디지털 인쇄기는 현재 다양한 종류가 사용되고 있다. 일반적으로 인쇄기내에 장착되어 있는 인쇄판에 화상을 만들어 다량을 인쇄할 수 있는 다이렉트 이미지(DI: Direct Image) 방식이 있고, 인쇄판 없이 종이에 직접 인쇄하는 전자 사진방식과 잉크젯 방식 등이 있다. 또한, 종이의 급지 방식에 따라서 두루마리 종이를 사용하는 윤전 인쇄 방식과 낱장을 사용하는 매엽 인쇄 방식으로 나누어진다.
글 ｜신구대학교 여희교 교수 정리 ｜ 월간 PT편집부(printingtrend@gmail.com)

전자 사진 방식은 인쇄 유닛의 배열 방식에 따라 인쇄 유닛을 일렬로 배치하는 방식과 이미지 실린더를 각색으로 공유하는 방식으로 분류된다.

이미지 전달 방법은 전기적 자기의 이온화를 이용하여 인쇄하는 방법이다.

이미지 전달 매체는 실린더 구조를 갖는 포토 반도체인 OPC(organic photo conductor) 또는 포토 이미지 실린더인 PIP(photo imaging plate)이다.

토너 기반 프린터의 원리는 암부의 절연성, 명부의 도전성이 되는 성질을 가진 감광체의 대전과 노출에 의한 정전 잠상 형성 과정, 토너의 마찰 대전성을 이용한 정전 잠상 위에 가시 화상을 형성하는 과정을 거쳐 감광체로부터 종이 위에 정착시키는 연속적인 시스템으로 구성되어 있다. 전자 사진은 다음의 6가지 공정으로 이루어지며, 원고(데이터), 감광체, 토너, 종이가 필수 재료가 된다. 우선 단색 프린터의 원리를 생각해 보도록 한다.

① 대전 : 대전 공정은 감광체 상의 마이너스(-) 전하를 주는 공정으로 전하를 주는 방법이다. 고전압을 받은 전극으로부터 발생한 이온을 감광체 표면에 부착시키는 코로나 방식과 도전성 롤러를 밀착시켜 감광체에 마이너스(-) 전하를 대전시키는 방식이 있다.

② 노광 : 광 도전성을 가진 감광체를 노출하면 빛이 도전성으로 되어 마이너스(-) 전하를 상실하고, 감광체 위에 빛이 정전 잠상을 형성하게 한다. 종래의 아날로그 방식 복사기에는 노출 램프가 원고에 투사되고, 원고의 흰 부분이 반사되어 미러 및 렌즈를 통해 정전 잠상이 형성된다. 프린터, 팩스 등은 컨트롤 롤러를 통해 레이저 광 등을 이용하여 잠상을 형성한다.

③ 현상 : 현상기 내부에서는 토너와 철분, 페라이트 등을 주재료로 하는 캐리어 입자 또는 전하 블레이드 등의 대전부재와의 마찰에 의한 마이너스(-) 전하를 수여받게 된다. 마이너스(-) 전하를 받은 토너는 현상용 롤러 감광체상에 옮겨 가게 되는데, 감광체의 마이너스(-) 전하와 정전기력에 의하여 현상이 된다. 여기서부터 화상을 눈으로 볼 수 있는 상태가 된다.

④ 전사 : 플러스(+) 전하를 띤 종이를 감광제에 접근시킨다. 플러스(+)의 전하와 마이너스(-)의 전하가 끌어당기는 성질을 이용하여, 마이너스(-) 전하를 띤 토너를 종이에 흡착시킨다. 이렇게 하여 토너에 의하여 그려진 복사본의 이미지가 종이 위에 전사된다.

⑤ 정착 : 전사된 직후의 토너는 종이 위에 올려 져있기 때문에 금방 벗겨져 버린다. 따라서 정착 롤러에서 열과 압력을 가하여 토너를 녹여 종이에 스며들도록 하는 것으로 인하여 벗겨지지 않도록 정착시킨다. 이렇게 하여 복사가 완료 된다.

⑥ 클린징 : 전사 공정에서는 감광체 상 토너의 80~90%가 종이 위로 전사 된다. 감광체 상에 남아 있는 그대로 다음 노출에 투입하게 되면, 토너가 빛을 가리기 때문에 다음 화상에 영향을 준다. 그렇기 때문에 감광체에 남은 토너를 고무 블레이드로 제거할 필요가 있다. 최초의 아날로그 복사기에서는 강한 빛을 원고에 쬐어 흰 부분과 검은 부분에서 반사되는 빛의 차이를 이용해 상을 생성했다면 현재의 레이저 방식에서는 레이저 빔으로 이미지를 생성하는 것이 차이인데, 인쇄 메커니즘 자체는 이미 거의 확립된 상태로서 종이 위에 실제 상을 나타내는 물질이 토너이다.

일반적으로 잉크젯 방식에서는 액체 형태의 잉크를 사용한다면 레이저 방식에서는 고체 분말 상태인 토너를 사용한다. 드럼에 생성된 잠상을 따라 달라 붙은 토너가 최종적으로 용지 위에 전사되어 인쇄 이미지를 구성하는데, 이 때문에 고해상도 이미지를 표현하기 위해서는 보다 미세한 입자의 토너를 사용해야 한다.

아날로그 인쇄든 디지털 인쇄든 인쇄에 있어서는 잉크와 토너의 기술이 매우 중요한 역할을 한다. 전자사진방식에 사용되는 토너는 단순하게 설명하면 왁스와 안료를 수지로 감싼 것이다. 그리고 그 수지를 녹여 종이로 정착하여 상이 나타난다. 실제는 다양한 재료와 기술이 복합적으로 사용되어 토너가 만들어 지지만, 이전에는 원재료를 잘게 부셔서 토너를 사용하였다. 토너도 디지털 인쇄 기계처럼 진화하고 있으며, 최근에는 제조사에 관계 없이 모든 디지털 인쇄기에 중합식에 의한 토너가 사용되고 있다.

중합식에 의해 제조되는 토너는 잘게 부셔서 사용하는 것이 아니라 미크론 단위의 것들을 모아 토너를 만드는 방법이다. 그 장점으로는 작은 알갱이로 입자가 가지런하며 극히 얇은 토너층의 형성이 가능하며, 오프셋 인쇄와도 견줄만한 고화질이 가능하게 되었다. 토너에 대해서는 다음 호에 설명하겠다.

<월간 PT 2016년 11월호>