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Tintenstrahldrucker | Die interessante Ingenieurskunst dahinter Jaes - Lesics Deutsch 219K subscribers Subscribe
Tintenstrahldrucker | Die interessante Ingenieurskunst dahinter Jaes - Lesics Deutsch 219K subscribers Subscribe
die technologie eines tintenstrahldruckers ist tatsächlich die magie der farben. die technik hinter den farbtöpfen und die art und weise wie der farb-algorithmus das endgültige bild erzeugt ist ziemlich raffiniert. wie wir wissen besteht die display technologie aus winzigen roten, grünen und blauen subpixel.
als experiment filter einer unserer ingenieurinnen beil asics ihren tintenstrahldrucker mit ebendiesen rgb farben. werfen wir einen blick auf die ausgabe ihres druckers. das ergebnis war nicht gut. der drucker konnte das bild der blume nicht in den richtigen farben wiedergeben.
um zu verstehen was hinter diesem verblüffenden resultat steckt, sollten wir das innenleben des tintenstrahldruckers und die farb-wissenschaft genauer unter die lupe nehmen. betrachten wir zuerst die grundlegende tintenstrahl technologie der schwarz-weiß druck. jedes bild kann aus einer ansammlung von vielen punkten gedruckt werden.
diese punkte werden durch tintentröpfchen erzeugt, die aus vielen düsen abgegeben werden. die tinte wird nicht kontinuierlich, sondern diskret und kontrolliert abgegeben wie hier gezeigt. der kleine durchmesser der düse und der gegendruck in der düse verhindern, dass die tinte ausläuft, so dass ein präzises bild entsteht.
um die tinte freizusetzen, müssen wir diese kleinen heitz widerstände verwenden. diese widerstände sind so reaktionsschnell, dass sie, wenn der strom durch sie hindurch fließt, etwa 100 grad celsius pro mikrosekunde erreichen. um einen tinten tropfen freizusetzen, muss lediglich strom in den entsprechenden widerstand geleitet werden.
dieser erhitzt sich dann und lässt die tinte favorisieren, wodurch eine blase entsteht. diese blase fungiert als kolben, der die tinte aus der düse drückt. sobald jedoch der erste tropfen fällt, wird die tinte auf grund ihrer viskosität gedehnt. infolgedessen bildet sie einen weiteren tropfen, der in der nähe des ersten tropfen fällt. nach einiger zeit vereinigen sich beide tropfen.
während du dich auf den tropfen konzentrierst, könntest du einen wichtigen vorgang übersehen haben. sehen wir uns die animation noch einmal an. richtet seine aufmerksamkeit dieses mal auf den oberen bereich. hier wird nach einiger zeit die heizung abgeschaltet, wodurch der dampf um die schule herum kondensiert und die blase zusammenfällt.
durch den gegendruck der tinte wird außenluft in die düse gesaugt. unmittelbar danach spielt die oberflächenspannung des meniskus eine wichtige rolle, indem sie dem gegendruck entgegenwirkt und die frische tinte dazu zwingt, die düse zu füllen und die luft zu verdrängen.
nachdem wir nun die grundlagen kennen, wollen wir sehen wie man einen praktikablen drucker baut. der tinten behälter ist über ein verbindungsrohr mit dem druckkopf verbunden, der sich entlang dieser horizontalen achse frei bewegen kann. der drucker findet außerdem einen riemen- und rollen-mechanismus, der von einem schrittmotor angetrieben wird.
als nächstes wird der druckkopf über einen beweglichen arm mit dem riemen verbunden. hier siehst du, wie sich der druckkopf zusammen mit der bewegung des riemens nach links und rechts bewegt. beginnen wir nun mit dem drucken.
wie wir schon gesehen haben, druckt der kopf eine reihe schwarzer punkte, wenn die heiz widerstände richtig gesteuert werden. das druck beispiel dass du hier siehst, ist zum besseren verständnis stark vereinfacht. der tatsächliche druckkopf ist nur ein fünftel so groß wie dieser kopf.
beachtet, dass dieser kopf in einem durchgang neun zeilen druckt. der tatsächliche druckkopf aber mehr als 1000 zeilen erzeugt. ein durchgang ist nun abgeschlossen. jetzt müssen wir den druckvorgang auf dem restlichen bereich des papiers fortsetzen.
dafür kommen einrollen schrittmotor und zwei unterstützende rollen anordnungen ins spiel. diese anordnung ermöglicht es, das papier nach unten zu bewegen. jetzt wiederholen wir den vorgang den wir vorhin gesehen haben, bis der druck abgeschlossen ist.
die hier gezeigte druckkopf bewegung ist nicht so clever. in der bewegung von links nach rechts wird nicht gedruckt. außerdem macht der druckkopf viele unnötige schritte. moderne drucker sind raffinierten algorithmen ausgestattet, die diesen prozess schneller machen.
der optimale druck fahrt eines druckkopfes und die präzise bewegung der papier walze werden schon vor dem druckvorgang berechnet. hier siehst du, wie schnell das drucken funktioniert, wenn der druckkopf diesen vordefinierten pfad folgt. offensichtlich wird sich dieser pfad je nach dem bild, dass du drucken möchtest, drastisch ändern.
der druckkopf und das papier können einem so präzisen pfad folgen, weil sie von einem schrittmotor und einer rückkopplung schaltung gesteuert werden. bis jetzt haben wir einen einfachen schwarz-weiß drucker gebaut.
doch wie können wir das wissen, das wir bisher gelernt haben, nutzen um einen farb tintenstrahldrucker zu entwickeln? die naheliegendste und intuitivste antwort scheint zu sein, rote, grüne und blaue tinte zu verwenden, da dies die grundfarben der display technologie sind.
allerdings wird das nicht funktionieren. um zu verstehen warum das so ist, sollten wir uns die grundlagen ansehen. stell dir zweifarbige taschenlampen vor, eine leuchtet rot und die andere grün. wenn wir beide taschenlampen auf die gleiche stelle leuchten lassen, ist das resultierende licht gelb.
versuchen wir nun das gleiche experiment mit tinten farben. wenn wir diese beiden farben mischen, erhalten wir jedoch eine schlammige gelbe farbe. warum ergeben diese beiden experimente unterschiedliche fabrikate, obwohl die eingangs farben dieselben sind?
als experiment filter einer unserer ingenieurinnen beil asics ihren tintenstrahldrucker mit ebendiesen rgb farben. werfen wir einen blick auf die ausgabe ihres druckers. das ergebnis war nicht gut. der drucker konnte das bild der blume nicht in den richtigen farben wiedergeben.
um zu verstehen was hinter diesem verblüffenden resultat steckt, sollten wir das innenleben des tintenstrahldruckers und die farb-wissenschaft genauer unter die lupe nehmen. betrachten wir zuerst die grundlegende tintenstrahl technologie der schwarz-weiß druck. jedes bild kann aus einer ansammlung von vielen punkten gedruckt werden.
diese punkte werden durch tintentröpfchen erzeugt, die aus vielen düsen abgegeben werden. die tinte wird nicht kontinuierlich, sondern diskret und kontrolliert abgegeben wie hier gezeigt. der kleine durchmesser der düse und der gegendruck in der düse verhindern, dass die tinte ausläuft, so dass ein präzises bild entsteht.
um die tinte freizusetzen, müssen wir diese kleinen heitz widerstände verwenden. diese widerstände sind so reaktionsschnell, dass sie, wenn der strom durch sie hindurch fließt, etwa 100 grad celsius pro mikrosekunde erreichen. um einen tinten tropfen freizusetzen, muss lediglich strom in den entsprechenden widerstand geleitet werden.
dieser erhitzt sich dann und lässt die tinte favorisieren, wodurch eine blase entsteht. diese blase fungiert als kolben, der die tinte aus der düse drückt. sobald jedoch der erste tropfen fällt, wird die tinte auf grund ihrer viskosität gedehnt. infolgedessen bildet sie einen weiteren tropfen, der in der nähe des ersten tropfen fällt. nach einiger zeit vereinigen sich beide tropfen.
während du dich auf den tropfen konzentrierst, könntest du einen wichtigen vorgang übersehen haben. sehen wir uns die animation noch einmal an. richtet seine aufmerksamkeit dieses mal auf den oberen bereich. hier wird nach einiger zeit die heizung abgeschaltet, wodurch der dampf um die schule herum kondensiert und die blase zusammenfällt.
durch den gegendruck der tinte wird außenluft in die düse gesaugt. unmittelbar danach spielt die oberflächenspannung des meniskus eine wichtige rolle, indem sie dem gegendruck entgegenwirkt und die frische tinte dazu zwingt, die düse zu füllen und die luft zu verdrängen.
nachdem wir nun die grundlagen kennen, wollen wir sehen wie man einen praktikablen drucker baut. der tinten behälter ist über ein verbindungsrohr mit dem druckkopf verbunden, der sich entlang dieser horizontalen achse frei bewegen kann. der drucker findet außerdem einen riemen- und rollen-mechanismus, der von einem schrittmotor angetrieben wird.
als nächstes wird der druckkopf über einen beweglichen arm mit dem riemen verbunden. hier siehst du, wie sich der druckkopf zusammen mit der bewegung des riemens nach links und rechts bewegt. beginnen wir nun mit dem drucken.
wie wir schon gesehen haben, druckt der kopf eine reihe schwarzer punkte, wenn die heiz widerstände richtig gesteuert werden. das druck beispiel dass du hier siehst, ist zum besseren verständnis stark vereinfacht. der tatsächliche druckkopf ist nur ein fünftel so groß wie dieser kopf.
beachtet, dass dieser kopf in einem durchgang neun zeilen druckt. der tatsächliche druckkopf aber mehr als 1000 zeilen erzeugt. ein durchgang ist nun abgeschlossen. jetzt müssen wir den druckvorgang auf dem restlichen bereich des papiers fortsetzen.
dafür kommen einrollen schrittmotor und zwei unterstützende rollen anordnungen ins spiel. diese anordnung ermöglicht es, das papier nach unten zu bewegen. jetzt wiederholen wir den vorgang den wir vorhin gesehen haben, bis der druck abgeschlossen ist.
die hier gezeigte druckkopf bewegung ist nicht so clever. in der bewegung von links nach rechts wird nicht gedruckt. außerdem macht der druckkopf viele unnötige schritte. moderne drucker sind raffinierten algorithmen ausgestattet, die diesen prozess schneller machen.
der optimale druck fahrt eines druckkopfes und die präzise bewegung der papier walze werden schon vor dem druckvorgang berechnet. hier siehst du, wie schnell das drucken funktioniert, wenn der druckkopf diesen vordefinierten pfad folgt. offensichtlich wird sich dieser pfad je nach dem bild, dass du drucken möchtest, drastisch ändern.
der druckkopf und das papier können einem so präzisen pfad folgen, weil sie von einem schrittmotor und einer rückkopplung schaltung gesteuert werden. bis jetzt haben wir einen einfachen schwarz-weiß drucker gebaut.
doch wie können wir das wissen, das wir bisher gelernt haben, nutzen um einen farb tintenstrahldrucker zu entwickeln? die naheliegendste und intuitivste antwort scheint zu sein, rote, grüne und blaue tinte zu verwenden, da dies die grundfarben der display technologie sind.
allerdings wird das nicht funktionieren. um zu verstehen warum das so ist, sollten wir uns die grundlagen ansehen. stell dir zweifarbige taschenlampen vor, eine leuchtet rot und die andere grün. wenn wir beide taschenlampen auf die gleiche stelle leuchten lassen, ist das resultierende licht gelb.
versuchen wir nun das gleiche experiment mit tinten farben. wenn wir diese beiden farben mischen, erhalten wir jedoch eine schlammige gelbe farbe. warum ergeben diese beiden experimente unterschiedliche fabrikate, obwohl die eingangs farben dieselben sind?
der erste fall, in dem wir licht gemischt haben, war ein beispiel für die additive farbmischung, während der zweite fall mit der tinte eine subjektive misch methode ist. die additive methode ist ganz einfach. der kombinierte lichtanteil erreicht direkt ein auge und du siehst die farbe.
die subtraktive methode ist dagegen ein wenig knifflig. hier spielt das von der tinte reflektierte licht eine wichtige rolle. um besser zu verstehen wie die subtraktive methode funktioniert, untersuchen wir die tinte auf molekularer ebene.
wir wissen, dass wir die farbe rot sehen, weil das rote molekül alles außer rot absorbiert. kurz gesagt, was wir in einer tinten farbe sehen, ist die verbleibende farbe nach der subtraktion. das gleiche gilt für grün.
wenn wir nun die beiden farben mischen, wird die physik noch interessanter. da eine lage von molekülen eine oberfläche nicht vollständig füllen kann, sollten wir für diese untersuchung mindestens zwei lagen betrachten. wir gehen davon aus, dass die moleküle der verschiedenen farben gleichmäßig gemischt sind wie in der abbildung gezeigt.
beginnen wir mit dem unteren grünen molekül. das grüne molekül reflektiert offensichtlich grünes licht. dieses grüne licht muss jedoch die obere molekül schicht durchdringen. du kannst sehen, dass das obere grüne molekül das grüne licht gerade noch durch lässt. das benachbarte rote molekül hingegen absorbiert das grüne licht vollständig.
kurz gesagt, dieser bereich erzeugt eine schwarze farbe. betrachten wir nun das licht, das von den unteren roten molekülen kommt. wenn du die analyse auf die gleiche weise durchführst, ist dies das endgültige ergebnis. das schwarz befindet sich zu einem guten teil zwischen den roten und dem grünen licht, was sich auf die endgültige farbe auswirkt.
diese schlammige gelbe farbe ist das, was unser auge aufgrund der anwesenheit von schwarz sieht. ein gutes beispiel zum verständnis für die wirkung der schwarzen farbe in der end ausgabe ist dieses beispiel der grauen haare. wir sehen die gesamt farbe des haares als grau, aber in wirklichkeit ist es eine mischung aus weißen und schwarzen haaren.
deshalb unterscheidet sich diese subtraktive methode grundlegend von der additiven methode. es ist auch die ursache dafür, dass wir grauenhafte ausdrücke erhalten, wenn wir rgb farben in den druckköpfen verwenden.
bis jetzt haben wir gelernt, dass wir keine primärfarben verwenden können, um farben zu reproduzieren und dass die subtraktive methode ein schurke ist. die farbe die wir in einem farbdruck sehen, ist in wirklichkeit der invertierte teil nach der absorption.
die lösung für dieses problem ist einfach. invertiere einfach die grundfarben. die inversion farben von rot, grün und blau sind cyan, magenta und gelb. diese farben müssen wir also im drucker verwenden.
hier ist ein beispiel. wir wollen mit diesen cm farben eine grüne farbe erzeugen. zuerst lässt du einen tropfen cyan farbene tinte aus der düse. bevor dieser tropfen trocknet, gibt einen gelben tropfen an der gleichen stelle ab.
wenn du diese beiden farben mischst, entsteht eine perfekte grüne farbe. nach einiger zeit wird der tropfen vom papier aufgesogen und wir erhalten einen grünen punkt. wie in der animation zu sehen ist, können wir die meisten farben perfekt mit c m und white tropfen erzeugen.
wir haben bereits gesehen, wie man mit einem tintenstrahldrucker ein perfektes grün erzeugen kann. aber können wir auch einen helleren grünton wie diesen erzeugen? um das zu erreichen, haben schlaue ingenieure unsere augen ausgetrickst.
sie haben einfach die normale grüne farbe mit anderen abständen gedruckt. durch die größeren abständen wird das gehirn so ausgetrickst, dass es einen helleren ton der farbe sieht.
nun die nächste aufgabe. wie können wir einen dunkleren farbton erzeugen? dunklere farbtöne lassen sich nicht allein durch die verwendung von c m und b erzielen. der drucker muss auch schwarze tinte verwenden. die leere tinte wird als kay bezeichnet, wobei cathy wie schlüssel auf englisch steht.
jetzt wollen wir den mechanismus hinter dem druck von dunklen grüntönen verstehen. die offensichtliche antwort lautet: wir müssen einfach einen schwarzen tinten tropfen mit grüner farbe mischen. logisch gesehen ist das richtig, aber es gibt ein problem mit dieser methode.
du kannst den dunkel heitz grad der grünen farbe nicht um einen kleinen grad erhöhen, da die tröpfchen größe von schwarz und grün gleich groß ist. um verschiedene farbnuancen zu erzielen, tricksen die ingenieure auch hier unsere augen aus.
lass einfach ein schwarzes tintentröpfchen zwischen die grünen tröpfchen fein, je nachdem welchen farbton die grüne farbe haben soll. dadurch wird das gehirn dazu gebracht, einen dunkleren farbton zu sehen.
die druckqualität moderner drucker ist aufgrund der sehr kleinen tinten tropfen besonders hoch. je kleiner der tropfen, desto höher die qualität des drucks. um eine gute qualität zu erzielen, benötigen wir mehr als 300 punkte pro zoll papier.
um noch unglaubliche ergebnisse zu erzielen, haben moderne drucker 2100 bis 4.200 düsen pro druckkopf. danke dass du dir dieses video angesehen hast. wir hoffen, dass du jetzt besser verstehst, was in deinem drucker vor sich geht. bis zum nächsten mal.
die subtraktive methode ist dagegen ein wenig knifflig. hier spielt das von der tinte reflektierte licht eine wichtige rolle. um besser zu verstehen wie die subtraktive methode funktioniert, untersuchen wir die tinte auf molekularer ebene.
wir wissen, dass wir die farbe rot sehen, weil das rote molekül alles außer rot absorbiert. kurz gesagt, was wir in einer tinten farbe sehen, ist die verbleibende farbe nach der subtraktion. das gleiche gilt für grün.
wenn wir nun die beiden farben mischen, wird die physik noch interessanter. da eine lage von molekülen eine oberfläche nicht vollständig füllen kann, sollten wir für diese untersuchung mindestens zwei lagen betrachten. wir gehen davon aus, dass die moleküle der verschiedenen farben gleichmäßig gemischt sind wie in der abbildung gezeigt.
beginnen wir mit dem unteren grünen molekül. das grüne molekül reflektiert offensichtlich grünes licht. dieses grüne licht muss jedoch die obere molekül schicht durchdringen. du kannst sehen, dass das obere grüne molekül das grüne licht gerade noch durch lässt. das benachbarte rote molekül hingegen absorbiert das grüne licht vollständig.
kurz gesagt, dieser bereich erzeugt eine schwarze farbe. betrachten wir nun das licht, das von den unteren roten molekülen kommt. wenn du die analyse auf die gleiche weise durchführst, ist dies das endgültige ergebnis. das schwarz befindet sich zu einem guten teil zwischen den roten und dem grünen licht, was sich auf die endgültige farbe auswirkt.
diese schlammige gelbe farbe ist das, was unser auge aufgrund der anwesenheit von schwarz sieht. ein gutes beispiel zum verständnis für die wirkung der schwarzen farbe in der end ausgabe ist dieses beispiel der grauen haare. wir sehen die gesamt farbe des haares als grau, aber in wirklichkeit ist es eine mischung aus weißen und schwarzen haaren.
deshalb unterscheidet sich diese subtraktive methode grundlegend von der additiven methode. es ist auch die ursache dafür, dass wir grauenhafte ausdrücke erhalten, wenn wir rgb farben in den druckköpfen verwenden.
bis jetzt haben wir gelernt, dass wir keine primärfarben verwenden können, um farben zu reproduzieren und dass die subtraktive methode ein schurke ist. die farbe die wir in einem farbdruck sehen, ist in wirklichkeit der invertierte teil nach der absorption.
die lösung für dieses problem ist einfach. invertiere einfach die grundfarben. die inversion farben von rot, grün und blau sind cyan, magenta und gelb. diese farben müssen wir also im drucker verwenden.
hier ist ein beispiel. wir wollen mit diesen cm farben eine grüne farbe erzeugen. zuerst lässt du einen tropfen cyan farbene tinte aus der düse. bevor dieser tropfen trocknet, gibt einen gelben tropfen an der gleichen stelle ab.
wenn du diese beiden farben mischst, entsteht eine perfekte grüne farbe. nach einiger zeit wird der tropfen vom papier aufgesogen und wir erhalten einen grünen punkt. wie in der animation zu sehen ist, können wir die meisten farben perfekt mit c m und white tropfen erzeugen.
wir haben bereits gesehen, wie man mit einem tintenstrahldrucker ein perfektes grün erzeugen kann. aber können wir auch einen helleren grünton wie diesen erzeugen? um das zu erreichen, haben schlaue ingenieure unsere augen ausgetrickst.
sie haben einfach die normale grüne farbe mit anderen abständen gedruckt. durch die größeren abständen wird das gehirn so ausgetrickst, dass es einen helleren ton der farbe sieht.
nun die nächste aufgabe. wie können wir einen dunkleren farbton erzeugen? dunklere farbtöne lassen sich nicht allein durch die verwendung von c m und b erzielen. der drucker muss auch schwarze tinte verwenden. die leere tinte wird als kay bezeichnet, wobei cathy wie schlüssel auf englisch steht.
jetzt wollen wir den mechanismus hinter dem druck von dunklen grüntönen verstehen. die offensichtliche antwort lautet: wir müssen einfach einen schwarzen tinten tropfen mit grüner farbe mischen. logisch gesehen ist das richtig, aber es gibt ein problem mit dieser methode.
du kannst den dunkel heitz grad der grünen farbe nicht um einen kleinen grad erhöhen, da die tröpfchen größe von schwarz und grün gleich groß ist. um verschiedene farbnuancen zu erzielen, tricksen die ingenieure auch hier unsere augen aus.
lass einfach ein schwarzes tintentröpfchen zwischen die grünen tröpfchen fein, je nachdem welchen farbton die grüne farbe haben soll. dadurch wird das gehirn dazu gebracht, einen dunkleren farbton zu sehen.
die druckqualität moderner drucker ist aufgrund der sehr kleinen tinten tropfen besonders hoch. je kleiner der tropfen, desto höher die qualität des drucks. um eine gute qualität zu erzielen, benötigen wir mehr als 300 punkte pro zoll papier.
um noch unglaubliche ergebnisse zu erzielen, haben moderne drucker 2100 bis 4.200 düsen pro druckkopf. danke dass du dir dieses video angesehen hast. wir hoffen, dass du jetzt besser verstehst, was in deinem drucker vor sich geht. bis zum nächsten mal.