RadioRadar - Радиоэлектроника, даташиты, схемы

https://www.radioradar.net/repair_electronic_technics/computer_technics/hp_clj.html

Процедуры автокалибровки в цветных лазерных принтерах Hewlett Packard семейства CLJ

От цветной лазерной печати мы ждем точной цветопередачи, сочных и, самое главное, натуральных цветов. Однако, как и во всей печатающей технике, для получения качественной и точной цветопередачи требуется выполнение определенных процедур калибровки цвета. Эти процедуры подразумевают настройку печатающего устройства таким образом, чтобы цвет, полученный на бумаге при распечатке, совпадал с цветом, отображаемым на экране дисплея. К сожалению, недостаточно откалибровать принтер один раз. В процессе его эксплуатации калибровка должна производиться периодически, чтобы цвета постепенно "не уходили". О том, как это делается в современных лазерных принтерах, рассказывается в этой статье.

Оказывается, недостаточно откалибровать цветопередачу принтера один раз при вводе его в эксплуатацию. Калибровку приходится выполнять периодически. Дело в том, что цветопередача в лазерных принтерах определяется очень многими параметрами и условиями. К соображениям, исходя из которых необходимо регулярно проводить калибровку принтера, можно отнести следующие:
- характеристики фоторецепторов (фотобарабанов и фоторемней) сильно зависят от количества сделанных на них отпечатков, потому что с течением времени чувствительность фоторецепторов падает;
- характеристики фоторецепторов сильно зависят от их температуры;
- характеристики тонера находятся в прямой зависимости от его влажности и температуры;
- величина высоковольтных напряжений коротронов, валов переноса и проявки изменяется при колебаниях температуры и влажности;
- характеристики лазеров, формирующих изображение, также изменяются стечением времени и при изменениях температуры (при нагреве лазеров их мощность снижается, с увеличением ресурса принтера лазер также теряет свою выходную мощность).
Таким образом, однажды настроенный принтер требует все новых и новых процедур настройки, причем количество этих процедур находится в прямой зависимости от объема печати.
На основании того, что калибровка принтера является достаточно трудоемкой и должна осуществляться периодически, разработчики решили, что она должна выполняться автоматически, без вмешательства пользователя. Задачей этой процедуры является сохранение заданных параметров цвета.
Периодичность процедуры рекалибровки, естественно, определяется характеристиками и параметрами самого принтера: ресурсом его работы, допустимой месячной нагрузкой, типом используемого тонера, типом и характеристиками фоторецепторов и т.п. Другими словами, период рекалибровки задается производителем принтера, исходя из соображений качества печати.
Рассмотрим основные принципы автоматической калибровки принтеров Hewlett Packard семейства CLJ (Color LaserJet). В принтерах этого семейства река-либровка производится с учетом количества отпечатанных страниц. При увеличении ресурса картриджа тонер и фотобарабан постепенно деградируют, что приводит к нестабильности цветопередачи, а точнее - к нестабильности плотности изображения (density image). Для стабилизации качества изображения в принтерах Color Laser Jet предусмотрены два типа процедур автокалибровки:

1. Калибровка плотности (процедура DMAX).
2. Калибровка полутонов (процедура DHALF).
Но в некоторых моделях принтеров, например на "НР CLJ3500/CLJ3700", предусматривается три типа процедур автокалибровки:
1. Калибровка под условия окружающей среды (Environmental control).
2. Калибровка плотности DMAX.
3. Калибровка полутонов DHALF.

Процедура DMAX

С помощью этой процедуры регулируется напряжение смещения на проявительном вале. Процедура DMAX выполняется на принтере в следующих случаях:
- при включении питания;
- после замены картриджа;
- через определенное количество отпечатанных страниц;
- через определенный период времени работы принтера;
- при получении команды от пользователя (драйвера принтера) на проведение калибровки.
Кроме того, в принтерах, имеющих возможность калибровки в зависимости от условий окружающей среды, процедура DMAX может осуществляться и в том случае, если окружающие условия претерпели значительные изменения после проведения последней калибровки DMAX, т.е. она проводится, если на принтере выполнялось несколько калибровок Environmental control.
Процедура калибровки DMAX происходит следующим образом:
1. На промежуточном барабане переноса или на ленте переноса, обозначаемой в документации ITB или ЕТВ, по краям формируются две полосы шаблона плотности. Каждый цвет формируется несколько раз при разных уровнях напряжений на проявительных валах,  т.е. все цвета в этом шаблоне представлены несколькими прямоугольниками с разной плотностью (рис. 1).

Рис. 1. Полосы шаблона плотности

2. Шаблоны считываются датчиками регистрации цвета. Таких датчиков, как правило, два и они расположены по краям промежуточного носителя (рис. 2).

Рис. 2. Датчики регистрации цвета

Эти датчики обеспечивают точное совмещение цветов и контролируют плотность тонера. Последняя функция используется для цветовой калибровки принтера. Датчики - оптического типа, они работают на отражение светового потока. В составе датчика имеется светоди-од (LED), формирующий световой поток фиксированной мощности, и фотодиод (PD), считывающий отраженный от шаблона свет и формирующий на выходе сигнал, прямо пропорциональный мощности падающего не него светового потока. Таким образом, на выходе датчиков формируются аналоговые сигналы, амплитуда которых соответствует плотности шаблона.
3. Сформированные таким образом сигналы считываются микроконтроллером и обрабатываются его управляющей программой. В результате анализа полученных данных микроконтроллер устанавливает уровень смещения (проявительного напряжения), соответствующий наилучшему значению плотности тонера.

Процедура DHALF

С помощью этой процедуры корректируются данные о градациях цвета, пересылаемые форматером на контроллер. Общий порядок процедуры DHALF выглядит следующим образом:
1. После калибровки DMAX на проявительных валах устанавливается оптимальный уровень смещения и его значение уже не изменяется. Именно поэтому процедура DHALF проводится только после процедуры DMAX.
2. Форматер пересылает на контроллер данные, описывающие различные градации каждого цвета.
3. Контроллер формирует на промежуточном носителе (барабан или лента) шаблон с такими градациями цвета, которые заданы форматером.
4. Сформированный шаблон считывается теми же самыми датчиками регистрации цвета. Полученные на выходе датчиков сигналы, описывающие каждую градацию цвета, пересылаются обратно на форматер.
5. Управляющая программа форматера сравнивает данные, которые были отправлены на контроллер, с данными, полученными от него. В результате анализа этих данных форматер корректирует цифровые коды полутонов таким образом, чтобы они как можно точнее соответствовали формируемому изображению.
Обобщая информацию о калибровках DMAX и DHALF, можно сказать, что процедура DMAX обеспечивает калибровку печатающего механизма, а процедура DHALF обеспечивает подстройку форматера под параметры печатающего механизма.

Процедура ENVIRONMENTAL

Кроме рассмотренных выше процедур в некоторых моделях принтеров имеется процедура Environmental control - калибровка под параметры окружающей среды (влажность и температуру). Для контроля параметров окружающей среды в принтер устанавливаются датчики температуры и влажности. Эти датчики в принтерах "НР CLJ 3500/3700" устанавливаются на внешней стороне вытяжного вентилятора, т.е. датчики обдуваются воздухом из принтера и контролируют температуру и влажность внутри принтера.
На выходе рассматриваемых датчиков формируется два сигнала: один показывает уровень влажности (HUMSNS), а другой - значение температуры (ТЕМ-SNS).
В зависимости от показаний этих датчиков контроллер механизмов принтера изменяет следующие напряжения:

1. Напряжение смещения на проявительных валах.
2. Напряжение на коротронах первичного переноса.
3. Напряжение на коротроне вторичного переноса. Расположение этих элементов на принтерах "НР
CLJ 3500/3700" приведено на рис. 3.

Рис. 3. Расположение проявительных валов, коротронов первичного и вторичного переноса в принтерах НР CLJ 3500/3700

Процедура горизонтального совмещения цветов

На цветопередачу лазерного принтера большое влияние оказывает точность совмещения цветов. В упрощенном варианте это можно объяснить на следующем примере. Если лазерный принтер должен отпечатать зеленую точку, то на самом деле принтер ставит рядом две точки - голубую и желтую. Так как размеры точек малы, и ставятся они вплотную друг к другу, то наш глаз, неспособный различать очень мелкие детали, эти две точки воспринимает как зеленый цвет. Однако если расстояние между точками увеличится, то мы уже сможем их различить, и вместо зеленой точки будем наблюдать две рядом стоящих точки желтого и голубого цвета, т.е. зеленый цвет уже не может быть воспроизведен. Для того чтобы точки разного цвета "опечатались" вплотную друг к другу, требуется очень точная синхронизация многих узлов принтера. Какую бы из технологий цветной печати мы не взяли, видно, что разные цвета, составляющие полноцветное изображение, наносятся на бумагу или промежуточный носитель поочередно и в формирована i цвета участвуют четыре картриджа.
Примечание. В струйной печати применяется 4 и более картриджей (до 6-8). Но эти картриджи с чернилами дополнительных цветов являются лишь града-циями основных цветов: черного, желтого, голубого и пурпурного. Классическаяполноцветная печать осуществляется либо в 3, либо в 4 прохода
Так как все картриджи в той или иной мере отличаются друг от друга, а также возможны различные неточности и люфты при их установке и позиционировании, говорить о хорошей  точности совмешения цветов в лазерных принтерах пока не приходится, Кроме того, необходимо учесть и температурные деформации механизмов принтера во время печати. Таким образом, для точного совмещения цветов в цветном лазерном принтере необходимо обеспечить коррекцию следующих параметров:
- начальная позиция оанирова^кя в горизонтальном направлении;
- масштабный коэффициент грп горизонтальном сканировании;
- начальная позиция вертикальной подачи. Синхронизация цвета в горизонтальном направлении
(начальная позиция и масштаб осуществляется за счет датчиков луча и датчиков скорости сканирующих двигателей, расположенных  внутри блока лазера. Калибровка горизонтальной синхронизации, как правило, осуществляется либо на заводе-изготовителе, либо выполняется автономно. Для такой калибровки в принтер могут быть введены дополнительные механизмы (моторы, соленоиды, муфты и т.п , предназначенные исключительно для горизонтального совмещения и ни для чего больше. В работу этих механизмов нельзя вмешаться программно - применением драйвера или встроенных сервисных режимов работы. В некоторых моделях эта регулировка может осуществляться лишь сервисным специалистом, например, путем механического перемещения блоков лазера относительно друг друга, и для этого требуется частичная разборка принтера.
Вопросы горизонтальной синхронизации достаточно объемны и требуют отдельной темы. Тем не менее, проверка горизонтального совмещения цвета многими принтерами проводится каждый раз при замене картриджа, так как после переустановки взаимное положение картриджей нарушается. Кроме того, калибровка горизонтального совмещения может проводиться через определенное количество отпечатанных листов, а также при получении принтером команды на проведение калибровки.
Процедура горизонтального совмещения цвета на промежуточном носителе изображения ITB осуществляется следующим образом:
1. На промежуточном носителе с двух сторон формируется шаблон, состоящий из наклонных штрихов каждого цвета (рис. 4).

Рис. 4. Формирование шаблона с наклонными цветными штрихами

2. Положение этих штрихов считывается датчиками регистрации цвета (те же самые датчики, что использовались в процедурах DM.AX и DHALF), и для каждого штриха определяется момент формирования сигнала этими датчиками. Разница во времени формирования сигналов для различных цветов показывает, насколько картриджи смещены друг относительно друга в горизонтальном направлении (рис. 5).

Рис. 5. Сглаживание сигнала с шаблона датчиками регистрации цвета

3. Полученные данные пересылаются на плату форматера, где анализируются управляющей программой.
4. При формировании изображения форматером генерируются сигналы управления лазерными лучами каждого цвета с учетом временных задержек, которые были получены отдатчиков регистрации цвета. Эти рассчитанные временные задержки позволяют компенсировать горизонтальное расхождение цвета. При этом форматер пересылает на контроллер механизмов подтверждение, что соответствующая корректировка проведена.

Процедура вертикального совмещения цветов

Для вертикального совмещения цветов также используется нанесение шаблона на промежуточный носитель, причем шаблон очень похож на тот, который формируется при проведении калибровок DMAX и DHALF - по обеим сторонам промежуточного носителя формируются прямоугольные зоны четырех основных цветов. Далее датчики регистрации считывают этот шаблон, а контроллер вычисляет интервалы между периодами следования каждого цвета. Полученные значения будут учитываться при формировании полноцветного изображения.
Но можно встретить и более изощренные способы синхронизации цветов. Так, например, на принтерах HP семейства CLJ 4600 калибровка вертикального совмещения цветов осуществляется способами прямой и косвенной калибровки. Обе калибровки проводятся в определенной последовательности и обозначаются CPR (Color Plane Registration - совмещение цветовых планов).
Прямая калибровка заключается в нанесении шаблона на промежуточный носитель и считывании его датчиками регистрации цвета. Этот метод уже был рассмотрен, поэтому больший интерес представляет метод косвенной калибровки.
Косвенная (непрямая - Indirect) калибровка заключается в том, что микроконтроллером оценивается линейная (именно линейная, а не угловая) скорость вращения всех четырех фотобарабанов и вала подачи ремня переноса изображения ITB. Для контроля скорости вращения всех этих валов имеются соответствующие датчики - датчики начальной позиции фотобарабанов и датчик начальной позиции ITB (рис. 6).

Рис. 6. Расположение датчиков начальной позиции фотобарабанов и ITB

Микроконтроллер принтера, получая информацию от этих пяти датчиков, обобщает ее, корректирует и рассчитывает скорость для каждого из пяти двигателей, обеспечивающих вращение фотобарабанов и ремня переноса изображения. Таким образом, микроконтроллером формируется индивидуальная программа управления каждым двигателем, задействованным в процессе создания полноцветного изображения. По мысли конструкторов принтера, косвенная калибровка в сочетании с прямой калибровкой позволит в наилучшей степени обеспечить совмещение цветов в вертикальном направлении и избежать всех искажений цвета, обусловленных неточностями приводов фотобарабанов и ленты. Расположение приводных двигателей фотобарабанов и ITB в "НР CLJ 4600" показано на рис. 7.

Рис. 7. Расположение приводных двигателей фотобарабанов и 1ТВ в лазерном принтере НР CLJ 4600

Фазовая калибровка

Для правильного совмещения цветов при полноцветной печати большое значение имеет еще и точность привода фотобарабанов картриджей, которая зависит от качества зубчатых передач, т.е. от точности совмещения зубчатых колес, наличия люфтов и т.п. Чтобы снизить влияние "механической составляющей" на качество изображения, в принтере проводится еще и фазовая калибровка, задача которой заключается в совмещении четырех двигателей картриджей с их зубчатыми передачами. Такая калибровка является исключительно механической, т.е. вращением двигателей в определенном направлении, и в течение определенного периода времени погашаются все зазоры и люфты зубчатой передачи. После этого микроконтроллер принтера измеряет скорости вращения фотобарабанов и проводится калибровка CPR. Рассмотренная калибровка получила название фазовой калибровки фотобарабанов и обозначается DPC (Drum Phase Calibration).
На примере модели "НР СЫ4600" в таблице приведена информация о том, в какие моменты времени и при каких условиях выполняются процедуры автокалибровки в принтерах Hewlett Packard серии CLJ.

Периодичность и процедуры автокалибровки в принтерах Hewlett Packard серии CLJ

Автор: Алексей Конягин (г. Пенза)

Источник: Ремонт и сервис