吉林大學大三學生研發雷射燒印機:直接「燒」出字跡


吉林大學大三學生研發激光燒印機:直接“燒”出字跡


不再用碳粉和硒鼓,只要把所需打印的紙張放進機器裡,就可以用激光炭燒出想要的字。

吉林大學自動化專業大三學生張逸飛,帶領研發團隊將這款無汙染、無多餘耗材的激光燒印機更新到了第五代,並且與國內一家大型快遞公司達成合作,今年年底激光燒印機將實現量產。

燒印靈感源於一次實驗

激光燒印機是用高溫激光對普通纖維紙照射,使紙張的局部溫度升高,進而纖維發生碳化、變色、留下痕跡。張逸飛解釋說,這種碳化痕跡是永久性的,可以實現日常所需的黑白打印功能。

燒印技術的靈感來源於張逸飛的一次實驗。一次,他正在用激光雕刻機切割亞克力板,中途在給激光打印機加碳粉時,打印機突然停止了工作。張逸飛瞬間聯想到,“能否用激光雕刻機代替激光打印機呢?”

他立即拿出一張A4紙,放在激光雕刻機上做起了實驗。“但激光一射上來,紙就被燒透了。“如果能控制激光的功率和炙燒時間,結果也許會不一樣”,看著破洞的紙,張逸飛打算做進一步研究。

他的想法得到了指導教師和同學的認可。沒多久,他就用電機、亞克力板和芯片製作出了一個簡易的激光燒印機模型,算是第一代激光燒印機。激光燒印機用於實踐,首當其衝要解決紙張被燒焦的問題。

張逸飛和研發團隊發現,可以在激光燒印機裡內置壓力傳感器和光敏傳感器。當紙張放進去的時候,傳感器會測試出紙張的緊度、粗糙度,如此一來,紙張就會被解析成各種數據。 經過4個月的反覆試驗,通過控制紙張的緊度和激光的功率,最終克服了紙被燒焦的難題。

控制激光的功率要在芯片裡寫代碼,張逸飛就在網上自學編程,不斷地優化激光燒印機。他介紹,前四代激光燒印機主要是圍繞燒印機運轉的算法和光路進行改進,即將推出的第五代則是一個質的飛躍,由學生作品發展到可以市場化的商品。

第五代激光燒印機,實現了每分鐘120張的打印速度,可比擬市場上激光打印機的精度和速度。目前激光燒印機還不能進行彩色打印,張逸飛說,“如果需要彩色字體,可以另外安裝一個彩色噴墨。”

“先放棄蛋糕,選擇餅乾”

激光燒印機與打印機相比,最大的優勢是無耗材,環保健康。無論是硒鼓的生產還是廢棄硒鼓的處理都會對環境造成很大汙染,選擇回收的成本又很高。此外,傳統打印機使用的碳粉受到多種因素制約,大小偏差很大,碳粉顆粒會在人體積累,長期吸入損傷肺部。

起初,張逸飛把產品的目標市場定位為家用或者中小公司辦公使用,“那是一塊還沒人吃的大蛋糕,但目前只能放棄。”

在市場調研中他們發現,一臺燒印機的售價在5000元到兩萬元,而市面上的激光打印機千元左右就可以買到。這麼高的價格很難得到普通家庭和中小公司的青睞。此時,快遞行業進入了他們的視線。

近年來,網上購物帶動著快遞行業快速發展,快遞單的打印量隨之猛增。傳統快遞面單有兩層,底層為傳統不乾膠標籤紙,上層為用來打印快遞信息的熱敏紙。一張快遞面單的成本為6分錢左右,平均一個快遞集散中心一天耗費在快遞面單上的費用大概2000元。張逸飛計算過,“如果用激光燒印機代替激光打印機,可以節約一大半成本”。

普通打印不僅成本較高,上面的字跡通過一些技術手段就可以被塗抹和更改。激光炭燒則是把字跡嵌入紙張之中,可以永久保存,且不易變色。

在吉林大學創業研究中心副主任費宇鵬的幫助下,張逸飛和團隊有了明確的市場定位:主推快遞面單和超市標籤的打印領域。“雖然家庭、辦公用的燒印機需求量遠大於快遞行業,但是我得放下這塊蛋糕,先拿起餅乾。”張逸飛說。

綠色打印有前景

“如果普及使用激光燒印機,以某快遞雲倉一年700萬發貨量計算,一個雲倉一年可節省28萬元。僅這家快遞公司這種規模的雲倉就有400多家,一年可以節省1.12萬元左右。”張逸飛說。

目前,張逸飛團隊正在與一家快遞公司合作,研發與現有標籤打印機印刷及安全指標相似的激光燒印機,這樣可直接在傳統不乾膠標籤紙表面印刷,不再需要複合熱敏紙。

“有前景!”費宇鵬說,除快遞單打印,商品登記、發票等存檔打印品的市場也有著很大的需求。在他看來,激光燒印機要想普及,還得克服兩個難題:一是燒印技術和產品細節需要再完善,例如在快遞行業裡如何優化燒印機的設計,提高便攜程度,並做好安全防護;二是產品推廣有難度,一時很難改變用戶的打印使用習慣。

費宇鵬建議,在與企業合作試點的過程中去發現問題,獲取用戶反饋,針對反饋意見和要求不斷進行產品的更新迭代。

張逸飛團隊有10名主要成員,都是來自吉林大學各個學院的學生,正準備成立一家科技公司。“大家各司其職,工作氛圍很好。”大二學生朱磊負責激光燒印機的零配件優化。他介紹,第五代激光燒印機最大的創新點在於高速旋轉振鏡的使用,這樣可以大幅度地提高打印幅面,增加打印速度。他正通過大量地數據演算、實驗,對振鏡的穩定性進行測試和優化。

目前,年底進行量產的激光燒機的工作時長可以達到8萬個小時,此後激光的功率會不穩定。“不過只需要更換一個配件即可,價格在千元左右。”張逸飛說,為了防止激光燒印機被模仿和複製,他們計劃每年進行兩次產品的更新迭代。明年推出的燒印機可以實現用手機、藍牙操控,下一步還可以實現遠程控制。


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