印刷中纸张扇形扩张现象研究及解决方法

马雪峰

（上海光华印刷机械有限公司，上海200436）

扇形扩张是胶版印刷中套印不准的一种[1]，俗称甩角，是指纸张在印刷中拖梢两角尺寸扩张而出现套印不准的现象，具体表现为拖梢处十字套印线对不齐，由外向内分别为1、2、3、4色排列。此现象产生的主要原因是：纸张经过第1色印刷时，会受到润版液、印刷压力等的影响，使纸张发生塑性变形而向两角延伸；此时因咬牙的作用，变形较小，越靠近拖梢，发生变形的情况就越明显。当印刷第2色时，纸张因发生塑性变形，拖梢尺寸比印刷第1色时偏大，而印版上的图文及十字套印线还是一定的；因此，通过油墨转印下来的图文及十字套印线会印在第1色内。以此类推，第3、4色会分别印在第2色内，但后续十字套印线之间的距离因纸张变形较第1次印刷时小，故不会像第1、2色之间那么明显（见图1）。

扇形扩张在印刷品上的表现包括[2]：① 在印刷大幅面印刷品时明显；② 在印刷薄纸时严重；③ 在多色印刷机上均从第1色开始陆续缩小。

通过上述对纸张在印刷中发生扇形扩张的原因分析可知，这是现代胶印印刷技术条件下必然存在的一种物理现象，不能根本解决。怎样改善并降低纸张扇形扩张现象是本文讨论的重点。

图1 扇形扩张在印刷品上的情况图

1 从印刷耗材上进行控制

1.1 纸 张

纸张主要由纤维素组成，而纤维素又是亲水性很强的物质，其具有很强的吸水性和脱水性。纸张在存放、运输以及印刷过程中，由于温度和湿度的变化会引起纸张含水量的变化，导致膨胀和收缩。纸张水分变化引起纸张尺寸变化的原因主要包括：纸张水分变化时，组成纸张的单根纤维可以吸收水分膨胀或失去水分收缩，使整个纤维形状发生变化，从而引起纸张的尺寸变化；纸张内部存在氢键结合，纸张吸收或失去水分时，氢键的作用得到加强或削弱，使纤维互相拉紧或推开。纸张内部纤维因水分得失产生的形状变化最终将导致纸张的尺寸变化，给印刷带来不利影响。纸张纹理图如图2所示。

图2 纸张纹理图

为改善纸张的尺寸稳定性，通常要对纸张进行处理，处理的方法有以下2种。

（1）调湿（吊晾）处理。在比印刷车间相对湿度高6%～8%的晾纸间进行加湿处理或先放在较湿的地方加湿，再到印刷车间进行水分平衡，使纸张的含水量均匀稳定。裁切好的纸张用塑料膜封好，保持纸张水分。

（2）主动加湿。针对胶印采用水墨分离的原理，印刷时，纸张由于吸湿而产生变形。根据纸张水分变化的滞后效应，可以在正式印刷前将纸张印一遍水，主动加大纸张的含水量（俗称“跑水”），让纸张有一个预吸湿的过程，这样在正式印刷时纸张变形量就会小很多。但该方法印刷成本较高，印刷厂很难接受。

由于纸张纤维有横丝缕和纵丝缕之分，在外界环境一定的情况下，丝缕方向与非丝缕方向的变形量相差较大。故应根据走纸方向选择合适的纸张。

1.2 橡皮布

不同型号、新旧不一的橡皮布，其传水效果是不同的，印刷压力也不同，这样会影响到纸张在印刷中的变形情况；因此，应尽量采用同型号、同规格、新旧一致的橡皮布。橡皮布外型图如图3所示。

图3 橡皮布外型图

1.3 润版液

胶印利用水墨不相混溶的原理来进行生产。水是胶印生产必不可少的条件。印版非印刷区域吸水斥墨，印刷区域吸墨斥水。在印刷时，构成文字或图案的油墨通过橡皮布向纸张转印过程中，水也会同时相应地转移到纸上；因此，必须控制印刷过程中润版液的用量，尽量减少水墨的用量，特别是第1色的用水量；在胶印印刷中，第1色的水量是决定纸张吸水扩张对套印精度影响的主要因素。

2 从印刷工艺上进行控制

2.1 印版补偿法

纸张发生扇形扩张，第1色纸张变形最大，后续色陆续减少。根据这种情况，可通过印版补偿纸张变形的方法，即印前制版时对2、3、4色的图案略微扩大，或是第1色图案略微缩小，以补偿纸张的变形，但该方法要求操作人员经验丰富，且要有专门的印前设备。

2.2 改包衬法

将2～4色的橡皮布的衬垫减少约0.03～0.05 mm，这样做可以使已经发生的纸张扇形扩张现象有所收敛，但这对操作者提出了一定的经验要求，以掌握尺度。

2.3 排版工艺法

由于胶印水墨不相混溶的基本原理，在拼版时要考虑整版面上图文部分及非图文部分的对称性，将套印要求高的图文部分放在咬口，尽量避免纸张变形对套印的影响[3]。

3 从印刷设备上进行改进控制

印刷机（见图4）正向着多色、高质量、高效化的方向发展。虽然印刷机在机械原理和结构上并没有发生根本变化，但从提高质量、效率等方面进行了一些改进，包括对处理印刷中纸张扇形扩张方面。现从机械结构方面分析怎样从设计上改善纸张扇形扩张的方法。

图4 印刷机外型图

3.1 咬牙的改进

现代印刷机咬牙垫采用有硬牙垫和软牙垫两种形式，咬牙采用也有硬牙片和软牙片两种形式[1]。无论采用哪种形式，基底材料都采用高强度合金钢材料，保证纸张在印刷过程中的平稳。纸张在印刷过程中受到压延力向后的拉力，如果没有足够的咬力来维持纸张的稳定，压印时纸张容易在压印滚筒上产生相对滑移，并且这种滑移会在纸尾处放大，引起纸张扇形扩张。

对于采用软牙垫、硬牙纸片的咬牙结构，通过改变压印滚筒牙垫的高低，可以使纸张扇形扩张得到一定改善，具体做法如下：① 将第1色压印滚筒两端牙垫垫高一些，这样高出的牙垫首先接触压力，使拖梢两角受力内敛；② 将第2～4色压印滚筒中间牙垫垫高一些，这样两端后接触压力，使纸张在印刷前产生一定的扩张，减少在印刷过程中的变形，具体调整数据见图5。这样1色的纸张略微内敛，2～4色纸张略微扩张可以抵消纸张在1色受压变形大，2～4色变形小的趋势，使十字套印线误差减小。对于采用硬牙垫、软牙片或硬牙垫、硬牙片的咬牙结构，作用没有那么明显。对于采用软牙垫、硬牙纸片的咬牙结构，作用相对比较明显。

图5 压印滚筒牙垫调整示意图（0.01 mm）

3.2 拖梢版夹采用分段式进行调节

印刷机版夹如图6所示。拖梢版夹3一般设计成2层3段式，既可通过顶滚枕螺钉1来进行整个版夹的移动，又可以通过调版螺钉4来调节左右2块版夹进行印版的拉版缩版。

图6 印版滚筒版夹示意图

若在印刷品上发现有纸张扇形扩张现象引起的套印问题，可通过松开顶滚枕螺钉1，调节顶版螺钉7进行径向拉版，通过调版螺钉4进行轴向拉版缩版。调整完成后将顶滚枕螺钉1继续顶住滚枕8。

3.3 递纸器采用防扇形扩张装置

由于分段式拖梢版夹只能对纸尾部的纸张扇形扩张作用比较明显，但对纸张中部的作用不大，故现代印刷机提出了在递纸器上增加防扇形扩张装置，具体结构如图7所示。

图7 防扇形扩张装置示意图

其工作原理是使纸张在进入印刷前先发生扇形扩张，以减少在印刷中的变形，从而提高套印精度。具体做法：当纸张在印刷机前规处定位咬纸时，递纸器由于防扇形扩张装置的作用，使咬牙轴发生向主机处的变形，造成递纸轴两边咬纸多、中间咬纸相对减少的现象。在递纸器咬住纸张离开后，防扇形扩张装置对递纸器的作用消失，递纸器咬牙轴回复原形，纸张受到作用力发生扇形扩张，从而使纸张在进入印刷前已发生塑性变形（见图8[1]）。防扇形扩张装置的调节范围约为0.30 mm，而且不同厚度、不同大小的纸张其调节量不同。另外，在不需要调节时，可将该机构回复0位，减少防扇形扩张装置对递纸轴的受力。

图8 防扇形扩张装置作用下递纸器变化示意图

4 结 语

印刷是一种复杂的过程，其牵涉到物理学、化学、机械、电气等诸多方面，某一环境发生变化都会对印刷产生影响；因此，对于纸张的扇形扩张研究是一项长期的工作，需要我们继续研究，不断寻找新的解决方案来解决此问题。本文通过分析印刷中纸张扇形扩张产生原理以及利用机械结构改进、印刷工艺修正、印刷材料控制等方法基本能解决扇形扩张现象。

[1] 王良兵.散尾现象产生原因及解决方案[J].印刷技术，2006（3）：68－69.

[2] 宁荣华.胶印机甩角现象分析[J].印刷技术，2004（5）：77.

[3] 慧聪商情.关于印刷中甩角的几个问题的探讨[EB／OL].（2003－07－01）[2011－05－17].http：／／info.printing.hc360.com／HTML／001／010／002／9008.htm.