CN111130415A - 片材传送装置和图像形成装置 - Google Patents

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Abstract

公开了片材传送装置和图像形成装置。片材传送装置包括传送单元、马达和马达控制设备。马达控制设备包括：第二控制器，该第二控制器包括第一模式和第二模式并且被配置成在用第二模式开始马达的驱动之后执行第二模式期间与马达的转子的目标速度对应的值变成比预定值大的值时将控制模式从第二模式切换到第一模式，以及判断马达的旋转是否异常的判别器。当马达的驱动已停止时，如果判断出马达的旋转异常，那么第二控制器用第二模式开始马达的驱动，并且即使与目标速度对应的值变得大于所述预定值，第二控制器也维持第二模式。

Description

片材传送装置和图像形成装置
技术领域
本发明的各方面一般而言涉及对片材传送装置和图像形成装置中的马达的控制。
背景技术
用于控制马达的常规方法包括称为向量控制的控制方法，该方法通过控制基于马达的转子的旋转相位的旋转坐标系中的电流值来控制马达。具体而言，存在一种已知的控制方法，该方法通过执行相位反馈控制来控制马达，该相位反馈控制以使得转子的指示相位与旋转相位之间的偏差变小的方式控制旋转坐标系中的电流值。此外，还有一种已知的控制方法，该方法通过执行速度反馈控制来控制马达，该速度反馈控制以使得转子的指示速度与旋转速度之间的偏差变小的方式控制旋转坐标系中的电流值。
在向量控制中，流过马达的绕组的驱动电流由q轴分量(转矩电流分量)和d轴分量(励磁电流分量)表示，q轴分量是用于生成转子旋转所需的转矩的电流分量，d轴分量是影响穿过马达的绕组的磁通量的强度的电流分量。根据施加到转子的负载转矩的变化控制转矩电流分量的值使得高效地生成旋转所需的转矩。结果，防止或减少了由过剩转矩引起的马达声音的增大或功耗的增大。
向量控制需要用于确定转子的旋转相位的配置。美国专利No.8,970,146讨论了一种配置，该配置通过使用绕组的电阻R和绕组的电感L(下文中称为“控制参数”)的值来确定由于转子的旋转而在绕组处生成的感应电压，并基于感应电压确定转子的旋转相位。
在美国专利No.8,970,146中讨论的方法中用于确定感应电压的控制参数的值是以马达而定的值，并且基于要安装到马达控制设备的马达的绕组的电阻R和绕组的电感L的值而被预先设置。
例如，如果用安装在马达控制设备中的与马达A类型不同的马达B执行向量控制，在马达控制设备中控制参数的值被预先设置为与马达A对应的值，那么可能不能够以高准确度确定马达B的转子的旋转相位。结果，对马达B的控制可能变得不稳定，从而可能发生马达B的失步(step-out)。
即使在发生马达B的失步之后用向量控制重新开始马达B的驱动，由于预先在马达控制设备中设置的控制参数的值是与马达A对应的值，因此也可能再次发生马达B的失步。以这种方式，如果马达B被安装到其中设置了与马达A对应的控制参数的值的马达控制设备，那么由于设置的控制参数的值与马达B不对应而可能重复地发生马达B的失步。例如，在被配置成传送片材的图像形成装置中，如果重复地发生驱动传送辊的马达的失步，那么可能不能够传送片材。
发明内容
本发明的各方面一般而言致力于防止或减少马达的旋转异常的重复发生。
根据本发明的一个方面，片材传送装置包括：传送单元，被配置成传送片材；马达，被配置成驱动传送单元；马达控制设备，被配置成基于指示相位来控制马达的驱动，该指示相位表示马达的转子的目标相位；片材传感器，被配置成检测片材的有无；第一检测器，被配置成基于由片材传感器执行的检测的结果来检测片材的传送异常；以及第一控制器，被配置成控制由传送单元执行的片材的传送，并且以响应于由第一检测器检测到的片材的传送异常而停止马达的驱动的方式来控制马达控制设备，其中，马达控制设备包括：第二检测器，被配置成检测流过马达的绕组的驱动电流；相位确定器，被配置成基于由第二检测器检测到的驱动电流和预先设置的控制值来确定转子的旋转相位；第二控制器，包括第一模式和第二模式，该第一模式以使得由相位确定器确定的旋转相位与指示相位之间的偏差减小的方式来控制流过马达的绕组的驱动电流，该第二模式基于具有预先确定的大小的电流来控制驱动电流，并且第二控制器被配置成在用第二模式开始马达的驱动之后在第二模式的执行期间与转子的目标速度对应的值变成比预定值大的值的情况下，将用于控制驱动电流的控制模式从第二模式切换到第一模式；以及判别器，被配置成判断马达的旋转是否异常，并且其中，在由于由第一检测器检测到片材的传送异常而停止马达的驱动的情况下，如果由判别器判断出马达的旋转异常，那么第二控制器用第二模式开始马达的驱动，并且即使与目标速度对应的值变得大于所述预定值，第二控制器也维持第二模式。
参考附图，根据示例性实施例的以下描述，本发明的其它特征将变得清楚。
附图说明
图1是图示根据第一示例性实施例的图像形成装置的截面图。
图2是图示根据第一示例性实施例的图像形成装置的控制配置的框图。
图3是图示具有A相和B相的两相马达与由d轴和q轴表达的旋转坐标系之间的关系的图。
图4是图示根据第一示例性实施例的马达控制设备的配置的框图。
图5是图示指示生成器的配置的框图。
图6是图示执行微步驱动方式的方法的示例的图。
图7是用于说明马达的控制方法的切换的图。
图8A和图8B是图示指示相位与旋转相位之间的偏差的示例的图。
图9是图示根据第一示例性实施例的马达的控制方法的流程图。
图10是用于说明用于判别马达类型的方法的图。
图11是图示根据第二示例性实施例的马达的控制方法的流程图。
图12是图示执行速度反馈控制的马达控制设备的配置的框图。
图13是图示具有A相和B相的马达、由d轴和q轴表达的旋转坐标系以及由γ轴和δ轴表达的旋转坐标系之间的关系的图。
图14是图示根据第四示例性实施例的马达控制设备的配置的框图。
图15是图示减少预定频带的信号的低通滤波器的配置的示例的图。
图16是图示相位确定器的配置的框图。
具体实施方式
以下将参考附图详细描述本发明的各种示例性实施例、特征和方面。但是，例如，根据向其应用本发明的装置的配置或各种条件，可以适当地改变以下示例性实施例中描述的构成组件的形状和相对布置，并且本发明的范围不应当被解释为限于以下示例性实施例。此外，虽然在下面的描述中描述了在图像形成装置中提供马达控制设备的情况，但是其中提供有马达控制设备的装置不限于图像形成装置。例如，马达控制设备也可以用于传送例如记录介质或原稿(原件)的片材的片材传送装置。
[图像形成装置]
图1是图示包括根据第一示例性实施例的片材传送装置的单色电子照相类型的复印机(下文中称为“图像形成装置”)100的配置的截面图。此外，图像形成装置不限于复印机，而可以是例如传真装置、印刷机或打印机。而且，记录类型不限于电子照相类型，而可以是例如喷墨类型。此外，图像形成装置的类型可以是单色类型和彩色类型中的任何一种。
首先，参考图1描述图像形成装置100的配置和功能。如图1中所示，图像形成装置100包括原稿馈送设备201、读取设备202和图像打印设备301。
堆叠在原稿馈送设备201的原稿堆叠单元203上的原稿由馈送辊204馈送，并沿着传送引导件206被传送到读取设备202的原稿玻璃板214上。而且，原稿沿着传送带208被传送，然后通过片材排出辊205被排出到排出托盘(未示出)。在读取设备202的读取位置处来自由照明系统209照亮的原稿的图像的反射光被包括反射镜210、211和212的光学系统引导到图像读取单元111，然后被图像读取单元111转换成图像信号。图像读取单元111例如包括透镜、作为光电转换元件的电荷耦合器件(CCD)传感器以及用于CCD传感器的驱动电路。从图像读取单元111输出的图像信号由配置有诸如专用集成电路(ASIC)之类的硬件设备的图像处理单元112进行各种校正处理操作，然后被输出到图像打印设备301。以上述方式，执行原稿的读取。这样，原稿馈送设备201和读取设备202用作原稿读取设备。
而且，原稿的读取模式包括第一读取模式和第二读取模式。第一读取模式是在照明系统209和光学系统固定在预定位置的情况下读取以固定速度传送的原稿的图像的模式。第二读取模式是在照明系统209和光学系统以固定速度移动的情况下读取放置在读取设备202的原稿玻璃板214上的原稿的图像的模式。通常，在第一读取模式下读取片状原稿的图像，而在第二读取模式下读取诸如书籍或小册子之类的装订原稿的图像。
片材收纳托盘302和304在图像打印设备301内部提供。片材收纳托盘302和304允许各种不同类型的记录介质容纳在其中。例如，A4尺寸的普通纸张的片材被容纳在片材容纳托盘302中，而A4尺寸的重磅纸张的片材被容纳在片材容纳托盘304中。此外，记录介质是由图像形成设备在其上形成图像的介质，并且例如，纸张、树脂片、布、高投射式投影仪(OHP)片材和标签被包括在记录介质中。
容纳在片材容纳托盘302中的片材由拾取辊303馈送，然后由传送辊306传送到对齐辊308。而且，容纳在片材容纳托盘304中的片材由拾取辊305馈送，然后由传送辊307和传送辊306传送到对齐辊308。
在第一示例性实施例中，检测片材的有无的片材传感器327和328分别在传送辊307的上游侧和传送辊306的上游侧提供。如下所述，基于由片材传感器327和328执行的检测的结果来执行卡住(jamming)的检测。此外，提供片材传感器327和328的位置不限于图1中所示的位置。而且，虽然在第一示例性实施例中片材传感器327和328分别在传送辊307的上游侧和传送辊306的上游侧提供，但实际上，附加的片材传感器也在图像形成装置100内的传送路径中的其它位置处提供。
第一示例性实施例中的图像形成装置100设有门329，门329使得用户能够移除留在传送路径中的一张或多张片材。允许用户打开门329以移除留在传送路径中的一张或多张片材。而且，第一示例性实施例中的图像形成装置100设有门传感器330，其检测门329的打开和关闭。
从读取设备202输出的图像信号被输入到光学扫描设备311，光学扫描设备311包括半导体激光器和多面镜。而且，感光鼓309的外周表面通过带电设备310而带电。在感光鼓309的外周表面带电之后，与从读取设备202输入到光学扫描设备311的图像信号对应的激光经由多面镜和反射镜312和313从光学扫描设备311照射到感光鼓309的外周表面上。结果，在感光鼓309的外周表面上形成静电潜像。
接下来，在显影设备314中用调色剂使静电潜像显影，从而在感光鼓309的外周表面上形成调色剂图像。在感光鼓309上形成的调色剂图像通过转印带电设备315转印到记录介质上，转印带电设备315在面对感光鼓309的位置(转印位置)处提供。与这种转印定时一致地，对齐辊308将记录介质传送到转印位置。
以上述方式，具有转印到其上的调色剂图像的记录介质通过传送带317被传送到定影设备318，并且由定影设备318加热并加压，因此调色剂图像被定影到记录介质。以这种方式，由图像形成装置100在记录介质上形成图像。
在以单面打印模式执行图像形成的情况下，已经通过定影设备318的记录介质通过片材排出辊319和324被排出到片材排出托盘(未示出)。而且，在以双面打印模式执行图像形成的情况下，在通过定影设备318对记录介质的第一表面进行定影处理之后，通过片材排出辊319、传送辊320和反转辊321将记录介质传送到反转路径325。之后，通过传送辊322和323将记录介质传送到对齐辊308，以便通过上面提到的方法在记录介质的第二表面上形成图像。之后，通过片材排出辊319和324将记录介质排出到片材排出托盘(未示出)。
而且，具有在其第一表面上形成的图像的记录介质面朝下地排出到图像形成装置100的外部，已经通过定影设备318的记录介质通过片材排出辊319然后在朝向传送辊320的方向上传送。此后，紧接在记录介质的后缘通过传送辊320的压合部之前，传送辊320的旋转被反转，使得其第一表面朝下的记录介质经由片材排出辊324被排出到图像形成装置100的外部。
到目前为止是关于图像形成装置100的配置和功能的描述。此外，第一示例性实施例中的负载是指要被马达驱动的物体。例如，诸如馈送辊204、拾取辊303和305、对齐辊308和片材排出辊319之类的各种辊(传送辊)中的每个与第一示例性实施例中的负载对应。而且，例如，感光鼓309和显影设备314中的每个也与第一示例性实施例中的负载对应。第一示例性实施例中的马达控制设备可以应用于驱动这些负载的一个或多个马达。
图2是图示图像形成装置100的控制配置的示例的框图。如图2中所示，系统控制器151包括中央处理单元(CPU)151a、只读存储器(ROM)151b和随机存取存储器(RAM)151c。而且，系统控制器151连接到图像处理单元112、操作单元152、模数(A/D)转换器153、高压控制单元155、马达控制设备157、传感器159、交流(AC)驱动器160、片材传感器327和328以及门传感器330。系统控制器151能够与连接的单元执行数据和指示的发送和接收。
CPU 151a通过读出存储在ROM 151b中的各种程序并执行读出的程序来执行与预定图像形成序列相关的各种序列。
RAM 151c是存储设备。RAM 151c存储各种数据，诸如用于高压控制单元155的设置值、用于马达控制设备157的指示值以及从操作单元152接收的信息。
系统控制器151向图像处理单元112发送图像形成装置100内部提供的各种设置值数据，这些设置值数据是图像处理单元112执行图像处理所需的。此外，系统控制器151接收从传感器159输出的信号，并基于接收的信号设置用于高压控制单元155的设置值。
高压控制单元155根据由系统控制器151设置的设置值向高压单元156(例如，带电设备310、显影设备314和转印带电设备315)提供所需的电压。
马达控制设备157根据从CPU 151a输出的指示来控制马达509。此外，虽然在图2中在图像形成装置100中仅示出马达509作为马达，但实际上，在图像形成装置100中提供有两个或更多个马达。而且，可以采用其中单个马达控制设备控制多个马达的配置。此外，虽然在图2中仅提供了一个马达控制设备，但是可以在图像形成装置100中提供两个或更多个马达控制设备。
A/D转换器153接收从热敏电阻器154输出的检测信号，该热敏电阻器154检测定影加热器161的温度，A/D转换器153将接收的检测信号从模拟信号转换成数字信号并将数字信号发送到系统控制器151。系统控制器151基于从A/D转换器153接收的数字信号执行对AC驱动器160的控制。AC驱动器160以使得定影加热器161的温度变成执行定影处理所需的温度的方式控制定影加热器161。此外，定影加热器161是用于定影处理的加热器，并且被包括在定影设备318中。
系统控制器151基于由片材传感器327和328提供的检测结果来判断是否已发生片材的卡住。其细节描述如下。
系统控制器151以如下方式控制操作单元152：使得在操作单元152上提供的显示单元上显示用于让用户执行对于例如要使用的记录介质的类型(下文中称为“纸张类型”)的设置的操作画面。系统控制器151从操作单元152接收由用户设置的信息，并基于由用户设置的信息来控制图像形成装置100的操作序列。而且，系统控制器151将指示出图像形成装置100的状况的信息发送到操作单元152。此外，指示出图像形成装置100的状况的信息例如是指图像形成的片材的数量、图像形成操作的进展状况、以及关于例如原稿馈送设备201和图像打印设备301中片材的卡住或双张馈送的信息。操作单元152在其显示单元上显示从系统控制器151接收的信息。
以上述方式，系统控制器151控制图像形成装置100的操作序列。
[马达控制设备]
接下来，描述第一示例性实施例中的马达控制设备157。第一示例性实施例中的马达控制设备157能够以选自向量控制(第一模式)和恒定电流控制(第二模式)的任意控制方法来控制马达。此外，虽然在以下描述中基于例如用作电角度的旋转相位θ、指示相位θ_ref和电流相位来执行以下控制，但是例如，可以将电角度转换成机械角度并且可以基于机械角度执行以下控制。
<向量控制>
首先，参考图3和图4描述第一示例性实施例中用于让马达控制设备157执行向量控制的方法。此外，在下面的描述中的马达不设有诸如用于检测马达的转子的旋转相位的旋转编码器之类的传感器。
图3是图示具有两相(即，A相(第一相)和B相(第二相))的步进马达(下文中称为“马达”)509与由d轴和q轴表达的旋转坐标系之间的关系的图。在图3中，在静止坐标系中，定义了α轴和β轴，α轴是与A相的绕组401a-401c对应的轴，β轴是与B相的绕组401b-401d对应的轴。而且，在图3中，d轴被沿着由用于转子402的永磁体的磁极生成的磁通量的方向定义，并且q轴被沿着从d轴逆时针前进90度的方向(垂直于d轴的方向)定义。α轴和d轴之间的角度被定义为θ，并且转子402的旋转相位由角度θ表达。在向量控制中，使用基于转子402的旋转相位θ的旋转坐标系。具体而言，在向量控制中，使用与流过绕组的驱动电流对应的电流向量的用于使转子生成转矩的q轴分量(转矩电流分量)和影响穿过绕组的磁通量的强度的d轴分量(励磁电流分量)，q轴分量和d轴分量是旋转坐标系中的电流分量。
向量控制是通过执行相位反馈控制来控制马达的控制方法，该相位反馈控制以使得表示转子的目标相位的指示相位与其实际旋转相位之间的偏差变小的方式来控制转矩电流分量的值和励磁电流分量的值。而且，向量控制也可以是通过执行速度反馈控制来控制马达的控制方法，该速度反馈控制以使得表示转子的目标速度的指示速度与其实际旋转速度之间的偏差变小的方式来控制转矩电流分量的值和励磁电流分量的值。
图4是图示控制马达509的马达控制设备157的配置的示例的框图。此外，马达控制设备157配置有至少一个ASIC，并执行如下所述的各种功能。
如图4中所示，马达控制设备157包括执行恒定电流控制的恒定电流控制器517和执行向量控制的向量控制器518。
作为执行向量控制的电路，马达控制设备157包括例如相位控制器502、电流控制器503、坐标逆转换器505、坐标转换器511和向马达的绕组供应驱动电流的脉冲宽度调制(PWM)逆变器506。坐标转换器511执行坐标转换，以将与流过马达509的A相和B相的绕组401a-401c及401b-401d的驱动电流对应的电流向量从由α轴和β轴表达的静止坐标系转换成由q轴和d轴表达的旋转坐标系。结果，流过绕组的驱动电流由作为旋转坐标系中的电流值的、q轴分量的电流值(q轴电流)和d轴分量的电流值(d轴电流)表示。此外，q轴电流等同于使马达509的转子402生成转矩的转矩电流。而且，d轴电流等同于影响穿过马达509的绕组的磁通量的强度的励磁电流。马达控制设备157能够独立地控制q轴电流和d轴电流。结果，马达控制设备157根据施加到转子402的负载转矩来控制q轴电流，从而能够使得高效地生成使转子402旋转所需的转矩。因此，在向量控制中，图3中所示的电流向量的大小根据施加到转子402的负载转矩而变化。
马达控制设备157通过下述方法确定马达509的转子402的旋转相位θ，并基于这种确定的结果来执行向量控制。CPU 151a基于马达509的操作序列将驱动脉冲作为用于驱动马达509的指示输出到指示生成器500。此外，马达509的操作序列(马达509的驱动模式)被存储在例如ROM151b中，并且CPU 151a基于存储在ROM 151b中的操作序列来输出驱动脉冲作为脉冲串。
指示生成器500基于从CPU 151a输出的驱动脉冲来生成并输出表示转子402的目标相位的指示相位θ_ref。此外，下面描述指示生成器500的配置。
减法器101计算并输出旋转相位θ与马达509的转子402的指示相位θ_ref之间的偏差Δθ。
相位控制器502以周期T(例如，周期为200μs)取得偏差Δθ。相位控制器502基于比例控制(P控制)、积分控制(I控制)和差分控制(D控制)以使得从减法器101取得的偏差Δθ变小的方式来生成并输出q轴电流指示值iq_ref和d轴电流指示值id_ref。具体而言，相位控制器502基于P控制、I控制和D控制(PID控制)以使得从减法器101取得的偏差Δθ变成零的方式来生成并输出q轴电流指示值iq_ref和d轴电流指示值id_ref。此外，P控制是基于与指示值和估计值之间的偏差成比例的值来控制要控制的对象的值的控制方法。而且，I控制是基于与指示值和估计值之间的偏差的时间积分成比例的值来控制要控制的对象的值的控制方法。而且，D控制是基于与指示值和估计值之间的偏差的时间变化成比例的值来控制要控制的对象的值的控制方法。虽然第一示例性实施例中的相位控制器502基于PID控制来生成q轴电流指示值iq_ref和d轴电流指示值id_ref，但是第一示例性实施例不限于此。例如，相位控制器502可以基于P控制和I控制(PI控制)来生成q轴电流指示值iq_ref和d轴电流指示值id_ref。此外，虽然在第一示例性实施例中影响穿过绕组的磁通量的强度的d轴电流指示值id_ref被设置为0，但是第一示例性实施例不限于此。
流过马达509的A相的绕组401a-401c的驱动电流由电流检测器507检测，然后被A/D转换器510从模拟值转换成数字值。而且，流过马达509的B相的绕组401b-401d的驱动电流由电流检测器508检测，然后被A/D转换器510从模拟值转换成数字值。此外，电流检测器507和508检测电流的周期例如是短于或等于相位控制器502取得偏差Δθ的周期T的周期(例如，25μs)。
使用图3中所示的电流向量的相位θe，由A/D转换器510从模拟值转换成数字值的驱动电流的电流值通过以下等式(1)和(2)被表达为静止坐标系中的电流值iα和iβ。此外，电流向量的相位θe被定义为在α轴和电流向量之间的角度。而且，I表示电流向量的大小。
iα＝I*cosθe (1)
iβ＝I*sinθe (2)
这些电流值iα和iβ被输入到坐标转换器511和感应电压确定器512。
坐标转换器511通过以下等式(3)和(4)将静止坐标系中的电流值iα和iβ转换成旋转坐标系中q轴电流的电流值iq和d轴电流的电流值id。
id＝cosθ*iα+sinθ*iβ (3)
iq＝-sinθ*iα+cosθ*iβ (4)
坐标转换器511将通过转换所获得的电流值iq输出到减法器102。而且，坐标转换器511将通过转换所获得的电流值id输出到减法器103。
减法器102计算q轴电流指示值iq_ref与电流值iq之间的偏差，并将计算出的偏差输出到电流控制器503。
而且，减法器103计算d轴电流指示值id_ref与电流值id之间的偏差，并将计算出的偏差输出到电流控制器503。
电流控制器503基于PID控制以使得各输入偏差变小的方式来生成驱动电压Vq和Vd。具体而言，电流控制器503以使得各输入偏差变成零的方式来生成驱动电压Vq和Vd，并将生成的驱动电压Vq和Vd输出到坐标逆转换器505。此外，虽然第一示例性实施例中的电流控制器503基于PID控制来生成驱动电压Vq和Vd，但是第一示例性实施例不限于此。例如，电流控制器503可以基于PI控制来生成驱动电压Vq和Vd。
坐标逆转换器505通过以下等式(5)和(6)将从电流控制器503输出的旋转坐标系中的驱动电压Vq和Vd逆转换成静止坐标系中的驱动电压Vα和Vβ。
Vα＝cosθ*Vd-sinθ*Vq (5)
Vβ＝sinθ*Vd+cosθ*Vq (6)
坐标逆转换器505将通过逆转换所获得的驱动电压Vα和Vβ输出到感应电压确定器512和PWM逆变器506。
PWM逆变器506包括全桥电路。全桥电路由基于从坐标逆转换器505输入的驱动电压Vα和Vβ的脉冲宽度调制(PWM)信号驱动。结果，PWM逆变器506生成与驱动电压Vα和Vβ对应的驱动电流iα和iβ，并将生成的驱动电流iα和iβ供应给马达509的各相的绕组，从而驱动马达509。此外，虽然在第一示例性实施例中PWM逆变器506包括全桥电路，但是PWM逆变器506例如可以包括半桥电路。
接下来，描述确定旋转相位θ的方法。为了确定转子402的旋转相位θ，使用通过转子402的旋转而在马达509的A相和B相的绕组401a-401c及401b-401d处感应出的感应电压Eα和Eβ的值。感应电压的值由感应电压确定器512确定(计算)。具体而言，感应电压Eα和Eβ通过以下等式(7)和(8)根据从A/D转换器510输入到感应电压确定器512的电流值iα和iβ以及从坐标逆转换器505输入到感应电压确定器512的驱动电压Vα和Vβ而被确定。
Eα＝Vα-R*iα-L*diα/dt (7)
Eβ＝Vβ-R*iβ-L*diβ/dt (8)
这里，R表示绕组电阻，L表示绕组电感。绕组电阻R和绕组电感L的值(下文中称为“控制值”)是依所使用的马达509而定的值，并且被预先存储在ROM 151b中。此外，第一示例性实施例中的控制值例如包括用于确定诸如q轴电流指示值iq_ref之类的电流指示值的增益值。
由感应电压确定器512确定的感应电压Eα和Eβ被输出到相位确定器514。
相位确定器514基于从感应电压确定器512输出的感应电压Eα与感应电压Eβ之间的比率，通过以下等式(9)确定马达509的转子402的旋转相位θ。
θ＝tan-1(-Eβ/Eα) (9)
此外，虽然在第一示例性实施例中相位确定器514通过执行基于等式(9)的计算来确定旋转相位θ，但是第一示例性实施例不限于此。例如，相位确定器514可以被配置成通过参考存储在例如ROM 151b中并且指示出感应电压Eα和感应电压Eβ与对应于感应电压Eα和感应电压Eβ的旋转相位θ之间的关系的表来确定旋转相位θ。
以上述方式获得的转子402的旋转相位θ被输入到减法器101、坐标逆转换器505和坐标转换器511。
当执行向量控制时，马达控制设备157重复地执行上述控制。
如上所述，第一示例性实施例中的马达控制设备157使用相位反馈控制来执行向量控制，该相位反馈控制以使得指示相位θ_ref与旋转相位θ之间的偏差变小的方式来控制旋转坐标系中的电流值。执行向量控制使得能够防止或减少马达声音的增大以及由额外转矩引起的功耗增大。而且，反馈旋转相位使得能够以使得转子的旋转相位变成预定相位的方式来执行控制。因而，使用相位反馈控制的向量控制被应用于驱动负载(例如，对齐辊)的马达，其旋转相位需要以高准确度控制以在记录介质上适当地执行图像形成。结果，可以适当地执行记录介质上的图像形成。
<恒定电流控制>
接下来，描述第一示例性实施例中的恒定电流控制。
在恒定电流控制中，将预先确定的电流供应给马达的绕组，从而控制流过绕组的驱动电流。具体而言，在恒定电流控制中，为了即使施加到转子的负载转矩变化也不会发生马达的失步，具有与通过将预定余量添加到假定转子的旋转所需的转矩而获得的转矩对应的大小(幅度)的驱动电流被供应给绕组。这是因为，在恒定电流控制中，由于不使用基于所确定的(估计的)旋转相位或旋转速度来控制驱动电流大小的配置(不执行反馈控制)，因此不可能根据施加到转子的负载转矩来调节驱动电流。此外，随着电流的大小变大，施加到转子的转矩变大。而且，幅度与电流向量的大小对应。
虽然在以下描述中，在恒定电流控制期间，马达由供应给马达的绕组的具有预先确定的给定大小的电流控制，但是第一示例性实施例不限于此。例如，在恒定电流控制期间，马达可以由供应给马达的绕组的、具有根据过程中的马达的加速度和过程中的马达的减速度而预先确定的大小的电流来控制。
参考图4，指示生成器500基于从CPU 151a输出的驱动脉冲将指示相位θ_ref输出到恒定电流控制器517。恒定电流控制器517生成并输出静止坐标系中的电流的指示值iα_ref和iβ_ref，其与从指示生成器500输出的指示相位θ_ref对应。此外，在第一示例性实施例中，与静止坐标系中的电流的指示值iα_ref和iβ_ref对应的电流向量的大小总是恒定的。
流过马达509的A相和B相的绕组401a-401c及401b-401d的驱动电流由电流检测器507和508检测。如上面所提到的，每个检测到的驱动电流被A/D转换器510从模拟值转换成数字值。
减法器102接收从A/D转换器510输出的电流值iα和从恒定电流控制器517输出的电流指示值iα_ref作为输入。减法器102计算电流指示值iα_ref与电流值iα之间的偏差，并将计算出的偏差输出到电流控制器503。
而且，减法器103接收从A/D转换器510输出的电流值iβ和从恒定电流控制器517输出的电流指示值iβ_ref作为输入。减法器103计算电流指示值iβ_ref与电流值iβ之间的偏差，并将计算出的偏差输出到电流控制器503。
电流控制器503以使得输入偏差变小的方式基于PID控制来输出驱动电压Vα和Vβ。具体而言，电流控制器503以使得输入偏差接近零的方式来输出驱动电压Vα和Vβ。
PWM逆变器506通过上面提到的方法基于输入驱动电压Vα和Vβ来将驱动电流供应给马达509的各相的绕组，从而驱动马达509。
以这种方式，在第一示例性实施例中的恒定电流控制中，既不执行相位反馈控制也不执行速度反馈控制。换句话说，在第一示例性实施例中的恒定电流控制中，不根据转子的旋转状态调节要供应给绕组的驱动电流。因而，在恒定电流控制中，为了不发生马达的失步，通过将预定余量加到使转子旋转所需的电流而获得的电流被供应给绕组。
<指示生成器>
图5是图示第一示例性实施例中的指示生成器500的配置的框图。如图5中所示，指示生成器500包括：速度生成器500a，其用作用于生成作为指示速度的替代的旋转速度ω_ref'的速度确定单元；以及指示值生成器500b，其基于从CPU 151a输出的驱动脉冲生成指示相位θ_ref。
速度生成器500a基于连续驱动脉冲的下降沿的时间间隔来生成并输出旋转速度ω_ref'。因此，旋转速度ω_ref'随着与驱动脉冲的周期对应的周期而变化。
指示值生成器500b基于从CPU 151a输出的驱动脉冲以由下面的等式(10)表达的方式来生成并输出指示相位θ_ref。
θ_ref＝θini+θstep* n (10)
此外，θini是在马达的驱动开始时获得的转子的相位(初始相位)。而且，θstep是每个驱动脉冲的指示相位θ_ref的增大量(变化量)。而且，n是被输入到指示值生成器500b的脉冲的数量。
{微步驱动方式}
在第一示例性实施例中，在恒定电流控制中，使用微步驱动方式。此外，用于恒定电流控制的驱动方法不限于微步驱动方式，而是可以是例如另一种驱动方法，比如全步驱动方式。
图6是图示执行微步驱动方式的方法的示例的图。在图6中，图示了从CPU 151a输出的驱动脉冲，由指示值生成器500b生成的指示相位θ_ref，以及流过A相和B相的绕组401a-401c及401b-401d的电流。
在以下描述中，参考图5和图6描述在第一示例性实施例中执行微步驱动的方法。此外，图6中所示的驱动脉冲和指示相位指示出转子以恒定速度旋转的状态。
微步驱动系统中的指示相位θ_ref的进展量(advance amount)是通过将90°(其是全步驱动方式中的指示相位θ_ref的进展量)除以N(N是正整数)而获得的量(90°/N)。结果，如图6中所示，电流波形以正弦波形式平滑地变化，从而可以更精细地控制转子的旋转相位θ。
当执行微步驱动时，指示值生成器500b基于从CPU 151a输出的驱动脉冲以由下面的等式(11)表达的方式来生成并输出指示相位θ_ref。
θ_ref＝45°+90/N°*n (11)
以这种方式，当接收一个驱动脉冲作为输入时，指示值生成器500b将90/N°加到指示相位θ_ref，从而更新指示相位θ_ref。因此，从CPU151a输出的驱动脉冲的数量与指示相位对应。此外，从CPU 151a输出的驱动脉冲的周期(频率)与马达509的目标速度(指示速度)对应。
<向量控制与恒定电流控制之间的切换>
接下来，描述在恒定电流控制与向量控制之间进行切换的方法。如图4中所示，第一示例性实施例中的马达控制设备157包括在恒定电流控制与向量控制之间进行切换的配置。具体而言，马达控制设备157包括控制切换器515以及转换开关516a和516b。此外，在执行恒定电流控制的时段期间，执行向量控制的电路可以正在操作或者可以停止。而且，在执行向量控制的时段期间，执行恒定电流控制的电路可以操作或者可以停止。
如图5中所示，从速度生成器500a输出的旋转速度ω_ref'被输入到控制切换器515。控制切换器515在旋转速度ω_ref'与用作预定值的阈值ωth之间进行比较，并将用于马达的控制方法从恒定电流控制切换到向量控制。
图7是用于说明用于马达的控制方法的切换的图。此外，虽然第一示例性实施例中的阈值ωth被设置为旋转速度中的根据其以高准确度确定旋转相位θ的最低旋转速度，但是第一示例性实施例不限于此。例如，阈值ωth可以被设置为大于或等于旋转速度中的根据其以高准确度确定旋转相位θ的最低旋转速度的值。而且，阈值ωth被预先存储在控制切换器515中提供的存储器515a中。
在恒定电流控制器517的操作期间旋转速度ω_ref'小于阈值ωth(ω_ref'<ωth)的情况下，控制切换器515不执行控制马达509的控制器的切换。因此，控制切换器515以维持马达509被恒定电流控制器517控制的状态的方式来输出切换信号。结果，维持转换开关516a、516b和516c的状态，从而继续由恒定电流控制器517执行的恒定电流控制。
而且，当在恒定电流控制器517的操作期间旋转速度ω_ref'变得大于或等于阈值ωth(ω_ref'≥ωth)时，控制切换器515切换控制马达509的控制器。因此，控制切换器515以将控制马达509的控制器从恒定电流控制器517切换到向量控制器518的方式来输出切换信号。结果，根据切换信号来切换转换开关516a、516b和516c的状态，从而由向量控制器518执行向量控制。
当在向量控制器518的操作期间旋转速度ω_ref'变得小于阈值ωth(ω_ref'<ωth)时，控制切换器515切换控制马达509的控制器。因此，控制切换器515以将控制马达509的控制器从向量控制器518切换到恒定电流控制器517的方式来输出切换信号。结果，根据切换信号来切换转换开关516a、516b和516c的状态，从而由恒定电流控制器517执行恒定电流控制。
而且，在向量控制器518的操作期间旋转速度ω_ref'大于或等于阈值ωth(ω_ref'≥ωth)的情况下，控制切换器515不执行对控制马达509的控制器的切换。因此，控制切换器515以维持马达509被向量控制器518控制的状态的方式来输出切换信号。结果，维持转换开关516a、516b和516c的状态，从而继续由向量控制器518执行的向量控制。
如图4中所示，在第一示例性实施例中，用于允许执行向量控制的使能信号从CPU151a输出到马达控制设备157。
在使能信号为“0”的情况下，禁止马达控制设备157执行向量控制。换句话说，在使能信号为“0”的情况下，马达控制设备157不执行上面提到的控制切换，而是在从马达被驱动到马达被停止的时段期间通过恒定电流控制来执行马达的控制。
另一方面，在使能信号为“1”的情况下，允许马达控制设备157执行向量控制。换句话说，在使能信号为“1”的情况下，马达控制设备157执行上面提到的控制切换。
[马达的失步]
在第一示例性实施例中，基于作为依马达509而定的值的控制值来确定马达509的转子402的旋转相位θ。例如，在与马达509不同的马达被安装到马达控制设备157的情况下，可能会出现以下问题。具体而言，由于预先设置与不同于马达的马达509对应的控制值，所以可能无法以高准确度确定马达的转子的旋转相位θ。结果，可能基于与转子的实际旋转相位不同的旋转相位θ来执行向量控制，因此马达的控制可能变得不稳定并且可能发生马达的失步。
图8A和图8B是图示指示相位θ_ref与旋转相位θ之间的偏差Δθ的示例的图。图8A是图示在与控制目标马达对应的控制值被设置为用于确定旋转相位θ的控制值的情况下获得的偏差Δθ的图。图8B是图示在与类型不同于控制目标马达的马达对应的控制值被设置为用于确定旋转相位θ的控制值的情况下获得的偏差Δθ的图。
如图8A中所示，在与控制目标马达对应的控制值被设置为用于确定旋转相位θ的控制值的情况下，在马达的控制过程中获得的偏差Δθ取预定范围内的值。此外，例如，以如下方式设置预定范围：在与控制目标马达对应的控制值被设置为用于确定旋转相位θ的控制值的情况下，在控制目标马达被正常驱动的状态下变化的偏差Δθ不超过预定范围。
另一方面，如图8B中所示，在与类型不同于控制目标马达的马达对应的控制值被设置为用于确定旋转相位θ的控制值的情况下，偏差Δθ将取超出预定范围的值。这是由于以下原因而发生的。具体而言，例如，在确定的旋转相位θ是比转子的实际旋转相位快的相位的情况下，马达在接收小于施加到转子的负载转矩的转矩的同时旋转。结果，转子的旋转速度减小并且在马达的绕组处生成的感应电压逐渐变小，因此确定旋转相位θ的准确度减小(旋转相位θ的值变化)。结果，马达的控制变得不稳定，并且可能发生马达的失步。
即使在发生马达的失步之后执行向量控制，也可能再次发生马达的失步。因此，在第一示例性实施例中，应用以下配置使得能够防止或减少马达的旋转异常重复地发生。
在第一示例性实施例中，如图4中所示，偏差Δθ被输入到异常确定单元520。当偏差Δθ变成预定范围之外的值时，异常确定单元520将异常标志从“0”设置为“1”。此外，马达的旋转异常的状态不仅包括马达的失步，而且还包括诸如定子的锁定状态或由例如外力引起的旋转速度减小之类的状态。
[马达的驱动序列]
图9是图示第一示例性实施例中的对马达的控制方法的流程图。由CPU 151a执行图9的流程图中的处理。此外，在图9的流程图的处理期间，异常确定单元520对马达执行上面提到的异常确定，并且当偏差Δθ变成超出预定范围的值时将异常标志从“0”设置为“1”。当图9的流程图中的处理结束时，异常标志被复位(设置为“0”)。
在步骤S1001中，CPU 151a将使能信号设置为“1”，并且在步骤S1002中，CPU 151a开始传送片材。
接下来，如果在步骤S1003中判断出发生了片材的卡住(步骤S1003中的“是”)，那么在步骤S1004中，CPU 151a停止片材的传送。此外，CPU 151a执行以下方法以判断是否发生了片材的卡住。具体而言，例如，在甚至在片材传感器327检测到片材的前缘之后经过了预定时间之后，片材传感器328也未检测到片材的前缘的情况下，CPU 151a判断出发生了片材的卡住(延迟卡住)。而且，例如，当片材传感器327正在检测片材的状态持续第二预定时间时，CPU 151a判断出已发生片材的卡住(滞留卡住)。以这种方式，CPU 151a基于由传送路径中提供的片材传感器执行的检测的结果来判断是否发生了片材的卡住。
另一方面，如果在步骤S1003中判断出没有发生片材的卡住(步骤S1003中的“否”)，那么CPU 151a使处理前进到步骤S1011。
如果在步骤S1005中门传感器330检测到门329已被打开(步骤S1005中的“是”)，那么CPU 151a使处理前进到步骤S1006。
接下来，如果在步骤S1006中门传感器330检测到门329已经关闭(步骤S1006中的“是”)，那么CPU 151a使处理前进到步骤S1007。
如果在步骤S1007中判断出片材滞留在用于要传送的片材的传送路径中(步骤S1007中的“否”)，那么在步骤S1008中，CPU 151a通过在操作单元152的显示单元上显示该结果来向用户通知片材滞留在传送路径中，然后使处理返回到步骤S1005。此外，例如，基于由传送路径中提供的片材传感器执行的检测的结果来执行滞留片材的检测。
另一方面，如果在步骤S1007中判断出没有片材滞留在用于要传送的片材的传送路径中(步骤S1007中的“是”)，那么CPU 151a使处理前进到步骤S1009。
如果在步骤S1009中判断出异常标志是“1”(步骤S1009中的“是”)，那么在步骤S1010中，CPU 151a将使能信号设置为“0”。
另一方面，如果在步骤S1009中判断出异常标志是“0”(步骤S1009中的“否”)，那么CPU 151a使处理前进到步骤S1011。
如果在步骤S1011中判断出打印作业尚未结束(步骤S1011中的“否”)，那么CPU151a使处理返回到步骤S1002。另一方面，如果在步骤S1011中判断出打印作业已经结束(步骤S1011中的“是”)，那么CPU 151a结束图9的流程图中的处理。
如上面所提到的，在第一示例性实施例中，在没有发生片材的卡住的情况下，使能信号被设置为“1”。结果，马达控制设备157通过恒定电流控制开始马达的驱动，此后，当旋转速度ω_ref'变得大于或等于阈值ωth时，马达控制设备157将控制方法从恒定电流控制切换成向量控制。
另一方面，在发生片材的卡住的情况下，CPU 151a检查安装到马达控制设备157的马达的旋转是否异常。然后，在异常标志为“1”的情况下，使能信号被设置为“0”。结果，马达控制设备157通过恒定电流控制开始驱动马达，此后，即使旋转速度ω_ref'变得大于或等于阈值ωth，马达控制设备157也维持恒定电流控制。换句话说，马达控制设备157不执行从恒定电流控制到向量控制的切换。而且，在异常标志为“0”的情况下，使能信号被设置为“1”。
以这种方式，在第一示例性实施例中，当检测到马达的旋转异常时，马达控制设备157通过恒定电流控制开始驱动马达，此后，即使旋转速度ω_ref'变得大于或等于阈值ωth，马达控制设备157也维持恒定电流控制。结果，能够防止或减少由于在马达控制设备157中设置的控制值与对应于被安装到马达控制设备157的马达的控制值不同的状态下执行向量控制而反复发生马达的旋转异常。
在第二示例性实施例中，这里省略对具有与第一示例性实施例的配置类似的配置的部分的描述。
在第二示例性实施例中，作为马达509，能够将马达A或与马达A类型不同的马达B安装到图像形成装置100。在第二示例性实施例中，作为用于确定感应电压Eα和Eβ的控制值，与马达A对应的控制值和与马达B对应的控制值被预先存储在ROM 151b中。CPU 151a基于被安装到图像形成装置100的马达的类型来设置与马达A对应的控制值或者与马达B对应的控制值，作为用于确定感应电压Eα和Eβ的值。
[判别马达类型的方法]
如上面所提到的，在第二示例性实施例中，作为马达509，能够将马达A或与马达A类型不同的马达B安装到图像形成装置100。因此，第二示例性实施例中的图像形成装置100包括判别被安装到马达控制设备157的马达的类型的配置。当从例如用户接收到判别马达类型的指示时，CPU 151a开始用于判别马达类型的处理。
图10是用于说明判别马达类型的方法的图。在开始用于判别马达类型的处理后，CPU 151a以将预定电压E施加到马达509的绕组的方式来控制马达控制设备157。然后，在经过预定时间tRL之后，CPU 151a对流过绕组的电流I_A执行采样。此外，预定时间tRL被设置为比从预定电压E施加到绕组时到由于预定电压E而上升的电流的瞬态响应的影响变得相对小并且几乎恒定的电流变得流过绕组时所需的时间长的时间。
在执行电流I_A的采样之后，CPU 151a以停止将预定电压E施加到绕组的方式来控制马达控制设备157。然后，在经过预定时间tINT之后，CPU 151a以将预定电压E施加到马达509的绕组的方式来控制马达控制设备157。此外，预定时间tINT被设置为比直到由于预定电压E而流过绕组的电流变成大约0A为止所需的时间长的时间。
然后，CPU 151a测量从经过预定时间tINT之后预定电压E被施加到绕组时到流过绕组的电流变成预定电流I3时的时间tL1。而且，在经过预定时间tINT之后在预定电压E被施加到绕组之后经过预定时间tRL之后，CPU 151a对电流I_B执行采样。
CPU 151a基于检测到的电流I_A和I_B以及测得的时间tL1来估计绕组的电感L。具体而言，CPU 151a基于以下等式(12)至(17)来估计电感L。
R_A＝E/I_A (12)
R_B＝E/I_B (13)
R＝(R_A+R_B)/2 (14)
L_A＝R_A*tL1*K (15)
L_B＝R_B*tL1*K (16)
L＝(L_A+L_B)/2 (17)
此外，系数K是表示电阻值与电感值之间的关系的系数。
在电感L小于或等于阈值Lth的情况下，CPU 151a确定被安装到马达控制设备157的马达是马达A，并且将马达控制设备157中的控制值设置为与马达A对应的控制值。
而且，在电感L大于阈值Lth的情况下，CPU 151a确定安装到马达控制设备157的马达是马达B，并且将马达控制设备157中的控制值设置为与马达B对应的控制值。
此外，上面提到的估计电阻值R和电感L的方法仅仅是第二示例性实施例中的示例，并且第二示例性实施例不限于此。
如上面所提到的，在第二示例性实施例中，当从例如用户输入判别马达类型的指示时，CPU 151a开始用于判别马达类型的处理。例如，即使当输入判别马达类型的指示并且开始用于判别马达类型的处理时，在已经将与马达A和马达B类型不同的马达C安装到马达控制设备157的情况下，可能出现以下问题。具体而言，虽然被安装到马达控制设备157的马达是马达C，但是可能错误地确定被安装到马达控制设备157的马达是马达A。结果，可能在与被安装到马达控制设备157的马达对应的控制值不同于在马达控制设备157中设置的控制值的状态下执行向量控制。而且，例如，在已经更换马达时用户没有输入判别马达类型的指示的情况下，可能在与被安装到马达控制设备157的马达对应的控制值不同于在马达控制设备157中设置的控制值的状态下执行向量控制。结果，由于不能够以高准确度确定马达的转子的旋转相位的原因，因此马达的控制会变得不稳定并且会发生马达的失步。在这种情况下，即使在发生马达失步之后执行向量控制，也可能再次发生马达的失步。
因此，在第二示例性实施例中，应用以下配置使得能够防止或减少马达的旋转异常反复地发生。
[马达的驱动序列]
图11是图示第二示例性实施例中用于马达的控制方法的流程图。由CPU 151a执行图11的流程图中的处理。此外，在图11的流程图的处理期间，异常确定单元520对马达执行上面提到的异常确定，并且当偏差Δθ变成超出预定范围的值时将异常标志从“0”设置为“1”。当图11的流程图中的处理结束时，异常标志被复位(设置为“0”)。
如果在步骤S2001中判断出经由操作单元152输入了用于判别被安装到马达控制设备157的马达的类型的指示(步骤S2001中的“是”)，那么在步骤S2002中，CPU 151a通过参考图10描述的方法来执行用于判别马达类型的处理。
如果在步骤S2003中判断出通过判别处理检测到的电感值L小于或等于阈值Lth(步骤S2003中的“是”)，那么在步骤S2004中，CPU 151a将用于向量控制的控制值设置为与马达A对应的控制值。
另一方面，如果在步骤S2003中判断出通过判别处理检测到的电感值L大于阈值Lth(步骤S2003中的“否”)，那么在步骤S2005中，CPU 151a将用于向量控制的控制值设置为与马达B对应的控制值。
而且，如果在步骤S2001中判断出没有输入用于判别被安装到马达控制设备157的马达的类型的指示(步骤S2001中的“否”)，那么CPU 151a使处理前进到步骤S2006。
如果在步骤S2006中判断出经由操作单元152输入了执行打印作业的指示(步骤S2006中的“是”)，那么在步骤S2007中，CPU 151a将使能信号设置为“1”，然后在步骤S2008中，CPU 151a开始片材的传送。
接下来，如果在步骤S2009中判断出发生了片材的卡住(步骤S2009中的“是”)，那么在步骤S2010中，CPU 151a停止片材的传送。
另一方面，如果在步骤S2009中判断出没有发生片材的卡住(步骤S2009中的“否”)，那么CPU 151a使处理前进到步骤S2017。
如果在步骤S2011中门传感器330检测到门329已经打开(步骤S2011中的“是”)，那么CPU 151a使处理前进到步骤S2012。
接下来，如果在步骤S2012中门传感器330检测到门329已经关闭(步骤S2012中的“是”)，那么CPU 151a使处理前进到步骤S2013。
如果在步骤S2013中判断出片材滞留在用于要传送的片材的传送路径中(步骤S2013中的“否”)，那么在步骤S2014中，CPU 151a通过在操作单元152的显示单元上显示该结果来向用户通知片材滞留在传送路径中，然后使处理返回到步骤S2011。
另一方面，如果在步骤S2013中判断出没有片材滞留在用于要传送的片材的传送路径中(步骤S2013中的“是”)，那么CPU 151a使处理前进到步骤S2015。
如果在步骤S2015中判断出异常标志是“1”(步骤S2015中的“是”)，那么在步骤S2016中，CPU 151a将使能信号设置为“0”。
另一方面，如果在步骤S2015中判断出异常标志是“0”(步骤S2015中的“否”)，那么CPU 151a使处理前进到步骤S2017。
如果在步骤S2017中判断出打印作业尚未结束(步骤S2017中的“否”)，那么CPU151a使处理返回到步骤S2007。另一方面，如果在步骤S2017中判断出打印作业已经结束(步骤S2017中的“是”)，那么CPU 151a结束图11的流程图中的处理。
如上面所提到的，在第二示例性实施例中，当将判别被安装到马达控制设备157的马达的类型的指示输入到CPU 151a时，CPU 151a执行用于判别马达的类型的处理。CPU151a基于这种处理的结果在马达控制设备157中设置控制值。结果，能够减小在向量控制中由相位确定器514确定的旋转相位θ与转子的实际旋转相位之间的误差，从而可以防止或减少在向量控制中发生马达的失步。
而且，在第二示例性实施例中，在没有发生片材的卡住的情况下，使能信号被设置为“1”。结果，马达控制设备157通过恒定电流控制开始马达的驱动，此后，当旋转速度ω_ref'变得大于或等于阈值ωth时，马达控制设备157将控制方法从恒定电流控制切换到向量控制。
另一方面，在发生片材的卡住的情况下，CPU 151a检查被安装到马达控制设备157的马达的旋转是否异常。然后，在异常标志为“1”的情况下，使能信号被设置为“0”。结果，马达控制设备157通过恒定电流控制开始驱动马达，此后，即使旋转速度ω_ref'变得大于或等于阈值ωth，马达控制设备157也维持恒定电流控制。换句话说，马达控制设备157不执行从恒定电流控制到向量控制的切换。而且，在异常标志为“0”的情况下，使能信号被设置为“1”。
以这种方式，在第二示例性实施例中，当检测到马达的旋转异常时，马达控制设备157通过恒定电流控制开始马达的驱动，此后，即使旋转速度ω_ref'变得大于或等于阈值ωth，马达控制设备157也维持恒定电流控制。结果，能够防止或减少由于在马达控制设备157中设置的控制值不同于与被安装到马达控制设备157的马达对应的控制值的状态下执行向量控制而反复发生马达的旋转异常。
此外，在第二示例性实施例中，例如，在工厂出货时，马达A被安装到图像形成装置100，并且在马达控制设备157中的控制值被设置为与马达A对应的控制值。
此外，虽然在第一示例性实施例和第二示例性实施例中，当异常标志为“1”时，CPU151a以不将控制被安装到马达控制设备157的马达的方法从恒定电流控制切换到向量控制的方式来控制马达控制设备157，但是第一和第二示例性实施例不限于此。例如，可以采用如下配置：在该配置中，当发生片材的卡住时，不管异常标志如何，CPU 151a都以不从恒定电流控制切换到向量控制的方式来控制马达控制设备157。
而且，虽然在第一示例性实施例和第二示例性实施例中的向量控制中，CPU 151a通过执行相位反馈控制来控制马达，但是第一和第二示例性实施例不限于此。例如，可以采用其中通过反馈转子402的旋转速度ω、CPU 151a控制马达的配置。具体而言，如图12中所示，速度确定器513在马达控制设备157内提供，并且速度确定器513基于从相位确定器514输出的旋转相位θ的时间变化来确定旋转速度ω。此外，假设以下等式(18)用于确定旋转速度ω。
ω＝dθ/dt (18)
然后，CPU 151a输出表示转子的目标速度的指示速度ω_ref。此外，速度控制器600在马达控制设备157内提供，并且速度控制器600被配置成以使得旋转速度ω与指示速度ω_ref之间的偏差变小的方式来生成并输出q轴电流指示值iq_ref和d轴电流指示值id_ref。因此，可以采用通过执行这种速度反馈控制来控制马达的配置。在这种配置的情况下，基于旋转速度ω与指示速度ω_ref之间的偏差Δω来执行异常检测。
在第三示例性实施例中，这里省略对具有与第二示例性实施例的配置类似配置的部分的描述。
在上述第二示例性实施例中，当电感L小于或等于阈值Lth时，CPU 151a判断出被安装到马达控制设备157的马达是马达A。而且，当电感L大于阈值Lth时，CPU 151a判断出被安装到马达控制设备157的马达是马达B。在第三示例性实施例中，以下面的方式判别马达的类型。
具体而言，当估计的电阻值R和电感L满足以下不等式(19)时，CPU 151a判断出被安装到马达控制设备157的马达是马达A，并且将马达控制设备157中的控制值设置为与马达A对应的控制值。
R1≤R≤R2，L1≤L≤L2 (19)
而且，当估计的电阻值R和电感L满足以下不等式(20)时，CPU 151a判断出被安装到马达控制设备157的马达是马达B，并且将马达控制设备157中的控制值设置为与马达B对应的控制值。
R3≤R≤R4，L3≤L≤L 4(20)
而且，当估计的电阻值R和电感L不满足上述不等式(19)和(20)时，CPU 151a判断出被安装到马达控制设备157的马达是不同于马达A和马达B的马达C。然后，CPU 151a通过在操作单元152的显示单元上显示指示出马达C被安装到马达控制设备157的信息来通知用户，从而提示用户更换马达。
以这种方式，在第三示例性实施例中，如果通过马达判别处理判断出与马达A和马达B不同的马达C被安装到马达控制设备157，那么CPU 151a在显示单元上显示指示出马达C被安装到马达控制设备157的信息，从而提示用户更换马达。结果，能够防止或减少与马达A和马达B不同的马达C通过向量控制被驱动。换句话说，能够防止或减少由于在与被安装到马达控制设备157的马达对应的控制值不同于在马达控制设备157中设置的控制值的状态下执行向量控制而发生马达的失步。
此外，在第三示例性实施例中，当判断出被安装到马达控制设备157的马达是马达C时，CPU 151a以不执行从恒定电流控制切换到向量控制的方式来控制马达控制设备157。结果，能够防止或减少由于在马达控制设备157中设置的控制值与对应于被安装到马达控制设备157的马达的控制值不同的状态下执行向量控制而重复发生马达的异常。而且，能够防止图像形成装置100在更换马达C之前不能操作的情况。因此，能够防止或减少在图像形成装置100中发生的停机时间。
此外，虽然在第二示例性实施例和第三示例性实施例中，通过图10中所示的方法测量马达的绕组的电阻值R和电感L，并且基于这种测量的结果来判别马达的类型，但是第二示例性实施例和第三示例性实施例不限于此。例如，可以采用在马达上提供条形码并且通过马达控制设备157读取条形码来判别马达的类型的配置。
在第四示例性实施例中，这里省略对具有与第一示例性实施例的配置类似配置的部分的描述。
在上述第一示例性实施例中，当旋转速度ω_ref'达到根据其以高准确度确定旋转相位θ的旋转速度时，马达的控制从恒定电流控制切换到向量控制。因此，在第一示例性实施例中，在以恒定电流控制开始驱动马达之后执行向量控制。在第四示例性实施例中，描述了在没有执行恒定电流控制的情况下利用向量控制开始马达的驱动的配置。
[马达控制设备]
接下来，描述第四示例性实施例中的马达控制设备157。此外，虽然在以下描述中描述了第四示例性实施例中的向量控制，但是第四示例性实施例中的马达控制设备157还包括执行第一示例性实施例中描述的恒定电流控制的配置，因此也能够通过恒定电流控制来执行对马达的控制。
首先，参考图13和图14描述第四示例性实施例中的马达控制设备157执行向量控制的方法。此外，在下面的描述中提到的马达不设有诸如旋转编码器之类的用于检测马达的转子的旋转相位的传感器。
图13是图示具有两相(即，A相(第一相)和B相(第二相))的步进马达(下文中称为“马达”)509与由d轴和q轴表达的旋转坐标系以及由γ轴和δ轴表达的旋转坐标系之间的关系的图。在图13中，在静止坐标系中，定义了α轴和β轴，α轴是与A相的绕组401a-401c对应的轴，β轴是与B相的绕组401b-401d对应的轴。而且，在图13中，沿着由用于转子402的永磁体的磁极生成的磁通量的方向定义d轴，并且沿着从d轴逆时针方向前进90度的方向(沿着垂直于d轴的方向)定义q轴。α轴和d轴之间的角度被定义为第二旋转相位θm。而且，在图13中，沿着与d轴具有相位差Δθ的方向定义γ轴，并且沿着从γ轴逆时针前进90度的方向(沿着垂直于γ轴的方向)定义δ轴。α轴和γ轴之间的角度被定义为旋转相位θ。因此，Δθ、θm和θ具有由以下等式(21)表达的关系。
Δθ＝θm-θ (21)
在向量控制中，使用用于使转子生成转矩的q轴方向上的分量(转矩电流分量)和影响穿过绕组的磁通量的强度的d轴方向上的分量(励磁电流分量)，这些分量是旋转坐标系中的与流过绕组的驱动电流对应的电流向量的电流分量。在第四示例性实施例中的向量控制中，使用基于相位θ的旋转坐标系，即，由γ轴和δ轴表达的旋转坐标系。此外，γ轴是与d轴对应的轴(即，表示励磁电流分量的轴)，并且δ轴是与q轴对应的轴(即，表示转矩电流分量的轴)。
图14是图示控制马达509的马达控制设备157的配置的示例的框图。此外，马达控制设备157配置有至少一个ASIC并执行下面描述的各种功能。
马达控制设备157通过下述方法确定表示马达509的转子402的旋转相位的相位θ，并基于这种确定的结果执行向量控制。CPU 151a基于马达509的操作序列向指示生成器500输出驱动脉冲作为驱动马达的指示。此外，马达的操作序列(马达的驱动模式)被存储在例如ROM 151b中，并且CPU 151a基于存储在ROM 151b中的操作序列输出驱动脉冲作为脉冲串。
指示生成器500基于从CPU 151a输出的驱动脉冲来生成并输出表示转子402的目标相位的指示相位θ_ref。
减法器101计算并输出相位θ与指示相位θ_ref之间的偏差。
相位控制器502以周期T(例如，周期为200μs)取得相位θ与指示相位θ_ref之间的偏差。相位控制器502基于PID控制以使得从减法器101输出的偏差变小的方式生成并输出δ轴电流指示值(目标值)iδ_ref。具体而言，相位控制器502基于PID控制以使得从减法器101输出的偏差变成零的方式生成并输出δ轴电流指示值iδ_ref。此外，虽然第四示例性实施例中的相位控制器502基于PID控制来生成δ轴电流指示值iδ_ref，但是第四示例性实施例不限于此。例如，相位控制器502可以基于PI控制来生成δ轴电流指示值iδ_ref。
磁场控制器618基于来自CPU 151a的指示输出来生成并输出γ轴电流指示值iγ_ref。此外，虽然在永磁体用于转子402的情况下通常影响穿过绕组的磁通量的强度的γ轴电流指示值iγ_ref被设置为0，但是第四示例性的实施例不限于此。
高频叠加器519将具有预定频率的信号叠加在从磁场控制器618输出的γ轴电流指示值iγ_ref上，并且输出具有预定频率的信号叠加在其上的γ轴电流指示值iγ_ref'。以这种方式，在第四示例性实施例中，具有预定频率的信号(下文中称为“高频信号”)被叠加在对转子402的转矩的贡献相对小的γ轴电流。结果，与高频信号被叠加在对转子402的转矩的贡献相对大的δ轴电流上的情况相比，由高频信号引起的转矩的变化变得不太可能发生。结果，与高频信号被叠加在δ轴电流上的情况相比，能够防止或减少对马达的控制变得不稳定。此外，高频信号的频率被设置为高于由相位控制器502生成的δ轴电流指示值iδ_ref(即，用于使马达509旋转的电流值)中的最高频率的频率。而且，高频信号的频率被设置为低于下面描述的A/D转换器510将模拟值转换成数字值的频率的频率。而且，高频信号的幅度被设置为如下幅度，该幅度大于具有以高准确度确定相位θ所需的大小的幅度并且小于具有不引起由于高频信号而生成的异常声音的大小的幅度。
流过马达509的A相的绕组401a-401c的电流被电流检测器507检测，然后被A/D转换器510从模拟值转换成数字值。A/D转换器510输出作为数字值的电流值iα。而且，流过马达509的B相的绕组401b-401d的电流被电流检测器508检测，然后被A/D转换器510从模拟值转换成数字值。A/D转换器510输出作为数字值的电流值iβ。此外，A/D转换器510将电流值从模拟值转换成数字值并且以小于或等于相位控制器502取得相位θ与指示相位θ_ref之间的偏差的周期T的周期(例如，25μs)输出数字值。而且，电流值iα和iβ包括驱动电流的电流值和由频率高于驱动电流的高频信号引起的高频电流的电流值。
将电流值iα和iβ输入到坐标转换器511和极性确定器615。
坐标转换器511通过以下等式(22)和(23)将静止坐标系中的电流值iα和iβ转换成旋转坐标系中的δ轴电流的电流值iδ和γ轴电流的电流值iγ。
iγ＝cosθ*iα+sinθ*iβ (22)
iδ＝-sinθ*iα+cosθ*iβ (23)
电流值iδ被输出到低通滤波器617和相位确定器514。而且，电流值iγ被输出到低通滤波器617。
图15是图示低通滤波器617的配置的示例的图，该低通滤波器617减少预定频带的信号。此外，预定频带不包括驱动电流的频率，但包括频率高于驱动电流的高频电流的频率。第四示例性实施例中的低通滤波器617是其中设置了与预定频带对应的滤波器阶数的数字滤波器。如图15中所示，低通滤波器617包括存储多个取得的电流值的存储器617a和计算存储在存储器617a中的多个电流值的平均值的平均值计算器617b。低通滤波器617将取得的电流值存储在存储器617a中，并且平均值计算器617b计算存储在存储器617a中的电流值的平均值。具体而言，例如，在低通滤波器617的阶数为30的情况下，低通滤波器617将30个取得的电流值存储在存储器617a中，并计算30个电流值的平均值。此外，当取得第31个和后续的电流值时，每次取得一个电流值，存储器617a就从存储的电流值中删除最旧的存储电流值并存储所取得的电流值。而且，每当存储器617a存储电流值时，平均值计算器617b就执行上述计算。此外，滤波器的配置不限于如上面所提到的计算平均值的配置，而是仅需要是能够减少信号的滤波器。
低通滤波器617消除包括在电流值iα和iβ中的高频电流，并输出从中消除了高频电流的电流值。
减法器102接收从相位控制器502输出的δ轴电流指示值iδ_ref和从低通滤波器617输出的电流值iδ作为输入。减法器102计算δ轴电流指示值iδ_ref与电流值iδ之间的偏差，并将计算出的偏差输出到电流控制器503。
而且，减法器103接收从高频叠加器519输出的γ轴电流指示值iγ_ref和从低通滤波器617输出的电流值iγ作为输入。减法器103计算γ轴电流指示值iγ_ref与电流值iγ之间的偏差，并将计算出的偏差输出到电流控制器503。
电流控制器503基于PID控制以使得从减法器102输出的偏差变小的方式来生成驱动电压Vδ。具体而言，电流控制器503以使得从减法器102输出的偏差变成零的方式来生成驱动电压Vδ，并且将驱动电压Vδ输出到坐标逆转换器505。
而且，电流控制器503基于PID控制以使得从减法器103输出的偏差变小的方式来生成驱动电压Vγ。具体而言，电流控制器503以使得从减法器103输出的偏差变成零的方式来生成驱动电压Vγ，并将驱动电压Vγ输出到坐标逆转换器505和相位确定器514。
此外，虽然第四示例性实施例中的电流控制器503基于PID控制来生成驱动电压Vδ和Vγ，但是第四示例性实施例不限于此。例如，电流控制器503可以基于PI控制来生成驱动电压Vδ和Vγ。
坐标逆转换器505通过以下等式(24)和(25)将从电流控制器503输出的旋转坐标系中的驱动电压Vδ和Vγ逆转换成静止坐标系中的驱动电压Vα和Vβ。
Vα＝cosθ*Vγ-sinθ*Vδ (24)
Vβ＝sinθ*Vγ+cosθ*Vδ (25)
通过坐标逆转换器505执行的逆转换所获得的驱动电压Vα和Vβ被输出到电压切换器516。
PWM逆变器506包括全桥电路。全桥电路由基于经由电压切换器516输入的电压的脉冲宽度调制(PWM)信号驱动。结果，PWM逆变器506生成与驱动电压Vα和Vβ对应的驱动电流iα和iβ，并将生成的驱动电流iα和iβ供应给马达509的各相的绕组，从而驱动马达509。此外，虽然在第四示例性实施例中PWM逆变器506包括全桥电路，但是PWM逆变器506例如可以包括半桥电路。
{确定相位θ的配置}
接下来，描述确定相位θ的配置。图16是图示相位确定器514的配置的框图。如图16中所示，相位确定器514包括高频提取单元514a、误差确定单元514b、目标值确定单元514c、相位差控制单元514d、相位生成单元514e和减法器514f。
用作提取单元的高频提取单元514a接收从电流控制器503输出的驱动电压Vγ和从坐标转换器511输出的电流值iδ作为输入。高频提取单元514a例如包括提取预定频带的信号(减少除预定频带的信号之外的其它信号)的带通滤波器。高频提取单元514a提取包括高频叠加器519叠加在γ轴电流指示值iγ_ref上的高频信号的频率的频带的信号。结果，高频提取单元514a能够提取包括在驱动电压Vγ中的高频电压VγH和包括在电流值iδ中的高频电流iδH。高频提取单元514a将提取出的高频电压VγH和高频电流iδH输出到误差确定单元514b。此外，在第四示例性实施例中，高频提取单元514a包括带通滤波器，但是高频提取单元514a可以包括诸如高通滤波器之类的滤波器。
用作相位差确定单元的误差确定单元514b基于输入的高频电压VγH和高频电流iδH，使用以下等式(26)来确定相位差Δθ。
Figure BDA0002240701230000341
此外，Ld和Lq分别是与d轴方向对应的绕组电感和与q轴方向对应的绕组电感。Ld和Lq是依用作第四示例性实施例中使用的马达509的马达A而定的值，并且被预先存储在ROM151b中。此外，用于马达B的控制值也被预先存储在ROM151b中。CPU 151a基于被安装在马达控制设备157上的马达的类型来设置用于马达A的控制值或者用于马达B的控制值作为控制值。而且，p是微分算子。
导出等式(26)的方法描述如下。在基于d轴和q轴的旋转坐标系中，基于以下电压电流等式(27)导出等式(26)。
Figure BDA0002240701230000351
此外，Vd和Vq分别是d轴中的驱动电压和q轴中的驱动电压。用作控制值的R是绕组的电阻值并且是依马达而定的值。而且，id和iq分别是d轴中的驱动电流和q轴中的驱动电流，并且ω是转子的旋转速度。此外，用作控制值的ψ是反电动势电压系数并且是依马达而定的值。
基于等式(27)按以下方式导出在基于γ轴和δ轴的旋转坐标系中的以下电压电流等式(28)，基于γ轴和δ轴的旋转坐标系相对于基于d轴和q轴的旋转坐标系具有相位差Δθ。
Figure BDA0002240701230000352
a11＝R+p(L0+L1cos2Δθ)+ωL1sin2Δθ
a12＝-pL1sin2Δθ-ω(L0-L1cos2Δθ)
a21＝-pL1sin2Δθ-ω(L0+L1cos2Δθ)
a22＝R+p(L0-L1cos2Δθ)-ωL1sin2Δθ
Figure BDA0002240701230000353
这里，在第四示例性实施例中，关于例如旋转速度ω、电阻值R和反电动势电压系数ψ，设置以下条件。
条件1：由于在第四示例性实施例中确定相位θ的方法是在转子停止的状态和转子以相对低的速度旋转的状态下使用的方法，因此旋转速度ω近似为0。
条件2：由于在第四示例性实施例中将高频信号用于确定相位θ的方法并且因此绕组的电阻值R相对于由电感引起的电压降足够小，因此电阻值R近似为0。
条件3：由于在绕组处生成的反电动势电压的频率充分低于高频信号的频率，因此反电动势电压系数ψ近似为0。
条件4：由于高频信号仅叠加在γ轴上，因此δ轴上的电压Vδ近似为0。
当以上述方式旋转速度ω＝0、电阻值R＝0、反电动势电压系数ψ＝0并且电压Vδ＝0被应用于等式时(28)时，导出下面的等式(29)。
Figure BDA0002240701230000361
然后，当对等式(29)进行等式变换时，导出关于相位差Δθ的等式(26)。以上述方式，在第四示例性实施例中，通过条件1至4简化导出关于相位差Δθ的等式，从而可以减小确定相位差Δθ的计算负荷。到目前为止，描述了导出等式(26)的方法。
减法器514f计算从误差确定单元514b输出的相位差Δθ与从目标值确定单元514c输出的相位差Δθ的目标值Δθ_tgt之间的偏差，并输出计算出的偏差。
用作速度确定单元的相位差控制单元514d基于PID控制以使得从减法器514f输出的偏差变小的方式来生成旋转速度ω_est。具体而言，相位差控制单元514d以使得从减法器514f输出的偏差变成零的方式来生成旋转速度ω_est，并将旋转速度ω_est输出到相位生成单元514e。此外，虽然第四示例性实施例中的相位差控制单元514d基于PID控制来生成旋转速度ω_est，但是第四示例性实施例不限于此。例如，相位差控制单元514d可以基于PI控制来生成旋转速度ω_est。
相位生成单元514e基于从相位差控制单元514d输出的旋转速度ω_est生成相位θ'。具体而言，相位生成单元514e通过对从相位差控制单元514d输出的旋转速度ω_est执行积分操作来生成相位θ'。相位生成单元514e基于下面描述的极性确定的结果来校正相位θ'，并输出通过校正所获得的相位θ。
此外，在第四示例性实施例中，从目标值确定单元514c输出的目标值Δθ_tgt被设置为0。因此，以使得d轴与γ轴之间的相位差Δθ变成零的方式来确定相位θ。结果，基于更准确确定的相位θ来执行马达控制。
以上述方式获得的相位θ被输入到减法器101、坐标逆转换器505和坐标转换器511。
当执行向量控制时，马达控制设备157重复地执行上述控制。
如上所述，第四示例性实施例中的马达控制设备157使用相位反馈控制来执行向量控制，该相位反馈控制以使得指示相位θ_ref与旋转相位θ之间的偏差变小的方式来控制旋转坐标系中的电流值。执行向量控制使得能够防止或减少由额外转矩引起的马达声音的增大以及功耗的增大。而且，反馈旋转相位使得能够以使得转子的旋转相位变成预定相位的方式来执行控制。因而，使用相位反馈控制的向量控制被应用于驱动如下负载(例如，对齐辊)的马达，所述负载的旋转相位需要以高准确度控制以在记录介质上适当地执行图像形成。结果，可以适当地执行记录介质上的图像形成。
{控制马达驱动的开始}
接下来，描述第四示例性实施例中的马达驱动的开始的控制。在第四示例性实施例中，在执行极性确定之后开始向量控制，极性确定用于判断马达的转子的旋转相位θm是0°≤θm<90°、270°≤θm<360°还是90°≤θm<270°。
第四示例性实施例中的极性确定方法描述如下。作为用于确定极性的配置，第四示例性实施例中的马达控制设备157包括确定电压生成器613、极性确定器615和电压切换器516。
当执行极性确定(开始马达的驱动)时，CPU 151a向马达控制设备157输出指示以便以使得将由确定电压生成器613生成的电压输入到PWM逆变器506的方式来控制电压切换器516。马达控制设备157响应于接收到的指示来控制电压切换器516。因此，由确定电压生成器613生成的电压被输入到PWM逆变器506，从而开始用于极性确定的操作。
确定电压生成器613生成作为正电压的确定电压Vα0，并且以使得与确定电压Vα0对应的电流iα0流到A相的绕组401a-401c达预定时间T1的方式来输出确定电压Vα0。
响应于确定电压Vα0，PWM逆变器506将与确定电压Vα0对应的电流iα0供应给A相的绕组401a-401c。此外，假设预定时间T1是长于或等于电流iα0流到A相的绕组401a-401c所需的最小必需时间的时间。
A/D转换器510将由电流检测器507检测到的电流iα0从模拟值转换成数字值，并输出该数字值。
在确定电压生成器613输出确定电压Vα0之后的预定时间T2，确定电压生成器613生成确定电压Vα0'并以使得与确定电压Vα0'对应的电流iα0'流到A相的绕组401a-401c达预定时间T1的方式来输出确定电压Vα0'。此外，确定电压Vα0'是与确定电压Vα0大小相同的电压，并且是与确定电压Vα0极性相反的电压。
响应于确定电压Vα0'，PWM逆变器506将与确定电压Vα0'对应的电流iα0'供应给A相的绕组401a-401c。此外，预定时间T2是长于或等于由于确定电压Vα0而流过A相的绕组401a-401c的电流iα0变成0为止所需的最小必需时间的时间。
A/D转换器510将由电流检测器507检测到的电流iα0'从模拟值转换成数字值，并输出该数字值。
在由永磁体的磁极生成的磁通量穿过绕组的方向与由于电流流过绕组而生成的磁通量的方向相同的情况下，电流很可能流过绕组。而且，在由永磁体的磁极生成的磁通量穿过绕组的方向与由于电流流过绕组而生成的磁通量的方向相反的情况下，电流不太可能流过绕组。
因而，极性确定器615能够通过将电流iα0的最大值与电流iα0'的最大值相互比较来确定极性。
如果电流iα0的最大值大于电流iα0'的最大值，那么极性确定器615将确定信号“0”输出到包括在相位确定器514中的相位生成单元514e及指示生成器500。
而且，如果电流iα0'的最大值大于电流iα0的最大值，那么极性确定器615将确定信号“1”输出到包括在相位确定器514中的相位生成单元514e及指示生成器500。
在完成上述极性确定后，马达控制设备157向CPU 151a通知极性确定完成。
在接收到指示出极性确定完成的通知后，CPU 151a向马达控制设备157输出以使得从坐标逆转换器505输出的电压被输入到PWM逆变器506的方式控制电压切换器516的指示。响应于接收到的指示，马达控制设备157控制电压切换器516。结果，电压切换器516进入从坐标逆转换器505输出的电压被输入到PWM逆变器506的状态。
之后，CPU 151a开始输出驱动脉冲。因此，开始上述向量控制。
此外，上述确定极性的方法仅仅是第四示例性实施例中的示例，并且第四示例性实施例不限于此。例如，可以使用用于极性确定的简易传感器(例如，霍尔效应传感器)来执行极性确定。
如上所述，在第四示例性实施例中，利用向量控制来开始马达的驱动，而不执行恒定电流控制。
在第四示例性实施例中，在没有发生片材的卡住的情况下，使能信号被设置为“1”。因此，马达控制设备157利用向量控制来驱动马达。另一方面，如果发生片材的卡住，那么CPU 151a检查被安装到马达控制设备157的马达的旋转是否异常。然后，如果异常标志是“1”，那么使能信号被设置为“0”。结果，马达控制设备157利用恒定电流控制来驱动马达。以这种方式，在第四示例性实施例中，当检测到马达异常时，马达控制设备157利用恒定电流控制来驱动马达。因此，能够防止或减少由于在马达控制设备157中设置的控制值不同于与被安装到马达控制设备157的马达对应的控制值的状态下执行向量控制而反复发生马达的旋转异常。
此外，虽然在第四示例性实施例中，当异常标志为“1”时，CPU 151a以不利用向量控制而是利用恒定电流控制来驱动被安装到马达控制设备157的马达的方式来控制马达控制设备157，但是第四示例性实施例不限于此。可以采用如下配置：在该配置中，当发生片材的卡住时，不管异常标志如何，CPU 151a都以不利用向量控制而是利用恒定电流控制来驱动马达的方式来控制马达控制设备157。
此外，在第四示例性实施例中执行向量控制的马达控制设备157也可以应用于第二示例性实施例和第三示例性实施例。
而且，在第四示例性实施例中的向量控制中，可以应用速度反馈控制。
可以采用其中在第一示例性实施例至第四示例性实施例中的任一个中描述的异常确定单元520的功能被包括在CPU 151a中的配置。
而且，虽然在第一示例性实施例至第四示例性实施例中基于偏差Δθ来执行异常确定，但是第一示例性实施例至第四示例性实施例不限于此。例如，可以基于转子的旋转速度ω与指示速度ω_ref之间的偏差Δω来执行异常确定。而且，可以基于电流值id来执行异常确定。
可以基于与转子402的旋转周期相关的周期性信号的大小变成0的周期来确定旋转速度ω_ref'，其中周期性信号比如是驱动电流iα或iβ、驱动电压Vα或Vβ或感应电压Eα或Eβ。
向其应用第一示例性实施例至第四示例性实施例的控制不限于使用向量控制的马达控制。例如，第一示例性实施例至第四示例性实施例可以应用于具有反馈旋转相位或旋转速度的配置的任何马达控制设备。
而且，第一控制电路等同于使用恒定电流控制器517来控制马达509的驱动的电路。此外，第二控制电路等同于使用向量控制器518来执行马达509的驱动的电路。此外，虽然在马达控制设备中在执行向量控制的电路和执行恒定电流控制的电路之间存在部分共享的部分(例如，电流控制器503和PWM逆变器506)，但是马达控制设备是不限于此。例如，可以采用彼此独立地提供执行向量控制的电路和执行恒定电流控制的电路的配置。
此外，虽然在第一示例性实施例至第四示例性实施例中步进马达被用作驱动负载的马达，但是可以使用其他类型的马达，比如直流(DC)马达。而且，马达不限于两相马达，第一示例性实施例至第四示例性实施例也可以应用于其他类型的马达，比如三相马达。
而且，虽然在第一示例性实施例至第四示例性实施例中永磁体被用作转子，但是第一示例性实施例至第四示例性实施例不限于此。
根据本发明的示例性实施例，能够防止或减少重复地发生马达的旋转异常。
虽然已经参考示例性实施例描述了本发明，但是应该理解的是，本发明不限于所公开的示例性实施例。所附权利要求的范围应被赋予最广泛的解释，以涵盖所有这些修改以及等同的结构和功能。

Claims (20)

1.一种片材传送装置，包括：
传送单元，被配置成传送片材；
马达，被配置成驱动传送单元；
马达控制设备，被配置成基于指示相位来控制马达的驱动，该指示相位表示马达的转子的目标相位；
片材传感器，被配置成检测片材的有无；
第一检测器，被配置成基于由片材传感器执行的检测的结果来检测片材的传送异常；以及
第一控制器，被配置成控制由传送单元执行的片材的传送，并且以响应于由第一检测器检测到的片材的传送异常而停止马达的驱动的方式来控制马达控制设备，
其中，马达控制设备包括：
第二检测器，被配置成检测流过马达的绕组的驱动电流；
相位确定器，被配置成基于由第二检测器检测到的驱动电流和预先设置的控制值来确定转子的旋转相位；
第二控制器，包括第一模式和第二模式，该第一模式以使得由相位确定器确定的旋转相位与指示相位之间的偏差减小的方式来控制流过马达的绕组的驱动电流，该第二模式基于具有预先确定的大小的电流来控制驱动电流，并且第二控制器被配置成在用第二模式开始马达的驱动之后在第二模式的执行期间与转子的目标速度对应的值变成比预定值大的值的情况下，将用于控制驱动电流的控制模式从第二模式切换到第一模式；以及
判别器，被配置成判断马达的旋转是否异常，并且
其中，在由于由第一检测器检测到片材的传送异常而停止马达的驱动的情况下，如果由判别器判断出马达的旋转异常，那么第二控制器用第二模式开始马达的驱动，并且即使与目标速度对应的值变得大于所述预定值，第二控制器也维持第二模式。
2.根据权利要求1所述的片材传送装置，
其中，第一马达和与第一马达类型不同的第二马达中的一个马达能够作为马达被安装到马达控制设备，并且
其中，马达控制设备还包括：
马达判别单元，被配置成判别被安装到马达控制设备的马达的类型；以及
设置单元，被配置成基于由马达判别单元执行的判别的结果，将与第一马达对应的值和与第二马达对应的值中的一个设置为控制值。
3.根据权利要求2所述的片材传送装置，其中，马达控制设备还包括：通知单元，该通知单元被配置成在由马达判别单元判断出与第一马达和第二马达类型不同的第三马达被安装到马达控制设备的情况下，发出指示出第三马达被安装到马达控制设备的通知。
4.根据权利要求2所述的片材传送装置，其中，在由马达判别单元判断出与第一马达和第二马达类型不同的第三马达被安装到马达控制设备的情况下，即使与目标速度对应的值变得大于所述预定值，第二控制器也维持第二模式。
5.根据权利要求1所述的片材传送装置，其中，马达的旋转异常与马达处于失步状态对应。
6.一种片材传送装置，包括：
传送单元，被配置成传送片材；
马达，被配置成驱动传送单元；
马达控制设备，被配置成基于指示速度来控制马达的驱动，该指示速度表示马达的转子的目标速度；
片材传感器，被配置成检测片材的有无；
第一检测器，被配置成基于由片材传感器执行的检测的结果来检测片材的传送异常；以及
第一控制器，被配置成控制由传送单元执行的片材的传送，并且以响应于由第一检测器检测到的片材的传送异常而停止马达的驱动的方式来控制马达控制设备，
其中，马达控制设备包括：
第二检测器，被配置成检测流过马达的绕组的驱动电流；
速度确定器，被配置成基于由第二检测器检测到的驱动电流和预先设置的控制值来确定转子的旋转速度；
第二控制器，包括第一模式和第二模式，该第一模式以使得由速度确定器确定的旋转速度与指示速度之间的偏差减小的方式来控制流过马达的绕组的驱动电流，该第二模式基于具有预先确定的大小的电流来控制驱动电流，并且第二控制器被配置成在用第二模式开始马达的驱动之后在第二模式的执行期间指示速度变成比预定值大的值情况下将用于控制驱动电流的控制模式从第二模式切换到第一模式；以及
判别器，被配置成判断马达的旋转是否异常，并且
其中，在由于由第一检测器检测到片材的传送异常而停止马达的驱动的情况下，如果由判别器判断出马达的旋转异常，那么第二控制器用第二模式开始马达的驱动，并且即使指示速度变得大于所述预定值，第二控制器也维持第二模式。
7.根据权利要求6所述的片材传送装置，
其中，第一马达和与第一马达类型不同的第二马达中的一个马达能够作为马达被安装到马达控制设备，并且
其中，马达控制设备还包括：
马达判别单元，被配置成判别被安装到马达控制设备的马达的类型；以及
设置单元，被配置成基于由马达判别单元执行的判别的结果，将与第一马达对应的值和与第二马达对应的值中的一个设置为控制值。
8.根据权利要求7所述的片材传送装置，其中，马达控制设备还包括：通知单元，该通知单元被配置成在由马达判别单元判断出与第一马达和第二马达类型不同的第三马达被安装到马达控制设备的情况下，发出指示出第三马达被安装到马达控制设备的通知。
9.根据权利要求7所述的片材传送装置，其中，在由马达判别单元判断出与第一马达和第二马达类型不同的第三马达被安装到马达控制设备的情况下，即使指示速度变得大于所述预定值，第二控制器也维持第二模式。
10.根据权利要求6所述的片材传送装置，其中，马达的旋转异常与马达处于失步状态对应。
11.一种片材传送装置，包括：
传送单元，被配置成传送片材；
马达，被配置成驱动传送单元；
马达控制设备，被配置成基于指示相位来控制马达的驱动，该指示相位表示马达的转子的目标相位；
片材传感器，被配置成检测片材的有无；
第一检测器，被配置成基于由片材传感器执行的检测的结果来检测片材的传送异常；以及
第一控制器，被配置成控制由传送单元执行的片材的传送，并且以响应于由第一检测器检测到的片材的传送异常而停止马达的驱动的方式来控制马达控制设备，
其中，马达控制设备包括：
第二控制器，包括第一模式和第二模式，该第一模式基于将被供应以便减小在转子的旋转相位与指示相位之间的偏差的第一电流和频率高于第一电流的第二电流来控制马达，该第二模式基于具有预先确定的大小的电流来控制马达；
第二检测器，被配置成检测流过马达的绕组的驱动电流；
提取单元，被配置成从由第二检测器检测到的电流中提取包括第二电流的频率的预定频带的信号；
相位确定器，被配置成基于由提取单元提取出的预定频带的信号和设置的控制值来确定转子的旋转相位；以及
判别器，被配置成判断马达的旋转是否异常，
其中，在由于第一检测器检测到片材的传送异常而停止马达的驱动的情况下，如果判别器没有判断出马达的旋转异常，那么第二控制器用第一模式开始马达的驱动，并且
其中，在由于第一检测器检测到片材的传送异常而停止马达的驱动的情况下，如果判别器判断出马达的旋转异常，那么第二控制器用第二模式开始马达的驱动。
12.根据权利要求11所述的片材传送装置，
其中，第一马达和与第一马达类型不同的第二马达中的一个马达能够作为马达被安装到马达控制设备，并且
其中，马达控制设备还包括：
马达判别单元，被配置成判别被安装到马达控制设备的马达的类型；以及
设置单元，被配置成基于由马达判别单元执行的判别的结果，将与第一马达对应的值和与第二马达对应的值中的一个设置为控制值。
13.根据权利要求12所述的片材传送装置，其中，马达控制设备还包括：通知单元，该通知单元被配置成在由马达判别单元判断出与第一马达和第二马达类型不同的第三马达被安装到马达控制设备的情况下，发出指示出第三马达被安装到马达控制设备的通知。
14.根据权利要求12所述的片材传送装置，其中，在由马达判别单元判断出与第一马达和第二马达类型不同的第三马达被安装到马达控制设备的情况下，第二控制器用第二模式开始马达的驱动。
15.根据权利要求11所述的片材传送装置，其中，马达的旋转异常与马达处于失步状态对应。
16.一种片材传送装置，包括：
传送单元，被配置成传送片材；
马达，被配置成驱动传送单元；
马达控制设备，被配置成基于指示速度来控制马达的驱动，该指示速度表示马达的转子的目标速度；
片材传感器，被配置成检测片材的有无；
第一检测器，被配置成基于由片材传感器执行的检测的结果来检测片材的传送异常；以及
第一控制器，被配置成控制由传送单元执行的片材的传送，并且以响应于由第一检测器检测到的片材的传送异常而停止马达的驱动的方式来控制马达控制设备，
其中，马达控制设备包括：
第二控制器，包括第一模式和第二模式，该第一模式基于将被供应以便减小在转子的旋转速度与指示速度之间的偏差的第一电流和频率高于第一电流的第二电流来控制马达，该第二模式基于具有预先确定的大小的电流来控制马达；
第二检测器，被配置成检测流过马达的绕组的驱动电流；
提取单元，被配置成从由第二检测器检测到的电流中提取包括第二电流的频率的预定频带的信号；
速度确定器，被配置成基于由提取单元提取出的预定频带的信号和设置的控制值来确定转子的旋转速度；以及
判别器，被配置成判断马达的旋转是否异常，
其中，在由于第一检测器检测到片材的传送异常而停止马达的驱动的情况下，如果判别器没有判断出马达的旋转异常，那么第二控制器用第一模式开始马达的驱动，并且
其中，在由于第一检测器检测到片材的传送异常而停止马达的驱动的情况下，如果判别器判断出马达的旋转异常，那么第二控制器用第二模式开始马达的驱动。
17.根据权利要求16所述的片材传送装置，
其中，第一马达和与第一马达类型不同的第二马达中的一个马达能够作为马达被安装到马达控制设备，并且
其中，马达控制设备还包括：
马达判别单元，被配置成判别被安装到马达控制设备的马达的类型；以及
设置单元，被配置成基于由马达判别单元执行的判别的结果，将与第一马达对应的值和与第二马达对应的值中的一个设置为控制值。
18.根据权利要求17所述的片材传送装置，其中，马达控制设备还包括：通知单元，该通知单元被配置成在由马达判别单元判断出与第一马达和第二马达类型不同的第三马达被安装到马达控制设备的情况下，发出指示出第三马达被安装到马达控制设备的通知。
19.根据权利要求17所述的片材传送装置，其中，在由马达判别单元判断出与第一马达和第二马达类型不同的第三马达被安装到马达控制设备的情况下，第二控制器用第二模式开始马达的驱动。
20.根据权利要求16所述的片材传送装置，其中，马达的旋转异常与马达处于失步状态对应。
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