เครื่องพิมพ์เลเซอร์ควบคุมเลเซอร์ในการผลิตความละเอียดสูงได้อย่างไร


36

ฉันเปิดเครื่องพิมพ์เลเซอร์ที่ชำรุดเมื่อวานนี้เพื่อค้นหาหนึ่งในส่วนที่สำคัญ (นี่คือภาพตัวอย่างจาก Google รูปภาพ) พยายามเรียนรู้จากการออกแบบของเลเซอร์ + มอเตอร์กระจกรูปหลายเหลี่ยมภายใน:

ป้อนคำอธิบายรูปภาพที่นี่

ฉันสามารถค้นหา pinout ของชิปขับและทำให้มอเตอร์ทำงานที่ RPM ที่สูงมากได้สำเร็จและเลเซอร์เพื่อสะท้อนแสงที่หมุนออกไป

ตอนนี้นี่คือส่วนที่ลึกลับสำหรับฉัน:

  • มิเรอร์เป็นเพียงมาตรฐาน BLDC (ไม่ใช่เซอร์โวหรือเซอร์โวที่ใช้ตัวเข้ารหัส)

  • กระจกหกเหลี่ยมกำลังหมุนด้วยความเร็วที่ไม่ทราบ / แน่นอน

  • มีความเร็วในการหมุนสูงและความยาวของกระจกสั้น (ฉันวัดแต่ละด้านของกระจกหกเหลี่ยมให้มีความยาวประมาณ 2 ซม.)

ดังนั้นพวกเขาจึงควบคุมเลเซอร์ให้สะท้อนตามระยะเวลาการหมุน / มุมที่แน่นอนของกระจกแต่ละตัวได้อย่างไร (กดดรัมรับแสงของเครื่องรับแสงที่ตำแหน่งที่แม่นยำสูงและ) ให้คุณภาพการพิมพ์ในพัน DPI เช่นดีกว่าความละเอียด 0.03 มม.

กล่าวอีกนัยหนึ่งระยะเวลาของการเปิด / ปิดแสงเลเซอร์ประสานกับมุมกระจกในภาพด้านล่างเป็นอย่างไร

ป้อนคำอธิบายรูปภาพที่นี่


4
คำถามที่น่าสนใจ ฉันไม่ใช่ผู้เชี่ยวชาญ ฉันสังเกตว่าสำหรับ BLDC แล้วความเร็วจะเป็นที่รู้จักแม้ว่าจะไม่แม่นยำเล็กน้อย หากมีข้อเสนอแนะใด ๆ จากมอเตอร์เช่นการสะท้อนกลับไปที่เลเซอร์หรือเซ็นเซอร์บางตัวบนมอเตอร์ตัวเองความเร็วในการพิมพ์อาจเป็นที่ทราบกันอย่างแม่นยำจากฮาร์ดแวร์เครื่องพิมพ์และซอฟต์แวร์ ตัวอย่างเช่นตำแหน่งที่ถูกต้องหนึ่ง 'ชีพจร' ต่อกระจก 'แบน' อาจจะดีถ้าความเร็วของกระจกไม่เปลี่ยนแปลงมากนักระหว่างการกวาด เพียง WAG เท่านั้น
gbulmer

3
ฉันเชื่อว่าคุณกำลังสวมอุปกรณ์ป้องกันดวงตา (ในการทดลองเหล่านี้) ... ที่เหลือเป็นคำถามที่ดี
Fizz

2
การหมุนของกระจกเงานั้นแน่นอนมาก มันเป็นมอเตอร์ซิงโครนัสที่มีโหลดมุมเล็กและคงที่ทั้งหมด
venny

2
@RespawnedFluff: ความคิดที่ดีเกี่ยวกับข้อเสนอแนะการอ่านสิทธิบัตร ฉันพบสิ่งนี้ที่เกี่ยวข้องแล้ว และเกี่ยวกับข้อเสนอเซ็นเซอร์ของคุณฉันแน่ใจว่ามี - ฉันกำลังทำงานและจะตรวจสอบเมื่อฉันกลับบ้าน อย่างไรก็ตามฉันได้เรียนรู้ว่ามี "ตัวตรวจจับการซิงโครไนซ์" สำหรับการสะท้อนกลับดังที่อธิบายไว้ในเอกสารนี้สั้น ๆ
sasha

4
หากความเร็วรอบการหมุนถูกปิดด้วยระยะขอบขนาดเล็กวงจรก็จำเป็นต้องปรับตัว การปรับความเร็วของมอเตอร์ด้วยกระจกเป็นเรื่องยาก ชดเชยด้วยการปรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ควบคุมเลเซอร์ได้ง่ายขึ้น สิ่งที่คุณต้องทำคือตรวจสอบข้อผิดพลาดในความเร็วการหมุนไม่จำเป็นต้องแก้ไข
Cort Ammon

คำตอบ:


32

เป็นการยากที่จะทราบว่าหน่วยเฉพาะของคุณทำงานอย่างไร แต่โดยทั่วไปจะมีเซ็นเซอร์เวลาที่ใช้ในการอ่านตำแหน่งของกระจกดังที่แสดงในแผนภาพด้านล่าง มันไม่ได้อ่านอย่างต่อเนื่องทุกตำแหน่ง แต่เพียงครั้งเดียวต่อการเปลี่ยนแปลงใบหน้า ข้อผิดพลาดที่วัดได้ถูกใช้เพื่อชดเชยการยิงของวงจรเลเซอร์

แผนภาพแสดงตำแหน่งของเซ็นเซอร์เวลา

มีสิทธิบัตรที่มีรายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับวงจรชดเชย (ดิจิตอล) ชนิดที่ทำให้สามารถใช้วิธีการตรวจจับแบบไม่ต่อเนื่องเช่นUS5754215Aที่เปิดใช้งานมอเตอร์ราคาถูก

ข้อมูลเหล่านี้ Da, Db, Dc, Dd และ De จะถูกกำหนดโดยการวัดช่วงเวลาระหว่างช่วงเวลาที่ลำแสงสะท้อนที่เกี่ยวข้องจากด้านที่เกี่ยวข้อง A, B, C, D และ E ของกระจกรูปหลายเหลี่ยม 4 ฉายรังสีเซ็นเซอร์กำเนิด 6 และช่วงเวลา เมื่อลำแสงสะท้อนของด้านต่อไปฉายรังสีเซ็นเซอร์ 6 ภายใต้สภาวะการหมุน (เงื่อนไขการหมุนมาตรฐานที่เหมาะสม) ทำให้ความเร็วในการสแกนบนพื้นผิวของดรัมไวแสงของภาพ 5 ผ่านด้าน A, B, C, D และ E ถึงค่าคงที่ที่กำหนดไว้ล่วงหน้า ช่วงเวลาที่สามารถวัดได้ผ่านอุปกรณ์การวัดในขณะที่หมุนมอเตอร์รูปหลายเหลี่ยมกระจก 13 และจำลองสภาพการสแกนหรือสามารถวัดได้หลังจากประกอบชิ้นส่วนทั้งหมดและเมื่อสภาพการหมุนของมอเตอร์กระจกรูปหลายเหลี่ยมมาถึงสภาวะมาตรฐาน

จุดทั้งหมดของการเป็น

ดังนั้นแม้แต่มอเตอร์รูปหลายเหลี่ยมที่มีความแม่นยำในการประมวลผลต่ำสามารถควบคุมได้ในการหมุนมาตรฐานเพื่อให้ความเร็วในการสแกนโดยการหมุนถูกนำไปสู่ค่าเป้าหมายเช่นมอเตอร์รูปหลายเหลี่ยมที่มีความแม่นยำในการประมวลผลสูง

การรวมกันของนักเขียนสิทธิบัตรและญี่ปุ่นเป็นนักฆ่า :)

สิทธิบัตรเฉพาะนั้นพูดถึงการควบคุมมอเตอร์ PWM ด้วยข้อมูลที่ได้

เมื่อโปรแกรมคำนวณข้อผิดพลาดเป้าหมาย 101b ดำเนินการโดย CPU 100 ที่อยู่ตามลำดับ A1, A2, A3, A4 และ A5 จะถูกเข้าถึงตามลำดับสำหรับด้าน A, B, C, D และ E ซึ่งได้รับลำแสงเลเซอร์ในการตอบสนอง ถึงการหมุนของกระจกรูปหลายเหลี่ยม 4. กล่าวคือผ่านการทำงานของโปรแกรมเพื่อตอบสนองการหมุนของด้านที่เกี่ยวข้องและที่ตำแหน่งของจุดกำเนิดที่การสแกนของด้านต่อไปนั้นเริ่มต้นขึ้นข้อมูลที่เกี่ยวข้องกับด้านก่อนหน้าทันที ในบรรดาข้อมูลที่ถูกอ้างถึง Da, Db, Dc, Dd และ De และความแตกต่างระหว่างข้อมูลที่อ้างอิงและค่าในการลงทะเบียนการจับ 12b จะถูกคำนวณเป็นข้อผิดพลาด โปรแกรมนี้เป็นโปรแกรมที่ง่ายซึ่งดำเนินการอ้างอิงข้อมูลและการคำนวณความแตกต่างเป็นหลักเท่านั้นซึ่งจะไม่มีการอธิบายเพิ่มเติมเกี่ยวกับเนื้อหา เพิ่มเติม

แต่มีไอซีสำหรับการควบคุมมอเตอร์แบบไร้แปรงที่วางตลาดสำหรับกระจกเครื่องพิมพ์เลเซอร์โดยเฉพาะ ON Semi มีกลุ่มทั้งหมดเช่นLB11872H , LB1876 , LV8111VB. เหล่านี้ใช้วงจรควบคุมความเร็ว PLL ภายใน ชิปสองตัวหลังมี "ไดรฟ์ PWM โดยตรง" เช่นกันซึ่งไม่ชัดเจนสำหรับฉันว่ามันแปลว่าอะไร แต่ฉันคิดว่าพวกเขาเปลี่ยนสัญญาณควบคุมภายใน (จาก PWM) ตราบใดที่คุณมีข้อมูลควบคุมพวกมันก็อาจทำงานได้เช่นกัน แอพพลิเคชั่นมีไม่มากนักสำหรับการใช้งานเหล่านี้ (ในเครื่องพิมพ์เลเซอร์จริง) ฉันเดาว่าคนที่ต้องการให้พวกเขารู้วิธีใช้พวกเขา Rohm (ซึ่งถือสิทธิบัตรดังกล่าว) นอกจากนี้ยังทำให้พวงของเหล่านี้ "คนขับ PWM โดยตรง" ของวงจรรวมสำหรับมอเตอร์ brushless ยังวางตลาดกระจกเหลี่ยมเลเซอร์เช่นBD67929EFV มีแม้แต่กระดาษที่พูดถึงเทคนิคการควบคุม [PWM] สำหรับมอเตอร์แบบไร้แปรง: http://dx.doi.org/10.1109/ICEMS.2005.202797 (ฉันยังไม่ได้อ่าน)

Re: "เซ็นเซอร์เวลานี้รับลำแสงได้อย่างไร" ฉันคิดว่ามันค่อนข้างชัดเจนจากแผนภาพ: ผ่านกระจก (มีข้อความว่า "กระจกสะท้อนแสงที่ 1") ซึ่งถูกกระแทกเมื่อเลเซอร์สลับกระจกเท่านั้น นั่นเป็นกระจกที่แตกต่างจากกระจกหลักที่ใช้ส่องแสงกลอง OPC อาจมีข้อตกลงอื่น ๆ สำหรับเครื่องพิมพ์เลเซอร์สีมักจะมีเซ็นเซอร์หลายตัว (หรือค่อนข้าง) หลายเซ็นเซอร์ต่อหนึ่งลำ (ช่องสี) ตามที่อธิบายไว้ในสิทธิบัตร Lexmark ล่าสุดUS5,513,135ซึ่งคุณสามารถเห็นวิธีลดจำนวนเซ็นเซอร์ (นั่นอาจเป็นเหตุผลว่าทำไมคุณสามารถซื้อเครื่องพิมพ์เลเซอร์สีได้ในราคาต่ำกว่า $ 100)

ใน LSU ของอุปกรณ์ถ่ายภาพสีแบบอิเล็กโทรโฟโต้อิมเมจนั้นเป็นเรื่องปกติสำหรับแต่ละช่องทางการถ่ายภาพที่จะมีเซ็นเซอร์ออพติคอลของตัวเองเรียกว่า“ เซ็นเซอร์ hsync” เพื่อตรวจจับลำแสงเลเซอร์ที่ถูกเบี่ยงเบนจากกระจกรูปหลายเหลี่ยมและสร้างสัญญาณตรวจจับลำแสง สำหรับใช้ในการทริกเกอร์ข้อมูลวิดีโอที่รวมอยู่ในลำแสงเลเซอร์ของช่องสำหรับสอดบนดรัมโฟโตเดอร์โฟโตนิกส์ที่สอดคล้องกันของแชนเนล ในสถาปัตยกรรมการออกแบบ LSU เมื่อเร็ว ๆ นี้คานสองลำใช้เซ็นเซอร์ hsync เดียวร่วมกับหนึ่งในช่องทางที่สร้างสัญญาณเริ่มต้นของการสแกน (SOS) และช่องอื่น ๆ ที่ใช้สัญญาณ SOS รุ่นล่าช้า เนื่องจากช่องสัญญาณหนึ่งมีการถ่ายภาพออกจากด้านหนึ่งของกระจกรูปหลายเหลี่ยมแบบหมุนที่ไม่เกี่ยวข้องกับเซ็นเซอร์ออพติคอลที่สร้างสัญญาณ SOS จึงทำให้เกิดการสั่นสะเทือนของการสแกนได้


ดูเหมือนว่าจะเป็น PLL ชนิดเดียวกันที่ทำให้จอภาพ CRT ทำงานได้โดยการซิงโครไนซ์หนึ่งครั้งต่อบรรทัด ถ้ามอเตอร์ขับเคลื่อนด้วยความเร็วคงที่และมีความเฉื่อยทางกลไกเพียงพอกับรูปหลายเหลี่ยมกระจกการล็อค PLL ที่แม่นยำมากควรจะทำได้
pjc50

1
@ กลับมา: รายละเอียดอีกเล็กน้อยจะได้รับการชื่นชม; ตัวอย่างเช่นเซ็นเซอร์ระยะเวลานี้รับลำแสงอย่างไร คุณหมายถึงว่าก่อนที่จะพิมพ์แต่ละบรรทัดจะมีการยิงเลเซอร์เริ่มต้นตามเวลาที่ไมโครโปรเซสเซอร์เชื่อว่าสอดคล้องกับมุมที่ตรงกับตำแหน่งของเซ็นเซอร์เวลาหรือไม่? ถ้ามีข้อผิดพลาดออฟเซ็ตในช่วงเวลาดังนั้นเซ็นเซอร์เวลาไม่บันทึกการตรวจจับแล้วอะไรล่ะ ไมโครโปรเซสเซอร์ทราบจำนวนข้อผิดพลาดที่จะชดเชยได้อย่างไร
sasha

@sasha: นั่นเป็นคำถามที่ดีฉันได้เพิ่มรายละเอียดอีกเล็กน้อย
Fizz

คำตอบที่ดี ....
เควินไวท์

1
@ChrisH ใช่ ฉันแค่ชี้ให้เห็นว่าคุณสามารถอยู่ได้ไกลแค่ไหน แต่ถ้าตำแหน่งสัมพัทธ์ของจุดจากแถวหนึ่งไปยังอีกแถวหนึ่งสมบูรณ์แบบคุณจะไม่สังเกตเห็นด้วยซ้ำว่าคุณได้ชดเชยทิศทางเดียว
Cort Ammon

6

ตราบใดที่ความเร็วในการหมุนสอดคล้องกันในช่วงเวลาสั้น ๆ ก็เป็นไปได้ที่จะหาตำแหน่งปัจจุบันจากจังหวะของพัลส์บน "เครื่องตรวจจับลำแสง" เวลาระหว่างพัลส์แบบง่ายๆจะให้ความเร็วการหมุนแล้วรวมความเร็วการหมุนที่รู้จักเข้ากับเวลาตั้งแต่พัลส์ล่าสุดจะให้ตำแหน่งปัจจุบัน

สิ่งหนึ่งที่ควรคำนึงถึงก็คือการวางตำแหน่งแบบสมบูรณ์บนเลเซอร์โมโนไม่จำเป็นต้องแม่นยำมากเพียงแค่การวางตำแหน่งสัมพัทธ์ระหว่างเส้นข้างเคียง เลเซอร์สีมักจะใช้สายพานเป็นตัวประสานระหว่างกลไกการพิมพ์สีต่างกันกับกระดาษและฉันคิดว่าพวกมันมีการตรวจจับบางอย่างบนสายพานนั้นเพื่อให้พวกเขาเรียงสีต่างกัน


คุณสามารถพูดเกี่ยวกับ "เครื่องตรวจจับลำแสง" นี้ได้หรือไม่ - นี่เป็นเซ็นเซอร์ประเภทหนึ่งที่ระยะหมุนของรูปหลายเหลี่ยมกระจกเงาหรือหลังจากการสะท้อนลำแสง?
sasha

ฉันสมมติว่าสิ่งที่ผู้ถามระบุว่าเป็น "เครื่องตรวจจับลำแสง" คือเซ็นเซอร์ตรวจจับแสงชนิดหนึ่งซึ่งจะถูกกระตุ้นโดยเลเซอร์หนึ่งครั้งต่อลำแสงผ่าน (เช่น: ดูคำตอบของขนปุยที่เกิดใหม่)
Peter Green
โดยการใช้ไซต์ของเรา หมายความว่าคุณได้อ่านและทำความเข้าใจนโยบายคุกกี้และนโยบายความเป็นส่วนตัวของเราแล้ว
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.