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.

а 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

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

ожалуй, 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

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

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

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.

Исследования

омимо 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.

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.

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.

Струйные картриджи, 2-е поколение

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

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