纸张印刷墨斑检测方法初探

欧海龙 陈春霞 黎伟波 徐梅英 邓健信王玉峰，2 陈健鸿 邱玉桂，2

(1.广东省东莞市质量监督检测中心国家纸制品质量监督检验中心，广东东莞，523808;2.华南理工大学制浆造纸工程国家重点实验室，广东广州，510640)

纸张印刷墨斑检测方法初探

欧海龙1陈春霞1黎伟波1徐梅英1邓健信1王玉峰1，2陈健鸿1邱玉桂1，2

(1.广东省东莞市质量监督检测中心国家纸制品质量监督检验中心，广东东莞，523808;2.华南理工大学制浆造纸工程国家重点实验室，广东广州，510640)

使用IGT印刷适性仪，对新闻纸、单面涂布白纸板和铜版纸的印刷墨斑变化规律及检测方法进行探讨。实验结果表明，由于试样本身质量的差异，新闻纸优化的印刷条件中除油墨量0.10 mL相同外，印刷压力和速度均不相同;涂布白纸板 (F)和铜版纸E优化的印刷条件为:油墨量0.20 mL、印刷压力325 N、速度0.4 m/s;涂布白纸板 (H)优化的印刷条件为:油墨量0.05 mL、印刷压力525 N、速度0.3 m/s，光谱法与主观判定结果一致性较好。实验结果也表明，两种主观判定结果的一致性较好;3种客观判定方法中，光谱法和PTS法判定结果较稳定，与主观判定的一致性也较好，经进一步完善，可望作为评价纸张印刷墨斑的新方法。

新闻纸;铜版纸;单面涂布白纸板;印刷墨斑;主观判定;客观判定

纸张的印刷能力和印刷质量是当今印刷业所考虑的两个重要因素，拥有高品质的图像质量是最基本的要求。然而，在高速印刷过程中，纸张与油墨并不能完全达到理想的接触状态，因而对印品产生了许多不良影响，其中之一就是墨斑。

墨斑是指在印品表面形成的颜色不正常、深浅不均匀的斑点或条纹［1］，受纸张吸收性和平滑度的影响最大。墨斑主要有4种形式:转印墨斑、印刷墨斑、水扰墨斑及湿粘印墨斑［2］。其中印刷墨斑是由于纸张吸墨性的不均匀或油墨由橡皮布向纸张的转移能力变差而引起的。

目前以墨斑为指标来评价纸张印后性能的比较少，而且基本采用视觉判定的主观判定方法，该法的判定结果受主观的影响比较大。进行墨斑的实验室测试方法研究，系统地比较墨斑的表现效果，从而有利于通过实验室实验，探索合适的检测手段来预评估印刷效果。本课题对几种不同纸张进行墨斑变化的印刷实验及测定，并结合墨斑的主客观判定方法，对测试结果进行定量分析，以期为纸张在实际印刷过程中印刷墨斑的变化规律及检测方法提供参考。

1 实验

1.1 仪器

AIC2-5T2000型IGT印刷适性仪，HSIU4高速匀墨仪;德国PTS公司的DOMAS定量分析软件。

1.2 原材料

实验用Huber墨斑测试油墨，选用47 g/m2新闻纸 (A)、47 g/m2新闻纸 (B)、400 g/m2单面涂布白纸板 (F)、300 g/m2单面涂布白纸板 (H)、150 g/m2铜版纸 (E)共5个纸样进行实验，5个纸样表面物理性能的检测结果见文献 ［3］。

1.3 实验方法

在温度 (23±1)℃、相对湿度 (50±2)%的恒温恒湿条件下，纸样、油墨、仪器均预处理6 h以上，进行5个纸样的印刷墨斑测试实验。

(1)使用Huber墨斑测试油墨，墨膜厚度2.4 μm(即0.10 mL)或其他油墨量。

(2)注墨0.1mL或其他油墨量进行匀墨，匀墨过程中不补加油墨。

(3)调节印刷仪上辊的压力为625 N，并调节合适的间隙。

(4)调节速度为匀速0.2 m/s。

(5)计时15 s(首次印刷可无需等待)，再更换一个干净的印刷盘进行3次印刷。

其余步骤同文献 ［4］。

由于纸张吸墨性的不均匀会使得油墨由橡皮布向纸张的转移能力变差，采用1.3实验方法，使油墨在纸张和印刷盘之间转移达到平衡。对于同一纸张，通过改变油墨量、压力、速度进行三因素三水平的正交实验(见表1)，以获取不同墨斑效果的纸样，便于后续主客观判定及相关性分析。

1.4 结果分析

对5个纸样印刷墨斑的结果进行成对比较法的主观判定 (2人组合及4人组合)和DOMAS定量分析软件 (灰度法、PTS法、光谱法)的客观判定，具体方法参照文献 ［5］。

表1 印刷墨斑正交实验

成对比较法所得墨斑指数数值越大，排序越靠前，墨斑越少;DOMAS定量分析所得黑斑不均匀性指数数值越小，排序越靠前，墨斑越少。

2 结果与讨论

2.1 47 g/m2新闻纸 (A)结果分析

新闻纸 (A)测试结果见表2，主客观评定结果的相关性见表3，正交实验结果分析见图1。

由表2可见，试样1、2、3的主客观判定结果差异最大，其中主观判定结果与灰度法差别最大;试样4、5的主客观差异较小，但灰度法差别最大;试样6、10的主客观差异较小;试样7、8、9的主客观差异较大，主观判定效果较好，3种客观判定之间的一致性也较好。优选出的印刷条件为0.10 mL油墨、印刷压力325 N、速度0.3 m/s，即试样4，主客观评定效果均较好。

表2 新闻纸 (A)印刷墨斑的主客观分析结果

表3 新闻纸 (A)印刷墨斑主客观评定结果的相关性

图1 新闻纸 (A)印刷墨斑正交实验结果分析

由表3可见，主观判定2人组合与4人组合的相关性很高，R值超过0.96;主客观评定结果相关性较差，R值低于0.5;4人组合与客观判定的相关性稍好一点;主观判定与光谱法的相关性稍好;3种客观评定结果的相关性较强，尤以光谱法与PTS法分析结果相关性最好。

从图1可看出，主客观判定受油墨量的影响最大，速度次之，压力的影响最小。灰度法在油墨量最大、压力中等、速度最小时墨斑严重;在油墨量最少、压力最小、速度中等时墨斑最少，优化条件为a1b1c2。PTS法在油墨量最大、压力最大、速度最小时墨斑严重;在油墨量中等、压力中等、速度中等时墨斑最少，优化条件为a2b2c2。光谱法在油墨量最大、压力最小、速度最小时墨斑严重;在油墨量中等、压力最大、速度中等时墨斑最少，优化条件为a2b3c2。2人组合及4人组合在油墨量最少、压力最大、速度最小时墨斑严重;在油墨量中等、压力最小、速度中等时墨斑最少，优化条件为a2b1c2。

影响主客观判定最主要的因素都是油墨量，灰度法是在最少供墨量时效果较好，主观及其他两种客观判定结果是在油墨量中等时较好，因此灰度法与主观判定一致性差。但主观判定与PTS法和光谱法判定结果一致性也不好，因为主观判定在油墨量最少时墨斑最严重，而PTS法和光谱法则在油墨量最多时墨斑最严重。该组实验在油墨量0.05 mL时达到灰度法较好的印刷效果，客观判定所得墨斑最少;但随着油墨量的增加，印样颜色的加深，导致主观判定效果较好，因此加大油墨量至中等墨量时，主观判定墨斑较少，且PTS法和光谱法判定墨斑也较少。

2.2 47 g/m新闻纸 (B)结果分析

2

新闻纸 (B)测试结果见表4，主客观评定结果的相关性见表5，正交实验结果分析见图2。

表4 新闻纸 (B)印刷墨斑的主客观分析结果

表5 新闻纸 (B)印刷墨斑主客观评定结果的相关性

图2 新闻纸 (B)印刷墨斑正交实验结果分析

由表4可见，试样1的灰度法判定几乎与主观判定、PTS法及光谱法相反，试样1印刷效果差，灰度法判定准确度低;试样2、3的主观判定效果较差而客观判定效果较好，但光谱法与主观判定结果一致性较好;试样4的主观判定效果较差，客观判定效果较好，灰度法与主观判定一致性好;试样5、9、10的主客观差异较小，但均表现为灰度法判定差异较大;试样6、7的主客观判定结果差异较大，试样8的差异很小。优选条件为0.10 mL油墨、印刷压力625 N、速度0.4 m/s，即试样5。

由表5可见，主观判定2人组合与4人组合的相关性很高，R值超过0.97;主客观评定结果相关性较差，尤其是灰度法，但光谱法较高，R值超过0.7;3种客观评定结果的相关性较差，但光谱法和PTS法的相关性较好。

图2结果表明，灰度法和光谱法、2人组合主观判定的影响因素是油墨量的影响最大，速度次之，压力的影响最小;PTS法的影响因素为:速度第一、油墨量第二、压力第三;4人组合时依次受油墨量、压力、速度的影响。

灰度法在油墨量最多、压力最大、速度中等时墨斑严重;在油墨量最少、压力最小、速度最小时墨斑最少，优化条件为a1b1c1。PTS法在油墨量最多、压力最小、速度最小时墨斑严重;油墨量中等、压力中等、速度最大时墨斑最少，优化条件为a2b2c3。光谱法在油墨量最少、压力最小、速度最小时墨斑严重;在油墨量中等、压力中等、速度最大时墨斑最少，优化条件:a2b2c3。2人组合及4人组合在油墨量最少、压力中等、速度最小时墨斑严重;在油墨量中等、压力最大、速度最大时墨斑最少，优化条件为a2b3c3。

灰度法是在最少油墨量时效果较好，主观判定结果与灰度法以外的两种客观判定是在油墨量中等时较好。主客观判定结果受3个因素的影响不一致，判定一致性较差。但主观判定结果与光谱法受3个因素的影响一致性较好。该组实验在油墨量0.10 mL时达到主客观判定较好的印刷效果，分析所得墨斑最少。而灰度法则在0.05 mL油墨量时效果最好。

2.3 单面涂布白纸板 (H)结果分析

单面涂布白纸板 (H)测试结果见表6，主客观评定结果的相关性见表7，正交实验结果分析见图3。

表6 单面涂布白纸板 (H)印刷墨斑主客观分析结果

表7 单面涂布白纸板 (H)印刷墨斑主客观评定结果的相关性

图3 单面涂布白纸板 (H)印刷墨斑正交实验结果分析

由表6可见，试样1的灰度法和PTS法 (尤其是前者)与主观判定差异大，光谱法与主观判定一致性较好;试样2、3、5的主观判定一致性好，但光谱法有所偏差;试样4的主客观差异较小;试样6、9的主客观判定差异较大，主观评定效果较好，光谱法与主观判定结果差别较小，其他客观分析效果较差;试样10的灰度法分析偏离稍大。试样7、8的差异大，主观判定结果较差但客观判定较好些，尤其试样7的PTS法及试样8的光谱法差别最大。优化条件为0.05 mL油墨、印刷压力525 N、速度0.3 m/s、即试样2。

由表7可见，主观判定2人组合与4人组合的相关性较高，R值超过0.87;主客观评定结果相关性很差，但光谱法相对较好，尤以4人组合与光谱法好些;3种客观评定结果的相关性较差，但灰度法与PTS法分析结果的相关性较好。

图3结果表明，灰度法和PTS法、4人组合受压力的影响最大，速度次之，油墨量的影响最小;光谱法的影响因素依次为油墨量、速度、压力;2人组合时的影响依次是速度、压力、油墨量。灰度法在油墨量最多、压力最大、速度中等时墨斑严重;在油墨量最少、压力最小、速度最低时墨斑最少，优化条件为a1b1c1。PTS法在油墨量最多、压力最大、速度中等时墨斑严重;在油墨量中等、压力最小、速度最小时墨斑最少，优化条件为a2b1c1。光谱法在油墨量中等、压力最小、速度最大时墨斑严重;油墨量最多、压力最大、速度中等时墨斑最少，优化条件为a3b3c2。2人组合在油墨量最少、压力最小、速度最大时墨斑严重;在油墨量中等、压力中等、速度中等时墨斑最少，优化条件为a2b2c2。4人组合在油墨量最少、压力最小、速度最大时墨斑严重;在油墨量最多、压力中等、速度中等时墨斑最少，优化条件为a3b2c2。

影响灰度法、PTS法、4人组合的最主要因素都是压力，但光谱法最主要受油墨量的影响，2人组合主要受速度的影响。灰度法是在最少油墨量时效果较好，PTS法及2人组合结果是在中等供墨量时效果较好，光谱法及4人组合是在最大油墨量时效果较好。主客观判定结果受3个因素的影响不一致，判定一致性较差，但光谱法与主观评定一致性较好。该组实验在油墨量0.10 mL时灰度法达到较好的印刷效果，所得墨斑最少;随着油墨量的增加、印样颜色的加深，导致2人组合效果较好，因此加大油墨量至中等墨量时，主观判定墨斑较少，且PTS法也得到较好的效果;但随着油墨量的进一步增加，导致4人组合效果较好，因此加大油墨量至最大墨量时，主观判定墨斑较少，且光谱法也得到较好的效果。

2.4 单面涂布白纸板 (F)结果分析

单面涂布白纸板 (F)测试结果见表8。主客观评定结果的相关性见表9。

由表8可见，试样1、2、3、8的主客观判定差异大，3种客观判定一致性较好，但主观判定结果较差，客观判定结果较好;试样4、7的主客观一致性较好;试样5、6、9、10的主客观判定差异较大，主观评定效果较好，但客观判定效果较差;试样9的光谱法与主观判定结果一致性较好。优化条件为0.20 mL油墨、印刷压力325 N、速度0.4 m/s，即试样7。

由表9可见，主观判定2人组合与4人组合的相关性很高，R值超过0.94;主客观评定结果相关性很差，但光谱法相对较好，尤其是4人组合与光谱法;3种客观评定结果的相关性较差，但灰度法与PTS法的相关性较好。

正交实验结果表明，灰度法受油墨量的影响最大，压力次之，速度的影响最小;PTS法的影响因素依次为压力、速度、油墨量;光谱法及主观判定法影响因素依次为油墨量、速度、压力。灰度法在油墨量中等、压力最大、速度中等时墨斑严重;在油墨量最少、压力最小、速度最大时墨斑最少，优化条件为a1b1c3。PTS法在油墨量中等、压力最大、速度中等时墨斑严重;在油墨量最大、压力中等、速度最小时墨斑最少，优化条件为a3b2c1。光谱法在油墨量中等、压力中等、速度最大时墨斑严重;在油墨量最多、压力最小、速度中等时墨斑最少，优化条件为a3b1c2。2人组合及4人组合均在油墨量最少、压力中等、速度最小时墨斑严重;在油墨量最多、压力最大、速度中等时墨斑最少，优化条件为a3b3c2。

影响灰度法、光谱法、主观判定的最主要因素是油墨量，但PTS法主要受压力的影响。灰度法是在最少油墨量时效果较好，PTS法、光谱法及主观判定结果是在最大油墨量时效果较好。主客观判定结果受3个因素的影响不一致，判定一致性较差。该组实验在油墨量0.05 mL时达到灰度法判定较好的印刷效果，分析所得墨斑最少;但随着油墨量的增加、印样颜色的加深，导致主观判定效果较好，因此加大油墨量至最大墨量时，主观判定墨斑较少，且PTS法和光谱法判定得到较好的效果。

2.5 铜版纸 (E)结果分析

铜版纸E测试结果见表10。主客观评定结果的相关性见表11。由表10可见，试样1的主客观判定差异大，灰度法差别最大，试样1的印刷效果很差，因此灰度法判定结果不准确;试样2、3的主客观差异较大，主观判定效果较差，但客观判定效果较好，但试样3的PTS法与主观一致性较好;试样4的灰度法判定差异较大，试样5、6的主观判定效果较好，但客观判定效果较差;试样7的主客观完全一致;试样8、9、10的主客观一致性较好，但灰度法的偏差较大。优化条件为0.20 mL油墨、印刷压力325 N、速度0.4 m/s，即试样7，主客观判定均为最好。

表9 单面涂布白纸板 (F)印刷墨斑主客观评定结果的相关性

表10 铜版纸 (E)印刷墨斑主客观分析结果

表11 铜版纸 (E)印刷墨斑主客观评定结果的相关性

由表11可见，主观判定2人组合与4人组合的相关性很高，R值超过0.98;主客观评定结果相关性较好，但灰度法差;3种客观评定结果的相关性较差，但光谱法与PTS法分析结果相关性较好。

正交实验结果表明，灰度法受油墨量的影响最大，压力次之，速度的影响最小;PTS法、光谱法、主观判定的影响因素依次为:油墨量、速度、压力。灰度法在油墨量中等、压力中等、速度中等时墨斑严重;在油墨量最多、压力最小、速度最大时墨斑最少，优化条件为a3b1c3。PTS法及光谱法在油墨量最少、压力最小、速度最小时墨斑严重;在油墨量最多、压力中等、速度最大时墨斑最少，优化条件为a3b2c3。2人组合在油墨量最少、压力中等、速度最小时墨斑严重;在油墨量最多、压力最大、速度最大时墨斑最少，优化条件为a3b3c3。4人组合在油墨量最少、压力最小、速度最小时墨斑严重;油墨量最多、压力最大、速度最大时墨斑最少，优化条件为a3b3c3。

影响主客观判定最主要的因素都是油墨量。主客观判定结果都是在最大油墨量时效果较好，主客观判定结果受3个因素的影响较一致，判定一致性较好，但主观判定与灰度法一致性较差。该组实验在油墨量0.20 mL时达到主客观判定较好的印刷效果，客观判定所得墨斑最少。

3 结论

3.1 新闻纸 (A)印刷墨斑实验优化的印刷条件为油墨量0.10 mL、印刷压力325 N、速度0.3 m/s。客观判定特别是灰度法与主观判定的一致性差。

3.2 新闻纸 (B)优化的印刷条件为油墨量0.10 mL、印刷压力625 N、速度0.4 m/s。主客观判定结果受3个因素的影响不一致，判定一致性较差;但主观判定与光谱法判定的一致性较好。

3.3 单面涂布白纸板 (H)优化的印刷条件为油墨量0.05 mL、印刷压力525 N、速度0.3 m/s。主客观判定结果受3个因素的影响不一致，判定一致性较差，但光谱法与主观判定一致性较好。

3.4 单面涂布白纸板 (F)优化的印刷条件为油墨量0.20 mL、印刷压力325 N、速度0.4 m/s。主客观判定结果受3个因素的影响不一致，判定一致性较差。

3.5 铜版纸 (E)优化的印刷条件与单面涂布白纸板F相同，但主客观判定结果受3个因素的影响较一致，判定一致性较好，但灰度法除外。

3.6 主观判定2人组与4人组合的相关性较强，且较为稳定;本实验用的成对比较法分析结果较为稳定可靠。3种客观分析方法的相关性不稳定。

3.7 3 种客观判定方法中，光谱法与主观判定的一致性最好，PTS法次之，灰度法最差。

3.8 3 种客观判定方法中，由于灰度法受样品密度和颜色的影响最大，具有一定局限性，而光谱法和PTS法受这些因素的影响很小，判定结果稳定性较强。

［1］ 刘春林，臧冬娟，张逸新，等．印刷“墨斑”成因分析与控制［J］．上海造纸，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］ 陈春霞，欧海龙，邱玉桂，等．纸张油墨转移性能的测试方法探讨［J］．中国造纸，2009，28(11):22．

［4］ 陈春霞，徐梅英，邓健信，等．纸张转印墨斑检测方法初探［J］．中国造纸，2011，30(4):11．

［5］ 陈春霞，邓健信，徐梅英，等．纸张墨斑性能检测方法研究初探［J］．中国造纸，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

欧海龙先生，硕士，高级工程师;主要从事轻工产品检测及标准化研究工作。

(*E-mail:jane01212000@126．com)

2010-12-13(修改稿)

本课题为国家质检总局立项科研项目 (2007QK298)。

(责任编辑:常 青)