Как устроен картридж Canon PG-445: губка, фильтр и термоголовка

Университет INKO · Лекция 01 · 5 мин чтения · ▶ видео 1:43

▶ Смотреть видео: как работает картридж PG-445 (1:43)

Оглавление

1. Что внутри картриджа

2. Почему чернила не вытекают

3. Как сопло выстреливает каплю

4. Что из этого следует на практике

5. Как заправить PG-445

6. Как заправить CL-446

7. Чернила и картриджи INKO, ответы на вопросы

Чёрный картридж PG-445 (и его увеличенная версия PG-445XL) — это не просто баночка с чернилами. Внутри него стоит сама печатающая головка: кремниевый кристалл с сотнями сопел толщиной меньше человеческого волоса. Каждое сопло выстреливает каплю, вскипятив чернила за миллионную долю секунды. Разберём картридж по частям.

• Технология: Canon FINE, термоструйная (Bubble Jet)

• Чернила: чёрные, пигментные

• Ресурс: ≈180 стр., XL ≈400 стр. (по ISO/IEC 24711)

• Точность: шаг капли 1/4800 дюйма

1. Что внутри картриджа

На рисунке — каретка принтера: она ездит по стальной направляющей, её тянет зубчатый ремень, а положение читается по прозрачной ленте-линейке (энкодеру) с тысячами штрихов. В каретке два картриджа: цветной CL-446 слева и чёрный PG-445 справа. У чёрного мы срезали переднюю половину, чтобы заглянуть внутрь.

• Губка держит чернила: капилляры не дают им вытечь через сопла. По мере печати она светлеет сверху.

• Фильтр — тонкая металлическая сетка на выходе из губки. Задерживает волокна, пыль и пузырьки воздуха.

• Головка — кремниевый кристалл с соплами внизу картриджа. У Canon FINE она встроена в каждый картридж и меняется вместе с ним.

• Контакты на задней стенке: через них принтер подаёт импульсы тока на нагреватели и читает данные картриджа.

• Вентиляция — отверстие и извилистый лабиринт на крышке: внутрь заходит воздух, а чернила не испаряются.

Пока каретка едет, головка печатает полосу строк. Затем принтер сдвигает лист, и каретка едет обратно — так страница складывается из полос.

2. Почему чернила не вытекают

Сопла смотрят вниз и открыты, но чернила из них не капают. Секрет — в губке. Капилляры губки удерживают чернила с небольшим разрежением: жидкость «хочет» остаться в порах сильнее, чем вытечь наружу. Это разрежение уравновешено силой поверхностного натяжения в каждом сопле, поэтому мениск — поверхность чернил — стоит ровно у края отверстия.

Когда чернила расходуются, их место занимает воздух. Он заходит через отверстие в крышке и длинный извилистый канал — лабиринт. Длинный путь сильно замедляет испарение, и картридж не пересыхает.

3. Как сопло выстреливает каплю

На рисунке — кусочек кристалла головки при огромном увеличении, в разрезе, соплами вверх (в принтере капли летят вниз). Снизу кремний со щелью подачи чернил, на нём нагреватели, над ними камеры, сверху пластина с соплами.

1. Нагрев, 0–1 мкс. Импульс тока разогревает нагреватель (около 20×20 мкм) примерно до 300 °C.

2. Пузырь, 1–4 мкс. Тонкий слой чернил вскипает, давление пара на миг — десятки атмосфер.

3. Выталкивание, 4–9 мкс. Пузырь, как поршень, выдавливает чернила через сопло.

4. Отрыв капли, 9–14 мкс. Пузырь схлопывается, столбик рвётся: капля в несколько пиколитров летит к бумаге со скоростью около 12 м/с.

5. Дозаправка, 14–60 мкс. Капиллярные силы снова наполняют камеру чернилами.

6. Готово, 60–100 мкс. Мениск вернулся к краю сопла — сопло может стрелять тысячи раз в секунду.

Всё это — без единой движущейся детали: только ток, тепло и пар. Поэтому термоголовку можно сделать маленькой и дешёвой и менять вместе с картриджем.

4. Что из этого следует на практике

• Печатайте хотя бы раз в неделю. В открытом сопле чернила медленно подсыхают, особенно пигментные. Регулярная печать и автоматическая прочистка не дают соплам засохнуть.

• Не трогайте сопла и контакты пальцами. Жир и пыль на контактной площадке приводят к ошибке «картридж не распознан», а на соплах — к полосам.

• Не держите картридж вне принтера. Каретка в парковке прижимает сопла к резиновому колпачку. Вынутый картридж без колпачка пересыхает за часы.

• Чернила должны подходить головке. Нагреватель кипятит чернила тысячи раз в секунду. От неподходящих чернил на нём нарастает нагар, а крупные частицы забивают сопла и фильтр. Поэтому для заправки и совместимых картриджей важны вязкость, чистота и размер частиц пигмента. Чернила INKO делаются с расчётом на термоголовки Canon.

• Полосы на печати — это обычно сопла, а не «кончились чернила». Запустите проверку дюз и прочистку из меню принтера, прежде чем менять картридж.

Схемы нарисованы по принципу работы термоструйных головок Canon FINE; размеры, время фаз и скорость капли — типичные значения для таких головок. Ресурс — по данным Canon для PIXMA MG2540S.

Другие лекции Университета INKO

• Epson L3250 изнутри: как работают СНПЧ и пьезоголовка

• Как строится цветовой профиль принтера: X-Rite i1Pro 2 и i1Profiler

• Пигментные чернила: как их делают и чем они отличаются от водорастворимых

• Как устроен картридж HP 655: мешочек, клапан и головка, которой в нём нет

Все лекции Университета INKO →