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디지털인쇄 <잉크젯 디지털 인쇄> -1	작성일 : 17-11-17 23:46

글쓴이 : 관리자

디지털인쇄 <잉크젯 디지털 인쇄 -1>

잉크젯 방식은 미세한 노즐에서 잉크를 분사하여 기록하는 것으로, 잉크의 토출 모드에 따라 연속 분사, 간헐 분사, 드롭온디맨드의 세 가지 방식으로 분류된다. 현재 가장 많이 사용되는 드롭온디맨드는 다시 피에조식, 서멀식, 정전식으로 분류된다. 그중에서 열로 거품을 확장시켜 잉크를 분사하는 서멀식과 전압을 가하여 그 압력으로 잉크를 분사하는 피에조식의 두 가지가 주로 사용되고 있다.

- 잉크젯 잉크의 종류 및 구성요소
고전적인 잉크젯 잉크는 색재(Colorant), 바인더(Binder), 용매(Carrier liquid), 첨가제(Additive)로 구성되며, 네 가지 성분은 잉크의 적용 범위와 헤드에 따라 다양하게 조성된다. 그리고 용매에 따라 수성, 솔벤트, 오일, UV 경화 잉크로 구분한다. 가장 많이 접하는 수성잉크에 대해 자세히 설명하고, 나머지 잉크(솔벤트, 오일, UV잉크 등)의 ㄱ성에 대해서는 용매의 차이라고 보면 되기 때문에 생략한다. 현재 잉크젯 잉크의 대부분을 사용하고 있는 잉크가 수성잉크이다. 국내 사무용 잉크의 전체가 수성이라고 이야기해도 무방할 정도로 수성잉크가 차지하는 비율은 굉장히 높으며, 실사 잉크의 경우 수성잉크 비중이 대략 80% 정도로 볼 수 있을 것이며 해외도 유사한 정도를 차지하고 있다.

①색재 - 색상을 구현하는 성분인 색재는 ‘염료와 안료’로 나누어지며, 일반적 특성은 염료는 물에 녹아 단 분자 상태를 유지하는 색소이고 안료는 물에 녹지 않아 임의의 분산 상태를 유지해야 하는 입자이다. 염료는 물감, 안료는 돌가루 정도로 생각하면 쉽게 이해할 수 있을 것이다.

②바인더(Binder) - 용매가 증발한 후 잉크의 형태를 구성하는 고분자 물질이다. 종이에는 거의 사용하지 않지만 필름이나 금속 표면에 프린팅 할 경우 표면에 막을 형성해 Colorant를 보호하는 역할을 한다.
바인더는 색재와 더불어 잉크의 핵심을 이루는 물질로 색재, 첨가제(Additive) 등을 기질에 고정시키고 이들을 주위 환경이나 화학물질로부터 보호한다. 바인더는 사무용 잉크젯 잉크에는 거의 소량 사용되나 산업용 잉크젯 잉크에는 약 5% 이상 함유되어 있다. 전형적인 바인더는 점탄성적 성질, 분자량, 분자구조, 용해도, 유변학적 성질, 다른 잉크와의 상용성 등이 전체 잉크 조성에 영향을 미친다.

③용매(Carrier) - 잉크젯 잉크의 50% 이상을 구성하며 적용 기질이나 헤드의 성질에 따라 다양한 물질이 사용된다. 잉크의 주성분으로 색을 나타내는 Colorant(염/안료)와 바인더 등을 프린터 헤드에서 기판까지 전달해 주는 역할을 한다. 용매 혹은 Solvent라 부르는데 잉크 원료를 기질까지 전달하는 의미로 ‘Carrier’라 한다. 수성은 가장 보편적으로 사용되는 Carrier로 인체에 무해하고 냄새가 없으며 다루기 쉬워 대부분의 사무용 잉크에 사용된다. 빠른 건조를 위해서는 ketone 또는 alcohol 등의 Carrier가 사용되고 공극이 많은 기질 (예-종이)에는 흡수가 필요한 경우 Oil 또는 Glycol 등 건조가 느리거나 일어나지 않는 Carrier를 사용한다. 대개의 경우 두 개 이상의 Carrier가 홉합되거나 첨가제(additive)를 사용하여 Carrier의 성질을 조절한다.
일반적으로 사무용 잉크젯 잉크는 노즐내 잉크의 건조를 방지하기 위해 습윤제(humectant)를 첨가하는데 주로 humectant는 glycerol과 같은 친수성 혼합물이다. 색재의 용해도를 증가하기 위해 pyroildone 같은 물질을 혼합하는 경우도 있다.

④첨가제(additive) - 잉크의 점도와 conductivity, 표면장력, 계면활성제 등으로 필요한 물질을 소량 첨가한다. 잉크의 최종 사용자인 소비자들의 취향을 만족시키는 마지막 조절 인자이다. 예를 들면 수성 잉크의 경우 잉크내 미생물의 성장을 억제시키기 위한 방부제나 안정적인 pH를 유지하기 위한 완충제, 노즐 건조 방지를 위한 계면활성제 등을 들 수 있다. 이 중 프린팅 이미지를 결정하는 요인은 대부분 바인더와 Colorant에 의해 결정된다. 즉, 방울 형성과 내구성, 안정성 등에 관한 주요 인자이며 달리 얘기하면 바인더와 Colorant에 의한 문제점이 가장 많이 발생한다.

용제 타입의 경우 잉크는 헤드에서 젯팅되어 기판에 떨어질 때 오버플로우에 의한 잉크 간의 혼색 염려가 있다. 따라서 현재는 기판과 뱅크(bank)라 불리는 블랙매트릭스와 잉크와의 극성 차이를 조절하여 이 문제를 해결하고 있다. 따라서 현재는 같은 컬러를 한 번씩 도포하여 총 세 번 도포하는 방식을 이용하고 있으나 R,G,B 세 가지 컬러를 동시에 잉크젯으로 도포하기 위해서는 잉크 방울의 제어에 더 세밀할 프로세스가 필요하다.
열경화 타입 용제형 잉크를 셀에 도핑한 후 경화를 거치게 되면 용제의 비점고하 암료의 분산성 때문에 뱅크 주변부와 셀의 중심부에 단차가 발생한다. 단차가 발생하면 휘도가 저하되고 셀의 신뢰성이 약화되어 화질에 영향을 미치는 등 문제가 발생하게 되므로 이를 해결하기 위해 잉크의 잔막률 변화, 용제의 휘발 조건 조절 등 잉크의 물성 제어가 필요하다.