Блок лазер-сканер

Блок лазер-сканер

Результати «інтелектуальної обробки» зображення сторінки в принтері повинні бути перетворені на аналоговий вигляд, придатний для керування інтенсивністю лазерного променя. Це перетворення виконує цифро-аналоговий перетворювач (ЦАП) блоку обробки зображення, який здійснює керування лазером та перетворює цифровий сигнал зображення в одноканальний аналоговий сигнал керування яскравістю свічення лазера на етапі формування прихованого зображення на поверхні фотобарабану (рис. 1).

Промінь з вузла лазера проектується на шестигранне дзеркало, що сканує, і, відбиваючись від дзеркала проходить через фокусуючу систему лінз. Потім промінь відбивається від дзеркала, що відбиває, і через щілину в картриджі потрапляє на фоторецепторний барабан. Промінь лазера відбивається від полігонального дзеркала, що обертається, яке забезпечує сканування променя по поверхні барабана тобто. від його граней відбивається лазерний промінь і потрапляє поверхню фотобарабана (див. рис. 1). Синхронізація роботи лазера та визначення моментів, коли промінь знаходиться на початку рядка, застосовується фотодетектор – датчик променя (Beam – плата BD). Імпульсний сигнал, який формується цим фотодетектором, подається на мікроконтролер і визначає момент початку передачі даних.

Загальний принцип побудови та роботи блоку лазер-сканер демонструється на рис. 2. Для обертання дзеркала, що сканує, застосовується трифазний безколекторний двигун, керований мікросхемою драйвера двигуна.

Цей тип двигуна (рис. 3) характеризується такими перевагами:

  • мала нерівномірність миттєвої швидкості обертання
  • низький рівень акустичних шумів
  • невеликі габарити, маса, споживана потужність
  • висока надійність

Мал. 3. У безколекторному двигуні на роторі розташовані постійні магніти, що утворюють магнітний потік. Ці магніти виконані найчастіше як многополюсного кільцевого магніту. Обмотки статора є нерухомими, тобто. виходить звернена конструкція.

Драйвер двигуна зазвичай відповідає власна друкована плата. Драйвер у порядку перемикає фази двигуна (U,V,W). Порядок перемикання фаз визначається сигналами трьох датчиків положення ротора (+HV,-HV,+HW,-HW,+HU,-HU).

Ця мікросхема виконує такі функції:

  • посилення та обробка сигналів з датчиків положення ротора
  • формування сигналів комутації обмоток статора
  • стабілізація частоти обертання

Як датчики положення ротора використовуються датчики Холла. Як датчик швидкості обертання використовується датчик променя - Beam, тобто. цей датчик виконує подвійну функцію.

Використовуваний для обертання скануючого дзеркала шпиндельний двигун у принтері HPLJ2200 є трифазним - дванадцятиполюсним , тобто. кожній фазі відповідає чотири обмотки на статорі двигуна. На роторі двигуна розміщений кільцевий багатополюсний магніт, а положення ротора визначається трьома датчиками Холла. Зміщення ротора двигуна у вертикальному напрямку запобігає обмежувачу. Знімати ротор двигуна необхідно разом із дзеркалом необхідно в тих випадках, якщо потрібно провести чищення та змащення втулки осі ротора. Зазвичай першою ознакою необхідності проведення профілактичних робіт є підвищений шум при роботі блоку лазерного сканера, в деяких випадках можна спостерігати навіть вібрацію принтера. Така несправність викликана забрудненням або поганим мастилом втулки. Для мастила можна використовувати олії низької в'язкості.

Мал. 4. Принципова схема драйвера двигуна

Керується двигун скануючого дзеркала, наприклад, мікросхемою драйвера двигуна AN8248SB. Принципова схема драйвера двигуна представлена ​​рис. 4. Датчики Холла позначені на важливій схемі HI, H2, НЗ. Лазер розміщений на окремій платі, де також розміщена мікросхема драйвер лазера.

Увімкнення та вимкнення лазера забезпечує спеціальна мікросхема, звана драйвером лазера. Цією мікросхемою забезпечується включення лазерів, контроль та стабілізація струму через них. Для управління лазером використовується дві групи сигналів, що надходять від мікроконтролера механізмів і від форматера. Мікроконтролер управляє лазером у службові моменти часу (вимірювання потужності лазера, формуванні білих полів на краях аркуша, режим перевірки механізмів – Engine Test, пошук початку рядка). Форматер керує лазером у моменти формування зображення. Мікросхема драйвера лазера задає та стабілізує потужність випромінювання лазера. Для визначення працездатності лазера та стабілізації його випромінювання в корпусі лазера є фотодетектор (загальний для двох лазерів) на основі фотодіода, що формує сигнал зворотного зв'язку. У цьому фотодетектор утворює з лазерами монолітну структуру, тобто. розміщується з ними в одному корпусі.

Формування «прихованого зображення» двома променями йде швидше (рис. 5). Прикладом практичної реалізації підсистеми експонування двома променями може бути вузол лазер-сканер принтера фірми HP LJ 2200, який має дуже хороші технічні характеристики друку.

Мал. 5. Формування «прихованого зображення» двома променями йде швидше.

Фірмою заявлена ​​швидкість друку до 18 сторінок за хвилину при дійсному дозволі принтера 1200x1200 dpi. Така швидкістьдруку стала можливою за рахунок застосування RISC-процесора працюючого на частоті 133 МГц і застосування модуля лазер-сканер, що формує відразу два промені при скануванні.

Мал. 6. Блок-схема формування «прихованого зображення» з використанням технологій, що покращують якість зображення (використовується код визначальний форму елементарної точки: CNT0, CNT1, CNT2 див. рис. 7)

Мал. 7. Формування «прихованого зображення» двома променями йде швидше та якісніше за рахунок управління розміром лазерної точки (кодом, що визначає форму елементарної точки: CNT0, CNT1, CNT2).

Мікроконтролер управляє лазером, точніше задає його режим роботи, за допомогою сигналів CNT0-CNT2. При друку ж лазер вмикається і вимикається відповідно до групи сигналів VDATA1, /VDATA1, VDATA2, /VDATA2 - по два сигнали за кожен лазер. Дані, передані від форматера блок управління лазером, перетворюються ним на сигнали VDATA1 і VDATA2 відповідно.