프린트 헤드 스펙 의미를 알아야 하는 이유 — 프린트 헤드 기본 지식 (7편) ARTJET 2026

• 인터넷을 통해 프린트 헤드 스펙 자료를 쉽게 찾을 수 있습니다.
• 잉크젯 장비 개발회사는 프린트헤드 카탈로그 외에, 헤드 제조사로부터 좀 더 상세한 자료를 받습니다.
• 물론, 헤드 매뉴얼을 통해 자세한 내용을 확인할 수 있지만, 헤드 브로셔만 보아도 많은 정보를 파악할 수 있습니다.
• 잉크젯 유통사 혹은 잉크젯을 직접 사용하시는 분은 프린트헤드 스펙을 이해하기 쉽지 않지만, 헤드 브로셔 안에 상당히 중요한 정보들이 있습니다.
• 헤드 브로셔를 통해 아래 사항을 대략 파악할 수 있습니다.
• “왜 우리 프린터는 속도가 느린지? 빠른지?”
• “우리 장비는 타사 장비보다 망점이 고운지? 또는 거칠 수밖에 없는지?”
• “인쇄 해상도가 왜 높은지? 혹은 낮은지?”
• “유통사가 이야기하는 헤드와 소재의 적정 높이 말고, 헤드 제조사에서 이야기하는 헤드와 소재 Gap은 얼마인지?”
• 지금 말씀 드린 사항을 Ricoh회사 Gen5i 프린트 헤드와 동일 스펙인 Xaar1201 브로셔를 보면서 설명 드리겠습니다.

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1. 한번에 인쇄할 수 있는 최대 폭

• 위 사진에서 1번을 확인한 내용입니다.

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• 잉크젯 프린터 제조사는, 프린터 개발 전, 노즐 jetting 구간 즉 인쇄 폭을 기준으로 인쇄 속도를 가늠합니다.
• 위 표에 Print swathe 27mm라는 건, 노즐 첫 시작 구간과 마지막 노즐 구간의 길이를 뜻합니다.

1_1. 인쇄할 때는 패스라는 개념을 사용합니다. 잠깐 설명 드리면,

• 한번에 처음 노즐부터 끝 노즐까지 인쇄하면 1 pass입니다. Nozzle Test pattern과 동일하게, 한번에 헤드 최대폭 27mm 길이만큼 노즐을 분사합니다.
• 1 pass는 Single pass 장비에서만 사용하고, Scanning Printer에서는 노즐 Test 외, 실제 인쇄 작업에는 사용하지 않습니다.
• 2 pass는 두 번에 나누어 인쇄하기에, 27 ÷ 2 = 13.5mm, Y축 방향으로 27mm가 아닌 13.5mm만 움직여 인쇄해, 1 pass 대비 한번에 인쇄하는 구간이 반으로 줄어들어 인쇄 시간은 두 배가 됩니다.
• 4 pass는 당연히 27 ÷ 4 = 6.75mm, 1 pass 대비 인쇄 시간은 4배.
• 6 pass는 27 ÷ 6 = 4.5mm, 1 pass 대비 6배.
• 보통 Xaar1201(Gen5i) 헤드는 6패스를 사용해야 인쇄에 적정한 해상도가 나오고, 여기에 E closion(feathering mask 혹은 Gradient mask)을 적용해 밴딩을 덜 보이게 합니다.

1_2. E closion(feathering mask 혹은 Gradient mask)을 잠깐 설명 드리면,

• 6 pass일 때 900 x 1200 dpi를 인쇄한다고 가정해 봅니다.
• Gradient mask 1단계를 추가하면, 해상도(900 x 1200 dpi)는 동일하지만, 2 pass가 추가되어 8 pass로 인쇄를 진행합니다.
• 속도는 2 pass 추가만큼 느려지고, 대신 pass와 pass 간의 경계선은 무뎌져 밴딩이 덜 보이게 됩니다.
• 이렇듯 Gradient mask는 pass의 경계를 무너뜨려 경계선이 덜 보이도록, 즉 밴딩이 덜 보이도록 만드는 Software mask 기법입니다.
• 보통 1단계(2 pass 추가)로는 경계선을 감추는 게 쉽지 않고, 3단계(6 pass 추가)를 적용해야 Solid color 인쇄할 때 밴딩이 보이지 않게 됩니다.

1_3. 헤드 인쇄 구간으로 인쇄 속도를 가늠해 볼 수 있습니다.

• 모든 헤드가 동일하지는 않지만, 기본 6 pass 해상도에 E closion(feathering mask 혹은 Gradient mask) 3단계를 적용하면 12 pass가 됩니다.
• 12 pass로 인쇄 시, Y축으로 움직이는 길이는 27 ÷ 12 = 2.25mm가 됩니다.
• 인쇄할 때, Head Carriage가 안정적으로 움직일 수 있는 속도는 대략 800mm/second입니다.
• Flatbed 전판으로 인쇄할 때, 2.25mm가 800mm/second로 몇 번 왕복해야 하는지 계산하면, 프린터를 개발 제조하기 전 이 헤드를 채용했을 경우 대략적인 인쇄 속도를 가늠해 볼 수 있습니다.
• 이렇듯 헤드의 전체 노즐 분사 길이만 스펙 자료에서 확인해도, 프린터를 제작했을 때 이 프린터로 구현할 수 있는 인쇄 속도를 대략적으로 알 수 있습니다.

2. 노즐 간격

• 위 표에서 2번 사항입니다.

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2_1. 위 사진에서 노즐열 하나에 한 칼라를 사용했을 때,

• 이때 노즐 간격은 A = 0.0847mm입니다.
• 해상도 길이 25.4mm(1 inch)를 노즐 간격 0.0847mm로 나누었을 경우 299.88, 즉 1inch 안에 300개 잉크 방울이 떨어지므로 300dpi가 됩니다.
• A, B, C, D 각 열에 각각 다른 잉크를 사용하면, 1pass 인쇄 시 Color별 300 dpi급으로 인쇄를 진행할 수 있습니다.
• 2 pass 인쇄할 때 0.0847mm 사이에 잉크를 분사하면 600 dpi급이 되고, 0.0847mm 사이를 1/3로 나누어 잉크 방울을 하나 더 넣으면 900 dpi가 되지만, 900 dpi의 경우 Y축이 원하는 만큼 정확한 feeding이 나오지 않을 수 있기에 이론상만 그렇다고 봐야 합니다.

2_2. 위 그림에서 노즐열 두 개에 한 칼라를 사용했을 때,

• 노즐을 자세히 보시면, Black 다음 Cyan 노즐이 정확히 Black 노즐 사이에 위치해 있습니다.
• 노즐 두 개 열에 한 color를 넣는다고 가정했을 때, 노즐 간의 간격은 0.0423mm가 됩니다.
• 즉 25.4mm(1 inch) ÷ 0.0423mm = 600.4
• Cyan 노즐에 Black 잉크를 같이 사용하면(즉 노즐 2열 같은 칼라) 300 dpi가 아니라 600 dpi로 Black을 표현할 수 있습니다.

2_3. 그럼 헤드를 많이 달아 노즐 2열에 같은 color를 넣고, 모두 600dpi급으로 만들 수 있나요?

• 이론상 가능합니다.
• 하지만, 프린트 헤드 안에 있는 노즐은 정밀하게 offset이 맞추어져 있지만, 프린트 헤드와 프린트 헤드 간 정확히 offset을 맞추는 작업은 사람 손으로는 거의 불가능합니다.
• 기구적으로 um 단위로 움직이기 위해서는 고가용 카메라가 필요하고, 그 카메라를 통해 정밀 제어할 수 있는 Jig가 있어야 합니다.
• 헤드를 여러 개 달아 인쇄 해상도를 높이기보다, 고해상도가 되는 프린트 헤드를 채용하는 게 좋습니다.
• 이렇듯 노즐 간격을 통해 인쇄 해상도 또한 가늠할 수 있습니다.

3. “몇 피코 헤드인가요?”

• 위 표에서 3번, 4번 사항입니다.

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3_1. 잉크 볼륨

• 스펙에 보면 1.5~2.5pl로 아주 작은 볼륨입니다. 참고로 이건 크기 단위가 아니라 pico liter로 볼륨 단위입니다.
• 한 가지 주의할 점은, 프린트 헤드 제조사마다 개발한 프린트 헤드에 최적으로 맞추어 놓은 최상의 테스트 액체(Test Fluid)가 있습니다.
• 테스트 액체 기준 1.5~2.5pl지만, 수성, 오일 혹은 UV 잉크에 따라 그 볼륨은 차이가 납니다.
• 잉크에 따라 waveform이 달라지고, 그 waveform에 따라 pico liter가 달라집니다.
• UV 잉크의 경우 보통 스펙보다 큰 볼륨으로, Xaar1201(Gen5i) 프린트 헤드의 경우 3~3.5pl 정도로 추측하고 있습니다.
• 잉크 볼륨을 알면, Y축 거리와 동일하게, 인쇄할 때 구현할 수 있는 최대 해상도를 예측할 수 있고, 특히 pico liter 자료를 통해 이미지가 얼마나 부드럽게 인쇄될지 가늠해 볼 수 있습니다.

3_2. 잉크가 떨어지는 속도와 Max Hz

• 잉크가 프린트 헤드 구멍에서 나와 소재에 떨어질 때, 그 속도와 Print head의 Max Hz 또한 중요합니다.
• 잉크 떨어지는 속도가 느린데 헤드 캐리지를 너무 빠르게 움직이면 잉크가 정확한 지점에 떨어질 수 없고,
• Print head의 Max kHz 범위 내에서 Head carriage와 X축 해상도를 운영해야 하기에 Max kHz 또한 중요합니다.
• Ink jetting 속도와 Print Head의 Max kHz를 통해 Head carriage의 이송 속도를 가늠할 수 있기에 이 정보 또한 프린트 속도를 가늠하는 데 중요한 정보입니다.
• 참고로 여기는 7 m/s로 되어 있고, 풀어 쓰면 m은 meter, s는 second 즉 초입니다. 1초에 7미터 속도로 떨어진다는 의미입니다.

4. 프린트 헤드와 소재의 최적 Gap

• 위 표에서 5번 자료입니다.

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4_1. 1.33mm 의미

• 소재와 헤드 gap을 잉크젯 프린터 용어로 “Stand off”라 합니다.
• 1.33mm이 프린트 헤드 제조사에서 제시하는 스펙입니다.
• 옆에 있는 영문을 옮겨보면, “3mm까지 가능하지만, 1.33mm가 최적이고, 그 이상 되면 dot 떨어지는 위치 error가 많아지고, image quality가 나빠진다.”고 되어 있습니다.

4_2. Stand off를 크게 쓰면 나오는 문제

• “방금 전에 살펴본 잉크 jetting 속도 7 meter/second는, 잉크가 헤드에서 jetting된 이후 언제까지 유지될까요?”
• 너무도 작고 가벼운 3.5pl 잉크 방울이 프린트 헤드에서 jetting된 후, 그 속도를 유지할 수 있는 거리는 아래 답변으로 추측해 볼 수 있습니다.
• “3mm까지 가능하지만…” 즉 jetting된 후 3mm를 벗어나면 속도는 점차적으로 줄어듭니다.
• Stand off가 너무 크면, 즉 1.33mm을 벗어나면,
• 질량이 작은 잉크 방울은 헤드에서 나올 때 속도가 줄어들고, Head carriage가 이송하면서 생기는 공기 와류에도 영향을 받습니다.
• 또한 하나로 뭉쳐져 있던 잉크 방울은 속도가 떨어지면서, satellite 즉 큰 방울에서 분리된 작은 잉크 방울이 생기기도 합니다.
• 공기 와류에 분리된 작은 잉크 방울은 물론, 큰 잉크 방울도 영향을 받고, 제 위치에 착탄하지 않을 뿐더러, 특히 작은 잉크 방울들은 공기 중에 날아다니다가 헤드 노즐면에 붙기도 합니다.
• 이렇게 붙은 미세한 잉크 방울을 청소하지 않고 계속 인쇄 작업을 하면, UV 프린터의 UV 빛이 노즐 표면에 붙어 있는 미세한 잉크 방울을 계속 비추게 되고,
• UV 빛이 헤드 주변의 작은 잉크 방울을 비추는 시간이 누적되면, 그 작은 잉크 방울은 점점 굳게 되어, 노즐 동그라미가 무너지면서 아래 사진처럼 노즐 패턴이 지저분하게 인쇄됩니다.

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5. 이렇듯

• 헤드 중요 스펙만 보아도 구현할 수 있는 최대 속도, 구현할 수 있는 최고 해상도, 이미지 곱기 또는 최대 인쇄 높이를 가늠해 볼 수 있습니다.
• 프린터 개발 제조사에서는 이렇게 헤드 브로셔를 기준으로 신규 헤드를 1차 판단하고, 본인의 개발 concept과 맞으면 헤드 제조사에 연락해서 좀 더 자세한 기술 미팅을 진행하게 됩니다.