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컬러프린터
컬러프린터(Color printer)는 하나 이상의 컬러를 인쇄할 수 있는 프린터를 말한다. 대부분 시엠와이케이 컬러 모드를 사용한다.
목차
개요
컬러프린터는 문자, 도형 또는 화상의 전 색채 출력이 가능한 컴퓨터 인쇄기의 총칭이다. 컬러 인쇄기에는 색 분류된 리본에 핀을 박는 와이어 핀 점 행렬 인쇄기, 열 전사 인쇄기, 채색된 잉크를 내뿜는 잉크 분사 인쇄기가 있다. 대부분의 컬러 인쇄기는 흑백 인쇄도 가능하다. 컬러 디스플레이가 보급됨에 따라 앞으로 컬러 프린터에 대한 요구가 높아질 것이라 생각된다. 주요 컬러 기록방식으로는 액체 잉크를 입자화(粒子化)하여 종이에 뿜어 칠하는 잉크 제트방식, 고체 잉크를 열로 용융하여 종이에 전사(傳寫)하는 감열식(感熱式), 잉크 리본을 와이어로 두들겨 잉크를 종이에 전사하는 임팩트 도트(impact dot)식, 착색(着色) 미립자(토너)를 종이에 전사하여 정착하는 전자사진식(電子寫眞式), 인스턴트 카메라를 사용하여 인화지(印畵紙)에 굽는 은염사진식(銀鹽寫眞式) 등이 있다. 일반적으로는 잉크 제트식이 많지만, 일반적으로는 감열식이 많이 사용되고 있다.[1][2]
컬러프린터의 원리
컬러 프린팅 기술의 역사
컬러 프린팅의 원리
컬러 프린팅은 빨강, 파랑, 노랑, 검정 잉크(또는 토너)를 함께 사용하여 출력물에 다양한 색을 입히는 방식을 말한다. 인쇄용 색 잉크는 미세한 색 요소들이 투명한 물질에 흡수되도록 만들어져 있으며, 빛을 쬐면 일부 색은 사라지기도 한다. 빛이 색 잉크에 닿으면 그 색이 사라지기 전에 몇 가지 색 요소로부터 반사된다. 특히 서로 다른 흡수 구조를 가진 색 잉크를 섞으면 대부분의 경우 반사된 빛에서 원래의 두 가지 색 모두가 사라지게 된다. 이는 두 가지 파장이 각각의 구성 요소로 인해 줄어들어 원래의 두 가지 색 요소로 줄어드는 현상으로, 이를 감색 혼합이라고 한다.
이 원리로 파랑(Cyan), 빨강(Magenta), 노랑(Yellow), 검정(Black) 4색을 사용하여 컬러 프린팅을 한다. 컬러 프린팅은 검정을 제외한 다른 세 가지 색 요소를 이용하여 이론상 사진에서 모든 색을 재현할 수 있다. 그렇다면 왜 검정색이 더 들어가는가? 그 이유는 실제 잉크가 완벽하지 않기 때문이며, 일부 스며든 색은 인쇄 과정에서 사라지고 검정색은 진흙빛에 가깝게 나타나기 때문에 검정색을 더 추가해야 한다.
컬러 프린팅 기술의 역사
컴퓨터 기술이 최근 20∼30년 사이에 비약적으로 발달했듯이, 컬러 프린팅 기술도 짧은 기간 동안 눈부신 성장을 이루었다. 이러한 기술 진보는 인간의 필요에 의해 오랫동안 연구된 노력의 부산물이지만, 기술 발달로 꿈꾸지 못할 것 같았던 컬러 인쇄와 사진 출력을 집이나 사무실에서도 손쉽게 구현할 수 있게 되었다.
이제는 박물관으로 자리를 옮기거나 복고풍 취미로 소장하게 된 도트매트릭스 프린터의 가격이 불과 6∼7년 전만 해도 컴퓨터 본체의 가격과 맞먹을 정도로 비쌌던 시절이 있었다. 하지만 새로운 기술의 발달로 프린터 가격은 하루가 멀다고 떨어졌다. 이러한 추세라면 전문가들이 사용하는 컬러 레이저 프린터도 머지않아 가정에서 보유할 수 있을 것으로 예측된다.
사실 컬러 프린팅 기술이 도입된 지는 불과 20여 년 정도밖에 되지 않았다. 컬러 TV가 우리 안방에 들어온 것과 거의 비슷한 시기에 개발되어 도입되었다. 1970년대 후반에 흑백 잉크젯프린터가 개발되었고, 곧이어 1980년대 초에 컬러 잉크젯프린터가 세상에 등장했다. 이는 컬러에 대한 사용자들의 다양한 요구와 지속적인 기술 진보가 이루어낸 결과라고 할 수 있다.
이후 1990년대 초 인화사진과 유사하고 전문 사용자들에게 적합한 열전사, 감열 방식, 그리고 염료 승화 방식의 프린터가 개발되었고, 1990년대 중반에 이르러서야 마침내 요즘 널리 사용되는 레이저 방식의 컬러프린터가 첫선을 보였다. 이와 함께 고형 잉크를 사용하는 솔리드 프린터도 개발되었으며, 레이저 방식, 솔리드 외에도 올해 새롭게 개발된 기술로 빛을 발하는 LED 방식의 프린터가 등장하게 되었다. LED는 다이오드를 눈으로는 구분되지 않을 만큼 촘촘히 나열한 막대를 광원으로 이용하는 방식이다.
컬러프린터의 종류
잉크젯 프린터
잉크젯 프린터의 시초는 지난 1978년 미국 팔로알토에 위치한 휴렛패커드(HP) 연구소에서 시작됐다. 당시 집적회로 개발에 필수적인 박막필름 기술을 개발하던 엔지니어가 박막필름의 전기자극에 대한 반응을 실험하기 위해 전기로 액체 매체를 비등점 이상으로 데우자 필름 밑의 액체 방울이 나오는 현상이 관찰됐다. 이 현상을 관찰한 엔지니어는 잉크의 분출을 정교하게 조정하는데 이 현상을 이용한다면 프린터의 소형화에 활용할 수 있으리라는 아이디어를 제출하게 된다.
이로부터 8년 뒤 이 기술은 최초의 잉크젯 프린터인 ‘HP 싱크젯’에 적용돼 출시됐으나, 출력 품질이 소비자의 기대에 못 미쳐 판매량은 그다지 많지 않았다. 이후 일반용지를 사용할 수 있는 ‘매브릭’이 개발됐으나 1천5백 달러라는 비싼 가격으로 인해 소비자들의 주목을 끌지 못했다.그러나 HP의 꾸준한 기술투자로 제품 단가가 도트매트릭스 프린터보다 낮아지고, 도트매트릭스 프린터에 비해 인쇄품질과 소음이 현저히 향상된다. 이런 노력은 1994년 HP500시리즈에서 결실을 보게 되며, 그 해 세계적으로 500만대의 프린터 판매라는 대성공을 거두게 돼 HP가 잉크젯 프린터 시장을 장악하는 계기가 된다.
당시 국내에서는 삼성전자와 휴렛패커드가 제휴한 삼성휴렛패커드에서 한글 기능을 지닌 HP500K를 내놓음으로써 국내 잉크젯 프린터 시장을 열었다.현재 가정에서 가장 많이 쓰이는 프린터가 바로 잉크젯 프린터이다. 제품 구입 비용이 저렴한데다 컬러까지 구현할 수 있기 때문이다. 잉크젯 프린터의 출력 방식은 도트매트릭스 프린터와 매우 유사하지만 핀이 리본을 때려 인쇄하는 방식이 아니라 헤드가 직접 잉크를 종이에 분사하는 방식이 적용된다. 잉크젯 프린터 이외의 방식은 종이와 직접적인 접촉이 필수이지만, 잉크젯 프린터의 경우는 그렇지 않다. 고속으로 지나는 종이박스에 생산 날짜와 기타 정보 등을 기록하는 것이 그 예라고 하겠다.
잉크젯은 리본이 없어도 인쇄가 가능하므로 종이와 헤드사이가 아주 가까워진다. 따라서 도트의 크기를 아주 작게 만들어 미세한 인쇄를 할 수 있다.잉크가 분사되는 과정은 다음과 같다. 먼저 저장된 장소에서 잉크가 흘러나오면서 제일 처음 닿는 곳은 프리챔버(1차 잉크저장소)이다. 이곳은 임시 보관 장소와 같은 곳으로 잉크의 불순물을 걸러주는 역할도 한다. 프리챔버를 거쳐 정제되고 흐르는 양이 적어진 잉크는 파이어링 챔버로 들어가게 된다. 이 통로는 패턴 방식으로 꼬불꼬불하며 아주 좁고 두께가 얇다. 이 두께는 인간의 머리카락보다 가늘기 때문에 아주 미세한 양의 잉크만 흐를 수 있다.
이곳을 통과한 잉크는 최종적으로 노즐이라 불리는 출구 구멍으로 가게 되는데 구멍이 아주 작아서 그냥 두어도 잉크가 새어 나오지 않는다. 다만 출구 구멍에 동그란 반원 형태로 있게 된다. 노즐의 벽면에는 열 발생 저항이나 피에조 크리스탈이 붙어 있어 열을 발생하거나 피에조 현상에 의해서 잉크가 나오도록 제어한다. 노즐 제어기술과 노즐 가공기술이 점점 발전됨에 따라 흑색만을 출력할 수 있었던 초기 단계에서 컬러와 흑백 카트리지를 교환해 출력하는 방식인 1펜 방식이 등장했으며, 나중에는 컬러와 흑백을 동시에 출력이 가능한 2펜 방식으로 발전했다. 잉크젯 방식은 아래와 같이 두 가지로 구분된다.
HP의 열전사 프린팅 방식
HP계통의 프린터에서 사용하며 캐논의 버블젯도 이와 유사한 가열 기포방식을 사용한다. 헤드에서 잉크방울이 나오는 원리는 다음과 같다. 머리카락보다 가는 헤드의 잉크 통로에 미세한 전극을 설치해 전원을 넣어주면 양이 아주 적은 잉크는 순간적으로 가열되고 출구 쪽에 잉크 방울이 밀려나면서 종이에 묻게 된다. 헤드는 단지 아주 작은 가열 전극만 있으면 되기 때문에 헤드의 가격이 저렴해진다. 이 같은 이유로 HP의 프린트 헤드는 잉크를 교체하면서 동시에 바꾸게 돼 있는 타입이다. 또 헤드 끝의 통로는 아주 미세한 관이므로 중간에 공기방울이 들어가게 되면 잉크의 유입이 원활하지 않게 되므로 출력에 문제가 생길 소지가 있다. 일체형은 공기방울이 들어가지 않으므로 이런 문제가 없어진다. 하지만 엡손이나 캐논 제품은 잉크 카트리지 분리형이므로 잉크를 반복해서 갈아 끼우면 공기가 유입돼 많은 양의 잉크를 소모시켜 밖으로 배출해야만 한다. 열전사 방식의 헤드는 구조가 단순해 노즐간격을 더욱 촘촘하게 만들 수 있으며 잉크방울 자체를 작게 만들 수 있는 장점이 있다. 그러나, 잉크 구입시 항상 헤드까지 동시에 구입해야 되므로 잉크 값이 타사제품에 비해 10∼30% 비싸다는 단점이 있다.
엡손의 피에조 프린팅 방식
미려한 잉크젯 인쇄를 가능하게 한 대표적인 기술이다. 이 기술의 기반은 ‘압전효과(Piezoelectric effect)’에서 찾을 수 있다. 1880년 큐리 부부는 전기석을 관찰하면서 이온 결정에 외부의 힘을 가하면 변형력에 대응해 전기 편극을 발생시키는 현상을 발견했다. 이렇게 누르면 전기가 생기는 원인은 결정의 변형에 따라 이온의 상대적 위치가 변동하기 때문이다. 32가지 결정군 중, 20가지가 이 압전 현상을 나타낸다. 주로 전기진동과 역학진동의 상호변환에 이용되고 있으며, 프린터에서는 이를 반대로 응용해 전기적인 신호를 주면 압전체가 움직이는 현상을 이용한다. 열전사 프린팅 방식과 다른 점은 한 개의 노즐에 여러 개의 압전체를 들 수 있다는 점이다. 미세한 크기의 압전체 여러 개를 헤드의 노즐 내부에 두고, 프린터 제어회로의 신호에 따라 전기 신호를 입력시킨다.예를 들어 굵은 잉크방울을 만들고 싶으면 동시에 여러 개의 압전체를 작동시키고, 작은 잉크방울을 만들려면 한 개의 압전체를 작동시켜 잉크방울의 크기와 추출량까지 정밀하게 제어할 수 있다. 현재 엡손에서는 잉크 1개의 입자를 3pl(피코리터)까지 적게 만든 스타일러스 컬러 900시리즈를 내놓고 있다. 이 제품은 흑백 카트리지는 192개의 노즐을, 컬러 카트리지는 96개의 노즐을 갖고 있다. 또한 잉크 분사 방법을 결정하는 챔버가 HP의 감열식 챔버보다 약 19배 크기 때문에 노즐 수는 상대적으로 적다. 하지만 잉크 분사를 위해 힘을 가하는 챔버 뒷단의 수많은 압전체가 정교하게 움직여 1400dpi에서 180dpi까지 다양한 크기로 잉크 입자를 분사할 수 있는 장점이 있으며, 특히 사진 출력시 우수하다.
열전사 프린터
열전사 프린터(Thermal Transfer Printer)는 프린터 헤드에 열을 가해 열 전사용 테이프 리본을 녹여 종이에 인쇄하는 방식이다. 잉크와 같은 유동매체를 사용하지 않으므로 구조가 아주 간단하고 가격이 저렴하며, 고장 요인이 적어 내구성이 좋다. 프린터 중 소음이 가장 적으며 소형으로 만들 수 있어 현재 바코드 프린터에 많이 쓰이고 있다. 열전사식은 글자가 아름답게 인쇄되므로 워드프로세서 기기용으로 예전에 많이 이용됐다. 컬러잉크 리본을 사용하면 컬러인쇄도 가능하지만, 도트매트릭스 프린터 리본과는 달리 한번 사용된 리본은 염료가 완전히 사라져 버리므로 재사용이 불가능하다. 유지비가 많이 드는 단점이 있으며 작은 출력물에 적합하다.
염료승화 프린터
염료승화 프린터(Thermal Wax Printer)는 코닥에서 주로 사용하는 방식이다. CMYK, 즉 4색의 승화성 염료가 도포된 잉크시트에 서멀 헤드에서 열이 가해져 잉크리본에 묻혀진 염료를 사전에 코팅이 된 전용용지 위에 이미지를 전사하는 방식이다. 이때 서멀 헤드의 열량에 따라 승화, 전사되는 잉크의 양이 조절된다. 이러한 프린터의 해상도는 겨우 300dpi 정도에 불과하나 1,670만 컬러의 풀 컬러 이미지 색상을 재현한다. 이렇게 재현된 컬러는 거의 사진과 다를 바가 없는 미묘한 색상의 계조 표현이 가능하게 된다.
또한 망점의 형태가 없는 이미지이므로 이를 다시 인쇄의 원고로 사용할 수 있다. 이러한 승화형 열전사 방식의 프린터는 전자출판(DTP)분야에서 색상교정이나 색 견본으로도 사용된다.이에 따라 사진품질과 같은 컬러의 계조 표현에는 매우 뛰어나지만 전용용지와 잉크 시트의 가격이 고가라는 단점을 안고 있다. 이 때문에 A4∼A3사이즈의 프린터 용지 가격이 4,000∼6,000원 정도로 소모품 비용이 만만치 않다. 프린터의 가격 또한 2,000만∼4,000만원에 가까워 일반용으로는 거의 구입이 불가능하다. 특히 염료 승화형 프린팅 방식을 사용하고 있는 코닥의 제품들은 A4사이즈를 출력하는데 약 71초로 속도가 빠르며, OHP 필름 등의 출력에는 약 1분30초 정도의 시간이 소요된다.
같은 기종이나 어도비 포스트스크립트 Level2를 지원하는 모델과 또 인쇄용 색상 교정을 볼 수 있는 4색 프루핑 출력을 위한 컬러 매니지먼트가 내장돼 있다. 그러나 최근에는 이러한 승화형 열전사 방식을 채용한 소형 사이즈의 프린터, 즉 A6의 엽서 크기 출력물을 얻을 수 있는 프린터가 등장하고 있다. 비록 사이즈는 작으나 풀 컬러의 이미지로 프린트가 가능하고 가격이 저가이므로 가정용으로도 충분히 활용이 가능하다. 또한, 이러한 소형 프린터는 스티커 사진을 4, 8, 16가지 등으로 분할 사진의 프린팅을 할 수 있도록 프린터의 드라이버가 지원됨으로써 증명사진 등도 출력이 가능하다.
레이저 프린터
빠른 출력이 요구되는 기업에서 잉크젯의 느린 출력 속도는 걸림돌로 작용했다. 좀더 속도를 높이기 위해 페이지 단위로 출력하는 방법을 모색하던 중 레이저 프린터(Laser Printer)가 탄생하게 됐다. 레이저 프린터의 원리는 복사기의 원리와 같으나 복사기처럼 아주 휘도가 좋은 전구를 사용해 드럼에 상을 맺히게 하는 것이 아니라 레이저로 드럼에 상을 맺히게 해 인쇄하는 방식을 사용한다. 토너라고 불리는 검은 카본 가루를 상이 맺힌 곳에만 달라붙게 해 종이에 인쇄 후 뜨거운 롤러로 종이를 밀어 카본 가루가 떨어지지 않게 만든다.
여기에 각 색깔별로 토너가 들어가고, 각 색깔별로 순차적으로 드럼(OPC Drum)에 토너를 묻혀주는 방식이 컬러 레이저 방식이다. 기술이 발전하면서 레이저 프린터의 해상도도 높아지기 시작했다. 초기의 300dpi 모델에서 요즘에는 해상도가 1200dpi까지 고급 출력을 지원한다. 레이저 프린터와 같이 페이지 단위로 인쇄되는 프린터는 한 줄 단위로 데이터를 받아서는 곤란하기 때문에 프린터 메모리에 한 장 분량의 내용을 미리 담아두고 인쇄를 한다. 이러한 이유로 줄 단위 출력 방식보다 많은 메모리를 요구하게 된다. 높은 해상도를 지원하는 프린터일수록 이런 경향이 두드러지게 나타난다.
그러나 좀더 효율적으로 적은 메모리를 출력하는 방법을 연구하던 중 모든 문자나 숫자를 작은 점의 집합으로 표현해 많은 메모리를 차지하는 비트맵 출력방식을 개선한 방법들이 나오기 시작했다. 대표적인 것이 HP에서 개발한 PCL이며, 이것은 글꼴이나 도형을 그 길이와 각도 등으로 표현한 프린터 언어로서 데이터 크기를 획기적으로 줄일 수 있게 됐다. PCL 기능을 하드웨어로 구현한 프린터에 PCL 명령을 주면 신속하게 원하는 출력물이 나온다.
데이터 크기가 크면 적체가 생기는 네트워크 분야에서 많은 환영을 받았으며, 거의 모든 네트워크 프린터에 적용될 만큼 인기가 좋다. 이와 비슷한 원리로 어도비에서 개발한 언어가 포스트스크립트이며, 그래픽에 적합한 언어이기 때문에 대형 컬러 프린터에 필수적인 기능으로 받아들여지고 있다. 한편 그 동안 레이저 프린터의 단점으로 지적된 부분들이 많이 개선되기 시작했다. 먼저 명함크기 종이도 인쇄가 가능하도록 다양한 입력 가이드가 제공되고 있으며, 양면인쇄가 가능하게 된 제품들도 속속 선보이고 있다. 또한 네트워크 프린터의 옵션으로 랜 카드와 하드까지 달린 프린터가 출시되고 있다. 대형 레이저 프린터의 경우 디지털 복사기와의 통합현상도 자주 보인다.
컬러 레이저 프린터의 경우 색깔을 한번에 찍을 수가 없고 드럼을 4회 반복인쇄(C,M,Y,K) 후에 출력하므로 흑백 레이저의 출력시간보다 훨씬 많은 시간을 필요로 한다. 네트워크 프린팅의 발전과는 별도로 무선 프린팅에 대한 관심도 늘어가는데 그 대표적인 것이 적외선 무선통신 방식(IrDA)이다. 현재 패스트 IrDA규격은 최대속도가 초당 4M이므로 오히려 패러렐 인쇄방식보다 빠르다고 볼 수 있다.
LED 프린터
LED방식의 등장은 사용자들의 빠른 출력속도의 요구에서 시작됐다. 과거에 흑백 레이저 프린터에서 LED방식을 사용한 프린터가 삼성전자에 의해 개발돼 상품으로 나왔으나 해상도의 한계를 극복하지 못해 이를 컬러에는 응용하지 못했다. 그 후로 몇 년이 지난 2001년에 LED방식을 이용한 컬러 레이저 프린터가 등장했다.
LED방식의 프린터에는 건식토너, 드럼 그리고 퓨저라는 레이저 방식의 프린터에 있는 주요 부속품들이 있다. 드럼이 각 색(파랑, 빨강, 노랑, 검정)마다 별도로 있고, 광원으로 레이저 방식에서 사용하는 레이저 다이오드 대신 LED 뭉치(또는 막대 어레이) 4개를 사용해 종이가 지나갈 때 동시에 토너를 묻혀주어 컬러 레이저 방식의 한계였던 속도를 높였다.[3]
컬러프린터의 미래
미래에는 어떤 방식의 컬러 프린팅 기술이 개발되고 또 프린팅 기술은 어떻게 발전할까. 이는 앞서 언급한 프린팅 기술의 역사에서 알 수 있듯이 사용자들이 무엇을 요구하고 있느냐에 달려있다. 사용자들이 요구하는 사항을 살펴보면 ▲효율적이고 빠른 네트워크 프린팅 기술, ▲빠른 속도를 가진 프린팅 기술, ▲레이저방식 혹은 동급의 프린팅 기술, ▲다기능을 제공할 수 있는 프린팅 기술, ▲고화질을 유지할 수 있는 프린팅 기술 등으로 요약할 수 있다.[3]
동영상
각주
참고자료
- 〈컬러프린터〉, 《네이버 국어사전》
- 〈컬러 프린터〉, 《정보통신용어사전》
- 〈컬러 프린터〉, 《IT용어사전》
- DMFP(복합기 포함), 〈컬러 프린터의 원리 (잉크젯, 레이저젯)〉, 《네이버 블로그》, 2020-06-10
같이 보기
