Как сделать "вечным" картридж  струйного принтера?

А. НЕМЦЕВ, г. Белгород

Струйный принтер в хозяйстве радиолюбителя — вещь, на мой взгляд, очень нужная. Распечатка в цвете материалов из Интернета, схем, документации дает заметный выигрыш в наглядности и информативности. Поэтому я в свое время приобрел струйный принтер HP Deskjet D1460 фирмы Hewlett Packard, как самый недорогой и простой по конструкции.

На первых порах общения с этим изделием пришлось столкнуться с неудобством, связанным с некорректной работой программы—драйвера, поставляемой с принтером на CD. После нескольких попыток пробной печати выяснилось, что в сменных картриджах, установленных в принтере, уже закончились чернила, после чего программа—драйвер принтера стала назойливо напоминать о необходимости купить новые картриджи. Как известно, стоимость такого комплекта  соизмерима со стоимостью нового принтера.  Пришлось искать пути выхода из создавшейся ситуации.

В результате многочисленных экспериментов мне удалось разработать методику продления жизни термоструйных картриджей фирмы HP с номерами 21, 22, 27, 28, 56—59. Картриджи этой фирмы более поздних выпусков — 95—98, 100—102, 121, 130—132, 134—136, 138, 140, 141, 338, 339, 342—344, 348 — конструктивно подобны прежним, но менее надежны в работе и имеют более "хитрый" алгоритм идентификации программой.

С  картриджами других фирм эксперименты я не проводил, но известно, что метод термоструйной печати использован практически во всех струйных принтерах, кроме Epson.

Рассмотрим устройство термоструйного цветного картриджа на предмет выявления "слабых мест". Конструктивно он представляет собой пластмассовую коробку (рис. 1), заполненную гигроскопичным абсорбером — поролоном. Внутреннее пространство разделено перегородками на три отсека. К телу абсорбера примыкает микропористая сетка—фильтр 1 (рис.2)

, которая служит для тонкой очистки чернил и доставляет немало хлопот при использовании чернил плохого качества.

Пройдя через фильтр, чернила попадают в камеру 2, выполняющую функции капилляра. Дно камеры — собственно печатающая головка, основу которой представляет кристалл кремния в виде решетки 3 (рис. 2, рис.3).

 Просветы решетки хорошо видны на рис. 2 (фильтр удален). Кристалл черного канала имеет два просвета, а цветных — три (рис. 3). На кристалле выполнены микросхема управления дюзами и пленочные резисторы — нагревательные элементы. К кристаллу примыкает гибкий плоский кабель 1, соединяющий контактные площадки на кристалле с соответствующими на картридже. Снаружи кристалл кремния закрывает сопловая пластина 2 (см. фрагмент на рис. 3). Общее описание принтера и картриджей представлено в [1].

Понятно, что корпус с поролоном всегда можно очистить от чернил. В крайнем случае, ­— аккуратно сколоть верхнюю крышку картриджа, вынуть поролон и промыть картридж внутри. При необходимости абсорбер и фильтр легко заменить. В сети Интернет немало рекомендаций и статей, посвященных методам промывки, удаления остатков чернил и заправки таких картриджей с помощью одноразовых шприцев, поэтому подобные вопросы оставлены за рамками статьи. Никаких сложностей и проблем с этим быть не должно, так как все чернила имеют водную основу и хорошо растворяются в воде. Кроме того, производители чернил обычно предлагают различные очищающие жидкости для промывки. Однако не стоит забывать, что все операции, связанные с промывкой картриджей, необходимо производить дистиллированной водой.

Никаких необратимых изменений собственно чернила, находящиеся в пластмассовом корпусе, вызвать не могут, необходимо только периодически следить за чистотой внутри картриджа и присутствием чернил на сопловой пластине. Также следует отказаться от использования пигментных чернил для черного канала и использовать только водорастворимые чернила, которые практически не засыхают в картридже и не имеют абразивных частиц.

 Таким образом, печатающая головка термоструйного картриджа  является единственным узлом, в котором происходят необратимые изменения, в результате которых картридж окончательно приходит в негодность и программа принтера блокирует работу принтера, при этом начинает мигать светодиод на его передней панели.

Технология печати, разработанная фирмой HP, предусматривает почти мгновенное нагревание чернил в тонком слое до температуры около 500 ^оС [2]. Отсюда становятся понятными причины столь непродолжительного срока службы картриджа.

Из практики хорошо известно, что если понизить напряжение питания лампы накаливания всего на несколько процентов, то срок ее службы увеличивается в разы. Эта же идея оказалась верной и по отношению к термоструйному принтеру.

 В результате экспериментов выяснилось, что можно значительно снижать мощность, подводимую к картриджу, путем уменьшения амплитуды подаваемых на картридж импульсов без сколько-нибудь заметного ухудшения качества печати.

Дальнейшие эксперименты привели к возможности дополнительного снижения питающего картридж напряжения и, следовательно, степени разогревания термоголовки путем подбора чернил. В результате напряжение питания картриджей с 16 В удалось понизить до 12…13 В без потери качества печати.

Я опробовал несколько экземпляров картриджей и оказалось, что при понижении питающего напряжения первым перестает печатать всегда только черный канал, т. е. "плато" у цветного всегда заметно шире. Поэтому замена типа используемых чернил имеет смысл только в черном картридже.

Для изменения режима эксплуатации термоструйных картриджей согласно рассматриваемой методике изменению подвергся только источник питания принтера HP Deskjet D1460, выполненный в виде отдельного блока. Блок необходимо аккуратно разобрать и в верхней части корпуса установить миниатюрный переменный резистор СПО-0,5 сопротивлением 1 кОм, который будет выполнять роль регулятора выходного напряжения. Этот резистор вместе с добавочными R2 и R3 (рис. 4, 5)

 подключен к микросхеме DA1 AS431(аналоги КА431, TL431) — к выводам 1 и 2 вместо имеющегося резистора сопротивлением 1,5 кОм (позиционного номера он не имеет; его необходимо удалить). Внешний вид доработанного блока показан на рис. 6.

К принтеру HP Deskjet D1460 от блока питания подаются два значения питающего напряжения: 16 и 32 В. Уменьшение одновременно обоих в требуемых пределах не сказывается на работоспособности принтера, так как в нем имеется узел стабилизации в цепях питания микроконтроллера и сервосистемы. Принтер сохраняет работоспособность при изменении второго значения напряжения в пределах 21...32 В.

Напряжение питания каналов картриджа 16 В не стабилизировано и поступает к ним через последовательную цепь, состоящую из транзисторных переключателей в составе микросхемы на плате каретки—держателя. Таким образом, изменяя напряжение питания принтера, изменяем амплитуду импульсов в цепях резисторов — нагревательных элементов и, соответственно, степень разогревания печатающей головки. 

Налаживание  принтера состоит из проверки доработанного блока питания и калибровке регулятора напряжения. Для этого к выходному разъему — к среднему и крайнему его выводам — вместо принтера подключают лампу накаливания  КМ-48-50. Вращая ручку регулятора выходного напряжения, убеждаются, что пределы изменения напряжения на лампе соответствуют 21,5...32 В.

Затем подключают блок к принтеру и производят пробную печать при напряжении 32 В. Продолжая печатать, плавно снижают напряжение и отмечают маркером на ручке регулятора выходного напряжения положение, соответствующее пропаданию на отпечатке черного цвета — это и будет нижний порог питающего напряжения.

В дальнейшем этот порог можно заметно понизить, если подобрать другие чернила. Я получил хорошие результаты в режиме быстрой печати при использовании чернил на основе водорастворимого красителя для фотопечати H58/В, H77/В, Н78/В производства фирмы WWM — они работают при меньшем напряжении питания картриджа, позволяют получать отпечатки более высокого качества и имеют невысокую стоимость. На всех режимах хорошо работают также пигментные чернила Barcon для заправки картриджей НР51645А.

В заключение следует обратить внимание на одну важную деталь. В процессе эксплуатации струйного принтера нужно не допускать попадания чернил на контактные площадки картриджей и каретки-держателя, так как это, вероятнее всего, приведет к выходу из строя картриджей или принтера.

К сожалению, принтеры НР, как правило, не имеют сетевого выключателя, из-за чего принтер все время потребляет от электросети некоторую мощность. Кроме того, для инициализации приходится каждый раз выключать его и снова включать, что не всегда удобно.

Для борьбы с некорректной работой программы—драйвера принтеров НР и частым их "зависанием" проще всего установить выключатель питания прямо на сетевом шнуре. Желательно также заменить сглаживающий оксидный конденсатор в блоке питания (он самый большой на печатной плате) на другой, емкостью 33 мкФ на напряжение не менее 400 В. Это уменьшит время его разрядки при выключении принтера, и процесс обнуления будет происходить быстрее.

Если кнопку (микропереключатель) датчика открывания верхней крышки принтера заменить миниатюрным тумблером и укрепить его на передней панели, то появится возможность приостанавливать процесс печати и работать со снятой верхней частью корпуса принтера, что для любителей и экспериментаторов всегда очень важно. Функция остановки печати программой—драйвером принтера предусмотрена, но работает очень медленно и поэтому крайне неудобна.

Каковы же достоинства и недостатки печати "холодными" картриджами?

Хорошо то, что работа становится более безопасной для картриджей, особенно в режиме чистки и при быстрой печати, а также в случаях сплошной заливки страницы чернилами. Уменьшается вероятность образования накипи и сгустков чернил в зазорах термоголовки, появляется возможность использовать другие, более "легкие" (менее вязкие) чернила.

К недостаткам можно отнести некоторое ухудшение четкости получаемых отпечатков из-за уменьшения скорости выброса чернил из сопел термоголовки, однако этот дефект малозаметен. Более существенным недостатком я бы счел вероятность появления пробелов в самом начале процесса печати страницы из-за того, что к этому моменту термоголовка не успевает полностью разогреться до нужной температуры. Однако подобный недостаток присущ только черному (одноцветному) картриджу и легко устраним выбором оптимального режима печати регулятором напряжения питания.

В заключение еще раз напомню, что в процессе эксплуатации струйного принтера важно не допускать попадания чернил на контактные площадки картриджей и каретки—держателя, так как это с большой вероятностью приведет к выходу из строя картриджа или принтера.

   ЛИТЕРАТУРА:

1. Зызюк А. О ремонте и эксплуатации струйного принтера — Радио, 2009, № 3, с. 24—26.

2 .Технологии струйной печати. — http://www.wwm.ua/rus/support/articles/ink_jet/2003/05/13/15/.