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

Университет INKO · Лекция 05 · 9 мин чтения · 🖱 интерактивная модель

🖱 Открыть интерактивную модель — каретка печатает, мешочек раздувается, клапан закрывается, капля вылетает из сопла

Оглавление

1. Картридж без головки

2. Что внутри: мешочек, пружина и лабиринт

3. Клапан и игла

4. Чип: что принтер знает о картридже

5. Как головка выстреливает каплю

6. Что из этого следует на практике

Картридж HP 655 весит несколько десятков граммов и выглядит как пластиковая коробочка с чипом. Но внутри у него маленький пневматический прибор: мешочек, пружина, лабиринт для воздуха и клапан, который открывается иглой. А главное — в нём нет печатающей головки. Головка живёт в каретке принтера и служит столько же, сколько сам принтер. Разберём, зачем так сделано и что это значит для того, кто печатает.

1. Картридж без головки

У многих недорогих струйных принтеров печатающая головка встроена в картридж: кончились чернила — выбросили и бак, и головку. У принтеров под HP 655 всё иначе. Головка — кремниевый кристалл с сотнями сопел — стоит в каретке, а четыре картриджа садятся сверху, каждый на свою иглу. Картридж — это только бак.

Так устроены HP DeskJet Ink Advantage 3525, 4615, 4625, 5525 и 6525. Плюсы понятны: картриджи проще и дешевле, а каждый цвет меняется отдельно — кончился жёлтый, остальные три работают дальше. Минус тоже есть: головку нельзя обновить заменой картриджа. Если она испорчена, это ремонт принтера. Поэтому всё, что происходит внутри картриджа, работает на одну цель — подать в головку чистые чернила без воздуха и не дать им вытечь.

В интерактивной модели каретка ездит над листом и печатает полосами, а счётчик ускорен: один проход — около 10 страниц. У чёрного картриджа прозрачная стенка, сквозь неё виден мешочек-регулятор. О нём — дальше.

2. Что внутри: мешочек, пружина и лабиринт

Сопла головки смотрят вниз и открыты. Чтобы чернила не капали из них сами, в баке держится лёгкое разрежение — порядка одного килопаскаля, примерно сотая доля атмосферы. Этой силы хватает, чтобы удержать чернила у края сопла, и не хватает, чтобы помешать головке их выстреливать.

В картридже Canon PG-445 разрежение держит губка. В HP 655 губки нет: бак закрыт, а под крышкой висит гибкий мешочек, соединённый с наружным воздухом. Снизу мешочек подпирает жёсткая пластина на пружине.

Когда головка забирает чернила, давление в баке падает. Атмосферный воздух заходит в мешочек, и тот раздувается ровно на объём ушедших чернил. Раздуться ему мешает пружина, поэтому разрежение не исчезает, а держится почти постоянным — от полного картриджа до пустого. В интерактивной модели это видно вживую: ведите курсором по рисунку — мешочек растёт, пружина сжимается, а разрежение меняется лишь на доли килопаскаля.

Воздух попадает в мешочек не напрямую, а через лабиринт — длинную извилистую канавку на крышке под этикеткой. Длинный узкий путь почти не пропускает пар, поэтому чернила не высыхают и не густеют месяцами. В самом конце мешочек раздувается на весь бак, пластина упирается — и разрежение начинает расти. Это и есть «картридж кончился».

3. Клапан и игла

Выход внизу картриджа закрыт резиновой пробкой — септой — с крошечной прорезью. Над ней пружинка прижимает стальной шарик. Когда картридж садится в каретку, игла каретки проходит сквозь пробку и приподнимает шарик: путь для чернил открыт. Под иглой стоит сетчатый фильтр, дальше канал ведёт в головку.

В интерактивной модели щёлкните по рисунку 2 — картридж поднимется. Шарик сразу ложится на пробку, резина смыкается вокруг прорези, и из снятого картриджа ничего не течёт. Точно так же игла не набирает воздух, пока картридж стоит на месте.

4. Чип: что принтер знает о картридже

За картриджем, на задней стенке, — плата с контактными площадками. Пружинные контакты каретки упираются в неё, когда картридж защёлкнут. В чипе записано, что это за картридж и сколько из него уже напечатано.

Уровень чернил принтер не измеряет — он его считает: каждая выстреленная капля учтена, а сумма записывается в чип. Поэтому шкала уровня — это расчёт. Ошибка «картридж не распознан» чаще всего значит, что контакты не касаются платы: картридж не до конца защёлкнут или площадки загрязнены.

Ещё одна особенность HP — обновления прошивки. Новая прошивка может перестать узнавать чипы совместимых картриджей. Если вы печатаете на совместимых картриджах, отключите автоматическое обновление прошивки в настройках принтера.

5. Как головка выстреливает каплю

Головка HP термоструйная, как и у Canon. Ниже — кусочек её кристалла при огромном увеличении, разрезанный по двум плоскостям и перевёрнутый соплами вверх; в каретке капли летят вниз, на лист. Снизу кремний со щелью подачи, на нём нагреватели, над ними камеры и пластина с соплами.

Один выстрел за 100 микросекунд

1. 0–1 мкс · Нагрев. Принтер подаёт на крошечный нагреватель импульс тока длиной около микросекунды. Поверхность разогревается примерно до 300 °C.

2. 1–4 мкс · Пузырь. Тончайший слой чернил над нагревателем вскипает. Растёт пузырь пара, давление в нём на миг достигает десятков атмосфер.

3. 4–9 мкс · Выталкивание. Пузырь, как поршень, выдавливает чернила через сопло. Над пластиной вырастает столбик с круглой головкой.

4. 9–14 мкс · Отрыв капли. Пар остывает, пузырь схлопывается. Столбик рвётся: капля в несколько пиколитров летит к бумаге со скоростью около 12 м/с.

5. 14–60 мкс · Дозаправка. Капиллярные силы снова наполняют камеру чернилами из щели подачи — их приносит игла из картриджа.

6. 60–100 мкс · Готово. Мениск вернулся к краю сопла. Цикл длится около 100 микросекунд, поэтому одно сопло стреляет тысячи раз в секунду.

Здесь нет ни поршней, ни мембран: только ток, тепло и пар. Но у этого способа есть условие — в камере всегда должны быть чернила. Они не только дают цвет, но и охлаждают нагреватель. Если в канал попал воздух, нагреватель греет пустоту и может перегореть за несколько циклов. В принтерах под HP 655 головка не меняется вместе с картриджем, поэтому эта поломка — самая дорогая.

6. Что из этого следует на практике

• Не оставляйте принтер без картриджей. Пустое гнездо — это открытая игла и канал, в который заходит воздух. Снятый картридж ставьте обратно как можно скорее.

• Меняйте картридж, когда принтер просит. В конце мешочек раздут, разрежение растёт, и головке становится трудно тянуть чернила. Печатать «до последнего» на пустом баке — риск для головки.

• Не трогайте контакты и выход картриджа пальцами. Жир на площадках чипа даёт ошибку распознавания, а грязь на пробке попадает в фильтр.

• Печатайте хотя бы раз в неделю. Сопла открыты, и чернила в них понемногу подсыхают. Регулярная печать и автоматическая чистка не дают им засохнуть.

• Полосы на печати — это обычно сопла. Сначала запустите проверку и очистку головки из меню принтера, и только потом меняйте картридж.

• Отключите автообновление прошивки, если печатаете на совместимых картриджах.

Картриджи INKO HP 655 XL — отдельно чёрный и набор из четырёх цветов — в каталоге картриджей для HP. Подойдут ли они к вашему принтеру — в подборе картриджа по модели принтера.

Другие лекции Университета INKO

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

• 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

Все лекции — в разделе Университет INKO (Инко).

Схемы показывают принцип работы, а не точный чертёж: размеры деталей картриджа, разрежение в баке, время фаз и скорость капли близки к типичным значениям для картриджей с мешочком-регулятором и термоструйных головок. Ресурс — по данным HP для оригинальных картриджей HP 655 (ISO/IEC 24711).