A engenharia de impressão designada pelo OEM determina as características de impressão do cartucho.

Os cartuchos de impressão são complexos e possuem muitos componentes com estruturas e processos funcionais diferentes. Muitos componentes do cartucho usam uma ampla variedade de materiais, incluindo plásticos, adesivos, espumas, metais, corantes, pigmentos, ceras, corantes, produtos químicos orgânicos e inorgânicos, fibra de vidro, elastômero e feltro.

Cada componente possui uma função específica, dimensões e propriedades do material determinadas pelo processo de impressão. Os parâmetros operacionais de cada mecanismo de impressão variam significativamente, assim como os componentes. Cada componente de cada cartucho tem uma especificação definida pelo fabricante, incluindo tolerâncias dependendo da especificação, tolerâncias e desempenho dos componentes de entrada e de saída. A combinação de componentes em qualquer cartucho é importante para um ótimo desempenho operacional e de impressão.

Padrões

Não existem padrões gerais ou específicos além dos padrões ambientais e de segurança para componentes de cartuchos. O desempenho padrão para qualquer cartucho é o padrão do cartucho OEM. As especificações dos componentes OEM tendem a servir para especificações de componentes de cartuchos de terceiros. Portanto, os componentes de cartuchos compatíveis se aproximam muito da especificação dos componentes de um OEM, mas nenhum componente de um compatível replica exatamente o OEM, isso porque eles usam totalmente ou parcialmente materiais, equipamentos de fabricação, processos e condições diferentes, mas semelhantes ao OEM. Cada componente de um compatível é ligeiramente diferente do OEM, isso significa que no mercado pós-venda, quer seja recondicionado ou 100% novo, é crucial que os componentes utilizados sejam combinados para alcançar o desempenho e a engenharia de impressão do cartucho original.

Estabelecimento de padrões de desempenho de cartuchos

A medição do desempenho de um cartucho em um mecanismo de impressão é bem definida e praticada. A Organização Internacional para Padronização e a Comissão Eletrotécnica Internacional (ISO/IEC) e a Sociedade Americana de Testes e Materiais Internacional (ASTM), bem como a Associação Internacional de Trânsito Seguro (ISTA), o Instituto Nacional Americano de Padrões (ANSI) e o Comitê Internacional para os padrões de tecnologia da informação (INCITS), possuem padrões ou informações sobre o desempenho dos cartuchos de impressão. Particularmente ISO/IEC e ASTM fornecem métodos controlados para testar o desempenho geral de cartuchos monocromáticos e coloridos em relação ao padrão de desempenho OEM.

Como não existem padrões específicos para componentes individuais, os fabricantes desenvolvem seus próprios protocolos de teste, procedimentos e especificações para qualquer componente que estejam fabricando, incluindo propriedades físicas, químicas, elétricas e magnéticas.

Teste de componentes

Estabelecer especificações para peças e componentes de fabricantes terceirizados é complicado.Os fabricantes com número incompleto de componentes precisam tentar tornar seus produtos compatíveis com outros o melhor possível adquirindo outros componentes disponíveis no mercado. Este é um grande desafio. As peças que são funcionais no processo de impressão nos cartuchos de toner são: fotocondutores, rolo de carga primária (PCR), rolo de desenvolvimento (Developer Roller), lâmina de limpeza (Wiper Blade), toner, lâmina dosadora (Doctor Blade) e chip.

O teste de cada componente é importante e existem procedimentos de testes comuns para cada um dos parâmetros importantes de cada componente na pesquisa, desenvolvimento e concepção. Depois que o desenvolvimento é concluído e os componentes encaminhados para a fabricação, a qualidade é determinada pelo controle de qualidade das matérias-primas e pelo processo de fabricação e controle de condições. O objetivo é criar qualidade em um produto, controlando as entradas e verificando com testes de saída otimizados e minimizados. O controle estatístico do processo pode ajudar prontamente a alcançar o objetivo de garantir com eficiência a qualidade do produto.

Testes em Desenvolvimento e Fabricação

Fotocondutor

Defeitos nos fotorreceptores estão entre as fontes mais significativas de defeitos de impressão nos cartuchos. Na produção de fotorreceptores, é fundamental que os defeitos sejam identificados e que os fotorreceptores com defeitos inaceitáveis ​​não sejam enviados aos clientes. Nos testes de desenvolvimento, as importantes propriedades elétricas medidas são aceitação de carga, capacidade, espessura dielétrica, decaimento escuro, fotossensibilidade (características de descarga fotoinduzida (PIDC)) e sensibilidade espectral, mobilidade de carga, aceitação de carga por fadiga – que diminuem com o ciclo de impressão (ciclo para baixo) ou aumento da carga residual com o ciclo de impressão, uniformidade do revestimento, mapeamento de defeitos e desgaste, dureza/resistência do revestimento e adesão da camada. A precisão dimensional dos núcleos também afeta o desempenho e está sujeita a limites de esgotamento. Essas características são determinadas pela formulação do revestimento, qualidade da matéria-prima de entrada e controle do processo de fabricação. Os testes de desenvolvimento incluem testes em diferentes condições ambientais para garantir o desempenho até os limites definidos pelo OEM. O teste final de desenvolvimento é o teste de aplicação em um cartucho, com os fabricantes preferindo outros componentes.

O controle do processo de fabricação de fotocondutores inclui testes de aderência do revestimento, temperatura do material de revestimento, velocidade do revestimento por imersão, temperatura e duração da secagem. Na produção, o método frequentemente usado para examinar fotorreceptores quanto a defeitos é a inspeção visual. A inspeção visual humana pode acompanhar a velocidade de processamento do tambor, e a sensibilidade da visão humana é boa, mas é subjetiva e pode ser inconsistente. A instrumentação usando mapeamento eletrostático é usada por alguns para verificar a produção em lote. O controle do processo e do material de entrada é essencial para a eficiência na produção de especificações.

Toners

Assim como no fotocondutor, a qualidade fabricada é determinada pelo controle de qualidade das matérias-primas e pelo controle do processo de fabricação. As características que determinam o desempenho incluem carga específica (Q/M), distribuição de tamanho de partícula (PSD), índice de fluxo de fusão (MFI), fluidez e temperatura de transição vítrea (Tg). Os toners são pós micro finos de compostos moídos de polímeros, pigmentos, ceras e agentes de controle de carga (CCA) com aditivos de partículas extra de tamanho nano, tipicamente sílica pirogenada e dióxido de titânio.

O processo de fabricação e seu controle dependem do tipo de toner que está sendo produzido. As duas principais categorias por conceito de fabricação são toner convencional ou mecânico (MPT) e toner químico ou quimicamente preparado (CPT). Existem vários tipos diferentes de CPT e cada processo tem suas diferentes etapas de fabricação e parâmetros de controle. O controle do produto de saída de qualquer toner é determinado pela especificação e qualidade das matérias-primas de entrada, controlando as condições de produção de cada etapa do processo e usando o controle estatístico do processo para garantir que o produto seja fabricado dentro da especificação e minimizar as necessidades de teste.

No desenvolvimento, os testes realizados incluem testes de bancada e operacionais sob toda a gama de condições ambientais. Os testes de desenvolvimento incluem o uso de um calorímetro diferencial de varredura, reômetro capilar e indexador de fluxo de fusão para avaliar o desempenho da fusão e determinar a Tg. O teste com um analisador de tamanho de partícula determina o tamanho médio de partícula (d50) e a distribuição de tamanho, incluindo d5 e d95. Micrografia eletrônica de varredura óptica e de varredura é usada para avaliar a morfologia da superfície das partículas do toner, dispersão extra de partículas e formato das partículas. O teste de carga Tribo determina a carga específica (Q/M), a distribuição de carga e uma combinação de seis testes para determinar o índice de fluidez do toner. O teste funcional em um cartucho de teste é o teste final de desenvolvimento usando os outros componentes preferidos pelos fabricantes.

O teste de fabricação é minimizado como em outros componentes, garantindo que os materiais de entrada estejam dentro das especificações e que as condições de processamento passo a passo estejam dentro dos limites de controle. Enquanto a composição do toner controla muitas partes da especificação de um toner, os controles de condição do processo tendem a controlar os atributos físicos. A principal propriedade que tem um papel significativo no controle da qualidade é o PSD. Essa é uma característica comumente testada em linha na produção ou periodicamente off-line na produção. Se as condições de processamento estiverem dentro dos parâmetros de controle que não sejam uma situação em que o equipamento de fabricação se deteriora, a qualidade poderá ser examinada verificando esse parâmetro.

Tintas

O componente mais crítico da impressão a jato de tinta é a tinta. A química e as formulações desse componente não apenas determinam a qualidade da imagem impressa, mas também determinam as características de ejeção de gotas e a confiabilidade do sistema de impressão.

As métricas críticas que são controladas pela formulação da tinta e matérias-primas incluem viscosidade, tensão superficial, PH, estabilidade/confiabilidade do jato, resistência ao kogation, densidade óptica e valor da cor, resolução, sangramento entre cores, uniformidade da cor e resistência à umidade. Há um impacto adicional dos materiais no tamanho das partículas, na distribuição do tamanho das partículas e no conteúdo de gás dissolvido. Os processos de fabricação também são essenciais para esses parâmetros.

A qualidade da produção de tinta é garantida e os testes são minimizados pelo controle de materiais e pelo processo de fabricação. Os testes em lote de viscosidade, pH e verificação de filtração são importantes testes de controle de qualidade que são realizados em tintas pelos fabricantes.

Chips

A qualidade dos componentes e o controle do processo de fabricação são essenciais para a qualidade do produto acabado. Os testes em lote de chips com equipamentos de teste especializados são usados ​​para desenvolvimento e testes de qualidade de fabricação.

PCR, rolo de desenvolvimento (Developer Roller)

O desempenho de PCRs e rolos de desenvolvimento depende criticamente do relaxamento dielétrico das camadas dielétricas semi-isolantes nesses dispositivos. No caso dos rolos de desenvolvimento de toner magnético monocomponente, há a necessidade adicional de testes magnéticos. No dielétrico semi-isolante, o progresso do relaxamento dielétrico é controlado pela injeção de carga do viés e pela mobilidade da carga, e não pela resistência do volume. Essas características são determinadas não apenas pelos materiais utilizados, mas também pelas condições de processamento na fabricação. De igual importância é a precisão dimensional da peça. Testes de entrada de matérias-primas para revestimentos e medição física de capas (sleeve), tubos, eixos e materiais magnéticos são a base da produção de qualidade. No desenvolvimento, bem como na fabricação comercial, a medição das propriedades dielétricas é realizada para garantir a qualidade. O equipamento especializado é o mapeamento das propriedades elétricas de PCRs e rolos de desenvolvimento, bem como a verificação de propriedades e a identificação de defeitos.

Lâminas de limpeza, lâminas de vedação, lâminas de recuperação, rolos de adição de toner, persianas de tambor, vedações, buchas, feltros, engrenagens e rolamentos

Todos esses produtos são componentes importantes e são controlados por escolhas de formulação/material e controle de dimensão fabricado. O controle de entrada de matéria-prima e a medição dimensional são as ações de teste que determinam a qualidade. Para peças plásticas moldadas por injeção, formadas a vácuo ou usinadas são testadas em lote após a produção em condições controladas.

Requisitos ambientais e de segurança

Todos os componentes do cartucho, mas em particular as peças do cartucho, como carcaças e peças estruturais, estão sujeitas a requisitos, incluindo necessidades físicas de dimensão e resistência estrutural. A adição de todos os componentes em combinação quando montados como um cartucho deve cumprir os regulamentos ambientais e de saúde. No contexto global, esses regulamentos variam regional e nacionalmente. Isso inclui restrições de conteúdo químico em materiais como retardadores de chama bromados, metais pesados ​​e compostos orgânicos voláteis. Todo o cartucho está sujeito a esses requisitos, se usado, vendido e/ou enviado por navio, assim como os componentes individuais não incluídos no cartucho, se usado, vendido e enviado por navio. Por uma questão prática, a conformidade com essa regulamentação é garantida pelo controle de matérias-primas.

Em resumo, os fabricantes não podem “testar a qualidade de seus produtos”. A maneira crítica de garantir a qualidade e aliviar a carga dos testes de controle de qualidade é usar materiais de entrada de qualidade que possam ser adquiridos com confiabilidade na especificação e controlar rigorosamente os processos e condições de fabricação.

Fonte: RT World por Graham Galliford.