1 레이저 프린터의 내부 구조
레이저 프린터의 내부 구조는 그림 2-13에서 볼 수 있듯이 4개의 주요 부분으로 구성되어 있습니다.
그림 2-13 레이저 프린터의 내부 구조
(1) 레이저 장치: 감광 드럼을 노출시키기 위해 텍스트 정보가 있는 레이저 빔을 방출합니다.
(2) 용지 공급 장치 : 용지가 적절한 시기에 프린터에 들어가고 프린터에서 나오도록 제어합니다.
(3) 현상부 : 감광드럼의 노출된 부분을 토너로 덮어 육안으로 볼 수 있는 화상을 형성하고 이를 종이 표면으로 전사하는 장치입니다.
(4) 정착부 : 종이 표면을 덮고 있는 토너를 압력과 열을 이용하여 녹여 종이에 단단히 고정시키는 장치입니다.
2 레이저 프린터의 작동 원리
레이저 프린터는 레이저 스캐닝 기술과 전자 이미징 기술을 결합한 출력 장치입니다. 레이저 프린터는 모델에 따라 기능이 다르지만 작동 순서와 원리는 동일합니다.
표준 HP 레이저 프린터를 예로 들면, 작업 순서는 다음과 같습니다.
(1) 사용자가 컴퓨터 운영체제를 통해 프린터에 인쇄명령을 보내면, 인쇄하고자 하는 그래픽 정보는 먼저 프린터 드라이버를 통해 이진정보로 변환되고, 최종적으로 주제어 보드로 전송된다.
(2) 메인 제어 보드는 드라이버가 전송한 이진 정보를 수신 및 해석하여 레이저 빔에 맞춰 조정하고, 이 정보에 따라 레이저부를 제어하여 빛을 방출합니다. 동시에, 감광 드럼 표면은 충전 장치에 의해 충전됩니다. 그런 다음, 레이저 스캐닝부에 의해 그래픽 정보가 포함된 레이저 빔이 생성되어 감광 드럼에 노광됩니다. 노광 후 토너 드럼 표면에 정전 잠상이 형성됩니다.
(3) 토너 카트리지가 현상 시스템에 접촉하면 잠상이 눈에 보이는 그래픽으로 변합니다. 전사 시스템을 통과하면서 토너는 전사 장치의 전기장에 의해 용지에 전사됩니다.
(4) 전사가 완료되면 용지는 전기를 소모하는 톱니 모양의 전극에 접촉하여 용지의 전하를 지면으로 방전시킵니다. 마지막으로 고온 정착 시스템으로 들어가 토너가 형성한 그래픽과 텍스트가 용지에 통합됩니다.
(5) 그래픽 정보가 인쇄된 후 세척 장치는 전송되지 않은 토너를 제거하고 다음 작업 사이클로 들어갑니다.
위의 모든 작업 과정은 충전, 노출, 현상, 전송, 정전, 고정, 세척의 7단계를 거쳐야 합니다.
1>. 충전
감광 드럼이 그래픽 정보에 따라 토너를 흡수하도록 하려면 먼저 감광 드럼을 충전해야 합니다.
현재 시중에는 두 가지 프린터 충전 방식이 있는데, 하나는 코로나 충전이고 다른 하나는 롤러 충전이며, 두 방식 모두 각각의 특징이 있습니다.
코로나 대전은 감광 드럼의 전도성 기판을 전극으로 사용하고, 매우 가는 금속선을 감광 드럼 근처에 다른 전극으로 배치하는 간접 대전 방식입니다. 복사 또는 인쇄 시, 와이어에 매우 높은 전압이 인가되고 와이어 주변 공간에 강한 전기장이 형성됩니다. 이 전기장의 작용으로 코로나 와이어와 같은 극성을 가진 이온이 감광 드럼 표면으로 흐릅니다. 감광 드럼 표면의 감광체는 어둠 속에서 높은 저항을 가지므로 전하가 흘러 나가지 않으므로 감광 드럼의 표면 전위는 계속 상승합니다. 전위가 최고 수용 전위까지 상승하면 대전이 종료됩니다. 이 대전 방식의 단점은 방사선과 오존이 발생하기 쉽다는 것입니다.
충전 롤러 충전은 접촉식 충전 방식으로, 높은 충전 전압이 필요하지 않고 비교적 환경 친화적입니다. 따라서 대부분의 레이저 프린터는 충전 롤러를 사용하여 충전합니다.
레이저 프린터의 전체 작동 과정을 이해하기 위해 충전 롤러의 충전을 예로 들어 보겠습니다.
먼저, 고전압 회로부는 고전압을 발생시키고, 이 고전압은 대전 부품을 통해 감광 드럼 표면에 균일한 음전하를 대전시킵니다. 감광 드럼과 대전 롤러가 한 사이클 동안 동기적으로 회전하면, 그림 2-14와 같이 감광 드럼 표면 전체가 균일한 음전하로 대전됩니다.
그림 2-14 충전 회로도
2>. 노출
노광은 레이저 빔으로 노광되는 감광 드럼 주위에서 수행됩니다. 감광 드럼의 표면은 감광층으로, 이 감광층은 알루미늄 합금 도체의 표면을 덮고 있으며, 알루미늄 합금 도체는 접지되어 있습니다.
감광층은 감광성 물질로, 빛에 노출되면 전도성을 띠고 노출 전에는 절연성을 갖는 특징이 있습니다. 노출 전에는 대전 장치에 의해 균일한 전하가 대전되고, 레이저 조사 후 조사된 부분은 빠르게 도체가 되어 알루미늄 합금 도체와 전도성을 띠게 됩니다. 이렇게 전하가 지면으로 방출되어 인쇄 용지에 텍스트 영역을 형성합니다. 레이저 조사되지 않은 부분은 원래 전하를 유지하여 인쇄 용지에 빈 영역을 형성합니다. 이 문자 이미지는 눈에 보이지 않으므로 정전 잠상이라고 합니다.
스캐너에는 동기 신호 센서도 설치되어 있습니다. 이 센서의 기능은 감광 드럼 표면에 조사되는 레이저 빔이 최상의 이미징 효과를 얻을 수 있도록 스캔 거리를 일정하게 유지하는 것입니다.
레이저 램프는 문자 정보가 담긴 레이저 빔을 방출하여 회전하는 다면 반사 프리즘에 비추고, 반사 프리즘은 렌즈군을 통해 레이저 빔을 감광 드럼 표면으로 반사시켜 감광 드럼을 수평 방향으로 스캐닝합니다. 메인 모터는 감광 드럼을 계속 회전시켜 레이저 방출 램프에 의한 감광 드럼의 수직 스캐닝을 실현합니다. 노광 원리는 그림 2-15에 나와 있습니다.
그림 2-15 노출의 개략도
3>. 개발
현상은 전하의 동성 반발과 이성 인력의 원리를 이용하여 육안으로는 보이지 않는 정전 잠상을 눈에 보이는 그래픽으로 변환하는 과정입니다. 자기 롤러(현상 자기 롤러 또는 줄여서 자기 롤러라고도 함) 중앙에는 자석 장치가 있으며, 분말통 안의 토너는 자석에 흡착될 수 있는 자성 물질을 포함하고 있습니다. 따라서 토너는 현상 자기 롤러 중앙에 있는 자석에 의해 흡착되어야 합니다.
감광 드럼이 현상 자기 롤러와 접촉하는 위치로 회전하면 레이저에 의해 조사되지 않은 감광 드럼 표면 부분은 토너와 동일한 극성을 가지므로 토너를 흡수하지 않습니다. 반면 레이저에 의해 조사된 부분은 토너와 동일한 극성을 갖습니다. 반대로, 같은 성은 밀어내고 이성은 끌어당기는 원리에 따라 토너는 레이저가 조사된 감광 드럼 표면에 흡수되고 그러면 그림 2-16과 같이 표면에 눈에 보이는 토너 그래픽이 형성됩니다.
그림 2-16 개발 원칙 다이어그램
4>. 전사 인쇄
토너가 감광 드럼을 통해 인쇄 용지 근처로 전사될 때, 용지 뒷면에는 전사 장치가 있어 용지 뒷면에 고압 전사를 가합니다. 전사 장치의 전압이 감광 드럼의 노광 영역 전압보다 높기 때문에, 그림 2-17과 같이 대전 장치의 전계 작용으로 토너에 의해 형성된 그래픽과 텍스트가 인쇄 용지로 전사됩니다. 그림 2-18과 같이 그래픽과 텍스트가 인쇄 용지 표면에 나타납니다.
그림 2-17 전사인쇄의 개략도 (1)
그림 2-18 전사인쇄의 개략도 (2)
5>. 전기를 소모하다
토너 이미지가 인쇄 용지에 전사될 때, 토너는 용지 표면만 덮고 토너에 의해 형성된 이미지 구조는 인쇄 용지 이송 과정에서 쉽게 파괴됩니다. 토너 이미지의 무결성을 보장하기 위해, 정착 전과 전사 후에는 정전기 제거 장치를 통과합니다. 이 장치의 기능은 극성을 제거하고 모든 전하를 중성화하여 용지를 중성화하여 용지가 정착 장치에 원활하게 들어가 출력 인쇄 품질을 보장하는 것입니다. 제품 사양은 그림 2-19와 같습니다.
그림 2-19 전력 제거의 개략도
6>. 고정
가열고정은 인쇄용지에 흡착된 토너 이미지에 압력과 열을 가해 토너를 녹이고 인쇄용지에 담가서 종이 표면에 단단한 그래픽을 형성하는 과정입니다.
토너의 주성분은 수지이고, 토너의 녹는점은 약 100℃이다.°C이고, 고정부의 가열롤러 온도는 약 180도입니다.°C.
인쇄과정 중 퓨저의 온도가 약 180도의 미리 정해진 온도에 도달하면°토너를 흡수한 용지가 가열 롤러(상부 롤러라고도 함)와 가압 고무 롤러(하부 롤러라고도 함) 사이의 틈을 통과하면 정착 과정이 완료됩니다. 생성된 고온이 토너를 가열하여 용지 위의 토너를 녹이고, 그림 2-20과 같이 견고한 이미지와 텍스트를 형성합니다.
그림 2-20 고정의 원리도
가열 롤러 표면에는 토너가 잘 붙지 않는 코팅이 되어 있어 고온으로 인해 토너가 가열 롤러 표면에 달라붙지 않습니다. 고정 후, 인쇄 용지는 분리 클로에 의해 가열 롤러에서 분리되어 급지 롤러를 통해 프린터 밖으로 배출됩니다.
청소 과정은 종이 표면에서 폐토너통으로 옮겨지지 않은 감광 드럼의 토너를 긁어내는 것입니다.
전사 과정에서 감광 드럼의 토너 이미지는 용지에 완전히 전사되지 않습니다. 드럼을 청소하지 않으면 감광 드럼 표면에 남아 있는 토너가 다음 인쇄 과정으로 이어져 새로 생성된 이미지를 손상시켜 인쇄 품질에 영향을 미칩니다.
청소 과정은 고무 스크레이퍼에 의해 수행되며, 이 스크레이퍼의 기능은 다음 감광 드럼 인쇄 주기 전에 감광 드럼을 청소하는 것입니다. 고무 스크레이퍼의 날은 내마모성이 뛰어나고 유연하기 때문에 날은 감광 드럼 표면과 절단각을 이룹니다. 감광 드럼이 회전하면 그림 2-21과 같이 스크레이퍼에 의해 표면의 토너가 폐토너통으로 긁어내집니다.
그림 2-21 세척의 개략도
게시 시간: 2023년 2월 20일