印刷技术

浅谈印刷鬼影

星期一, 11 28, 2011

鬼影是印刷中最让人头痛的问题之一,对于墨路较短的小幅面胶印机,鬼影主要表现为在不应有图文的部分出现图文,印张上出现无规律、时有时无的印迹。鬼影有几种类型,通常出现在大面积实地上或小面积空白区域。鬼影的类型按照形成鬼影的原理可以将鬼影分为工艺鬼影与机械鬼影两种类型。

  • 工艺鬼影

工艺鬼影主要是由油墨在干燥过程中的化学变化引起的,多发生在无光纸上印刷亮光油墨或在亮光纸上印刷亚光油墨时。这类鬼影的出现不规律,很难控制和避免。有时出现在活件已经印刷完毕而且油墨已经干燥之后。彻底消除这类工艺鬼影几乎是不可能的,但印刷厂可以采取相应的措施来避免鬼影,如改善收纸部通风条件,保持加工车间与储存车间温度恒定。如果还是出现鬼影,也可以在图文部分上光。

  • 机械鬼影

机械鬼影是最常见的鬼影,主要由印刷机的机械原因引起。记得曾经听人说过“最后一根靠版辊有收墨作用”,当时对于此话有些质疑,细想之,靠版辊给的墨是整体,而通过印版的选择性转移后,应该有剩余的墨量被传回墨路,而墨路中的油墨又是在不间断的向印版提供油墨,墨量的供给、转移、回流,它们之间是有矛盾的,通过分析油墨的供给、供给与压力之间的关系、弹性橡胶的特点,可以综合地得出结论,鬼影出现的直接原因是靠版辊向印版供墨,印版对油墨的选择性转移,多余墨量的回流,使墨路中的墨量值产生矛盾,根本原因是来自于有压供墨方式、传递介质的特点这两个固有缺陷。

本文旨在通过在实际生产过程中考察产生鬼影的根本原因,揭示有压墨路中所存在的秘密及更多现象的原因。在有压墨路中,油墨的传递在很大程度上靠压力,压力的多少决定油墨传递的多少。但仅仅是压力在决定油墨吗?不是,油墨转移量的变化在很大程度上改变了压力的值(此处的油墨变化改变压力不是指根据印张的实际情况决定墨量而改变压力),两者相互影响。

具体情况怎样呢?我们假设有两根橡胶辊,两者挤压产生形变,得到压力=R 辊1+R 辊2 ——两者中心距。如果两橡胶辊相向转动,使油墨传递入其中,则压力=R 辊1+R 辊2+ 墨层厚度——两者中心距。由此看出压力变大。对于有压墨路整体而言,压力是一致的吗?不是,原因是油墨在传递过程中有油墨转移率,油墨在进入墨路后,经过每一根墨辊的量都不一样,油墨量是越来越小,因此得出结论,我们在对墨路中的压力进行调节时,使用相同的塞片控制压力的做法是不完全正确的,这样做的结果实际是使压力都不一致,进而导致油墨在经过墨辊时的油墨转移率也是不一样的。

因此在油墨的传递过程中,压力和墨量实际上是相互影响的。在有压墨路中,油墨传递与压力之间的相互关系又可以推到墨路分区给墨的原因。我们知道墨斗是分区给墨的,分区供给墨路不同的墨量,在经过墨路中的三级串墨辊后,墨层应是一样厚的,但是事实却是与墨区相对应的地方的墨量相同,印品上的局部墨量不同。对此,我们可以做如下假设:对墨区进行不同设置,使墨区区域给墨量不同,当给墨辊将这些区域不等的墨传给匀墨辊时,由于两辊中心距一定,在不同区域通过的墨层厚度不同,从而使匀墨辊在轴向所受的区域压力不等,匀墨辊的轴向的区域变形不相同。

如果把不同的墨区看成是不同的通道,墨量最大的一处假设为A点,与A对应的变形最大,与A对应墨辊变形而形成的墨路通道最大,这条通道与A的流动量是相合适的,而其它通道的可通过量也是小于A的。匀墨辊的下面与窜墨辊相连,窜墨辊做轴向窜动。此时匀墨辊上的情况应是,辊表面墨层是平的,但各区的墨量不等,变形不相同。由于两辊中心距相等,而各区墨层厚度不等,窜墨辊的轴向区域变形不相同,但是窜墨辊的运动是既做轴向窜动,又做周向转动,其变形的情况与匀墨辊变形的情况不同,其变形的轨迹不是直线,而是曲线轨迹。

由于没有相关的墨辊直径,窜墨辊窜动距离、窜动一周的转数、窜动时间等相关数据,无法用计算来确定其受力的转移,即曲线轨迹与下一根墨辊的相交点是不是与区域对应。尽管没有准确推算出具体与下一根墨辊的受力相交点,但是由于墨区是有一定宽度的,而窜墨辊的窜动也只在40mm 之内,因此可以推断匀墨辊上的受力A区与对应下一根墨辊的受力A1区,它们在直线方向上不一定重叠,但一定相交,就好象是一条直路变窄了。而其变形也因为受力区域的变大(曲线受力区比直线受力区大),影响油墨的转移率而变小。

由此在下一根墨辊上的受墨量也是区域不相同,区域变形不相同。依此可推出在经过了窜墨辊的轴向打匀后,在印张上相对应墨区的受墨量不同。墨路的控制滞后性。墨路的控制滞后性是指:在改变墨路的墨区设置时,其在印张上的改变效果并不是马上体现出来,而是要经过一段时间,才体现出来。即墨路的改变滞后于控制的改变。这种控制滞后的直接后果使印刷中不良品增加。现代印刷机追求的是高成品,因此这个问题要解决。

通过观察发现,当改变墨区设置后,油墨从墨斗被传到印版的时间大大小于印张效果改变的时间,同时在这段时间里,印张的效果是逐渐改变的,而整个墨路唯一改变的变量是流入的墨层厚度,因此认为造成这种滞后性的原因在于墨量与压力、传递介质。在墨路中,传递介质是橡胶,依靠的是橡胶的黏弹性、黏弹性是敏弹性、滞弹性、朔弹性的综合,滞弹性使橡胶受压变化存在滞后性,墨路控制滞后性的根本原因是橡胶的滞后性。

造成控制滞后的整个过程应是:当改变墨区设置使A区墨量增大时,墨量的增大使辊压增大,辊压增大使辊的变形增大,而由于墨辊由橡胶制造,橡胶的变化有滞后现象,因此墨辊的变形也有滞后性,而由变形而形成的油墨通道不会立刻变大,因此虽然给墨多了,但并不能使增加的墨量快速的通过墨路流到印版,而是随着变形的逐渐加大,通道的逐渐变大,流到印版的墨量变多。

墨路的滞后性还与墨辊的数量有关,墨辊越多,其累积总的滞后时间也越多。因此,为了解决这个问题,各个制造公司都用减少墨辊总数的办法。要想从根本上解决控制滞后性就只有找到更理想的材料或用另外的墨路系统了。

因此机械鬼影受印刷机上的墨辊、橡皮布和印版等因素的共同影响。橡皮布和印版引起的鬼影需要印刷工人排除;而由墨辊引起的鬼影,产生的直接原因是靠版辊向印版供墨,印版的选择性转移,多余墨量回流,使墨路中的墨量值有矛盾,但墨量的供给矛盾并不能产生鬼影,因为墨路有一定的储墨系数,有自我调控墨量的能力。

产生鬼影的根本原因是墨量的矛盾引起墨辊间压力的变化,压力的变化引起墨辊的形变变化,墨辊的形变变化引起墨路中对应墨区的墨路通道的变化,墨路通道的变化又引起通过通道的墨量的变化,而且这种变化不是人通过改变给墨设置而改变通道的变化,进而改变印张效果。这种变化是由墨量的矛盾引起从传递端向给墨端反向改变通道变化,是不正常的,会使通道的变化不为人所控制,会同设置通道产生矛盾,而鬼影是这种反向通道变化与设置通道变化矛盾的结果。

机械鬼影的表现形式主要是缺墨鬼影,缺墨鬼影多是由于印刷画面的某一部分需要大量油墨,而墨辊又不能及时供墨引起的。例如,在大面积实地上方设计了同色的大粗体字,墨辊上用以印刷粗体字的部位,在印刷后面的实地之前没有充分的时间上墨,所以粗体字后面的实地部分比其他部分的实地略浅。

实地边框个别地方墨色较浅的缺墨鬼影现象,主要是由设计上的原因所引起的,即墨辊不能快速地补充足够的油墨,以满足实地印刷所需。由于实地边框所需的印刷墨量较大,导致滚筒周向易出现缺墨现象,造成沿周向印刷的实地边框墨色比沿轴向印刷的边框要浅。

鬼影的表现特点

  • 不常见性

在印刷中,鬼影的出现是不常见的,无论什么图文结构的印刷品都存在给墨与余墨回流的矛盾,但并不是所有的印刷都有鬼影的出现,也就是在印刷墨路中,有一些因素抑制了鬼影的产生。这些因素是什么呢?我们可以通过余墨回流的轨迹来进行推导。

首先确定余墨回流的多少。胶印产品的墨层厚度是2μ m ,以理想油墨转移率50%计算可知道橡皮布上的墨层厚度是4μ m,印版是8μ m,靠版辊上是16μ m ,由此可得出在靠版辊上各区相对应的压力引起形变差最大只有16μ m ,而靠版辊是余墨回流的源头,它的回流墨层也是最厚,因此在整个墨路系统中,回流引起形变的最大变化是16μ m。与给墨端的墨层厚度做比较。

由SM墨路简单计算得出与传墨辊相连的匀墨辊的墨层厚度最少是512μ m ,两者墨量比较得出给墨端的墨量远大于传墨端,主动改变给墨端而使通道变形的能力远强于被动改变传墨端而使通道形变变形的能力,此为传墨端墨层太薄抑制鬼影的形成。

其次的因素是墨路对墨量的自我调控能力。墨路有一定的储墨系数,对油墨在墨路中的量有一定的自我调控能力,当从传墨端余墨回流使墨路积累太多的油墨时,在油墨的给墨端,墨路并不再完全

接受传墨辊传来的油墨。此为墨路自我调控抑制鬼影形成。

再者,窜墨辊的轴向窜动。靠版辊的余墨回流时,窜墨辊会将余墨轴向打匀,使余墨墨层均匀,而使各区余墨差减小,使压力差减小而使通道受反向改变的程度减小。此为窜墨辊轴向窜动减小通道形变程度而抑制鬼影。再者,墨路各墨辊的不等性。各墨辊的不等性原本就是使各墨辊的受力点不重叠,而鬼影的形成由于各因素的抑制,要形成较不容易,它是靠墨量的累积而使通道变形,而通道的变形要有较多的压力,而由于靠版辊墨层太薄,压力不够,所以要有压力点的重叠使压力累积。此为墨辊的不等性使形成鬼影需要的压力累积减少而抑制鬼影。这些因素的抑制作用使鬼影不常见。

  • 突然出现、突然消失,持续时间短

鬼影突然出现是因为墨路反向控制通道变形所需要的压力积累达到一定时,反向控制通道的变形而使墨量发生变化而产生鬼影,而却没有改变先前印刷条件,压力的累积定值不为我们所预知,所以突然。鬼影的突然消失是因为墨路中有诸多因素在对鬼影的形成起抑制作用,一旦形成鬼影,墨路中的各抑制作用在墨路中进行自我调节,而调节的过程也不为我们所知道,所以消失使我们觉得突然。持续时间短是因为墨路中的控制是由主动控制形变和反向控制形变两种控制同时存在,同时进行争夺,而主动控制大大强于反向控制的能力,反向控制要获得控制权要经过长期的力量积累,而一旦力量积累到定值获得控制权,又是在进行力量的释放,而力量释放后又要交于主动控制。所以鬼影形成的持续时间短。

鬼影形成的关键—频率累积力由于余墨回流的量小,而引起压力差变化量小,所以鬼影形成的关键是小压力的累积,小压力的累积也是不太容易的,由于墨辊的不等,窜墨辊的窜动使压力的每次传递累积的位置不会重叠。如A辊与B辊不等径,两者直径为X,Y,两者挤压,在A上有D力点,第一次D点传递到B辊D点,而第二次D点再传递到D点时,A、B两辊分别转动X圈、Y圈。由此看出压力点的重叠较困难,但是由于墨层是区域而不是点,而窜墨辊的窜动量也较小,因此要想墨层的压力重叠较难,但墨层的压力区相交是较容易的,墨层的相交,使相交区域的力的累积较容易,这也决定了鬼影形成的无固定形态性,因为我们并不清楚受墨辊直径不等性及窜墨辊窜动的影响,力的区域的相交形态如何。

力的累积的次数。由于现代印机向高速发展,单位时间的转动速度很快,所以力的累积在单位时间的累积次数也是很大的。如某机墨辊直径为X,印版滚筒直径为6X,印机印刷速度为1万/ 小时,则墨辊为6万转/小时。速度的增加使受力区在单位时间的相交次数增加,使力的单位时间的累积次数增加了。频率累积力是指受力区在单位时间的区域力的大小,相交次数的积累力。每一个印品由于图文结构的不同,它的积累力的频率累积都是不相同的,又由于印刷速度的不同,在单位时间的积累频率又不同。还由于墨辊橡胶所处的形变形态不同,频率累积力的积累频率又不同。

可以说鬼影的形成需要同一频率下的积累力的累积,但实际的情况是墨路要保持同一频率不是很容易,因此频率的不同性也是使鬼影不常见、持续时间短的因素。现在各印机制造厂商消除鬼影的装置主要是从改变墨路的累积频率的角度去设计。如北人的印机消除鬼影的装置是通过改变窜墨辊的窜动大小来实现改变墨路累积力频率的,罗兰印刷机的消除鬼影的装置是通过改变靠版辊的轴向位置来实现改变墨路积累力频率的,两者相比较而言,改变靠版辊的轴向位置改变发生频率源,而改变窜墨辊的窜动大小是改变频率传递过程,因此得出的结论是改变靠版辊的轴向位置的做法对于抑制鬼影的形成更有效。

关于罗兰印刷机消除鬼影装置的一点想法。笔者未操作过此类机,但知道罗兰机有此种装置,故而根据自身知识做了如下猜想:

  • 靠版辊的位置改变方式

靠版辊的轴向位置改变的方式绝对不与窜墨辊的轴向窜动方式相同,不可能在印刷过程中不停的改变轴向的位置,因为

    • 如在印刷中不停改变轴向位置,会于窜墨辊及印版间发生剧烈摩擦,使印版耐印率下降,墨辊磨损加剧。
    • 不停的改变轴向位置是可以改变累积力,但由于累积力需要累积到一定的程度,只要在累积力在达到临界值之前改变频率就可以了,所以不停的改变靠版辊的轴向位置是没有必要的。由此可推出,在此装置中,靠版辊的轴向位置是不连续式改变的。
  • 在印刷机运行到何处位置改变

靠版辊的轴向位置的改变应是在靠版辊运动到印版滚筒的空档处,因为如果是在印刷部改变靠版辊的轴向位置,会使网点变形,从而产生墨杠、重影等印刷问题。

  • 改变几根靠版辊的轴向位置

靠版辊一般有四根,由于靠版辊轴向位置的改变必须是不连续的,必须是在印版滚筒的空档处发生改变,因此从实现运动控制的难易而言,只有第一根靠版辊实现轴向位置的改变较容易,同时把墨路看成一个整体,改变其中的一根靠版辊就实现了改变墨路的整体频率,因此得出结论,此装置只有第一根靠版辊的轴向位置发生了改变。鬼影的排除在印刷过程中,最难避免和排除的就是机械鬼影,而机械鬼影最常见的类型就是缺墨鬼影。

它在使用透明油墨印刷时出现的几率较大,而使用不透明油墨打样时,则很少发生。与制版印刷工序合作,可以采取一些措施,来减少缺墨鬼影。所以,应注意避免采用易产生缺墨鬼影的设计,如大边框、大实地等。如果必须采用这样的设计,可以采取以下措施:

    • 设计中尽量多用图片,对于不涉及到实地的网目调印刷,一般不会有鬼影现象发生。
    • 改变设计

减少大边框或大实地的密度,平衡页面上网目调图片与实地部分的密度差距,尽量使整个页面墨量均衡,以减少鬼影的出现。例如,如果在印张的右边放两张图片,印刷时就易产生鬼影;若改变设计,使两张图片分开放置,左右各放一张,平衡整版的用墨量,则可避免鬼影。

    • 排版时,合理设计版面

合适的版面安排可保证墨辊有足够的上墨时间,避免鬼影。例如,若一个设计是在实地上放置一个大图片,拼版时,如果印刷机幅面够大,则可将之放在白色背景上的两个图片之后。

    • 利用在图文部分以外的裁切部分放置颜色条,来转移墨辊上多余的油墨,这些颜色条称为移墨条。
    • 调节印刷机,加大缺墨鬼影部分墨斗的供墨量。而且有些印刷机上装有斜面匀墨辊,可以有效地解决缺墨鬼影,即利用墨辊的不同部位印刷大面积实地的不同部分,使墨辊不会缺墨。
    • 将设计版面旋转90°

以在实地上印刷大的粗体字为例,如果墨辊先给大的粗体字上墨,再给实地上墨,一张接一张地印刷,易引起缺墨鬼影。但若将印张转置90°,使墨辊的一部分给字体上墨,另一部分给实地上墨,就可以有效地避免缺墨鬼影。