打印机墨盒详解：深度揭秘技术细节

打印机墨盒详解：深度揭秘技术细节  中关村在线 2019-05-28 11:12:07
【中关村在线原创】所有开车的人都知道仪表盘上有个油量表，可以比较准确的预估剩余的油量。汽车的邮箱容积最小也有几十升，所以在里面放上传感器不算多复杂的技术。但是打印机就不一样了，打印机的墨盒很小，怎么才能在小墨盒里面知道还剩下多少墨水呢？不同的企业给出了不同的办法，商场即战场，保护墨盒就是保护企业的核心利益，但这背后是高科技。
打印机怎么知道墨水没有了？靠的是精妙的设计和高科技
墨盒余量感知发展
想象一下：您在高速公路上开车，但是发现居然没有油量表，随时可能没油，或是凭借经验来估算需要加油。这显然比较盲目，但是在喷墨打印机诞生之后的很长一段时间里，工作的模式其实差不多是这个样子，用户不知道墨盒还剩下多少墨水。
早期的打印机是不知道还有多少墨水剩余的
作为打印机企业，当时的佳能、惠普、IBM（后来的利盟）尽管可能考虑了这个问题，但是问题比较棘手，相关的专利普遍都是1990年代的，而喷墨打印机是1980年代就开始销售的产品，这两者之间时间间隔很长。而爱普生的微压电技术推出时已经是1990年之后的事情了。
汽车油箱可以用较大的零件来实现油量感知，但是打印机墨盒太小了
为什么棘手？因为汽车油箱大，一个浮子和不复杂的可变电阻就解决了剩余油量计算的问题，但是打印机的墨盒小，这些东西装不进去，只能想别的办法。开始的时候想出的办法和汽车差不多，也是通过电极测量电阻，当墨水减少之后，电阻会变化。但是这样就有了条件即墨水必须要导电才行，而墨水的水是纯水并不导电，需要导电的染料，这就限制了墨水的种类，而且会导致墨盒复杂化成本过高。
打印机墨盒不透明的多
并且打印机的墨水大多数是染料墨水，所以尽量都是不透明的墨盒。怎么才能在密闭的小盒子里获得里面还剩下多少墨水的信息呢？本文就是通过解析惠普、佳能、爱普生的专利来向大家解释打印机是怎么知道还有多少墨水的。
惠普墨盒的墨滴计数
在1995年，中国惠普向中国专利局申请了专利，名字叫做“用于喷墨打印系统的具有油墨保有量检测电路的油墨容器及确定油墨保有量的方法 “，中国专利号CN 1151362 C。
墨盒内的吸水材料有防止墨水因为重力淌出的作用
这里要先明确的是几个问题。首先墨盒里面为何有很多聚合物”棉花“一样的东西？因为墨盒是向下的，液体的特性就是要向下流动，墨盒首先要保障不会自己就往下流淌。要知道最早的喷墨打印产品都是水平发射的。所以实现的办法就是要利用好表面张力，或是负压。
左侧的就是喷嘴，用加热沸腾的办法来喷出墨水
惠普专利的核心在于墨滴计数。我们知道热发泡打印技术，原理是喷嘴附近有个电阻，这个电阻加热导致墨水沸腾、喷出墨水。可以通过输送给打印头多少加热墨水的信号，来估算喷射出去墨水的数量，这是统计方法之一。
连接打印头的芯片来进行余量计数
惠普的核心是计算墨滴数量来获得消耗信息
当然这种办法不够准确，因为沸腾喷射出去的墨滴大小一致性一般，所以容易产生累计的误差导致算不准。所以，惠普将这个称之为近似计数，这是一个8位的二进制数据，可以表示2的8次幂，也就是256位。
惠普会通过精确的统计来装入比预计的量多一点的墨水
在墨盒生产之前，惠普会进行测试，根据注入的墨水量和喷射的墨滴数来获得一个数据，这个称之为精确计数。墨盒上的芯片写有这个数据，也就是每次256位计数写满的时候，会触发一次精确计数，这个数字是墨盒墨水量的12.5%，也就是八分之一，然后这个8位二进制数再重新开始计算，这样8次过后就把一个墨盒消耗完成。在墨盒内部也有传感器，来检测墨水剩余的情况。这个数据会返回给计算机，这样计算机就知道消耗了多少墨水，驱动程序就能显示墨水的剩余状态。
墨盒如何加墨
前文说了，最开始的喷墨打印机都没有芯片，也不知道墨水还有没有，所以当时可以通过打针的方式给墨盒自行加墨。作为OEM企业，惠普当然发现了这个问题，于是墨盒上开始出现芯片，就是为了杜绝这一问题。
芯片起到计数、防伪等多重作用
在很长的时间内，都是一种“魔高一尺，道高一丈”的技术竞赛：惠普不断提高墨盒的安全性保护利益，第三方企业想的就是怎么破解这些安全芯片，欺骗打印机和驱动程序，让它们以为是新墨盒，当然最多的还是衍生出来的各种连供机。
惠普大墨仓连供机：满足加墨、超低成本需求
惠普看到了用户的需求：与其用户进行高风险改装，不如惠普作为OEM企业直接推出用户可以加墨的连供型产品，这就是惠普的大墨仓系列。当然惠普并没有停止墨盒式产品：墨盒式一体机在使用的便利性等方面还是要区别于连供产品的，而市场也是多元化的，要有不同的产品满足不同用户的需求。
本期关于墨盒的知识就介绍到这里了，我们下期再见。

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楼主的文笔不错！