印表機墨盒詳解：深度揭秘技術細節

新聞 05-28

【中關村在線原創】所有開車的人都知道儀錶盤上有個油量表，可以比較準確的預估剩餘的油量。汽車的郵箱容積最小也有幾十升，所以在裡面放上感測器不算多複雜的技術。但是印表機就不一樣了，印表機的墨盒很小，怎麼才能在小墨盒裡面知道還剩下多少墨水呢？不同的企業給出了不同的辦法，商場即戰場，保護墨盒就是保護企業的核心利益，但這背後是高科技。

印表機怎麼知道墨水沒有了？靠的是精妙的設計和高科技

墨盒餘量感知發展

想像一下：您在高速公路上開車，但是發現居然沒有油量表，隨時可能沒油，或是憑藉經驗來估算需要加油。這顯然比較盲目，但是在噴墨印表機誕生之後的很長一段時間裡，工作的模式其實差不多是這個樣子，用戶不知道墨盒還剩下多少墨水。

早期的印表機是不知道還有多少墨水剩餘的

作為印表機企業，當時的佳能、惠普、IBM（後來的利盟）儘管可能考慮了這個問題，但是問題比較棘手，相關的專利普遍都是1990年代的，而噴墨印表機是1980年代就開始銷售的產品，這兩者之間時間間隔很長。而愛普生的微壓電技術推出時已經是1990年之後的事情了。

汽車油箱可以用較大的零件來實現油量感知，但是印表機墨盒太小了

為什麼棘手？因為汽車油箱大，一個浮子和不複雜的可變電阻就解決了剩餘油量計算的問題，但是印表機的墨盒小，這些東西裝不進去，只能想別的辦法。開始的時候想出的辦法和汽車差不多，也是通過電極測量電阻，當墨水減少之後，電阻會變化。但是這樣就有了條件即墨水必須要導電才行，而墨水的水是純水並不導電，需要導電的染料，這就限制了墨水的種類，而且會導致墨盒複雜化成本過高。

印表機墨盒不透明的多

並且印表機的墨水大多數是染料墨水，所以盡量都是不透明的墨盒。怎麼才能在密閉的小盒子里獲得裡面還剩下多少墨水的信息呢？本文就是通過解析惠普、佳能、愛普生的專利來向大家解釋印表機是怎麼知道還有多少墨水的。

惠普墨盒的墨滴計數

在1995年，中國惠普向中國專利局申請了專利，名字叫做「用於噴墨列印系統的具有油墨保有量檢測電路的油墨容器及確定油墨保有量的方法「，中國專利號CN1151362C。

墨盒內的吸水材料有防止墨水因為重力淌出的作用

這裡要先明確的是幾個問題。首先墨盒裡面為何有很多聚合物」棉花「一樣的東西？因為墨盒是向下的，液體的特性就是要向下流動，墨盒首先要保障不會自己就往下流淌。要知道最早的噴墨列印產品都是水平發射的。所以實現的辦法就是要利用好表面張力，或是負壓。

左側的就是噴嘴，用加熱沸騰的辦法來噴出墨水

惠普專利的核心在於墨滴計數。我們知道熱發泡列印技術，原理是噴嘴附近有個電阻，這個電阻加熱導致墨水沸騰、噴出墨水。可以通過輸送給列印頭多少加熱墨水的信號，來估算噴射出去墨水的數量，這是統計方法之一。

連接列印頭的晶元來進行餘量計數

惠普的核心是計算墨滴數量來獲得消耗信息

當然這種辦法不夠準確，因為沸騰噴射出去的墨滴大小一致性一般，所以容易產生累計的誤差導致算不準。所以，惠普將這個稱之為近似計數，這是一個8位的二進位數據，可以表示2的8次冪，也就是256位。

惠普會通過精確的統計來裝入比預計的量多一點的墨水

在墨盒生產之前，惠普會進行測試，根據注入的墨水量和噴射的墨滴數來獲得一個數據，這個稱之為精確計數。墨盒上的晶元寫有這個數據，也就是每次256位計數寫滿的時候，會觸發一次精確計數，這個數字是墨盒墨水量的12.5%，也就是八分之一，然後這個8位二進位數再重新開始計算，這樣8次過後就把一個墨盒消耗完成。在墨盒內部也有感測器，來檢測墨水剩餘的情況。這個數據會返回給計算機，這樣計算機就知道消耗了多少墨水，驅動程序就能顯示墨水的剩餘狀態。

墨盒如何加墨

前文說了，最開始的噴墨印表機都沒有晶元，也不知道墨水還有沒有，所以當時可以通過打針的方式給墨盒自行加墨。作為OEM企業，惠普當然發現了這個問題，於是墨盒上開始出現晶元，就是為了杜絕這一問題。