Як лазерний принтер управляє лазером для отримання таких високих дозволів?


36

Я відкрив зламаний лазерний принтер вчора, щоб знайти один із важливих розділів (це приклад фото з Google Images), намагаючись дізнатися з дизайну лазерного + багатокутного дзеркального двигуна в межах:

введіть тут опис зображення

Мені вдалося знайти чіп-драйвер чіпа і вдало змусив двигун працювати при дуже високому оберті, а також лазер для відбиття від обертового дзеркала, утворюючи просту лінійну схему на торцевій поверхні.

Тепер ось таємнича для мене частина:

  • Дзеркало - це лише звичайний BLDC (не кроковий та не сервопривід на основі кодера).

  • Шестикутник дзеркал обертається з невідомою / неточною швидкістю.

  • Існує така висока швидкість обертання і така коротка довжина дзеркала (я виміряв кожну сторону дзеркал шестикутника довжиною близько 2 см).

Тож як вони керують лазером для відображення в точному режимі обертання / куті кожного дзеркала, щоб (вдарити у барабан фоторецептора у високоточних положеннях) та забезпечити якість друку у тисячах DPI, тобто краще, ніж роздільна здатність 0,03 мм?

Іншими словами, як координується синхронізація лазерного імпульсу включення / вимкнення щодо кута дзеркала на малюнку нижче?

введіть тут опис зображення


4
Цікаве запитання. Я не експерт. Я зауважу, що для BLDC швидкість відома, навіть якщо вона трохи неточна. Якщо від двигуна були якісь відгуки, наприклад, віддзеркалення назад до лазера або якогось датчика самого двигуна, то швидкість може бути досить точно відома апаратом та програмним забезпеченням принтерів. Наприклад, одне точне положення "імпульс" на дзеркало "плоске" може бути нормальним, якщо швидкість дзеркала не сильно зміниться під час його зйомки. Хоча лише WAG.
gbulmer

3
Я вірю, що ви носите захист очей (у цих експериментах) ... Решта - гарне питання.
Фіз

2
Обертання дзеркал дуже точне. Це синхронний двигун з малим і постійним кутом навантаження після всіх.
venny

2
@RespawnedFluff: Гарна ідея щодо пропозиції щодо читання патентів. Зараз я знайшов це відповідне . Що стосується вашої пропозиції сенсорів, я впевнений, що є - я на роботі і перевіряю, коли поїду додому. Однак я дізнався, що існує "детектор синхронізації" для пострефлексії , як коротко описано в цьому документі .
саша

4
Якщо швидкість обертання відключена з невеликим запасом, то схему просто потрібно адаптувати. Регулювати швидкість двигуна з дзеркалом складно. Компенсувати це за допомогою регулювання електроніки, що управляє лазером, простіше. Все, що вам потрібно зробити - це виявити помилку в швидкості обертання, не обов’язково її виправити.
Корт Аммон

Відповіді:


32

Важко точно знати, як працює ваш конкретний пристрій, але в цілому є датчик часу, який використовується для зчитування положення дзеркала, як на схемі нижче. Він не читає постійно кожну позицію, а лише один раз за зміну обличчя. Виміряна похибка використовується для компенсації випалу лазерного контуру.

Діаграма, що показує розташування датчика часу

Існують більш детальні патенти на тип (цифрової) компенсаційної схеми, що дозволяє використовувати цей метод безперервного зондування, наприклад, US5754215A, які дозволяють використовувати дешеві двигуни.

Ці дані Da, Db, Dc, Dd і De визначаються шляхом вимірювання проміжків часу між моментами, коли відповідні промені відбиття з відповідних сторін A, B, C, D і E багатокутника дзеркала 4 опромінюють датчик походження 6 і моменти коли промінь відбиття з наступної сторони згодом опромінює датчик 6 походження в умовах обертання (належний стандартний стан обертання) таким чином, що швидкість сканування на поверхні фоточутливого барабана 5 через відповідні сторони A, B, C, D і E досягає заданого постійного значення. Проміжок часу можна виміряти за допомогою вимірювального приладу під час обертання двигуна 13 дзеркала багатокутника та моделювання умов сканування, або альтернативно можна виміряти після складання цілих елементів та коли стан обертання двигуна дзеркала багатокутника досягає стандартних умов.

Вся суть цього буття

таким чином, навіть багатокутний двигун, що має низьку точність обробки, може контролюватися при стандартному обертанні, так що швидкість сканування шляхом обертання доводиться до цільового значення, як багатокутний двигун, що має високу точність обробки

Поєднання патентезських та японських авторів є вбивцею :)

Цей конкретний патент насправді продовжує говорити про управління двигуном ШІМ з отриманими даними.

Коли програма 101b обчислення цільової помилки виконується процесором 100, до відповідних адрес A1, A2, A3, A4 і A5 звертаються послідовно для відповідних сторін A, B, C, D і E, які отримують лазерні промені у відповідь до обертання дзеркала багатокутника 4. А саме, через виконання програми, у відповідь на обертання відповідних сторін і в положенні початку, де ініціюється сканування наступної сторони, дані, що відповідають безпосередньо попередній стороні серед даних Da, Db, Dc, Dd і De посилаються, і будь-яка різниця між згаданими даними і значенням в регістрі 12b захоплення обчислюється як помилка. Ця програма є простою, яка в першу чергу виконує просте посилання на дані та обчислення різниці таким чином, що подальше пояснення змісту опущено. Далі,

Але є ІС для управління безщіткового двигуна, які спеціально продаються для дзеркал лазерного принтера. ON Semi має цілу купу їх, наприклад LB11872H , LB1876 , LV8111VB. Вони використовують внутрішню схему управління швидкістю PLL. Останні два мікросхеми також мають "прямий привід ШІМ", що мені не зовсім зрозуміло, що це означає, але я припускаю, що вони перетворюють керуючий сигнал внутрішньо (з ШІМ). Отже, якщо у вас є контрольні дані, вони, ймовірно, працюють так само добре. Примітки щодо застосування цих програм (на фактичному лазерному принтері) не так багато. Я здогадуюсь, що ті, хто їх потребує, знають, як ними користуватися. Rohm (який має вищезазначений патент) також створює купу цих мікросхем "прямого ШІМ" для безщіткових двигунів, які також продаються для лазерних полігональних дзеркал, наприклад, BD67929EFV . Про цю техніку управління [PWM] безщітковими двигунами є навіть документ: http://dx.doi.org/10.1109/ICEMS.2005.202797 (я ще цього не читав.)

Re: "як саме цей датчик синхронізації приймає промінь?" Я думаю, що це було дещо очевидно з діаграми: через дзеркало (позначене там "Перше дзеркало відбиття"), яке вражається лише тоді, коли лазер перемикає дзеркало обличчям. Це інше дзеркало, ніж основне дзеркало, яке використовується для освітлення барабана OPC. Імовірно, можуть бути інші домовленості. Для кольорового лазерного принтера зазвичай є (а точніше) декілька датчиків, по одному на промінь (кольоровий канал), як пояснено у нещодавньому патенті Lexmark US9052513 , який, як бачите, пропонує спосіб зменшити кількість датчиків. (Це, мабуть, одна з причин, чому ви можете купити кольоровий лазерний принтер за ціною менше 100 доларів.)

У ЛГУ електрофотографічного пристрою кольорового зображення звичайно для кожного каналу візуалізації є власний оптичний датчик, який називається "датчик синхронізації", щоб виявити його лазерний промінь, відхилений від полігонального дзеркала та створити сигнал детектування променя для використання в спрацьовуванні відеоданих, що входять до лазерного променя каналу для нанесення на відповідний фотопровідний барабан каналу. В останніх архітектурних проектах LSU два промені поділяють один датчик синхронізації з одним із каналів, що створюють сигнал початку сканування (SOS), а другий канал використовує запізнілу версію цього SOS-сигналу. Оскільки один канал знімає з фаски обертового полігонального дзеркала, який не пов'язаний з оптичним датчиком, що генерує сигнал SOS, тремтіння сканування може бути індуковане в цей канал.


Це схоже на той самий тип PLL, який дозволяє CRT-моніторам працювати, синхронізувавшись один раз у рядку. Якщо двигун рухається з постійною швидкістю і на дзеркальному полігоні є достатня механічна інерція, слід досягти дуже точного блокування PLL.
pjc50

1
@Respawned: Будемо оцінені трохи більше деталей; наприклад, як саме цей датчик часу приймає промінь? Ви маєте на увазі, що перед кожним рядком, який повинен бути надрукований, початковий лазерний вистріл надсилається в той момент, який мікропроцесор потім вважає, відповідає куту, що відповідає розташуванню датчика синхронізації? І тоді, якщо в хронометражі є помилка зміщення, і тому датчик хронометражу не записує виявлення, то що? Як мікропроцесор знає, яку суму помилки компенсувати?
саша

@sasha: це хороші запитання, я додав трохи більше деталей.
Фіз

Приємна відповідь ....
Кевін Вайт

1
@ChrisH Так. Я просто вказував на те, наскільки далеко ви можете бути, але якщо відносні положення крапок від рядка до ряду ідеальні, ви навіть не помічаєте, що ви зміщені в одну чи іншу сторону.
Корт Аммон

6

Поки швидкість обертання є постійною для коротких часових шкал, можна опрацювати поточне положення з моменту імпульсів на «детектуванні променя». Спрощено, час між імпульсами дав би швидкість обертання, а потім поєднуючи відому швидкість обертання з часом, коли останній імпульс дасть поточне положення.

Слід пам’ятати, що абсолютне позиціонування на моно-лазері не повинно бути надточним, а лише відносне розташування між сусідніми лініями. Кольорові лазери зазвичай використовують пояс як проміжок між різними двигунами друку кольорів і папером, і я вважаю, що на цьому поясі у них є якесь виявлення, яке дозволяє їм вирівняти різні кольори.


Чи можете ви говорити про це "детектування променя" - це якийсь датчик на етапі віджиму багатокутного дзеркала чи після відбивання променя?
саша

Я припускаю, що те, що запитувач позначав "детектування променя", - це якийсь оптичний датчик, який буде спрацьовувати лазером один раз за промінь променя (також: див. Відповідь відродженого пуху)
Пітер Грін
Використовуючи наш веб-сайт, ви визнаєте, що прочитали та зрозуміли наші Політику щодо файлів cookie та Політику конфіденційності.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.