａ）と同様の状態となるため、その１パルス目から必ず指針１３は正転方向へと進むことになる。したがって、指針１３の動作範囲は、０ステップ目の位置（初期位置）〜１０ステップ目の位置となる。
【００３７】
一方、この調整パルスによってステータ２２に生じる磁極と、ロータ２３の磁極との位置関係が、図７（ａ）と同様のものであった場合には、指針１３はこの調整パルスの入力によって１ステップ分だけ正転方向に進むことになる（図８（ｂ）参照）。また、この修正動作が完了した後、指針１３を作動させるために正転パルスが入力された場合にも、その１パルス目から必ず指針１３は正転方向へ進むことになる。したがって、指針１３の動作範囲は、１ステップ目の位置〜１１ステップ目の位置となる。このように動作範囲ずれがわずかに（１ステップ分）残る可能性はあるものの、大幅なずれは確実に解消できる。
【００３８】
つぎに制御部５０による指針１３の動作制御を図９を用いて説明する。制御部５０は、この時計１０の動作中常にこの図９に示した処理を繰り返している。通常、制御部５０は、所定のタイミングごとに、正転パルスを出力することで、指針１３を正転方向に１０ステップ進める（ステップＳ６０２）。続いて、逆転パルスを出力することで、指針１３を逆転方向に１０ステップ進める（ステップＳ６０４）。
【００３９】
つぎに、制御部５０は、その時が動作範囲の修正動作を行うタイミングであるか否かを判定する（ステップＳ６０６）。この判定は、実際には、ＣＰＵ５５が割込信号発生回路５４からの割込信号の有無を判定することで行われる。この判定の結果、修正動作を行うタイミングでなかった場合には、そのまま処理を終了する。
【００４０】
一方、ステップＳ６０６において、修正動作を行うタイミングであった場合には、修正動作（ステップＳ６０８，Ｓ６１０）を行う。すなわち、まず、ＣＰＵ５５は駆動回路６０を介してステップモータ２０へ補正パルスを出力することで、指針１３を速やかに初期位置に復帰させる（ステップＳ６０８）。
【００４１】
続いて、制御部５０は調整パルスを出力する。これにより、次回、正転パルスを出力した場合には、ステップモータ２０には回転力が生じることになる。つまり、次回、この図９の処理を実行する際には、ステップＳ６０２における第１回目の正転パルスから確実に指針１３が動くことになる。これにより、指針１３の動作範囲の幅として、確実に１０ステップ分が確保されることになる。
【００４２】
なお、この実施の形態のごとく調整パルスを入力しておかなかった場合には、次回、ステップＳ６０２における第１回目の正転パルスによって、指針１３が動かない場合がある。この場合には、ステップＳ６０２が完了した時点でも、指針１３は初期位置から９ステップ目にしか到達できない。この結果、指針１３の動作範囲の幅が９ステップ分になってしまう。
【００４３】
つぎに制御部５０内部での動作を図５を用いて説明する。発振回路５１は、常に所定周波数の発振信号を生成し、これをシステムクロック発生回路５２および分周回路５３へ出力している。割込信号発生回路５４はこの発振信号に基づいてシステムクロックを生成し、これをＣＰＵ５５に出力している。
【００４４】
一方、分周回路５３はこの発振信号を分周することで、所望サイクルのクロックを生成し、これを割込信号発生回路５４へ出力している。割込信号発生回路５４はこれをカウントすることで所定のタイミングを検出し、割込信号をＣＰＵ５５へ出力している。ＣＰＵ５５は、割込信号が入力されると、動作範囲の修正処理を開始する。
【００４５】
上述した説明では特に述べなかったが、このほかプッシュスイッチ１４が操作された場合も、この制御部５０は同様の動作範囲の修正処理を実行するようになっている。
【００４６】
以上説明したとおりこの実施の形態では、所定の時間ごとに動作範囲の修正が行われる。このため、使用者自らが修正を行う必要がない。また、修正動作はソフトウエアの変更のみで実現できるため、新たな部品などを追加する必要がない。
【００４７】
また、上述した実施の形態では、正常な状態での動作範囲を、可動範囲の末端位置（初期位置）を起点として設定していた。しかし、動作範囲の設定位置はこれに限定されるものではない。上述した調整パルスを複数個の正転パルスで構成することで、所望の位置に設定できる。
【００４８】
さらに、上述した実施の形態では、修正動作を行うタイミングを、経過時間に基づいて決定していたが、これ以外の要因に基づいて決定してもよい。たとえば、衝撃を受けた回数などに基づいて、実行タイミングを決定することも可能である。
【００４９】
なお、この発明の適用範囲は、指針に限定されるものではない。これ以外にも、例えば、パワーリザーブ、曜日表示、クロノグラフ、タイマなどの機構にも適用可能である。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明したとおり本発明によれば、往復動する部材（指針）の動作範囲を、コストの上昇を招くことなく修正することができる。
【００５１】
制御手段による修正処理が、所定のパルスをステップモータへ入力することで作動部材を可動範囲の末端位置に到達させ、その後、末端位置から離れる方向に作動部材を移動させるためのパルスをステップモータへ入力することにより、往復動する部材を確実に可動範囲の末端位置に到達することができる。
【００５２】
また、作動部材を可動範囲の末端位置に到達させるために入力されるパルスの数は、前記作動部材の移動量が前記可動範囲よりも長くなるような数であることにより、往復動する部材を確実に可動範囲の末端位置に到達することができ、初期位置がずれた場合でも、初期位置を合わせることができ、可動範囲のずれを修正することができる。
【００５３】
また、制御手段が修正処理を所定の間隔ごとに行うことにより、定期的に初期位置を修正することができ、ユーザーに負担をかけずに行なうことができる。
【００５４】
また、間隔は時間に基づいて規定されていることにより、定期的に初期位置を修正することができる間隔が自由に設定することができ、使用する電子時計に応じて適切な間隔を設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態である電子時計の概要を示す正面模式図である。
【図２】電子時計の機構要部を示す平面模式図である。
【図３】電子時計の機構要部を示す断面模式図である。
【図４】中間車の窓部と可動範囲との関係を示す図である。
【図５】電子時計の制御構成を示す図である。
【図６】可動範囲と動作範囲との位置関係を示す図であり、（ａ）は動作範囲が本来的な位置にある状態を示した図、（ｂ）は動作範囲にずれが生じている状態を示す図である。
【図７】指針が初期位置にある状態での、ステップモータの状態を示した図であり、（ａ）は回転力が発生する状態、（ｂ）は回転力が発生しない状態を示している。
【図８】修正動作における補正パルスおよび調整パルスの役割を示す図であり、（ａ）は調整パルスによって指針が動かない場合を示した図、（ｂ）は調整パルスによって指針が動く場合を示した図である。
【図９】制御部による修正動作の処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０  時計
１１  時針
１２  分針
１３  指針
１４  プッシュスイッチ
１５  リューズ
２０  ステップモータ
２１  コイルブロック
２２  ステータ
２３  ロータ
３０  輪列
３１  ５番車
３２  中間車Ａ
３３  中間車Ｂ
３５  表示車
４０  地板
４１  ピン
４２  文字板
４３  回転中心軸
５０  制御部
５１  発振回路
５２  システムクロック発生回路
５３  分周回路
５４  割込信号発生回路
５５  ＣＰＵ
５６  ＲＯＭ
５７  ＲＡＭ
６０  駆動回路
３３０  窓部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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