Hur skulle du känna om du utsattes för extrem kyla på -40⁰C, bakvärme på 60⁰C och utsattes för samma förhållanden som flygfrakt på 38 000 fot? Ganska grovt, misstänker jag, men det är bara ett smakprov på testet som en ny bläckpatronsdesign måste gå igenom innan den anses vara klar av HP:s Dublin-baserade ingenjörer.
Jag tog en rundtur bakom kulisserna i anläggningarna vid HP Inc:s irländska högkvarter, cirka tio mil utanför Dublins centrum. Instoppat i en av dess håliga hallar finns det huvudsakliga testlabbet, fullt av industriellt utseende utrustning: fuktugnar, röntgenapparater, vakuumkammare, mystiska lådor med hundratals bläckrör som släpar in och ut.
Det första man bör förstå är att tekniken bakom bläckstråleskrivare har utvecklats till något otroligt sofistikerat under de 32 år som gått sedan HP skapade världens första termiska bläckstråleskrivare. Den avgörande komponenten är skrivhuvudet, som styr exakt hur bläcket går från patron till sidan (vi tar upp det i en separat artikel: Hur bläckpatroner tillverkas).
Det krävs bara det minsta problem för att hela den känsliga symfonin av fysik, kemi och elektronik ska gå fel. Det kan vara något så enkelt som att mikroskopiska partiklar blockerar ingången till värmekammaren, och det sista HP vill är att släppa en design som har inneboende problem. Ange en häpnadsväckande mängd tester.
Drop test
Ett av de första områdena du ser när du går in genom dörren – efter att ha surrats igenom men inte, blev jag besviken över att notera, friskad – är Drop Weight-testaren. ”Det är för att mäta dropparnas exakta vikt”, säger Stephen Smith (nedan), en senior ingenjör som har arbetat på HP i 20 år.
”Självklart kan du inte väga en enda droppe, så vi väger bläcket efter att till exempel cirka 200 000 droppar har kastats ut på en behållare på mycket känsliga vågar.” Det finns också testare för fallhastighet där HP mäter hastigheten på dropparna när de kastas ut.
Detta är viktig information för designarna av ”pennorna” (HPs tekniska term för en bläckpatron), som sedan kan ta resultaten och se vilka justeringar som behöver göras. ”För dem är det hur jag anpassar patronen – t.ex. avfyrningskammaren – för att ändra hastigheten på droppen?” Det används också efter tillverkning, förklarade Stephen, för att säkerställa att patroner beter sig på samma sätt i den verkliga världen.
Avancerat åldrande och hög höjd
Med ungefär 60 % av sin tid dedikerad till att utveckla nya patroner, måste HP:s laboratorier i Dublin simulera hur de kommer att prestera månader och år efter att de lämnat fabriken. Det är här ”ugnar” kommer in som kan kontrollera fukt och värme, vilket utsätter designen för ett föränderligt mönster av frysning och upptining – de allra värsta förhållanden en patron kan utsättas för.
Sammantaget motsvarar fyra veckor i en ugn vid vissa inställningar ungefär ett år i en tuff miljö.
Nyckeln till höjdtesterna, där patronerna utsätts för samma atmosfäriska tryck och temperaturfluktuationer som de skulle uppleva när de flög runt världen, är att upptäcka konstruktioner som kan leda till läckage.
Livstester
”Vi sätter dem igenom alla möjliga scenarier,” sa Stephen. ”Efter åldringsprocessen går vi igenom dem ”livstester”, där vi använder dem tills de är tomma, för att se till att de fungerar som de ska.” Det är därför flottor av bläckstråleskrivare ställer upp längs ställen i labbet och efterliknar användningsmönstren för konsumenter och företag som köper dem.
Det är viktigt att notera att HP:s ingenjörer inte bara letar efter framgång. ”Det här är en utvecklingsmiljö och man lär sig inte av de goda sakerna, man lär sig av sina misslyckanden,” sa han. ”Alla våra tryckta utskrifter kan matas in i en skanner för att verifiera optimal design. Du kan sedan återkoppla det till formgivarna.”
Till skillnad från den ”torra” miljön hos en datorprocessor, finns bläckpatroner i en något tuffare miljö, och klarar alltid av den komplexa blandningen som kallas bläck. ”Varje motstånd kommer att värma upp miljontals droppar under sin livstid”, sa Stephen. ”Det måste byggas för att hålla.”
Röntgenapparaten
Det ger en smak av testerna som en bläckpatronsdesign kan gå igenom, men det slutar inte där. Jag blev förvånad över att se en välbekant uppsättning patroner på hyllan bredvid en av röntgenapparaterna, som kände igen dem från HP Deskjet 800-serien som jag köpte i slutet av 1990-talet.
”Även med konstruktioner som är 20 år gamla testar vi fortfarande”, sa en av processoperatörerna. ”Saker och ting är på en konstant förbättringscykel hela tiden: plasten förändras, bläckingredienserna förändras och folk köper dem fortfarande så vi måste fortfarande se till att de fungerar.”
Inte nöjd med en röntgenmaskin, HP-anläggningen har två: en för 2D, en för 3D. ”Detta betyder att vi kan kontrollera inuti patronerna för fel,” sa Stephen. ”2D-röntgen är precis som de på ett sjukhus, som ett foto av ditt ben, men 3D är som en MRI.”
Processoperatören visade mig programvaran i drift, zoomade in och ut ur en patron som redan hade skannats, letade efter bubblor som inte borde finnas där i ett försök att diagnostisera ett fel. Om det finns ett fel, försäkrade han mig, skulle han kunna hitta det.
Nästa: Ta reda på hur bläckpatroner tillverkas
