*Na wstępie chciałem wyjaśnić, że drukarka nie drukuje płytek drukowanych, a jedynie naświetla światłoczułą powierzchnię. Każdy, kto próbował wykonywać płytki drukowane w domu słyszał o metodzie fotochemicznej. W skrócie metoda ta polega na naświetlaniu światłem UV płytki PCB pokrytej światłoczułą farbą przez kliszę ze wzorem płytki. Naświetlone fragmenty farby są następnie zmywane wywoływaczem i wytrawiane w kwasie. Metoda ta pozwala uzyskać bardzo dobrą rozdzielczość, niestety wymaga dostępu do drukarki laserowej i naświetlarki. Ponieważ nie mam ani drukarki laserowej, ani naświetlarki, postanowiłem zbudować coś, co zastąpi te obydwie rzeczy. Dlatego chciałem dzisiaj przedstawić projekt drukarki, która bezpośrednio naświetla laserem mozaikę ścieżek na płytce.
Pomysł ten nie jest nowy, można znaleźć w Internecie kilka projektów ludzi, którzy próbowali wykonać podobne cuda. Kilka osób próbowało doczepić laser UV do maszyny CNC lub drukarki 3D. Kilka zaś przerobiło lub wykorzystało części z drukarek laserowych. Ja skupiłem się raczej na wykonaniu czegoś prostego mechanicznie w niskiej cenie i z łatwo dostępnych elementów.
Przedstawiona drukarka drukuje mozaikę ścieżek z bitmapy podobnie jak tradycyjna drukarka, co zapewnia dosyć dużą kompatybilność, gdyż większość programów do projektowania płytek pozwala na wyeksportowanie dowolnej rozdzielczości bitmapy. W przedstawianej drukarce laser pokrywa całą powierzchnię płytki linia po linii. Jak można sobie wyobrazić - aby uzyskać przyzwoitą rozdzielczość, laser musi wykonać dużą ilość przelotów nad płytką, co z kolei wymaga dużej prędkości ruchu, aby płytka była wydrukowana w przyzwoitym czasie. To z kolei stawia duże wymagania sterownikowi lasera.
Od strony mechanicznej drukarka składa się z dwóch osi ruchu: jednej szybkiej w postaci obrotowego ramienia z laserem i drugiej liniowej prowadnicy, która wolno przesuwa pierwszą oś po powierzchni płytki. Obie osie są napędzane silnikami krokowymi. Od strony elektronicznej całość jest oparta o komputer Raspberry PI. Jest to związane z prostotą napisanie programu do czytania bitmap i obliczeń. O wykorzystaniu Raspberry Pi przesądził też jego szybki SPI. Program w Raspberry Pi wczytuje obraz płytki i wykonuje kinematyczne obliczenia mapujące pixele na trajektorie lasera (który porusza się po okręgu). Wygenerowana sekwencji impulsów lasera jest wypluwana bezpośrednio na port SPI. Sygnał ten następnie wędruje bezpośrednio do sterownika lasera, w którym jedynym cyfrowym układem jest jeden przerzutnik typu D. Reszta sterownika lasera to szybki wzmacniacz operacyjny i jeden tranzystor wyjściowy. Tu warto wspomnieć, że laser wykorzystany w tej drukarce to Sony SLD3234 125mW 405nm. Laser ten jest produkowany do nagrywarek Blu-ray. Jest on zamocowany w taniej chińskiej obudowie z soczewką. Aby laser znalazł się w odpowiednim czasie w odpowiednim miejscu sygnał zegarowy z SPI jest równocześnie przesyłany na wejście zegarowe ATmegi328. Atmega następnie generuje sygnały dla silników. Sygnały te są przetwarzane przez parę driverów DRV8825. Jak można sobie wyobrazić -rozdzielczość krokowa silnika sterującego ramieniem jest niewystarczająca, jednak przy założeniu stałej prędkości obrotowej jest możliwa interpolacja jego położenia w czasie.
Drukarka jest w pełni funkcjonalna. Jedynym mankamentem jest, mimo wszelkich starań, dość długi czas drukowania. Wydrukowanie płytki 10x6cm zajmuje ok. 40 minut. Drukarka jest dość cicha i autonomiczna, więc po rozpoczęciu drukowania można ją zostawić i iść zrobić sobie kawę. Wydruk jest trochę zafalowany, co widać na zdjęciach, lecz nie sprawia to żadnego problemu w hobbistycznych zastosowaniach. Myślałem już nad kilkoma sposobami przyspieszenia drukowania, ale jak na razie nie jest to dla mnie priorytetem. Jak można sobie wyobrazić najwięcej czasu trwa rozpędzanie i hamowanie ramienia. Można by pomyśleć nad rozwiązaniem spotykanym w drukarkach laserowych, gdzie występuje obrotowy bęben z lusterkami, który kręcąc się z stałą prędkością odchyla wiązkę lasera. Jednak w takim rozwiązaniu to pozycja lustra nakazuje, kiedy dane mają być wysłane do lasera. Co znowu jest niewykonalne z Raspberry Pi, bo system operacyjny nie jest wstanie wysyłać danych na żądanie z taką dokładnością. Więc na razie zostaję z tym, co mam.
Ostatnio zastanawiałem się też nad komercyjną wartością takiej drukarki. Myślicie, że znalazłby się ktoś wśród was, kto skusiłby się na takie urządzenie do swojego warsztatu, gdyby było dostępne w przystępnej cenie?
Zapraszam do komentowania.
Cool? Ranking DIY
