کالبدشکافی هد چاپگر اپسون Stylus: راز پاشش قطرات میکروسکوپی و فناوری پیزو

این هم از قطعه اصلی و حیاتی پرینتر؛ مجموعه هد چاپگر اپسون Stylus Photo 820 که تمام بار چاپ تصاویر روی دوش این قطعه است.

با باز کردن درپوش بالا، کارتریج‌های جوهر خیلی راحت بیرون میان. این یه نکته مثبت بزرگ برای طراحی محسوب می‌شه، چون کارتریج‌ها تنها قطعاتی هستن که مرتبا نیاز به تعویض پیدا می‌کنن و کاربر نباید برای عوض کردنشون دردسری بکشه.

← تو قسمت پشتی هد، کانکتور فلت دوگانه قایم شده که وظیفه انتقال بی‌وقفه دستورات از مادربرد به نازل‌ها رو بر عهده داره.

← هر کدوم از کارتریج‌ها یه بورد الکترونیکی خیلی ریز با 5 تا پین اتصالی دارن که می‌تونی به‌سادگی با یه اسپاجر فلزی یا ابزار مشابه جداشون کنی.

← اون‌طرف بورد هم یه قطره رزین مشکی‌رنگ دیده می‌شه که در واقع داره از چیپ اصلی کارتریج در برابر رطوبت و جوهر محافظت می‌کنه.

← باورت می‌شه کل این مجموعه پیچیده هد چاپگر فقط با یه دونه پیچ سر جاش محکم شده باشه؟

با باز کردن همون یه دونه پیچ، بورد مدار اصلی هد به‌راحتی آزاد می‌شه و بیرون میاد!

اما صبر کن، اینجا یه فاجعه رخ داده!

موقع بیرون کشیدن مادربرد پرینتر تو مرحله قبل، 3 تا فلت به‌شدت متراکم و ظریف، از جایگاهشون روی این مدار کنده و پاره شدن. این فلت‌ها فوق‌العاده حساسن و با کوچک‌ترین کشش نابود می‌شن.

واقعا امیدواریم هیچ‌وقت مجبور نشی این قسمت از پرینتر رو باز کنی، چون پارگی فلت‌ها یعنی مرگ همیشگی هد چاپگر.

بعد از جدا شدن بورد، تنها چیزی که روی این بلوک پلاستیکی باقی می‌مونه، 10 تا پین فلزی فنریه. کار این پین‌ها برقراری ارتباط بین چیپ‌های روی کارتریج جوهر و مادربرد پرینتره.

حالا بیایم یه نگاه دقیق‌تر به خود بورد الکترونیکی هد بندازیم و ببینیم چه قطعاتی روش سوارن.

← این مدار انعطاف‌پذیر (فلت زرد رنگ)، وظیفه داره خود هد اصلی چاپگر رو به این بورد متصل کنه.

← اینجا کانکتور فلت دوگانه‌ای هست که سیگنال‌ها رو دریافت می‌کنه.

← این قسمت، پین‌های اتصال‌دهنده‌ای هستن که با چیپ‌های کارتریج جوهر در تماس قرار می‌گیرن.

← این نقطه لحیم‌کاری‌شده به نظر می‌رسه یه نقطه تست (Test Point) برای بررسی سلامت مدار تو مرحله کنترل کیفیت کارخونه باشه.

این چیپ دیکودر یا همون مولتی‌پلکسری که روی فلت قرار گرفته، واقعا یه شاهکار مهندسیه؛ 16 تا ورودی می‌گیره و در عوض بیش از 240 تا خروجی دقیق برای کنترل المان‌های هد چاپگر فراهم می‌کنه!

بالاخره وقتش رسید که وارد خود هد چاپگر بشیم. این قطعه به‌شدت حساس، زیر یه درپوش فلزی محافظت می‌شه که با چند قطره پلاستیک ذوب‌شده پلمپ شده تا کسی سراغش نره.

← این قطعه رنگارنگ و ظریف، دقیقا همون "هد چاپگر" واقعی ماست که کار اصلی پاشش رنگ رو انجام می‌ده.

← این ردیف که شامل 6 تا سوراخ کوچیکه، در واقع انتهای لوله‌هایی هستن که جوهر رو از داخل کارتریج‌ها به سمت نازل‌های هد هدایت می‌کنن.

← تو این زاویه می‌تونی پین‌های اتصالی که با چیپ کارتریج برخورد می‌کنن رو کاملا واضح ببینی.

این یه نمای فوق‌العاده نزدیک و میکروسکوپی از مهم‌ترین بخش هر پرینتر جوهرافشانه.

← برای درک بهتر ابعاد، هد کنار یه سکه پنی (یک سنتی) قرار گرفته.

← اینجا هم برای مقایسه، از یه سکه 10 سنتی یورو استفاده شده تا متوجه بشی چقدر همه‌چیز مینیاتوریه.

← برای اینکه تو بعد سوم هم ذهنیتی داشته باشی، باید بدونی ضخامت کل این هد چاپگر فقط 0.3 میلی‌متر (معادل 0.01 اینچ) هست!

تو این تصویر شماتیک و رنگ‌بندی‌شده، می‌تونی ساختار داخلی هد رو بهتر درک کنی. تنها تفاوتش با مدل واقعی اینه که تو این نقشه فقط 3 تا نازل کشیده شده، در حالی که تو واقعیت بیش از 40 تا نازل تو هر ردیف قرار دارن.

← دایره‌های قرمز نشون می‌دن که جوهر از طریق چه مسیری وارد هد چاپگر می‌شه.

← جوهر سپس وارد محفظه‌هایی می‌شه که دقیقا زیر المان‌های پیزو (مشخص‌شده با خطوط نارنجی) قرار گرفتن.

← المان‌های پیزوالکتریک برای هر نازل به‌صورت کاملا مجزا کنترل می‌شن و دقیقا سقف محفظه‌های جوهر رو پوشوندن.

← تمام این المان‌های پیزو با یه سری نوار فلزی به یه اتصال زمین (Ground) مشترک وصل هستن.

تو تصویر دوم می‌بینی که فلت ارتباطی (با رنگ آبی مشخص شده)، پایانه دیگه تمام المان‌های پیزو رو به همون چیپ مولتی‌پلکسر متصل می‌کنه.

اینم یه نمای برشی دیگه برای درک بهتر. اون قسمت خاکستری‌رنگی که وسط می‌بینی، همون محفظه اصلی جوهره.

← مستطیل قرمز (که پشت بخش نارنجی قرار داره)، در واقع همون ورودی جوهره.

← مستطیل نارنجی‌رنگ، خود المان پیزوالکتریک رو نشون می‌ده.

← و مستطیل سبز پایین، همون شکاف و سوراخ کوچیکیه که نقش نازل پاشش جوهر رو بازی می‌کنه.

حالا بیایم به این سوال مهم جواب بدیم: این هد چطور چاپ می‌کنه؟ پروسه اصلی از عکس دوم شروع می‌شه.

← ابتدا جوهر از طریق ورودی، کل محفظه (بخش زرد) رو پر می‌کنه.

← کشش سطحی مایع باعث می‌شه که جوهر خودبه‌خود از دهانه نازل چکه نکنه و همونجا منتظر بمونه.

← تو تصویر سوم می‌بینیم وقتی پرینتر فرمان چاپ می‌ده، یه جریان الکتریکی به المان پیزو فرستاده می‌شه. این المان تغییر شکل می‌ده، منبسط می‌شه و با ایجاد فشار، دقیقا یک قطره جوهر رو از دهانه نازل به بیرون شلیک می‌کنه.

اون قطره میکروسکوپی روی کاغذ می‌شینه و رنگ‌ها رو شکل می‌ده.

← وقتی المان پیزو منقبض می‌شه و به حالت اولش برمی‌گرده، یه حالت مکش ایجاد می‌کنه و جوهر باقی‌مونده تو دهانه نازل رو دوباره به داخل محفظه می‌کشه تا اضافه‌تر نریزه.

فقط تصور کن که این پرینتر برای چاپ یه صفحه ساده، باید بیش از 240 المان پیزو رو هزاران بار با سرعت نور کنترل کنه تا هد روی کاغذ حرکت کنه و تصویر ساخته بشه!

نمره‌دهی به تعمیرپذیری این قطعه واقعا کار سختیه، چون تو این مجموعه عملا فقط یه بخش مصرفی وجود داره که باید تعویض بشه.

← کارتریج‌های جوهر فوق‌العاده راحت عوض می‌شن (که دقیقا هم باید همین‌طور باشه).

← کل این مجموعه هد، فقط با یه دونه پیچ به دستگاه متصل شده که باز کردنش رو ساده می‌کنه.

← اما خود بخش هد و نازل‌ها به‌شدت ظریف و میکروسکوپی هستن و اصلا قابلیت تعمیر ندارن؛ یعنی اگه خراب بشن یا بگیرن، چاره‌ای جز تعویض کامل هد یا خرید پرینتر جدید نداری.

در نهایت، کالبدشکافی این قطعه جذاب هم تو آیسی‌مدار به پایان رسید. اگه از کشف رازهای تکنولوژی و دیدن داخل قطعات مینیاتوری لذت می‌بری، حتما بقیه آموزش‌های کالبدشکافی سایت ما رو هم ببین و نظرت رو راجع به این معماری خفن اپسون برامون کامنت کن. موفق باشی!