가변 도트에 대한 기술적 설명 — 프린트 헤드 기본 지식 (3편) ARTJET 2026

1. 가변 도트와 fix dot(가변 도트가 아닌)의 인쇄 품질

• 2005년 초 UV 프린터 제조사에서 장비를 판매할 때였습니다.
• 당시, 가장 좋은 인쇄 품질은 스펙트라 프린트 헤드 25pl를 사용하는 UV Printer였습니다.
• 이때, KM512 14pl print head를 사용해 UV프린터를 개발했고, 개발 당시에는 전세계에서 가장 좋은 인쇄 출력 품질을 구현했습니다.
• 하지만, 2년 후 OCE 회사가 아리조나 라는 신모델을 출시하면서 판매가 급감했습니다.
• 저희 장비는 14pl CMYK Lc Lm 6색, OCE는 CMYK 4색이지만, 잉크 방울이 7pl로 작았습니다.
• OCE는 작은 pico liter만이 아닌 가변도트(gray scale, 또는 variable dot) 기술까지 접목하면서 이미지 품질이 월등히 좋았습니다.
• 아래 그림을 통해 잉크 방울이 어떻게 떨어지는지 볼 수 있습니다.
• 14pl 4색, 14pl 6색 그리고 7pl 가변 도트에 대해 차례대로 설명 드리겠습니다.
• 

2. 14pico liter 4색 장비

• 사람 피부톤을 표현할 때, 14pl에서 4색만 사용하면, 피부 톤이 짙은 부분은 Magenta만으로 표현이 불가능합니다.
• 이 때문에 Magenta가 부족한 부분에 군데군데 Black dot이 들어갑니다.
• 문제는 14pl의 black dot이 옅은 피부톤에 떨어지면, 군데군데 들어간 black dot이 사람 눈에 보여, 피부톤이 거칠어 보입니다.
• 2005년도에는 작은 pico liter를 jetting하는 print head가 없어서, UV Printer의 한계로 인식되었습니다.
• 이 때문에, 가까운 거리에서 보는 POP 광고에는 UV Printer를 사용하지 않고, 일반 점착 sheet에 수성으로 인쇄하고, form X 혹은 form board에 부착하는 방식으로 POP 광고를 만들었습니다.

3. 14pico liter 6색 장비

• Magenta와 Cyan의 보조 color인 Light Magenta, Light Cyan을 사용하면, 옅은 부분에 Black dot 대신 Lc·Lm을 사용해, 상대적으로 Black dot이 덜 들어가게 됩니다.
• CMYK 4색만 사용했을 때보다 CMYK Lc Lm을 사용하면, 옅은 피부톤이 훨씬 부드럽게 표현됩니다.
• 이 때문에, 많은 제조사에서 4색 장비 대신, 6색 장비를 제작하게 되었습니다.
• 14pico liter 헤드에서 4색 CMYK와 6색 CMYK Lc Lm 장비의 인쇄 품질은 차이가 컸습니다.

4. 7pico liter 4색에 멀티 드랍이 접목된 장비

• CMYK 4색이지만, 아래 그림에서 맨 오른쪽처럼, dot size를 조정해 진한 부분은 큰 size의 dot이, 옅은 부분은 작은 size의 dot이 떨어지게 됩니다.
• 이렇게 가변 도트를 사용할 경우 인쇄 이미지가 부드럽게 표현됩니다.

• 

• 멀리서 보았을 때는, 큰 dot은 Magenta로 보이고, 가장 작은 dot은 Light Magenta처럼 옅게 보입니다.
• 그리고 중간 크기의 dot도 있으니, Magenta와 Lm 중간 색상도 표현됩니다.
• 멀티 드랍 기술은, 색상 하나로 큰 pico liter와 작은 pico liter dot을 jetting할 수 있기에, 잉크 하나로 표현할 수 있는 색상 영역이 넓어집니다.
• 옅은 피부톤에 Black dot을 많이 사용하지 않아도 피부톤 표현이 되기에, 아래 사진처럼 image가 곱게 보이게 됩니다.

• 

1. 멀티 드랍과 fix dot이 잉크를 jetting하는 원리

1_1. 아래 그림에서

• Voltage를 가해 잉크를 머금고 있는 윗 판에 물리적 힘을 줍니다.
• 윗 판이 한번 휘어지면서 잉크를 밀고, 그 힘으로 잉크가 jetting 됩니다.
• 첫 번째 그림과 같이 한번 밀면 한번의 잉크만 jetting 되고, 두 번째, 세 번째도 마찬가지로 한번씩 밀면, 각각 한 방울씩 잉크가 밖으로 jetting 됩니다.
• 이렇게 Print head에서는 동일한 볼륨의 잉크 방울을 jetting할 뿐입니다.

1_2. 그럼, 어떻게 큰 방울이 떨어지는 거지?

• 프린트 헤드와 소재의 간격은 보통 1.2 mm 혹은 1.5 mm입니다. 잉크젯에서는 이 간격을 stand off라고 합니다.
• Multi drop 혹은 Gray scale은 노즐 구멍에서 7pl, 14pl, 혹은 21pl짜리 서로 다른 잉크 볼륨을 jetting하는 게 아니라, 같은 볼륨의 잉크가 jetting되고, 1.2 혹은 1.5mm 그 짧은 구간에서 잉크가 합쳐져 큰 dot을 만들게 됩니다.
• 이렇게 짧은 구간에서 잉크를 합쳐 큰 방울과 작은 방울을 섞어 이미지를 표현하는 방식을 Multi drop 혹은 Gray scale이라고 합니다.

• 

2. 어떻게 1.2mm 좁은 구간에서 잉크가 합쳐지지?

• 위에서 voltage가 한번 가해질 때 잉크가 한 방울 jetting된다고 이야기 했습니다.

2_1. 잉크 방울을 조절할 수 있는 가변 조건

• Voltage를 가할 때, 몇 가지 조건을 조절할 수 있습니다.
• 1. Voltage Power 자체
• 2. Voltage를 서서히 가할 건지? 갑자기 가할 건지?
• 3. Voltage가 가해지는 시간
• 4. 첫 번째 voltage를 가한 후, 얼마만큼 기다렸다가 다음 voltage를 가할 건지, 즉 두번째 voltage 가한 후 대기하는 시간.

2_2. 잉크 방울이 합쳐지는 원리

• 아래 그림을 보면, 첫 번째·두 번째는 동일 시간으로 Voltage가 가해지고, 세 번째만 Voltage 가해지는 시간이 배수로 늘었습니다.
• 이렇게 했을 때, 첫 번째, 두 번째 방울이 세 번째 방울과 합쳐져 큰 volume의 잉크 방울이 1.2mm stand off 거리 안에서 만들어 집니다.
• 여기를 클릭하면 영상으로 보실 수 있습니다.
• 짧게 두 번 밀어 두 개의 잉크 방울을 제팅한 상태에서, 길게 한번 밀어 빠른 속도로 jetting되는 3번째 잉크 방울이 이미 떨어진 두 개의 잉크 방울을 합치는 원리입니다.
  

  

• 이렇게 헤드를 통해 jetting 컨디션을 control하고 그 최적의 값을 찾아내는 걸 waveform tuning이라고 합니다.
• 헤드 제조사와 잉크 제조사가 이 같은 작업을 같이해서 Waveform을 만들고, 이 waveform 값을 프린터를 만드는 제조사에 제공하기도 하고, 잉크 제조사가 waveform을 튜닝할 수 있는 장비인 dropwatcher를 구매해 헤드 제조사 도움 없이 waveform을 튜닝하고 잉크와 같이 제공하기도 합니다.
• 지금 사용하는 모든 프린터는 이 waveform이 기본적으로 적용된 값이라고 보면 됩니다.

3. Field에서는

• 헤드가 바뀔 때마다, 잉크가 바뀔 때마다 waveform을 잡아야 합니다.
• 초기에는 헤드 제조사가 제공하는 waveform을 default로 사용했지만, 프린터 제조사가 커지면서 dropwatcher 장비를 직접 제조해 잉크 제조사와 같이 waveform을 직접 만들기 시작했습니다.
• 일본, 미국, 유럽 프린터 제조사에 이어, 한국에서도 dropwatcher를 통해 waveform을 만들기 시작했고, 지금은 중국 UV 프린터 제조사 혹은 보드와 SW를 개발하는 전문 회사에서 기본이 된 개념입니다.
• 그리고, 잉크 제조사 또한 dropwatcher를 구매해 waveform을 튜닝하면서 잉크를 제작하고 있습니다.
• 간혹 소비자 분들께서 “잉크를 다른 잉크로 바꾸어도 되나요?”라고 할 때, 그 잉크의 waveform이 같이 제공되고, 또 그 제공된 waveform을 지금 사용하고 있는 프린터에 적용할 수 있다면, 그 잉크로 교체해도 된다고 말씀 드릴 수 있습니다.
• 하지만, 장비 자체에서 waveform 적용이 되지 않거나, 혹은 적용하는 방법을 모르거나, 잉크 제조사에서도 그 waveform 개념이 없다면, 잉크를 교체했을 때 잉크 jetting이 최적 조건이 아닌 상태에서 장비를 운영한다는 risk가 있습니다.
• 잉크를 알리바바에서 구매할 때, waveform 적용이 가능한지, 혹은 ICC profile을 다시 만들 수 있는 장비가 있는지, 두 가지 요소를 고려해서 결정해야 합니다.