JP7344733B2 - ステップモータ駆動装置 - Google Patents

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は、指針を駆動させるために半回転ずつ回転するステップモータを備えている。ステップモータの制御装置は、ロータを回転させるための駆動信号を出力した後にコイルに生じる逆起電流を測定し、測定された逆起電流に応じてモータ制御のパターンを変化させている。ここで、駆動信号は単一のパルスまたはある極性の複数のパルスからなる。これにより、ステップモータがその状況に応じて適切に駆動される。

また、消費電力削減のため、部分パルスを出力した後に逆起電流を計測し、逆起電流が所定の値より小さくなると次の部分パルスを出力することを繰り返す制御方法があった。

特許文献１には、ほぼ一定の電圧を印加する期間Ｔ１の後に上限以上の電流値を検出するとコイルを短絡させ、下限に達すると再励磁すること、そして電流値が上限から下限に達する時間が閾値を超えた場合には１ステップ進んだと判定して励磁を停止することが開示されている。

特許文献２および３には、単元的パルスを印加した後にモータのコイルを流れる電流値が基準値Iｒｅｆまで降下すると次の単元的パルスをコイルに出力することを所定の時間が経過するまで繰り返すことにより、電力を節約することが開示されている。

特公平２－３３１０８号公報 特許第２７３９２５９号明細書 特許第２９１３３０７号明細書

しかしながら電池電圧が大きく変化するなど外乱が加わると回転できない状態が継続したり、本来の回転方向とは反対の方向に回転してしまうといった異常動作が発生することがあった。

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、外乱が加わっても安定して回転できる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、前記ロータへ磁力を伝達するステータ、および、前記ステータに向けて磁力を発生するコイルを有するステップモータと、間欠的に出力される複数の部分信号を含む駆動信号を出力する駆動回路と、前記部分信号の出力後に前記コイルに生じる逆起電流を検出する検出回路と、前記駆動回路を制御する制御部と、を含み、前記駆動回路は、前記駆動信号に含まれるいずれかの部分信号を前記コイルへ出力し、当該部分信号の出力後に前記コイルに生じる逆起電流の変化に応じて次の部分信号を前記コイルに出力し、前記制御部は、前記複数の部分信号の信号間隔に基づいて、前記ステップモータに対する前記駆動回路の出力を制御する、ステップモータ駆動装置。

（２）（１）において、前記駆動回路は、前記部分信号が出力された後に閾値より小さい逆起電流が検出されると前記コイルに次の部分信号を出力する、ステップモータ駆動装置。

（３）（２）において、前記閾値は０より大きい、ステップモータ駆動装置。

（４）（２）または（３）において、前記制御部は、前記コイルへ前記複数の部分信号のうちいずれかの部分信号が出力されてから次の部分信号が出力されるまでの信号間隔が判定閾値を超えるか否かにより、前記ロータが１ステップ回転したか否かを判定し、前記ロータが１ステップ回転したと判定された場合に前記次の部分信号の出力を抑止し前記駆動信号の出力を終了する、ステップモータ駆動装置。

（５）（４）において、前記部分信号の出力後に１または複数の応答検出パルスを順に出力する応答検出パルス出力部をさらに含み、前記駆動回路は、前記応答検出パルスが出力される期間に前記コイルに生じる逆起電流が前記閾値より小さい場合に前記コイルに次の部分信号を出力し、前記制御部は、前記コイルへ前記複数の部分信号のうちいずれかの部分信号が出力されてから出力される前記応答検出パルスの数が判定閾値を超えるか否かにより、前記ロータが１ステップ回転したか否かを判定する、ステップモータ駆動装置。

（６）（５）において、前記制御部は、前記駆動信号の出力が終了されるまでに出力された部分信号の数に基づいて、次に出力される駆動信号の強さを変更する、ステップモータ駆動装置。

（７）（５）または（６）において、前記駆動回路は、出力された部分信号の数に応じて、前記閾値または前記閾値より小さい逆起電流を検出する間隔を変更する、ステップモータ駆動装置。

（８）（１）から（３）のいずれかにおいて、前記制御部は、前記複数の部分信号の信号間隔に基づいて、前記ロータの位相が所期の位相であるか判定し、前記制御部は、前記位相が所期の位相である場合に、前記ロータを逆方向に１ステップ回転させるための後続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、ステップモータ駆動装置。

（９）（８）において、前記駆動信号は所定の出力期間に出力され、前記制御部は、前記出力期間に出力された前記部分信号の数に基づいて、前記ロータの位相が所期の位相であるか判定する、ステップモータ駆動装置。

（１０）（８）において、前記制御部は、所定の順序の部分信号が出力される時間に基づいて、前記ロータの位相が所期の位相であるか判定する、ステップモータ駆動装置。

（１１）（８）において、前記部分信号の出力後に１または複数の応答検出パルスを順に出力する応答検出パルス出力部をさらに含み、前記駆動回路は、前記応答検出パルスが出力される期間に前記コイルに生じる逆起電流が前記閾値より小さい場合に前記コイルに次の部分信号を出力し、前記制御部は、前記出力された応答検出パルスの数に基づいて、前記ロータの位相が所期の位相であるか判定する、ステップモータ駆動装置。

（１２）（８）から（１１）のいずれかにおいて、前記複数の部分信号のうち１番目の部分信号は、他の部分信号より長い、ステップモータ駆動装置。

（１３）（８）から（１１）のいずれかにおいて、前記制御部は、前記部分信号が出力されるごとに前記閾値を大きくする、ステップモータ駆動装置。

（１４）（８）から（１０）のいずれかにおいて、前記部分信号の出力後に１または複数の応答検出パルスを順に出力する応答検出パルス出力部をさらに含み、前記検出回路は、応答検出パルスが出力される期間に前記コイルに生じる逆起電流が前記閾値より小さいか否かを検出し、前記応答検出パルス出力部は、直前に出力される部分信号の順序に応じて、前記出力される応答検出パルスの間隔または幅を変化させる、ステップモータ駆動装置。

（１５）（８）から（１１）のいずれかにおいて、前記制御部は、前記判定された位相が前記所期の位相と異なる場合に、前記駆動回路に、前記ロータが同相である場合に当該ロータを逆方向に１ステップ回転させるための予備駆動信号を出力させる、ステップモータ駆動装置。

（１６）（８）から（１１）のいずれかにおいて、前記制御部は、前記判定された位相が前記所期の位相と異なる場合に、前記駆動回路に、前記コイルの２つの端子のうち前記後続駆動信号が出力される端子と反対の端子に対して予備駆動信号を出力させる、ステップモータ駆動装置。

（１７）（１５）または（１６）において、前記予備駆動信号は、前記ロータに生じさせる駆動力が前記後続駆動信号より小さい、ステップモータ駆動装置。

（１８）（８）から（１１）のいずれかにおいて、前記制御部は、前記判定された位相が前記所期の位相と異なる場合に、前記駆動回路が前記ロータを駆動するための信号を前記コイルへ出力させないよう制御する、ステップモータ駆動装置。

（１９）（１）から（１８）のいずれかにおいて、前記駆動信号の出力が終了した後に、複数の回転検出パルスを順に出力する回転検出パルス出力部をさらに含み、前記制御部は、前記回転検出パルスが出力される期間に前記コイルに生じる逆起電流に基づいて前記ロータが１ステップ回転したか否かを判定し、前記応答検出パルスが出力される間隔は、前記回転検出パルスが出力される間隔より小さい、ステップモータ駆動装置。

（２０）２極以上着磁されたロータ、前記ロータへ磁力を伝達するステータ、および、前記ステータに向けて磁力を発生するコイルを有するステップモータと、前記ロータを逆方向に回転させるための一連の駆動信号を前記コイルへ出力する駆動回路と、前記駆動回路を制御する制御部と、を含み、前記制御部は、前記駆動信号が出力された後に前記ロータが逆方向に１ステップ回転したか否かを検出し、前記駆動回路は、前記逆方向の１ステップ回転が検出された場合に、前記ロータの前記回転を促進させる第１の収束信号を前記コイルへ出力し、前記逆方向の回転が検出されない場合に、前記ロータの回転を抑制する第２の収束信号を前記コイルへ出力する、ステップモータ駆動装置。

（２１）（２０）において、前記駆動回路は、前記逆方向の１ステップ回転が検出された場合に、前記ロータの前記回転を促進させる第１の収束信号を前記コイルの一端へ出力し、前記逆方向の回転が検出されない場合に、前記ロータの回転を抑制する第２の収束信号を前記コイルの他端へ出力する、ステップモータ駆動装置。

本発明によれば、外乱が加わっても従来に比べて安定してステップモータが回転できる。

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の一例を示すブロック図である。 １ステップの正転の際に出力される信号の一例を示す波形図である。 正転における逆起電流、端子Ｏ１，Ｏ２の電圧の波形図の一例を示す図である。 正転の際に出力されるパルスの他の一例を示す波形図である。 正転における逆起電流、端子Ｏ１，Ｏ２の電圧の波形図の一例を示す図である。 正転における処理の一例を示すフローチャートである。 正転における処理の一例を示すフローチャートである。 駆動ランクの変化を説明する図である。 電子時計の回路構成の変形例を示すブロック図である。 １ステップの正転の際に出力される信号の一例を示す波形図である。 １ステップの正転の際に出力される信号の他の一例を示す波形図である。 正転における処理の他の一例を示すフローチャートである。 正転における処理の他の一例を示すフローチャートである。 第２の実施形態にかかる電子時計の回路構成の一例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。 逆転における処理の一例を示すフローチャートである。 逆転における処理の一例を示すフローチャートである。 同相でロータが正常に逆回転する場合に出力されるパルスの一例を示す波形図である。 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。 ロータが逆相の場合に出力されるパルスの一例を示す図である。 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。 回転検出で非回転と判定される場合に出力されるパルスの一例を示す図である。 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。 誤って非回転と判定される場合に出力されるパルスの一例を示す図である。 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。 位相判定の他の一例を説明する図である。 位相判定の他の一例を説明する図である。 位相判定の他の一例を説明する図である。 １ステップの正転の際に出力される信号の他の一例を示す波形図である。 逆相の場合に出力される信号の一例を示す図である。 逆相の場合に出力される信号の一例を示す図である。 逆相の場合に出力される信号の一例を示す図である。 図３２，３３に示される信号によるロータの動作を示す図である。

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］
第１の実施形態では、ステップモータ２０の正転の制御に本発明を適用した電子時計１について説明する。図１は、第１の実施形態にかかる電子時計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。電源３は例えば二次電池を含む。

ステップモータ２０は、１つのコイル２１とロータ２２とステータ２３ａ，２３ｂとを有する。ロータ２２にはＮ極およびＳ極の二極が着磁されている。ロータ２２にはより多くの極が着磁されてもよい。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は流れる電流に応じた磁力を発生する。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。ステップモータ２０は輪列に機械的に接続されており、輪列を介して時針５２ａ、分針５２ｂおよび秒針５２ｃのような指針が駆動される。

図２のモータ制御部２には、主にステップモータを正転させる際に必要となる構成が記載されている。モータ制御部２は、発振回路１１と、分周回路１２と、駆動パルスカウント回路３０と、駆動パルス生成回路３１と、応答検出パルス生成回路３２と、回転検出パルス生成回路３４と、補正駆動パルス生成回路３５と、セレクタ６と、ドライバ回路７と、応答検出回路４１と、回転検出回路４２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、駆動パルス生成回路３１と、応答検出パルス生成回路３２と、回転検出パルス生成回路３４と、補正駆動パルス生成回路３５と、に入力される。

駆動パルス生成回路３１は、所定の極性の磁界をコイル２１に生じさせるために、間欠的に出力される複数の部分駆動パルスｉを生成し出力する。駆動パルスカウント回路３０は、１ステップの駆動において、部分駆動パルスｉが出力された回数をカウントする。応答検出パルス生成回路３２は、部分駆動パルスｉが出力されてから次の部分駆動パルスｉが出力されるまでの間、または最後の部分駆動パルスｉが出力された後に、ロータ２２の動きによりコイル２１に生じる逆起電流を検出するための応答検出パルスＳｉを生成し出力する。

回転検出パルス生成回路３４は、ロータ２２が１ステップだけ回転したか否かを判定するための回転検出パルスＳｋａ，Ｓｋｂを生成し出力する。補正駆動パルス生成回路３５は、ロータ２２が１ステップ回転したと判定されなかった場合に、ロータ２２を強制的に回転させるための補正パルスを生成し出力する。

セレクタ６には、部分駆動パルスｉ、応答検出パルスＳｉ、回転検出パルスＳｋａ，Ｓｋｂ、補正パルス、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から入力された部分駆動パルスｉに応じた部分駆動信号Ｄｉ、または、補正パルスに応じた補正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。ドライバ回路７が出力する信号の波形の立ち上がり、立ち下がりのタイミングは、ドライバ回路７へ入力されるパルスとほぼ同じである。ここで、ロータ２２を１ステップ回転させるための駆動信号は、一連の複数の部分駆動信号からなる。ある駆動信号に含まれる複数の部分駆動信号の極性は同じである。ドライバ回路７は、モータ制御部２の制御により、部分駆動信号の出力後にコイル２１に生じる逆起電力の変化に応じて次の部分駆動信号をコイル２１に出力する。

またドライバ回路７はセレクタ６から応答検出パルスＳｉが入力されると、コイル２１と応答検出回路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応答検出回路４１に入力させる。ドライバ回路７はセレクタ６から回転検出パルスＳｋａ，Ｓｋｂが入力されると、コイル２１と回転検出回路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回転検出回路４２へ入力させる。

応答検出回路４１は、応答検出パルスＳｉ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。応答検出回路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ｉＶｔを超える逆起電流が生じているか否かを検出する。ここで、閾値ｉＶｔは０より大きい。

回転検出回路４２は、回転検出パルスＳｋａ，Ｓｋｂ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ｋａＶｔ，ｋｂＶｔ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４２は、検出された逆起電流に基づいてロータ２２が次のステップへ回転したか否かを判定する。回転検出回路４２は、逆回転しないと判断した場合に、セレクタ６を制御し、補正パルスをドライバ回路７へ入力させる。

次に、ステップモータ２０のロータ２２を正転させる制御について説明する。図３は、１ステップの正転の際に出力される信号の一例を示す波形図である。図３には、端子Ｏ１，Ｏ２のそれぞれに印加される信号と、応答検出パルスＳｉおよび回転検出パルスＳｋａ，Ｓｋｂが出力されるタイミングを示す線が記載されている。そのタイミングを示す線は、時間軸と交差する方向に延びており、その長さは、そのタイミングにおける逆起電流の値を示す。また、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。

図４は、正転における逆起電流、端子Ｏ１，Ｏ２の電圧の波形図の一例を示す図である。図３の端子Ｏ２に対する部分駆動信号Ｄｉ１は図４の端子Ｏ２の電圧に記載されるパルスに対応し、図３の応答検出パルスＳｉおよび回転検出パルスＳｋａ，Ｓｋｂの長さは、図４の逆起電流の大きさをそれらのタイミングでサンプリングした値に対応する。図３，４は、ロータ２２が正常に正転した場合の例である。

駆動期間Ｔｉは、駆動信号が出力される期間に相当し、駆動期間Ｔｉの間に複数の部分駆動信号Ｄｉ１が出力される。それぞれの部分駆動信号Ｄｉ１はロータ２２の磁極と反発する向きの磁力を発生し、ロータ２２を正転の向きに少し回転させる。なお、部分駆動信号Ｄｉ１のパルス１つ１つの出力期間は０．３７５ｍｓである。この他に、より長い０．５ｍｓの出力期間の部分駆動信号Ｄｉ２が存在する。回転の状況などにより駆動パルス生成回路３１が部分駆動パルスｉ１、部分駆動パルスｉ２を選択的に出力することにより、ドライバ回路７は端子Ｏ１，Ｏ２に部分駆動信号Ｄｉ１および部分駆動信号Ｄｉ２のうち一方を供給する。

応答検出パルスＳｉは、部分駆動信号Ｄｉ１（またはＤｉ２）が出力された後から出力される。応答検出パルスＳｉにより、大きさが閾値ｉＶｔを下回る逆起電流が検出されるまで次の応答検出パルスＳｉが繰り返し出力される。応答検出パルスＳｉおよび回転検出パルスＳｋａ，Ｓｋｂのパルス幅は１５．６２５ｕｓである。応答検出パルスＳｉが検出されてからそれに続く次の応答検出パルスＳｉが出力されるまでの間隔（検出間隔）は、０．１２５ｍｓである。

応答検出回路４１が、逆起電流の値の大きさが閾値ｉＶｔを下回り、かつ、駆動期間Ｔｉの終了条件を満たしていないことを検出すると、ドライバ回路７は次の部分駆動信号Ｄｉ１（またはＤｉ２）を出力する。駆動期間Ｔｉの終了条件は、ロータ２２が１ステップ回転したか否かを判定する条件であり、応答検出パルスＳｉにより検出される逆起電流の大きさが閾値ｉＶｔを下回らない状態が４回続くことである。終了条件を満たすと、次の部分駆動信号Ｄｉは出力されず、駆動信号の出力も終了する。

駆動期間Ｔｉが終了すると、さらに、回転検出パルスＳｋａ，Ｓｋｂが端子Ｏ１，Ｏ２に出力される。回転検出パルスＳｋａ，Ｓｋｂにより、回転検出回路４２はロータ２２が１ステップ回転したか否かをより精密に判定する。図３の例では、１つめの回転検出パルスＳｋａは駆動期間Ｔｉの終了から０．２５ｍｓ後に出力され、以降の回転検出パルスＳｋａの出力間隔は０．５ｍｓであり、１つめの回転検出パルスＳｋｂは駆動期間Ｔｉが終了してから０．５ｍｓ後に出力され、以降の回転検出パルスの出力間隔は０．５ｍｓである。例えば、これらの回転検出パルスＳｋａにより、閾値ｋａＶｔより大きい逆起電流が４回以上検出されず、その後、出力される回転検出パルスＳｋｂにより、閾値ｋｂＶｔより大きい逆起電流が３回以上検出された場合に、回転検出回路４２はロータ２２が１ステップ回転したと判定する。

部分駆動信号Ｄｉ１（またはＤｉ２）の間に出力される応答検出パルスＳｉの検出間隔は、回転検出パルスＳｋａ，Ｓｋｂの出力間隔より小さい。応答検出パルスＳｉによる検出間隔を狭めることで、その応答検出パルスＳｉに起因する電磁ブレーキがかかりにくくなり、逆起電流がより大きくなる。これにより逆起電流の検出感度を上げることができる。なお、回転検出パルスＳｋａおよび回転検出パルスＳｋｂによる判定はどちらか一方だけでも構わない。両方行うことで回転検出の信頼性は上がる。

図５は正転の際に出力されるパルスの他の一例を示す波形図である。図５は一時的に電池電圧が低下した場合の例である。図６は、正転における逆起電流、端子Ｏ１，Ｏ２の電圧の波形図の一例を示す図である。図５，６は、応答検出パルスＳｉにより検出される逆起電流が駆動期間Ｔｉの終了条件を満たしたものの実際には回転しなかった場合の例である。即ち、本来回転できるまで、部分駆動信号Ｄｉを出力すべきところが、応答検出パルスＳｉにより早い段階で誤って回転と判定してしまい、早めに駆動期間Ｔｉが打ち切られてしまった場合である。この場合には、回転検出パルスＳｋａ，Ｓｋｂにより検出される逆起電流が、回転と検出される条件を満たさないため、非回転であると判定される。なお、部分駆動パルスｉが増えるに従い、検出抵抗を変えるなどして逆起電流が閾値ｉＶｔを下回るか判定する際の検出感度を下げる（閾値ｉＶｔを下げることまたは検出間隔を拡げることに相当する。第２の実施形態参照）ことをしても構わない。これらにより、早い段階で誤って回転と判定する可能性は小さくなる。

図３から６の例では、部分駆動信号Ｄｉ１（またはＤｉ２）が出力されてから、次の部分駆動信号Ｄｉ１（またはＤｉ２）が出力されるまでの間隔（信号間隔）が所定の閾値を超える場合に駆動信号の出力を終了している。より広く考えると、モータ制御部２は信号間隔に応じて制御方式を変えている。駆動信号を出力する期間（駆動力に対応）をその駆動信号を出力しながら調整することができるため、常に一定の駆動力で回転できるようになる。また駆動期間Ｔｉ終了後に回転検出パルスＳｋａおよび回転検出パルスＳｋｂによる回転判定を追加することで、例えば電源電圧の変動などにより１ステップの回転に失敗する現象を抑えることができる。

次に正転の際の制御についてさらに説明する。図７，８は、正転における処理の一例を示すフローチャートである。図８は、図７のステップＳ１０１の処理を記載した図である。図７に示す処理は、ロータ２２を１ステップ正転させるごとに実行される。また図７，８に示される処理は、電子時計１に含まれるマイクロコントローラが駆動パルス生成回路３１、応答検出パルス生成回路３２、回転検出パルス生成回路３４、補正駆動パルス生成回路３５、回転検出回路４２、応答検出回路４１などを制御することで実行されてよい。

はじめに、モータ制御部２は、正転の駆動信号を出力する（ステップＳ１０１）ために以下の処理を実行する。なお、以下の処理の前に駆動パルスカウント回路３０のカウントはリセットされる。

モータ制御部２は、駆動パルス生成回路３１が部分駆動パルスｉを生成し出力することを開始させる（ステップＳ１５１）。ここで、部分駆動パルスｉを入力されたドライバ回路７はコイル２１へ部分駆動信号Ｄｉ１またはＤｉ２を出力する。この際に、駆動パルスカウント回路３０は、部分駆動パルスｉ（部分駆動信号Ｄｉ１またはＤｉ２に対応）の出力回数をカウントする。

またその部分駆動パルスｉの出力中（ステップＳ１５２のＹ）で、かつ、駆動期間Ｔｉの開始から最大駆動期間（ここでは１０ｍｓ）が経過しない場合には（ステップＳ１５３のＮ）、モータ制御部２は部分駆動パルスｉの出力が終わるまでステップＳ１５２からの処理を繰り返す。最大駆動期間により、駆動できるまで延々と部分駆動パルスｉの出力回数が増えてしまうことを防ぐことができる。

なお、駆動期間Ｔｉの開始から最大駆動期間を経過した場合には（ステップＳ１５３のＹ）、駆動力が足りず回転できないと予想されるため、補正駆動パルス生成回路３５は補正パルスを生成し、セレクタ６を介いて補正パルスが入力されたドライバ回路７は、ロータ２２を強制的に回転させる補正信号を出力する（ステップＳ１５４）。補正信号は、５ｍｓの信号と、その後の１０ｍｓのチョッパ信号とを含む。チョッパ信号はデューティ比１６／３２であり、チョッパ信号に含まれるパルスの期間は０．２５ｍｓである。部分駆動信号Ｄｉ出力開始から３２ｍｓ後に出力される。また次のステップの駆動ランクを上げ、部分駆動信号Ｄｉ２が出力されるようにする（ステップＳ１５５）。そして正転１ステップの回転を終了する。

部分駆動パルスｉの出力が終了すると（ステップＳ１５２のＮ）、応答検出パルス生成回路３２は応答検出パルスＳｉを出力し（ステップＳ１５６）、応答検出回路４１は応答検出パルスＳｉにおける逆起電流が閾値ｉＶｔ以下になるか否かを検出し、応答検出パルスＳｉの出力回数が４回であるか判定する（ステップＳ１５７）。応答検出パルスＳｉの出力回数が４回である場合には（ステップＳ１５７のＹ）、モータ制御部２は駆動信号の出力を終了しステップＳ１０３以降の処理へ遷移する。

応答検出パルスＳｉの出力回数が４回より少ない場合には（ステップＳ１５７のＮ）、モータ制御部２は、駆動期間Ｔｉの開始から最大駆動期間経過したか判定する。最大駆動期間経過した場合には（ステップＳ１５８のＹ）ステップＳ１５４以降の処理を実行する。駆動期間Ｔｉの開始から最大駆動期間経過したか判定する。最大駆動期間経過していない場合には（ステップＳ１５８のＮ）、応答検出パルスＳｉにより検出される逆起電流が閾値ｉＶｔより小さいか否か判定する（ステップＳ１５９）。逆起電流が閾値ｉＶｔより小さい場合（ステップＳ１５９のＹ）には、次の部分駆動パルスｉを出力するためステップＳ１５１以降の処理を実行する。一方、逆起電流が閾値ｉＶｔ以上である場合（ステップＳ１５９のＮ）には、次の応答検出パルスＳｉを出力するためステップＳ１５６以降の処理を実行する。ここで、応答検出パルスＳｉの出力回数は、その前後に出力される部分駆動信号Ｄｉ１の信号間隔を示している。よって、応答検出パルスＳｉの出力回数による判定は、部分駆動信号Ｄｉ１の信号間隔に基づいて判定しているともいえる。

駆動期間Ｔｉが終了すると、回転検出パルス生成回路３４は、所定のタイミングで回転検出パルスＳｋａ，Ｓｋｂを出力し、回転検出回路４２はその出力に応じて検出される逆起電力に応じてロータ２２が１ステップ回転したか否か判定する（ステップＳ１０３）。判定条件は、図３，４とともに説明したとおりである。

ロータ２２が１ステップ回転しなかったと判定された場合には（ステップＳ１０４のＮ）、補正駆動パルス生成回路３５は補正駆動パルスを生成し、ドライバ回路７は補正駆動パルスを受けて補正信号をコイル２１へ出力し、モータ制御部２は次のステップの駆動ランクを上げる。ここで、駆動ランクが上げることは、駆動パルス生成回路３１の出力に基づいてドライバ回路７が部分駆動信号Ｄｉ２を出力するように設定することである。駆動ランクが上がると、駆動信号によるステップモータ２０の駆動力がより高くなり、駆動ランクが下がると駆動信号によるステップモータ２０の駆動力がより低くなる。

ロータ２２が１ステップ回転したと判定された場合には（ステップＳ１０４のＹ）、モータ制御部２は駆動期間Ｔｉに出力された部分駆動パルスｉの数（部分駆動信号Ｄｉの数と同じである）に基づいて次のステップの駆動ランクを決定する。より具体的には、部分駆動パルスｉの出力数が６個未満である場合には（ステップＳ１０７のＮ）、次のステップの駆動ランクを下げ（次のステップで部分駆動信号Ｄｉ１が出力されるよう設定し）、部分駆動パルスｉの出力数が６個以上８個未満である場合には（ステップＳ１０８のＮ）、次のステップの駆動ランクを維持する（部分駆動信号Ｄｉ１およびＤｉ２のうち今と同じものが出力されるよう設定する）。部分駆動パルスｉの出力数が８個以上である場合には（ステップＳ１０９のＹ）、次のステップの駆動ランクを上げる（次のステップで部分駆動信号Ｄｉ２が出力されるよう設定する）。このように電源電圧が低下してくると、駆動ランクを事前に上げるため、図５、６に示すような早めに駆動期間Ｔｉが打ち切られるような回転になる可能性は低くなる。また電池電圧が上がり過剰な駆動力で異常動作や回転検出パルスＳｋａおよび回転検出パルスＳｋｂが逆起電流波形に追従できなるような可能性も低くなる。

図９は、駆動ランクの変化を説明する図である。期間ａａ，ｂｂには通常の電源電圧２．０Ｖが供給され、その後期間ｃｃには電源電圧が１．６Ｖに低下し部分駆動信号Ｄｉ１の出力回数が８回以上になったため次の期間ｄｄでは駆動ランクがあがり部分駆動信号Ｄｉ２が出力され、期間ｅｅでは電源電圧が２．０Ｖに戻り部分駆動信号Ｄｉ２の出力回数が６回未満となったため、次の期間ｆｆでは駆動ランクが下がり部分駆動信号Ｄｉ１が出力されている。駆動期間Ｔｉの長さの調整に加え、部分駆動信号Ｄｉ１，Ｄｉ２を切り替えることにより、より広範囲な環境の変化に対応でき、常に安定した駆動力で回転できる。また、部分駆動信号Ｄｉ１，Ｄｉ２は今回２種類として説明したが、もちろん３種類以上あっても構わない。電源電圧の変動に対してきめ細かい駆動力の切り替え制御が可能となる。その他、駆動ランクの切り替えは１ステップごと判断していたが、例えば２ステップ、３ステップ回転した後に、すべてのステップが所定の駆動ランクの切り替え条件に合致しているかどうかで駆動ランクの切り替え判断を行ってもよい。電源電圧が比較的安定した状態で駆動力を切り替えられるようになるため、電波時計の電波受信時のような電源電圧が大きく変動しているような状態や電源ノイズ等によって誤って駆動ランクを切り替えて消費電力の増大や回転検出パルスが追従できなくなるといった可能性を小さくすることが可能となる。

図７，８に示される処理により、図３，４とともに説明される手法でステップモータ２０をより細やかに制御することが可能になる。なお、部分駆動パルスｉの出力数で駆動ランクの切り替えを行ったが、部分駆動パルスｉの出力数が増えるに従って応答検出パルスＳｉの出力数も増えるため、応答検出パルスＳｉの出力数で駆動ランクの切り替えを行っても構わない。なお、部分駆動信号Ｄｉ１および部分駆動信号Ｄｉ２のパルス１つ１つの出力期間は同じとしたが、部分駆動信号が増えるに従ってパルスの幅を増やしても構わない。パルスの幅を増やすことで駆動期間Ｔｉを短くすることができ高速運針に対して有効となる。

［第１の実施形態の変形例］
以下では、第１の実施形態の変形例について、主に相違点について説明する。この変形例では、これまでの例と異なり、部分駆動信号Ｄｉ１が出力される前に先行部分信号Ｄｊ１またはＤｊ２が出力される。

図１０は、電子時計の回路構成の変形例を示すブロック図である。この変形例では、図２の例に対し、先行駆動パルス生成回路３３が付加され、駆動パルス生成回路３１や応答検出回路４１の動作が異なっている。

図１１は、正転の際に出力される信号の一例を示す波形図である。図１２は１ステップの正転の際に出力される信号の他の一例を示す波形図であり、図１１の例より高い駆動ランクの際に出力される信号を示す波形図である。図１１，１２は図３に対応し、端子Ｏ１，Ｏ２のそれぞれに印加される信号と、応答検出パルスＳｉおよび回転検出パルスＳｋが出力されるタイミングを示す線が記載されている。

図１１，１２に示される例では、駆動信号が出力される駆動期間Ｔｉには、先行部分信号Ｄｊ１およびＤｊ２のうち一方と、複数の部分駆動信号Ｄｉ１とが順に出力される。先行部分信号Ｄｊ１は、０．５ｍｓごとに出力される０．３７５ｍｓ幅の２つのパルスであり、駆動ランクが低い場合に出力される。先行部分信号Ｄｊ２は、１．０ｍｓの間出力されるパルスであり、駆動ランクが高い場合に出力される。

図１１および図１２の例では、先行部分信号Ｄｊ１またはＤｊ２が出力された直後から応答検出パルスＳｉが出力され、逆起電流が検出されている。これは、先行部分信号Ｄｊ１またはＤｊ２によりロータ２２が回転する可能性があるからである。また回転する可能性があることに付随して、図１１に見られるように先行部分信号Ｄｊ１は、チョッパー休止期間と、続けての駆動パルス出力期間とを有するチョッパーパルス構成とした。これは先行部分信号Ｄｊ１と先行部分信号Ｄｊ２の２つの駆動ランクのどちらが出力されても、応答検出パルスＳｉの出力開始タイミングを同じにするためである。即ち、仮に先行部分信号Ｄｊ１のチョッパーパルスにおいて駆動パルス出力期間と、続けてのチョッパー休止期間としてしまうと、先行部分信号Ｄｊ１を出力した直後からロータ回転による逆起電流が生じるため、応答検出パルスＳｉの出力開始タイミングを前倒ししなくてはならない。この場合には先行部分信号Ｄｊ１と先行部分信号Ｄｊ２とで応答検出パルスＳｉの出力開始タイミングを異ならせる必要が生じてしまう。

駆動期間Ｔｉの終了条件は図３，４と同じであり、４回の応答検出パルスＳｉが出力されることである。一方、先行部分信号Ｄｊ１またはＤｊ２の後の応答検出パルスＳｉにより逆起電流が閾値ｉＶｔより低いことが検出されると、次に部分駆動信号Ｄｉ１が出力され、その後の動作は図３，４の例と同様である。

なお、先行部分信号Ｄｊ１，Ｄｊ２は、図１１，１２と異なっていてもよい。先行部分信号Ｄｊ２が先行部分信号Ｄｊ１よりパルスが印加される期間が長ければよい。例えば、図３１に示されるように駆動ランクの切り替わりに際して先行部分信号Ｄｊ全てのパルスが切り替わるのではなく、一部のパルスが切り替わるようにしてもよい。図３１の例では、先行部分信号Ｄｊ２が、０．５ｍｓ幅のパルスとその後に出力される０．３７５ｍｓ幅のパルスを含む。また、今回は２種類の部分駆動信号Ｄｊ１，Ｄｊ２を用いる例を説明したが、もちろん３種類以上であっても構わない。例えば、３つの駆動ランクであれば駆動ランクが低い順に０．５ｍｓごとに出力される０．２５ｍｓ幅の２つのパルス、０．３７５ｍｓ幅の２つのパルス、０．５ｍｓ幅の２つのパルスとしてもよい。駆動ランクの切り替えも１ステップごとに判断するのでなく、例えば２ステップ、３ステップ回転した後に、駆動ランクの切り替えを判断しても構わない。

次に正転の際の制御についてさらに説明する。図１３，１４は、正転における処理の他の一例を示すフローチャートであり図７，８に対応する図である。以下の説明では、図７，８との共通点については説明を省略する。図１３，１４に示される処理は、モータ制御部２に含まれるマイクロコントローラが駆動パルス生成回路３１、応答検出パルス生成回路３２、先行駆動パルス生成回路３３、回転検出パルス生成回路３４、補正駆動パルス生成回路３５、回転検出回路４２、応答検出回路４１などを制御することで実行される。

はじめに、モータ制御部２は、正転のための駆動信号のうち、先行部分信号Ｄｊ１またはＤｊ２を出力する（ステップＳ２０１）。そして、それに続く駆動信号を出力するため、図１４に示される処理を実行する。図１４は、図１３のステップＳ２０２の処理を記載した図である。

はじめに、応答検出パルス生成回路３２は応答検出パルスＳｉを出力し（ステップＳ２５１）、応答検出回路４１は応答検出パルスＳｉにおける逆起電流が閾値ｉＶｔ以下になるか否かを検出し、応答検出パルスＳｉの出力回数が４回であるか判定する（ステップＳ２５２）。応答検出パルスＳｉの出力回数が４回である場合には（ステップＳ２５２のＹ）、モータ制御部２は駆動信号の出力を終了しステップＳ２０３以降の処理へ遷移する。

応答検出パルスＳｉの出力回数が４回より少ない場合には（ステップＳ２５２のＮ）、モータ制御部２は、駆動期間Ｔｉの開始から最大駆動期間（１０ｍｓ）経過したか判定する（ステップＳ２５３）。最大駆動期間経過した場合には（ステップＳ２５３のＹ）、補正駆動パルス生成回路３５は補正パルスを生成し、セレクタ６を介いて補正パルスが入力されたドライバ回路７は、ロータ２２を強制的に回転させる補正信号を出力する（ステップＳ２５４）。また次のステップの駆動ランクを上げ、先行部分信号Ｄｊ２が出力されるようにする（ステップＳ２５５）。そして正転１ステップの回転を終了する。

一方、最大駆動期間経過していない場合には（ステップＳ２５３のＮ）、応答検出パルスＳｉにより検出される逆起電流が閾値ｉＶｔより小さいか否か判定する（ステップＳ２５６）。逆起電流が閾値ｉＶｔより小さい場合（ステップＳ２５６のＹ）には、駆動パルス生成回路３１に部分駆動パルスｉの出力を開始させる（ステップＳ２５７）。一方、逆起電流が閾値ｉＶｔ以上である場合（ステップＳ２５３のＮ）には、次の応答検出パルスＳｉを出力するためステップＳ２５１以降の処理を実行する。

そして、その部分駆動パルスｉの出力中（ステップＳ２５８のＹ）には、駆動期間Ｔｉの開始から最大駆動期間が経過した場合を除き（ステップＳ２５９のＮ）、部分駆動パルスｉの出力が終わるまでモータ制御部２はステップＳ２５８の処理を繰り返すことで待機する。

なお、駆動期間Ｔｉの開始から最大駆動期間を経過した場合には（ステップＳ２５９のＮ）、ステップＳ２５４以降の処理が実行される。

駆動期間Ｔｉが終了すると、回転検出パルス生成回路３４は、所定のタイミングで回転検出パルスＳｋａ，Ｓｋｂを出力し、その出力に応じて検出される逆起電力に応じてロータ２２が１ステップ回転したか否か判定する（ステップＳ２０３）。判定条件は、図３，４とともに説明したものと同じである。

ロータ２２が１ステップ回転しなかったと判定された場合には（ステップＳ２０４のＮ）、補正信号が出力され（ステップＳ２０５）、モータ制御部２は次のステップの駆動ランクを上げる（ステップＳ２０６）。この場合、先行駆動パルス生成回路３３の出力に基づいてドライバ回路７が先行部分信号Ｄｊ２を出力するよう設定される。

ロータ２２が１ステップ回転したと判定された場合には（ステップＳ２０４のＹ）、モータ制御部２は次のステップの駆動ランクを決定する。より具体的には、部分駆動パルスｉの出力数が４個未満である場合には（ステップＳ２０７のＮ）、次のステップの駆動ランクを上げ（次のステップで先行部分信号Ｄｊ２が出力されるよう設定し）、部分駆動パルスｉの出力数が４個以上６個未満である場合には（ステップＳ２０８のＮ）、次のステップの駆動ランクを維持する（先行部分信号Ｄｊ１およびＤｊ２のうち今と同じものが出力されるよう設定する）。部分駆動パルスｉの出力数が６個以上である場合には（ステップＳ２０９のＹ）、次のステップの駆動ランクを下げる（次のステップで先行部分信号Ｄｊ１が出力されるよう設定する）。

図１３，１４に示される処理により、図１１，１２に記載されるような信号の出力が可能になる。第１の実施形態およびその変形例では１ステップが１秒運針であると想定しているが、６４Ｈｚ運針など高速運針に適用しても構わない。補正パルスが出力される条件になったらその補正パルスの出力期間を担保するため、一時的に１６Ｈｚといったスピードに落とすようなことをしても構わない。なお、パルス形状、判定個数等は一例であり、適宜モータに応じて設定されるべきである。

［第２の実施形態］
第２の実施形態では、ステップモータ２０の逆転の制御に本発明を適用した電子時計１について説明する。図１５は、第２の実施形態にかかる電子時計１の回路構成を概略的に示す図である。外形については第１の実施形態と同様であるので説明を省略する。

電子時計１は、図１に示される指針等と、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。電源３、ステップモータ２０、輪列および図１に示される指針等は第１の実施形態と同様であるので説明を省略する。

図１５のモータ制御部２には、主にステップモータを逆転させる際に必要となる構成が記載されている。モータ制御部２は、発振回路１１と、分周回路１２と、駆動パルスカウント回路７０と、第１駆動パルス生成回路７１と、応答検出パルス生成回路７２と、第２駆動パルス生成回路７３と、回転検出パルス生成回路７４と、第３駆動パルス生成回路７５と、第４駆動パルス生成回路７６と、回転収束パルス生成回路７７と、セレクタ６と、ドライバ回路７と、応答検出回路８１と、回転検出回路８２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、分周回路１２は第１の実施形態と同様である。分周回路１２により分周されたクロック信号は、第１駆動パルス生成回路７１と、応答検出パルス生成回路７２と、第２駆動パルス生成回路７３と、回転検出パルス生成回路７４と、第３駆動パルス生成回路７５と、第４駆動パルス生成回路７６と、回転収束パルス生成回路７７と、に入力される。

第１駆動パルス生成回路７１は、所定の極性の磁界をコイル２１に生じさせるために、間欠的に出力される複数の部分駆動パルスｍを生成し出力する。応答検出パルス生成回路７２は、部分駆動パルスｍが出力されてから次の部分駆動パルスｍが出力されるまでの間、または最後の部分駆動パルスｍが出力された後に、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応答検出パルスＳｍを生成し出力する。駆動パルスカウント回路７０は、１ステップの駆動において、部分駆動パルスｍが出力された回数をカウントする。モータ制御部２は、一連の部分駆動パルスｍが出力される間隔（信号間隔）に基づいて、モータ制御部２が想定する位相とロータ２２の位相とが同じであるか否かを判定する。以下では、位相が同じ場合を同相、位相が反対の場合を逆相と記載する。

第２駆動パルス生成回路７３は、モータ制御部２が想定する位相とロータ２２の位相とが同じである場合に、第２駆動パルスｂを生成し出力する。第２駆動パルスｂに応じて、ドライバ回路７はロータ２２を逆回転させる第２駆動信号Ｂを出力する。回転検出パルス生成回路７４は、第２駆動パルスｂが出力された後に、ロータ２２が１ステップだけ逆方向に回転したか否かを判定するための回転検出パルスＳｋを生成し出力する。

第３駆動パルス生成回路７５は、モータ制御部２が想定する位相とロータ２２の位相とが反対である場合に、第３駆動パルスｃを生成し出力する。第３駆動パルスｃは複数のパルスとして出力される。第３駆動パルスｃの詳細については後述する。

第４駆動パルス生成回路７６は、第４駆動パルスｄを生成し出力する。第４駆動パルスｄは、ロータ２２に対して第２駆動パルスｂより強い駆動力を伝達するためのパルスであり、電源電圧が急激に低下するなどの大きな外乱がある場合に限り出力されるパルスである。第４駆動パルスｄは複数のパルスとして出力される。第４駆動パルスｄの詳細については後述する。

回転収束パルス生成回路７７は、回転収束パルスｓを出力する。回転収束パルスｓは、１ステップ回転しない程度の駆動力の小さなパルスで構成される。回転検出パルスＳｋ終了後、回転判定されたか否かに基づいてパルス出力が切り替わるようになっている。ロータ２２の回転が終了していない状態で以降のパルスが出力されると、一気に２ステップするなど異常運針になりやすい。回転収束パルスｓは、異常運針を防ぐためのパルスであり、回転検出パルスＳｋ終了後、回転判定された場合、即ち回転できた場合は、ロータ２２の回転を促進し、反対に回転検出パルスＳｋ終了後、回転できなかったと判定された場合、即ち回転できなかった場合は、ロータ２２の回転を抑制し、早期に静止位置に戻す作用のあるパルスである。ロータの回転が収束した状態で次のステップのパルスが出力されるようになるため安定した高速運針が実現できる。また回転収束パルスは１つのパルスではなく２以上のチョッパーパルスが望ましい。２以上のチョッパーパルスにすることで、抑制できる時間幅が増え、ロータ２２の駆動力がある程度変動しても対応できる。もちろん第１の実施形態に適用しても構わない。

周波数選択回路７９は、１ステップ逆回転させるためのモータ制御部２の動作の開始から、次のステップにおいて１ステップ逆回転させるためのモータ制御部２の動作の開始までの１ステップの期間を選択する。周波数選択回路７９は、１ステップの期間としてその逆数である駆動周波数を選択する。

セレクタ６には、部分駆動パルスｍ、応答検出パルスＳｍ、第２駆動パルスｂ、回転検出パルスＳｋ、第３駆動パルスｃ、第４駆動パルスｄ、回転収束パルスｓ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、これらのパルスのうちいずれか１つをドライバ回路７へ出力する。

ドライバ回路７は、部分駆動信号Ｄｍ、第２駆動信号Ｂ、第３駆動信号Ｃ、第４駆動信号Ｄ、回転収束信号Ｓをステップモータ２０のコイル２１の端子Ｏ１，Ｏ２に供給する。部分駆動信号Ｄｍ、第２駆動信号Ｂ、第３駆動信号Ｃ、第４駆動信号Ｄ、回転収束信号Ｓは、それぞれ、セレクタ６から入力された、部分駆動パルスｍ、第２駆動パルスｂ、第３駆動パルスｃ、第４駆動パルスｄ、回転収束パルスｓに応じて出力される。ここで、ロータ２２を１ステップ逆回転させる際に出力される駆動信号は、一連の部分駆動信号Ｄｍからなる。ある駆動信号に含まれる複数の部分駆動信号Ｄｍの極性は同じである。

またドライバ回路７はセレクタ６から応答検出パルスＳｍが入力されると、コイル２１と応答検出回路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応答検出回路４１に入力させる。ドライバ回路７はセレクタ６から回転検出パルスＳｋが入力されると、コイル２１と回転検出回路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回転検出回路４２へ入力させる。

応答検出回路８１は、応答検出パルスＳｍ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。応答検出回路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ｍＶｔを超える逆起電流が生じているか否かを検出する。

回転検出回路８２は、回転検出パルスＳｋ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ｋＶｔ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４２は、検出された逆起電流に基づいてロータ２２が１ステップ逆方向に回転したか否かを判定する。回転検出回路４２は、回転していないと判定した場合に、セレクタ６を制御し、強制的に回転させるためのパルスをドライバ回路７へ入力させる。この動作の詳細については後述する。

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１６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。直線Ｌは、コイル２１が磁力を発生しない場合にロータ２２が磁石による保持力で静止する位置を示している。直線Ｌはステータ２３ａ，２３ｂを結ぶ線を正転方向にｊ°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が駆動パルス出力後、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ステップはロータ２２では半回転であり、ロータ２２は半回転ごとに安定位置に達する。

時間Ｔ１１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Ｔ１２には、複数の部分駆動パルスｍに基づいて、複数の部分駆動信号Ｄｍを含む第１駆動信号Ａがコイル２１に入力される。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、同相の場合にロータ２２の磁極とステータ２３ａ，２３ｂとが反発する。これにより、ロータ２２は正転方向に少し回転する。ここで、複数の部分駆動信号Ｄｍの信号間隔に基づいて、ロータ２２が同相であるか逆相であるか判定される。図１６の例では同相であると判定される。

同相であると判定されると、時間Ｔ１３には第２駆動パルスｂ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第２駆動信号Ｂが供給される。すると、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、慣性と磁石の保持力により次のステップの安定位置まで逆転し（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）。即ち、正転と同様、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。

図１７は、逆相の場合のロータ２２の動作を示す図である。時間Ｔ２１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１６の時間Ｔ１１の状態であり、時間Ｔ２１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Ｔ２２には、複数の部分駆動パルスｍに基づいて、複数の部分駆動信号Ｄｍを含む第１駆動信号Ａがコイル２１に入力される。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Ｔ２２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，２３ｂとが引き合い、ロータ２２は逆転方向に少し回転する。ここで、複数の部分駆動信号Ｄｍの信号間隔に基づいて、ロータ２２が同相であるか逆相であるか判定される。ここではロータ２２の位相が逆相であると判定される。

次に、逆相と判定された場合に第３駆動パルスｃがドライバ回路７に入力され、第３駆動信号Ｃがコイル２１に入力される（時間Ｔ２３）。ここでは、ロータ２２が逆相である場合にロータ２２が正方向に１ステップ回転しないように制御される。そして、ロータ２２は最終的には第１駆動信号Ａが供給される前と同じ安定位置へ向けて回転する（時間Ｔ２４）。なお、第３駆動パルスｃのデューティ比は、仮に同相であるのに逆相であると判定された場合にロータ２２が逆方向に１ステップ回転しうる程度の駆動力が生じるように設定されている。

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１８，１９は、逆転における処理の一例を示すフローチャートである。図１９は、図１８のステップＳ３０１とＳ３１１をより詳細に記載した図である。図１８に示す処理は、ロータ２２を１ステップ逆回転させるごとに実行される。また図１８，１９に示される処理は、電子時計１に含まれるマイクロコントローラが、第１駆動パルス生成回路７１、応答検出パルス生成回路７２、第２駆動パルス生成回路７３、回転検出パルス生成回路７４、第３駆動パルス生成回路７５、第４駆動パルス生成回路７６、回転収束パルス生成回路７７、応答検出回路８１、回転検出回路８２などを制御することで実行される。

はじめに、モータ制御部２は、コイル２１へ第１駆動信号Ａを出力する（ステップＳ３０１）ために以下の処理を実行する。第１駆動信号Ａは、複数の部分駆動パルスｍに応じた複数の部分駆動信号Ｄｍを含む。なお、以下の処理の前に駆動パルスカウント回路７０のカウントはリセットされる。

モータ制御部２は、第１駆動パルス生成回路７１が複数の部分駆動パルスｍを生成し出力することを開始させる（ステップＳ３５１）。ここで、部分駆動パルスｍを入力されたドライバ回路７はコイル２１へ部分駆動信号Ｄｍを出力する。この際に、駆動パルスカウント回路３０は、部分駆動パルスｍの出力回数をカウントする。

またその部分駆動パルスｍの出力中（ステップＳ３５２のＹ）で、かつ、第１駆動信号Ａの開始から出力期間（ここでは２．２５ｍｓ）が経過してない場合には（ステップＳ３５３のＮ）、モータ制御部２は部分駆動パルスｍの出力が終わるまでステップＳ３５２からの処理を繰り返す。

ここで、第１駆動信号Ａの開始から出力期間を経過した場合には（ステップＳ３５３のＹ）、モータ制御部２は第１駆動信号Ａの出力のための処理を終了する。

また、部分駆動パルスｍの出力が終了して（ステップＳ３５２のＮ）も、すでにこの第１駆動信号Ａの出力において、これまでに４番目の部分駆動パルスｍが出力されている場合には（ステップＳ３５４のＹ）、ステップＳ３５３に遷移し、モータ制御部２は出力期間が経過するまで待機する。

部分駆動パルスｍの出力が終了し（ステップＳ３５２のＮ）、すでに出力された部分駆動パルスｍの数が３以下である場合には（ステップＳ３５４のＮ）、応答検出パルス生成回路７２は応答検出パルスＳｍを出力し（ステップＳ３５５）、応答検出回路８１は応答検出パルスＳｍの出力タイミングにおける逆起電流が閾値ｍＶｔ以下になるか否かを検出する。ここで、第１駆動信号Ａの開始から出力期間を経過した場合には（ステップＳ３５６のＹ）モータ制御部２は第１駆動信号Ａの出力のための処理を終了し、第１駆動信号Ａの開始から出力期間を経過していない場合には（ステップＳ３５６のＮ）、さらに応答検出パルスＳｍにより検出される逆起電流が閾値ｍＶｔより小さいか否か判定する（ステップＳ３５７）。逆起電流が閾値ｍＶｔより小さい場合（ステップＳ３５７のＹ）には、次の部分駆動パルスｍを出力するためステップＳ３５１以降の処理を実行する。一方、逆起電流が閾値ｍＶｔ以上である場合（ステップＳ３５７のＮ）には、次の応答検出パルスＳｍを出力するためステップＳ３５５以降の処理を実行する。

図１９に示される処理が終了すると、モータ制御部２は出力された部分駆動パルスｍ（部分駆動信号Ｄｍに相当）の信号間隔に基づいて、モータ制御部２が想定する位相とロータ２２の実際の位相とが同じであるか否かを判定する。より具体的には、モータ制御部２は駆動パルスカウント回路７０によりカウントされた部分駆動パルスｍの数が３個以下であるか否かを判定する（ステップＳ３０２）。

部分駆動パルスｍの数が３個以下の場合には（ステップＳ３０２のＹ）、想定される位相とロータ２２の実際の位相とが異なる（逆相）であると判定し、第３駆動パルス生成回路７５は第３駆動パルスｃを出力し、ドライバ回路７はそれを受けて第３駆動信号Ｃを出力する（ステップＳ３０３）。また周波数選択回路７９は、次のステップの開始までの駆動周波数として１６Ｈｚを選択する（ステップＳ３０４）。なお、同相で正常に逆回転する場合より駆動周波数は低く、１ステップの期間を長くした。即ち、逆相は一般的には起こりづらい状態ではあるが、次のステップでは同相状態に復帰し、確実に回転できるようにする必要がある。次のステップの開始前にロータ２２が確実に静止した状態を確保するため、次のステップの開始までの期間は同相で正常に逆回転する場合よりも十分長くした。

一方、部分駆動パルスｍの数が３個を超える場合には（ステップＳ３０２のＮ）、想定される位相とロータ２２の実際の位相とが同じである（同相）であると判定し、第２駆動パルス生成回路７３は第２駆動パルスｂを出力し、ドライバ回路７はそれを受けて第２駆動信号Ｂを出力する（ステップＳ３０５）。ここで、第１駆動信号Ａの出力期間は一定であるので、その出力期間内に出力される部分駆動パルスｍの数は、部分駆動パルスｍの信号間隔を示している。よって、部分駆動パルスｍの数による判定は、部分駆動パルスｍの信号間隔に基づいて判定しているともいえる。

回転検出パルス生成回路３４は、所定のタイミングで回転検出パルスＳｋを出力し（ステップＳ３０６）、回転検出回路８２はその出力に応じて検出される逆起電力に応じてロータ２２が１ステップ逆回転したか否か判定する（ステップＳ３０７）。より具体的には、３回出力される回転検出パルスＳｋのうち、３回全て回転検出パルスＳｋについて逆起電力が閾値ｋＶｔより大きい場合には、回転検出回路８２は逆方向に回転したと判定する。

逆回転したと判定された場合には（ステップＳ３０７のＹ）、回転収束パルス生成回路７７は回転収束パルスｓを出力し、ドライバ回路７は、回転収束信号Ｓを出力する（ステップＳ３０８）。回転収束信号Ｓは、端子Ｏ１，Ｏ２のうち一方に、ロータ２２を早期に静止位置に戻すように出力される。さらに周波数選択回路７９は、駆動周波数として６４Ｈｚを選択する（ステップＳ３０９）。

一方、逆回転していないと判定された場合には（ステップＳ３０７のＮ）、回転収束パルス生成回路７７は回転収束パルスｓを出力し、ドライバ回路７は回転収束信号Ｓを出力する（ステップＳ３１０）。ただし、回転収束信号Ｓは、端子Ｏ１，Ｏ２のうち、ステップＳ３０８において印加される方と異なる方に出力される。これは、逆回転した場合と逆回転しない場合とでは、ロータ２１の極性が異なるため、ロータ２２の回転を収束さえるために必要な信号の極性も変える必要があるからである。

回転収束信号Ｓによりロータ２２の回転が抑制されると、モータ制御部２は、もう一度第１駆動信号Ａを出力する（ステップＳ３１１）。この動作は、ステップＳ３０１と同じであるので説明を省略する。

そして、モータ制御部２は、駆動パルスカウント回路７０によりカウントされた部分駆動パルスｍの数が３個以下であるか否かを判定する（ステップＳ３１２）。部分駆動パルスｍの数が３個を超える場合には（ステップＳ３１２のＮ）、同相であるとして、ロータ２２をより確実に回転させるため、第４駆動パルス生成回路７６が第４駆動パルスｄを生成して出力し、ドライバ回路７は第４駆動信号Ｄをコイル２１へ出力する（ステップＳ３１３）。そして、所要時間が長く次のステップの開始までの時間を長くする必要があるため、周波数選択回路７９は駆動周波数として８Ｈｚを選択する（ステップＳ３１４）。一方、部分駆動パルスｍの数が３個以下の場合には（ステップＳ３１２のＹ）、逆相であるとして、第３駆動パルス生成回路７５は第３駆動パルスｃを出力し、ドライバ回路７はそれを受けて第３駆動信号Ｃを出力する（ステップＳ３１５）。また周波数選択回路７９は、次のステップの開始までの駆動周波数として１６Ｈｚを選択する（ステップＳ３１６）。

図２０は、同相でロータ２２が正常に逆回転する場合に出力されるパルスの一例を示す波形図である。図２１は逆起電流、端子Ｏ１，Ｏ２の電圧の波形図の一例を示す図であり、図２０に示されるパルスが入力される場合の例を示す図である。図２０，２１の例では、第１駆動信号Ａの出力期間Ｔａの間に４つの部分駆動信号Ｄｍがコイル２１へ印加される。同相の場合には、部分駆動信号Ｄｍにより正転方向にロータ２２が動くため、静止位置からロータ２２の回転移動量が大きく、部分駆動信号Ｄｍの印加が終わってから磁石の保持力によりロータ２２が元の方向へ戻る速い動作により、逆起電流が早く低下する。このため、閾値ｍＶｔより低い逆起電流を検出するまでに出力される応答検出パルスＳｍの数は少なくなり、部分駆動パルスｍおよび部分駆動信号Ｄｍの信号間隔は狭くなる。そのため、出力期間Ｔａに出力される部分駆動信号Ｄｍの数（部分駆動パルスｍの数も同じである）は多くなる。図１８のステップＳ３０２では、このメカニズムを利用してロータ２２が同相であるか否かを検出している。モータ制御部２は信号間隔に応じて同相か否かを判定し、その判定結果に応じて制御方式を変えている。

第１駆動信号Ａの出力期間Ｔａにおいて、部分駆動パルスｍおよびそれに応じて出力される複数の部分駆動信号Ｄｍのそれぞれのパルス幅は、それらが出力されるごとに短くなっていく。この例では、出力期間Ｔａは２．２５ｍｓであり、１番目から４番目の複数の部分駆動信号Ｄｍ（部分駆動パルスｍ）のパルス幅は、それぞれ、０．５ｍｓ、０．３７５ｍｓ、０．２５ｍｓ、０．１２５ｍｓである。これにより、前半に出力されるパルスで静止位置からのロータ２２の移動量を大きくできるとともに後半に出力パルスで部分駆動信号Ｄｍ（部分駆動パルスｍ）の信号間隔の相違を、部分駆動信号Ｄｍ（部分駆動パルスｍ）の変化として容易に検出することが可能になり、同相と逆相とで部分駆動信号Ｄｍ（部分駆動パルスｍ）の信号間隔を異ならせることができ、位相判定しやすくなる。なお、例えば２番目以降の部分駆動信号Ｄｍ（部分駆動パルスｍ）のパルス幅が同じであってもよいし、外乱に強いモータである場合には、すべてのパルス幅が同じであってもよい。

また、部分駆動パルスｍのパルス形状は、電源電圧に応じて変化してもよい。例えば電源電圧が通常（ここでは１．８Ｖ以上）の場合に上記のパルス幅とし、電圧がより低い場合に、１番目から４番目の複数の部分駆動信号Ｄｍ（部分駆動パルスｍ）のパルス幅は、それぞれ、０．７５ｍｓ、０．６２５ｍｓ、０．５ｍｓ、０．３７５ｍｓとなってもよい。ほかには、１番目の部分駆動パルスｍが出力される前や後に、固定的なパルスが出力される期間があってもよい。

応答検出パルスＳｍの間隔（検出間隔）は０．１２５ｍｓであり、パルス幅は１５．６２５ｕｓである。

図２０，２１の例では、同相と判定され、第２駆動信号Ｂが出力される。第２駆動信号Ｂのパルス幅（ここでは出力期間Ｔｂに相当）は１．５ｍｓである。また３つの回転検出パルスＳｋが検出間隔０．５ｍｓで出力され、ステップＳ３０７においてロータが１ステップ逆方向に回転したと判定される。その３ｍｓ後回転収束信号Ｓが出力される。回転収束信号は回転判定時と非回転判定時で出力開始タイミングを異ならせてもよい。

回転収束信号Ｓは、デューティ比が８／３２のチョッパーパルス群であり、本実施形態の例では出力期間Ｔｓ（ここでは１．０ｍｓ）に出力されるチョッパーパルスの数は２である。回転収束信号Ｓは、単独ではロータ２２が回転しない程度の駆動力しか発生しない強さの信号である。ロータ２２を回転させるための信号が出力された後に出力される回転収束信号Ｓにより、ロータ２２の振動などの動きをより早く抑制することができる。

図２２は、ロータ２２が逆相の場合に出力されるパルスの一例を示す波形図である。図２３は逆起電流、端子Ｏ１，Ｏ２の電圧の波形図の一例を示す図であり、図２２に示されるパルスが入力される場合の例を示す図である。図２０，２１の例では、第１駆動信号Ａの出力期間Ｔａの間に３つの部分駆動信号Ｄｍがコイル２１へ印加される。逆相の場合には、部分駆動信号Ｄｍにより逆転方向にロータ２２が動くため、その後ロータ２２が安定位置まで戻ろうとする動きが鈍くなる。それにより逆起電流は同相の場合より遅く低下する。このため、閾値ｍＶｔより低い逆起電流を検出するまでに出力される応答検出パルスＳｍの数が多くなり、部分駆動パルスｍおよび部分駆動信号Ｄｍの信号間隔は広く、部分駆動信号Ｄｍの数（部分駆動パルスｍの数も同じである）は多くなる。

図２２，２３の例では、ステップＳ３０２において同相と判定され、出力期間Ｔｃに第３駆動信号Ｃが出力される。第３駆動信号Ｃはデューティ比１６／３２のチョッパーパルス群である。それぞれのチョッパーパルスの幅は０．１２５ｍｓであり、出力期間Ｔｃは１．５ｍｓである。

第３駆動信号Ｃは第２駆動信号Ｂより駆動力が弱く、その駆動力は、逆相の場合にロータ２２が誤って正方向に回転することは絶対にないが、同相の場合にロータ２２がある程度回転しうるように設定されている。これにより、逆相の場合に誤って正方向に回転することを防ぎつつ、実際が同相であるのに逆相と判定された場合の影響を最小限にしている。また第３駆動信号Ｃは、図３２，３３に示されるように図２０の第２駆動信号Ｂと反対の端子に出力してもよく、図３４に示されるように出力しなくてもよい。図２０の例ではコイル２０の端子Ｏ１，Ｏ２のうち第１駆動信号Ａと異なる端子Ｏ１に第２駆動信号Ｂが出力されているが、図３２，３３の例では、第３駆動信号Ｃは第１駆動信号Ａと同じ端子Ｏ２に出力されている。第３駆動信号Ｃの極性は第２駆動信号Ｂと反対である。図３５は図３２，３３に示される信号によるロータ２２の回転の一例を示す図である。第３の駆動信号Ｃを反対の端子に出力することで、ロータ２２を静止位置に引き戻すような作用となる（図３５のＴ３３参照）。これにより、逆相の場合に誤って正転する現象を抑制し、逆相状態が継続するような異常運針になりづらくなる。図３４に示されるように駆動信号Ｃが無ければ、その分次のステップを早く出力でき、より高速に運針できるというメリットがある。

図２４は、回転検出で非回転と判定される場合に出力されるパルスの一例を示す図である。図２５は逆起電流、端子Ｏ１，Ｏ２の電圧の波形図の一例を示す図であり、図２４に示されるパルスが入力される場合の例を示す図である。

図２４，２５は、同相と判定されたが、電源電圧の低下などにより逆方向に回転できなかった場合の例を示している。この例では、第２駆動信号Ｂが出力されたのちの、３回の回転検出パルスＳｋによる逆起電流の判定のタイミングにおいて、２回以上閾値ｋＶｔを上回る逆起電流が計測されなかったため、回転していないと判定され（ステップＳ３０７のＮ）、図２０の例と反対の端子に回転収束信号Ｓが出力されている。そこでロータ２２の動作が抑制されたのちに、最初の第１駆動信号Ａの部分駆動信号Ｄｍが出力されてから３２ｍｓ後、再び第１駆動信号Ａの部分駆動信号Ｄｍが出力され、そこで同相であると判定されている（ステップＳ３１２のＮ）。その後、より確実にロータ２２を逆方向に回転させるため、第４駆動信号Ｄが出力されている。第４駆動信号Ｄが出力される期間は、出力期間Ｔｄａと、出力期間Ｔｄｂに分けられる。出力期間Ｔｄａには、第２駆動信号Ｂと同じ端子にパルス幅が２．５ｍｓの信号が出力され、出力期間Ｔｄｂには、２．５ｍｓの休憩期間ののちに、出力期間Ｔｄａと異なる端子に５．０ｍｓのパルスとその後の１０ｍｓのチョッパーパルス群とが出力されている。チョッパーパルス群のデューティ比は１６／３２であり、チョッパーパルス幅は０．２５ｍｓである。出力期間Ｔｄａに出力されるパルスは確実に回転できるよう駆動力の大きなパルスとなっている。しかしながら電源電圧等の外乱によっては過剰に回転してしまう可能性がある。よって電池電圧の低下で駆動力が低い場合は回転として作用し、過剰に回転するような場合はロータ２２の回転を抑える作用のある出力期間Ｔｄｂに出力されるパルスを出力期間Ｔｄａの後に用意した。この構成により、通常時は電力を抑えるとともに高速運針でき、電池電圧が低下した場合であってもロータ２２は確実に回転できるようになる。

図２６は、誤って非回転と判定される場合に出力されるパルスの一例を示す図である。図２７は逆起電流、端子Ｏ１，Ｏ２の電圧の波形図の一例を示す図であり、図２６に示されるパルスが入力される場合の例を示す図である。

図２６，２７は、もともと同相であり、回転検出で非回転と判定されたが実際には回転していた場合の例である。特に電源電圧が高く過剰な駆動力の場合に回転検出パルスＳｋが追従できなく場合にこのパターンとなる。図２６，２７の例では、回転収束信号Ｓが出力された時点で回転していたため２回目の第１駆動信号Ａの出力期間Ｔａにおいては実質的に逆相の状態となる。このような場合においても逆相が検出され（ステップＳ３１２のＹ）、第３駆動信号Ｃにより、誤って正方向に回転することが抑止される。このように、２回目の出力期間Ｔａにおける部分駆動信号Ｄｍの出力のみで逆相の判定が可能なため、回転判定のミスのようなケースにも対応することが容易になる。

［第２実施形態の変形例］
第１駆動信号Ａにおける同相、逆相は、これまでに説明された方法と異なる方法によって判定されてもよい。

図２８は、位相判定の他の一例を説明する図である。図２８の例では、駆動パルスカウント回路７０は、基準時間Ｔｒより前に出力された部分駆動信号Ｄｍ（部分駆動パルスｍ）の数ｒ１と、基準時間Ｔｒより後に出力された部分駆動信号Ｄｍ（部分駆動パルスｍ）の数ｒ２とをカウントし、モータ制御部２が、ｒ１とｒ２との差に基づいてロータ２２が同相であるか逆相であるかを判定する。出力される部分駆動信号Ｄｍの特性はこれまでに説明されたものと同じとする。

図２８の例では、基準時間Ｔｒまでに、同相の場合は３つの部分駆動信号Ｄｍが出力され、逆相の場合は２つの部分駆動信号Ｄｍが出力される。一方で基準時間Ｔｒののちには１つしか部分駆動信号Ｄｍが出力されていない。そのため、同相の場合は（ｒ１－ｒ２）＝２となり、逆相の場合は（ｒ１－ｒ２）＝１となる。そこで、モータ制御部２は、（ｒ１－ｒ２）が１以下か否かを判断することにより、同相であるか逆相であるか判定することができる。

また、駆動パルスカウント回路７０が、部分駆動パルスｍ（部分駆動信号Ｄｍ）の数の代わりに、出力期間Ｔａに出力される応答検出パルスＳｍの数をカウントしてもよい。この場合、モータ制御部２は、応答検出パルスＳｍの数が例えば８個以上の場合に逆相と判定し、８個未満の場合に同相と判定してもよい。もちろん、基準時間Ｔｒまでに出力される応答検出パルスＳｍの数に基づいて同相か否か判定されてもよいし、実際のステップモータ２０などの状況に応じて各種パラメータが変更されてよい。

図２９は、位相判定の他の一例を説明する図である。図２９の例では、出力期間Ｔａは可変であり、出力期間Ｔａに出力される部分駆動信号Ｄｍ（部分駆動パルスｍ）の数が一定である場合の例である。モータ制御部２は、特定の部分駆動信号Ｄｍ（部分駆動パルスｍ）が出力される時間に応じて同相であるか否か判定する。図２９の例では、閾値となる基準時間Ｔｒを設け、４回目の部分駆動信号Ｄｍが出力が開始される時間が、基準時間Ｔｒより早いか否かにより同相であるか否かを判定する。例えば、４回目の部分駆動信号Ｄｍが出力が開始される時間が基準時間Ｔｒより早ければ同相であると判定され、４回目の部分駆動信号Ｄｍが出力が開始される時間が基準時間Ｔｒより遅い場合に逆相であると判定される。図２８，２９で説明した判定も、これまでに説明した例と同じように、部分駆動パルスｍの信号間隔に基づいて判定しているともいえる。

図３０は、位相判定の他の一例を説明する図である。図３０の例では、応答検出パルス生成回路７２は、応答検出パルスＳｍの出力回数に応じて検出間隔を変化させる。応答検出パルス生成回路７２は、応答検出パルスＳｍと、その次の応答検出パルスＳｍとの間隔（検出間隔）を、出力回数が増えるにつれて大きくする。例えば、初回の応答検出パルスＳｍが出力されるまでの検出間隔は０．１２５ｍｓであり、その後２回目の応答検出パルスＳｍが出力されるまでの検出間隔は０．２５ｍｓであり、その後、３回目の応答検出パルスＳｍが出力されるまでの検出間隔は０．５ｍｓである。このようにすると、逆起電流の減衰が遅い場合にそれが検出されるタイミングがさらに遅くなる。そのため同相の場合と逆相の場合とで、部分駆動信号Ｄｍ（部分駆動パルスｍ）の信号間隔の差が大きくなり、位相の違いをより確実に検出することが可能になる。

なお、この例は応答検出パルスＳｍにより逆起電流の検出感度を下げるものである。検出間隔の代わりに、応答検出パルス生成回路７２が出力する応答検出パルスＳｍのパルス幅を出力回数が増えるにつれ狭くしてもよい。例えば、１から３番目の応答検出パルスＳｍのパルス幅を６２．５ｕｓ、３１．２５ｕｓ、１５．６２５ｕｓとし、４番目以降のパルス幅を一定にしてもよい。また、応答検出回路８１が逆起電流を判定する閾値ｍＶｔを、応答検出パルスＳｍの出力回数の増加に応じて大きくしてもよい。例えば、１から３番目の応答検出パルスＳｍに対する閾値ｍＶｔを、電源電圧の４／８、５／８、６／８としてもよい。

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、５１ 文字板、５２ａ 時針、５２ｂ 分針、５２ｃ 秒針、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、
３０，７０ 駆動パルスカウント回路、３１ 駆動パルス生成回路、３２，７２ 応答検出パルス生成回路、３３ 先行駆動パルス生成回路、３４，７４ 回転検出パルス生成回路、３５ 補正駆動パルス生成回路、４１，８１ 応答検出回路、４２，８２ 回転検出回路、７１ 第１駆動パルス生成回路、７３ 第２駆動パルス生成回路、７５ 第３駆動パルス生成回路、７６ 第４駆動パルス生成回路、７７ 回転収束パルス生成回路、７９ 周波数選択回路、ｉ，ｉ１，ｉ２，ｍ 部分駆動パルス、Ｄｉ，Ｄｉ１，Ｄｉ２，Ｄｍ 部分駆動信号、Ｄｊ１，Ｄｊ２ 先行部分信号、ｉＶｔ，ｋａＶｔ，ｋｂＶｔ，ｍＶｔ，ｋＶｔ 閾値、Ｌ 直線、Ｓｉ，Ｓｍ 応答検出パルス、Ｓｋ，Ｓｋａ，Ｓｋｂ 回転検出パルス、Ａ 第１駆動信号、ｂ 第２駆動パルス、Ｂ 第２駆動信号、ｃ 第３駆動パルス、Ｃ 第３駆動信号、ｄ 第４駆動パルス、Ｄ 第４駆動信号、ｓ 回転収束パルス、Ｓ 回転収束信号、Ｔａ，Ｔｂ，Ｔｃ，Ｔｄａ，Ｔｄｂ，Ｔｓ 出力期間、Ｔｉ 駆動期間、Ｔｒ 基準時間、Ｏ１，Ｏ２ 端子。

Claims (21)

1. ２極以上着磁されたロータ、前記ロータへ磁力を伝達するステータ、および、前記ステータに向けて磁力を発生するコイルを有するステップモータと、
   間欠的に出力される複数の部分信号を含む駆動信号を出力する駆動回路と、
   前記部分信号の出力後に前記コイルに生じる逆起電流を検出する検出回路と、
   前記駆動回路を制御する制御部と、
   を含み、
   前記駆動回路は、前記駆動信号に含まれるいずれかの部分信号を前記コイルへ出力し、当該部分信号の出力後に前記コイルに生じる逆起電流の変化に応じて次の部分信号を前記コイルに出力し、
   前記制御部は、前記複数の部分信号の信号間隔に基づいて、前記ステップモータに対する前記駆動回路の出力を制御する、
   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、
   前記駆動回路は、前記部分信号が出力された後に閾値より小さい逆起電流が検出されると前記コイルに次の部分信号を出力する、
   ステップモータ駆動装置。
3. 請求項２に記載のステップモータ駆動装置において、
   前記閾値は０より大きい、
   ステップモータ駆動装置。
4. 請求項２または３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、前記コイルへ前記複数の部分信号のうちいずれかの部分信号が出力されてから次の部分信号が出力されるまでの信号間隔が判定閾値を超えるか否かにより、前記ロータが１ステップ回転したか否かを判定し、前記ロータが１ステップ回転したと判定された場合に前記次の部分信号の出力を抑止し前記駆動信号の出力を終了する、
   ステップモータ駆動装置。
5. 請求項４に記載のステップモータ駆動装置において、
   前記部分信号の出力後に１または複数の応答検出パルスを順に出力する応答検出パルス出力部をさらに含み、
   前記駆動回路は、前記応答検出パルスが出力される期間に前記コイルに生じる逆起電流が前記閾値より小さい場合に前記コイルに次の部分信号を出力し、
   前記制御部は、前記コイルへ前記複数の部分信号のうちいずれかの部分信号が出力されてから出力される前記応答検出パルスの数が判定閾値を超えるか否かにより、前記ロータが１ステップ回転したか否かを判定する、
   ステップモータ駆動装置。
6. 請求項５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、前記駆動信号の出力が終了されるまでに出力された部分信号の数に基づいて、次に出力される駆動信号の強さを変更する、
   ステップモータ駆動装置。
7. 請求項５または６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、出力された部分信号の数に応じて、前記閾値または前記閾値より小さい逆起電流を検出する間隔を変更する、
   ステップモータ駆動装置。
8. 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、前記複数の部分信号の信号間隔に基づいて、前記ロータの位相が所期の位相であるか判定し、
   前記制御部は、前記位相が所期の位相である場合に、前記ロータを逆方向に１ステップ回転させるための後続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、
   ステップモータ駆動装置。
9. 請求項８に記載のステップモータ駆動装置において、
   前記駆動信号は所定の出力期間に出力され、
   前記制御部は、前記出力期間に出力された前記部分信号の数に基づいて、前記ロータの位相が所期の位相であるか判定する、
   ステップモータ駆動装置。
10. 請求項８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、所定の順序の部分信号が出力される時間に基づいて、前記ロータの位相が所期の位相であるか判定する、
    ステップモータ駆動装置。
11. 請求項８に記載のステップモータ駆動装置において、
    前記部分信号の出力後に１または複数の応答検出パルスを順に出力する応答検出パルス出力部をさらに含み、
    前記駆動回路は、前記応答検出パルスが出力される期間に前記コイルに生じる逆起電流が閾値より小さい場合に前記コイルに次の部分信号を出力し、
    前記制御部は、前記出力された応答検出パルスの数に基づいて、前記ロータの位相が所期の位相であるか判定する、
    ステップモータ駆動装置。
12. 請求項８から１１のいずれかに記載のステップモータ駆動装置において、
    前記複数の部分信号のうち１番目の部分信号は、他の部分信号より長い、
    ステップモータ駆動装置。
13. 請求項１１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、前記部分信号が出力されるごとに前記閾値を大きくする、
    ステップモータ駆動装置。
14. 請求項８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、
    前記部分信号の出力後に１または複数の応答検出パルスを順に出力する応答検出パルス出力部をさらに含み、
    前記検出回路は、応答検出パルスが出力される期間に前記コイルに生じる逆起電流が閾値より小さいか否かを検出し、
    前記応答検出パルス出力部は、直前に出力される部分信号の順序に応じて、前記出力される応答検出パルスの間隔または幅を変化させる、
    ステップモータ駆動装置。
15. 請求項８から１１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、前記判定された位相が前記所期の位相と異なる場合に、前記駆動回路に、前記ロータが同相である場合に当該ロータを逆方向に１ステップ回転させるための予備駆動信号を出力させる、
    ステップモータ駆動装置。
16. 請求項８から１１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、前記判定された位相が前記所期の位相と異なる場合に、前記駆動回路に、前記コイルの２つの端子のうち前記後続駆動信号が出力される端子と反対の端子に対して予備駆動信号を出力させる、
    ステップモータ駆動装置。
17. 請求項１５または１６に記載のステップモータ駆動装置において、
    前記予備駆動信号は、前記ロータに生じさせる駆動力が前記後続駆動信号より小さい、
    ステップモータ駆動装置。
18. 請求項８から１１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、前記判定された位相が前記所期の位相と異なる場合に、前記駆動回路が前記ロータを駆動するための信号を前記コイルへ出力させないよう制御する、
    ステップモータ駆動装置。
19. 請求項１から４および８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、
    前記部分信号の出力後に１または複数の応答検出パルスを順に出力する応答検出パルス出力部と、
    前記駆動信号の出力が終了した後に、複数の回転検出パルスを順に出力する回転検出パルス出力部と、をさらに含み、
    前記駆動回路は、前記応答検出パルスが出力される期間に前記コイルに生じる逆起電流が閾値より小さい場合に前記コイルに次の部分信号を出力し、
    前記制御部は、前記回転検出パルスが出力される期間に前記コイルに生じる逆起電流に基づいて前記ロータが１ステップ回転したか否かを判定し、
    前記応答検出パルスが出力される間隔は、前記回転検出パルスが出力される間隔より小さい、
    ステップモータ駆動装置。
20. ２極以上着磁されたロータ、前記ロータへ磁力を伝達するステータ、および、前記ステータに向けて磁力を発生するコイルを有するステップモータと、
    前記ロータを逆方向に回転させるための一連の駆動信号を前記コイルへ出力する駆動回路と、
    前記駆動回路を制御する制御部と、
    を含み、
    前記制御部は、前記駆動信号が出力された後に前記ロータが逆方向に１ステップ回転したか否かを検出し、
    前記駆動回路は、前記逆方向の１ステップ回転が検出された場合に、前記ロータの前記回転を促進させる第１の収束信号を前記コイルへ出力し、前記逆方向の回転が検出されない場合に、前記ロータの回転を抑制する第２の収束信号を前記コイルへ出力する、
    ステップモータ駆動装置。
21. 請求項２０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、前記逆方向の１ステップ回転が検出された場合に、前記ロータの前記回転を促進させる第１の収束信号を前記コイルの一端へ出力し、前記逆方向の回転が検出されない場合に、前記ロータの回転を抑制する第２の収束信号を前記コイルの他端へ出力する、
    ステップモータ駆動装置。

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