Что такое «чернильница?»
Картридж без печатающей головки представляет собой, по сути, пластиковый контейнер с чернилами.
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 имели именно такую конструкцию. И это позволяло экономным печатникам использовать их повторно (и даже многократно), заливая туда чернила сторонних производителей.
Как работает современный струйный принтер
Принтеры работают при помощи микроскопических капель чернил с несколькими цветами. Принцип работы струйного принтера похож на матричные агрегаты, но здесь вместо иголок применяются дюзы, через которые на лист бумаги и поступает в капельном виде краска. Размер каждой капли – несколько десятых микрон в диаметре (что существенно тоньше даже обычного человеческого волоса). Только под микроскопом можно увидеть множество мини-точек, из которых состоит изображение.
Капельки поступают на бумагу посредством выдавливания. И здесь у разных производителей используются разные технологии печати.
- Термический метод получил рождение в 70-х годах в Canon. Его суть заключается в микроскопичном элементе, который расположен в дюзах – он может мгновенно нагреваться до огромных температурных режимов. Это способствует образованию пузырьков газа, выталкивающих краску. Сегодня на этом методе работают бренды Canon и HP.
- Пьезоэлектрический вариант основан на том, что над дюзой располагается пьезокристалл. Когда на него подается электроток, он начинает изгибаться и тянет за собой диафрагмы. Создается повышенное давление, которое и выталкивает на материал каплю. Этот метод лег в основу создания аппаратов от Epson.
У каждой из этих технологий есть и свои плюсы и минусы.
- Термотехнология связана с высокими температурами. Это вызывает на образование нагарного слоя и способствует выходу из строя печатающей головки.
- Пьезоэлемент наиболее дешевый вариант и позволяет достигать больших скоростей в работе.
Есть у любых струйных печатающих устройств и свои недостатки. Самыми главными из них являются медленный процесс работы и высокая себестоимость печати. Еще одним моментом является использование фотобумаги со специальным покрытием для распечатки фотографий. Кроме того, у картриджа небольшой размер, а потому и невыгодный ресурс.
Последний аспект указывает на существенную дороговизну в обслуживании устройства. Таким образом, при постоянной смене картриджей в струйниках, это существенно отразится на бюджете. Однако выход найден – печатающие агрегаты с СНПЧ.
Эпоха чипов
Затем «Epson» в борьбе с заправщиками стала снабжать свои картриджи чипами (миниатюрными микросхемами), которые учитывали расход чернил.
Теперь, даже если пользователи заливали картридж чернилами «по самую маковку», чип с железным упрямством сообщал принтеру о том, что «чернила закончились». И принтер требовал смены картриджа.
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
Картриджи с печатающей головкой могут иметь две разновидности. Одна из них содержит в одном корпусе печатающую головку (в нижней части) и резервуар для чернил (или резервуары, если картридж цветной).
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.
Струйный картридж. Что внутри?
Струйный картридж – это основной сменный блок струйного принтера, заправленный чернилами и оснащённый специальными механизмами и приспособлениями для переноса чернил на бумагу.
В наиболее общем виде струйный картридж состоит из ёмкости-резервуара для чернил (секции для чернил, чернильницы), крышки, печатающей головки и пластины с контактами для снятия показаний счётчика чернил и управления соплами головки картриджа.
На рисунке резервуар для чернил окрашен в синий цвет. В реальности он может быть изготовлен как из цветного, так и из прозрачного пластика.
Крышка картриджа
Крышка картриджатакже изготавливается из пластика и традиционно окрашивается в цвет чернил, которыми он заправлен. На крышке картриджа можно увидеть отверстия для заправки, предусмотрительно оставленные изготовителем.
Кроме отверстий для заправки на крышке имеются отверстия для выхода воздуха и поддержания оптимального давления внутри картриджа.
Резервуары для чернил
Внутри струйного картриджа расположены резервуары для чернил: в чёрном картридже находится только один резервуар, в цветном картридже – три резервуара для чернил жёлтого, пурпурного и голубого цветов. Такое устройство характерно для бюджетных моделей струйных принтеров.
Односекционный и трёхсекционный струйные картриджи
Более дорогие струйные принтеры, предназначенные для фотопечати, имеют от 4 до 8 картриджей-чернильниц различных цветов.
Внутри ёмкости-резервуара струйного картриджа размещается поглощающий материал для удержания и равномерного распределения чернил. Чаще всего в роли такого материала выступает микропористая губка, изображённая на рисунке.
В некоторых струйных картриджах HP вместо абсорбирующей губки имеются автоматические клапаны и подпружиненные эластичные воздушные мешки.
Когда поступает команда печати, чернила из картриджа поступают в сопла печатающей головки.
Печатающая головка
Печатающая головка – это важнейший механизм струйного принтера. От неё непосредственно зависит качество отпечатков.
В некоторых моделях струйных принтеров печатающая головка располагается не в картридже, а в самом принтере. Сравнение картриджей с печатающей головкой и без таковой представлено ниже.
В правой части рисунка на картридже видны три отверстия, через которые чернила поступают в печатающую головку, расположенную в принтере.
В левой части рисунка печатающая головка расположена не в принтере, а на чернильнице. Она представляет собой узкую металлическую пластину на нижней части картриджа, состоящую из множества микроскопических отверстий. Под отверстиями располагается огромное количество миниатюрных полостей (сопел, дюз), в которые чернила поступают из ёмкости-резервуара картриджа. Одна из последних печатающих головок, изготовленных компанией Canon, насчитывает 3072 сопла (по 512 сопел для каждого из 6 цветов).
Многократно увеличенное изображение одной дюзы печатающей головки струйного картриджа
Дюзы печатающей головки Диаметр дюзы печатающей головки струйного картриджа значительно уже диаметра среза человеческого волоса. Благодаря микроскопичности дюз чернила не могут самостоятельно выливаться наружу. Чем меньше дюза печатающей головки, тем меньше размер вылетающей из неё капли. В свою очередь, чем меньше чернильная капля – тем меньше зернистость изображения и тем выше его чёткость, точность, разрешение.
С другой стороны, чем меньше дюза печатающей головки, тем больше вероятность засыхания в ней чернил и выхода картриджа из строя. Следовательно, чем мельче дюзы печатающей головки – тем струйный картридж капризнее.
Размер и форма дюз в струйных принтерах дифференцируется в зависимости от модели принтера и технологии струйной печати. На рисунке ниже представлены три дюзы печатающих головок струйных принтеров, использующих различные технологии печати. капля 4 pl
капля 3 pl
капля 5 pl
Дюзы печатающих головок струйных принтеров, использующих различные технологии струйной печати
Дюза струйного картриджа с микропьезо-печатью значительно больше, чем струйного картриджа с термоструйной печатью. Но благодаря технологии менискового контроля капли вылетающие из микропьезо-дюзы могут быть меньше капель, вылетающих из узких сопел. Применение микропьезо технологии позволяет получать чернильные капли размером 3 pl при диаметре дюзы в 25 мкм. В термоструйной печати самые маленькие капли имеют размер в 4-5 pl.
Сопла печатающей головки В различных принтерах сопла располагаются на печатающей головке по-разному.
Некоторые производители оснащают свои картриджи соплами одинакового размера, другие чередуют мелкие и более крупные дюзы, располагая их в шахматном порядке.
Чернила
Следующим неотъемлемым элементом струйного картриджа являются чернила. Чернила могут быть разных типов: пигментные, сублимационные, водорастворимые, твёрдые, сольвентные и другие. Выбор вида чернил зависит от технологии струйной печати.
Следует использовать для печати лишь те чернила, которые полностью подходят для данного струйного принтера. От качества используемых чернил зависит качество печати и ресурс бесперебойной работы струйного принтера.
Непременным требованием к чернилам для струйных принтеров является тонкий спектральный состав, наличие которого обеспечивает свежесть и чистоту оттенков. Чтобы при помощи основных цветов чернил при печати получались новые интересные оттенки, необходимо чтобы чернила при высыхании оставались прозрачными и не меняли свой цвет. Чернила должны быть нетоксичными, экологически чистыми и устойчивыми к выцветанию.
Особые элементы
Картриджи, предназначенные для пьезоэлектрической печати, оснащены пьезоэлектрической пластиной, способной выгибаться под влиянием электрического тока. Выгибаясь, пластина уменьшает объём чернильного резервуара, и чернила выдавливаются из дюз на бумагу.
Струйные картриджи, предназначенные для пузырьково-струйной и термоэлектрической печати, оснащены нагревательными элементами, которые разогревают чернила до температуры закипания и образования пара. Чернила, нагреваясь, образуют пузырьки, которые выталкивают чернильные капли из сопел на бумагу.
Чипы В последнее время почти все производители оснащают свои струйные принтеры защитными микросхемами, которые делают заправку картриджей более дорогостоящей и сложной, а в некоторых случаях – совершенно невозможной.
Чип струйного картриджа
В памяти чипа струйного картриджа хранится информация о типе картриджа, его производителе, дате и времени изготовления, дате активации, эффективном периоде использования, количестве установок картриджа в принтер и количестве израсходованных чернил. Подсчёт количества израсходованных чернил является весьма условным, и на самом деле якобы «пустой» струйный картридж может оказаться заполненным чернилами на 30-50 %.
Картридж всех времен и народов НР №45
Существует и другая разновидность картриджа с печатающей головкой.
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».
Упругая пружина изнутри распирает гибкие стенки и поддерживает в картридже некоторое разрежение.
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.
Если с ним бережно обращаться – он выдерживает десятки заправок. Заправляется он через отверстие в нижней части, которое закрыто стальным шариком и заклеено круглой бумажной наклейкой.
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.
