(57)【要約】【課題】位置検出用歯車の基準位置を正確かつ迅速に検出することができる歯車機構、歯車機構制御方法、ムーブメントおよびアナログクォーツ式時計を提供する。【解決手段】位置検出用歯車７１と、位置検出用歯車７１の軸方向における一方側に設けられた発光素子８１と、発光素子８１に対応する位置に設けられた受光素子８３と、を備え、位置検出用歯車７１は、光が透過不能とされた遮光部７２と、光が透過可能とされ、位置検出用歯車７１の周方向に沿うように延びる第一透過部７３と、光が透過可能とされ、位置検出用歯車７１の基準位置に対応して設けられた第二透過部７６と、を有し、第一透過部７３は、幅広部７４と、幅広部７４よりも周方向における位置検出用歯車７１の回転方向の上流側に設けられた幅狭部７５と、を有し、第二透過部７６は、第一透過部７３よりも上流側Ｕに設けられていることを特徴としている。【選択図】図４
2016114390.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動源の動力により回転する位置検出用歯車と、
前記位置検出用歯車の軸方向における一方側に設けられた発光素子と、
前記位置検出用歯車を挟んで前記軸方向の他方側において、前記発光素子に対応する位置に設けられた受光素子と、
を備え、
前記位置検出用歯車は、
前記発光素子からの光が透過不能とされた遮光部と、
前記発光素子からの光が透過可能とされ、前記位置検出用歯車の周方向に沿うように  延びる第一透過部と、
前記発光素子からの光が透過可能とされ、前記位置検出用歯車の基準位置に対応して  設けられた第二透過部と、
を有し、
前記第一透過部は、幅広部と、前記幅広部よりも前記周方向における前記位置検出用歯車の回転方向の上流側に設けられた幅狭部と、を有し、
前記第二透過部は、前記第一透過部よりも前記上流側に設けられていることを特徴とする歯車機構。
【請求項２】
請求項１に記載の歯車機構であって、
前記駆動源は、ステップモータであることを特徴とする歯車機構。
【請求項３】
請求項２に記載の歯車機構であって、
前記幅狭部の前記回転方向の下流側の端部から、前記幅狭部の前記上流側の端部までの中心角は、前記ステップモータを第一所定ステップ数だけ回転させたときの前記位置検出用歯車の回転角度に対応して設定されていることを特徴とする歯車機構。
【請求項４】
請求項２または３に記載の歯車機構であって、
前記幅狭部の前記上流側の端部から前記第二透過部の中心までの中心角は、前記ステップモータを第二所定ステップ数だけ回転させたときの前記位置検出用歯車の回転角度に対応して設定されていることを特徴とする歯車機構。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の歯車機構であって、
前記発光素子の外形は、前記幅狭部の幅よりも大きくなるように形成されていることを特徴とする歯車機構。
【請求項６】
請求項４に記載の歯車機構を制御するための歯車機構制御方法であって、
前記発光素子が前記幅狭部に対応する位置にある場合に、前記受光素子から得られる出力を第一所定出力値とし、
前記幅狭部の前記上流側の端部において、前記発光素子が前記幅狭部と前記遮光部とに跨る位置にある場合に、前記受光素子から得られる出力を第二所定出力値とし、
前記発光素子が前記第二透過部に対応する位置にある場合に、前記受光素子から得られる出力を第三所定出力値としたとき、
前記ステップモータを第一所定回転数で駆動する第一駆動工程と、
前記受光素子から得られる出力が前記第一所定出力値であるか否かを判定する第一出力判定工程と、
前記受光素子から得られる出力が前記第一所定出力値である場合に、前記ステップモータを前記第一所定回転数よりも低い第二所定回転数で駆動する第二駆動工程と、
前記受光素子から得られる出力が前記第二所定出力値であるか否かを判定する第二出力判定工程と、
前記受光素子から得られる出力が前記第三所定出力値であるか否かを判定する第三出力判定工程と、
を備え、
前記第二出力判定工程と前記第三出力判定工程との間には、前記ステップモータを前記第二所定ステップ数だけ回転させるステップ駆動工程を備えたことを特徴とする歯車機構制御方法。
【請求項７】
請求項１から５のいずれか１項に記載の歯車機構を備えたことを特徴とするムーブメント。
【請求項８】
請求項７に記載のムーブメントであって、
前記位置検出用歯車は、秒針、分針および時針の少なくともいずれか一つの針と連動することを特徴とするムーブメント。
【請求項９】
請求項７または８に記載のムーブメントを備えたことを特徴とするアナログクォーツ式時計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、歯車機構、歯車機構制御方法、ムーブメントおよびアナログクォーツ式時計に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、針位置の自動補正機能を搭載した電波時計等のアナログクォーツ式時計が知られている。
非特許文献１には、時計の針が取り付けられた位置検出用歯車と、位置検出用歯車の軸方向における一方側に設けられた発光素子と、位置検出用歯車の軸方向における他方側において発光素子に対応する位置に設けられた受光素子と、を用いた針位置の自動補正について記載されている。位置検出用歯車は、基準位置に対応する位置に形成され光を透過可能な検出孔と、検出孔の両側に幅の異なる光を透過不能な未検出エリアとを有している。
【０００３】
非特許文献１に記載の技術では、針位置の自動補正を行うために、針が取り付けられた位置検出用歯車の基準位置（例えば、秒針の場合における０秒の位置）の検出を行っている。具体的には、位置検出用歯車を所定速度で回転させ、検出孔を通じて受光素子が発光素子の発する光を受光した時に、位置検出用歯車の基準位置を検出している。
【０００４】
ところで、位置検出用歯車の基準位置の検出を行う間は、常に発光素子から光を発する必要がある。したがって、発光素子で消費する電力を削減するためには、歯車の基準位置の検出時間を短縮することが要求される。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】青木  信裕、「針位置自動補正機能付きアナログ時計の開発」、２０１０年、マイクロメカトロニクス（日本時計学会誌）Ｖｏｌ５４，Ｎｏ２０２、ｐ．１１−ｐ．１６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来技術にあっては、検出孔を検出するとともに、回転する位置検出用歯車を基準位置で停止させる必要がある。このため、位相ずれや駆動源であるステップモータの脱調等を考慮すると、位置検出用歯車を回転させる際の速度には限界がある。したがって、従来技術にあっては、位置検出用歯車を高速回転させて基準位置を正確かつ迅速に検出するという点で改善の余地がある。
【０００７】
そこで、本発明は、上記事情に鑑みたものであって、位置検出用歯車の基準位置を正確かつ迅速に検出することができる歯車機構、歯車機構制御方法、ムーブメントおよびアナログクォーツ式時計を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するため、本発明の歯車機構は、駆動源の動力により回転する位置検出用歯車と、前記位置検出用歯車の軸方向における一方側に設けられた発光素子と、前記位置検出用歯車を挟んで前記軸方向の他方側において、前記発光素子に対応する位置に設けられた受光素子と、を備え、前記位置検出用歯車は、前記発光素子からの光が透過不能とされた遮光部と、前記発光素子からの光が透過可能とされ、前記位置検出用歯車の周方向に沿うように延びる第一透過部と、前記発光素子からの光が透過可能とされ、前記位置検出用歯車の基準位置に対応して設けられた第二透過部と、を有し、前記第一透過部は、幅広部と、前記幅広部よりも前記周方向における前記位置検出用歯車の回転方向の上流側に設けられた幅狭部と、を有し、前記第二透過部は、前記第一透過部よりも前記上流側に設けられていることを特徴としている。
【０００９】
本発明によれば、位置検出用歯車は、第一透過部が幅広部と、幅広部よりも周方向における位置検出用歯車の回転方向の上流側に設けられた幅狭部と、を有しているので、位置検出用歯車が回転しているときに、受光素子は幅広部と幅狭部とで異なる光の検出レベルを得ることができる。これにより、位置検出用歯車が回転して発光素子と受光素子との間を第一透過部が通過する際に、幅広部と幅狭部とを検出して位置検出用歯車の回転位置を得ることができる。さらに、第二透過部は、第一透過部よりも上流側に設けられているので、幅狭部を検出した後、位置検出用歯車が所定角度回転することで基準位置に対応する第二透過部が検出されることを予見できる。これにより、歯車機構は、第一透過部の幅広部が検出されているときに位置検出用歯車を高速で回転させ、第一透過部の幅狭部が検出されたときに位置検出用歯車の回転速度を低下させ、第二透過部が検出されたときに確実に位置検出用歯車を停止させることができる。したがって、位置検出用歯車の基準位置を正確かつ迅速に検出することができる歯車機構を提供できる。
【００１０】
また、前記駆動源は、ステップモータであることを特徴としている。
【００１１】
本発明によれば、ステップモータの駆動パルス数により位置検出用歯車の回転角度を容易に制御できる。したがって、位置検出用歯車の基準位置を正確かつ迅速に検出することができる。
【００１２】
また、前記幅狭部の前記回転方向の下流側の端部から、前記幅狭部の前記上流側の端部までの中心角は、前記ステップモータを第一所定ステップ数だけ回転させたときの前記位置検出用歯車の回転角度に対応して設定されていることを特徴としている。
【００１３】
本発明によれば、幅狭部の下流側の端部から上流側の端部までの中心角は、ステップモータを第一所定ステップ数だけ回転させたときの位置検出用歯車の回転角度に対応して設定されているので、発光素子と受光素子との間を幅狭部が通過する際に、駆動パルス数により位置検出用歯車の回転角度を制御できる。これにより、幅狭部は、発光素子および受光素子の間を確実かつ素早く通過することができる。したがって、位置検出用歯車の基準位置を正確かつ迅速に検出することができる歯車機構を提供できる。
【００１４】
また、前記幅狭部の前記上流側の端部から前記第二透過部の中心までの中心角は、前記ステップモータを第二所定ステップ数だけ回転させたときの前記位置検出用歯車の回転角度に対応して設定されていることを特徴としている。
【００１５】
本発明によれば、幅狭部の上流側の端部から第二透過部の中心までの中心角は、ステップモータを第二所定ステップ数だけ回転させたときの位置検出用歯車の回転角度に対応して設定されているので、幅狭部から第二透過部までの間の回転を駆動パルス数で制御できる。これにより、幅狭部と第二透過部との間の遮光部は、発光素子および受光素子の間を確実かつ素早く通過することができる。したがって、位置検出用歯車の基準位置を正確かつ迅速に検出することができる歯車機構を提供できる。
【００１６】
また、前記発光素子の外形は、前記幅狭部の幅よりも大きくなるように形成されていることを特徴としている。
【００１７】
本発明によれば、十分な光量が得られるとともに、幅広部を通過する光量と幅狭部を通過する光量との差を大きくすることができる。したがって、受光素子は、幅広部と幅狭部とを確実に検知できる。
【００１８】
また、本発明の歯車機構制御方法は、前記発光素子が前記幅狭部に対応する位置にある場合に、前記受光素子から得られる出力を第一所定出力値とし、前記幅狭部の前記上流側の端部において、前記発光素子が前記幅狭部と前記遮光部とに跨る位置にある場合に、前記受光素子から得られる出力を第二所定出力値とし、前記発光素子が前記第二透過部に対応する位置にある場合に、前記受光素子から得られる出力を第三所定出力値としたとき、
前記ステップモータを第一所定回転数で駆動する第一駆動工程と、前記受光素子から得られる出力が前記第一所定出力値であるか否かを判定する第一出力判定工程と、前記受光素子から得られる出力が前記第一所定出力値である場合に、前記ステップモータを前記第一所定回転数よりも低い第二所定回転数で駆動する第二駆動工程と、前記受光素子から得られる出力が前記第二所定出力値であるか否かを判定する第二出力判定工程と、前記受光素子から得られる出力が前記第三所定出力値であるか否かを判定する第三出力判定工程と、を備え、前記第二出力判定工程と前記第三出力判定工程との間には、前記ステップモータを前記第二所定ステップ数だけ回転させるステップ駆動工程を備えたことを特徴としている。
【００１９】
本発明によれば、第二出力判定工程と第三出力判定工程との間には、ステップモータを第二所定ステップ数だけ回転させるステップ駆動工程を備えているので、駆動パルス数により位置検出用歯車の回転角度を容易に制御できるとともに、位置検出用歯車の基準位置を正確かつ迅速に検出することができる。
【００２０】
また、本発明のムーブメントは、上述の歯車機構を備えたことを特徴としている。
また、前記位置検出用歯車は、秒針、分針および時針の少なくともいずれか一つの針と連動することを特徴としている。
また、本発明のアナログクォーツ式時計は、上述のムーブメントを備えたことを特徴としている。
【００２１】
本発明によれば、位置検出用歯車の基準位置を正確かつ迅速に検出することができるムーブメントおよびアナログクォーツ式時計を提供できる。また、秒針、分針および時針の少なくともいずれか一つの針の位置検出および自動補正ができるムーブメントおよびアナログクォーツ式時計を提供できる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、位置検出用歯車は、第一透過部が幅広部と、幅広部よりも周方向における位置検出用歯車の回転方向の上流側に設けられた幅狭部と、を有しているので、位置検出用歯車が回転しているときに、受光素子は幅広部と幅狭部とで異なる光の検出レベルを得ることができる。これにより、位置検出用歯車が回転して発光素子と受光素子との間を第一透過部が通過する際に、幅広部と幅狭部とを検出して位置検出用歯車の回転位置を得ることができる。さらに、第二透過部は、第一透過部よりも上流側に設けられているので、幅狭部を検出した後、位置検出用歯車が所定角度回転することで基準位置に対応する第二透過部が検出されることを予見できる。これにより、歯車機構は、第一透過部の幅広部が検出されているときに位置検出用歯車を高速で回転させ、第一透過部の幅狭部が検出されたときに位置検出用歯車の回転速度を低下させ、第二透過部が検出されたときに確実に位置検出用歯車を停止させることができる。したがって、位置検出用歯車の基準位置を正確かつ迅速に検出することができる歯車機構を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】実施形態に係る時計を示す外観図である。
【図２】ムーブメントを表側から見た平面図である。
【図３】実施形態に係るムーブメントの部分断面図である。
【図４】ムーブメントの表側から見たときの歯車機構の平面図である。
【図５】歯車機構制御方法のフローチャートである。
【図６】第一透過部、第二透過部および位置検出センサの位置関係の説明図である。
【図７】第一透過部、第二透過部および位置検出センサの位置関係の説明図である。
【図８】第一透過部、第二透過部および位置検出センサの位置関係の説明図である。
【図９】第一透過部、第二透過部および位置検出センサの位置関係の説明図である。
【図１０】第一透過部、第二透過部および位置検出センサの位置関係の説明図である。
【図１１】第一透過部、第二透過部および位置検出センサの位置関係の説明図である。
【図１２】第一透過部、第二透過部および位置検出センサの位置関係の説明図である。
【図１３】第一透過部、第二透過部および位置検出センサの位置関係の説明図である。
【図１４】歯車機構制御方法のタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
一般に、時計の駆動部分を含む機械体を「ムーブメント」と称する。このムーブメントに文字板、指針を取り付けて、時計ケースの中に入れて完成品にした状態を時計の「コンプリート」と称する。
時計の基盤を構成する地板の両側のうち、時計ケースのガラスのある方の側、すなわち、文字板のある方の側をムーブメントの「裏側」と称する。また、地板の両側のうち、時計ケースのケース裏蓋のある方の側、すなわち、文字板と反対の側をムーブメントの「表側」と称する。
【００２５】
図１は、本発明の実施形態に係る時計１を示す外観図である。
図１に示すように、時計１は、アナログクォーツ式時計である。時計１のコンプリートは、ケース裏蓋（不図示）およびガラス２からなる時計ケース３の内部に、ムーブメント１０、文字板１１および指針１２，１３，１４を備える。
文字板１１は、少なくとも時に関する情報を示す目盛り等を有する。指針１２，１３，１４は、時を示す時針１２、分を示す分針１３および秒を示す秒針１４を含む。
【００２６】
図２はムーブメントを表側から見た平面図であり、図３はムーブメントの部分断面図である。
図２および図３に示すように、ムーブメント１０は、地板２０と輪列受２９と（図３参照）を備える。地板２０は、ムーブメント１０の基盤を構成する。
地板２０の裏側には、上述した文字板１１がガラス２を通じて視認可能に配置される。
地板２０の表側には、電池２１や、水晶ユニット２２、回路基板２５、動力源であるステップモータ３５、輪列機構２３、歯車機構７０等が配設される。
【００２７】
水晶ユニット２２は、内部に所定の周波数で発振する図示しない水晶振動子を有している。水晶ユニットは、リード部２２ａが地板２０の表側に形成された回路基板２５に接続される。
回路基板２５は、プラスパターンが図示しない電池プラス端子を介して電池２１のプラス極に導通され、マイナスパターンが図示しない電池マイナス端子を介して電池２１のマイナス極に導通される。
回路基板２５には、集積回路２６が実装される。この集積回路２６は、例えばＣ−ＭＯＳ、またはＰＬＡで構成され、水晶振動子の振動に基づいて基準信号を出力する発振部（オシレータ）や、この発振部の出力信号を分周する分周部（デバイダ）、分周部の出力信号に基づいてステップモータ３５を駆動するモータ駆動信号を出力する駆動部（ドライバ）、後述の位置検出センサ８０（図３参照）からの信号を処理するとともに秒針１４の位置を検出する信号処理部等を内部に有する。
【００２８】
ステップモータ３５は、磁心に巻いたコイルワイヤを含むコイルブロック３０と、コイルブロック３０の磁心の両端部分と接触するように配置されたステータ３１と、ステータ３１のロータ孔３１ａに配置されたロータ３２と、を有する。
ロータ３２は、地板２０および輪列受２９に対して回転可能に支持されている。すなわち、ロータ３２の上軸部が輪列受２９の軸受部に軸支され、ロータ３２の下軸部が地板２０の軸受部に軸支される。
【００２９】
輪列機構２３は、五番車４０や、四番車４１を含む歯車機構７０、三番車４２、二番車４３、日の裏車５５、筒車４４等の複数の歯車体を備える。なお、以下の説明では、四番車４１の車軸６０および三番車４２の車軸６５の中心軸Ｏ１，Ｏ２の延在方向を軸方向とし、軸方向に沿う輪列受２９側（すなわちムーブメント１０の表側）を上方、地板２０側（すなわちムーブメント１０の裏側）を下方という場合がある。また、本実施形態において、上述した各歯車体が減速輪列（輪列）を構成する。
【００３０】
五番車４０は、五番歯車４０ａおよび五番上かな４０ｂを有し、地板２０および輪列受２９に対して回転可能に支持される。五番歯車４０ａは、ステップモータ３５に設けられたロータ３２のロータかな３２ｄに噛み合う。これにより、五番車４０はロータ３２の回転にともなって回転する。
四番車４１は、五番車４０と三番車４２との間に配置され、車軸６０と、車軸６０に形成された四番下かな６１と、車軸６０に固定された四番歯車６２と、を有する。四番歯車６２は、後述の位置検出用歯車７１として機能する。
車軸６０は、地板２０および輪列受２９に対して、中心軸Ｏ１回りに回転可能に支持される。
【００３１】
車軸６０は、中心パイプ５１内に回転可能に挿通される。中心パイプ５１は、中心軸Ｏ１と同軸となるように延びるとともに、地板２０の上面に固定された二番受５０に保持される。二番受５０は、地板２０および輪列受２９の間で、軸方向に直交する面内方向に延びる平板状とされ、中心軸Ｏ１と重なる部分に中心パイプ５１の上端部が圧入される圧入孔５０ａが形成される。
車軸６０の下端部６０ｂは、中心パイプ５１よりも下方に突出している。車軸６０の下端部６０ｂには、秒針１４が取り付けられる。車軸６０の上端部６０ａは、輪列受２９に配設されたほぞ枠６３に軸支される。
【００３２】
四番下かな６１は、車軸６０のうち、中心パイプ５１よりも上方に配置されており、三番車４２の三番歯車６６に噛み合う。
三番車４２は、地板２０及び輪列受２９に回転可能に支持された車軸６５と、車軸６５に形成された三番下かな６７と、車軸６５に固定された上述した三番歯車６６と、を有する。
車軸６５は、下端部が上述した二番受５０に形成された収容孔５０ｂを貫通するとともに、地板２０の軸受部に保持される。
三番歯車６６は、四番車４１の四番下かな６１に噛み合う。これにより、三番車４２は四番車４１の回転にともなって回転する。
【００３３】
二番車４３は、四番車４１の中心軸Ｏ１と同軸に配置されるとともに、中心パイプ５１に回転可能に外挿される。
二番車４３は、三番車４２の三番下かな６７に噛み合う二番歯車４３ａを有する。これにより、二番車４３は、三番車４２の回転にともなって回転する。
二番車４３は、下端部に分針１３が取り付けられるとともに、１時間に１回転するように構成される。なお、分針１３は、四番車４１に取り付けられる秒針１４よりも文字板１１側に位置する。
【００３４】
筒車４４は、四番車４１の中心軸Ｏ１と同軸となるように配置されており、二番車４３に回転可能に外挿される。筒車４４は、日の裏車５５（図２参照）等を介して二番車４３に噛み合う筒歯車４４ａを有する。これにより、筒車４４は、日の裏車５５に基づいて回転する。
筒車４４は、下端部に時針１２が取付けられるとともに、１２時間に１回転するように構成される。なお、時針１２は、分針１３よりも文字板１１側に位置する。
【００３５】
地板２０に形成された図示しない巻真案内穴には、巻真２４が回転可能に支持される。巻真２４は、分針１３および時針１２を回転させて、時刻表示（時および分の表示）を修正する時刻合わせに用いられる。巻真２４の先端部には、時計ケース３の側方に位置するりゅうず５３が取付けられる。巻真２４は、その延在方向に段階的に引出操作可能とされ、図示しないおしどりや、かんぬき、かんぬきばね等の切替装置により、延在方向の位置が決められる。
日の裏車５５は、巻真２４を引き出した状態で回転させたときに、図示しないつづみ車等を介して回転する。そして、日の裏車５５が回転することにより、二番車４３および筒車４４が回転するように構成される。これにより、時刻合わせが可能である。
【００３６】
（歯車機構）
続いて、本実施形態に係る歯車機構７０について説明する。
本実施形態の歯車機構７０は、秒針１４と連動する四番車４１の四番歯車６２を位置検出用歯車７１としており、位置検出用歯車７１およびこれと連動する秒針１４の位置を基準位置（本実施形態では秒針１４が０秒を指示する位置に相当）に合わせるための機構である。
図３に示すように、歯車機構７０は、位置検出用歯車７１と、発光素子８１と受光素子８３とを含む位置検出センサ８０と、を含む。なお、図３において、発光素子８１および受光素子８３は、二点鎖線により図示されている。
【００３７】
位置検出用歯車７１は、駆動源であるステップモータ３５の動力が、五番車４０を介して伝達されて回転する。位置検出用歯車７１は、ステップモータ３５が駆動パルスにより駆動されて６０ステップ回転することにより、ＣＣＷ方向に１回転するように構成されている。換言すれば、ステップモータ３５の１ステップに対応する位置検出用歯車７１の回転角度は、６°に設定されている。
【００３８】
図４は、ムーブメントの表側から見たときの歯車機構の平面図である。なお、図４では、歯車機構７０の位置検出用歯車７１が基準位置にある状態を図示している。また、以下の説明では、図４以降の歯車機構７０の平面図において、中心軸Ｏ１に沿う方向を軸方向といい、中心軸Ｏ１と直交する方向を径方向といい、中心軸Ｏ１周りに周回する方向を周方向といい、中心軸Ｏ１周りに時計回りに周回する方向をＣＷ方向といい、中心軸Ｏ１周りに反時計回りに周回する方向をＣＣＷ方向という。また、発光素子８１および受光素子８３を二点鎖線により図示する。また、位置検出用歯車７１の回転方向を矢印で図示するとともに、回転方向の上流側に符号Ｕを付し、回転方向の下流側に符号Ｄを付している。
【００３９】
図４に示すように、位置検出用歯車７１は、全体が例えば樹脂材料等により形成されており、第一透過部７３と、第二透過部７６と、遮光部７２と、を有している。
第一透過部７３は、位置検出用歯車７１の周縁部において、周方向に沿うように円弧状に延びている。第一透過部７３は、幅方向が位置検出用歯車７１の径方向に一致するように形成されている。第一透過部７３は、幅方向における中間位置が、位置検出用歯車７１の中心軸Ｏ１から距離ｒだけ離間するように形成されている。第一透過部７３は、位置検出用歯車７１の表裏を貫通しており、光が透過可能とされる。
【００４０】
第一透過部７３は、幅広部７４と、幅狭部７５とを有している。
幅広部７４は、位置検出用歯車７１の径方向に所定の幅を有する円弧状に形成されている。幅広部７４の上流側端部７４ａおよび下流側端部７４ｂは、それぞれ平面視で位置検出用歯車７１の周方向の外側に膨出する円弧状に形成されている。幅広部７４の上流側端部７４ａと、下流側端部７４ｂと、中心軸Ｏ１とで形成する扇形の中心角は、例えば７０°程度に設定されている。
【００４１】
幅狭部７５は、幅広部７４よりも周方向における位置検出用歯車７１の回転方向の上流側Ｕに設けられており、位置検出用歯車７１の径方向に所定の幅を有する円弧状に形成されている。本実施形態において、幅狭部７５の幅は、幅広部７４の幅の１／２程度となっている。幅狭部７５の上流側端部７５ａは、平面視で位置検出用歯車７１の周方向の外側に膨出する円弧状に形成されている。幅狭部７５の下流側端部７５ｂは、幅広部７４の上流側端部７４ａに接続されている。幅狭部７５の上流側端部７５ａと、下流側端部７５ｂと、中心軸Ｏ１とで形成される中心角α、すなわち幅狭部７５の下流側端部７５ｂから上流側端部７５ａまでの中心角αは、例えば４８°に設定されている。幅狭部７５の中心角αは、ステップモータ３５を第一所定ステップ数Ｎ１だけ回転させたときの位置検出用歯車７１の回転角度に対応して設定されている。本実施形態では、第一所定ステップ数Ｎ１＝８となっている。
【００４２】
第二透過部７６は、位置検出用歯車７１の基準位置に対応して設けられている。より具体的には、第二透過部７６は、後述する発光素子８１および受光素子８３により構成される位置検出センサ８０と第二透過部７６との位置が一致したときに、位置検出用歯車７１に連動する秒針１４（図１参照）が０秒を指示する基準位置となるように設けられている。
第二透過部７６は、位置検出用歯車７１の周縁部において、第一透過部７３よりも上流側に、第一透過部７３から所定距離だけ離間して設けられている。第二透過部７６は、平面視で円形状に形成されている。第二透過部７６の直径は、幅広部７４の幅よりも小さく、幅狭部７５の幅よりも大きい。また、第二透過部７６は、その中心Ｃが位置検出用歯車７１の中心軸Ｏ１から距離ｒだけ離間するように形成されている。第二透過部７６は、位置検出用歯車７１の表裏を貫通しており、光が透過可能とされる。
【００４３】
位置検出用歯車７１のうち第一透過部７３および第二透過部７６以外の領域は、光が透過不能とされた遮光部７２となっている。
ここで、幅狭部７５の上流側端部７５ａと、第二透過部７６の中心Ｃと、中心軸Ｏ１とで形成される中心角β、すなわち幅狭部７５の上流側端部７５ａから第二透過部７６の中心までの中心角βは、例えば３６°に設定されている。幅狭部７５の上流側端部７５ａから第二透過部７６の中心までの中心角βは、ステップモータ３５を第二所定ステップ数Ｎ２だけ回転させたときの位置検出用歯車７１の回転角度に対応して設定されている。本実施形態では、第二所定ステップ数Ｎ２＝６となっている。
【００４４】
位置検出センサ８０は、発光素子８１および受光素子８３を含む。
発光素子８１および受光素子８３は、それぞれ平面視で例えば同一の直径を有する円形状となるように形成されている。発光素子８１および受光素子８３は、その中心がそれぞれ位置検出用歯車７１の中心軸Ｏ１から距離ｒだけ離間する位置に配置されており、発光素子８１と受光素子８３とが、位置検出用歯車７１を挟んで互いに対向するように設けられている。発光素子８１および受光素子８３の直径は、第一透過部７３の幅広部７４の幅よりも小さく、第一透過部７３の幅狭部７５の幅よりも大きく、かつ第二透過部７６の直径と略同一となっている。
【００４５】
図３に示すように、発光素子８１は、位置検出用歯車７１の軸方向におけるムーブメント１０の表側に配置されており、例えば輪列受２９に固定されている。発光素子８１は、光を発生可能なＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ：発光ダイオード）や、ＬＤ（Ｌａｓｅｒ  Ｄｉｏｄｅ：レーザダイオード）等の半導体素子により構成されている。
【００４６】
受光素子８３は、位置検出用歯車７１の軸方向におけるムーブメント１０の裏側において発光素子８１に対応する位置に配置されており、例えば地板２０に固定されている。受光素子８３は、発光素子８１の発する光を受光することにより光起電力効果を有する、例えばフォトダイオード等の半導体素子により形成されている。
【００４７】
図４に示すように、位置検出センサ８０は、発光素子８１と受光素子８３とで構成される。位置検出センサ８０は、位置検出用歯車７１を所定速度で回転させたときに、第一透過部７３または第二透過部７６を通じて受光素子８３が発光素子８１の発する光を受光することで、光起電力を信号として集積回路２６（図２参照）に対して出力する。本実施形態では、受光素子８３は、第一透過部７３または第二透過部７６を通じて受光する光量に対応して、異なる電圧を出力する。
【００４８】
具体的には、受光素子８３の出力をＰとしたとき（以下、単に「出力Ｐ」という。）、遮光部７２が受光素子８３と発光素子８１との間に位置する場合には、出力Ｐが０（Ｖ）となる。また、第一透過部７３の幅広部７４が受光素子８３と発光素子８１との間に位置する場合、および第二透過部７６が受光素子８３と発光素子８１との間に位置する場合には、出力Ｐが最大出力値であるＰｍａｘ（Ｖ）となる。また、第一透過部７３の幅狭部７５が受光素子８３と発光素子８１との間に位置する場合には、出力Ｐが０（Ｖ）よりも大きく最大出力値Ｐｍａｘ（Ｖ）よりも小さい第一所定出力値Ｐ１（Ｖ）となる。また、また、第一透過部７３の幅狭部７５と遮光部７２との境界部分が受光素子８３と発光素子８１との間に位置する場合には、出力Ｐが０（Ｖ）よりも大きく第一所定出力値Ｐ１（Ｖ）よりも小さい第二所定出力値Ｐ２（Ｖ）となる。また、第二透過部７６と遮光部７２との境界部分が受光素子８３と発光素子８１との間に位置する場合には、出力Ｐが第一所定出力値Ｐ１（Ｖ）よりも大きく最大出力値Ｐｍａｘ（Ｖ）よりも小さい第三所定出力値Ｐ３（Ｖ）となる。
【００４９】
図５は、歯車機構制御方法のフローチャートである。
図６から図１３は、ムーブメントの表側から見たときの歯車機構の平面図であって、第一透過部７３、第二透過部７６および位置検出センサ８０との位置関係の説明図である。なお、図６以降の各図において、発光素子８１および受光素子８３は、二点鎖線により図示されている。
続いて、上述のように構成された歯車機構７０による位置検出用歯車７１および秒針１４（図１参照）の基準位置を検出する際の歯車機構制御方法について、図５から図１３の各図を用いて説明する。なお、以下の説明において、各構成部品の符号については、図１から図４および図６から図１３の各図を参照されたい。
図５に示すように、歯車機構制御方法は、高速駆動工程Ｓ１１（請求項の「第一駆動工程」に相当。）と、高速駆動区間判定工程Ｓ１３と、第一出力判定工程Ｓ１５と、低速駆動工程Ｓ１７（請求項の「第二駆動工程」に相当。）と、第二出力判定工程Ｓ１９と、ステップ駆動工程Ｓ２１と、第三出力判定工程Ｓ２３と、を含む。
【００５０】
（高速駆動工程Ｓ１１）
高速駆動工程Ｓ１１では、ステップモータ３５を第一所定回転数で回転させる。ここで、第一所定回転数は、例えば９６Ｈｚ〜１２８Ｈｚに設定される。
【００５１】
（高速駆動区間判定工程Ｓ１３）
高速駆動区間判定工程Ｓ１３は、出力Ｐが０（Ｖ）であるか否か（Ｓ１３Ａ）、または出力Ｐが最大出力値Ｐｍａｘ（Ｖ）であるか否か（Ｓ１３Ｂ）を判定する。
図６に示すように、遮光部７２が受光素子８３と発光素子８１との間に位置する場合には、出力Ｐ＝０（Ｖ）であるため、工程Ｓ１３Ａで「ＹＥＳ」と判定して、位置検出用歯車７１を第一所定回転数で回転させつつ第一出力判定工程Ｓ１５に進む。また、図８に示すように、第一透過部７３の幅広部７４が受光素子８３と発光素子８１との間に位置する場合には、出力Ｐ＝Ｐｍａｘ（Ｖ）であるため、工程Ｓ１３Ａで「ＹＥＳ」と判定して、位置検出用歯車７１を第一所定回転数で回転させつつ第一出力判定工程Ｓ１５に進む。これに対して、例えば図７に示すように、第一透過部７３と遮光部７２との境界部分が受光素子８３と発光素子８１との間に位置する場合や、図９に示すように、第一透過部７３の幅狭部７５が受光素子８３と発光素子８１との間に位置する場合には、工程Ｓ１３Ａおよび工程Ｓ１３Ｂでそれぞれ「ＮＯ」と判定して高速駆動区間判定工程Ｓ１３を繰り返す。
【００５２】
（第一出力判定工程Ｓ１５）
第一出力判定工程Ｓ１５では、出力Ｐが第一所定出力値Ｐ１（Ｖ）であるか否か（Ｓ１５Ａ）、および出力Ｐ＝Ｐ１（Ｖ）が所定時間継続したか否か（Ｓ１５Ｂ）を判定する。
図１０に示すように、第一透過部７３の幅狭部７５が受光素子８３と発光素子８１との間に位置する場合には、出力Ｐ＝Ｐ１（Ｖ）であるため、工程Ｓ１５Ａで「ＹＥＳ」と判定し、工程Ｓ１５Ｂに進む。これに対して、例えば図８に示すように、第一透過部７３の幅広部７４が受光素子８３と発光素子８１との間に位置する場合には、出力Ｐ＝Ｐｍａｘ（Ｖ）であるため、工程Ｓ１５Ａで「ＮＯ」と判定して工程Ｓ１５Ａを繰り返す。
次いで、工程Ｓ１５Ｂでは、例えば集積回路２６内のタイマーにより時間ｔをカウントすることにより、出力Ｐ＝Ｐ１（Ｖ）が所定時間ｔｎだけ継続したか否かを判定する。ここで、所定時間ｔｎとは、例えば出力Ｐ＝Ｐ１（Ｖ）を検出した後（すなわち、受光素子８３と発光素子８１との間に幅狭部７５の上流側端部７５ａが位置した後）、受光素子８３と発光素子８１との間に幅狭部７５の上流側端部７５ａと下流側端部７５ｂとの中間部が位置するまでの時間をいう。出力Ｐ＝Ｐ１（Ｖ）が所定時間ｔｎだけ継続した場合には、工程Ｓ１５Ｂで「ＹＥＳ」と判定して低速駆動工程Ｓ１７に進む。これに対して、出力Ｐ＝Ｐ１（Ｖ）が所定時間ｔｎだけ継続していない場合には、工程Ｓ１５Ｂで「ＮＯ」と判定して工程Ｓ１５Ｂを繰り返す。
【００５３】
（低速駆動工程Ｓ１７）
低速駆動工程Ｓ１７では、ステップモータ３５を第一所定回転数よりも低い第二所定回転数で回転させる。ここで、第二所定回転数は、例えば６４Ｈｚ〜９６Ｈｚに設定される。
【００５４】
（第二出力判定工程Ｓ１９）
第二出力判定工程Ｓ１９では、出力Ｐが第二所定出力値Ｐ２（Ｖ）であるか否かを判定する。図１１に示すように、第一透過部７３の幅狭部７５と遮光部７２との境界部分が受光素子８３と発光素子８１との間に位置する場合には、出力Ｐ＝Ｐ２（Ｖ）であるため、第二出力判定工程Ｓ１９で「ＹＥＳ」と判定し、ステップ駆動工程Ｓ２１に進む。これに対して、例えば図１０に示すように、第一透過部７３の幅狭部７５が受光素子８３と発光素子８１との間に位置する場合には、出力Ｐ＝Ｐ１（Ｖ）であるため、第二出力判定工程Ｓ１９で「ＮＯ」と判定して第二出力判定工程Ｓ１９を繰り返す。
【００５５】
（ステップ駆動工程Ｓ２１）
ステップ駆動工程Ｓ２１では、図１２に示すように、第二出力判定工程Ｓ１９の後、ステップモータ３５を第二所定ステップ数Ｎ２だけ回転させる。
【００５６】
（第三出力判定工程Ｓ２３）
第三出力判定工程Ｓ２３では、出力Ｐが第三所定出力値Ｐ３（Ｖ）であるか否かを判定する。図１３に示すように、第二透過部７６と遮光部７２との境界部分が受光素子８３と発光素子８１との間に位置する場合には、出力Ｐ＝Ｐ３（Ｖ）であるため、第三出力判定工程Ｓ２３で「ＹＥＳ」と判定する。その後、図１４に示すように、ステップモータ３５の回転が停止するとともに、第二透過部７６の中心Ｃと発光素子８１および受光素子８３の中心とが一致するように、位置検出用歯車７１が基準位置に配置される（図４参照）。以上で、歯車機構制御方法が終了する。これに対して、例えばステップモータの脱調等の駆動不良により、出力Ｐ＝Ｐ３（Ｖ）を満足しない場合には、エラーであるとして再度歯車機構制御方法を行ってフローを繰り返す。
【００５７】
図１４は、歯車機構制御方法のタイムチャートである。なお、図１４において、縦軸は出力Ｐを表し、横軸はタイミングＴを表している。
続いて、上述した歯車機構制御方法のフローチャートにおける処理のタイミングチャートについて説明する。なお、以下の説明の各タイミングにおける工程については、図５を参照されたい。
【００５８】
（タイミングＴ１０１）
タイムチャート開始後、第一所定回転数でステップモータ３５を駆動することにより（高速駆動工程Ｓ１１）、位置検出用歯車７１が回転する。その後、第一透過部７３の幅広部７４が受光素子８３と発光素子８１との間に位置した時点（図１４におけるタイミングＴ１０１）で、出力Ｐ＝Ｐｍａｘ（Ｖ）となる。
【００５９】
（タイミングＴ１０２）
タイミングＴ１０１以降、図８に示すように、第一所定回転数でステップモータ３５を駆動し続ける（高速駆動区間判定工程Ｓ１３）。その後、図９に示すように、第一透過部７３の幅広部７４と幅狭部７５との境界部分が受光素子８３と発光素子８１との間に位置した時点で、出力ＰがＰｍａｘから低下し始める。その後、第一透過部７３の幅狭部７５が受光素子８３と発光素子８１との間に位置した時点（図１４におけるタイミングＴ１０２）で、出力Ｐ＝Ｐ１（Ｖ）となる（工程Ｓ１５Ａ）。
【００６０】
（タイミングＴ１０３）
タイミングＴ１０２以降、第一所定回転数でステップモータ３５を所定時間ｔｎだけ駆動する（低速駆動工程Ｓ１７）。所定時間ｔｎだけ継続した後、幅狭部７５の上流側端部７５ａと下流側端部７５ｂとの中間部が受光素子８３と発光素子８１との間に位置した時点（図１４におけるタイミングＴ１０３）で、第一所定回転数よりも低い第二所定回転数でステップモータ３５を駆動する（低速駆動工程Ｓ１７）。
【００６１】
（タイミングＴ１０４）
タイミングＴ１０３以降、第二所定回転数でステップモータ３５を駆動する。その後、図１１に示すように、第一透過部７３の幅狭部７５と遮光部７２との境界部分が受光素子８３と発光素子８１との間に位置した時点（図１４におけるタイミングＴ１０４）で、出力Ｐ＝Ｐ２（Ｖ）となる（第二出力判定工程Ｓ１９）。
【００６２】
（タイミングＴ１０４以降〜Ｔ１０６）
タイミングＴ１０４以降、ステップモータ３５を第二所定ステップ数Ｎ２だけ回転させる（ステップ駆動工程Ｓ２１）。このとき、図１２に示すように、位置検出用歯車７１は、遮光部７２が受光素子８３と発光素子８１との間に位置した状態で回転する。また、受光素子８３は、出力Ｐ＝０（Ｖ）となる。
続いて、第二透過部７６の縁部が受光素子８３と発光素子８１との間に到達した時点（図１４におけるタイミングＴ１０５）で、受光素子８３の出力Ｐが増加し始める。
続いて、図１３に示すように、第二透過部７６と遮光部７２との境界部分が受光素子８３と発光素子８１との間に位置した時点（図１４におけるタイミングＴ１０６）で、受光素子８３の出力Ｐ＝Ｐ３となる。そして、位置検出用歯車７１は、位置検出用歯車７１の第二透過部７６の中心Ｃと、発光素子８１および受光素子８３の中心とが一致するように、基準位置に配置される（図４参照）。これにより、位置検出用歯車７１に連動する秒針１４（図１参照）は、０秒を指示する基準位置に配置される。
【００６３】
本発明によれば、位置検出用歯車７１は、第一透過部７３が幅広部７４と、幅広部７４よりも周方向における位置検出用歯車７１の回転方向の上流側Ｕに設けられた幅狭部７５と、を有しているので、位置検出用歯車７１が回転しているときに、受光素子８３は幅広部７４と幅狭部７５とで異なる検出レベルの出力０，Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐｍａｘを得ることができる。これにより、位置検出用歯車７１が回転して発光素子８１と受光素子８３との間を第一透過部７３が通過する際に、幅広部７４と幅狭部７５とを検出して位置検出用歯車７１の回転位置を得ることができる。さらに、第二透過部７６は、第一透過部７３よりも上流側Ｕに設けられているので、幅狭部７５を検出した後、位置検出用歯車７１が所定角度回転することで基準位置に対応する第二透過部７６が検出されることを予見できる。これにより、歯車機構７０は、第一透過部７３の幅広部７４が検出されているときに位置検出用歯車７１を高速で回転させ、第一透過部７３の幅狭部７５が検出されたときに位置検出用歯車７１の回転速度を低下させ、第二透過部７６が検出されたときに確実に位置検出用歯車７１を停止させることができる。したがって、位置検出用歯車７１の基準位置を正確かつ迅速に検出することができる歯車機構７０を提供できる。
【００６４】
また、駆動源は、ステップモータ３５であるので、ステップモータ３５の駆動パルス数により位置検出用歯車７１の回転角度を容易に制御できる。したがって、位置検出用歯車７１の基準位置を正確かつ迅速に検出することができる。
【００６５】
また、幅狭部７５の上流側端部７５ａから第二透過部７６の中心Ｃまでの中心角βは、ステップモータを第二所定ステップ数Ｎ２だけ回転させたときの位置検出用歯車７１の回転角度に対応して設定されているので、幅狭部７５から第二透過部７６までの間の回転を駆動パルス数で制御できる。これにより、幅狭部７５と第二透過部７６との間の遮光部７２は、発光素子８１および受光素子８３の間を確実かつ素早く通過することができる。したがって、位置検出用歯車７１の基準位置を正確かつ迅速に検出することができる歯車機構７０を提供できる。
【００６６】
また、発光素子８１の外形は、幅狭部７５の幅よりも大きくなるように形成されているので、十分な光量が得られるとともに、幅広部７４を通過する光量と幅狭部７５を通過する光量との差を大きくすることができる。したがって、受光素子８３は、幅広部７４と幅狭部７５とを確実に検知できる。
【００６７】
また、本発明の歯車機構制御方法によれば、第二出力判定工程Ｓ１９と第三出力判定工程Ｓ２３との間には、ステップモータ３５を第二所定ステップ数Ｎ２だけ回転させるステップ駆動工程Ｓ２１を備えているので、駆動パルス数により位置検出用歯車７１の回転角度を容易に制御できるとともに、位置検出用歯車７１の基準位置を正確かつ迅速に検出することができる。
【００６８】
また、本発明によれば、位置検出用歯車７１の基準位置を正確かつ迅速に検出することができるムーブメント１０およびアナログクォーツ式の時計１を提供できる。また、秒針１４の位置検出および自動補正ができるムーブメント５およびアナログクォーツ式の時計１を提供できる。
【００６９】
なお、本発明は、図面を参照して説明した上述の実施形態に限定されるものではなく、その技術的範囲において様々な変形例が考えられる。
【００７０】
実施形態の歯車機構７０は、秒針１４と連動する四番車４１の四番歯車６２を位置検出用歯車７１としており、位置検出用歯車７１と連動する秒針１４の位置を基準位置に合わせるための機構であったが、基準位置に合わせる指針は秒針１４に限定されない。したがって、時針１２や分針１３を基準位置に合わせるための歯車機構であってもよい。また、位置検出用歯車７１は、四番歯車６２以外の歯車であってもよい。
【００７１】
実施形態では、歯車機構制御方法に第一出力判定工程Ｓ１５を含み、時間ｔをカウントすることにより、出力Ｐ＝Ｐ１（Ｖ）が所定時間ｔｎだけ継続したか否かを判定するとともに、低速駆動工程Ｓ１７に移行していた。これに対して、例えば、時間ｔに換えて、ステップモータ３５の駆動パルス数をカウントし、所定ステップだけステップモータ３５が回転したか否かを判定するとともに、低速駆動工程Ｓ１７に移行する構成としてもよい。
この場合において、幅狭部７５の下流側端部７５ｂから上流側端部７５ａまでの中心角αが、ステップモータ３５を第一所定ステップ数Ｎ１だけ回転させたときの位置検出用歯車７１の回転角度に対応して設定されているので、発光素子８１と受光素子８３との間を幅狭部７５が通過する際に、駆動パルス数により位置検出用歯車７１の回転角度を制御できる。これにより、幅狭部７５は、発光素子８１および受光素子８３の間を確実かつ素早く通過することができる。したがって、位置検出用歯車７１の基準位置を正確かつ迅速に検出することができる歯車機構７０を提供できる。
【００７２】
実施形態では、第一透過部７３および第二透過部７６は、それぞれ位置検出用歯車７１に貫通孔を形成することにより設けられていた。これに対して、例えば、光透過性を有する部材により位置検出用歯車７１を形成するとともに、遮光性を有する塗料等により第一透過部７３および第二透過部７６以外の領域を塗装することにより、遮光部７２、第一透過部７３および第二透過部７６を設けてもよい。
【００７３】
その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能である。
【符号の説明】
【００７４】
１・・・時計（アナログクォーツ式時計）  １０・・・ムーブメント  ３５・・・ステップモータ（駆動源）  ７０・・・歯車機構  ７１・・・位置検出用歯車  ７２・・・遮光部  ７３・・・第一透過部  ７４・・・幅広部  ７５・・・幅狭部  ７５ａ・・・上流側端部  ７５ｂ・・・下流側端部  ８１・・・発光素子  ８３・・・受光素子  Ｎ１・・・第一所定ステップ数  Ｎ２・・・第二所定ステップ数  Ｐ１・・・第一所定出力値  Ｐ２・・・第二所定出力値  Ｐ３・・・第三所定出力値  Ｓ１１・・・高速駆動工程（第一駆動工程）  Ｓ１３・・・第一駆動工程  Ｓ１５・・・第一出力判定工程  Ｓ１７・・・低速駆動工程（第二駆動工程）  Ｓ１９・・・第二出力判定工程  Ｓ２１・・・ステップ駆動工程  Ｓ１９・・・第三出力判定工程
【図１】
2016114390.tif 000003
【図２】
2016114390.tif 000004
【図３】
2016114390.tif 000005
【図４】
2016114390.tif 000006
【図５】
2016114390.tif 000007
【図６】
2016114390.tif 000008
【図７】
2016114390.tif 000009
【図８】
2016114390.tif 000010
【図９】
2016114390.tif 000011
【図１０】
2016114390.tif 000012
【図１１】
2016114390.tif 000013
【図１２】
2016114390.tif 000014
【図１３】
2016114390.tif 000015
【図１４】
2016114390.tif 000016