프린터의 작동원리의 이해
아날로그 복사기 원리 – 현재 거의 단종
복사기란 동일한 것을 만들어내는 복합화된 기계로서 보통용지 복사기 즉『PLAIN PAPER COPIER』의 약자인 PPC로 흔히 표기되어지는데, 통상 ‘복사기란? 문서, 도면등을 복제하는 기계’라 칭하고 있다.
☉ 정전(전자) 복사기 원리
정전(전자) 복사기의 원리는 1938년 미국의 CARLSON이 고안해 그의 이름을 따서 CARLSON 방식이라 불렀는데 이것은 오늘날의 전자복사기의 원조가 되었다.
그가 발명한 복사기의 원리는 검은 흑연입자(토너)들이 정전기에 의해 쇠로 만든 원통(드럼)에 달라붙었다가 또다시 정전기에 의해 종이쪽으로 달라붙게 하는 것이었다.
즉 복사할 종이에 강력한 빛을 쪼이면 종이에 그 빛이 닿았다가 드럼쪽으로 반사된다. 드럼 표면에는 반도체 물질인 셀레늄이 발라져 있는데, 평상시에는 양전기를 띠지만 빛을 받으면 음전기를 띠는 성질이 있다. 글자를 제외한 여백에 반사된 빛이 드럼에 닿으면 음전기를 띤다. 글자부분은 검은색이어서 빛을 모두 흡수하기 때문에 반사되지 않아서 글자에 해당하는 부분은 양전기인 채로 있다.
전류에 의해 음전기를 띠게 된 토너입자(흑연가루)들이 상이 비친 곳 즉, 빛이 흡수되어 반사되지 않은 글자에 해당하는 곳에만 정전기에 의해 달라붙게 된다. 이러한 원리를 이용해 종이를 다시 밀착시킨 후 종이 뒤에서 강한 양전기를 발사하면 드럼에 붙어 있는 음전기의 토너입자들은 그대로 종이쪽으로 다시 옮겨 붙는다.
이 흑연입자가 붙어 있는 종이에 열을 가하면 입자들은 종이에 영원히 달라붙게 된다. 흑연입자표면에 끈끈한 형태로 변하는 수지가 코팅돼 있어 종이에 붙어있게 되는 것이다.
• XEROXGRAPHY 방식(1950년) – XEROX사에서 실용화(PPC)
• ELECTORFAX 방식 (1954년) – RCA사(PPC)
• SELEN DRUM(SE) 방식 (1960년) RICOH(PPC) – H.DRUM, F.DRUM
• NP 방식 (1968년) – CANON(PPC)
• CDS 방식(1968년)
• OPC 방식(1982년)
• A-SI 방식(1984년)
☉ 작동원리
아날로그 복사기 프로세스
(1) 대 전: 암중에서 -코로나 방전에 의해 감광체 드럼은균일하게 -로대전된다 (Grid)사용
(2) 노 광: 할로겐 램프에 의해 조사된 원고는 제1미러,제2미러, 제3미러,쏘루렌즈,제4미러, 제5미러,제6미러에 의해 드럼위에 투영된다. 광의 강약에 의해 정전잠상이 이루어진다
(3) Eraser: 비화상부의 대전 전위를 제거한다. 먼저 후단의 Eraser와 종이 Size별 Eraser를 하고 있다
(4) 현 상: 드럼상의 정전잠상에 토너를 부착시켜 가시상을 형성한다. 현상Sleeve에는 바이어스 전압이 걸려있다
(5)전사전제전 (PTL): 전사효율,분리성능, 크리닝 효율을향상 시키기 위하여 전사전에드럼에 전면노광을 하여 드럼 표면 전위를 저하시키고 있다
(6) 전 사: 드럼과 밀착된 종이의 뒷면에서 -전하를 걸어주는 것에 의해 화상부로 대전된 토너를 종이에 전사시킨다
(7) 분 리: 전사 공정에서 종이에 걸린 -전하를 분리charge (AC)에 의해 제전하여 드럼과 종이의 흡착력을 없게 하여 종이를 분리한다. 또한 분리를 확실하게 하기 위하여 분리조가 설계되어 있다
(8) P 센서: 드럼상에 형성된 일정패턴의 화상농도를 Photo센서로 읽어 그 값에의해 토너보급 클러치를 on,OFF하여 토너 농도제어를 한다.(10매 Copy에 1회 Check한다 칼라시는 5매 Copy에 1회 Check한다)
(9) Cleaning: 드럼상에 남아 있는 토너를 크리닝브레이드로 깍아낸다
(10) 제 전: 크리닝후 드럼 위에남은전하를 지우기 위해 전면노광을 하여 다음Copy를 준비한다
이를 좀더 세밀하게 묘사하자면 아래와 같이 묘사 할 수가 있다.
복사기 Process
1)대전
Charger Wire(0.06 ∼ 0.1)라 불리 우는 금속선을 감광 Drum과 평행으로 설치하여 높은 고전압을 가하면 대전선에서 Corona 방전이 일어나 이것에 의해 Drum 표면에 (+) 또는 (-)의 전기를 지니도록 하는 것.
2) 이레이져
크리닝시 부하를 경감하고 토너(Toner)의 소비량을 줄이기 위하여 LED(발광 Diode)로 Drum에 빛을 비추고 화상부 이외 부분의 전하를 제거한다.
3)노광
원고에 광이 닿으면 원고의 흰부분은 광을 반사, 반사된 광은 Mirror와 Lens를 통하여 Drum에 닿아 Drum 표면위의 전하를 제거하며, 광이 닿지 않은 부분은 전하가 그대로 남아 눈으로는 보이지 않는 전하에 의한 화상(정전잠상)이 Drum 표면에 생성된다.
4)현상
노광단계에서 형성된 정전잠상에 Toner를 부착시켜 눈에 보이는 가시상을 형성한다. Drum 표면에 형성된 정전잠상에 달라붙는 Toner의 양을 조절하여 진하고 흐리게 Copy농도를 조정한다. 이는 Toner가 붙어 있는 현상롤러(Development Roller)에 인가하는 바이어스 전압(Bias Voltage)에 의해 조정된다.
5) 전사전 제전
전사시 효율, 용지 분리 성능, 크리닝 효율 향상을 위하여 전사전에 Drum에 빛을 비추어 Drum 표면의 전위를 저하시킨다.
6) 토너 농도 검지
Drum 표면에 부착된 Toner의 양을 검지하여 현상 탱크 안의 Toner의 양을 조정한다. Toner 양의 검지는 발광부와 수광부로 되어 있는 P-Sensor를 이용한다. 농도검지는 Copy 10매에 1번씩 행하게 된다.
7) 전사, 분리
Drum에 부착된 Toner를 용지에 옮기는 과정을 전사(Image Transfer)라 하고 전사된 용지를 Drum으로 부터 떼어내는 것을 분리(Separation)라 한다. 만일 용지가 분리되지 않으면 분리조(Pick-off Pawls)에 의해 강제 분리시킨다.
8) 크리닝
다음의 복사를 하기 위하여 Drum 표면에 남아 있는 Toner를 크리닝 브레이드(Cleaning Blade)와 크리닝 브러쉬(Cleaning Blush)를 이용하여 Toner를 제거한다.
9) 제전
다음의 복사를 하기 위하여 Drum 표면에 남아 있는 Toner를 크리닝 브레이드(Cleaning Blade)와 크리닝 브러쉬(Cleaning Blush)를 이용하여 Toner를 제거한다.
10) 급지
카세트(Cassette)에 Set된 용지는 급지 Roller의 회전에 의해 1차 급지되고 이 1차 급지된 용지는 레지스트 롤러(Regist Roller)에 닫게 된다. Regist Roller는 용지의 Skew를 방지하고 Drum의 화상선단과 용지의 선단을 맞추어 용지를 2차 급지 시키게 된다.
11) 정착
반송부로부터 보내진 용지에 일정한 온도와 압력을 가하여 Toner를 용지 위에 고착시킨다. 서미스터(Thermistor)로 온도를 검지하여 히타(Heater)의 온도(175℃∼ 185℃)를 제어한다. 정착롤라(Hot Roller)의 온도가 높게 되면 온도Fuse에 의해 온도 과승방지를 행한다.
12) 반송
분리된 용지는 반송벨트에 의하여 정착부로 보내진다. 반송 Fan에 의해 용지가 반송Belt 또는 반송Roller에 밀착되어 이동된다
디지털 복사기의 원리 – 현재 사용 되는 거의 모든 기종
●디지털(Digital): 정보를 약속된 기호(숫자)로 나타내는 매커니즘
● 아날로그(Analogue): 정보를 연속적으로 변화하는 양으로 나타내는 매커니즘
[ Copy Process의 차이 ]
Digital 복합기와 Analogue 복사기의 차이는 단지 Drum에 빛(화상)을 노출하기까지의 과정에서 발생한다.
Digital 복합기의 경우 원고의 화상을 Digital 신호로 변환, 가공하는 공정이 추가된다.
Digital 복합기는 Analogue 복사기와 달리 Scan된 원고 화상을 CCD(Charge Coupled Device, 전하결합소자)를 이용, Digital 신호로 전환시킨다.
전환된 Digital 신호는 IPU(Image Process Unit, 화상처리부)에서 사진모드, 역상, 이미지합성 등 다양한 가공의 화상 정보로 변환되며, 이 정보가 Laser Unit에서 다시 빛으로 전환되어 폴리곤 Mirror를 통해 Drum 위에 잠상을 형성하게 된다
일반적으로 복사기를 사용하실때는 복사기에서 용지가 걸리지 않도록 하는 것이 중요하겠죠.
따라서, 복사 용지의 이동 경로를 알고서 이용하시면 이용하시는데 불편함이 없습니다.
(요즘 대부분의 복사기가 용지가 걸렸을때 어디서 걸렸으며, 어떻게 제거하는지까지
작동 판넬에서 보여지도록 설계가 되어있고, 보기 편하게 되어있습니다.)
또한, 용지에 토너를 압착해서 나오는 것이 대부분이기에
용지가 구겨지거나, 울퉁불퉁하면 걸리기 쉽겠죠.
토너는 고온고압으로 압착이 되기 때문에 (이 부분을 정착부라고 하며 가장 마지막 단계입니다.)
매우 뜨겁습니다. 이 부분을 손을 대시며 화상을 입으시니 주의하시기 바랍니다.
오늘날 사무기기중 가장 널리 쓰이는 것은 복사기일 것이다. 복사기는 1936년 미국의 조그만 전자회사의 직원으로 있던 체스터 칼슨에 의해 만들어졌다.
프린터기는 어떻게 동작 할까?