Как лазерный принтер управляет лазером для получения таких высоких разрешений?

Вчера я открыл сломанный лазерный принтер, чтобы найти один из важных разделов (это пример фото из Google Images), пытаясь извлечь уроки из конструкции двигателя лазерного + многоугольного зеркала:

Мне удалось найти распиновку микросхемы драйвера и успешно запустить двигатель на очень высоких оборотах, а также лазер для отражения от вращающегося зеркала, образуя простой линейный рисунок на торцевой поверхности.

Вот таинственная для меня часть:

• Зеркало - это просто стандартный BLDC (не степпер и не сервопривод на основе датчика).

• Шестиугольник зеркал вращается с неизвестной / неточной скоростью.

• Существует такая высокая скорость вращения и такая короткая длина зеркала (я измерил каждую сторону зеркал шестиугольника длиной около 2 см).

Так как же они управляют лазером для отражения при точном времени поворота / угле каждого зеркала, чтобы (ударить по барабану фоторецептора в очень точных положениях и) обеспечить качество печати с тысячами точек на дюйм, то есть лучше, чем разрешение 0,03 мм?

Другими словами, как согласовано время включения / выключения лазерного импульса относительно угла зеркала на картинке ниже?

Трудно точно знать, как работает ваш конкретный прибор, но в целом есть датчик синхронизации, который используется для считывания положения зеркала, как показано на диаграмме ниже. Это не непрерывно читает каждую позицию, но только один раз за изменение лица. Измеренная погрешность используется для компенсации срабатывания лазерной цепи.

Существуют более подробные патенты на такую ​​(цифровую) схему компенсации, которая позволяет использовать этот метод непрерывного измерения, например, US5754215A, который позволяет использовать дешевые двигатели.

Эти данные Da, Db, Dc, Dd и De определяются путем измерения промежутков времени между моментами, когда соответствующие отражающие лучи с соответствующих сторон A, B, C, D и E многоугольного зеркала 4 облучают исходный датчик 6 и моменты когда отражающий луч следующей стороны впоследствии облучает исходный датчик 6 в условиях вращения (надлежащие стандартные условия вращения), так что скорость сканирования на поверхности фоточувствительного барабана 5 через соответствующие стороны A, B, C, D и Е достигает заданного постоянного значения. Промежутки времени могут быть измерены с помощью измерительного устройства при вращении многоугольного зеркального двигателя 13 и имитируют условия сканирования или, альтернативно, могут быть измерены после сборки целых элементов и когда условие вращения многоугольного зеркального двигателя достигает стандартных условий.

Весь смысл этого существа

таким образом, даже многоугольный двигатель, имеющий низкую точность обработки, может управляться при стандартном вращении, так что скорость сканирования посредством вращения доводится до целевого значения, как у многоугольного двигателя, имеющего высокую точность обработки

Сочетание патентез и японских авторов является убийцей :)

Этот конкретный патент на самом деле продолжает говорить об управлении ШИМ-двигателем с помощью полученных данных.

Когда ЦП 100 выполняет программу 101b вычисления целевой ошибки, к соответствующим адресам А1, А2, А3, А4 и А5 осуществляется последовательный доступ для соответствующих сторон A, B, C, D и E, которые принимают лазерные лучи в ответ к повороту многоугольного зеркала 4. А именно, в результате выполнения программы, в ответ на поворот соответствующих сторон и в месте начала координат, где начинается сканирование следующей стороны, данные, соответствующие непосредственно предыдущей стороне среди данных Da, Db, Dc, Dd и De упоминается, и любая разница между ссылочными данными и значением в регистре 12b захвата вычисляется как ошибка. Эта программа является простой, которая в основном выполняет простую ссылку на данные и вычисление разницы, так что дальнейшее объяснение содержания опущено. Дальше,

Но существуют микросхемы для управления бесщеточным двигателем, которые специально предназначены для зеркал лазерных принтеров. ON Semi имеет целую кучу из них, например, LB11872H , LB1876 , LV8111VB, Они используют внутреннюю схему управления скоростью PLL. Последние две микросхемы также могут похвастаться «прямым приводом ШИМ», что не очень понятно для меня, что это значит, но я предполагаю, что они преобразуют управляющий сигнал внутренне (из ШИМ). Так что, пока у вас есть контрольные данные, они, вероятно, работают так же хорошо. Существует не так много примечаний по применению для их использования (в реальном лазерном принтере). Я думаю, что те, кто в них нуждается, знают, как их использовать. Компания Rohm (владеющая вышеупомянутым патентом) также выпускает несколько таких интегральных микросхем с «прямым ШИМ-драйвером» для бесщеточных двигателей, которые также продаются для лазерных полигональных зеркал, например, BD67929EFV . Есть даже статья, в которой говорится об этой методике управления [ШИМ] для бесщеточных двигателей: http://dx.doi.org/10.1109/ICEMS.2005.202797 (я еще не читал ее).

Re: "Как именно этот датчик синхронизации получает луч?" Я думаю, что это было несколько очевидно из диаграммы: через зеркало (помеченное там «1-е отражающее зеркало»), которое попадает только тогда, когда лазер переключает зеркальные поверхности. Это зеркало отличается от основного, используемого для освещения барабана OPC. Предположительно, могут быть и другие договоренности. Для цветного лазерного принтера обычно имеется (или, скорее, было) несколько датчиков, по одному на луч (цветовой канал), как объяснено в более позднем патенте Lexmark US 9052513 , который, как вы можете видеть, предлагает способ уменьшения количества датчиков. (Это, вероятно, одна из причин, почему вы можете купить цветной лазерный принтер менее чем за 100 долларов).

В LSU электрофотографического устройства формирования цветного изображения типично для каждого канала формирования изображения иметь свой собственный оптический датчик, называемый «датчик синхронизации», чтобы обнаружить его лазерный луч, отклоненный от многоугольного зеркала, и создать сигнал обнаружения луча. для использования при запуске видеоданных, включаемых в лазерный луч канала, для воздействия на соответствующий фотопроводящий барабан канала. В более поздних архитектурах проектирования LSU два луча совместно используют один датчик hsync с одним из каналов, создающих сигнал начала сканирования (SOS), а другой канал использует задержанную версию этого сигнала SOS. Поскольку на одном канале формируется изображение от грани вращающегося многоугольного зеркала, которое не связано с оптическим датчиком, генерирующим сигнал SOS, в этот канал может быть индуцирован джиттер сканирования.

Пока скорость вращения постоянна на коротких временных масштабах, можно определить текущее положение по времени импульсов на «обнаружении луча». Упрощенно, время между импульсами даст скорость вращения, а затем объединит известную скорость вращения со временем, прошедшим с того момента, когда последний импульс даст текущую позицию.

Следует иметь в виду, что абсолютное позиционирование на моно-лазере не должно быть сверхточным, только относительное позиционирование между соседними линиями. Цветные лазеры обычно используют ремень в качестве промежуточного звена между различными механизмами цветной печати и бумагой, и я бы предположил, что на этом ремне имеется какое-то обнаружение, позволяющее им выравнивать различные цвета.