Bir lazer yazıcı bu kadar yüksek çözünürlükler üretmek için lazeri nasıl kontrol eder?


36

İçinde bulunan lazer + poligon ayna motorun tasarımından bir şeyler öğrenmeye çalışırken, önemli bölümlerden birini (bu, Google Görseller’in örnek bir fotoğrafıdır) bulmak için dün kırık bir lazer yazıcı açtım:

görüntü tanımını buraya girin

Sürücü çipinin pinoutunu bulabildim ve motorun, dönen aynadan yansıtacak şekilde lazerin yanı sıra, uç yüzeyde basit bir doğrusal desen oluşturan başarılı bir şekilde çok yüksek bir RPM'de çalışmasını sağladım.

Şimdi, işte bana gizemli olan kısım:

  • Ayna sadece standart bir BLDC'dir (adımlayıcı veya enkoder tabanlı bir servo değil).

  • Aynaların altıgeni bilinmeyen / tam olmayan hızda dönüyor.

  • Çok yüksek bir dönme hızı ve çok kısa bir ayna uzunluğu vardır (altıgen aynaların her iki tarafının yaklaşık 2 cm uzunluğunda olduğunu ölçtüm).

Öyleyse, her bir aynanın tam dönüş zamanlamasını / açısını yansıtmak için lazeri nasıl kontrol ederler (fotoreseptör tamburuna son derece hassas pozisyonlarda vururlar) ve binlerce DPI'da, yani 0,03 mm çözünürlükten daha iyi baskı kalitesi üretirler?

Başka bir deyişle, aşağıdaki resimde bulunan ayna açısına göre açık / kapalı lazer darbesinin zamanlaması nasıldır?

görüntü tanımını buraya girin


4
İlginç soru. Ben uzman değilim. Bir BLDC için, biraz yanlış olsa da, hızın bilindiğini gözlemlerdim. Motordan herhangi bir geri bildirim varsa, örneğin, lazere geri yansıtma veya motorun kendisindeki bir sensör varsa, hız, yazıcı donanımı ve yazılımı tarafından tam olarak bilinebilir. Örneğin, ayna hızı, süpürme sırasında çok fazla değişmezse, her "düz" ayna için bir "doğru" konum uygun olabilir. Yine de sadece bir WAG.
gbulmer

3
Göz koruma kullandığınıza güveniyorum (bu deneylerde) ... Gerisi güzel bir soru.
Fizz

2
Aynaların dönüşü çok kesindir. Her şeyden önce küçük ve sabit yük açılı senkron motordur.
venny 18:15

2
@RespawnedFluff: Patent okuma önerisi hakkında iyi fikir. Şimdi bununla alakalı olanı buldum . Ve sensör önerinizle ilgili olarak, eminim - işteyim ve eve gittiğimde kontrol edeceğim. Ancak, bu belgede kısaca açıklandığı gibi yansıma sonrası için bir "senkronizasyon dedektörü" olduğunu öğrendim .
sasha

4
Dönme hızı küçük bir farkla kapalıysa, o zaman devrenin adapte olması gerekir. Bir motorun hızını ayna ile ayarlamak zordur. Lazeri kontrol eden elektroniği ayarlayarak bunun telafi edilmesi daha kolaydır. Yapmanız gereken tek şey, dönüş hızındaki hatayı tespit etmek, mutlaka düzeltmeniz gerekmez.
Cort Ammon

Yanıtlar:


32

Ünitenizin nasıl çalıştığını tam olarak bilmek zordur, ancak genel olarak aynanın konumunu okumak için kullanılan diyagramda olduğu gibi zamanlama sensörü vardır. Sürekli olarak her pozisyonu okumaz, ancak her yüz değişiminde yalnızca bir kez okunur. Ölçülen hata, lazer devresinin ateşlenmesini telafi etmek için kullanılır.

Zamanlama sensörünün yerini gösteren diyagram

Bu sürekli olmayan algılama yönteminin kullanımını mümkün kılan (dijital) kompanzasyon devresinin türü hakkında daha ayrıntılı patentler vardır, örneğin ucuz motorların kullanımını mümkün kılan US5754215A .

Bu Da, Db, Dc, Dd ve De verileri, poligon aynanın (4) A, B, C, D ve E ile ilgili yansımasının ışınlanma menşe sensörü (6) ile momentleri ışınladığı anlar arasındaki zaman aralıklarını ölçerek belirlenir. takip eden taraftaki yansıma ışını daha sonra, kaynak sensörünü (6), dönen bir koşul (uygun standart dönen koşul) altında ışığa duyarlı hale getirdiğinde, ışığa duyarlı tamburun (5) yüzeyindeki tarama hızının A, B, C, D ve E önceden belirlenmiş bir sabit değere ulaşır. Poligon ayna motorunu (13) döndürürken ve tarama koşullarını simüle ederken, bir ölçüm cihazı aracılığıyla zaman aralığı ölçülebilir veya alternatif olarak tüm elemanların birleştirilmesinden sonra ve poligon ayna motorunun dönme koşulu standart duruma ulaştığında ölçülebilir.

Varlığın asıl amacı

böylece, düşük bir işlem doğruluğuna sahip olan çokgen motor bile standart dönüşte kontrol edilebilir, böylece dönme yoluyla tarama hızı, yüksek bir işleme hassasiyetine sahip olan bir poligon motor gibi bir hedef değere getirilir

Patentli ve Japon yazarların birleşimi bir katildir :)

Bu özel patent aslında bir PWM motorunun elde edilen verilerle kontrol edilmesi hakkında konuşmaya devam ediyor.

Hedef hata hesaplama programı (101b) CPU (100) tarafından yürütüldüğünde, karşılık gelen lazer ışınlarını alan A, B, C, D ve E karşılık gelen tarafları için sırasıyla Al, A2, A3, A4 ve A5 adreslerine erişilir. poligon aynanın dönmesi 4. Yani, programın yürütülmesiyle, ilgili tarafların dönmesine cevap olarak ve müteakip tarafın taramasının başlatıldığı başlangıç ​​konumunda, hemen önceki tarafa karşılık gelen veriler Da, Db, Dc, Dd ve De verilerinden bahsedilir ve referans alınan veriler ile yakalama yazmacındaki 12b değer arasındaki herhangi bir fark, bir hata olarak hesaplanır. Bu program, öncelikle verilere sadece referans yapan ve bir farkın hesaplanmasını yapan ve içeriğin daha fazla açıklanmasının önlendiği basit bir programdır. Daha ileri,

Ancak, özellikle lazer yazıcı aynaları için pazarlanan fırçasız bir motoru kontrol etmek için IC'ler vardır. ON Semi bunların hepsine sahiptir , örneğin LB11872H , LB1876 , LV8111VB. Bunlar dahili PLL hız kontrol devresini kullanır. Son iki yonga, "doğrudan PWM sürücüsü" ile de övünmektedir, bu da bana ne anlama geldiği konusunda net değil, ancak kontrol sinyalini dahili olarak (PWM'den) dönüştürdüklerini farz ediyorum. Kontrol verileriniz olduğu sürece muhtemelen aynı şekilde çalışırlar. Bunları kullanmak için uygulama notlarının yolunda fazla bir şey yoktur (gerçek bir lazer yazıcıda). Benim tahminim, onlara ihtiyaç duyanların onları nasıl kullanacaklarını bildikleridir. Yukarıda bahsedilen patenti elinde tutan Rohm, aynı zamanda, BD67929EFV gibi lazer poligonal aynalar için pazarlanan fırçasız motorlar için bu "doğrudan PWM sürücüsü" IC'lerinden bir demet yapar . Fırçasız motorlar için bu [PWM] kontrol tekniğinden bahseden bir makale bile var: http://dx.doi.org/10.1109/ICEMS.2005.202797 (Henüz okumadım.)

Re: "Bu zamanlama sensörü ışını tam olarak nasıl alıyor?" Bunun şemada biraz açık olduğunu düşünüyorum: sadece lazer ayna ayna yüzleri çarptığında bir ayna (orada "1. Yansıtma Ayna" olarak etiketlenmiş) aracılığıyla. Bu, OPC tamburunu aydınlatmak için kullanılan ana aynadan farklı bir ayna. Muhtemelen başka düzenlemeler olabilirdi. Renkli bir lazer yazıcı için, tipik olarak, daha yeni bir Lexmark patenti olan US9052513'te açıklandığı gibi ışın başına bir tane (renkli kanal) olan birden fazla sensör vardır ( ki bunlar görebileceğiniz gibi), sensör sayısını azaltmak için bir yöntem önerir. (Muhtemelen bu, 100 doların altında bir renkli lazer yazıcı satın alabilmenizin nedenleri arasında yazıyor.)

Bir elektrofotografik renkli görüntüleme cihazının LSU'sunda, her görüntüleme kanalının poligonal bir aynadan sapmış olan lazer ışını saptamak ve bir ışın algılayıcı sinyal oluşturmak için “hsync sensörü” olarak adlandırılan kendi optik sensörüne sahip olması tipiktir. Kanalın karşılık gelen foto-iletken tamburunu uygulamak için kanalın lazer ışına dahil edilen video verilerinin tetiklenmesinde kullanılır. Daha yeni LSU tasarım mimarilerinde, iki ışın, tek bir hsync sensörünü, tarama başlangıcını (SOS) ve diğer kanalı bu SOS sinyalinin gecikmeli bir versiyonunu kullanarak oluşturan kanallardan biriyle paylaşır. Bir kanal, SOS sinyalini üreten optik sensörle ilişkili olmayan dönen poligonal aynanın bir yüzeyinden görüntüleme yapıyorsa, tarama jitteri bu kanala indüklenebilir.


CRT monitörlerinin hat başına bir kez senkronize ederek çalışmasını sağlayan aynı PLL türüne benziyor. Motor sabit bir hızda sürülürse ve ayna poligonunda yeterli mekanik atalet varsa, çok hassas bir PLL kilidi elde edilmelidir.
pjc50

1
@Respawned: Biraz daha fazla ayrıntı takdir edilecektir; örneğin, bu zamanlama sensörü ışını tam olarak nasıl alıyor? Basılacak olan her satırdan önce, mikroişlemcinin zamanlama sensörünün bulunduğu yere uyan açıya karşılık geldiğine inandığı bir zamanda bir ilk lazer ateşlemesinin gönderileceğini mi kastediyorsunuz? Ve sonra, zamanlamada ofset hatası varsa ve zamanlama sensörü bir algılama kaydetmiyorsa, o zaman ne olur? Mikroişlemci, telafi edilecek hata miktarını nasıl biliyor?
sasha

@Sasha: bunlar iyi sorular, biraz daha detay ekledim.
Fizz

Güzel cevap ....
Kevin White

1
@ChrisH Evet. Sadece ne kadar uzakta olabileceğinizi işaret ediyordum, ama noktaların sıradan sıraya mükemmel olması durumunda, bir yöne veya diğerine kaydığınızı bile farketmeyeceksiniz.
Cort Ammon

6

Dönme hızı kısa zaman dilimlerinde tutarlı olduğu sürece, geçerli pozisyonu "hüzme algılaması" üzerindeki darbelerin zamanlamasından çıkarmak mümkündür. Basit bir şekilde, darbeler arasındaki zaman, dönme hızını verecektir ve daha sonra bilinen dönme hızını, son darbenin mevcut pozisyonu vereceği zamandan itibaren birleştirmesi ile mümkün olacaktır.

Akılda tutulması gereken bir şey, bir mono lazerde mutlak konumlandırmanın, yalnızca bitişik çizgiler arasındaki göreceli konumlandırma süper hassas olması gerekmediğidir. Renkli lazerler genellikle farklı renkli yazıcı motorları ile kağıt arasında bir ara bağlantı olarak bir kayış kullanırlar ve farklı renkleri hizalamalarını sağlamak için bu kayış üzerinde bir çeşit algılama olduğunu varsayardım.


Bu "ışın algılayıcı" hakkında konuşabilir misiniz - bu, çokgen ayna dönüş aşamasında veya ışın yansımasından sonraki bir tür sensör mü?
sasha

Askerin "ışın algılaması" olarak etiketlediğinin, ışın demeti başına bir kez lazer tarafından tetiklenecek bir tür optik algılayıcı olduğunu farz ediyorum (ayrıca: respawn fluff'ın cevabına bakın)
Peter Green
Sitemizi kullandığınızda şunları okuyup anladığınızı kabul etmiş olursunuz: Çerez Politikası ve Gizlilik Politikası.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.