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 개발팀
엔지니어의 도움을 받아 ML-1631K의 내부를 살펴보다
일단 ML-1631K의 좌우 커버를 뜯으면 정면을 기준으로 우측에
프린터 구동부가 자리잡고 있다. S패스를 사용하는 제품처럼 여러 단계에 롤러가 들어가지 않고 C패스 구조로 2단계로 처리되기 때문에 구동부는
높이가 낮고 길이가 긴 모양을 하고 있다.
프린터의 구동부는 각종 롤러(Roller)와 기어들로 연결이 되어
있는데, 각 롤러마다 자기가 원하는 속도가 있어(OPC를 기준으로 정착 롤러는 99.8% 속도로 돌아야 한다) 해당 설계치에 맞춰 기어를
조합한다. 사진에 보이는 가운데 둥근 금속부품이 바로 메인 모터로 일반 프린터에 사용하는 스텝 모터 대신 BLDC 모터를 사용했다. 스텝 모터는
가격이 싼 대신 소음이 크고 BLDC 모터는 조용하지만 가격이 비싸다. 모터 앞쪽으로 보이는 검은 색 기어가 정착 롤러용이고, 모터 뒤에 있는
검은색 기어는 토너 카트리지 안에 있는 OPC용, 그리고 그 뒤로 보이는 작은 기어들은 픽업이나 중간의 피드 롤러 등을 담당한다.
ML-1631K에 들어가는 BLDC 모터도 기존에 사용되던 것과
다른 것을 썼는데, 모터 크기가 작은 것을 쓰면 그만큼 토크량이 줄어들어 전체적으로 구동해주는 힘이 떨어진다고 한다. 제품 컨셉에 맞추려고
무작정 모터를 작은 것을 쓸 수는 없어 모터 제조사와 지속적인 협력을 통해 테스트를 거쳐 ML-1631K에 도입했다.
구동부와 함께 분리되지 않고 본체 뒷쪽에 달라붙어 있는 부품은
솔레노이드(Solenoid)라고 하는데, 프린터가 처음에 구동을 시작해도 프린팅 명령이 내려질 때까지 카세트에서 픽업 롤러가 용지를 끌어올리지
못하도록 단속하는 역할을 한다.
기존 프린터에 사용되던 솔레노이드는 크기가 커서
ML-1631K에서 한정된 공간 안에 들어가지도 못하는데다 소음도 커서 크기와 소음을 줄이기 위해 새로 개발했다고 한다. 이런 저런 소음을 잡아
ML-1631K의 스펙을 45dB로 맞췄는데, 일반 프린터의 소음을 52dB 정도로 보면 1/4로 줄어든 것이다.
소음을 나타내는 dB(데시벨)는 숫자의 증감 따라 소리가 일정하게
커지는 단위가 아니라 정량치를 기준으로 3dB마다 2배의 차이가 나기 때문이다. 45dB의 소음에서 48dB이 되었을 때 2배, 그리고 다시
52dB에서 2배의 소음을 느끼게 된다.
구동부의 반대편인 좌측 커버를 뜯으면 메인 컨트롤러가 있는
메인보드와 고전압부 단자, 쿨링 팬이 보인다. 레이저 프린터에서 팬은 단순하게 내부의 열을 빼주는 역할만 하는게 아니라 정착 롤러의 좌우 온도
편차를 동일하게 맞춰주는 역할도 수행한다. 만약 정착 롤러의 좌우 온도에 차이가 있다면 출력된 결과물에 표시가 난다. 그래서 무조건 팬을
낮추거나 소음을 줄일 수는 없다고 한다. ML-1631K에도 새로운 팬 대신 기존에 사용된 팬을 그대로 썼다고 하는데, 크기를 줄일 자신이
없어서가 아니라 좌측에는 공간이 좀 남아서 여유가 있었다고 한다.
메인보드와 고전압부가 같이 있어서 노이즈를 우려할 수도 있으나,
순간적인 고전압보다 전류치가 더 중요하고 보드 관련 전압 테스트에서 안전 규격과 칩셋 관련 항목을 다 체크하고 통과해야 제품이 나오므로 문제
없다고 밝혔다.
보드나라에서 제일 좋아하는 메인보드는 프린터 메모리 확장이 가능한
제품들과 달리 메모리 확장을 지원하지 않아서 메모리 슬롯이 들어갈 크기를 줄이고, 인터페이스도 USB만 지원하고, 각종 커넥터의 위치도 최대한
당겨서 크기를 상당히 줄여놓았다. 보드에 장착된 버퍼 메모리는 8MB에 CPU는 Samsung 150MHz라고 나와있다. CPU 옆에는
ML-1631K에서 소프트 터치 버튼에 없는 클릭감 대신 소리를 내주는 비프 스피커가 붙어있다.
프린터의 파워 서플라이는 크기가 작고 효율이 높은
SMPS(Switching Mode Power Supply)를 사용하는데, ML-1631K 내부 공간을 활용하다 보니 남는 공간이 바닥에 있어 SMPS를 납작하게 만들어
바닥에다 붙였다.
SMPS는 AC전압을 변환해서 메인보드 쪽에 5V, 24V를
보내주고 정착기 쪽에는 AC를 그대로 공급하는데, 전력 소비량은 스펙상 인쇄시 350W 이하, 대기 모드에서 8.12W를 소비하는 것으로
나와있지만 레이저 프린터는 잉크젯 프린터와 달리 예열이 필요하기 때문에 초기 동작시 매우 높은 전력을 소비한다. (보드나라 테스트에서는
일시적으로 1200W 가까이 올라갔었다)
ML-1631K의 SMPS도 내부에서 사용하는 직류 볼트는 5V, 24V를 쓰고 CPU에서 3.3V를 쓴다.
AC전원으로 220V를 받으면 그걸 변압기를 써서 24V,
5V 변환을 줘서 24V는 모터 쪽이나 LSU 쪽, 고압 쪽으로 가고 5V는 주로 CPU 쪽에 공급을 한다. SMPS 역시 기존 소자들을 안
쓰고 크기를 작게 할 수 있는 소자들을 사용해 높이를 낮췄는데, 높낮이는 비용과 관련이 있다. (슬림화를 위해 높이가 낮은 소자를 쓰면
비용은 상승한다)
레이저 프린터의 정착기는 토너 카트리지에서 OPC를 거쳐 종이에
전사를 한 다음 그걸 고정시키는 역할을 한다. 쉽게 말하면 다리미처럼 종이 위에 토너 입자를 고열과 압력으로 눌러서 달라붙게 만드는 것인데, 이를 위해 정착기 표면
온도는 보통 160~190도까지 올라가고 표면을 가열하기 위해 사용되는 할로겐 램프는 순간적으로 몇백 도까지 뜨거워진다.
일반 레이저 프린터 가운데 예열이 30~40초로 오래 걸리는
제품들은 할로겐 램프가 1개만 들어가지만, ML-1631K는 할로겐 램프 2개를 정착기 내부에 병렬로 연결(Dual Lamp)해 초기 구동시
15초 만에 첫 장이 나온다. 정착기에는 온도가 어느 정도 올라가면 정지하는 기능과 온도 감지 센서가 들어있는데, 온도 감지 센서는 정착 롤러(Fuser Roller)의
온도를 감지해서 일정한 온도로 컨트롤하게 된다.
레이저 프린터는 잉크젯과 달리 용지, 시간, 환경마다 필요한 정착
롤러의 온도가 있어 주변 환경의 온도를 파악하는 것도 중요한데, 본체 안에 온도 센서를 추가로 달거나 전사 롤러(Transferring
Roller)에 순간적으로 고전압을 걸어 저항값을 읽어 온도를 인식할 수 있다고 한다. 여기에 따라 그 이후에 정착 온도를 컨트롤하게 되는
것이다.
기존의 레이저 프린터는 용지 걸림 제거용 커버가 프린터 뒷쪽에만
있어 정착기에서 용지가 걸리면 빼기가 쉽지 않아 A/S가 들어오는 일이 잦아, ML-1631K는 커버를 열면 정착기가 보이도록 만들고 여기에
걸린 용지 걸림을 직접 뺄 수 있도록 정착기 앞부분 커버를 오픈할 수 있게 설계했다. 커버 뒤에 보이는 케이블은 본체에 장착했을 때 추가로 보호
커버를 씌우게 된다.
ML-1631K에서 정착기에 고전압을 공급하는 변압부는 SMPS와
별도로 정착기가 장착된 곳 아래에 붙어있으며, OPC에 고압을 걸어주기 위해 파워 서플라이에서 24V 전압을 받아서 그걸 고전압으로 바꿔서
보내는 역할을 한다. 변압부는 ML-1631K처럼 분리된 구조도 있고 SMPS와 하나로 합쳐지기도 하는데, 특별한 이유가 없다면 대부분 하나의
기판을 이용해 SMPS와 같이 만든다.
레이저 스캐닝 유닛(LSU)는 일반적인 레이저 프린터에서는
본체의 프레임에 얹어지는 방식을 사용한다. 레이저 다이오드에서 일정한 각을 가지고 OPC 윗쪽에 있는 구멍으로 레이저 빔을 매치시켜야 하기
때문이다. 하지만 ML-1631K는 공간을 줄이면서 빔 경로를 확보하기가
어려워서 고심 끝에 윗쪽 커버 안쪽에 LSU 위치를 잡았다. 개발팀도 이런 식으로 LSU를 따로 본체 프레임 밖으로 뺀 경우가 지금까지 없었지만 이것을
프레임에 넣으려면 높이가 올라갔기 때문에 윗쪽 커버를 선택했다고 한다.
LSU 역시 삼성 레이저 프린터들은 공용을 많이 쓰지만
ML-1631K 커버에 장착시키기 위해서 새로 개발했으며, 소음을 줄이기 위해 패드를 붙여놓았다. LSU 내부에는 2페이지에서 살펴본 내부
구조처럼 레이저 다이오드 외에도 레이저를 반사하는 4각 미러와 미러를 회전시키는 폴리건 모터, 그리고 화상의 넓이만큼 레이저를 퍼뜨리는 F섹터
렌즈(또는 Beam Alignment Lens)가 들어있다.
엔지니어께서 전하는 말씀 : "여러분, 참 쉽죠?"
완전 분해를 거친 ML-1631K 레이저 프린터의 모습은 군대에서
자주 보았던 총기 분해를 떠올리게 한다. 분해된 레이저 프린터는 그렇게 많은 부품으로 나뉘지도 않아 쉬워 보이지만, PC와 같은 개방형 플랫폼이
아니어서 단순히 나사를 풀고 조이는 것 만으로 분해가 되는게 아니라 커버를 열고 십수 종류의 커넥터들을 전부 빼는 것이 매우 복잡하다.
일부
부품은 특정 부위에 힘을 가해 뜯다시피 분리해야 하는 경우도 있어 본 필자를 포함해 일반인이 완전 분해하는 것은 상당히 어려울 것이다. 분해를
담당하신 개발팀 엔지니어는 ML-1631K가 저속 제품이라서 간단한 구조라고 말했다. (이게 간단해?)
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