Производство струйных картриджей на фабрике DIMO

Сергей Асмаков

Производство

Исследования

Струйные картриджи, 2-е поколение

 

Из истории технологии термической струйной печати

Любопытные числа и факты

 

1 октября текущего года компания НР предоставила группе журналистов IT-изданий региона EMEA возможность своими глазами увидеть, как производятся картриджи для струйных принтеров на фабрике DIMO.

На данный момент Dublin Inkjet Manufacturing Organisation (DIMO) является единственным производственным предприятием НР в Европе, на котором производятся картриджи для струйных принтеров. Фабрика, построенная в 1995 году, расположена в зоне Лиффи Парк (Liffey Park) в пригороде Дублина, столицы Ирландской Республики.

Внешний облик комплекса зданий фабрики DIMO и окружающей их территории может ассоциироваться с чем угодно, но только не с промышленным предприятием. Здесь не найти дымящих труб (их вообще нет), безжизненных пустырей, глухих бетонных заборов и прочих привычных атрибутов промышленной зоны. Чистые здания, небольшой пруд и обширные аккуратно подстриженные газоны, по которым свободно разгуливают кролики, — созерцая подобную идиллию, можно поверить в то, что кое-где XXI век уже действительно наступил.

 

Снаружи комплекс зданий DIMO совсем не похож на промышленное предприятие

Снаружи комплекс зданий DIMO совсем не похож на промышленное предприятие

Впрочем, любоваться местным пейзажем участникам экскурсии некогда — через главный вход, перед которым на высоких флагштоках развеваются флаги Ирландии, Евросоюза и США, мы заходим внутрь.

Производство

Пожалуй, главная достопримечательность и предмет особой гордости фабрики DIMO — «чистая зона» для производства встраиваемых в картриджи печатающих головок. Это одно из наиболее крупных в Европе подобных производств — площадь внутренних помещений «чистой зоны», оснащенной уникальным производственным и информационным оборудованием, составляет порядка 30 тыс. м2. «Чистая зона» занимает один из четырех этажей производственного корпуса. В помещенияx трех остальных этажей размещается вспомогательное оборудование, обеспечивающее жизнедеятельность «чистой зоны».

Все операции по сборке картриджей подразделяются на четыре этапа. На первом этапе во внутренние полости картриджа устанавливаются фильтры и пористый наполнитель, после чего к корпусу прикрепляется верхняя крышка. Причем фиксируется она не при помощи клея, а с использованием особой ультразвуковой технологии. Кстати, по этой причине внутри цеха запрещено использовать мобильные телефоны — интерференция радиоволн, излучаемых передатчиком телефона, негативно влияет на технологический процесс, что может приводить к нарушению герметичности соединения крышки с корпусом картриджа и соответственно к появлению брака.

 

На этой автоматической линии выполняется одна из операций по сборке корпусов картриджей

На этой автоматической линии выполняется одна из операций по сборке корпусов картриджей

Второй этап — установка на картридж печатающей головки. Данная процедура требует очень высокой точности: допустимая погрешность в позиционировании закрепляемой на корпусе картриджа печатающей головки относительно ее эталонного положения составляет ±0,025 мм и ±0,05°.

Третий этап — заправка чернил в собранный картридж. Весьма внушительно выглядят расположенные рядом с заправочной линией огромные полупрозрачные резервуары с чернилами — емкость каждого из них составляет около кубометра. После заправки на специальном стенде производится обязательная процедура тестирования работоспособности всех дюз печатающей головки картриджа.

 

Здесь производится заправка собранных картриджей

Здесь производится заправка собранных картриджей

И наконец, четвертый этап — это упаковка. Готовые картриджи запечатываются в герметичные пластиковые пакеты, заполненные аргоном.

 

Пост контроля качества. Мощный микроскоп позволяет детально рассмотреть установленную на картридже печатающую головку

Пост контроля качества. Мощный микроскоп позволяет детально рассмотреть установленную на картридже печатающую головку

Производственный процесс — это не только изготовление и упаковка изделий, но и тщательное тестирование готовой продукции. Из каждой партии изготовленных на фабрике картриджей произвольным образом отбирается определенное число образцов. Они поступают в тестовую лабораторию, где их подвергают всесторонним испытаниям. В помещениях лаборатории можно увидеть стеллажи с десятками работающих принтеров. Здесь проводятся тесты на качество печати текста и изображений, измеряется начальная скорость выстреливаемой капли и ее форма, определяется фактический ресурс картриджей и т.п. Кроме того, выполняется серия тестов, имитирующих различные условия транспортировки и хранения картриджей: подъем на высоту 3 тыс. м над уровнем моря, падение с высоты 5 м на бетонную поверхность, длительное хранение при температуре 60 °С и относительной влажности 25%, а также при изменении температуры окружающей среды от –40 до +70 °С и пр. Ежемесячно подобное тестирование проходят около 20 тыс. картриджей.

В начало В начало

Исследования

Помимо подразделений, занимающихся непосредственно производством картриджей и контролем качества выпускаемой продукции, в комплексе DIMO размещены исследовательские лаборатории, где ученые и инженеры работают над совершенствованием конструкции печатающей головки и формулы чернил.

На современном этапе развития системы струйной печати чернила являются ее центральным и наиболее важным звеном. И неудивительно, что формула чернил — одно из важнейших ноу-хау производителей, а подробная информация относительно работ в этой области доступна лишь ограниченному кругу сотрудников.

Ученые-химики из исследовательского подразделения DIMO работают в тесном взаимодействии со своими американскими коллегами из лаборатории НР, расположенной в штате Орегон. Одна из важнейших задач, которые решают исследователи DIMO, — это корректировка исходной формулы чернил, разработанной головной лабораторией, с целью обеспечения наилучшего взаимодействия с другими компонентами системы печати — с печатающей головкой и бумагой.

     

Из истории технологии термической струйной печати

Компания НР начала исследовательские работы в области термической струйной печати в 1977 году, которые спустя полтора года завершились созданием этой технологии.

В 1984 году НР выпустила свой первый струйный картридж, а в 1987-м представила цветные струйные принтеры HP Paintjet.

В 1994 году НР впервые применила черные пигментные чернила в струйных принтерах серии HP Deskjet 600.

В 1997 году был выпущен первый шестицветный струйный принтер НР, обеспечивающий качество цветной печати, сопоставимое с традиционной фотографией.

В 1999 году НР внедрила цветные пигментные чернила в широкоформатных печатающих устройствах. В настоящее время HP использует две системы печати цветными пигментными чернилами — четырехцветную и шестицветную.

В 2003 году была представлена восьмицветная система печати PhotoREt Pro.

 

Состав чернил должен обладать высокой стабильностью. В процессе печати нагревательные элементы сопел печатающей головки за очень короткое время нагревают тонкий слой покрывающих их чернил до температуры более 300 °С. Поэтому одной из важных задач является предотвращение разложения чернил под действием высокой температуры.

Еще одна актуальная проблема — образование накипи на поверхности термоэлементов, которая приводит к изменению температурного режима нагрева чернил и соответственно к нарушению основных параметров выстреливаемой на бумагу капли. Современные чернила содержат специальные присадки, препятствующие образованию накипи на термоэлементах.

Для исследования зависимости параметров формируемой печатающей головкой капли от химического состава чернил и формы дюз была создана специальная установка под названием D•BOS (Drop Break-Off Observation System). Используя аппаратуру, позволяющую вести макросъемку с очень высокой частотой кадров, инженеры и ученые получили возможность наблюдать все стадии формирования выстреливаемой через дюзу печатающей головки капли и определять ее форму.

Существуют и чисто производственные проблемы, такие как необходимость обеспечения высочайшей степени чистоты чернил. Как показывают данные исследований, наличие в чернилах посторонних примесей даже в концентрации порядка 0,001% способно вызвать заметное ухудшение качества получаемых отпечатков.

Для того чтобы читатели могли составить хотя бы приблизительное представление о масштабах исследований, проводимых компанией НР с целью создания новых чернил, будет уместно привести несколько любопытных фактов. Ежегодный объем средств, инвестируемых компанией НР в исследовательские работы по развитию систем печати и обработки изображений, составляет около 1 млрд. долл. Разработка новой формулы чернил для струйных принтеров занимает не менее трех-четырех лет и требует порядка 50 тыс. человеко-часов труда инженеров и ученых. В ходе изучения физических и химических свойств чернил учитываются свыше пятидесяти различных характеристик, а в рамках только одной исследовательской программы для осуществления данных работ расходуется примерно 2,2 тыс. литров чернил и 12 тыс. картриджей.

     

Любопытные числа и факты

Знаете ли вы, что…

  • Частота работы нагревательных элементов в современных струйных картриджах достигает 36 тыс. циклов нагрева в течение одной секунды.
  • В процессе формирования капли термоэлемент печатающей головки разогревается до температуры 340 °С в течение 1,5 мкс.
  • Начальная скорость капли, выстреливаемой через сопло печатающей головки, достигает 15 м/с (более 50 км/ч).
  • Длина пути, который проходит капля чернил от печатающей головки до поверхности бумаги, составляет около 1 мм.
  • Наружный диаметр дюзы печатающей головки примерно в три раза меньше диаметра человеческого волоса.
  • За последние 17 лет была в 30 раз повышена частота выброса капель из дюз и в 56 раз увеличено количество дюз на печатающей головке.
  • На протяжении двух десятилетий развития термоструйной технологии печати НР вывела на рынок более 50 видов чернил для черно-белой и цветной печати.
 

С учетом всего этого становится понятно, почему секрет формулы чернил охраняется не менее тщательно, чем рецепт легендарной кока-колы. В настоящее время компоненты для чернил НР поставляют несколько различных компаний, а таинство получения готовых чернил совершается уже непосредственно на фабрике. Подробности технологического процесса и полная рецептура чернил известны лишь пяти сотрудникам DIMO.

В начало В начало

Струйные картриджи, 2-е поколение

В нынешнем году НР начала выпуск чернильных картриджей второго поколения, которые имеют ряд существенных отличий от выпускавшихся прежде.

Была изменена форма корпуса картриджей, что вызвано внесением конструктивных изменений в печатающие механизмы новых моделей принтеров с целью обеспечения более высокого качества изображений, печатаемых без полей. Кроме того, за счет большего объема корпуса резервуары новых картриджей имеют большую емкость.

В новой линейке струйных картриджей применяется усовершенствованная формула чернил, отличительными особенностями которых являются возможность получения более ярких и насыщенных оттенков, повышенная стойкость к выцветанию и, что немаловажно, меньший расход чернил на единицу запечатываемой площади.

Серьезным изменениям подверглась конструкция интегрированной в картридж печатающей головки: вдвое увеличено количество дюз, что, в свою очередь, позволило значительно повысить максимальную скорость печати новых моделей струйных принтеров.

Рассмотрим линейку струйных картриджей НР второго поколения более детально. Черные картриджи представлены двумя моделями — № 130 и 131, которые отличаются друг от друга емкостью чернильниц и соответственно ресурсом.

Цветных картриджей (с основным набором триадных цветов: голубого, пурпурного и желтого) в новой линейке также два — это № 134 и 135, которые также различаются емкостью чернильниц.

 

Линейка чернильных картриджей НР второго поколения

Линейка чернильных картриджей НР второго поколения

В большинстве моделей новых струйных принтеров и МФУ можно использовать различные модели черных и цветных картриджей, выбирая нужные в зависимости от специфики работ и от текущего объема печати. Кроме того, в линейке представлены фотокартридж № 138 (со светло-голубыми, светло-пурпурными и черными чернилами) и серый фотокартридж № 100 (со светло-серыми, темно-серыми и черными чернилами). Фотокартридж № 138 используется в сочетании с цветным картриджем № 134 или № 135 для реализации шестицветной фотопечати по технологии PhotoREt IV. Серый фотокартридж № 100 применяется для высококачественной черно-белой фотопечати, а также в сочетании с цветным (№ 134 или 135) и фотокартриджем № 138 — для восьмицветной фотопечати по технологии PhotoREt Pro.

КомпьютерПресс 12'2004

Наш канал на Youtube

1999 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2000 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2001 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2002 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2003 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2004 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2005 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2006 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2007 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2008 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2009 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2010 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2011 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2012 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2013 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Популярные статьи
КомпьютерПресс использует