`

СПЕЦИАЛЬНЫЕ
ПАРТНЕРЫ
ПРОЕКТА

Архив номеров

Как изменилось финансирование ИТ-направления в вашей организации?

Best CIO

Определение наиболее профессиональных ИТ-управленцев, лидеров и экспертов в своих отраслях

Человек года

Кто внес наибольший вклад в развитие украинского ИТ-рынка.

Продукт года

Награды «Продукт года» еженедельника «Компьютерное обозрение» за наиболее выдающиеся ИТ-товары

 

Искусство и наука струйной печати в Hewlett-Packard

0 
 

То, что современная струйная и лазерная печать являются областями очень высокотехнологичными, наверное, не вызывает сомнений ни у кого. Лишний раз убедиться в том, сколько исследований и тестов требуется для того, чтобы в итоге получить качественное цветное изображение на бумаге, мы смогли во время поездки на одну из фабрик HP в окрестностях Дублина, где разрабатывают и производят расходные материалы для струйных принтеров. Компания, являющаяся изобретателем термоструйной печати, открыла часть своих секретов на меро­приятии, проходившем под девизом "HP Science of Printing".

Искусство и наука струйной печати в Hewlett-Packard
Искусство и наука струйной печати в Hewlett-Packard
Как известно, Ирландия является местом активной деятельности многих ведущих IT-компаний -- здесь расположены не только локальные офисы, но и немало фабрик по выпуску продукции. У Hewlett-Packard в Ирландии насчитывается более 4 тыс. сотрудников, она ведет бизнес по целым девяти направлениям -- здесь и торговое представительство, и сервис, и Storage Systems Division, и европейский центр по производству носителей для печати... Самое же большое подразделение -- и по площади, и по численности работающих в нем -- это фабрика по изготовлению расходных материалов для струйной печати, которая носит название Dublin Inkjet Manufacturing Operation (DIMO).

Предприятие находится в окрестностях Дублина, примерно в получасе езды от города. Невысокие здания расположились на живописной равнине, вокруг -- аккуратно подстриженные ярко-зеленые лужайки, на которых впору играть в гольф. Но вместо этого там мирно пасутся... нет, не овцы, хоть мы и в Ирландии, а черно-бурые полуручные кролики. В вестибюле на стене три больших красочных портрета в рамках (явно распечатаны на широкоформатных струйных фотопринтерах) -- "отцы-основатели" Уильям Хьюлетт и Дэвид Паккард, а также Карли Фиорина, нынешний президент и главный управляющий компании. Фото- и видеосъемка на фабрике категорически запрещены, и у стойки регистрации нас прежде всего просят сдать камеры на хранение. Видавшая виды пресса особо не протестует: и высокая секретность, и защита от фотовспышек на производстве, где имеют дело с кремнием (а здесь его используют для изготовления печатающих головок), -- стандарты для большинства подобных предприятий. А секретов здесь предостаточно, о чем нам и поведали сотрудники HP.

Немного фактов

  • Каждое сопло производит до 36 тыс. выбросов чернильных капель в секунду.
  • Чернила выбрасываются со скоростью 15 м/с.
  • От печатающей головки до листа бумаги капля пролетает около 1 мм.
  • Создание новых чернил занимает от 3 до 4 лет.
  • На монете 1 евро помещается 819 000 нагревателей из печатающей головки картриджа.


20 лет термопечати

Мероприятие для прессы, включавшее презентации, экскурсию по фабрике и даже "лабораторную работу", проходило под лозунгом "HP Science of Printing", т. е. "наука о печати". О том, что науки как таковой в печатающие продукты HP вложено немало, говорит хотя бы тот факт, что из 9000 патентов, которыми она владеет во всем мире, более 4000 относится к области расходных материалов. Собственно, и сама по себе технология струйной термопечати (Thermal Inkjet Technology) была изобретена именно в Hewlett-Packard в 1979 г., а в 1984 г. появился первый струйный принтер HP ThinkJet, печатавший со скоростью 150 символов в секунду и разрешением 96 dpi. Ежегодно корпорация вкладывает до 4 млрд. долл. в исследования и разработки, и из них 1 млрд. -- в направление "Imaging and Printing". Результат -- сегодня HP является компанией # 1 в Европе в профессиональной монохромной и цветной лазерной печати, # 1 в классе потребительских струйных принтеров и МФА и # 2 -- потребительских фотопринтеров. Данные IDC за 2003 г. свидетельствуют, что мировым лидером в области струйной и лазерной печати является именно HP.

За 20 лет, прошедших с момента выпуска первого ThinkJet, технологии проделали огромный путь. Только с 1991 г. скорость печати выросла в 9 раз (с 4 и 1 с./мин до 30 и 22 для монохромной и цветной печати соответственно), а стоимость снизилась почти на 70% (имеется в виду цена принтера с комплектом расходных материалов из расчета на три года). Сегодня в линейке струйных принтеров компании -- устройства с форматами от A6 до A0, печатающие четырьмя, шестью, семью или восемью цветами. Результаты недавних исследований HP показывают, что фотолюбители предпочитают струйные фото, напечатанные на 8 цветных принтерах, обычным цветным и ч/б фотографиям из фотолабораторий. Струйная печать составляет порядка 10% бизнеса HP, в этом сегменте расходные материалы приносят до 40% прибыли.


Чернила -- это очень сложно...

Современный картридж с чернилами, который одним движением устанавливается в принтер, на самом деле представляет собой весьма сложное устройство. Печатающая головка, в массовых моделях HP совмещенная с картриджем, содержит более 600 сопел, каждое из которых тоньше человеческого волоса и должно быть строго определенного диаметра и формы, а также иметь точное положение и наклон. Любое отклонение от параметров может стать причиной сбоев -- капли чернил, выбрасываемые из сопел с частотой до 36 тыс. раз в секунду (!), могут попасть не на свое место на бумаге, а если сопло окажется забитым, то точки будут просто пропадать. Чтобы добиться идеального качества, необходимы как тщательное проектирование, так и строгий выходной контроль.

Искусство и наука струйной печати в Hewlett-Packard
Линейка новых картриджей HP, представляемых в 2004 г.

Но наиболее сложный элемент печатающей системы -- это, безусловно, сами чернила. Судите сами: они взаимодействуют со всеми прочими компонентами (картриджем, нагревательным элементом, соплами головки, носителем) и на всех этапах должны вести себя "правильно" -- не вступать в химические реакции, не смешиваться с чернилами другого цвета... При выбросе капля кратковременно нагревается более чем на 300° -- необходимо, чтобы при таком нагреве чернила не распадались на компоненты и не закоксовывались, не возникало "окалины", которая может стать причиной забивания сопел головки. Требуется высочайшая чистота чернил: даже примеси в концентрации 0,001% уже могут стать причиной снижения качества печати.

Вообще, чернила должны решать две совершенно противоположные задачи -- с одной стороны, находясь в картридже, они не должны высыхать, даже если принтером не пользуются несколько недель и даже месяцев; с другой -- при попадании на бумагу они должны моментально высыхать, чтобы при выводе отпечатка его можно было сразу взять в руки без риска размазывания картинки под пальцами. Мало того, чернила разных цветов не должны смешиваться между собой и расползаться слишком сильно по капиллярам бумаги, причем не только фирменной со специально подобранными параметрами, но и обычной офисной. Типичный пример, на котором многие тестеры "ловят" принтеры, -- печать желтых узоров на черном фоне. Обычно при этом вокруг желтых линий возникает "бахрома", и избежать ее производитель может, лишь обеспечив несмешиваемость чернил разных цветов и их четкую фиксацию на носителе. В том, что HP это удается, мы смогли убедиться собственноручно на небольшой "лабораторной работе" под руководством ведущего химика фабрики. При смене температуры, влажности и других параметров окружающей среды чернила также не должны менять своих свойств. Отдельный пункт -- обеспечение долговечности отпечатков, препятствие выцветанию фотографий...

Надо сказать, в HP умудряются совмещать подобные, порой несовместимые, требования, хотя и легким этот процесс не назовешь. Так, создание формулы для одного вида чернил занимает 3--4 года, а разработка нового типа фотобумаги -- до двух лет. Чернила разрабатывают исключительно сами, а компоненты по заказу HP производят независимо четыре разные компании, каждой их которых передается лишь необходимая часть ноу-хау. Один из молодых сотрудников фабрики смеется: "Это как у CocaCola, ни один из поставщиков компонентов не знает формулы всего напитка". Да и в самой HP, по словам нашего гида, лишь несколько человек владеют секретом чернил. С носителями для струйной печати все ненамного проще -- например, в состав покрытия типичной фотобумаги HP входит до 15 компонентов.

Естественно, каждый продукт создается методом многократных проб и ошибок. Так, в последней программе тестирования использовали порядка 22 000 литров (!) чернил и до 1200 картриджей. Но сегодня HP заявляет о том, что ее картриджи имеют лучший показатель надежности в индустрии -- более 99%. В течение 2003 г. HP представила в Европе 42 новых продукта из области расходных материалов -- от чернил и картриджей до носителей. Черно-белые фотографии, отпечатанные новым серым фотокартриджем с # 59, достигли показателей долговечности 115 лет, а для картриджа # 83 в сочетании с фирменной фотобумагой этот срок составляет 200 лет.

В 2004 г. на рынок выходят продукты следующего поколения -- шесть картриджей (K, CMY, cmK, gGz, два черных, # 100, 130, 131, 134, 135, 138), в которых используются новые чернила и печатающие головки с удвоенным числом сопел; для них заявлены еще более высокие скорость и качество печати, а также больший срок нестарения. Кроме того, HP представляет новые типы бумаги, среди которых и фотобумага для вывода панорамных фотографий (10x30 см). В числе новшеств и дальнейшее упрощение работы с принтером -- улучшенные позиционирование бумаги и печать без полей, точная диагностика уровня чернил с предупреждением пользователя и даже возможность отсылки по e-mail заказа локальному дилеру HP, когда чернила начинают заканчиваться.

Какие же цели ставит перед собой HP? Казалось бы, струйная печать достигла небывалых высот -- яркие и сочные цвета, 6 и 8 цветная фотопечать, высокая стойкость отпечатков... Темпераментный датчанин Ким Холм (Kim Holm), руководитель EMEA-подразделения расходных материалов, отвечает: "Целей две -- повышение скорости и снижение стоимости. На Западе домашние струйные фото уже обходятся немного дешевле, чем печать в мини-лабах, но наша задача -- сделать их еще более доступными". Спрашиваем, не собирается ли HP разделять картридж и головку в массовых моделях, чтобы удешевить его? Отвечает, что пока нет, так как изготовить качественную многоразовую кремниевую головку значительно дороже. Делать каплю меньше 4--5 пл тоже смысла пока не видят, поскольку человеческий глаз уже не замечает разницы между 4 и 1,5 пл. Дальше наращивать разрешение не спешат -- при сегодняшнем размере капли в разрешении 4800 dpi точки просто начинают накладываться одна на другую.

Собственно, главная идея Hewlett-Packard состоит в том, что компания поставляет именно систему оптимальной печати -- принтер, картриджи, носители. HP проводит исследования, по данным которых оригинальные картриджи намного надежнее и дают несравненно более качественные отпечатки, чем перезаправленные или "альтернативные". Так, черный оригинальный картридж надежнее перезаправленного в 9 раз, а цветной -- в 50 раз. Особое внимание уделяется борьбе против подделок расходных материалов, действует программа HP ACF (anticounterfeiting -- против подделок). Изготовление фальшивых картриджей под маркой HP сурово преследуется: так, на июль 2004 г. в регионе EMEA было изъято более 800 тыс. единиц поддельной продукции, назначено 830 расследований и заведено 216 дел. Корпорация действует в этом направлении совместно с другими компаниями -- создана коалиция ICCE (Imaging Consumables Coalition of Europe, Middle East and Africa), в которую, кроме HP, входят Canon, Epson, Konica Minolta, Lexmark, Oki, Panasonic, Samsung, Sharp и Xerox.

Здесь производят картриджи

Искусство и наука струйной печати в Hewlett-Packard
Эти установки режут кремниевые пластины, из которых получаются печатающие головки
Искусство и наука струйной печати в Hewlett-Packard
Упаковка картриджей, как и все прочие операции, полностью автоматизирована
Дублинская фабрика DIMO построена в 1995 г. и сейчас является одним из трех предприятий HP, где производят картриджи для струйной печати (еще два находятся в Сингапуре и США). На момент постройки "чистая комната" DI­MO площадью 30 тыс. м2 была крупнейшей в Европе и третьей по величине в мире. В настоящее время на фабрике работает более 2 тыс. человек. Здесь выпускаются картриджи для всей линейки струйных прин­теров HP. Производство безостановочное, в три смены. В больших цехах довольно просторно, людей не особенно много -- почти все операции роботизированы. Вдоль ангара движется конвейер, на котором картриджи перемещаются между этапами сборки.

Процесс производства картриджей состоит из 26 стадий. Сначала изготовляются печатающие головки -- кремниевые пластины, поставляемые с двух фабрик HP в США и Сингапуре, а также от сторонних компаний, размечаются и разрезаются на прямоугольные части, в каждой из которых затем сверлятся отверстия-сопла. Сейчас длина головок составляет 9/16 дюйма, и хотя при увеличении длины число сопел и, соответственно, скорость печати также возрастают, но повышается и хрупкость кремниевой головки, постоянно находящейся в движении -- приходится балансировать между скоростью и надежностью. Готовые головки после автоматизированного и выборочного ручного тестирования под микроскопом помещаются на гибкую ленту (содержащую проводники, по которым принтер будет управлять печатающим элементом), а лента сматывается в большие бобины.

На отдельном участке собираются контейнеры картриджей, части скрепляются между собой специальным клеем. Нам показывают "самый большой в мире фен" мощностью 40 000 Вт, в котором склеенные контейнеры проходят сушку. Далее к ним прикрепляются фрагменты ленты с головками, причем сделать это нужно очень точно -- допуски не превышают ±0,025 мм и ±0,05°. На этом "сухой" этап сборки заканчивается, и картриджи поступают в отдельный зал, где их тестируют на герметичность (с помощью гелиевой установки, позволяющей выявить малейшие дефекты) и заправляют чернилами. Очень впечатляют огромные пластиковые емкости с чернилами разных цветов, вмещающие по нескольку сотен литров и установленные рядом с конвейером.

После заполнения чернилами каждый картридж получает уникальный номер в виде двумерного штрихкода и проходит тест. Распечатанные тестовые страницы автоматически сканируются и сравниваются с оригиналом, при выявлении дефектов картридж бракуется. При этом тест проходит каждое сопло в каждом картридже. Выборочно тестируется даже характер отрыва капель (DBOS, Drop BreakOff Observation System) -- если капля отрывается неправильно, с "хвостом", это может стать причиной появления "бахромы" на бумаге. Все результаты испытаний хранятся в общей базе данных, и если с картриджем, который был признан годным, впоследствии возникают какие-либо проблемы, проводится повторный анализ результатов теста. Годные картриджи попадают в следующую зону, где их маркируют и упаковывают в зависимости от региона назначения, а быстрорукий робот складывает готовые упаковки в контейнеры.

Все происходит спокойно, размеренно и практически в тишине. За слаженными действиями роботов и рабочих смены явственно чувствуются титанические усилия и огромный интеллект, вложенные в производство таких ставших уже привычными вещей, как комплектующие для быстрой и качественной струйной печати.
0 
 

Напечатать Отправить другу

Читайте также

 
 
IDC
Реклама

  •  Home  •  Рынок  •  ИТ-директор  •  CloudComputing  •  Hard  •  Soft  •  Сети  •  Безопасность  •  Наука  •  IoT