▣ LBP 개요

원래 명칭은 LBP(laser beam printer)이다. 토너(toner)를 현상제로 하고 보통 용지를 사용하는

비충격식 프린터 중에서 레이저, LED(발광 다이오드), 액정 셔터(liquid crystal shutter) 등을 사용한 프린터를 포함한다.

1975년 미국의 IBM이 세계 최초로 상품화하여 오늘날 고품질의 사무용 프린터로 각광 받고 있다. 

엔진과 제어기(소프트웨어 포함)의 두 부분으로 나눌 수 있으며 엔진은 해상도 속도 등 프린터의 성능을 규정짓고,

제어부는 사용자의 편의성을 향상시킨다. 

엔진의 핵심 기술로는 전자-사진공정(electro-photographic process)이 있고 중요 부품으로는 광학계, 감광체,현상계,

급배지계가 있다. 

감광체에 빛을 주사하는 장치를 갖추고 있으며, 이용하는 빛의 종류에 따라 레이저, LED, 액정 셔터 프린터 등으로 나눌

수 있다. 현재 20PPM(Page Per Minute:분당 인쇄 면 수) 이하의 중 저속 기종에서는 반도체 레이저를 사용하는 회전 

다면경 주사 방식이 가장 보편화되어 있다. 감광체로는 OPC(opto photo-organic conductor) 드럼을 주로 사용하여

왔으나, 최근에는 비정질 실리콘(amorphous silicon)계 재료가 뛰어난 특성을 갖고 있기 때문에 연구 개발이 활발히

진행되고 있다. 

인쇄 제어기에 사용되는 처리장치는 16비트 또는 32비트 마이크로 프로세서가 사용되고 있다. 폰트(font)로는

도트(dot)의 위치와 배열 상태로 글자를 나타내는 비트맵(bit mapped) 폰트와 직선과 곡선의 집합으로 글자의 외곽을

나타내는 윤곽선(outline) 폰트가 있다. 폰트 제어 소프트웨어는 휴렛 패커드사(社)의 PCL(printer command 

anguage:인쇄기 명령어)과 아도브사의 PDL(page description language:페이지 기술 언어)이 사용되고 있다

▣ LBP 구성도

(2,500매)

HP LaserJet 5L/6L/3100

Cnnon LBP460/465

LBP2060/3500/4000/4500

3PPM ~

6PPM

1995년에 HP사의  LaserJet 5L(4ppm)으로 개인 및 SOHO용으로 개발

QMS 860/1660

HP LaserJet 4V/MV

8PPM ~

16PPM

HP LaseJet500/500Plus

CANNON FAX910/Lase FAX

HP LaseJet4/4+/4M/4M+/5

Cannon LBP-1260/P-270

8PPM ~

16PPM

600 X600dpi

Cannon LBP-720/730/730/PS/

740/ 750

NEC Silentwriter8300

600 X600

or

 1200 X 1200dpi

(3,500매)

HP LaserJet IIP/IIP/4+

Cannon FAX L720/760/770/775/777/785/790

LBP-4/4+/Mark III/ LBP-4sx

300 X 300 

or 

1200 X 1200dpi

HP LaserJet IIISI/ 4SI/MXP/IIP/

4+

Cannon LBP-NX/NX-600/P-170

300 X 300

or

 600 X 600dpi

EP-P

(3,000매)

HP LaserJet 4L/4ML/4P/4MP

Cannon Laser Class

5000/L5000/5500(FX-2)

L7000/7100/7500/7700(FX-2)

300 X 300

 or 

600 X 600dpi

EP-S

(4,000매)

325-9A/3344-0A/7A/9A

HP LaserJet series II/IID/IIMAC/

III/IIID/IIID MAC

Cannon FAX L920/L3100/L4600/L4600E

QMS 2308/SS-2/S-3

Xerox 6R902

HP LaserJet 5P/5MP/6P/6MP/

Cannon Laser Class 9000(FX4)

6 ~

8ppm

HP  5Si/5Si MX/8000/Mopier 240

Cannon LBP -2460/930

IBM 4324 LBP-WX

QMS 2425/2425X

HP 1000/

1200/ 1220 (Cannon/

Japan)

C7115A/X

(2,500/

3,500매)

HP 1200/1200Se/1200n

2200d/2200df/2100xi

/3100TN/2200dtn

4000/40000N/4000T/4000TN

HP LaserJet   4050/4050N/4050T

/4050TN/4050Se

Cannon Laser Class 3170

FX-6

300/600/

1200dpi

4100/4100N/4100T/4100TN

5000/5000N/5000GN

Cannon ImageClass 2250

300 X 300

 600 X 600 

1200 X 1200dpi

HP LaserJet 8150

HP LaserJet 8150N

HP LaserJet 8150DN

HP LaserJet 8150HN

HP LaserJet 8150

MFP Canon ir3250 

Canon ImageClass 4000

300 X 300

 600 X 600dpi

 1200 X 1200dpi

 (FastRes1200)

LJ 9000/LJ 9000N/LJ

9000 DN/LJ 9000 HNS

Cartridge

삼성 : ML-200/210/1010/1210/250/1250

Lexmark E210

삼성 : ML-5000G/GC, 5000A/AC, 5050G/GC, 5052G, 5200A/AC

Xerox P8e

Lexmark 12A2202

6 ~

10ppm

삼성 ML-6000/6050/6100

ML-6060/6080/6085

14PPM

쾌속 프린팅

▣ Toner Cartridge 개요

1. 현상 시스템의 분류

    전자 사진 방식의 현상 프로세스는 토너만을 이용하는 1 성분 현상방식 과 토너와 캐리어(현상제)를 같이 사용하는

    2성분 현상 방식으로 크게 구분된다.

1) 성분 현상방식은 구조가 간단한 방식으로, 소형화에 유리하고, 이 해석 방식은 운동방정식을 이용하여 토너의 비산 

    시뮬레이션의 해석이   다양하게 발표되고 있다.  1 성분 비접촉 현상 프로세스에 대해서는 토너의 거동을 직접 계측하는

    연구가 활발하다.

2) 성분 현상방식은 1 성분 현상방식에 비교하여 고속 현상이 가능하고, 계조현상의 재현성 우수하여 널리 사용되고 있는

    방식이다.

    그러나 구성이 복잡하고 요인이 다양하여 프로세스의 해석이나 분석이 매우 어렵다. 이 현상 프로세스를 해석에 있어서

    감광체(OPC)와 체'>현상 슬리브(Sleeve)의 조속비와 부착 토너량의 관계 나아가 각종 현상요인의 영향을 구하는 연구가 

    필요하다. 

2. 전자 사진 방식의 특성

   전자 사진 방식의 복사기와 프린터의 화질의 특성은 대전, 노광, 현상, 전사, 정착 등의 프로세스에 밀접한 관계가 있다.

    주요 인자로는 현상영역의 전하밀도 분포, 현상할 때의 토너의 거동, 감광부에 있어서 감광부의 Beam Spot 직경, Laser

    Power, 감광체  특성(전자효율, 이동도, 두께), 화소 블록의 파라메터, 현상부에서는 현상 바이어스, 토너 특성(입경, 

    대전량)을 고려하여야 한다.

3. 토너 카트리지의 구성 

    대부분의 Toner Cartridge는 2개의 분리된 구조가 Pin 과 Spring에 의해 고정된 형태로 구성되어있다.

    한 부분은 Toner Powder 와 인쇄를 담당하는 부품으로 구성되어있다. 다른 한 부분은 부가적인 기능을 하는 부품과

    사용되지   않은 Toner 를 회수하는 "Waste bin"으로 구성되어있다.

    (매회, 프린터는 Toner를 OPC Drum에 잔류시키게 되고, 그 토너는 Cleaning 되어 Waste bin에 떨어지게 된다.)

▣ 카트리지의 프린팅 절차

1. 카트리지의 프린팅 공정을 스텝 혹은 단계별로 설명한다.

1) 첫 번째 단계로, Primary Charge Roller(PCR)이 OPC Drum의 표면에 일정한 Negative DC 바이어스를 

    대전한다.

    OPC 표면에 대전하는 Negative(부)의 DC Bias 는 프린터 농도 세팅에 의해 조절된다. 이 공정을 

    conditioning이라 한다.

2) 두 번째 단계로 Negative DC Bias를 Ground로 방전 시켜, 잠재적인 전자기 화상을 OPC 표면에 형성 시킨다.

    OPC Drum의 원주길이 약 94mm 혹은 약 1/3 페이지 그리고 각 인쇄 페이지당 (297mm) 3번 회전한다.

3) 세 번째 단계로, 토너 성분을 포함하는 Developing Section에 의해 OPC 표면에 토너의 이미지를

    현상(Developing)한다.

    Mag Roller의 Sleeve 안의 영구 자석에 의해 에 토너가 Sleeve에 부착되고, 그리고 고압전원공급장치

    (HVPS)에 의해 DC Bias를 공급한다.

    DC Bias는 프린터 화상의 농도 세팅에 의해 조절되고, 그래서 OPC Drum으로 토너의 끌려가는 양을 많게, 

    혹은 적게 되는 원인이 된다.

    여기에서도 화상의 농도를 증가 감소 시킨다.

    PCR, 과 Mag Roller DC Bias Voltages 모두 프린터 농도 세팅에 의해 조절된다.

    Magnetic Roller Sleeve에 토너의 양은 Doctor Blade에 의해 조절되고, Doctor Blade는  토너 양을 일정하게

    조절하기 위하여 일정한    압력을 가하고 있다.

    이 Blade는 토너층을 형성 시키기 위해 Static Charge를 발생 시키고, 토터 층을 균일하게 하는 것을 돕고, 

    그리고  OPC Drum으로    토너의 이동을 돕는다.

 

    동시에 AC signal 역시 Magnetic Roller Sleeve에 가해 진다. 이 Signal은 Magnetic roller  Sleeve로 토너의

    이끌림을 감소 시키고, 그리고 OPC Drum의 표면에 Laser Beam이 조사 되지 않은 부분에 대항하여 반발 

    작용을 증가시킨다.

    이 AC 전위는 프린터 페이지의 밀도와 토너의 Contrast를 개선한다.

    OPC Drum의 Laser에 조사된 영역이 Magnetic Roller에 접근함에 따라, 토너 입자가 토너의  전위와 반대인

    드럼 표면으로 끌려간다.

    그래서 Laser를 OPC에 조사하는 것이다.

    이 이미지가 드럼의 아래로 지나 가면 종이 반대에 있는 Positive Charge 된 Transfer 롤러에 의해 인쇄 

    용지로 이동(전사)된다.

    이 Positive Charge 가 Negative 하게 Charge된 Toner를 Drum의 표면으로부터 용지로 이동시킨다.

    Drum의 작은 직경과, 강력하게 대전된 종이의 결합은 Drum에서 종이를 박리(떨어지게)되게한다. 정전기

    제거는 Negative 하게 충전된 Drum과 Positive하게 충전 된 종이사이의 밀착력을 약화 시킨다.   이러한

    도움이 없다면, 얇은 종이가 Drum에 말릴 것이다.

    그리고 나서 Upper 와 Lower Fuser Rollers로 구성된 Fuser Roller Ass'y에 의해 이미지는 용지에 정착된다.

    아래의 고무 Roller는 용지를 위의 Upper Roller로 누르고 Upper Roller가 토너를 종이에 녹여 부착시킨다.  

    Upper Roller는 단단한 Teflon코팅된 히트  롤러이다.

4) 네 번째 단계는 OPC Drum의 Cleaning 이다. 프린팅 사이클에서 약 90%의 토너가 종이로 전사된다. 

    나머지 10%의 OPC에 남아 있는    토너는 Wiper Blade에 의해 OPC로부터 제거되고 Recovery Blade 

    에의해  Waste Bin(Hopper)로 안내되어 저장된다.

    한번의 프린터 사이클이 종료되면, PCR은 AC 전압을 OPC Drum의 표면으로 인가하여, 드럼 표면에 남아 있는

    잔류 Charge를 제거한다.

    그러면 OPC Drum은 Charge Roller에 의해 DC Negative Bias 전압으로 대전 될 수 있는 조건이 되고, 그리고

    프린팅 사이클이 다시   시작된다.

    과거의 Corona Wire 대전 방식에 비해 PCR 대전 방식의 장점은 상대적으로 낮은 전압을 사용하여, Ozone을 

    발생시키지 않고, 과거에 사용하던 Erase lamp가 필요 없도록 한다.

    단점으로는 PCR이 더러워지거나 오염되면 화상의 현저한 결함을 발생하는데, 과거의 Corona Wire는 외부에

    있어 세척을 할 수 있으나   PCR은 카트리지의 내부에 있기 때문에 사용자가 세척할 수 없는 것이다.

▣ 구조 및 작동 원리

1.PCR(Primary Charge Roller)

드럼의 표면을 (-)전하로 대전시키는 과정

2.Exposure 노광(OPC Drum)

Controller로 부터 입력된 data에 의해 lsu에서 레이저빔이 드럼표면에 주사되어 대전된 영역을 중화 시킴으로써

잠재적인 영상을 형성시키는 과정

3.Development (Magnetic Roller)

드럼표면의 정전잠상을 토너입자에 의해서 가시현상으로 바꾸는 과정

4.Trnasfer (Trnasfer Charge Roller)

드럼표면에 붙은 (-)성분의 토너를 인쇄 용지로 이동시키는 과정

5.Fusing (fuser roller)

용지에 약한 정전기력으로 부착된 토너화상에 압력과 열을 가해 토너를 녹여 용지에 융착시키는 과정

6.Cleaning(Wiper Blade)

드럼상에 남아있는 일부 토너를 전기적으로 제거시키는 과정

▣ 카트리지 구성도(1)

▣ 카트리지 구성도(2)

▣ TONER

Toner Powder는 미세한 플라스틱 입자, Carbon Black, 윤활제와 Magnetic Charge를 담당하기 위한 철분으로 구성되어있다.

각 구성분의 비율과 품질은 적절한 기능의 수행과 각 프린터의 특성에 따라  전기적인 Matching을 위하여 아주 중요하다.

Toner는 전기적 구성의 차이 때문에 엄격히 다른 모델 혹은 동일한 Brand의 Cartridge에서도 서로 호환되지 않는다. 

고속 기종의 신 Model을 Remanufacturing을 할 때, 정착(Fusing) 문제를 겪을 때가 많다.

(예: 고속, 고해상도의 제품에 저질의 Toner를 사용했을 경우) Printer 기종에 알맞은 Toner를 사용하는 것이 아주  중요하다.  

1) 주요 구성(1성분 비자성 토너의 예)

2) 중합 Toner와 분쇄 Toner의 비교

■ Toner Hopper

    Toner Powder를 담고 있는 공간입니다. 이것의 용량에 따라 토너 주입량, 즉 인쇄 매수가 결정됩니다. 

    구성품으로는 토너가루를 엉기지 않고 적절한 공급을 도와주는 Agitator 가 있으며, 토너를 규정 량 이상으로

    주입하거나 규격에 일치하지 않은 토너를 주입하면 과부하에 의해 토너의 누출의 원인이 됩니다.

    토너는 인쇄 후에는 방수의 특성을 갖고 있으나, Hopper에 주입하기 전에 보관상태는 건조한 상태로 관리하여야 

    정상적인 기능을 합니다.

■ Toner 취급 주의 사항

    1. 토너 분말의 흡입을 피하세요. 비록 무독성의 물질이지만, 특히 만약에 당신이 알레르기나, 호흡기 질환이 있다면

         그 분진이 자극적일 수 있습니다.

         가연성 물질이기 때문에,Toner를 불꽃 이나 화기에서 노출시키지 마세요.

         Toner가 눈에 들러가는 것을 피하세요, Toner가 눈을 자극 할 수 있습니다.

         Toner의 엉킴을 방지하기 위해 를 건조하고 오염물로부터 깨끗한 곳에 보관하세요 .

     2. OPC Drum(Organic Photo Conductor)

         OPC DRUM은  가장 중요한 부품이다. 이 Drum은 빛에 민감하고 그리고 아주 빠르게 반응한다. 

         Drum은 PCR(Primary charge Roller)에 의해 대전된다.

         LSU(Laser beam unit)에서 빛을 받으면 OPC에 주사된 부분의 전기적 극성이 변한다. LSU는 "Fire" 라는

         글씨 혹은 "그림"  을 Drum 위에 조사하여 전기적 패턴으로 프린터한다. OPC Drum이 Developing Roller와 

         회전하여 Drum   위에 인쇄 Pattern의 Toner가 부착하게 된다.

       Drum이 연속적으로  종이에 근접하여 회전하고 그리고 system에 장착된 자기적으로 반대의 극성으로 Setting 된

       Transfer Roller에 의해 인쇄 패턴의 Toner가 용지로 이동된다. 그리고 이동된 Toner는 180˚C ~ 200 ˚C열과 과 

       압력으로 용지에 이동된 Toner를 정착(Fusing)하면 인쇄가 완성된다.

        요구 성능으로,  광감도, 응답성, 내마찰성, 화질 유지성, 소형화의 요구가 엄격히 요구된다.

■ OPC의 관리

    -  일반적인 OPC는 녹색, 청색, 적색의 Cylinder 형태이고 25mm(1 inch) 직경의 이며 길이는 인쇄종이의 폭에 따라 길이가

       결정된다.

    - 일반적인 프린터 용에 사용되는 OPC의 수명은 10,000 ~ 15,000이나, 최근 10만매 이상 보장하는 고 신뢰성의     제품이 

       개발되어 고속 기종 등에 사용되고 있다.

■ OPC의 노화에 따른 증상

     대전(Charge) 가 잘되지 않는다. 이로 인해 토너가 충분하여도 프린터 화상이 흐리게 나타난다.

     모든 프린트 페이지에 3 ~ 4인치(70 ~ 100mm) 주기로 뚜렷한 마크가 나타난다.(프린터 기종에 기준하여  동일한 위치,

     OPC    Drum의 원주 길이로 마크가 나타난다.)

     이 조건의 화상의 인쇄 품질을 만족하지 않으면 OPC드럼을 교환하여야 한다.

■  OPC Drum의 취급 요령

       밝은 광이나 태양관에 노출을 피해야 한다! 빛은 점차적으로 OPC Drum을 손상(노광)시키기 때문에 꼭  주의하여야 한다.

       드럼의 표면에 접촉을 피해야 하며, 이것은 오일 스팟 과 스크래치를 발생시키고 그것이 화상에 그대로 나타난다.

       OPC Drum을 교체할 때 Wiper Blade도 같이 교체한다.

       1. Doctor Blade The Doctor Blade 는 주로 2개의 기능을 한다

           1) magnetic developer roller에 S 2. Toner가 OPC drum위에 이미지를 적절하게 현상할 수 있도록 전지적 대전을 

               돕는다.

              The Doctor Blade의 표면, 경도, 치수의 정밀은 적절한 기능을 위해 아주 중요하다.

       2. Wiper Blade

           Wiper Blade는 OPC drum의 회전운동의 backlash를 방지한다. Wiper blades는 Transfer Roller에 의해 용지로 

           이동되지 않고 잔류한 Toner를 연속적으로 Cleaning 한다.  The wiper blade는 내마모성과 탄성력의 유지가 중요하다.

       3. Recovery Blade

           Recovery Blades는 waste bin의 Toner가 OPC를 지나 용지에 누출되는 것을 방지하기 위한 OPC Drum과 waste bin 

           사이의 Seal 역할을 한다.

           Toner가 용지에 누출되면 치명적인 인쇄품질의 손상을 가져온다.

           부품의 요구 특성은 접착력, 치수 정확성과 가장자리의 품질이 적절한 기능 수행을 위한 생명이다.

       4. Primary Charge Roller (PCR)

           PCR의 주 기능은 OPC를 대전 시키는 것이다. PCR은 OPC Drum과 접촉하며 회전하여 OPC를

           대전(electrical charge) 시킨다.

           PCR은 OPC Drum의 표면에 일정한  부극성(-600V to -720V DC)을  대전 시킨다. 만약에 대전이 일정치 못하면 Toner가

           OPC Drum의 원하지 않은 부분에 부착되게 된다. 부적절하게 Drum을 대전 시키면 Streak 이나 background shade를 

           유발할 수 있다.

            Charge Roller type 와 Corona Wire 의 2가 지 방식이 있는데  신 기법인 Charge Roller type이 주로 사용되고 있다.

           부품으로 고무 Roller에 도전성 피막을 입힌 Urethane Rubber로  제작되고,  접촉식으로 내마성이 요구된다.  환경별 

           전기저항의 안정성, 경시변화 억제(저항/경도),  ROLLER의 오염 방지/제거  OEM에 따라 세척 방법이 다르므로 Cleaning

           실행할 때 주의를 필요로 한다.

■  PCR은 일반적인 수명은 25,000 ~ 30,000매 이며, 10,000매 출력 후 부드러운 면으로 제작된 천으로 오염물을 제거하는 

    것이 좋다.

■ PCR의 성능이 저하되면, 1 ~ 1.5 인치의 일정한 간격으로 마크가 생긴다. 정확한 간격은 PCR의 원주 길이 와 같게

    나타난다.

■ PCR은 OPC Drum보다는 민감하지 않으나, 취급할 때 주의가 필요하며 표면을 만지지 말 것. Magnetic Roller는

   프린터의 밀도 높은 인쇄 품질을 얻기 위한 아주 중요한 부품이다. 자기 Roller 가 회전함에 따라 Toner 가 영구자석의 

   중심에 부착되게 되고 그 결과에 따라 Toner Powder가 적절하게 자화되어 인쇄 밀도을 높인다. Magnetic Roller가 노화되면  

   toner를 자화시키는 능력이 떨어져 인쇄의 밀도가 떨어진다.

▣ 리필방법 및 프린터, 카트리지, 토너에 대한 질문:　

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