紙張印刷墨斑檢測方法初探

歐海龍 陳春霞 黎偉波 徐梅英 鄧健信王玉峰，2 陳健鴻 邱玉桂，2

(1.廣東省東莞市質量監督檢測中心國家紙制品質量監督檢驗中心，廣東東莞，523808;2.華南理工大學制漿造紙工程國家重點實驗室，廣東廣州，510640)

紙張印刷墨斑檢測方法初探

歐海龍1陳春霞1黎偉波1徐梅英1鄧健信1王玉峰1，2陳健鴻1邱玉桂1，2

(1.廣東省東莞市質量監督檢測中心國家紙制品質量監督檢驗中心，廣東東莞，523808;2.華南理工大學制漿造紙工程國家重點實驗室，廣東廣州，510640)

使用IGT印刷適性儀，對新聞紙、單面涂布白紙板和銅版紙的印刷墨斑變化規律及檢測方法進行探討。實驗結果表明，由于試樣本身質量的差異，新聞紙優化的印刷條件中除油墨量0.10 mL相同外，印刷壓力和速度均不相同;涂布白紙板 (F)和銅版紙E優化的印刷條件為:油墨量0.20 mL、印刷壓力325 N、速度0.4 m/s;涂布白紙板 (H)優化的印刷條件為:油墨量0.05 mL、印刷壓力525 N、速度0.3 m/s，光譜法與主觀判定結果一致性較好。實驗結果也表明，兩種主觀判定結果的一致性較好;3種客觀判定方法中，光譜法和PTS法判定結果較穩定，與主觀判定的一致性也較好，經進一步完善，可望作為評價紙張印刷墨斑的新方法。

新聞紙;銅版紙;單面涂布白紙板;印刷墨斑;主觀判定;客觀判定

紙張的印刷能力和印刷質量是當今印刷業所考慮的兩個重要因素，擁有高品質的圖像質量是最基本的要求。然而，在高速印刷過程中，紙張與油墨并不能完全達到理想的接觸狀態，因而對印品產生了許多不良影響，其中之一就是墨斑。

墨斑是指在印品表面形成的顏色不正常、深淺不均勻的斑點或條紋［1］，受紙張吸收性和平滑度的影響最大。墨斑主要有4種形式:轉印墨斑、印刷墨斑、水擾墨斑及濕粘印墨斑［2］。其中印刷墨斑是由于紙張吸墨性的不均勻或油墨由橡皮布向紙張的轉移能力變差而引起的。

目前以墨斑為指標來評價紙張印后性能的比較少，而且基本采用視覺判定的主觀判定方法，該法的判定結果受主觀的影響比較大。進行墨斑的實驗室測試方法研究，系統地比較墨斑的表現效果，從而有利于通過實驗室實驗，探索合適的檢測手段來預評估印刷效果。本課題對幾種不同紙張進行墨斑變化的印刷實驗及測定，并結合墨斑的主客觀判定方法，對測試結果進行定量分析，以期為紙張在實際印刷過程中印刷墨斑的變化規律及檢測方法提供參考。

1 實驗

1.1 儀器

AIC2-5T2000型IGT印刷適性儀，HSIU4高速勻墨儀;德國PTS公司的DOMAS定量分析軟件。

1.2 原材料

實驗用Huber墨斑測試油墨，選用47 g/m2新聞紙 (A)、47 g/m2新聞紙 (B)、400 g/m2單面涂布白紙板 (F)、300 g/m2單面涂布白紙板 (H)、150 g/m2銅版紙 (E)共5個紙樣進行實驗，5個紙樣表面物理性能的檢測結果見文獻 ［3］。

1.3 實驗方法

在溫度 (23±1)℃、相對濕度 (50±2)%的恒溫恒濕條件下，紙樣、油墨、儀器均預處理6 h以上，進行5個紙樣的印刷墨斑測試實驗。

(1)使用Huber墨斑測試油墨，墨膜厚度2.4 μm(即0.10 mL)或其他油墨量。

(2)注墨0.1mL或其他油墨量進行勻墨，勻墨過程中不補加油墨。

(3)調節印刷儀上輥的壓力為625 N，并調節合適的間隙。

(4)調節速度為勻速0.2 m/s。

(5)計時15 s(首次印刷可無需等待)，再更換一個干凈的印刷盤進行3次印刷。

其余步驟同文獻 ［4］。

由于紙張吸墨性的不均勻會使得油墨由橡皮布向紙張的轉移能力變差，采用1.3實驗方法，使油墨在紙張和印刷盤之間轉移達到平衡。對于同一紙張，通過改變油墨量、壓力、速度進行三因素三水平的正交實驗(見表1)，以獲取不同墨斑效果的紙樣，便于后續主客觀判定及相關性分析。

1.4 結果分析

對5個紙樣印刷墨斑的結果進行成對比較法的主觀判定 (2人組合及4人組合)和DOMAS定量分析軟件 (灰度法、PTS法、光譜法)的客觀判定，具體方法參照文獻 ［5］。

表1 印刷墨斑正交實驗

成對比較法所得墨斑指數數值越大，排序越靠前，墨斑越少;DOMAS定量分析所得黑斑不均勻性指數數值越小，排序越靠前，墨斑越少。

2 結果與討論

2.1 47 g/m2新聞紙 (A)結果分析

新聞紙 (A)測試結果見表2，主客觀評定結果的相關性見表3，正交實驗結果分析見圖1。

由表2可見，試樣1、2、3的主客觀判定結果差異最大，其中主觀判定結果與灰度法差別最大;試樣4、5的主客觀差異較小，但灰度法差別最大;試樣6、10的主客觀差異較小;試樣7、8、9的主客觀差異較大，主觀判定效果較好，3種客觀判定之間的一致性也較好。優選出的印刷條件為0.10 mL油墨、印刷壓力325 N、速度0.3 m/s，即試樣4，主客觀評定效果均較好。

表2 新聞紙 (A)印刷墨斑的主客觀分析結果

表3 新聞紙 (A)印刷墨斑主客觀評定結果的相關性

圖1 新聞紙 (A)印刷墨斑正交實驗結果分析

由表3可見，主觀判定2人組合與4人組合的相關性很高，R值超過0.96;主客觀評定結果相關性較差，R值低于0.5;4人組合與客觀判定的相關性稍好一點;主觀判定與光譜法的相關性稍好;3種客觀評定結果的相關性較強，尤以光譜法與PTS法分析結果相關性最好。

從圖1可看出，主客觀判定受油墨量的影響最大，速度次之，壓力的影響最小。灰度法在油墨量最大、壓力中等、速度最小時墨斑嚴重;在油墨量最少、壓力最小、速度中等時墨斑最少，優化條件為a1b1c2。PTS法在油墨量最大、壓力最大、速度最小時墨斑嚴重;在油墨量中等、壓力中等、速度中等時墨斑最少，優化條件為a2b2c2。光譜法在油墨量最大、壓力最小、速度最小時墨斑嚴重;在油墨量中等、壓力最大、速度中等時墨斑最少，優化條件為a2b3c2。2人組合及4人組合在油墨量最少、壓力最大、速度最小時墨斑嚴重;在油墨量中等、壓力最小、速度中等時墨斑最少，優化條件為a2b1c2。

影響主客觀判定最主要的因素都是油墨量，灰度法是在最少供墨量時效果較好，主觀及其他兩種客觀判定結果是在油墨量中等時較好，因此灰度法與主觀判定一致性差。但主觀判定與PTS法和光譜法判定結果一致性也不好，因為主觀判定在油墨量最少時墨斑最嚴重，而PTS法和光譜法則在油墨量最多時墨斑最嚴重。該組實驗在油墨量0.05 mL時達到灰度法較好的印刷效果，客觀判定所得墨斑最少;但隨著油墨量的增加，印樣顏色的加深，導致主觀判定效果較好，因此加大油墨量至中等墨量時，主觀判定墨斑較少，且PTS法和光譜法判定墨斑也較少。

2.2 47 g/m新聞紙 (B)結果分析

2

新聞紙 (B)測試結果見表4，主客觀評定結果的相關性見表5，正交實驗結果分析見圖2。

表4 新聞紙 (B)印刷墨斑的主客觀分析結果

表5 新聞紙 (B)印刷墨斑主客觀評定結果的相關性

圖2 新聞紙 (B)印刷墨斑正交實驗結果分析

由表4可見，試樣1的灰度法判定幾乎與主觀判定、PTS法及光譜法相反，試樣1印刷效果差，灰度法判定準確度低;試樣2、3的主觀判定效果較差而客觀判定效果較好，但光譜法與主觀判定結果一致性較好;試樣4的主觀判定效果較差，客觀判定效果較好，灰度法與主觀判定一致性好;試樣5、9、10的主客觀差異較小，但均表現為灰度法判定差異較大;試樣6、7的主客觀判定結果差異較大，試樣8的差異很小。優選條件為0.10 mL油墨、印刷壓力625 N、速度0.4 m/s，即試樣5。

由表5可見，主觀判定2人組合與4人組合的相關性很高，R值超過0.97;主客觀評定結果相關性較差，尤其是灰度法，但光譜法較高，R值超過0.7;3種客觀評定結果的相關性較差，但光譜法和PTS法的相關性較好。

圖2結果表明，灰度法和光譜法、2人組合主觀判定的影響因素是油墨量的影響最大，速度次之，壓力的影響最小;PTS法的影響因素為:速度第一、油墨量第二、壓力第三;4人組合時依次受油墨量、壓力、速度的影響。

灰度法在油墨量最多、壓力最大、速度中等時墨斑嚴重;在油墨量最少、壓力最小、速度最小時墨斑最少，優化條件為a1b1c1。PTS法在油墨量最多、壓力最小、速度最小時墨斑嚴重;油墨量中等、壓力中等、速度最大時墨斑最少，優化條件為a2b2c3。光譜法在油墨量最少、壓力最小、速度最小時墨斑嚴重;在油墨量中等、壓力中等、速度最大時墨斑最少，優化條件:a2b2c3。2人組合及4人組合在油墨量最少、壓力中等、速度最小時墨斑嚴重;在油墨量中等、壓力最大、速度最大時墨斑最少，優化條件為a2b3c3。

灰度法是在最少油墨量時效果較好，主觀判定結果與灰度法以外的兩種客觀判定是在油墨量中等時較好。主客觀判定結果受3個因素的影響不一致，判定一致性較差。但主觀判定結果與光譜法受3個因素的影響一致性較好。該組實驗在油墨量0.10 mL時達到主客觀判定較好的印刷效果，分析所得墨斑最少。而灰度法則在0.05 mL油墨量時效果最好。

2.3 單面涂布白紙板 (H)結果分析

單面涂布白紙板 (H)測試結果見表6，主客觀評定結果的相關性見表7，正交實驗結果分析見圖3。

表6 單面涂布白紙板 (H)印刷墨斑主客觀分析結果

表7 單面涂布白紙板 (H)印刷墨斑主客觀評定結果的相關性

圖3 單面涂布白紙板 (H)印刷墨斑正交實驗結果分析

由表6可見，試樣1的灰度法和PTS法 (尤其是前者)與主觀判定差異大，光譜法與主觀判定一致性較好;試樣2、3、5的主觀判定一致性好，但光譜法有所偏差;試樣4的主客觀差異較小;試樣6、9的主客觀判定差異較大，主觀評定效果較好，光譜法與主觀判定結果差別較小，其他客觀分析效果較差;試樣10的灰度法分析偏離稍大。試樣7、8的差異大，主觀判定結果較差但客觀判定較好些，尤其試樣7的PTS法及試樣8的光譜法差別最大。優化條件為0.05 mL油墨、印刷壓力525 N、速度0.3 m/s、即試樣2。

由表7可見，主觀判定2人組合與4人組合的相關性較高，R值超過0.87;主客觀評定結果相關性很差，但光譜法相對較好，尤以4人組合與光譜法好些;3種客觀評定結果的相關性較差，但灰度法與PTS法分析結果的相關性較好。

圖3結果表明，灰度法和PTS法、4人組合受壓力的影響最大，速度次之，油墨量的影響最小;光譜法的影響因素依次為油墨量、速度、壓力;2人組合時的影響依次是速度、壓力、油墨量。灰度法在油墨量最多、壓力最大、速度中等時墨斑嚴重;在油墨量最少、壓力最小、速度最低時墨斑最少，優化條件為a1b1c1。PTS法在油墨量最多、壓力最大、速度中等時墨斑嚴重;在油墨量中等、壓力最小、速度最小時墨斑最少，優化條件為a2b1c1。光譜法在油墨量中等、壓力最小、速度最大時墨斑嚴重;油墨量最多、壓力最大、速度中等時墨斑最少，優化條件為a3b3c2。2人組合在油墨量最少、壓力最小、速度最大時墨斑嚴重;在油墨量中等、壓力中等、速度中等時墨斑最少，優化條件為a2b2c2。4人組合在油墨量最少、壓力最小、速度最大時墨斑嚴重;在油墨量最多、壓力中等、速度中等時墨斑最少，優化條件為a3b2c2。

影響灰度法、PTS法、4人組合的最主要因素都是壓力，但光譜法最主要受油墨量的影響，2人組合主要受速度的影響。灰度法是在最少油墨量時效果較好，PTS法及2人組合結果是在中等供墨量時效果較好，光譜法及4人組合是在最大油墨量時效果較好。主客觀判定結果受3個因素的影響不一致，判定一致性較差，但光譜法與主觀評定一致性較好。該組實驗在油墨量0.10 mL時灰度法達到較好的印刷效果，所得墨斑最少;隨著油墨量的增加、印樣顏色的加深，導致2人組合效果較好，因此加大油墨量至中等墨量時，主觀判定墨斑較少，且PTS法也得到較好的效果;但隨著油墨量的進一步增加，導致4人組合效果較好，因此加大油墨量至最大墨量時，主觀判定墨斑較少，且光譜法也得到較好的效果。

2.4 單面涂布白紙板 (F)結果分析

單面涂布白紙板 (F)測試結果見表8。主客觀評定結果的相關性見表9。

由表8可見，試樣1、2、3、8的主客觀判定差異大，3種客觀判定一致性較好，但主觀判定結果較差，客觀判定結果較好;試樣4、7的主客觀一致性較好;試樣5、6、9、10的主客觀判定差異較大，主觀評定效果較好，但客觀判定效果較差;試樣9的光譜法與主觀判定結果一致性較好。優化條件為0.20 mL油墨、印刷壓力325 N、速度0.4 m/s，即試樣7。

由表9可見，主觀判定2人組合與4人組合的相關性很高，R值超過0.94;主客觀評定結果相關性很差，但光譜法相對較好，尤其是4人組合與光譜法;3種客觀評定結果的相關性較差，但灰度法與PTS法的相關性較好。

正交實驗結果表明，灰度法受油墨量的影響最大，壓力次之，速度的影響最小;PTS法的影響因素依次為壓力、速度、油墨量;光譜法及主觀判定法影響因素依次為油墨量、速度、壓力。灰度法在油墨量中等、壓力最大、速度中等時墨斑嚴重;在油墨量最少、壓力最小、速度最大時墨斑最少，優化條件為a1b1c3。PTS法在油墨量中等、壓力最大、速度中等時墨斑嚴重;在油墨量最大、壓力中等、速度最小時墨斑最少，優化條件為a3b2c1。光譜法在油墨量中等、壓力中等、速度最大時墨斑嚴重;在油墨量最多、壓力最小、速度中等時墨斑最少，優化條件為a3b1c2。2人組合及4人組合均在油墨量最少、壓力中等、速度最小時墨斑嚴重;在油墨量最多、壓力最大、速度中等時墨斑最少，優化條件為a3b3c2。

影響灰度法、光譜法、主觀判定的最主要因素是油墨量，但PTS法主要受壓力的影響。灰度法是在最少油墨量時效果較好，PTS法、光譜法及主觀判定結果是在最大油墨量時效果較好。主客觀判定結果受3個因素的影響不一致，判定一致性較差。該組實驗在油墨量0.05 mL時達到灰度法判定較好的印刷效果，分析所得墨斑最少;但隨著油墨量的增加、印樣顏色的加深，導致主觀判定效果較好，因此加大油墨量至最大墨量時，主觀判定墨斑較少，且PTS法和光譜法判定得到較好的效果。

2.5 銅版紙 (E)結果分析

銅版紙E測試結果見表10。主客觀評定結果的相關性見表11。由表10可見，試樣1的主客觀判定差異大，灰度法差別最大，試樣1的印刷效果很差，因此灰度法判定結果不準確;試樣2、3的主客觀差異較大，主觀判定效果較差，但客觀判定效果較好，但試樣3的PTS法與主觀一致性較好;試樣4的灰度法判定差異較大，試樣5、6的主觀判定效果較好，但客觀判定效果較差;試樣7的主客觀完全一致;試樣8、9、10的主客觀一致性較好，但灰度法的偏差較大。優化條件為0.20 mL油墨、印刷壓力325 N、速度0.4 m/s，即試樣7，主客觀判定均為最好。

表9 單面涂布白紙板 (F)印刷墨斑主客觀評定結果的相關性

表10 銅版紙 (E)印刷墨斑主客觀分析結果

表11 銅版紙 (E)印刷墨斑主客觀評定結果的相關性

由表11可見，主觀判定2人組合與4人組合的相關性很高，R值超過0.98;主客觀評定結果相關性較好，但灰度法差;3種客觀評定結果的相關性較差，但光譜法與PTS法分析結果相關性較好。

正交實驗結果表明，灰度法受油墨量的影響最大，壓力次之，速度的影響最小;PTS法、光譜法、主觀判定的影響因素依次為:油墨量、速度、壓力。灰度法在油墨量中等、壓力中等、速度中等時墨斑嚴重;在油墨量最多、壓力最小、速度最大時墨斑最少，優化條件為a3b1c3。PTS法及光譜法在油墨量最少、壓力最小、速度最小時墨斑嚴重;在油墨量最多、壓力中等、速度最大時墨斑最少，優化條件為a3b2c3。2人組合在油墨量最少、壓力中等、速度最小時墨斑嚴重;在油墨量最多、壓力最大、速度最大時墨斑最少，優化條件為a3b3c3。4人組合在油墨量最少、壓力最小、速度最小時墨斑嚴重;油墨量最多、壓力最大、速度最大時墨斑最少，優化條件為a3b3c3。

影響主客觀判定最主要的因素都是油墨量。主客觀判定結果都是在最大油墨量時效果較好，主客觀判定結果受3個因素的影響較一致，判定一致性較好，但主觀判定與灰度法一致性較差。該組實驗在油墨量0.20 mL時達到主客觀判定較好的印刷效果，客觀判定所得墨斑最少。

3 結論

3.1 新聞紙 (A)印刷墨斑實驗優化的印刷條件為油墨量0.10 mL、印刷壓力325 N、速度0.3 m/s。客觀判定特別是灰度法與主觀判定的一致性差。

3.2 新聞紙 (B)優化的印刷條件為油墨量0.10 mL、印刷壓力625 N、速度0.4 m/s。主客觀判定結果受3個因素的影響不一致，判定一致性較差;但主觀判定與光譜法判定的一致性較好。

3.3 單面涂布白紙板 (H)優化的印刷條件為油墨量0.05 mL、印刷壓力525 N、速度0.3 m/s。主客觀判定結果受3個因素的影響不一致，判定一致性較差，但光譜法與主觀判定一致性較好。

3.4 單面涂布白紙板 (F)優化的印刷條件為油墨量0.20 mL、印刷壓力325 N、速度0.4 m/s。主客觀判定結果受3個因素的影響不一致，判定一致性較差。

3.5 銅版紙 (E)優化的印刷條件與單面涂布白紙板F相同，但主客觀判定結果受3個因素的影響較一致，判定一致性較好，但灰度法除外。

3.6 主觀判定2人組與4人組合的相關性較強，且較為穩定;本實驗用的成對比較法分析結果較為穩定可靠。3種客觀分析方法的相關性不穩定。

3.7 3 種客觀判定方法中，光譜法與主觀判定的一致性最好，PTS法次之，灰度法最差。

3.8 3 種客觀判定方法中，由于灰度法受樣品密度和顏色的影響最大，具有一定局限性，而光譜法和PTS法受這些因素的影響很小，判定結果穩定性較強。

［1］ 劉春林，臧冬娟，張逸新，等．印刷“墨斑”成因分析與控制［J］．上海造紙，2007，38(1):19．

［2］ Nancy Plowman Sandreuter．Predicting print mottle:a method of differentiating between three types of mottle［J］．Tappi Journal，1994，77(7):173．

［3］ 陳春霞，歐海龍，邱玉桂，等．紙張油墨轉移性能的測試方法探討［J］．中國造紙，2009，28(11):22．

［4］ 陳春霞，徐梅英，鄧健信，等．紙張轉印墨斑檢測方法初探［J］．中國造紙，2011，30(4):11．

［5］ 陳春霞，鄧健信，徐梅英，等．紙張墨斑性能檢測方法研究初探［J］．中國造紙，2011，30(1):28．

Studies on Print Mottle of Printing Paper

OU Hai-long1CHEN Chun-xia1，*LI Wei-bo1XU Mei-ying1DENG Jian-xin1WANG Yu-feng1，2CHEN Jian-hong1QIU Yu-gui1，2
(1．Dongguan Quality Supervision Testing Center，Dongguan，Guangdong Province，523808;2．State Key Lab of Pulp and Paper Engineering，South China University of Technology，Guangzhou，Guangdong Province，510640)

This paper evaluates the print mottle in the prints of different kinds of paper such as color offset newsprint，art paper and single coated paper．Results showed that the optimized conditions for the two kinds of newsprint A ＆ B are different except for the ink amount of 0．1 mL．The optimized conditions of the single coated paper F and art paper E are as follows:ink amount 0．2 mL，printing pressure 325 N，printing speed 0．4 m/s．There exists inconsistent correlation between objective quantitative assessment of mottling and subjective evaluation for F，however there is good correlation for E．The optimized conditions of the single coated paper H are as follows:ink amount 0．05 mL，printing pressure 525 N，printing speed 0．3 m/s．Results show that there exists consistent correlation between 2 groups and 4 groups subjective evaluation of mottling．Among the three digital analysis methods，power spectrum analysis correlates the most closely with the visual results，then the PTS method．And the grey value method correlates the least．So the power spectrum analysis and the PTS method are expected to be a new method for evaluation of the print mottle．

color offset newsprint;art paper;single coated paper;print mottle;subjective evaluation;objective quantitative assessment

TS801.41

A

0254-508X(2011)05-0035-07

歐海龍先生，碩士，高級工程師;主要從事輕工產品檢測及標準化研究工作。

(*E-mail:jane01212000@126．com)

2010-12-13(修改稿)

本課題為國家質檢總局立項科研項目 (2007QK298)。

(責任編輯:常 青)