30여 년 전, 파랑색 등사용지에 철펜으로 글씨를 써서 등사를 하는 게 드물지 않았고, 그 당시 깔끔하고도 흐트러지지 않는 서체를 찍어주던 타자기는 정말 부러움의 대상인 적이 있었다. 20여 년 전, 수동 타자기로 어렵게 줄을 그려가며 문서를 작성했던 시절, 한글과 영문을 하나의 타자로 칠 수 있으며 잘못 친 글자도 자동으로 지울 수 있는 전동타자기는 놀라운 것이었다. 곧이어 보게 된 컴퓨터 프린터, 이는 정말 신기함 그 자체였다. 글자의 크기나 모양을 사용자 마음대로 인쇄할 수 있는 프린터는 타자기 시대에는 상상도 못할 일이었다. 이 시대에 프린터는 너무 귀했는데, 프린터 가진 친구에게 작은 글씨로 된 수업시간표를 부탁했던 적이 있다. 그 뒤에 본 컬러프린터와 레이저프린터는 인쇄에 대해서는 더 바랄 게 없을 듯하였다. 요즘 들어 프린터는 대부분의 가정에 있는 물건이 되어 우리의 생활에 편리함을 더해주고 있다. 컴퓨터의 출력장치로서 프린터에는 어떤 종류가 있을까? 그리고 이들은 어떻게 작동할까?

프린터는 컴퓨터 작업 결과를 종이에 인쇄할 수 있도록 해주는 장치이다. 이는 그 작동원리에 따라 충격식과 비충격식으로 나뉜다. 충격식 프린터는 미세한 핀을 이용하여 잉크가 묻은 띠(리본)를 치면, 리본 뒤에 있는 종이에 잉크가 묻어 글자의 모양이 인쇄되는 방식이다. 이는 이름에서 볼 수 있듯이 소음이 심하고 정교성에서 부족함이 있으나 비용 면에서 강점이 있다. 반면 비충격식 프린터는 노즐을 이용하여 잉크를 분사하거나 정전기를 이용하여 분말가루를 입히는 방식으로 소음을 획기적으로 줄였으며 속도도 빨라졌다.

도트 프린터는 잉크가 묻어 있는 리본 위에 점 충격을 주어 문자나 도형을 인쇄하는 충격식 프린터로 타자기의 원리와 비슷하다. 하지만, 각각의 자음과 모음을 찍어서 글자를 만드는 타자기와는 달리, 이 프린터는 헤드라는 하나의 뭉치가 리본의 좌우로 움직이며 미세한 핀(와이어)을 내보내 잉크리본 너머로 용지에 부딪치게 하여 모든 것을 표현한다. 그림1은 24핀이 12×12 형식으로 배치된 프린터 헤드 첨단부로 오른쪽 라인의 다섯 번째 핀이 돌출된 상태이다. 헤드 핀의 개수가 많을수록 미세한 표현이 가능하다. 헤드의 이동 및 핀이 튀어나오는 시간 등은 프린터에 내장되어 있는 마이크로프로세서에 의해 제어되고 있다.

도트 프린터는 소음, 인쇄 속도, 해상도 및 컬러구현 등에 결점이 있어서 잉크젯이나 레이저 프린터로 옮겨가고 있으나 여러 장이 붙어있는 영수증 발급 시 유용하여 현재에도 잘 사용되고 있다.

잉크젯 프린터는 액체 잉크를 미세한 노즐로 분사하여 용지에 정착시키는 비충격식 프린터를 말한다. 이 프린터는 도트 프린터와 같이 헤드가 좌우로 움직여 특정 위치에서 점으로 원하는 패턴을 그려내는 기본동작을 가지고 있지만 헤드와 잉크가 함께 움직인다는 것과 점을 구현하는 방식이 도트 프린터와 전혀 다르다. 잉크를 분사하는 방법에 따라 크게 피에조 방식(Piezoelectrictype)과 서멀 버블 방식(Thermalbubbletype)으로 나뉜다.

피에조 방식은 각 노즐의 뒷면에 피에조 소자(압전소자)를 둔다. 전류를 흘려 신호를 보내면, 피에조 소자는 플레이트가 휘면서 진동이 일게 되고 그 진동은 잉크를 밀어낸다. 이 방식은 잉크를 정밀하게 소량으로 조절할 수 있는 장점이 있다. 이 방식은 엡손이 특허를 가지고 있다.

서멀버블방식은 분사노즐을 가열하여 생긴 수증기압으로 잉크를 분출하는 방식으로 가열 히터의 위치에 따라 서멀젯과 버블젯이 있다. 서멀젯 분사방식은 잉크가 담겨있는 분사노즐에는 열 전도체인 저항체가 붙어있는데 입력신호에 따라 전류가 저항체를 달구면 노즐 안의 잉크가 순간적으로 끓어올라 잉크방울이 튀어나간다. 헤드 구조가 단순하여 노즐 수 확대가 쉽다. 이 방식은 현재 한국HP에서 데스크젯 시리즈에서 이용하고 있다.

버블젯 분사방식은 입력된 신호에 맞춰 노즐 속의 잉크를 밀어낼 때 공기방울을 이용하여 잉크를 밀어낸다. 잉크 실이 따로 있지 않아 노즐 막힘이 적다. 현재 캐논에서 이용하는 방식이다.

레이저프린터는 복사기와 마찬가지로 정전기 현상의 원리를 이용하여 인쇄를 하는 비충격식 프린터이다. 상에 대한 정보를 레이저 광선을 써서 드럼에 맺힌 후 토너라 불리는 카본가루를 상이 맺힌 곳에만 달라붙게 한 후 종이에 인쇄를 하고 뜨거운 룰러를 통과시켜 가루가 용지에서 떨어지지 않게 압착시키는 방식으로 인쇄한다. 레이저프린터는 일시적인 접착제 역할을 하는 것으로 정전기 현상을 이용한다. 또한 이 프린터의 핵심요소로 드럼 형태의 광수용체(photoreceptor)가 있는데, 전선으로 전기를 띠게 할 수도 있고 빛으로 전기를 제거할 수 있다.

레이저를 이용한 프린팅 과정은 다음과 같다. 먼저 정전기 입히는 전선부분을 통과한 드럼은 전체적으로 (+)전하로 대전된다. 레이저 빛 발생장치가 인쇄정보를 드럼에 쪼이면 인쇄정보 부분은 정전기가 제거된다. 여기에 (+)전하를 띤 토너가루가 묻혀진 롤러를 마주하여 돌리면, 같은 종류의 전하를 띤 배경에는 토너가 묻지 않고 인쇄정보부분에만 붙는다. 이어서 (-)전하로 대전시킨 종이를 드럼과 함께 맞물려 돌리면 드럼에 있던 (+)전하를 띤 토너는 종이에 내려앉게 된다. 이후, 용지를 압착룰러에 통과시켜 열과 압력으로 토너가 용지에 고정 후 정전기를 제거한다. 드럼에 남겨진 정전기는 정전기 제거램프로 없앤다. 레이저프린터에 이상이 생겨 압축룰러를 통과하기 직전 용지 위 토너는 입김으로도 날릴 정도로 종이에 약하게 붙어있다. 레이저프린터에 따라 드럼이 위에서 설명한 경우과 반대로 대전되는 것도 있다. 하지만 정전기적 인력에 의해 토너를 입히는 원리는 동일하다.

감열식 프린터는 열을 가하면 색깔이 변하는 특수용지를 이용하는 비충격식 프린터이다. 인쇄원리가 대단히 간단하기에 프린터 자체를 작고 가볍게 할 수 있어서 휴대용 프린터로 이용되고 있다. 우리가 피자 주문 시 무선결재 후 받는 영수증이나 슈퍼마켓에서 고기나 야채 등을 살 때 인쇄되어 나오는 라벨, 그리고 은행이나 도서관 대기표가 바로 이런 예이다. 이 프린터의 단점은 일반용지는 사용할 수 없다는 점과 인쇄결과를 오래 유지하지 못한다는 점이다.

지금까지 프린터는 우리의 생활에 많은 도움을 주고 있다. 그런데 과학기술의 발달로 2차원을 넘어 이제는 3차원 프린팅도 소개되고 있다. 이런 3D 프린팅 기술은 아직 상용화까지는 미치지 못했으나 오래지 않아 우리 주변에서 사용되리라 여겨진다.