Системы контроля тонера копиров, принтеров и МФУ
Со времён появления самых первых копировальных аппаратов перед конструкторами возникла очевидная и не совсем простая проблема. Ведь любой аппарат, использующий принцип «сухой ксерографии», расходует во время своей работы тонер — это аксиома. А раз тонер расходуется, то нужно вовремя восполнять этот расход.
Хорошо автомобилисту — на приборной панели автомобиля есть индикатор уровня горючего, который работает от самого обыкновенного поплавкового датчика. А вот как и чем лучше всего контролировать уровень тонера, конструкторы до сих пор так и не решили. Использовать магнитные свойства? Электрическую проводимость? Поглощение и отражение ультразвука? Оптическую непрозрачность?
В дело пошло всё, и поэтому на сегодняшний день существует весьма большое разнообразие конструкторских решений датчиков тонера.
Для начала небольшая классификация основных типов датчиков.
Во-первых, подобные датчики можно условно разделить по назначению на:
- собственно датчики определения наличия (отсутствия) тонера;
- датчики соотношения (концентрации) смеси тонер-девелопер; применяются, соответственно, только на аппаратах с отдельным девелопером (но не на всех подобных аппаратах).
Во-вторых, датчики разделяются по принципу действия на:
- индуктивные — реагируют на магнитную проницаемость тонера (или смеси тонер-девелопер),
- ультразвуковые — реагируют на поглощение ультразвука в тонере,
- оптические — реагируют на прерывание светового потока тонером,
- емкостные или «антенные» — реагируют на изменение ёмкости при попадании тонера между обкладок конденсатора.
Теперь более подробно о принципах действия и особенностях приведённых типов датчиков.
1. Индуктивные
Используют в своей работе эффект сдвига фаз между «опорной» волной переменного тока и волной, прошедшей через катушку индуктивности.
Дабы не влезать в «глубокую физику», можно сказать очень просто: волна переменного тока, проходя через катушку индуктивности, начинает отставать (буквально — по времени) от такой же волны, не прошедшей через катушку. Это и называется «сдвигом по фазе» между волнами.
Чем больше индуктивность катушки, тем больше это самое отставание. Далее применяется так называемый фазовый детектор, который сравнивает обе («опорную» и «отставшую») волны и выдаёт на своём выходе напряжение, пропорциональное отставанию одной волны от другой.
Величина отставания зависит от величины индуктивности катушки: чем больше индуктивность, тем больше отставание. А индуктивность зависит не только от собственных параметров катушки, но ещё и от магнитной проницаемости окружающей среды.
Если вокруг катушки есть материал с высокой магнитной проницаемостью (девелопер или магнитный тонер), то индуктивность катушки возрастёт. А вот если в девелопер начать добавлять немагнитный тонер, то индуктивность будет уменьшаться. Соответственно будет изменяться сигнал на выходе фазового детектора.
На сегодняшний день такой датчик является, пожалуй, наиболее точным и надёжным из всех. И также одним из самых дорогих.
Конструктивное исполнение индуктивных датчиков может быть довольно разным, в зависимости от его назначения.
Если такой датчик применяется в качестве простого определителя «есть тонер или нет», то в его конструкцию иногда добавляют после фазового детектора триггер Шмитта для предотвращения ложных и хаотических срабатываний. Также такие датчики применялись ранее в дешёвых аппаратах с системой с отдельным девелопером. В системах с отдельным девелопером современных аппаратов, разумеется, сигнал с выхода фазового детектора поступает непосредственно на контроллер аппарата, где и оценивается по уровню. Генератор «синусоиды» может быть и внешним, но чаще всего делается в корпусе датчика.
Как уже говорилось, индуктивные датчики весьма надёжны. И неприятности в работе систем контроля тонера на этих датчиках чаще связаны не с датчиками, а с «внешними причинами» (хотя, к примеру, на аппаратах Kyocera зачастую всё совсем наоборот). Иногда неприятности связаны с тем фактором, что индуктивный датчик контролирует очень малое пространство бункера. Поэтому во многих аппаратах предусмотрены специальные «чистилки», которые постоянно чистят сам датчик и пространство вокруг него, дабы на датчик не примагничивался тонер или девелопер и, тем самым, не сбивалась работа системы.
Плюсы и минусы.
В плюсах очень высокая точность и весьма хорошая надёжность.
В минусах — дороговизна и контроль очень малого пространства бункера.
Как проверить.
Тестером, разумеется. Взять что-нибудь металлическое (лучше парамагнетик) и приблизить его к датчику — выходной уровень должен измениться.
Как эмулировать.
Если нужно проверить работоспособность цепи определения концентрации тонера в аппаратах с отдельным девелопером, то в качестве эмулятора берём самый банальный потенциометр килоом на десять (с линейной характеристикой для удобства). Отключить сам датчик от контроллера и подключить к контроллеру потенциометр (крайние выводы потенциометра на «плюс» и на «корпус», средний вывод на сигнальную шину). Теперь, регулируя потенциометр, можно проверить, как реагирует контроллер на сигнал датчика. Иногда этот способ очень помогает, если надо «выгнать» из девелопера тонер, не допуская попадания в бункер нового тонера.
Как отключить с сохранением работоспособности аппарата.
Если речь идёт об аппаратах с раздельным девелопером, то никак. Вообще никак. Только замена.
Если же нужно смоделировать датчик, который просто определяет, есть тонер или нет, то сначала нужно выяснить, какой выходной уровень сигнала с датчика аппарат считает «разрешающим» (ведь существуют не только датчики наличия тонера, есть ещё и датчики наличия отработки). Если это «единица», то отключаем датчик и соединяем «плюс» и сигнальную шину разъёма контроллера резистором килоом эдак в пять. Вообще, лучше сначала посмотреть на напряжение питания датчика, и в зависимости от него уже подбирать сопротивление. Если же разрешающий уровень «ноль», то (опять же отключив датчик) соединяем «корпус» и сигнальную шину разъёма контроллера резистором сопротивлением примерно в килоом.
Если же датчик наличия тонера исправен, а вы или кто-то другой засыпали вместо тонера измельчённое окаменевшее дерьмо мамонта и не хотите себе в этом признаваться, то наклейте на рабочую поверхность датчика что-нибудь металлическое (лучше из парамагнетиков).
О желательности и нежелательности применения методов отключения датчиков в самом конце статьи.
2. Ультразвуковые
Всё очень просто: ультразвук эффективно поглощается сыпучими телами, вот и весь принцип действия. Объяснять что-то сверх этого, на мой взгляд, просто не нужно. Благо, что применяются такие датчики только кэноновцами, и то не в очень большом количестве аппаратов.
Такие датчики достаточно надёжные и точные.
Плюсы и минусы.
В плюсах надёжность и увеличенный по сравнению с индуктивными объём контролируемого пространства.
В минусах — ценник и всё-таки не совсем полный контроль пространства бункера.
Как проверить.
Сначала тестером, не вынимая датчик из бункера (высыпать для проверки тонер из бункера и засыпать потом тонер в бункер, как я думаю, не слишком большой труд). Далее — заменой. Если есть время и желание, можно сделать коробку из пластмассы, поместить туда датчик и экспериментировать сколько угодно, посыпая датчик тонером.
Что касается эмуляции и отключения, то делаем по аналогии с индуктивным датчиком, лишь с поправками на реальную схемотехнику, конечно, и постоянно вспоминая, что этот датчик на металл не реагирует.
3. Оптические
В современных аппаратах для контроля наличия тонера оптические датчики применяются только в «пороговом режиме» — они определяют лишь сам факт: есть тонер в бункере или его нет. Датчики, анализирующие отражение светового потока от пятна тонера на фотобарабане или промежуточном носителе, теперь используются только для контроля насыщенности изображения и оказывают влияние только на напряжение на вале проявления. А когда-то «датчики отражения» использовались и для контроля смеси тонер-девелопер. Но не будем сейчас вспоминать душераздирающие истории с «перетонитом» на аналоговых рикохах — это совсем отдельная грустная историческая тема.
Принцип действия прост как огуречный пупырышек: излучение от светодиода поглощается тонером и, как следствие, не попадает на фотоприёмник. И всё.
Плюсы и минусы.
В плюсах исключительная простота и возможность контроля практически всего пространства бункера (хотя бы по одной оси).
В минусах — имеют свойство запыляться и прекращать из-за этого нормально работать. А ещё могут блокировать чипы на аппаратах Canon (HP).
Как проверить.
И опять же тестером. Фотоприёмник можно проверить обычным фонариком (но только не светодиодным), контролируя выходной уровень. Излучатель проверяется косвенно — если фотоприёмник срабатывает от фонарика, а от излучателя не срабатывает то вывод очевиден: либо излучатель накрылся медным тазом, либо свет в самом деле не доходит от излучателя к приёмнику. А ещё на излучатель можно посмотреть через фотоаппарат.
Как эмулировать.
Опять же очень просто: если нужно смоделировать неосвещенный фотоприёмник, то просто прерываем световой поток между излучателем и приёмником. Если же нужно смоделировать освещенный приёмник, то подключаем любой диод между «корпусом» и сигнальной шиной разъёма (в правильной полярности, разумеется).
Как отключать с сохранением работоспособности аппарата.
Не надо такого делать. Просто не надо. Незачем лезть с паяльником (в большинстве случаев) к работающему датчику. Методы эмуляции, описанные чуть выше, гораздо проще и лучше.
Не могу не вспомнить ещё один «оптический» вариант конструкции датчика тонера. «Механооптическая» система от фирмы OKI — собственная эксклюзивная попытка этой фирмы сделать систему, контролирующую все пространство бункера. Эта система очень хорошо и очень подробно описана на сайте уважаемого KudesNIK’а, и всем, кому выпало неимоверное счастье нарваться на неисправности этой системы (или просто есть желание удивиться изыскам конструкторского разума) очень рекомендую туда заглянуть.
А теперь скажем большое спасибо фирме Canon за последнюю рассматриваемую систему — емкостную. Я понимаю, что очень и очень многие сейчас сказали совсем другие слова вместо «спасибо», но всё-таки рассказать о ней надо.
4. Емкостная или «антенная»
Применяется сейчас только в системах проявления с магнитным тонером. Принцип действия основан на изменении параметров своеобразного конденсатора, образованного оболочкой вала проявления и «антенной», при попадании тонера между его обкладками. При этом переменная составляющая напряжения проявления начинает проходить на вход схемы контроля.
Конденсатор образуется из оболочки магнитного вала и «антенны» — металлического стержня, расположенного параллельно магнитному валу на небольшом расстоянии; это обкладки конденсатора. В отсутствие тонера между обкладками находится лишь воздух, поэтому ёмкость конденсатора мала. При попадании тонера между обкладками ёмкость возрастает на порядки, ведь тонер — это частицы проводника (магнитная компонента), окружённые слоем изолятора (пластификатор). Конечно, магнетит или феррит далеко не самые лучшие проводники, а пластификаторы не самый лучший изолятор, но такая смесь, да ещё и из частиц микронных размеров, очень сильно увеличивает ёмкость конденсатора.
В результате увеличения ёмкости переменная составляющая начинает проходить на вход компаратора системы контроля. На другой вход компаратора через делитель подаётся переменная составляющая напряжения проявления и используется в качестве опорного уровня. Но сигнал с «антенны» не имеет постоянного уровня — тонер постоянно перемешивается в бункере. Поэтому приходится применять ещё и программную обработку сигнала с компаратора, чтобы получить стабильное усреднённое значение. Также для этого устанавливается «круговая мешалка», которая перемешивает тонер вокруг антенны и хоть как-то помогает сохранять относительную стабильность плотности тонера в зазоре конденсатора.
Система крайне ненадёжна и чувствительна ко многим параметрам. Проводящие свойства магнитной составляющей тонера, изоляционные качества пластификатора тонера, плотность частицы тонера и плотность частиц тонера в зазоре конденсатора, надёжность электрического контакта между антенной и ответным контактом аппарата — всё это влияет на работу системы, и зачастую очень сильно.
Поэтому такая система очень привередлива к тонеру: чаще всего именно из-за не совсем подходящего тонера и случаются неприятности. Вторым основным фактором появления неприятностей служит контакт между «антенной» и аппаратом — конечно, входное сопротивление компаратора довольно велико, но плохой контакт между «антенной» и аппаратом запросто может прервать или ослабить сигнал. Эти контакты вообще всегда желательно делать из материалов с хорошей токопроводностью, неокисляемых и не составляющих гальванических пар. Но копроэкономика как всегда побеждает, поэтому применяется в лучшем случае сталь. Поэтому очень рекомендую как можно тщательнее очищать (даже иногда «нулёвой» наждачной бумагой) эти контакты — это одно из самых ненадёжных мест в такой системе. Также могут быть утечки с «антенны», обламывание «круговой мешалки» и т.д., но это уже редкость и экзотика.
Плюсы и минусы.
В плюсах контроль большого объёма бункера.
В минусах — всё остальное.
Как проверить.
А никак. То есть, конечно, можно подключить осциллограф и посмотреть амплитуду и форму сигнала на входе компаратора. Но практического смысла в этом деянии нет никакого — амплитуда и форма меняются быстро и хаотично. Поэтому лучше всего проверять устанавливая заведомо рабочий картридж (или блок проявления), а проще всего проверять, подключая эмулятор.
Как эмулировать.
Ну, раз система конденсаторная, то и эмулировать нужно конденсатором, подключая его между оболочкой магнитного вала и «антенной».
Входные сопротивления компараторов в разных аппаратах разные, поэтому сказать точно, какую ёмкость нужно применить, нереально. Обычно достаточно единиц нанофарад, иногда десятков. И ещё очень рекомендую не забывать, на какое напряжение нужно применять конденсатор, а для этого рекомендую вспомнить максимальный размах переменной составляющей на магнитном вале: около двух киловольт. При меньшем рабочем напряжении эмулирующий конденсатор может запросто пробиться, хотя это и не приведёт к каким-либо страшным последствиям: всё-таки ограничитель уровня на входе компаратора присутствует, а уровень на выходе компаратора будет в допустимом диапазоне. Большинство способов эмуляции, о которых я читал, как раз и приводят к такой ситуации. Вместо конденсатора можно использовать и резистор — получается дешевле, и размеры «эмулятора» уменьшатся.
Как отключать с сохранением работоспособности аппарата.
Проще всего — эмулятором. Но сначала надо разобраться, в каких случаях можно отключать систему контроля, а в каких не рекомендуется. Если мы имеем дело с картриджем «всё в одном», то можно смело отключать — ничего неприятного не будет. Но если мы говорим о блоках проявления с отдельными тубами с тонером и с отдельной системой подпитки тонером, то. Отключение системы контроля приведёт и к отключению системы подпитки, а это приведёт к тому, что очень скоро аппарат начнёт выводить белый лист. Так что если вы или клиент не очень хотите периодически «напитывать» тонер вручную, то в таких аппаратах отключать контроль тонера ни в коем случае не нужно. Проще и спокойнее будет отремонтировать. Или всё-таки набраться мужества, задушить земноводное и заменить тонер, если «вдруг» попался неподходящий.
МИР ПЕРИФЕРИЙНЫХ УСТРОЙСТВ ПК
Датчики количества тонера лазерных принтеров и копировальных аппаратов. Часть 1.
Практически каждый, мало-мальски приличный принтер, оборудован системой, контролирующей количество тонера в бункере. Наличие данной системы позволяет избежать ситуации, когда принтер, распечатывая задание при пустом бункере с тонером, портит бумагу и отнимает время пользователя. Кроме того, система контроля количества тонера дает возможность оценивать, пусть даже и приблизительно, количество страниц, которое еще можно распечатать на установленном картридже и оценить количество страниц, уже отпечатанных на данном картридже. Производителями оргтехники разработано множество способов контроля количества тонера, основанных на различных физических явлениях и принципах.
Во-первых, давайте разберемся, что мы будем относить к датчикам тонера. Дело в том, что достаточно многие современные аппараты имеют возможность вести учет отпечатанных страниц, а, значит, имеют возможность определять и приблизительное количество израсходованного тонера, не имея при этом «аппаратного» датчика количества тонера. В этом случае, в аппарате имеется программный счетчик отпечатанных страниц, который и является ключевым элементом при определении ресурса картриджа. В реальности же аппарат не в состоянии определить количество тонера, а поэтому здесь можно столкнуться с некоторыми нестыковками. При подсчете количества тонера на основе счетчика страниц предполагается, что тонер занимает какую-то определенную площадь листа, т.е. вводится такое понятие, как процент заполнения листа.
Так, например, если печать ведется с очень малым заполнением страниц (или если печатаются пустые листы), то, естественно, расход тонера является минимальным. Однако через определенный период времени, т.е. после распечатки, например, 2500 страниц (в принтерах типа HP LJ1300), могут появляться сообщения о том, что тонер закончился, хотя в реальности, тонера в картридже будет достаточно. А при печати изображений с очень плотным заполнением (например, фотографии на весь лист), мы получим противоположную ситуацию, когда принтер будет считать, что тонера в картридже вполне достаточно, хотя в реальности, на изображении мы уже будем видеть белые продольные полосы. Таким образом, «программные» датчики количества тонера не способны оценивать реальное его количество. Еще можно отметить, что значение программного счетчика может храниться, как в энергонезависимой памяти принтера, так и в чипе памяти на самом картридже. Здесь нужно понять, что чип на картридже не является системой контроля количества тонера, и, тем более, не является датчиком тонера. Чип может являться лишь местом, где хранятся значения программного счетчика, т.е. чип является внешней энергонезависимой памятью (и то далеко не всегда – достаточно широко распространены идентификационные чипы, в которых хранится только лишь номер картриджа).
Именно поэтому в принтерах и копировальных аппаратах, предназначенных для более или менее профессионального использования, обязательно должны устанавливаться датчики количества тонера. Информация, полученная от этих датчиков, используется программным обеспечением аппаратов для того, чтобы заранее предупредить пользователя о необходимости приобретения расходных материалов, а также используется для блокировки аппаратов или остановки процесса печати в тот момент, когда количество тонера станет критически низким. Такая блокировка печати, не давая работать при малом количестве тонера, позволяет предотвратить ситуацию, при которой все задание (или его часть) будет испорчена из-за плохого качества отпечатков. Хотя здесь можно отметить, что в некоторых аппаратах, например в принтерах Hewlett Packard LaserJet, пользователь, используя меню принтера, может отказаться от такой функции, и принтер будет продолжать печатать даже при низком уровне тонера, невзирая на сообщения от датчика тонера.
Когда мы говорим про «аппаратные» датчики тонера, то, на самом деле, необходимо подразумевать датчики окончания тонера, т.е. их функцией является определения момента, когда тонер закончится (или его количество станет ниже критического уровня). Оценка количества тонера (например, в процентах или граммах) не является функцией этих датчиков и они не способны выдавать подобную информацию.
В основу работы «аппаратных» датчиков тонера могут быть положены самые различные физические явления. К сегодняшнему дню можно отметить использование в лазерных принтерах и копировальных аппаратах датчиков тонера следующих типов:
— индуктивный (прямой, непосредственный) датчик;
— датчик антенного типа;
Кроме того, в аппаратах с двухкомпонентной системой проявки для определения момента окончания тонера, чаще всего, задействованы датчики контроля плотности изображения.
Пьезоэлектрический датчик
Датчики пьезоэлектрического типа являются одними из самых распространенных в оргтехнике. Основой датчика является пьезоэлектрический (кварцевый) резонатор, размещенный внутри бункера с тонером. Этот резонатор приводит в колебание внешнюю мембрану, соприкасающуюся с тонером. Так как датчик должен соприкасаться с тонером, то, естественно, его размещают в блоке проявки, например, как это показано на рис.1.
Рис.1 Местоположение пьезоэлектрического датчика тонера
Во многих случаях пьезоэлектрический датчик скрыт крышками блока проявки, поэтому получить доступ к нему можно только лишь после демонтажа этих крышек, но выглядеть он, все равно будет также. Резонатор датчика генерирует сигнал синусоидальной формы с частотой около 15-18 кГц, т.е. датчик работает на звуковой частоте. В этом можно легко убедиться, если включить аппарат с пустым тонерным бункером – вы должны будете услышать высокочастотный «писк». Когда бункер заполнен тонером, колебания резонатора прекращаются. Это вызвано тем, что тонер всей своей массой давит на мембрану датчика, мешая ее колебаниям. В результате, синусоидальный сигнал на выходе датчика отсутствует. По мере расходования тонера, его масса уменьшается, и давление на мембрану ослабевает. Мембрана начинает совершать колебательные движения, и на выходе датчика появляется синусоида. Появление этой синусоиды и будет означать, что тонер в бункере скоро закончится. Схема пьезоэлектрического датчика представлена на рис.2. Синусоидальный сигнал, формируемый пьезоэлектрическим датчиком, впоследствии преобразуется интегрирующей цепью в сигнал постоянного тока и буферизируется. Именно таким образом получают дискретный сигнал (например, TTL-уровня), воспринимаемый микропроцессором аппарата.
Пьезоэлектрический датчик может выдавать ложные сигналы. Это вызвано тем, что датчик размещен только в одном месте тонерного бункера, а тонер в нем может располагаться крайне неравномерно. Если в районе датчика количество тонера упадет, но при этом в остальной части бункера тонера вполне достаточно, то такой датчик, все равно, выдаст сигнал о малом количестве тонера. Чтобы исключить ложные срабатывания, датчик пьезоэлектрического типа должен опрашиваться несколько раз, и при каждом опросе он должен выдавать непрерывный сигнал в течение достаточно длительного периода времени. В качестве примера можно привести алгоритм работы пьезоэлектрического датчика в таком классическом копировальном аппарате, как Canon NP-1215.
Итак, микропроцессором аппарата Canon NP-1215 пьезоэлектрический датчик тонера опрашивается в течение 5 секунд после выполнения каждого задания. Если датчик в течение всех этих пяти секунд непрерывно выдает синусоидальный сигнал, показывающий отсутствие тонера, то такое состояние записывается в оперативную память аппарата, как «первое предупреждение» об окончании тонера. Однако на панель управления данное сообщение пока не выводится. После выполнения следующего задания, датчик опять опрашивается микропроцессором в течение тех же 5 секунд. И если на выходе датчика опять в течение всего этого времени непрерывно формируется синусоидальный сигнал, то это интерпретируется, как «второе предупреждение» об окончании тонера. И только теперь на панели управления начинает мигать световой индикатор, соответствующий малому количеству тонера. Здесь стоит обратить внимание на тот факт, что и «первое предупреждение» и «второе предупреждение» хранятся в оперативной памяти аппарата, а это значит, что при его выключении все эти состояния сбрасываются. Таким образом, выключение аппарата и затем его включение, приводит к сбросу состояния «мало тонера»
Возможен и другой вариант контроля пьезоэлектрического датчика тонера, как это, например, реализовано в аппарате Canon GP-220. В этой модели пьезоэлектрический датчик опрашивается в момент, когда включается муфта проявительного вала, и он начинает вращаться, т.е. датчик опрашивается только в моменты, когда происходит перемешивание тонера. Датчик тонера может выдавать синусоидальный сигнал в течение всего времени вращения проявительного вала. Это будет означать полное отсутствие тонера в бункере проявки, что сопровождается соответствующей индикацией на управляющей панели. Однако если в бункере имеется некоторое количество тонера, то датчик может выдавать прерывающийся сигнал отсутствия тонера, т.е. датчик показывает то присутствие, то отсутствие тонера. При этом соотношение сигналов наличия и отсутствия тонера будет определять реальное количество тонера в бункере. В этом случае, микропроцессор аппарата подсчитывает время активности сигналов, соответствующих отсутствию тонера. И если сумма периодов активности сигнала превышает некоторое, заранее установленное значение (для GP-220 это 20 секунд), то выводится сообщение о малом количестве тонера («первое предупреждение»). При этом копировальный аппарат может работать, но на панели управления появляется индикация, предупреждающая о скором окончании тонера. Если сумма длительности периодов срабатывания датчика не превышает 20 секунд, то счетчик сбрасывается и очищается. Если же любой из периодов активности сигнала отсутствия тонера превышает значение 160 секунд, то выводится сообщение об отсутствии тонера («второе и последнее предупреждение»). При этом печать уже будет невозможна до тех пор, пока тонер не будет загружен. Алгоритм контроля количества тонера в аппарате Canon GP-220 поясняется на рис.3.
Рис.3 Алгоритм опроса датчика тонера в аппарате Canon GP-220
Кроме того, на корректность срабатывания датчика может оказывать влияние тонер, находящийся на поверхности мембраны. Тонер, скапливающийся на поверхности датчика, может, наоборот, показывать наличие тонера в бункере, в то время как, в реальности, его там нет. Чтобы избежать такой проблемы, в состав системы проявки вводится очиститель датчика тонера. Этот очиститель представляет собой подпружиненную скобу, которая периодически соскребает тонер с мембраны датчика (рис.4). Этот скребок приводится в действие тем же механизмом, который обеспечивает перемешивание тонера.
Рис.4 Очистка пьезоэлектрического датчика тонера
Механический датчик
Применение датчиков механического типа характерно для уже устаревших аппаратов среднего класса и класса высокопроизводительных устройств. На сегодняшний день датчики подобного принципа действия используются крайне редко. Устройство механического датчика представлено на рис.5.
Рис.5 Один из вариантов механического датчика тонера
Датчик состоит из трех частей:
1) Непосредственно датчика, представляющего собой фотопрерыватель, который реагирует на пересечение светового потока.
2) Зонда, выполняющего функцию толщинометра. Этот зонд представляет собой подвижную планку, способную вращаться вокруг своей оси. Зонд размещен на оси лопаток, перемешивающих тонер, и поэтому он вращается в толще тонера. На зонде размещается постоянный магнит.
3) Актюатора датчика, представляющего собой подвижный механизм, перемещение которого и обеспечивает прерывание светового потока фотопрерывателя. На актюаторе размещен еще один постоянный магнит, магнитное поле которого взаимодействует с магнитным полем магнита, находящегося на зонде толщинометра. Эти магнитны размещены таким образом, что при взаимодействии их магнитных полей, они отталкиваются друг от друга. Другими словами, актюатор механического датчика тонера перемещается под действием магнитного поля.
Принцип работы датчика основан на движении зонда в тонере. Зонд имеет форму крыла и поэтому он «плывет» в толще тонера. Когда тонера в проявительном бункере достаточно много, его плотная масса создает для крыла зонда подъемную силу и поэтому крыло зонда «плывет» в тонере, не опускаясь на дно бункера (рис.6-а). При этом актюатор датчика находится в верхнем положении, и датчик регистрирует состояние «наличие тонера», т.е. толщина массы тонера достаточна для работы аппарата.
Рис.6 Принцип функционирования механического датчика тонера
Когда количество тонера значительно снижается, он уже не препятствует движению зонда толщинометра и не создает для него подъемную силу. В результате, зонд опускается и перемещается, практически, по дну бункера. При этом магнитный поток магнита, размещенного на зонде, отталкивает магнит актюатора (рис.6-б). Это состояние соответствует малой толщине массы тонера. Актюатор перемещается в нижнее положение и пересекает световой поток датчика-фотодетектора, в результате чего формируется сигнал малого количества тонера. Для предотвращения случайного срабатывания датчика, сигнал малого количество тонера должен сформироваться несколько раз подряд, чаще всего три. Таким образом, сообщение о малом количестве тонера на управляющей панели аппарата появляется только после того, как актюатор датчика трижды пересекает световой поток фотодетектора.
Индуктивный датчик
Индуктивный датчик в англоязычной литературе очень часто обозначают как DIRECT SENSOR (датчик непосредственного измерения тонера). Датчики такого типа свое основное применение нашли в аппаратах с двухкомпонентной системой проявки. Помним что в подобных системах проявительная смесь, называемая девелопером (developer) состоит из тонера (toner) и носителя (carrier). Тонер представляет собой частички полимерного немагнитного материала. Именно тонер должен переноситься на фоторецептор и создавать на его поверхности изображение. Носитель (carrier) представляет собой магнитные металлические частички, выполняющие функцию транспортировки тонера в зону проявки изображения. Для поддержания оптимального качества печати, аппарат с двухкомпонентной системой проявки должен поддерживать соответствующую концентрацию тонера и носителя. Именно индуктивный датчик позволяет определять процентное соотношении тонера и носителя в девелопере. Но индуктивный датчик может, в принципе, использоваться и для контроля количества тонера в однокомпонентных магнитных системах проявки. В подобных системах сам тонер, произведенный на основе оксида железа, обладает, как и носитель, свойствами металла.
Рис.7 Индутивный датчик тонера
Активным элементом датчика является трансформатор очень малого размера с тремя обмотками (рис.7). Через обмотки пропускается ток и при этом контролируется величина ЭДС, наведенной в обмотке обратной связи (в контролирующей обмотке). Как известно, величина ЭДС самоиндукции, наводимой в обмотках трансформатора, зависит от величины магнитной проницаемости сердечника трансформатора. Именно на величину магнитной проницаемости оказывает влияние металлический носитель, находящийся рядом с датчиком. Другими словами, носитель способен изменить величину индуктивного сопротивления обмоток трансформатора и тем самым, изменить величину напряжения, наводимого на этих обмотках.
Когда концентрация тонера возрастает, концентрация носителя, наоборот, уменьшается, т.е. металлическая составляющая девелопера также уменьшается. Это приводит к снижению магнитной проницаемости сердечника трансформатора, т.е. приводит к увеличению индуктивного сопротивления обмоток трансформатора, и, как результат, ведет к уменьшению напряжения, наводимого на обмотках датчика. И наоборот, снижение количества тонера, ведет к увеличению концентрации носителя, увеличению магнитной проницаемости трансформатора, уменьшению сопротивления обмоток и увеличению напряжения, наводимого на этих обмотках. Таким образом, величина сигнала, наводимого на трансформаторе датчика тонера, обратно пропорциональна количеству тонера в девелопере, т.е. по величине напряжения, снимаемого с трансформатора, можно судить о количестве тонера.
Необходимо отметить, что датчики индуктивного типа в настоящее время используются крайне редко
Как узнать, сколько тонера осталось в принтере?
Часто в принтере тонер заканчивается в самый неподходящий момент: закон подлости срабатывает в этом отношении всегда вовремя. Чтобы узнать заранее сколько тонера осталось в принтере и не попасть впросак, мы расскажем в этой статье.
К сожалению, нет одной инструкции для оценки чернил в разных принтерах, так как конструкция лазерных и струйных принтеров кардинально отличается: в лазерных используется красящий порошок-тонер, в струйных — чернила. В устройствах монохромной печати достаточно черного красящего пигмента, а цветная потребует несколько емкостей с субстанцией разных цветов. Оценить количество «краски» в принтере придётся оценить различными способами:
Как узнать количество тонера в лазерном и светодиодном принтере?
В качестве красящего элемента в лазерных и светодиодных принтерах используют порошок — тонер, который засыпают в ёмкость в картридже. Если напечатанный документ имеет поблекший цвет и светлые полосы по всему изображению — это означает, что ресурс «краски» уже исчерпан. Если вы хотите до замены тонера напечатать ещё несколько страниц, извлеките картридж и потрясите. Благодаря этой нехитрой манипуляции порошок, оставшийся на стенках емкости, распределится более-менее равномерно, тем самым обеспечив печать еще пары (или десятка) достаточно чётких страниц.
Поэтому, чтобы узнать сколько тонера осталось в принтере достаточно посмотреть на напечатанный лист и визуально оценить его. Когда речь идет о лазерных аппаратах, этот вариант может быть очень эффективным, ибо позволяет до начала работы с большим объемом печати заменить картридж на новый или заправленный.
Большинство современных принтеров сигнализируют о том, что тонера почти не осталось, посредством сообщения на своём экране. Если же такой экран не предусмотрен, загораются или начинают мигать светодиоды (возможно, что для расшифровки такого послания понадобится обратиться к инструкции по эксплуатации аппарата).
Струйные принтеры
Струйные принтеры работают благодаря чернил. Жидкое состояние субстанции позволяет применять технологически более совершенные датчики уровня заполнения картриджей, поэтому узнать о количестве «краски» можно благодаря специальному софту.
Компьютер позволяет узнать, сколько краски в принтере, не открывая его корпус. Для этого надо лишь запустить софт от производителя или найти соответствующую вкладку в окошке с информацией о драйвере принтера. Как правило, нужная информация размещается там же, где и настройки аппарата. В общем случае путь к окну контроля уровня чернил будет следующим: Принтеры и факсы — Принтер — Свойства — Сервис (Параметры). Уровень оставшихся чернил будет показан либо графически, либо в процентном соотношении.
Некоторые производители (Hewlett-Packard, к примеру) позволяют пользователю самостоятельно следить за расходом чернил, применив специальные настройки принтера. В этом случае при достижении порогового уровня сообщения не выводятся, и узнать о полном исчерпании ресурса можно только по некачественным отпечаткам, как описывалось выше про лазерные принтеры.
Надеемся этой статьей, мы рассказали вам о том, как узнать, сколько тонера осталось в принтере и теперь вам с лёгкостью удастся поменять картридж в домашних условиях, не прибегая к услугам специализированного сервиса.