레이저 프린터 토너 내부: 왁스, 정전기, 많은 플라스틱

리 시몬스

토너는 우리 모두가 당연하게 여기는 일상용품 중 하나입니다. 프린터가 부족해지면 새 카트리지를 눈에 띄지 않게 집어넣습니다. 글쎄요, 우리는 그 카트리지에 실제로 무엇이 들어 있는지 궁금해졌습니다. 그래서 우리는 하나를 뜯어냈습니다. 나쁜 생각! (나중에 더 자세히 설명합니다.) 그러나 우리는 이제 답변을 모두 정리하고 돌아왔습니다.

토너는 대부분 플라스틱 가루로 이루어져 있으며 이것이 전체 기술의 핵심입니다. 플라스틱에는 두 가지 편리한 특성이 있습니다. 정전기를 이용해 마법처럼 움직일 수 있고, 종이 위에 녹여 선명하고 얼룩이 지지 않는 이미지를 만들 수 있습니다. 잉크 대신 분말을 사용하여 인쇄하는 이 기술을 제로그래피(xeros는 그리스어로 "건식"을 뜻함)라고 하며, 인쇄를 하든 복사를 하든 동일하게 작동합니다. 실제로 Gary Starkweather는 1969년 Xerox에서 회사의 사무실 복사기 중 하나를 개조하여 유명한 불량 공학 방식으로 레이저 프린터를 발명했습니다. (그는 상사가 아이디어를 포기하라고 지시한 후 비밀리에 일해야 했습니다.)

복사기에는 셀레늄과 같은 반도체로 코팅된 회전 드럼이 있습니다. 그 코팅은 태양 전지에서와 마찬가지로 빛을 전기로 변환합니다. 밝은 빛을 하드 카피(...또는 해부학적 일부 선택)와 드럼에 반사시켜 토너가 달라붙을 수 있도록 정전하로 원본의 유령 같은 반사를 만듭니다. Starkweather는 동일한 장비를 사용하여 드럼에서 레이저를 직접 스캔하여 디지털 파일을 인쇄할 수 있다는 것을 깨달았습니다. 유일한 차이점은 정전기 이미지가 생성되는 방식입니다.

플라스틱을 제외하면 1970년대 초기 프린터 토너에는 그을음과 녹만 포함되어 있었습니다. 후자(산화철)는 이미징 프로세스를 더 효과적으로 제어하기 위해 자성을 띠게 했습니다. 이는 1994년에 나온 컬러 인쇄에는 적용되지 않습니다. 어두운 산화물이 색상을 갈색으로 만들었을 것입니다. 그러나 제조업체는 속도와 이미지 품질을 향상시키기 위해 다른 첨가제와 개선 사항을 제시했습니다. 실제 제제는 특정 기계에 맞게 맞춤 설계되므로 성분 목록이 다를 수 있습니다. 그러나 대부분의 최신 프린터에 대한 기본 방법은 다음과 같습니다.

컬러 토너는 85~95%가 플라스틱으로 되어 있으며 초미세 분말로 가공되어 있습니다. 입자가 작을수록 이미지 해상도가 좋아집니다. 플라스틱은 전기를 전도하지 않기 때문에 입자는 정전기를 보유할 수 있으며 건조기의 양말처럼 반대 전하를 가진 모든 것에 달라붙습니다. 레이저 프린터는 이러한 접착력을 사용하여 토너를 이미지 드럼에 묻고 거기에서 종이에 토너를 묻습니다. 그런 다음 페이지는 플라스틱을 녹여 종이 섬유에 밀어 넣는 뜨거운 퓨저 롤을 통과합니다. 다양한 폴리머를 사용할 수 있지만 요즘에는 디스코 슈트와 음료수병의 재료인 폴리에스테르가 최고의 선택입니다. 기존의 대기 물질인 스티렌 아크릴레이트보다 가격이 비싸지만 색상이 밝고 독성이 덜하며 녹는점이 낮아 에너지를 절약하고 기계를 더 빠르게 작동할 수 있습니다. 카트리지를 조심스럽게 다루십시오. 토너를 흘려도 엉망이고, 공기 중 작은 입자를 흡입하면 폐에 많은 영향을 미칠 수 있습니다. 아, 그리고 뜨거운 물로 바지를 세탁하지 마세요. 낮은 융점으로 인해 면화 Dockers가 폴리에스테르 혼방으로 바뀔 것입니다.

60년대 초반 최초의 건식 복사기는 토스터 오븐과 같은 복사열을 사용하여 토너를 페이지에 녹였습니다. 불행하게도 상사의 메모에 불이 붙는 경우가 가끔 있었습니다. (Xerox의 주력 모델에는 작은 소화기가 함께 제공되었습니다.) 퓨저 롤은 이 문제를 해결했지만 새로운 문제를 일으켰습니다. 토너가 롤러에 달라붙어 다음 페이지가 얼룩지게 되었습니다. 해결책? 윤활을 위해 폴리프로필렌 왁스를 추가합니다. 이는 폴리에스테르와 같은 중합체이지만 긴 탄소 가닥에 걸려 있는 화학적 돌기가 적기 때문에 분자가 서로 쉽게 미끄러지거나 미끄러질 수 있습니다.

폴리에스터는 투명합니다. 검게 보이도록 하기 위해 제조업체에서는 이 더러운 물질, 즉 본질적으로 순도가 높은 그을음을 섞습니다. 타르나 크레오소트를 태워서 만든 카본블랙은 주로 고무 제품을 단단하게 만드는 데 사용됩니다. 타이어가 검은색인 이유가 바로 이것이다. 이는 또한 2급 발암 물질이지만 녹은 플라스틱이 복사본에 굳어지면 안전하게 밀봉됩니다. 화학적으로, 이는 공유 전자 구름을 떠다니는 탄소 원자의 뒤죽박죽입니다. 이러한 전자는 이동할 공간이 많기 때문에 모든 가시 파장의 빛 에너지를 흡수할 수 있습니다. 결과: 빛이 망막으로 다시 반사되지 않으며 뇌가 이를 "검은색"이라고 부르는 부재입니다. (생각해보면 실제로 이 단어들은 보이지 않습니다. 주위의 공백을 통해 모양을 유추하고 있는 것입니다.)