Comment une imprimante laser commande-t-elle le laser pour produire une résolution aussi élevée?

Hier, j'ai ouvert une imprimante laser cassée pour trouver l'une des sections importantes (il s'agit d'un exemple de photo de Google Images), en essayant de tirer des enseignements de la conception du moteur laser + miroir polygone dans:

J'ai pu trouver le brochage de la puce de pilote et j'ai réussi à faire tourner le moteur à très haut régime ainsi que le laser pour qu'il réfléchisse le miroir en rotation, formant ainsi un simple motif linéaire sur la surface d'extrémité.

Maintenant, voici la partie qui est mystérieuse pour moi:

• Le miroir est juste un BLDC standard (pas un stepper, ni un servo basé sur un encodeur).

• L'hexagone des miroirs tourne à une vitesse inconnue / inexacte.

• Il y a une vitesse de rotation aussi élevée et une longueur de miroir aussi courte (j'ai mesuré chaque côté des miroirs de l'hexagone sur environ 2 cm de long).

Alors, comment contrôlent-ils le laser pour qu'il réfléchisse exactement à l'angle de rotation / l'angle de rotation de chaque miroir afin de (frapper le tambour photorécepteur à des positions très précises) et de produire une qualité d'impression de l'ordre de milliers de DPI, meilleure que la résolution de 0,03 mm?

En d'autres termes, comment la synchronisation de l'impulsion laser marche / arrêt est-elle coordonnée par rapport à l'angle du miroir dans l'image ci-dessous?

Il est difficile de savoir exactement comment fonctionne votre appareil spécifique, mais en général, il existe un capteur de synchronisation utilisé pour relire la position du miroir, comme illustré dans le schéma ci-dessous. Il ne lit pas chaque position en permanence, mais seulement une fois par changement de visage. L'erreur mesurée est utilisée pour compenser l'allumage du circuit laser.

Il existe des brevets plus détaillés sur le type de circuit de compensation (numérique) qui permet d'utiliser cette méthode de détection non continue, par exemple le document US5754215A, qui permet l'utilisation de moteurs bon marché.

Ces données Da, Db, Dc, Dd et De sont déterminées en mesurant la durée entre les moments où les faisceaux de réflexion respectifs des côtés respectifs A, B, C, D et E du miroir polygonal 4 irradient le capteur d'origine 6 et les moments lorsque le faisceau de réflexion du côté suivant irradie ensuite le capteur d'origine 6 dans une condition de rotation (la condition de rotation standard appropriée) telle que la vitesse de balayage sur la surface du tambour photosensible 5 à travers les côtés respectifs A, B, C, D et E atteint une valeur constante prédéterminée. Les durées peuvent être mesurées via un dispositif de mesure tout en faisant tourner le moteur à miroir polygonal 13 et en simulant des conditions de balayage, ou bien peuvent être mesurées après l'assemblage d'éléments entiers et lorsque la condition de rotation du moteur à miroir polygonal atteint la condition standard.

Le but de cet être

ainsi, même le moteur polygonal ayant une précision de traitement médiocre peut être contrôlé à la rotation standard de sorte que la vitesse de balayage par la rotation est amenée à une valeur cible similaire à celle d'un moteur polygonal ayant une précision de traitement élevée

La combinaison des auteurs japonais et japonais est un meurtrier :)

Ce brevet particulier parle en fait du contrôle d’un moteur PWM avec les données obtenues.

Lorsque le programme de calcul d'erreur cible 101b est exécuté par la CPU 100, les adresses respectives A1, A2, A3, A4 et A5 sont accédées en séquence pour les côtés correspondants A, B, C, D et E qui reçoivent des faisceaux laser en réponse à la rotation du miroir polygonal 4. A savoir, par l'exécution du programme, en réponse à la rotation des côtés respectifs et à la position de l'origine où le balayage du côté suivant est initié, les données correspondant au côté immédiatement précédent parmi les données Da, Db, Dc, Dd et De, il est fait référence, et toute différence entre les données référencées et la valeur dans le registre de capture 12b est calculée comme une erreur. Ce programme est simple et effectue principalement la simple référence à des données et au calcul d’une différence, de sorte que toute explication supplémentaire sur le contenu est omise. Plus loin,

Mais il existe des circuits intégrés pour contrôler un moteur sans balai qui sont spécifiquement commercialisés pour les miroirs d’imprimante laser. ON Semi en a tout un tas, par exemple LB11872H , LB1876 , LV8111VB . Ceux-ci utilisent les circuits de contrôle de vitesse PLL en interne. Les deux dernières puces sont également dotées d'un "entraînement direct PWM", ce que je ne comprends pas très bien ce que cela signifie, mais je suppose qu'elles convertissent le signal de commande en interne (à partir de PWM). Donc, tant que vous avez des données de contrôle, elles fonctionnent probablement aussi bien. Il n’ya pas beaucoup de notes d’application pour les utiliser (dans une imprimante laser réelle). Je suppose que ceux qui en ont besoin savent comment les utiliser. Rohm (qui détient le brevet susmentionné) fabrique également un ensemble de ces circuits intégrés "à commande directe PWM" pour moteurs sans balai, également commercialisés pour les miroirs laser polygonaux, par exemple: . Il y a même un article qui parle de cette technique de contrôle [PWM] pour les moteurs sans balai: http://dx.doi.org/10.1109/ICEMS.2005.202797 (je ne l'ai pas encore lue.)

Re: "comment exactement ce capteur de synchronisation reçoit-il le faisceau?" Je pense que cela était assez évident sur le diagramme: à travers un miroir (appelé "1st Reflection Mirror") qui n’est frappé que lorsque le laser bascule les faces des miroirs. C'est un miroir différent du miroir principal utilisé pour illuminer le tambour OPC. Vraisemblablement, il pourrait y avoir d'autres arrangements. Pour une imprimante laser couleur, il existe généralement (ou plutôt était) plusieurs capteurs, un par faisceau (canal de couleur), comme expliqué dans un brevet plus récent , US9052513 , de Lexmark , qui propose , comme vous pouvez le constater, un moyen de réduire le nombre de capteurs. (C'est probablement l'une des raisons pour lesquelles vous pouvez acheter une imprimante laser couleur pour moins de 100 dollars, dit-on.)

Dans un LSU d’un dispositif d’imagerie couleur électrophotographique, il est typique que chaque canal d’imagerie possède son propre capteur optique, appelé «capteur hsync», pour détecter le faisceau laser dévié par un miroir polygonal et créer un signal de détection de faisceau. à utiliser pour déclencher l'inclusion de données vidéo dans le faisceau laser du canal afin de frapper le tambour photoconducteur correspondant du canal. Dans les architectures de conception de LSU plus récentes, deux faisceaux partagent un seul capteur hsync avec l'un des canaux créant le signal de début de balayage (SOS) et l'autre canal utilisant une version retardée de ce signal SOS. Dans la mesure où un canal imite une facette du miroir polygonale en rotation qui n'est pas associée au capteur optique générant le signal SOS, une gigue de balayage peut être induite dans ce canal.

Tant que la vitesse de rotation est constante sur des échelles de temps courtes, il est possible de déterminer la position actuelle à partir de la synchronisation des impulsions sur la "détection du faisceau". De manière simpliste, le temps entre les impulsions donnerait la vitesse de rotation, puis la combinaison de la vitesse de rotation connue et du temps écoulé depuis la dernière impulsion donnerait la position actuelle.

Une chose à garder à l'esprit est que le positionnement absoloute sur un laser mono ne doit pas nécessairement être très précis, mais uniquement le positionnement relatif entre les lignes adjacentes. Les lasers de couleur utilisent généralement une courroie comme intermédiaire entre les différents moteurs d’impression couleur et le papier et je suppose qu’ils ont une sorte de détection en place sur cette courroie pour leur permettre d’aligner les différentes couleurs.