W jaki sposób drukarka laserowa steruje laserem w celu uzyskania tak wysokiej rozdzielczości?

Wczoraj otworzyłem zepsutą drukarkę laserową, aby znaleźć jedną z ważnych sekcji (jest to przykładowe zdjęcie z Google Images), próbując nauczyć się z projektu silnika lasera + wielokąta lustra w:

Udało mi się znaleźć wyprowadzenie układu sterownika i z powodzeniem uruchomiłem silnik przy bardzo wysokich obrotach, a także laser odbijający się od obracającego się lustra, tworząc prosty liniowy wzór na końcowej powierzchni.

Oto część, która jest dla mnie tajemnicza:

• Lustro jest tylko standardowym BLDC (nie jest serwerem krokowym ani serwomechanizmem opartym na enkoderze).

• Sześciokąt luster obraca się z nieznaną / niedokładną prędkością.

• Jest tak duża prędkość obrotowa i taka krótka długość lustra (zmierzyłem każdą stronę lustra sześciokąta, aby miała około 2 cm długości).

Jak więc sterują laserem tak, aby odbijał dokładnie w momencie obrotu / kącie każdego zwierciadła, aby (uderzyć w bęben fotoreceptora w bardzo dokładnych pozycjach i) uzyskać jakość drukowania w tysiącach DPI, tj. Lepszą niż 0,03 mm?

Innymi słowy, w jaki sposób koordynacja synchronizacji impulsów włączania / wyłączania lasera względem kąta lustra na poniższym zdjęciu?

Trudno dokładnie wiedzieć, jak działa Twoja konkretna jednostka, ale ogólnie rzecz biorąc, istnieje czujnik czasowy, który służy do odczytywania pozycji lustra, jak na poniższym schemacie. Nie odczytuje w sposób ciągły każdej pozycji, ale tylko raz na zmianę twarzy. Zmierzony błąd służy do kompensacji odpalenia obwodu lasera.

Istnieją bardziej szczegółowe patenty na rodzaj (cyfrowego) obwodu kompensacyjnego, który umożliwia stosowanie tej nieciągłej metody wykrywania, np. US5754215A, która umożliwia stosowanie tanich silników.

Te dane Da, Db, Dc, Dd i De są określane przez pomiar przedziałów czasu między momentami, w których odpowiednie wiązki odbiciowe z odpowiednich stron A, B, C, D i E lustra wielokąta 4 napromieniowują czujnik początkowy 6 i momenty gdy wiązka odbiciowa następnej strony napromieniuje następnie czujnik początkowy 6 w warunkach obracania (odpowiedni standardowy warunek obracania), tak że prędkość skanowania na powierzchni światłoczułego bębna 5 przechodzi przez odpowiednie strony A, B, C, D i E osiąga ustaloną z góry stałą wartość. Przedziały czasowe można zmierzyć za pomocą urządzenia pomiarowego podczas obracania silnika zwierciadła wielokąta 13 i symulując warunki skanowania, lub alternatywnie można go zmierzyć po zmontowaniu całych elementów i gdy stan obrotu silnika zwierciadła wielokąta osiągnie stan standardowy.

Cały sens tego bytu

w ten sposób nawet silnik wielokąta o niskiej dokładności przetwarzania może być kontrolowany przy standardowym obrocie, tak że prędkość skanowania przez obrót jest doprowadzana do wartości docelowej, podobnie jak silnik wielokąta o wysokiej dokładności przetwarzania

Połączenie autorów patentowych i japońskich to zabójca :)

Ten konkretny patent mówi dalej o sterowaniu silnikiem PWM za pomocą uzyskanych danych.

Gdy program obliczający błąd docelowy 101b jest wykonywany przez CPU 100, odpowiednie adresy A1, A2, A3, A4 i A5 są dostępne sekwencyjnie dla odpowiednich boków A, B, C, D i E, które odbierają wiązki laserowe w odpowiedzi do obrotu zwierciadła wielokąta 4. Mianowicie, poprzez wykonanie programu, w odpowiedzi na obrót odpowiednich stron i w miejscu początkowym, w którym inicjowane jest skanowanie kolejnej strony, dane odpowiadające bezpośrednio poprzedniej stronie spośród danych Da, Db, Dc, Dd i De jest mowa, a każda różnica między danymi odniesienia a wartością w rejestrze przechwytywania 12b jest obliczana jako błąd. Ten program jest prosty, który przede wszystkim wykonuje jedynie odniesienie do danych i obliczenie różnicy, tak aby pominąć dalsze wyjaśnienie treści. Dalej,

Istnieją jednak układy scalone do sterowania silnikiem bezszczotkowym, które są specjalnie sprzedawane do zwierciadeł drukarek laserowych. ON Semi ma ich całą masę, np. LB11872H , LB1876 , LV8111VB. Wykorzystują one wewnętrznie obwód kontroli prędkości PLL. Te dwa ostatnie układy mają również „bezpośredni napęd PWM”, co nie jest dla mnie jasne, co to znaczy, ale zakładam, że przetwarzają one sygnał sterujący wewnętrznie (z PWM). Tak długo, jak masz dane kontrolne, prawdopodobnie działają równie dobrze. Wskazówki dotyczące korzystania z nich (w rzeczywistej drukarce laserowej) są niewielkie. Domyślam się, że ci, którzy ich potrzebują, wiedzą, jak z nich korzystać. Rohm (który posiada wyżej wspomniany patent) produkuje również kilka układów scalonych „bezpośredniego sterownika PWM” do silników bezszczotkowych, sprzedawanych również do luster wielokątnych laserowych, np . BD67929EFV . Jest nawet artykuł na temat tej techniki sterowania [PWM] dla silników bezszczotkowych: http://dx.doi.org/10.1109/ICEMS.2005.202797 (jeszcze go nie przeczytałem).

Re: „Jak dokładnie ten czujnik rozrządu odbiera wiązkę?” Myślę, że było to nieco oczywiste z diagramu: przez lustro (oznaczone tam jako „1. lustro odbicia”), które jest uderzane tylko wtedy, gdy laser przełącza lusterka. To inne lustro niż główne lustro używane do oświetlania bębna OPC. Przypuszczalnie mogą istnieć inne ustalenia. W przypadku kolorowej drukarki laserowej zwykle istnieje (a raczej było) wiele czujników, po jednym na wiązkę (kanał kolorów), jak wyjaśniono w najnowszym patencie Lexmarka US9052513 , który, jak widać, proponuje sposób zmniejszenia liczby czujników. (Prawdopodobnie jest to jeden z powodów, dla których można kupić kolorową drukarkę laserową za mniej niż 100 USD).

W LSU elektrofotograficznego kolorowego urządzenia do obrazowania typowe jest, aby każdy kanał obrazowania posiadał własny czujnik optyczny, zwany „czujnikiem hsync”, do wykrywania odchylenia wiązki lasera od lustra wielokątnego i tworzenia sygnału wykrywającego wiązkę do zastosowania w wyzwalaniu danych wideo zawartych w wiązce laserowej kanału w celu uderzenia w odpowiedni bęben światłoczuły kanału. W nowszych architekturach projektowych LSU dwie wiązki dzielą jeden czujnik hsync z jednym kanałem tworzącym sygnał rozpoczęcia skanowania (SOS), a drugi kanał wykorzystuje opóźnioną wersję tego sygnału SOS. Ponieważ jeden kanał jest odwzorowywany na powierzchni obracającego się wielokątnego lustra, która nie jest powiązana z czujnikiem optycznym generującym sygnał SOS, jitter skanowania może być indukowany w tym kanale.

Tak długo, jak prędkość obrotowa jest spójna w krótkich skalach czasowych, możliwe jest ustalenie aktualnej pozycji na podstawie synchronizacji impulsów na „wykrywaniu wiązki”. Upraszczając, czas między impulsami dawałby prędkość obrotową, a następnie łącząc znaną prędkość obrotową z czasem, jaki upłynął od ostatniego impulsu, dając bieżącą pozycję.

Należy pamiętać, że absolutne pozycjonowanie na laserze mono nie musi być super-dokładne, a jedynie względne pozycjonowanie między sąsiednimi liniami. Kolorowe lasery zwykle używają paska jako pośrednika między różnymi kolorowymi silnikami drukującymi a papierem i zakładam, że mają one jakiś rodzaj detekcji na tym pasku, aby umożliwić im wyrównanie różnych kolorów.