激光打印机是如何控制激光产生如此高分辨率的?

电器工程 发动机 编码器 激光 光学
2022-01-22 10:28:52

我昨天打开了一台损坏的激光打印机,找到了其中一个重要部分(这是来自 Google 图片的示例照片),试图从其中的激光+多边形镜电机的设计中学习:

在此处输入图像描述

我找到了驱动芯片的引出线,并成功地让电机以非常高的 RPM 运行,以及激光从旋转镜反射,在端面上形成一个简单的线性图案。

现在,这对我来说是神秘的部分:

  • 镜子只是一个标准的 BLDC(不是步进器,也不是基于编码器的伺服器)。

  • 镜子的六边形以未知/不精确的速度旋转。

  • 有如此高的旋转速度和如此短的镜子长度(我测量了六边形镜子的每一边长约2厘米)。

那么他们如何控制激光以每个镜子的精确旋转时间/角度进行反​​射,从而(在高精度位置击中感光鼓并)产生数千 DPI 的打印质量,即优于 0.03 毫米的分辨率?

换句话说,开/关激光脉冲的时序如何相对于下图中的镜角进行协调?

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2个回答

很难确切地知道您的特定单元是如何工作的,但通常有一个定时传感器用于读取镜子的位置,如下图所示。它不会连续读取每个位置,而是每次换脸一次。测量的误差用于补偿激光电路的触发。

显示定时传感器位置的图表

关于可以使用这种非连续感测方法的(数字)补偿电路类型有更详细的专利,例如,US5754215A可以使用廉价电机。

这些数据Da、Db、Dc、Dd和De是通过测量来自多面镜4的各个侧A、B、C、D和E的各个反射光束照射原点传感器6的时刻和这些时刻之间的时间跨度来确定的。当下侧的反射光束随后在旋转条件(适当的标准旋转条件)下照射原点传感器6时,使得感光鼓5表面上的扫描速度通过各边A、B、C、D和E达到预定的恒定值。时间跨度可以通过测量装置在旋转多面镜电机13并模拟扫描条件的同时测量,或者可以在组装整个元件之后并且当多面镜电机的旋转条件达到标准条件时测量。

存在的全部意义

因此,即使是加工精度差的多面体电机也可以控制在标准旋转,从而使旋转的扫描速度达到与加工精度高的多面体电机一样的目标值

专利和日本作者的结合是一个杀手:)

该特定专利实际上继续讨论使用结果数据控制 PWM 电机。

当CPU 100执行目标误差计算程序101b时,相应的地址A1、A2、A3、A4和A5被依次访问相应的接收激光束的边A、B、C、D和E。多面镜的旋转 4. 即通过程序的执行,响应各边的旋转,在后边的扫描开始的原点位置,对应紧前边的数据数据Da、Db、Dc、Dd和De中的数据被参考,并且参考数据与捕获寄存器12b中的值之间的任何差异被计算为误差。这个程序是一个简单的程序,它主要执行简单的数据参考和差异计算,因此省略了对内容的进一步解释。进一步,

但也有专门针对激光打印机镜面销售的用于控制无刷电机的 IC。ON Semi 有一大堆,例如LB11872HLB1876LV8111VB. 它们在内部使用 PLL 速度控制电路。后两个芯片也吹嘘“直接 PWM 驱动”,这对我来说不是很清楚这是什么意思,但我假设它们在内部转换控制信号(来自 PWM)。因此,只要您有控制数据,它们可能也能正常工作。使用这些(在实际的激光打印机中)的应用说明的方式并不多。我的猜测是那些需要它们的人知道如何使用它们。Rohm(拥有上述专利)还为无刷电机制造了一堆“直接 PWM 驱动器”IC,也用于激光多面镜,例如BD67929EFV甚至还有一篇论文讨论了这种用于无刷电机的 [PWM] 控制技术:http: //dx.doi.org/10.1109/ICEMS.2005.202797(我还没有阅读。)

回复:“这个定时传感器究竟是如何接收光束的?” 我认为从图中可以看出这一点:通过一面镜子(标有“第一个反射镜”),只有当激光切换镜面时才会撞击它。这与用于照亮 OPC 鼓的主镜不同。大概还有其他安排。对于彩色激光打印机,通常有(或更确切地说是)多个传感器,每个光束(颜色通道)一个传感器,如最近的 Lexmark 专利US9052513中所述,正如您所见,该专利提出了一种减少传感器数量的方法。(这可能是您可以以低于 100 美元的价格购买彩色激光打印机的原因之一。)

在电子照相彩色成像设备的 LSU 中,每个成像通道通常都有自己的光学传感器,称为“hsync 传感器”,以检测其激光束已从多角镜偏转并产生光束检测信号用于触发包含在通道激光束中的视频数据,以撞击通道的相应感光鼓。在最近的 LSU 设计架构中,两个光束共享一个 hsync 传感器,其中一个通道创建扫描开始 (SOS) 信号,另一个通道使用该 SOS 信号的延迟版本。因为一个通道正在从与生成 SOS 信号的光学传感器无关的旋转多面镜的一个小平面上成像,所以可以在该通道中引入扫描抖动。

只要旋转速度在短时间内保持一致,就可以从“光束检测”上的脉冲定时计算出当前位置。简单地说,脉冲之间的时间将给出旋转速度,然后将已知的旋转速度与自最后一个脉冲给出当前位置的时间相结合。

要记住的一件事是,单激光上的绝对定位不必非常精确,只需相邻线之间的相对定位即可。彩色激光器通常使用皮带作为不同颜色打印引擎和纸张之间的中间体,我认为它们在该皮带上进行了某种检测,以允许它们排列不同的颜色。