印刷中紙張扇形擴張現象研究及解決方法

馬雪峰

（上海光華印刷機械有限公司，上海200436）

扇形擴張是膠版印刷中套印不準的一種[1]，俗稱甩角，是指紙張在印刷中拖梢兩角尺寸擴張而出現套印不準的現象，具體表現為拖梢處十字套印線對不齊，由外向內分別為1、2、3、4色排列。此現象產生的主要原因是：紙張經過第1色印刷時，會受到潤版液、印刷壓力等的影響，使紙張發生塑性變形而向兩角延伸；此時因咬牙的作用，變形較小，越靠近拖梢，發生變形的情況就越明顯。當印刷第2色時，紙張因發生塑性變形，拖梢尺寸比印刷第1色時偏大，而印版上的圖文及十字套印線還是一定的；因此，通過油墨轉印下來的圖文及十字套印線會印在第1色內。以此類推，第3、4色會分別印在第2色內，但后續十字套印線之間的距離因紙張變形較第1次印刷時小，故不會像第1、2色之間那么明顯（見圖1）。

扇形擴張在印刷品上的表現包括[2]：① 在印刷大幅面印刷品時明顯；② 在印刷薄紙時嚴重；③ 在多色印刷機上均從第1色開始陸續縮小。

通過上述對紙張在印刷中發生扇形擴張的原因分析可知，這是現代膠印印刷技術條件下必然存在的一種物理現象，不能根本解決。怎樣改善并降低紙張扇形擴張現象是本文討論的重點。

圖1 扇形擴張在印刷品上的情況圖

1 從印刷耗材上進行控制

1.1 紙 張

紙張主要由纖維素組成，而纖維素又是親水性很強的物質，其具有很強的吸水性和脫水性。紙張在存放、運輸以及印刷過程中，由于溫度和濕度的變化會引起紙張含水量的變化，導致膨脹和收縮。紙張水分變化引起紙張尺寸變化的原因主要包括：紙張水分變化時，組成紙張的單根纖維可以吸收水分膨脹或失去水分收縮，使整個纖維形狀發生變化，從而引起紙張的尺寸變化；紙張內部存在氫鍵結合，紙張吸收或失去水分時，氫鍵的作用得到加強或削弱，使纖維互相拉緊或推開。紙張內部纖維因水分得失產生的形狀變化最終將導致紙張的尺寸變化，給印刷帶來不利影響。紙張紋理圖如圖2所示。

圖2 紙張紋理圖

為改善紙張的尺寸穩定性，通常要對紙張進行處理，處理的方法有以下2種。

（1）調濕（吊晾）處理。在比印刷車間相對濕度高6%～8%的晾紙間進行加濕處理或先放在較濕的地方加濕，再到印刷車間進行水分平衡，使紙張的含水量均勻穩定。裁切好的紙張用塑料膜封好，保持紙張水分。

（2）主動加濕。針對膠印采用水墨分離的原理，印刷時，紙張由于吸濕而產生變形。根據紙張水分變化的滯后效應，可以在正式印刷前將紙張印一遍水，主動加大紙張的含水量（俗稱“跑水”），讓紙張有一個預吸濕的過程，這樣在正式印刷時紙張變形量就會小很多。但該方法印刷成本較高，印刷廠很難接受。

由于紙張纖維有橫絲縷和縱絲縷之分，在外界環境一定的情況下，絲縷方向與非絲縷方向的變形量相差較大。故應根據走紙方向選擇合適的紙張。

1.2 橡皮布

不同型號、新舊不一的橡皮布，其傳水效果是不同的，印刷壓力也不同，這樣會影響到紙張在印刷中的變形情況；因此，應盡量采用同型號、同規格、新舊一致的橡皮布。橡皮布外型圖如圖3所示。

圖3 橡皮布外型圖

1.3 潤版液

膠印利用水墨不相混溶的原理來進行生產。水是膠印生產必不可少的條件。印版非印刷區域吸水斥墨，印刷區域吸墨斥水。在印刷時，構成文字或圖案的油墨通過橡皮布向紙張轉印過程中，水也會同時相應地轉移到紙上；因此，必須控制印刷過程中潤版液的用量，盡量減少水墨的用量，特別是第1色的用水量；在膠印印刷中，第1色的水量是決定紙張吸水擴張對套印精度影響的主要因素。

2 從印刷工藝上進行控制

2.1 印版補償法

紙張發生扇形擴張，第1色紙張變形最大，后續色陸續減少。根據這種情況，可通過印版補償紙張變形的方法，即印前制版時對2、3、4色的圖案略微擴大，或是第1色圖案略微縮小，以補償紙張的變形，但該方法要求操作人員經驗豐富，且要有專門的印前設備。

2.2 改包襯法

將2～4色的橡皮布的襯墊減少約0.03～0.05 mm，這樣做可以使已經發生的紙張扇形擴張現象有所收斂，但這對操作者提出了一定的經驗要求，以掌握尺度。

2.3 排版工藝法

由于膠印水墨不相混溶的基本原理，在拼版時要考慮整版面上圖文部分及非圖文部分的對稱性，將套印要求高的圖文部分放在咬口，盡量避免紙張變形對套印的影響[3]。

3 從印刷設備上進行改進控制

印刷機（見圖4）正向著多色、高質量、高效化的方向發展。雖然印刷機在機械原理和結構上并沒有發生根本變化，但從提高質量、效率等方面進行了一些改進，包括對處理印刷中紙張扇形擴張方面。現從機械結構方面分析怎樣從設計上改善紙張扇形擴張的方法。

圖4 印刷機外型圖

3.1 咬牙的改進

現代印刷機咬牙墊采用有硬牙墊和軟牙墊兩種形式，咬牙采用也有硬牙片和軟牙片兩種形式[1]。無論采用哪種形式，基底材料都采用高強度合金鋼材料，保證紙張在印刷過程中的平穩。紙張在印刷過程中受到壓延力向后的拉力，如果沒有足夠的咬力來維持紙張的穩定，壓印時紙張容易在壓印滾筒上產生相對滑移，并且這種滑移會在紙尾處放大，引起紙張扇形擴張。

對于采用軟牙墊、硬牙紙片的咬牙結構，通過改變壓印滾筒牙墊的高低，可以使紙張扇形擴張得到一定改善，具體做法如下：① 將第1色壓印滾筒兩端牙墊墊高一些，這樣高出的牙墊首先接觸壓力，使拖梢兩角受力內斂；② 將第2～4色壓印滾筒中間牙墊墊高一些，這樣兩端后接觸壓力，使紙張在印刷前產生一定的擴張，減少在印刷過程中的變形，具體調整數據見圖5。這樣1色的紙張略微內斂，2～4色紙張略微擴張可以抵消紙張在1色受壓變形大，2～4色變形小的趨勢，使十字套印線誤差減小。對于采用硬牙墊、軟牙片或硬牙墊、硬牙片的咬牙結構，作用沒有那么明顯。對于采用軟牙墊、硬牙紙片的咬牙結構，作用相對比較明顯。

圖5 壓印滾筒牙墊調整示意圖（0.01 mm）

3.2 拖梢版夾采用分段式進行調節

印刷機版夾如圖6所示。拖梢版夾3一般設計成2層3段式，既可通過頂滾枕螺釘1來進行整個版夾的移動，又可以通過調版螺釘4來調節左右2塊版夾進行印版的拉版縮版。

圖6 印版滾筒版夾示意圖

若在印刷品上發現有紙張扇形擴張現象引起的套印問題，可通過松開頂滾枕螺釘1，調節頂版螺釘7進行徑向拉版，通過調版螺釘4進行軸向拉版縮版。調整完成后將頂滾枕螺釘1繼續頂住滾枕8。

3.3 遞紙器采用防扇形擴張裝置

由于分段式拖梢版夾只能對紙尾部的紙張扇形擴張作用比較明顯，但對紙張中部的作用不大，故現代印刷機提出了在遞紙器上增加防扇形擴張裝置，具體結構如圖7所示。

圖7 防扇形擴張裝置示意圖

其工作原理是使紙張在進入印刷前先發生扇形擴張，以減少在印刷中的變形，從而提高套印精度。具體做法：當紙張在印刷機前規處定位咬紙時，遞紙器由于防扇形擴張裝置的作用，使咬牙軸發生向主機處的變形，造成遞紙軸兩邊咬紙多、中間咬紙相對減少的現象。在遞紙器咬住紙張離開后，防扇形擴張裝置對遞紙器的作用消失，遞紙器咬牙軸回復原形，紙張受到作用力發生扇形擴張，從而使紙張在進入印刷前已發生塑性變形（見圖8[1]）。防扇形擴張裝置的調節范圍約為0.30 mm，而且不同厚度、不同大小的紙張其調節量不同。另外，在不需要調節時，可將該機構回復0位，減少防扇形擴張裝置對遞紙軸的受力。

圖8 防扇形擴張裝置作用下遞紙器變化示意圖

4 結 語

印刷是一種復雜的過程，其牽涉到物理學、化學、機械、電氣等諸多方面，某一環境發生變化都會對印刷產生影響；因此，對于紙張的扇形擴張研究是一項長期的工作，需要我們繼續研究，不斷尋找新的解決方案來解決此問題。本文通過分析印刷中紙張扇形擴張產生原理以及利用機械結構改進、印刷工藝修正、印刷材料控制等方法基本能解決扇形擴張現象。

[1] 王良兵.散尾現象產生原因及解決方案[J].印刷技術，2006（3）：68－69.

[2] 寧榮華.膠印機甩角現象分析[J].印刷技術，2004（5）：77.

[3] 慧聰商情.關于印刷中甩角的幾個問題的探討[EB／OL].（2003－07－01）[2011－05－17].http：／／info.printing.hc360.com／HTML／001／010／002／9008.htm.