Функции чипов в интеллектуальных картриджах лазерных принтеров.

При работе с принтером или многофункциональным устройством мы периодически производим  замену картриджа обычно  не обращая внимания на небольшую плату с установленным на ней чипом. Немногие знают, что эта маленькая деталь многое «знает» и во многом способствует обеспечению удобства работы с принтерными решениями многих известных брендов.

Любой производитель, в условиях жесткой конкуренции, старается продавать свои изделия по более привлекательной для покупателя цене, закладывая в нее на прибыль минимально допустимый процент.   Для получения среднего уровня (или повышенного) прибыли в своей деятельности, изготовители оборудования помимо активной продажи своей оргтехники, стараются продвигать и расходные материалы собственного изготовления (обычно в их цену заложен очень большой процент прибыли). В основном это картриджи и реже фирменная бумага. Для конечного потребителя это может выражаться в виде несовместимости расходных материалов от других производителей из-за чего возникает много нюансов, причём не всегда удобных и выгодных простым потребителям.

 Поддержка проданного оборудования расходными материалами, в частности, картриджами обеспечивает весомый, регулярный и стабильный доход компании-производителя. Именно поэтому ассортимент рынка расходных материалов такой пёстрый. Существует несколько направлений деятельности компаний, производящих расходные материалы:

- производство оригинальной продукции; 

- восстановление и заправка оригинальной продукции; 

- производство совместимой продукции; 

Производство оригинальной продукции. Производитель сам выпускает соответствующие картриджи для своих принтеров и МФУ.

Восстановление и заправка оригинальной продукции. В России это направление очень развито. Очень большое число фирм занимаются восстановлением (как в заводских, так и в «кустарных» условиях).

Производство совместимой продукции. Самое выгодное с точки зрения прибыли и рентабельности направление деятельности на рынке расходных материалов. Существует несколько крупных фирм, организовавших своё производство, например, в московской области функционирует крупное предприятие по производству совместимых расходных материалов.

На рынке расходных материалов идёт достаточно жёсткая борьба. Фирмы-производители борются за потребителя с компаниями, производящими совместимые или восстановленные картриджи. Но на этом конкуренция не заканчивается. Те самые фирмы, производящие совместимую продукцию или занимающиеся воспроизводством расходных материалов, «бьются» и друг  с другом. Уже никого не удивишь очень низкой ценой, полноценной гарантией и большим количеством маркетинговых акций, но такого жёсткого экономического соревнования, пожалуй, нет  ни на одном сегменте рынка. Но, даже такая жесткая конкурентная борьба себя окупает. Любой пользователь, рано или поздно он всё равно столкнётся с проблемой пустого картриджа и купит ему замену, но у кого? Производители пытаются удержать интерес потребителей к своим расходным материалам и продукции. Но чем дальше, тем тяжелее это сделать, поэтому производители стараются всеми современными средствами и технологиями защитить свои интересы в этой сфере.

Патенты. Производители патентуют все свои разработки и технологии, которые используют в своих расходных материалах. Но всегда находятся пути обхода этой проблемы позволяющие не нарушать патенты и не судиться с держателями патентов. Эта борьба дает большой экономический эффект, так как, компания, не продающая расходные материалы к своим принтерам, несет большие убытки. Так что такие судебные разбирательства будут иметь место, пока существует рынок восстановленной и совместимой продукции.

Интеллектуальные картриджи. Производители оргтехники ограничивают использование сторонних картриджей снабжая свои изделия защитным устройством – чипом (рис. 1). «Оригинальный» картридж, оснащённый маленькой микросхемой (чипом), как правило, называют «интеллектуальным». Как правило такие Smart-картриджи удобны для конечного пользователя и выгодны компании-производителю оргтехники. Время, которое будет потрачено конкурентами на освоение новых технологий расходных материалов, а также для поиска решений обхода патентов, использованных в картридже, позволит производителю оргтехники получить весьма немалую прибыль.

  Рис. 1. Общий вид интеллектуальных чипов устанавливаемых в  картриджах оборудования Xerox

 Чип – это небольшая «засекреченная» микросхема, в которой «прошита» информация о расходном материале, «язык» для общения с необходимым устройством и ресурс, на который рассчитан картридж. Кроме того, в нём содержится техническая информация о самом себе: серийный номер самого электронного компонента и другие «более специфические» данные. Сейчас практически все основные производители, осознав, насколько это выгодно и эффективно, перешли на чипованные расходные материалы. Эффект от чипов двойной - они отсекают очень многих «мелких» конкурентов и предоставляет пользователям ряд удобств при работе с техникой (например, благодаря электронному интеллекту принтер или многофункциональное устройство вовремя сообщает о необходимости заменить картриджи, предупреждает о нефирменном картридже, чип следит и за ресурсом принтера и регулярно посылает соответствующие команды на главную плату устройства).

Основные решения в использовании чипов.  Современные «интеллектуальные» чипы производятся двух видов: контактные и бесконтактные. 

Контактные чипы. Для подключения к электронным схемам управления и контроля принтера используют контакты. Smart-плата, как правило, видна невооружённым взглядом (рис. 2).

 Рис. 2. Картридж с Smart-платой

 На рис. 2 хорошо видно, что контактные платы, в отличие от плат второго вида, открыты.

Бесконтактные решения не требуют непосредственного контакта для передачи и приёма сигналов (рис. 3).

Рис. 3. Бесконтактные решения связи с чипами

 Для обмена информацией с чипом, в принтере используются беспроводные технологии, для этого в принтере установлена специальная антенна и приемо-передающая обрабатывающая микросхема.

Оба вида чипов крепятся на картриджах при помощи клея ( простой и надёжный способ поместить микросхему, не прибегая к особым креплениям и изощрённым технологиям, но некоторые производители «прячут» чип с целью защиты от прямого доступа к нему.

Таким образом, каждый расходный материал и аппарат, в котором он используется, имеет канал связи для считывания необходимых данных и записи информации на микросхему (чип), в ряде аппаратов для этого используют контактный метод, а в других изделиях ­– беспроводную связь.

Smart Chip представляет собой микросхему флэш-памяти небольшого объёма. В ней прописаны ресурс и опознавательные сигналы, на неё же записываются данные, посылаемые с принтера. Это простая, но всё-таки двусторонняя связь принтера и картриджа. При установке картриджа в принтер запрашивает сведения с установленного расходного материала, а чип предоставляет то, что на нём прошито. Если схема «защиты» опознала фирменный картридж, то устройство печати сигнализирует о своей готовности к печати. Если установлен картридж без чипа, или чип в картридже «стороннего» производителя, будет выдано сообщение об ошибке на дисплей принтера или через программное обеспечение на дисплей компьютера например, («Установлены материалы не производства НР» или у «младших» моделей НР драйверы будут сообщать, что «картридж пуст»). Однако печать в обоих случаях возможна. Обменявшись начальными данными, главная принтерная плата посылает текущий пробег печатного устройства (этот показатель записывается на «флэшке»), начинается отсчёт количества напечатанных страниц, по мере печати идет процентное отражение текущего ресурса картриджа. Но в этой ситуации это очень приблизительное состояние картриджа, и данные о ресурсе этого картриджа не отражают действительность.

Чип позволяет принять несколько команд по записи на себя, после определённой команды он отправляет «ответ» принтеру, и тот снижает процентное отображение текущего заполнения картриджа тонером. И в самый крайний момент посылает на принтер команду, что тонера осталось мало. На сетевых аппаратах марки НР это выражается уведомлением «Замените расходные материалы», но обычно печать еще достаточно длительное время возможна при нормальном качестве. Для точного определения момента  когда тонер вообще закончился и нормальная печать дальше невозможна  в принтерах была внедрена удобная и простая схема контроля. В бункере тонера картриджа принтера (например,  НР Color LJ 2600) установлены два светочувствительных проводника или светодиода, которые «пронизывают» весь объем бункера с тонером.

Рис. 4.

Светодиоды генерируют лучи света, которые, либо задерживается тонерной массой картриджа, либо (при отсутствии тонера «выходят» наружу. Эта система уведомляет принтер и пользователя о необходимости поменять картридж и работает не по примерному ресурсу, а по фактическому наличию тонера в картридже. Если свет прошел через тонерную составляющую картриджа, то, наверняка  порошка там уже нет.

Нейтрализация защиты «интеллектуальных» картриджей. Открытое расположение чипов и лёгкость отсоединения дали новый виток в конкуренции на рынке расходных материалов и породили методы и технологии в сервис-центрах по ремонту оргтехники и заправки картриджей, позволяющие обходить «защиту» на основе чипов (большей частью это относится к линейке HP). Большинство производителей стараются скрыть свои интеллектуальные чипы, исключив возможность их замены, но эти меры практически лишь слегка усложнили процесс замены чипов и заправки картриджей (но это отразилось и на стоимости таких восстановительных работ). Smart-платы доступны, конечно, не всем пользователям, в основном их импортируют из США и Китая крупные поставщики расходных материалов (достаточно качественных). Осознав реальную выгоду нового направления, многие сервисные центры активно развивают этот бизнес. Сейчас картриджи для лазерных принтеров (без чипов защиты) могут заправляться даже в домашних условиях, но обход защиты в «интеллектуальных картриджах» на основе специальных чипов для обычных пользователей практически не возможен (это под силу только специалистам сервисных центров, у которых есть необходимое для этого технологическое оборудование, соответствующий опыт и техническая документация).

Основных поставщики «электронных начинок» для принтеров и МФУ выпускают универсальные решения (табл. 1), которые «упрощают жизнь» работников сервисных центров, например, всем известно о совместимости «чёрного» универсального smart-чипа для линейки принтеров НР (HP2500/1500, HP2550, HP2300, HP4200, HP1300). Достаточно широкий диапазон его возможностей очень выгоден сервисным центрам. Не надо искать чипы под каждый тип картриджа, достаточно закупить универсальные решения и реализовывать их на многочисленном оборудовании линейки принтеров. Работа такого универсального чипа достаточно проста,  он сам определяет, на каком оборудовании он установлен, и при запросе информации с принтера посылает «правильный» ответ принтеру. Проблем при использовании этих чипов, как правило, не возникает, что и позволило развиться этому виду бизнеса по заправке чипованных картриджей в России. Если раньше заправки ограничивались на монохромной линейке производителей, то теперь уже практически освоена заправка картриджей и цветных лазерных принтеров (как  показала практика, проблем с цветопередачей и smart chip`ами не возникает, принтеры опознают картриджи корректно, и печатают с качеством на уровне оригинальных картриджей.

Большинство предприятий и фирм России вынуждены на всем экономить (иногда с некоторым ущербом для качества),  рынок расходных материалов не стал исключением. Поэтому развитие повторных заправок «чипованных» картриджей продолжает активно осваиваться, причём восстановительным работам «поддались» картриджи почти всех основных производителей (защита на базе чипа, нацеленная на ограничение восстановления и перезаправок картриджей, практически потерпело фиаско). Но пользователи получили удобства лишь при работе с оригинальной продукцией, а в остальных случаях  заправки или восстановление картриджей,  результатом становится некорректное отображение текущего состояния расходных материалов или регулярное напоминание о том, что установлен расходный компонент стороннего производителя (если чип просто отрывают или не меняют при заправке).

      Таблица 1. Совместимость универсальных чипов SC (Printdetect)

 Таким образом, универсальные чипы SCC перестали быть эксклюзивным экзотическим продуктом для рынка, их ассортимент стал намного разнообразнее, а предложение более широким. Структура чипа SCC эмулирует структуру оригинальных чипов обеспечивая совместимость со всеми версиями внутреннего микропрограммного обеспечения принтеров (несовместимость может возникнуть только в случае, если производитель одновременно изменяет и МПО принтера, и сами чипы -  т.е. делает новые принтеры несовместимыми со старыми чипами, включая оригинальные). Совместимые чипы-аналоги являются лишь копией потока данных между чипом и принтером и не защищают потребителя от возможных изменений в МПО (уже есть «печальные» примеры с чипами Lexmark серии T, многими чипами на цветные модели HP и т.д.). В чипы SCC для цветных картриджей закладываются калибровочные данные под характеристики системы компонентов SCC, что при условии использования в восстановленном картридже сводит к минимуму вероятность искажения цветопередачи на отпечатках. Можно перепрограммировать чип SCC на специальных программаторах, так как в чипах SCC используются микросхемы, позволяющие многократную перезапись (многие оригинальные чипы принципиально невозможно перепрограммировать). В ряде случаев некоторые чипы SCC имеют дополнительные функции по отношению к оригинальным, например, чипы для принтеров Lexmark обеспечивают лучшее качество печати при малом остатке тонера в картридже, чем оригинальные. Универсальность чипов Printdetect (новейшая технология SCC) система контроля качества SCC, позволяют добиться оптимизации затрат и обеспечивают возможность создания универсальных совместимых картриджей.

Таблица 2. Оборудование необходимое для заправки картриджей

Для процесса заправки картриджей необходимо соответствующее технологическое оборудование, например,  необходима «Рабочая станция очистки картриджей SCC» (Cartridge Cleaning WorkStation™ ). Эта рабочая станция (рис. 5) имеет замкнутый цикл работы, она оборудованная двумя фильтрами патронного типа (стандартные фильтры) и одним НЕРА фильтром. Для работы станции необходима однофазная сеть переменного тока (4,4 кВт.), напряжение сети 220 и подводка сжатого воздуха (для работы станции необходима подача сжатого воздуха в объеме 0,054м³  в минуту при давлении 6,8 атм.)

Рис. 5. Рабочая станция очистки картриджей SCC

Основные характеристики и особенности рабочей станции: Габариты 1,6 ´ 1,2 ´ 0,73 м; эффективность фильтрации 99,997 % для частиц размера 0,3 мкм; ресурс верхнего фильтра тонкой очистки 4000 часов. Последовательные методы очистки: прямой сброс тяжелых фракций тонера в приемник отходов; очистка воздуха с помощью двух патронных фильтров от частиц размеров более 5 мкм; окончательная очистка воздуха на фильтре тонкой очистки, 0,3 мкм; встроенная система очистки стандартных фильтров. Имеется индикатор уровня загрязнения фильтров. Мощность встроенных двигателей – до 1000 куб.м./час. Компрессор воздушный 100 л обеспечивает достаточную мощность для производимых работ. К сожалению, компрессоры с меньшим объемом очень быстро перестают справляться со стандартным объемом работ и, кроме того, производят намного больше шума. Параметры вытяжки, заявленные производителем, полностью соответствуют ее рабочим характеристикам. Ножки станции снабжены колесиками для облегчения перемещения станции по производственному помещению.

Стандартные фильтры предназначены для предварительной грубой очистки воздуха от частиц размером до 0,5 мкм с эффективностью 99,99%. Окончательная очистка воздушного потока производится на HEPA фильтре, обеспечивающим задержание частиц до 0,3 мкм с эффективностью 99,997%. Уровень шума при установленных фильтрах не более 72,5 ДБ.

Рис. 6. Стандартный фильтр и фильтр HEPA

Рис. 7. Промышленный специализированный пылесос ATRIX HCTV

Промышленный специализированный пылесос обеспечивает нормальную эффективную работу с средним размером частиц тонера 6 мкм, и обеспечивает удаление значительных объемов тонера (эти два параметра накладывают свои ограничения на выбор). Рекомендуют использовать промышленный специализированный пылесос ATRIX HCTV поскольку он разработан именно для этих задач.

Для снятия электростатического потенциала с рабочих поверхностей картриджей и их компонентов применяют ионизатор сжатого воздуха. Данное оборудование не является необходимым в процессе заправки или  восстановления картриджей. Ионизатор позволяет улучшить качество конечного изделия и сократить временные затраты на производство единицы продукции.

Рис. 8. Ионизатор сжатого воздуха