11 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое шаговый двигатель в лазерном принтере

Принтер-информ

Вся информация о принтерах: история, выбор, принцип работы и уход.
Картриджи, чернила и тонер: виды, заправка, совместимость.
Системы непрерывной подачи чернил (СНПЧ): построение, все за и против.

  • Главная Принтер-инфо
  • Устройство и процесс печати
  • «Устройство лазерного принтера»
  • Все статьи

«Устройство лазерного принтера»

— Генератор лазера
— Вращающееся зеркало
— Лазерный луч
— Валики, подающие бумагу
— Валик, подающий тонер
— Фотопроводящий цилиндр
— Узел фиксации изображения

Вначале стоит сказать несколько слов несколько о принципе действия:

В лазерных принтерах используется электрографический принцип создания изображений (такой же, как и в копировальных машинах Xerox). Сердце лазерного принтера — фотопроводящий цилиндр (organic photoconduction cartridge), который часто называют печатающим барабаном. С помощью барабана производится перенос изображения на бумагу. Он представляет собой металлический цилиндр, покрытый тонкой пленкой фотопроводящего полупроводника, обычно оксидом цинка или чем либо подобным. Поверхности этого покрытия можно придать положительный или отрицательный заряд, который сохраняется на поверхности, но только до тех пор, пока барабан не освещен. Если какую либо часть барабана проэкспонировать, то покрытие приобретает проводимость и заряд стечет с освещенного участка, образовав незаряженную зону. Данный момент очень важен для понимания принципа работы лазерного принтера.

Следующей важной его частью является лазер и презиционно оптико-механическая система, перемещающая луч. Малогабаритный лазер генерирует тонкий световой луч, отражающийся от вращающегося зеркала (как правило, шестигранного) разряжает положительно заряженную поверхность барабана. Чтобы получилось изображение, лазер включается и выключается управляющим микроконтроллером. Вращающееся зеркало разворачивает луч в строку на поверхности печатающего барабана. Все это вместе создает на его поверхности строку скрытого изображения, в котором те участки, которые должны быть черными, имеют один заряд, а белые противоположный. После формирования строки изображения, специальный презиционный шаговый двигатель поворачивает барабан так, чтобы можно было формировать следующую строку. Это смещение равняется разрешающей способности принтера и обычно составляет 1/300,1/600 дюйма. Этот этап печати напоминает построение изображения на экране телевизионного монитора.

Но каким образом на поверхности барабана появляется заряд, необходимый для создания изображения? Для этого служит тонкая проволока или сетка, называемая «коронирующим проводом». Но почему «коронирующий»? Дело в том, что на этот провод подается высокое напряжение, вызывающее возникновение светящейся ионизированной области вокруг него, которая и называется короной и придает барабану необходимый статический заряд.

Итак, на барабане сформировано изображение вроде статического заряда и незаряженных участков. Что дальше? Дальше барабан проходит мимо валика, подающего из специального контейнера черный красящий порошок тонер. Частички тонера, заряженные положительно, прилипают только к нейтральным участкам, отталкиваясь от положительно заряженных. Это похоже на то, как на экране телевизора собирается пыль. Небольшое замечание: здесь идет речь о принтерах типа Hewlett Packard LazerJet.

Однако существует и другой метод формирования изображения. Он используется в принтерах Epson и других подобных, использующих двигатель фирмы Ricon. В этих принтерах разряжаются участки, которые должны быть белыми. В этом случае тонер, заряженный отрицательно притягивается к положительно заряженным участкам барабана.

Отпечатки, изготовленные на таких принтерах, имеют едва уловимые различия в качестве: при использовании первого способа достигается передача деталей, а при работе со вторым более качественные черные области.

Следующим этапом является перенос тонера (а, значит, и изображения) на бумагу. Бумага вытягивается из подающего лотка и с помощью системы валиков перемещается к печатающему барабану. Перед самым барабаном бумаге сообщается статистический заряд с помощью еще одного коронирующего провода, подобного тому, что используется для подготовки барабана к экспонированию. Затем бумага прижимается к поверхности барабана. Заряды разной полярности, накопленные на поверхности бумаги и на поверхности барабана, вызывают перенос частиц тонера на бумагу и их надежное прилипание к последней. После переноса тонера бумага покидает поверхность барабана. При этом валики продолжают перемещать бумагу к выходному лотку принтера.

Следующим звеном принтера, встречающего бумагу с изображением на этом пути, является узел фиксации изображения. Тонер содержит вещество, способное легко плавится. Обычно это какой-нибудь полимер или смола. При нагревании до 200-220 градусов и повышении давления порошок расплавляется и намертво соединяется с поверхностью бумаги. Только что вышедшие из принтера листы теплые, а слишком нетерпеливый пользователь, хватающий появившийся листок, рискует обжечь пальцы.

Далее бумага протаскивается к выходному лотку. При этом, если листы выводятся напрямую, верхним в стопе отпечатков оказывается последний лист. Многие принтеры, однако, переворачивают бумагу лицом вниз, складывая стопу в правильном порядке, то есть верхним будет первый лист, нижним последний.

Отпечаток готов, осталось не рассмотренной последняя важная позиция очистка барабана. При переносе изображения на бумагу не все частички тонера прилипают к ней и небольшое количество их остается на барабане. Для этого на него подается электрический заряд, барабан
очищается и готов к печати следующего листа.

Читать еще:  Что такое капитальный ремонт двигателя opel

Важным является устройство управления, как правило, микроконтроллер на базе микропроцессора. Контроллер обслуживает порты, оперативную память, осуществляет диагностику принтера, выдает сообщения на панель управления, эмулирует различные стандарты подключения и, конечно, выдает десятки сигналов, управляющих всеми узлами принтера

А вы знаете — как работает матричный принтер?

Добрый день, друзья!

А вы знаете, что исторически одним из первых печатающих устройств, подключаемых к компьютеру, был именно матричный принтер?

Почему принтер называется матричным?

В механических печатных машинках и первых печатающих устройствах печать осуществлялась посредством удара рычага с зеркальным изображением печатаемого знака через красящую ленту.

Но такие конструкции были либо слишком сложны, либо не обеспечивали требуемой скорости печати.

Затем додумались разложить изображения шрифтов на составные элементы — точки.

Чем больше элементов (точек) в каждом знаке шрифта, тем более качественным будет его изображение, но и сложнее печать. В конце концов, остановились на матрицах размером 7х9 и 9х12. Каждая точка создается ударом иглы по носителю (чаще всего – бумаге) через ленту из синтетических волокон, смоченную специальными красителями.

Скорость печати матричного принтера измеряется в cps (simbol per second, символах в секунду). Почти всегда в рекламных целях указывают наибольшую скорость для draft (чернового режима). В графических режимах работы скорость может иметь существенно меньшую величину.

Составные части матричного принтера

  • печатающей головки,
  • картриджа с красящей лентой,
  • системы перемещения печатающей головки,
  • системы подачи и протяжки бумаги,
  • микропроцессорной системы управления,
  • механических и оптических датчиков,
  • источника вторичного электропитания.

Устройство печатающей головки

Рассмотрим вкратце, как устроена печатающая головка. Основа ее – иголки с пружинками, рычажки и соленоиды.

В исходном состоянии печатающие иглы (диаметром 0,2 – 0,3 мм) с надетыми на них пружинками не выступают за пределы головки.

При подаче импульса напряжения на обмотку соленоида возникающее магнитное поле скачком выдвигает подвижный сердечник (на рисунке – вниз).

Этот сердечник бьет по рычажку, который поворачивается на шарнире. Через рычажок удар передается на иголку. Она бьет по бумаге через красящую ленту и, таким образом, появляется одна из точек изображения знака шрифта. Затем иголка под действием пружины возвращается в первоначальное положение. Процесс периодически повторяется со всеми иголками.

Головки могут содержать разное количество иголок, наиболее часто используются головки с 9 и 12 иголками. Для более качественной (или быстрой) печати используются 18 и 24 иголки.

При печати обмотки соленоидов нагреваются. Поэтому головка содержит в себе радиатор из алюминиевых сплавов, отводящий тепло.

Головка может содержать в себе температурный датчик. При длительной работе, когда радиатор ее сильно нагревается, датчик сигнализирует об этом управляющей схеме принтера. Та учитывает это и замедляет скорость печати во избежание перегрева.

Когда головка остывает, управляющая схема автоматически поднимает скорость печати. На радиаторе обычно находится пластмассовая решетка. Она предназначена для защиты оператора от случайного прикосновения к нагретой поверхности.

А как из точек получаются знаки шрифта?

Как происходит процесс печати, лучше всего показать на примере.

Любую букву или знак можно представить в точечном виде. Если конкретная иголка ударит в конкретном месте, получим точку.

Печать осуществляется столбцами точек. Для печати, например, буквы F в первый момент должны одновременно сработать иглы 1 – 7, и получится основная «палочка» буквы.

Затем каретка с головкой чуть отъезжает, и срабатывают иголки 1 и 4, потом вновь они же и затем – только игла 1. Для печати нижнего хвостика буквы g (а также запятых) используются иголки 8 и 9. Но это так называемый «черновой режим», когда ясно видно точечная структура знака. Чтобы отдельные точки не так резали глаза, используется несколько способов.

Во-первых, можно дважды ударить одной и той же иголкой по одному и тому же месту. Это не так глупо, как может показаться на первый взгляд. Дело в том, что иголка никогда точно не попадет в то же место, всегда будет небольшое смещение. Это эквивалентно тому, что для одного используется большее количество точек. В результате начертание сглаживается.

Два удара, два прохода и подводный камень

Чаще всего «двойной удар» делается в два прохода. Один раз каретка с головкой движется слева направо (и печатает знаки), второй раз – справа налево. Понятно, что при этом скорость печати падает вдвое. За качество надо платить! Но здесь скрыт один подводный камень.

По мере износа движущихся частей (втулок каретки) принтера люфт увеличивается.

Изнашивается и направляющая каретки. Каретка начинает «болтаться», и иголки перестают попадать туда, куда должны. В результате знаки начинают двоиться, что выглядит очень некрасиво. Если «болтанка» невелика, ее можно скомпенсировать встроенными средствами. Если же износ большой, каретку и направляющую следует заменить.

Читать еще:  Характеристики двигателя змз 405 402

Другой подход заключается в том, что для начертания знака с самого начала используется больше точек, чем для чернового режима. Так получаются всякие «красивые» шрифты (курсив, например) со сглаженными углами. Если еще применить двойной удар, на шрифт уже приятно посмотреть! А если еще применяется головка с 12 или 24 иглами – качество еще более повышается.

Система перемещения печатающей головки

В систему перемещения печатающей головки входят:

  • каретка, на которой крепится печатающая головка,
  • направляющая (стальной вал), по которой каретка с головкой движется слева направо и наоборот,
  • шаговый электродвигатель с ременной передачей, который и двигает каретку.

Каретка содержит в себе пластмассовые или латунные втулки, контактирующие с направляющей, которая покрыта тонким слоем смазки.

В нижней части каретки имеется войлочная подушечка, касающаяся вала.

Она впитывает смазку и потихонечку отдает ее.

Концы направляющей опираются с обеих сторон на эксцентрики, которые связаны с рычагом регулировки толщины бумаги.

В самой нижней части каретки имеется замок (извилистая щель) для крепления ременной передачи. Ремень с одной стороны гладкий, а с другой (внутренней) – зубчатый. Это необходимо для надежного сцепления с насадкой, насаженной на вал двигателя.

Различная толщина носителя печати

Бумага может иметь различную толщину.

К тому же, печать может осуществляться сразу на нескольких листах через копирку.

Весь этот «бутерброд», естественно, намного толще одного листа.

При отведении рычага регулировки толщины назад («на себя») направляющая вместе с кареткой отодвигается от резинового вала, который подает носитель печати. Этому помогают эксцентрики. Теперь можно печатать на более толстой бумаге. Если печатают на одиночном листе бумаги, рычаг отводят «от себя». При этом направляющая придвигается ближе к валу.

Иногда после печати «бутерброда» начинают печатать вновь на одиночных листах и забывают придвинуть рычаг. При этом сила удара игл уменьшается, так как они находятся на большем расстоянии. Печать будет более бледной, и можно сделать ошибочный вывод об износе ленты картриджа.

С другой стороны, если головка придвинута слишком близко к валу (и печатают сразу на нескольких листах) – она будет задевать за «бутерброд». Поэтому головка должна быть на оптимальном расстоянии от резинового вала. Точному позиционированию помогает цифровая шкала на рычаге прижима бумаги.

Шаговый двигатель – что это такое и зачем?

В систему перемещения печатающей каретки с головкой входит шаговый двигатель (stepping motor).

Он отличается от обычного тем, что его ротор может занимать не любое положение, но принимать ряд дискретных значений.

При подаче управляющего импульса в обмотки ротор двигателя поворачивается на один шаг (несколько градусов) вокруг своей оси.

Величина шага определяется конструкцией двигателя и иногда указывается на этикетке. Применение шагового двигателя позволяет точно отслеживать положение каретки с печатающей головкой.

Схема управления «знает», сколько импульсов она послала в обмотки двигателя, следовательно, «знает» сколько оборотов сделал его ротор. На этом основании она «делает вывод», как далеко отъехала каретка (жестко связанная ременной передачей с ротором) от первоначального положения.

В цепь питания шагового двигателя включают токовый датчик.

При возникновении препятствий или попадании посторонних предметов в зону движения каретки двигатель подтормаживает. При этом потребляемый им ток возрастает. Схема управления фиксирует это и обесточивает его.

Если бы такого датчика не было, двигатель продолжал бы работать и разнес бы вдребезги систему перемещения каретки. Или порвал бы ременную передачу. При высыхании смазки на направляющей сопротивление движению возрастает, токовый датчик это фиксирует. При этом схема обесточит двигатель, и печать станет невозможной.

На сегодня все. Надеюсь, вам было интересно, уважаемые читатели! Во второй части статьи мы закончим краткое знакомство с матричным принтером и расскажем, как устроена система подачи бумаги.

Как работает шаговый двигатель

Узнайте все преимущества шаговых двигателей, а также достоинства и недостатки выбора этого типа двигателей для вашего проекта.

Если вы работаете над проектом, в котором есть движущаяся часть, вы, вероятно, будете искать двигатель, чтобы сделать это движение возможным. В этой серии статей мы рассматриваем наиболее популярные типы двигателей, которые используют разработчики. Пока мы рассмотрели:

Чтобы узнать, для каких проектов лучше всего подходят шаговые двигатели, ознакомьтесь с обзором:

Обзор шаговых двигателей

В мире разработчиков шаговые двигатели широко распространены в технологии 3D печати. Все потребительские 3D принтеры оснащены ими. Шаговые двигатели также широко используются и в робототехнике.

Шаговые двигатели широко используются в робототехнике и 3D принтерах

Шаговые двигатели часто сравнивают с серводвигателями, поскольку эти оба типа двигателей используются в системах, требующих высокого уровня точности позиционирования.

Читать еще:  Чем можно промыть двигатель от нагара

Однако способы, которыми каждый тип двигателя отслеживает свое положение, сильно отличаются. Как обсуждалось в предыдущей статье, серводвигатель содержит в себе потенциометр, который измеряет абсолютное положение двигателя. Поэтому в любой момент времени сервопривод точно знает, как расположен вал двигателя. Шаговый двигатель не измеряет угол своего вала.

Как работает шаговый двигатель?

Конструкция шагового двигателя похожа на более сложную версию бесколлекторного двигателя. Вы заметите, что многие детали, по сути, одинаковы, но в шаговом двигателе их конструкция значительно сложнее.

Основные компоненты шагового двигателя

В шаговом двигателе обмотки расположены вокруг внешней части кожуха. Постоянные магниты установлены на валу двигателя. Поскольку эти постоянные магниты достаточно тяжелые, шариковый подшипник с обеих сторон вала двигателя помогает стабилизировать двигатель.

Шаговые двигатели в теории работают аналогично бесколлекторным двигателям. Для создания магнитного поля обмотки возбуждаются и, воздействуя на постоянные магниты, заставляют вал двигателя двигаться.

Ребра на постоянных магнитах соответствуют похожим ребрам на обмотках на корпусе двигателя. Вместо непрерывного вращения шаговые двигатели перемещаются между этими ребрами дискретными шагами.

Различие с бесколлекторным двигателем заключается в том, что вместо того, чтобы каждый раз, когда обмотки переключают полярность, поворачиваться примерно на 30% от окружности, шаговый двигатель поворачивается очень немного, обычно всего на 1,8 градуса. Каждый из этих крошечных поворотов называется шагом. Контроллеры могут также управлять мощностью, подаваемой на обмотки, так, что шаговый двигатель может поворачиваться всего на 0,05625 градуса за шаг. Этот вид чрезвычайно точного управления движением позволяет шаговым двигателям достичь очень высокой точности позиционирования.

Достоинства шаговых двигателей

Высокая точность позиционирования

Основная причина существования шаговых двигателей заключается в том, что система управления движением обеспечивает высокую точность отслеживания положения.

Высокий крутящий момент на низких скоростях

Шаговые двигатели обеспечивают значительный крутящий момент на низких скоростях.

Оценка характеристик шаговых двигателей

Недостатки шаговых двигателей

Низкая максимальная скорость

Поскольку шаговые двигатели перемещаются определенными шагами, у них низкая максимальная скорость вращения.

Низкий крутящий момент на высоких скоростях

На более высоких скоростях шаговые двигатели теряют значительный крутящий момент, обеспечивая лишь около 20% от своего крутящего момента на более низких скоростях.

Шаговые двигатели 17HS4401, или эпизод из «Эпопеи о 3Д-принтере»

  • Цена: $52.88
  • Перейти в магазин

Однажды, в теплую летнюю пору, мне пришла замечательная идея собрать свой собственный 3D-принтер. В начале августа, я начал собирать электронику и детали для его сборки, а в начале сентября, я заказал «классические» и наиболее популярные шаговые двигатели для 3D-принтера — 17hs4401. И что бы вы думали, что мне пришло в посылке из Китая?

На самом деле, мне пришло именно то, что я заказывал.

Но сначала о доставке.

Продавец отправил посылку немного необычным путем — через логистическую службу XRU.com. За 12 дней, служба доставила посылку до Москвы, где передала её компании Logibox, которая за 5 дней доставила посылку до одного из пунктов выдачи заказов в моем городе.

Двигатели пришли в простой, на вид, картонной коробке, обклееной скотчем. Ни пупырки, ни пенки, ничего. Зато внутри есть пенопласт, в котором уютно расположились двигатели.

В коробке оказалось 5 двигателей 17HS4401 стандарта NEMA 17. Также на наклейке, похоже, обозначена дата производства и серийный номер. В теории, двигатель можно разобрать, чтобы взглянуть что внутри, но очень не хочется, из-за страха что-то сломать. Лучше на картинку посмотреть.

От двигателей идут неотсоединяемые провода длиной примерно 32 см. На конце проводов ничего нет — только голые медные жилы

Корпуса, рамы и ещё пары запчастей для начала сборки принтера пока нету, поэтому я решил просто подключить шаговики к уже имеющейся на руках электронике. За мозги принтера отвечает RAMPS 1.4 с Arduino MEGA, за драйверы шаговиков — DRV8825, за питание — нонейм блок питания на 12V 15A. Я спаял шаговики с ранее купленными удлинительными проводами с коннекторами для платы, спрятав место спайки под термоусадочную трубку.

Перед подключением шаговых двигателей, стоит проверить напряжение Vref на потенциометре — оно управляет током на обмотках двигателя, и при слишком большоммалом токе, драйвер иили шаговый двигатель может сгореть. С завода потенциометр стоит на 1.6V — это около 3 ампер что очень много, лучше снизить до 0.4 — 0.5V, ограничив ток до 1 ампера.

И не забудьте подключить термистор хотэнда — иначе принтер может отказаться работать, жалуясь на зашкаливающую температуру.

Итак, момент истины: подключаем двигатели, включаем блок питания, открываем Repetier, и…

… работает!
Все двигатели работают и крутятся, без каких-либо проблем, и останавливаются по «срабатыванию» концевика.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector