잉크가 헤드에서 토출되는 원리 — 프린트 헤드 기본 지식 (1편) ARTJET 2026

1. Shear Wall 방식

1_1. Shear Wall 방식에서 잉크가 토출되는 원리

• 프린트 헤드를 뒤집어, 밑면을 보면 길게 줄 같은 게 보입니다.
• 그 줄 같은 걸 확대해서 보면, 아래 그림 오른쪽과 같이 무수히 많은 작은 구멍으로 구성되어 있습니다.

• 

• 그 구멍 안쪽은 아래 그림처럼 좁은 통로로 되어 있고, 좁은 통로는 벌어지고 좁아지는 과정을 반복합니다.
• 좁은 통로가 벌어질 때, 뒤쪽에서 그 통로 안으로 잉크가 들어와 통로 안에 잉크가 꽉 차게 됩니다.
• 통로 안에 꽉 차 있던 잉크는 통로가 좁아질 때, 잉크가 들어온 반대 방향으로 잉크를 밖으로 jetting하게 됩니다.
• 이렇게 통로가 벌어졌다, 좁아졌다를 반복하면서 잉크는 헤드 밖으로 jetting되게 됩니다.
• 지금처럼 통로가 벌어졌다 좁아졌다 하면서 잉크를 jetting하는 방식은 주로 SII(세이코), KM(코니카미놀타), Toshiba(도시바) 헤드에서 사용합니다.
• 헤드 제조사에서는 이런 방식을 Shear Wall이라 합니다.
• 참고로, 현장에서는 헤드 혹은 노즐이라는 용어를 혼용해서 사용하고 있습니다. 명확히 얘기하면 노즐은 헤드 안에 있는 구멍들을 말합니다.
• 아래 그림을 보시면 각 헤드별 잉크가 jetting되는 원리를 볼 수 있습니다. 노즐 전단에 잉크가 차 있고, Voltage가 가해지면 Voltage 힘만큼 Electrodes(전극봉)가 휘어지고, 휘어질 때 잉크가 밖으로 jetting됩니다.

• 

2. Bend 방식

• 아래 그림처럼 헤드 안 관로에 잉크가 차 있고, 가득 찬 잉크 관로에 Voltage가 가해지면 Voltage 힘만큼 Electrodes(전극봉)가 휘어지고, 휘어질 때 잉크가 밖으로 jetting됩니다.
• 기본적인 작동 원리는 Shear Wall과 동일합니다.
• 양쪽 벽을 이용해 잉크를 jetting하는 걸 Shear Wall, 양쪽 벽이 아닌 위에 있는 판을 휘게 해서 잉크를 jetting하는 방식을 부르기 편하게 Bend 방식이라고 하는 것 같습니다.
• 주로, Fujifilm Dimatix, Epson, Kyocera 헤드가 이 방식을 사용합니다.

• 

헤드에 대해 알고 있으면 좋은 사항을 말씀드립니다.

1. 헤드를 더 달면 생산 속도가 증가하는 거 아닌가?

• 처음 프린터를 구매했을 때는, 생산량이 많지 않아 그럭저럭 지금 프린터가 괜찮았는데, 사업이 잘 돼 생산량이 늘어나면 인쇄 속도가 빠른 프린터를 찾게 됩니다.
• 이때, 당연히 드는 생각은 헤드를 더 많이 달면 빨라지는 게 아닐까? 입니다.
• 물론 헤드 자체에 무수히 많은 노즐을 갖고 있는 고가의 헤드를 선택하면 되지만, 헤드 비용이 너무 고가이기에 이후 교체 비용을 생각하면 Risk가 있어서, 비싼 헤드보다 지금 사용하고 있는 저가 헤드를 더 많이 장착한 그런 프린터를 찾게 됩니다.
• 하지만, 헤드를 2열 3열로 더 장착해서 인쇄 속도를 올린 프린터는 인쇄 품질이 1열 배열보다 떨어지는 문제가 발생할 수 있습니다.
• 예전 잉크젯 개발 제조사에서 근무할 때입니다.
• 인쇄 속도를 높이기 위해 1열 × CMYK 장비 upgrade 버전으로, 2열 × CMYK로 장비를 개발한 적이 있는데,
• 2열 CMYK로 아무리 인쇄 품질을 좋게 해도, 1열 CMYK 인쇄 품질을 구현할 수 없었습니다.
• 이유는 기구적으로 헤드를 정확히 일자로 정렬하기도 쉽지 않고, Software 방법으로도, 헤드 두 개의 연결 부위에서 노즐 간격만큼 offset 맞추는 작업도 쉽지 않았습니다.
• 또한 헤드 자체에서도, 첫 노즐과 마지막 노즐이 정확히 1열로 나오지 않고, 휘어지는 현상이 있어서,
• 2열 CMYK로 1열 CMYK의 offset을 구현할 수 없었고, 결국 2열 CMYK로 1열 CMYK 인쇄 품질을 구현하지 못했습니다.
• 기술력 부족은 아니었습니다. 당시 코니카 헤드를 사용했는데, 코니카 헤드 본사에서 고가의 측정 장비를 갖고 헤드 엔지니어들이 방문했지만, 첫 열과 마지막 열 휘어지는 문제를 해결하지 못했습니다.
• 즉, 헤드 하나 자체에도 잉크 젯팅이 100% 원하는 위치에 떨어지지 않는 상태에서, 여기에 다른 헤드 하나를 더 추가하게 되면, 결국 헤드 하나 품질을 구현할 수 없게 됩니다.
• 헤드를 늘려 속도를 두 배로 하고 같은 품질을 구현하는 장비는 찾기 힘들다는 걸 미리 알고, 프린터 선택을 하시면 좋을 것 같습니다.

2. 헤드 밑면이 Film으로 되어 있는지? 세라믹으로 되어 있는지?

• 헤드 밑판이 Film으로 되어 있는 헤드와 세라믹으로 되어 있는 헤드가 있습니다.
• 헤드 밑판이 Film으로 되어 있으면, scratch로 노즐이 긁혀, 긁힌 노즐은 직진도가 떨어질 수 있습니다.
• 반면 세라믹은 웬만한 scratch에도 노즐이 긁히지 않지만, 강하게 충격받으면 헤드 밑판 세라믹이 깨질 수 있습니다.
• 산업용 헤드를 사용하게 되면, 헤드 밑판이 Film보다는 세라믹으로 된 게 좋습니다.
• 

3. 고가 헤드와 저가 헤드

• 작업 물량이 많다면, 내구성이 좋고, 노즐 수가 많은 즉 인쇄 속도가 빠른 고가 헤드가 적합합니다.
• 하지만, 작업이 많지 않다면, 내구성이 떨어지고, 빠르지 않은 저렴한 헤드를 선택하는 게 좋습니다.
• 헤드 수명 때문에 저가 헤드 구매를 걱정하지만, 헤드 수명보다 헤드 관리를 제대로 하지 못해서, 인쇄 중 헤드가 소재를 쳐서, UV 경화로 헤드가 막혀서, 또는 어떤 사고로 인해서 헤드를 교체할 확률이 더 높습니다.
• 어떤 경우이든, 몇 개 노즐이 사선 분사 혹은 막히면, 고가 헤드이든 저가 헤드이든 인쇄 품질이 떨어지고, 헤드 교체를 해야 합니다.
• 이때, 교체 비용을 생각하면, 고가 헤드보다 저가 헤드를 선택하는 게 현명할 수 있습니다.
• 다만, 프린터를 오래 사용해서 헤드 관리를 잘 하고, 발생할 수 있는 사고도 걱정하지 않을 정도로 숙련된 user라면, 고가 헤드 선택이 좋을 것 같습니다.