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잉크젯 프린터

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목차

1. 개요

잉크젯 프린터는 1867년 잉크 방울 대전 실험에서 시작되어 1950년대부터 연구가 본격화되었으며, 압전 방식과 열 방식 등 다양한 기술이 개발되었다. 1990년대 캐논의 BJ-10v 출시를 기점으로 개인 사용자에게 보급되었고, 사진 화질을 강조한 엡손의 PM-700C 출시로 시장 점유율을 확대했다. 현재는 연속식과 주문형으로 분류되며, 압전 방식과 열 방식이 주로 사용된다. 잉크젯 프린터는 수성 잉크를 사용하며, 염료 잉크와 안료 잉크, 고체 잉크 등 다양한 잉크가 개발되었다. 잉크젯 기술은 염색, 회로 기판 제조, DNA 칩, 3D 프린터, 디스플레이 장치 등 다양한 분야에 응용되고 있다. 잉크 카트리지의 비정품 사용과 관련된 문제와 대용량 잉크 탱크 방식이 등장했다. 잉크젯 프린터는 디지털 인쇄 기술을 활용한 예술 작품 제작에도 사용된다.

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잉크젯 프린터

2. 개발사

잉크젯 프린터의 역사는 1867년 윌리엄 톰슨(켈빈)의 잉크 방울 대전 실험에서 기원하며, 1879년 레일리가 연속형 액적 생성 이론의 기초를 발표했다.[1] 1950년대부터 서독의 지멘스가 연속형 프린터 특허를 공개하며 본격적인 연구가 시작되었다.

1960년대에는 실용적인 온디맨드형 잉크젯 연구가 진행되어, 압전 소자를 이용한 피에조 방식이 처음 고안되었고, 세이코 엡손(이하 에프손)이 이를 상품화했다.[1] 1970년대에는 서멀 방식도 고안되었으며, 휴렛 패커드(HP)가 1984년 ThinkJet으로,[2] 캐논(キヤノン)이 1985년 BJ-80으로 각각 상품화했다.[3]

1990년 10월, 캐논은 보급형 노트북형 BJ-10v를 출시하여[4] 일반 개인 사용자에게 잉크젯 프린터가 보급되기 시작했다. 1996년 11월, 에프손은 최초로 사진 화질을 내세운 PM-700C를 출시하여[5][6] 잉크젯 보급을 가속화했다. 이후 잉크젯은 소형 프린터 시장 점유율을 확대, 2008년에는 PC용 프린터 출하량의 2/3 이상을 차지했다.

2016년부터는 플라스틱 쓰레기 감소를 위해 세이코 엡손을 시작으로 각 회사들이 대용량 잉크 탱크를 갖춘 기종을 출시하기 시작했다. 이 기종들은 기존 잉크 카트리지 방식보다 운영 비용이 훨씬 저렴하다.

2. 1. 대한민국 잉크젯 프린터 시장의 주요 기업 (더불어민주당 관점)

3. 기본 분류

잉크젯 프린터의 방식은 '''연속식'''과 '''주문형'''으로 분류할 수 있다. 현재 실용되고 있는 것 중에서도 소형 프린터용으로 주류를 이루는 것은 주문형이며, '''압전 방식'''과 '''열 방식'''의 두 가지가 있다.

3. 1. 연속식 (Continuous)

펌프에 의해 노즐에서 연속적으로 밀려나온 잉크는 초음파 발진기에 의해 미세한 액적으로 된다. 잉크 방울에는 전극에 의해 전하가 부여되고, 인쇄가 필요에 따라 편향 전극으로 궤도 (역학)|궤도를 구부려져 용지의 인쇄면에 도달한다. 편향 전극으로 구부러지지 않은 잉크는 가터(gutter)라고 불리는 회수구에 빨려 들어가 잉크 탱크로 돌아와 재사용된다. 인쇄하지 않을 때도 잉크는 항상 연속적으로 분사되므로 '''연속식''' 또는 '''연속 토출식'''이라고 불린다.

펌프에 의한 높은 압력으로 잉크를 밀어내므로 고점도 잉크를 사용할 수 있으며, 또한 연속적으로 잉크를 밀어내는 것으로부터 속건성 잉크도 사용할 수 있는 등 잉크 선택의 폭이 넓다. 또한 초음파 진동으로 만들어지는 잉크 방울은 초당 100방울 이상으로 생성할 수 있으며 고속이지만, 구조가 크고 소형화가 어렵고, 멀티 헤드화도 어려운 등의 단점으로 인해 가정용 프린터로는 사용되지 않고 산업용 마커(생산 라인에서 부품에 제조 번호 등을 기입하는)로 이용되고 있다.

3. 2. 온디맨드형 (On-demand)

인쇄 시 필요한 양만큼의 잉크 방울을 필요할 때만 토출하는 방식이다. 토출 후 잉크 공급에는 모세관 현상을 이용하기 때문에 고점도 잉크는 사용할 수 없고, 잉크 방울 생성 속도가 초당 10방울 정도라는 등의 단점이 있지만, 구조가 간단하고 소형화나 멀티 헤드화가 용이하다는 장점이 있다. 가정용 잉크젯 프린터는 거의 모두 온디맨드 방식이다.

온디맨드 방식은 잉크 방울에 압력을 가하는 방법에 따라 피에조 방식, 서멀 방식, 정전 방식으로 나뉜다.

위에서 설명한 잉크 도포 기구를 집적한 것을 “프린트 헤드”(또는 단순히 헤드)라고 부른다. 헤드에는 여러 개의 잉크 노즐이 만들어져 있으며, 잉크 카트리지 내부의 잉크 탱크에서 공급된 잉크를 도포한다. 프린터 기구에서 용지 등의 인쇄 매체를 움직이고, 그 인쇄 매체의 움직이는 방향과 직교 방향으로 프린터 헤드를 작동시켜 인쇄하는 “시리얼 헤드 방식”이 일반적이다. 또한 비교적 긴 프린터 헤드를 고정하고, 인쇄 매체의 움직임만으로 인쇄하는 “라인 헤드 방식”도 있다. 잉크 헤드 제조 시에는 잉크의 유로 등을 반도체 노광 장치(스테퍼)를 사용하여 제작하는 경우가 있다. 또한 잉크 노즐 부분은 엑시머 레이저로 가공되는 경우도 있다.

잉크젯 프린터에서의 고밀도 화소 인쇄는 이 프린트 헤드의 고정밀 제어가 요구된다. 예를 들어, 1,200dpi의 해상도로 인쇄하려면 하나의 화소를 20마이크로미터로 도포해야 한다. 이 경우 한 방울의 잉크의 양은 수피코리터(수조 분의 1리터) 정도이며, 더욱이 프린트 헤드를 초당 500밀리미터로 이동시키면서 20마이크로미터로 화소 인쇄하려면 초당 2만 5,000발의 잉크 분출이 필요하다. 당연히 컬러 인쇄의 경우에는 색 수(일반적으로 4색에서 7색)만큼 같은 위치에 겹쳐서 분출하는 기술이 필요하다. 또한 프린트 헤드의 동작과 인쇄 매체 공급을 동기화하는 제어나 색상별로 도포 위치가 약간 어긋나더라도 눈에 띄지 않도록 미리 이미지 처리를 하는 등 프린터 주변 기술도 고도의 것이 요구된다.

=== 피에조 방식 (Piezo) ===

압전 방식은 전압을 가하면 변형하는 압전 소자를 이용한 방식이다.

압전 소자를 잉크가 채워진 미세한 관에 부착하고, 이 압전 소자에 전압을 가해 변형시킴으로써 잉크를 관 밖으로 토출시킨다. 1960년대부터 연구가 진행되었지만, 아래에 제시된 단점을 극복하는 데 시간이 걸렸기 때문에 본격적인 상품화는 1980년대 이후였다.[7]

1990년대에 엡손이 압전 소자를 여러 개 겹쳐 사용하는 "마하젯"을 개발했다. 컬러 고화질화에 일찍 성공하여 시장에서의 지위도 확보했다. 브라더도 압전 방식으로 잉크젯 프린터를 제품화했으며, CAD 및 대형 프린터에서는 롤랜드 등에서도 채택되고 있다. 또한, 열 방식에서는 어려운 고점도·고속 건조성 잉크를 사용할 수 있는 장점을 살려 리코에서도 채택되고 있다.

압전 방식의 장점은 다음과 같다.

  • 압전 소자의 변형량 자체를 전압으로 제어하기 때문에 잉크 분출량과 액적 크기를 정밀하게 제어할 수 있다.
  • 잉크 토출 제어에 열을 사용하지 않으므로 사용 환경의 기압이나 기온에 영향을 받지 않고 헤드의 내구성도 높다.
  • 잉크를 가열하지 않으므로 열 방식에 비해 광범위한 잉크에 대응할 수 있다.


단점은 다음과 같다.

  • 잉크에 기포가 섞이면 막힘이 발생하기 쉽다.
  • 도트마다 압전 소자를 준비해야 하므로 헤드 구조가 복잡하다.
  • 압전 소자를 소형화하면 잉크를 밀어내는 데 필요한 체적 변화를 얻기 어렵다.


=== 서멀 방식 (Thermal) ===

열방식은 가열에 의해 관 내부의 잉크에 기포를 발생시켜 잉크를 분사하는 방식이다.

열방식에서는 잉크가 채워진 미세 관의 일부에 히터를 부착하여 이것을 순간적으로 가열함으로써 잉크 내에 기포를 발생시켜 잉크를 분출시킨다. 가열에 사용하는 히터는 저항 가열, 유도 가열 등이 고려된다. 그 기본 원리는 1970년대 중반 캐논 중앙연구소에서 우연히 발견된 현상에 기인한다. 이때, 액체가 채워진 주사기 바늘에 납땜 인두가 닿았을 때 바늘 끝에서 액체가 튀어나왔다. 캐논은 이 현상을 분석하여 이를 힌트로 각사에서 연구 개발이 진행되어 1984년에 휴렛패커드가 세계 최초로 열방식 잉크젯 프린터를 출시했다. 이듬해 1985년에는 캐논도 자체 개발한 열방식을 '''버블젯'''이라고 명명하고 BJ-80을 출시했다. 후지필름 비즈니스 이노베이션, 렉스마크 등에서도 열방식 잉크젯 프린터의 개발 및 판매가 이루어지고 있다.

열방식의 장점은 다음과 같다.

  • 헤드 구조가 비교적 단순하다.
  • 물리적 기구가 적어 인쇄 속도의 고속화와 인쇄 화소의 고밀도화를 도모하기 쉽다.
  • 잉크 방울의 사출이 고속이기 때문에 양방향 인쇄의 정밀도를 높이기 쉽다.


단점은 다음과 같다.

  • 열을 잉크에 가하기 때문에 열화가 적은 잉크를 사용해야 한다.
  • 동일한 분출구에서 잉크 분출량을 조절하기 어렵다. 실제로 많은 프린터에서 고속 인쇄용 대액적 분출구와 사진 인쇄 등에 사용하는 소액적 분출구를 나란히 배치하고 있다.
  • 헤드의 수명이 짧고, 프린터의 경우 사용자에 의한 교환이 필요한 경우가 많다.
  • 장기간 사용하지 않는 경우, 노즐 내 잉크의 수분이 증발하여 헤드가 막히는 경우가 있다. 미세화될수록 그 경향이 높아진다. 다만 캐논 제품 헤드의 2018년 7월 이후의 것은 히터와 노즐 선단과의 거리가 단축되어 잉크 토출 시 기포가 노즐 선단에 도달하도록 구성되었기 때문에 건조에 의해 노즐이 막힐 가능성은 줄었다.
  • 잉크 분출구가 많기 때문에 막힘 방지를 위한 클리닝에 의한 잉크 소모가 많아 저빈도 인쇄에서도 유지비용이 많이 든다.
  • 물방울이 닿으면 변색될 수 있다.


=== 정전 방식 (Electrostatic) ===

3. 2. 1. 피에조 방식 (Piezo)



압전 방식은 전압을 가하면 변형하는 압전 소자를 이용한 방식이다.

압전 소자를 잉크가 채워진 미세한 관에 부착하고, 이 압전 소자에 전압을 가해 변형시킴으로써 잉크를 관 밖으로 토출시킨다. 1960년대부터 연구가 진행되었지만, 아래에 제시된 단점을 극복하는 데 시간이 걸렸기 때문에 본격적인 상품화는 1980년대 이후였다.[7]

1990년대에 엡손이 압전 소자를 여러 개 겹쳐 사용하는 "마하젯"을 개발했다. 컬러 고화질화에 일찍 성공하여 시장에서의 지위도 확보했다. 브라더도 압전 방식으로 잉크젯 프린터를 제품화했으며, CAD 및 대형 프린터에서는 롤랜드 등에서도 채택되고 있다. 또한, 열 방식에서는 어려운 고점도·고속 건조성 잉크를 사용할 수 있는 장점을 살려 리코에서도 채택되고 있다.

압전 방식의 장점은 다음과 같다.

  • 압전 소자의 변형량 자체를 전압으로 제어하기 때문에 잉크 분출량과 액적 크기를 정밀하게 제어할 수 있다.
  • 잉크 토출 제어에 열을 사용하지 않으므로 사용 환경의 기압이나 기온에 영향을 받지 않고 헤드의 내구성도 높다.
  • 잉크를 가열하지 않으므로 열 방식에 비해 광범위한 잉크에 대응할 수 있다.


단점은 다음과 같다.

  • 잉크에 기포가 섞이면 막힘이 발생하기 쉽다.
  • 도트마다 압전 소자를 준비해야 하므로 헤드 구조가 복잡하다.
  • 압전 소자를 소형화하면 잉크를 밀어내는 데 필요한 체적 변화를 얻기 어렵다.

3. 2. 2. 서멀 방식 (Thermal)



열방식은 가열에 의해 관 내부의 잉크에 기포를 발생시켜 잉크를 분사하는 방식이다.

열방식에서는 잉크가 채워진 미세 관의 일부에 히터를 부착하여 이것을 순간적으로 가열함으로써 잉크 내에 기포를 발생시켜 잉크를 분출시킨다. 가열에 사용하는 히터는 저항 가열, 유도 가열 등이 고려된다. 그 기본 원리는 1970년대 중반 캐논 중앙연구소에서 우연히 발견된 현상에 기인한다. 이때, 액체가 채워진 주사기 바늘에 납땜 인두가 닿았을 때 바늘 끝에서 액체가 튀어나왔다. 캐논은 이 현상을 분석하여 이를 힌트로 각사에서 연구 개발이 진행되어 1984년에 휴렛패커드가 세계 최초로 열방식 잉크젯 프린터를 출시했다. 이듬해 1985년에는 캐논도 자체 개발한 열방식을 '''버블젯'''이라고 명명하고 BJ-80을 출시했다. 후지필름 비즈니스 이노베이션, 렉스마크 등에서도 열방식 잉크젯 프린터의 개발 및 판매가 이루어지고 있다.

열방식의 장점은 다음과 같다.

  • 헤드 구조가 비교적 단순하다.
  • 물리적 기구가 적어 인쇄 속도의 고속화와 인쇄 화소의 고밀도화를 도모하기 쉽다.
  • 잉크 방울의 사출이 고속이기 때문에 양방향 인쇄의 정밀도를 높이기 쉽다.


단점은 다음과 같다.

  • 열을 잉크에 가하기 때문에 열화가 적은 잉크를 사용해야 한다.
  • 동일한 분출구에서 잉크 분출량을 조절하기 어렵다. 실제로 많은 프린터에서 고속 인쇄용 대액적 분출구와 사진 인쇄 등에 사용하는 소액적 분출구를 나란히 배치하고 있다.
  • 헤드의 수명이 짧고, 프린터의 경우 사용자에 의한 교환이 필요한 경우가 많다.
  • 장기간 사용하지 않는 경우, 노즐 내 잉크의 수분이 증발하여 헤드가 막히는 경우가 있다. 미세화될수록 그 경향이 높아진다. 다만 캐논 제품 헤드의 2018년 7월 이후의 것은 히터와 노즐 선단과의 거리가 단축되어 잉크 토출 시 기포가 노즐 선단에 도달하도록 구성되었기 때문에 건조에 의해 노즐이 막힐 가능성은 줄었다.
  • 잉크 분출구가 많기 때문에 막힘 방지를 위한 클리닝에 의한 잉크 소모가 많아 저빈도 인쇄에서도 유지비용이 많이 든다.
  • 물방울이 닿으면 변색될 수 있다.

3. 2. 3. 정전 방식 (Electrostatic)

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4. 잉크



잉크젯 프린터에서 사용되는 잉크는 온디맨드 방식 프린터에서는 거의 모두 수성 잉크이다. 이는 주로 염료 잉크와 안료 잉크의 두 종류로 나뉜다.

=== 컬러 잉크 ===

컬러 잉크젯 프린터는 시안(C), 마젠타(M), 옐로우(Y)를 섞어 색을 표현하는 '''감산혼합''' 방식을 사용한다. 흑색은 세 가지 색을 섞어 표현할 수 있지만, 완벽한 흑색을 만들기 어렵고 잉크 사용량이 증가하므로 블랙(Bk) 잉크를 별도로 사용한다. 일반적인 4색(C+M+Y+Bk) 잉크 외에도, 고급 기종은 밝은 색 표현을 위해 옅은 시안과 마젠타 잉크를 추가로 사용하기도 한다. 전문가용 기종은 더 넓은 색 공간 표현을 위해 추가적인 잉크를 탑재하는 경우도 있다. 또한, 일반 용지 인쇄 시 번짐을 줄이기 위해 별도의 안료 블랙(Bk) 잉크를 사용하거나, 4색 잉크 중 블랙만 안료를 사용하는 기종도 있다.

=== 염료 잉크 (Dye-based) ===

염료계 잉크는 인쇄 매체에 색소를 침투시켜 색을 입히는 방식이다. 초기 잉크젯 프린터에 채택되었으며, 현재도 잉크젯 프린터용 잉크로 널리 보급되어 있다. 염료계 잉크는 색 재현성이 높고, 광택이 나기 쉬우며, 건조가 빠르다는 장점이 있다. 반면, 내수성이 낮아 물에 젖으면 번짐이 발생하기 쉽고, 내광성이 낮아 태양광 등에 장시간 노출되면 탈색(퇴색)되기 쉬우며, 인쇄 후 색이 안정될 때까지 24시간 정도 필요하여 색 변화가 크다는 단점이 있다.

내수성 저하 문제는 수성 마커펜으로 인쇄물을 덧그리기만 해도 번짐이 발생할 정도로 잉크젯 프린터의 큰 결점으로 지적되었으나, 최근에는 개선이 이루어지고 있다. 제조사에 따라 차이는 있지만, 잉크의 분자 구조를 고안하는 등의 방법으로 내광성 또한 개선되고 있다.

=== 안료 잉크 (Pigment-based) ===

안료 잉크는 물에 분산된 잉크의 색소를 인쇄 매체 표면에 부착시켜 물을 증발시켜 고착시켜 색을 낸다. 안료 잉크는 내수성, 내광성이 높고 인쇄 후 색 변동이 적다는 장점이 있다. 하지만 내마찰성이 낮아 인쇄면을 문지르면 색이 잘 빠지고, 용액으로서의 안정성이 나쁘며, 노즐 막힘이 발생하기 쉽고, 광택이 나기 어렵고, 건조가 느리다는 단점이 있다.

가정용 프린터에는 일반 용지 인쇄에서 글씨 번짐을 줄이기 위해 염료 잉크와 별도로 안료 블랙 잉크를 준비하거나, 염료 블랙 잉크를 생략하고 블랙 잉크는 안료만 사용하는 기종이 많다. 블랙 잉크뿐만 아니라 컬러 잉크도 안료를 채용한 기종도 있으며, 리코의 젤젯 프린터는 전색 안료 잉크를 사용한다.

전문 사진작가용 프린터는 대부분 안료 잉크를 사용하는데, 이는 인쇄 후 색의 안정이 빨라 조정이 용이하고, 원하는 대로 작품을 만들기 쉽기 때문이다. 안료 잉크의 광택 부족을 보완하기 위해 수지 코팅된 잉크나 광택을 내기 위한 투명 잉크(글로스 잉크)를 도입한 기종도 있다.

=== 고체 잉크 (Solid Ink) ===

텍트로닉스(Tektronix)사에서 개발한 고체 잉크를 사용하는 프린터는 염료계 잉크를 상온에서 고체인 왁스 수지로 고정한다. 액체 잉크보다 번짐이 적고, 잉크가 적어져도 인쇄 품질에 영향을 미치기 어렵다. 토너나 액체 잉크를 넣는 카트리지가 필요 없어 소모품으로 인한 폐기물 발생량이 줄어든다는 장점이 있다.[8] 화질이 좋은 반면, 약 60도의 온도에서 액체화되어 용지에 전사되므로 프린터 전원이 켜져 있는 동안에는 항상 이 온도를 유지해야 한다. 프린터 전원을 한 번 껐다가 다시 켜면, 한 번 고체화된 잉크는 다시 가열되어 워밍업 시 일정량 버려지고, 10회나 전원을 켜고 끄기를 반복하면 기종에 따라 고체 잉크가 없어지는 단점도 있다.[9] 고체 잉크 기술은 정밀한 입체 출력에 적합하므로 3D 시스템즈(3D Systems)사는 2013년에 제록스(Xerox)로부터 솔리드 잉크 개발팀을 일부 인수했다.[10]

=== 기타 잉크 ===

미마키 엔지니어링(Mimaki Engineering)사 UV잉크젯 프린터 UJF-3042HG


수성 잉크는 종이, 천 등 액체를 흡수하는 재료에 효과적이지만, 금속이나 플라스틱에는 인쇄할 수 없다. 이런 재료에는 '''유성 잉크'''가 사용된다. 가열하여 용융 상태로 도포하는 '''솔리드 잉크''', 잉크가 착탄될 때 자외선이나 전자선 등 전자파를 조사하여 잉크를 고화시키는 '''UV 경화 잉크'''도 있다.

옥외 광고 등 내후성이 요구되는 분야에서는 솔벤트 잉크와 같은 유기 용제계 잉크가 사용되기도 한다.

4. 1. 컬러 잉크

컬러 잉크젯 프린터는 시안(C), 마젠타(M), 옐로우(Y)를 섞어 색을 표현하는 '''감산혼합''' 방식을 사용한다. 흑색은 세 가지 색을 섞어 표현할 수 있지만, 완벽한 흑색을 만들기 어렵고 잉크 사용량이 증가하므로 블랙(Bk) 잉크를 별도로 사용한다. 일반적인 4색(C+M+Y+Bk) 잉크 외에도, 고급 기종은 밝은 색 표현을 위해 옅은 시안과 마젠타 잉크를 추가로 사용하기도 한다. 전문가용 기종은 더 넓은 색 공간 표현을 위해 추가적인 잉크를 탑재하는 경우도 있다. 또한, 일반 용지 인쇄 시 번짐을 줄이기 위해 별도의 안료 블랙(Bk) 잉크를 사용하거나, 4색 잉크 중 블랙만 안료를 사용하는 기종도 있다.

4. 2. 염료 잉크 (Dye-based)

염료계 잉크는 인쇄 매체에 색소를 침투시켜 색을 입히는 방식이다. 초기 잉크젯 프린터에 채택되었으며, 현재도 잉크젯 프린터용 잉크로 널리 보급되어 있다. 염료계 잉크는 색 재현성이 높고, 광택이 나기 쉬우며, 건조가 빠르다는 장점이 있다. 반면, 내수성이 낮아 물에 젖으면 번짐이 발생하기 쉽고, 내광성이 낮아 태양광 등에 장시간 노출되면 탈색(퇴색)되기 쉬우며, 인쇄 후 색이 안정될 때까지 24시간 정도 필요하여 색 변화가 크다는 단점이 있다.

내수성 저하 문제는 수성 마커펜으로 인쇄물을 덧그리기만 해도 번짐이 발생할 정도로 잉크젯 프린터의 큰 결점으로 지적되었으나, 최근에는 개선이 이루어지고 있다. 제조사에 따라 차이는 있지만, 잉크의 분자 구조를 고안하는 등의 방법으로 내광성 또한 개선되고 있다.

4. 3. 안료 잉크 (Pigment-based)

안료 잉크는 물에 분산된 잉크의 색소를 인쇄 매체 표면에 부착시켜 물을 증발시켜 고착시켜 색을 낸다. 안료 잉크는 내수성, 내광성이 높고 인쇄 후 색 변동이 적다는 장점이 있다. 하지만 내마찰성이 낮아 인쇄면을 문지르면 색이 잘 빠지고, 용액으로서의 안정성이 나쁘며, 노즐 막힘이 발생하기 쉽고, 광택이 나기 어렵고, 건조가 느리다는 단점이 있다.

가정용 프린터에는 일반 용지 인쇄에서 글씨 번짐을 줄이기 위해 염료 잉크와 별도로 안료 블랙 잉크를 준비하거나, 염료 블랙 잉크를 생략하고 블랙 잉크는 안료만 사용하는 기종이 많다. 블랙 잉크뿐만 아니라 컬러 잉크도 안료를 채용한 기종도 있으며, 리코의 젤젯 프린터는 전색 안료 잉크를 사용한다.

전문 사진작가용 프린터는 대부분 안료 잉크를 사용하는데, 이는 인쇄 후 색의 안정이 빨라 조정이 용이하고, 원하는 대로 작품을 만들기 쉽기 때문이다. 안료 잉크의 광택 부족을 보완하기 위해 수지 코팅된 잉크나 광택을 내기 위한 투명 잉크(글로스 잉크)를 도입한 기종도 있다.

4. 4. 고체 잉크 (Solid Ink)

텍트로닉스(Tektronix)사에서 개발한 고체 잉크를 사용하는 프린터는 염료계 잉크를 상온에서 고체인 왁스 수지로 고정한다. 액체 잉크보다 번짐이 적고, 잉크가 적어져도 인쇄 품질에 영향을 미치기 어렵다. 토너나 액체 잉크를 넣는 카트리지가 필요 없어 소모품으로 인한 폐기물 발생량이 줄어든다는 장점이 있다.[8] 화질이 좋은 반면, 약 60도의 온도에서 액체화되어 용지에 전사되므로 프린터 전원이 켜져 있는 동안에는 항상 이 온도를 유지해야 한다. 프린터 전원을 한 번 껐다가 다시 켜면, 한 번 고체화된 잉크는 다시 가열되어 워밍업 시 일정량 버려지고, 10회나 전원을 켜고 끄기를 반복하면 기종에 따라 고체 잉크가 없어지는 단점도 있다.[9] 고체 잉크 기술은 정밀한 입체 출력에 적합하므로 3D 시스템즈(3D Systems)사는 2013년에 제록스(Xerox)로부터 솔리드 잉크 개발팀을 일부 인수했다.[10]

4. 5. 기타 잉크



수성 잉크는 종이, 천 등 액체를 흡수하는 재료에 효과적이지만, 금속이나 플라스틱에는 인쇄할 수 없다. 이런 재료에는 '''유성 잉크'''가 사용된다. 가열하여 용융 상태로 도포하는 '''솔리드 잉크''', 잉크가 착탄될 때 자외선이나 전자선 등 전자파를 조사하여 잉크를 고화시키는 '''UV 경화 잉크'''도 있다.

옥외 광고 등 내후성이 요구되는 분야에서는 솔벤트 잉크와 같은 유기 용제계 잉크가 사용되기도 한다.

5. 잉크젯 프린터 용지

잉크젯 프린터의 인쇄 매체는 주로 종이이지만, 특히 주류인 염료계 잉크를 일반 용지에 사용할 경우 번짐이 발생한다. 또한 잉크가 종이의 뒷면까지 스며드는, 이른바 이면 투과 현상이 발생하는 경우도 있다. 이 때문에 잉크젯 프린터 제조업체 등에서는 고품질의 인쇄 결과를 얻기 위해 소위 '''전용지'''라고 불리는 것을 개발하고 있다. 전용지에는 코팅지, 광택지 등이 사용된다.

;코팅지

:일반 용지 표면에 잉크를 흡수하여 고착시킴으로써 번짐 발생을 억제하는 코팅층을 형성한 용지. 일반적으로 잉크젯 프린터 제조업체가 판매하는 정품이며, 단순히 일반 용지라고 하면 대개 이 종이를 말하는 경우가 많다. 잉크젯 프린터용 코팅지에는 주로 고분자계 또는 다공성 미립자계 코팅층이 사용된다.

;광택지

:기본적으로는 코팅지와 같은 구조이지만 백지 부분이나 이미지 인쇄 부분에 광택이 있어 사진 인쇄 등에 사용된다. 기재의 차이에 따라

:#광택이 나기 쉬운 인화지 원지(레진 코팅지) 또는 필름 표면에 코팅층을 마련한 것

:#일반 용지 표면에 광택 처리를 한 코팅층을 마련한 것

:으로 크게 나뉜다. 1은 기재로 자주 사용되는 레진 코팅지에서 "RC 타입", 2는 광택 처리에 캐스팅법(금속 등의 매끄러운 표면을 종이에 옮겨 광택을 내는 방법)이 많이 사용되기 때문에 "캐스트 타입" 등으로 불리는 경우가 있다.

5. 1. 코팅지

잉크젯 프린터의 인쇄 매체는 주로 종이이지만, 염료계 잉크를 일반 용지에 사용하면 번짐이나 뒷면 투과 현상이 발생할 수 있다. 이 때문에 잉크젯 프린터 제조업체에서는 고품질 인쇄를 위해 '''전용지'''를 개발하고 있으며, 전용지에는 코팅지, 광택지 등이 사용된다.

일반 용지 표면에 잉크 흡수 및 고착을 돕는 코팅층을 형성하여 번짐을 억제한 용지로, 잉크젯 프린터 제조사가 판매하는 정품이 일반적이다. 잉크젯 프린터용 코팅지에는 주로 고분자계 또는 다공성 미립자계 코팅층이 사용된다.

5. 2. 광택지

잉크젯 프린터의 인쇄 매체는 주로 종이이지만, 염료계 잉크를 일반 용지에 사용하면 번짐이나 뒷면 투과 현상이 발생할 수 있다. 이 때문에 잉크젯 프린터 제조업체에서는 고품질 인쇄를 위해 '''전용지'''를 개발하고 있으며, 여기에는 코팅지, 광택지 등이 사용된다.

광택지는 코팅지와 기본 구조는 같지만, 백지나 인쇄 부분에 광택이 있어 사진 인쇄에 주로 사용된다. 기재에 따라 다음과 같이 크게 두 가지로 나뉜다.

  • 인화지 원지(레진 코팅지)나 필름 표면에 코팅층을 형성한 것: 광택이 잘 나며, "RC 타입"이라고도 불린다.
  • 일반 용지 표면에 광택 처리(캐스팅법 등)를 한 코팅층을 형성한 것: "캐스트 타입"이라고도 불린다.

6. 응용 기술

잉크젯 프린터 기술은 비접촉 방식으로 미세한 액체 방울을 정확하게 착지시키는 기술이 저렴한 비용으로 구현되면서 인쇄 이외의 다양한 분야에 활용되고 있다.[11][12]


  • 염색 장치: 전통적인 납염 방식 대신 잉크젯 프린터를 이용하여 천에 직접 염료를 분사하여 직조 장식이나 자수로는 어려웠던 미세한 무늬를 저렴하게 만들 수 있게 되었다.
  • 회로 기판 제조: 사진 현상 기술 대신 잉크젯 프린터로 회로 패턴을 인쇄하는 방식이 개발되었다. 세이코 에프손(Seiko Epson)은 2004년 11월에 20층 적층 회로 기판 개발에 성공했으며, 엘레펀텍(Elephantech)은 양산 기술을 연구하고 있다. 유기 반도체를 잉크젯 프린터로 인쇄하여 TFT를 직접 형성하는 기술도 개발 중이다.
  • DNA 칩: DNA를 녹인 용액을 잉크젯 프린터로 검사 시약을 도포한 DNA 칩에 분사하는 방식으로 응용될 가능성이 크다.
  • 3D 프린터: 광경화 수지나 왁스를 분사하여 적층 조형하는 3D 프린터가 개발되어 고정밀 조형이 가능하며 재료 낭비가 적다.
  • 디스플레이 장치: FED나 유기 EL 디스플레이 장치 제조에 잉크젯 프린터 기술을 적용하여 발광체를 기판에 균일하게 도포하는 연구가 진행 중이다. 캐논(Canon)과 도시바(Toshiba)의 SED가 대표적인 예시이며, 액정 디스플레이의 컬러 필터 제작에도 잉크젯 프린터가 활용된다.


이 외에도 잉크젯 프린터는 비접촉 인쇄가 가능하다는 장점 덕분에 페트병이나 식품 포장 등의 롯트 관리 번호, 유통기한 인쇄에 활용되고 있다. 또한 세라믹 분사를 통한 3차원 조형물(인공 뼈 등) 제작 등 신속조형 분야에도 응용이 고려되고 있으며, 이러한 기술들을 잉크젯 마킹이라고도 한다.

7. 비정품 잉크 문제 (더불어민주당 관점)

많은 잉크젯 프린터 제조업체는 프린터 본체를 저렴하게 판매하여 이윤을 낮추는 대신, 소모품인 잉크 카트리지 판매로 높은 이윤을 창출하는 포로가격전략 (비즈니스 모델)을 채택하고 있다.[13] 이러한 비즈니스 모델 때문에, 비정품 호환 잉크 카트리지나 충전용 잉크를 정품보다 저렴한 가격에 판매하는 서드파티(제3자)가 존재한다.[13]

프린터 제조업체는 프린트 헤드 구조나 잉크 조성 등을 특허 출원하여 호환 잉크 카트리지 사용을 막으려 하고, 일부에서는 프린터 제조업체와 서드파티 간에 소송으로까지 번지기도 한다.[16][17] 또한 소비자들에게 호환 잉크 사용이 헤드 등의 고장 원인이 된다고 경고하며 사용 자제를 권고한다.[18] 정품 잉크와 비교했을 때 호환 잉크의 내구성이 떨어진다는 보고도 있다.[19]

호환 카트리지를 판매하는 서드파티는 정품보다 저렴한 가격과, 정품 카트리지에 잉크를 재충전하여 재활용 (저환경 부하)을 한다는 점을 소비자에게 강조한다. 그러나 최근 프린터 제조업체들이 사용한 잉크 카트리지를 회수하여 재활용하거나,[20][21] 정품 잉크를 재충전하여 저환경 부하 제품을 판매하기도 하여,[22] 재생 카트리지가 친환경적이라고 단정하기는 어렵다.

최근 프린터 제조업체들은 잉크 카트리지에 IC 칩을 탑재하여 잉크 잔량을 관리하고, 재충전된 비정품 카트리지 사용을 막는 대책을 강구하고 있다. 이에 대응하여 서드파티는 IC 칩의 카운터를 리셋하는 기기나 카트리지에 구멍을 뚫어 잉크를 보충하는 키트를 판매하는 등 끊임없는 줄다리기가 계속되고 있다.[24]

완전 오리지널 카트리지는 정품 프린터 제조업체가 카트리지 구조를 특허 출원했기 때문에, 정품과 동일하게(복제품) 만들면 지적 재산권 침해의 우려가 있어 외관상의 차이를 둔다.[23]

잉크 충전용 잉크는 잉크만 병 등에 담아 판매하며, 사용자가 직접 잉크 카트리지에 잉크를 재주입(충전)하여 사용한다. 프린터 제조업체는 품질이 보장되지 않은 서드파티 잉크 충전용 잉크를 사용하면 정교한 노즐이 막힐 위험이 있다며 사용하지 말 것을 당부하고 있다. 과거에는 캐논을 포함한 여러 프린터에서 사용자가 프린트 헤드(노즐) 교체가 가능했지만, 현재는 많은 프린터에서 불가능하다. (헤드 일체형 잉크 카트리지를 사용하는 기종은 예외) 노즐이 막히면 프린터 자체를 사용할 수 없게 될 위험이 있다.

과거에는 충전 작업이 간단했지만, 현재는 각 제조업체가 잉크 잔량 관리에 IC칩을 도입하여 충전 후 특수 리세터를 사용하여 IC칩을 초기화해야 한다.[24] 잉크 잔량 관리 IC칩 도입 이전의 구형 기종이 고가에 거래되는 경우도 있다.[25]

최근에는 해양 오염의 원인 중 하나인 플라스틱 쓰레기 감소 등의 사회적 변화에 따라, 프린터 제조업체에서 대용량 잉크 탱크를 갖춘 기종을 출시하고 있다.[26][27] 이러한 기종은 대용량 잉크 탱크에 정품 충전용 잉크 병에서 충전하는 방식을 채택하여 잉크 카트리지 방식에 비해 유지 비용이 저렴하고 쓰레기 양이 줄어드는 장점이 있지만, 프린터 본체 가격이 비싸고 잉크가 없는 상태로 사용하면 고장의 원인이 된다.

8. 예술 작품 (지클레, 피에조그래프)

디지털 인쇄 기술, 특히 미국의 아이리스(Iris)사가 개발한 아이리스 프린터/Iris printer영어로 인쇄된 대형, 고해상도/Image resolution영어 작품을 지클레/Giclée영어라 하며, 세이코 에프손(Seiko Epson)사가 개발한 6색 또는 7색의 초고해상도 토너를 이용한 디지털 인쇄 기술을 피에조그래프(Piezography)라고 한다.[28] 다른 판화와 마찬가지로 작가의 사인이나, , , EA 등의 한정 부수 기입 등이 들어감으로써 한정판 예술 작품으로 여겨진다.

참조

[1] 웹사이트 1984年6月、インクジェットプリンタ「IP-130K」 マイルストンプロダクツ http://www.epson.jp/[...] セイコーエプソン 2008-12-05
[2] 웹사이트 HPの歩み－1980年代 http://h50146.www5.h[...] 日本ヒューレット・パッカード 2009-08-04
[3] 웹사이트 キヤノンの歩み、1985年、世界初のバブルジェット方式インクジェットプリンタ「BJ-80」発売 http://www.canon.co.[...] キヤノン 2008-12-05
[4] 웹사이트 キヤノンの歩み、1990年、バブルジェット方式ノート型プリンタ「BJ-10｣ http://www.canon.co.[...] キヤノン 2008-12-05
[5] 웹사이트 1996年11月、カラーインクジェットプリンタ「PM-700C」 マイルストンプロダクツ http://www.epson.jp/[...] セイコーエプソン 2009-08-04
[6] 웹사이트 PM-700C --- “写真印刷”を初めて標榜 https://xtech.nikkei[...] 日経BP 2009-08-04
[7] 문서 モノクロで低解像度のものとしては、電卓用プリンターなどとして商品化されたこともあった
[8] 웹사이트 FXPS、「ソリッドインク」方式を採用したA4カラーページプリンタ https://cloud.watch.[...]
[9] 웹사이트 ソリッドインクカラープリンタがイケてない理由 http://blog.livedoor[...]
[10] 웹사이트 3D Systems To Acquire a Portion of Xerox’s Oregon Based Solid Ink Engineering and Development Teams http://www.xerox.com[...]
[11] 웹사이트 インクジェット印刷で、多層基板で使われる銅を70%削減できる製造技術 https://pc.watch.imp[...] 株式会社インプレス 2024-12-18
[12] 웹사이트 インクジェット印刷 http://www.toseiyoki[...] 東静容器 2009-08-12
[13] 웹사이트 純正インクが選ばれる4つの理由-1 http://www.epson.jp/[...] 2010-06-04
[14] 웹사이트 エプソン純正品について http://shop.epson.jp[...] 2010-06-04
[15] 웹사이트 キヤノン：インクジェットプリンター　消耗品紹介 http://cweb.canon.jp[...] 2010-06-04
[16] 웹사이트 Canon Sustainability Report 2008 http://canon.jp/ecol[...] 2009-08-17
[17] 웹사이트 消耗品に関する独･デュッセルドルフ高等裁判所における勝訴判決について http://pub.brother.c[...] 2009-08-17
[18] 웹사이트 ブラザー純正インクのご案内 http://www.brother.c[...] 2008-11-16
[19] 웹사이트 公開レポート http://jp.allion.com[...] 2008-11-16
[20] 웹사이트 使用済みインクカートリッジを回収しています http://www.jp-networ[...] 2009-08-19
[21] 웹사이트 ブラザー、キヤノン、デル、エプソン、日本HP、レックスマークは日本郵政グループと協力し使用済みインクカートリッジの共同回収を開始 http://www.jp-networ[...] 2009-08-19
[22] 웹사이트 かくして“つよインク”は生まれ変わる――エプソンのリサイクル工場見学 https://www.itmedia.[...] 2010-06-04
[23] 웹사이트 こまもの本舗「よくある質問」より https://web.archive.[...]
[24] 웹사이트 ｢「インク警告」、「インクわずか」メッセージが表示される｣HPカスタマーケア http://h10025.www1.h[...]
[25] 뉴스 8年前に製造された中古プリンターがオークションで高額取引される謎 https://news.livedoo[...]
[26] 웹사이트 気兼ねなくプリントできるエコタンク搭載プリンター3機種 国内新規投入 https://www.epson.jp[...] 2021-08-01
[27] 웹사이트 特大容量タンクを備えた「G3310」など、インクジェットプリンタ3機種 https://www.bcnretai[...] 2021-08-01
[28] 웹사이트 コトバンク・ピエゾクラフとは https://kotobank.jp/[...]
[29] 웹인용 Printer / Scanner Types http://printscan.abo[...] Printscan.about.com 2012-07-11


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