Bagaimana cara printer laser mengontrol laser untuk menghasilkan resolusi setinggi itu?

Saya membuka printer laser yang rusak kemarin untuk menemukan salah satu bagian penting (ini adalah foto contoh dari Gambar Google), mencoba belajar dari desain motor cermin laser + poligon di dalam:

Saya dapat menemukan pinout dari chip driver, dan berhasil membuat motor berjalan pada RPM yang sangat tinggi, serta laser untuk memantulkan cermin yang berputar, membentuk pola linier sederhana di permukaan ujung.

Sekarang, inilah bagian yang misterius bagi saya:

Cermin itu hanya BLDC standar (bukan stepper atau servo berbasis encoder).
Hexagon mirror berputar dengan kecepatan yang tidak diketahui / tidak eksak.
Ada kecepatan rotasi tinggi dan panjang cermin pendek (saya mengukur setiap sisi cermin segi enam sekitar 2 cm).

Jadi bagaimana mereka mengontrol laser untuk merefleksikan rotasi-waktu / sudut yang tepat dari masing-masing cermin sehingga (menekan drum photoreceptor pada posisi yang sangat akurat dan) menghasilkan kualitas cetak dalam ribuan DPI, yaitu lebih baik daripada resolusi 0,03 mm?

Dengan kata lain, bagaimana pengaturan waktu denyut laser on / off terkoordinasi sehubungan dengan sudut cermin pada gambar di bawah ini?

— sasha
sumber

Pertanyaan menarik. Saya bukan ahli. Saya akan mengamati bahwa untuk BLDC, maka kecepatannya diketahui, meskipun sedikit tidak tepat. Jika ada umpan balik dari motor, misalnya refleksi kembali ke laser, atau sensor pada motor itu sendiri, maka kecepatannya mungkin cukup akurat diketahui oleh perangkat keras dan perangkat lunak printer. Misalnya, satu posisi akurat 'pulsa' per cermin 'datar' mungkin baik-baik saja jika kecepatan cermin tidak banyak berubah selama penyapuannya. Tapi hanya WAG.

— gbulmer

Saya percaya Anda mengenakan pelindung mata (dalam eksperimen ini) ... Sisanya adalah pertanyaan yang bagus.

— Fizz

Rotasi cermin sangat tepat. Ini adalah motor sinkron dengan sudut beban kecil dan konstan yang menipiskan semua.

— venny

@RespawnedFluff: Ide bagus tentang saran membaca paten. Saya sekarang menemukan ini relevan . Dan mengenai proposisi sensor Anda, saya yakin ada - Saya sedang bekerja dan akan memeriksa kapan saya pulang. Namun, saya mengetahui ada "detektor sinkronisasi" untuk pasca-refleksi , seperti yang dijelaskan dalam dokumen ini secara singkat.

— sasha

Jika kecepatan rotasi dimatikan dengan margin kecil, maka sirkuit hanya perlu beradaptasi. Menyesuaikan kecepatan motor dengan cermin itu sulit. Mengompensasinya dengan mengatur elektronik yang mengendalikan laser lebih mudah. Yang perlu Anda lakukan adalah mendeteksi kesalahan dalam kecepatan rotasi, belum tentu memperbaikinya.

— Cort Ammon

Jawaban:

Sulit untuk mengetahui dengan tepat bagaimana unit spesifik Anda bekerja, tetapi secara umum ada sensor waktu yang digunakan untuk membaca kembali posisi cermin, seperti pada diagram di bawah ini. Itu tidak terus membaca setiap posisi tetapi hanya sekali perubahan wajah. Kesalahan yang diukur digunakan untuk mengkompensasi penembakan rangkaian laser.

Ada paten yang lebih terperinci pada jenis sirkuit kompensasi (digital) yang memungkinkan untuk menggunakan metode penginderaan tidak kontinu ini, misalnya US5754215A yang memungkinkan penggunaan motor murah.

Data-data ini Da, Db, Dc, Dd, dan De ditentukan dengan mengukur rentang waktu antara momen-momen ketika pantulan masing-masing dari sisi A, B, C, D, dan E dari cermin poligon 4 menyinari sensor asal 6 dan momen ketika berkas pantulan dari sisi berikut selanjutnya menyinari sensor asal 6 pada kondisi rotasi (kondisi rotasi standar yang tepat) sedemikian sehingga kecepatan pemindaian pada permukaan drum sensitif foto 5 melalui masing-masing sisi A, B, C, D dan E mencapai nilai konstan yang telah ditentukan sebelumnya. Rentang waktu dapat diukur melalui alat pengukur saat memutar motor cermin poligon (13) dan mensimulasikan kondisi pemindaian, atau sebagai alternatif dapat diukur setelah merakit seluruh elemen dan ketika kondisi putaran motor cermin poligon mencapai kondisi standar.

Inti dari makhluk itu

dengan demikian bahkan motor poligon yang memiliki akurasi pemrosesan yang buruk dapat dikontrol pada rotasi standar sehingga kecepatan pemindaian oleh rotasi dibawa ke nilai target seperti motor poligon yang memiliki akurasi pemrosesan tinggi.

Kombinasi dari penulis paten dan Jepang adalah pembunuh :)

Paten tertentu itu selanjutnya berbicara tentang mengendalikan motor PWM dengan data yang dihasilkan.

Ketika program perhitungan target-kesalahan 101b dijalankan oleh CPU 100, masing-masing alamat A1, A2, A3, A4 dan A5 diakses secara berurutan untuk sisi-sisi terkait A, B, C, D dan E yang menerima sinar laser sebagai respons untuk rotasi cermin poligon 4. Yaitu, melalui pelaksanaan program, sebagai tanggapan terhadap rotasi masing-masing sisi dan pada posisi asal di mana pemindaian sisi berikutnya dimulai, data yang sesuai dengan sisi sebelumnya segera di antara data yang disebut Da, Db, Dc, Dd, dan De, dan perbedaan apa pun antara data yang dirujuk dan nilai dalam register penangkapan 12b dihitung sebagai kesalahan. Program ini adalah program sederhana yang utamanya melakukan referensi semata-mata terhadap data dan perhitungan perbedaan sehingga penjelasan lebih lanjut tentang konten dihilangkan. Lebih lanjut,

Tetapi ada IC untuk mengendalikan motor brushless yang secara khusus dipasarkan untuk cermin printer laser. ON Semi memiliki banyak dari mereka misalnya LB11872H , LB1876 , LV8111VB. Ini menggunakan sirkuit kontrol kecepatan PLL secara internal. Dua chip terakhir membanggakan "drive PWM langsung" juga, yang tidak terlalu jelas bagi saya apa artinya, tapi saya berasumsi mereka mengubah sinyal kontrol secara internal (dari PWM). Jadi, selama Anda memiliki data kontrol, mereka mungkin bekerja dengan baik. Tidak banyak cara catatan aplikasi untuk menggunakan ini (dalam printer laser yang sebenarnya). Dugaan saya adalah bahwa mereka yang membutuhkannya tahu bagaimana menggunakannya. Rohm (yang memegang paten tersebut di atas) juga membuat banyak IC "driver PWM langsung" ini untuk motor brushless, juga dipasarkan untuk cermin poligonal laser, misalnya BD67929EFV . Bahkan ada makalah yang membahas tentang teknik kontrol [PWM] ini untuk motor tanpa sikat: http://dx.doi.org/10.1109/ICEMS.2005.202797 (Saya belum membacanya.)

Re: "bagaimana tepatnya sensor waktu ini menerima sinar?" Saya pikir itu agak jelas dari diagram: melalui cermin (diberi label ada "Cermin Refleksi 1") yang dipukul hanya ketika laser beralih wajah cermin. Itu cermin yang berbeda dari cermin utama yang digunakan untuk menerangi drum OPC. Mungkin ada pengaturan lain. Untuk printer laser warna, biasanya ada (atau lebih tepatnya) beberapa sensor, satu per balok (saluran warna) seperti yang dijelaskan dalam paten Lexmark US9052513 yang lebih baru , yang seperti yang Anda lihat mengusulkan cara untuk mengurangi jumlah sensor. (Itu mungkin salah satu alasan mengapa Anda dapat membeli printer laser warna dengan harga di bawah $ 100 ini.)

Dalam LSU perangkat pencitraan warna elektrofotografi, biasanya setiap saluran pencitraan memiliki sensor optik sendiri, yang disebut "sensor hsync," untuk mendeteksi sinar laser yang telah dibelokkan dari cermin poligonal dan untuk membuat sinyal pendeteksian berkas. untuk digunakan dalam memicu data video yang dimasukkan dalam sinar laser saluran untuk menimpa drum fotokonduktif yang sesuai saluran. Dalam arsitektur desain LSU yang lebih baru, dua balok berbagi sensor hsync tunggal dengan salah satu saluran yang menciptakan sinyal awal pemindaian (SOS) dan saluran lainnya menggunakan versi tertunda dari sinyal SOS itu. Karena satu saluran adalah pencitraan dari segi cermin berputar poligon yang tidak terkait dengan sensor optik menghasilkan sinyal SOS, scan jitter dapat diinduksi ke saluran itu.

— Mendesis
sumber

Kedengarannya seperti jenis PLL yang sama yang memungkinkan monitor CRT bekerja dengan menyinkronkan sekali per baris. Jika motor digerakkan dengan kecepatan konstan dan ada inersia mekanis yang memadai pada cermin poligon, kunci PLL yang sangat akurat harus dapat dicapai.

— pjc50

@Respawned: Sedikit lebih detail akan dihargai; misalnya, bagaimana tepatnya sensor waktu ini menerima sinar? Apakah maksud Anda, sebelum setiap baris yang akan dicetak, penembakan laser awal dikirim pada waktu yang menurut mikroprosesor sesuai dengan sudut yang cocok dengan lokasi sensor waktu? Dan kemudian, jika ada kesalahan offset pada timing, dan timing-sensor tidak merekam deteksi, lalu apa? Bagaimana mikroprosesor mengetahui jumlah kesalahan yang harus dikompensasi?

— sasha

@sasha: itu adalah pertanyaan bagus, saya telah menambahkan sedikit lebih detail.

— Fizz

Jawaban yang bagus ....

— Kevin White

@ Chris Ya. Saya hanya menunjukkan seberapa jauh Anda bisa, tetapi jika posisi relatif dari titik-titik dari baris ke baris sempurna, Anda bahkan tidak akan menyadari bahwa Anda mengimbangi satu arah atau yang lain.

— Cort Ammon

Selama kecepatan rotasi konsisten pada rentang waktu yang pendek, adalah mungkin untuk menentukan posisi saat ini dari waktu pulsa pada "deteksi balok". Secara sederhana waktu antara pulsa akan memberikan kecepatan rotasi dan kemudian menggabungkan kecepatan rotasi yang diketahui dengan waktu sejak pulsa terakhir akan memberikan posisi saat ini.

Satu hal yang perlu diingat adalah bahwa penentuan posisi absolut pada laser mono tidak harus super-akurat, hanya penentuan posisi relatif antara garis yang berdekatan. Laser warna biasanya menggunakan ikat pinggang sebagai selingan antara mesin cetak warna yang berbeda dan kertas dan saya akan berasumsi bahwa mereka memiliki semacam pendeteksian pada ikat pinggang untuk memungkinkan mereka berbaris dengan warna yang berbeda.

— Peter Green
sumber

Bisakah Anda membicarakan "deteksi balok" ini - apakah ini semacam sensor pada tahap putaran cermin poligon, atau setelah pantulan balok?

— sasha

Saya berasumsi bahwa apa yang disebut oleh penanya sebagai "deteksi balok" adalah semacam sensor optik yang akan dipicu oleh laser satu kali per balok (juga: lihat jawaban bulu yang direspaw)

— Peter Green