Скорость работы лазерного принтера и его производительность во многом зависят от форматера данных. Этим термином принято называть микропроцессор, предназначенный для обработки данных, передаваемых от компьютера. Кроме того, этим термином зачастую называют всю плату модуля обработки данных, на которой находятся и непосредственно сам форматер, и оперативная память принтера, и микросхема ПЗУ и целый ряд других микросхем.  Исправность микропроцессора-форматера и элементов, обеспечивающих его работу, является основным условием возможности распечатать на принтере что-либо. Если плата, на которой установлен форматер, неисправна, то принтер превращается в бесполезное устройство, способное печатать только встроенный тест механизмов в виде вертикальных полос. В данной статье рассматривается построение платы форматера принтера HP LaserJet 6L, ее принципиальная схема, а также методы проверки и диагностики платы.

 

Нажмите на ссылку для скачивания принципиальной схемы платы форматера HP LaserJet 6L: Скачать

 

В любой модели лазерного принтера имеется микропроцессор, предназначенный для обработки данных, полученных от компьютера. Как правило, этот процессор размещают на отдельной печатной плате, связанной с контроллером механизмов через соединительный разъем. При этом данный модуль к работе механизмов принтера (двигателей, источников высоких напряжений, соленоидов и т.д.) не имеет практически никакого отношения. После того, как данные, которые необходимо распечатать, будут полностью подготовлены, процессором-форматером формируется команда печати для микросхемы контроллера механизмов.  А вот уже котроллер механизмов в соответствии со своей внутренней управляющей программой, получив команду печати от форматера, начинает генерировать сигналы для включения двигателя, для управления печкой и соленоидами, лазером и источниками высоких напряжений. После получения команды печати от форматера контроллер механизмов проводит тестирование основных узлов привода и загружает бумагу.  Когда лист бумаги займет такое положение, при котором можно начинать создание изображения на фотобарабане, котроллер механизмов посылает на форматер сообщение о готовности. Получив подтверждение готовности, форматер начинает передачу данных из оперативной памяти для управления лазером, т.е. для непосредственного создания изображения. Команды и сообщения между форматером и контроллером механизмов пересылаются в определенном виде с использованием внутреннего специализированного. Каждый из этих процессоров работает практически независимо.

На этой плате форматера размещаются микросхемы ПЗУ и ОЗУ, которые образуют внешнюю, программно доступную для форматера память. Эта память используется для хранения всех управляющих программ обработки данных, для хранения используемых шрифтов и для хранения данных, которые необходимо распечатать. Как правило, в лазерных принтерах имеется возможность расширять объем памяти и поэтому на плате  должны иметься специальные разъемы, в которые и устанавливаются модули расширенной памяти. Таким разъемом в принтере HP LaserJet 6L является J4, который выполнен по стандарту JEDIA. В этот разъем можно устанавливать модули ОЗУ для увеличения объема памяти.

На плате форматера также имеется интерфейсный разъем Centronics (точнее сказать Bi-Tronics), через который обеспечивается связь с персональным компьютером. Рядом с интерфейсным разъемом на плате установлены микросхемы, обеспечивающие буферизацию и согласование сигналов интерфейса с уровнями сигналов микропроцессора, а также обеспечивающие защиту форматера от электростатических разрядов на интерфейсе.

Для работы любой микропроцессорной системы требуется тактовый генератор, формирующий тактовые импульсы, в соответствии с которыми осуществляются все циклы и операции микропроцессора. Поэтому на плате форматера имеется кварцевый резонатор, стабилизирующий частоту тактового генератора, который, в свою очередь,  является составной частью микросхемы форматера.

Кроме всего этого, любое печатающее устройство должно иметь панель управления, обеспечивающую связь между принтером с пользователем. Через панель управления пользователь осуществляет выбор режимов работы и установок принтера, а также получает информацию о текущем состоянии устройства и о возникших ошибках.

Рассмотрев общие сведения о форматерах принтеров, перейдем теперь непосредственно к принтеру HP LaseJet 6L. Блок схема платы обработки данных этого лазерного принтера приведена на рис.1. На принципиальной схеме приводится только та часть платы форматера, которая наиболее подвержена отказам, т.е. интерфейс с компьютером, интерфейс с оперативной памятью и ПЗУ.

 

Форматер (U46) – микропроцессор, предназначенный для обработки данных. Этот микропроцессор является 32-разрядным RISC-процессором. Форматер представляет собой заказную микросхему, содержащую:

- центральное процессорное устройство;

- генератор;

- таймеры;

- цифровые порты ввода/вывода;

- контроллер прерываний;

- контроллер прямого доступа к памяти;

- счетчики;

- модуль последовательного интерфейса.

Форматер выполнен в 204-контактном корпусе с планарным расположением выводов. В качестве ядра форматера используется микропроцессор фирмы Motorola MC68030, работающий на тактовой частоте 24 МГц.

 

ПЗУ (U10) – микросхема постоянного запоминающего устройства содержит программы управления и встроенные шрифты принтера – всего 26 масштабируемых шрифтов. Емкость ПЗУ составляет 2 Мбайт. Данные в ПЗУ могут иметь 16-разрядную организацию (словами - WORD) и 32-разрядную организацию (двойными словами – DOUBLE WORD - DWORD). Организация данных в памяти определяется состоянием сигнала #WORD на конт.67 микросхемы ПЗУ. Низкий уровень этого сигнала задает 16-разрядную организацию, а высокий уровень – 32-разрядную организацию. В данной схеме, как видно, используется полностью вся 32-битная шина данных (Q0 – Q31), так как сигнал #WORD установлен в высокий уровень. Для доступа к ПЗУ имеется отдельная 19-разрядная шина адреса (A0 – A18), позволяющая адресовать 512К ячеек памяти.

Считывание данных из ПЗУ осуществляется при активизации сигналов #CE (выбор микросхемы – конт.65) и #OE (разрешение чтения – конт.66). Установка обоих сигналов в низкий уровень приводит к выдаче на шину данных информации из ячейки памяти, выбранной по шине адреса.

ОЗУ (U20 и U21) – микросхемы динамической памяти (DRAM), емкостью 512 Кбайт каждая, т.е. суммарная емкость оперативной памяти принтера составляет 1 Мбайт. Оперативная память является памятью динамического типа. Время доступа микросхем составляет 70 нс. Каждая из микросхем имеет 16-разрядную организацию шины данных, поэтому они разделены на «старшую» - U20 (разряды Q16 – Q31 шины данных) и младшую – U21 (разряды Q0 – Q15 шины данных). Для доступа к микросхемам ОЗУ используется специальная 9-разрядная шина адреса (A0 – A8) и стандартные сигналы управления памятью динамического типа:

- #RAS (строб выбора строки)

- #LCAS – Low CAS (строб выбора столбца младшего банка микросхемы)

- #UCAS – Upper CAS (строб выбора столбца старшего банка микросхемы)

- #WE (строб разрешения записи)

- #OE (строб разрешения чтения).

Доступ на запись и на чтение микросхем DRAM осуществляется по стандартному алгоритму для памяти  динамического типа.

J4 – разъем для расширения объема оперативной памяти. Память расширяется с помощью модулей стандарта JEDIA (Japanese Electronic Device Industry Association)  до 9 Мбайт (суммарно), т.е. максимальный объем модуля памяти, устанавливаемого в этот разъем составляет 8 Мбайт. При установке дополнительной памяти может наблюдаться некоторое замедление работы принтера во время распечатки сложных заданий.

J3 –  разъем для подключения панели управления принтера, которая представлена одной кнопкой и тремя светодиодами. Панель управления расположена на шасси принтера и не входит в состав платы форматера, однако работа панели управления обеспечивается форматером.

J1 – соединительный разъем для подключения платы форматера к плате контроллера механизмов. Через этот разъем подается питающее напряжение +5В, а также приходит сигнал RESET, обеспечивающий запуск форматера при нормальном питающем напряжении. Через этот интерфейс также осуществляется передача команд и сообщений между форматером и микроконтроллером механизмов.

Резонатор U5 – кварцевый резонатор на 34 МГц, стабилизирующий частоту тактового генератора, расположенного внутри микросхемы форматера. На выходе резонатора формируется синусоидальный сигнал, подаваемый далее на конт.135 микросхемы форматера.  Запускается резонатор при подаче на его конт. 4 питающего напряжения +5В.

J2 – разъем интерфейса Centronics c двунаправленной передачей данных (Bi-Tronics), работающий по протоколу ECP. Интерфейс соответствует спецификации IEEEE-1284.

Буферы (U45 и U44) – микросхемы, обеспечивающие буферизацию и согласование сигналов интерфейса Centronics и форматера данных. Эти микросхемы можно отнести к классу шинных формирователей. Применение этих микросхем защищает форматер от проникновения электростатических разрядов со стороны интерфейса, т.е. защищает микропроцессор от высоковольтных пробоев. Каждая из этих микросхем обеспечивает двунаправленную передачу четырех разрядов с выводов B (B1-B4) на выводы A (A1-A4) и наоборот. Направление передачи данных определяется уровнем сигнала DIR. Кроме двунаправленного формирователя каждая из микросхем содержит еще и односторонний буфер, обеспечивающий передачу данных с выводов A5-A7 на выводы Y5-Y7. Сигналом HD осуществляется разрешение работы буферных схем. Тип применяемых буферных микросхем – 74HCT1284.

Защита от электростатических разрядов (U9) – микросхема 74F1071 (BZA100) обеспечивает дополнительную защиту форматера от высоковольтных электростатических разрядов интерфейса. Эта микросхема представляет собой 18 стабилитронов в одном корпусе, и об этой микросхеме мы уже рассказывали на страницах нашего журнала.

Если принтер не в состоянии распечатать передаваемые на него данные, то необходимо проверить исправность интерфейсного кабеля IEEE-1284 и платы форматера. Проверку интерфейсного кабеля лучше всего производить методом его замены на заведомо исправный и целый. А вот убедиться в исправности или, наоборот, в неисправности форматера можно другим способом – запуском специального теста механизмов. При выполнении этого теста работают только узлы и блоки, управляемые микроконтроллером механизмов без дополнительных команд от форматера. В результате выполнения этого теста распечатывается лист с вертикальными полосами (рис.3). Успешное прохождение этого теста означает исправность всех основных модулей принтера: двигателей, лазера, блока фиксации и проявки изображения, всех источников высоких напряжений и, конечно же, блока питания. И если тест механизмов выполняется, а данные от компьютера не печатаются, то это однозначно указывает на необходимость ремонта или замены платы форматера.

Запуск теста механизмов осуществляется нажатием кнопки SW201, находящейся на плате микроконтроллера. Доступ к кнопке возможен без снятия крышек принтера. Местонахождение кнопки показано на рис.4.

 

Диагностирование форматера

При проведении полной диагностики платы форматера можно выделить несколько проверок и основных этапов работы:

1. Проверка работы резонатора.
2. Проверка исправности микропроцессора.
3. Проверка системной шины.
4. Проверка оперативной памяти.
5. Тестирование интерфейса.

Причем, проверки платы форматера желательно проводить именно в таком порядке, как они перечислены.

 Для проведения диагностических работ необходимо осуществить демонтаж платы контроллера механизмов, которая размещается на металлическом каркасе. Этот модуль находится в нижней части корпуса принтера и фактически является его поддоном (рис.5). Для демонтажа необходимо снять пластмассовые крышки принтера, открутить четыре винта, показанных на рис.5 и отсоединить разъемы на плате. В результате у вас в руках окажется металлический каркас (рис.6), на котором размещены две платы:

-  плата контроллера механизмов - та, которая больше и является открытой;

- и плата форматера - та, которая меньше, зеленого цвета и находится под экраном.

Далее потребуется снять экран платы форматера, для чего откручиваются все фиксирующие винты, которые очень хорошо видны и доступны. После снятия металлического экрана все вины необходимо будет закрутить обратно, привинтив, таким образом, плату форматера к металлическому каркасу, но уже без экрана. Все элементы платы форматера в таком варианте соединения становятся доступными для проверок различными приборами.

Для диагностики форматера нам потребуется следующее оборудование:

- тестер для проверки напряжений и сопротивлений;

- осциллограф.

Предварительный этап диагностики

Во-первых, при описании диагностических работ с форматером мы будем исходить из того, что плата контроллера механизмов исправна, т.е. принтер распечатывает тест механизмов. Однако некоторые неисправности форматера, естественно, могут приводить и к блокировке контроллера механизмов, т.е. всего принтера. В первую очередь это может происходить из-за наличия коротких замыканий на плате форматера, т.е. из-за срабатывания токовой защиты источника питания принтера. Поэтому для однозначного ответа на вопрос о месте нахождения неисправности при невозможности распечатки тестового листа, желательно проделать следующее:

1. Совсем снять с металлического каркаса (рис.6) плату форматера, оставив на нем только плату контроллера механизмов.
2. После этого собрать принтер.
3. Подключить принтер к сети. При этом панель управления принтера, конечно же, работать не будет, но  процедура инициализации проходит, т.е. главный электродвигатель вращается, двигатель лазера запускается.
4. После окончания процедуры инициализации нажать кнопку запуска теста механизмов (см. рис.4). Тестовый лист должен распечататься.

Если без платы форматера тестовый лист не распечатывается, то неисправность находится на плате контроллера механизмов, и тестировать придется уже его. Кстати, напоминаем, что принципиальную схему контроллера механизмов вы найдете в №1’2004 журнала «Мир периферийных устройств ПК».

 Прежде чем начинать проверку элементов, конечно же, стоит визуально убедиться в отсутствии дефектов платы, печатного монтажа и в отсутствии дефектов на корпусах микросхем. Несмотря на банальность этого замечания, переоценить важность этого этапа невозможно – значительная часть дефектов электронных схем отыскивается именно таким образом.

 Далее стоит убедиться в отсутствии коротких замыканий по цепи питания на плате форматера. Для этого достаточно провести измерение входного сопротивления цепи +5В, т.е. измерить сопротивление между контактами B9 и B10 разъема J1 (рис.7) и корпусом. Это сопротивление должно составлять значение порядка….. Ом. В случае слишком малого входного сопротивления этой цепи особое внимание стоит уделить всем конденсаторам на печатной плате, и в первую очередь конденсатору C2. Сложность проверки конденсаторов заключается в том, что все они на плате форматера являются элементами SMD-монтажа. Но при наличии нормального паяльного инструмента (в первую очередь термопинцета) каждый конденсатор можно проверить, предварительно выпивая его из схемы. Если проверка конденсаторов не дала результата, то, скорее всего, короткое замыкание обусловлено неисправностью микросхем.

Найти такую микросхему можно попытаться, если на плату форматера подать питающее напряжение. При этом неисправная микросхема с малым входным сопротивлением по цепи питания начинает очень быстро и очень сильно нагреваться, что определяется поочередным прикосновением к корпусу микросхем пальцами (но сначала «заземлитесь» - снимите с себя статические заряды). Теперь стоит сказать о том, как подать питающее напряжение на плату форматера.

Во-первых, для этого можно использовать источник питания принтера, расположенный на плате контроллера механизмов. Ранее уже описывалось, как подготовится к диагностике – снять экран с платы форматера. Теперь этот каркас с двумя платами, не подключая к механизмам принтера, включить в сеть, т.е. к сети подключается только тот модуль, который показан на рис.6 . На выходе источника питания появятся все напряжения. При этом источник питания работает с нагрузкой, которая представлена элементами платы контроллера механизмов и платы форматера. Этой нагрузки вполне достаточно для нормального функционирования блока питания, и такое включение не приводит к отказу источника.

Во-вторых, для питания платы форматера можно использовать внешний источник питания со стабилизацией по току. Напряжение +5В с этого источника необходимо будет приложить к контактами B9 и B10 разъема J1 (рис.7). При использовании внешнего источника питания плату форматера желательно отсоединить от платы контроллера механизмов.

При подаче питающего напряжения проверить наличие +5В с обоих сторон элемента FL1. В случае обрыва этого элемента можно заменить его катушкой индуктивности, предохранителем или простой перемычкой.

 Итак, если все предварительные процедуры проверки уже проведены, переходим к тестированию отдельных элементов платы форматера. 

 

Проверка резонатора

1. Подайте на плату форматера питающее напряжение – как это делать мы уже рассмотрели.
2. Проверьте тестером наличие напряжения +5В на конт.4 резонатора U5 (первый контакт отмечен точкой).
3. Проверьте осциллографом наличие напряжения синусоидальной формы с частотой 34 МГц на конт.3 резонатора (форма сигнала может не быть идеальной синусоидой).
4. При отсутствии синусоидального напряжения – замените резонатор.

    

Проверка микропроцессора

1. Подайте на плату форматера питающее напряжение.
2. Проверьте наличие синусоидального сигнала на конт.135 микросхемы форматера U46. В случае отсутствия проверьте резистор R9 и при необходимости замените его.
3. Проверьте наличие сигнала RESET на конт.B8 разъема J1. Сигнал должен иметь «высокий» уровень – 5В. При отсутствии сигнала высокого уровня в указанной точке проверить исправность схемы формирователя сигнала RESET, которая находится на пате контроллера механизмов.
4. Проверить наличие сигнала RESET высокого уровня на конт.10 микросхемы форматера. При отсутствии сигнала проверить резистор R12 и конденсатор C4.
5. Проверить формирование на конт.27 (#CE) и конт.31 (#OE) сигналов низкого уровня. Стоит учесть, что эти сигналы при неисправностях ПЗУ или ОЗУ могут быть очень кратковременными, поэтому иногда для их регистрации необходимо перевести осциллограф в ждущий режим. Эти сигналы необходимо контролировать сразу при включении питания, поэтому сначала установите щуп осциллографа на соответствующие контакты процессора, и только затем подавайте напряжение питания. Указанные сигналы также можно контролировать непосредственно на выводах микросхемы ПЗУ (конт.65 и 66). Отсутствие сигналов #CE и #OE можно интерпретировать, скорее всего, как неисправность микросхемы форматера. Для исключения из «подозреваемых» элементов микросхемы ПЗУ, которая может «коротить» эти сигналы, обрезаются дорожки или отпаиваются конт.65 и 66 микросхемы ПЗУ и снова при включении проверяется наличие сигналов #CE и #OE. Если сигналы появились, то можно сделать вывод о неисправности ПЗУ отсутствие же сигналов теперь точно указывает на дефект микросхемы форматера.
6. Аналогичным образом проверяется формирование сигналов шины адреса ПЗУ A0-A18 (номера контактов см. на принципиальной схеме). Отличие заключается в том, что сигналы адреса активизируются высоким уровнем. Постоянно низкое напряжение на этих выводах со стороны процессора или ПЗУ говорит о неисправности. В нормальном состоянии на этих выводах наблюдается последовательность высокочастотных сигналов. Проверить причину отсутствия сигнала на какой–либо линии адреса также можно отпаиванием соответствующего вывода ПЗУ. Отсутствие сразу всех сигналов адреса, скорее всего, связано с неисправностью микросхемы форматера. В случае замыкания межу контактами на шине адреса может наблюдаться уменьшенная амплитуда сигналов на короткозамкнутых выводах.
7. Неисправность ПЗУ или форматера является самым неприятным случаем, т.к. оба эти элемента являются заказными, и приобрести их отдельно от платы не представляется возможным.
8. Наличие сигналов #CE и #OE в момент включения говорит о выполнении процессором его главной функции  - обращение к ПЗУ для чтения управляющих команд.

 

Проверка системной шины

1. Подайте на плату форматера питающее напряжение.
2. Проверьте наличие импульсных сигналов на шине данных Q0 – Q31 либо на форматере, либо на ПЗУ, либо на ОЗУ. Сигналы данных активируются высоким уровнем. Постоянно низкое напряжение на этих выводах говорит о неисправности одной из четырех микросхем. В нормальном состоянии на выводах шины данных наблюдается последовательность высокочастотных сигналов. При неисправности на одном или нескольких выводах устанавливается постоянно низкий уровень. Определить микросхему, которая шунтирует какой-либо разряд шины данных лучше всего поочередным отпаиванием соответствующих контактов на микросхеме ПЗУ, микросхеме форматера, микросхемах ОЗУ. В случае замыкания межу контактами на шине данных может наблюдаться уменьшенная амплитуда сигналов соответствующих разрядов.
3. При неисправности ОЗУ замените микросхему.
4. При неисправностях ПЗУ или форматера замените плату.

 

Проверка оперативной памяти

1. Подайте на плату форматера питающее напряжение.
2. Проверьте формирование на контактах шины адреса ОЗУ А0-А8 сигналов высокого уровня (номера контактов см. на схеме).  Постоянно низкое напряжение на этих выводах говорит о неисправности либо одной из двух микросхем, либо о неисправности микропроцессора. В нормальном состоянии на выводах шины данных наблюдается последовательность высокочастотных сигналов. При неисправности на одном или нескольких выводах устанавливается постоянно низкий уровень. Определить микросхему, которая шунтирует какой-либо разряд шины адреса лучше всего поочередным отпаиванием соответствующих контактов на микросхемах ОЗУ. В случае замыкания межу контактами на шине адреса может наблюдаться уменьшенная амплитуда сигналов соответствующих разрядов. Отсутствие сигналов A0-A8 на выводах форматера (конт. 46, 48, 50-53, 57-59) говорит, скорее всего, о его неисправности.
3. Проверьте формирование сигналов низкого уровня на конт.13 (#W), конт.28 (#UCAS),  конт.29 (#LCAS) и конт.14 (#RAS) микросхем ОЗУ. Эти сигналы при неисправностях ОЗУ могут быть очень кратковременными, поэтому иногда для их регистрации необходимо перевести осциллограф в ждущий режим. Эти сигналы необходимо контролировать сразу при включении питания, поэтому сначала установите щуп осциллографа на соответствующие контакты микросхем, и только затем подавайте напряжение питания. Указанные сигналы также можно контролировать непосредственно на выводах форматера (конт.39, 44, 61 - 64). Отсутствие перечисленных сигналов может быть вызвано как неисправностью микросхемы форматера, так и неисправностью микросхем ОЗУ. Для уточнения неисправной микросхемы, которая может «подсаживать» названные сигналы, обрезаются дорожки или отпаиваются соответствующие контакты микросхем ОЗУ, и снова при включении проверяется наличие сигналов на выводах форматера. Если сигналы появились, то можно сделать вывод о неисправности ОЗУ; отсутствие же сигналов можно интерпретировать, как дефект форматера. При полностью исправной схеме сигналы #W, #RAS, #UCAS, #LCAS представляют собой последовательность  регулярных высокочастотных импульсов.
4. Проверьте наличие импульсных сигналов на шине данных Q0 – Q31 на ОЗУ. Сигналы данных активируются высоким уровнем. Постоянно низкое напряжение на этих выводах говорит о неисправности одной из четырех микросхем. В нормальном состоянии на выводах шины данных наблюдается последовательность высокочастотных сигналов. При неисправности на одном или нескольких выводах устанавливается постоянно низкий уровень. Определить микросхему, которая шунтирует какой-либо разряд шины данных лучше всего поочередным отпаиванием соответствующих контактов на микросхеме форматера и на микросхемах ОЗУ. В случае замыкания межу контактами на шине данных может наблюдаться уменьшенная амплитуда сигналов соответствующих разрядов.

 

О тестировании интерфейса мы поговорим в одном из следующих номеров журнала, т.к. этот вопрос очень важен при диагностике любых принтеров. Отличий в тестировании интерфейсных схем принтера HP LaserJet 6L от тестирования интерфейса, например, матричных принтеров, практически никаких нет.

---

 

Понравилась статья? Узнали что-то новое и интересное?

Вы можете выразить благодарность автору статьи скромным денежным переводом.

рублей Яндекс.Деньгами на счет 41001206996010 (Развитие журнала "Мир периферийных устройства ПК")