Из чего состоит принтер: что внутри, конструкция картриджа

Верхняя крышка с отверстиями

Чтобы ответить на вопрос о том, как устроен картридж струйного принтера, необходимо начать его описание с крышки. Крышка данного расходного материала изготавливается из пластика и обычно окрашивается в цвет красок, которыми наполнена его ёмкость. На крышке, как правило, находится несколько отверстий, предназначенных для повторной заправки расходного материала. Чаще всего изготовитель предусматривает их, но нередко пользователям приходиться делать дырочки в крышке изделия самостоятельно. Помимо отверстий, закрытых с помощью наклеек, на данной составной части картриджа имеются дырочки, позволяющие выходить воздуху и поддерживать внутри него оптимальный уровень давления.

Головка для печати

В первую очередь нужно подчеркнуть, что устройство картриджа струйного принтера с головкой для печати является немного более сложным по сравнению с моделями без данного элемента. Именно от этой головки и находится в непосредственной зависимости качество печати. В некоторых принтерах струйной разновидности она расположена не в картридже, а в самом устройстве. Головка для печати представляет собой небольшую пластину из металла, которая расположена на нижней части расходного материала. Она состоит из большого количества отверстий, под которыми расположено множество т.н. дюз.Диаметр дюз настолько мал, что даже диаметр среза волоса человека превышает его. Благодаря таким небольшим размерам дюз краска не можете самостоятельно вылиться наружу. Чем меньше диаметр дюз и соответственно чернильных капель, тем меньшей зернистостью будет обладать отпечатываемое изображение. В свою очередь, это положительным образом сказывается на чёткости, разрешении и точности картинки. Но с другой стороны небольшой диаметр дюз резко повышает риск засыхания в ней краски и выхода расходного материала из строя. Таким образом, чем мельче полости на головке, тем картридж капризнее.

Чип и особые элементы

В последние годы большинство производителей производят картриджи для принтеров струйных моделей вместе со специальными защитными микросхемами. Их наличие делает заправку данных расходных материалов более сложной и дорогостоящей, а порой и вовсе невозможной. Всё это вынуждает пользователей таких картриджей по мере их расходования покупать им замену, что обходится на порядок дороже, нежели процедура перезаправки.В самом чипе, как правило, хранятся такие сведения, как тип расходного материала, название производителя, дата активации, время изготовления, количество израсходованной краски и т.д. Правда хитрые умельцы научились взламывать протокол записи такого элемента и перепрограммировать его. В ответ компании вначале попытались изменить протокол записи, после чего разработали новые микросхемы с большим числом контактов. Однако и данная задача была со временем решена, т.к. на рынке появились большое количество чипов, выпускаемых сторонними изготовители, которые нашли широкое применение в СНПЧ.

К элементам особой категории относится пьезоэлектрическая пластина, которая применяется для одноимённого метода печати. Данный элемент способен выгибаться под воздействием электрического тока. При выгибании пластина способствует уменьшению объёма резервуара, в результате чего краски выдавливаются из мельчайших дюз на поверхность листа бумаги. Есть также специальные нагревательные элементы, которые предназначаются для таких видов печати, как термоэлектрическая и пузырьково-струйная. Данные элементы способствуют разогреву краски и ее преобразование в газообразное состояние. Чернила при нагревании формируют небольшие пузырьки, которые способствуют выталкиванию капелек краски из сопел на поверхность листа бумаги.

Подробнее о чернилах

В состав чернил может входить 6-14 компонентов, каждый из которых обладает своим функциональным назначением. Качество данной продукции зависит от целого ряда физических характеристик, которые заключаются в вязкости, поверхностном натяжении, проводимости, цветовой абсорбции, видимом цвете, а также чистоте. Последняя характеристика является особенно важной, т.к. всевозможные примеси, которые бывают в чернилах, могут забить дюзы и вызвать поломку всего принтера.

Абсорбционная губка

Губка, находящаяся внутри емкости картриджа представляет собой поглощающий материал, функция которого заключается в удержании красящего вещества. Обычно в качестве материала такого типа используется губка с микропористой структурой.

Таким образом, устройство струйного картриджа является не особо сложным и количество элементов, из которых он состоит, является минимально возможным. В свою очередь, это позволят производителям как оригинальных, так и совместимых расходных материалов оптимизировать их стоимость и делать печать более доступной. Несмотря на это, перезаправка струйного картриджа является в несколько раз более выгодным вариантом, нежели покупка новой детали.

Что такое «чернильница?»

Он снабжен системой клапанов и переходных камер. Такие картриджи именуются в народе «чернильницами».

Они имеют отверстие в нижней части, закрытое клапаном, через которое чернила поступают в штуцер головки.

Вокруг отверстия расположена резиновая уплотняющая манжета. Когда чернильницу устанавливают в принтер, штуцер головки отодвигает клапан и «въезжает» в чернильный резервуар.

В верней части картриджа имеется отверстие для выравнивания давления. Чернила по мере расхода постепенно замещаются воздухом. Первые картриджи фирмы «Epson» имели именно такую конструкцию. И это позволяло экономным печатникам использовать их повторно (и даже многократно), заливая туда чернила сторонних производителей.

Особенности оборудования

В качестве тонера используют положительно заряженные порошковые красители. Тогда как лазер проецирует картинку отрицательными частицами. То есть, по законам физики тонер будет притягиваться к фотопроводнику – цилиндру.

Подобный принцип взяли на вооружение бренды «Ксерокс», «Кэнон» и НР. Такой подход позволяет организовать высокую степень детализации изображения. Но в этом случае расход тонера немногим увеличен.

Производители лазерной техники «Эпсон», Kyocera и Brother используют свою технологию печати. Частицы тонера здесь имеют отрицательный заряд, а лазер меняет полярность не участков, где окажется порошок, а пустующих зон. То есть проецирование происходит методом исключения. Подобное решение позволяет более равномерно разместить краситель по бумаге и при этом сэкономить порошок.

Техника премиального уровня оснащена более продвинутыми технологиями. К примеру, помимо работы с лазером и цилиндром идёт уменьшение статического заряда бумаги, что препятствует слипанию листов. Такой функционал придётся как нельзя кстати, если речь идёт о больших объёмах печати. Тонер в отличие от красок для струйных принтеров надёжно удерживается на оттиске: не истирается, не пачкается, и сохраняется заметно дольше.

Эпоха чипов

Затем «Epson» в борьбе с заправщиками стала снабжать свои картриджи чипами (миниатюрными микросхемами), которые учитывали расход чернил.

Хитрые пользователи взломали протокол записи в чип и научились «уговаривать» его с помощью специальных устройств – программаторов. Ответным ходом фирма сначала изменила протокол записи, а затем и соорудила новые чипы с большим числом контактов и новым протоколом.

Но и эта загадка была разгадана, появились чипы сторонних производителей, которые особенно широко стали использовать в СНПЧ (системах непрерывной подачи чернил). В общем, известное состязание «брони и снаряда» продолжается. Отметим, что область применения чипов в последние годы сильно расширилась. Их применяют и в картриджах для лазерных принтеров.

Картриджи с печатающей головкой

Резервуар обычно заполнен впитывающим материалом (разновидностью поролона), который прилегает непосредственно к печатающему узлу.

Перед ним имеется фильтр с очень мелкими ячейками, препятствующий проникновению сгустков чернил и твердых частиц. В противном случае эти частицы и сгустки попали бы в сопла и забили бы их. И печать стала бы невозможной.

Картриджи с печатающей головкой рассчитаны на однократное применение (о чем говорит надпись на упаковке — «for single use only»).

Экономные пользователи научились заливать туда чернила, благо, что ресурс головки в них обладает некоторым запасом. Такой картридж имеет вентиляционные отверстия (под наклейкой) для выравнивания давления, через которые его и можно заправить.

Со временем поролон теряет свои свойства и может удерживать все меньшее количество жидкости. При этом возникает проблема, связанная с неправильным отображением уровня чернил в картридже драйвером принтера.

В картриджах HP с печатающей головкой чипа, учитывающего расход чернил, в большинстве случаев нет. Расход подсчитывается программно драйвером, который периодически сообщает его принтеру. Если картридж новый, то расход подсчитывается правильно.

Если же он заправлен повторно, принтер, идентифицируя, что картридж тот же, считает, что он пуст. И на экране компьютерного монитора периодически появляется сообщение с требование его замены.

Это представляет собой известное неудобство, так как непонятно – принтер «полосит» потому, что нет чернил в картридже, или потому, что забиты сопла?

Но научились бороться и с этим – хотя и не во всех случаях. Чтобы обмануть принтер и считать его картридж новым, заклеивают часть контактных площадок картриджа скотчем и вставляют его в принтер. После этого его извлекают, заклеивают другие площадки и вновь вставляют его. После нескольких таких манипуляций принтер позволяет себя «уговорить». Теперь можно работать!

Существует множество типов картриджей, поэтому дать какие-то универсальные рекомендации о заклейке контактов в рамках данной статьи не представляется возможным. Есть еще одни способ, который иногда срабатывает.

Принтер помнит данные лишь о нескольких последних картриджах. Сменив их несколько штук, можно заполнить эту область памяти принтера, и следующий (повторно заправленный) картридж будет считаться новым.

Но и после этого комфортной работа бывает не всегда. Фирменные картриджи заправляются через область сопел (снизу) и в вакууме. Пользователь же заправляет их сверху (через вентиляционные отверстия) и без всякого вакуума. Поэтому чернила заполняют полость неравномерно, остаются воздушные пузырьки.

В результате картридж приходится заправлять чаще обычного, доливая по 1-3 мл чернил. Это больше относится к цветным картриджам, имеющим в одном корпусе емкости для 3-х цветов.

Особенности цветной печати

Среднебюджетная лазерная техника комплектуется четырьмя разноцветными контейнерами с чёрным, синим, жёлтым и красным тонером. Премиальные модели предлагают более широкий ряд оттенков, куда также включены неспектральные цвета, вроде пурпурного или коричневого.

Принцип работы цветных принтеров аналогичен черно-белым с той лишь разницей, что каждый картридж оставляет свой цвет, после чего уступает место другому. Бюджетные модели комплектуются обычным валом, который выступает в роли посредника. Здесь за каждый оборот наносится отдельный цвет. После вал делает оттиск на бумаге.

Технология 4-проходной лазерной печати HP

Более продвинутые в техническом плане модели для каждого контейнера/цвета имеют отдельный лазер, что заметно ускоряет процедуру печати. Но такая техника стоит заметно дороже, поэтому использовать её в бытовых условиях нецелесообразно.

Что касается качества оттисков, то струйные принтеры здесь выигрывают. Порошкообразный сухой тонер не может передать всю сочность цветов, с чем прекрасно справляется вязкая краска. Цена цветного лазерного принтера в разы больше струйного. Последний проигрывает только по стоимости комплектующих: тонер гораздо дешевле одноразового картриджа.

Картридж всех времен и народов НР №45

Типичный представитель – НР51645 (№45) для принтера фирмы НР.

Он содержит в себе герметичный контейнер с гибкими стенками и упругой пружиной внутри и печатающую головку.

Перед печатающей головкой также имеется фильтр с очень мелкими ячейками, не пропускающий сгустки и прочий «мусор».

Сила тяжести уравновешивается пониженным давлением, и чернила в отсутствие печати не вытекают.

Картридж №45 – весьма удачная разработка фирмы НР и используется до сих пор.

Жаль, что принтеры для работы с такими картриджами больше не выпускаются. Этот рекордсмен обладает достаточно большой емкостью – 42 мл и большим ресурсом печатающей головки. Он хорошо поддается заправке.

При повторном использовании этого картриджа проблема с неправильным отображением уровня чернил остается. Решается она тем же способом – манипуляциями с заклеиванием отдельных контактов.

Еще одно достоинство этого картриджа состоит в том, что имеет герметичный контейнер для чернил. Таким образом, сопла изнутри не подсыхают, только снаружи. Поэтому можно реанимировать даже такие экземпляры, которые, будучи пусты, были сняты и пролежали несколько месяцев отдельно от принтера.

Немного истории

Косвенным изобретателем этого вида принтером можно считать Уильяма Томсона. Но его изделие не было «струйником» как таковым, а назначалось для записи приема сообщений с телеграфов. Но принцип печати заключался в применении электростатических законов для «управления» падающими каплями краски на бумагу. Было это давно — в 1867 году.

Подобная технология получила возрождение уже в середине прошлого столетия с легкой подачи инженеров фирмы «Сименс». Их изобретения использовались в разных приборах для фиксации данных на бумаге. Но также имели значительные недостатки: высокая цена, плохое качество воспроизводимой картинки.

Вскоре в струйной печати были использованы законы пьезоэлектрики и кристаллы. Все это стало возможно из-за способности последних при определенном воздействии «излучать» электроны, а при проходе тока менять форму. Уже позже в компании Canon был придуман другой способ «выдавливания» краски из чернильниц. Жидкость выходила в виде пара под воздействием высокой температуры.

Первыми изобретателями цветной струйной печати были специалисты из фирмы HP. Любой оттенок «готовился» смешиванием трех цветовых красок: синей, красной, желтой.

Как устроен струйный картридж Canon

Устройство картриджа струйного принтера Canon включает в себя перечисленные ниже элементы:

• корпус,
• печатающая головка (иногда ее называют соплами или дюзами),
• впитывающий материал, расположенный внутри корпуса.

Рассмотрим строение картриджа струйного принтера более подробно.

Под крышкой цветного расходника располагаются три отсека – по одному на каждый основной цвет. В моделях для черно-белой печати отсек всего один.

Впитывающий материал вплотную подходит к так называемой приемной площадке, которая подает чернила на головку (сопла).

Электронные контакты картриджа служат для получения команд от принтера. От чистоты и исправности контактов зависит сама возможность печати – если контакты засорены или повреждены, принтер перестанет опознавать расходник.

Конструкция картриджа струйного принтера, оснащенного печатающей головкой, требует особого внимания. Дюзы имеют микроскопические размеры, и в них часто засыхают чернила. При попытке печати опустевшим картриджем дюзы перегреваются и могут сгореть, окончательно выведя расходник из строя. Поэтому за чистотой печатающей головки и уровнем чернил важно постоянно следить.

Возможные проблемы при эксплуатации и восстановлении струйных картриджей

Наиболее популярные модели офисных принтеров – HP, Lexmark, Canon – имеют очень ограниченный ресурс картриджей. Однако несколько простых советов помогут продлить ресурс чернильниц, избежать проблем и сократить расходы на повторную заправку.

• При перезаправке следует использовать только качественные чернила (например, Ink Tec или WWM). Не стоит пытаться заправить картридж обычными чернилами, предназначенными для перьевых ручек – это ухудшит качество печати и приведет к тому, что впитывающий материал очень быстро засохнет.
• После перезаправки и установки картриджа необходимо дать принтеру команду произвести прочистку. Это позволит избежать пропусков («белых полос») при печати.
• Ни в коем случае нельзя опустошать картридж полностью. Принцип работы картриджа струйного принтера таков, что при печати расходник сильно греется – чернила поступают на бумагу за счет прогрева термоэлемента. Сам термоэлемент имеет очень маленькие размеры и охлаждается только за счет пропускания чернил. Если чернила закончились, термоэлемент перегревается и сгорает. Восстановить его уже невозможно.
• Если планируется не пользоваться принтером более двух недель, необходимо перед перерывом полностью заправить картридж. Это не даст чернилам быстро пересохнуть.
• При завершении печати сначала нужно отключать принтер кнопкой «OFF» и только потом вынимать его вилку из розетки. При правильном выключении каретка принтера паркуется на специально предназначенное для этого место, устройство которого закрывает дюзы и не позволяет чернилам высыхать.

Картриджи с печатающей головкой

Головка является важнейшим компонентом картриджа, ведь от нее напрямую зависит качество оттиска на бумаге. Головка – это тонкая пластинка из металла, располагающаяся в нижней части корпуса. На головке имеются отверстия – сопла или дюзы. Их количество различно – например, на некоторых картриджах Canon насчитывается более трех тысяч сопел.

Что такое дюзы картриджа?

Дюзы – это ми