국내최초 레이저프린터 완전분해! 삼성 ML-1631K로 알아보는 레이저프린터의 내부 Page 2:: 보드나라

2. 레이저 프린터의 원리를 알자

레이저 프린터의 원리

일단 이번 기사를 작성하기에 앞서 레이저 프린터의 원리와 각 부품의 명칭을 이해할 수 있어야 하기 때문에 간단하게 레이저 프린터 원리에 대해 소개하도록 하겠다. 필자 역시 레이저 프린터에 대해 깊이 있게 파고 들어간 적이 없으므로 되도록이면 쉽게(어려운 것은 필자도 잘 이해 못한다) 설명할 것이다.

레이저 프린터는 말 그대로 레이저를 이용해 프린팅을 하는 장치라는 뜻인데, 이게 우리가 흔히 생각하는 것처럼 레이저를 직접 용지 위에 쏘아 그림을 그리는 것이 아니다. 영화에서 흔히 생각하는 레이저처럼 빔을 쏴서 용지를 태워버리는 것은 레이저 프린터보다 오히려 열전사 프린터에 가까운데, 열에 약한 감광 용지를 열전사 헤드로 태워서 점을 찍는 방식으로 전용 팩스 용지를 사용하는 일반 팩시밀리 제품이나 과거 일부 프린터 제품에서 쓰인 바 있다.

레이저 프린터의 동작 원리와 구조

<이미지 출처 : 위키피디아(Wikipedia)>

레이저 프린터의 원리는 우선 이미지를 0과 1로 구분해 해당 위치에 레이저를 쏠 것인지 결정하고, 레이저 다이오드에서 6각형 또는 4각형 모양으로 된 스캐닝 미러 쪽으로 레이저를 발사한다. 이 때 미러는 시계방향으로 25,000 RPM으로 회전하는 폴리건 모터 위에 달려있는데, 모터가 돌아가면서 움직이는 미러에 따라 반사된 레이저의 방향이 바뀌어 Beam Alignment Lens를 거쳐 화상 넓이만큼 퍼뜨려진다.

레이저 스캐닝 유닛(Laser Scanning Unit, LSU)에서 쏘는 레이저는 OPC(Organic Photoconducting Catridge, 일반적으로 드럼으로 부름)에 도달하는데, 이 때 OPC는 차지 롤러(Charge Roller)를 통해 드럼 전체에 음(-)전하를 대전시킨 상태에서 레이저 빔이 닿은 부분만 전이가 떨어지게 된다. OPC 역시 모터를 통해 회전하고 있어 미러의 한 쪽 면이 다 돌아갈 때쯤 다음 줄이 올라온다. 쉽게 말해 레이저로 점을 찍는 타자기라고 생각하면 된다.

레이저가 닿아 전이가 떨어진 곳은 어지테이터 롤러(Agitator Roller), 데벨로퍼 롤러(Developer Roller)를 통해서 전달된 토너 가루가 달라붙게 되는데, 이 토너 가루는 데벨로퍼 롤러를 지나면서 OPC와 똑같이 음전하를 띄게 된다. 음전하끼리는 자석처럼 서로 밀어내기 때문에 음전하가 그대로 남아있는 부분에는 토너가 붙지 않고 레이저를 맞아 전이가 된 부분에만 토너가 달라붙게 된다.

OPC에 달라붙은 토너 입자는 OPC 드럼 바로 아래에 있는 전사 롤러(Transferring Roller)를 거쳐 용지위로 옮겨지고, 마지막으로 정착 롤러(Fuser Roller)를 거치면서 고온과 고압으로 눌려서 용지에 완전히 고정된다.

고열과 고전압을 사용한 작동 방식 때문에 레이저 프린터를 거쳐서 나온 출력물은 종이가 따뜻하고, 처음에 예열시키기 위한 대기 시간이 소요되며, 지속적으로 전압이 필요한 구조라서 잉크젯 프린터에 비해 전력 소모도 크다. (평균 300~400W 정도)

<이미지 출처 : HotStuffWorks>

일반적인 레이저 프린터의 구조를 보면 위의 이미지처럼 아래에서 용지를 넣어 OPC를 지나서 정착 롤러를 거쳐 다시 2단계의 롤러 회전으로 위로 배출되는 방식을 용지 이동 경로가 S자 형태라고 해서 S패스라 부르고, 정착 단계에서 위로 용지를 올리지 않고 바로 밖으로 내보내는 구조를 C자 형태라고 해서 C패스라 한다. 위에서 용지를 넣어 밑을 지나 다시 위로 출력되는 구조도 있는데 모양은 C패스와 비슷하게 진행되지만 모양은 U자와 가깝다.

이번 레이저 프린터 분해 기사의 주인공인 삼성 ML-1631K도 S패스 대신 C패스 구조를 택한 제품인데, 극단적으로 높이를 낮춰 용지 꺾이는 각도가 상당히 크다. 이처럼 극단적으로 높이를 낮출 경우 용지가 많이 꺾이면서 방향이 틀어지거나 용지 강성 때문에 소리가 크게 나는 문제가 생긴다고 한다. (삼성전자에서도 개발 당시 패스 경로를 시뮬레이션 프로그램으로 돌려 여러가지 목업 제품을 만들어 테스트를 거쳐 현재의 ML-1631K가 나오게 되었다고 언급했다)