프린트헤드 스펙 용어 설명 ARTJET 2025

1. 헤드, 노즐 같은 말인가? 왜 헤드라고도 하고 노즐이라고도 하지?

• 위 그림 왼쪽에 있는 뭉치들을 print head라고 합니다.
• Print head 밑면을 보면, 작은 줄 같은 게 보이고, 이 줄을 확대하면, 맨 오른쪽과 같이 작은 구멍들로 구성되어 있습니다. 이 구멍들을 nozzle이라고 합니다.
• 인쇄하다가 색상이 이상하거나, 인쇄물에 줄 같은 게 보이면, 사람들이 “헤드가 막힌 거 같아요”라고 말하는데, 정확한 표현으로 말하면, “노즐이 막힌 거 같아요”라고 해야 합니다.
• Print head에는 수십 개 혹은 수천 개까지 nozzle이 있습니다.
• nozzle 개수가 많을수록, 한꺼번에 jetting 되는 잉크가 많으니, 인쇄 속도가 올라갑니다.
• 하지만 노즐이 많을수록 헤드 가격도 상승합니다.
• 프린트 헤드 제조사에서 노즐 개수에 따라 가격을 책정하기도 합니다.

2. 헤드 해상도가 어떻게 돼? 몇 DPI급 헤드야? NPI는 또 뭐야?

• ‘프린트 헤드 자체에 해상도가 정해져 있나? 무슨 얘기지?’ 처음 들으면 어려운 개념일 수 있으나, 잉크젯 실무를 하시는 분이면 반드시 이해해야 하는 개념입니다.

2_1. 프린트 헤드 X축 해상도

• 인쇄 해상도 720 x 1080 dpi라고 할 경우, 처음에 나온 숫자 720은 X축 해상도, 뒤에 오는 1080은 Y축 해상도를 이야기 합니다.
• 1 inch(25.4 mm) 거리 안에 몇 개의 잉크 방울이 X축 스캔 방향으로, Y축 피딩 방향으로 떨어지느냐에 따라 인쇄 해상도가 결정됩니다.
• 인쇄 해상도가 720 x 1080 dpi면, 가로(X축 방향) 1 inch 거리 안에 720개의 잉크 방울이 떨어지고, 세로(Y축 방향) 1인치 거리 안에 1080개의 잉크 방울이 빼곡히 들어가 있다고 보시면 됩니다.
• Print head scan 방향인 X축 DPI는, jetting 되는 ink drop volume이 허락하는 한, print head 이송 속도를 줄여, 원하는 만큼 X축 인쇄 해상도를 높일 수 있습니다.

2_2. 프린트 헤드 Y축 해상도

• Feeding 방향인, 프린트 헤드 Y축 해상도는 프린트 헤드 자체의 물리적 스펙에 따라 인쇄 해상도가 결정됩니다.
• 예를 들어, 리코 Gen4 프린트 헤드 밑면을 보면, 검은색으로 두 줄이 보입니다.
• 무수히 많은 노즐 구멍으로 구성되어 눈으로 보면 그냥 검은 줄처럼 보이지만, 확대해서 보면, 그 검은 줄이 무수히 많은 구멍(nozzle)으로 구성되어 있습니다.
• 아래 그림은 그 무수히 많은 구멍의 거리를 표시한 그림입니다. 그림에서 A거리, B거리 개념이 중요합니다.
• A: 한 열에서 nozzle과 nozzle 사이 거리: 0.1693mm
• B: 두 열을 합쳐서 보았을 때, nozzle과 nozzle 사이 거리: 0.0846mm

• 

• 두 열에 각기 다른 color를 사용할 경우,
• 검은색 구멍에 Black ink를 넣고, 빨간색 구멍에 Magenta 잉크를 넣었을 때, 즉 각 노즐에 다른 color를 넣었을 때, Color가 Y축으로 떨어지는 거리로 계산한 해상도는 150dpi입니다 [25.4mm(1 inch) ÷ 0.1693mm = 150.029].
• 1 inch 안에 black ink 방울도 150개, Magenta ink 방울도 150개가 떨어질 수 있습니다.
• 즉 Y축으로 1 inch 안에 150개의 잉크 방울이 떨어지기에, 150 dpi가 됩니다.
• 하지만 헤드 자체에서는 150 DPI라는 용어 대신 150 NPI를 사용합니다.
• Nozzle Per 1 Inch. 노즐 간격이 0.1693mm일 때, 이 헤드는 150 NPI급 헤드라고 합니다.
• 이제 두 개의 노즐 열에 같은 color를 넣는다고 가정해 보겠습니다. 즉 검은색과 빨간색 구멍에 같은 칼라의 잉크를 넣었을 경우,
• 각 열은 0.1693mm의 1/2만큼 offset 되어, nozzle 간격은 25.4mm(1 inch) ÷ 0.0846mm = 300.236…, 즉 300 dpi를 구현할 수 있습니다.
• 한 개의 Nozzle 열에 한 color씩 사용할 경우 150 dpi를 구현할 수 있고, 두 개의 Nozzle 열에 한 color를 사용할 경우 300 dpi를 구현할 수 있습니다.
• Inkjet 실무에서는 offset되어 있는 두 개의 노즐 열을 합쳐서, 위에서처럼 나누었을 때 300이 되면, “이 프린트 헤드는 300 dpi급 헤드야”라고 합니다.
• 헤드 자체의 해상도를 이야기할 때는, Dot Per Inch, DPI라는 용어보다 NPI(Nozzle Per 1 Inch)가 정확한 표현입니다.
• Y축 해상도와 DPI에 대해 좀 더 기술적인 내용이 궁금하시면 아래 링크를 참조하시면 됩니다.
• 잉크젯 인쇄 해상도의 정확한 개념

3. 이 헤드는 몇 피코야?

3_1. “이 헤드는 7 피코야”

• 대부분 7피코라고 하면, 크기로 오해합니다.
• 피코 뒤에 생략된 단위는 사이즈 단위가 아닌, liter, 즉 한번에 떨어지는 잉크 볼륨을 뜻합니다.
• 프린트 헤드 스펙 자료에 있는 Ink drop volume은 실제 사용하는 잉크가 아닌, 프린트 헤드 제조사에서 사용하는 테스트 액체를 기준으로 합니다.
• 테스트 액체를 기준으로 스펙 자료에 명시된 drop volume은 사용하는 잉크에 따라 jetting되는 drop volume이 다를 수 있습니다.
• 수성, Solvent, UV 등 잉크 특성에 따라 ink drop volume이 차이나고, Ink jetting 조건인 Waveform, 온도, 점도, 공압에 따라 또 차이날 수 있습니다.
• 즉, 프린트 헤드 제조사에서 이야기하는 drop volume은 5pl지만, 실제 프린터에 적용했을 때는 4~7pl 등 오차 범위가 발생할 수 있습니다.

3_2. Pico liter별 인쇄 거칠기 정도

• 아래 사진만 보아도, 왜 잉크 망점 크기가 중요한지, 왜 작은 pico liter 헤드를 선택해야 하는지 알 수 있습니다.
• 2 pico liter로 UV Ink를 안정적으로 jetting할 수 있는 헤드는 Samba 하나뿐인 거 같습니다.
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4. Gray scale, multi drop

• 저 또한 공부하기 전에는, 프린트 헤드 노즐 자체에서 big drop, small drop이 구별되어 나오는 줄 알았습니다.
• Gray scale, multi drop은, 큰 drop, 작은 drop이 별도 나오는 게 아니라, 그 짧은 1.2~1.5mm stand off 내에서 작은 drop이 합쳐져 큰 drop을 형성하고, 이것을 Gray scale, Multi drop이라고 합니다.
• 아래 사진에서 왼쪽 그림의 빨간색 숫자 1부터 7까지 작은 ink drop이 1.2mm 거리에서 합쳐지고, 합쳐진 ink volume이 소재에 떨어지게 됩니다.
• 오른쪽은 합쳐지지 않고, jetting된 잉크가 하나씩 동일 속도로 소재에 떨어지는 사진이고, 이렇게 동일한 잉크 volume만 jetting하는 방식을 binary drop이라고 합니다.

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• Multi drop, Gray scale에 대한 좀 더 자세한 설명은 아래 링크를 참조하시면 됩니다.
• 가변 도트에 대한 기술적 설명
• 또한 아래 영상 2분 4초 정도에 Multi drop 부분을 보시면 잉크가 합쳐지는 과정을 영상으로 볼 수 있습니다.
• Gray scale multi drop video

1. 실제 사용하는 노즐 수

• 프린트 헤드 한 노즐 열을 다 쓰는 게 아니라, 양 끝단 더미 노즐이 몇 개씩 있고, 실제적으로 이 더미 노즐은 사용하지 않습니다.

2. Heater

• 헤드 자체에 히터가 있는 모델이 있고, 없는 모델이 있습니다.
• 히터가 있을 경우, 잉크 점도를 일정하게 유지해서 잉크가 안정적으로 jetting 할 수 있도록 할 수 있습니다.
• 당연히 히터 있는 모델이 없는 모델 대비 가격이 높습니다.
• 히터 있는 프린트 헤드가 좋긴 하지만, heating 되는 지점은 한두 지점이기에, Nozzle 전 구간에 동일한 온도가 유지된다고 100% 장담할 수는 없습니다.
• 즉 Nozzle 1번에서 머물고 있는 잉크 온도는 45도지만, nozzle 500번에 머물고 있는 잉크 온도는 44도일 수 있고,
• 이렇게 온도가 차이날 경우, 잉크 점도가 달라지고, 잉크 점도가 달라지면, jetting되는 drop volume, speed, 직진성이 각 노즐별로 차이날 수 있습니다.
• 히터가 있을 경우, 전 노즐 구간에 동일 온도를 유지하는지 또한 헤드 제조사에 반드시 확인해야 할 사항 중 하나입니다.

3. Ink Type

• Print head spec 자료에 보면, 수성, solvent, UV 등 호환되는 잉크가 표시되어 있습니다.
• 모든 ink type이 호환되는 게 있고, 그렇지 않은 모델이 있으니, 주의해서 보셔야 합니다.

4. 잉크의 적정 점도

• 프린트 헤드에서 분사할 수 있는 잉크의 점도 범위 또한 헤드 스펙 자료에 표시되어 있습니다.
• 대부분 고가의 산업용 프린트 헤드는 10cp 정도, Epson 계열은 5~7cp 범위입니다.
• 점도가 맞지 않으면, 프린트 헤드에서 잉크가 jetting 되지 않거나, jetting 되더라도 직진도가 떨어질 수 있습니다.
• 또한, 인쇄 중 특정 노즐이 분사되지 않는 경우도 발생할 수 있습니다.
• 헤드 스펙에 있는 jetting할 수 있는 점도 범위는 반드시 유지를 해야 헤드를 통해 안정적인 잉크 jetting이 가능합니다.

5. Jetting speed, Jetting Angle

• Jetting speed는 잉크가 토출될 때 jetting되는 Ink의 속도입니다. 보통 1.2mm 구간에서 잉크 jetting 속도는 6meter/second 속도로 매우 빠릅니다. 하지만 1.2mm 구간을 넘어가면 속도는 빠르게 감소합니다.
• Jetting Angle은 잉크가 토출될 때 직진도를 말하며, 보통 오차 범위를 언급하게 됩니다. 하지만 이 또한 잉크 특성에 따라, waveform tuning에 따라 크게 차이날 수 있습니다.

6. 프린트 헤드 수명

• 산업용 프린트 헤드는, 자체 수명으로 프린트 헤드를 교체하는 경우보다, 프린트 헤드 crash나 관리 부족으로 프린트 헤드를 교체하는 경우가 더 많습니다. 그만큼 관리가 중요하고, 이런 이유로 헤드 매뉴얼에서 헤드 수명에 대한 data가 사라졌습니다.
• 헤드 수명에 대한 내용이 궁금하면 아래 링크를 참조하세요.
• 프린트 헤드 수명과 보증

오늘은, 간단하게 프린트 헤드 스펙 자료에서 꼭 알고 있어야 할 중요 개념에 대해 설명드렸고, 적어도 이 정도는 알고 계셔야 헤드 제조사와 미팅 시 최소한의 communication이 가능합니다.