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2018-11-19 16:17 来源:寻医问药

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大三学生研发激光烧印机:直接“烧”出字迹

大三学生研发激光烧印机:直接“烧”出字迹

不再用碳粉和硒鼓,只要把所需打印的纸张放进机器里,就可以用激光炭烧出想要的字。

吉林大学自动化专业大三学生张逸飞,带领研发团队将这款无污染、无多余耗材的激光烧印机更新到了第五代,并且与国内一家大型快递公司达成合作,今年年底激光烧印机将实现量产。

烧印灵感源于一次实验

激光烧印机是用高温激光对普通纤维纸照射,使纸张的局部温度升高,进而纤维发生碳化、变色、留下痕迹。张逸飞解释说,这种碳化痕迹是永久性的,可以实现日常所需的黑白打印功能。

烧印技术的灵感来源于张逸飞的一次实验。一次,他正在用激光雕刻机切割亚克力板,中途在给激光打印机加碳粉时,打印机突然停止了工作。张逸飞瞬间联想到,“能否用激光雕刻机代替激光打印机呢?”

他立即拿出一张A4纸,放在激光雕刻机上做起了实验。“但激光一射上来,纸就被烧透了。“如果能控制激光的功率和炙烧时间,结果也许会不一样”,看着破洞的纸,张逸飞打算做进一步研究。

他的想法得到了指导教师和同学的认可。没多久,他就用电机、亚克力板和芯片制作出了一个简易的激光烧印机模型,算是第一代激光烧印机。激光烧印机用于实践,首当其冲要解决纸张被烧焦的问题。

张逸飞和研发团队发现,可以在激光烧印机里内置压力传感器和光敏传感器。当纸张放进去的时候,传感器会测试出纸张的紧度、粗糙度,如此一来,纸张就会被解析成各种数据。经过4个月的反复试验,通过控制纸张的紧度和激光的功率,最终克服了纸被烧焦的难题。

控制激光的功率要在芯片里写代码,张逸飞就在网上自学编程,不断地优化激光烧印机。他介绍,前四代激光烧印机主要是围绕烧印机运转的算法和光路进行改进,即将推出的第五代则是一个质的飞跃,由学生作品发展到可以市场化的商品。

第五代激光烧印机,实现了每分钟120张的打印速度,可比拟市场上激光打印机的精度和速度。目前激光烧印机还不能进行彩色打印,张逸飞说,“如果需要彩色字体,可以另外安装一个彩色喷墨。”

“先放弃蛋糕,选择饼干”

激光烧印机与打印机相比,最大的优势是无耗材,环保健康。无论是硒鼓的生产还是废弃硒鼓的处理都会对环境造成很大污染,选择回收的成本又很高。此外,传统打印机使用的碳粉受到多种因素制约,大小偏差很大,碳粉颗粒会在人体积累,长期吸入损伤肺部。

起初,张逸飞把产品的目标市场定位为家用或者中小公司办公使用,“那是一块还没人吃的大蛋糕,但目前只能放弃。”

在市场调研中他们发现,一台烧印机的售价在5000元到两万元,而市面上的激光打印机千元左右就可以买到。这么高的价格很难得到普通家庭和中小公司的青睐。此时,快递行业进入了他们的视线。

近年来,网上购物带动着快递行业快速发展,快递单的打印量随之猛增。传统快递面单有两层,底层为传统不干胶标签纸,上层为用来打印快递信息的热敏纸。一张快递面单的成本为6分钱左右,平均一个快递集散中心一天耗费在快递面单上的费用大概2000元。张逸飞计算过,“如果用激光烧印机代替激光打印机,可以节约一大半成本”。

普通打印不仅成本较高,上面的字迹通过一些技术手段就可以被涂抹和更改。激光炭烧则是把字迹嵌入纸张之中,可以永久保存,且不易变色。

在吉林大学创业研究中心副主任费宇鹏的帮助下,张逸飞和团队有了明确的市场定位:主推快递面单和超市标签的打印领域。“虽然家庭、办公用的烧印机需求量远大于快递行业,但是我得放下这块蛋糕,先拿起饼干。”张逸飞说。

绿色打印有前景

“如果普及使用激光烧印机,以某快递云仓一年700万发货量计算,一个云仓一年可节省28万元。仅这家快递公司这种规模的云仓就有400多家,一年可以节省1.12万元左右。”张逸飞说。

目前,张逸飞团队正在与一家快递公司合作,研发与现有标签打印机印刷及安全指标相似的激光烧印机,这样可直接在传统不干胶标签纸表面印刷,不再需要复合热敏纸。

“有前景!”费宇鹏说,除快递单打印,商品登记、发票等存档打印品的市场也有着很大的需求。在他看来,激光烧印机要想普及,还得克服两个难题:一是烧印技术和产品细节需要再完善,例如在快递行业里如何优化烧印机的设计,提高便携程度,并做好安全防护;二是产品推广有难度,一时很难改变用户的打印使用习惯。

费宇鹏建议,在与企业合作试点的过程中去发现问题,获取用户反馈,针对反馈意见和要求不断进行产品的更新迭代。

张逸飞团队有10名主要成员,都是来自吉林大学各个学院的学生,正准备成立一家科技公司。“大家各司其职,工作氛围很好。”大二学生朱磊负责激光烧印机的零配件优化。他介绍,第五代激光烧印机最大的创新点在于高速旋转振镜的使用,这样可以大幅度地提高打印幅面,增加打印速度。他正通过大量地数据演算、实验,对振镜的稳定性进行测试和优化。

目前,年底进行量产的激光烧机的工作时长可以达到8万个小时,此后激光的功率会不稳定。“不过只需要更换一个配件即可,价格在千元左右。”张逸飞说,为了防止激光烧印机被模仿和复制,他们计划每年进行两次产品的更新迭代。明年推出的烧印机可以实现用手机、蓝牙操控,下一步还可以实现远程控制。(记者王培莲实习生张航)

责任编辑: 迪木娜
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